• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.118-122
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• 2007

회전대칭성을 향상시키기 위해서 3턴 교차 안테나론 제작하였다. 3턴의 구조는 안테나를 병렬 type으로 제작하였으며, 플라즈마 밀도는 13.56MHz RF 전력에서 $10^{11}{\sim}10^{12}\;cm^{-3}$ 고밀도 플라즈마가 발생되었으며 균일도는 200mm 기준 10% 이내로 나왔다. 병렬 구조로 낮은 인덕턴스로 인해 안테나 양단의 걸리는 전압이 알곤 압력 10mTorr, 100W에서 약 227V로 낮은 값을 가졌다. 축전결합 효과가 작을 것으로 기대된다. 그리고 회전대칭성은 최대 7% 이내로 매우 우수한 특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국표면공학회지
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• 제36권5호
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• pp.418-422
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• 2003

평판형 유도결합 플라즈마 식각장비(inductively coupled plasma etcher)를 이용하여 각종 공정조건들에 따른 GaAs의 식각특성을 연구하였다. 공정변수들은 ICP 소스파워(0-500 W), RIE 척파워(0-150 W), 가스 종류($BCl_3$, $BCl_3$/Ar, $BCl_3$/Ne) 및 가스혼합비였다. $BCl_3$ 가스만을 이용하여 GaAs를 식각한 경우보다 25%의 Ar이나 Ne같은 불활성 기체를 혼합한 $15BCl_3$/5Ar, $15BCl_3$/5Ne 가스를 이용한 경우의 식각률이 더 우수한 것을 확인하였다. 그리고 50% 이하의 Ar이 혼합된 $BCl_3$/Ar의 경우는 높은 식각률 (＞4,000 $\AA$/min)과 평탄한 표면(RMS roughness : ＜2 nm)을 얻을 수 있었지만 지나친 양(＞50%)의 Ar의 혼합은 오히려 표면을 거칠게 하거나 식각률을 떨어뜨리는 결과를 가져왔다. 그리고 20 sccm $BCl_3$, 100 W RIE 척파워, 300 W ICP 소스파워, 공정압력이 7.5 mTorr인 조건에서의 GaAs의 식각결과는 아주 우수한 특성(식각률: ∼ 4,000, $\AA$/min, 우수한 수직측벽도: ＞$87^{\circ}$, 평탄한 표면: RMS roughness : ∼0.6 nm)을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.243-243
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• 2012

화석연료를 대체할 새로운 청정 에너지원의 요구가 높아지고 있는 현 시점에서 고효율, 무공해, 무소음 등의 장점으로 인해 친환경적 에너지원으로 연료전지의 수요가 증가하고 있다. 연료전지 분리판으로 고밀도 흑연을 종래에 가공하여 제작하였는데, 가공이 어렵고, 비용이 크게 들며, 대량생산이 어렵다는 등의 문제로 스테인리스강을 위주로 한 금속 분리판 개발이 이루어지고 있다. 본 연구에서는, 낮은 가격, 고속 증착, 우수한 가공성, 높은 기계적 강도 및 전기전도도, 화학적 안정성 및 내식성을 충족시키기 위하여 스테인리스 강박(0.1 mm이하)에 보호막으로 CrN을 선택하였다. 저가격화를 위하여 새로운 증착원인 스퍼터-승화형 소스의 가능성을 유도 결합 플라즈마에 Cr 봉을 직류 바이어스 함으로써 시도하였다. 10 mTorr의 Ar 유도 결합 플라즈마를 2.4 MHz, 400 W로 유지하면서 직류 바이어스 전력을 120 W (615 V, 0.19 A) 인가하였을 때 10분 동안의 증발양이 0.35 gr으로 측정이 되어 그 가능성을 확인할 수 있었다. 또한 OES(Optical emission spectrometer)를 이용하여 RPS로 방전시킨 고밀도 ICP를 측정한 결과 842.4 nm, 811.4 nm, 772.3 nm 등의 파장에서 높은 intensity를 갖는 peak을 찾을 수 있었고, 이 peak 들은 Ar 중성의 peak임을 확인할 수 있었다. ICP+DC bias로 Cr rod를 가열하는 공정에서의 plasma를 OES로 측정한 결과 Ar 중성의 peak은 감소하고, 520.5 nm, 425.5 nm, 357.7 nm 등의 파장에서 높은 intensity를 갖는 peak을 찾을 수 있었으며, 이 peak들은 Cr 중성의 peak임을 확인할 수 있었다. OES 측정 data를 토대로 공정 중의 rod type Cr target의 교체 주기를 예측할 수 있고 공정 중 실시간 감시가 가능할 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.230-230
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• 2013

플라즈마를 활용한 미세 패턴의 건식 식각은 반도체 소자 공정에 있어서 가장 중요한 기술 중 하나이다. 한편, 매년 발행되는 ITRS Roadmap 에 따르면 DRAM 의 1/2 pitch 는 감소하는 동시에 Contact A/R (Aspect Ratio) 는 증가하고 있다. 이러한 추세 속에서 기존의 공정을 그대로 활용할 경우 식각물의 프로파일 왜곡 혹은 휨 현상이 발생하고 식각 속도가 저하되며 이러한 특성들이 결과적으로는 생산성의 저하로 이어질 수 있다. 이러한 현상을 최소화하기 위해서는 무엇보다 독립된 plasma parameter 들이 식각물의 프로파일 혹은 식각 속도 등에 어떠한 영향을 주는 지에 대한 학문적 이해가 필요하다. 본 논문에서는 최소 CD (Critical Dimenstion) 100nm, 최대 A/R 30 인 HARC (High Aspect Ration Contact hole) 의 식각 특성이 plasma parameter 에 따라 어떻게 변하는지 확인해 보고자 한다. 산화물의 식각은 대표적인 high density plasma source 중의 하나인 ICP에서 진행하였으며 기존에 알려진 plasma parameter 에 더하여 자장의 인가가 산화물의 식각 특성에 어떠한 영향을 주는지 살펴보고자 전자석을 ICP 에 추가로 설치하여 실험을 진행하였다. 결과적으로, plasma parameter 에 따른 혹은 자장의 세기 변화에 따른 산화물의 식각 실험을 플라즈마 진단 실험과 병행하여 진행함으로써 다양한 인자에 따른 산화물의 식각 메커니즘을 정확하게 이해하고자 하였다. 실험 내용을 요약하면 다음과 같다. 먼저, 전자석의 전류 인가 조건에 따라 축 방향 혹은 반경 방향으로의 자장의 분포가 달라질 수 있음을 확인하였고 플라즈마 진단 결과 축 방향 혹은 반경 방향으로의 자장이 증가하였을 때 고밀도의 플라즈마가 형성될 수 있음은 물론 반경 방향으로의 플라즈마 밀도의 균일도가 향상됨을 확인할 수 있었다. 또한 ICP 조건에서 바이어스 주파수, 압력, 바이어스 파워, 소스 파워, 가스 유량 등의 plasma parameter 가 산화물의 식각 특성에 미치는 영향 및 메커니즘을 규명하였고 이 과정을 통해 최적화된 프로파일을 바탕으로 축 방향 혹은 반경 방향으로 증가하는 자장을 인가하였을 때 (M-ICP 혹은 자화 유도 결합 플라즈마) ICP 대비 산화물의 식각 속도가 증가함은 물론 PR-to-oxide 의 선택비가 개선될 수 있음을 확인할 수 있었다. 자장의 인가에 따른 산화물의 정확한 식각 메커니즘은 향후의 실험 진행을 통해 이해하고 이를 통해 궁극적으로는 산화물의 식각 공정이 나아가야 할 올바른 방향을 제시하고자 한다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.261-266
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• 1998

In developing the high density memory device, the etching of fine pattern is becoming increasingly important. Therefore, definition of ultra fine line and space pattern and minimization of damage and contamination are essential process. Also, the high density plasma in low operating pressure is necessary. The candidates of high density plasma sources are electron cyclotron resonance plasma, helicon wave plasma, helical resonator, and inductively coupled plasma. In this study, planar type magnetized inductively coupled plasma etcher has been built. The density and temperature of Ar plasma are measured as a function of rf power, flow rate, external magnetic field, and pressure. The oxide etch rate and selectivity to polysilicon are measured as the above mentioned conditions and self-bias voltage.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.566-566
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• 2013

종래의 흑연 위주 연료전지 분리판에서 최근 고분자 전해질 막 연료전지가 높은 전력, 낮은 작동 온도로 자동차 산업에서 상당한 주목을 받고 있다. 분리판의 기술적 요구사항은 높은 전기 전도도, 높은 내식성, 가스 밀봉성, 경량성, 가공성, 저비용 등이다. 후보 물질로는 전기 전도성을 갖는 질화물계가 고려되고 있다. 기판으로는 스테인레스강이 가장 유력하며 Fe에 첨가된 Ni, Cr이 존재하므로 Cr 또는 CrN를 박막의 형태로 전자빔 증발법, 마그네트론 스퍼터링법으로 고속 증착하려는 시도가 있었다. 본 연구에서는, 스테인리스 강박(0.1 mm 이하)에 보호막으로 CrN을 선택하고 고속, 고품질증착을 위해서 새로운 방법인 스퍼터 승화법을 개발하였다. 박막의 품질을 개선할 수 있는 고밀도 유도 결합 플라즈마 영역 내에 Cr 소스를 직류 바이어스 함으로써 가열 및 스퍼터링이 일어나도록 하였다. 5 mTorr의 Ar 유도 결합 플라즈마를 2.4 MHz, 500 W로 유지하면서 직류 바이어스 전력을 30 W (900 V, 0.02 A) 인가하고, $N_2$의 유량을 0.5, 1.0, 1.5 SCCM로 변화를 주어 반응성 증착 공정의 결과로 얻어지는 CrN 박막의 특성을 분석하였다. N2의 유량이 증가할수록 $Cr_2N$이 감소하고, CrN이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 부식성과 접촉저항을 측정하였다. 부식 전위는 N20 SCCM 보다 모두 상승하는 것을 확인하였고, $N_21$ SCCM에서 부식 전류 밀도가 2.097E-6 (at 0.6V) $A/cm^2$로 나타났다. 접촉저항 에서는 시료 당 3군데(top, center, bottom)를 측정하였다. 전기전도도 측면에서 가장 좋은 결과는 $N_21$ SCCM 일 때 $28.8m{\Omega}{\cdot}cm^2$의 접촉저항을 갖는 경우였다. 미국 에너지성의 기준은 부식 전류밀도 1.E-6 $A/cm^2$이하, 접촉 저항 $0.02{\Omega}m^2$이므로 매우 근접한 결과를 보이고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.249-249
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• 1999

GaN과 같은 III-nitride 반도체 관한 식각 기술의 연구는 blue-emitting laser diode(LD)를 위한 경면(mirror facet)의 형성뿐만아니라 새로운 display 용도의 light emitting diodes (LED), 고온에서 작동되는 광전소자 제조 등에도 그 중요성이 증대되고 있다. 최근에는 III-nitride 물질의 높은 식각속도와 미려하고 수직한 식각형상을 이루기 위하여 ECR(Electron Cyclotron Resonance)이나 ICP(Inductively Coupled Plasma)와 같은 고밀도 플라즈마 식각과 CAIBE(Chemically assisted ion beam etching)를 이용한 연구가 진행되고 있다. 현재 제조되어 지고 있는 LED 및 LD와 같은 광소자의 구조의 대부분은 p-GaN/AlGaN/InGaN(Q.W)/AlGaN/n-GaN 와 같은 여러 층의 형태로 이루어져 있다. 이중 InGaN는 광소자나 전자소자의 특성에 영향을 주는 가장 중요한 부분으로써 현재까지 보고된 식각연구는 undoped GaN에 대부분 집중되고 있고 이에 비해 소자 특성에 핵심을 이루는 InGaN의 식각특성에 관한 연구는 미흡한 상황이다. 본 연구에서는 고밀도 플라즈마원인 ICP 장비를 이용하여 InGaN를 식각하였고, 식각에는 Cl2/CH4, Cl2/Ar 플라즈마를 사용하였다. InGaN의 식각특성에 영향을 미치는 플라즈마의 특성을 관찰하기 위하여 quadrupole mass spectrometry(QMS)와 optical emission spectroscopy(PES)를 사용하였다. 기판 온도는 5$0^{\circ}C$, 공정 압력은 5,Torr에서 30mTorr로 변화시켰고 inductive power는 200~800watt, bias voltage는 0~-200voltage로 변화시켰으며 식각마스크로는 SiO2를 patterning 하여 사용하였다. n-GaN, p-GaN 층 이외에 광소자 제조시 필수적인 InGaN 층을 100% Cl2로 식각한 경우에 InGaN의 식각속도가 GaN에 비해 매우 낮은 식각속도를 보였다. Cl2 gas에 소량의 CH4나 Ar gas를 첨가하는 경우와 공정압력을 감소시키는 경우 식각속도는 증가하였고, Cl2/10%Ar 플라즈마에서 공정 압력을 감소시키는 경우 식각속도는 증가하였고, Cl2/10%CHF3 와 Cl2/10%Ar 플라즈마에서 공정압력을 15mTorr로 감소시키는 경우 InGaN과 GaNrks의 선택적인 식각이 가능하였다. InGaN의 식각속도는 Cl2/Ar 플라즈마의 이온에 의한 Cl2/CHF3(CH4) 플라즈마에서의 CHx radical 형성에 의하여 증가하는 것으로 사료되어 진다.

• 한국재료학회지
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• 제8권9호
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• pp.825-830
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• 1998

자화된 유도결합형 C4F8 플라즈마로 SiO2를 건식식각시 실리콘 표면에 발생하는 손상과 오염에 대하여 연구하였다. 오염의 분석을 위해서 XPS, SIMS, TEM을 사용하였으며, 손상정도를 측정하기 위해서 HRTEM과 Schottky-diode 구성을 통한 I-V특성 측정을 사용하였다. 유도 결합형 C4F8 플라스마에 0에서 18Gauss까지의 자장이 가해짐에 따라서 실리콘 표면에 생기는 잔류막의 두께가 SiO2식각속도와 선택비의 증가와 함께 증가하였으며, XPS를 통하여 그 조성이 fluorine-rich에서 carbon-rich 한 상태로 변화함을 알 수 있었다. 자장을 가하지 않는 상태에서는 표면에서 $40\AA$부근까지 고밀도의 손상층이 관찰되었으나, 자장을 가함에 따라서 노출된 손상층의 깊이는 깊어지나 그 밀도는 줄어들음을 HRTEM을 통하여 관찰 할 수 있었다. Schottky-diode를 통한 I-V특성곡선의 분석으로 자장이 증가함에 따라서 전기적인 손상이 감소함을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.1
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• pp.361-365
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• 2003

Planar Inductively Coupled Plasma (PICP) etching of InGaP was performed in $BCl_3,\;BCl_3/Ar\;and\;BCl_3/Ne$ plasmas as a function of ICP source power ($0\;{\sim}\;500\;W$), RIE chuck power ($0\;{\sim}\;150\;W$), chamber pressure ($5\;{\sim}\;15\;mTorr$) and gas composition of $BCl_3/Ar\;and\;BCl_3/Ne$. Total gas flow was fixed at 20 sccm (standard cubic centimeter per minute). Increase of ICP source power and RIE chuck power raised etch rate of InGaP, while that of chamber pressure reduced etch rate. We also found that some addition of Ar and Ne in $BCl_3$ plasma improved etch rate of InGaP. InGaP etch rate was varied from $1580\;{\AA}/min$ with pure $BC_3\;to\;2800\;{\AA}/min$ and $4700\;{\AA}/min$ with 25 % Ar and Ne addition, respectively. Other process conditions were fixed at 300 W ICP source power, 100 W RIE chuck power and 7.5 mTorr chamber pressure. SEM (scanning electron microscopy) and AFM (atomic force microscopy) data showed vertical side wall and smooth surface of InGaP at the same condition. Proper addition of noble gases Ar and Ne (less than about 50 %) in $BCl_3$ inductively coupled plasma have resulted in not only increase of etch rate but also minimum preferential loss and smooth surface morphology by ion-assisted effect.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.212-212
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• 2010

최근 차세대 반도체 메모리 소자로 대두된 magnetic random access memory(MRAM)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 MRAM의 magnetic tunnel junction(MTJ) stack을 구성하는 자성 재료의 건식 식각에 대한 연구에서는 좋은 profile을 얻고, 재층착의 문제를 해결하기 위한 노력이 계속해서 진행되고 있다. 본 연구에서는 photoresist(PR)과 Ti 하드 마스크로 패턴 된 배리어(barrier) 층인 MgO 박막의 식각 특성을 유도결합 플라즈마를 이용한 고밀도 반응성 이온 식각(inductively coupled plasma reactive ion etching-ICPRIE)을 통해서 연구하였다. PR 및 Ti 마스크를 이용한 자성 박막들은 HBr/Ar, HBr/$O_2$/Ar 식각 가스의 농도를 변화시키면서 식각되었다. HBr/Ar 가스를 이용 식각함에 있어서 좋은 식각 조건을 얻기 위한 parameter로서 pressure, bias voltage, rf power를 변화시켰다. 각 조건에서 Ti 하드마스크에 대한 터널 배리어층인 MgO 박막에 selectivity를 조사하였고 식각 profile을 관찰하였다. 식각 속도를 구하기 위해 alpha step(Tencor P-1)이 사용되었고 또한 field emission scanning electron microscopy(FESEM)를 이용하여 식각 profile을 관찰함으로써 최적의 식각 가스와 식각 조건을 찾고자 하였다.