• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.222-222
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• 1999

플라즈마 이온주입장치는 수십 kV의 음전압 펄스를 타겟에 인가하여 플라즈마 쉬스 전위에 의해 이온을 가속시켜 다차원 형태의 타겟 표면의 내마모성, 강도 및 경도를 쉽고 간단하게 증가시킬 수 있는 신기술 장비이다. 이때 인가되는 음전압 펄스는 펄스회로가 갖는 RC로 인하여 고유한 유한 오름시간의 음전압 펄스가 타겟에 인가되고 펄스 특성에 따라 타겟 주변에 시변환 쉬스가 형성되는데 시변환 쉬스에 대한 정확한 이해를 통해서 시편에 주입되는 이온의 양을 예측할 수 있다. 본 연구에서는 유도 결합형 플라즈마를 이용한 플라즈마 이온주입장치에서 평면 타겟 경우의 펄스 오름시간, 유지시간 및 내림시간 동안에 형성되는 쉬스의 거동 및 타겟의 크기가 쉬스에 미치는 영향을 실험적으로 관찰하고 이론결과와 비교하였다. 기존의 실험에서 펄스 유지시간 이후의 탐침전류 곡선에서 쉬스의 거동처럼 보였던 현상은 ion acoustic wave의 진행으로 보이며 위치에 따른 탐침 전류 곡선의 정확한 해석을 통하여 실제 플라즈마 이온주입장치내에서의 쉬스의 거동을 관찰할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.216.2-216.2
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• 2014

플라즈마의 연속 운전 조건은 플라즈마 발생원의 기하적, 전기적 특성에 의한 공정 특성을 갖는다. RF power를 pulsing하는 경우 off시간에 하전 입자와 중성 라디칼의 소멸 특성의 차이로 인하여 나노 미세 구조의 식각에 유리한 측면이 있다. 유도 결합 플라즈마원을 주발생원으로 이용하는 건식 식각장비의 기판 바이어스를 rf pulsing하는 경우 유체 모델을 이용한 계산 방법에서 rf off 시간 중의 2차 전자 발생 계수를 rf on time시와 동일 하게 계산하거나 입사 이온의 에너지와 무관하게 0.05 등의 상수로 처리하는 경우가 많은데 본 연구에서는 rf bias off 시간 동안의 SEC(secondary electron coefficient)를 변화시키는 조건이 플라즈마의 특성에 어떤 영향을 미치는지 CFD-ACE+에 user subroutine을 이용하여 조사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.58-58
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• 2011

고밀도 플라즈마는 재료의 표면 처리, 박막의 증착, 식각 등에 집중적으로 응용되어 왔다. 주요이슈들은 전자기적 관점에서 바라본 전력 전달 메커니즘, 전자 충돌 과정을 포함하는 원자물리학적 과정들, 흡착, 탈착, 스퍼터링 등의 표면 화학 공정들이다. 각각을 이해하는 도구들은 주로 플라즈마 진단 장치(전기탐침, 분광기, 질량분석기, 전압-전류측정기)와 초고진공 표면 분석 장치(XPS, AES)및 실시간 표면 분광 해석기등이 이용되어 왔다. 여기에 유체 모델을 이용한 3차원 수치 해석이 가능해지면서 균일한 공정 결과를 얻기 위한 플라즈마 증착/식각 시스템 디자인 원리의 많은 부분의 이해가 진전을 이루고 있다. 본 발표에서는 고밀도 유도 결합 플라즈마 발생 시스템, 마그네트론 스퍼터링, 펄스 전원 등의 영향이 어떻게 박막 가공 시스템의 성능에 영향을 주고 있으며 이에 대한 해결 노력들이 갖는 학문적, 실제적인 의미에 대해서 고찰한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.517-517
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• 2012

높은 전력 효율과 간단한 매칭 네트워크의 구조 등 많은 장점을 갖고 있는 직경 560 mm 페라이트 챔버가 대면적 웨이퍼에 대응하기 위해 개발 되었다. 플라즈마 소스원이 챔버 외곽에 위치해 있는 구조적 특성으로 인하여 아르곤 가스 방전 시 플라즈마 밀도 분포는 챔버 중앙부가 낮게 나타나는 볼록한 모양으로 형성 되는데 헬륨 가스를 적절히 혼합할 시에 밀도 분포가 변화가 관찰된다. 헬륨 가스 혼합 비에 따라 플라즈마 밀도 분포는 균일도가 매우 높아 질 수 있으며 60% 이상의 혼합비에서는 중앙 부분의 밀도가 최대치로 역전되는 오목한 밀도 분포가 나타나기도 한다. 이는 헬륨 가스의 대표적인 특징인 가벼운 질량과 높은 이온화 에너지 등에 기인하는데 이러한 특징을 갖는 헬륨 가스를 주입하게 되면 전자의 energy relaxation length가 늘어나게 되며 ambipolar diffusion 계수가 증가하게 된다. 랑뮈어 프로브를 이용하여 측정된 플라즈마 밀도 분포 변화는 앞서 계산 된 energy relaxation length 및 ambipolar diffusion 계수들의 변화로 설명된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.584-584
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• 2013

부유 고조화파 진단법을 이용할 경우에 직렬 커패시터가 달린 프로브에 정현파를 인가하게 되면 자기바이어스가 생긴다. 이런 자기바이어스에 의한 플라즈마 변수 측정에 대한 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 아르곤 유도 결합 플라즈마에서 실험을 진행하였으며 서로가 정수 배인 두 개의 주파수를 이용하였다. 이 두 개의 주파수를 평판형 프로브에 인가하여 각각 주파수의 위상 차이에 따라 자기바이어스를 측정하였다. 이 측정값은 이론적으로 구한 위상 차이에 따른 정현파 곡선과 잘 일치하였다. 또한 측정된 자기바이어스를 이용하여 플라즈마 변수를 계산하였으며 이는 랑뮤어 프로브로 측정한 결과와 비슷한 경향성이 나타남을 확인 하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2008년도 추계학술대회 초록집
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• pp.51-52
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• 2008

결정화된 아나타이즈와 루타일 구조의 $TiO_2$ 박막을 유도결합플라즈마 화학기상증착법 (ICP-CVD)을 이용하여 증착하였다. 기판 온도는 플라즈마에 의한 가열에 의하여 최대 450K까지 증가하였다. 일반적인 플라즈마 화학기상증착법 (PE-CVD)으로 결정화된 $TiO_2$ 박막을 얻기 위해서는 최소 573K까지 가열해야 하기 때문에, 현 실험에서의 $TiO_2$ 박막은 플라즈마 가열에 의한 것이 아니라 높은 플라즈마 밀도에 의하여 증착된 것이다. 증착속도는 외부가열이 없는 상태에서 $5{\sim}50nm$/min이 얻어졌다. ICP 파워 (RF power)는 결정화도, 루타일상의 증착, 증착속도 그리고 광전류 특성에 영향을 끼쳤다.

• 한국진공학회지
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• 제7권4호
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• pp.403-409
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• 1998

본 연구에서는 자장강화된 유도결합형 플라즈마를 사용하여 이 플라즈마의 특성을 조사하고 또한 산화막 식각에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 자장 강화를 위해 4쌍의 영구자석이 사용되었고, 산화막 식각을 위해 $C_2F_6, CHF_3, C_4F_8$ 가스 및 이들 혼합가스가 사 용되었으며 첨가가스로 $H_2$를 사용하였다. 자장강화된 유도결합형 플라즈마 특성 분석을 위 해 Langmuir probe와 optical emission spectrometer를 이용하여 산화막 식각 속도 및 photoresist에 대한 식각 선택비를 stylus profilometer를 이용하여 측정하였다. 이온 밀도에 있어서 자장 유무에 따른 큰 변화는 관찰되지 않았으나 이온전류밀도의 균일도는 자장을 가 한 경우 웨이퍼가 놓이는 기판 부분에서 상당히 증가된 것을 알 수 있었다. 또한 자장이 가 해진 경우, 자장을 가하지 않은 경우에 비해 플라즈마 전위가 감소된 반면 전자온도 및 라 디칼 밀도는 크게 증가되는 것을 알 수 있었으며 산화막 식각시에도 높은 식각 속도와 식각 균일도를 보였다. 산화막 식각을 위해 수소가스를 사용한 가스조합중에서 C4F8/H2가스조합 이 가장 우수한 식각 속도 및 photoresist에 대한 식각 선택비를 나타내었으며 공정변수를 최적화 함으로써 순수 C4F8에서 4이상의 선택비와 함께 8000$\AA$/min의 가장 높은 식각속도 를 얻을 수 있었으며, 50%C4F8/50%H2에서 4000$\AA$/min의 산화막 식각 속도와 함께 15이상 의 식각 선택비를 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.249-249
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• 1999

GaN과 같은 III-nitride 반도체 관한 식각 기술의 연구는 blue-emitting laser diode(LD)를 위한 경면(mirror facet)의 형성뿐만아니라 새로운 display 용도의 light emitting diodes (LED), 고온에서 작동되는 광전소자 제조 등에도 그 중요성이 증대되고 있다. 최근에는 III-nitride 물질의 높은 식각속도와 미려하고 수직한 식각형상을 이루기 위하여 ECR(Electron Cyclotron Resonance)이나 ICP(Inductively Coupled Plasma)와 같은 고밀도 플라즈마 식각과 CAIBE(Chemically assisted ion beam etching)를 이용한 연구가 진행되고 있다. 현재 제조되어 지고 있는 LED 및 LD와 같은 광소자의 구조의 대부분은 p-GaN/AlGaN/InGaN(Q.W)/AlGaN/n-GaN 와 같은 여러 층의 형태로 이루어져 있다. 이중 InGaN는 광소자나 전자소자의 특성에 영향을 주는 가장 중요한 부분으로써 현재까지 보고된 식각연구는 undoped GaN에 대부분 집중되고 있고 이에 비해 소자 특성에 핵심을 이루는 InGaN의 식각특성에 관한 연구는 미흡한 상황이다. 본 연구에서는 고밀도 플라즈마원인 ICP 장비를 이용하여 InGaN를 식각하였고, 식각에는 Cl2/CH4, Cl2/Ar 플라즈마를 사용하였다. InGaN의 식각특성에 영향을 미치는 플라즈마의 특성을 관찰하기 위하여 quadrupole mass spectrometry(QMS)와 optical emission spectroscopy(PES)를 사용하였다. 기판 온도는 5$0^{\circ}C$, 공정 압력은 5,Torr에서 30mTorr로 변화시켰고 inductive power는 200~800watt, bias voltage는 0~-200voltage로 변화시켰으며 식각마스크로는 SiO2를 patterning 하여 사용하였다. n-GaN, p-GaN 층 이외에 광소자 제조시 필수적인 InGaN 층을 100% Cl2로 식각한 경우에 InGaN의 식각속도가 GaN에 비해 매우 낮은 식각속도를 보였다. Cl2 gas에 소량의 CH4나 Ar gas를 첨가하는 경우와 공정압력을 감소시키는 경우 식각속도는 증가하였고, Cl2/10%Ar 플라즈마에서 공정 압력을 감소시키는 경우 식각속도는 증가하였고, Cl2/10%CHF3 와 Cl2/10%Ar 플라즈마에서 공정압력을 15mTorr로 감소시키는 경우 InGaN과 GaNrks의 선택적인 식각이 가능하였다. InGaN의 식각속도는 Cl2/Ar 플라즈마의 이온에 의한 Cl2/CHF3(CH4) 플라즈마에서의 CHx radical 형성에 의하여 증가하는 것으로 사료되어 진다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.65-65
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• 2009

본 연구에서는 ICP 식각장치 및 $Cl_2$/Ar 플라즈마에 의한 $Ba_2Ti_9O_{20}$(BTO) 박막의 식각 특성을 고찰하였다. XPS 분석 장치를 이용하여 식각 표면 반응을 조사하였으며, 공정 변수 ($Cl_2$/Ar 가스 혼합비, 소스파워, 챔버 압력, 바이어스 파워)에 따라 플라즈마 특성 변화를 Langmuir probe measuring system을 이용하여 추출하였다. $Cl_2$/Ar 가스에서 Ar 가스의 혼합비가 증가함에 따라 BTO 박막의 식각 속도는 감소하였으며, $Cl_2$ 가스만을 사용하는 경우, 31.7 nm/min 으로 가장 높은 식각 속도를 보였다. Ar 가스의 혼합비에 따른 BTO박막의 식각속도 변화는 Langmuir probe 특성과 XPS 분석결과로부터 플라즈마 내에 형성되는 Cl radical density와 밀접한 관련이 있는 것으로 판단할 수 있다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.264-265
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• 2009

본 연구에서 유도결합 플라즈마 식각 장치외 $BCl_3/Ar/Cl_2$ 가스 혼합비를 이용하여 ZnO 박막을 식각 하였을 때, 식각 된 ZnO 박막의 표면 반응에 관하여 관찰하였다. ZnO 박막의 식각 실험 조건은 RF 전력 700 W, 직류바이어스 전압 - 150 V, 공정 압력 15 mTorr로 고정하였고, $Cl_2/(Cl_2+BCl_3+Ar)$ 가스 혼합비를 변경하면서 식각 실험을 수행하였다. $Cl_2$ 가스가 3 sccm 일 때, ZnO 박막의 식각속도는 53 nm/min으로 가장 높았으며, 이때 ZnO 박막에 대한 $SiO_2$의 선택비는 0.89 이었다. 식각된 ZnO 박막의 표면은 XRD (X-ray diffraction)와 AFM(atomic force microscopy)를 이용하여 결정상의 변화와 표면의 거칠기를 분석하였다. AFM 분석 결과에서 Ar, $BCl_3$와 $Cl_2$ 플라즈마를 이용하여 식각된 시료의 표면 거칠기 근 값이 식각전의 시료나 $BCl_3/Ar/Cl_2$ 플라즈마로 식각된 시료보다 큰 것을 확인하였다. 이는 식각된 시료에서의 Zn 양의 감소나 비휘발성 식각 잔류물에 의한 영향으로 판단된다. SIMS(secondary ion mass spectrometery) 분석을 통해 검증 하였다.