• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.31-31
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• 2011

식각, 증착 등의 플라즈마 활용 공정에서 공정 결과들이 예상치 못한 편차를 보이거나 시간에 따른 공정 결과의 드리프트가 발생하는 등의 문제는 공정 수율 향상 뿐 아니라 공정 결과 생산하게 되는 제품의 성능을 결정짓는다는 점에서 중요하다. 그 결과 공정의 이상이 발생 되는 것을 감지하기 위한 다양한 장치 및 알고리즘들이 등장하고 있으나, 현재 공정 상태 변화를 진단하는 것은 공정 장치에서 발생된 신호 변동을 통계적으로 처리하는 수준에 머무르거나 플라즈마 인자들의 값 자체를 진단하는 정도에 그치고 있다. 본 연구에서는, 향후 물리적 해석을 기반으로 한 공정 진단을 위한 알고리즘을 세우는 것을 목표로 하여 공정 결과에 민감하게 영향을 주는 플라즈마 내부 전자의 열평형 상태의 미세한 변동을 감지하고 이를 통하여 공정 결과에 영향을 주게 되는 장치 내 물리적, 화학적 반응들의 변동 메커니즘을 이해하고자 하였다. 외부에서 감지하기 힘들기 때문에 장치 상태에 변동이 없는 것으로 보이지만 실제로는 변동하고 있는 플라즈마의 미세한 상태 변화를 보여줄 수 있는 물리 인자로는 잦은 충돌로 인하여 빠르게 변동에 대응할 수 있는 전자들의 열평형 특성을 살펴보는 것이 적합하다고 판단하여 광신호를 통해 전자 에너지 분포함수를 진단할 수 있는 모델을 수립하였다. 이 모델의 적용 결과를 활용하면 전자들의 열평형이 주변 가스 종의 반응율 변동에 주게 되는 영향을 해석할 수 있다. 실제로 ICP-Oxide Etcher 장치에서 장치 내벽 오염물질 유입 및 공정 부산물의 장치 내 잔여로 인하여 식각율로 표현되는 공정 결과에 최대 6%의 편차가 발생하게 되는 메커니즘을 해석할 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.196-196
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• 2014

플라즈마 건식 식각 기술은 반도체 식각공정에서 효과적으로 이용되고 있으며, 반도체 소자의 크기가 줄어듬에 따라 미세하고 정확하게 식각 깊이를 제어할 수 있는 원자층 식각 기술이 개발되었다. 3-5족 반도체 소자의 Interface Passivation Layer 로 이용되는 $Al_2O_3$ 와 BeO 의 원자층 식각을 하였으며, 각각의 원자층 식각 조건과 식각 후의 표면 거칠기 변화에 대한 영향을 확인 할 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.29-29
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• 2009

현재 고집적 비휘발성 메모리 소자로는 MRAM (Magnetic Random Access Memory)과 PRAM (Phase Magnetic Random Access Memory)이 활발하게 미국과 일본, 한국 등에서 다양한 연구가 진행되어 오고 있다. 이 중에서 MRAM은 DRAM과 비슷한 10 ns의 빠른 읽기/쓰기 속도와 비휘발성 특성을 가지고 있으며, 전하를 저장할 커패시터가 필요 없고, 두 개의 자성충에 약 10 mA 정도의 전류를 가하면 그때 발생하는 약 10 Oe의 자장을 개개의 비트를 write하고, read 시에는 각 비트의 자기저항을 측정함으로써 데이터를 저장하고 읽을 있으므로, 고집적화가 가능성하다 [1]. 현재 우수한 박막 재료가 개발 되었으나, 고집적 MRAM 소자의 양산에는 해결 하여야 하는 문제점이 있다. 특히 다층 박막으로 구성되어 있으므로 식각 공정의 개발이 필수적이다. 지금까지 MRAM 재료의 식각은 주로 Ion milling, ICP, ECR등의 플라즈마 장치를 되었고, 식각 가스로는 할로겐 기체와 금속카보닐 형성을 위한 Co/$NH_3$와 $Ch_3OH$ 기체가 이용되고 있다. 그러나 할로겐 계열의 기체를 사용할 경우, 식각 부산물들의 높은 끓는점 때문에 식각 부산물이 박막의 표면에서 열적 탈착에 의하여 제거되지 않기 때문에 높은 에너지를 가지는 이온의 도움에 의한 식각이 필요하다. 또한 Cl 계열의 기체를 사용할 경우, 식각 공정 후, 시료가 대기에 노출되면 대기 중의 수분과 식각 부산물이 결합하여 부식 현상이 발생하게 된다. 그러므로 이를 방지하기 위한 추가 공정이 요구된다. 최근에는 부식 현상이 없고, MTJ 상부에 사용되는 Ta 또는 Ti Hard mask와의 높은 선택비를 가지는 $CH_3OH$ 또는 CO/$NH_3$가 사용되고 있다. 하부 박막에 따른 식각 특성에 연구와 다층의 박막의 식각 공정에 발생에 관한 발표는 거의 없다. MRAM을 양산에 적용하기 위하여서는 Main etch 공정에서 빠른 식각 공정이 필요하고, Over etch 공정에서 하부박막에 대한 높은 선택비가 요구된다. 그러므로 본 논문에서는 식각 변수에 따른 플라즈마 측정과 표면 반응을 비교하여 각 공정의 식각 메커니즘을 규명하고, Main Etch 공정에서는 $Cl_2$/Ar 또는 $BCl_3$/Ar 가스를 이용하여 식각 실험을 수행하고, Over etch 공정에는 낮은 Ta 박막 식각 속도를 가지는 $Ch_4/O_2$/Ar 또는 $Ch_3OH$/Ar 가스를 이용하고자 한다. 플라즈마 내의 식각종과 Ta 박막과의 반응을 XPS와 AES를 이용하여 분석하고, 식각 공정 변수에 따른 식각 속도, 식각 선택비와 식각 프로파일 변화를 SEM을 이용하여 관찰한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.134-134
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• 2012

최근 반도체 및 디스플레이 산업에서 진공, 특히 플라즈마 공정은 중요한 기술로 알려져 있다. 반도체 제조공정은 플라즈마를 이용하여 증착(deposition)공정 및 패터닝을 위한 식각(Dry Etch)공정으로 크게 나뉘고, 디스플레이 공정에서는 Glass위에 형성된 금속오염입자 및 polymer와 같은 불순물을 제거하는 공정으로 식각(Dry Etch)공정을 주로 사용하고 있다. 진공공정장비인 CVD, Etcher는 플라즈마와 활성기체, 고온의 공정온도에 노출 되면서 진공공정장비 부품에 부식이 진행되기 때문에 내플라즈마성이 강한 재료를 코팅하여 사용하고 있다. 하지만 장시간 부식환경에 노출이 되면, 코팅부품에서도 부식이 진행되면서 다량의 오염입자가 발생하여 생산수율 저하에 원인이 되기도 하고, 부품 교체비용이 많이 들기 때문에 산업체에서 많은 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 산업체에서 코팅부품으로 많이 사용되고 있는 다양한(Al2O3, Y2O3 등) 산화막 및 세라믹코팅 부품의 내플라즈마 특성을 비교 연구하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.104.2-104.2
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• 2011

세계적으로 환경오염이 심각해짐에 따라 친환경적으로 에너지를 생산하는 기술이 주목받고 있다. 그 중에서도 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양광 태양전지의 경우 원리가 간단하고 에너지원의 수급이 용이하다는 장점으로 인하여 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 태양광 태양전지의 경우, 태양전지 기판에서의 반사로 인하여 발전 효율이 낮아는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 텍스처링 공정을 통해 태양전지 기판에서의 반사를 줄이고 태양전지의 효율을 증가시키는 방법이 이용되고 있다. 본 연구에서는 나노 돌기를 가진 저반사 패턴을 이용하여 태양전지용 실리콘 기판을 제작함으로써, 태양전지 기판에서의 반사를 줄이고자 하였다. 나노 돌기를 가진 저반사 패턴이 형성 된 태양전지용 실리콘 기판을 제작하기 위해 ICP 장비를 이용한 $Cl_2$ 플라즈마 식각공정을 진행하였다. 먼저 Au agglomeration 기술을 이용하여 Au nano particle을 실리콘 기판 위에 형성 후, 이를 식각 마스크로 이용하여 ICP 식각을 진행하였다. 이어서 나노 돌기가 형성 된 실리콘 기판 위에 $Cl_2$ 플라즈마에 내식각성이 우수한 레지스트를 이용하여, 나노 임프린트 리소그래피 기술을 통해 저반사 패턴을 형성하였다. 이 방법으로 형성 된 저반사 패턴을 식각 마스크로 사용하여 앞의 공정과 동일한 조건으로 실리콘 기판을 식각하였다. 최종적으로 agglomerated Au particle과 $Cl_2$ 플라즈마에 내식각성이 우수한 레지스트를 이용하여 나노 돌기를 가진 저반사 패턴이 형성된 실리콘 기판을 제작하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
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• pp.46-47
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• 2005

이번 연구는 $BCl_3/CF_4$ 플라즈마를 사용하여 반도체소자 제조 시 널리 이용되는 GaAs 계열반도체 중 대표적인 재료인 GaAs/AlGaAs 및 GaAs/InGaP 구조를 선택적으로 건식 식각한 후 분석한 것이다. 공정변수로는 ICP 소스파워를 0-500W, RIE 파워를 0-50W 그리고 $BCl_3/CF_4$ 가스 혼합비를 중점적으로 변화시켰다. $BCl_3$ 플라즈마만을 사용한 경우 (20$BCl_3$, 20W RIE power, 300W ICP source power, 7.5mTorr) 는 GaAs:AlGaAs의 선택비가 0.5:1 이었으며 이때 GaAs의 식각률은 ~2200${\AA}/min$ 이었으며 AlGaAs의 식각률은 ~4500${\AA}/min$ 이었다. 식각 후 표면의 RMS roughness은 < 2nm로 깨끗한 결과를 보여주었다. 15% $CF_4$ 가스가 혼합된 $17BCl_3/3CF_4$, 20W RIE power, 300W ICP source power, 7.5mTorr의 조건에서 3분 동안 공정한 결과 순수한 $BCl_3$ 플라즈마만을 사용한 경우보다 표면은 다소 거칠었지만 (RMS roughness: ~8.4) GaAs의 식각률 (~980nm/min)과 AlGaAs와 InGaP에 대한 GaAs의 선택도 (GaAs:AlGaAs=16:1, GaAs:InGaP=38:1)는 크게 증가하였다. 그리고 AlGaAs 및 InGaP의 경우 식각 시 나타난 휘발성이 낮은 식각 부산물 ($AlF_3:1300^{\circ}C$, $InF_3:1200^{\circ}C$)로 인하여 50nm/min 이하의 낮은 식각률을 보였고, 62.5%의 $CF_4$가 혼합된 $7.5BCl_3/12.5CF_4$플라즈마의 조건에서는 AlGaAs 및 InGaP에 대한 GaAs의 선택도가 각각 280:1, 250:1을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.57-57
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• 1999

공기 플라즈마로 다이아몬드 박막을 식각하여 한 방향으로 정렬된 고밀도의 다이아몬드 바늘을 만들었다. 다이아몬드 기판에 적당한 양의 몰리브데늄 박막을 입힌 후 수백 볼트의 음 전압을 걸고 RF 또는 직류 플라즈마로 식각하였다. 바늘의 모양과 밀도는 기판 온도, 압력, 바이어스 전압, 전력, 몰리브데늄 양 등의 식각조건에 따라 결정되었다. 기판 온도가 높으면 바늘이 굵어졌다. 몰리브데늄 박막은 식각마스크로 작용하였는데 때때로 몰리브데늄으로 만들어진 기판 장착대가 스퍼트링되어 저절로 몰리브데늄 박막이 입혀져서 바늘이 만들어지기도 하여 바늘 밀도, 형상을 정밀하게 조절하기 위해서는 적당한 양의 몰리브데뉴 박막을 미리 입히는 것이 좋다. 조건이 잘 맞으면 굵기가 0.1$\mu\textrm{m}$, 바늘 사이 간격이 0.1$\mu\textrm{m}$, 높이는 3$\mu\textrm{m}$ 이상인 다이아몬드 바늘 격자가 만들 수 있었다. 이러한 바늘은 다결정 다이아몬드 박막 뿐만 아니라 고온고압 다이아몬드, 자연 다이아몬드 등으로부터도 만들 수 있었다. 다이아몬드 바늘은 전계 전자 방출 소자, 복합 재료를 위한 다이아몬드 섬유, 방열판, 다공질 다이아몬드 등으로 사용할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1994년도 제6회 학술발표회 논문개요집
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• pp.84-84
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• 1994

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권3호
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• pp.1-5
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• 2000

나선형태의 평면 안테나를 갖는 유도결합형 플라즈마를 이용하여 PZT용 Pt/RuO/sub 2/ 전극을 건식식각하였다. 누설전류 억제특성이 우수한 Pt와 건식식각이 용이한 RuO/sub 2/ 박막의 장점을 동시에 이용하기 위하여 PZT의 하부전극으로 Pt/RuO/sub 2/의 2중층을 시도하였다. 우선 Pt와 RuO/sub 2/ 박막 각각에 대하여 플라즈마의 여러 조건에 따라 식각율과 선택비를 조사하였다. 조사된 공정기체는 O/sub 2/ 와 Cl/sub 2/ 의 혼합기체이며, 패터닝을 위해 사용한 마스크재료는 SiO/sub 2/ 산화막이었다. Cl/sub 2/ 의 함량이 증가함에 따라 Pt의 식각율은 점점 증가하지만, RuO/sub 2/의 경우에는 Cl/sub 2/의 함량이 처음 10% 정도가지 증가할 때에는 RuO/sub 2/의 식각율이 급격히 증가하지만 더 이상의 Cl/sub 2/ 함량에서는 식각율이 점차 감소하였다. Pt/RuO/sub 2/의 2중층을 동시에 식각하기 위한 최적의 기체혼합비를 구하였으며, 0.5 마이크론급의 미세패터닝을 시도하였다.

• 한국진공학회지
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• 제8권1호
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• pp.63-69
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• 1999

고밀도 플라즈마 source인 helical resonator의 특성을 알기 위해 Langmuir probe를 사용하여 특성 변수들-플라즈마 밀도, 전자 온도, 이온 전류 밀도-의 값을 측정하였다. 또한 $Cl_2$/poly-Si 시스템에서의 식각반응 메카니즘을 규명하기 위해 Si와 SiCi의 에미션 시그날을 분석하였다. $Cl_2$/poly-Si 식각 시스템계에서는 화학식각에 의한 반응이 물리식각에 의한 반응보다 주됨을 알 수 있다. 또한 폴리 실리콘 내의 불순물 P농도가 증가함에 따라 식각의 화학반응 산출물인 SiCl의 양이 물리식각 산출물인 Si의 양보다 급격히 증가하는 양상을 보였다. 이는 표면 반응중 형성된 Si-Cl 결합을 통해 실리콘 내부의 전자들이 Cl쪽으로 이동함으로써 Si-Cl은 더욱 유동적이며 이온화된 특성을 갖게 되고, 따라서 $Cl_2\;^+$/와 같은 에천들이 표면에 흡착될 확률이 커져 $SiCl_x$의 형성을 용이하게 하기 때문으로 생각된다. 즉 불순물 P농도가 증가함에 따라 표면의 Si를 제거하는데는 물리식각보다 화학시각이 더욱 큰 역할을 하는 것으로 밝혀졌다.