• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.290-290
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• 2011

유도결합플라즈마 장비의 공정에서 안테나의 역할은 매우 중요하다. 유도결합플라즈마의 식각 공정에서도 충분한 식각과 균등한 식각 결과를 얻기 위해 안테나의 역할은 중요한 요인 중 하나이다. 안테나와 공정 웨이퍼간의 거리에 따라 발생하는 플라즈마 밀도나 전자 온도 등이 변화하고 그에 따른 식각정도나 균등성도 달라진다. 본 연구에서는 플라즈마 특성 변화를 관찰하기 위해 기존 유도결합플라즈마 식각 장비의 안테나와 웨이퍼간 거리와 내부 안테나를 웨이퍼와 가깝게 하였을 때의 플라즈마 밀도, 안테나의 전류와 식각률 등을 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.217-217
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• 1999

축전 결합 차폐막(Faraday shield)이 없는 평판형 유도 결합 플라즈마 장치에서 방전 모드 전이 중출력 결합 변화동안 전자 가열에 대한 연구가 행하여졌다. 전자 에너지 분포 함수(EEDF)의 전개가 RF 보상탐침을 사용, 교류 충첩 방법으로 측정된다. RF 출력에 따른 전자 밀도, 유효 전자 온도 및 특히, 플라즈마 전위의 동향이 제시된다. bi-Maxwellian EEDF를 가진 플라즈마에서 플라즈마 전위가 고 에너지 전자 그룹에 의해 결정됨을 보이고, 플라즈마 전위와 EEDF 상호 관계가 논의된다. 실험 결과로부터 RF출력에 따른 플라즈마 전위의 변화가 전자 가열에 있어 축전 출력 결합의 상대적인 기여의 변화를 반영함을 알 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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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.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.10a
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• pp.71-72
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• 2006

플라스틱 기판 위에 유도 결합 플라즈마 화학적 기상 증착장치 (Inductively Coupled Plasma Chemicai Vapor Deposition, ICP-CVD) 를 사용하여 실리콘 산화막 ($SiO_2$)을 증착하고, 엑시머레이저 어널링 (Excimer Laser Annealing, ELA) 과 $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해, 전기용량-전압(Capacitance-Voltage, C-V) 특성과 항복 전압장 (Breakdown Voltage Field) 과 같은 전기적 특성을 개선시켰다. 에너지 밀도 $250\;mJ/cm^2$ 의 엑시머 레이저 어닐링은 실리콘 산화막의 평탄 전압 (Flat Band Voltage) 을 0V에 가까이 이동시키고, 유효 산화 전하밀도 (Effective Oxide Charge Density)를 크게 감소시킨다. $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해 항복 전압장은 6MV/cm 에서 9 MV/cm 으로 향상된다. 엑시머 레이저 어닐링과 $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해 평탄 전압은 -9V 에서 -1.8V 로 향상되고, 유효 전하 밀도 (Effective Charge Density) 는 $400^{\circ}C$에서 TEOS 실리콘 산화막을 증착하는 경우의 유효 전하 밀도 수준까지 감소한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.111-111
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• 2010

헬리콘 플라즈마는 자기장을 이용하여 높은 전자밀도를 가지게 하는 플라즈마 소스이다. 이러한 장점에도 불구하고, 전자석의 크기 때문에 설치가 어렵고, 전자석을 작동시키기 위해 추가 파워에 대한 추가 비용이 필요하며, 플라즈마의 균일도가 좋지 않아 공정에서는 많이 사용되지 못하였다. 이러한 난점은 UCLA의 Chen이 영구자석을 이용한 새로운 개념의 소스를 개발함으로써 풀릴 수 있다. 이 소스는 헬리콘 플라즈마의 높은 저항을 이용하여 여러 개의 헬리콘소스를 병렬로 연결이 가능하게끔 한다. 본 연구에서는 우선 Helic Code를 이용하여 밀도에 따른 헬리콘 플라즈마의 실저항을 계산해 보았다. 계산된 실저항값을 바탕으로, 한 개의 헬리콘 소스를 방전하여 헬리콘 플라즈마의 밀도와 전자온도 등 내부 파라미터 및 저항과 페이즈값 등 외부 파라미터들을 측정하여 계산된 결과와 비교해 보았다. 대면적화에 적합한 플라즈마 소스로써의 가능성을 알아보기 위해, 아르곤가스를 이용한 4개의 튜브로 병렬 방전을 시행해 보았다. Langmuir Probe를 이용하여 측정된 전자밀도를 통해 ICP에서 헬리콘 mode로의 전이 및 균일도를 측정하였다. 측정된 결과로부터, 입력된 파워가 플라즈마에 효과적으로 전달되기 위한 방법을 제시하고, 압력에 따른 헬리콘 mode의 전자밀도 경향성을 통해 어떤 범위에서 헬리콘 방전이 가능한지 알아보았다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.05a
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• pp.268-268
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• 2009

고밀도 유도 결합 플라즈마를 이용한 연료 전기 분리판용 질화 장치를 플라즈마를 모사할 수 있는 3차원 전산 유체 역학 프로그램인 CFD-ACE+를 이용하여 해석하였따. 내장형 안테나 타입의 유도 결합 플라즈마의 전자 온도, 밀도 균일성, 가스 유동, 얇은 기판이 촘촘히 적재 되었을 경우의 플라즈마 특성을 모사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.159-159
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• 2012

알루미늄 박막을 코팅하기 위해서 비대칭 마그네트론 스퍼터 소스를 이용하였으며 빗각 증착과 외부 자기장에 의한 플라즈마 밀도 제어가 알루미늄 박막의 미세구조에 미치는 영향을 확인하였다. 빗각 증착은 타겟과 기판이 서로 평행하지 않고 빗각을 이루도록 기판을 기울여 코팅하는 방법으로 박막의 미세구조를 제어할 수 있다. 마그네트론 스퍼터 소스 외부에 원형의 전자석을 위치시키고 직류의 전류를 인가하여 타겟 표면에서 발생하는 플라즈마 밀도를 제어할 수 있도록 하였다. 알루미늄을 물리기상증착으로 코팅하면 일반적으로 주상정 구조를 갖는다. 알루미늄 박막이 주상정 구조로 이루어지면 박막의 표면 거칠기가 증가하고 밀도가 감소하는 현상을 보인다. 알루미늄을 빗각 증착으로 코팅하면 주상정 형성이 억제되어 박막의 밀도가 높아지고 표면 거칠기는 감소하는 현상을 보였다. 알루미늄의 빗각 증착 시 전자석에 인가하는 전류의 세기와 방향을 제어하여 타겟 표면의 플라즈마 밀도를 증가시키면 알루미늄 박막의 밀도가 빗각 증착만 적용했을 때보다 증가하고 비정질과 같은 박막 구조를 보이는 현상을 관찰할 수 있었다. 전자석에 인가하는 전류의 방향을 기판 표면의 플라즈마 밀도가 증가하도록 바꾸면 알루미늄 주상정의 크기가 증가하고 기공의 크기도 증가하는 현상을 관찰하였다. 마그네트론 스퍼터 공정 시 자기장과 빗각 증착을 적절하게 이용하여 밀도가 높고 표면 거칠기가 낮은 알루미늄 박막을 코팅할 수 있었으며, 이러한 알루미늄 박막은 기능성 향상을 위한 표면처리 소재로 활용 가능성이 높을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.409-409
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• 2010

솔라셀은 차세대 대체 에너지 소스로 최근 큰 각광을 받고 있다. 솔라셀의 제조에 있어 가장 중요한 공정은 마이크로 결정질 및 비결정질 실리콘(uC-Si:H and a-Si:H) 박막을 증착하는 PECVD (Plasma Enhanced CVD)공정이다. 현재까지 이 증착공정을 위한 플라즈마 소스로 CCP(Capacitively Coupled Plasma)가 주로 사용되어 왔다. 그러나, CCP를 플라즈마 소스를 사용한 경우 솔라셀 대량 생산 적용시 다른 방법들에 비해 긴 공정 시간이 해결해야 할 문제점으로 대두되었다. 본 발표에서는 솔라셀의 대량 생산을 위한 마이크로 결정질 실리콘 박막 증착에 있어 현 시점에서 해결되어야 할 문제점에 대해 고찰해 보고자 한다. 현재까지 이러한 문제점들을 해결하기 위해 적용되어 왔던 플라즈마 소스들을 나열하고 이러한 플라즈마 소스에 대한 특성 및 문제점들을 고찰한다. 또한, PECVD 공정상의 문제점을 해결하기 위한 플라즈마 조건을 플라즈마 벌크에서의 전자에너지 분포를 기준으로 제시하고자 한다. 솔라셀용 결정질 실리콘 박막 증착용 플라즈마 소스로 hollow cathode 방전이 가장 유력시되고 있다. 본 연구에서는 CCP 플라즈마에서 hollow cathode 방전시 발생되는 플라즈마 특성에 대한 기초 연구를 제시한다. 기초 연구를 위해 다양한 불활성 가스인 아르콘, 헬륨, 크립톤 가스에 13.56 MHz의 RF 파워를 인가하고 방전되는 플라즈마 밀도 변화를 관찰하였다. 특히, 다양한 hole diameter에서 발생되는 플라즈마 밀도의 변화를 기존 평면 CCP 플라즈마의 밀도에 비교하여 분석함으로써 hole diameter에 따른 효과를 관찰하였다. 이러한 결과는 PIC 시뮬레이션을 통해 얻은 전자에너지 분포함수를 바탕으로 메커니즘을 논의하고자 한다. 마지막으로 솔라셀용 PECVD공정을 위해 고밀도 플라즈마 소스의 필요성뿐 만 아니라 대면적 소스의 구현에 대한 문제점을 고찰하였다. 대면적 공정에서 가장 중요한 핵심 연구 이슈는 공정 균일도를 높이는 것이다. CCP 플라즈마 소스에서 전극의 크기가 대면적화 됨에 따라 발생되는 전자기파 효과에 의한 불균일도에 대해 RF 전자기장 시뮬레이션을 통해 확인하고, 균일도 확보를 위한 방안에 대한 논의하고자 한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2004.07c
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• pp.1967-1968
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• 2004

최근 F. F. Chen 에 의하면 [F.F. Chen and D. Arnush, Phys. Plasmas, 8, 5051(2001)], 원통형 량뮤어 탐침의 경우 플라즈마 전위와 부유 전위의 차(${\triangle}V_{pf}$) 가 상수가 아니며 플라즈마 밀도에 따라 달라지고 밀도가 아주 높은 경우 즉 쉬스가 탐침의 반경보다 아주 얇은 경우에는 ${\triangle}V_{pf}$ 는 평면 탐침과 같이 상수가 된다는 것을 이론적으로 보였다. 이에 본 연구에서는 아르곤 유도 결합 플라즈마에서 원통형 량뮤어 탐침을 사용하여 F. F. Chen의 이론적인 결과를 실험으로 검증하였으며 F.F. Chen 의 이론적인 결과와 잘 일치하였다.

• 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.