• 한국진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.400-407
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• 2008

본 연구에서는 축전 결합형 플라즈마원에 대한 전자기장의 2차원 공간 의존성을 계산하였다. 1차원 유체 방정식을 기반으로 축전 전기장과 전도 전류 밀도의 axial 방향 공간 의존성을 계산한 후, radial 방향으로는 맥스웰 방정식의 해를 ${\omega}r/c$에 대한 power series로 전개하여 전자기장의 2차원 공간 의존성을 계산하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2008년도 제34회 동계학술대회 초록집
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• pp.183-183
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• 2008

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제36회 동계학술대회 초록집
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• pp.267.1-267.1
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• 2009

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2008년도 추계학술발표대회 및 제15회 신소재 심포지엄
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• pp.21.2-21.2
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• 2008

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.476-476
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• 2010

유도 결합 플라즈마 (ICP)는 축전 결합 플라즈마 (CCP) 보다 상대적으로 높은 밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 또한 구조가 간단하고 기존 스퍼터링 장치의 내부에 추가 설치가 용이하며, 스퍼터된 입자의 이온화, 반응성 가스의 활성화를 위한 2차 플라즈마원으로 적용이 가능하다. 그러나 대면적의 고밀도 플라즈마의 균일도 측정은 고가의 2D probe array등을 사용하여야 한다. 본 연구에서는 간단한 CCD camera를 챔버 내부에 삽입하여 가시광 영역의 적분 강도를 이용해서 플라즈마의 2차원적 균일도를 정성적으로 비교 판단하고 시간에 따른 국부적인 이상 방전을 감시할 수 있도록 내장형 무선 카메라를 사용하였다. 직경 380 mm의 챔버 내에 2 turn ICP antenna를 이용하여 유도 결합 플라즈마를 발생시켰다(Ar 30 sccm, 35 mTorr, 2 MHz, 400 W). 내장형 무선 카메라를 챔버 내부 중앙의 ICP antenna에서 8 cm 아래에 위치시켜 플라즈마를 진공 중에서 촬영하였다. 내장형 무선 카메라를 챔버 내부에 위치하여 촬영한 결과 외부에서 view port로 쉽게 확인할 수 없는 ICP antenna 내부의 고밀도 플라즈마의 불균일도를 평가할 수 있었고, ICP antenna 가장자리에서 중심으로 이동할수록 밝아지는 것을 토대로 중심 영역의 plasma 밀도가 가장 높다는 것을 알 수 있었고, 채도와 명도의 차이를 이용하여 시각적인 플라즈마 균일도를 분석하였으며 이를 플라즈마 모델링 기능이 있는 전산 유체 역학 프로그램인 CFD ACE+를 이용하여 플라즈마 분포를 모델링 및 비교하였다. 또한 인라인 타입의 마그네트론 스퍼터링 시스템에서 기판 캐리어에 무선 카메라를 장착하여 이동하면서 캐리어와 마그네트론 방전 공간의 상대적인 위치에 따른 마그네트론 방전링의 형상 변화도 관찰하였다.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2007년도 춘계학술대회
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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.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2007년도 추계학술발표대회 및
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• pp.67.2-67.2
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• 2007

• 한국진공학회지
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• 제18권4호
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• pp.288-295
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• 2009

본 논문은 확산펌프 기반의 축전 결합형 $BCl_3$ 플라즈마를 사용하여 GaAs와 AlGaAs를 건식 식각한 연구에 관한 것이다. 실험에서 사용한 압력 범위는 $50{\sim}180$ mTorr, CCP 파워는 $50{\sim}200\;W$, $BCl_3$ 가스 유량은 $2.5{\sim}10$ sccm 이었다. 식각 후에 GaAs와 AlGaAs의 식각 속도와 표면 거칠기분석은 표면 단차 측정기를 이용하여 하였다. GaAs의 식각 벽면과 표면 상태는 전자현미경으로 분석하였다. 식각 중 플라즈마의 광 특성 분석은 광학 발광 분석기를 이용하였다. 본 실험을 통하여 5 sccm의 소량의 $BCl_3$ 가스 유량으로 공정 압력이 130 mTorr이내인 경우에는, 100 W CCP 파워의 조건에서 GaAs는 약 $0.25{\mu}m$/min 이상의 우수한 식각 속도를 얻을 수 있었다. AlGaAs의 경우는 GaAs의 식각 속도보다 조금 낮았다. 그러나 같은 유량에서 공정압력이 180 mTorr로 높아지면 GaAs와 AlGaAs의 식각 속도가 급격히 감소하여 거의 식각되지 않는 것을 알 수 있었다. 또한 CCP 파워의 경우에는 50 W의 파워에서는 GaAs와 AlGaAs 모두 거의 식각되지 않았다. 그러나 $100{\sim}200\;W$의 조건에서는 $0.3{\mu}m$/min 이상의 높은 식각 속도를 주었다. 두 결과를 보았을 때 축전결합형 $BCl_3$ 플라즈마 식각에서 GaAs와 AlGaAs의 식각 속도는 CCP 파워가 $100{\sim}200\;W$ 범위에 있으면 그 값에 비례하지 않고 거의 일정한 값이 된다는 사실을 알았다. 75mTorr, 100 W의 CCP 파워 조건에서 $BCl_3$의 유량 변화에 따른 GaAs와 AlGaAs의 식각 속도의 경우, $BCl_3$의 유량이 2.5 sccm의 소량일 때는 GaAs는 식각 속도가 높았지만 AlGaAs는 거의 식각되지 않는 흥미로운 결과를 얻었다. 플라즈마 발광 특성을 보면 $BCl_3$ 축전 결합 플라즈마는 주로 $500{\sim}700\;mm$ 범위를 가지는 넓은 분자 피크만 만든다는 것을 알 수 있었다. 전자 현미경 사진 결과에서는 5 sccm과 10 sccm의 $BCl_3$ 플라즈마 모두 식각 중에 GaAs의 벽면을 언더컷팅 하였으며, 10 sccm의 $BCl_3$유량을 사용하였을 때 언더컷팅이 더 심했다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.39.1-39.1
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• 2009

본 실험은 연성과 광 투명도가 뛰어난 아크릴 (PMMA) 과 폴리카보네이트 (Polycabonate) 기판의 축전 결합형 플라즈마 (CCP) 건식 식각 연구에 관한 것이다. 특히 식각 반응기 내부의 압력 변화에 따른 두 기판의 건식 식각 특성 분석에 초점을 맞추었다. 실험에 사용된 기판은 두께 1mm의 아크릴 (PMMA) 과 폴리카보네이트 (Polycabonate)를 $1.5\times1.5\;cm^2$로 절단하여 Photo-lithography 공정을 통하여 감광제 (Photo-resist)로 패턴하였다. 식각 반응기 내부에 패턴 된 아크릴(PMMA) 과 폴리카보네이트 (Polycabonate)를 넣은 후 반응기 내부 진공 상태로 만들었다. 그 후 5 sccm $O_2$ 가스를 유량조절기 (Mass flow controller)를 통하여 식각 반응기 내부로 유입하여 실험을 하였다. 이때 식각 공정 변수는 식각 반응기 내부 압력과 샘플 척 파워이다. 특성평가 항목은 식각 후 기판 (Substrate)의 식각율 (Etch rate), 식각 선택비 (Selectivity) 그리고 기판 표면 거칠기 (RMS roughness)이다. 실험 결과는 표면 단차 분석기(Surface profiler)를 이용하여 기판 (Substrate)의 표면을 분석 하였다. 또한 OES (Optical Emission Spectroscopy) 를 이용하여 식각 중 내부 플라즈마의 상태를 분석하였다. 본 실험 결과에 따르면 5 sccm $O_2$ 가스와 100 W 척 파워를 고정한 후 반응기 내부의 압력을 25 mTorr에서 180 mTorr까지 변화시켜 실험한 결과 40 mTorr의 반응기 내부 압력에서 실험 자료 중 가장 높은 식각율로 아크릴 (PMMA)은 $0.46\;{\mu}m/min$, 폴리카보네이트 (Polycabonate)는 $0.28\;{\mu}m/min$의 결과를 얻었다. 또한 이 자료를 바탕으로 5 sccm $O_2$ 가스와 반응기 내부 압력을 40 mTorr로 고정시키고 RIE 척 파워를 25 W에서 150 W로 증가시켰을 때 아크릴 (PMMA)의 식각율은 $0.15\;{\mu}m/min$에서 $0.72\;{\mu}m/min$까지 증가하였고, 폴리카보네이트 (Polycabonate) 의 식각율은 $0.1\;{\mu}m/min$에서 $0.36\;{\mu}m/min$까지 증가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.221-221
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• 2010

본 실험에서는 축전결합형 고주파 플라즈마와 $BCl_3$와 He의 혼합가스를 이용하여 화합물 반도체인 GaAs와 AlGaAs의 건식식각에 대해 연구하였다. 공정변수로는 첫째, BCl3와 He의 혼합가스 비율을 0%에서 100%까지 변화시켰다. 둘째, 고주파 파워를 50 W에서 200W 까지 변화를 주었고, 셋째, 공정압력을 120 mTorr~300 mTorr 까지 변화시켰다. 식각 실험을 마친 시료는 표면 단차 측정기와, 주사전자현미경을 이용하여 식각률과 선택비, 표면거칠기, 표면형상에 대하여 분석을 진행하였다. 또한, 광학발광분석계 (OES)를 이용하여 건식식각 실험 중 혼합가스에 의해 발생하는 플라즈마의 발광특성에 대한 실시간 분석을 하였다. 결과에 따르면, 1) 혼합가스에서 He의 비율이 20%일 때 GaAs와 AlGaAs 시료의 식각율이 $0.7\;{\mu}m/min$ 와 $0.6\;{\mu}m/min$ 로 가장 높게 나타났다. 2) 감광제에 대한 시료의 선택비 또한 동일 조건에서 GaAs의 경우 1 : 12, AlGaAs의 경우 1:8로 가장 높게 나타났다. 3)고주파 파워의 변화에 따른 식각률의 경우 100 W에서 GaAs 의 경우 $0.6\;{\mu}m/min$, AlGaAs의 경우 $0.5\;{\mu}m/min$ 이었고, 고주파 파워가 증가할수록 식각률은 감소하였다. 4) 감광제에 대한 시료의 식각 선택비의 경우 50 W에서 GaAs 시료가 1:14, AlGaAs 시료가 1:10으로 가장 높은 선택비를 보였고 고주파 전원이 증가할수록 선형적으로 감소하였다. 5) 표면거칠기는 50~100 W 구간에서는 1.0~1.5 nm 으로 큰 증가폭이 없다가 150 W 이상에서는 3.0~5.0 nm 으로 증가하였다. 반응기의 압력이 120 mTorr에서 300 mTorr로 변화할 때 식각률과 선택비는 비교적 선형적으로 감소하였으며, 표면거칠기 또한 증가하였다. 결론적으로 $BCl_3/He$ 고주파 플라즈마에서 약 20%의 He을 포함하고 있을 때 가장 우수한 건식 식각 결과를 얻었다.