[논문]졸-겔법을 이용한 고순도 석영유리 기판 제조

남병욱; 안정숙; 박성은; 신지식; 오한석

졸-겔법을 이용한 고순도 석영유리 기판 제조
Preparation of high-purity quartz panel using sol-gel method 원문보기

남병욱 (한국기술교육대학교 응용화학공학과) , 안정숙 (한국기술교육대학교 응용화학공학과) , 박성은 (주식회사 새 빛) , 신지식 (주식회사 새 빛) , 오한석 (주식회사 새 빛)

본 논문에서는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 슬러리용으로 사용되는 저가이면서 입도 분포가 균일한 콜로이달 실리카(Colloidal Silica)를 사용하여 추가의 첨가제 없이 열처리 공정만을 거쳐 석영유리를 제조하여 6N의 순도와 1 mm 두께 기준 86%의 자외선 투과율 그리고 AFM(Atomic Force Microscopy) 및 간섭계 현미경을 이용하여 표면의 거칠기가 1 nm 미만인 고순도 석영유리를 제조하였다.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이러한 문제점을 극복하기 위하여 본 연구에서는 고순도 석영유리를 간단한 공정과 저비용으로 제조하기 위하여 금속성분이 1000 ppm 이상 함유된 콜로이달 실리카를 산으로 전처리하여 함유되어 있는 금속성분을 제거하여 고순도의 석영유리를 제조를 시도하였다.

제안 방법

웨이퍼 제조를 위한 형상 가공 공정은 조연마와 경면 연마 가공 후 고순도 유기 용제와 DI water에 의한 세정 공정을 거친 후 간섭계 현미경과 AFM (NT-MDT, SOLVER P47)을 이용하여 측정하였다. 간섭계 현미경(Zygo Michaelson interferometric microscope)으로 1차원 선형 profile을 측정하였고 AFM 은 5 um x 5 um를 스캔하여 flattening 후 면적에 대한 거칠기를 계산하였다.
겔화공정에서 얻은 습윤 다공질체를 건조한 후 진공도가 조절되는 튜브형 전기로에서 10^-2 torr의 진공분위기로 유지한 상태에서 1000℃까지 승온시킨 후 10시간 동안 1단계 열처리하였다. 1단계 열처리가 끝난 실리카 다공질체를 10^-2 torr의 진공분위기로 유지한 상태에서 1450℃까지 승온시킨 후 1시간 동안 열처리하여 실투가 발생하지 않은 투명한 석영유리를 얻을 수 있었다.
시료를 diluted HF(묽은 불소산)와 산화제로 전처리후 ICP-MS (Perkin Elmer 6100 DRC) 로 주요 원소에 대하여 농도를 측정하였다. Recovery (%)는 spike 방식으로 전처리 후 회수한 후 측정하였고 최소 98.
표면 거칠기는 실제 웨이퍼 제품의 형태로 가공 후 시료를 채취하여 측정하였다. 웨이퍼 제조를 위한 형상 가공 공정은 조연마와 경면 연마 가공 후 고순도 유기 용제와 DI water에 의한 세정 공정을 거친 후 간섭계 현미경과 AFM (NT-MDT, SOLVER P47)을 이용하여 측정하였다. 간섭계 현미경(Zygo Michaelson interferometric microscope)으로 1차원 선형 profile을 측정하였고 AFM 은 5 um x 5 um를 스캔하여 flattening 후 면적에 대한 거칠기를 계산하였다.
자외선 파장 변화에 따른 투과율은 1.0 mm 두께의 시편을 사용하여 190-300 nm의 파장 영역에서 UV-Visible Spectrophotometer (Varian, Cary400)을 사용하여 투과율을 측정하였다.

대상 데이터

콜로이달 실리카는 평균입도가 15-20 nm 이고 실리카 함량이 40-60 중량%, 그리고 건조겔에 균열이 발생하지 않기 위해서는 균일한 입도분포를 가져야 한다. 여러 가지 상용화된 콜로이달 실리카 중에서 균열이 발생하지 않고 직경 78 mm 크기의 건조겔을 얻을 수 있었던 제품인 듀퐁(DuPont)사의 HT-50을 사용하였다. 표 1에 HT-50의 특성을 나타내었다.
콜로이달 실리카는 산 처리시 염산을 사용하였고, 겔화공정에서 pH 조절을 위해 암모니아수를 사용하였는데 일반 덕산화학 제품을 사용하였다.
표면 거칠기는 실제 웨이퍼 제품의 형태로 가공 후 시료를 채취하여 측정하였다. 웨이퍼 제조를 위한 형상 가공 공정은 조연마와 경면 연마 가공 후 고순도 유기 용제와 DI water에 의한 세정 공정을 거친 후 간섭계 현미경과 AFM (NT-MDT, SOLVER P47)을 이용하여 측정하였다.

이론/모형

본 연구에서는 합성석영유리의 제조방법으로 알콕사이드법을 사용하였다. 이 방법은 실리카 졸 및 실리콘 알콕사이드 혼합용액을 산성 촉매하에서 겔화시켜서 습윤젤을 제조하고, 이를 건조하여 건조겔을 만든 후 소성하여서 투명석영유리를 제조하는 방법[4, 5]과 콜로이달 실리카, 알콜사이드 실리콘 및 물을 혼합하여 습윤젤을 제조하고, 이를 건조하여 건조겔을 만든 후 소성하여서 실리카 함량이 34~40%인 합성석영유리를 제조하는 방법[6, 7]이 있는 것으로 보고되 있다.

성능/효과

0의 범위로 조절한 후 상온에서 2,000시간 이상 방치하였다. 2,000시간 미만으로 방치한 경우에는 유리화 열처리 후 매우 미세한 실투가 발생하여 불투명한 석영유리가 제조되는 것이 관찰되었고 황산을 사용한 경우는 2,000시간 이상을 유지하여도 미세한 실투가 발생는 것이 관찰되었다.
상용 콜로이달 실리카의 안정성을 유지하기 위해 첨가되는 알칼리금속을 염산과의 충분한 반응시간을 거쳐 이의 함량을 1 ppm이하로 나출 수 있었고 이로인해 자외선 투과도 85%이상, 일차원 표면 거칠기 0.77 nm, 2차원 평면 거칠기 0.3 nm의 만족스런 결과를 얻어 제품 상용화 중요한 합성기술을 확보하였다.
자외선 파장 변화에 따른 투과율 측정 결과, 그림 1에서 알 수 있듯이 190-220 nm 영역에서 차츰 투과율이 증가하다가 220 nm 이상에서는 90 % 이상의 일정한 투과율을 보이고 있음을 알 수 있다. 이는 산 처리 공정에서 금속계 불순물의 함량이 1 ppm 미만으로 관리된 순도에 기인하여 높은 투과율을 보이고 있음을 나타낸다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

졸-겔법을 이용한 고순도 석영유리 기판 제조
Preparation of high-purity quartz panel using sol-gel method 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

졸-겔법을 이용한 고순도 석영유리 기판 제조 Preparation of high-purity quartz panel using sol-gel method 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

졸-겔법을 이용한 고순도 석영유리 기판 제조
Preparation of high-purity quartz panel using sol-gel method 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper