• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.328-329
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• 2012

$SF_6$ gas는 반도체 및 디스플레이 제조공정 중 Dry etch과정에서 널리 사용되는 gas로 자연적으로 존재하는 것이 아닌 사용 목적에 맞춰 인위적으로 제조된 gas이다. 디스플레이 산업에서 $SF_6$ gas가 사용되는 Dry etch 공정은 주로 ${\alpha}$-Si, $Si_3N_4$ 등 Si계열의 박막을 etch하는데 사용된다. 이러한 Si 계열의 박막을 식각하기 위해서는 fluorine, Chlorine 등이 사용된다. fluorine계열의 gas로는 $SF_6$ gas가 대표적이다. 하지만 $SF_6$ gas는 대표적인 온실가스로 지구 온난화의 주범으로 주목받고 있다. 세계적으로 온실가스의 규제에 대한 움직임이 활발하고, 대한민국은 2020년까지 온실가스 감축목표를 '배출전망치(BAU)대비 30% 감축으로' 발표하였다. 따라서 디스플레이 및 반도체 공정에는 GWP (Global warming Potential)에 적용 가능한 대체 가스의 연구가 필요한 상황이다. 온실가스인 $SF_6$를 대체하기 위한 방법으로 GWP가 낮은 $C_3F_6$가스를 이용하여 $Si_3N_4$를 Dry etching 방법인 RIE (Reactive Ion Etching)공정을 한 후 배출되는 가스를 측정하였다. 4인치 P-type 웨이퍼 위에 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)장비를 이용하여 $Si_3N_4$를 200 nm 증착하였고, Photolithography공정을 통해 Patterning을 한 후 RIE공정을 수행하였다. RIE는 Power : 300 W, Flow rate : 30 sccm, Time : 15 min, Temperature : $15^{\circ}C$, Pressure : Open과 같은 조건으로 공정을 수행하였다. 그리고 SEM (Scanning Electron Microscope)장비를 이용하여 Etching된 단면을 관찰하여 단차를 확인하였다. 또한 Etching 전후 배출가스를 포집하여 GC-MS (Gas Chromatograph-Mass Spectrophotometry)를 측정 및 비교하였다. Etching 전의 경우에는 $N_2$, $O_2$ 등의 가스가 검출되었고, $C_3F_6$ 가스를 이용해 etching 한 후의 경우에는 $C_3F_6$ 계열의 가스가 검출되었다.

• 한국진공학회지
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• 제7권3호
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• pp.267-267
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• 1998

ECR plasma CVD를 이용한 SiOF박막은 낮은 유전상수를 가지고 있으며, 기존의 공정과의 정합성이 우수해 다층배선 공정에 채용이 유망한 재료이지만 수분의 흡수로 인한 유전율의 상승과 후속공정의 안정성이 문제점으로 부각되고 있다. 따라서 본 연구에서는 SiOF박막의 내흡습성과 후속공정에서의 안정성을 향상시키기 위하여 SiOF박막을 증착한 후 후속 산소 플라즈마 처리를 행하였다. SiOF박막은 산소 플라즈마 처리를 수행함으로써 SiOF박막의 밀도가 증가하고, 수분과의 친화력이 강한 Si-F 결합이 감소하는 것이 주요한 원인으로 사료된다. 하지만 플라즈마 처리 시간이 5분 이상으로 증가하면 유전율의 증가가 일어난다. 따라서 본 실험에서는 산소 플라즈마 처리조건이 마이크로파 전력이 700W, 공정 압력이 3mTorr, 기판온도가 300℃일 경우 플라즈마 처리시간은 3분이 적당한 것으로 생각 된다.봉？향상시키기 위하여 SiOF박막을 증착한 후 후속 산소 플라즈마 처리를 행하였다. SiOF박막은 산소 플라즈마 처리를 수행함으로써 SiOF박막의 밀도가 증가하고, 수분과의 친화력이 강한 Si-F 결합이 감소하는 것이 주요한 원인으로 사료된다. 하지만 플라즈마 처리 시간이 5분 이상으로 증가하면 유전율의 증가가 일어난다. 따라서 본 실험에서는 산소 플라즈마 처리조건이 마이크로파 전력이 700W, 공정 압력이 3mTorr, 기판온도가 300℃일 경우 플라즈마 처리시간은 3분이 적당한 것으로 생각된다.

• 한국염색가공학회지
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• 제5권4호
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• pp.29-41
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• 1993

In order to surface Hydrophobilization of Poly(ethylene terephthalate) (PET) fiber samples were treated in the atmosphere of CF$_{4}$ or $C_{2}$F$_{6}$glow discharge. The sample used in this study was PET film which is 75$\mu$m thick made by Teijin, O-Type(Japan). The cleaned samples were placed in plasma reactor made of pyrex glass cylinder, and plasma processing was carried out by glow discharge of CF$_{4}$ or $C_{2}$F$_{6}$ gas, being continuously fed by gas flow and continuously pumped out by a vacuum system. Electric power source for generate plasma state was sustained alternating current(60Hz) and voltage was sustained 600 volt. The duration of plasma treatment varied from 15 to 120 seconds except special case, the monomer gase pressure varied from 0.02 to 0.3 Torr and power range was 10 to 90 watts. The hydrophobic features of changed PET surface were evaluated by contact angle measurement and surface chemical characteristics were analyzed by ESCA. Results can be summerized as follows. 1. The most favorable setting position of substrate was the center area between the two electrodes. 2. $C_{2}$F$_{6}$ discharge current was lower than that of CF$_{4}$ when same voltage was sustained. Treated efficiency between CF$_{4}$ and $C_{2}$F$_{6}$ did not revealed significant differences under same electric power(wattage). 3. When monomer pressure is very low below 0.02 torr, as though substrate is exposed to CF$_{4}$ or $C_{2}$F$_{6}$ plasma, it tend to be hydrophilic through a little of fluorine bond and a great deal of oxidizing reaction. 4. There brought good hydrophobilization when monomer pressure was more 0.1 torr and duration of glow discharge treatment was over 45 seconds. When monomer pressure was too high, discharge current became low. Although prolong the duration, there was no more high hydrophobilization. 5. According to ESCA analysis, there were a little CF bond and a prevailing CF$_{2}$ bond in CF$_{4}$-treated substrate. There were CF$_{3}$, a little CF and a prevailing CF$_{2}$ bond in $C_{2}$F$_{6}$-treated substrate.d substrate.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권2호
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• pp.86-92
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• 2013

나노결정질 다이아몬드 박막 증착을 위한 전처리 공정으로 $SF_6/O_2$ 유도결합 플라즈마를 이용하여 Si 기판 표면을 texturing하였다. $SF_6/O_2$ 플라즈마 texturing은 2~16 범위의 매우 넓은 정규화된 표면 조도 선택성을 제공할 수 있음을 확인하였다. Texturing된 Si 기판 표면의 나노 다이아몬드 입자 seeding 이후 기존 기계적 연마 전처리에 비해 현저히 향상된 ${\sim}6.5{\times}10^{10}cm^{-2}$의 높은 핵형성 밀도를 확보하였다.

• 한국진공학회지
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• 제7권4호
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• pp.374-380
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• 1998

글로벌 모델을 사용하여 $CF_4$ 플라즈마 내부에서의 각 중성 및 이온 라디칼 밀도를 계산하였다. 중성 입자로서는 플루오린 원자가 가장 많고, 높은 입력 전력 조건의 경우 CF 나 $CF^+$와 같은 저 분자 해리종이 주종을 이룬다. 압력이 증가 할수록 하전 입자의 밀도는 증가하나 전자 온도의 감소로 이온화율은 감소한다. 공급 가스인 $CF_4$의 해리율은 압력에 따 라 증가한후 다시 감소하는 양상을 보인다. 전자 온도 및 밀도는 입력유량에 대해서 거의 변화가 없다. $CF_4$의 해리율은 유량 증가에 따라 선형적으로 감소하며 이는 $CF_3$의 증가와 CF의 감소로 이어진다. 식각 실험 결과와의 비교를 통해 플루오로 카본 이온종 및 높은 C/F비를 갖는 중성 라디칼의 상대적 밀도 증가가 $SiO_2$/Si식각 선택도 향상에 주요함을 알 수 있다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 1999년도 추계학술대회 논문집
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• pp.41-43
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• 1999

Among the feffoelectric thin films that have been widely investigated for ferroelectric random access memory (FRAM) applications, SrBi$_2$Ta$_2$$O_{9}$ thin film is appropriate to memory capacitor materials for its excellent fatigue endurance. However, very few studies on etch properties of SBT thin film have been reported although dry etching is an area that demands a great deal of attention in the very large scale integrations. In this study, the a SrBi$_2$Ta$_2$$O_{9}$ thin films were etched by using magnetically enhanced inductively coupled Ar/CHF$_3$ plasma. Etch properties, such as etch rate, selectivity, and etched profile, were measured according to gas mixing ratio of CHF$_3$(Ar$_{7}$+CHF$_3$) and the other process conditions were fixed at RF power of 600 W, dc bias voltage of 150 V, chamber pressure of 10 mTorr. Maximum etch rate of SBT thin films was 1750 A77in, under CHF$_3$(Ar+CHF$_3$) of 0.1. The selectivities of SBT to Pt and PR were 1.35 and 0.94 respectively. The chemical reaction of etched surface were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis. The Sr and Ta atoms of SBT film react with fluorine and then Sr-F and Ta-F were removed by the physical sputtering of Ar ion. The surface of etched SBT film with CHF$_3$(Ar+CHF$_3$) of 0.1 was analyzed by secondary ion mass spectrometer (SIMS). Scanning electron microscopy (SEM) was used for examination of etched profile of SBT film under CHF$_3$(Ar+CHF$_3$) of 0.1 was about 85˚.85˚.˚.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.122-122
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• 2012

The exterior structures of natural organisms have continuously evolved by controlling wettability, such as the Namib Desert beetle, whose back has hydrophilic/hydrophobic contrast for water harvesting by mist condensation in dry desert environments, and some plant leaves that have hierarchical micro/nanostructures to collect or repel liquid water. In this work, we have provided a method for wettability contrast on metals by both nano-flake or needle patterns and tuning of the surface energy. Metals including steel alloys and aluminum were provided with hierarchical micro/nanostructures of metaloxides induced by fluorination and a subsequent catalytic reaction of fluorine ions on metal surfaces in water with various ranges from room to boiling temperature of water. Then, a hydrophobic material was deposited on the structured surfaces, rendering superhydrophobicity. Plasma oxidization induces the formation of superhydrophilic surfaces on selective regions surrounded by superhydrophobic surfaces. We show that wettability contrast surfaces align liquid water within patterned hydrophilic regions during the condensation process. Furthermore, this method could have a greater potential to align other liquids or living cells.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권8호
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• pp.1178-1184
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• 2008

In this study, techniques of ion implantation were used in order to improve the characteristics of metal materials such as the oxidation and wear resistant. In particular it is necessary to develope their oxidation and wear resistant that could be used in severe environmental conditions. There are mainly two elementary technologies including ion implantation and/or thin film coating. Ion implantation method was performed for surface modification. As a result, it was found that some ion implantations methods such as Nb, high-temperature Nb ion implantation and Nb+C combined implantation are somewhat effective for improving the oxidation resistance of TiAl alloy. Furthermore, the fluorine PBII treatment is more effective for improving the oxidation resistance of the TiAl alloy with three-dimensional shapes. The implantation of boron ion into thin film of TiN was also effective for improving the properties of materials like high temperature wear resistance. TiCrN film was applied to the actual seal ring for steam turbines, and it was observed that its sliding property showed a successfully good performance.

• 한국진공학회지
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• 제4권4호
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• pp.417-424
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• 1995

전자 회전 공명 플라즈마 발생 장치에서 CF4를 방전시켰을 때 각종 플루오로카본 래디칼의 절대적, 상대적 밀도 변화를 수소 철가율, 동작 압력 그리고 축방향에 따라 appearace mass spectrometry(AMS)를 통해 조사하였으며, 플루오린 원자의 상대적 밀도 변화가 actinometry법에 의해 조사되었다. 수소첨가에 따른 CF2 래디칼의 거동을 actinometry와 AMS로 살펴보았을 때 서로 일치하는 경향을 얻었으며 마이크로웨이브전력 500W, 압력 7.5mTorr에서 CF3와 CF2 래디칼의 밀도가 CF에 비해 높았으며 각각 2X1013/㎤, 1X1013/㎤의 값을 가졌다. 수소를 첨가함에 따라 플루오린 원자와 CF3의 밀도는 감소하는 반면 CF2와 CF의 밀도는 현저히 증가하여 수소가 40% 첨가된 경우 CF2의 밀도가 CF3보다 커짐을 확인하였다. 또한, CF2가 증가하면서 C2F4의 존재가 확인되었으며, 수소가 30% 첨가된 경우 축방향을 따라 C2F4래디캄만이 증가하였고 플루오린 원자는 감소하는 반면 다른 CFx(x=1~3)래디칼은 거의 변화가 없었다. 이러한 실험 결과를 토대로 CF4+H2 플라즈마를 이용한 산화막 식각 특성이 설명되었다.

• 한국재료학회지
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• 제8권9호
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• pp.825-830
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• 1998

자화된 유도결합형 C4F8 플라즈마로 SiO2를 건식식각시 실리콘 표면에 발생하는 손상과 오염에 대하여 연구하였다. 오염의 분석을 위해서 XPS, SIMS, TEM을 사용하였으며, 손상정도를 측정하기 위해서 HRTEM과 Schottky-diode 구성을 통한 I-V특성 측정을 사용하였다. 유도 결합형 C4F8 플라스마에 0에서 18Gauss까지의 자장이 가해짐에 따라서 실리콘 표면에 생기는 잔류막의 두께가 SiO2식각속도와 선택비의 증가와 함께 증가하였으며, XPS를 통하여 그 조성이 fluorine-rich에서 carbon-rich 한 상태로 변화함을 알 수 있었다. 자장을 가하지 않는 상태에서는 표면에서 $40\AA$부근까지 고밀도의 손상층이 관찰되었으나, 자장을 가함에 따라서 노출된 손상층의 깊이는 깊어지나 그 밀도는 줄어들음을 HRTEM을 통하여 관찰 할 수 있었다. Schottky-diode를 통한 I-V특성곡선의 분석으로 자장이 증가함에 따라서 전기적인 손상이 감소함을 알 수 있었다.