• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.217-217
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• 2011

플라즈마를 이용하는 식각 및 증착등의 반도체공정에 있어서 최근에는 기판의 크기가 점차 증가하는 추세에 있다. 이러한 대면적 플라즈마 발생장치 내에서 플라즈마 밀도와 라디칼 농도의 공간적인 특성을 이해하는 것에 대한 중요성이 더해지고 있다. 이를 위해 Langmuir probe와 같은 전기적 접근법에 의한 진단방법이나 광학적 접근법에 의한 진단방법에 대한 연구가 이루어 졌다. 전기적 접근법에 의한 플라즈마의 진단방법은 원리가 간단하고 정확도가 높다는 장점이 있지만 진단 장치에 의한 플라즈마의 간섭이 크고 식각가스의 경우 진단이 어렵다는 단점이 있다. 그에 비해 광학적 진단방법은 플라즈마에 간섭이 많지 않은 방법으로 알려져 있고 레이저 형광법(LIF), 원적외선 레이저 흡수 분광법(IR laser Absorption Spectroscopy), 광량측정법(Actinometry)등이 있다. 이 중 레이저 형광법, 원적외선 레이저 흡수 분광법의 경우, 진단장치가 매우 복잡하고 가격이 비싸다는 단점을 가지고 있다. 반면 광량측정법의 경우 다른 광학적 접근법에 의한 진단방법에 비해 원리와 실험장치가 간단하고 공간적인 라디칼 분포의 진단이 쉽다는 점에서 장점을 가지고 있다. Actinometry는 Ar과 같은 불활성 기체를 작은 비율을 넣어서 여기 된 불활성 기체의 파장세기와 여기 된 측정 라디칼의 파장세기의 비교를 통해 상대밀도를 측정하는 방법이다. 이 측정 방법에 Abel's inversion equation을 적용함으로 해서 대면적 M-ICP(Magnetized - Induced Coupled Plasma)에서 식각가스인 $CF_4$플라즈마에서 F 라디칼 농도의 공간적인 분포를 측정하고 분석하였다. 또한 플라즈마의 압력, 소스 전력 값과 기판 전력 값등의 조건의 변화에 따라 F 라디칼 농도의 분포가 어떻게 달라지는지에 대해 측정 분석하여 다루었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.256-256
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• 2010

최근 반도체 공정을 위한 증착이나 식각장비에 있어서 웨이퍼 크기의 증가는 새로운 연구 분야를 발생시켰다. 웨이퍼의 크기가 200 mm에서 300 mm, 450 mm로 커지지만, 같은 특성 혹은 더 좋은 특성을 필요로 하는 플라즈마를 이용하는 진공장비의 기하적 구조는 비례적으로 증가하지 않는다. 이런 이유로 450 mm의 웨이퍼 공정용 장비의 제작에 있어서 진공 부품과 플라즈마 발생 소스는 더 이상 시행착오로 실험하기에는 막대한 돈과 시간, 인력의 투자가 필요하기 때문에 불가능하게 되었다. 이런 시행착오를 줄이기 위함의 일환으로 본 연구에서는 450 mm 웨이퍼 공정용 장비의 챔버 구성에 따른 플라즈마 균일도를 수치 모델링으로 예측했다. 챔버를 구성함에 있어서 baffle의 형상과 위치, 배기 manifold에 따른 유동분포, 플라즈마 균일도를 위한 안테나의 구조 등 중요한 요소들이 많이 존재하지만, 일단 전체적인 챔버의 종횡비가 결정되어야 가능한 일들이다. 첫째, 기판홀더와 챔버 벽면 간의 거리, 기판홀더와 배기구까지의 거리, 기판과 소스와의 거리가 인입되는 가스 분포와 플라즈마 균일도에 가장 큰 영향을 끼칠 것으로 판단된다. 즉, 위의 세 가지 챔버 내부 구조물의 크기 비에 따라 기판 바로 위에서의 플라즈마 균일도가 가장 좋은 디자인을 최적화하는 것이 본 계산의 목적이다. 기판 표면에서의 플라즈마 밀도 균일도는 기판홀더와 벽면과의 거리, 기판과 소스와의 거리가 멀수록, 기판홀더와 배기구와의 거리가 짧을수록 좋아졌으며, 그림과 같이 안테나의 디자인이 4 turn으로 1층인 경우, 두 turn의 안테나만 사용하여 기판표면에서 20~30%의 플라즈마 균일도를 4.7%까지 낮출 수 있었다

• 청정기술
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• 제5권1호
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• pp.62-77
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• 1999

전자 및 컴퓨터 산업의 발전으로 반도체 산업은 비약적으로 발전하고 있다. 그러나 반도체 제조 공정에서 필수적으로 사용되는 각종 환경 오염 물질에 대한 규제가 세계적으로 강화되고 있어 반도체 업계의 적극적인 환경 대응책이 없이는 반도체 수출에 대한 선진국의 제재를 피하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 청정 기술 측면에서, 반도체 산업의 환경영향 개선을 위한 세정 공정의 기술적 대체 방안에 대하여 조사하였다. 세정 공정의 대안으로서 기상 세정 공정, UV 사용 공정, 플라즈마 사용 공정을 조사하였으며, 각 공정의 장단점을 비교하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.486-486
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• 2012

반도체 식각 공정에서 이온의 플럭스와 충돌 에너지를 각각 조절하고자 Dual frequency RF source가 사용된다. 듀얼 freuqnecy RF가 인가된 Capacitively coupled plasma (CCP) 의 경우, 기판에 걸린 Low freuqency (LF) RF 소스에 의하여 이온의 에너지를 조절하고, High frequency (HF) 소스를 조절하여 이온의 플럭스를 조절하는 것이 일반적이다. 그러나 LF의 세기가 증가함에 따라서, 플라즈마의 밀도가 오히려 감소하는 문제점이 있었다. 이 경우, 약한 자장을 플라즈마에 걸어줌으로써 밀도가 감소되는 문제를 해결할 수 있다고 알려져 왔다. Inductively coupled plasma (ICP) 에서는 HF를 안테나에 가하여 이온의 플럭스를 조절하고, LF를 기판에 가하여 이온의 충돌 에너지를 조절하는 것이 일반적인데, 위와 동일한 문제가 이 경우에도 발생하는 것을 확인 하였다. CCP와 마찬가지로, 바이어스에 걸린 파워의 세기가 증가함에 따라서 플라즈마의 밀도가 감소하고 전자의 온도가 증가하는 현상을 확인하였다. 또한 이때에도, 약한 자장을 걸어줌으로써 플라즈마의 밀도가 감소하지 않고 유지될 수 있으며, 전자의 온도 또한 유지될 수 있음을 발견하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.474-474
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• 2010

현재 반도체시장의 확장으로 인해서 기존의 300mm 웨이퍼에서 450mm의 웨이퍼를 사용하는 공정으로 변화하는 추세이다. 450mm 웨이퍼로 대면적 화되면서 기존 300mm 공정 때보다 훨씬 효율적인 플라즈마 소스 즉, 고밀도이고, 고균등화(high uniformity) 플라즈마 소스를 필요로 한다. 본 논문에서는 고밀도 플라즈마 소스인 유도 결합형 플라즈마(Inductively Coupled Plasma ; ICP)에 축 방향의 약한 자기장을 인가시킨 자화된 유도결합형 플라즈마(Magnetized Inductively Coupled Plasma : MICP)[1]를 제안하여 기존 ICP와의 차이점을 살펴보았다. 실험 방법으로 레이저 유기 형광법(Laser Induced Fluorescence : LIF)[2]을 이용하여 플라즈마 쉬스(Sheath) 내의 전기장을 외부 자기장의 변화에 따라 높이별로 측정하고 그 결과로부터 쉬스의 전기적 특성을 살펴보았다. 플라즈마의 특성상 탐침이나 전극에 전압을 인가하면 그 주위로 디바이 차폐(Debye Shielding)현상이 일어나서 플라즈마 왜곡이 일어난다. 그렇기에 플라즈마, 특히 플라즈마 쉬스의 특성을 파악하기 위해서 레이저라는 기술을 사용하였다. 레이저는 고가의 장비이고 그 사용에 많은 경험지식(know-how)를 필요로 하지만 플라즈마를 왜곡시키지 않고, 플라즈마의 밀도, 온도, 전기장 등 많은 상수(parameter)들을 얻어 낼 수 있다. 또한 3차원적으로 높은 분해능을 가지고 있는 장점이 있다. 강한 전기장이 있는 곳에서 입자들의 고에너지 준위가 전기장의 세기에 비례하여 분리되는 Stark effect[3] 이론을 이용하여 플라즈마 쉬스내의 전기장을 측정하였다. 실험은 헬륨가스 700mTorr 압력에서 이루어졌다. 기판의 파워를 50W에서 300W까지 변화시키면서 기판에 생기는 쉬스의 전기장의 변화를 살펴보았고, 자기장을 인가한 후 동일한 실험을 하여 자기장의 유무에 따른 플라즈마 쉬스의 전기장 변화를 살펴보았다. 실험결과 플라즈마 쉬스의 전기장의 변화는 기판의 파워와 플라즈마 밀도에 크게 의존함을 알았다. 기판의 파워가 커질수록 쉬스의 전기장은 커지고, 기판에 생기는 Self Bias Voltage역시 음의 방향으로 커짐을 확인 하였다. 또한 자기장을 걸어주었을 경우 쉬스의 두께가 얇아짐으로써 플라즈마의 밀도가 증가했음을 확인 할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.295-295
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• 2012

염소와 불소 혼합가스와 펄스 직류 전원 플라즈마를 이용하여 GaAs/$Al_{0.2}Ga_{0.8}As$의 선택적 식각을 연구하였다. 식각 주요 공정 변수는 혼합 플라즈마에서 불소 가스의 유량(0~50%) 이었다. 다른 공정 조건은 공정 압력, 펄스 파워, 펄스 주파수, 리버스 시간이 이 있다. 저진공(~100 mTorr) 플라즈마에 대한 연구로 한정하여 기계적 펌프만을 사용하여 공정을 진행하였다. 오실로스코프(Oscilloscope) 데이터에 의하면 가스의 조성 변화에도 척에 걸리는 입력 전압과 전류가 거의 변화가 없었다. $BCl_3/SF_6$플라즈마에서 $SF_6$가스가 10%의 조성에서 GaAs와 $Al_{0.2}Ga_{0.8}As$의 식각 선택비가 약 50:1로 우수한 결과를 나타내었다. 혼합 플라즈마에서 $SF_6$가스의 증가는 GaAs의 식각율과 선택도를 감소시켰다. 그리고 불소 성분 가스의 조성비가 일정량 이상일 경우에는 GaAs와 $Al_{0.2}Ga_{0.8}As$가 거의 식각되지 않았다. 위의 결과들을 종합적으로 보면 펄스 직류 전원 $BCl_3/SF_6$플라즈마에서 불소의 조성비는 GaAs의 선택적 식각에서 중요한 역할을 함을 알 수 있었다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제8권4호
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• pp.89-94
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• 2009

The influence on a stability of thermal plasma has been investigated in an electrode structure of non-transferred plasma torch. The variations of dynamic characteristic of the arc voltage was analyzed and compared in terms of voltage character and nozzle types for both the step-shaped nozzles and magnetic-approved cylindrical nozzle. From the experimental results, an electrode gap, flow rate of arc gas, and currents are considered as major operational parameters. As conclusion, it was assured that a torch with step-shaped nozzles of magnetic-approved type produce the stable plasma jet.

• Journal of Welding and Joining
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• 제15권5호
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• pp.21-24
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• 1997

화학증착법은 고융점의 경질재료, 고온재료, 고순도와 완벽한 결정성을 필요로 하는 반도체, 초전도체 및 투명전도체 등의 전자재료의 제조와 신소재 개발 등에 이용되고 있다. 그러나 1000.deg.C 부근의 고온에서 증착반응이 이루어짐으로 그 응용범위가 제한되어 있다. 이러한 제한점을 해결하기 위하여 증착온도를 낮추기 위한 방법으로 비교적 저온에서 분해가 가능한 금속유기 화합물을 반응물로 사용하여 증착반응 온도를 낮출 수가 있으며, 실제로 III-V 또는 II-VI 반도체 제조에는 금속유기 화합물에 의한 화학증착법을 이용하고 있으나, 고가의 금속유기 화합물을 사용하여야 하며 금속유기 화합물의 불안정성, 유독성 때문에 사용에 제한을 받고 있다. 최근에는 플라즈마를 부수에너지원으로 공급하여 줌으로써 증착반응의 온도를 더욱 낮추는 연구가 진행되고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.146.1-146.1
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• 2013

반도체 디바이스의 집적화로 인하여 약간의 상태변화에 의하여 Chip의 불량이 발생하고 있다. 이로 인하여 일정한 플라즈마 상태를 유지 하는 것이 중요 한데 일정한 플라즈마 상태를 유지하기 위한 조건 중에 중요한 것이 채임버 Wall의 상태에 따른 변화 이다. 반도체 양산 장비에서 채임버 wall 상태를 직접 관찰하기는 어렵기 때문에 OES를 통한 많은 간접 분석방법의 개발이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 간접 분석 방법 중 Actinometry 기법을 통하여 wall 상태를 분석하는 내용을 소개 하고 있으며 Argon gas를 통하여 전자온도, EEDF를 그려줄 수 있다는 내용을 담고 있다.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2005년도 추계 학술대회
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• pp.78-82
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• 2005

펄스 플라즈마 원자층 증착 방법 (PPALD : Pulse Plasma Atomic Layer Deposition)을 이용하여 삼원계 박막인 W-C-N 박막을 ILD layer인 TEOS 위에 제조하였다. 실험은 $WF_6,\;N_2.\;CH_4$ 가스의 순차적 주입과 $N_2$를 이용한 퍼징으로 이루어지며 $N_2$와 $CH_4$ 가스 주입 시에 pulse plasma가 적용되었다. 일반적인 ALD 증착 기구를 그대로 따르는 PPALD 방법에 의해 제조된 W-C-N 박막은 $H_2/N_2$ 플라즈마 초기 표면 처리에 의해 incubation cycles 없이 초기 cycles부터 0.2 nm/cycle의 일정한 증착율을 가지고 증착되므로 정확한 두께의 control이 가능하며 $300\;{\mu}{\Omega}-cm$의 매우 낮은 비저항 특성을 나타내었다.