직류 열 플라즈마의 발생 및 그 특성에 관한 연구

김원규(W.K. Kim),연충규(C.K. Yeon),김준식(J.S. Kim),황기웅(K.W. Whang) 대한전기학회 1989 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.1989 No.11

TFT LCD 제조용 대면적 Magnetron Sputtering 장치 설계와 Al 성장막 특성 조사

유운종(W. J. Yoo),현광수(K. S. Hyun),이재선(J. S. Lee),최원성(W. S. Choi),민병희(B. H. Min),연충규(C. K. Yon),표재확(J. H. Pyo),황기웅(K. W. Whang) 한국진공학회(ASCT) 1993 Applied Science and Convergence Technology Vol.2 No.4

TFT LCD(thin film transistor liquid crystal display) 금속화 박막제조를 위한 sputtering 장치 구성시에 대면적 기판에 박막의 균일도와 온도균일도, 진공용기내부에서의 sputtering 기체의 압력구배, 최저도달진공도, 기판 운송계의 이송의 안정성을 고려한다. 기판크기를 400×400 ㎜로 하여 sputtering source가 장착된 증착챔버, 기판을 증착전 RF 세척을 하고 온도를 200℃ 이상 상승을 위한 히탱챔버, 기판을 운송하는 운송계, (un)load lock 챔버로 구성하였다. 히터를 설계ㆍ제조하여 유리기판 위에서 온도균일도를 측정한 결과 250℃±5% 이내였고, 증착챔버의 최저도달진공도는 cryo 펌프로 24 시간 배기 후 1.8×10^(-7)torr였다. Sputtering source에 알루미늄 target를 장착시켜 알루미늄박막의 균일도, reflectivity, sheet resistance를 각각 측정하였다. Factors considered building the magnetron sputtering system for TFT LCD (thin film transistor liquid crystal display) metallization were thin film thickness uniformity, temperature uniformity and the pressure gradient of sputtering gas flow in vacuum chamber, base pressure, and the stability of the carrier moving. The system was consisted of a deposition chamber, a pre-heating chamber, a RF-precleaning chamber and a load/unload lock chamber. The system was designed to handle a substrate with dimension of 400 ×400 ㎜. The temperature uniformity of a heater table developed showed 250℃±5% accuracy on the substrate glass. A base pressure of 1.8×10^(-7)torr was obtained after 24 hours pumping with a cryo pump. After an aluminum target was installed in a sputtering source and the film was deposited on the glass, the uniformity, reflectivity and sheet resistance of the deposited film were measured.

헬리콘 플라즈마를 이용한 고선택비 산화막 식각에 관한 연구

김정훈(J. H. Kim),김진성(J. S. Kim),김윤택(Y. T. Kim),황기웅(K. W. Whang),주정훈(J. H. Joo) 한국진공학회(ASCT) 1998 Applied Science and Convergence Technology Vol.7 No.4

헬리콘 플라즈마 장치에서 주 입력 전력, 공정 압력을 변수로 산화막 식각 특성을 조사하였다. 산화막 식각 특성은 주 입력 전력이 높을수록, 그리고 공정 압력이 낮을수록 좋아졌다. C₄F_8 플라즈마에서 주 입력 전력이 300W에서 2000W로 증가함에 따라 실리콘에 대한 선택비는 2.9에서 25.33로 증가하였으며, 공정 압력이 10 mTorr에서 1.5 mTorr로 감소함에 따라 2.3에서 16.21로 증가하였다. 4극 질량 분석기를 사용하여 플라즈마 내의 라디칼 종 및 이온 종의 상대적 변화 추이를 살펴본 결과, 공정 압력이 낮아지고 입력 전력이 높아질수록 이온 종의 밀도가 라디칼 종의 밀도에 비해서 상대적으로 높아지면서 고선택비 식각이 얻어지는 것으로 밝혀졌다. SiO₂ etch characteristics were studied as a function of the basic parameters, such as the main RF power and the operating pressure in a helicon plasma. SiO₂ etch characteristics were improved as the main RF power was increased and the operating pressure was decreased. SiO₂ etch selectivity over silicon increased from 2.9 to 25.33 when the RF input power increased from 300 W to 2 kW and from 2.3 to 16.21 when the operating pressure decreased from 10 mTorr to 1.5 mTorr with C₄F_8 plasma. We used a quadrupole mass spectrometer to measure the relative abundancies of various ionic and radical species to explain the experimental results and found that when the operating pressure is low and the RF input power is high, the highly selective SiO₂ etch is achieved as a result of density increment of the densities of various ionic species.

유도 결합형 열 플라즈마의 특성 연구

신홍민(H.M. Sin),최경철(K.C. Choi),김원규(W.K. Kim),황기웅(K.W. Whang) 대한전기학회 1991 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.1991 No.11

CF₄ 플라즈마를 이용한 건식식각에 관한 연구

황기웅(K. W. Whang),이종덕(J. D. Lee),김성철(S. Ch. Kim),서용운(Y. W. Seo),최경철(K. CH. Choi),한해욱(H. W. Han) 대한전자공학회 1986 대한전자공학회 학술대회 Vol.1986 No.12

HCD법 이온플레이팅에 의한 TiN 박막 제작

서용운(Y.W. Seo),조상무(S.M. Cho),김명제(M.J. Kim),황기웅(K.W. Whang) 대한전기학회 1989 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.1989 No.11

RF 용량결합 플라즈마 발생장치에서 입자오염이 플라즈마 물성에 미치는 영향

연충규(C. K. Yeon),양일동(I. D. Yang),황기웅(K. W. Whang) 한국진공학회(ASCT) 1994 Applied Science and Convergence Technology Vol.3 No.2

음극에 DLC(Diamond-like Carbon) 필름이 놓여져 있는 용량결합형의 RF 플라즈마 장치에서 Ar 가스에 의한 방전에서 발생된 입자의 분포를 레이저 산란에 의하여 관측하였다. 발생된 입자들은 플라즈마와 sheath의 경계면에서 높은 밀도의 구름을 이루었으며, 시간에 따라 주기적인 분포의 변화가 반복되었다. 입자 구름의 발생은 플라즈마 물성의 변화를 야기하였으며, 그 결과로 심한 self-bias 전위의 감소현상이 관측되었다. 입자 구름분포의 시간에 따른 변화와 같은 주기의 self-bias, 플라즈마전위의 진동현상이 가열된 fast-scanning Langmuir 탐침에 의하여 관측되었다. 이 결과는 입자 표면에로의 음전하 누적에 따른 전체 음전하의 이동도(mobility) 감소에 의한 것으로 해석된다. 또한 방출 분광법에 의하여 입자오염상태의 Ar 플라즈마와 정상상태의 Ar 플라즈마의 방출 선세기(emission line intensity)의 변화를 관측하였는데, 입자구름 오염시의 2차전자 차폐현상에 의해 높은 문턱 에너지를 가진 Ar Ⅱ 선의 세기 감소현상이 나타났다. The particle distribution in a capacitively coupled RF plasma reactor with Ar gas is observed by the laser light scattering method. The plasma-generated particles form a cloud around the plasma-sheath boundary and their distribution varies periodically with time. The generation of particle cloud causes the self-bias voltage to decrease and the self-bias and the plasma potential vary all with the same period. This indicates that the mobility of negative charges decreases as a result of the electron accumulation on the particles. The emission spectrum is obtained from the particle-contaminated plasma, and compared with the clean normal Ar plasma. The intensity of Ar Ⅱ lines which have the higher threshold energies than Ar I lines bocomes lower as a result of the screening effect by the particle cloud.

극저온 자화 유도 결합 플라즈마를 이용한 Platinum 식각에 관한 연구

김진성(J. S. Kim),김정훈(J. H. Kim),김윤택(Y. T. Kim),황기웅(K. W. Whang),주정훈(J. H. Joo),김진웅(J. W. Kim) 한국진공학회(ASCT) 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.4(1)

극저온 자화 유도 결합 플라즈마 장치에서 Platinum 건식 식각의 특성을 연구하였다. Platinum 식각에서는 스퍼터링되어 방출된 Pt가 PR과 함께 형상 식각된 Pt의 측면에 재증착(redeposition)되는 문제점이 있다. 본 실험에서는 이러한 재증착으로 형성된 fence의 제거와 나아가 새로운 Pt 식각 기술의 제안을 목적으로 극저온 자화 유도 결합 플라즈마 발생 장치의 여러 변수를 변화시키며 Pt의 식각 특성을 조사하였다. 실험 변수로는 RF 전력, 압력, 바이어스 전압, 기판 온도, 가스 혼합 비율로 하였으며 주된 관찰 대상은 fence의 형성과 그 모양이었다. 실험 결과 바이어스 전력이 높아질수록 fence의 높이가 현저히 낮아졌으나 fence를 완전히 제거하지는 못하였다. 기판 온도가 -190℃인 극저온에서는 상온에서의 결과보다 fence의 높이가 20% 낮은 결과를 얻었으나 이는 극저온에서의 PR 식각 속도가 상온에서의 경우보다 큰 것에 그 원인이 있는 것으로 보인다. 가스의 혼합 변수에서는 Ar과 SF_6의 혼합 비율을 변화시켰으며 Ar/SF_6 플라즈마를 이용한 식각에서는 SF_6의 비율이 전체 유입 가스의 14% 이상인 조건에서 fence가 제거되며 화학 반응이 참여한 식각 특성과 유사한 경향을 가짐을 확인하였다. Characteristics of platinum dry etching were investigated in a cryogenic magnetized inductively coupled plasma (MICP). The problem with platinum etching is the redeposition of sputtered platinum on the sidewall. Because of the redeposits on the sidewall, the etching of patterned platinum structure produces feature sizes that exceed the original dimension of the PR size and the etch profile has needle-like shape [1]. The main object of this study was to investigate a new process technology for fence-free Pt etching. As bias voltage increased, the height of fence was reduced. In cryogenic etching, the height of fence was reduced to 20% at -190℃ compared with that of room temperature, however the etch profile was not still fence-free. In Ar/SF_6 Plasma, fence-free Pt etching was possible. As the ratio of SF_6 gas flow is more than 14% of total gas flow, the etch profile had no fence. Chemical reaction seemed to take place in the etch process.

레이저 유도 형광법을 이용한 유도 결합 플라즈마내의 CF, CF₂ 라디칼의 거동에 관한 연구

김정훈(J. H. Kim),이호준(H. J. Lee),황기웅(K. W. Whang),주정훈(J. H. Joo) 한국진공학회(ASCT) 2000 Applied Science and Convergence Technology Vol.9 No.1

유도 결합에 의해 생성된 C₄F_8 플라즈마내의 CF 및 CF₂ 라디칼을 레이저 유도 형광법(Laser-Induced Fluorescence)을 이용하여 관측하였다. 25l.9 ㎚ UV 레이저를 이용하여 CF₂ 종을 여기시킨 후, 유도 형광되는 265.2 ㎚ 파장의 빛으로 CF₂ 라디칼을 모니터링하였으며, CF 라디칼의 경우는 파장 232.9 ㎚의 레이저를 이용해서 여기시킨 후, 파장 240.0 ㎚의 유도 형광되는 빛으로 관측하였다. 기판 근처의 CF₂ 라디칼밀도 분포를 관측한 결과, 기판에 가까워칠수록 CF₂ 라디칼의 양이 증가하는 것으로 관측되었다. 그러나 CF 라디칼 밀도는 기판에서 10㎜정도 떨어진 지점에서 최대값을 가졌고, Actinometry 방법을 통해 관측된 플루오린 원자의 빌도 분포는 기판에서 멀어질수록 약간 증가하는 것으로 나타났으며, 이러한 차이는 기판에 형성되는 폴리머와 밀접한 관계를 갖는 것으로 사료된다. 바이어스 전압을 증가시켰을 경우, CF 및 CF₂ 라디칼은 감소를 하였으나, 플루오린의 양은 어느 정도 증가하다가 감소하는 것으로 나타났는데, 이는 바이어스 전력에 의한 이온화 및 해리에 의한 것으로 사료된다. CF & CF₂ radicals in a C₄F_8 inductively coupled plasma were observed with laser induced fluorescence. 251.9 ㎚ UV laser was used for the CF₂ excitation and 265.2 ㎚ UV emitted light for the detection, which had the maximum intensity among many induced fluorescence lights. In the case of CF radical detection, 232.9 ㎚ UV laser was used for the excitation and 247.6 ㎚ for the detection. CF₂ radical density increased toward substrate, while CF radical had its maximum at about 10 ㎜ 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, CF₂, CF radicals decreased while the atomic fluorine increased to some extent and then decreased, which was thought to be due to the change in the ionization and dissociation.

수치해석에 의한 유도결합 플라즈마의 특성연구

김윤택(Y. T. Kim),노영수(Y. S. Rho),이홍식(H. S. Lee),황기웅(K. W. Whang) 한국진공학회(ASCT) 1994 Applied Science and Convergence Technology Vol.3 No.4

유도결합 플라즈마의 해석식으로는 양극성 확산, 정상상태를 가정한 확산식, 열평형식과 변위전류를 무시한 맥스웰 식을 사용하였다. 해석기법으로는 유한 차분법과 적분법을 축대칭 2차원(R, Z) 모델에 적용하였다. 유도결합 플라즈마장치의 RF 전력, 압력, 석영창 두께, 차폐부 높이에 따른 전자온도, 전자밀도, 등가 저항, 등가 인덕턴스, 효율, 견합계수 k, Q-factor의 변화를 구하였다. 특히 등가저항은 진공챔버, 차폐부 및 코일의 손실저항을 고려하여 구하였다. We use diffusion equation and thermal equibrium equation assumed ambipolar diffusion and time averaged steady state, Maxwell’s equation neglected displacement current as analysis equations of inductively coupled plasma. Finite difference method and integration method are applied to axi-symmetry 2-dimention(R,Z) model. The variation of electron temperature, electron density, equivalent resistance, equivalent inductance, efficiency, coupling coefficient k, Q-factor depended on RF power, pressure, thickness of quartz window, height of shielding part of inductively coupled plasma system are calculated. Especially, equivalent resistance include loss resistance of vacuum chamber, shielding part and coil.