• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.212-212
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• 2010

최근 차세대 반도체 메모리 소자로 대두된 magnetic random access memory(MRAM)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 MRAM의 magnetic tunnel junction(MTJ) stack을 구성하는 자성 재료의 건식 식각에 대한 연구에서는 좋은 profile을 얻고, 재층착의 문제를 해결하기 위한 노력이 계속해서 진행되고 있다. 본 연구에서는 photoresist(PR)과 Ti 하드 마스크로 패턴 된 배리어(barrier) 층인 MgO 박막의 식각 특성을 유도결합 플라즈마를 이용한 고밀도 반응성 이온 식각(inductively coupled plasma reactive ion etching-ICPRIE)을 통해서 연구하였다. PR 및 Ti 마스크를 이용한 자성 박막들은 HBr/Ar, HBr/$O_2$/Ar 식각 가스의 농도를 변화시키면서 식각되었다. HBr/Ar 가스를 이용 식각함에 있어서 좋은 식각 조건을 얻기 위한 parameter로서 pressure, bias voltage, rf power를 변화시켰다. 각 조건에서 Ti 하드마스크에 대한 터널 배리어층인 MgO 박막에 selectivity를 조사하였고 식각 profile을 관찰하였다. 식각 속도를 구하기 위해 alpha step(Tencor P-1)이 사용되었고 또한 field emission scanning electron microscopy(FESEM)를 이용하여 식각 profile을 관찰함으로써 최적의 식각 가스와 식각 조건을 찾고자 하였다.

• 한국진공학회지
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• 제3권1호
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• pp.77-93
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• 1994

플라즈마 식각 공정에서의 미세구조 식각 연구를 위하여 두종류의 미세식각 진전 모델을 제시하 였다. 모델 1에서는 Knudsen 확산 정도를 나타내는 Thiele 계수($\Phi$2) 의 변화와 마스크의 하전에 의한 이온의 회적이 식각 패턴에 미치는 영향을 고찰하였으며 모델 2에서는 이온의 충돌에 의한 분산 효과가 식각 패턴에 미치는 영향을 살펴보았다. 반응성 라디칼과 확산저항이 수직방향으로의 긱각깊이를 감소 시켜 RIE Lag를 일으키며 마스크의 하전에 의한 이온의 회절에 의하여 "dovetailing"형태의 식각 패턴 형성의 원인 이 됨을 알 수 있었다. 모델 2의 결과로부터 쉬스 지역에서의 이온의 분산이 심화될수록 "bowing" 형태의 식각패턴이 두드러졌으며 RIE Laggus상이 증가하는 것으로 나타났다.gus상이 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.195-195
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• 2000

TFT-LCD의 제조공정은 박막층의 식각 공정에 대해 기존의 습식 공정을 대치하는 건식식각이 선호되고 있다. 건식 식각 공정은 반도체 공저에 응용되면서 소자의 최소 선폰(CD)이 감소함에 따라 유도결합셩 프라즈마를 비롯한 고밀도 플라즈마 이용한 플라즈마 장비 사용이 증가하는 추세이다. 여기에 평판디스플레이의 공정을 위해서는 대면적과 사각형 기판에 대한 균일도를 보장할 수 있는 고밀도의 균일한 플라즈마 유지가 중요하다. 본 실험에서는 자장강화된 유도결합형 플라즈마의 플라즈마 밀도 및 균일도를 살펴보고 TFT-LCD에 gate 전극으로 사용되는 Al-Nd 박막의 식각을 통하여 식각균일도와 식각속도 및 식각 선택도 등의 건식 식각 특성을 보고자 한다. 영구자석 및 전자석의 설치는 사각형의 유도결합형 플라즈마는 소형 영구자석을 배열하여 부착하였으며, 외부에는 chamber와 같이 사각형태의 전자석을 500mm$\times$500mm의 크기를 갖는 z축 방향의 Helmholtz형으로 제작하였다. 더. 영구자석 배열에 대해서는 자석간의 거리와 세기 변화를 조합하여 magnetic cusping의 변화를 주었으며 전자석의 세기는 전류값을 기준으로 변화시켜 보았다. 실험을 통하여 플라즈마 균일도를 5% 이하로 개선하고 이러한 균일도를 유지하며 플라즈마 밀도를 높일 수 있는 조건을 찾을 수 있었다. 이러한 적합화된 조건에서 저장강화된 유도결합형 프라즈마를 Al-Nd 박막 식각에 응용한 결과, Al-Nd의 식각속도 및 식각 선택도는 유도결합형 프라즈마에 비해 크게 증가하였으며, 식각균일도가 개선되는 것을 관찰하였다. 또한 electrostatic probe(Hiden, Analytical)를 이용하여 Al-Nd 식각에 사용된 반응성 식각가스에 대한 저장강화된 유도결합형 플라즈마의 특성 분석을 수행하였다.c recoil detection, Rutherford backscattering spectroscopy, X-ray diffraction, secondary electron microscopy, atomic force microscoy, $\alpha$-step, Raman scattering spectroscopu, Fourier transform infrared spectroscopy 및 micro hardness tester를 이용하여 기판 bias 전압이 DLC 박막의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 분석결과 본 연구에서 제작된 DLC 박막은 탄소와 수소만으로 구성되어 있으며, 비정질 상태임을 알 수 있었다. 기판 bias 전압의 증가에 따라 박막의 두께가 감소됨을 알 수 있었고, -150V에서는 박막이 거의 만들어지지 않았으며, -200V에서는 기판 표면이 식각되었다. 이것은 기판 bias 전압과 ECR 플라즈마에 의한 이온충돌 효과 때문으로 판단되며, 150V 이하에서는 증착되는 양보다 re-sputtering 되는 양이 더 많을 것으로 생각된다. 기판 bias 전압을 증가시킬수록 플라즈마에 의한 이온충돌 현상이 두드러져 탄소와 결합하고 있던 수소원자들이 떨어져 나가는 탈수소화 (dehydrogenation) 현상을 확인할 수 있었으며, 이것은 C-H 결합에너지가 C-C 결합이나 C=C 결합보다 약하여 수소 원자가 비교적 해리가 잘되므로 이러한 현상이 일어난다고 판단된다. 결합이 끊어진 탄소 원자들은 다른 탄소원자들과 결합하여 3차원적 cross-link를 형성시켜 나가면서 내부 압축응력을 증가시키는 것으로 알려져 있으며, hardness 시험 결과로 이것을 확인할 수 있었다. 그리고 표면거칠기는 기판 bias 전압을 증가시킬수록 더 smooth 해짐을 확인하였다.인하였다.을 알 수 있

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.264-265
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• 2009

본 연구에서 유도결합 플라즈마 식각 장치외 $BCl_3/Ar/Cl_2$ 가스 혼합비를 이용하여 ZnO 박막을 식각 하였을 때, 식각 된 ZnO 박막의 표면 반응에 관하여 관찰하였다. ZnO 박막의 식각 실험 조건은 RF 전력 700 W, 직류바이어스 전압 - 150 V, 공정 압력 15 mTorr로 고정하였고, $Cl_2/(Cl_2+BCl_3+Ar)$ 가스 혼합비를 변경하면서 식각 실험을 수행하였다. $Cl_2$ 가스가 3 sccm 일 때, ZnO 박막의 식각속도는 53 nm/min으로 가장 높았으며, 이때 ZnO 박막에 대한 $SiO_2$의 선택비는 0.89 이었다. 식각된 ZnO 박막의 표면은 XRD (X-ray diffraction)와 AFM(atomic force microscopy)를 이용하여 결정상의 변화와 표면의 거칠기를 분석하였다. AFM 분석 결과에서 Ar, $BCl_3$와 $Cl_2$ 플라즈마를 이용하여 식각된 시료의 표면 거칠기 근 값이 식각전의 시료나 $BCl_3/Ar/Cl_2$ 플라즈마로 식각된 시료보다 큰 것을 확인하였다. 이는 식각된 시료에서의 Zn 양의 감소나 비휘발성 식각 잔류물에 의한 영향으로 판단된다. SIMS(secondary ion mass spectrometery) 분석을 통해 검증 하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권4호
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• pp.531-536
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• 2005

포토리지스트 마스크로 패턴된 CoTb 및 CoZrNb 자성 박막에 대한 유도 결합 플라즈마 반응성 이온 식각이 $Cl_2/Ar$와 $C_2F_6/Ar$ 가스를 이용하여 진행되었고 식각 속도와 식각 프로파일 측면에서 조사되었다. $Cl_2$와 $C_2F_6$ 가스의 농도가 증가함에 따라서 자성 박막들의 식각 속도는 감소하였고 식각 경사는 낮아졌다. 자성 박막들의 식각 가스로서 $Cl_2/Ar$이 빠른 식각 속도와 가파른 식각 경사를 얻는데 있어서 $C_2F_6/Ar$ 보다 더 효과적이었다. Coil rf power의 증가는 플라즈마 내의 Ar 이온과 라디칼의 밀도를 증가시키고 dc bias voltage의 증가는 기판으로 스퍼터되는 Ar 이온의 에너지를 증가시키기 때문에 coil rf power와 dc bias voltage가 증가할수록 식각 속도와 식각 경사는 증가하였지만 패턴의 측면에서 재증착이 일어났다. 자성 박막들의 적층으로 형성된 magnetic tunnel junction stack에 고밀도 플라즈마 반응성 이온 식각을 적용하여, 높은 식각 경사와 재증착이 없는 깨끗한 식각 프로파일을 얻었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.168-168
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• 2011

정보화 사회가 도래함으로 개인별 정보 이용량이 급격히 증가하였고 스마트폰과 같은 모바일 기기의 개발로 정보 이용량이 최고치를 갱신 중이다. 이러한 흐름 속에 사람들은 빠른 처리 속도와 고도의 저장 능력을 요구하게 되고 이에 따라 새로운 Random Access Memory에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 Dynamic Random Access Memory (DRAM)가 눈부신 발전과 성과를 이룩하고 있지만 전원 공급이 중단 될 경우 저장된 내용들이 지워진다는 단점을 가지고 있다. DRAM의 장점에 이러한 단점을 보완할 수 있는 차세대 반도체 소자로 주목 받고 있는 것이 Magnetic Random Access Memory (MRAM)이다. DRAM에서 Capacitor와 유사한 기능을 하는 MTJ stack은 tunneling magnetoresistance (TMR) 현상을 나타내는 자기저항 박막을 이용하여 MRAM 소자에 집적된다. 본 연구에서는 MRAM의 자성 재료로 구성된 MTJ stack을 효과적으로 식각하고 우수한 식각 profile을 얻는 동시에 재증착의 문제를 해결하는데 목적을 둔다. 본 IrMn 자성 박막의 식각 연구는 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 (Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching: ICPRIE)법을 이용하여 진행되었다. 특히 본 연구에서는 종래의 $Cl_2$, $BCl_3$ 그리고 HBr과 같은 부식성 가스가 아닌 부식성이 없는 $CH_4$가스를 선택하여 그 농도를 변화시키면서 식각하였고 더 나아가 $O_2$를 첨가하면서 그 효과를 극대화하려고 시도하였다. IrMn 자성 박막의 식각 속도, TiN 하드 마스크에 대한 식각 선택도 그리고 profile 등이 조사되었고 최종적으로 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 이용하여 식각 메카니즘을 이해하려고 하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1993년도 제4회 학술발표회 논문개요집
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• pp.36-37
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• 1993

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1992년도 제3회 학술발표회 논문개요집
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• pp.39-40
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• 1992

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제8권3호
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• pp.63-67
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• 2001

최근가지 Pt박막의 식각은 Cl 계열의 가스에 의한 물리적인 스퍼터링 기구에 초점을 맞추어 연구가 진행되어왔으며 F 계열의 가스에 의한 식각 특성은 상당히 미진하였다. 본 연구에서는 ECR(electron cyclotron resonance) 플라즈마 식각 장비를 이용하여 $Cl_2$/Ar 가스와 $SF_{6}$/Ar 가스를 사용하여 Pt 박막의 식각 특성을 연구하였고, $SF_{6}$/Ar 가스의 경우 Pt 박막과 반응하여 휘발성의 식각 부산물을 형성시킬 수 있음을 확인하였다. 그리고 휘발성있는 platinum fluoride 화합물의 형성에 의해 식각률, 식각 측면형상과 표면 거칠기 특성개선도 얻을 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제5권4호
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• pp.351-357
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• 1995

$CF_4$ 플라즈마 분위기에서 반응성 이온식각된 알루미늄의 표면을 XPS 분석하였다. 알루미늄의 표면에$AlF_3$가 형성되었으며 표면에서의 깊이가 깊어질수록 Al - F 결합에 의한 $Al_{2p}$ peak 강도가 감소하고 금속 알루미늄 결합에 의한 $Al_{2p}$ peak 강도가 증가하였다. 입자의 충돌에 의해서 표면원자들이 mixing 됨으로써 알루미늄의 표면에 50~100 $\AA$ 정도의 두께를 가진 $AlF_x$ 층이 형성되는 것으로 분석되었다. 같은 조건에서 반응성 이온식각된 알루미늄 산화막의 경우에는 mixing 효과가 알루미늄보다 작으므로 상대적으로 얕은 범위(10~20 $\AA$)에서 F가 O를 치환하여 $AlF_x$층이 형성되었다.