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[국가핵융합연구소] 대기압 플라즈마를 이용한 실리콘 카바이드(SiC) 에칭장치 및 방법

최고관리자　 0 Comments　 1 Views　 20-11-10 15:46　 기계

환형 면방전 플라즈마 장치를 이용한 점상 식각 모듈 및 점상 식각 모듈의 식각 프로파일을 제어하는 방법

보유기관 및 연구자 : 석동찬 / 국가핵융합연구소

특허정보
환형 면방전 플라즈마 장치를 이용한 점상 식각 모듈 및 점상 식각 모듈의 식각 프로파일을 제어하는 방법 (No : 10-2018-0017914 )
거래조건 : 추후 협의

상담신청 기술문의

TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08
시작품 인증/
표준화
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
  - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가
- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
TRL05
시제품 제작/
성능평가
- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가
- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03
연구실 규모의
성능 검증
- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립
- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01
기초 이론/
실험
- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계

기술개요: ○ 대기압에서 안정적인 단일 필라멘트 플라즈마를 발생시켜 SiC 기판 위에 원판상의 에칭 플라즈마를 형성하여 SiC 기판을 에칭하는 기술임.
○ 에칭 프로파일은 Gaussian Shape의 일정한 Tool Shape을 가지며 플라즈마 발생파라미터(전압주파수, 공정가스 조성, 전극의 규격)를 제어하여 다양한 Tool Function의 에칭공정을 구현할 수 있음.
○ 공정 중 V-I 신호를 이용하여 에칭 Tool Function을 실시간 모니터링-제어할 수 있음.

기술적 개선점: ○ 기존의 SiC Machine 가공(기계연마, 패드폴리싱 등) 은 많은 공정시간을 요구하며 목적 형상이 단순하지 않은 경우(비구면 자유형상 등) 가공에 제약이 있으며, 기계적 스트레스의 누적으로 표면에 미세한 크랙 등의 Defect을 형성함.
○ 플라즈마를 이용한 SiC 가공은 가공툴의 물리적 접촉이 발생하지 않기 때문에 Defect을 형성하지 않으며, Tool Function이 작아 다양한 형상에 대응이 가능함.
○ 여타의 대기압 플라즈마 SiC 가공모듈은 플라즈마 Jet 을 이용하는 방식으로 Tool Function이 불규칙하며, 공정모니터링, Tool Shape 제어가 어려워 실제 활용에 어려움이 있음.
○ 본 기술은 플라즈마 Jet을 이용하는 방법이 아니며, 안정적인 단일 필라멘트 방전채널을 이용하여 Tool Function 을 유지할 수 있으며, Tool Function의 실시간 모니터링-제어가 가능하므로 실가공용으로 활용 가능함.

시장전망: ○ Factor & Equilibrium(2017)에 따르면, 세계 반도체 식각 장비 시장은 2016년 기준 78억 달러 규모로 조사되었으며, 연평균 8.5% 성장하여 2025년까지 138억 9천만 달러 규모를 형성할 것으로 전망됨.
○ 반도체 식각 장비 중에서 건식 식각 장비는 매출액 및 판매량 측면에서 2016년 가장 높은 시장 점유율을 기록함.
○ 전자 장치에서 CMOS 이미지 센서 사용 및 스마트 기기 수요의 증가는 전자 회로의 소형화를 가속화시켜 시장을 지속적으로 확대시킬 것으로 전망됨.
○ 아시아 태평양 지역은 전자 회로 및 장치의 주요 제조업체 다수가 위치하고 있으며, 휴대용 기기 수요 증가 및 기술의 발달으로 가장 높은 시장 점유율을 차지함

응용분야: ○ 반도체 소자 형성을 위한 건식 식각장치, 차세대 RF 및 바이오용 미세전자기계시스템(MEMS) 제조를 위한 SiC 미세가공
○ 로직 및 메모리, MEMS, 전력 장치, RFID 및 CMOS 이미지 센서 등의 다양한 분야에 응용
○ SiC 재질의 광학기기용 거울 제조공정, 전력반도체(SiC 소재) 웨이퍼 등의 모서리 가공(SiC Bevel Etching)

상용화계획: ○ 예상설비 구축비용 : 5천만원~1억원
○ 설비 및 이전 예상 소요시간 : 5~7개월
※ 설비규모, 구축환경 등에 따라 변동 가능