• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.7 no.4
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• pp.43-47
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• 2000

The etching characteristic of a tantalum thin film with pure chlorine plasma was studied using an electron cyclotron resonance etcher system. Optical emission actinometry (OEA) was used for the study of the etching mechanism of a tantalum thin film and optimum process condition was achieved by OEA study. Based on this mechanism, double step etching was performed and 0.15 $\mu\textrm{m}$ L & S was acquired successfully suppressing the microloading effect.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.4 no.4
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• pp.417-424
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• 1995

전자 회전 공명 플라즈마 발생 장치에서 CF4를 방전시켰을 때 각종 플루오로카본 래디칼의 절대적, 상대적 밀도 변화를 수소 철가율, 동작 압력 그리고 축방향에 따라 appearace mass spectrometry(AMS)를 통해 조사하였으며, 플루오린 원자의 상대적 밀도 변화가 actinometry법에 의해 조사되었다. 수소첨가에 따른 CF2 래디칼의 거동을 actinometry와 AMS로 살펴보았을 때 서로 일치하는 경향을 얻었으며 마이크로웨이브전력 500W, 압력 7.5mTorr에서 CF3와 CF2 래디칼의 밀도가 CF에 비해 높았으며 각각 2X1013/㎤, 1X1013/㎤의 값을 가졌다. 수소를 첨가함에 따라 플루오린 원자와 CF3의 밀도는 감소하는 반면 CF2와 CF의 밀도는 현저히 증가하여 수소가 40% 첨가된 경우 CF2의 밀도가 CF3보다 커짐을 확인하였다. 또한, CF2가 증가하면서 C2F4의 존재가 확인되었으며, 수소가 30% 첨가된 경우 축방향을 따라 C2F4래디캄만이 증가하였고 플루오린 원자는 감소하는 반면 다른 CFx(x=1~3)래디칼은 거의 변화가 없었다. 이러한 실험 결과를 토대로 CF4+H2 플라즈마를 이용한 산화막 식각 특성이 설명되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.217-217
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• 2011

플라즈마를 이용하는 식각 및 증착등의 반도체공정에 있어서 최근에는 기판의 크기가 점차 증가하는 추세에 있다. 이러한 대면적 플라즈마 발생장치 내에서 플라즈마 밀도와 라디칼 농도의 공간적인 특성을 이해하는 것에 대한 중요성이 더해지고 있다. 이를 위해 Langmuir probe와 같은 전기적 접근법에 의한 진단방법이나 광학적 접근법에 의한 진단방법에 대한 연구가 이루어 졌다. 전기적 접근법에 의한 플라즈마의 진단방법은 원리가 간단하고 정확도가 높다는 장점이 있지만 진단 장치에 의한 플라즈마의 간섭이 크고 식각가스의 경우 진단이 어렵다는 단점이 있다. 그에 비해 광학적 진단방법은 플라즈마에 간섭이 많지 않은 방법으로 알려져 있고 레이저 형광법(LIF), 원적외선 레이저 흡수 분광법(IR laser Absorption Spectroscopy), 광량측정법(Actinometry)등이 있다. 이 중 레이저 형광법, 원적외선 레이저 흡수 분광법의 경우, 진단장치가 매우 복잡하고 가격이 비싸다는 단점을 가지고 있다. 반면 광량측정법의 경우 다른 광학적 접근법에 의한 진단방법에 비해 원리와 실험장치가 간단하고 공간적인 라디칼 분포의 진단이 쉽다는 점에서 장점을 가지고 있다. Actinometry는 Ar과 같은 불활성 기체를 작은 비율을 넣어서 여기 된 불활성 기체의 파장세기와 여기 된 측정 라디칼의 파장세기의 비교를 통해 상대밀도를 측정하는 방법이다. 이 측정 방법에 Abel's inversion equation을 적용함으로 해서 대면적 M-ICP(Magnetized - Induced Coupled Plasma)에서 식각가스인 $CF_4$플라즈마에서 F 라디칼 농도의 공간적인 분포를 측정하고 분석하였다. 또한 플라즈마의 압력, 소스 전력 값과 기판 전력 값등의 조건의 변화에 따라 F 라디칼 농도의 분포가 어떻게 달라지는지에 대해 측정 분석하여 다루었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.146.1-146.1
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• 2013

반도체 디바이스의 집적화로 인하여 약간의 상태변화에 의하여 Chip의 불량이 발생하고 있다. 이로 인하여 일정한 플라즈마 상태를 유지 하는 것이 중요 한데 일정한 플라즈마 상태를 유지하기 위한 조건 중에 중요한 것이 채임버 Wall의 상태에 따른 변화 이다. 반도체 양산 장비에서 채임버 wall 상태를 직접 관찰하기는 어렵기 때문에 OES를 통한 많은 간접 분석방법의 개발이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 간접 분석 방법 중 Actinometry 기법을 통하여 wall 상태를 분석하는 내용을 소개 하고 있으며 Argon gas를 통하여 전자온도, EEDF를 그려줄 수 있다는 내용을 담고 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1995.06a
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• pp.97-97
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• 1995

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.13 no.3
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• pp.139-143
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• 2012

Optical emission spectroscopy (OES) is often used for real-time analysis of the plasma processes. OES has been suggested as a primary plasma process monitoring tool. It has the advantage of non-invasive in-situ monitoring capability but selecting the proper wavelengths for the analysis of OES data generally relies on empirically established methods. In this paper, we propose a practical method for the selection of OES wavelength peaks for the analysis of plasma etch process and this is done by investigating reactants and by-product gas species that reside in the plasma etch chamber. Wavelength selection criteria are based on the standard deviation and correlation coefficients. Moreover, chemical actinometry is employed for the normalization of the selected wavelengths. We also present the importance of chemical actinometry of OES data for quantitative analysis of plasma. Then, the suggested OES peak selection method is employed.. This method is used to find out the reason behind abnormal etching of PR erosion during a series of $SiO_2$ etch processes using the same recipe. From the experimental verification, we convinced that OES is not only capable for real-time detection of abnormal plasma process but it is also useful for the analysis of suspicious plasma behavior.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.213-213
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• 2016

현재 반도체 산업에서는 디바이스의 고 집적화, 고 수율을 목적으로 패턴의 미세화 및 웨이퍼의 대면적화와 같은 이슈가 크게 부각되고 있다. 다중 패터닝(multiple patterning) 기술을 통하여 고 집적 패턴을 구현이 가능해졌으며, 이와 같은 상황에서 각 패턴의 임계치수(critical dimension) 변화는 패턴의 위치 및 품질에 큰 영향을 끼치기 때문에 포토마스크의 임계치수 균일도(critical dimension uniformity, CDU)가 제작 공정에서 주요 파라미터로 인식되고 있다. 반도체 광 리소그래피 공정에서 크롬(Cr) 박막은 사용되는 포토 마스크의 재료로 널리 사용되고 있으며, 이러한 포토마스크는 fused silica, chrome, PR의 박막 층으로 이루어져 있다. 포토마스크의 패턴은 플라즈마 식각 장비를 이용하여 형성하게 되므로, 식각 공정의 플라즈마 균일도를 계측하고 관리 하는 것은 공정 결과물 관리에 필수적이며 전체 반도체 공정 수율에도 큰 영향을 미친다. 흔히, 포토마스크 임계치수는 플라즈마 공정에서의 라디칼 농도 및 식각 선택비에 의해 크게 영향을 받는 것으로 알려져 왔다. 본 연구에서는 Cr 포토마스크 에칭 공정에서의 Cl2/O2 공정 플라즈마에 대해 O2 가스 주입량에 따른 식각 선택비(etch selectivity) 변화를 계측하여 선택비 제어를 통한 Cr 포토마스크 임계치수 균일도 향상을 실험적으로 입증하였다. 연구에서 사용한 플라즈마 계측 방법인 발광분광법(OES)과 optical actinometry의 적합성을 확인하기 위해서 Cl2 가스 주입량에 따른 actinometer 기체(Ar)에 대한 atomic Cl 농도비를 계측하였고, actinometry 이론에 근거하여 linear regression error 1.9%을 보였다. 다음으로, O2 가스 주입비에 따른 Cr 및 PR의 식각률(etch rate)을 계측함으로써 식각 선택비(etch selectivity)의 변화율이 적은 O2 가스 농도 범위(8-14%)를 확인하였고, 이 구간에서 임계치수 균일도가 가장 좋을 것으로 예상할 수 있었다. (그림 1) 또한, spatially resolvable optical emission spectrometer(SROES)를 사용하여 플라즈마 챔버 내부의 O atom 및 Cl radical의 공간 농도 분포를 확인하였다. 포토마스크의 임계치수 균일도(CDU)는 챔버 내부의 식각 선택비의 변화율에 강하게 영향을 받을 것으로 예상하였고, 이를 입증하기 위해 각각 다른 O2 농도 환경에서 포토마스크 임계치수 값을 확인하였다. (표1) O2 11%에서 측정된 임계치수 균일도는 1.3nm, 그 외의 O2 가스 주입량에 대해서는 임계치수 균일도 ~1.7nm의 범위를 보이며, 이는 25% 임계치수 균일도 향상을 의미함을 보인다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.455-456
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• 2012

최근 반도체 소자의 Design rule의 지속적인 축소로 물리적 한계에 다가서고 있는 상황이다. 이에 대한 대책으로 여러가지 방안이 대두되고 있으며 그 중 하나로 TSV (Through Silicon Via)를 적용한 3D 혹은 stack scheme이 개발되고 있다. TSV 공정은 throughput의 향상을 위해 high etch rate를 기본 필요 조건으로 한다. 본 연구에서는 자화된 유도결합 식각 장치하에서 $SF_6/O_2$ 플라즈마의 특성을 Langmuir Probe와 Actinometry를 이용하여 측정하고 자화여부에 따른 특성 차이와 이의 Silicon Via에 대한 특성에 대해 살펴보았다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.9 no.1
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• pp.76-80
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• 2000

CF & $CF_2$ radicals in a $C_4F_8$ inductively coupled plasma were observed with laser induced fluorescence. 251.9nm UV laser was used for the $CF_2$ excitation and 265.3nm UV emitted light for the detection which has the maximum intensity among many induced fluorescence lights. In the case of CF radical detection, 232.9nm UV laser was used for the excitation and 247.6nm for the detection. $CF_2$ radical density increased toward substrate, while CF radical had its maximum at about 10nm away from the substrate. The atomic fluorine density which was studied by the actinometry increased as the position moves away from the substrate. This phenomena was thought to have a close relation with the polymer growth on the wafer. When the bias voltage increased, $CF_2$ , CF radicals decreased while the atomic fluorine increased tio some extent and then decreased, which was thought to be due to the change in the ionization and dissociation.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.10 no.12
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• pp.819-824
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• 2000

In this research, the etching characteristics of Ta thin film with chlorine plsama have been studied by Electron Cyclotron Resonance (ECR) plasma etching system. The effects of microwave power, RF bias power, working pressure and gas chemistry on the etching profiles have been investigated. The microloading effect, which was observed at fine pattern formation, was effectively suppressed by double step etching, and anisotropic $0.2{\mu\textrm{m}}$ L&S patterns were successfully generated.