최근 반도체 산업은 고출력 플라즈마를 활용하여 고직접화와 극미세선폭 공정개발을 통해 칩 생산 수율 향상을 이루었으나, 치구 소재의 particle 발생, 수명감소 등의 문제가 대두되고 있다. 본 연구에서는 반도체 식각공정 부품에 적용되는 CVD-SiC의 내식각 특성에 미치는 결정상의 영향에 대하여 고찰하기 위하여 β-SiC를 출발 소재로 하여 1,600℃, 1,800℃, 2,000℃의 공정온도와 4, 6, 8시간의 유지 시간을 변수로 두어 시험을 진행하였으며 그에따른 CVD-SiC 소재의 특성은 다음과 같다. 1,600℃에서 공정을 진행한 소재는 ...
최근 반도체 산업은 고출력 플라즈마를 활용하여 고직접화와 극미세선폭 공정개발을 통해 칩 생산 수율 향상을 이루었으나, 치구 소재의 particle 발생, 수명감소 등의 문제가 대두되고 있다. 본 연구에서는 반도체 식각공정 부품에 적용되는 CVD-SiC의 내식각 특성에 미치는 결정상의 영향에 대하여 고찰하기 위하여 β-SiC를 출발 소재로 하여 1,600℃, 1,800℃, 2,000℃의 공정온도와 4, 6, 8시간의 유지 시간을 변수로 두어 시험을 진행하였으며 그에따른 CVD-SiC 소재의 특성은 다음과 같다. 1,600℃에서 공정을 진행한 소재는 상전이가 나타나지 않았으며 미세구조 변화가 거의 나타나지 않았으나 유지 시간이 증가함에 따라 극히 일부 빗살무늬 형태로 방향성을 갖는 결정립이 관찰 되었다. 1,800℃ 이상의 온도 조건에서는 6H 결정상 peak가 관찰되었으며 빗살무늬 형태의 쌍정(twin)이 다수 관찰 되었고 온도와 유지시간이 증가할수록 6H 결정상 peak 비율과 쌍정이 증가하는 경향성을 나타내었다. 이때 4, 6시간 조건에서는 6H peak와 쌍정의 분포에 차이를 보였지만 6, 8시간 조건에서는 그 차이가 미미한 것으로 나타났다. 플라즈마 RIE 시험에서는 시간에 따른 etching 양이 선형적으로 증가하였으며 1,600℃ 열처리 시편의 etch rate은 2.13~2.14 mg/hr로 출발소재의 etch rate과 차이가 없는 것으로 나타났으며 1,800℃와 2,000℃ 열처리 시편의 etch rate은 각각 0.84~0.90 mg/hr과 0.66~0.72 mg/hr로 출발소재 대비 감소되었다. 이는 1,800℃ 이상의 고온에서 결정학적으로 3C에서 6H로 상전이와 미세구조적으로 쌍정이 다수 생성되어 밀도가 높아졌기 때문으로 보여지며 특히 2,000℃ 열처리에서 온도가 증가함에 따라 쌍정의 입자성장과 치밀화로 내식각 특성은 더욱 향상되었다. RIE 시험 후 표면 미세구조를 관찰하였을 때 모든 시편에서 식각에 의한 dimple이 다수 관찰되었는데, 결정상 제어 온도가 높은 1,800℃와 2,000℃ 시편에서는 1,600℃ 시편과 비교하여 dimple의 크기와 분포가 감소하였다. 이는 마찬가지로 열처리 온도 1,800℃ 이상에서 생성되는 6H 결정상과 쌍정이 내식각 특성을 향상 시키는 것으로 판단된다.
최근 반도체 산업은 고출력 플라즈마를 활용하여 고직접화와 극미세선폭 공정개발을 통해 칩 생산 수율 향상을 이루었으나, 치구 소재의 particle 발생, 수명감소 등의 문제가 대두되고 있다. 본 연구에서는 반도체 식각공정 부품에 적용되는 CVD-SiC의 내식각 특성에 미치는 결정상의 영향에 대하여 고찰하기 위하여 β-SiC를 출발 소재로 하여 1,600℃, 1,800℃, 2,000℃의 공정온도와 4, 6, 8시간의 유지 시간을 변수로 두어 시험을 진행하였으며 그에따른 CVD-SiC 소재의 특성은 다음과 같다. 1,600℃에서 공정을 진행한 소재는 상전이가 나타나지 않았으며 미세구조 변화가 거의 나타나지 않았으나 유지 시간이 증가함에 따라 극히 일부 빗살무늬 형태로 방향성을 갖는 결정립이 관찰 되었다. 1,800℃ 이상의 온도 조건에서는 6H 결정상 peak가 관찰되었으며 빗살무늬 형태의 쌍정(twin)이 다수 관찰 되었고 온도와 유지시간이 증가할수록 6H 결정상 peak 비율과 쌍정이 증가하는 경향성을 나타내었다. 이때 4, 6시간 조건에서는 6H peak와 쌍정의 분포에 차이를 보였지만 6, 8시간 조건에서는 그 차이가 미미한 것으로 나타났다. 플라즈마 RIE 시험에서는 시간에 따른 etching 양이 선형적으로 증가하였으며 1,600℃ 열처리 시편의 etch rate은 2.13~2.14 mg/hr로 출발소재의 etch rate과 차이가 없는 것으로 나타났으며 1,800℃와 2,000℃ 열처리 시편의 etch rate은 각각 0.84~0.90 mg/hr과 0.66~0.72 mg/hr로 출발소재 대비 감소되었다. 이는 1,800℃ 이상의 고온에서 결정학적으로 3C에서 6H로 상전이와 미세구조적으로 쌍정이 다수 생성되어 밀도가 높아졌기 때문으로 보여지며 특히 2,000℃ 열처리에서 온도가 증가함에 따라 쌍정의 입자성장과 치밀화로 내식각 특성은 더욱 향상되었다. RIE 시험 후 표면 미세구조를 관찰하였을 때 모든 시편에서 식각에 의한 dimple이 다수 관찰되었는데, 결정상 제어 온도가 높은 1,800℃와 2,000℃ 시편에서는 1,600℃ 시편과 비교하여 dimple의 크기와 분포가 감소하였다. 이는 마찬가지로 열처리 온도 1,800℃ 이상에서 생성되는 6H 결정상과 쌍정이 내식각 특성을 향상 시키는 것으로 판단된다.
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