• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.164-164
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• 2012

저진공 (＞100 mTorr)에서 냉음극 변압기 전원 소스를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 시스템을 개발하였다. 또한 이 장치를 이용하여 Tetraethylorthosilicate (TEOS)를 기화시켜 이산화규소 ($SiO_2$) 박막 증착 기술을 연구하였다. 공정 압력은 400~1,000 mT이었다. 증착된 박막의 박막 두께, 굴절률 등의 측정을 실시하였다. 결과를 요약하면, 플라즈마 공정 압력이 증가함에 따라 박막 증착 속도는 약 200~300 A/min이었다. 또한 전압이 1,100에서 2,100 V로 증가함에 따라 산화막의 증착 속도는 약 300에서 40 nm/min으로 증가하였다. TEOS만을 사용하였을 때 굴절률은 약 1.5~1.6정도였다. 그러나 TEOS에 산소를 추가하면 자연 산화막의 굴절률인 1.46을 쉽게 얻을 수 있었다. 초기 연구 결과를 정리하면 냉음극 변압기 플라즈마 장치는 향후 실용적인 산화막 플라즈마 증착 연구 장치로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.176.1-176.1
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• 2015

본 연구는 플라즈마 건식 식각 후 박막의 물성 특성 변화 측정에 Nano-Indentation 분석 기법을 도입하였으며, 식각 후 박막 표면 강도를 nano 영역에서 측정하여 박막 표면의 damage 분석에 적용하여 물리적인 해석을 시도하였다. 하지만 기판의 대면적화로 인하여 반도체 공정에 사용되는 기판은 300 mm로 증가하였고 이로 인하여 플라즈마 건식 식각에서 대면적에 대한 균일도 향상 연구를 진행 중에 있다. 이 연구에서는 플라즈마 건식 식각 후 박막의 균일도를 Nano-indenter 측정 결과를 기반으로 Weibull 분포 해석을 통하여 정량적인 균일도를 측정하고자 하였다. 플라즈마 건식 식각을 위하여 플라즈마 소스는 Adaptively Coupled Plasma (ACP)를 사용하였고 식각 후 TEOS $SiO_2$ 박막 표면을 분석하기 위하여, 시료 평면의 x, y 축에 대하여 각각 $20{\mu}m$로 indent 각 지점을 이격하여 동일한 측정 조건에서 Nano-indenter를 이용하여 박막 표면의 강도를 측정하였다. 측정된 결과는 Weibull 분포를 활용하여 정량화하였다. 결과에 의하면 플라즈마 소스의 bias 파워가 300 W 일 때 균일도가 가장 높은 29.84로 측정되었고, 150 W 일 때 가장 낮은 8.38로 측정되었다. 식각 전 TEOS $SiO_2$ 박막의 Weibull 분포에 의한 균일도가 17.93으로 측정됨을 기반으로 ACP 플라즈마 소스의 식각 조건에 따라 TEOS $SiO_2$ 박막의 균일도가 상대적으로 변함을 정량적으로 분석할 수 있었다.

• Journal of Industrial Technology
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• v.23 no.A
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• pp.175-179
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• 2003

A study on the particle growth in $TEOS/O_2$ plasma was performed by observing the particle size and its morphology by TEM. The qualitative chemical analysis of particles was also determined by the EDS (Energy Dispersive X-Ray Spectrometer). The effects of process variables such as the plasma on-time and bubbler temperature on the particle growth were investigated. The particle size becomes larger as the plasma on-time because of the longer coagulation, and also as the bubbler temperature increases because of the faster coagulation between particles.

• Journal of Industrial Technology
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• v.21 no.B
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• pp.149-153
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• 2001

A study on the particle growth in $TEOS/O_2$ plasma was performed, and particle size and its distribution was measured by the electrical aerosol analyzer (EAA), light scattering particle size analyzer and the particle size was also determined by SEM. The effects of process variables such as total gas flow rate, reactor pressure, supplied power and initial reactant concentration on the particle growth were investigated. From the EAA results, the particle size distribution is divided into three groups of the cluster size and the small and large size particles. The particle size distribution measured by the light scattering particle size analyzer becomes bimodal, because the cluster size particles smaller than 20 nm in diameter cannot be detected by the light scattering particle size analyzer. The size of particles measured by the light scattering particle size analyzer is in good agreements with those by the SEM. Also we could understand that the particle formation is very sensitive to the changes of reactor pressure and reactant concentration. As the total gas flow rate increases, the particle size decreases because of the shorter residence time. As the reactor pressure, or the reactant concentration increases, the particle concentration increases and the particles grow more quickly by the faster coagulation between particles.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2002.06a
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• pp.220-221
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• 2002

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.177.1-177.1
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• 2015

플라즈마 건식 식각공정은 반도체 공정에 있어 증착 및 세정 공정과 함께 중요한 공정중 하나이다. 기존 연구에서는 높은 식각 속도, 종횡비, 대면적에 대한 균일도 증가를 위하여 플라즈마 이온 밀도의 증가와 전자 온도를 감소시키기 위한 노력을 하고 있으며 플라즈마 식각분석 연구에서는 분광학 분석 기법을 활용하여 플라즈마에 의하여 활성화된 식각 가스와 박막 표면의 반응 메커니즘 연구가 진행 중에 있다. 그러나 지금까지의 플라즈마 식각연구에서는 플라즈마 식각 공정에서 발생되는 박막의 damage에 대한 연구는 전무하다. 본 연구에서는 플라즈마 식각과정에서 발생되는 박막 표면의 damage 연구를 위하여 Nano-indenter에 의한 분석 기법을 제시하였다. Nano-indentation 기법은 박막 표면을 indenter tip으로 직접 인가하여 박막 표면의 기계적 특성을 분석하고 이를 통하여 플라즈마에 의한 박막 표면의 물성 변화를 정량적으로 측정한다. 실험에서 플라즈마 소스는 Adaptively Coupled Plasma (ACP)를 사용하였고 식각 가스로는 HBr 가스를 주로 사용하였으며, 플라즈마 소스 파워는 1000 W로 고정 하였다. 연구 결과에 의하면 식각공정 챔버 내 압력이 5, 10, 15 및 20 mTorr로 증가함에 따라 TEOS SiO2 박막의 강도가 7.76, 8.55, 8.88 및 6.29 GPa로 변화되는 것을 측정하였고 bias power에 따라서도 다르게 측정됨을 확인하였다. 이 결과를 통하여 Nano-indentation 분석 기법을 활용하여 TEOS SiO2 박막의 식각공정의 변화에 따른 강도변화를 측정함으로써 플라즈마에 의한 박막 표면의 damage를 정량적으로 측정 가능함을 확인하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.10a
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• pp.71-72
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• 2006

플라스틱 기판 위에 유도 결합 플라즈마 화학적 기상 증착장치 (Inductively Coupled Plasma Chemicai Vapor Deposition, ICP-CVD) 를 사용하여 실리콘 산화막 ($SiO_2$)을 증착하고, 엑시머레이저 어널링 (Excimer Laser Annealing, ELA) 과 $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해, 전기용량-전압(Capacitance-Voltage, C-V) 특성과 항복 전압장 (Breakdown Voltage Field) 과 같은 전기적 특성을 개선시켰다. 에너지 밀도 $250\;mJ/cm^2$ 의 엑시머 레이저 어닐링은 실리콘 산화막의 평탄 전압 (Flat Band Voltage) 을 0V에 가까이 이동시키고, 유효 산화 전하밀도 (Effective Oxide Charge Density)를 크게 감소시킨다. $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해 항복 전압장은 6MV/cm 에서 9 MV/cm 으로 향상된다. 엑시머 레이저 어닐링과 $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해 평탄 전압은 -9V 에서 -1.8V 로 향상되고, 유효 전하 밀도 (Effective Charge Density) 는 $400^{\circ}C$에서 TEOS 실리콘 산화막을 증착하는 경우의 유효 전하 밀도 수준까지 감소한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.214.1-214.1
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• 2013

Tetra-ethoxysilane (TEOS)은 일반적으로 저온 게이트 산화막의 원료 널리 이용되고 있으나 as-deposited 상태에서는 필수적으로 생성된 높은 계면밀도와 고정전하를 제거하기 위하여 수소계면처리, forming gas annealing 등 후처리 공정을 필수적으로 거처야만 한다. 즉 후처리 공정 없이도 일정수준의 계면밀도와 고정전하를 갖을 수 있는 출발물질이 제안되면 산업적 의미를 갖을 것이다. 본 연구에서는 TEOS를 대체할 수 있는 후보재료로써 Tetra-iso-propoxysilane (T-iso-POS)을 제안하였다. T-iso-POS는 iso 구조의 3차원적 특수 구조를 가지므로 더 쉽게 분해 될 수 있어 탄소의 결합을 억제 할 수 있다고 사료된다. 용량 결합형 PECVD (13.56 MHz) 장비를 이용하여 RCA 세정을 실시 한 p-Si (100) 기판위에 TEOS 혹은 T-iso-POS (2 sccm)와 O2를 도입(50 sccm), 플라즈마 전원(20~100 W), 압력(0.1~0.5 torr), 온도 ($170{\sim}400^{\circ}C$), 전극 간 거리 (1~4.5cm)의 조건 하에서 증착하였다. 얻어진 각각의 SiO2 막에 대해, 성장 속도, 2% BHF 용액보다 에칭 속도, IV 특성과 C-V 특성, FT-IR에 의해 화학구조 평가를 실시했다. T-iso-POS원료로 사용하여 TEOS보다 낮은 약 $200^{\circ}C$에서 증착 된 산화막에서 후 처리 없이도 10 MV/cm 이상의 절연 파괴 특성을 나타내는 우수한 게이트 절연막 제작에 성공했다. 그 성장 속도도 약 20 nm/min로 높았다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.4
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• pp.317-322
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• 1998

The stabilization of low dielectric constant SiOF films prepared by conventional PECVD using TEOS and $C_2F_6$ was evaluated by the $N_2O$-plasma post-deposition annealing. Properties of SiOF film became unstable when it was air-exposed or heat-treated. Water absorption of SiOF films was increased as F content was increased due to the for¬mation of F -Si- F bonds. Also F content of SiOF films decreased after heat treatment. $N_2O$-plasma post-deposition annealing was proved to be effective on stabilizing SiOF films. which was mainly due to the formation of thin SiON layer near the top surface of films. However. the value of dielectric constant was greatly increased again when $N_2O$-plasma post-deposition annealing was done for a long time. To stabilize the SiOF films without an increase of dielec¬tric constant by $N_2O$- plasma post-deposition annealing. the annealing time should be kept the minimum value. to which stabilizing effects against air environment and heat treatment were preserved.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.40 no.12
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• pp.1202-1207
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• 2003

Using a recently developed Hybric Plasma-Particle Accelerating Impact Deposition (HP-PAID) process, synthesis of nanostructured silicon coatings has been investigated by injecting vapor-phase TEOS (tetraethosysilane, (C$_2$H$\_$5/O)$_4$Si) into an Ar hybrid plasma. The plasma jet with reactants was expanded through nozzle into a deposition chamber, with the pressure dropping from 700 to 10 torr. Ultrafine particles accelerated in the free jet downstream of the nozzle, deposited by an inertial impaction onto a temperature controlled substrate. By using this process, nanostructured amorphous silicon coatings with grain size smaller than 10 nm could be synthesized. These samples were annealed in an Ar and crystallized at 900$^{\circ}C$ for 30 min. TEM analysis showed that the annealed coatings were also composed of nanoparticles smaller than 10 nm, which showed a good consistency that the average grain size of 7 nm was also estimated from a peak shift of 2.39 cm$\^$-1/ and Full Width at Half Maximum (FWHM) 5.92 cm$\^$-1/ of Raman analysis. The noteworthy is that a strong PL peak at 398 nm was also obtained for this sample, which indicates that the deposited coatings also contained 3∼4 nm nanostructured grains.