• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.168-168
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• 2011

사중극 질량분석기(Quadrupole Mass Spectrometer, QMS)에서 사용하여 이온소스의 신뢰성을 평가하는 방법으로 약 50 ppm으로 $H_2$ 가스를 Ar 가스에 희석한 혼합기체를 주입하여 MDPP(Minimum Detectable Partial Pressure)를 측정하는 기술을 연구하였다. 수소 이온의 전류와 배경 노이즈의 비율(Signal/Noise)을 극대화하기 위하여 QMS를 튜닝하였고, 튜닝을 여러 번 반복한 결과 약 1 order 이내에서 repeatability를 얻을 수 있었다. 이 MDPP 평가방법을 이용하여 상용 이온소스와 한국표준과학연구원에서 기존 이온소스를 개선한 두 가지 다른 타입의 이온소스를 평가 비교하였고, 이 평가는 진공 챔버를 $2{\times}10^{-9}$ Torr로 배기한 뒤, 혼합된 희석기체를 주입하여 ~$10^{-7}$ Torr를 유지한 상태에서 QMS 200의 신호를 증폭시키기 위해 SEM (Secondary Electron Multiplier)을 사용하여 진행되었다. 사용한 혼합 희석기체는 한국표준과학연구원의 가스표준실에서 제조하였으며, 혼합비의 불확도는 수 ppm이다. 이 희석된 혼합가스를 사용하여 MDPP 값을 비교 분석하여 이온소스의 신뢰성 평가 연구를 하였다.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.22 no.4
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• pp.53-58
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• 2023

The storage capacity of 3D-NAND flash memory has been enhanced by the multi-layer dielectrics. The deposition process has become more challenging due to the tight process margin and the demand for accurate process control. To reduce product costs and ensure successful processes, process diagnosis techniques incorporating artificial intelligence (AI) have been adopted in semiconductor manufacturing. Recently there is a growing interest in process diagnosis, and numerous studies have been conducted in this field. For higher model accuracy, various process and sensor data are required, such as optical emission spectroscopy (OES), quadrupole mass spectrometer (QMS), and equipment control state. Among them, OES is usually used for plasma diagnostic. However, OES data can be distorted by viewport contamination, leading to misunderstandings in plasma diagnosis. This issue is particularly emphasized in multi-dielectric deposition processes, such as oxide and nitride (ON) stack. Thus, it is crucial to understand the potential misunderstandings related to OES data distortion due to viewport contamination. This paper explores the potential for misunderstanding OES data due to data distortion in the ON stack process. It suggests the possibility of excessively evaluating process drift through comparisons with a QMS. This understanding can be utilized to develop diagnostic models and identify the effects of viewport contamination in ON stack processes.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.6 no.4
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• pp.298-307
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• 1997

TDS(Thermal Desorption Spectroscopy)system, for diagnosis of CRT manufacturing process, was designed and constructed. Outgassings and thermal desorptions from the part or materials of CRT can be measured and analysed with this system at various temperatures. The system is consisted of 3 parts, vacuum chamber and pumping system with variable conductance, sample heating stages & their controller, and outgassing measurement devices, like as ion gauge or quadrupole mass spectrometer. The ultimate pressure of the system was under $1{\times}10^{-7}$ Pa. With the variable conductance system, the effective pumping speed of the chamber could be controlled from sub l/s to 100 l/s. The effective pumping speed values were determined by dynamic flow measurement principle. The temperatures and ramp rate of sample were controlled by tungsten heater and PID controller up to 600℃ within ±1℃ difference to setting value. Ion gauge & QMS were calibrated for quantitative measurements. Some examples of TDS measurement data and application on the CRT process analysis were shown.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.73-73
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• 2008

In this work, the study on the $SiO_2$ film non-uniformity by PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) was performed. Plasma diagnostics was analyzed by a DLP(Double Langmuir Probe) and a probe-type QMS(Quadrupole Mass Spectrometer) in order to investigate the spatial distribution of the plasma species in the chamber. The relationship between the plasma species and the depositing rate of the films was examined. On the basis of this work, it was confirmed that O radical density mainly contributed to the increase in the depositing rate of the $SiO_2$ films and the electron temperature in the plasma had a main effect on the formation of the oxygen radicals.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.133-133
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• 2010

중성입자빔 입사장치(neutral beam injection, NBI)의 중성빔 에너지 효율은 이온원의 수소 이온밀도 분율이 결정한다. 이온원에서 만들어진 $H^+$, $H_2^+$ 그리고 ${H_3}^+$는 중성화 과정(neutralization) 중 해리(dissociation) 때문에 각각 입사 에너지의 1, 1/2 그리고 1/3을 가진 중성입자가 된다. 중성빔 에너지 효율 제고하기 위해서는 이온원의 전체 이온 중 단원자 수소 이온 밀도 증가가 필요하다. 유도결합형 수소 플라즈마 이온원에서 RF 안테나 주파수에 따른 플라즈마 밀도와 단원자 수소 이온 밀도 비율 변화를 관찰하였다. RF 플라즈마에서 가스 압력이 결정하는 전자의 운동량 전달 충돌 주파수 대비 높은 RF 안테나 주파수(13.56 MHz)와 낮은 RF 안테나 주파수(수백 kHz)의 전력을 인가하였으며, Langmuir 탐침, 안테나 V-I 측정기 그리고 QMS(quadrupole mass spectrometer)을 이용하여 플라즈마 특성을 진단하였다. 플라즈마 밀도와 수소 이온 밀도 분율은 플라즈마 가열 메커니즘과 수소 플라즈마 내 반응 메커니즘에 의해 결정된다. 플라즈마 가열 메커니즘에 따른 실험 결과에 대한 RF 안테나 주파수 효과는 플라즈마 트랜스포머 회로 모델을 통해 해석하였으며, 수소 플라즈마 내 반응은 0-D 정상 상태의 입자 및 전력 평형 방정식 결과로 해석하였다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.10 no.1
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• pp.1-4
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• 2009

Dry etching characteristics of indium tin oxide films and etch selectivities over photoresist films were investigated using $Cl_2/HBr$ inductively coupled plasma. From a Langmuir probe diagnostic system, it was observed that while the plasma temperature was kept nearly constant in spite of the change of the HBr mixing ratio, the positive ion density decreases rapidly with increasing the mixing ratio. On the other hand, a quadrupole mass spectrometer showed that the neutral HBr and Br species increased. The etching mechanism in the $HBr/Cl_2$ plasma was analyzed.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2004.11a
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• pp.98-100
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• 2004

In this study, PST thin films were etched with inductively coupled $Cl_2/(Cl_2+Ar)$ plasmas. The etch characteristics of PST thin films as a function of $Cl_2/(Cl_2+Ar)$ gasmixtures were analyzed by using quadrupole mass spectrometer (QMS). Systematic studies were carried out as a function of the etching parameters, including the RF power and the working pressure. The maximum PST film etch rate is 56.2 nm/min, because a small addition of $Cl_2$ to the $Cl_2$/Ar mixture increased the chemical effect. It was proposed that sputter etching is the dominant etching mechanism while the contribution of chemical reaction is relatively low due to low volatility of etching products.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.10a
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• pp.241-242
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• 2009

다결정 실리콘 태양전지는 생산단가가 싸고 대면적화가 가능하여 상용화에 적합한 대안으로 제시되어 활발히 연구되고 있다. 그러나 다결정 실리콘 기관은 단결정에 비하야 B, P를 포함한 불순물이 많고 dialocation, twin, grain boundary 등의 결정 결함이 많아 비저항을 떨어뜨린다. 본 연구에서는 금속실리콘(99.9% Sl)을 태양광 급 고 순도 실리콘정녈하기 위하여 E-beam 용융 시 균일한 열전달 방법을 전산모사 하였다. 또한 소량의 반응성 가스($O_2$, $H_2$, $H_2O$)를 공급하는 경우 B와 P가 휘발성이 강한, BO, PO등으로 변하는 경우 QMS(Quadrupole mass spectrometer)로 검출가능 할 것인지 계산하였다.

• Analytical Science and Technology
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• v.22 no.2
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• pp.152-158
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• 2009

In this study, we made a new discharge source improving previous SPI source to ionize softly organic compounds. The new SPI source consists of two electrodes as a hollow mesh cathode of half cylindrical shape and a hollow anode. We optimized the geometrical parameter of the SPI source by investigating the I-V curves at the various distance between the cathode and the anode. As the results, we found stable conditions of the soft plasma on broad range of the current and the voltage. The new SPI source attached to quadrupole mass spectrometer (QMS), and we obtained the mass spectra of dichloromethane (DCM). The fragment patterns of DCM appeared similarly with the pattern of electron ionization (EI).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.238-239
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• 2011

최근 반도체 산업은 더 높은 성능의 회로 제작을 통해 초고집적화를 추구하고 있다. 이를 위해서 회로 설계의 최소 선폭과 소자 크기는 지속적으로 감소하고 있고 이를 위한 배선 기술들은 플라즈마 공정을 이용한 식각공정에 크게 의존하고 있다. 식각공정에 있어서 반응가스의 조성은 식각 속도와 선택도를 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 CIS QMS (closed ion source quadrupole mass spectrometer)를 이용하여 CF4+Ar를 이용한 실리콘 산화막의 플라즈마 식각 공정 시 생성되는 라디칼과 이온 종들을 측정하였다. Ar 이온이 기판표면과 충돌하여 기판물질간의 결합을 깨놓으면, 반응성 기체 및 라디칼과의 반응성이 커져서 식각 속도를 향상 시키게 된다. 본 실험에서는 2 MHz의 RPS (remote plasma source)를 이용하여 플라즈마를 발생시키고 13.56 MHz의 rf 전력을 기판에 인가하여 식각할 웨이퍼에 바이어스 전압을 유도하였다. CF4/(CF4+Ar)의 가스 혼합비가 커질수록 식각 부산물인 SiF3의 양은 증가 하였으며, CF4 혼합비가 0일 때(Ar 100%) 비하여 1일 때(CF4 100%) SiF3의 QMS 이온 전류는 106배 증가하였다. 이때의 Si와 결합하여 SiF3를 형성하는 F라디칼의 소모는 0.5배로 감소하였다. 또한 RPS power가 800 W일 때 플라즈마에 의해서 CF4는 CF3, CF2, CF로 해리 되며 SiO2 식각 시 라디칼의 직접적인 식각과 Si_F2의 흡착에 관여되는 F라디칼의 양은 CF3 대비 7%로 검출되었고, 식각 부산물인 SiF3는 13%로 측정되었다. Ar의 혼합비를 0 %에서 100%까지 증가시켜 가면서 측정한 결과 F/CF3는 $1.0{\times}105$에서 $2.8{\times}102$로 변화하였다. SiF3/CF3는 1.8에서 6.3으로 증가하여 Ar을 25% 이상 혼합하는 것은 이온 충돌 효과에 의한 식각 속도의 증진 기대와는 반대로 작용하는 것으로 판단된다.