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(A) study on characteristics of $SF_6$/$O_2$ capacitive discharge with QMS and Langmuir probe = 사중극자 질량 분석기와 랑뮈어 탐침을 이용한 $SF_6$/$O_2$ 축전 결합 플라즈마의 특성에 관한 연구
서명 / 저자 (A) study on characteristics of $SF_6$/$O_2$ capacitive discharge with QMS and Langmuir probe = 사중극자 질량 분석기와 랑뮈어 탐침을 이용한 $SF_6$/$O_2$ 축전 결합 플라즈마의 특성에 관한 연구 / Hun-Su Lee.
저자명 Lee, Hun-Su ; 이헌수
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2006].
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The $SF_6$/$O_2$ CCP plasma is widely used in industry. To measure and control etching characteristic, relation between etching ions/radicals and plasma property are searched. QMS and Langmuir probe are used to measure $n_2, T_e,$ EEDF and positive ion ratio. The experiment is done under fixed pressure of 50 mTorr. Firstly the $SF_6$ mixing ratio in the total gas is changed. Secondly the current applied to the electrode is changed. The relation between $n_e, T_e$ and relative F positive ion density shows discrepancy between the two experiments. However EEDF graph reveals a common underlying relation in the two experiments. By observing electron densities of high energy tail, in-situ monitoring of etching profile is possible.

현재 산업계에서 생산에 이용하는 미세공정 중 식각 공정이 많은 비중을 차지하고 있다. 식각은 플라즈마와 함께 이루어지는 경우가 대부분이며 그 중에서도 $SF_6$/$O_2$ 플라즈마를 이용한 축전 결합 플라즈마 식각이 많이 쓰이고 있다. 식각 공정 시 플라즈마의 상태를 실시간으로 관찰하는 값싸고 단순한 기술의 필요성이 요구된다. 식각을 실질적으로 일으키는 이온으로 F 양이온이 있으며, 플라즈마에서 F 양이온이 차지하는 비중이 커질 때 효과적으로 양이온이 만들어지는 것이라 유추할 수 있다. F 양이온이 $SF_6$에서 분해되어 생성되므로, S 원소가 포함된 양이온들의 총합에 대한 F 양이온의 비율을 관찰하여 식각 공정의 실시간 관찰 방법을 제안하고자 하였다. 실험 시 반응이 일어나는 실험 장비 내부의 압력은 50 mTorr로 고정하였으며, 실험 장치 내부로 들어오는 가스의 유입율 또한 고정하여, 실험 시 이온이 기기 내부에 머무는 시간이 실험에 미치는 영향을 최소화하도록 의도하였다. 먼저 전극에 가해지는 전류를 바꿔가며 실험을 하였고, 다음으로 혼합가스의 $SF_6$ 혼합 비율을 바꿔가며 실험을 하였다. 두 실험에서 랑뮈어 탐침을 이용하여 전자 온도와 전자 밀도를 측정하여, 사극 질량 분석기로 측정한 이온비와의 경향을 살펴보자 두 실험에서 서로 상반되는 현상을 관찰할 수 있었다. 이온비와 전자밀도 혹은 전자온도 사이의 관계가 단일한 관계식으로 나타내어 지지 않았으나, 전자 에너지 밀도 분포 함수에서 높은 에너지를 지닌 전자의 수와 이온비의 강한 상관관계를 확인할 수 있었다. 이로써 높은 에너지를 가진 전자의 밀도를 측정하는 간단한 방법으로, $SF_6$/$O_2$ 플라즈마를 이용한 축전 결합 플라즈마 식각의 상태를 실시간 관찰하며 제어할 수 있는 가능성을 추론하였다.

서지기타정보

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청구기호 {MPH 06005
형태사항 ii, 43 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 이헌수
지도교수의 영문표기 : Hong-Young Chang
지도교수의 한글표기 : 장홍영
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 물리학과,
주제 $SF_6$ $O_2$ EEDF Quadrupole mass spectrometry spectroscope QMS electron temperature density Langmuir probe process industry ion ratio
$SF_6$ $O_2$ EEDF 사극 질량 분석기 랑뮈어 탐침 전자 온도 밀도 공정 산업 이온 비
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