• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.10 no.1
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• pp.112-118
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• 2001

Magnetic field is commonly used in low temperature processing plasmas to enhance the performance of the plasma reactors. E$\times$B magnetron or surface multipole configuration is the most popular. However, the properties of capacitively coupled rf plasma confined by axial static magnetic field have rarely been studied. With these background, the effect of magnetic field on the characteristics of capacitively coupled 13.56 MHz/40 KHz argon plasma was studied, Ion saturation current, electron temperature and plasma potential were measured by Langmuir probe and emissive probe. At low pressure region (~10 mTorr), ion current increases by a factor of 3-4 due to reduction of diffusion loss of charged particles to the wall. Electron temperature slightly increases with magnetic field for 13.56 MHz discharge. However, for 40 KHz discharge, electron temperature decreased from 1.8 eV to 0.8 eV with magnetic field. It was observed that the magnetic field induces large temporal variation of the plasma potential. Particle in cell simulation was performed to examine the behaviors of the space potential. Experimental and simulation results agreed qualitatively.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.219.1-219.1
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• 2014

전자소자 산업의 미세화 및 대형화에 따라 플라즈마 밀도, 전위, 온도, 균일도 등 과 같은 플라즈마 특성을 제어하는 것은 차세대 플라즈마 장치 개발에 있어 매우 중요한 요소라고 할 수 있다. 특히, 급격한 소자의 미세화에 따라 플라즈마 공정을 통해 발생할 수 있는 damage는 큰 issue가 되어 왔고, 많은 연구자들은 이를 해결하기 위해서 다각적인 노력을 진행해 왔다. 그중 높은 전자 온도는 높은 전자 에너지에 의해 공정 중 소자를 손상 시키는 주된 원인이라고 보고되고 있으며, 이에 대한 제어기술은 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 서로 다른 두 개의 내/외측으로 나뉘어진 나선형 모양의 ICP 안테나를 이용 하여 연구를 진행하였다. 내측의 안테나에는 2 MHz를 연결 하였으며, 외측의 안테나에는 13.56 MHz를 연결 하였으며, 내/외측 안테나에 각각 pulse mode로 입력전력을 인가해 줌으로써 플라즈마의 특성을 관찰하였다. Pulse / CW (Continuous Wave) mode에 있어서 전자온도의 측정을 위해 emissive probe 를 이용하여 plasma potential과 floating potential을 측정하였으며, 이를 통하여 전자온도를 계산하여 구할 수 있었다. Duty ratio 및 pulsing frequency의 변화에 따른 전자온도의 변화를 확인 할 수 있었으며, 그에 따른 플라즈마 균일도를 ion saturation current를 측정함으로써 관찰할 수 있었다. 실제 식각 공정에 있어서 Pulsing 조건에 따른 식각 특성을 관찰하기 위해, SiO2, ACL (Amorphous Carbon Layer)에 대해 식각을 진행하였으며, 식각 메커니즘 분석을 위해 이온에너지 분포의 변화를 PSM (Plasma Sampling Mass-spectroscopy)을 이용하여 측정하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1995.11a
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• pp.326-328
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• 1995

SiC buffer layers were grown on Si(100) substrates by ultra-high-vacuum electron cryclotron resonance plasma (UHV ECR plasma) from $CH_4/H_2$ mixture at 700$^{\circ}C$. The electron densities and temperature were measured by single probe. The axial plasma potentials measured by emissive probe had the double layer structure at positive substrate bias. Piranha cleaning was carried out as ex-situ wet cleaning. Clean and smooth silicon surface were prepared by in-situ hydrogen plasma cleaning at 540$^{\circ}C$. A short exposure to hydrogen plasma transforms the Si surface from 1$\times$1 to 2$\times$1 reconstruction. It was monitored by reflection high energy electron diffraction (RHEED). The defect densities were analysed by the dilute Schimmel etching. The results showed that the substrate bias is important factor in hydrogen plasma cleaning. The low base pressure ($5\times10^{-10}$ torr) restrains the $SiO_2$ growth on silicon surface. The grown layers showed different characteristics at various substrate bias. RHEED and K-ray Photoelectron spectroscopy study showed that grown layer was SiC.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.136.2-136.2
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• 2015

반도체 제조는 chip의 성능 향상 및 단가 하락을 위해 지속적으로 pattern size가 nano size로 감소해 왔고, capacitor 용량은 증가해 왔다. 이러한 현상은 contact hole의 aspect ratio를 지속적으로 증가시킨바, 그에 따라 최적의 HARC (high aspect ratio contact)을 확보하는 적합한 dry etch process가 필수적이다. 그러나 HARC dry etch process는 많은 critical plasma properties 에 의존하는 매우 복잡한 공정이다. 따라서, critical plasma properties를 적절히 조절하여 higher aspect ratio, higher etch selectivity, tighter critical dimension control, lower P2ID과 같은 plasma characteristics을 확보하는 것이 요구된다. 현재 critical plasma properties를 제어하기 위해 다양한 plasma etching 방법이 연구 되어왔다. 이 중 plasma를 낮은 kHz의 frequency에서 on/off 하는 pulsed plasma etching technique은 nanoscale semiconductor material의 etch 특성을 효과적으로 향상 시킬 수 있다. 따라서 본 실험에서는 dual-frequency capacitive coupled plasma (DF-CCP)을 사용하여 plasma operation 동안 duty ratio와 pulse frequency와 같은 pulse parameters를 적용하여 plasma의 특성을 각각 제어함으로써 etch selectivity와 uniformity를 향상 시키고자 하였다. Selective SiO2 contact etching을 위해 top electrode에는 60 MHz pulsed RF source power를, bottom electrode에는 2MHz pulse plasma를 인가하여 synchronously pulsed dual-frequency capacitive coupled plasma (DF-CCP)에서의 plasma 특성과 dual pulsed plasma의 sync. pulsing duty ratio의 영향에 따른 etching 특성 등을 연구 진행하였다. 또한 emissive probe를 통해 전자온도, OES를 통한 radical 분석으로 critical Plasma properties를 분석하였고 SEM을 통한 etch 특성분석과 XPS를 통한 표면분석도 함께 진행하였다. 그 결과 60%의 source duty percentage와 50%의 bias duty percentage에서 가장 향상된 etch 특성을 얻을 수 있었다.