Ar/Cl2 혼합가스를 이용한 Ba_2Ti_9O_20(BTO) 박막의 유도결합 플라즈마 식각

Abstract

본 연구에서는 ICP 식각 장비를 이용하여 BTO 박막을 Ar/Cl2 플라즈마로 식각하였다. BTO 박막 구조에서 SiO2층은 하부물질로 사용되고, 감광막의 식각 마스크 재료로 사용되므로, 이 둘의 식각 특성을 추출하여 식각 선택비를 구하였다. Ar/Cl2 가스에서 Ar 가스의 혼합비가 증가함에 따라 BTO 박막의 식각 속도는 감소하였으며, Cl2 가스의 비율이 100 % 인 조건에서 31.7 [nm/min] 으로 가장 높은 식각 속도를 보였다. SiO2 및 감광막 에 대한 BTO 박막의 식각 선택비는 Cl2 가스의 혼합비율이 가장 큰 경우에서 가장 높은 결과를 얻었다. DLP 측정결과 Ar 가스비율이 증가함에 따라 전체 플라즈마 이온전류 밀도는 증가 하였고, 이는 BTO 박막의 식각속도와 반대되는 경향을 보였다. OES 측정 결과 Ar 가스 비율이 증가함에 따라 Cl 라디칼은 증가, Ar 라디칼은 감소하였으며, Cl 라디칼은 BTO 박막의 식각속도와 유사한 경향을 보였다. XPS 분석 결과로부터 Ar 가스 비율이 감소에 따라 결합력은 변화 하였으며, 이에 따라 Ti 의 식각 부산물인 TiClx (X=1,2,3)으로 화학적 결합 상태가 변화 하고 있는 것을 확인하였다. 이와 같은 결과를 바탕으로 우리는 BTO 박막을 Ar/Cl2 플라즈마를 이용한 식각 메커니즘은 화학적인 반응 식각이며 Cl 라디칼이 주요한 플라즈마 주 활성종이라 사료 된다.