• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.3 no.4
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• pp.457-465
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• 1994

유도결합 플라즈마의 해석식으로 양극성 확산, 정상상태를 가정한 확산식, 열평형식과 변위전류 를 무시한 맥스웰 식을 사용하였다. 해석기법으로는 유한 차분법과 적분법을 축대칭 2차원(R, Z)모델에 적용하였다. 유도 결합 플라즈마장치의 RF 전력, 압력, 석영창 두께, 차폐부 높이에 따른 전자온도, 전자 밀도, 등가 정항 등가 인덕턴스 효율 결합계수 K, Q-factor의 변화를 구하였다. 특히 등가정항은 진공챔 버, 차폐부 및 코일의 손실저항을 고려하여 구하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.214.2-214.2
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• 2016

플라즈마 공정은 공정의 미세화, 저온화의 필요성 때문에 반도체 및 태양전지 분야 등 여러 분야에서 널리 쓰이고 있으며 그 중요성은 점점 더 커져가고 있다. 그러나 플라즈마를 사용하는 공정에서 공정조건의 미세한 변화에 따라서 플라즈마 특성이 크게 바뀌어 공정조건에 따른 공정 결과의 예측을 어렵게 한다. 따라서 플라즈마를 이용하는 공정에 있어서 다양한 변수의 복합적인 상호작용을 고려하여 공정 결과를 예상 할 수 있는 시뮬레이션에 대한 연구가 요구되고 있다. 본 연구에서는 유도 결합형 플라즈마 발생 장치에서 공정조건에 따른 플라즈마 밀도 분포 변화를 전자기장 시뮬레이션을 통해 예상해보았으며, 시뮬레이션 결과를 실제 방전 상황에서 DLP(Double Langmuir Probe)로 측정한 값과 비교하여 플라즈마 밀도 분포와 전자기장 시뮬레이션의 정확성을 검토하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1996.06a
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• pp.164-165
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• 1996

임피던스 pprobe와 고전압 pprobe를 이용하여 평판형 유도결합 플라즈마에서의 용 량 결합 성분을 구하였으며, 용량 결합 성분에 의해서 생기는 석영창의 손상을 4극 질량 분 석기(quadruppole mass sppectrometer)를 이용하여 확인하였다. 또한 축방향 외부 자장을 가 하였을 경우 용량 결합 성분이 상당량 감소하여 석영창의 손상이 거의 없음을 확인하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.4 no.2
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• pp.210-216
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• 1995

최근에 연구되고 있는 저온, 저압 플라즈마를 이용한 식각기술 중 차세대 반도체 metallization 공정에 응용될 수 있는 가장 적합한 기술이라 사료되는 유도 결합형 플라즈마(Inductively Coupled Plasma : ICP)를 이용한 RF 스퍼터 식각 반응로를 제작하고 이에 대한 특성을 조사하였다. 유도용 주파수로서 13.56 MHz를 사용하였으며 유도결합을 일으키기 위해 3.5회의 나선형 평판형 코일을 사용함으로써 비교적 대면적에 균일한 고밀도 플라즈마를 얻을 수 있었다. 또한 기판에 독립적인 13.56MHz RF power를 가해 DC 바이어스를 인가함으로써 기판으로 입사하는 하전입자들의 에너지를 조절하여 기판에의 손상을 최소화하며 SiO2의 스퍼터 식각 속도를 극대화할 수 있었다. 따라서 이러한 특성을 갖는 유도 결합형 플라즈마 식각장치를 차세대 반도체의 RF스퍼터 식각 공정에 응용할 수 있으리라 사료된다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.11a
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• pp.226-227
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• 2007

유도결합 플라즈마(ICP)에서 안테나의 특정부분에 유도자기장을 보강 또는 상쇄 시키는 형태의 두 안테나를 고안하였다. 플라즈마 밀도와 전자온도, 플라즈마 전위, 전자에너지 분포함수 등의 플라즈마 파라미터들로 그 특성을 비교하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.242-242
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• 2011

현재 반도체 및 디스플레이 장비들이 공정 매개변수 및 플라즈마 변수를 독립적으로 제어하기 위하여 전원 주파수를 다양하게 사용된다. 플라즈마의 상태나 에너지 전달 효율은 반도체 및 디스플레이 공정에 중요한 요소이다. 따라서 플라즈마 발생장치의 전원 주파수를 바꾸었을 때의 플라즈마 밀도와 에너지 전달 효율에 관하여 연구하였다. 공정용 유도 결합 플라즈마(ICP)를 발생시키기 위하여 신호 발생기에서 전력 증폭기와 임피던스 정합회로(Matcher)를 거쳐 반응 용기에서 플라즈마를 발생시켰다. 6 mTorr의 압력에서 주파수는 13.56 MHz에서부터 80 MHz까지, 15~60 W의 전력을 인가하였다. 플라즈마의 에너지 효율을 측정은 제작한 로고스키코일(Rogowski Coil)을 이용하여 시스템 전반을 등가회로로 계산하였으며, 플라즈마 밀도는 반응용기 중앙에서 부유 탐침법을 적용하여 도출하였다. 같은 전력 조건에서 주파수가 증가함에 따라 플라즈마 밀도가 증가함을 볼 수 있었다. 그러나 플라즈마 에너지 효율은 주파수가 높아짐에 따라 점점 커지다 작아지는 경향을 볼 수 있었다. 에너지 전달 효율의 변화는 정합회로의 표피효과(Skin effect)에 기인하며 플라즈마 밀도의 변화는 이온의 에너지 손실에 기인한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.140-141
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• 2007

반도체 소자의 공정에 있어서 device scaling으로 인한 고유전 게이트 산화막 (high-k dielectics thin film)의 공정 개발 확보 방안이 필요하다. 본 논문에서는 유도결합 플라즈마를 이용하여 고유전율 박막을 식각하였다. CF4, SF6 등의 가스에서 금속-F, 금속-S 결합의 낮은 휘발성으로 인하여 시료 표면에 잔류하여 낮은 식각률을 보이며 측벽 잔류물을 형성하였으며, HBr, Cl 기반 플라즈마에서 금속-Br, 금속-Cl 결합은 시료 표면으로부터 탈착이 용이하여 효과적인 식각이 이루어짐을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.195-195
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• 2000

TFT-LCD의 제조공정은 박막층의 식각 공정에 대해 기존의 습식 공정을 대치하는 건식식각이 선호되고 있다. 건식 식각 공정은 반도체 공저에 응용되면서 소자의 최소 선폰(CD)이 감소함에 따라 유도결합셩 프라즈마를 비롯한 고밀도 플라즈마 이용한 플라즈마 장비 사용이 증가하는 추세이다. 여기에 평판디스플레이의 공정을 위해서는 대면적과 사각형 기판에 대한 균일도를 보장할 수 있는 고밀도의 균일한 플라즈마 유지가 중요하다. 본 실험에서는 자장강화된 유도결합형 플라즈마의 플라즈마 밀도 및 균일도를 살펴보고 TFT-LCD에 gate 전극으로 사용되는 Al-Nd 박막의 식각을 통하여 식각균일도와 식각속도 및 식각 선택도 등의 건식 식각 특성을 보고자 한다. 영구자석 및 전자석의 설치는 사각형의 유도결합형 플라즈마는 소형 영구자석을 배열하여 부착하였으며, 외부에는 chamber와 같이 사각형태의 전자석을 500mm$\times$500mm의 크기를 갖는 z축 방향의 Helmholtz형으로 제작하였다. 더. 영구자석 배열에 대해서는 자석간의 거리와 세기 변화를 조합하여 magnetic cusping의 변화를 주었으며 전자석의 세기는 전류값을 기준으로 변화시켜 보았다. 실험을 통하여 플라즈마 균일도를 5% 이하로 개선하고 이러한 균일도를 유지하며 플라즈마 밀도를 높일 수 있는 조건을 찾을 수 있었다. 이러한 적합화된 조건에서 저장강화된 유도결합형 프라즈마를 Al-Nd 박막 식각에 응용한 결과, Al-Nd의 식각속도 및 식각 선택도는 유도결합형 프라즈마에 비해 크게 증가하였으며, 식각균일도가 개선되는 것을 관찰하였다. 또한 electrostatic probe(Hiden, Analytical)를 이용하여 Al-Nd 식각에 사용된 반응성 식각가스에 대한 저장강화된 유도결합형 플라즈마의 특성 분석을 수행하였다.c recoil detection, Rutherford backscattering spectroscopy, X-ray diffraction, secondary electron microscopy, atomic force microscoy, $\alpha$-step, Raman scattering spectroscopu, Fourier transform infrared spectroscopy 및 micro hardness tester를 이용하여 기판 bias 전압이 DLC 박막의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 분석결과 본 연구에서 제작된 DLC 박막은 탄소와 수소만으로 구성되어 있으며, 비정질 상태임을 알 수 있었다. 기판 bias 전압의 증가에 따라 박막의 두께가 감소됨을 알 수 있었고, -150V에서는 박막이 거의 만들어지지 않았으며, -200V에서는 기판 표면이 식각되었다. 이것은 기판 bias 전압과 ECR 플라즈마에 의한 이온충돌 효과 때문으로 판단되며, 150V 이하에서는 증착되는 양보다 re-sputtering 되는 양이 더 많을 것으로 생각된다. 기판 bias 전압을 증가시킬수록 플라즈마에 의한 이온충돌 현상이 두드러져 탄소와 결합하고 있던 수소원자들이 떨어져 나가는 탈수소화 (dehydrogenation) 현상을 확인할 수 있었으며, 이것은 C-H 결합에너지가 C-C 결합이나 C=C 결합보다 약하여 수소 원자가 비교적 해리가 잘되므로 이러한 현상이 일어난다고 판단된다. 결합이 끊어진 탄소 원자들은 다른 탄소원자들과 결합하여 3차원적 cross-link를 형성시켜 나가면서 내부 압축응력을 증가시키는 것으로 알려져 있으며, hardness 시험 결과로 이것을 확인할 수 있었다. 그리고 표면거칠기는 기판 bias 전압을 증가시킬수록 더 smooth 해짐을 확인하였다.인하였다.을 알 수 있

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.556-556
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• 2013

반도체 공정에서 널리 사용되고 있는 유도결합 플라즈마에서 전자밀도 분포특성이 컷오프탐침을 이용하여 측정되었다. 밀도측정에 일반적으로 많이 사용되고 있는 랭뮤어 탐침은 플루오르카본과 같은 반응성이 높은 가스를 사용하는 경우 탐침 끝부분이 증착 혹은 식각되거나 플라즈마전위 변동 때문에 V-I 곡선 특성이 왜곡되는 현상이 발생한다. 반면, 컷오프 탐침을 이용하는 경우 플라즈마 고유주파수를 실험적으로 결정하는데 여러 가지 제약이 있다. 본 연구에서는 두가지 측정방법의 비교를 통해 각 방법의 장단점을 실증적으로 비교하고 대면적 유도 결합플라즈마에서 전자밀도균일도를 조사하였다. 량뮤어 탐침법에서는 플라즈마와 탐침사이의 임피던스를 최소화 하는 튜닝회로의 최적화가 이루어 졌으며 컷오프 탐침에서는 안테나 구조에 따른 수신안테나의 신호전달 및 주파수특성에 대해 연구되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.186-186
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• 2013

종래의 흑연 위주 연료전지 분리판 개발되어 최근 고분자 전해질 막 연료전지가 높은 전력, 낮은 배기 가스 배출, 낮은 작동 온도로 자동차 산업에서 상당한 주목을 받고 있다. 요구사항은 높은 전기 전도도, 높은 내식성, 낮은 가스 투과성, 낮은 무게, 쉬운 가공, 낮은 제조비용이다. Thin film Cr 장비로 저항가열 furnace, sputter 등이 사용된다. 연료전지 분리판의 고전도도, 내부식성 보호막의 고속 증착을 위한 새로운 증착원으로 스퍼터 - 승화형 소스의 가능성을 유도 결합 플라즈마에 금속 봉을 직류 바이어스 함으로써 시도하였다. 유도 결합 플라즈마를 이용하여 승화증착 시스템을 사용하여 OES (SQ-2000)와 QMS (CPM-300)를 사용하여 $N_2$ flow에 따른 유도 결합 플라즈마를 이용한 스퍼터-승화증착 시스템을 사용 하여도 균일한 공정을 하는 것을 확인 하였다. 5 mTorr의 Ar 유도 결합 플라즈마를 2.4 MHz, 500 W로 유지하면서 직류 바이어스 전력을 30 W (900 V, 0.02 A) 인가하고, $N_2$의 유량을 0.5, 1.0, 1.5 SCCM로 변화를 주어 특성을 분석하였다. MID (Multiple Ion Detection) mode에서 유도결합 플라즈마를 이용한 스퍼터-승화 증착 장비를 사용하여 CrN thin flim 성장시켰고, deposition rate은 44.8 nm/min으로 얻을 수 있었다. 또한 $N_2$의 유량이 증가할 수록 bias voltage가 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. OES time acquisition을 이용한 공정 분석에서는 $N_2$ 유량을 off 하였을 때 Ar, Cr의 중성 intensity peak이 상승하였고, 시간 경과에 따라 sublimation에 의한 영향이 없는 것을 확인 할 수가 있었다. XRD data에서는 질소 유량이 증가함에 따라 $Cr_2N$이 감소하고, CrN이 증가하는 것을 확인할 수가 있었다. 결정배향성과 Morphology는 다결정 재료의 경도에 영향을 주는 인자이다. CrN 결정 구조의 경우는 (200)면이 경도가 제일 높은데 (200)면에서 성장한 것을 확인 할 수 있었다. 잔류가스 분석 결과로는 일정한 Ar의 유량을 흘렸을 때 $N_2$의 변화량이 비례적인 경향이 보이는 것을 확인 할수 있었다. 또한 $N_2$가 흐르면서도 유도 결합 플라즈마를 이용한 스퍼터-승화 증착 시스템을 사용하면 일정한 공정을 하는 것을 확인 할 수 있었다. 질소의 분압이 유량에 따라서 $3.0{\times}10^{-10}$ Torr에서 $1.65{\times}10^{-9} $Torr까지 일정한 비율로 증가한다. 즉, 이 시스템으로 양산장비 설계를 하여도 가능 하다는 것을 말해준다.