• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.795-797
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• 2010

습식 식각은 식각용액으로서 화학용액을 사용하는 공정으로 반응물이 기판표면에서 화학반응을 일으켜 표면을 식각하는 과정이며, 표면결합의 제거를 위한 식각연마와 폴리싱을 위한 식각, 그리고 구조적 형상 패턴등이 있다. 여기서 화학용액은 산화제 또는 환원제 역할을 하는 혼합용액으로 구성된다. 습식 식각 시 수${\mu}m$의 해상도를 얻기 위해서는 그 부식액의 조성이나, 에칭시간, 부식액의 온도 등을 고려하여야 한다. 또한 습식 식각 후 포토 레지스트를 제거하는 과정에서 포토 레지스트를 깨끗이 제거해야 하며, 제거공정 자체가 a-Si:H 박막을 부식 하지 않을 조건으로 행하여야 한다. 포토레지스트 제거 후 잔류 포토 레지스트를 제거하기 위해서 본 실험에서는 RCA-I 세척 기법을 사용한 후 D.I 로 린스 하였다. 본 실험에서 사용한 금속은 Cr, Al, ITO 로 모두 DC sputter 방법을 사용해서 증착하여 사용하였다. Cr박막은 $1300\AA$ 정도의 두께를 사용하였고, ITO (Indium Tin Oxide) 박막은 가시광 영역에서 투명하고 (80% 이상의 transmittance), 저저항 (Sheet Resistance : $50{\Omega}/sq$ 이하) 인 박막을 사용하였으며, 신호선으로 주로 사용되는 Al등의 증착조건에 따른 wet etching 특성을 조사하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권4호
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• pp.517-523
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• 2015

금속 배선형성 재료가 구리로 대체됨에 따라 다마신(damascene) 공정이 도입되었고, 과증착된 구리를 화학적 기계적 평탄화(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 방식을 통해 제거하는 구리 화학적 기계적 평탄화 공정이 필요하게 되었다. 본 연구에서는 중성영역 구리 화학적 기계적 평탄화 공정용 슬러리의 구성 요소 중 하나인 부식 방지제에 아미노기($-NH_2$)와 카르복실기(-COOH)를 부착시켜 그에 따른 영향성을 확인하고자 하였다. 1H-1,2,4-트리아졸(1H-1,2,4-triazole)을 기준 부식방지제로 선정하여 식각속도, 제거속도 및 화학적 식각력을 측정한 결과 아미노기는 높은 구리 식각 능력을 보여주는 반면, 카르복실기는 부식방지제 효과가 증대되어 기본 부식방지제보다 낮은 식각 능력을 보여주었다. 이는 높은 제거속도가 필요한 1차 구리 화학적 기계적 평탄화 공정에는 아미노기가, 높은 구리 제거속도/식각속도 비를 필요로 하는 2차 구리 화학적 기계적 평탄화 공정에는 카르복실기가 적합하다는 결론을 보여준다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.159-159
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• 2010

펄스 직류 전원 $BCl_3$/He 플라즈마를 사용하여 GaAs의 건식 식각을 연구하였다. 공정 변수는 가스 유량 (0~100% $BCl_3$ in $BCl_3$/He), 펄스 파워 ($450{\sim}600\;{\nu}$), 펄스 주파수 (100~250 KHz), 펄스 시간 ($0.4{\sim}1.2\;{\mu}s$)이었다. 식각 공정 후 식각률, 포토레지스트에 대한 식각 선택도, 표면 거칠기는 표면 단차 측정기를 이용하였다. 식각 공정 동안 플라즈마 광 특성 분석은 광학 발광분석기 (Optical emission spectroscopy)를 사용하였다. 실험 후 주사 전자 현미경을 이용, 식각 후 시료의 단면과 표면을 관찰하였다. 실험 결과에 의하면 1) 펄스 파워, 주파수, 시간을 고정 ($500\;{\nu}$, $0.7\;{\mu}s$, 200 KHz)하고 10% He 가스가 혼합되어 있는 조건에서 GaAs의 식각률이 순수한 $BCl_3$를 사용한 것보다 높았다. 이를 통해 식각 공정에서 일정량 이하의 He 혼합은 GaAs 식각률을 증가시키는 시너지효과가 있음을 알 수 있었다. 2) 그러나 약 20% 이상의 He 가스의 혼합은 GaAs의 식각 속도를 저하시켰다. 3) 10% He (9 sccm $BCl_3/1$ sccm He), 200 KHz 펄스 주파수, $0.7\;{\mu}s$ 펄스 시간의 조건에서 펄스 파워가 증가함에 따라 GaAs의 식각률 또한 선형적으로 증가하였다. 4) 특히, $600\;{\nu}$의 파워에서 식각률은 ${\sim}0.5\;{\mu}m/min$로 가장 높았다. 5) 표면 단차 측정기와 전자현미경을 이용하여 식각한 GaAs를 분석한 결과 10% He이 혼합되어 있는 조건에서는 우수한 수직 측벽과 매끈한 표면 (RMS roughness <1 nm)을 관찰할 수 있었다. 6) 10% He이 혼합된 $BCl_3$/He 펄스 직류 플라즈마 식각 후 XPS 분석결과에서도 기준 샘플과 비교하였을 때, 공정 후의 GaAs 표면이 화학적으로 깨끗하며 잔류물이 거의 검출되지 않았다. 위의 결과를 정리하였을 때, 펄스 직류 $BCl_3$/He 플라즈마는 GaAs의 식각에서 매우 우수한 공정 결과를 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.338-338
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• 2012

사파이어 ($Al_2O_3$)는 높은 밴드갭 에너지 (~19.5 eV)를 가진 물질로서 우수한 내마모성, 강도, 전기 절연성 및 안정한 화학적 특성을 갖고 발광다이오드 기판, 보석재료 등 각종 산업 및 기술적 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 플립칩 발광다이오드 구조의 경우 광추출효율을 향상시키기 위해 높은 투과도를 갖는 사파이어 기판이 요구되어 왔으며, 지금까지 건식/습식식각방법을 이용한 사파이어 표면에 마이크로 크기의 심한 거칠기 또는 요철이 형성된 나노크기의 격자구조를 형성시키는 연구가 진행되어 오고 있다. 그 중, 나노 크기의 격자구조는 공기에서 반도체 기판까지 선형적인 유효굴절률 분포를 갖기 때문에 표면에서 생기는 Fresnel 반사 손실을 줄일 수 있다. 이러한 구조를 형성하기 위해서는 식각 마스크가 필요한데, 형성 방법으로 레이저 간섭 리소그래피, 전자빔 리소그래피, 나노임프린트 리소그래피 등이 있으나, 비싼 가격과 복잡한 공정 절차 등의 단점을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 식각 마스크 패턴을 위해, 보다 저렴하고 간단한 실리카 나노구 및 열적응집 금 나노 입자를 이용하였다. 양면 폴리싱 c-plane 사파이어 기판을 사용하였고, 단일 층의 주기적인 실리카 나노구를 기판 표면에 스핀코팅에 의해 도포한 후 유도결합플라즈마 식각 장비를 이용하여 식각하여 주기적인 패턴을 갖는 렌즈모양의 격자구조를 형성하였다. 그리고 주기적으로 형성된 격자 위에 열 증착기를 이용하여 금 박막을 증착한 후 급속열적어닐닝(rapid thermal annealing)을 이용하여 열처리함으로써 비주기적인 금 나노입자를 형성시켰다. 형성된 금 나노패턴을 이용하여 동일한 조건으로 식각함으로써 광대역 및 전방향성 높은 투과도를 갖는 원뿔 모양의 사파이어 나노구조를 제작하였다. 제작된 샘플의 패턴 및 식각 형상은 전자현미경을 사용하여 관찰하였으며, UV-vis-NIR 분광광도계 (spectrophotometer)를 사용하여 투과율을 측정하였다. 렌즈 모양 표면 위에 원뿔모양의 나노구조를 갖는 사파이어 기판은 일반적인 사파이어 기판보다 향상된 투과율 특성을 보였다.

• 한국진공학회지
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• 제6권3호
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• pp.267-274
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• 1997

고밀도 유도결합 $Cl_2$ 및 HBr/$Cl_2$ 플라즈마를 이용하여 차세대 반도체 집적회로에 사용가능한 STI(Shallow Trench Isolation)구조에서 trench 식각시 trench etch profile 및 격자손상에 영향을 미치는 공정변수의 효과에 대하여 연구하였다. 식각결과 $Cl_2$만을 사용한 경우에는 trench 식각공정 동안 화학적 측면식각의 증가로 인하여 등방성 식각이 얻어지고 이는 유도입력 전력이 증가하고 바이어스 전압이 감소함에 따라 이의 경향이 증가하였다. 측면식각의 정도는 $Cl_2$에 $N_2$ 및 $O_2$의 첨가에 따라 감소하였다. 순수 HBr을 사용한 경우에 있어서는 Br 라디칼이 Cl 라디칼에 비하여 자발적인 실리콘 식각의 민감도가 감소하여 positive angle의 식각형상이 얻어졌으며 HBr내에 $Cl_2$의 증가에 따라 이방성 식각이 얻어졌 다. 물리적인 격자손상을 투과전자현미경으로 관찰한 결과 <$Cl_2/N_2$및 HBr을 함유한 식각가 스를 사용한 경우에 trench표면에서 결함이 관찰되었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 추계학술대회 초록집
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• pp.221-222
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• 2009

유도결합 플라즈마 (Inductively Coupled Plasma) 장비를 이용하여 각종 공정조건들에 따른 $TiO_2$의 식각 특성을 연구하였다. $BCl_3$/Ar 가스의 혼합비, 공정 압력 등을 공정 변수들로 정하였다. 공정 변수가 가스 혼합비일 경우 $BCl_3$ 가스의 비율이 25 % 일 경우 높은 식각률을 보였다. 또한 X-ray photoelectron spectroscopy를 이용하여 분석한 결과, $TiO_2$의 식각 메커니즘은 화학적인 영향보다는 물리적인 영향을 더 많이 받는다.

• 센서학회지
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• 제11권1호
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• pp.54-59
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• 2002

본 논문은 Si기판 직접접합기술과 전기화학적 식각정지를 이용하여 마이크로 시스템용 매몰 공동을 갖는 SOI 구조물의 일괄제조에 대한 새로운 공정기술에 관한 것이다. 저비용의 전기화학적 식각정지법으로 SOI의 정확한 두께를 제어하였다. 핸들링 기판 위에서 Si 이방성 습식식각으로 공동을 제조하였다. 산화막을 갖는 두 장의 Si기판을 직접접합한 후, 고온 열처리($1000^{\circ}C$, 60분)를 시행하고 전기화학적 식각정지로 매몰 공동을 갖는 SDB SOI 구조를 박막화하였다. 제조된 SDB SOI 구조물 표면의 거칠기는 래핑과 폴리싱에 의한 기계적인 방법보다도 우수했다. 매몰 공동을 갖는 SDB SOI 구조는 새로운 마이크로 센서와 마이크로 엑츄에이터에 대단히 효과적이며 다양한 응용이 가능한 기판으로 사용될 것이다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.12.2-12.2
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• 2010

반도체 소자, 바이오 센서, 태양전지 등에서 집적도 및 소자 성능 향상을 위해서 최근 실리콘 소재를 위주로 한 수직 정렬형 와이어 어레이와 같은 3차원 구조의 소재에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 깊은 반응성 이온 식각법(DRIE: Deep Reactive Ion Etching)과 같은 건식 식각법으로 종횡비가 높은 실리콘 와이어 어레이를 제작할 수 있지만 시간과 공정비용이 많이 소요된다는 단점이 있고 양산성이 없다. 이를 극복하기 위해서 VLS (Vapor-Liquid-Solid)방법이 연구되고 있지만 촉매로 사용되는 금속의 오염으로 인한 소자 성능의 저하를 피할 수가 없다. 본 연구진에서 연구하는 있는 전기화학적 식각법을 사용하면 이러한 문제를 극복하고 매우 정렬이 잘 된 실리콘 와이어 어레이를 제작할 수 있으며 최적 조건을 정립하면 균일하고 재현성 있는 다양한 종횡비의 기판 수직형 실리콘 와이어 어레이를 제작할 수 있다. 또한, 귀금속 촉매 식각법은 금속 촉매를 사용하여 식각을 하지만 VLS 방법과 달리 Top-down 방법을 사용하기 때문에 최종 공정에서 용액에 담구어 귀금속을 식각하여 제거 하면 귀금속 촉매가 실리콘을 오염시키는 일은 배제할 수 있다. 귀금속 촉매 식각법의 경우 사용되는 촉매의 다양화, 포토리소그래피 방법, 그리고 식각 용액의 조성 변화에 따라 다양한 형상의 와이어 어레이를 제작할 수 있으며 이에 대한 결과를 소개하고자 한다. 3차원 실리콘 와이어 어레이를 사용하여 동심원형 p-n접합 와이어 어레이를 제작하면 소수캐리어의 확산거리가 짧아도 짧은 동심원 방향으로 캐리어를 포집할 수 있고 태양광의 입사는 와이어 어레이의 수직 방향이므로 태양광의 흡수도 효율적으로 할 수 있기 때문에 실리콘의 효율 향상을 달성할 수 있다. 이에 대한 본 연구진의 연구결과 및 최근 연구 동향을 발표하고자 한다.

• 전자공학회논문지D
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• 제36D권4호
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• pp.56-62
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• 1999

본 연구에서, (Ba,Sr)TiO\sub 3\ 박막이 rf 전력, dc 바이어스 전압 및 반응로 압력과 같은 식각 공정 변수를 변화하여 ICP에서 Cl\sub 2\Ar 가스 혼합비에 따라 식각되었다. 0.2의 Cl\sub 2\/(Cl\sub 2\+Ar) 가스 혼합비, 600 W의 rf 전력,250 V의 dc 바이어스 전압 및 5 mTorr의 반응로 압력의 공정 조건하에서 식각율은 56nm/min이었다. 이때 Pt, SiO\sub 2\ 막에 대한 BST 박막의 식각 선택비는 각각 0.52, 0.43이었다. 식각된 BST 박막의 표면반응은 XPS로 분석하였다. Ba는 BaCl\sub 2\ 와 같은 화학적인 반응과 물리적인 스퍼터링에 의해 제거되었다. Sr의 제거는 Sr과 Cl의 화확적인 반응보다 Ar 이온 충격이 더 효과적이었다. Ti는 TiCl\sub 4\ 와 같은 화학반응에 의해 용이하게 제거되었다. XPS 분석 결과를 비교하기 위하여 SIMS의 분석을 수행하여 비교한 결과 동일한 결론을 도출하였다.

• 한국진공학회지
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• 제8권1호
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• pp.63-69
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• 1999

고밀도 플라즈마 source인 helical resonator의 특성을 알기 위해 Langmuir probe를 사용하여 특성 변수들-플라즈마 밀도, 전자 온도, 이온 전류 밀도-의 값을 측정하였다. 또한 $Cl_2$/poly-Si 시스템에서의 식각반응 메카니즘을 규명하기 위해 Si와 SiCi의 에미션 시그날을 분석하였다. $Cl_2$/poly-Si 식각 시스템계에서는 화학식각에 의한 반응이 물리식각에 의한 반응보다 주됨을 알 수 있다. 또한 폴리 실리콘 내의 불순물 P농도가 증가함에 따라 식각의 화학반응 산출물인 SiCl의 양이 물리식각 산출물인 Si의 양보다 급격히 증가하는 양상을 보였다. 이는 표면 반응중 형성된 Si-Cl 결합을 통해 실리콘 내부의 전자들이 Cl쪽으로 이동함으로써 Si-Cl은 더욱 유동적이며 이온화된 특성을 갖게 되고, 따라서 $Cl_2\;^+$/와 같은 에천들이 표면에 흡착될 확률이 커져 $SiCl_x$의 형성을 용이하게 하기 때문으로 생각된다. 즉 불순물 P농도가 증가함에 따라 표면의 Si를 제거하는데는 물리식각보다 화학시각이 더욱 큰 역할을 하는 것으로 밝혀졌다.