• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.152-152
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• 2014

최근 반도체의 고집적화로 high dose implant 도입과 소자의 동작 특성 향상을 위한 low-k 물질 도입에 따라 다양한 주변 공정의 변화를 이끌고 있다. 이에 따라 반도체 제조의 핵심 공정 단계 중 하나인 ashing 단계에서 기존 성능 이상의 장비를 기대하고 있으며, 그것을 평가하기 위한 중요 요소로 uniformity와 fast stripping이 있다. 본 연구에서는 유체해석 시뮬레이션을 통해 450 mm ashing 챔버에서의 gas inlet baffle과 wafer stage 사이의 최적 거리를 예측했다. 우선적으로 시뮬레이션의 신뢰도를 높이기 위해 실험으로 측정한 300 mm ashing 결과와 유체해석 결과 molecular flux의 상관관계를 파악하여, 450 mm ashing 챔버의 최적 구조를 예측하였다. 선행 연구한 300 mm 시뮬레이션 결과를 바탕으로 이상적인 450 mm ashing 챔버를 설계하였다. 유체해석 결과는 동일한 형태의 수직형 구조 장비에서 baffle과 wafer stage 사이의 거리가 35 mm에서 60 mm일 때, 450 mm wafer surface 위에서 더욱 균일한 density 분포를 나타내었다. Reactant flux 분포는 거리가 60 mm에서 80 mm 사이일 경우 더 균일하게 나타났다. 그러므로, 450 mm 챔버에서 gas inlet baffle과 wafer stage 간격이 60 mm일 때 최적의 구조로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권4호
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• pp.421-431
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• 2023

하수관로 열화모델은 하수관망을 관리하는 의사결정자에게 자산의 미래 상태 예측에 대한 중요한 정보를 제공할 수 있다. 본 연구에서는 CCTV 조사를 통해서 확보한 구조적 상태평가 이력자료를 기반으로 마르코프 연쇄 모델을 이용하여 하수관로의 노후도를 추정하였다. A시의 3개 배수분구에서 1998-1999년과 2010-2011년에 CCTV 조사에 의해 수집된 관경 450 mm와 600 mm의 흄관 자료를 이용하여 분석하였다. EM 배수분구의 450 mm 관로와 600 mm 관로에서 주요 결함 발생이 다른 두 배수분구보다 빠르게 발생하는 것으로 나타났다. 관로 설치 이후 35년이 지난 시점에는 450 mm 관로의 약 29%, 600 mm 관로의 약 38%가 주요 결함이 발생했으며, 100년 후에는 각각 62%와 74%의 관로가 주요 결함으로 관로 기능을 상실하는 수준으로 나타났다. 관로설치 35년 후, SN 배수분구는 450 mm 관로의 약 26%, 600 mm 관로에서 약 35%, HK 배수분구에서는 450 mm 관로의 약 27%, 600 mm 관로에서 약 37%의 주요 결함이 발생한 것으로 예측되었다. 또한 600 mm 관로가 450 mm 관로보다 평균 12년 정도 빨리 기능 저하가 일어나는 것으로 나타났다. 한편, 관로의 주요 결함등급 비율을 40%로 설정하여 관로의 유효사용수명으로 적용할 경우, 450 mm 관로는 SN배수분구에서 60년, EM배수분구에서 42년, HK배수분구 59년이며, 600 mm 관로에서는 각각 43년, 34년 39년으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.267-267
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• 2012

최근 국내 반도체 장비 업체들에 의해서 차세대 반도체용 450 mm 웨이퍼 공정용 장비 개발이 진행 중에 있다. 반도체 산업은 계속해서 반도체 칩의 크기를 작게 하고, 웨이퍼 크기를 늘리면서 웨이퍼 당 칩수를 증가시켜 생산성을 향상해오고 있다. 현재 300 mm 웨이퍼에서 450 mm 웨이퍼를 도입하게 되면, 생산성 뿐만 아니라 30%의 비용절감과 50%의 cycle-time 단축이 기대되고 있다. 장비에 대한 이해와 공정에 대한 해석 능력을 위해 비용과 시간이 많이 들기 때문에 최근 컴퓨터를 활용한 수치 모델링이 진행되고 있다. 또한, 수치 모델링은 실험 결과와의 비교가 필수적이다. 본 연구에서는 450 mm 웨이퍼 공정용 장비의 전자밀도를 cut off probe를 통해 100 mTorr에 서 Ar 플라즈마를 파워에 따라 측정했다. 13.56 MHz 200 W, 500 W, 1,000 W로 입력 파워가 증가하면서 웨이퍼 중심에서 $6.0{\times}10^9#/cm^3$, $1.35{\times}10^{10}#/cm^3$, $2.4{\times}10^{10}#/cm^3$로 증가했다. 450 mm 웨이퍼 영역에서 전자 밀도의 불균일도는 각각 10.31%, 3.24%, 4.81% 였다. 또한, 이 450 mm 웨이퍼용 CCP 장비를 축대칭 2차원으로 형상화하고, 전극에 13.56 MHz를 직렬로 연결된 blocking capacitor ($1{\times}10^{-6}$ F/$m^2$)를 통해 인가할 수 있도록 상용 유체 모델 소프트웨어(CFD-ACE+, EXI corp)를 이용하여 계산하였다. 주요 전자-중성 충돌 반응으로 momentum transfer, ionization, excitation, two-step ionization을 고려했고, $Ar^+$와 $Ar^*$의 표면 재결합 반응은 sticking coefficient를 1로 가정했다. CFD-ACE+의 CCP 모델을 통해 Poisson 방정식을 풀어서 sheath와 wave effect를 고려하였다. Stochastic heating을 고려하지 않았을 때, 플라즈마 흡수 파워가 80 W, 160 W, 240 W에서 실험 투입 전력 200 W, 500 W, 1,000 W일 때와 유사한 반경 방향의 플라즈마 밀도 분포를 보였다. 200 W, 500 W, 1,000 W일 때의 전자밀도 분포는 수치 모델링과 전 범위에서 각각 10%, 3%, 2%의 오차를 보였다. 450 mm의 전극에 13.56 MHz의 전력을 인가할 때, 파워가 증가할수록 전자밀도의 최대값의 위치가 웨이퍼 edge에서 중심으로 이동하고 있음을 실험과 모델링을 통해 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.411-411
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• 2010

Cavity mode Whistler wave를 사용하는 자화유도결합플라즈마 (Magnetized Inductively Coupled Plasma, MICP)의 제반 특성을 비등방성 수송계수를 가지는 Drift-Diffusion 근사, 에너지 보존 방정식 및 유도전자계를 self-consistent 하게 고려하여 계산하였다. 이러한 접근법은 비충돌성 전자가열현상을 고려하지 못하는 단점에도 불구하고, 반도체 장비설계에 필수적인 전자온도, 밀도, 플라즈마 전위, 시스템의 임피던스 특성에 대한 경향성 파악에 매우 유용하다. 뿐만 아니라 전자밀도분포가 공간내에 형성되는 R-wave mode에 미치는 영향을 분석할 수 있다. 직경 320 mm를 가지는 작은 반응기에서 시뮬레이션과 실험결과를 비교하여 본 모델링 방법의 타당성을 검증한 후, 450 mm wafer가공에 적합한 대면적 플라즈마 반응기에서 플라즈마 특성을 연구하였다. 수 mTorr의 공정압력에서 약 10 Gauss전후의 약한 자장이 인가됨으로서 반경방향의 전자밀도 균일성이 대폭 향상되었다. 플라즈마 및 안테나의 대면적화에 수반되는 높은 Q값이 자장의 인가로 큰 폭으로 감소함으로서 임피던스메칭의 안정성이 비약적으로 개선되었고 전력전달 효율 또한 크게 증가함을 알 수 있었다. 본 연구 결과는 차세대 450 mm 반도체 공정장비의 개발에 있어 자화유도결합플라즈마가 매우 유용하게 사용될 수 있음을 보여준다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.508-508
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• 2012

CST microwave studio is used to simulate the plasma profile of the 450mm CCP source. Standing wave effect becomes important at the high frequency as the electrode radius increases. To solve plasma non-uniformity problem, we designed multi electrode chamber to decreasing standing wave effect. Simulation showed the ratio of input power of each electrode is related with electric field strength. The multi electrode was constructed and measured by 2D probe arrays using floating harmonic method. Uniformity of 450 mm CCP was changed by the ratio of input power of each electrode. We described this dependence with circuit model.

• 한국진공학회지
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• 제19권3호
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• pp.190-198
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• 2010

450 mm의 웨이퍼 공정용 플라즈마 장비의 개발을 위하여 안테나 형상, 챔버의 직경, 웨이퍼까지의 거리에 따른 플라즈마 균일도를 Ar과 $CF_4$에 대하여 축대칭 2차원으로 수치 모델링하였다. 챔버의 종횡비를 직경, 기판까지의 거리, 배기구의 면적으로 나누어서 결정하고 여기에 안테나 구조를 변경하여서 최적의 플라즈마 균일도를 갖는 조건을 도출하였다. Drift diffusion식과 준중성 조건을 이용한 간략화를 이용하였으며 표면 재결합과 식각 반응을 이온에너지의 함수로 처리하였다. 반응기판 표면에서의 플라즈마 밀도 균일도는 기판 홀더와 챔버 벽면과의 거리, 기판과 소스와의 거리가 멀수록 좋아졌으며, 안테나의 디자인이 4 turn으로 1층인 경우, 두 번째, 네 번째 turn만 사용하여 전류비 1 : 4에서 기판표면에서의 플라즈마 균일도를 4.7%까지 낮출 수 있었다. Ar과 $CF_4$의 반경 방향으로 전자 온도 균일도 50%, 전자 밀도 균일도 19%의 차이가 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.256-256
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• 2010

최근 반도체 공정을 위한 증착이나 식각장비에 있어서 웨이퍼 크기의 증가는 새로운 연구 분야를 발생시켰다. 웨이퍼의 크기가 200 mm에서 300 mm, 450 mm로 커지지만, 같은 특성 혹은 더 좋은 특성을 필요로 하는 플라즈마를 이용하는 진공장비의 기하적 구조는 비례적으로 증가하지 않는다. 이런 이유로 450 mm의 웨이퍼 공정용 장비의 제작에 있어서 진공 부품과 플라즈마 발생 소스는 더 이상 시행착오로 실험하기에는 막대한 돈과 시간, 인력의 투자가 필요하기 때문에 불가능하게 되었다. 이런 시행착오를 줄이기 위함의 일환으로 본 연구에서는 450 mm 웨이퍼 공정용 장비의 챔버 구성에 따른 플라즈마 균일도를 수치 모델링으로 예측했다. 챔버를 구성함에 있어서 baffle의 형상과 위치, 배기 manifold에 따른 유동분포, 플라즈마 균일도를 위한 안테나의 구조 등 중요한 요소들이 많이 존재하지만, 일단 전체적인 챔버의 종횡비가 결정되어야 가능한 일들이다. 첫째, 기판홀더와 챔버 벽면 간의 거리, 기판홀더와 배기구까지의 거리, 기판과 소스와의 거리가 인입되는 가스 분포와 플라즈마 균일도에 가장 큰 영향을 끼칠 것으로 판단된다. 즉, 위의 세 가지 챔버 내부 구조물의 크기 비에 따라 기판 바로 위에서의 플라즈마 균일도가 가장 좋은 디자인을 최적화하는 것이 본 계산의 목적이다. 기판 표면에서의 플라즈마 밀도 균일도는 기판홀더와 벽면과의 거리, 기판과 소스와의 거리가 멀수록, 기판홀더와 배기구와의 거리가 짧을수록 좋아졌으며, 그림과 같이 안테나의 디자인이 4 turn으로 1층인 경우, 두 turn의 안테나만 사용하여 기판표면에서 20~30%의 플라즈마 균일도를 4.7%까지 낮출 수 있었다

• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.159-165
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• 2015

본 논문에서는 EMP 차폐를 위한 WBC 배열이 설치된 대형 비상발전기 연도의 최적형상을 결정하는 것을 목표로 연구를 진행하였다. 시뮬레이션은 WBC 배열의 외부관경이 800, 850, 900, 1050mm 및 1250mm를 대상으로 하였으며 기본연도와의 접속길이를 150, 300, 450 mm, 연도의 유속은 15, 20, 25m/s로 하였다. EMP 차폐를 위한 WBC 배열을 연도에 설치하는 경우 WBC 배열의 외부관경, Main 연도와의 접속길이가 배기가스 흐름에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. WBC 배열의 외부관경이 1050, 1250mm이고 접속길이가 300, 450mm이면 도파관 배열에서 배기가스의 평균속도와 최고속도를 만족시키는 것으로 나타났다.

• 에너지공학
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• 제2권1호
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• pp.123-132
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• 1993

알콜 발효액으로부터 순수 에탄올을 분리하기 위하여 이용되는 증류공정에 대한 에너지 절약형 모델이 여러 가지 제시되고 있다. 본 연구에서는 이들 중 개발가능성이 가장 높은 가압-감압 증류공정의 설계를 위한 컴퓨터 프로그램을 개발하고 이를 이용하여 증류탑의 최적 운전 조건을 규명하였을 뿐만 아니라 가압-감압 증류공정 및 상압증류 공정에 대한 고정 비용 및 분리 에너지 비용을 비교, 분석하였다. 본 연구에서 고려한 운전 압력은 상압 증류 공정인 경우 760 mmHg, 가압-감압 증류 공정인 경우 3103-760 mmHg, 31034-450mmHg, 및 3130-160 mmHg이였다. 각 운전압력에서 년간 고정비용과 년간 에너지 소비 비용의 합이 최소가 되는 최적 환류비는 운전압력이 상압일때는 3.8554, 가압-감압이 3130-760 mmHg일 때는 3.7475, 2.9111, 가압-감압이 3130-450 mmHg일 때는 3.8814, 2.9712, 가압-감압이 3103-160 mmHg일 때는 3.0783과 2.2400 이였다. 또한 가압-감압 증류공정에 소요되는 에너지 비용은 상압증류공정에 대하여 가압-감압 운전압력이 3103-760 mmHg인 경우에는 45.4%. 운전압력이 3130-450 mmHg인 경우에는 46.9%, 운전압력이 3103-160 mmHg인 경우에는 42%에 불과하였다.

• 한국광학회지
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• 제17권2호
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• pp.165-174
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• 2006

직경 450 mm(f/2.7) 포물면경 제작을 위해 자동무수차점방식의 널 광학계를 설계 및 제작하였으며, 설계프로그램(CODE V)의 공차분석기법을 이용하여 널 광학계의 제작과 정렬 오차에 따른 측정 신뢰도를 이론적으로 검증하였다. 그리고 광학계를 실제로 구축하여 포물면경의 제작에 적용하였다. 또한, 널 렌즈를 사용하지 않고 평면거울만 사용하는 자동시준방식의 측정방법으로 포물경을 재평가하여, 역으로 자동무수차점방식의 널 렌즈 정렬오차에 의한 측정 신뢰도를 확인하였다.