• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.492-492
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• 2013

반도체 공정을 위한 원격 유도 결합 플라즈마(remote ICP)에서 플라즈마 균일도를 향상하는 연구를 진행하였다. 본 연구에서는고 균일도 플라즈마 발생을 위해 단면적이 다른 2개의 반응 용기를 상부와 하부에 설치하였으며, 각각의 반응 용기 외곽에 방전 코일이 위치하도록 구성하였다. 상부의 반응 용기는 외곽에 유도 코일을 권선하였고, 하부의 반응 용기는 고밀도의 플라즈마 생성을 위해 강자성체를 이용하여 권선하였으며, 강자성체는 쿼츠관을 둘러 싼 구조로 되어 있다. 0.5-1 Torr 공정 압력 범위의 아르곤 기체에서 전체 2500 W의 전력을 인가하였고, 임피던스 정합회로로부터 각각 병렬로 연결된 방전 코일에 전력이 분배되어 인가되는 구조로 설계하였다. 반도체 공정을 위한 플라즈마 균일도를 분석하기 위해 wafer의 위치에서 부유 탐침법을 적용하여 wafer 중심부로부터 반경 방향으로 위치를 변화시키며 플라즈마 밀도와 전자온도를 측정하였다. 동일한 공정 조건에서 하부에 강자성체를 사용하여 권선한 이중 구조의 경우 하나의 방전 코일을 이용한 구조 대비 플라즈마 밀도가 증가하였고, 플라즈마 균일도가 크게 향상됨을 보였다. 강자성체를 이용한 하부 코일에 의해 wafer 외곽 부분의 밀도가 높은 분포를 갖는 플라즈마가 형성되고, 상부의 유도코일에 의해 wafer 중심부에 밀도가 높은 플라즈마가 형성되어 wafer의 플라즈마 균일도가 개선된다. 또한, 강자성체를 이용한 하부 코일에 의해 고밀도의 플라즈마가 형성되므로 반도체 공정을 위한 장비에서 플라즈마 균일도의 개선과 밀도의 향상으로 대면적 Dry Strip 공정 (450mm)에 적용 가능하다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.243-243
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• 2011

현재 식각이나 증착, 이온주입 등에 반도체 공정에 플라즈마를 이용하고 있다. 이런 반도체 공정용 플라즈마 용기의 경우 플라즈마에 의한 용기의 스퍼터 등에 의해 금속 입자가 생성되어 공정중인 반도체 웨이퍼에 오염을 줄 수 있기 때문에 대부분의 공정용 용기는 아노다이징 알루미늄이나 세라믹 등을 사용한 부도체 용기를 사용하게 된다. 단일탐침법은 플라즈마내 금속 도체를 삽입한 후 바이어스 전압을 인가하여 전류-전압 특성 곡선을 해석하여 측정하는 방법이다. 하지만 플라즈마와 측정 시스템의 공통된 기준전압이 있어야만 측정이 가능하다는 단점을 가지고 있다. 따라서 일반적으로 많이 사용하는 부도체 용기내의 플라즈마는 기존의 단일탐침법으로 측정이 어렵다. 또한 높은 플라즈마 전위를 가지고 있는 플라즈마의 경우 높은 전압에서 전류-전압특성의 측정시스템을 구축하기 매우 어려운 단점을 가지고 있다. 따라서 이런 경우에도 측정이 가능하도록 축전기의 과도현상을 이용하여 탐침이 전기적으로 부유된 단일탐침법을 연구하였다. 이 방법의 타당성 확인을 위하여 금속용기에서 플라즈마를 발생시켜 기존의 단일탐침법과 부유형 단일탐침법을 비교하였다. 기존의 단일탐침법과 비교 결과는 공정조건에 관계없이 상당히 유사하였다. 따라서 이 방법으로 기존 단일탐침법을 사용할 수 없는 높은 플라즈마 전위의 플라즈마나 부도체용기내의 플라즈마의 측정에 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1432-1433
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• 2007

반도체 제조공정에서 널리 쓰이고 있는 플라즈마 에칭프로세스는 기판의 물질을 선택적으로 제거할 때 사용하는 방법이다. 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 플라즈마 에칭공정을 예측하기 위한 많은 노력이 행하여져 왔다. 그러나 많은 연구에서 플라즈마와 쉬스영역을 따로 모델링하거나 PIC-MC 방법을 이용하였다. 본 논문에서는 반도체 에칭 공정에 사용되는 플라즈마와 플라즈마 쉬스를 상용 코드인 Multiphysics를 사용하여 동시에 시뮬레이션하고 실험결과와의 일치성을 보이고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.242-242
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• 2011

현재 반도체 및 디스플레이 장비들이 공정 매개변수 및 플라즈마 변수를 독립적으로 제어하기 위하여 전원 주파수를 다양하게 사용된다. 플라즈마의 상태나 에너지 전달 효율은 반도체 및 디스플레이 공정에 중요한 요소이다. 따라서 플라즈마 발생장치의 전원 주파수를 바꾸었을 때의 플라즈마 밀도와 에너지 전달 효율에 관하여 연구하였다. 공정용 유도 결합 플라즈마(ICP)를 발생시키기 위하여 신호 발생기에서 전력 증폭기와 임피던스 정합회로(Matcher)를 거쳐 반응 용기에서 플라즈마를 발생시켰다. 6 mTorr의 압력에서 주파수는 13.56 MHz에서부터 80 MHz까지, 15~60 W의 전력을 인가하였다. 플라즈마의 에너지 효율을 측정은 제작한 로고스키코일(Rogowski Coil)을 이용하여 시스템 전반을 등가회로로 계산하였으며, 플라즈마 밀도는 반응용기 중앙에서 부유 탐침법을 적용하여 도출하였다. 같은 전력 조건에서 주파수가 증가함에 따라 플라즈마 밀도가 증가함을 볼 수 있었다. 그러나 플라즈마 에너지 효율은 주파수가 높아짐에 따라 점점 커지다 작아지는 경향을 볼 수 있었다. 에너지 전달 효율의 변화는 정합회로의 표피효과(Skin effect)에 기인하며 플라즈마 밀도의 변화는 이온의 에너지 손실에 기인한다.

• Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
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• 2003.05a
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• pp.94-97
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• 2003

본 연구에서는 반도체제조에 필수적으로 사용되는 플라즈마장비의 성능을 예측.분석하여 개발 시간 및 비용의 절감과 장비의 성능을 극대화 할 수 있도록 이론적 전산모사 환경(VIP-SEPCAD)을 개발하고 있다. VIP-SEPCAD는 플라즈마의 물리.화학적 특성을 예측하는 plasma model, 중성화학종들의 반응 및 유돈 특성을 예측하는 neutral reaction-transport model, particle의 유동 특성을 예측하는 particle transport model, particle의 생성 및 성장 특성을 예측하는 particle formation-growth model, 식각 또는 증착되는 웨이퍼 표면변화를 예측하는 surface evolution model로 구성되어 있다. 현재 개발된 VIP-SEPCAD를 이용하여 산소 플라즈마의 특성과 각종 화학성분들의 분포를 예측하고 particle의 거동에 대하여 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
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• 2007.06a
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• pp.99-103
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• 2007

ICP(Inductively Coupled Plasma)는 높은 밀도를 가지는 플라즈마 소스로서 반도체 산업에 널리 이용되고 있다. 하지만 기존의 ICP는 축전결합(capacitive coupling), 낮은 역률(power factor), 전송 선로의 영향 등의 결점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 강자성체인 페라이트(ferrite)를 이용하여 측면형 페라이트 ICP 소스를 개발하게 하였다. 측면형 소스의 경우 플라즈마의 생성 부분이 측면에 위치하기 때문에 높은 압력에서 플라즈마 밀도 분포는 가운데가 낮고 측면이 높은 오목한 형태가 된다. 다양한 환경에서 플라즈마 밀도의 균일도를 제어하기 위해 이 논문에서는 측면형 페라이트 ICP 챔버 윗부분에 평면형의 나선형 안테나를 부착하여 그 효과를 알아보는 실험을 수행하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.411-411
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• 2010

Cavity mode Whistler wave를 사용하는 자화유도결합플라즈마 (Magnetized Inductively Coupled Plasma, MICP)의 제반 특성을 비등방성 수송계수를 가지는 Drift-Diffusion 근사, 에너지 보존 방정식 및 유도전자계를 self-consistent 하게 고려하여 계산하였다. 이러한 접근법은 비충돌성 전자가열현상을 고려하지 못하는 단점에도 불구하고, 반도체 장비설계에 필수적인 전자온도, 밀도, 플라즈마 전위, 시스템의 임피던스 특성에 대한 경향성 파악에 매우 유용하다. 뿐만 아니라 전자밀도분포가 공간내에 형성되는 R-wave mode에 미치는 영향을 분석할 수 있다. 직경 320 mm를 가지는 작은 반응기에서 시뮬레이션과 실험결과를 비교하여 본 모델링 방법의 타당성을 검증한 후, 450 mm wafer가공에 적합한 대면적 플라즈마 반응기에서 플라즈마 특성을 연구하였다. 수 mTorr의 공정압력에서 약 10 Gauss전후의 약한 자장이 인가됨으로서 반경방향의 전자밀도 균일성이 대폭 향상되었다. 플라즈마 및 안테나의 대면적화에 수반되는 높은 Q값이 자장의 인가로 큰 폭으로 감소함으로서 임피던스메칭의 안정성이 비약적으로 개선되었고 전력전달 효율 또한 크게 증가함을 알 수 있었다. 본 연구 결과는 차세대 450 mm 반도체 공정장비의 개발에 있어 자화유도결합플라즈마가 매우 유용하게 사용될 수 있음을 보여준다.

• Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
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• 2006.10a
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• pp.90-95
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• 2006

본 연구에서는 반도체 플라즈마 장비 감시를 위한 CUSUM 제어 차트 설계기법에 관해 연구하였다. CUSUM 제어차트에 관여하는 설계변수의 다양한 조합에 대하여 플라즈마 장비의 감시 성능을 평가하였다. 평가를 위해 RF 정합망 감시시스템을 이용하여 플라즈마 임피이던스 정합에 관여하는 정합변수에 대한 실시간 데이터를 수집하였으며, 여기에는 임피이던스와 상위치에 대한 전기적 정보, 그리고 반사전력에 대한 정보가 포함된다. 평가결과, 설계변수의 조합에 대하여 감시 성능이 크게 달랐지만, 각 센서 정보의 감시 성능을 증진시키는 설계변수의 조합이 있었음을 확인하였으며, 이는 각 종 다양한 센서정보 별 CUSUM 제어 차트의 설계가 필요함을 의미한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.07a
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• pp.236-238
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• 2019

본 논문에서는 반도체 세정용 플라즈마 발생장치의 인버터 구성에 따른 손실을 비교 및 분석한다. 플라즈마를 유지하기 위해 DC-AC 인버터는 고전압을 출력해야 한다. 따라서 고효율 동작을 위해 각 인버터 구성에 따른 trade-off를 고려한 회로 선정이 필요하다. 이를 위해 20 kW 급 시뮬레이션을 수행하고 이를 토대로 전력 반도체 소자 및 자성체에서 발생하는 손실, 부피, 가격 등 각 인버터 구성에 따른 장단점 분석을 진행한다. 또한 분석 결과를 통해 플라즈마 발생자치에 적합한 인버터 구성 방식을 제시한다.

• Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
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• 2004.05a
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• pp.35-51
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• 2004