[논문]PCR 장치를 위한 플라즈마 식각에 관한 연구

김진현; 류근걸; 이종권; 이윤배; 이미영

PCR 장치를 위한 플라즈마 식각에 관한 연구
A Study on plasma etching for PCR manufacturing 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.9 no.3 = no.22, 2003년, pp.101 - 105

김진현 (순천향대학교 신소재공학부) , 류근걸 (순천향대학교 신소재공학부) , 이종권 (순천향대학교 신소재공학부) , 이윤배 (순천향대학교 신소재공학부) , 이미영 (순천향대학교 신소재공학부)

초록
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MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술에서 실리콘 식각기술의 중요성으로 플라즈마 식각기술의 개발이 꾸준히 진행되고 있다. 본 연구에서는 ICP(Inductive Coupled Plasma)를 이용하여 플라즈마를 발생시켜, 이온에너지를 증가시키지 않고도 이온밀도를 높이고 이온입자들에 의한 식각의 방향성을 가할 수 있는 새로운 플라즈마 기술을 이용하였다. 이같이 플라즈마를 이용하여 실리콘웨이퍼를 식각하여 제조하는 MEMS 응용분야는 다양하나, 본 연구에서는 미생물배양에 응용할 수 있는 PCR(Polymerase Chain Reaction)장치 제작을 위한 식각에 이용하였다. Platen power, Coil power 및 Process pressure에 다양한 변화를 주어 각 변수에 따른 식각속도를 관찰하였다. 각 공정별 변수를 변화시킨 결과 Platen 12W, Coil power 500W, 식각/Passivation Cycle 6/7sec 일 경우 식각속도는 $1.2{\mu}m/min$ 이었고, sidewall profile은 $90{\pm}0.7^{\circ}$로 나타나 매우 우수한 결과를 보였다. 분 연구에 SF6를 식각에 이용하였으며 공정의 최적화를 통하여 사용량을 최소화하여환경영향이 최소가 될 수 있는 가능성이 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Plasma etching technology has been developed since it is recognized that silicon etching is very crucial in MEMS(Micro Electro Mechanical System) technology. In this study ICP(Inductive Coupled Plasma) technology was used as a new plasma etching to increase ion density without increasing ion energy, and to maintain the etching directions. This plasma etching can be used for many MEMS applications, but it has been used for PCR(Polymerase Chain Reaction) device fabrication. Platen power, Coil power and process pressure were parameters for observing the etching rate changes. Conclusively Platen power 12W, Coil power 500W, etchng/passivation cycle 6/7sec gives the etching rate of $1.2{\mu}m/min$ and sidewall profile of $90{\pm}0.7^{\circ}$, exclusively. It was concluded from this study that it was possible to minimize the environmental effect by optimizing the etching process using SF6 gas.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

[3] 본 연구에서는 ICP .플라즈마 시각에 관여된 여러 변수들에 따른 식각에관한 연구를 하고자 한다.

제안 방법

이용하여 측정하였다. 각 공정별 SF6와 02 가스의 유속은 130 seem과 13 seem으로 고정하고, Cycle time과 압력, Coil power, Platen power에 변화를 주어 공정을 진행하였다. 일부 시편은 100 seem으로 고정하였고, Figure 3의 (c) 시편은 식각공정 시 C₄F8 가스를 50 seem을 추가하여 공정하였다.
각각의 공정 후 식각속도와 Sidewall profile을 SEM을 이용하여 측정하였다. 각 공정별 SF6와 02 가스의 유속은 130 seem과 13 seem으로 고정하고, Cycle time과 압력, Coil power, Platen power에 변화를 주어 공정을 진행하였다.
본 연구에서는 Figure 1에서와 같이 Model STS-ICP ASEHR Etcher를 사용하여 본 연구를 수행하였다.Figure 2는 STS-ICP Etcher의 Chamber 내부에 시편을 장입하기 전과 장입공정이 시작된 개략도이다.

대상 데이터

본 연구에 사용되는 가스는 SF6와 C₄F8, 02를 사용하였고, 식각공정과 Passivation 공정별 Cycle time과 Press, Coil power, Platen power를 Table l 과 2에서와 같이 다르게 주어 진행하였다.

성능/효과

것이다. 각 조건 변수에 따른 식각속도를 관찰 한 결과 압력과 Coil power, Platen power, Cycle time 에 따라식각속도가 변하는 것을 알 수 있었다. Figure 4는 Platen power에 변화를 주었을 '때의 .
식각과 Passivation 공정 시 사용된 SF6와 02, C₄F8 가스량은 식각속도에 변화를 주지 않는 것으로 나타났다. 또한 C₄F8의 량을 하나의 시편에서 변화 시켜 보았으나 식각속도에 영향을 주지 못 하였다.
또한 C₄F8의 량을 하나의 시편에서 변화 시켜 보았으나 식각속도에 영향을 주지 못 하였다. 실제 식각속도에 영향을 주는 인자들은 전제 공정시간과 Cycle time, Coil power, Platen power, 공정압력이라는 것을 알 수 있었다. 이는 본 연구에서 Gas의 량을 SF6 130sccm, 02 lOsccm으로 고정하고, C₄F8 Gas량만 일부 시편에서 변화시켜 나온 결과이다.
이러한 결과는 위의 공정 변수가 가장 안정적인 식각공정 이라는 것을 알 수 있다. 이 같은 결과를 토대로 공정을 최적화하면, SF6 및 C₄F8의 사용량을 조절하여 환경 영향을 최소화할 수 있는 가능성을 확인하였다.

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