• 전자공학회논문지D
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• 제36D2호
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• pp.41-47
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• 1999

본 논문에서는 플라즈마 건식 식각 공정을 모의 실험하기 위하여 셀 제거 방법을 적용하여 개발한 시뮬레이터의 성능을 보고한다. 마스크의 기하학적 형상에 의한 그림자 효과(shadow effect)를 고려하기 위한 알고리즘과, 오차의 누적을 막기 위한 알고리즘을 새로이 적용하였다. 입사하는 이온의 분포를 계산하기 위해서 해석적 모델과 몬테 카를로 방법을 모두 적용하였다. 또한 사용자가 유닉스(UNIX) 환경에서 공정 조건을 편리하게 입력할 수 있도록 그래픽 사용자 환경(graphic user interface, GUI)을 개발하였다. 개발된 3D-SURFILER(SURface proFILER)의 성능을 검증하기 위한 콘택 홀(contact hol) 구조의 시뮬레이션에서 셀의 수를 36,000($30{\times}40{\times}30$)으로 설정하여 시뮬레이션하였을 때 SUN ULTRA 1 시스템에서 약 10Mbyte의 메모리가 사용되었으며, 시뮬레이션 시간을 20분이었다. 종횡비(aspect ratio)가 1.57인 콘택 홀 구조에서 반응성 이온 식각(reactive ion etching, RIE)을 시뮬레이션하였으며, 이온의 증속 식각의 정도를 나타내는 손상 계수의 변화와 압력이 600mTorr일 때의 이온의 입사 분포에 의한 토포그래픽(topography) 진화를 시뮬레이션하였다.

• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.156.2-156.2
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• 2015

반도체 소자의 크기가 나노사이즈로 줄어들기 때문에, 건식식각의 중요성이 강조되고 있다. dual plasma source를 사용함으로써 plasma 밀도, 이온충돌에너지, 이온플럭스를 조절 가능하다. Low frequency로 이온에너지를 조절하고, high frequency로 이온플럭스를 일반적으로 조절한다. 본 연구는 inductively coupled plasma (ICP)와 capacitively coupled plasma (CCP)를 사용하는 dual plasma source이다. ICP는 AE RPS로 2.4 MHz를 사용하고, CCP는 AE RFX-600으로 13.56 MHz이다. single L-probe는 Hiden ESPion이고, quadrupole mass spectrometer (QMS)는 INFICON CPM-300이다. chuck에 CCP가 인가되고, ICP는 SUS mesh를 거쳐서 영향을 미친다. Gas는 Ar, Ar+CF4 두 조건에서 비료를 하였다. Single L-probe를 이용하여 플라즈마를 측정한 결과 CCP만 인가하였을 때, Te 2.05 eV, Ne 4.07E+10 #/cm3, Ni 5.82E+10 #/cm3의 결과를 얻을 수 있었다. ICP를 방전하고 mesh를 통해서 chuck으로 입사하는 이온을 측정한 결과 mesh에 의해 이온이 중성화되어 거의 입사하지 않음을 확인할 수 있었다. 최종적으로 이온의 영향이 상쇄되고, 라디칼의 영향이 증가하여 높은 etch rate와 선택비를 가지며, 등방성 식각의 영향이 커질 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.128-128
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• 2012

재료연구소는 전처리, 식각, 증착 등의 진공 표면처리 공정을 위한 다양한 플라즈마 소스들을 개발해 왔으며, 최근에는 롤투롤 기반의 표면처리 공정용 플라즈마 소스를 개발하고 있다. 본 발표에서는 최근 5년간 연구 개발한 다양한 표면처리용 플라즈마 소스들을 소개하고 각 기술들의 개발 현황을 발표하고자 한다. 본 발표에서 소개할 플라즈마 소스 기술들은 스퍼터링 타겟의 전압-전류 독립제어가 가능한 리모트 플라즈마 스퍼터링 소스, 식각 및 증착 공정용 Closed Drift형 Anode Layer 선형 이온빔 소스, PECVD용 Closed Drift형 선형 플라즈마 소스 등이며, 각 소스들을 활용한 전처리, 식각, 증착 등의 예시를 소개하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권3호
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• pp.328-333
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• 2006

Movable nanometer-scale structures are fabricated by selective etching of single crystalline Au nanoplates. The nanostructures have arbitrary shapes like gear and alphabet 'A' with in-plane size less than 500 m and thickness of $25\sim60nm$. They could be moved successfully on the substrate using a nanornanipulator installed in a focused ion beam system. Our approach is expected to be useful in fabricating various kinds of nanocomponents which can play a role as building blocks for the sophisticated nanodevices or micromachines.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 추계학술대회 논문집 Vol.17
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• pp.155-158
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• 2004

질산화 (SiON) 막은 메모리와 광통신 소자 제조를 위해 활발한 응용이 기대되는 중요한 재료이다. SiON막 증착특성에 관해서는 많은 연구보고가 있었으나, 식각특성에 대해서는 그 발표가 매우 미미하다. 이에 본 연구에서는 PECVD를 이용하여 증착한 SION 박막을 Ni 마스크를 이용하여 식각하였다. 공정변수에는 소스 전력, 바이어스 전력, 압력, 그리고 $C_2F_6$ 유량 등이며, 각 변수의 실험범위는 400-1000 W, 30-90 W, 6-12 mTorr, 그리고 30-80 sccm이다. 식각률은 소스전력의 증가에 따라 233 에서 444 nm/min으로 거의 선형적으로 증가하였다. 비슷한 경향성이 바이어스 전력의 증가에 따라 관찰되었다. 이는 식각률이 플라즈마 밀도와 이온충돌 에너지에 강하게 영향을 받고 있음을 의미한다. 6-10 mTorr의 압력범위와 30-50 sccm의 $C_2F_6$ 유량범위 내에서의 식각률의 변화는 매우 미미하였다. 그러나 고압 (12 mTorr)과 고 유량 (60 sccm)에서 식각률은 크게 상승하거나 감소하였다. 전체 실험범위에서 관측된 식각률의 범위는 233-444 nm/min이었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제37권11호
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• pp.1084-1090
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• 2000

(Bi$_2$O$_2$)$^{2+}$층 사이에 두 개의 Ta-O 팔면체로 연결된 Bi 계의 층상 페로브스카이트 구조인 SrBi$_2$Ta$_2$O$_{9}$ (SBT) 박막을 XPS를 이용하여 깊이별 화학 상태 변화를 분석하였다. 아르곤 이온으로 SBT 박막을 식각하면, SBT 박막의 각 구성물들은 가속 Ar$^{+}$ 이온의 에너지에 따라 변화한다. SBT 각 구성물 중 Sr 3d의 화학 상태는 Ar$^{+}$ 이온의 에너지변화에 따라 근소하게 변화한다. 반면에, Ta 4f와 Bi 4f의 화학 상태 변화는 인가되는 Ar$^{+}$ 이온 에너지에 확실하게 의존한다. 특히, Bi 4f는 Sr과 Ta에 비해 낮은 Ar$^{+}$ 이온 에너지에서도 Bi-O의 화학 상태가 금속 Bi 화학 상태로 현저하게 변화한다. 이러한 SBT 박막의 화학 상태 변화는 산호 원자의 선택적인 식각 때문에 발생하며 선택적인 식각은 SBT 박막 내에서 각 구성물과 산소간의 질량 차이와 각 구성물의 열적 안정성에 의존함을 알 수 있다.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권1호
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• pp.60-63
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• 1999

Ta-Al 합금 박막의 건식식각에 대하여 조사하였다. $CF_{4}$ 기체를 이용한 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching, RIE)이 1:1 조성의 Ta-Al 합금 박막의 식각에 적용될 수 있음을 확인하였으며, 식각속도는 $67{\AA}/min$으로 측정되었다. 그리고 $CF_{4}$ 기체는 Ta-Al 합금 박막과 $SiO_{2}$ 층간에 선택성이 없다는 것이 확인되었으며, $SiO_{2}$ 층의 식각속도는 Ta-Al 박막의 경우보다 약 12배 빠른 $800{\AA}/min$으로 측정되었다. 그 외에 $CF_{4}$ 기체를 이용한 반응성 이온 식각에서는 Shiepley 1400-27 Photo Resist 보다 AZ 5214 Photo Resist가 더 안정적이라는 것이 조사되었다.

• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.373-375
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• 2011

최근 태양전지 연구에서 저가격화를 실현하는 방법 중 하나로 폐 실리콘 웨이퍼를 재생하는 방법에 관하여 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 기존 웨이퍼 재생공정은 높은 재처리 비용과 복잡한 공정등의 많은 단점을 가지고 있다. 결정형 태양전지에서 저가격화 및 고효율은 태양전지를 제작하는데 있어 필수 요소 이다. 그 중 결정질 태양전지 고효율을 위한 여러 연구 방법 중 표면 텍스쳐링(texturing)에 관한 연구가 활발하다. 텍스쳐링은 표면반사에 의한 광 손실을 최소화 하여 효율을 증가시키기 위한 방법으로 습식 식각과 건식 식각을 사용하여 태양전지 표면 위에 요철 및 피라미드구조를 형성하여 반사율을 최소화 시킨다. 건식식각은 습식식각과 다른 환경적 오염이 적은 것과 소량의 가스만으로 표면 텍스쳐링이 가능하여 많은 연구가 진행중이다. 건식 식각 중 하나인 RIE(reactive ion etching)는 고주파를 이용하여 플라즈마의 이온과 silicon을 반응 시킨다. 실험은 RIE를 이용하여 SF6/02가스를 혼합하여 비등방성 에칭 및 피라미드 구조를 구현하였다. RIE 공정 중 SF6/02가스는 높은 식각 율을 갖으며 self-masking mechanism을 통해 표면이 검게 변화되고 반사율이 감소하게 된다. 이 과정을 통해 블랙 실리콘을 형성하게 된다. 블랙 실리콘은 반사율 10% 이하로 self-masking mechanism으로 바늘모양의 구조를 형성되는 게 특징이며 표면이 검은색으로 반사율이 낮아 효율증가로 예상되지만 실제 바늘 모양의 블랙 실리콘은 태양전지 제작에 있어 후속 공정 인 전극 형성 시 Ag Paste의 사이즈와 표면 구조를 감안할 때 태양 전지 제작 시 Series resistance를 증가로 효율 저하를 가져온다. 본 연구는 SF6/02가스를 혼합하여 기존 RIE로 형성된 바늘모양의 구조의 블랙 실리콘이 아닌 RIE 내부에 metal-mesh를 장착하여 단결정(100)실리콘 웨이퍼 표면을 텍스쳐링 하였고 SF6/02 가스 1:1 비율로 공정을 진행 하였다. metal-mesh 홀의 크기는 100um로 RIE 내부에 장착하여 공정 시간 및 Pressure를 변경하여 실험을 진행하였다. 공정 시간이 변경됨에 따라 단결정(100) 실리콘 웨이퍼 표면에 피라미드 구조의 균일한 1um 크기의 블랙 실리콘을 구현하였다. 바늘모양의 블랙 실리콘을 피라미드 구조로 구현함으로써 바늘 모양의 단점을 보완하여 태양전지 전기적 특성을 분석하여 태양전지 제작시 변환 효율을 증가시킬 것으로 예상된다.