• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.23-28
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• 2007

본 연구에서는 상압 질소/산소 플라즈마를 이용하여 반도체공정에서 포토레지스트 에싱 공정을 실험하였다. 상압 플라즈마를 반도체 에싱 공정에 적용함에 있어서의 발생할 수 있는 문제점, 반드시 해결 가능한 공정 등을 예상하여 실험 평가를 진행하였으며, 그 실험 결과를 통하여 상압 플라즈마의 반도체 에싱 공정 적용의 가능성을 판단하고자 하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.82.2-82.2
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• 2013

반도체 및 디스플레이 소자를 생산 하기 위하여 다양하고 많은 공정 기술이 사용 되며 그 중에서 플라즈마를 이용하는 제조공정이 차지 하는 부분은 상당한 부분을 차지 하고 있습니다. 전체 반도체 공정 중 48%가 진공공정이며, 진공공정 중 68% 이상이 플라즈마를 이용하고 있으며, 식각과 증착 장비 뿐만 아니라 세정과 이온증착 에 이르기 까지 다양하며 앞으로도 더욱 범위가 늘어 날 것으로 보입니다. 이러한 플라즈마를 이용한 제조 공정들은 제품의 생산성을 향상 하기 위하여 오염제어 기술을 비롯한 공정관리기술 그리고 고기능 센서기술을 이용한 공정 모니터링 및 제어 기술에 이르기 까지 다양한 기술들을 필요로 합니다. 플라즈마를 이용한 제조 장비는 RF파워모듈, 진공제어모듈, 공정가스제어모듈, 웨이퍼 및 글래스의 반송장치, 그리고 온도제어 모듈과 같이 다양한 장치의 집합체라 할 수 있습니다. 플라즈마의 생성과 이를 제어 하기 위한 기술은 제조장비의 국산화를 위한 부단한 노력의 결실로 많은 부분 기술이 축적되어 왔고 성과를 거두고 있습니다. 그러나 고기능 모니터링 센서 기술 개발은 그 동안 활발 하게 이루어져 오고 있지 않았으며 대부분 외산 기술에 의존해 왔습니다. 세계 반도체 시장은 현재 300 mm 웨이퍼 가공에서, 추후 450 mm 시장으로 패러다임이 변화될 예정이며, 미세화 공정이 더욱 진행 됨에 따라 반도체 제조사들의 관심사가 "성능 중심의 반도체 제조기술"로부터 "오류 최소를 통한 생산성 향상"에 더욱 주목 하고 있습니다. 공정미세화 및 웨이퍼 대구경화로 인해 실시간 복합 센서를 이용한 데이터 처리 알고리즘 및 자동화 소프트웨어의 기능이 탑재된 장비를 요구하고 있습니다. 주식회사 레인보우 코퍼레이션은 플라즈마 Chemistry상태를 정성 분석 가능한 OES (Optical Emission Spectroscopy)를 이용한 EPD System을 상용화 하여 고객사에 공급 중이며, 플라즈마의 광 신호를 실시간으로 고속 계측함과 동시에 최적화된 알고리즘을 이용하여 플라즈마의 이상 상태를 감지하며 이를 통하여 제조 공정 및 장비의 개선을 가능하게 하여 고객 제품의 생산성을 향상 하도록 하는 기술을 개발 하고 있습니다. 본 심포지엄에서는 주식회사 레인보우 코퍼레이션이 개발 중인 "실시간 고속 플라즈마 광 모니터링 기술" 의 개념을 소개하고, 제품의 응용 범위와 응용 방법에 대하여 설명을 하고자 합니다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2017년도 전력전자학술대회
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• pp.501-505
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• 2017

반도체에 대한 수요가 늘어남에 따라 반도체 칩 생산을 위한 웨이퍼 공정 및 평판 디스플레이 제조 공정에서 수백~수십 나노 단위 크기의 트랜지스터, 커패시터 등의 회로소자 제조를 요구하고 있다. 이에 따라 반도체 공정의 미세화가 10nm 이하까지 다다랐고 이로 인해 수율과 신뢰성 측면에서 파티클, 금속입자, 잔류이온 등 진공챔버 내부의 오염원 제거 중요성이 점점 증가하고 있다. 이러한 오염원 제거를 위해서 과거에는 진공 챔버를 개방하여 액상물질로 주기적인 세정을 하였으나 2000년대 초반부터 생산성 향상을 위해 진공 상태에서 건식 세정하는 원격 플라즈마 발생장치(Remote Plasma Generator, RPG)를 개발하여 공정에 적용 해 왔다. 건식 세정을 위해서 화학적 반응성이 높은 고밀도의 라디칼이 필요하고 이를 위해 플라즈마를 이용하여 라디칼을 생성한다. RPG는 안테나 형태의 기존 유도 결합 플라즈마 (Inductively Coupled Plasma, ICP) 방식에 자성코어(Ferrite Core)를 추가함으로써 고밀도 플라즈마 생성이 가능하다. 본 세션에서는 이러한 건식세정과 관련된 플라즈마 기술 소개, 플라즈마 발생장치의 종류 및 효과적인 건식 세정을 위한 원격 플라즈마 발생장치를 소개하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.303.2-303.2
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• 2016

현재 플라즈마를 이용한 기술은 반도체, 태양광 발전, 디스플레이 등 산업의 전반적인 분야에서 특히 반도체 공정을 이용한 산업에서는 핵심적인 기술이다. 반도체 공정 중에서 박막 증착과 식각 분야에서 플라즈마를 사용한 기술은 매우 높은 가치를 지니고 있다. 중요한 플라즈마 연구로는 이론적 접근을 통한 플라즈마 소스 개발과, 기 개발된 플라즈마 소스를 적용하여 반도체 공정에 적용함으로써 최적의 조건을 찾아내며, 그에 대한 메커니즘을 연구하는 분야로 크게 분리할 수 있다. 따라서 이러한 플라즈마 기술이 발달함에 따라 nano-scale의 연구 또한 상당히 중요한 부분으로 자리 잡고 있다. 본 실험에서는 RF magnetron sputter를 사용하고 질소 유량을 0.5 sccm으로 고정하여 AlN 박막을 증착하였다. 이후 상압 플라즈마를 이용하여 식각을 진행하였다. AlN 박막 전체 표면에 대하여 3초 및 6초간 식각을 진행하였다. 이후 Nano-Indenter를 사용하여 $100{\sim}7000{\mu}N$까지 힘을 증가시키며 측정하였다. 3초간 식각을 진행한 시료의 경우 압입 깊이 대비 Hardness 그래프에서 약 40 ~ 100 nm 까지 약 2.5 GPa 정도의 차이가 발생하였고 6초간 식각을 진행한 시료의 경우 압입 깊이 대비 Hardness의 그래프에서 약 40 ~ 130 nm 까지 약 1 GPa 정도의 차이가 발생함을 확인하였다. 이후 WET-SPM 장비를 사용하여 AFM 모드를 이용하여 박막 표면이 거칠기를 확인하였다. 플라즈마 식각공정을 거치지 않은 시료의 경우 박막의 거칠기는 7.77 nm로 측정되었고 3초간 플라즈마 식각공정을 거친 시료의 경우 6.53 nm, 6초간 플라즈마 식각공정을 거친 시료의 경우 8.45 nm로 나타남을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과들로부터 플라즈마 식각공정은 박막의 표면에도 영향을 미치지만 박막 내부 일정 부분까지 영향을 받는 것을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.134-134
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• 2012

최근 반도체 및 디스플레이 산업에서 진공, 특히 플라즈마 공정은 중요한 기술로 알려져 있다. 반도체 제조공정은 플라즈마를 이용하여 증착(deposition)공정 및 패터닝을 위한 식각(Dry Etch)공정으로 크게 나뉘고, 디스플레이 공정에서는 Glass위에 형성된 금속오염입자 및 polymer와 같은 불순물을 제거하는 공정으로 식각(Dry Etch)공정을 주로 사용하고 있다. 진공공정장비인 CVD, Etcher는 플라즈마와 활성기체, 고온의 공정온도에 노출 되면서 진공공정장비 부품에 부식이 진행되기 때문에 내플라즈마성이 강한 재료를 코팅하여 사용하고 있다. 하지만 장시간 부식환경에 노출이 되면, 코팅부품에서도 부식이 진행되면서 다량의 오염입자가 발생하여 생산수율 저하에 원인이 되기도 하고, 부품 교체비용이 많이 들기 때문에 산업체에서 많은 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 산업체에서 코팅부품으로 많이 사용되고 있는 다양한(Al2O3, Y2O3 등) 산화막 및 세라믹코팅 부품의 내플라즈마 특성을 비교 연구하였다.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2005년도 춘계 학술대회
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• pp.129-133
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• 2005

대기압 글로우 플라즈마를 이용하여 반도체 리드프레임(Alloy 42) 도금 전처리 습식 공정을 건식으로 대체하였다. 13.56 MHz의 RF 전원을 사용하여 300 W 파워에서 안정적인 대기압 글로우 플라즈마를 발생시켰으며, 금속 리드프레임에 플라즈마가 직접 접촉해도 아크나 스트리머 발생이 없었다. 플라즈마 소스 가스로는 알곤(Ar)을 사용하였으며, 활성가스로 산소($O_2$)를 첨가하였다. 300 W 파워에서 산소를 50 sccm 공급하고 100 mm/sec 속도로 리드프레임을 처리한 결과, 처리 전 접촉각이 $82^{\circ}$에서 처리 후 $10^{\circ}$ 이하로 낮아졌다. 플라즈마 처리 후 리드프레임 표면 거칠기 변화를 AFM으로 측정하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.583-583
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• 2013

화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)이나 플라즈마 식각(Etch) 등의 반도체 공정에서 챔버 내벽의 상태에 대한 모니터링은 매우 중요하다. 챔버 벽면에 증착된 유기 또는 무기 물질이 다시 떨어져 나와 불순물 입자 형성의 원인이 되며, 플라즈마를 원하지 않는 상태로 바꾸어 놓아 공정 조건이 달라질 수도 있기 때문에 반도체 제조 수율 저하를 초래하기도 한다. 본 연구에서는 챔버 벽면이 증착되는 환경에서 평판형 탐침을 삽입하여, 증착된 박막의 두께측정 기술을 개발하였다. 전기적으로 부유된 평판 탐침에 정현파 전압을 인가하고 이 경우 플라즈마로부터 들어오는 전류의 크기 및 위상차 측정을 통해 대략적인 증착 박막 두께를 측정 하였다. 플라즈마와 챔버 벽 사이에 존재하는 쉬스의 회로 모델을 적용하여 플라즈마 상태에 무관하고, 가스 종류 및 유량, 입력 전력, 챔버 내부 압력등의 외부 변수에도 독립적으로 측정이 가능하였다. 본 연구는 반도체 장비에서 내벽 모니터링을 통해, PM 주기 조정을 최적화 시키는 잣대의 역할을 할 수 있을 것이다. 더 나아가, 반도체생산 수율 향상에 많은 도움이 될 것이다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2023년도 추계학술발표대회
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• pp.341-344
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• 2023

건식 반도체 공정에서 저온플라즈마를 일정한 상태로 유지하는 것은 반도체 공정의 효율을 높이기 위해서 매우 중요한 문제이다. 그러나 저온플라즈마 반응로를 진공상태로 유지해야하기 때문에 플라즈마의 상태를 예측하는 작업은 매우 어렵다. 본 연구에서는 OES 센서에서 수집된 데이터를 이용하여 플라즈마의 상태를 예측하는 모형을 개발하였다. 질소가스를 이용한 플라즈마 반응로에서 15개의 서로 다른 플라즈마를 생성하여 OES 데이터를 수집하였고 15개 플라즈마의 상태를 분류할 수 있는 Gaussian Mixture Model(GMM)을 개발하였다. 총 7,296개 파장에서 측정된 분광강도(intensity)를 주성분분석(Pricipal Component Analysis)를 통해 2개의 주성분으로 차원 축소하여 GMM 모형을 개발하엿다. 모형의 정확도는 약 81.72%으로 플라즈마의 OES데이터에 대한 해석력은 뛰어났다.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.63-71
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• 2007

현재 반도체 산업에서 플라즈마는 다양한 공정에 적용되고 있으며, 고집적 대면적 공정을 위한 다양한 플라즈마원들이 개발 중에 있다. 이 중 ICP는 현재 고밀도 플라즈마를 요구하는 공정에서 널리 쓰이고 있는 플라즈마원이다. 그러나 ICP는 안테나와 플라즈마 사이의 결합이 낮아 안테나의 전압과 전류가 높으며, 대면적에 적용하기 어려운 디자인 등의 여러 가지 문제점 들을 가지고 있는데, 이러한 ICP의 문제를 해결하기 위한 방법으로 강자성체를 ICP에 응용하는 플라즈마원이 연구되어 왔고 일부 장치에 쓰이고 있다. 이것은 ICP의 많은 문제들을 해결하면서도 여러 가지 장점을 가지는 것으로 평가되고 있다. 강자성체를 이용한 ICP는 플라즈마와 안테나의 결합계수가 1에 가깝기 때문에 강자성체 ICP에서는 간편한 변압기 임피던스 매칭이 적용 가능하다. 이 논문에서는 릴레이를 이용하여 변압기의 권선수를 제어하는 방식을 통해 새로운 임피던스 매칭이 제안되었다. 간단한 매칭 시스템을 구현하여 권선비가 바뀌었을 때 특성을 분석하였다. 2-채널 릴레이를 사용할 때 임피던스 매칭이 가능하였고, 디지털 회로와 마이크로콘트롤러를 사용하여 디지털 임피던스 매칭 시스템을 구현하였다.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.113-117
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• 2007

유도 결합 플라즈마의 안테나 크기에 따른 플라즈마 밀도와 온도 분포 등 플라즈마 변수들을 측정하였다. 플라즈마 진단을 위해서 단일 량뮤어 탐침(Single Langmuir probe)을 사용했으며 전자 에너지 분포함수 측정을 통해 플라즈마 변수들을 측정하였다. 단일 감은 수의 세 개의 안테나를 준비하고 각각의 안테나에 파워를 인가하고 플라즈마 변수들을 측정하였다. 안테나 크기에 따른 플라즈마 분포의 변화는 압력에 따라 많이 변했는데, 낮은 압력에서는 안테나의 의존성은 크지 않았으며 높은 압력에서는 밀도 분포의 변화가 크게 나타났다.