• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.242-242
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• 2008

반도체 공정에서 일정한 패턴을 만들기 위하여 Photoresist (PR)를 이용한 식각 공정을 사용하게 된다. 이러한 식각 공정은 반도체 직접도가 증가되면서 더욱 많은 단계의 공정을 요구하게 되었다. 그러나 식각 공정의 증가는 반도체 소자 생산을 위한 더 많은 시간과 비용을 요구하게 된다. 이를 해결하기 위하여 Photoresist를 사용하지 않은 공정으로 공정 단계를 간소화하기 위한 연구를 진행하고 있지만 아직 명확한 대한은 없다. 본 연구에서 는 PR의 strip 시간을 최대한 단축시키고 PR strip 잔여물의 빠른 제거를 위하여 기존 공정에서 사용 중인 strip 약 액을 플라즈마에 의하여 활성화하는 방법으로 PR strip 시간을 최대한 줄이는 방법에 대한 연구를 진행하였으며, 활성화된 strip용액이 더욱 빠른 strip율을 나타내는 것을 확인하였다. 또한 약액 활성화 방법으로 활성화된 strip 용액으로 PR을 일부 제거한 후 PR 표면의 물리적 특성 변화를 분석하여 약액 활성화된 strip 용액으로 인한 PR의 특성을 물리적 방법으로 접근하여 연구를 진행하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.140-141
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• 2007

반도체 소자의 공정에 있어서 device scaling으로 인한 고유전 게이트 산화막 (high-k dielectics thin film)의 공정 개발 확보 방안이 필요하다. 본 논문에서는 유도결합 플라즈마를 이용하여 고유전율 박막을 식각하였다. CF4, SF6 등의 가스에서 금속-F, 금속-S 결합의 낮은 휘발성으로 인하여 시료 표면에 잔류하여 낮은 식각률을 보이며 측벽 잔류물을 형성하였으며, HBr, Cl 기반 플라즈마에서 금속-Br, 금속-Cl 결합은 시료 표면으로부터 탈착이 용이하여 효과적인 식각이 이루어짐을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.219.1-219.1
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• 2014

전자소자 산업의 미세화 및 대형화에 따라 플라즈마 밀도, 전위, 온도, 균일도 등 과 같은 플라즈마 특성을 제어하는 것은 차세대 플라즈마 장치 개발에 있어 매우 중요한 요소라고 할 수 있다. 특히, 급격한 소자의 미세화에 따라 플라즈마 공정을 통해 발생할 수 있는 damage는 큰 issue가 되어 왔고, 많은 연구자들은 이를 해결하기 위해서 다각적인 노력을 진행해 왔다. 그중 높은 전자 온도는 높은 전자 에너지에 의해 공정 중 소자를 손상 시키는 주된 원인이라고 보고되고 있으며, 이에 대한 제어기술은 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 서로 다른 두 개의 내/외측으로 나뉘어진 나선형 모양의 ICP 안테나를 이용 하여 연구를 진행하였다. 내측의 안테나에는 2 MHz를 연결 하였으며, 외측의 안테나에는 13.56 MHz를 연결 하였으며, 내/외측 안테나에 각각 pulse mode로 입력전력을 인가해 줌으로써 플라즈마의 특성을 관찰하였다. Pulse / CW (Continuous Wave) mode에 있어서 전자온도의 측정을 위해 emissive probe 를 이용하여 plasma potential과 floating potential을 측정하였으며, 이를 통하여 전자온도를 계산하여 구할 수 있었다. Duty ratio 및 pulsing frequency의 변화에 따른 전자온도의 변화를 확인 할 수 있었으며, 그에 따른 플라즈마 균일도를 ion saturation current를 측정함으로써 관찰할 수 있었다. 실제 식각 공정에 있어서 Pulsing 조건에 따른 식각 특성을 관찰하기 위해, SiO2, ACL (Amorphous Carbon Layer)에 대해 식각을 진행하였으며, 식각 메커니즘 분석을 위해 이온에너지 분포의 변화를 PSM (Plasma Sampling Mass-spectroscopy)을 이용하여 측정하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.29-29
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• 2009

현재 고집적 비휘발성 메모리 소자로는 MRAM (Magnetic Random Access Memory)과 PRAM (Phase Magnetic Random Access Memory)이 활발하게 미국과 일본, 한국 등에서 다양한 연구가 진행되어 오고 있다. 이 중에서 MRAM은 DRAM과 비슷한 10 ns의 빠른 읽기/쓰기 속도와 비휘발성 특성을 가지고 있으며, 전하를 저장할 커패시터가 필요 없고, 두 개의 자성충에 약 10 mA 정도의 전류를 가하면 그때 발생하는 약 10 Oe의 자장을 개개의 비트를 write하고, read 시에는 각 비트의 자기저항을 측정함으로써 데이터를 저장하고 읽을 있으므로, 고집적화가 가능성하다 [1]. 현재 우수한 박막 재료가 개발 되었으나, 고집적 MRAM 소자의 양산에는 해결 하여야 하는 문제점이 있다. 특히 다층 박막으로 구성되어 있으므로 식각 공정의 개발이 필수적이다. 지금까지 MRAM 재료의 식각은 주로 Ion milling, ICP, ECR등의 플라즈마 장치를 되었고, 식각 가스로는 할로겐 기체와 금속카보닐 형성을 위한 Co/$NH_3$와 $Ch_3OH$ 기체가 이용되고 있다. 그러나 할로겐 계열의 기체를 사용할 경우, 식각 부산물들의 높은 끓는점 때문에 식각 부산물이 박막의 표면에서 열적 탈착에 의하여 제거되지 않기 때문에 높은 에너지를 가지는 이온의 도움에 의한 식각이 필요하다. 또한 Cl 계열의 기체를 사용할 경우, 식각 공정 후, 시료가 대기에 노출되면 대기 중의 수분과 식각 부산물이 결합하여 부식 현상이 발생하게 된다. 그러므로 이를 방지하기 위한 추가 공정이 요구된다. 최근에는 부식 현상이 없고, MTJ 상부에 사용되는 Ta 또는 Ti Hard mask와의 높은 선택비를 가지는 $CH_3OH$ 또는 CO/$NH_3$가 사용되고 있다. 하부 박막에 따른 식각 특성에 연구와 다층의 박막의 식각 공정에 발생에 관한 발표는 거의 없다. MRAM을 양산에 적용하기 위하여서는 Main etch 공정에서 빠른 식각 공정이 필요하고, Over etch 공정에서 하부박막에 대한 높은 선택비가 요구된다. 그러므로 본 논문에서는 식각 변수에 따른 플라즈마 측정과 표면 반응을 비교하여 각 공정의 식각 메커니즘을 규명하고, Main Etch 공정에서는 $Cl_2$/Ar 또는 $BCl_3$/Ar 가스를 이용하여 식각 실험을 수행하고, Over etch 공정에는 낮은 Ta 박막 식각 속도를 가지는 $Ch_4/O_2$/Ar 또는 $Ch_3OH$/Ar 가스를 이용하고자 한다. 플라즈마 내의 식각종과 Ta 박막과의 반응을 XPS와 AES를 이용하여 분석하고, 식각 공정 변수에 따른 식각 속도, 식각 선택비와 식각 프로파일 변화를 SEM을 이용하여 관찰한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2003년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.55-55
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• 2003

최근 높은 해상도의 평판 디스플레이 장치 특히 차세대 TFT-LCD를 개발하기 위해서는 건식식각공정의 개발이 필수 불가결하며 이는 플라즈마 공정장치의 대면적화가 가능해야 한다. 따라서 산업계는 이러한 제조 조건에 알맞는 대면적 플라즈마 반응기 개발을 추구하고 있다. 이를 위해서는 건식식각공정의 개발이 필수 불가결하며 이를 위해선 플라즈마 공정장 치의 대면적화가 가능해야 한다. 이러한 대면적 공정을 위해서는 낮은 공정압력, 고밀도, 높은 플라즈마 균일도가 요구된다. 또한 이러한 대면적 고밀도 플라즈마에의 적용을 위하여 새로운 유도결합형 플라즈마 소오스의 개발이 진행되고 있으며, 안정적인 300mm웨이퍼 공정을 위하여 여러 형태의 안테나가 연구되어지고 있다. 그러나 차세대 TFT-LCD에 적용 가 능하게끔 기존의 ICP 소오스를 직접적으로 대면적화 하는데 있어서는 안테나의 인덕턴스의 값이 키지며, 유전물질의 두께 증가 및 그에 따른 재료비의 상슴에 의해 그 한계점을 나타 내었다. 본 연구에서는 차세대 TFT-LCD 및 POP 대면적 공정에 적용 가능한 고밀도 플라즈마를 발생시키기 위해서 내장형 유도결합형 선형 안테나를 사용하였다. 내장형 유도결합형 선형 안테나가 가지고 있는 고유의 정전기적 결합효과를 최소화시키기 위해 직사각형모양의 플라즈마 챔버(830mm*1,020mm)에서 영구자석을 사용하였다. 영구자석을 사용하여 외부자 장을 인가하였을 때가, 그럴지 않은 때보다 RF 안테나에 걸리는 코일의 전압을 낮춰주었으며, 영구자석의 배열에 따라 코일의 인덕턴스의 값이 크게 변함을 알 수 있었다. 그리고, 최적화된 자장의 배열은 플라즈마의 이온밀도를 증가시켰으며, 플라즈마 균일도 또한 10% 이 내로 유지됨을 알 수 있었다. 따른 식각 메커니즘에 대하여 알아보고자 하였다. $CF_4/Cl_2$ gas chemistry 에 첨 가 가스로 $N_2$와 Ar을 첨 가할 경 우 텅 스텐 박막과 하부 layer 간의 etch selectivity 증가는 관찰되지 않았으며, 반면에 첨가 가스로 $O_2$를 사용할 경우, $O_2$의 첨가량이 증가함에 따라 etch s selectivity 는 계속적으로 증가렴을 관찰할 수 있었다. 이는 $O_2$ 첨가에 따라 형성되는 WOF4 에 의한 텅스텐의 etch rates 의 감소에 비하여, $Si0_2$ 등의 형성에 의한 poly-Si etch rates 이 더욱 크게 감소하였기 때문으로 사료된다. W 과 poly-Si 의 식각 특성을 이해하기 위하여 X -ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 사용하였으며, 식각 전후의 etch depth 를 측정하기 위하여 stylus p pmfilometeT 를 이용하였다.X> 피막이 열처리 전후에 보아는 기계적 특성의 변화 양상은 열역학적으로 안정한 Wurzite-AlN의 석출에 따른 것으로 AlN 석출상의 크기에 의존하며, 또한 이러한 영향은 $(Ti_{1-x}AI_{x})N$ 피막에 존재하는 AI의 함량이 높고, 초기에 증착된 막의 업자 크기가 작을 수록 클 것으로 여겨진다. 그리고 환경의 의미의 차이에 따라 경관의 미학적 평가가 달라진 것으로 나타났다.corner$적 의도에 의한 경관구성의 일면을 확인할수 있지만 엄밀히 생각하여 보면 이러한 예의 경우도 최락의 총체적인 외형은 마찬가지로

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1382-1383
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• 2006

ZnO 박막은 wide band gap(Eg=3.37eV)의 derect band gap을 갖고 있기 때문에 여러 소자로의 응용가능성에 큰 기대를 하고 있는 물질이다. 본 논문에서는 소자 제조과정에서 요구되는 ZnO 박막의 식각변수에 따른 식각율과 식각특성에 관하여 연구하였으며 Inductively coupled plasma(ICP)를 사용하여 $BCl_3$/Ar 가스를 혼합하여 식각을 하였다. $BCl_3$/Ar=8/2 플라즈마에서 화학적 식각의 도움을 받아 ZnO 박막의 식각률은 1724 ${\AA}/min$ 로 최고를 보였으며 이때의 공정 조건은 800 W 의 RF power, 400 W 의 bias power, 1 Pa 의 공정 압력이었다. 식각시에 플라즈마 내부의 이온 거동상태를 측정하기위해 quadrupolemass spectrometer(QMS)를 사용하여 분석하였고 식각후 ZnO 박막의 식각률은 surface profiler(KLA fencer, ${\alpha}$-step 500)을 이용하여 측정하고 ZnO 박막과 B, Cl 라디칼과의 표면 반응 상태를 고찰하기 위하여 식각된 ZnO 박막의 표면을 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)로 분석하였다. XPS를 통하여 ZnO 박막과 Cl 라디칼과 반응을 하여 식각된다는 것과 낮은 휘발성으로 인하여 Ar 이온에 의한 스퍼터링 효과의 도움에 의해서 식각이 진행됨을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.261-261
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• 2011

펄스 직류 전원 $BCl_3/SF_6$ 플라즈마를 이용하여 GaAs/$Al_{0.2}Ga_{0.8}As$의 선택적 식각을 연구하였다. 식각 주요 공정 변수는 $BCl_3/SF_6$ 플라즈마에서 $SF_6$ 가스 유량(0~50%)이었다. $BCl_3/SF_6$의 총 가스 유량은 20 sccm이었다. 다른 공정 조건인 공정 압력(100 mTorr), 펄스 파워(500 V), 펄스 주파수(200 kHz), 리버스 시간 (0.7 ${\mu}s$)은 일정하게 고정시켰으며 기계적 펌프만을 이용하여 공정을 진행하였다. 오실로스코프(Oscilloscope) 데이터에 의하면 가스의 조성 변화에도 척에 걸리는 입력 전압과 전류가 거의 변화가 없었다. $BCl_3/SF_6$ 가스가 10%의 조성에서 GaAs와 $Al_{0.2}Ga_{0.8}As$의 식각 선택비가 약 48 : 1로 우수한 결과를 나타내었다. 그러나 $BCl_3/SF_6$ 가스의 증가는 GaAs의 식각율과 선택도를 감소시켰다. 그리고 $SF_6$ 가스의 조성비가 30% 이상일 경우에는 GaAs와 $Al_{0.2}Ga_{0.8}As$가 식각되지 않았다. 식각 후에 GaAs의 표면 거칠기(RMS surface roughness)는 0.7~1.3 nm로 나타났다. 위의 결과들을 종합적으로 보면 펄스 직류 전원 $BCl_3/SF_6$의 조성비가 10%일 때 가장 좋은 식각 선택비를 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.438-438
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• 2012

결정질 실리콘 태양전지 공정 중 텍스쳐 공정은 표면에서 반사되는 반사광을 줄여 단락전류(Isc)를 증가시킨다. 표면 텍스쳐 형성 방식으로는 일반적으로 습식 식각(Wet etching) 공정과 건식 식각(Reactive ion etching:RIE) 공정이 있다. 습식 식각 공정은 식각 용액을 사용하는 공정이며 건식 식각 공정은 플라즈마를 통하여 식각하는 공정으로 습식 식각 공정의 경우 식각 용액에 의한 공정상 위험도가 높으며, 용액의 폐기물에 의한 환경오염 문제가 크다. 건식 식각공정의 경우 습식 식각과 달리 공정상 위험도가 낮으며 불규칙적인 결정방향에 영향 받지 않는 비등방성 식각이 가능하여 다결정 실리콘 태양전지의 경우 습식 식각 공정보다 반사광이 적어 단락전류가 증가하게 된다. 그리고 태양전지를 Photovoltaic module로 만들게 되면 태양전지의 효율이 떨어지는데 이것을 Cell to module loss (CTM loss)라 부르며 이는 태양전지의 발전량을 줄이는 큰 원인이 된다. CTM loss의 경우 습식 식각 공정보다 건식 식각 공정에서 더 크게 나타나며 건식 식각 공정한 PV module의 경우 CTM loss로 인해 습식 식각 공정을 통한PV module와 비슷한 효율을 내게 된다. 본 연구에서는 식각 공정의 방식에 따라 나타나는CTM loss 중 광 손실 원인을 외부양자효율(External Quantum Efficiency)과 투과율(Transmittance), 반사율(Reflectance) 등 광 특성 통하여 분석한다.

• 공업화학
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• 제20권1호
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• pp.99-103
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• 2009

반도체 소자의 실리콘 게이트 전극 식각공정은 산화막에 대한 높은 식각 선택비와 정확한 식각형상 제어 등의 공정요구 조건을 충족시키기 위해 고밀도 플라즈마 식각공정을 사용하나 식각 후 notching이 발생되는 문제점을 보이고 있다. 특이하게 도핑 되지 않은 비정질 실리콘을 게이트 전극 물질로 사용한 경우 발생된 notching의 위치가 가장 외곽에 위치한 게이트 전극선의 바깥쪽에서 주로 발생되는 것이 관찰 되었다. 본 연구에서는 $Cl_2/HBr/O_2$의 식각기체 구성으로 notching 발생이 식각변수들에 따라 받는 경향성을 파악하고, 식각장치 내에서 실리콘 기판에 도달하는 식각 이온들의 진행경로를 분석하였다. 주 원인은 플라즈마 내의 식각 활성종 이온들이 대전효과에 의하여 궤적의 왜곡이 일어나 notching 현상이 발생되는 것으로 파악되었다. 이 결과를 바탕으로 도핑 되지 않은 비정질 실리콘 게이트 식각에서 발생하는 notching의 형성기구를 정성적으로 설명하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.478-478
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• 2010

대기압 플라즈마 공정은 진공 플라즈마 공정에 비해 장치의 경제성 및 규모면에서 많은 장점을 갖고 있어 대기압 공정에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 대기압 DC Arc Plasmatron을 이용하여 기체의 유량, 전류, plasmatron과 Si wafer 간의 거리를 변화시켜 이에 대한 Si wafer에 식각률(etching rate)을 확인하고 최적화 하였다. Ar은 2000sccm, $CF_4$는 50, 100sccm, 그리고 $O_2$는 0~1000sccm의 유량에 변화를 주었고 전류는 50A, 70A에서 식각하였다. 분석을 위해 Si wafer를 SEM(scanning electron microscope) 측정을 하였고, 그 결과 전류는 70A에서 기체 유량은 $CF_4$는 100sccm, $O_2$는 500sccm 일 때 식각률이 높게 나타났다. 그리고 전류와 유량을 위와 같은 조건에서 Plasmatron과 Si wafer 간의 거리를 5mm~15mm 변화를 주었을 때 Si wafer에 식각률을 측정해 본 결과 거리가 5mm일 때 식각률이 가장 높음을 확인 할 수 있었다. 아울러 거리를 변화시켰을 때가 유량이나 전압을 변화시킨 것 보다 식각률의 변화가 큰 경향을 보임을 알 수 있었다.