C=O 결합이 포함된 C2F4O, C4F8O, C5F10O 플라즈마의 SiO2 식각
Plasma etching of SiO2 using C2F4O, C4F8O, and C5F10O with C=O bonds
- 주제(키워드) plasma , etch , gwp , contact hole
- 주제(DDC) 621.042
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 김창구
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000034515
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
지구온난화지수(GWP)가 14600으로 높은 HFC (hydrofluorocarbon)인 CHF3의 대체 식각제(etchant)로서 GWP가 1 이하인 C=O 결합이 포함된 불화탄소인 trifluoroacetyl fluoride (C2F4O), octafluo-ro-2-butanone (C4F8O), heptafluoroisopropyl trifluoromethyl ke-tone (C5F10O)의 SiO2 식각 가능성을 평가하였다. C4F8O/Ar과 C5F10O/Ar 플라즈마에서 SiO2 식각속도는 서로 유사하였으며 CHF3/Ar 플라즈마와 비슷한 수준이었다. 반면 C2F4O/Ar 플라즈마에서는 SiO2 식각속도가 C4F8O/Ar, C5F10O/Ar, CHF3/Ar 플라즈마에 비해 낮았다. 이는 식각을 촉진하는 라디칼의 양이 C2F4O/Ar 플라즈마에 비해 C4F8O/Ar, C5F10O/Ar, CHF3/Ar 플라즈마에서 많았으며, C4F8O/Ar, C5F10O/Ar, CHF3/Ar 플라즈마에서는 서로 유사하였기 때문이다. C2F4O/Ar, C4F8O/Ar, C5F10O/Ar 플라즈마에서 고종횡비 구조물 식각 가능성을 확인하기 위해 직경이 200 nm이고 종횡비가 12인 SiO2 콘택홀을 식각하여 CHF3/Ar 플라즈마에서 식각한 콘택홀과 비교하였다. CHF3/Ar 플라즈마에서는 식각 후 콘택홀 입구 직경이 거의 변화하지 않았지만 C2F4O/Ar, C4F8O/Ar, C5F10O/Ar 플라즈마에서는 콘택홀 입구 직경이 크게 증가하는 식각 형상 변형이 발생하였다. 이는 C2F4O/Ar, C4F8O/Ar, C5F10O/Ar 플라즈마에서는 O 라디칼에 의해 ACL 마스크가 식각되어 ACL 마스크 형상 변형이 발생했기 때문이라고 할 수 있다. C2F4O/Ar, C4F8O/Ar, C5F10O/Ar 플라즈마에서 콘택홀 입구 직경 증가를 억제하고 식각 형상을 개선하기 위해 유량을 변경하며 콘택홀을 식각하였다. C4F8O/Ar과 C5F10O/Ar 플라즈마에서는 C4F8O와 C5F10O의 유량이 증가함에 따라 ACL 마스크 식각 저항이 증가하여 더욱 비등방적인 식각 형상을 얻을 수 있었다. 반면, C2F4O/Ar 플라즈마에서는 C2F4O의 유량이 증가하더라도 ACL 마스크 식각 저항 증가가 미미하여 식각 형상의 비등방성이 개선되지 못했다. C4F8O/Ar과 C5F10O/Ar 플라즈마에서 SiO2 식각속도는 HFC인 CHF3/Ar 플라즈마와 비슷하였으며, C2F4O/Ar 플라즈마에서 SiO2 식각속도는 CHF3/Ar 플라즈마에 비해 낮았다. SiO2 콘택홀 식각 시 C2F4O/Ar, C4F8O/Ar, C5F10O/Ar 플라즈마에서는 CHF3/Ar 플라즈마와 달리 콘택홀 직경이 증가하는 식각 형상 왜곡이 발생하였다. C4F8O/Ar과 C5F10O/Ar 플라즈마에서는 유량 조절을 통해 이를 억제할 수 있었으나, C2F4O/Ar 플라즈마에서는 억제할 수 없었다. 이를 고려했을 때 C2F4O, C4F8O, C5F10O의 HFC 대체 식각제로서 가능성을 제시하였으며, C2F4O는 추가적인 최적화가 필요하다.
more초록/요약
As an alternative etchant for CHF3, a hydrofluorocarbon (HFC) with a high global warming potential (GWP) of 14600, trifluoroa-cetyl fluoride (C2F4O), octafluoro-2-butanone (C4F8O), and hep-tafluoroisopropyl trifluoromethyl ketone (C5F10O), a fluorocarbon with a GWP of 1 or less, were evaluated. In the C4F8O/Ar and C5F10O/Ar plasmas, the SiO2 etch rates were similar to each other and were similar to the CHF3/Ar plasma. On the other hand, in the C2F4O/Ar plasma, the SiO2 etch rate was lower than that of the C4F8O/Ar, C5F10O/Ar, and CHF3/Ar plasmas. This is because the amount of radicals promoting etching was higher in C4F8O/Ar, C5F10O/Ar, and CHF3/Ar plasma than in C2F4O/Ar plasma, and similar to each other in C4F8O/Ar, C5F10O/Ar, and CHF3/Ar plasma. To confirm the possibility of etching a high aspect ratio structure in C2F4O/Ar, C4F8O/Ar, and C5F10O/Ar plasma, SiO2 contact holes with a diameter of 200 nm and an aspect ratio of 12 were etched and compared with contact holes etched in CHF3/Ar plasma. In CHF3/Ar plasma, the contact hole inlet diameter hardly changed after etching, but in C2F4O/Ar, C4F8O/Ar, and C5F10O/Ar plasma, contact hole deformation occurred that the contact hole inlet diameter increased significantly. This can be attributed to the ACL mask is etched by O radicals in C2F4O/Ar, C4F8O/Ar, and C5F10O/Ar plasma, resulting in ACL mask shape deformation. In C2F4O/Ar, C4F8O/Ar, and C5F10O/Ar plasma, the contact hole was etched while changing the flow rate to suppress the increase in the contact hole inlet diameter and the contact hole deformation. In C4F8O/Ar and C5F10O/Ar plasma, as the flow rates of C4F8O and C5F10O increased, the ACL mask etch resistance increased, resulting in a more anisotropic contact hole profile. On the other hand, in C2F4O/Ar plasma, even if the flow rate of C2F4O increases, the in-crease in ACL mask etch resistance is insignificant, and thus the anisotropy of the contact hole profile is not improved. The SiO2 etch rate in C4F8O/Ar and C5F10O/Ar plasma was similar to that in HFC, CHF3/Ar plasma, and the SiO2 etch rate in C2F4O/Ar plasma was lower than that in CHF3/Ar plasma. In SiO2 contact hole etching, contact hole deformation with increased contact hole di-ameter occurred in C2F4O/Ar, C4F8O/Ar, and C5F10O/Ar plasma, unlike CHF3/Ar plasma. In the C4F8O/Ar and C5F10O/Ar plasma, this could be suppressed by flow rate control, but not in the C2F4O/Ar plasma. Considering this, the possibility of C2F4O, C4F8O, and C5F10O as HFC alternative etchants was presented, and C2F4O needs ad-ditional optimization.
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