• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2017년도 전력전자학술대회
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• pp.501-505
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• 2017

반도체에 대한 수요가 늘어남에 따라 반도체 칩 생산을 위한 웨이퍼 공정 및 평판 디스플레이 제조 공정에서 수백~수십 나노 단위 크기의 트랜지스터, 커패시터 등의 회로소자 제조를 요구하고 있다. 이에 따라 반도체 공정의 미세화가 10nm 이하까지 다다랐고 이로 인해 수율과 신뢰성 측면에서 파티클, 금속입자, 잔류이온 등 진공챔버 내부의 오염원 제거 중요성이 점점 증가하고 있다. 이러한 오염원 제거를 위해서 과거에는 진공 챔버를 개방하여 액상물질로 주기적인 세정을 하였으나 2000년대 초반부터 생산성 향상을 위해 진공 상태에서 건식 세정하는 원격 플라즈마 발생장치(Remote Plasma Generator, RPG)를 개발하여 공정에 적용 해 왔다. 건식 세정을 위해서 화학적 반응성이 높은 고밀도의 라디칼이 필요하고 이를 위해 플라즈마를 이용하여 라디칼을 생성한다. RPG는 안테나 형태의 기존 유도 결합 플라즈마 (Inductively Coupled Plasma, ICP) 방식에 자성코어(Ferrite Core)를 추가함으로써 고밀도 플라즈마 생성이 가능하다. 본 세션에서는 이러한 건식세정과 관련된 플라즈마 기술 소개, 플라즈마 발생장치의 종류 및 효과적인 건식 세정을 위한 원격 플라즈마 발생장치를 소개하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.411-411
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• 2010

Cavity mode Whistler wave를 사용하는 자화유도결합플라즈마 (Magnetized Inductively Coupled Plasma, MICP)의 제반 특성을 비등방성 수송계수를 가지는 Drift-Diffusion 근사, 에너지 보존 방정식 및 유도전자계를 self-consistent 하게 고려하여 계산하였다. 이러한 접근법은 비충돌성 전자가열현상을 고려하지 못하는 단점에도 불구하고, 반도체 장비설계에 필수적인 전자온도, 밀도, 플라즈마 전위, 시스템의 임피던스 특성에 대한 경향성 파악에 매우 유용하다. 뿐만 아니라 전자밀도분포가 공간내에 형성되는 R-wave mode에 미치는 영향을 분석할 수 있다. 직경 320 mm를 가지는 작은 반응기에서 시뮬레이션과 실험결과를 비교하여 본 모델링 방법의 타당성을 검증한 후, 450 mm wafer가공에 적합한 대면적 플라즈마 반응기에서 플라즈마 특성을 연구하였다. 수 mTorr의 공정압력에서 약 10 Gauss전후의 약한 자장이 인가됨으로서 반경방향의 전자밀도 균일성이 대폭 향상되었다. 플라즈마 및 안테나의 대면적화에 수반되는 높은 Q값이 자장의 인가로 큰 폭으로 감소함으로서 임피던스메칭의 안정성이 비약적으로 개선되었고 전력전달 효율 또한 크게 증가함을 알 수 있었다. 본 연구 결과는 차세대 450 mm 반도체 공정장비의 개발에 있어 자화유도결합플라즈마가 매우 유용하게 사용될 수 있음을 보여준다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.158.2-158.2
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• 2013

저온 플라즈마는 물리적인 연구로부터 사용되는 DC glow 방전에서 반도체 공정장비에 이르기까지 많은 분야에 사용되고 있다. 이러한 플라즈마 연구 및 응용은 기본적인 플라즈마 진단에 바탕을 두고 있다. 특히 플라즈마의 전자밀도, 전자온도, 플라즈마 Potential 등은 공정에 중요한 변수이다. 이러한 플라즈마 변수들을 측정하기 위해서 일반적으로 Langmuir probe를 많이 사용하고 있다. 최근에는 Cutoff probe에 대한 연구도 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 두 가지 탐침측정방법을 통해 플라즈마변수를 진단한다. 그리고 각각의 진단방법에 대한 장단점을 실증적으로 비교하고 검증하며, 그 결과에 따라 탐침의 구조를 개선한다. 또한, 전자에너지 분포함수(EEDF)도 S/W, H/W적으로 분석을 하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2012년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.39 No.1(C)
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• pp.63-65
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• 2012

플라즈마 물성데이터는 플라즈마 내에서 일어나는 입자(전자, 원자, 이온분자 등) 들의 충돌에 의해 발생되는 데이터로써 플라즈마 현상을 이해하는 필수 데이터이며, 다양한 분야에서 응용되고 있다. 플라즈마 물성데이터를 산업계에서 지속적으로 참조하여 사용할 수 있도록 만든 수치데이터나 통계자료를 플라즈마 물성 참조데이터라고 한다. 기존 플라즈마 물성데이터 센터의 플라즈마 물성 참조데이터 수집평가 시스템은 사용자가 이용하고자 하는 플라즈마 물성 참조데이터를 일일이 자신의 시스템에 맞춰 데이터를 다시 가공해야 하는 어려움이 있어 데이터를 효율적인 관리하고 다양한 분야에 적용하기 위한 XML Schema 설계 대해 논의한다.

• 한국추진공학회지
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• 제26권6호
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• pp.1-9
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• 2022

본 연구에서는 현대적 전기식 기폭관의 해석 모델링을 대상으로 실용적 적용이 가능한 금속성 플라즈마 조성비 및 전기전도도 계산모델이 제시되었다. 현 플라즈마 모델은 기폭관 브릿지 전기폭발 현상 시 발생하는 고밀도 플라즈마 영역의 비이상 플라즈마 효과 보정을 포함하였다. 구리 플라즈마를 대상으로 한 계산 결과는 넓은 온도 범위 및 고밀도 영역에서 해당 측정 결과와 전반적으로 잘 일치하여 기폭관 모델링 대상 적용에 적절함을 보여주었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제15권5호
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• pp.1-10
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• 1997

본 논문에서는 플라즈마 용사 코팅 기술에 대해 알아보기 위해서 고온의 열원인 플라즈마의 특성, 플라즈마 용사방법, 코팅 특성 및 응용에 대해 검토하고, 향후 연구방향에 대해 서술한다.

• 공업화학
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• 제21권1호
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• pp.98-103
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• 2010

저압 플라즈마와 대기압 플라즈마를 사용하여 폴리카보네이트를 처리한 후 표면 개질 효과를 접촉각 측정을 통하여 비교 분석하였다. 플라즈마 처리 전의 폴리카보네이트의 탈이온수의 접촉각은 $82.31^{\circ}$이었으나 플라즈마 처리 후의 최소 접촉각은 산소 분위기의 저압 플라즈마에서 $9.17^{\circ}$의 최소 접촉각을 얻을 수 있었다. 플라즈마 방전 전력과 반응기체의 유량 증가에 따른 접촉각의 변화는 크지 않았으나 지속적으로 감소하는 특성을 보였다. 플라즈마 처리 후 경과시간에 따라 접촉각의 증가 현상을 보여 플라즈마 처리 후 후속 공정은 가급적 빨리 진행하는 것이 표면에너지 증가에 따른 효과를 이용하는데 효율적이다. 표면 화학결합 분석에서 산소분위기의 플라즈마 처리는 표면에 상대적으로 많은 극성 작용기를 형성하였다. 전반적으로 폴리카보네이트의 표면 개질에서 저압 산소플라즈마를 사용하여 처리하는 것이 대기압 플라즈마보다 효과적으로 친수성 표면을 만들 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.177.1-177.1
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• 2015

플라즈마 건식 식각공정은 반도체 공정에 있어 증착 및 세정 공정과 함께 중요한 공정중 하나이다. 기존 연구에서는 높은 식각 속도, 종횡비, 대면적에 대한 균일도 증가를 위하여 플라즈마 이온 밀도의 증가와 전자 온도를 감소시키기 위한 노력을 하고 있으며 플라즈마 식각분석 연구에서는 분광학 분석 기법을 활용하여 플라즈마에 의하여 활성화된 식각 가스와 박막 표면의 반응 메커니즘 연구가 진행 중에 있다. 그러나 지금까지의 플라즈마 식각연구에서는 플라즈마 식각 공정에서 발생되는 박막의 damage에 대한 연구는 전무하다. 본 연구에서는 플라즈마 식각과정에서 발생되는 박막 표면의 damage 연구를 위하여 Nano-indenter에 의한 분석 기법을 제시하였다. Nano-indentation 기법은 박막 표면을 indenter tip으로 직접 인가하여 박막 표면의 기계적 특성을 분석하고 이를 통하여 플라즈마에 의한 박막 표면의 물성 변화를 정량적으로 측정한다. 실험에서 플라즈마 소스는 Adaptively Coupled Plasma (ACP)를 사용하였고 식각 가스로는 HBr 가스를 주로 사용하였으며, 플라즈마 소스 파워는 1000 W로 고정 하였다. 연구 결과에 의하면 식각공정 챔버 내 압력이 5, 10, 15 및 20 mTorr로 증가함에 따라 TEOS SiO2 박막의 강도가 7.76, 8.55, 8.88 및 6.29 GPa로 변화되는 것을 측정하였고 bias power에 따라서도 다르게 측정됨을 확인하였다. 이 결과를 통하여 Nano-indentation 분석 기법을 활용하여 TEOS SiO2 박막의 식각공정의 변화에 따른 강도변화를 측정함으로써 플라즈마에 의한 박막 표면의 damage를 정량적으로 측정 가능함을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제21권3호
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• pp.121-129
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• 2012

진공을 기초로 한 극판 전력이 인가된 유도 결합 플라즈마 소스에 관한 대부분의 연구는 자기 바이어스 효과에만 한정되어 있으며, 다양한 반도체 및 디스플레이 식각 공정에서 공정 결과와 소자 품질에 결정적인 역할을 하는 플라즈마 변수들(전자 온도, 플라즈마 밀도)과 극판 전력의 상관관계에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 극판 전력이 플라즈마 변수에 미치는 영향에 관한 내용을 다루고 있으며, 최근의 연구 결과에 대한 리뷰를 포함하고 있다. 플라즈마 밀도는 극판 전력 인가에 의하여 감소 또는 증가하였으며, Fluid global model에 의한 결과와 잘 일치하는 경향을 보였다. 전자 온도는 RF 바이어스에 의하여 증가하였으며, 전자 에너지 분포 측정을 통하여 전자 가열 메커니즘을 관찰하였다. 또한, 플라즈마 밀도의 공간 분포는 극판 전력에 의하여 더욱 균일해짐을 알 수 있었다. 이러한 극판 전력과 플라즈마 변수들의 상관관계와 전자 가열 메커니즘에 대한 연구는 방전 특성의 물리적 이해뿐만 아니라, 반도체 식각 공정에서 소자 품질 및 공정 개선을 위한 최적의 방전조건 도출과 외부 변수 제어에 큰 도움을 주리라 예상된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.217.1-217.1
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• 2014

반도체 및 디스플레이 산업은 많은 공정들에서 저온 플라즈마 반응을 이용한다. 특히 소자 제작을 위한 실리콘 박막의 증착은 저온 플라즈마 공정의 주요 공정이다. 하지만 실리콘 박막을 합성하는데 있어서 저온 플라즈마에서 형성되는 실리콘 나노 입자는, 오염입자로써 박막의 특성을 악화시켜 소자생산 수율을 악화시키는 주요 원인이 되고 있다. 따라서 플라즈마에서 입자 형성의 원인이 되는 화학반응 및 입자들의 성장 매커니즘에 대한 연구는, 1980년대 플라즈마 공정에서 입자 합성이 보고된 이래 공정의 최적화를 위해 꾸준히 연구되어왔다. 이러한 매커니즘의 연구들은, 플라즈마 화학반응에 의해 실리콘 입자 핵을 만들어 내는 과정과 입자들이 충돌에 의해 성장해가는 과정으로 나눠진다. 플라즈마 화학 반응 과정은 아레니우스 방정식에 의해 정의된 반응계수를 이용하여 플라즈마 내 전자와 이온, 중성 화학종들이 전자 온도와 전자 밀도, 챔버 온도 등에 의해 결정되는 현상을 모사한다. 또한 이 과정에서 실리콘을 포함하는 화학종들의 반응에 의해 핵이 생성 되가는 양상을 모사한다. 생성된 핵은 충돌에 의해 입자가 성장해 가는 과정의 가장 작은 입자로써 이용된다. 입자들이 성장해가는 과정은 입자들이 서로 충돌하면서 다양한 입경의 입자로 분화되어가는 현상을 모사한다. 이 과정에 의해 다양한 입경분포로 분화된 입자들은 플라즈마 내 전자에 의해 하전되며, 이러한 하전 양상은 입경에 따라 다른 분포를 보인다. 본 연구에서는 입자의 하전 분포를 고려하여, 입자들의 성장의 주요 원인인 입자간의 충돌을 대표하는 충돌주파수를 수정하는 방식을 채택하여 보다 정밀한 입자 성장 양상을 모델링하였다. Inductively coupled plasma (ICP) 타입의 저온 플라즈마 반응기에서 합성된 입자들을 Particle Beam Mass Spectrometer (PBMS)와 Scanning Electron Microscope (SEM)를 이용하여 입경분포를 측정한 데이터와 모델링에 의해 계산된 결과를 비교하여 본 모델의 유효성을 검증하였다. 검증을 위해 100~300 mtorr의 챔버 압력 조건과 100~350 W의 입력 전력 조건들을 달리하며 측정한 결과와 계산한 데이터를 조건별로 비교하였다.