• 한국재료학회지
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• 제11권6호
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• pp.527-532
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• 2001

O$_2$plasma와 H(hfac)을 이용한 Cu 박막의 건식 식각을 조사하였다. 휘발성이 큰 Cu(hfac)$_2$와 $H_2O$를 탈착시키기 위하여 $O_2$ Plasma를 이용한 Cu 박막의 산화와 생성된 Cu 산화막을 H(hfac)과의 반응으로 제거하는 공정으로 식각을 수행하였다. Cu 박막의 식각율은 50-700 /min의 범위를 보였으며, 기판온도, H(hfac)/O$_2$ 유량비, plasma power에 따라 변하였다. Cu 박막의 식각율은 기판온도 215$^{\circ}C$보다 높은 온도구간에서 RF power가 증가함에 따라 증가하였고, 산화 공정과 H (hfac)과의 반응이 균형을 이루는 최적의 H (hfac)/O$_2$ 유량비는 1:1임을 확인하였다. Ti mask를 사용한 Cu Patterning은 유량비 1 : 1, 기판온도 25$0^{\circ}C$에서 실시하였고, 30$^{\circ}$외 taper slope를 갖는 등방성 etching profile을 얻을 수 있었다. Taper angle을 갖는 Cu 건식 patterning은 고해상도의 대면적 thin film transistor liquid-crystal(TFT-LCDs)를 위래 필요한 것으로써 기판온도, RF power, 유량비를 조절한 one-step 공정으로부터 성공적으로 얻을 수 있었다.

• 전자공학회논문지D
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• 제36D2호
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• pp.41-47
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• 1999

본 논문에서는 플라즈마 건식 식각 공정을 모의 실험하기 위하여 셀 제거 방법을 적용하여 개발한 시뮬레이터의 성능을 보고한다. 마스크의 기하학적 형상에 의한 그림자 효과(shadow effect)를 고려하기 위한 알고리즘과, 오차의 누적을 막기 위한 알고리즘을 새로이 적용하였다. 입사하는 이온의 분포를 계산하기 위해서 해석적 모델과 몬테 카를로 방법을 모두 적용하였다. 또한 사용자가 유닉스(UNIX) 환경에서 공정 조건을 편리하게 입력할 수 있도록 그래픽 사용자 환경(graphic user interface, GUI)을 개발하였다. 개발된 3D-SURFILER(SURface proFILER)의 성능을 검증하기 위한 콘택 홀(contact hol) 구조의 시뮬레이션에서 셀의 수를 36,000($30{\times}40{\times}30$)으로 설정하여 시뮬레이션하였을 때 SUN ULTRA 1 시스템에서 약 10Mbyte의 메모리가 사용되었으며, 시뮬레이션 시간을 20분이었다. 종횡비(aspect ratio)가 1.57인 콘택 홀 구조에서 반응성 이온 식각(reactive ion etching, RIE)을 시뮬레이션하였으며, 이온의 증속 식각의 정도를 나타내는 손상 계수의 변화와 압력이 600mTorr일 때의 이온의 입사 분포에 의한 토포그래픽(topography) 진화를 시뮬레이션하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.177.1-177.1
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• 2015

플라즈마 건식 식각공정은 반도체 공정에 있어 증착 및 세정 공정과 함께 중요한 공정중 하나이다. 기존 연구에서는 높은 식각 속도, 종횡비, 대면적에 대한 균일도 증가를 위하여 플라즈마 이온 밀도의 증가와 전자 온도를 감소시키기 위한 노력을 하고 있으며 플라즈마 식각분석 연구에서는 분광학 분석 기법을 활용하여 플라즈마에 의하여 활성화된 식각 가스와 박막 표면의 반응 메커니즘 연구가 진행 중에 있다. 그러나 지금까지의 플라즈마 식각연구에서는 플라즈마 식각 공정에서 발생되는 박막의 damage에 대한 연구는 전무하다. 본 연구에서는 플라즈마 식각과정에서 발생되는 박막 표면의 damage 연구를 위하여 Nano-indenter에 의한 분석 기법을 제시하였다. Nano-indentation 기법은 박막 표면을 indenter tip으로 직접 인가하여 박막 표면의 기계적 특성을 분석하고 이를 통하여 플라즈마에 의한 박막 표면의 물성 변화를 정량적으로 측정한다. 실험에서 플라즈마 소스는 Adaptively Coupled Plasma (ACP)를 사용하였고 식각 가스로는 HBr 가스를 주로 사용하였으며, 플라즈마 소스 파워는 1000 W로 고정 하였다. 연구 결과에 의하면 식각공정 챔버 내 압력이 5, 10, 15 및 20 mTorr로 증가함에 따라 TEOS SiO2 박막의 강도가 7.76, 8.55, 8.88 및 6.29 GPa로 변화되는 것을 측정하였고 bias power에 따라서도 다르게 측정됨을 확인하였다. 이 결과를 통하여 Nano-indentation 분석 기법을 활용하여 TEOS SiO2 박막의 식각공정의 변화에 따른 강도변화를 측정함으로써 플라즈마에 의한 박막 표면의 damage를 정량적으로 측정 가능함을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.245-245
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• 2010

최근에 반도체 소자 및 마이크로머신, 바이오센서 등에 사용되는 미세 부품에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 미세 부품을 제작하기 위한 MEMS 공정은 대표적으로 화학용액을 이용한 습식식각, 플라즈마를 이용한 건식식각 등이 주를 이룬다. Micro blaster는 경도가 강하고 화학적 내성을 가지며 용융점이 높아 반도체 MEMS 공정에 어려움이 있는 기판을 다양한 형태로 식각 할 수 있는 기계적인 식각 공정 기술이라 할 수 있다. Micro blaster의 식각 공정은 고속의 날카로운 입자가 공작물을 타격할 때 입자의 아래에는 고압축응력이 발생하게 되고, 이 고압축 응력에 의하여 소성변형과 탄성변형이 발생된다. 이러한 변형이 발전되어 재료의 파괴 초기값보다 크게 되면 크랙이 발생되고, 점점 더 발전하게 되면 재료의 제거가 일어나는 단계로 이루어진다. 본 연구에서는 micro blaster 장비를 반도체 MEMS 공정에 적용하기 위한 식각 특성에 관하여 확인하였다. Micro blaster 장비와 식각에 사용한 파우더는 COMCO INC. 제품을 사용하였다. Micro blaster를 $Al_2O_3$ 파우더의 입자 크기, 분사 압력, 기판의 종류, 노즐과 기판과의 간격, 반복 횟수, 노즐 이동 속도 등의 공정 조건에 따른 식각 특성에 관하여 분석하였다. 특히 실제 반도체 MEMS 공정에 적용 가능한지 여부를 확인하기 위하여 바이오 PCR-chip을 제작하였다. 먼저 glass 기판과 Si wafer 기판에서의 식각률을 비교 분석하였고, 이 식각률을 바탕으로 바이오 PCR-chip에 사용하게 될 미세 홀과 미세 채널, 그리고 미세 챔버를 형성 하였다. 패턴을 형성하기 위하여 TOK Ordyl 사의 DFR(dry film photoresist:BF-410)을 passivation 막으로 사용하였다. Micro blaster에 사용되는 파우더의 직경이 수${\mu}m$ 이상이기 때문에 $10\;{\mu}m$ 이하의 미세 채널과 미세홀을 형성하기 어려웠지만 현재 반도체 MEMS 공정 기술로 제작 연구되어지고 있는 바이오 PCR-chip을 직접 제작하여 micro blaster를 이용한 반도체 MEMS 공정 기술에 적용 가능함을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.293-293
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• 2010

최근 태양전지 연구에서 저가격화를 실현하는 방법 중 하나로 폐 실리콘 웨이퍼를 재생하는 방법에 관하여 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 기존 웨이퍼 재생공정은 높은 재처리 비용과 복잡한 공정등의 많은 단점을 가지고 있다. 챔버 내에 압축된 공기나 가스에 의해 가속된 미세 파우더들이 재료와 충돌하면서 식각하는 기계적 건식 식각 공정 기술이라고 할 수 있는 micro blaster 공정을 이용하면 기존 재생공정보다 낮은 재처리 비용과 간단한 공정으로 재생웨이퍼를 제작할 수 있다. 하지만 이러한 micro blaster 공정은 식각 후 표면에 많은 particle과 crack을 형성시켜 태양전지용으로 사용하기에 단점을 가진다. 본 연구에서는 이러한 micro blaster를 이용한 태양전지용 재생 웨이퍼를 제작하기 위해 폐 실리콘 웨이퍼의 표면 물질을 식각하고, 식각 후 충돌에 의해 발생된 표면의 particle과 crack을 DRE(Damage Remove Etching)공정으로 제거하는 연구를 진행 하였다. 먼저 폐 실리콘 웨이퍼와 같은 표면을 형성하기 위하여 시편 표면에 각각 Al($2000{\AA}$), $Si_3N_4(3000{\AA})$, $SiO_2(1{\mu}m)$, AZ1512($1{\mu}m$)을 형성하고 micro blaster의 파우더 크기, 압력, 스캔 속도 등의 공정 조건에 따라 폐 실리콘 웨이퍼 표면 물질을 식각하였다. 식각 후 폐 실리콘 웨이퍼의 식각된 깊이와 표면 물질 잔량을 측정하고, 폐 실리콘 웨이퍼의 표면에 particle과 crack, 요철이 형성되어 있는지를 확인하였다. 그 결과 폐 실리콘 웨이퍼에 형성된 물질의 두께 이상으로 식각되었으며, 표면 물질의 잔량이 남아 있지 않았고, 표면에 많은 particle과 crack, 요철이 형성되었다. 표면에 형성된 요철은 유지하면서 많은 particle과 crack을 제거하기 위하여 micro blaster공정 후 DRE 공정으로 표면 개선이 필요하였다. 이때 남겨진 요철은 입사광량을 증가시키고, 표면 반사율을 감소시켜 태양전지내의 흡수하는 빛의 양을 증가시키는 태양전지 texturing 공정 효과로 작용하게 된다. 표면에 남은 particle과 crack을 완전히 제거하면서 요철은 유지할 수 있게 HNA 용액의 농도와 시간에 따른 식각 정도를 측정하였다. DRE 공정 후 표면 particle과 crack이 완전히 제거되어 표면이 개선됨을 확인하였다. Micro blaster를 이용하여 폐 실리콘 웨이퍼의 표면을 식각하고, DRE공정으로 표면을 개선함으로써 태양전지용 기판으로의 재생 가능성을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제21권4호
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• pp.199-204
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• 2012

$SF_6$ 가스는 반도체 및 디스플레이 제조공정 중 건식식각 공정에서 널리 사용되는 가스이다. 하지만 $SF_6$ 가스는 대표적인 온실가스로서 지구 온난화에 큰 영향을 끼치기 때문에 반도체 및 디스플레이 공정에서 $SF_6$ 가스를 대체할 수 있는 가스의 연구가 필요한 상황이다. 그 후보군으로 떠오르고 있는 가스 중의 하나가 바로 $C_3F_6$ 가스이다. 이 가스를 이용하여 $Si_3N_4$ 박막을 건식식각 방법인 Reactive Ion Etching 공정을 수행하여 식각 특성에 관하여 연구하였으며, 흡착제 Zeolite 5A를 이용하여 식각공정 중 배출되는 가스 성분을 감소시켰다. Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition 장비를 이용하여 500 nm 두께의$Si_3N_4$ 박막을 증착하였으며, 노광 공정을 통해 패터닝을 한 후 Reactive Ion Etching 공정을 수행하였다. 그리고 Scanning Electron Microscope 장비를 이용하여 $Si_3N_4$ 박막의 식각된 단면과 식각율을 확인하였다. 또한 공정 후 흡착제 Zeolite 5A를 통과하기 전과 후에 배출되는 가스를 포집하여 Gas Chromatograph-Mass Spectrophotometry 장비를 이용하여 가스 성분을 측정 및 비교하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제9권4호
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• pp.11-16
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• 2002

본 연구에서는 $SrBi_2Ta_2O_9$ (SBT)박막의 고속식각에 따른 잔류물질 및 식각 손상의 영향을 조사하였다. ICP-RIE (inductively coupled plasma reactive ion etching) 의 ICP power와 CCP(capacitively coupled plasma) power를 변화시키면서 고속식각에 따른 박막의 손상과 열화를 XPS 분석과 Capacitance-Voltage (C-V) 측정을 통하여 알아보았다. ICP와 CCP의 power가 증가함에 따라 식각율이 증가하였고 ICP power가 700 W, CCP power가 200 W 일때 식각율은 900$\AA$/min이었다. 강유전체의 건식식각에 있어서 문제점이 플라즈마에 의한 강유전체 박막의 열화인데 반응가스 $Ar/C1_2/CHF_3$를 20/14/2의 비율로 사용하고 ICP와 CCP power를 각각 700w와 200w로 사용하였을 때 전혀 열화되지 않는 강유전체 박막의 특성을 얻을 수 있었다. 본 연구 결과는 Metal-Ferroelectric-Semiconductor (MFS) 또는 Metal-Ferroelectric-Insulator-Semiconductor (MFIS) 구조를 가지는 단일 트랜지스터형 강유전체 메모리 소자를 만드는데 건식 식각이 응용될 수 있음을 보여준다

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 추계학술대회 논문집 Vol.17
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• pp.21-24
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• 2004

Pseudo-MOSFET의 제작을 위해서는 표면 실리콘 층의 식각 공정이 필요하며, 공정의 간편성으로 인해 주로 RIE(Reactive Ion Etching)를 사용하고 있다. 하지만, RE 공정 도중 발생하는 Plasma에 의해서 SOI 층이 손상을 받게 되고 이 영향으로 소자의 특성이 열화 될 가능성이 있다. 이러한 특성의 열화를 확인하기 위하여 소자 제작을 위한 표면 실리콘 층의 식각을 RIE 공정과 TMAH 용액을 이용한 습식 식각을 각각 행하여 그 특성을 비교한 결과, 건식 식각된 시편에서 계면상태 밀도의 증가, 이동도의 감소 등 특성 열화 현상이 현저히 나타났다. 이러한 RIE 공정 중 발생하는 손상을 제거하기 위하여 저온 열처리를 하였으며 그 결과 $400^{\circ}C$ $N_2$ 분위기에서 4시간 동안 열처리를 하여 습식 식각된 시편과 동일한 특성을 가지게 할 수 있었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 추계종합학술대회
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• pp.747-750
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• 2007

본 연구는 부식을 방지하기 위해서는 metal line식각 후 염소 잔유물 과 plasma charge up을 식각 조건, PR strip조건 및 후속 세정 조건을 최적화함으로써 제거해야 한다고 제안 하였다. Metal line에 다량 분포하는 charge up은 후속 세정의 적정 PH와 만났을 때, 하부 tungsten plug의 부식을 유발 하게 된다. Metal line식각 및 PR strip후 세정에 있어 약액의 종류는 부식에 결정적인 영향을 미친다. Galvanic corrosion을 최소화하기 위한 적정 PH, metal attack을 최소화 할 수 있는 chemistry선택, 높은 식각 부산물 제거 효율의 약액, 최적의 $H_2O$처리 조건 등이 metal부식방지에 있어 결정적인 요소임을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.400-400
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• 2011

습식 식각과 RIE (reactive ion etching) 텍스처링 된 다결정 실리콘 태양전지의 라미네이팅 공정 전 후에 양자 효율과 광학적 특성 및 전기적 특성의 변화를 관찰 하였다. 두 식각 방법을 이용해 라미네이팅 공정 전 습식 식각의 표면 텍스처 태양전지에 비해 RIE 표면 텍스처태양전지에서 높은 양자 효율이 관측 되었지만, 라미네이팅 공정 후에 두 셀을 비교해 보면 RIE 텍스처링 된 것의 양자 효율이 더 낮아지는 것을 확인 할 수 있었다. 300~1,100 nm의 파장 범위에서 10 nm의 간격으로 양자효율, 반사율, 투과율, 흡수율 및 변환 효율을 측정하였다. 또한, 공정 전 후의 셀의 dark current를 측정하였다. 위 연구 결과를 통해 라미네이팅 공정에 따른 다결정 실리콘 태양전지의 특성 변화를 분석 하였다.