• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2008.08a
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• pp.195-195
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• 2008

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.218.2-218.2
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• 2014

그래핀은 높은 전기 전도도와 열전도도, 기계적 강도를 가지고 있고 동시에 높은 전자이동도($200,000cm^2{\cdot}V{\cdot}^1{\cdot}s{\cdot}^1$) 특성을 갖는 물질로써 차세대 소재로 각광받고 있다. 하지만 그래핀을 소자에 응용하기 위해서는 전사공정과 lithography 공정 과정에서 발생되는 PMMA(Poly methyl methacrylate) residue를 완벽하게 제거해야 하는 문제점이 있다. 특히, lithography 공정 중 완벽하게 PMMA residue 가 제거되지 않고 잔류해 있을 경우에 소자의 life time, performance에 악영향을 준다는 보고가 있다. 이와같은 문제를 해결하기 위해 화학적 cleaning, 열처리를 통한 cleaning, 전류 인가에 의한 cleaning과 같은 방법들을 이용하여 그래핀의 PMMA residue를 제거하는 공정들이 보고되고 있지만, 화학적 cleaning 방법의 경우 chloroform 이라는 독성물질 사용으로 인해 산업적으로 응용이 어렵고, 열처리 방법은 전극 등의 금속이 $200^{\circ}C$ 이상의 높은 온도에서 장시간 노출될 경우 쉽게 손상을 입으며, 전류 인가에 의한 cleaning 방법은 국부적으로만 효과를 볼 수 있기 때문에 lithography 공정 후 PMMA residue를 효과적으로 제거하기에는 한계를 보이고 있다. 본 연구에서는 Ar을 이용하는 Ion beam 시스템을 통해 beam energy를 제어함으로써 PMMA residue를 효과적으로 제거하는 연구를 진행하였다. 최적화된 플라즈마 발생 조건을 찾기 위해 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer)를 이용하여 입사하는 ion energy와 flux 양을 컨트롤 하였고, 250 W에서 최적화된 ion energy distribution 영역이 존재한다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 25 Gauss 정도의 electro-magnetic field를 이용하여 Ar의 ion energy를 10 eV 이하로 낮추어 damage를 최소화함으로써 효과적으로 그래핀을 cleaning 할 수 있었다. Cleaning과정에서 ion bombardment에 의해 발생한 damage는 $250^{\circ}C$에서 6시간 동안 annealing 공정을 거치면서 회복되는 것을 Raman spectroscopy의 D peak ($1335cm{\cdot}^1$) / G peak ($1572cm{\cdot}^1$) ratio 로 확인할 수 있었고, PMMA residue의 cleaning 여부는 G peak ($1580cm{\cdot}^1$)의 blue shift와 2D peak ($2670cm{\cdot}^1$)의 red shift를 통해 확인하였다. 그리고 AFM (Atomic Force Microscopy)을 이용하여 cleaning 공정과정에서 RMS roughness가 4.99 nm에서 2.01 nm로 감소하는 것을 관찰하였다. 마지막으로, PMMA residue의 cleaning 정도를 정량적으로 분석하기 위해 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)를 이용하여 sp2 C-C bonding이 74.96%에서 87.66%로 증가함을 확인을 할 수 있었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.11a
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• pp.41-43
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• 2005

$Cl_2$ 플라즈마에 있어서 Ar 가스의 첨가에 의한 효과를 보기 위해 Ar 첨가 비율 rf 전력, 반응로 압력을 변화시켜가며 그 에너지와 질량을 분석하였다. Ar 첨가 비율에 따른 각 입자들의 질량 분석을 통해서, Ar의 비율이 80% 일 때 물리적, 화학적 반응이 최대가 되는 것을 확인하였다. 또한 Ar 첨가 비율에 따른 각 이온들의 에너지 분석을 통해, Ar 가스의 첨가에 의해 $Cl^+$ 나 $Cl_2^+$ 이온들의 이온 선속은 증가하나 그 에너지가 감소하는 것을 확인하였다. 반응로 압력과 rf 전력의 제어를 통해 이온 전류밀도, 이온 에너지와 전자온도를 제어 할 수 있음을 확인하였고, Ar 첨가 비율을 변화시키면서 전자 밀도 분포 함수의 변화를 관찰하여 이를 통해 Ar 비율에 따른 이온화 비율과 전자 온도, 밀도 등의 관계를 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.04b
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• pp.67-67
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• 2009

본 연구는 강유전체 박막의 buffer 층으로 사용되는 Yttrium oxide($Y_2O_3$) 박막에 대한 $BCl_3$/Ar 혼합가스 식각 특성에 대해 연구하였다. 식각 메카니즘을 해석하기 위해 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer), OES(Optical Emission Spectroscopy)를 사용하여 플라즈마 특성을 추출하였다. 공정 조건(source power, bias power, pressure, total gas flow)을 동일하게 유지하고 $BCl_3$/Ar 혼합가스 비율을 변화시키며 실험을 진행 하였다. 혼합가스의 비율이 $BCl_3$(80%)/Ar(20%)일때 가장 높은 식각 속도을 나타냈고, 이후 점차 감소하였다. 이때의 식각 속도는 8.8 nm/min 였다. 이에 $Y_2O_3$는 이온 보조 화학식각 특성을 가짐을 확인하였다.

• Journal of Surface Science and Engineering
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• v.38 no.2
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• pp.73-78
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• 2005

A real-time monitoring of ICP(inductively coupled plasma) assisted magnetron sputtering of MgO was carried out using a QMS(quadrupole mass spectrometer), an OES(optical emission spectrometer), and a digital oscilloscope with a high voltage probe and a current monitor. At the time of ICP ignition, the most distinct impurity was OH emission (308.9 nm) which was dissociated from water molecules. For reactive deposition oxygen was added to Ar and the OH emission intensity was reduced abruptly When the discharge voltage was regulated by a PID controller from 240V(metallic mode) to 120V(oxide mode), the emission intensity from Mg (285.2 nm) changed proportionally to the discharge voltage, but the intensity of Ar I(811.6 nm) was constant. At 100V of discharge voltage, Mg sputtering was almost stopped. Emissions from Ar I(420.1 nm) and Mg I were dropped down to 1/10, but Ar I(811.6 nm) didn't change. And the emission from atomic oxygen (O I, 777.3 nm) was increased to 10 times. These results are compatible with those from QMS study.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.156.2-156.2
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• 2015

반도체 소자의 크기가 나노사이즈로 줄어들기 때문에, 건식식각의 중요성이 강조되고 있다. dual plasma source를 사용함으로써 plasma 밀도, 이온충돌에너지, 이온플럭스를 조절 가능하다. Low frequency로 이온에너지를 조절하고, high frequency로 이온플럭스를 일반적으로 조절한다. 본 연구는 inductively coupled plasma (ICP)와 capacitively coupled plasma (CCP)를 사용하는 dual plasma source이다. ICP는 AE RPS로 2.4 MHz를 사용하고, CCP는 AE RFX-600으로 13.56 MHz이다. single L-probe는 Hiden ESPion이고, quadrupole mass spectrometer (QMS)는 INFICON CPM-300이다. chuck에 CCP가 인가되고, ICP는 SUS mesh를 거쳐서 영향을 미친다. Gas는 Ar, Ar+CF4 두 조건에서 비료를 하였다. Single L-probe를 이용하여 플라즈마를 측정한 결과 CCP만 인가하였을 때, Te 2.05 eV, Ne 4.07E+10 #/cm3, Ni 5.82E+10 #/cm3의 결과를 얻을 수 있었다. ICP를 방전하고 mesh를 통해서 chuck으로 입사하는 이온을 측정한 결과 mesh에 의해 이온이 중성화되어 거의 입사하지 않음을 확인할 수 있었다. 최종적으로 이온의 영향이 상쇄되고, 라디칼의 영향이 증가하여 높은 etch rate와 선택비를 가지며, 등방성 식각의 영향이 커질 것으로 사료된다.

• The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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• v.56 no.2
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• pp.349-354
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• 2007

In this work, we investigated etching characteristics of $HfO_2$ thin film and Si using inductive coupled plasma(ICP) system. The ion energy distribution functions in an ICP system was analyzed by quadrupole mass spectrometer(QMS) with an electrostatic ion energy analyzer. The maximum etch rate of $HfO_2$ thin film is 85.5 nm/min at a $BCl_3/(BCl_3+Ar)$ of 20 % and decreased with further addition of $BCl_3$ gas. From the QMS measurements, the most dominant positive ion energy distributions(IEDS) showed a maximum at 20 % of $BCl_3$. These tendency was very similar to the etch characteristics. This result agreed with the universal energy dependency of ion enhanced chemical etching yields. And the maximum selectivity of $HfO_2$ over Si is 3.05 at a $O_2$ addition of 2 sccm into the $BCl_3/(BCl_3+Ar)$ of 20 % plasma.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.24 no.2
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• pp.89-94
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• 2011

The cause of the thickness non-uniformity in the large area deposition of $SiO_2$ films by PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) was investigated by the plasma diagnostics. The spatial distribution of the plasma species in the chamber was obtained with DLP(Double Langmuir Probe) and the new-designed probe-type QMS(Quadrupole Mass Spectrometer). From the relationship between the spatial distribution of the plasma species and the depositing rate of the $SiO_2$ films, it was conformed that the non-uniform deposition of $SiO_2$ films was related with the spatial distribution of the oxygen radical density and electron temperature.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.21 no.8
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• pp.727-732
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• 2008

In this work, the etch characteristics of $VO_2$ thin films were investigated using inductively coupled plasma (ICP) of $Cl_2/Ar$ gas mixtures. To analyze the plasma characteristics, a quadrupole mass spectrometer (QMS), an optical emission spectroscopy (OES), and a Langmuir probe measuring system were used. The surface reaction of the $VO_2$ thin films was investigated using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). It was found that an increase in Ar fraction in the $Cl_2/Ar$ plasma at fixed gas pressure, input power, and bias power resulted in increasing $VO_2$ etch rate which reached a maximum value of 87.6 nm/min at 70-75 % Ar. It was confirmed that the etch rate of the $VO_2$ films was mainly controlled by the ion flux. On the basis of measuring results, we will discuss possible etching mechanism of $VO_2$ film in the $Cl_2/Ar$ plasma.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.40-40
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• 2010

사중극 질량 분석기(Quadrupole Mass Spectrometer, QMS)는 높은 정확도와 사용이 쉬운 장점으로 인해 반도체 및 디스플레이 산업 등의 진공공정에서 잔류가스를 측정하고 분석하는 기기로써 반도체 및 디스플레이 소자제조를 위한 공정 진단에서 많이 사용되고 있다. 특히 고진공으로 내려가면서 리크 디텍션(leak detection)과 미세 량의 잔류기체 감지가 더욱더 요구되며 특히 $H_2$ 및 CO의 경우 측정에 많은 어려움이 있다. 따라서 $H_2$ 및 CO의 미세 량을 감지하기 위하여 QMS의 성능을 평가할 수 있는 parameter 중 하나가 될 수 있는 minimum detectable partial pressure(MDPP)를 측정하였다. 실제 고진공에 도달하여 MDPP를 계산하기 위해서는 bake out이 필요하며 또한 가스가 주입되지 않은 상태에서 잔류기체의 조성을 정확히 알 수 없기 때문에 정량적 분석이 어렵다는 단점이 있다. 본 실험에서는 측정하고자 하는 물질의 소량 포함된 표준가스를 사용하여 부피확장방법으로 가스 챔버로 희석하여 이동시키고 핀홀에서 가스유량을 더 줄여서 QMS가 기체를 감지하는 압력범위를 유지하면서 가스를 인가하여 주어 그때의 MDPP를 계산하였다. 또한 tuning을 통해 이온전류를 증폭시켜 더 향상된 MDPP를 측정하였다. 이 방법을 사용하면 bake out을 통한 고진공에 도달하지 않고서도 MDPP를 측정할 수 있으며, 정확한 조성 및 부분압을 알 수 있고 또한 희석된 가스를 사용하여 MDPP를 더욱 더 향상시킬 수 있다.