• 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 Mineralogical Society of Korea
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• v.21 no.4
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• pp.425-434
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• 2008

Arsenic contamination in soil and groundwater has recently been one of the most serious environmental concerns. This arsenic contamination can be originated from natural or anthropogenic sources. It has been well known that arsenic behavior in geo-environmental is controlled by various oxides or hydroxides, such as those of iron, manganese, and aluminum, and clay minerals. Among those, particularly, iron (oxy)hydroxides are the most effective scavengers for arsenic. For this reason, this study characterized arsenic adsorption of magnetite which is a kind of iron oxide in nature. The physicochemcial features of the magnetite were investigated to evaluate adsorption of arsenite [As(III)] and arsenate [As(V)] onto magnetite. In addition to experiments on adsorption equilibria, kinetic experiments were also conducted. The point of zero charge (PZC) and specific surface area of the laboratory-synthesized magnetite used as an arsenic adsorbent were measured 6.56 and $16.6\;g/m^2$, which values seem to be relatively smaller than those of the other iron (oxy)hydroxides. From the results of equilibria experiments, arsenite was much more adsorbed onto magnetite than arsenate, indicating the affinity of arsenite on magnetite is larger than arsenate. Arsenite and arsenate showed adsorption maxima at pHs 7 and 2, respectively. In particular, adsorption of arsenate decreased with increase in pH as a result of electrical repulsion caused by anionic arsenate and negatively-charged surface of magnetite. These results indicate that the surface charge of magnetite and the chemical speciation of arsenic should be considered as the most crucial factors in controlling arsenic. The results of kinetic experiments show that arsenate was adsorbed more quickly than arsenite and adsorption of arsenic was investigated to be mostly completed within the duration of 4 hours, regardless of chemical speciation of arsenic. When the results of kinetic experiments were fitted to a variety of kinetic models proposed so far, power function and elovich model were evaluated to be the most suitable ones which can simulate adsorption kinetics of two kinds of arsenic species onto magnetite.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.30 no.4
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• pp.472-478
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• 2019

A stable desalination method of the hardness substance such as $Ca^{2+}$ by controlling the total charge (TC) supplied to the membrane capacitive deionization (MCDI) cell was studied. The adsorption (1.5 V) and desorption (0.0 V) were repeated 30 times while varying the TC in the adsorption process. The concentration and pH of effluent, adsorption and desorption amounts, current densities and cell potentials were analyzed in the desalination process. The maximum allowable charge (MAC) of the carbon electrode used in MCDI cell was measured to be 46 C/g. As a result of operation at TC (40 C/g) below the MAC value, electrode reactions did not occur, resulted in the stable desalination characteristics for a long-term operation. When operating at TCs (50, 60 C/g) above the MAC value, however, the concentration and pH of effluent varied greatly. Also, the scale was formed on the electrode surface due to electrode reactions, and the electric resistance of the cell gradually increased. It was thus concluded that it is possible to remove stably the hardness substance without any electrode reactions by controlling the charge supplied to MCDI cell during the adsorption process.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.07c
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• pp.1938-1940
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• 2003

본 연구는 요소 센서 제작을 위한 과정으로서, 전기화학적 방법을 이용한 다공질 실리콘 구조 형성과, PDV(Physical Vapor Deposition) 법에 의한 백금 박막 코팅 및 전기화학적 전도성 고분자 코팅과 urease 고정화 단계를 고찰하고 감도 특성을 제시 하였다. 전극 기질로서 B을 도우핑한 p-type 실리콘웨이퍼를 사용하였고, HF:$C_2H_5OH:H_2O$=1:2:1의 부피비를 갖는 에칭 용액에서 5분간 -7 $mA/cm^2$의 일정 전류를 가하여 폭 2 ${\mu}m$, 깊이 10 ${\mu}m$의 다공질 실리콘(PS) 충을 형성하였다. 그 위에 200 ${\AA}$의 Ti 층을 underlayer로서 증착하고, 2000 ${\AA}$의 Pt를 중착하여 PS/Pt 박막 전극을 제작하고, 전도성 고분자로서 polypyrrole (PPy), 또는 poly(3-mehylthiophene) (P3MT)을 전기화학적으로 코팅한 후, urease(EC 3.5.1.5, type III, Jack Bean, Sigma)를 고정화 하였다. 고정화 시 전해질 수용액의 pH는 7.4로 하여 urease표면이 음전하를 갖도록 하고, 전극에 0.6 V (vs. SCE(Saturated Calomel Electrode))의 일정 전압을 가함으로써 urease가 전도성 고분자 표면에 전기적으로 흡착되도록 하였다. 이상의 방법으로 제작한 요소 센서의 감도는 PPy와 P3MT를 전자 전달 매질로 사용한 경우, 각각 8.44 ${\mu}A/mM{\cdot}cm^2$와 1.55 ${\mu}A/mM{\cdot}cm^2$의 감도를 보였다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.37 no.8
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• pp.744-752
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• 1993

Electrochemical reduction of thionyl chloride has been carried out at glassy carbon and microelectrode that modified by macrocyclic compounds. The catalyst molecules of macrocyclic compounds were adsorbed on the electrode surface and reduced thionyl chloride resulting in a generation of oxidized catalyst molecules. The concentration of catalysts and electrode immersion time were found to affect the catalyst performance strongly. Significant improvements in cell performance have been noted in terms of both exchange rate constants of up to 10 times and power densities of up to 220% at glassy carbon electrode. The diffusion coefficients obtained at carbon microelectrode were slightly different from that determined at glassy carbon electrode.

• Composites Research
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• v.36 no.3
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• pp.217-223
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• 2023

In this work, the preparation and its oil adsorption behavior of polyacrylonitrile-based carbon nanofiber sponge were investigated. The prepared carbon sponges showed excellent selective oil adsorption in the mixture of water and oil, and the adsorption capacity of reused carbon nanofiber sponge was also investigated. Further, carbon nanofiber sponge adsorbent with internally structured channel showed fast oil adsorption behavior due to a capillary phenomenon. After use, sponge adsorbent was heat-treated at 800℃ under N² and studied the possibility of a sensor for electrochemical detection of 4-aminophenol.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.10 no.6
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• pp.929-933
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• 1999

Under the condition of water electrolysis in aqueous hydrochloric acid as the electrolyte, the lead removal from the lead-loaded activated carbon packed on the anode was investigated. The adequate flow condition is a total flow rate of 10 mL/min in the same flow rate ratio to both electrodes. The increase of current decreases pH values at the anode and the decrease of pH leads to the lead removal. This work shows that the water electrolysis is an efficient method for the lead removal from the lead-loaded activated carbon with a reduction in quantity of the chemical used in comparison with the acid rinse.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.278.2-278.2
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• 2013

그래핀은 우수한 전기적, 기계적, 광학적 특성들로 인하여 전자소자, 센서, 에너지 재료 등으로의 응용이 가능하다고 알려진 단 원자층의 탄소나노재료이다. 특히 그래핀을 전자소자로 응용하기 위해서는 캐리어 농도, 전하 이동도, 밴드갭 등의 전기적 특성을 향상시키거나 제어하는 것이 요구되며, 에너지 소재로의 응용을 위해서는 높은 전기전도도와 함께 기능화를 통한 촉매작용을 부여하여 효율을 향상시키는 것이 요구된다. 일반적으로 화학적 도핑은 그래핀의 전기적 특성을 제어하는 효율적인 방법으로 알려져 있다. 화학적 도핑의 방법으로 질소, 수소, 산소 등 다양한 이종원소를 열처리 또는 플라즈마 처리함으로써 그래핀을 구성하는 탄소원자를 이종원자로 치환하거나 흡착시켜 기능화 처리된 그래핀을 얻는 방법들이 제시되었다. 이중 플라즈마를 이용한 도핑방법은 저온에서 처리가 가능하고, 처리시간, 공정압력, 인가전압 등 플라즈마 변수를 변경하여 도핑정도를 비교적 수월하게 제어할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 열화학기상증착법으로 합성된 그래핀을 직류 플라즈마로 처리함으로써 효율적인질소도핑 조건을 도출하고자 하였다. 그래핀의 합성은 200 nm 두께의 니켈 박막이 증착된 몰리브덴 호일을 사용하였으며, 원료가스로는 메탄을 사용하였다. 그래핀의 질소 도핑은 평행 평판형 직류 플라즈마 장치를 이용하여 암모니아($NH_3$) 플라즈마로 처리하였으며, 플라즈마 파워와 처리시간을 변수로 최적의 도핑조건 도출 및 도핑 정도를 제어하였다. 그래핀의 질소 도핑 정도는 라만 스펙트럼의 G밴드의 위치와 반치폭(Full width at half maximum; FWHM)의 변화를 통해 확인하였다. NH3 플라즈마 처리 후 G밴드의 위치가 장파장 방향으로 이동하며, 반치폭은 감소하는 것을 통해 그래핀의 질소도핑을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.56.1-56.1
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• 2015

RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 유리 기판위에 ZnO:Al 박막을 증착하고 열공정에 따른 박막의 구조적, 광학적, 전기적 특성을 연구하였다. 열공정 파라미터로는 공정 온도와 어닐링 온도를 이용하였다. 각각의 열공정 파라미터 변화에 따라 ZnO:Al 박막의 특성이 영향 받음을 확인하였다. 모든 샘플에서(002) 우선 배향성을 보였으며 80% 이상의 투과도 특성을 보였다. 하지만, 열공정에 따라 결정성이 나빠지기도 좋아지기도 하였다. 표면 거칠기는 열공정 종류에 상관없이 온도 증가에 따라 증가하였다. 또한, 투과도도 열공정 종류에 상관없이 온도 증가에 따라 감소함을 보인 반면 광학적 밴드갭은 적색이동 현상을 나타내었다. 적색이동 현상은 Burstein-Moss effect와 관련이 있으며 온도증가에 따라 캐리어 이동도가 감소하여 나타난 현상이다. 열공정에서 따라 비저항이 민감하게 변화하였다. 각각의 열공정에서 온도가 증가함에 따라 비저항이 증가하였고 캐리어 농도와 이동도는 감소함을 보이고 있다. ZnO:Al 박막의 화학적인 상태를 분석한 결과, 열공정 온도에 따라 Al 농도 변화와 불순물 표면 흡착 변화가 발생하였으며 이에 따라캐리어 농도와 이동도의 감소가 나타난 것으로 판단된다.

• Clean Technology
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• v.26 no.2
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• pp.137-144
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• 2020

Metal-impregnated activated carbons were prepared via ultrasonic-assisted impregnation method for regeneration and low ammonia concentration. Magnesium and copper were selected as metals, while chloride (Cl^-) and nitrate (NO₃^-) precursors were used to impregnate the surface of activated carbon. The physical and chemical properties of the prepared adsorbents were characterized by TGA, BET, and NH₃-TPD. The ammonia breakthrough test was carried out using a fixed bed and flowing ammonia gas (1000 mg L^-1 NH₃, balanced N₂) at 100 mL min^-1, under conditions of temperature swing adsorption (TSA) and pressure swing adsorption (PSA, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9 Mpa). The adsorption and desorption performance of ammonia were in the order of AC-Mg(Cl) > AC-Cu(Cl) > AC-Mg(N) > AC-Cu(N) > AC through NH₃-TPD and TSA and PSA processes. AC-Mg(Cl) using MgCl₂ showed the average adsorption amount of 2.138 mmol/g at TSA process. Also, AC-Mg(Cl) showed the highest initial adsorption amount of 3.848 mmol/g at PSA 0.9 Mpa. When metal impregnated the surface of the activated carbon, it was confirmed that not only physical adsorption, but also chemical adsorption increased, making enhancement in adsorption and desorption performances possible. Also, the prepared adsorbents showed stable adsorption and desorption performances despite repeated processes, confirming their applicability in the TSA and PSA processes.