Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2016.02a
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pp.215.1-215.1
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2016
플라즈마는 반도체, 디스플레이, 태양전지 등 다양한 산업 분야에 이용된다. 플라즈마 공정 시 수율 향상을 위해 플라즈마를 진단하는 기술이 필요한데, 대표적으로 전자온도가 있다. 반도체 공정의 낮은 압력과 높은 밀도의 플라즈마에서 전자온도는 1~10 eV 정도인데, 0.5 eV정도의 아주 적은 차이로도 공정 결과에 큰 영향을 미친다. 플라즈마의 전자온도를 측정하는 방법은 전기적 탐침 방법인 랑뮤어 탐침(Langmuir Probe)과 와이즈 프로브(Wise Probe)를 이용한 방법, 그리고 광학적 방법인 방출분광법(OES : Optical Emission Spectroscopy)이 있다. 전기적 탐침 방법은 직접 플라즈마 내부에 탐침을 넣기 때문에 불활성 기체를 사용한 공정에서는 잘 작동하지만 건식식각이나 증착에 사용할 경우 탐침의 오염으로 인한 오동작, 공정 시 생성된 샘플에 영향을 줄 수 있다는 단점이 있다. 반면에 방출분광법은 광학적 진단으로, 플라즈마를 사용하는 공정 진행 중에 외부에 광학계를 설치하여 플라즈마에서 발생하는 빛을 광학적으로 분석하기 때문에 공정에 영향을 미치지 않고, 공정 장비에 적용이 쉬운 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 RF Power를 인가한 유도결합플라즈마(ICP : Inductively Coupled Plasma) 공정에서 아르곤 가스와 산소 혼합가스 분압과 인가전압을 변화시켜 플라즈마 방출광 세기 변화에 따른 전자온도를 측정하였다. 전자온도 측정에는 전기적 방법인 랑뮤어 탐침, 와이즈 프로브를 이용한 방법과 광학적 방법인 방출분광법을 사용하여 측정하였으며 이를 비교 분석하였다.
The plasma etching of polysilicon was performed with the HBr/$Cl_2/He-O_2$ gas mixture. The residual layers after photoresist strip were investigated using x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning electron microscopy (SEM). The etch residue was identified as silicon oxide deposited on the top of the patterned polysilicon. In order to clarify the formation mechanism of the etch residue, the effects of various gas mixtures such as $Cl_2/He-O_2$and HBr/$Cl_2$were investigated. We found that the etch residue is well formed in the presence of oxygen, suggesting that the etch residue is caused by the reaction of oxvgen and non-volatile silicon halide compounds. Wet cleaning and dry etch cleaning processes were applied to remove the polysilicon etch residue, which can affect the electrical characteristics and further device processes. XPS results show that the wet cleaning is suitable for the removal of the etch residue.
We investigated dry etching of GaAs and AiGaAs in a high density planar inductively coupled plasma system with BCl$_3$and BCl$_3$/Ar gas chemistry. A detailed etch process study of GaAs and ALGaAs was peformed as functions of ICP source power, RIE chuck power and mixing ratio of $BCl_3$ and Ar. Chamber process pressure was fixed at 7.5 mTorr in this study. The ICP source power and RIE chuck power were varied from 0 to 500 W and from 0 to 150 W, respectively. GaAs etch rate increased with the increase of ICP source power and RIE chuck power. It was also found that etch rates of GaAs in $15BCi_3$/5Ar plasmas were relatively high with applied RIE chuck power compared to pure 20 sccm $BCl_3$plasmas. The result was the same as AlGaAs. We expect that high ion-assisted effect in $BCl_3$/Ar plasma increased etch rates of both materials. The GaAs and AlGaAs features etched at 20 sccm $BCl_3$and $15BCl_3$/5Ar with 300 W ICP source power, 100 W RIE chuck power and 7.5 mTorr showed very smooth surfaces(RMS roughness < 2 nm) and excellent sidewall. XPS study on the surfaces of processed GaAs also proved extremely clean surfaces of the materials after dry etching.
Park, Jae-Hwa;Kim, Chang-Il;Chang, Eui-Goo;Lee, Cheol-In;Lee, Byeong-Ki
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2001.11b
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pp.213-216
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2001
Etching behaviors of ferroelectric $YMnO_3$ thin films were studied by an inductively coupled plasma (ICP). Etch characteristic on ferroelectric $YMnO_3$ thin film have been investigated in terms of etch rate, selectivity and etch profile. The maximum etch rate of $YMnO_3$ thin film is $300{\AA}/min$ at $Ar/Cl_2$ of 2/8, RF power of 800W, dc bias voltage of 200V, chamber pressure of 15mTorr and substrate temperature of $30^{\circ}C$. Addition of $CF_4$ gas decrease the etch rate of $YMnO_3$ thin film. From the results of XPS analysis, YFx compounds were found on the surface of $YMnO_3$ thin film which is etched in $Ar/Cl/CF_{4}$ plasma. The etch profile of $YMnO_3$ film is improved by addition of $CF_4$ gas into the $Ar/Cl_2$ plasma. These results suggest that fluoride yttrium acts as a sidewall passivants which reduce the sticking coefficient of chlorine on $YMnO_3$.
Kim, In-Pyo;Park, Jae-Hwa;Kim, Kyoung-Tae;Kim, Chang-Il;Jang, Eui-Goo;Eom, Joon-Chul
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2002.11a
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pp.159-162
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2002
Ferroelectric $YMnO_{3}$ thin films were etched with $Ar/Cl_{2}$ and $CF_{4}/Cl_{2}$ inductivly coupled plasma (ICP). The maximum etch rate of $YMnO_{3}$ thin film was $300{\AA}/min$ at a $Ar/Cl_{2}$ gas mixing ratio of 2/8, a RF power of 800 W, a dc bias of 200 V, a chamber pressure of 15 mTorr, and a substrate temperature of ${30^{\circ}C}$. From the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis , yttrium not only etched by chemical reactions with Cl radicals, but also assisted by Ar ion bombardments in $Ar/Cl_{2}$ plasma. In $CF_{4}/Cl_{2}$ plasma, yttrium are remained on the etched surface of $YMnO_{3}$ and formed of nonvolatile YFx compounds Manganese etched effectively by chemical reactions with Cl and F radicals. From the X-ray diffraction (XRD) analysis, the (0004) diffraction peak intensity of the $YMnO_{3}$ thin film etched in $Ar/Cl_{2}$ plasma shows lower value than that in $CF_{4}/Cl_{2}$ plasma. It is indicates that the crystallinty of $YMnO_{3}$ thin film is more easily damaged by the Ar ion bombardment than the changes of stoichiometry due to nonvolatile etch by-products.
We studied BCl$_3$ dry etching of GaAs in a planar inductively coupled plasma system. The investigated process parameters were planar ICP source power, chamber pressure, RIE chuck power and gas flow rate. The ICP source power was varied from 0 to 500 W. Chamber pressure, RIE chuck power and gas flow rate were controlled from 5 to 15 mTorr, 0 to 150 W and 10 to 40 sccm, respectively. We found that a process condition at 20 sccm $BCl_3$ 300 W ICP, 100 W RIE and 7.5 mTorr chamber pressure gave an excellent etch result. The etched GaAs feature depicted extremely smooth surface (RMS roughness < 1 nm), vertical sidewall, relatively fast etch rate (> $3000\AA$/min) and good selectivity to a photoresist (> 3 : 1). XPS study indicated a very clean surface of the material after dry etching of GaAs. We also noticed that our planar ICP source was successfully ignited both with and without RIE chuck power, which was generally not the case with a typical cylindrical ICP source, where assistance of RIE chuck power was required for turning on a plasma and maintaining it. It demonstrated that the planar ICP source could be a very versatile tool for advanced dry etching of damage-sensitive compound semiconductors.
Silicon field emitter arrays (FEAs) have been fabricated by a novel method employing a two-step tip etch and a spin-on-glass (SOG) etch-back process using double layered thermal/tetraethylortho-silicate (TEOS) oxides as a gate dielectric. A partial etching was performed by coating a low viscous photo resist and $O_2$ plasma ashing on order to form the double layered gate dielectric. A small gate aperture with low gate leakage current was obtained by the novel process. The hight and the end radius of the fabricated emitter was about 1.1 $\mu\textrm{m}$ and less than 100$\AA$, respectively. The anode emission current from a 256 tips array was turned-on at a gate voltage of 40 V. Also, the gate current was less than 0.1% of the anode current.
Park, Jae-Young;Yi, Wook-Yeol;Hyung, Yong-Woo;Nam, Seok-Woo;Lee, Hyeon-Deok;Song, Chang-Lyong;Kang, Ho-Kyu;Roh, Yong-Han
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2004.11a
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pp.247-251
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2004
반도체 소자의 제조에 있어 실리콘 표면에 성장한 자연산화막을 제거하기 위해 일반적으로 습식 세정 기술이 이용되어 왔다. 하지만 소자의 최소 선폭(design rule)이 nano급으로 고집적화 됨에 따라 contact hole 바닥의 자연산화막을 깨끗이 제거하는데 있어서 그 한계를 나타나고 있다. 이에 대한 효과적인 대안 공정으로 가스 건식 세정 기술이 연구되고 있다. 본 논문에서는 한 번에 50매 이상의 웨이퍼를 처리함으로써 생산성 측면에서 월등한 배치식 설비에서 원거리 플라즈마(remote plasma) 장치에서 2.450Hz의 마이크로웨이브(${\mu}$-wave)에 의해 형성시킨 수소라디칼과 $NF_3$ 가스를 이용하여 실리콘에 결함을 주지 않고 자연산화막을 선택적으로 제거하는 공정에 대해 고찰하였다. AFM을 이용한 표면분석, TEM을 이용한 물성분석, 그리고 ToF-SIMS 및 XPS를 이용한 화학 분석을 습식 및 건식 세정을 비교 평가한 결과, 건식 세정 공정이 실리콘 표면에 결함을 주지 않고 자연산화막을 제거 할 수 있음을 확인하였다. 산화막$(SiO_2)$, 질화막$(Si_3N_4)$, 그리고 다결정 실리콘(Poly-Si) 등의 각 막질별 식각 특성을 고찰하였으며, $NH_3$의 캐리어 가스인 $N_2$의 주입량을 조절함으로써 수소라디칼 형성 효율의 개선이 가능하였으며, 이로부터 게이트와 소스/드레인 사이를 절연하기 위해 이용되는 질화막의 식각 선택비를 2배 정도 개선할 수 있었다. nano급 소자에 실장하여 평가한 결과에서 불산(HF)에 의한 습식 세정 방식에 비하여 약 $20{\sim}50%$ 정도의 contact 저항 감소 효과가 있음이 확인되었다.두 소자 모두 $40mA/cm^2$ 에서 이상적인 화이트 발란스와 같은(0.33,0.33)의 색좌표를 보였다.epsilon}_0=1345$의 빼어난 압전 및 유전특성과 $330^{\circ}C$의 높은 $T_c$를 보였고 그 조성의 vibration velocity는 약4.5 m/s로 나타났다.한 관심이 높아지고 있다. 그러나 고 자장 영상에서의 rf field 에 의한 SAR 증가는 중요한 제한 요소로 부각되고 있다. 나선주사영상은 SAR 문제가 근원적으로 발생하지 않고, EPI에 비하여 하드웨어 요구 조건이 낮아 고 자장에서의 고속영상방법으로 적합하다. 본 논문에서는 고차 shimming 을 통하여 불균일도를 개선하고, single shot 과 interleaving 을 적용한 multi-shot 나선주사영상 기법으로 $100{\times}100$에서 $256{\times}256$의 고해상도 영상을 얻어 고 자장에서 초고속영상기법으로 다양한 적용 가능성을 보였다. 연구에서 연구된 $[^{18}F]F_2$가스는 친핵성 치환반응으로 방사성동위원소를 도입하기 어려운 다양한 방사성의 약품개발에 유용하게 이용될 수 있을 것이다.었으나 움직임 보정 후 영상을 이용하여 비교한 경우, 결합능 변화가 선조체 영역에서 국한되어 나타나며 그 유의성이 움직임 보정 전에 비하여 낮음을 알 수 있었다. 결론: 뇌활성화 과제 수행시에 동반되는 피험자의 머리 움직임에 의하여 도파민 유리가 과대평가되었으며 이는 이 연구에서 제안한 영상정합을 이용한 움직임 보정기법에 의해서 개선되었다. 답이 없는 문제, 문제 만들기, 일반화가 가능한 문제 등으로 보고, 수학적 창의성 중 특히 확산적 사고에 초점을 맞추어 개방형 문제가 확
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.24
no.6
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pp.268-273
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2014
$Y_2O_3$ ceramic specimens were fabricated from the granular powder, obtained by spray drying process from the slurry. The slurry was prepared by mixing PVA binder, NaOH for Ph control, PEG and $Y_2O_3$ powder. The $Y_2O_3$ specimen was shaped in size of ${\phi}14mm$ and then sintered at $1650^{\circ}C$. The characteristics, microstructure, densities and plasma resistance of the $Y_2O_3$ specimens were investigated with the function of forming pressure and sintering time. $Y_2O_3$ specimens were exposed under the $CHF_3/O_2/Ar$ plasma, the dry etching treatment of specimens was carried out by the physical reaction etching of $Ar^+$ ion beam and the chemical reaction etching of $F^-$ ion decomposed from $CHF_3$. With increasing sintering time, $Y_2O_3$ specimens showed relatively high density and strong resistance in plasma etching test.
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.42
no.6
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pp.256-259
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2009
The wafer surface temperature is an important parameter in the etching process which influences the reaction probabilities of incident species, the vapor pressure of etch products, and the re-deposition of reaction products on feature surfaces. In this study, we investigated all of the effects of substrate temperature on the etch rate of $ZrO_2$ thin film and selectivity of $ZrO_2$ thin film over $SiO_2$ thin film in inductively coupled plasma as functions of $Cl_2$ addition in $BCl_3$/Ar plasma, RF power and dc-bias voltage based on the substrate temperature in range of $10^{\circ}C$ to $80^{\circ}C$. The elements on the surface were analyzed by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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