• ETRI Journal
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• 제11권1호
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• pp.89-96
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• 1989

$C_2F_6$/$CHF_6$ 플라즈마를 이용한 실리콘 산화막의 반응성이온 식각공정시 실리콘 표면에 형성되는 고분자 잔류막과 근표면 손상영역을 X-선 광전자분광법(x-ray photoelectron spectroscopy)과 러더포드 후방산란법(Rutherford backscattering)을 이용하여 연구하였다. 표면 잔류막은 CF, $CF_2$, $CF_3$, $C-CF_x$, 그리고 C-C/C-H 등의 결합을 가진 불화탄소 고분자로 구성되어 있으며, 또한 C 1s와 Si 2p X-선 광선자 스펙트럼으로부터 C-Si 결합이 존재함을 확인하였다. 반응성이온 식각을 거친 실리콘 표면 구조의 연구결과, 불소와 탄소로 구성된 고분자막($<20 \AA$)이 극표면에 존재하며, 식각 후 공기중에 노출됨에 따라 고분자 잔류층으로 산소가 통과하여 기판을 산화시킴으로써 실리콘 산화막( $~10\AA$)이 그 아래에 형성되었음을 알았다. 그리고 실리콘산화막 아래에 탄소-산소 결합영역이 관찰되었다. 플라즈마 가스의 조성에서 $CHF_3$의 량이 증가함에 따라 고분자 잔류막의 두께가 증가하였으며, 본 연구의 실험조건에서 2분간 overetching한 시편의 경우에도 실리콘 표면 영역의 손상정도가 매우 적음을 발견하였다.

• 한국재료학회지
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• 제6권12호
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• pp.1162-1169
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• 1996

rf 플라즈마 화학증착을 이용하여 증착된 hydrogenated DLC막의 잔류응력 거동에 대해 조사하였다. 합성된 DLC막의 압축 잔류응력은 이온 에너지뿐만 아니라 이온/원자 유입량 비에 의해 영향을 받는 것으로 조사되었다. 잔류응력의 최대치는 이온/원자 유입량비가 증가할수록 낮은 이온 에너지 구간에서 일어나며 그 값은 증가하였다. 이온 에너지에 따른 DLC막의 결합 구조의 변형을 Raman 스펙트럼을 이용하여 분석하였다. DLC막의 잔류응력은 sp3결합의 net working이 최대가 되는 점에서 최대치를 보이며, 이는 sp3 net working에 의한 부피팽창 요인에 기인하는 것으로 생각된다. DLC막 내의 유입되는 수소는 잔류응력의 직접적인 원인으로 작용하지 않는 것으로 분석되었다.

• 한국재료학회지
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• 제7권1호
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• pp.8-14
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• 1997

DLC막은 여러가지 기술적인 응용에 매우 기대된느 재료이다. 탄화수소 가스의 플라즈마 분해에 의해 증착되는 DLC 막은 높은 경도, 화학적 안정성, 높은 전기 저항성, 적외선 영역의 투과성 등의 여러가지 우수한 성질을 지니고 있다. 그러나 이들막은 높은 내부응력으로 인하여 실제 응용에 상당한 제약을 받고 있다. 본 연구에서는 rf PECVD 법에 의해 합성된 다이아몬드상 탄소막을 보조가스 첨가에 따른 영향에 대하여 조사하였다. 수소가스를 첨가하여 합성된 DLC막의 잔류응력 거동은 낮은 이온 에너지 (V$_{b}$ $P^{1}$2/-20Volt/m Torr)에서 최대 잔류응력이 발생되지만, 질소 가스를 첨가시키면 높은 이온(V$_{b}$ P$_{1}$2/->70Volt/m Torr)에너지 영역에서 잔류응력의 감소가 나타났다. 수소 량이 증가하면 ion bombardment와 식각 작용을 하고, 질소의 경우 막의 표면 스퍼터링 현상이 발생되었다. 보조가스 첨가에 따라 S$P^{3}$net work구조의 생성과 소멸의 결합 구조를 형성하여, 보조가스 첨가는 DLC막의 잔류응력 거동에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 이온 에너지에 따른막의 비저항은 막 합성 공정 조건에 관계없이 $10^{6}$-$10^{7}$ Ωm 의 범위에서 분포하고 있는 것으로 조사되었다. 이는 메탄가스(rf PECVD)로 합성된 DLC막의 비저항과 거의 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.101-101
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• 2016

DLC(Diamond Like Carbon)막은 그 물성의 다양함으로 인하여 산업기계, 금형, 공구, 광학 및 수송기기의 파워셀 부품등 많은 산업분야에 활용되고 있다. 일반적으로 DLC막은 증착에 사용되는 카본의 원료에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 이는 탄화 수소계 가스(CxHy)를 사용하여 증착된 a-C:H(amorphous Hydro-Carbon)과 고체 카본을 사용하는 a-C(amorphous Carbon)이다. 또한 a-C 중 진공 아크 공법으로 제작된 막(ta-C : tetrahedral amorphous-Carbon)은 다이아몬드 성분인 sp3의 분률이 높아, 그 경도는 40 - 85 GPa 이상이며, 무수소화로 500도 이상의 고온에서도 그 물성의 변화가 적어 그 활용도가 높아지고 있다. 하지만 높은 경도와 더불어 막의 잔류응력이 높아 3 um 이상 후막화하는 것은 어렵다. 이는 높은 잔류응력으로 인한 막의 증착시, 막 자체가 파손되거나, 기판과 막사이의 계면 밀착력이 약하여 박리되거나, 또는 높은 밀착력으로 인하여 모재가 파손되는 등 다양한 문제를 발생한다. 본 연구에서는 이 고경도 무수소 DLC막(ta-C)의 후막화하는 방안으로 주요 코팅 변수와 잔류응력과의 관계를 에너지 관점에서 파악하고 이를 활용 잔류응력을 제어하여 할 수 있는 방법을 제시하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권3호
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• pp.619-625
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• 2008

패시베이션 및 절연 목적으로 이용하는 플라즈마 화학기상증착(PECVD)법에 의해 증착된 무기막과 웨이퍼 간 본딩 접착제로 이용하는 유기 박막 적층면의, 열 순환에 의한 잔류 응력 및 본딩 결합력의 효과를 4점 굽힙 시험법과 웨이퍼 곡률 측정법에 의해 평가하였다. 무기막으로는 산화 규소막($SiO_2$)과 산화 질화막($SiN_x$)이, 유기 박막으로는 BCB(Benzocyclobutene)가 이용되었다. 이를 통해, 열 순환 동안 무기막과 유기막 사이에서의 잔류 응력과 본딩 결합력의 상관관계에 대한 모델식을 개발하였다. 최대 온도 350 및 $400^{\circ}C$에서 수행한 열 순환 공정에서, PECVD 산화 질화막과 BCB로 구성된 다층막에서, 본딩 결합력은 첫 번째 순환 공정 동안 감소한다. 이는 산화질화막 내 잔류인장응력의 증가가 다층막의 잔류응력에 의해 변형되는 에너지 및 본딩 결합력의 감소를 유도한다는 모델식의 예측과 일치하며, PECVD 산화 규소막내 잔류 압축 응력의 감소가 다층막의 잔류응력에 의해 변형되는 에너지 및 본딩 결합력 상승을 이끄는 산화 규소막과 BCB 구조의 본딩 결합력 결과와 비교된다. 이러한 산화 규소막과 산화 질화막을 포함한 다층막의 상반된 본딩 결합력은 증착 공정 후 막 내에 형성된 수소 결합이 고온 순환 공정 동안 축합 반응을 통해 더 밀집되어 인장응력을 형성하기 때문임을 알 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2002년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.50-50
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• 2002

탄소 박막은 내마모, 화학적 생물학적 적합성 둥의 특성으로 언하여 많은 연구자들레 의하 여 연구되어지고 있다. 그러나 탄소 박막의 경우 높은 잔류응력과 이에 따른 낮은 밀착력으 로 언하여 증착 두께에 제한이 되어왔다. EB-PVD법을 이용하여 탄소막을 증착하는 경우 이러한 문제점을 해결하기 위하여 탄소막에 제 2의 금속원소를 첨가하거나 화합물 형태의 증착원 이용, 복합공정 (Hybrid process)을 통하여 증착 두께 의 제 한을 극복하고자 하는 연 구가 계속되고 있다. 본 연구에서는 탄소막의 잔류응력 제어와 증착 두께를 높이기 위하여 Plasma Activated E E-Beam Evaporation을 통하여 탄소막을 증착하였다. 탄소막 증착시 잔류응려과 밀착력에 대한 플라즈마의 영향올 알아보기 위하여 RF 플라즈마의 인업 전력에 따라 실험을 수행하였으며 필라멘트 전자 방출원을 이용하여 플라즈마 밀도가 미치는 영향도 알아보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1998년도 제14회 학술발표회 논문개요집
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• pp.179-179
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• 1998

실리콘 집적회로 제조시 sub-micron 의 contact 형성 공정은 질연막 형성 후 이의 식각 및 세정, c contact 실리사이드, 획산방지막, 배선 금속층의 형성 과정올 거치게 된다. 본 연구팀에서는 C.F야f2 헬리 콘 플라즈마훌 이용한 고선택비 contact 산화막 식각공정시 형성된 잔류막충과 오염 손상올 관찰하고 산소 플라즈마 처리와 후속 열처리에 따른 이들의 제거 정도를 관찰하여 이에 대한 결과를 발표하였다. 본 연구메서는 식각 및 후처리에 따라 잔류하는 잔류막과 손상층이 후속 공정인 contact 실리사이드 형 섬에 미치는 영향올 관찰하였다. C C.F바f2 웰리콘 풀라즈마률 이용한 식각시 공정 변수로는 수소가스 첨가, bias voltage 와 과식각 시간 의 효과를 관찰하였으며 다른 조건은 일정하게 하였다 .. Contact 실리사이드로는 Ti, Co-싫리사이드를 선 택하였으며 Piranha cleaning, 산소 플라즈마 처리, 산소 풀라즈마+600 'C annealing으로 각각 후처리된 시 편을 후처리하지 않은 시펀돌과 함께 실리사이드 형성용‘시펀으로 이용하였다 각각 일정 조건에서 동 일 두께의 실리사이드훌 형성시킨 후 4-point probe룰 이용하여 면저황올 측정하였다 후처리하지 않은 시편의 경무 실리사이드 형성은 아주 시펀의 일부분에서만 형성되었으며 후속 세정 및 얼처리훌 황에 따라 실리사이드의 면저항은 감소하여 식각 과정을 거치지 않은 깨끗한 실리콘 웨이퍼위에 실리사이드 를 형성시킨 값(control 값)에 접근하였다. 실리사이드의 면저항값은 식각시 노훌된 실리콘 표면 위에 형 성된 손상충보다는 잔류막에 큰 영향을 받았으며 수소 가스가 첨가된 식각 가스로 식각한 시편으로 형 성한 실리사이드의 면저항값이 손상이 상대적으로 적은 것으로 관찰된 수소훌 첨가하지 않은 식각 가 스로 식각한 시펀 위에 형성된 실리사이드의 면저황에 비해 낮은 값을 나타내었다. 실리사이드의 전기적 륙성에 미치는 손상층의 영향올 좀더 면밀히 관찰하고자 bare 실리콘 wafer 에 잔류막이 거의 없이 손상층을 유발시키는 식각 조건들 (100% HBr, 100%H2, 100%Ar, Cl싸fz)에 대하여 실 리콘 식각을 수행한 후 Co-실리사이드률 형성하여 이의 면저황을 측정한 걸과 100% Ar 가스로 식각된 시편을 이용하여 형성한 실리사이드의 면저항은 control 에 기까운 면저항값올 지니고 따라서 손상층이 실리사이드 형섬메 미치는 영향은 크지 않음을 알 수 있었다. 이상의 연구 결과훌 통해 손상층이 실리사이드의 형성이나 전기적 톡섬에 미치는 영황은 잔류막층 에 의한 영향보다 적다는 것을 알 수 았으며 잔류막층의 두께보다는 성분이나 걸합상태, 특히 식각 및 후처리 후 잔류하는 탄소 싱분과 C-Si 결함에 큰 영향올 받는 것올 알 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 1997년도 한국재료학회 추계학술발표회
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• pp.105-105
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• 1997

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2003년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.176-179
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• 2003

• 한국재료학회지
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• 제8권7호
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• pp.634-640
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• 1998

HBr을 이용한 트렌치 식각시 식각 방지막의 형성과 이들이 결함 생성 및 분포에 미치는 영향을 고분해능 투과전자현미경을 이용하여 연구하였다. $O_2$ 및 다른 첨가 가스로 $SiO_xF_y$, $SiO_xBr_y$ 등의 식각 방지막을 표면에 형성시켜 벽면 undercut을 방지하고 표면의 거칠기를 감소할 수 있었으며, 이후의 트렌치 채움 공정에서 void 가 없는 잘 채원진 구조를 얻을 수 있었다. 형성된 식각 방지막은 격자 결함의 생성 및 이들의 분포에 영향을 미쳤다. 대부분의 식각 유도 결함들은 트렌치 바닥의 가장자리에서 $10\AA$ 이내의 깊이로 분포하였으며, 잔류막의 두께에 의존하였다. 두꺼운 잔류막층 아래로는 결함들이 거의 사라졌으며, 결함층의 깊이와 잔류막 두께는 대체로 반비례하는 것을 나타났다. 기판 내에 존재하는 결정학적인 결함들은 식각종의 입사각이나 에너지에 의존하는 반면에,식각된 표면에서 관찰되는 결함들은 트렌치 식각동안 형성되는 이러한 잔류막의 두께에 크게 의존하는 것으로 나타났다.