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논문 상세정보

초록

$Y_2O_3$ 세라믹 소결체를 제작하기 위해, $Y_2O_3$ 분말을 분산한 상태에서 슬러리에 pH 조절제인 NaOH를 첨가하였으며 결합제로는 PVA, 가소제로는 PEG를 첨가하여 열분무 건조 공정을 거쳐 $Y_2O_3$ 과립형 분말을 제조하였다. ${\phi}14mm$ 크기의 $Y_2O_3$ 세라믹 성형체를 성형하고, $1650^{\circ}C$의 온도에서 소결하여 $Y_2O_3$ 세라믹 소결체를 제작하였다. $Y_2O_3$ 소결체의 미세구조, 밀도 및 내플라즈마 특성이 성형압력 및 소결시간에 따라 분석되었다. $Y_2O_3$ 소결체는 $CHF_3/O_2/Ar$ 플라즈마에 노출시켜, $Ar^+$ 이온빔에 의한 물리적반응 식각과 $CHF_3$로부터 분해된, $F^-$ 이온에 의한 화학적반응 식각에 의한 건식 식각 처리가 이루어졌다. 본 연구에서 $Y_2O_3$ 소결체 소결시간의 증가에 따라, 비교적 높은 밀도를 나타내었으며, 내플라즈마 특성이 향상되는 것으로 나타났다.

Abstract

$Y_2O_3$ ceramic specimens were fabricated from the granular powder, obtained by spray drying process from the slurry. The slurry was prepared by mixing PVA binder, NaOH for Ph control, PEG and $Y_2O_3$ powder. The $Y_2O_3$ specimen was shaped in size of ${\phi}14mm$ and then sintered at $1650^{\circ}C$. The characteristics, microstructure, densities and plasma resistance of the $Y_2O_3$ specimens were investigated with the function of forming pressure and sintering time. $Y_2O_3$ specimens were exposed under the $CHF_3/O_2/Ar$ plasma, the dry etching treatment of specimens was carried out by the physical reaction etching of $Ar^+$ ion beam and the chemical reaction etching of $F^-$ ion decomposed from $CHF_3$. With increasing sintering time, $Y_2O_3$ specimens showed relatively high density and strong resistance in plasma etching test.

질의응답 

키워드에 따른 질의응답 제공
핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Al2O3
Al2O3의 장점은?
내플라즈마 특성이 우수한 재료

반도체 공정에서 핵심 기술은 선폭의 미세화와 고집적이며, 이를 위해 플라즈마 에칭기술, CVD 코팅 기술 등 반도체 제조 공정의 장비를 활용하게 된다[2]. 반도체 제조용 공정장비(CVD, Etch)는 다양한 플라즈마를 활용하므로, 이들 장비에 사용되는 부품들은 내플라즈마 특성이 우수한 재료를 사용해야 한다[3-5]. 현재까지는 내플라즈마성 소재로서 Al2O3가 주로 사용되고 있으나 오염입자의 저감 및 관리가 엄격한 공정에서는 일부 Y2O3 및 AlN 소재로 교체되는 부품이 점점 늘어나는 추세이다.

세라믹 제품
세라믹 제품의 수요가 증가하는 이유는?
반도체 및 LED 산업의 급성장으로 인하여 디바이스를 제조하는 장비에 사용되는 세라믹 제품의 수요가 증가하면서

최근 반도체 및 LED 산업의 급성장으로 인하여 디바이스를 제조하는 장비에 사용되는 세라믹 제품의 수요가 증가하면서 중요성이 더욱 부각되고 있다. 반도체 공정이 미세선폭화로 진행됨에 따라 플라즈마 공정 중에 챔버에서 발생하는 오염입자의 저감이 매우 중요한 이슈가 되고 있다[1].

오염입자의 저감
반도체 공정에서 오염입자의 저감이 중요한 이슈인 이유는 무엇인가?
미세선폭화로 진행됨에 따라

최근 반도체 및 LED 산업의 급성장으로 인하여 디바이스를 제조하는 장비에 사용되는 세라믹 제품의 수요가 증가하면서 중요성이 더욱 부각되고 있다. 반도체 공정이 미세선폭화로 진행됨에 따라 플라즈마 공정 중에 챔버에서 발생하는 오염입자의 저감이 매우 중요한 이슈가 되고 있다[1]. 반도체 공정에서 핵심 기술은 선폭의 미세화와 고집적이며, 이를 위해 플라즈마 에칭기술, CVD 코팅 기술 등 반도체 제조 공정의 장비를 활용하게 된다[2].

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참고문헌 (16)

  1. 1. G.S. May and C.J. Spanos, "Fundamentals of semiconductor manufacturing and process control" (IEEE, New Jersey, 2006) 98. 
  2. 2. M. Kodo, K. Soga, H. Yoshida and T. Yamamoto, "Doping effect of divalent cations on sintering of polycrystalline yttria", J. Eur. Ceram. Soc. 30 (2010) 2741. 
  3. 3. R. Chaima, A. Shlayer and C. Estournes, "Densification of nanocrystalline $Y_2O_3$ ceramic powder by spark plasma sintering", J. Eur. Ceram. Soc. 29 (2009) 91. 
  4. 4. L. Ana, A. Ito and T. Goto, "Transparent yttria produced by spark plasma sintering at moderate temperature and pressure profiles", J. Eur. Ceram. Soc. 32 (2012) 1035. 
  5. 5. Y. Kobayashi, "Current status and needs in the future of ceramics used for semiconductor production equipment", The 37th Seminar on High Temperature Ceramics, Japan (2005) p. 17. 
  6. 6. H. Di, Z. Yanchun, S. Xudong, L. Xiaodon and L. Shaohong, "Preparation of transparent $Y_2O_3$ ceramic by slip casting and vacuum sintering", J. Rare Earth. 30 (2012) 57. 
  7. 7. J. Singh and D.E. Wolfe, "Nano and macro-structured component fabrication by electron beam-physical vapor deposition (EB-PVD)", J. Mater. Sci. 40 (2005) 1. 
  8. 8. P. Merkert, H. Hahn and J. Rodel, "Sintering behavior of nanocrystalline $Y_2O_3$ ", Nanostructured Mater. 12 (1999) 701. 
  9. 9. X.H. Wang, P.L. Chen and I.W. Chen, "Two-step sintering of ceramics with constant grain-size, I. $Y_2O_3$ ", J. Am. Ceram. Soc. 89 (2006) 431. 
  10. 10. J. Luo, Z. Zhong and J. Xu, "Yttrium oxide transparent ceramics by low-temperature microwave sintering", Mater. Res. Bull. 47 (2012) 4283. 
  11. 11. X. Cheng, C. Yuan, N.R. Green and P.A. Withey, "Sintering mechanisms of Yttria with different additives", Ceram. Int. 39 (2013) 4791. 
  12. 12. S. Balakrishnana, K. Ananthasivana and K.C.H. Kumar, "Studies on the synthesis and sintering of nanocrystalline yttria", Ceram. Int. 40 (2014) 6777. 
  13. 13. H.K. Lee, S.S. Lee, B.R. Kim, T.E. Park and Y.H. Yun, "Microstructure and plasma resistance of $Y_2O_3$ -BN composites", J. Korean Cryt. Growth Cryst. Technol. 24 (2014) 127. 
  14. 14. J.C. Park, B.W. Lee, B.I Kim and H. Cho, "Fluorinebased inductively coupled plasma etching of ZnO film", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 21 (2011) 230. 
  15. 15. J.C. Park, O.G. Jeong, S.Y. Kim, S.J. Park, Y.H. Yun and H. Cho, "Silicon surface texturing for enhanced nanocrystalline diamond seeding efficiency", J. Korean Cryt. Growth Cryst. Technol. 23 (2013) 86. 
  16. 16. D.M. Kim, S.Y. Yoon, K.B. Kim, H.S. Kim, Y.S. Oh and S.M. Lee, "Plasma resistances of yttria deposited by EB-PVD method", J. Kor. Ceram. Soc. 45 (2018) 707. 

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