초록 ▼

산업용 전자빔 조사는 1kGy 내지 100kGy의 높은 선량이 요구되고 다양한 응용을 위해서 높은 에너지를 이용한다. 덴마크 Ris$\phi$ 연구소에서 개발한B3 radiochromic 필름 선량계는 2kGy-100kGy에 걸치는 넓은 측정범위를 가지며 두께나 크기가 작고 배치 간의 편차가 적기 때문에 정도 높은 측정과 다양한 응용이 가능하다. 본 연구에 사용된 측정시스템 B3WINdose는 B3 필름선량계로 피조사체에 쪼여진 방사선량을 측정하고 분광광도계를 이용해 이를 판독하며 교정 함수에 의해 흡수선량을 결

산업용 전자빔 조사는 1kGy 내지 100kGy의 높은 선량이 요구되고 다양한 응용을 위해서 높은 에너지를 이용한다. 덴마크 Ris$\phi$ 연구소에서 개발한B3 radiochromic 필름 선량계는 2kGy-100kGy에 걸치는 넓은 측정범위를 가지며 두께나 크기가 작고 배치 간의 편차가 적기 때문에 정도 높은 측정과 다양한 응용이 가능하다. 본 연구에 사용된 측정시스템 B3WINdose는 B3 필름선량계로 피조사체에 쪼여진 방사선량을 측정하고 분광광도계를 이용해 이를 판독하며 교정 함수에 의해 흡수선량을 결정한다. 측정시스템의 정밀도(precision)를 확인하기 위해 원자력연구소에 의뢰하여 Co-60 감마선원으로 B3선량계를 조사하였다. 이를 적정한 절차에 의해 판독하여 선량계의 측정값 분포가 적정 범위 이내임을 확인하였다. 본 연구는 한국원자력연구소에 설치된 10MeV, 100kW 전자빔 가속기를 이용해 수행하였다. 조사시설은 2MeV 조사기와 10MeV 조사기로 구분되어 있기 때문에 시설의 commissioning을 위해서는 조사기마다 별도의 특성시험이 요구된다. 가속기 특성 결정을 위해 요구되는 시험은 전자빔의 공간적균일성 시험, 조사기에서 인출되는 전자빔의 에너지 추정 시험 그리고 흡수선량을 정량적으로 결정하고 이를 제어하기 위한 운전조건을 결정하는 시험이다. ISO/ASTM 규격에서 이와 관련된 지침을 잘 제시하고 있으며 B3WINdose 측정시스템을 이용하여 지침을 토대로 각 조사시스템의 특성시험을 실시하였다.시험적, 해석적 방법을 이용하여 전력반도체 조사공정에 관한 연구를 진행하였다. 대상 제품은 페어차일드코리아에서 제조되는 4인치 반도체 웨이퍼이고 해외에 전자빔 조사를 의뢰할 때와 동일한 수량 (약 25장) 및 포장방법으로 조건을 설정하였다. 조사공정개발에 가장 중요한 인자는 제품의 흡수선량과 공간별 선량분포이다. 두께가 얇고 크기가 작은 B3 필름 선량계를 웨이퍼 낱장마다 배치하여 깊이에 따른 흡수선량 및 선량분포를 측정하였다. 방사선 영향 평가에 널리 쓰이는 MCNP4X 해석코드를 이용하여 동일한 조건으로 모델을 구성하고 해석을 수행하였다.

Abstract ▼

Electron beam irradiation for industrial uses typically requires high doses ranging from 1kGy to 100kGy and high energies above 5MeV. The B3 radiochromic film dosimeter developed by the Ris$\phi$ institute in Denmark has a large measurable range and its shape is thin and small enough for

Electron beam irradiation for industrial uses typically requires high doses ranging from 1kGy to 100kGy and high energies above 5MeV. The B3 radiochromic film dosimeter developed by the Ris$\phi$ institute in Denmark has a large measurable range and its shape is thin and small enough for flexible application. The measurement system, B3WINdose used in this study includes B3 film dosimeter to convert radiation effects into optical density change which is read by a spectrophotometer. The absorbed dose should be determined by the calibration function given by the approved standard laboratory. The precision of the B3WINdose system was verified irradiating the dosimeters to the Co-60 source installed at the KAERI. The electron beam accelerator used in this study consists of two irradiators, 2MeV and 10MeV. Facility qualification requires characteristic tests for each irradiator which include uniformity in the irradiation area, energy estimation and determination of operational parameters. The ISO/ASTM standards provide well-established guidelines on which the test procedure of this study is based. Researches were performed for process qualification of semiconductor irradiation using the baseline data obtained in the facility qualification. The target products which are manufactured by the Fairchild Korea were packaged in the same way as done for overseas irradiation. The absorbed dose and dose distribution in the product are the most vital parameters in the irradiation process development. The B3 film dosimeters with thin and small dimension were placed at each wafer for the measurement of the absorbed dose and their responses were read by the calibrated spectrophotometer. A computational model was developed using the - vi - MCNPX code and the results were compared with the output of the measurement results to find out whether or not the model can be used to validate the process parameters with a reasonable level of accuracy.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 23
• 제 2 장 국내 · 외 기술개발 현황 ... 25
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 27
• 제 1 절 전자빔 가속기 및 도시메트리 시스템 ... 27
• 제 2 절 2 MeV 전자빔 가속기 특성 시험 ... 39
• 제 3 절 10 MeV 전자빔 가속기 특성 시험 ... 52
• 제 4 절 전력반도체 전자빔 조사공정 개발 ... 68
• 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 80
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 81
• 제 6 장 참고문헌 ... 82
• APPENDIX ... 84