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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최희환
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 한국항공대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수57
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유도결합형 플라즈마 장비는 저압조건에서 고밀도 플라즈마를 형성하고 높은 균일성을 제공한다는 장점으로 반도체 및 디스플레이 공정에서 널리 사용된다. 공정 조건(반응가스, 인가 전력, 압력, 유량 등)을 변경하여 식각 효율을 높이기 위한 많은 방법들이 연구되어 왔으며, 본 논문에서는 반응가스와 인가 전력에 따른 반도체 식각 공정용 유도결합형 플라즈마 방전 시뮬레이션 연구가 수행되었다.
먼저, 식각 공정의 핵심 중 하나인 반응가스에 초점을 맞추었다. 실리콘 및 실리콘 옥사이드 필름 식각 시 사용되는 CF4 가스의 경우, 단독으로 사용하기보다는 Ar 및 O2 가스와 혼합하여 식각 속도를 증가시킨다. 따라서 세 가지 반응가스(CF4, CF4/Ar, CF4/ O2)에 대한 수치적인 해석을 통해 반응 메커니즘을 이해하고 결과를 비교 분석하였다.
더불어 플라즈마의 균일도를 증가시킬 수 있고 전하로 인한 손상 (charge-induced damage)을 줄일 수 있는 펄스 유도결합형 플라즈마를 연구하였다. 전력을 연속파와 펄스형태로 인가한 경우에서의 플라즈마의 특성들이 고찰되었으며, 시뮬레이션의 신뢰도를 높이기 위해 플라즈마의 매개변수들을 실험값과 비교하였다.
먼저, 식각 공정의 핵심 중 하나인 반응가스에 초점을 맞추었다. 실리콘 및 실리콘 옥사이드 필름 식각 시 사용되는 CF4 가스의 경우, 단독으로 사용하기보다는 Ar 및 O2 가스와 혼합하여 식각 속도를 증가시킨다. 따라서 세 가지 반응가스(CF4, CF4/Ar, CF4/ O2)에 대한 수치적인 해석을 통해 반응 메커니즘을 이해하고 결과를 비교 분석하였다.
더불어 플라즈마의 균일도를 증가시킬 수 있고 전하로 인한 손상 (charge-induced damage)을 줄일 수 있는 펄스 유도결합형 플라즈마를 연구하였다. 전력을 연속파와 펄스형태로 인가한 경우에서의 플라즈마의 특성들이 고찰되었으며, 시뮬레이션의 신뢰도를 높이기 위해 플라즈마의 매개변수들을 실험값과 비교하였다.
목차
제1장 서 론 ...................................................................................... 11.1 반도체 제조공정에서의 플라즈마 식각기술 동향 및 배경 ..... 11.2 반도체 공정용 유도결합형 플라즈마 시뮬레이션 ................... 31.2.1 전자기장 모델링 ........................................................ 51.2.2 전자 모델링 ............................................................... 71.2.3 Heavy species 모델링 ............................................. 10제2장 반응 가스에 따른 반도체 공정용 ICP 시뮬레이션 ................ 132.1 유도결합형 플라즈마 방전에 사용되는 식각가스 ................... 132.1.1 시뮬레이션 모델 ........................................................ 142.1.1.1 공정조건 및 구조 모델링 ............................. 142.1.1.2 가스 별(CF4, CF4/Ar, CF4/O2) 특성 및 반응식 172.1.2 결과 및 분석 ............................................................. 262.1.2.1 CF4 플라즈마 방전 ....................................... 262.1.2.2 CF4/Ar 플라즈마 방전 ................................. 332.1.2.3 CF4/O2 플라즈마 방전 .................................. 382.1.3 결 론 ......................................................................... 44제3장 반도체 공정용 Pulsed ICP 방전 시뮬레이션 ........................ 453.1 Pulsed ICP 방전 시뮬레이션의 정확성 확인을 위한 결과 비교 453.1.1 시뮬레이션 모델 ........................................................ 463.1.2 결과 및 분석 ............................................................. 493.1.2.1 CW ICP에서 EEDF 및 추가적인 물리학 계산에 따른 효과 .. 493.1.2.2 Langmuir probe로 측정한 결과와의 비교 ... 533.1.2.3 Hairpin probe로 측정한 결과와의 비교 ....... 593.1.3 결 론 ......................................................................... 63참고문헌 ............................................................................................. 65
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