• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.263-263
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• 2011

본 연구에서는 DBD (Dielectric Barrier Discharge)방식의 상압 플라즈마를 이용하여 FPD (flat panel display) 공정에 사용되는 a-Si, Si3N4의 식각 공정 특성을 평가하였다. 사용된 DBD 반응기는 기존의 blank planar plate 형태의 Power가 인가되는 anode 부분과 Dielectric Barrier 사이 공간을 액상의 도전체로 채워 넣은 형태의 전극이 사용 하였으며, 인가 Power는 40kHz AC 최대인가 전압 15 kVp를 사용 하였다. 방전 가스는 N2, 반응가스로는 CDA (Clean Dry Air)와 NF3, 액상의 Etchant를 사용 하였으며 모든 공정은 In-line type으로 시편을 처리 하였다. NF3의 경우 30 mm/sec 이송속도 1회 처리 기준 a-Si 1300${\AA}$, Si3N4 1900${\AA}$의 식각 두께를 보였으며 a-Si : Si3N4 선택비는 N2, CDA의 조절을 통하여 최대 1:2에서 4:1 정도까지 변화가 가능하였다. 균일도는 G2 (370 mm${\times}$470 mm)의 경우 5.8 %의 균일도를 보이고 있다. 이외에도 NF3 공정의 경우 실제 TFT-LCD 공정 중 n+ channel (n+ a-Si:H)식각 공정에 적용하여 5.5 inch LCD panel feasibility를 확인 할 수 있었다. 액상 Etchant (HF수용액, NH4HF2)는 버블러를 사용하여 기화 시켜 플라즈마 소스를 통해 1차적으로 활성화 시키고 기존 DBD 반응기에 공급해 주는 형태로 평가를 진행하였다. 식각 특성은 30mm/sec 이송속도에서 a-Si $25{\AA}$ 정도로 가스 형태의 Etchant에 비해 매우 낮은 수준이나 Etching rate 향상을 위한 factor 파악 및 개선을 위한 연구를 진행 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1995.06a
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• pp.81-82
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• 1995

약한 자장을 사용하는 평면형 유도 결합 플라즈마 식각 장치에서 라디카르이 농도 제어를 위하여 벽면온도를 증가시켜 라디칼 손실을 줄였다. 폴리머를 잘 형성하는 C4F8의 경우 이에 따라 식각 특성이 25%정도 개선되었고, OES(opptical emission sppectroscoppy)와 AMS(appearance mass sppectroscoppy)를 이용하여 라디칼과 이온의 밀도 변화를 측정하여 식각 결과를 설명할 수 있었으며, 반면에 CF4의 경우 큰변화를 볼 수 없었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.39.1-39.1
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• 2009

본 실험은 연성과 광 투명도가 뛰어난 아크릴 (PMMA) 과 폴리카보네이트 (Polycabonate) 기판의 축전 결합형 플라즈마 (CCP) 건식 식각 연구에 관한 것이다. 특히 식각 반응기 내부의 압력 변화에 따른 두 기판의 건식 식각 특성 분석에 초점을 맞추었다. 실험에 사용된 기판은 두께 1mm의 아크릴 (PMMA) 과 폴리카보네이트 (Polycabonate)를 $1.5\times1.5\;cm^2$로 절단하여 Photo-lithography 공정을 통하여 감광제 (Photo-resist)로 패턴하였다. 식각 반응기 내부에 패턴 된 아크릴(PMMA) 과 폴리카보네이트 (Polycabonate)를 넣은 후 반응기 내부 진공 상태로 만들었다. 그 후 5 sccm $O_2$ 가스를 유량조절기 (Mass flow controller)를 통하여 식각 반응기 내부로 유입하여 실험을 하였다. 이때 식각 공정 변수는 식각 반응기 내부 압력과 샘플 척 파워이다. 특성평가 항목은 식각 후 기판 (Substrate)의 식각율 (Etch rate), 식각 선택비 (Selectivity) 그리고 기판 표면 거칠기 (RMS roughness)이다. 실험 결과는 표면 단차 분석기(Surface profiler)를 이용하여 기판 (Substrate)의 표면을 분석 하였다. 또한 OES (Optical Emission Spectroscopy) 를 이용하여 식각 중 내부 플라즈마의 상태를 분석하였다. 본 실험 결과에 따르면 5 sccm $O_2$ 가스와 100 W 척 파워를 고정한 후 반응기 내부의 압력을 25 mTorr에서 180 mTorr까지 변화시켜 실험한 결과 40 mTorr의 반응기 내부 압력에서 실험 자료 중 가장 높은 식각율로 아크릴 (PMMA)은 $0.46\;{\mu}m/min$, 폴리카보네이트 (Polycabonate)는 $0.28\;{\mu}m/min$의 결과를 얻었다. 또한 이 자료를 바탕으로 5 sccm $O_2$ 가스와 반응기 내부 압력을 40 mTorr로 고정시키고 RIE 척 파워를 25 W에서 150 W로 증가시켰을 때 아크릴 (PMMA)의 식각율은 $0.15\;{\mu}m/min$에서 $0.72\;{\mu}m/min$까지 증가하였고, 폴리카보네이트 (Polycabonate) 의 식각율은 $0.1\;{\mu}m/min$에서 $0.36\;{\mu}m/min$까지 증가하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.340-340
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• 2010

본 연구에서는 유도결합형 플라즈마(ICP)를 이용하여, HBr/Ar 가스의 조성비 변화에 따른 Pb(Zr,Ti)$O_3$ 박막에 대한 식각특성을 연구 하였다. PZT박막의 식각속도와 Oxide($SiO_2$), Photo resister(PR)에 대한 식각선택비를 추출하였으며, 식각 메카니즘을 규명하기 위하여 optical emission spectroscopy(OES)와 double Langmuir prove(DLP) 이용하여 라디칼 특성변화와 이온 전류밀도(Ion current density)를 측정하였다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.37 no.3
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• pp.1-5
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• 2000

Inductively coupled plasma (ICP) excited by a spiral planar antenna is used to etch elctrodes for PZT capacitors. Pt/RuO$_{2}$ bilayers are tested as bottom electrodes for PZT capacitors in order to utilize better leakage characteristics of Pt and easy etch characteristics of RuO$_{2}$ at the same time. The etch rates and selectivities to SiO$_{2}$ hard mask have been measured for each of Pt and RuO$_{2}$ in terms of various plasma conditions. As Cl$_{2}$ ratio increases in $O_{2}$/Cl$_{2}$ mixture, the etch rate of Pt increases while that of RuO$_{2}$ reaches the highest near 10 ％ of Cl$_{2}$. Optimum gas mixture ratio has been determined for etching Pt and RuO$_{2}$ bilayers sequentially, and sub-half micron patterning is demonstrated.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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• v.36D no.4
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• pp.56-62
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• 1999

In this study, (Ba, Sr)$TiO_3$ thin films were etched with $Cl_2$/Ar gas mixing ratio in an inductively coupled plasma (ICP) by varying the etching parameter such as rf power, dc bias voltage, and chamber pressure. The etch rate was 56 nm/min under $Cl_2$/($Cl_2$+Ar) gas mixing ratio of 0.2, rf power of 600 W, dc bias voltage of 250 V, and chamber pressure of 5 mTorr. At this time, the selectivity of BST to Pt, $SiO_2$ was respectively 0.52, 0.43. The surface reaction of the etched (Ba, Sr)$TiO_3$ thin films was investigated with X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Ba is removed by chemical reaction between Sr and Cl to remove Sr. Ti is removed by chemical reaction such as $TiCl_4$ with ease. The results of secondary ion mass spectrometer (SIMS) analysis compared with the results of XPS analysis and the results were the same.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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• v.36D no.5
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• pp.29-35
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• 1999

Inductively coupled plsama etching of platinum thin film was studied using $O_2$ addition to $Cl_2$/Ar gas plasma. In this study, Pt etching mechanism was investigated with Ar/$Cl_2$ /$O_2$ gas plasma by using XPS and QMS. Ion current density was measured with Ar/$Cl_2$ /$O_2$ gas plasma by using single Langmuir probe. It was confirmed by using QMS and single Langmuir probe that Cl and Ar species rapidly decreased and ion current density was also decreased with increasing $O_2$ gas ratios. These results implied that the decrease of Pt etch rate is due to the decrease of reactive species ans ion current density with increasing $O_2$ gas mixing ratios. A maximum etch rate of 150nm/min and the oxide selectivity of 2.5 were obtained at Ar/$Cl_2$ /$O_2$ flow rate of 50 seem, RF power of 600 W, dc bias voltage of 125 V, and the total pressure of 10 mTorr.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.249-249
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• 1999

GaN과 같은 III-nitride 반도체 관한 식각 기술의 연구는 blue-emitting laser diode(LD)를 위한 경면(mirror facet)의 형성뿐만아니라 새로운 display 용도의 light emitting diodes (LED), 고온에서 작동되는 광전소자 제조 등에도 그 중요성이 증대되고 있다. 최근에는 III-nitride 물질의 높은 식각속도와 미려하고 수직한 식각형상을 이루기 위하여 ECR(Electron Cyclotron Resonance)이나 ICP(Inductively Coupled Plasma)와 같은 고밀도 플라즈마 식각과 CAIBE(Chemically assisted ion beam etching)를 이용한 연구가 진행되고 있다. 현재 제조되어 지고 있는 LED 및 LD와 같은 광소자의 구조의 대부분은 p-GaN/AlGaN/InGaN(Q.W)/AlGaN/n-GaN 와 같은 여러 층의 형태로 이루어져 있다. 이중 InGaN는 광소자나 전자소자의 특성에 영향을 주는 가장 중요한 부분으로써 현재까지 보고된 식각연구는 undoped GaN에 대부분 집중되고 있고 이에 비해 소자 특성에 핵심을 이루는 InGaN의 식각특성에 관한 연구는 미흡한 상황이다. 본 연구에서는 고밀도 플라즈마원인 ICP 장비를 이용하여 InGaN를 식각하였고, 식각에는 Cl2/CH4, Cl2/Ar 플라즈마를 사용하였다. InGaN의 식각특성에 영향을 미치는 플라즈마의 특성을 관찰하기 위하여 quadrupole mass spectrometry(QMS)와 optical emission spectroscopy(PES)를 사용하였다. 기판 온도는 5$0^{\circ}C$, 공정 압력은 5,Torr에서 30mTorr로 변화시켰고 inductive power는 200~800watt, bias voltage는 0~-200voltage로 변화시켰으며 식각마스크로는 SiO2를 patterning 하여 사용하였다. n-GaN, p-GaN 층 이외에 광소자 제조시 필수적인 InGaN 층을 100% Cl2로 식각한 경우에 InGaN의 식각속도가 GaN에 비해 매우 낮은 식각속도를 보였다. Cl2 gas에 소량의 CH4나 Ar gas를 첨가하는 경우와 공정압력을 감소시키는 경우 식각속도는 증가하였고, Cl2/10%Ar 플라즈마에서 공정 압력을 감소시키는 경우 식각속도는 증가하였고, Cl2/10%CHF3 와 Cl2/10%Ar 플라즈마에서 공정압력을 15mTorr로 감소시키는 경우 InGaN과 GaNrks의 선택적인 식각이 가능하였다. InGaN의 식각속도는 Cl2/Ar 플라즈마의 이온에 의한 Cl2/CHF3(CH4) 플라즈마에서의 CHx radical 형성에 의하여 증가하는 것으로 사료되어 진다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.20 no.1
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• pp.99-103
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• 2009

HBr and $O_2$ in $Cl_2$ gas ambient for the high density plasma gate etching has been used to increase the performance of gate electrode in semiconductor devices. When an un-doped amorphous silicon layer was used for a gate electrode material, the notching profile was observed at the outer sidewall foot of the outermost line. This phenomenon can be explained by the electron shading effect: i.e., electrons are captured at the photoresist sidewall while ions pass through the photoresist sidewall and reach the oxide surface at a narrowly spaced pattern during the over etch step. The potential distribution between gate lines deflects the ions trajectory toward the gate sidewall. In this study, an appropriate mechanism was proposed to explain the occurrence of notching in the gate electrode of un-doped amorphous silicon.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.246-246
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• 1999

TFT-LCD 제조공정의 발전에 따라, 박막층(a-Si, SiNx, gate 전극, ITO 등)에 대한 습식공정을 대치하는 건식식각이 선호되고 있다. scan signal의 전파지연시간을 단축시키는 장점을 갖는 Al gate 전극의 건식식각의 경우, 높은 식각속도와 slope angle의 조절, 그리고 식각균일도가 요구된다. 이러한 Al gate 전극물질로는 Al에 Ti이나 Nd와 같은 금속을 첨가하여 post annealing 동안에 발생하는 hillock을 방지하고 더불어 낮은 resistivity(<10$\mu$$\Omega$cm)와 열과 부식에 대한 높은 저항성을 얻을 수 있다. 그러나 Al-Nd alloy 박막은 식각속도와 photoresist에 대한 식각선택도가 낮아 문제로 지적되고 있다. 본 실험에서는 고밀도 플라즈마원의 일종인 자화된 고밀도 유도결합형 플라즈마를 이용하여 식각가스 조합, inductive power, bias voltage 그리고 공정압력 등의 다양한 공정변수에 따른 Al-Nd film의 기본적인 식각특성 변화를 관찰하였다. 식각시 chloring gas를 주요 식각가스로 사용하고 BCl, HBr 등을 10mTorr의 일정한 압력을 유지하는 조건하에서 첨가하였으며 inductive power는 5100W~800W, bias voltage는 -50V~-200V까지 변화를 주었다. 식각공정의 전후를 통하여 Al-Nd 박막표면의 조성변화를 관찰하기 위하여 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)를 이용하였으며 공정변수에 따른 식각후 profile 관찰은 scanning electron microscopy(SEM)을 통하여 관찰하였다. Al-Nd 식각속도는 100% Cl2 플라즈마에 비해 BCl3의 양이 증가할수록 증가하였으며 75%의 BCl3 gas를 첨가하였을 때 가장 높은 식각속도를 얻을 수 있었다. 또한 SEM을 이용한 표면분석으로 roughness가 감소된 공정조건을 찾을 수 있었다.