A Study on plasma etching for PCR manufacturing

PCR 장치를 위한 플라즈마 식각에 관한 연구

Plasma etching technology has been developed since it is recognized that silicon etching is very crucial in MEMS(Micro Electro Mechanical System) technology. In this study ICP(Inductive Coupled Plasma) technology was used as a new plasma etching to increase ion density without increasing ion energy, and to maintain the etching directions. This plasma etching can be used for many MEMS applications, but it has been used for PCR(Polymerase Chain Reaction) device fabrication. Platen power, Coil power and process pressure were parameters for observing the etching rate changes. Conclusively Platen power 12W, Coil power 500W, etchng/passivation cycle 6/7sec gives the etching rate of $1.2{\mu}m/min$ and sidewall profile of $90{\pm}0.7^{\circ}$, exclusively. It was concluded from this study that it was possible to minimize the environmental effect by optimizing the etching process using SF6 gas.

MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술에서 실리콘 식각기술의 중요성으로 플라즈마 식각기술의 개발이 꾸준히 진행되고 있다. 본 연구에서는 ICP(Inductive Coupled Plasma)를 이용하여 플라즈마를 발생시켜, 이온에너지를 증가시키지 않고도 이온밀도를 높이고 이온입자들에 의한 식각의 방향성을 가할 수 있는 새로운 플라즈마 기술을 이용하였다. 이같이 플라즈마를 이용하여 실리콘웨이퍼를 식각하여 제조하는 MEMS 응용분야는 다양하나, 본 연구에서는 미생물배양에 응용할 수 있는 PCR(Polymerase Chain Reaction)장치 제작을 위한 식각에 이용하였다. Platen power, Coil power 및 Process pressure에 다양한 변화를 주어 각 변수에 따른 식각속도를 관찰하였다. 각 공정별 변수를 변화시킨 결과 Platen 12W, Coil power 500W, 식각/Passivation Cycle 6/7sec 일 경우 식각속도는 $1.2{\mu}m/min$ 이었고, sidewall profile은 $90{\pm}0.7^{\circ}$로 나타나 매우 우수한 결과를 보였다. 분 연구에 SF6를 식각에 이용하였으며 공정의 최적화를 통하여 사용량을 최소화하여환경영향이 최소가 될 수 있는 가능성이 있었다.