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배재석(Jaeseok Bae) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
반도체 및 디스플레이 산업분야에서 다양한 기능을 갖는 첨단소자들을 제작하기 위해 기판 위에 박막을 증착하는 공정이 널리 사용되고 있다. 박막 및 기판의 두께값과 두께균일도는 소자의 성능에 직결되어 있으며, 설계값과 큰 차이가 발생할 경우 소자의 성능을 저하시켜 수율이 감소될 수 있다. 따라서, 소자를 구성하는 박막과 기판에 대한 정확한 두께측정이 필요하다. 특히, 산화물 박막의 성장과 함께 원료 기판이 감소하는 열산화 공정과 전체영역 내에 박막과 기판의 두께분포가 함께 식각되는 홀이나 사이드월 패터닝 공정에서는 박막과 기판 두께분포가 함께 변화하기 때문에 박막과 기판의 두께에 대한 동시측정이 반드시 요구된다. 소자는 기판 위에 다수의 박막이 증착된 구조로 이루어져 있으나, 수 나노미터부터 수 밀리미터에 이르는 멀티스케일 범위의 다양한 막 두께를 단독으로 측정할 수 있는 기술은 존재하지 않는다. 초점심도, 색분산, 파장범위, 분광분해능 등의 한계로 두께범위마다 여러 측정기술이 사용되었다. 박막 두께 측정기술로는 분광타원계와 분광반사계가 있으며, 기판 두께 측정기술로는 저결맞음간섭계, 다색공초점현미경, 분광간섭계가 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 박막부터 기판까지 멀티스케일 범위에 존재하는 두께를 동시에 측정하기 위해 박막과 기판 두께범위의 여러 측정기술 중 두 가지 기술이 융합된 방법이 제안되었다. 박막과 기판의 해당 두께범위에 사용되는 기술 중에서 측정정밀도, 측정범위, 측정속도, 구조단순성 등이 우수한 분광반사계와 분광간섭계가 융합되었다. 제안된 방법으로 구현된 측정시스템의 멀티스케일 범위의 두께 측정성능을 평가하기 위해 박막부터 기판까지 확장된 측정범위 내 시편에 대해 표준 측정장비와의 비교측정이 수행되었다. 또한, 두께차이가 큰 박막과 기판 두께를 동시에 측정가능한지 확인하기 위해 실리콘 기판 위에 실리콘산화물 박막이 증착된 시편의 영역 내 두께분포가 측정되었다. 제안된 측정시스템의 성능을 평가한 결과, 표준 측정장비와 비교측정된 시편의 두께값이 모두 불확도 내에 일치하며 박막과 기판의 두께가 상호영향없이 분리되어 측정됨이 확인되었다. 따라서, 제안된 방법을 통해 첨단소자들을 구성하는 멀티스케일 두께범위의 다양한 막을 동시에 측정하고자 하는 산업계의 수요에 적합한 대응이 가능할 것으로 기대된다.
Bae, KiHo,Baek, Kye Hyun,Kim, JaeSeok,Kim, Hoyoung,Yoon, Bo Un,Kim, Jae Jeong Institute of Pure and Applied Physics 2017 Japanese Journal of Applied Physics Vol. No.
<P>Highly selective chemical mechanical polishing (CMP) of Si3N4 over SiO2 is achieved by using a modified silica abrasive. Controlling the removal rate of Si3N4/SiO2, chemical reaction is a dominant factor for ceria abrasive, but physical force such as repulsion/attraction is a primary one for silica abrasive. In order to maximize mechanical action in CMP process using silica slurry, we modified the surface charge of silica abrasive into having more negative charge, which resulting in -50mV of zeta potential in a low pH (< 3.0) slurry. This strong negative zeta potential of the modified silica abrasive enables enhancing attractive forces to Si3N4 and repulsive forces to SiO2 in a low pH environment. In addition, a cocoon shape silica abrasive shows 3 times higher Si3N4 RR than a spherical shape one. Consequently, selectivity of Si3N4 over SiO2 reaches 95.0, which is significantly improved from 0.0167 in the conventional silica abrasive case. When this modified silicon abrasive and the optimum pH condition are applied, in-chip uniformity at various pattern densities of Si3N4 (0, 12, and 32%) turns out to be well controlled under 100 angstrom. This result is an acceptable level for our semiconductor device integration. (C) 2017 The Japan Society of Applied Physics</P>
용액공정기반 금속지지체형 고체산화물 연료전지의 열기계적 특성에 관한 연구
이재석(Jaeseok Lee),이건호(Kunho Lee),배중면(Joongmyeon Bae) 대한기계학회 2018 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2018 No.12
To be applied to portable and transportation fields, metal-supported solid oxide fuel cell (MS-SOFC) requires not only high electrochemical performance and durability but also high volumetric and gravimetric power density. However, reducing the thickness of the metal substrate to achieve higher volumetric and gravimetric power density may cause thermomechanical deformation of the cell during the heat treatment processes. In this study, thermomechanical characteristics of the wet-chemical process based MS-SOFC, especially utilized a thin metal substrate (~ 100 μm), were investigated. Firstly, thermal surface stresses generated during the wet-chemical processes and the thermomechanical deformation caused by the thermal surface stresses were measured by thermomechanical analysis and surface profiler, respectively. Furthermore, a novel method of introducing magnets in the wet-chemical processes to suppress the thermomechanical deformation was proposed and evaluated. As a result, thermomechanical deformation of the MS-SOFC was successfully suppressed from approximately 160 μm to 30 μm without significant defects of the thin film electrolyte such as cracks, pinholes, or residual stresses.
Park, Jungjae,Bae, Jaeseok,Kim, Jong-Ahn,Jin, Jonghan North-Holland 2019 Optics communications Vol.431 No.-
<P><B>Abstract</B></P> <P>A non-destructive method for measuring the physical thickness and group refractive index of individual layers was proposed based on spectral-domain interferometry, which was realized to achieve real-time measurements using a mode-locked laser and an optical spectrum analyzer. As a double-stacked specimen, a microfluidic channel mold composed of a SU-8 photoresist and a silicon wafer was chosen. With areal scanning of the sample, a physical thickness map and a representative group refractive index value for each layer were obtained at the same time. The sample was measured 30 times consecutively at pre-determined points to estimate the repeatability of the physical thickness, for which the standard deviation was less than 10 nm. Moreover, a measurement comparison with two calibrated reference instruments was conducted. According to the comparative measurement results, physical thickness values obtained by the proposed method and with each comparative method were found to be in good agreement within expanded uncertainty levels.</P>