• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.381.1-381.1
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• 2014

In this study, we investigated the deposition behavior and the etch resistivity of plasma polymerized carbon hardmask (ppCHM) film with the variation of process temperature. The etch resistivity of deposited ppCHM film was analyzed by thickness measurement before and after direct contact reactive ion etching process. The physical and chemical properties of films were characterized on the Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscope, Raman spectroscope, stress gauge, and ellipsometry. The deposition behavior of ppCHM process with the variation of temperature was correlated refractive index (n), extinction coefficient (k), intrinsic stress (MPa), and deposition rate (A/s) with the hydrocarbon concentration, graphite (G) and disordered (D) peak by analyzing the Raman and FT-IR spectrum. From this experiment we knew an optimal deposition condition for structure of carbon hardmask with the higher etch selectivity to oxide. It was shown the density of ppCHM film had 1.6~1.9 g/cm3 and its refractive index was 1.8~1.9 at process temperature, $300{\sim}600^{\circ}C$. The etch selectivity of ppCHM film was shown about 1:4~1:8 to undoped siliconoxide (USG) film (etch rate, 1300 A/min).

• 공업화학
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• 제22권2호
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• pp.230-234
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• 2011

반도체산업은 고집적화된 회로를 요구하면서 미세 패턴을 형성하기 위해 계속해서 발전해가고 있다. 이에 반도체 산업에서 미세 패턴을 형성하기 위하여 하드마스크를 도입하여 사용되고 있다. 일반적으로 하드마스크는 화학증기증착법(CVD) 공정을 이용하여 다층구조로 제작된다. 이에 본 연구에서는 스핀공정이 가능하고 단층의 하드마스크용 조성물을 제조하기 위하여 유-무기 하이브리드 중합체를 이용하여 그 특성에 대하여 연구하였다. Silanol로 처리된 siloxane 화합물과 acetonide 그룹을 가지는 propionic acid를 에스터화 반응을 통하여 얻은 유-무기 하이브리드 중합체에 가교제 및 첨가제들의 첨가로 광학적, 열적, 그리고 표면 특성이 조절된 하드마스크 막을 제조하였다. 또한 하드마스크 막과 감광층의 식각비를 비교하여 유-무기 소재의 하이브리드 중합체에 대해 미세패턴을 형성시킬 수 있는 하드마스크 막으로써의 유용성을 확인하였다.

• 한국고분자학회지:고분자과학과기술
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• 제20권5호
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• pp.472-480
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• 2009

반도체 미세화가 진행되면서, 이를 성공하기 위해 많은 재료물질이 요구되어진다. 이 중 미세 패턴의 붕괴를 막고 깊은 패턴을 새기기 위해서 필요한 hardmask 재료가 있다. Hardmask는 유기실리콘 재료와 탄소 함량이 높은 재료로 주로 구성되고, 이들은 193 nm 빛과 관련된 광학적 특성을 가지면서 특정 플라즈마에 대한 에치 저항성을 가지는 물성을 가지도록 디자인/합성/배합되어져 있다. 또한, 접합되는 다른 박막과의 compatibility및 용매에 대한 solubility 등이 적절해야만 나노미터 수준의 defect 없는 패턴을 구현할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.118.2-118.2
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• 2016

3D NAND 제조에 있어 high-aspect-ratio etch 공정을 견뎌낼 수 있는 hardmask 소재로서 amorphous carbon layer (ACL) 가 각광받고 있으며 hardmask로서의 특성을 향상시키기 위해 다양한 연구가 진행중에 있다 [1]. 본 연구팀의 기존 연구에서 질소 및 붕소 doping 된 ACL 박막의 etch rate 및 Raman 분석을 통해 박막 특성을 확인한 바 있었으나, 공정 중 arcing이 일어나는 등 의도치 않은 문제로 인해 공정 최적화에 일부 문제가 존재하였다. 본 연구에서는 plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 공정을 통해 C6H12 기체 및 doping을 위한 NH3 와 B2H6 두 기체를 이용하여 특성 개선된 ACL을 증착하는 과정에서 발생하는 arcing 및 증착 특성을 규명하고자 진공 내 입자의 수농도를 실시간 측정할 수 있는 particle beam mass spectrometer(PBMS)를 적용, 특정 공정 사건 진단 및 해당 사건에서 발생하는 입자를 분석, 증착된 박막의 Raman spectroscopy 결과와 비교 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.92.2-92.2
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• 2015

Negative-AND (NAND) flash의 대용량 및 소형화로 인해 10 nm급 공정을 도입한 128 Gb NAND flash가 개발된 이래, 공정이 미세화되면서 셀이 작이지고 간격이 좁아지게 되었다. 이로 인해 전자가 누설되는 간섭현상이 심화되게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 기존 NAND의 평면 구조를 수직으로 적층하는 3D NAND 기술이 개발되었으며 차세대 소자를 위한 필수 기술로 각광받고 있다. 3D NAND에서 channel hole etching시 고 선택 비의 중요도가 증가하여 증착막 보호 역할을 하는 hardmask의 두께가 증가하게 되었으며 기존 하드마스크 대비 내식각성이 2배 이상 향상된 hard material 개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 dopant에 따른 amorphous carbon layer (ACL)의 etch rate의 변화량을 Raman spectroscopy등의 측정장비를 이용하여 비교분석 하였다. dopant의 각각 유량별에 대한 etch rate 변화의 영향성을 비교하였다. dopant의 유량에 따라 etch rate이 변화하는 것을 관찰할 수 있었으며, 2000 sccm 이후에는 etch rate이 급격히 감소하는 경향을 보였다. Raman 측정결과, etch rate의 감소에 따라 G-peak의 red shift가 발생하였으며 두 peak 간의 차이 값이 etch rate의 변화율과 유사한 경향을 보이는 것을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.460-460
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• 2012

반도체 Device가 Shrink 함에 따라 Pattern Size가 작아지게 되고, 이로 인해 Photo Resist 물질 자체만으로는 원하는 Patterning 물질들을 Plasma Etching 하기가 어려워지고 있다. 이로 인해 Photoresist를 대체할 Hard Mask 개념이 도입되었으며, 이 Hardmask Layer 중 Amorphous Carbon Layer 가 가장 널리 사용되고 지고 있다. 이 Amorphous Carbon 계열의 Hardmask를 Etching 하기 위해서 기본적으로 O2 Plasma가 사용되는데, 이 O2 Plasma 내의 Oxygen Species들이 가지는 등 방성 Diffusion 특성으로 인해, 원하고자 하는 미세 Pattern의 Vertical Profile을 얻는데 많은 어려움이 있어왔다. 이를 Control 하기 인해 O2 Plasma Parameter들의 변화 및 Source/Bias Power 등의 변수가 연구되어 왔으며, 이와 다른 접근으로, N2 및 CO, CO2, SO2 등의 여러 Additive Gas 들의 첨가를 통해 미세 Pattern의 Profile을 개선하고, Plasma Etching 특성을 개선하는 연구가 같이 진행되어져 왔다. 본 논문에서 VLSI Device의 Masking Layer로 사용되는, Carbon 계 유기 층의 Plasma 식각 특성에 대한 연구를 진행하였다. Plasma Etchant로 사용되는 O2 Plasma에 새로운 첨가제 가스인 카르보닐 황화물 (COS) Gas를 추가하였을 시 나타나는 Plasma 내의 변화를 Plasma Parameter 및 IR 및 XPS, OES 분석을 통하여 규명하고, 이로 인한 Etch Rate 및 Plasma Potential에 대해 비교 분석하였다. COS Gas를 정량적으로 추가할 시, Plasma의 변화 및 이로 인해 얻어지는 Pattern에서의 Etchant Species들의 변화를 통해 Profile의 변화를 Mechanism 적으로 규명할 수 있었으며, 이로 인해 기존의 O2 Plasma를 통해 얻어진 Vertical Profile 대비, COS Additive Gas를 추가하였을 경우, Pattern Profile 변화가 개선됨을 최종적으로 확인 할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.316.2-316.2
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• 2016

Device가 점점 Shrinkage 됨에 따라 미세 패터닝을 위하여 기존에 사용하던 박막은 Hardmask 로써 CD(Critical Dimension)가 제한적으로 이를 개선하기 위한 비정질 실리콘 (amorphous silicon)으로 대체하여 사용되는 Layer의 수가 증가하고 있다. 하지만 비정질 실리콘을 증착 시, 하부막에 따른 Adhesion 및 Hillocks과 같은 공정상에서 발생하는 문제들이 발생하게 되는데, 이는 소자의 특성을 떨어뜨리게 된다. 이러한 문제를 해결하고자 본 연구에서는 PECVD를 사용하여 비정질 실리콘 박막을 증착하였고, 그 특성을 분석하였으며, Adhesion 및 Hillock 개선을 위해 비정질 실리콘 박막 증착 전 처리를 최적화하여 특성을 개선하였다. 증착된 박막의 두께 및 굴절률은 Auto thickness measurement로 분석하였고, 표면 특성은 Field emission scanning electron microscopy(FE-SEM 그림 참고), 4 Point Bending TEST를 이용하여 분석을 수행하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제29권6호
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• pp.869-875
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• 1996

In this article the effects of process parameters of inductively coupled plasma etching with $SF_6$ /$N_2$/Ar mixture gas and mask materials on the etched profile of W were investigated. While the etched profile was improved by $N_2$-addition, low working presure, and reduced $SF_6$ flow rate, the etching selectity (W against SAL resist) was decreased. Due to the difficulty of W etching with single layer resist, sputter deposited $Al_2O_3$ film was used as a hardmask. Reduction of required EB resist thickness through $Al_2O_3$ mask application could reduce proximity effect during e-beam patterning, but the etch anisotropy was degraded by decreased sidewall passiviation effect.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.381.2-381.2
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• 2014

In this study the amorphous carbon films were deposited by PECVD at the substrate temperature range of 250 to $600^{\circ}C$, and the process conditions of higher and lower precursor flow rate, respectively. The temperature was a main parameter to control the density and mirco-structures of carbon films, and their's properties depended with the process temperatrue are changed by controlling precursor flow rate. The precursor feeding rate affect on the plasma ion density and a deposition reactivity. This change of film properties was obtained the instrinsic stress, FT-IR & Raman analysis, refractive index (RI) and ext. coef. (k) measured by ellipsometer. In the process conditions of lower and higher flow rate of precursor it had a different intrinsic stress as a function of the substrate temperature.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.74-74
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• 2009

Titanium nitride has been used as hardmask for semiconductor process, capacitor of MIM type and diffusion barrier of DRAM, due to it's low resistivity, thermodynamic stability and diffusion coefficient. Characteristics of the TiN film are high intensity and chemical stability. The TiN film also has compatibility with high-k material. This study is an experimental test for better condition of TiN film etching process. The etch rate of TiN film was investigated about etching in $BCl_3/Ar/O_2$ plasma using the inductively coupled plasma (ICP) etching system. The base condition were 4 sccm $BCl_3$ /16 sccm Ar mixed gas and 500 W the RF power, -50 V the DC bias voltage, 10 mTorr the chamber pressure and $40\;^{\circ}C$ the substrate temperature. We added $O_2$ gas to give affect etch rate because $O_2$ reacts with photoresist easily. We had changed $O_2$ gas flow rate from 2 sccm to 8 sccm, the RF power from 500 W to 800 W, the DC bias voltage from -50 V to -200 V, the chamber pressure from 5 mTorr to 20 mTorr and the substrate temperature from $20\;^{\circ}C$ to $80\;^{\circ}C$.