Hexafluoroisopropanol 플라즈마를 이용한 SiO2 식각

Abstract

Hexafluoroisopropanol (HFIP) 플라즈마로 SiO2를 식각하여 PFC (perfluorocarbon) 화합물의 대체 식각제로써 수소화불화알콜 (hydrofluoroalcohol)의 사용 가능성을 평가하였다. HFIP/Ar과 C4F8/Ar 플라즈마에서 SiO2를 식각하였으며 식각속도와 식각 특성을 비교하였다. SiO2의 식각속도는 HFIP/Ar 플라즈마에서 C4F8/Ar 플라즈마보다 빨랐다. 이는 HFIP 분자 내의 O 원자에 의한 영향이다. HFIP의 O 원자는 플라즈마에서 O 라디칼을 생성한다. 플라즈마에서 O 라디칼은 불화탄소 박막과 반응하여 휘발성 물질을 생성하며 이는 불화탄소 박막의 소비를 증가시킨다. 두 플라즈마에서 SiO2의 식각속도 차이는 소스 파워와 바이어스 전압이 증가함에 따라 감소된다. 이는 HFIP과 C4F8 분자 내의 C-F 결합 에너지 차이로 인해 발생한다. 또한 HFIP 플라즈마의 고종횡비 구조물의 제작 가능성을 확인하기 위해 마스크 홀 패턴의 직경이 각각 200 nm, 100 nm인 ACL/SiO2/Si 홀 패턴을 식각하였다. 패러데이 상자를 이용하여 HFIP/Ar 플라즈마와 C4F8/Ar 플라즈마에서 SiO2 식각속도의 각도의존성을 측정하였다. 두 플라즈마 모두 물리적 스퍼터링 (physical sputtering)이 SiO2의 주요 식각 메커니즘이었다. HFIP/Ar 플라즈마에서 바이어스 전압이 증가함에 따라 정규식각수율이 증가된다. 하지만 바이어스 전압이 -800 V보다 큰 경우 정규식각수율 증가량이 감소한다. 반면에 C4F8/Ar 플라즈마에서는 바이어스 전압이 증가함에 따라 정규식각수율이 증가되며, 정규식각수율의 바이어스 전압에 대한 의존성이 더 크다. 이러한 정규식각수율의 변화는 기판 표면에 형성된 정상상태 불화탄소 박막의 특성 (두께와 F/C ratio)에 영향을 받는다.