할로겐 가스를 이용한 코발트 박막의 건식 식각 = Dry etching of cobalt thin films using halogen gas

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 Cl2/Ar 및 Cl2/O2/Ar 가스 혼합물을 활용하여 SiO2 하드 마스크로 패턴화된 코발트(Co) 박막의 유도 결합 플라즈마 (ICP) 반응성 이온 식각 (RIE)을 조사한다. 두 가스 혼합물의 가스 농도를 변화시켜 코발트 박막의 식각 속도, 식각 선택도 및 식각 프로파일을 분석했다. ICP RF power, 기판에 인가되는 DC-bias voltage, process pressure 을 포함한 다양한 식각 매개변수를 조정하여 식각 특성에 미치는 영향을 조사했다. Cl2/Ar 및 Cl2/O2/Ar 혼합물과 관련된 식각 메커니즘은 X-ray photoelectron spectroscopy, scanning probe microscopy 및 optical emission spectroscopy 을 통해 조사되었다. 궁극적으로 Cl2/O2/Ar 가스 혼합물의 최적화된 조건을 사용하여 300 nm 라인 패턴을 갖는 코발트 박막을 성공적으로 식각했다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Inductively coupled plasma (ICP) reaction ion etching (RIE) of Co thin films patterned with SiO2 hard marks was performed using Cl2/Ar and Cl2/O2/Ar gas mixtures. The etch rate, etch selectivity, and etch profile of the cobalt thin films were investigated by varying the gas concentration in the Cl2/Ar and Cl2/O2/Ar gas mixtures. The etching parameters, including the ICP RF power, DC-bias voltage to the substrate, and process pressure, were varied to investigate the etch characteristics. The etch mechanisms in the Cl2/Ar and Cl2/O2/Ar gas mixtures were examined using X-ray photoelectron spectroscopy, scanning probe microscopy, and optical emission spectroscopy. Finally, the cobalt thin films with 300 nm line pattern were etched using a Cl2/O2/Ar gas mixture under the optimized etch conditions. Keywords: Inductively coupled plasma reactive ion, Etching, Cobalt, Chlorine Oxygen, Plasma, Dry etch

목차 (Table of Contents)

• 1. Introduction 1
• 2. Theoretical background 3
• 2.1 Current status of metal interconnect 3
• 2.1.1 Limitations of Copper Damascene 4
• 2.1.2 Necessity of etching research of new interconnect materials 5
• 2.2 Definition and classification of etching 6
• 2.2.1 Wet etching 6
• 2.2.2 Dry Etching 8
• 2.2.2.1 Definition of dry etching 8
• 2.2.2.2 Mechanism of Dry Etching 9
• 3. Experimental 11
• 4. Results and Discussion 13
• 5. Conclusions 31
• 6. References 33