| 초록 |
Acrylic은 향후 플랙시블 디스플레이, 플라스틱 바이오 칩, 멤스 소자 등의 소재로 사용될 수 있는 고분자 소재이다. 아크릴 소재의 미세 패턴 개발은 바이오 칩, 마이크로 플루이딕스(Micro fluidics), 멤스 소자 연구에 중요하다. 본 연구는 Acrylic의 플라즈마 식각 공정개발에 관한 것이다. 플라즈마 건식 식각은 기계적 펌프를 사용하여 진공과 공정 압력을 유지하였다. 그 상태에서 13.56 MHz RF 파워를 사용하여 SF6, SF6/O2, SF6/CH4 플라즈마를 각각 발생시켜 Acrylic을 건식 식각하였다. 그리고 그 공정 결과에 대한 특성을 분석하였다. 본 식각 실험의 변수로는 RIE chuck power와, SF6/O2와 SF6/CH4의 혼합된 각각의 가스 내에서 SF6 가스의 유량 유입비였다. 특성평가로는 축전결합형(Capacitively Coupled Plasma) 플라즈마로 식각한 Acrylic 샘플의 식각률, 표면 거칠기, Acrylic의 감광제(photoresist)에 대한 식각 선택비를 분석하였다. 또한 플라즈마 식각 실험 중에 광학발광분석기(Optical Emission Spectroscopy)를 사용하여 O2/SF6/CH4 가스의 플라즈마 강도(intensity)를 실시간으로 연구하였다. 식각된 Acrylic의 표면 및 미세 패턴은 표면단차측정기와 주사전자현미경을 이용하여 연구하였다. 특성평가 결과에서 주목할 만한 것은 반응기로 들어가는 가스의 종류 변화에 따른 결과였다. 즉, 본 실험 결과에 따르면 주입하는 가스의 총량을 10 sccm 으로 고정시키고 RIE chuck power를 증가시켰을 때, 순수한 SF6 가스를 챔버로 유입시켜 식각하는 것보다 SF6와 O2 가스를 혼합하여 사용했을 때 식각률이 더욱 크게 증가한다는 것을 알 수 있었다. 반면에 SF6와 CH4 가스를 혼합하여 주입시켰을 때는 순수한 SF6 가스를 사용했을 때 보다 식각률이 떨어졌다. 식각 선택률 또한 순수한 SF6 가스를 사용하였을 때 보다 SF6와 O2 가스를 혼합하여 사용했을 때 그 값이 약 1.5배 정도 높아짐을 확인할 수 있었다. 플라즈마 반응기에 유입되는 혼합가스에서 % SF6의 변화에 따른 식각률과 식각선택비 결과에서도 순수한 SF6 가스를 사용할 때(10 sccm SF6 일 때 0.27 μm/min) 보다 SF6와 O2 가스를 혼합하여 사용했을 때의 결과가(2.5 sccm SF6/7.5 sccm O2 일 때 0.57 μm/min) 상대적으로 높음을 확인할 수 있었다. 보고된 다른 논문들에 의하면 Si 식각의 경우에는 SF6/O2의 플라즈마 가스 혼합비에서 O2 가스의 양이 20 % 이상이 되면 Si 식각의 경우에는 Si 식각률이 감소하는 것으로 나타났다. 그러나 본 연구 결과에 의하면 아크릴의 식각에 있어서는 SF6/O2의 경우에 O2 가스의 양이 약 75 % 까지 증가할 수 록 식각률이 계속하여 증가함을 알 수 있었다. |
