• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.1807-1808
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• 2007

본 연구에서는 반도체 플라즈마 공정감시와 제어에 응용될 수 있는 모델을 제안한다. 본 모델은 광반사분광기(OES)정보와 신경망을 이용해서 개발하였으며, OES의 차수를 줄이기 위해 주인자 분석을 세 종류의 분산 (100, 99, 98%)에 대해서 적용하였다. 모델의 예측성능은 유전자 알고리즘을 이용하여 최적화하였다. 제안하는 모델링 방식은 MERIE를 이용한 Oxide 식각공정에 적용하였으며, 개발된 모델은 발표된 이전의 모델에 비해 증진된 예측성능을 보였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제26권4호
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• pp.145-149
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• 2016

플라즈마 조성, ICP source power, rf chuck power 등의 공정변수가 GaN epitaxy층의 식각특성에 미치는 영향을 조사하였다. $GaF_x$ 화합물 보다 더 높은 휘발성을 가지는 $GaCl_x$ 식각 생성물 형성이 가능한 $Cl_2/Ar$ 플라즈마가 $SF_6/Ar$ 플라즈마보다 더 높은 식각속도를 나타내었다. 또한, $Cl_2/Ar$ 플라즈마에서 Ar 비중이 증가함에 따라 물리적 식각 기구 활성화로 인해 식각 이방성이 향상됨을 확인하였다. 두 가지 플라즈마 조성 모두에서 ICP source power와 rf chuck power가 증가함에 따라 식각속도가 지속적으로 증가함을 확인하였고, $13Cl_2/2Ar$, 750W ICP power, 400 W rf chuck power, 10 mTorr 조건에서 최고 251.9 nm/min의 식각속도를 확보하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1998년도 제14회 학술발표회 논문개요집
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• pp.179-179
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• 1998

실리콘 집적회로 제조시 sub-micron 의 contact 형성 공정은 질연막 형성 후 이의 식각 및 세정, c contact 실리사이드, 획산방지막, 배선 금속층의 형성 과정올 거치게 된다. 본 연구팀에서는 C.F야f2 헬리 콘 플라즈마훌 이용한 고선택비 contact 산화막 식각공정시 형성된 잔류막충과 오염 손상올 관찰하고 산소 플라즈마 처리와 후속 열처리에 따른 이들의 제거 정도를 관찰하여 이에 대한 결과를 발표하였다. 본 연구메서는 식각 및 후처리에 따라 잔류하는 잔류막과 손상층이 후속 공정인 contact 실리사이드 형 섬에 미치는 영향올 관찰하였다. C C.F바f2 웰리콘 풀라즈마률 이용한 식각시 공정 변수로는 수소가스 첨가, bias voltage 와 과식각 시간 의 효과를 관찰하였으며 다른 조건은 일정하게 하였다 .. Contact 실리사이드로는 Ti, Co-싫리사이드를 선 택하였으며 Piranha cleaning, 산소 플라즈마 처리, 산소 풀라즈마+600 'C annealing으로 각각 후처리된 시 편을 후처리하지 않은 시펀돌과 함께 실리사이드 형성용‘시펀으로 이용하였다 각각 일정 조건에서 동 일 두께의 실리사이드훌 형성시킨 후 4-point probe룰 이용하여 면저황올 측정하였다 후처리하지 않은 시편의 경무 실리사이드 형성은 아주 시펀의 일부분에서만 형성되었으며 후속 세정 및 얼처리훌 황에 따라 실리사이드의 면저항은 감소하여 식각 과정을 거치지 않은 깨끗한 실리콘 웨이퍼위에 실리사이드 를 형성시킨 값(control 값)에 접근하였다. 실리사이드의 면저항값은 식각시 노훌된 실리콘 표면 위에 형 성된 손상충보다는 잔류막에 큰 영향을 받았으며 수소 가스가 첨가된 식각 가스로 식각한 시편으로 형 성한 실리사이드의 면저항값이 손상이 상대적으로 적은 것으로 관찰된 수소훌 첨가하지 않은 식각 가 스로 식각한 시펀 위에 형성된 실리사이드의 면저황에 비해 낮은 값을 나타내었다. 실리사이드의 전기적 륙성에 미치는 손상층의 영향올 좀더 면밀히 관찰하고자 bare 실리콘 wafer 에 잔류막이 거의 없이 손상층을 유발시키는 식각 조건들 (100% HBr, 100%H2, 100%Ar, Cl싸fz)에 대하여 실 리콘 식각을 수행한 후 Co-실리사이드률 형성하여 이의 면저황을 측정한 걸과 100% Ar 가스로 식각된 시편을 이용하여 형성한 실리사이드의 면저항은 control 에 기까운 면저항값올 지니고 따라서 손상층이 실리사이드 형섬메 미치는 영향은 크지 않음을 알 수 있었다. 이상의 연구 결과훌 통해 손상층이 실리사이드의 형성이나 전기적 톡섬에 미치는 영황은 잔류막층 에 의한 영향보다 적다는 것을 알 수 았으며 잔류막층의 두께보다는 성분이나 걸합상태, 특히 식각 및 후처리 후 잔류하는 탄소 싱분과 C-Si 결함에 큰 영향올 받는 것올 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.105-105
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• 2010

펄스 DC $O_2$플라즈마를 이용하여 PMMA와 폴리카보네이트 기판을 건식 식각 한 후 그 결과에 대하여 분석하였다. 식각 공정 변수는 펄스 파워 (300~500 V), 펄스 시간 ($0.5{\sim}2.0\;{\mu}s$), 펄스 주파수 (100~250 kHz)의 변화이었다. 특성 분석은 PMMA와 폴리카보네이트의 식각률, 두재료의 포토레지스트에 대한 식각 선택도, 식각 후 표면 거칠기 변화에 대해 실시하였다. 또한 주사 전자 현미경을 이용하여 식각 후 패턴의 표면 형상을 관찰하였다. 실험 결과, PMMA의 식각률이 폴리카보네이트보다 높음을 알 수 있었다. 펄스 파워를 300 V 에서 500 V로 증가함에 따라 PMMA의 식각률은 $0.17\;{\mu}m/min$ 에서 $0.53\;{\mu}m/min$ 로 증가하였다. 폴리카보네이트는 같은 식각 조건에서 $0.09\;{\mu}m/min$ 에서 $0.22\;{\mu}m/min$ 로 증가하였다. 그 이유는 폴리카보네이트의 경우, 결합력이 큰 벤젠 분자 구조를 포함하고 있기 때문에 PMMA보다 식각률이 더 낮다고 추측한다. 또한 PMMA 와 폴리카보네이트의 포토레지스트에 대한 식각 선택비는 펄스 파워가 증가함에 따라 같이 증가하는 것을 알 수 있었다. 5 sccm O2, 55 mTorr 공정 압력, 400 V 펄스 파워, 200 kHz 펄스 주파수의 조건에서 펄스 시간이 $0.5\;{\mu}s$ 에서 $1.0\;{\mu}s$ 로 증가할 때 PMMA와 폴리카보네이트의 식각률은 거의 변화가 없었다. 그러나 같은 조건에서 펄스 시간이 $1.0\;{\mu}s$ 에서 $2.0\;{\mu}s$ 로 증가한 경우에는 PMMA와 폴리카보네이트의 식각률은 선형적으로 증가하였다. 펄스 시간이 고분자 소재의 건식 식각에 영향을 줄 수 있다는 사실을 알 수 있었다. 주사현미경을 이용하여 식각된 표면 형상을 분석한 결과, 폴리카보네이트가 PMMA보다 표면이 매끈하게 관찰되었다. 요약하면, 펄스 DC $O_2$플라즈마는 PMMA와 폴리카보네이트 등의 고분자 소재의 건식 식각에 중요하게 활용될 수 있다는 사실을 본 연구를 통해 이해할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.92-92
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• 2016

전기방전의 기본적인 특성을 가지고 있는 플라즈마를 이용하여 재료를 가공하는 증착, 식각, 표면처리 공정에 있어서 플라즈마 내의 전자 충돌 반응에 의한 이온, 라디칼의 생성과 재료 표면의 반응을 분석하는 도구로써 분압 측정은 일반적인 화학 조성 분석에 기원한 오랜 역사를 가지고 있다. 1 amu 정도의 분해능을 가지고 있고 크기가 30 cm 정도에 불과한 사중극자 질량 분석기는 적절한 질량 스캔 시간과 넓은 이온 전류 측정 범위를 가지므로 소형 차등 배기 시스템과 조합하면 1 mTorr 영역의 스퍼터링 시스템에서 1 Torr 영역의 PECVD/PEALD 시스템 진단에도 쉽게 적용이 가능하다. Inficon사의 CPM-300과 Pfeiffer사의 Prisma80을 이용한 플라즈마 식각 공정 분석 결과를 보면 동위원소까지 분석이 가능하다. 또한 전자충돌 이온화 에너지를 조절하여 m/q(질량전하비율)가 중첩되는 경우의 해석도 가능하다. 다중 오리피스를 갖는 compact design의 밸브 블록을 이용한 설계에서는 line-of-sight 입사가 불가능하여 이온 전류를 분석할 수 없다는 단점이 있으나 표준 가스를 이용한 정량화 등의 큰 장점들이 있다. 최근 이루어진 연구의 내용으로는 유도 결합 플라즈마 장치에서 전도성 메쉬를 이용한 라디칼 거동 관찰을 위해서 두 대의 CPM-300을 메쉬 전 후에 설치하여 라디칼의 양 변화를 전류 프로브와 같이 사용하여 조사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.81-81
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• 2013

반도체, LCD, MEMs 등 미세 전자소자의 제작과 깊은 관련이 있는 IT 산업은 자동차 산업과 함께 세계 경제를 이끌고 있는 핵심 산업이며, 그 발전 가능성이 크다고 할 수 있다. 이 중 반도체, LCD 공정 기술에 관해서 대한민국은 세계를 선도하여 시장을 이끌어 나가고 있는 실정이다. 이들의 공정기술은 주로 높은 수율(yield)을 기반으로 한 대량 생산 기술에 초점이 맞추어져 있기 때문에, 현재와 같은 첨예한 가격 경쟁력이 요구되는 시대에서 공정 기술 개발을 통해 수율을 최대한으로 이끌어 내는 것이 현재 반도체를 비롯한 미세소자 산업이 직면하고 있는 하나의 중대한 과제라 할 수 있다. 특히 반도체공정에 있어 발전을 거듭하여 현재 20 nm 수준의 선폭을 갖는 소자들의 양산이 계획 있는데 이와 같은 나노미터급 선폭을 갖는 소자 양산과 관련된 CD (critical dimension)의 감소는 공차의 감소를 유발시키고 있으며, 패널의 양산에 있어서 생산 효율 증가를 위한 기판 크기의 대형화가 이루어지고 있다. 또한, 소자의 집적도를 높이기 위하여 높은 종횡비(aspect ratio)를 요구하는 공정이 일반화됨에 따라 단일 웨이퍼 내에서의 공정의 균일도(With in wafer uniformity, WIWU) 및 공정이 진행되는 시간에 따른 균일도(Wafer to wafer uniformity)의 변화 양상에 대한 파악을 통한 공정 진단에 대한 요구가 급증하고 있는 현실이다. 반도체 및 LCD 공정에 있어서 공정 균일도의 감시 및 향상을 위하여 박막, 증착, 식각의 주요 공정에 널리 사용되고 있는 플라즈마의 균일도(uniformity)를 파악하고 실시간으로 감시하는 것이 반드시 필요하며, 플라즈마의 균일도를 파악한다는 것은 플라즈마의 기판 상의 공간적 분포(radial direction)를 확인하여 보는 것을 의미한다. 현재까지 플라즈마의 공간적 분포를 진단하는 대표적인 방법으로는 랭뮤어 탐침(Langmuir Probe), 레이저 유도 형광법(Laser Induced Fluorescence, LIF) 그리고 광섬유를 이용한 발광분광법(Optical Emission Spectroscopy, OES)등이 있으나 랭뮤어 탐침은 플라즈마 본연의 상태에서 섭동(pertubation) 현상에 의한 교란, 이온에너지 측정의 한계로 인하여 공정의 실시간 감시에 적합하지 않으며, 레이저 유도 형광법은 측정 물질의 제한성 때문에 플라즈마 내부에 존재하는 다양한 종의 거동을 살필 수 없다는 단점 및 장치의 설치와 정렬(alignment)이 상대적으로 어려워 산업 현장에서 사용하기에 한계가 있다. 본 연구에서는 최소 50 cm에서 최대 400 cm까지 플라즈마 내 측정 거리에서 최대 20 mm 공간 분해가 가능한 광 수광 시스템 및 플라즈마 공정에서의 라디칼의 상태 변화를 분광학적 비접촉 방법으로 계측할 수 있는 발광 분광 분석기를 접목하여 플라즈마 챔버 내의 라디칼 공간 분포를 계측할 수 있는 진단 센서를 고안하고 이를 실 공정에 적용하여 보았다. 플라즈마 증착 및 식각 공정에서 형성된 박막의 두께 및 식각률과 공간 분해발광 분석법을 통하여 계측된 결과와의 매우 높은 상관관계를 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.2582-2584
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• 2003

역전파 신경망 (BPNN)은 반도체 공정 모델링에 효과적으로 응용되고 있다. 뉴런의 활성화 함수는 동일한 값을 가지며, 이로 인해 예측정확도를 증진하는 데에는 한계가 있었다. 본 연구에서는 난수발생기(Random generator-RG)를 이용하여 뉴런 경사들이 다중값을 가지도록 최적화하였다. 본 기법은 은닉충의 뉴런수의 함수로 고찰하였으며, 종래의 고정된 경사를 갖는 모델과 그 성능을 비교 평가하였다. 평가에 이용된 데이터는 플라즈마 식각 공정데이터이며, 모델에 이용된 응답은 식각률과 프로파일 각이다. 비교결과 종래의 모델에 비해 예측정확도가, 식각률의 경우 19%-43%, 프로파일의 경우 10%-56% 정도 향상하였으며, 이는 제안된 기법이 모델개발에 매우 효과적으로 적용될 수 있음을 보여준다.

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

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.21.2-21.2
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• 2009

발광다이오드는 에너지 변환 효율이 높고 친환경적인 장점으로 인하여 차세대 조명용 광원으로 각광받고 있다. 하지만 현재 발광다이오드는 낮은 광추출효율로 인하여 미래의 수요를 충족시킬 수 있을 만큼 충분한 성능의 효율을 나타내지 못하고 있다. 발광다이오드의 낮은 광추출효율은 반도체소재와 외부 공기와의 큰 굴절률 차이로 인하여 발생하는 전반사 현상에 기인한 것으로 이 문제를 해결하기 위하여 발광다이오드 소자의 발광면 및 기판을 텍스처링하는 방법이 중요하게 인식되고 있다. 하지만 현재까지 패턴의 구조에 따른 광추출 특성을 분석한 연구는 미진한 상황이다. 본 연구에서는 임프린팅 및 건식식각 공정을 이용하여 다양한 구조의 나노 및 micron 급 패턴을 발광다이오드의 p-GaN층에 형성하였다. 발광다이오드 기판 위에 하드마스크로 사용하기 위한 SiO2를 50nm 증착한 후 그 위에 UV 임프린팅 공정을 진행하여 폴리머 패턴을 형성시켰다. 임프린팅 공정으로 형성된 폴리머 패턴을 CF4CHF3 플라즈마를 이용하여 SiO2를 건식식각하였고, 이후에 SiCl4와 Ar 플라즈마를 이용한 ICP 식각 공정을 진행하여 p-GaN층을 100nm 식각하였다. 마지막으로 BOE를 이용한 습식식각 공정으로 p-GaN층에 남아있는 SiO2층을 제거하여 p-GaN층에 sub-micron에서 micron급의 홀 패턴을 형성하였다. Photoluminescence(PL) 측정을 통해서 발광다이오드 소자에 형성된 패턴의 구조에 따른 광추출 특성을 분석하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.158-159
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• 2007

반도체 소자의 공정에 있어서 device scaling으로 인한 게이트 산화막 대체 유전체 (high-k)의 공정 개발 확보 방안 필요하다. 본 논문에서는 $Cl_2$/Ar 유도 결합 플라즈마를 이용하여 $HfO_2$ 박막을 식각하였다. $Cl_2$(80 %)/Ar(20 %)의 가스비, 600 W의 RF 전력, -150 V의 직류 바이어스 전압, 20 sccm의 총 가스유랑, 15 mTorr의 압력에서 15.4 nm/min의 최대 식각률을 얻을 수 있었다. 식각 된 $HfO_2$ 박막 표면을 XPS 분석한 결과 Hf와 O는 Cl 라디칼과 반응을 하여 높은 휘발성을 보이지만 Hf-O의 안정된 결합으로 인하여 이온에 의한 스퍼터링 효과에 의해서 식각된다.