| 초록 |
1.분석자 서문 실리콘 기판 위에서 20nm 이하의 형상을 제조하는 공정은 차세대 집적회로를 성공적으로 구현하는 데 있어 매우 중요한 요소이며, 수많은 관련 기술 연구의 초점이라 할 수 있다. 비록 현재 mu;m 및 nm 수준의 형상을 제조할 수 있는 공정 방법으로서 반응성이온식각(reactive ion etching (RIE))법이 유력한 해결책으로 널리 인식되고 있지만, 20nm 이하로 성공적으로 식각할 수 있는 공정 방법을 개발하기 위해서는 식각과 관련된 메커니즘에 대한 심도 깊은 이해가 필요하다고 할 수 있다. 본 분석에는 실린더 직경이 13~19nm인 폴리스티렌-블록-폴리(메틸 메타크릴레이트)(PS-b-PMMA) 이중 블록 공중합체[diblock copolymer(DBC)]를 기반으로 한 마스크를 활용한 극저온 RIE 공정 방법에 대해 요약하고, DBC의 형상 크기가 실리콘 기판의 식각 속도에 미치는 영향에 대한 이해를 돕고자 하였다. 일반적으로 DBC의 형상 크기가 감소할수록 식각 깊이 및 식각 속도가 현저히 감소하게 되며, 다양한 종류의 DBC로 이루어진 nm 수준의 실린더 패턴에 따라 실리콘 기판 위로 정확히 전사할 수 있는 공정 조건이 결정된다. 그리고 다양한 종류의 RIE 패턴 효과를 알아보기 위해 위 공정을 통해서 제조된 실리콘 나노구조의 구조 및 물리화학적 특성을 분석한 결과, RIE 공정은 DBC의 형상 크기에 큰 영향을 받는 것으로 증명되었다. 2. 목차 1. 개요 2. 실험 방법 3. 결과 및 토론 4. 결론 본 분석에서는 SF6-O2 가스를 활용한 극저온 RIE 혼합 공정 모드와 자기조립 현상을 통해 제조된 DBC 기반 마스크를 활용하여, 20nm 이하로 실리콘 기판을 식각하는 데 있어 DBC의 형상의 크기가 미치는 영향에 대해 알아보았다. 이를 위해 DBC의 분자량을 조절함으로써 실린더의 직경이 13~19nm에 이르는 세 종류의 PS-b-PMMA 수직 배향 실린더를 제조하였다. 그 후 상기 RIE 공정을 이용하여 실리콘 기판 자체를 식각할 경우 블록 공중합체 기반 마스크가 적용된 실리콘 기판 대비 식각 속도가 최대 450 #37; 상승하는 것을 관측할 수 있게 된다. 또한 마스크의 기공 직경을 19nm에서 13nm로 낮출 경우 최종 식각 속도가 약 14 #37; 감소되는 것을 알 수 있다. 비록 본 분석에서 적용된 RIE 공정의 경우 실리콘 기판과 패턴화가 안 된 PS 필름 사이의 선택성이 15:1 정도이지만, 실리콘 기판과 패턴화된 블록 공중합체 마스크 사이의 선택성은 1:1 이하인 것을 알 수 있었다. 또한 DBC 마스크 두께가 33 #37; 증가할 때 최종 식각 깊이 및 식각 속도가 40 #37; 감소하는 추세를 관측할 수 있었다. 끝으로, 최종 제조된 나노패턴화된 실리콘 기판의 전자구조는 패터닝 공정 후에도 큰 변화가 없음을 알 수 있었다. References 1. M. Dialameh, F. Ferrarese Lupi, D. Imbraguglio, F. Zanenga, A. Lamperti, D. Martella, G. Seguini, M. Perego, A. M. Rossi, N. De. Leo, and L. Boarino; Influence of block copolymer feature size on reactive ion etching pattern transfer into silicon; Nanotechnology 2017, 28, 404001; SEP 2017. 2. C. Cummins, T. Ghoshal, J. D. Holmes, and M. A. Morris; Strategies for inorganic incorporation using neat block copolymer thin films for etch mask function and nanotechnological application; Adv. Mater. 2016, 28, 5586; JUL 2016. 3. Q. Peng Q, Y. Tseng, S. B. Darling, and J. W. Elam; A route to nanoscopic materials via sequential infiltration synthesis on block copolymer templates; ACS Nano 2011, 5, 4600; MAY 2011. ※ 이 자료의 분석은 한국생산기술연구원의 홍성우님께서 수고해주셨습니다. |
