기판에 입사하는 Cl⁺ 이온들이 SiO₂ 마스크의 원자들과 산란하는 현상에 Monte Carlo방법을 적용하여 다양한 형태의 마스크 하에서 식각단면을 전산모사하였고 이를 근거로 마스크의 기하학적인 형태가 식각단면에 미치는 영향을 분석하였다. 이때 마스크만의 영향을 보기 위해 Cl⁺이온들은 기판에 수직으로 입사하며 Cl₂분자의 흡착에 의한 자발적인 화학반응 식각속도는 이온공조(ion- assisted) 식각속도에 비하면 무시할만큼 작다고 가정했다. Cl⁺ 이온이 마스크에 충돌한 후 산란하여 나오는 산란각, 방위각, 2차원 산란각 및 에너지의 분포들을 계산했는데 이러한 분포들을 이용하여 마스크가 식각단면 상단에 cavernous undercut을 유발시키는 원인을 분석할 수 있었다. 또, 각각의 전산모사 식각단면은 문헌에 보고된, 동일한 마스크 형태 하에서 실험하여 얻은 식각단면과 충분히 유사함을 확인할 수 있었다. 그리고, 다양한 마스크의 형태를 입력변수로하여 전산모사한 식각단면을 얻으려면 식각시, 두께는 작으나 기판에 대한 식각선택도가 높고 옆면이 수직하여 cavernous undercut을 억제할 수 있는 마스크를 사용해야 한다.

The etch profile under the mask of various geometry was simulated with Monte Carlo method applied to scattering phenomena of CI⁺ ions incident on tapered SiO₂ mask slope. The influence of mask geometry on the etch profile was analyzed on the basis of the scattered ion distributions. To observe the influence of mask geometry only, we assumed that CI⁺ ions were incident normal to substrate and that etch rate of spontaneous chemical reaction by chemisorbed CI₂ molecules was negligible compared to the ion-assisted etch rate. Similarity was confirmed between the simulated etch profiles dotained in this study and the experimental ones reported in references. Comparison of the simulated etch profiles for various mask geometry showed that the cavernous undercut increased as the opening width and the slope angle of the mask decreased and as the mask thickness increased. These tendencies were the same as those reported in many references. Therefore, a thin mask with high selec- tivity to substrate and with the vertical side wall should be used to avoid the cavernous un- dercut and to get a vertical etch profile.

Mask Etch Scattering Monte Carlo Cavernous Undercut

Sze SM, "VLSI Technology," 2nd ed., McGraw-Hill, New York (1983)
Chin D, Dhong SH, Long GT, J. Electrochem. Soc., 132(7), 1705 (1985) 
Ohki S, Oda M, Akiya H, Shibata T, J. Vac. Sci. Technol. B, 5(6), 1611 (1987) 
Ohki S, Oda M, Shibata T, J. Vac. Sci. Technol. B, 6(2), 533 (1988) 
Biersack JP, Haggmark LG, Nucl. Inst. Meth., 174, 257 (1980) 
Jewett RE, Hagouel PI, Neureuther AR, Duzer T, Polym. Eng. Sci., 17, 381 (1977) 
Cruz SA, RAd. Effects, 88, 159 (1986)
Moliere G, Z. Naturforsch Teil., A2, 133 (1947)
Lindhard J, Scharff M, Phys. Rev., 24, 128 (1961) 
Ulacia-Fresnedo JI, McVitte JP, J. Appl. Phys., 65, 1484 (1989) 
Han JH, Cho BO, Chung CH, Moon SH, HWAHAK KONGHAK, 32(3), 431 (1994)
Cho BO, Kim YW, Moon SH, HWAHAK KONGHAK, 32(4), 606 (1994)
Mayer TM, Barker RA, Whitman LJ, J. Vac. Sci. Technol., 18(2), 349 (1981) 
Okano H, Horiike Y, Jpn. J. Appl. Phys., 2429 (1981) 
Hamblen DP, Cha-Lin A, J. Electrochem. Soc., 135(7), 1816 (1988) 
Tachi S, Okuidara S, J. Vac. Sci. Technol. B, 4(2), 459 (1986) 
Winters HF, Coburn JW, Chuang TJ, J. Vac. Sci. Technol. B, 1(2), 469 (1983)