• 한국진공학회지
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• 제10권1호
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• pp.112-118
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• 2001

본 논문에서는 축 방향으로 자화된 용량결합형 13.65 MHz/40 KHz RF 방전에서 Langmuir Probe, Emissive Probe를 통해 이온 전류 밀도, 전자 온도, 플라즈마 전위의 자장 의존성 및 자기 바이어스 전위를 조사하였다. 자장을 인가함으로서 실험변수 범위 내에서 최대 3배의 이온 전류밀도증가를 얻었고 점화가능한 기체 압력의 최저값을 줄일 수 있었다. 플라즈마가 자화된 경우 공간 전위는 평균적으로 감소하였고 RF 전압의 한주기 동안 시 변동폭이 크게 증가하였다. 플라즈마 전위의 자장 의존성은 Particle-in-Cell Simulation을 수행하여 실험 결과와 비교하였다. 대표적 실험 조건에서 전자 온도는 자장에 따라 약 4 eV에서 5 eV로 약간 증가하는 경향을 보였으나 방전 주파수를 40 KHz로 줄인 경우 1.8 eV에서 0.8 eV로 감소하였다. 실험 장치의 응용 예로서 플루오로 카본 가스에 의한 식각실험이 수행되었다. 자화 플라즈마의 산화막 식각속도 증가를 확인함으로서 축방향 자장이 실제 공정에 긍정정인 영향을 미침을 확인 할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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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.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1995년도 추계학술대회 논문집 학회본부
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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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.