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1,1,2,2-Tetrafluoroethyl 2,2,2-trifluoroethyl ether 플라즈마를 이용한 silicon dioxide 식각

Etching of silicon dioxide using 1,1,2,2-tetrafluoroethyl 2,2,2-trifluoroethyl ether plasma

초록/요약

반도체 소자 제조 공정에서 SiO2 건식 식각에 사용되는 과불화탄소는 높은 온난화지수로 인해 지구온난화에 악영향을 끼친다. 이를 대체하기 위해 상대적으로 온난화지수가 낮은 다양한 불화탄소 물질이 연구되고 있다. 본 연구에서는 온난화지수가 ~580으로 낮은 HFE-347pcf2를 이용하여 SiO2를 식각하고 과불화탄소 대체 가능성을 제시하였다. Ar이 첨가되지 않은 HFE-347pcf2 플라즈마에서 SiO2는 높은 CF2 라디칼 비율로 인해 식각되지 않고 불화탄소 막이 증착되었다. HFE-347pcf2와 Ar 전체 유량에서 Ar 비율이 67% 이상일 때 플라즈마 분해도 증가에 따라 CF2/F 비율이 크게 감소하였고 SiO2 식각 속도는 급격히 증가하였다. Ar 비율을 67%로 고정한 HFE-347pcf2/Ar 플라즈마에서 소스 파워에 따라 CF2/F 비율이 감소하면서 SiO2 식각 속도는 증가하였으나 높은 플라즈마 분해도로 인해 O 라디칼이 증가하면서 ACL 식각 속도 역시 증가되어 SiO2와 ACL의 식각 선택비는 감소하였다. 바이어스 전압에 따라 SiO2 식각 속도는 이온 에너지의 증가로 인해 CF2/F 비율이 적게 감소함에도 빠르게 증가하였다. 그러나 높은 이온 에너지는 물리적 식각 영향을 증가시켜 SiO2와 ACL의 식각 선택비를 감소시켰다. 압력에 따라 SiO2 식각 속도는 평균자유행로 감소로 인해 플라즈마 분해도 감소와 CF2/F 비율이 증가하면서 감소하였다. 20 mTorr 초과시 ACL는 식각되지 않고 불화탄소 막이 증착되어 SiO2와 ACL의 식각 선택비는 무한대였다. 전체 유량에 따라 SiO2 식각 속도는 입자 체류 시간 감소로 인해 식각 부산물 비율이 감소하면서 40 sccm 이상에서 1.7 이상 높은 CF2/F 비율에서도 3500 Å/min 이상이었다. 전체 유량에 따라 SiO2와 ACL의 식각 선택비는 CF2/F 비율이 증가하면서 ACL 식각 속도 감소로 인해 증가하였다.

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목차

1 서론 1
1.1 반도체 제조 공정에서 식각 공정 1
1.2 플라즈마를 이용한 건식 식각 5
1.3 불화탄소 플라즈마를 이용한 SiO2 식각 7
1.4 연구 목적 11

2 실험 13
2.1 플라즈마 시스템 13
2.2 실험 조건 및 분석 방법 17

3 결과 20
3.1 HFE-347pcf2 플라즈마에서 SiO2 식각 속도 및 Ar 첨가에 따른 SiO2 식각 속도 20
3.2 HFE-347pcf2/Ar 플라즈마에서 소스 파워에 따른 SiO2와 ACL의 식각 속도 24
3.3 HFE-347pcf2/Ar 플라즈마에서 바이어스 전압에 따른 SiO2와 ACL의 식각 속도 26
3.4 HFE-347pcf2/Ar 플라즈마에서 압력에 따른 SiO2와 ACL의 식각 속도 28
3.5 HFE-347pcf2/Ar 플라즈마에서 전체 유량에 따른 SiO2와 ACL의 식각 속도 30

4 토의 32
4.1 HFE-347pcf2 플라즈마에서 Ar 첨가 효과 32
4.2 HFE-347pcf2/Ar 플라즈마에서 소스 파워에 따른 SiO2와 ACL의 식각 특성 및 식각 선택비 36
4.3 HFE-347pcf2/Ar 플라즈마에서 바이어스 전압에 따른 SiO2와 ACL의 식각 특성 및 식각 선택비 40
4.4 HFE-347pcf2/Ar 플라즈마에서 압력에 따른 SiO2와 ACL의 식각 특성 및 식각 선택비 44
4.5 HFE-347pcf2/Ar 플라즈마에서 전체 유량에 따른 SiO2와 ACL의 식각 특성 및 식각 선택비 48

5 결론 52

참고문헌 54
Abstract 62

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