• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.67-67
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• 2009

본 연구는 강유전체 박막의 buffer 층으로 사용되는 Yttrium oxide($Y_2O_3$) 박막에 대한 $BCl_3$/Ar 혼합가스 식각 특성에 대해 연구하였다. 식각 메카니즘을 해석하기 위해 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer), OES(Optical Emission Spectroscopy)를 사용하여 플라즈마 특성을 추출하였다. 공정 조건(source power, bias power, pressure, total gas flow)을 동일하게 유지하고 $BCl_3$/Ar 혼합가스 비율을 변화시키며 실험을 진행 하였다. 혼합가스의 비율이 $BCl_3$(80%)/Ar(20%)일때 가장 높은 식각 속도을 나타냈고, 이후 점차 감소하였다. 이때의 식각 속도는 8.8 nm/min 였다. 이에 $Y_2O_3$는 이온 보조 화학식각 특성을 가짐을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제17권1호
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• pp.16-22
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• 2008

[ $O_2/SF_6$ ], $O_2/N_2$ 그리고 $O_2/CH_4$의 혼합 가스를 이용하여 폴리카보네이트의 플라즈마 식각을 연구하였다. 플라즈마 식각 장비는 축전 결합형 플라즈마 시스템을 사용하였다. 폴리카보네이트 식각은 감광제 도포 후에 UV 조사의 포토리소그래피 방법으로 마스크를 제작하여 실험하였다. 본 식각 실험에서는 $O_2$와 다른 기체와의 혼합비와 RIE 척 파워 증가에 따른 폴리카보네이트의 식각 특성 연구를 중심으로 하였다. 특히 건식 식각 시에 사용한 공정 압력은 100 mTorr로 유지하였으며 공정 압력은 기계적 펌프만을 사용하여 유지하였다. 식각 실험 후에 표면 단차 측정기, 원자력간 현미경 그리고 전자 현미경 등을 이용하여 식각한 샘플을 분석 하였다. 실험 결과에 의하면 폴리카보네이트 식각에서 $O_2/SF_6$의 혼합 가스를 사용하면 순수한 $O_2$나 $SF_6$를 사용한 것보다 각각 약 140 % 와 280 % 정도의 높은 식각 속도를 얻을 수 있었다. 즉, 100 W RIE 척 파워와 100 mTorr 공정 압력을 유지하면서 20 sccm $O_2$의 플라즈마 식각에서는 약 $0.4{\mu}m$/min, 20 sccm의 $SF_6$를 사용하였을 때에는 약 $0.2{\mu}$/min의 식각 속도를 얻었다. 그러나 60 %의 $O_2$와 40 %의 $SF_6$로 혼합된 플라즈마 분위기에서는 20 sccm의 순수한 $O_2$에 비해 상대적으로 낮은 -DC 바이어스가 인가되었음에도 식각 속도가 약 $0.56{\mu}m$/min으로 증가하였다. 그러나 $SF_6$ 양의 추가적인 증가는 폴리카보네이트의 식각 속도를 감소시켰다. $O_2/N_2$와 $O_2/CH_4$의 플라즈마 식각에서는 $N_2$와 $CH_4$의 양이 각각 증가함에 따라 식각 속도가 감소하였다. 즉, $O_2$에 $N_2$와 $CH_4$의 혼합은 폴리카보네이트의 식각 속도를 저하시켰다. 식각된 폴리카보네이트의 표면 거칠기 절대값은 식각 전에 비해 $2{\sim}3$ 배정도 증가하였지만 전자현미경으로 표면을 관찰 하였을 때에는 식각 실험 후의 폴리카보네이트의 표면이 깨끗한 것을 확인할 수 있었다. RIE 척 파워의 증가는 -DC 바이어스와 폴리카보네이트의 식각 속도를 거의 선형적으로 증가시켰으며 이 때 폴리카보네이트의 감광제에 대한 식각 선택비는 약 1:1 정도였다. 본 연구의 의미는 기계적 펌핑 시스템만을 사용한 간단한 플라즈마 식각 시스템으로도 $O_2/SF_6$의 혼합 가스를 사용하면 폴리카보네이트의 미세 구조를 만드는데 사용이 가능하며 $O_2/N_2$와 $O_2/CH_4$의 결과에 비해 상대적으로 우수한 식각 조건을 얻을 수 있었다는 것이다. 이 결과는 다른 폴리머 소재 미세 가공에도 응용이 가능하여 앞으로 많이 사용될 수 있을 것으로 예상한다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권3호
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• pp.41-46
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• 2008

본 연구는 2.5MHF-xMHCl$(x:0\sim8)$ 혼합 용액에서 $EAGLE^{2000TM}$ LCD 유리의 식각에 관한 것이다. 유리의 용해공정에서 율속단계는 HF를 함유한 식각액과 유리와의 반응이었다. 그 증거로는 유리의 두께는 시간에 따라 직선적으로 감소하였고, 식각속도는 교반정도에 무관하게 일정하였으며, 활성화 에너지가 $35\sim45$ kJ/mol 범위였다는 점이다. 순수한 HF만 사용했을 때 보다 HCl이 첨가되면 식각속도는 증가하였고. 그 속도는 HCl 첨가량에 비례하여 증가하였다. 또한 HCl 첨가시 식각 후의 표면은 식각 전과 유사하였다. 이는 HCl 첨가에 의해 $H_{3}O^{+}$ 이온의 농도가 증가하여 각종 불화물의 용해도를 증가시키고, $H_{3]O^{+]$ 이온의 흡착은 Si-O 결합의 결합력을 감소시키기 때문에 일어난 현상으로 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권1호
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• pp.76-79
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• 2005

Magnetic random access memory(MRAM) 소자재료로 사용되고 있는 NiFe, NiFeCo, Ta 등의 박막을 $Cl_2/Ar$ 유도 결합 플라즈마를 이용하여 식각하였다. NiFe와 NiFeCo의 식각 속도는 특정 ICP 공급 전력에서 최대값을 나타냈지만, Ta의 식각 속도는 ICP 공급 전력이 증가함에 따라 증가하였다. RF 하부전극 전력이 증가하면서 자성박막의 식각 속도는 증가하였지만, 공정압력과 $Cl_2$의 농도가 증가함에 따라 점진적으로 감소하였다. 식각 후에 염소에 의한 표면 부식을 방지하기 위해 이온수로 5분간 세척하였다. 식각 프로파일은 $Cl_2$ 농도가 50%일 경우에 식각 단면에 식각 잔유물들이 존재하지 않는 부드러운 단면을 얻을 수 있었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제16권1호
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• pp.105-115
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• 1999

P-type의 단결정 실리콘 위에 $1000{\AA}$의 열산화막을 성장시킨후 $5500{\AA}$의 다결정 실리콘으로 증착된 시료를 가지고 $HBr/Cl_2/He-O_2$ 혼합기체로 식각할 때 시료의 식각 특성에 관한 $H_2-O_2$ 기체함량. RF 전력, 압력에 대한 영향을 XPS(X-ray photoelectron Spectroscopy)와 SEM(Scanning Electron Microscopy)으로 조사하였다. $HBr/Cl_2/He-O_2$ 혼합기체로 식각되는 동안 형성된 다결정 실리콘 식각속도는 $H_2-O_2$ 함량 증가에 따라 증가하였으며 식각잔유물은 RF 전력과 압력변화에 의해 영향은 받지 않는 것으로 나타났으며, 다결정 실리콘 측벽에서의 증착속도는 낮은 RF전력과 높은 압력에서 높게 나타났다. 다결정 실리콘 식각 잔유물의 결합에너지는 안정한 $SiO_2$인 열산화막의 경우보다 높으므로 식각 잔유물은 $SiO_{\chi}({\chi}>2)$의 화합결합을 가지는 산화물과 같은 잔유물로 생각된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.177-178
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• 2007

본 연구에서는 MIM (Metal-Insulator-Metal) capacitor의 유전 물질로 사용되는 $Ba_xTi_yO_z$(BTO) 박막의 식각 특성을 고찰하였다. $Cl_2$/Ar 혼합가스를 이용하여 Inductively Coupled Plasma(ICP)에서 BTO 박막을 식각하였고, 식각된 BTO박막의 표면을 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) 분석하였다. BTO박막의 식각 속도는 Ar이 80%인 식각 조건에서 31.7nm/min의 식각 속도를 추출하였고, 동시에 Pt박막에 대한 높은 선택비를 얻었다. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 분석 결과로부터 표면 반응을 조사하여, 식각 기구를 고찰하였다.

• 한국진공학회지
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• 제15권6호
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• pp.630-636
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• 2006

플래시 메모리 반도체의 고집적화와 고밀도화가 진행함에 따라 플래시 메모리의 트랜지스터 안 선폭을 중심으로 게이트 패턴의 미세화가 진행 중이다. 최근 100 nm 이하의 선폭을 구현하기 위해서 ONO(oxide-nitride-oxide)를 사용하기 위한 연구가 개발 중이고, 이러한 100 nm이하의 미세 선폭으로 갈수록 식각 속도와 식각의 프로파일은 중요한 요인으로 작용하고 있다. ICP 식각 장비를 이용하여, power를 50 W 증가 하였을 때, 각각 식각 속도와 포토레지스트와의 선택비를 확인 한 결과 platen power를 100 W로 올렸을 경우 가장 좋은 결과를 나타내었다. 100 W에서 HBr가스의 유량에 변화를 주었을 경우 가스의 양을 증가 할수록 식각 속도는 감소하였지만, 포토레지스트와의 선택비는 증가함을 보였다. 유도결합 플라즈마 식각 장비를 가지고 platen power를 100 W, HBr gas를 35 sccm 공급하여 하부 층에 노치가 형성이 안되고, 식각 속도 320 nm/min, 감광액과의 선택비 3.5:1, 측면식각 프로파일이 수직인 공정 조건을 찾았다.

• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권6호
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• pp.755-759
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• 2013

Bosch 공정의 식각 단계에서 Ar을 첨가하였을 때 Si의 식각특성을 관찰하기 위하여 식각 단계에서 $SF_6$ 플라즈마만 사용한 경우와 Ar 유속비율이 20%인 $SF_6$/Ar 플라즈마를 각각 사용하여 Si을 Bosch 공정으로 식각하였다. Bosch 공정의 식각 단계에서 $SF_6$ 플라즈마에 Ar 가스를 첨가하면 $Ar^+$ 이온에 의한 이온포격이 증가하였고 이는 Si 입자의 스퍼터링을 초래할 뿐 아니라 F 라디칼과 Si의 화학반응을 가속하였다. 그 결과 식각 단계에서 20%의 Ar이 첨가되어 Bosch 공정으로 수행된 Si의 식각속도는 Ar이 첨가되지 않은 경우보다 10% 이상 빨라졌고 식각프로파일도 더욱 비등방적이었다. 이 연구의 결과는 Bosch 공정으로 Si을 식각할 때 식각속도와 식각프로파일의 비등방성을 개선하는데 필요한 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2004년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1927-1929
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• 2004

현재 널리 쓰이는 고밀도 플라즈마 장치의 식각 시뮬레이션은 식각 패턴으로는 level set method이며 바이어스가 인가된 sheath model로는 Riley sheath model 이 보편적으로 받아들여지고 있다. 이러한 식각 시뮬레이션은 RF(Radio Frequency) sheath로부터 가속된 이온이 단위 입체각당 특정 지점에 이온 플럭스 분포함수, 이온 에너지 분포함수와, 중성종의 수송모델로 etch rate을 결정하는 과정과 level set method을 이용하여 식각 형태를 계산하는 과정으로 구성되어있다. 본 연구는 식각 형태 계산 이전의 단계로서 $Ar^+,\;Cl_2{^+},\;Cl^+$이온의 유동속도와 밀도를 장치의 radial방향으로 불균일하게 가정하였고, 가정한 값으로 이온 플럭스와 에너지 플럭스에 대한 영향을 알아보았다.