• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2008.11a
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• pp.43-44
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• 2008

실리콘 웨이퍼 위에 마이크로웨이브 플라즈마 화학증착법으로 나노결정질 다이아몬드 박막을 형성하고 그 위에 RF 마그네트론 스퍼터로 ZnO 박막을 적층한 후 SAW(Surface Acoustic Wave) 필터를 제작하여 평가하였다. 기판온도, 작업압력, Ar/$CH_4$ 비율을 변화시켜 최적공정 조건에서 30nm 수준의 결정립을 갖는 $4{\mu}m$ 두께의 다이아몬드 박막을 얻었고, RF 인가전력, 기판온도, Ar/$O_2$ 비율을 조정하여 결정성이 우수하고, 표면 거칠기가 좋으며, 높은 비저항을 갖는 $2.2{\mu}m$ 두께의 ZnO 박막을 얻었다. 박막의 특성은 FESEM과 XRD로 평가하였다. Lift-off 식각공정을 이용하여 일정한 선폭과 간격(Line/Space : 1.5/$1.5{\mu}m$)을 갖는 구리 전극 패턴을 형성하였다. Network Analyzer를 이용하여 측정한 SAW 필터의 중심주파수는 1.67GHz이었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2008.11a
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• pp.81-82
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• 2008

하이브리드 코팅 시스템을 이용하여 $CrMoC_xN_{1-x}$ 박막을 AISI D2와 실리콘 웨이퍼 모재 위에 증착하였다. 박막 내 탄소 함량은 $CH_4/(CH_4+N_2)$ 가스 유량 증가에 비례하여 증가했다. 탄소 함량이 0.33일 때 44GPa의 최대강도 및 -4.4GPa의 잔류응력을 나타내었다. CrMoN 박막의 평균 마찰계수는 0.42이지만, 탄소함량을 증가함에 따라 0.31까지 감소 하였다. 이것은 박막 표면과 스틸볼 사이에서 탄소가 풍부한 층이 형성되어 일종의 고체윤활제 역할을 했기때문이다. 박막의 미세조직은 X-ray diffraction, Scanning electron microscopy, 그리고 X-ray photoelectron spectroscopy를 이용하여 분석하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.5 no.4
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• pp.397-404
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• 1995

반도체 세정공정에서 염기성 세정액(SCI, Standard cleaning 1, $NH_{4}$OH + $H_{2}$O_{2}$ + $H_{2}$O)은 공정상 발생되는 여러 오염물 중 파티클의 제거를 위해 널리 사용되고 있는데, SCI 조성중 $NH_{4}$OH양에 따라 세정 중 실리콘의 식각속도를 증가시킨다. 이 연구에서는 SCI 세정이 CZ(Czochralski)와 에피 실리콘 기판 표면에 미치는 영향을 단순세정과 연속적인 산화-HF 식각-SCI 세정공정을 통해 관찰되었다. CZ와 에피 기판을 8$0^{\circ}C$의 1 : 2 : 10과 1 : 1 : 5 SCI 용액에서 60분까지 단순 세정을 했을 때 laser particle scanner와 KLA사의 웨이퍼 검색장치로 측정된 결함의 수는 세정시간에 따라 변화를 보이지 않았다. 그러나 CZ와 에피 기판을 10분간 SCI 세정후 90$0^{\circ}C$에서 산화 HF식각공정을 4번까지 반복하였을 때 에피 기판 표면의 결함수는 감소하는 반면에 CZ기판에서는 직선적으로 증가하였다. 반복적인 산화-HF 식각-XCI 세정공정을 통해 생성된 CZ기판 표면의 결함은 크기가 0.7$\mu$m 이하의 pit과 같은 형상을 보여주었다. 이들 결함은 열처리 중 CZ 기판내와 표면에 산화 석출물들이 형성, 반복적인 HF 식각-SCI 세정공정을 통해 다른 부위에 비해 식각이 빨리 일어나 표면에 생성되는 것으로 여기어 진다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.445.2-445.2
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• 2014

표면 조직화의 목적은 태양전지 표면에서의 입사되는 빛의 반사율을 감소 시키고, 웨이퍼 내에서 빛의 통과 길이를 길게 하며, 흡수되는 빛의 양을 증가시키는 것이다. 본 연구에서는 여러 가지 표면 조직화 공정 기술을 이용하여 표면 형상에 따른 광 변환 효율에 대해 연구하였으며, 셀을 제작하여 전기적 특성과 광학적 특성의 상관관계를 분석하였다. KOH를 이용한 표면 조직화, 산 증기를 이용한 표면 조직화, 반응성 이온 식각을 이용한 표면 조직화, 금속 촉매 반응을 이용한 표면 조직화 공정 기술을 이용하여 표면 조직화 공정을 진행하였다. 셀 제작 결과, 반사도 결과와는 상반되는 결과를 얻을 수 있었다. 표면 조직화 형상에 따른 셀 효율의 변화는 도핑 프로파일과 표면 재결합 속도의 변화 때문이라 생각되며 더 명확한 분석을 위해 양자 효율을 측정하여 분석을 시도하였다. 표면 조직화 공정 기술별 도핑 프로파일을 보면 KOH를 이용한 표면 조직화 공정을 제외한 나머지 표면 조직화 공정들의 도핑 프로파일은 불균일하게 형성되어 있는 것을 확인 할 수 있다. 양자 효율 측정 결과 단파장 대역에서 낮은 응답특성을 가지는 것을 확인 할 수 있었다. 그 이유는 낮은 반사도를 가지는 표면 조직화 공정의 경우 나노사이즈의 구조를 갖기 때문에 균일한 도핑 프로파일을 얻지 못해 전자, 정공의 분리가 제대로 이루어지지 못하였고 표면 재결합 속도증가의 원인으로 단락전류와 개방전압이 낮아져 효율이 떨어진 것으로 판단된다. 결과적으로 낮은 반사율을 갖는 표면 조직화 공정도 중요하지만 표면 조직화 공정 기술에 따른 균일한 도핑 프로파일을 갖는 공정을 개발한다면 단파장 응답도가 향상되어 단락전류밀도와 개방전압 상승효과를 얻을 수 있을 것이라 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.315.1-315.1
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• 2013

표면 조직화의 목적은 태양전지 표면에서의 입사되는 빛의 반사율을 감소 시키고, 웨이퍼 내에서 빛의 통과 길이를 길게 하며, 흡수되는 빛의 양을 증가시키는 것이다. 본 연구에는 습식, 건식 표면조직화 방법에 따른 표면 형상과 표면 반사도를 분석 하였으며, 셀을 제작하여 전기적 특성과 광학적 특성의 상관관계를 분석하였다. 표면 조직화 공정은 염기성 용액인 KOH를 이용한 식각 방법과 Ag를 이용한 metal-assisted 식각, 산증기를 이용한 식각, 플라즈마를 이용한 반응성 이온식각을 적용하여 제작하였다. 표면 반사율을 400~1000 nm 사이의 파장에서 측정하였으며 KOH를 이용하여 식각한 샘플이 9.11%의 표면 반사율을 가졌으며 KOH를 이용하여 식각한 표면에 추가로 metal-assisted 식각을 한 샘플이 2%로 가장 낮은 표면 반사율을 보였다. 표면 조직화 후 동일 조건으로 셀을 제작 하여 효율 측정 결과 Ag를 이용한 2단계 metal-assisted chemical 식각이 15.83%의 가장 낮은 광변환 효율을 보였으며 RIE를 이용한 2단계 반응성 이온 식각공정이 17.78%로 가장 높은 광변환 효율을 보였다. 이 결과는 반사도 결과와 일치 하지 않았다. 표면 조직화 모양에 따른 셀 효율의 변화는 도핑 프로파일과 표면 재결합 속도의 변화 때문이라 생각되며 더 명확한 분석을 위해 양자 효율을 측정하여 분석을 시도하였다. 측정 결과 단파장 대역에서 낮은 응답특성을 가지는 것을 확인 할 수 있었는데 그 이유는 낮은 반사도를 가지는 표면조직화 공정의 경우 나노사이즈의 구조를 갖기 때문에 균일한 도핑 프로파일을 얻지 못해 전자 정공의 분리가 제대로 이루어지지 못하였고 표면 재결합 속도증가의 원인으로 단락전류와 개방전압이 낮아져 효율이 떨어진 것으로 판단된다. 실험 결과 도핑 프로파일의 균일성은 셀 효율 개선을 위해 낮은 표면 반사율 만큼 중요하다는 점을 알게되었다. 낮은 반사율을 갖는 표면조직화 공정도 중요하지만 표면에 따른 균일한 도핑 프로파일을 갖는 공정을 개발한다면 단파장 응답도가 향상되어 단락전류밀도의 상승효과를 얻을 수 있을 것이라 판단된다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.25 no.4
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• pp.75-81
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• 2018

The effect of $Ar-N_2$ plasma treatment on Cu surface as one of solutions to realize reliable Cu-Cu wafer bonding was investigated. Structural characteristic of $Ar-N_2$ plasma treated Cu surface were analyzed using X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscope. Ar gas was used for a plasma ignition and to activate Cu surface by ion bombardment, and $N_2$ gas was used to protect the Cu surface from contamination such as -O or -OH by forming a passivation layer. The Cu specimen under high Ar partial pressure plasma treatment showed more copper oxide due to the activation on Cu surface, while Cu surface after high $N_2$ gas partial pressure plasma treatment showed less copper oxide due to the formation of Cu-N or Cu-O-N passivation layer. It was confirmed that nitrogen plasma can prohibit Cu-O formation on Cu surface, but nitrogen partial pressure in the $Ar-N_2$ plasma should be optimized for the formation of nitrogen passivation layer on the entire surface of Cu wafer.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.33.2-33.2
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• 2011

CMP (Chemical-Mechanical Planarization) 공정이란 화학적 반응과 기계적 힘을 동시에 이용하여 표면을 평탄화하는 공정으로, 반도체 산업에서 회로의 고집적화와 다층구조를 형성하기 위해 CMP 공정이 도입되었으며 반도체 패턴의 미세화와 다층화에 따라 CMP 공정의 중요성은 더욱 강조되고 있다. CMP 공정은 압력, 속도 등의 공정조건과, 화학적 반응을 유도하는 슬러리, 기계적 힘을 위한 패드 등에 의해 복합적으로 영향을 받는다. CMP 공정에서, 폴리우레탄 패드는 많은 기공들을 포함한 그루브(groove)를 형성하고 있어 웨이퍼와 직접적으로 접촉을 하며 공정 중 유입된 슬러리가 효과적으로 연마를 할 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 하지만, 공정이 진행 될수록 그루브는 손상이 되어 제 역할을 하지 못하게 된다. 패드 컨디셔닝이란 컨디셔너가 CMP 공정 중에 지속적으로 패드 표면을 연마하여 패드의 손상된 부분을 제거하고 새로운 표면을 노출시켜 패드의 상태를 일정하게 유지시키는 것을 말한다. 한편, 금속박막의 CMP 공정에 사용되는 슬러리는 금속박막과 산화반응을 하기 위하여 산화제를 포함하는데, 산화제는 금속 컨디셔너 표면을 산화시켜 부식을 야기한다. 컨디셔너의 표면부식은 반도체 수율에 직접적인 영향을 줄 수 있는 scratch 등을 발생시킬 뿐만 아니라, 컨디셔너의 수명도 저하시키게 되므로 이를 방지하기 위한 노력이 매우 중요하다. 본 연구에서는 컨디셔너 표면에 연마 잔여물 흡착을 억제하고, 슬러리와 컨디셔너 표면 간에 일어나는 표면부식을 방지하기 위하여 소수성 자기조립 단분자막(SAM: Self-assembled monolayer)을 증착하여 특성을 평가하였다. SAM은 2가지 전구체(FOTS, Dodecanethiol를 사용하여 Vapor SAM 방법으로 증착하였고, 접촉각 측정을 통하여 단분자막의 증착 여부를 평가하였다. 또한 표면부식 특성은 Potentiodynamic polarization와 Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) 등의 전기화학 분석법을 사용하여 평가되었다. SAM 표면은 정접촉각 측정기(Phoenix 300, SEO)를 사용하여 $90^{\circ}$ 이상의 소수성 접촉각으로써 증착여부를 확인하였다. 또한, 표면에너지 감소로 인하여 슬러리 내의 연마입자 및 연마잔여물 흡착이 감소하는 것을 확인 하였다. Potentiodynamic polarization과 EIS의 결과 분석으로부터 SAM이 증착된 표면의 부식전위와 부식전류밀도가 감소하며, 임피던스 값이 증가하는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 컨디셔너 표면에 SAM을 증착 하였고, CMP 공정 중 발생하는 오염물의 흡착을 감소시킴으로써 CMP 연마 효율을 증가하는 동시에 컨디셔너 금속표면의 부식을 방지함으로써 내구성이 증가될 수 있음을 확인 하였다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.11 no.5
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• pp.218-223
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• 2001

The chemical-mechanical polishing process was carried out for 2"-dia. sapphire wafer grown by horizontalBridgman method on the urethane lapping pad with the silica sol. The polished wafer shows the full-width at halfmaximum of 200~400 arcsec in double-crystal X-ray diffraction, indicating that the slicing, grinding and lapping processes before the polishing process affected the crystalline structural property of the wafer surface by the mechanical residual stress. For the inclusion of surface treatments after chemical-mechanical polishing such as the thermal annealing at the temperature of $1,200^{\circ}C$for 4 hrs. and chemical etching, the crystalline quality was sigdicantly enhanced with the reduced full-width at half maximum up to 8.3 arcsec.arcsec.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.48 no.6
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• pp.553-560
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• 2004

In this experiment, a three dimensional structure analysis was carried out to examine the surface defects of semiconductor made artificially on known scale. It was investigated the three dimensional imaging according to the sample depth and the thermal diffusivity as well as the carrier transport properties. The thermal diffusivity measurement of the intrinsic GaAs semiconductor was also analyzed by the difference of frequency-dependence photoacoustic signals from the sample surface of different conditions. Thermal properties such as thermal diffusion length or thermal diffusivity of the Si wafer with and without defects on the surface were obtained by interpreting the frequency dependence of the PA signals. As a result, the photoacoustic signal is found to have the dependency on the shape and depth of the defects so that their structure of the defects can be analyzed. This method demonstrates the possibility of the application to the detection of the defects, cracks, and shortage of circuits on surface or sub-surface of the semiconductors and ceramic materials as a nondestructive testing(NDT) and a nondestructive evaluation(NDE) technique.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.655-655
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• 2013

그래핀은 높은 전자 이동도, 열전도도, 기계적 강도, 유연성 등의 고유한 특성으로 다양한 분야에 응용하기 위한 연구가 수행되고 있으며, 특히 전자 소자에의 적용에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 전자 소자에 적용하기 위해서는 성장 및 물성에 관한 규명, 응용 소자에 따른 특성 평가가 필요하다. 이러한 소자 특성은 그래핀 물성에 의한 영향이 기본적이지만 에칭, 전사 등의 공정 중 발생하는 오염, 표면 특성, 잔여물 등에 의한 물성 변화 또한 분석 및 제어에 관한 연구가 필요하다. 열화학증착법(thermal chemical vapor deposition)을 이용한 그래핀 합성은 구리 기판을 사용하며, 합성된 그래핀의 에칭, 박리 및 전사 공정이 있다. 이러한 공정 중 발생하는 오염 입자가 그래핀 표면에 흡착되거나, 제거되지 않은 PMMA 잔여물이 그래핀의 특성에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 $CO_2$ 클러스터의 표면 충돌을 이용하여 이러한 오염 물질 및 잔여물을 제거하고 그래핀 표면을 평탄화하는 것에 관한 연구를 수행하였다. 가스 클러스터란 작동기체의 분자가 수십에서 수백 개 뭉쳐 있는 형태를 뜻하며 이렇게 형성된 클러스터는 수 nm 크기를 형성하게 된다. 그리고 짧은 시간의 응축에 의해 수십 nm 크기 까지 성장 하게 된다. 클러스터를 이용한 표면 처리는 충돌에 의한 제거에 기반 한다. 따라서 생성 및 가속되는 클러스터로부터 대상으로 전달되는 운동량의 정도가 세정 특성에 영향을 미치며 이는 생성되는 클러스터의 크기에 종속적이다. 생성 클러스터의 크기 분포는 분사거리, 유량, 분사 각도, 노즐 냉각 온도 등의 변수에 관한 함수이다. 본 연구에서는 이러한 변수들을 제어하여 클러스터를 이용한 그래핀 표면 처리 실험을 수행하였다. 평가는 클러스터 표면 처리 전과 후의 특성 비교에 기반 하였으며, 광학 현미경을 이용한 표면 형상 측정, 라만분광 분석, AFM을 이용한 표면 조도 측정, 그래핀 면저항 측정 결과를 비교하였다. 평가 결과를 통하여 표면 처리를 하지 않은 그래핀에 비하여 면저항과 표면 조도가 낮아지는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 클러스터 세정은 300 mm 웨이퍼 크기 이상의 대면적을 짧은 시간에 건식으로 세정할 수 있다는 장점이 있어 향후 최적화를 통해 그래핀 양산 시 특성 향상을 위한 후처리 방법으로 사용될 수 있음을 확인하였다.