• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.107-118
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• 2013

본 논문에서는 반도체 식각 공정 모니터링 시스템을 개발한다. 반도체 산업은 첨단 산업 중, 전자제품의 필수 부품을 생산하는 대표적인 고부가가치 산업으로, 세계 각국에서 치열한 개발 경쟁을 벌이고 있다. 이에 따라 반도체 제품의 품질과 특성, 그리고 생산성을 향상하기 위한 많은 연구들이 진행되고 있는데, 공정 모니터링 기술이 이에 해당한다. 실제로 반도체 회로를 형성하는 식각 공정에서의 불량은 큰 피해를 야기 시키므로, 공정을 상세히 모니터링 할 수 있는 시스템의 개발이 필요하다. 본 논문에서 기술하는 반도체 식각 공정 모니터링 시스템은 플라즈마를 이용한 건식식각 공정을 상세하게 관찰 분석하여 관리자에게 피드백하고, 설정된 시나리오에 맞게 자동으로 공정을 제어하여 공정 자동화 효율을 극대화한다. 실시간으로 모니터링을 수행하고 그 결과를 즉각적으로 시스템에 반영한다. 관리자는 시스템에서 제공하는UI(User Interface)를 통해 공정의 현재 상태를 진단할 수 있다. 시스템은 관리자가 사전에 작성한 공정 시나리오를 따라 공정을 자동으로 제어하고, 공정중단 시점을 효율적으로 찾아내어 생산 효율을 높인다.

• 자원리싸이클링
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• 제30권5호
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• pp.38-48
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• 2021

본 연구에서는 사용 후 태양광 셀을 HCl 용액 및 초음파세척기의 cavitation효과를 사용하여 셀 표면의 불순물(Al, Zn, Ag 등)을 제거하여 Si을 선택적으로 회수하기 위한 최적 공정 조건을 찾기 위한 연구를 진행하였다. 태양광 셀에서 Si을 선택적으로 회수 하기 위해 HCl 용액 및 초음파세척기를 사용하여 침출을 진행하였고, 반응이 끝난 태양광 셀은 증류수로 세척 후 건조 오븐에 건조를 실시하였고, 반응된 HCl 용액은 감압 여과 실시 후 여과된 용액은 ICP-Full Scan 분석을 실시하였다. 또한, 건조 된 태양광 셀은 유발을 사용하여 파쇄 후 XRD, XRF, 및 ICP-OES 분석을 실시하였으며, 이를 통해 Si의 순도 및 회수율을 알 수 있었다. 실험은 산용액 농도, 반응 온도, 반응 시간, 초음파 세기를 변수로 두고 실험을 진행하였다. 위 과정을 통해 최종적으로 태양광 셀로부터 Si을 선택적으로 회수하기 위한 최적 공정 조건은 산용액 농도 3M HCl, 반응 온도 60℃, 반응 시간 120min, 초음파 세기 150W인것을 알 수 있었고, 최종적으로 Si의 순도는 99.85%, 회수율은 99.24%로 측정되었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.363-363
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• 2008

The development of dry etching process for sapphire wafer with plasma has been key issues for the opto-electric devices. The challenges are increasing control and obtaining low plasma induced-damage because an unwanted scattering of radiation is caused by the spatial disorder of pattern and variation of surface roughness. The plasma-induced damages during plasma etching process can be classified as impurity contamination of residual etch products or bonding disruption in lattice due to charged particle bombardment. Therefor, fine pattern technology with low damaged etching process and high etch rate are urgently needed. Until now, there are a lot of reports on the etching of sapphire wafer with using $Cl_2$/Ar, $BCl_3$/Ar, HBr/Ar and so on [1]. However, the etch behavior of sapphire wafer have investigated with variation of only one parameter while other parameters are fixed. In this study, we investigated the effect of pressure and other parameters on the etch rate and the selectivity. We selected $BCl_3$ as an etch ant because $BCl_3$ plasmas are widely used in etching process of oxide materials. In plasma, the $BCl_3$ molecule can be dissociated into B radical, $B^+$ ion, Cl radical and $Cl^+$ ion. However, the $BCl_3$ molecule can be dissociated into B radical or $B^+$ ion easier than Cl radical or $Cl^+$ ion. First, we evaluated the etch behaviors of sapphire wafer in $BCl_3$/additive gases (Ar, $N_2,Cl_2$) gases. The behavior of etch rate of sapphire substrate was monitored as a function of additive gas ratio to $BCl_3$ based plasma, total flow rate, r.f. power, d.c. bias under different pressures of 5 mTorr, 10 mTorr, 20 mTorr and 30 mTorr. The etch rates of sapphire wafer, $SiO_2$ and PR were measured with using alpha step surface profiler. In order to understand the changes of radicals, volume density of Cl, B radical and BCl molecule were investigated with optical emission spectroscopy (OES). The chemical states of $Al_2O_3$ thin films were studied with energy dispersive X-ray (EDX) and depth profile anlysis of auger electron spectroscopy (AES). The enhancement of sapphire substrate can be explained by the reactive ion etching mechanism with the competition of the formation of volatile $AlCl_3$, $Al_2Cl_6$ or $BOCl_3$ and the sputter effect by energetic ions.

• Applied Science and Convergence Technology
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• 제26권5호
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• pp.118-128
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• 2017

The scope of this work is to determine and compare the effect of electron temperature ($T_e$) and number density ($N_e$) on the yield rate and concentration of reactive chemical species ($^{\bullet}OH$, $H_2O_2$ and $O_3$) in an argon, air and oxygen injected negative DC (0-4 kV) capillary discharge with water flow(0.1 L/min). The discharge was created between tungsten pin-to pin electrodes (${\Phi}=0.5mm$) separated by a variable distance (1-2 mm) in a quartz capillary tube (2 mm inner diameter, 4 mm outer diameter), with various gas injection rates (100-800 sccm). Optical emission spectroscopy (OES) of the hydrogen Balmer lines was carried out to investigate the line shapes and intensities as functions of the discharge parameters such as the type of gas, gas injection rate and inter electrode gap distances. The intensity ratio method was used to calculate $T_e$ and Stark broadening of Balmer ${\beta}$ lines was adopted to determine $N_e$. The effects of $T_e$ and $N_e$ on the reactive chemical species formation were evaluated and presented. The enhancement in yield rate of reactive chemical species was revealed at the higher electron temperature, higher gas injection rates, higher discharge power and larger inter-electrode gap. The discharge with oxygen injection was the most effective one for increasing the reactive chemical species concentration. The formation of reactive chemical species was shown more directly related to $T_e$ than $N_e$ in a flowing water gas injected negative DC capillary discharge.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.477-477
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• 2008

For more than three decades, the gate dielectrics in CMOS devices are $SiO_2$ because of its blocking properties of current in insulated gate FET channels. As the dimensions of feature size have been scaled down (width and the thickness is reduced down to 50 urn and 2 urn or less), gate leakage current is increased and reliability of $SiO_2$ is reduced. Many metal oxides such as $TiO_2$, $Ta_2O_4$, $SrTiO_3$, $Al_2O_3$, $HfO_2$ and $ZrO_2$ have been challenged for memory devices. These materials posses relatively high dielectric constant, but $HfO_2$ and $Al_2O_3$ did not provide sufficient advantages over $SiO_2$ or $Si_3N_4$ because of reaction with Si substrate. Recently, $HfO_2$ have been attracted attention because Hf forms the most stable oxide with the highest heat of formation. In addition, Hf can reduce the native oxide layer by creating $HfO_2$. However, new gate oxide candidates must satisfy a standard CMOS process. In order to fabricate high density memories with small feature size, the plasma etch process should be developed by well understanding and optimizing plasma behaviors. Therefore, it is necessary that the etch behavior of $HfO_2$ and plasma parameters are systematically investigated as functions of process parameters including gas mixing ratio, rf power, pressure and temperature to determine the mechanism of plasma induced damage. However, there is few studies on the the etch mechanism and the surface reactions in $BCl_3$ based plasma to etch $HfO_2$ thin films. In this work, the samples of $HfO_2$ were prepared on Si wafer with using atomic layer deposition. In our previous work, the maximum etch rate of $BCl_3$/Ar were obtained 20% $BCl_3$/ 80% Ar. Over 20% $BCl_3$ addition, the etch rate of $HfO_2$ decreased. The etching rate of $HfO_2$ and selectivity of $HfO_2$ to Si were investigated with using in inductively coupled plasma etching system (ICP) and $BCl_3/Cl_2$/Ar plasma. The change of volume densities of radical and atoms were monitored with using optical emission spectroscopy analysis (OES). The variations of components of etched surfaces for $HfO_2$ was investigated with using x-ray photo electron spectroscopy (XPS). In order to investigate the accumulation of etch by products during etch process, the exposed surface of $HfO_2$ in $BCl_3/Cl_2$/Ar plasma was compared with surface of as-doped $HfO_2$ and all the surfaces of samples were examined with field emission scanning electron microscopy and atomic force microscope (AFM).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.427-427
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• 2016

Organic-inorganic hybrid perovskite have attracted significant attention as a new revolutionary light absorber for photovoltaic device due to its remarkable characteristics such as long charge diffusion lengths (100-1000nm), low recombination rate, and high extinction coefficient. Recently, power conversion efficiency of perovskite solar cell is above 20% that is approached to crystalline silicon solar cells. Planar heterojunction perovskite solar cells have simple device structure and can be fabricated low temperature process due to absence of mesoporous scaffold that should be annealed over 500 oC. However, in the planar structure, controlling perovskite film qualities such as crystallinity and coverage is important for high performances. Those controlling methods in one-step deposition have been reported such as adding additive, solvent-engineering, using anti-solvent, for pin-hole free perovskite layer to reduce shunting paths connecting between electron transport layer and hole transport layer. Here, we studied the effect of alkali metal halide to control the fabrication process of perovskite film. During the morphology determination step, alkali metal halides can affect film morphologies by intercalating with PbI2 layer and reducing $CH3NH3PbI3{\cdot}DMF$ intermediate phase resulting in needle shape morphology. As types of alkali metal ions, the diverse grain sizes of film were observed due to different crystallization rate depending on the size of alkali metal ions. The pin-hole free perovskite film was obtained with this method, and the resulting perovskite solar cells showed higher performance as > 10% of power conversion efficiency in large size perovskite solar cell as $5{\times}5cm$. X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES) are analyzed to prove the mechanism of perovskite film formation with alkali metal halides.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.215.1-215.1
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• 2016

플라즈마는 반도체, 디스플레이, 태양전지 등 다양한 산업 분야에 이용된다. 플라즈마 공정 시 수율 향상을 위해 플라즈마를 진단하는 기술이 필요한데, 대표적으로 전자온도가 있다. 반도체 공정의 낮은 압력과 높은 밀도의 플라즈마에서 전자온도는 1~10 eV 정도인데, 0.5 eV정도의 아주 적은 차이로도 공정 결과에 큰 영향을 미친다. 플라즈마의 전자온도를 측정하는 방법은 전기적 탐침 방법인 랑뮤어 탐침(Langmuir Probe)과 와이즈 프로브(Wise Probe)를 이용한 방법, 그리고 광학적 방법인 방출분광법(OES : Optical Emission Spectroscopy)이 있다. 전기적 탐침 방법은 직접 플라즈마 내부에 탐침을 넣기 때문에 불활성 기체를 사용한 공정에서는 잘 작동하지만 건식식각이나 증착에 사용할 경우 탐침의 오염으로 인한 오동작, 공정 시 생성된 샘플에 영향을 줄 수 있다는 단점이 있다. 반면에 방출분광법은 광학적 진단으로, 플라즈마를 사용하는 공정 진행 중에 외부에 광학계를 설치하여 플라즈마에서 발생하는 빛을 광학적으로 분석하기 때문에 공정에 영향을 미치지 않고, 공정 장비에 적용이 쉬운 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 RF Power를 인가한 유도결합플라즈마(ICP : Inductively Coupled Plasma) 공정에서 아르곤 가스와 산소 혼합가스 분압과 인가전압을 변화시켜 플라즈마 방출광 세기 변화에 따른 전자온도를 측정하였다. 전자온도 측정에는 전기적 방법인 랑뮤어 탐침, 와이즈 프로브를 이용한 방법과 광학적 방법인 방출분광법을 사용하여 측정하였으며 이를 비교 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.117-117
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• 2000

높은 광학적 투과성과 전기전도성을 갖는 ITO film은 solar cell같은 optoelectronic device나 휴대용 소형 TV, flat panel display 등의 투명전극으로 그 응용 분야가 광범위하여 많은 연구가 수행되어져 왔다. 기판으로서 유리를 사용할 때 생기는 활용범위 제한을 극복하고자 최근 유기물 위에 증착이 가능한 저온 증착방법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그 가운데 이온빔과 같은 energetic한 beam을 이용한 박막의 제조는 기판을 플라즈마 발생지역으로부터 분리시켜 이온빔의 flux 및 에너지, 입사각 등의 자유로운 조절을 통해 상온에서도 우수한 성질의 박막형성 가능성이 제시되어 지고 있다. ITO박막을 형성하는 방법 중 스프레이법이나 CVD법과 같은 화학적 증착방법은 증착시 350-50$0^{\circ}C$의 고온이 필요하고 현재 가장 많이 응용되어 지고 있는 sputter법은 15$0^{\circ}C$정도의 가열이 필요하므로 앞으로 응용가능성이 매우 커서 많은 연구가 진행중인 플라스틱과 아크릴 같은 flexible 한 기판위 증착에 적용이 불가능하다. 본 실험에서는 IBAD(Ion Beam Assisted Deposition)법을 이용하여 저온 ITO film을 유리와 유기막위에 증착하는 연구를 수행하였다. 유기막위에 증착된 ITO는 보다 가볍고 충격에 강하고 유리에 못지 않은 투과성을 가지고 있으나 현재 film의 quality 향상에 대한 요구가 증대되어 지고 있는 실정이다. 따라서, 본 실험에서는 dual oxygen ion gun의 조건변화에 따른 ITO film의 특성변화를 관찰하였다. 고정된 증？율에 한 개 ion gun에 ion flux를 고정시킨 후 또 다른 ion gun에서 발생하는 oxygen radical의 영향을 조사하였으며 oxygen radical의 rf power에 따른 변화는 OES(Optical emission spectroscopy)를 사용하였다. 너무 적은 oxygen ion beam flux나 oxygen radical은 film의 전도도 및 투과도를 저하시켰고 반면 너무 과도한 flux의 증가 시는 전도도는 감소하였고 투과도는 증가하는 경향을 보였다. 기판에 도달하는 oxygen ion flux는 faraday cup을 이용하여 측정하였으며 증착된 ITO film은 XPS, UV-spectrometer, 4-point probe를 이용하여 분석하였다.

• 한국재료학회지
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• 제25권11호
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• pp.616-621
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• 2015

Atmospheric pressure plasma is used in the biological and medical fields. Miniaturization and safety are important in the application of apply atmospheric plasma to bio devices. In this study, we made a small, pocket-sized inverter for the discharge of atmospheric plasma. We used pulse power to control the neutral gas temperature at which the, when plasma was discharged. We used direct current of 5 V of bias(voltage). The output voltage is about 1 to 2 kilo volts the frequency is about 80 kilo hertz. We analyzsed the characteristics of the atmospheric plasma using OES(Optical emission spectroscopy) and the Current-Voltage characteristic of pulse power. By calculating of the current voltage characteristics, we were able to determine that, when the duty ratio increased, the power that actually effects the plasma discharge also increased. To apply atmospheric plasma to human organisms, the temperature is the most important factor, we were able to control the temperature by modulating the pulse power duty ratio. This means we can use atmospheric plasma on the human body or in other areas of the medical field.

• 한국표면공학회지
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• 제39권5호
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• pp.206-209
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• 2006

Indium tin oxide (ITO) films were synthesized on polymer (PES, polyethersulfone) at room temperature by pulsed DC magnetron sputtering. By the control of introducing hydrogen to argon atmosphere, the resistivity of ITO films was obtained at $5.27\;{\times}\;10^{-4}\;{\Omega}{\cdot}cm$ without substrate heating in comparison with $2.65\;{\times}\;10{-3}\;{\Omega}{\cdot}cm$ under hydrogen free condition. ITO film synthesized at Ar condition was changed from amorphous to crystalline. These result from the enhancement of electron temperature in $Ar\;+\;H_2$ plasma, which induces the increase of ionization of target materials and argon. The dominant increase of ions such as In II and O II and neutral Sn I was monitored by optical emission spectroscopy (OES). Thermal energy required for the crystalline film formation is compensated by kinetic energy transfer through ion bombardments to substrate.