• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.193-193
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• 2000

박막 내의 잔류 응력은 막의 기계적 전기적 물성을 변화시키는 등 박막에 많은 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다. 이러한 응력은 박막의 증착 공정중 여러 가지 증착 조건에 의해서 변화하게 되는데, 특히 스퍼터링 시스템의 경우에는 증착 압력과 사용하는 가스, 인가되는 전력 등 기본적인 증착조건들에 상당한 영향을 받는다. 이러한 영향은 금속 박막의 경우 상당히 잘 알려져 있다. 또한 반도체 공정에서 금속화 과정중 금속 전극의 단락등을 막기 위해 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 논문에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 시스템을 사용하여 산화 아연(ZnO)을 증착하고 여러 공정 변수들에 따른 응력의 변화를 관찰하였다. 실험에서 ZnO 타겟을 사용하였으며, 작동 가스로는 아르곤과 산소를 사용하였다. 증착한 박막들은 모두 압축 응력을 보였으며, 박막의 응력에 가장 큰 영향을 미치는 요소들은 압력, 산소와 아르곤의 비, 기판과 타겟과의 거리 등이었는데, 인가 전력에는 거의 영향을 받지 않았다. 일반적으로 스퍼터링 시스템에서의 압축응력은 atomic peening에 의해서 형성되는데, 박막을 두드리는 높은 에너지의 아르곤이나 산소의 유량과 에너지의 1/2승에 비례하는 것으로 알려져 있다. 그러나 본 시스템에서는 인가 전력을 높여도 응력이 증가하지 않았고, 타겟과의 거리를 줄이면 오히려 응력이 감소함을 보였다. 이는 박막의 응력이 peening 하는 입자의 에너지뿐만이 아니라 증착되는 물질의 증착 속도와도 밀접한 관련이 있음을 보여준다. 즉, 증착속도가 증가하면 peening하는 입자가 끼치는 응력의 효과가 반감되기 때문으로 수식을 통해 증명할 수 있었다.진탄화 처리시간을 변화시켰을 때 화합물층의 생성은 ${\gamma}$'상으로부터 시작되고 $\varepsilon$상은 즉시 ${\gamma}$'상을 소모하면서 생성되어 일정시간이 지난 후 $\varepsilon$상은 안정화되며 질소가스농도가 증가할수록 화합물 층내의 $\varepsilon$상분율은 역시 증가하였다. 한편 CH4 가스농도는 처리되는 강종에 따라 차이를 보이며 적정 CH4 가스농도를 초과시에는 $\varepsilon$상 생성은 억제되고 시멘타이트상이 생성되었다.e에서 발생된 질소 플라즈마를 구성하는 이온들의 종류와 그 구성비율을 연구하였다.여러 가지 응용으로의 가능성을 가지고 있다. 그 예로 plasma processing, plasma wave에 의한 입자 가속, 그리고 가스 레이저 활성 매질 발생 등이 있다. 특히 plasma processing의 경우 helicon plasma는 높은 밀도, 비교적 낮은 자기장, remote operation 등이 가능하다는 점에서 현재 연구가 활발히 진행되고 있다. 상업용으로도 PMT와 Lucas Signatone Corp.에 서 helicon source가 제작되었다. 또한 높은 해리율을 이용하여 저유전 물질인 SiOF의 증착에서 적용되고 있다. 이 외에도 다수의 연구결과들이 발표되었다. 잘 일치하였다.ecursor 분자들이 큰 에너지를 가지고 기판에 유입되어 치밀한 박막이 형성되었기 때문으로 사료된다.을수 있었다.보았다.다.다양한 기능을 가진 신소재 제조에 있다. 또한 경제적인

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.26 no.10
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• pp.1406-1418
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• 2002

The direct simulation Monte Carlo(DSMC) method is employed to calculate the etch rate on Al wafer. The etchant is assumed to be Cl$_2$. The etching process of an Al wafer in a helicon plasma etcher is examined by simulating molecular collisions of reactant and product. The flow field inside a plasma etch reactor is also simulated by the DSMC method fur a chlorine feed gas flow. The surface reaction on the Al wafer is simply modelled by one-step reaction: 3C1$_2$+2Allongrightarrow1 2AIC1$_3$. The gas flow inside the reactor is compared for six different nozzle locations. It is found that the flow field inside the reactor is affected by the nozzle locations. The Cl$_2$ number density on the wafer decreases as the nozzle location moves toward the side of the reactor. Also, the present numerical results show that the nozzle location 1, which is at the top of the reactor chamber, produces a higher etch rate.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.11a
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• pp.93-95
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• 2005

VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket: JSC, NASA)의 개념을 바탕으로 하는 K2H (KBSI-KAIST-Hanyang University)라고 이름 붙여진 우주 추진체 모사장치 (Space Propulsion Simulator)를 개발하였다. 이 장치는 헬리콘 플라즈마 소스, 이온 가열부 (ICRH: Ion Cyclotron Resonance Heating), 자기노즐 부분으로 이루어져 있다. 헬리콘 플라즈마 소스는 m=+1 형태의 Right-helical 안테나를 사용하여 발생하였다. 본 연구에서는 K2H 장치의 기본적인 설계 개념 및 초기에 발생한 헬리콘 플라즈마의 물성을 RF 보상탐침을 이용하여 측정하였다. 그 결과 900 W, 13.56 MHz rf파워를 사용하여, 아르곤 7 mTorr하에서 전자밀도 = $10^{12}-10^{13}cm-3$, 전자온도 = 4-6 eV의 헬리콘 플라즈마를 안정적으로 발생시켰다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.14 no.5
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• pp.163-168
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• 2004

We prepared ultra thin film structure of Si(100)/ $SiO_2$(200 nm)/Ta(5 nm)/Ni$_{80}$Fe$_{20/(l～15 nm)}$Ta(5 nm) using an inductively coupled plasma(ICP) helicon sputter. Magnetic properties and cross-sectional microstructures were investigated with a superconduction quantum interference device(SQUID) and a transmission electron microscope(TEM), respectively. We report that NiFe films of sub-3 nm thickness show the B$_{bulk}$ = 0 and B$_{surf}$=-3 ${\times}$ 10$^{-7}$(J/$m^2$). Moreover, Curie temperature may be lowered by decreasing thickness. Coercivity become larger as temperature decreased with 0.5 nm - thick Ta/NiFe interface intermixing. Our result implies that effective magnetic properties of magnetoelastic anisotropy, saturation magnetization, and coercivity may change abruptly in nano-thick films. Thus we should consider those abrupt changes in designing nano-devices such as MRAM applications.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.510-510
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• 2012

반도체, 디스플레이, 태양광 등의 공정에서 사용되는 웨이퍼의 크기가 증가하고, 생산률이 플라즈마의 밀도에 비례한다는 연구 결과가 발표되면서 대면적 고밀도 플라즈마 소스 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, ECR, ICP, Helicon plasma 등 고밀도 플라즈마 소스에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라, 여러 개의 ICP를 결합한 multiple ICP를 이용해 대면적 고밀도 플라즈마 소스 개발을 진행했다. Multiple ICP의 경우 각 ICP 소스에 같은 power (current)를 공급해야만 균일한 플라즈마 방전이 발생되어 균일도를 확보 할 수 있다. Current controller 같은 추가적인 장비를 설치하지 않고, power를 분배하는 transmission line을 coaxial 형태로 설계하고 같은 길이로 병렬 연결함으로써 각각의 ICP소스에서 균일한 플라즈마를 방전시킬 수 있었다. Power generator에서 보는 각 ICP의 total impedance는 각 ICP 소스의 impedance와 coaxial 형태의 transmission line의 characteristic impedance, frequency, 길이의 함수로 구할 수 있고, 이 total impedance가 일정하기 때문에 current가 균등하게 분배되어 각 ICP소스에 균등한 power 분배가 가능한 것이다. 실질적으로 ICP 소스의 impedance는 플라즈마 방전 유무에 따라 변화하기 때문에 일정하게 유지하는 것은 어렵다. Transmission line의 characteristic을 사용함으로써 ICP의 impedance의 변화에 상관없이 Total impedance를 일정하게 유지시킴으로써 균등한 power 분배가 가능하다는 것을 연구했다. Frequency는 13,56MHz, characteristic impedance를 $50{\Omega}$ (coaxial cable)으로 고정하고, ICP 소스의 플라즈마 방전 유무/antenna turn/소스 위치에 따른 total impedance를 transmission line의 길이에 따라 측정하고, 이를 이론값, 그래프와 비교하였다. 특정 length에서 플라즈마 방전 유무(ICP의 impedance 변화)와 상관없이 비교적 일정한 total impedance를 유지하는 것을 확인 했다. 이것은 특정 길이를 갖는 coaxial형태의 transmission line를 연결하면, total impedance는 플라즈마 방전 유무로 발생하는 ICP의 impedance 변화와 상관없이 일정하게 유지되어 각 ICP소스에 균등한 파워 분배가 가능하다는 것을 보여준 결과이다. 이것을 토대로 frequency에 따라(또는 characteristic impedance에 따라) 균등한 파워 분배가 가능한 coaxial 형태 transmission line의 특정 길이를 구할 수 있고, 대면적 소스에서 균등한 파워 분배를 위한 병렬연결에 적용할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.340-340
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• 2011

플라즈마 공정에서의 생산률이 플라즈마의 밀도에 비례한다는 많은 연구가 이루어진 후, 초대면적 고밀도 플라즈마 소스의 개발은 플라즈마 소스 개발에서 중요한 부분을 차지하기 시작하였다. 이로 인해, 전자 공명 플라즈마, 유도 결합 플라즈마와 헬리콘 플라즈마 등 새로운 고밀도 플라즈마 개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근에는 고밀도 플라즈마 개발과 더불어, 대면적 플라즈마 소스의 개발이 플라즈마 공정 기술의 중요한 이슈가 되고 있는데, 이는 450 mm 이상의 반도체, 2 m${\times}$2 m 이상의 8세대 평판 디스플레이와 1 m${\times}$1 m 태양광 전지 생산 공정에서 플라즈마의 기술이 요구되고 있기 때문이다. 대면적 공정영역의 이러한 경향은 균일한 대면적 고밀도 플라즈마 개발을 촉진시켜왔다. 밀도가 낮은 축전 결합 플라즈마를 제외한, 대면적 공정에 적합한 고밀도 플라즈마원으로 유도 결합 플라즈마와 헬리콘 플라즈마를 선택한 후, 병렬연결 시의 특성을 알기 위하여 ICP와 헬리콘의 단일 튜브와 다수 튜브의 플라즈마 내부, 외부 변수를 측정하여 조사하였다. 두 가지 플라즈마 소스의 비교 실험을 위하여, 자기장을 제외한 모든 조건을 동등하게 한 후 실험을 하였다. 단일 헬리콘 실험을 바탕으로, 대면적 실험에 가장 적합한 자기장의 세기, 자석의 위치 및 튜브의 치수를 정한 후, fractal 구조를 위한 16개 다수 방전을 ICP와 헬리콘을 비교하였다. 병렬연결 시, RF 플라즈마에서는 같은 전압을 가져도, 안테나 디자인을 고려하지 않으면 모든 튜브의 방전이 이루어 지지 않았다. 이를 컴퓨터 모의 전사를 통해 확인하고, 가장 최적화된 안테나를 설계하여 실험을 하였다. ICP에서는 모든 튜브가 방전에 성공한 반면, 헬리콘 플라즈마는 ICP에 10배에 달하는 높은 밀도를 냈으나, 오직 4개 튜브만이 켜지고 안정적으로 방전이 이루어 지지 않았다. ICP의 경우, RF 전송선의 디자인을 통해 파워의 균등 분배가 가능하지만, 헬리콘의 경우 자기장을 추가해서 고려해야 되는 것을 확인하였다. 모든 튜브에 비슷한 자기장을 형성하기 위해서는 자석의 크기가 커지는 문제점이 있으나, 매우 낮은 압력에서 방전이 가능하고, 같은 압력에서 ICP에 비해 10배 이상 달하는 장점이 있다. 실험 결과를 바탕으로, ICP와 헬리콘 플라즈마의 다수 방전에 대한 분류를 하였고, 바로 현장에 투입이 가능한 소스로 판단된다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.13 no.3
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• pp.97-102
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• 2003

Synthetic ferrimagnetic layer (SyFL) with structure NiFe/Ru/NiFe which can be applied high density TMR device in free layer were prepared by an inductively coupled plasma (ICP) helicon-sputter. We proposed a model of predicting coercivity (H$\_$c/), spin-flopping field (H$\_$sf/), and saturation field (H$\_$s/) as a function of Ru thicknesses, from the equilibrium state of energies of Zeeman, exchange, and uniaxial anisotropy. We fabricated the samples of Ta(50 ${\AA}$)/NiFe(50${\AA}$)nu(4∼20${\AA}$)NiFe(30 ${\AA}$)/Ta(50${\AA}$), and measured the M-H loops with a superconduction quantum interference device (SQUID) applying the external field up to ${\pm}$ 15 kOe. The result was well agreed with the proposed model, and reveal K$\_$u = 1000 erg/㎤, J$\_$ex/ =0.7 erg/$\textrm{cm}^2$. We report that H$\_$c/ below 10 Oe is available, and R$\_$u/ thickness range should be in 4-10 ${\AA}$ for MRAM application. Our result implies that permalloy layers may lead to considerable magnetostriction effect in SyFL and intermixing in NiFe/Ru interfaces.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1998.02a
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• pp.166-166
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• 1998

반도체 공정에서 기존보다 큰 30cm 웨이퍼훌 이용하기 위해서 기존의 ECR, Helicon, ICP, 등 공정용 고 밀도 플라즈마 원들의 대면적화에 대한 연구가 세계적으로 진행되고 있다 현 상황에서는 평판형 안테 나룰 이용한 TCP가 대면적용 폴라즈마 원의 가장 유력한 후보로 여겨지고 있다 TCP롤 대면적화 하는 데 있어서 중요한 문제점으로는 대면적에서의 큰 안테나 인되턴스로 인한 임피던스 정합과 대면적에서 의 유전울질의 기계적 강도이다. 앓은 유전물질올 사용힐 수 있도록 대면적 TCP 플라즈마 원올 실계 저l작하였고 이차원 가열이론올 이용한 TCPRP code 률 이용하여 안테나의 반경옳 결정하였디 안테나의 인덕턴스 값올 줄이기 위해서는 주m수는 13.56MHz 보다 낮은 4-5MHz 부근에서 작동하는 RF 파워룰 선택하였다 이 파워 서플라이는 보통 사용되는 50n 흩력 입묘$\mid$던스훌 갖는 형태가 Of니라 LC 공진현상 올 이용하여 부하에 파워률 전달하는 형태이다 .. TCP 장치에 사용할 수 있도록 파워 서플라이 흩력 단에 안테나와 직혈로 가변 콘덴서를 달아서 임11I던스 정합올 힐 수 있게 하였다 안테나에 직훌로 달Of줌으 로써 안테니의 인덕턴스훌 훌여주는 효과훌 얻올 수 있다 안테나에 흐르는 전류룰 측정하기 위해서 사 각형 루프로 전류 픽업 코일을 만들었고 진공상태에서 RF 파워률 인가하고 안테나의 전류와 전압을 측정하여 픽업 코일걸과훌 조정하였다. 발생기체로는 헬륨올 사용하였고 1-100mTorr 의 압력범위에서 실험을 하였다 플라즈마롤 빌샘시키고 파워를 증가 시킴에 따라 E-H mode transition 현상이 관찰되었고 그 때의 임계 전류 값을 측정하였다. 압력이 낮올수록 모드 변화가 일어나는 전류의 값이 작았다 임계 전류는 압력에 대해서 선형적인 특성을 보였다 이는 압력이 낮을수록 유도걸힘이 더 잘 된다는 것을 의미한다 1 1 mTorr에서는 H-mode에서 안테나의 전류가 파워훌 증가시킴에 따라 계속 증가하였으니, 압력이 올라 갈수록 조금씩 증가하는 정도가 줄어들고. 100mTorr에서는 포화된 값을 나타냈다 H-mode로 넘어간 후 에는 파워가 증가황에 따라 안테나의 임피던스 값이 모든 압력영역에서 줄어드는 경황을 보였고, 이는 플라즈마의 인덕턴스에 의해서 안테나의 인덕턴스 기 감소되기 때문이다, 파워가 증가할수록 안테U오} 플라즈마 루프사이의 상호걸합이 증가하는 걸로 해석힐 수 있다 안테나의 인되턴스 변화보다는 저항.성 분의 변화가 컸다 하지만 전체 임피던스로 볼 때 저항성분이 상대적으로 작기 때문에 인덕턴스의 감소 가 더 큰 영향을 미치는 걸로 볼 수 있다. 하지만 플라즈마로의 파워 전달에는 저항성분만이 영향올 미 치므로 저항성분의 큰 변화는 파워가 많이 전달될올 의미한다 피워전달 효율을 계산해 본 결과 수 r mTorr 부근이 80-90% 정도의 높은 효율올 보였고 5mTorr 일 때가 가장 좋았다.