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헬리콘 플라즈마로부터 중성입자 흐름의 생성 및 이를 이용한 실리콘의 건식식각 (Generation of neutral stream from helicon plasma and its application to Si dry etching)

  • 정석재;양호식;조성민
    • 한국진공학회지
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    • 제7권4호
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    • pp.390-396
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    • 1998

  • 헬리콘(Helicon) 플라즈마로부터 중성입자 흐름을 생성하여 높은 에너지의 이온에 의한 기판의 물리적, 전기적 손상을 방지할 수 있는 실리콘 식각공정이 연구되었다. 기판의 하부에 영구자석을 설치하여 cusp모양의 자계를 형성하므로써 이온 및 전자를 기판으로부 터 제거되도록 하였고 이러한 방법으로 완전히 제거되지 않는 이온의 제거를 위해서 기판 하부에 양의 전압을 가하여 자계나 전계에 영향을 받지 않는 중성입자 흐름을 얻을 수 있도 록 하였다. 발생시킨 자계 및 전계의 의해 기판 상부에서의 전자밀도는 자계나 전계가 가해 지지 않은 경우에 비해 약1/1,000정도로 낮아졌으며, 이온밀도 또한 약1/10정도로 감소하였 다. 이러한 공정을 통해 얻어진 실리콘의 식각속도는 $Cl_2$와 10%의 SF6를 혼합하여 사용할 때 $8.5{\times}10^{-4}$Torr의 압력에서 약100$\AA$/min이하로 매우 낮았으며 실리콘의 식각이 비등방성 을 가지며 진행될 수 있음이 보여졌다.

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Formation and Characteristics of the Fluorocarbonated SiOF Film by $O_2$/FTES-Helicon Plasma CVD Method

  • Kyoung-Suk Oh;Min-Sung Kang;Chi-Kyu Choi;Seok-Min Yun
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 1998년도 제14회 학술발표회 논문개요집
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    • pp.77-77
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    • 1998

  • Present silicon dioxide (SiOz) 떠m as intennetal dielectridIMD) layers will result in high parasitic c capacitance and crosstalk interference in 비gh density devices. Low dielectric materials such as f f1uorina뼈 silicon oxide(SiOF) and f1uoropolymer IMD layers have been tried to s이ve this problem. I In the SiOF ftlm, as fluorine concentration increases the dielectric constant of t뼈 film decreases but i it becomes unstable and wa않r absorptivity increases. The dielectric constant above 3.0 is obtain어 i in these ftlms. Fluoropolymers such as polyte$\sigma$따luoroethylene(PTFE) are known as low dielectric c constant (>2.0) materials. However, their $\alpha$)Or thermal stability and low adhesive fa$\pi$e have h hindered 야1리ru뚱 as IMD ma따"ials. 1 The concept of a plasma processing a찌Jaratus with 비gh density plasma at low pressure has r received much attention for deposition because films made in these plasma reactors have many a advantages such as go여 film quality and gap filling profile. High ion flux with low ion energy in m the high density plasma make the low contamination and go어 $\sigma$'Oss피lked ftlm. Especially the h helicon plasma reactor have attractive features for ftlm deposition 야~au똥 of i앙 high density plasma p production compared with other conventional type plasma soun:es. I In this pa야Jr, we present the results on the low dielectric constant fluorocarbonated-SiOF film d밑JOsited on p-Si(loo) 5 inch silicon substrates with 00% of 0dFTES gas mixture and 20% of Ar g gas in a helicon plasma reactor. High density 띠asma is generated in the conventional helicon p plasma soun:e with Nagoya type ill antenna, 5-15 MHz and 1 kW RF power, 700 Gauss of m magnetic field, and 1.5 mTorr of pressure. The electron density and temperature of the 0dFTES d discharge are measUI벼 by Langmuir probe. The relative density of radicals are measured by optic허 e emission spe따'Oscopy(OES). Chemical bonding structure 3I피 atomic concentration 따'C characterized u using fourier transform infrared(FTIR) s야3띠"Oscopy and X -ray photonelectron spl:’따'Oscopy (XPS). D Dielectric constant is measured using a metal insulator semiconductor (MIS;AVO.4 $\mu$ m thick f fIlmlp-SD s$\sigma$ucture. A chemical stoichiome$\sigma$y of 야Ie fluorocarbina$textsc{k}$영-SiOF film 따~si야영 at room temperature, which t the flow rate of Oz and FTES gas is Isccm and 6sccm, res야~tvely, is form려 야Ie SiouFo.36Co.14. A d dielec$\sigma$ic constant of this fIlm is 2.8, but the s$\alpha$'!Cimen at annealed 5OOt: is obtain려 3.24, and the s stepcoverage in the 0.4 $\mu$ m and 0.5 $\mu$ m pattern 킹'C above 92% and 91% without void, res야~tively. res야~tively.

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고선택비 산화막 식각공정시 $C_4$F$_8$ 헬리콘 웨이브 플라즈마에 노출된 실리콘 표면의 잔류막 관찰 (Investigation of the residue formed on the silicon exposed to $C_4$F$_8$ helicon wave plasmas)

  • 김현수;이원정;염근영
    • 한국표면공학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.93-99
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    • 1999

  • Surface polymer layer formed on the silicon wafer during the oxide overetching using $C_4F_8$/ helicon wave plasmas and their characteristics were investigated using spectroscopic elipsometry, X-ray photoelectron spectroscopy, and secondary ion mass spectrometry. Overetch percentage and dc-self bias voltage were varied to investigate the effects on the characteristics of the polymers remaining on the overetched silicon surface. The increase of bias voltage from -80 volts to -120 volts increased the C/F ratio and carbon bondings such as C-C, $C-CF_x$/, and C-Si in the polymer while reducing the thickness of the polymer layer. However, the increase of the overetch percentage from 50% to 100% did not change the composition of the polymer layer and the carbon bondings in the polymer layer remained same even though it increased the polymer thickness. The polymer layer formed at the higher dc-self bias voltage was more difficult to be removed by the following various post-etch treatments compared to that formed at the longer overetch percentage.

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플라즈마 에칭

  • 정재국;정기형
    • 전기의세계
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    • 제42권10호
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    • pp.43-49
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    • 1993

  • 1970년대 초 플라즈마 에칭 기술이 microelectronic devices 제작에 널리 이용 되면서부터 이 기술은 매우 빠르게 발전하고 있다. 최근의 고밀도 집적회로의 제작에는 다양한 종류의 물질에 엄격히 제어된 sub-micron의 미세한 패턴을 대량 제작하여야 한다는 것이 요구되고 있다. 플라즈마 에칭기술은 이와같은 요구에 부응할 수 있는 기술일 뿐만 아니라 비등방성 에칭 특성이 뛰어나 micro electronic-mechanical system(MEMS)을 위한 가공기술로 응용될 전망도 높다. 이에 본고에서는 플라즈마 에칭 기술의 변천을 간략히 살펴보고 최근에 관심을 끌고 있는 helicon wave 플라즈마원과 그에 의한 식각성능을 소개하고자 한다.

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