• 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.

• 한국진공학회지
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• 제7권4호
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• pp.403-409
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• 1998

본 연구에서는 자장강화된 유도결합형 플라즈마를 사용하여 이 플라즈마의 특성을 조사하고 또한 산화막 식각에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 자장 강화를 위해 4쌍의 영구자석이 사용되었고, 산화막 식각을 위해 $C_2F_6, CHF_3, C_4F_8$ 가스 및 이들 혼합가스가 사 용되었으며 첨가가스로 $H_2$를 사용하였다. 자장강화된 유도결합형 플라즈마 특성 분석을 위 해 Langmuir probe와 optical emission spectrometer를 이용하여 산화막 식각 속도 및 photoresist에 대한 식각 선택비를 stylus profilometer를 이용하여 측정하였다. 이온 밀도에 있어서 자장 유무에 따른 큰 변화는 관찰되지 않았으나 이온전류밀도의 균일도는 자장을 가 한 경우 웨이퍼가 놓이는 기판 부분에서 상당히 증가된 것을 알 수 있었다. 또한 자장이 가 해진 경우, 자장을 가하지 않은 경우에 비해 플라즈마 전위가 감소된 반면 전자온도 및 라 디칼 밀도는 크게 증가되는 것을 알 수 있었으며 산화막 식각시에도 높은 식각 속도와 식각 균일도를 보였다. 산화막 식각을 위해 수소가스를 사용한 가스조합중에서 C4F8/H2가스조합 이 가장 우수한 식각 속도 및 photoresist에 대한 식각 선택비를 나타내었으며 공정변수를 최적화 함으로써 순수 C4F8에서 4이상의 선택비와 함께 8000$\AA$/min의 가장 높은 식각속도 를 얻을 수 있었으며, 50%C4F8/50%H2에서 4000$\AA$/min의 산화막 식각 속도와 함께 15이상 의 식각 선택비를 얻을 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.67-67
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• 2009

본 연구는 강유전체 박막의 buffer 층으로 사용되는 Yttrium oxide($Y_2O_3$) 박막에 대한 $BCl_3$/Ar 혼합가스 식각 특성에 대해 연구하였다. 식각 메카니즘을 해석하기 위해 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer), OES(Optical Emission Spectroscopy)를 사용하여 플라즈마 특성을 추출하였다. 공정 조건(source power, bias power, pressure, total gas flow)을 동일하게 유지하고 $BCl_3$/Ar 혼합가스 비율을 변화시키며 실험을 진행 하였다. 혼합가스의 비율이 $BCl_3$(80%)/Ar(20%)일때 가장 높은 식각 속도을 나타냈고, 이후 점차 감소하였다. 이때의 식각 속도는 8.8 nm/min 였다. 이에 $Y_2O_3$는 이온 보조 화학식각 특성을 가짐을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1374-1375
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• 2006

Ar/$Cl_2$ 유도결합 플라즈마 (ICP)의 가스 혼합비에 따른 $(Bi_{4-x}La_x)Ti_{3}O_{12}$ 박막의 식각 메커니즘과 식각면에서의 플라즈마 손상을 조사하였다. BLT 박막의 최대식각률은 Ar/$Cl_2$ 플라즈마에서의 Ar 가스 혼합비가 80%일 때 50.8 nm의 값을 보였다. 정전 탐침을 통해 Ar 가스의 혼합비에 따른 전자온도와 전자밀도를 관측하였다. 박막 표면의 X-ray photoemission spectroscopy 분석과 박막의 이력곡선을 통해 BLT 박막의 식각 손상은 Cl 원자와의 반응에 의한 화학적 식각 손상이 BLT 박막 표면에서의 Ar 이온충돌에 의한 물리적 손상보다 더 크다는 것을 확인 할 수 있었다.