[논문]ICP를 이용한 Bosch 식각에 관한 연구

김진현; 류근걸; 김장현

ICP를 이용한 Bosch 식각에 관한 연구
A Study on Bosch etching by Inductive Coupled Plasma 원문보기

김진현 (순천향대학교) , 류근걸 (순천향대학교) , 김장현 ((주)제이엠엘)

MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술에서 실리콘 식각기술의 중요성으로 플라즈마 식각기술의 개발이 꾸준히 진행되고 있다. 이중에서 ICP(Inductive Coupled Plasma)는 기존의 증착장치에 유도결합식 플라즈마를 추가로 발생시켜 증착막의 특성을 획기적으로 개선시키는 가장 최근에 개발된 기술이며, 이용에너지를 증가시키지 않고도 이용밀도를 높이고 이용업자들에 방향성을 가할 수 있는 새로운 플라즈마 기술로, 주로 MEMS 제조공정에 응용되고 있다. 본 연구에서는 STS-ICP $ASE^{HR}$을 이용하여 식각과 증착공정을 반복하여 식각을 하는 Bosch 식각에 관하여 연구하였다 STS-ICP $ASE^{HR}$ 장비의 Platen power, Coil power 및 Process pressure에 다양한 변화를 주어 각 변수에 따른 식각속도를 관찰하였다. 각 공정별 변수를 변화시킨 결과 Platen power 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.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

최근 ICP 발생 코일을 스퍼터링 장치 내부에 삽입하여 실리콘 기판 위에 금속물질을 증착하였는데 이때 금속의 이온화율이 기존의 스퍼터링법보다 월등히 증가하는 것이 발견되었다. 현재 상용화되어 증착 공정에서 많이 사용되는 마그네트론-스퍼터링의 경우 입자의 이온화율이 10%를 넘지 못하는데 반하여 ICP-스퍼터링의 경우 약 80%까지 증가시킬 수 있는 것으로 보고되고 있다 E 본 연구에서는 ICP 플라즈마 시각에 관여된 여러 변수들에 따른 식각에 관한 연구를 하고자 한다.

제안 방법

。2를 사용하였고, 식각공정과 Passivation 공정별 Cycle time과 Press, Coil power, Platen power를 표]와 2에서와 같이 다르게 주어 진행하였다.
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, 그림 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.

이론/모형

본 연구에서는 그림 1에서와 같이 Model STS-ICP ASE™ Etcher를 사용하여 본 연구를 수행하였다. 그림 2은 STS-ICP Etcher의 Chamber 내부에 시편을 장입하기 전과 장입공정이 시작된 개략도이다.

성능/효과

SF&와。2 C₄F8 가스량온 식각속도에 변화를 주지 않는 것으로 나타났다, 또한 GF8의 량을 하나의 시편에서 변화 시켜 보았으나 식각속도에 영향을 주지 못하였다. 실제 식각속도에 영향을 주는 인자들은 전제 공정 시간과 Cycle time, Coil power, Platen power, 공정압력이라는 것을 알 수 있었다.
RF 안테나는 그 응용 공정의 특성에 의해 실린더장치 의 측면이 나 상단부에 위치 되기도 한다.23) ICP는 이온에너지를 증가시키지 않고도 이온밀도를 높이고 이온입자들에 방향성을 가할 수 있쯔며, ICP 발생장치는 구조가 복잡하지 않아서 기존의 장치를 간단히 변형시켜 장착을 할 수 있기 때문어] PECVD, ARE(Activated Reactive Evaporation) 둥 대부분의 플라즈마를 이용하는 공정에 응■密. 될수 있어 앞으로의 전망이 매우 밝다.
것이다. 각 조건 변수에 따른 식각속도를 관찰 한 결과 압력과 Coil power, Platen power, Cycle time 에 따라 식각속도가 변하는 것을 알 수 있었다. 그림 4는 Platen power에 변화를 주었을 때의 식각속도변화를 나타낸 것이다.
실제 식각속도에 영향을 주는 인자들은 전제 공정 시간과 Cycle time, Coil power, Platen power, 공정압력이라는 것을 알 수 있었다.

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