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반도체 공부하기 3번째!!
이번에는 식각공정에 대해 알아보았습니다.
식각공정에 필요한 소재 및 부품 그리고 장비까지…
저도 막 공부하는 단계이니 잘못된 내용이 있으면
댓글로 부탁드립니다~~
플라즈마 식각 주제에 대한 자세한 내용은 여기를 참조하세요.
플라즈마와 식각 공정[Plasma and etching process]
식각 공정은 무엇이고 건식 식각에 초점을 맞추도록 하겠습니다. 플라즈마[Plasma]. 제4의 물질로 표현을 했다. 플라스마는 ‘이온화 …
Source: metar.tistory.com
Date Published: 7/13/2022
View: 4266
[반도체 특강] 식각(Etching), 패턴을 완성하다-下
플라즈마는 주로 전자와 양이온, 라디칼(Radical) 입자로 구성되는데요. 플라즈마에 가해지는 에너지는 중성 상태인 소스가스의 최외각전자를 떼어내어 …
Source: news.skhynix.co.kr
Date Published: 11/4/2022
View: 6334
[논문]플라즈마 건식 식각 공정 연구 – ScienceON
이에 본 연구에서는 미세 pattern 식각 가공이 우수하한 plasma etch 공정 기술에 대하여 연구하게 되었다. 웨이퍼를 식각하는 방법에는 습식 식각(wet etching)과 …
Source: scienceon.kisti.re.kr
Date Published: 9/23/2022
View: 5530
[반도체 8대 공정] 5탄, 반도체 회로패턴의 완성 ‘식각 공정’
건식 식각은 플라즈마(Plasma) 식각이라고도 합니다. 일반 대기압보다 낮은 압력인 진공 챔버(Chamber)에 가스를 주입한 후, 전기 에너지를 공급하여 …
Source: www.samsungsemiconstory.com
Date Published: 6/17/2021
View: 674
[반도체 공정] 반도체? 이 정도는 알고 가야지: (4)에칭 (Etching …
건식(Dry) 식각방법과 플라즈마(Plasma). 에칭 기법의 동판화 미술과 반도체 공정은 방법의 차이가 존재합니다. 미술에선 날카로운 조각도구들을 …
Source: www.skcareersjournal.com
Date Published: 7/3/2021
View: 4833
[디스플레이 용어알기] 47.식각 (Etching)
기판을 넣은 진공 챔버에 식각용 가스를 주입 후 전기 에너지를 공급해 플라즈마 상태를 만들면, 이온화된 가스에서 높은 운동 에너지를 가지게 된 이온 …
Source: news.samsungdisplay.com
Date Published: 11/15/2021
View: 9613
KR101532897B1 – 플라즈마 식각 공정의 식각 종료점 진단방법
플라즈마 식각 공정의 식각 종료점 진단방법이 개시된다. 플라즈마 식각 공정의 식각 종료점 진단방법은 플라즈마 식각 공정에서 발생되는 플라즈마 방출광을 사용하여 …
Source: patents.google.com
Date Published: 6/12/2021
View: 3848
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주제에 대한 기사 평가 플라즈마 식각
- Author: 디벨럽_DEVELOP
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- Date Published: 2020. 6. 17.
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플라즈마와 식각 공정[Plasma and etching process]
ICP에서의 플라즈마
플라스마라고 하는 것이 8대 공정에 대부분 사용되긴 하지만 에칭 공정에서 많이 사용된다.
DC 플라스마와 RF 플라스마가 무엇이 다른지 알아보도록 하자
플라스마를 이용해서 식각 공정을 하게 되는데
식각 공정은 무엇이고 건식 식각에 초점을 맞추도록 하겠습니다.
플라즈마[Plasma]
제4의 물질로 표현을 했다.
플라스마는 ‘이온화된 기체’라고 생각하면 된다.
이온화되지 않은 중성입자, 전자, 이온 , 활성종 + 흥분된 중성종+광자(빛)
만개 중에 한두 개 정도가 이온화된다고 생각하면 된다.
플라스마 특성은 전기적으로 준 중성 상태다(Quasi-Neutrality)
국소적으로는 중성 상태가 깨져 있을 수 있다.
전체적으로 봐서는 이온과 전자의 개수가 거의 유사한 준 중성 상태
플라스마는 어떻게 만들어질까?
진공 챔버에서 (대기압보다 공기 입자수가 적은) 반응 가스를 주입하고
강한 전기장을 인가한다(강한 에너지를 주기 위해서 전기장을 인가한다.)
진공 챔버 안에 온도가 낮은 저온 전자가 존재할 수 있다.
전자들이 강한 전기장을 받아서 운동 에너지를 갖고 운동하게 된다.
집어넣어주는 반응 가스와 부딪히게 되고 (충돌하게되고) 여러가지 프로세스가 일어난다.
이온화는 중성 원자와 전자가 부딧히게 되면
전자가 바깥으로 튀어나온다.
그렇다면 중성 종이 양이온이 된다.
이러한 반응이 연쇄반응을 일으키면서 플라스마 상태로 유지된다.
재결합되는 경우는 확률적으로 낫다
여기와 탈여기가 있는데
여기는 전자의 에너지가 단일 에너지를 갖는 것이 아니다.
전자들이 똑같은 에너지를 갖는 것이 아니다.
고에너지는 이온화에 참여하고
더 작은 에너지는 전자는 여기/탈여기 과정을 거친다.
여기라는 것은
전자가 들어와서 어떤 원자의 전자에 부디 혀서
전자가 에너지를 받아서 튀어나가면 이온화가 되고
튀어 나가지 않고 높은 궤도로 올라가면 ‘여기’라고 합니다.
다시 에너지 준위로 내려가는 과정을 ‘탈여기’라고 한다.
탈여기 과정에서는 광자가 튀어나오게 됩니다.
빛이 나면 플라스마가 형성되어있구나’ 알 수 있다.
‘해리’라는 것은 분자로 있는 경우
cF4라는 가스가 있는데 가스와 플로린 4개가 붙어 있어야 안정한데
전자가 와서 빵 때려서 플로린 하나가 빠져나가면 CF3가 된다.
CF4나 CF3나 전기적으로 중성이다.
하지만 나눠져 있으면 전기적으로 중성이긴 중성이나
불안정한 상태가 된다.
다른 물질과 만나면 금방 반응해버릴 확률이 높다.
그것을 보고 활성종’이라고 부릅니다.
영어로는 Radical이라고 부른다.
이렇게 여러 가지 입자들이 생기는데
반도체는 주로 활성종과 이온을 반도체 프로세스에 사용한다.
첫 번째 이온화 에너지를 알아보자
전자들이 같은 에너지를 주더라도
같은 에너지가 아니라 여러 가지 에너지를 갖게 되는데
y축이 Cross section이 충돌 단면적인데
이온화가 일어날 수 있는 확률’ 정도로 이해하면 된다.
‘같은 에너지에서 이온화가 되기 쉽다’
이온화가 될 수 있는 최소 에너지를 얘기하는데
아르곤 같은 경우 15.8 정도에서 이온화가 되는데
11.56 정도 되면 ‘여기’ 정도는 시킬 수 있다.
에너지를 계속 높이면 전자의 속도가 너무 빨라져서 충돌 확률이 줄어든다.
파셴 커브를 알아보자
x축은 압력과 거리
압력은 진공 챔버 안에 압력이다.
거리는 전극 간에 거리를 의미한다.
압력과 전극간 거리의 곱이 x축이 되고 y축은 방전 전압이다.
플라스마가 발생할 수 있는 최소 전압이다.
방전시켜서 플라스마를 만들 수 있는 최소 전압이다.
즉 낮으면 낮을수록 좋다.
왜 줄어들었다가 다시 늘어날까?
반비례 영역
압력이 낮을 때
MFP가 길어지기 때문에 충돌할 확률이 줄어든다.
그래서 높은 전압을 걸어줘야 한다.
또한 전극 간의 거리가 너무 짧으면 충돌 없이
양극에 도달할 수 있다.
비례 영역에서는
압력이 높다 => 전자, Gas가 많다.
충돌 확률이 높아진다.
너무 많은 충돌 때문에 이온화 에너지가 부족하다.
이온화를 위한 충분한 에너지를 받기도 전에 공기들과 충돌해서
그래서 높은 전압을 걸어줘야 방전이 일어난다.
직류 플라스마에서는 직류 플라스마와 쉬스에 대해서 알아보도록 하자
쉬스는 전극 근처에서 일어나는 현상이다.
진공 챔버 안에 직류 전압을 가하면 플라스마가 생긴다
물론 반응 가스를 넣어줘야 한다.
전기가 통한다면 포텐셜이 직선으로 나타나야 하는데
검은색의 ‘이상한’ 커브를 그리게 된다.
여기/탈여기를 거치면서 발광이 돼야 된다고 했는데
양쪽 전극 주변에는 어둡고 플라스마가 없는 부분이 생긴다.
이것을 쉬스라고 부른다.
밝은 부분은 0V보다 좀 더 높은 부분을 갖는다.
플라즈마 Vp=10V 정도가 왜 생기는지?
챔버 안에서 어떤 현상이 생기는지 알아보자.
좌우에 음과 양의 쉬스가 존재한다.
벌크 플라스마가 있고 양쪽에 쉬스가 존재한다.
음극 쪽을 보면 강한 -Vc가 가해진다.
이 안에 있던 전자들은 +를 좋아한다.
그래서 다 플라스마 안으로 빨려 들어간다
그렇기 때문에 양이온만 존재한다.
양이온은 +를 가지고 있다
양이온은 음극으로 끌려간다.
그래서 전자가 없다.
그렇기 때문에 플라스마가 존재할 수 없다.
중성종을 때리고 여기/탈여기 할 전자가 없는 것
음극 쉬스 안에 전압이 걸린다.
양이온을 높은 전압을 통해서 가속시키는 역할을 한다.
양이온이 음극 전극을 가서 충돌을 하는데
웨이퍼라든지 알루미늄 판을 놓으면
이 판을 때릴 것이다. 원자들이 배열되어있는데
원자들한테 에너지를 줘서 지네들끼리 본딩 에너지를 원자가 깨면서 튀어 나가는데
이것을 스퍼터링이라고 부른다. -> 2차 전자가 생성된다.
이 전자들이 이온화에 참여하게 된다.
1. 저온 전자가 핫 일렉트론이 되면서 중성 원자랑 부딪혀서 나오는 전자
2. 음극에서 부딪혀서 나오는 2차 전자
이 두 전자가 플라스마를 계속 만든다.
음극에서 튀어나오는 전자가 훨씬 기여도가 높다.
양극 쉬스는 왜 생기느냐?
전자가 움직이는 속도와 이온이 움직이는 속도는 차이가 난다.
전자는 가볍고 이온은 가볍다.
속도 차이가 1000배는 난다.
순간적으로 이온은 가만히 있는데 전자만 움직이는 것처럼 보인다.
쉬스안에 전자와 양이온이 동일 수로 있었는데
그라운드를 가해주면(상대적으로 양극) 전자가 이동을 한다.
전자가 이동을 하는데 엄청 빠르게 빠져나가버린다.
그렇게 되면 -차징이 돼버린다.(빠져나가면서도)
양이온들이 전하가 낮아지니까 양이온도 빠져나간다.
양이온의 농도가 떨어진다.
(전자의 농도는 0이 되고)
=> 포텐셜 차이가 발생한다.
이것을 ‘플라스마 전위’라고 하는 것이다.
플라스마 안에 있던 전자들 입장에서 보면
전자는 +를 좋아해서 오른쪽으로 가게 되는데
원래 있던 플라스마보다 전압이 낮기 때문에
전자 입장에서 보면은 언덕이 있는 것처럼 보여서
전자가 가더라도 되돌아오게 된다.
(일부는 넘어가도 대부분은 플라스마 안에 갇히게 된다.)
음극 쪽의 전자들도 빠져나가고
양극 쪽의 전자들도 플라스마 안에 갇히게 되는
상태가 된다.==> 음극 쉬스와 양극 쉬스가 생긴다.
교류 중에서 주파수가 높은 RF plasma에 대해서 알아보자
직류 플라스마는 전극에서 전자가 튀어나와야 하기 때문에
전도체 금속일 때 사용 가능하다==> 부도체의 경우에는 전자가 튀어나오지 않는다.
부도체에서는 전자 공급이 안되기 때문에
이온이 자리를 차지해서 부도체의 포 텐션을 높이게 된다.
두 전극 간에 전압 차이가 생겨야 하는데
실제로는 걸어준 전압 이하로 낮아지게 되고
플라스마가 꺼져버린다.
그래서 절연체 표면에 축적된 전하를 제거할 필요가 존재한다.
==> 빠르게 +- 교대를 하는 교류 전압을 사용해야 한다.
RF 극성이 변함에 따라서 전하 축적을 방지하고
RF 주기에 따라서 전자가 왕복하기 때문에 중성 원자와 충돌할 가능성이
높아지게 된다.==> DC 대비 플라스마 효율이 증가한다.
전자는 한쪽으로만 가는데 RF에서는 양쪽으로 왔다 갔다 하면서
플라스마를 유지시켜줍니다.
RF를 인가하면 플라스마는 유지되지만
쉬스를 만들어 주기 위해서는 직류 자기 바이어스가 필요하다.
DC자기 바이어스를 위해서는
DC 전류 차단 용 차단 커패시터가 필요하고
두 전극 간 면적 차이가 필요하다.
동일 시간 들어오는 전자의 수가 똑같다.
양쪽 전극이 동일한 전극을 갖는다. 커패시터를 갖더라도
평균 전압이 똑같아진다.
전자의 속도가 이온의 속도보다 빠르니까
이온은 천천히 오는데 전자는 빠르게 온다.
면적당 전자의 밀도가 전자가 왔을 때 훨씬 높다.
즉 이온이 와서 중화시키는 것보다 왼쪽의 전압이
점점 -로 내려가게 된다.
==> DC self bias가 생긴다.
면적이 좁은 쪽이 -로 낮아져서
교류임에도 DC 플라스마와 같은 유사한 특성을 갖게 된다.
전자가 계속 쌓이면 계속 내려가지는 않는다.
식각공정
식각 공정은 박막의 전부 또는 일부를 물리 또는 화학적으로 제거하는 공정이다.
주로 반응성이 강한 할로겐 계열 물질을 사용한다.
식각 공정에는 습식 식각과 건식 식각이 존재한다.
액상 화공 약품은 방향성이 없어서
등방성의 화학적 반응이 일어난다.
=> 수평과 수직의 방향으로 일어난다.
최소 선폭을 작게 가져가야 한다.
두께보다 더 작은 패턴을 식각 할 수 없기에.
미세한 식각을 못해서 전면 식각/제거할 때만 한다.
저비용이며 공정이 단순하고 생산성이 높으나
미세패턴은 불가능하고 폐액 처리 문제가 존재한다.
건식 식각에는 활성종만 사용하는 경우 이온만 사용하는 경우
이온과 활성종을 동시에 이용하는 경우로 나뉜다.
활성종은 중성이기 때문에 액상 화공 약품과 같은 역할을 한다
=> 기체일 뿐 화학반응을 한다.
등방성이며 폐액 처리가 필요 없다.
이온은 전계에 끌려가서 이방성이다.
nm의 최소 선폭을 갖는다.
습식 대비 상대적으로 선택비는 낮으나 제어 가능하다.
미세 패턴이 가능하고 폐액 처리가 불필요하다.
하지만 비용이 높고 생산성이 낮다.
건식각은 플라스마 식각
스퍼터 식각 반응성 이온 식각으로 나뉜다.
플라즈마 식각은
활성종(반응성이 높다)을 사용하여 화학적으로 식각 한다.
활성종은 분자가 나누어지는 것이었는데
반응성이 높았었죠
이것이 웨이퍼로 이동하게 되는데
(식각제 흡착)
피 식각 박막에 결합하게 된다.
증기압이 높을 때 기체가 돼서 부산물이 날아간다.
이런 과정이 반복되는 것이 플라스마 식각이다.
화학적 반응이라서 식각제와만 반응해서
선택비가 높다
스트립(전부 벗기는 것) 혹은 애싱(태워버리는 것)에 주로 사용된다.
스퍼터 식각
RF 전극이 존재하고
접지가 넓게 존재하고
==> 전극의 크기 차이가 존재해서
DC self bias가 존재한다.
음극 쉬스를 통해서 이온이 강한 에너지를 받아서
이온이 와서 웨이퍼를 때려서 스퍼터링을 시켜서
식각을 시키는 것이다.
아르곤이 불활성 기체라서
화학적 반응을 하지 않기 때문에 물리적인 역할만 한다.
대신 선택비는 좋지 않다. 왜냐 그냥 물리적으로 때어내는 것 이기 때문이다.
비아 전세정에 사용된다.
반응성 이온 식각
활성종과 이온을 함께 사용하는 것이다.
x축은 시간이고
실리콘 샘플을 식각 하는 과정이다.
처음에는 XeF만 넣는다(활성종)
처음에는 식각 속도가 엄청 느리더라
마지막에는 Ar만 넣었는데 굉장히 느리더라
=> 두 가지 중 하나만 넣으면 식각 속도가 엄청 느리더라
동시에 넣어주면 식각 속도가 엄청 빨랐다->시너지 효과가 존재
활성종은 방향성이 없어서 확산돼서 이동하고
양이온은 음극 쉬스에 의해서 끌려가니까 방향성을 갖게 된다
양이온이 먼저 와서 식각 할 식각 물질의 바닥면을 때리는데
식각할 물질들의 표면의 결합면을 깨버린다.
그다음에 활성 종이 온다. 화학 결합을 통해서 식각 해버리는데
왜 식각이 느린가?
본딩 에너지를 낮춰주는 반응이 필요한데
Ar이 먼저 본딩 에너지를 낮춰주고
활성 종이 와서 화학적으로 식각을 빠르게 식각 시킨다.
=> 바닥면의 본딩 에너지가 낮춰져 있기 때문에 벽면도 식각이 되지만
바닥면의 식각이 빠르게 된다=>어느 정도의 비등방성을 갖는다
선택비는 플라스마 식각보다는 부족하지만 컨트롤이 가능하다.
패턴 식각에 이용된다.
식각 공정의 주요 변수를 알아보자
식각률은 식각의 속도를 의미한다.
식각 선택비
식각을 하다 보면 식각 해줘야 하는 높이가 다를 수 있다.
다결정 실리콘에 대한 산화막의 식각 선택비다.
S=E1/E2
E2가 0이 되면 선택비가 거의 무한대가 된다.
E1과 E2가 비슷하면 선택비가 거의 없다’
식각 바이어스
식각을 하고 나서 PR을 제거하면
DI CD FI CD 두 가지가 있는데
DI CD가 FI CD가 더 크면 -바이어스를 먹었다고 하고
반대의 경우에는 +바이어스를 먹었다고 한다.
균일도
균일도는 웨이퍼 안에서의 식각 후에 남은 웨이퍼의 균일도
웨이퍼 간의 균일도도 존재
다중 포인트를 측정해서 등고선을 그릴 수 있다.
연속적인 데이터를 볼 수 있고 표준편차로 평가
NON uniformity가 커지면 커질수록 좋지 않은 것(?)
식각 측면 형상
여러 가지가 나타난다.
ⓐ이방성(Anisotropic)
ⓑ등방성(isotropic)
ⓒ테이퍼=> 수직 하지 못하고 경사를 질 때 (ex.tapered profile)
ⓓ보우잉
ⓔ푸팅
ⓕ노칭(리버스 푸팅)
ⓗ역 테이퍼
ⓘI-beam
ⓙ도브 테일링
CCP 용량성 결합 플라스마
커패시터처럼 양쪽 전극이 나란히 보고 있습니다.
전극 양단에 전압을 인가해서 플라스마를 생성한다.
전극 간의 거리는 좁고
플라스마 밀도가 상대적으로 낮다.
마주 보고 있어서 균일한 플라스마를 형성할 수 있어서
웨이퍼의 면적이 커지더라도 전극만 키우면 된다.
단점으로는
전기장이 한쪽으로만 개방적이고
RF인 경우 왔다 갔다 하지만
측벽에 부딪히면서 전자가 소모되기도 한다.
그래서 상대적으로 저밀도 플라스마를 생성한다.
단일 RF 전원을 사용해서 이온 에너지와 전자 밀도의 독립제어가 어렵다.
RF가 플라즈마 상태도 만들어 주고
DC self 바이어스를 만들어서 쉬스를 만들어 내는데
쉬스가 스퍼터링(이온 에너지)을 일으켰었다.
전자밀도는 플라스마를 발생시키는 전하
==> 하나의 RF를 이용해서 독립적으로 제어하기 어렵다.
Dual Frequency를 사용하는 CCP도 존재한다.
한쪽은 LOW 한쪽은 High
챔버를 저압으로 가져가면 MFP가 길어지고
이온의 직진성이 커진다(부딪히지 않아서)
그래서 이방성이 개선된다.
하지만 이온/라디칼 밀도가 낮아져서 식각 속도가 줄어든다.
이온 에너지가 증가하면서 스퍼터 식각이 우세해져서 기판이 손상될 수 있다.
고압인 겨우 이온/라디칼 밀도가 높고 식각 속도가 높아지지만
이온의 직진성이 떨어지고 화학적 식각이 우세해지고
이방성이 떨어지게 된다.
커패시터는 RF 전원 위에 존재하고
음극에 웨이퍼를 올려두고
반대가 되는 + 전극은 챔버와 같이 연결이 돼있다.
=> 면적 차이가 크게 난다.
플라스마 식각 같은 경우
이온의 영향을 줄여야 하기 때문에 전력 전극 쪽에(음극 쉬스가 생기지 않는 쪽) 웨이퍼를 둔다.
==> 이온이 때려서 웨이퍼를 에칭 하는 것을 막는다.
전극이 받는 대미지를 줄이기 위해서는 접지 전극의 면적을 줄여야 한다.
라디칼을 사용하려면 전극의 면적 차이를 줄여야 한다.
ICP는 코일을 이용하는 것인데 챔버를 감으면서 코일을 설치하는 것이다.
챔버의 위쪽에 코일이 감겨있는 것이고 안테나 형태로 제작을 하는데
평면형으로 제작하기도 하고 실린더형으로도 제작을 한다.
안테나에서 전류가 흐르면 자계가 생기고
시간이 지나서 자계가 변하면 시간에 따라 변하는 전기장이 생긴다.
=> 전자들이 원운동을 하게 됩니다.
=> 중성 기체와 부딪힐 확률이 높아지고 측벽에서 충돌할 확률이 줄어든다.
고밀도 플라스마를 생성할 수 있고
기판에 저주파 전원을 써주면 음극 쉬스의 전압 차지를 조절할 수 있다.
플라즈마 밀도와 이온 에너지를 독립적으로 제어 가능하다.
하지만 균일도가 떨어지며 면적을 크게 하는데 어려움이 있다.
[반도체 특강] 식각(Etching), 패턴을 완성하다-下
초창기 식각의 습식 방식은 세정(Cleansing)이나 에싱(Ashing) 분야로 발전했고, 반도체 식각은 플라즈마(Plasma)를 이용한 건식식각(Dry Etching)이 주류로 자리잡았습니다. 플라즈마는 주로 전자와 양이온, 라디칼(Radical) 입자로 구성되는데요. 플라즈마에 가해지는 에너지는 중성 상태인 소스가스의 최외각전자를 떼어내어 양이온으로 만들고, 또 분자에서 불완전한 원자를 떼어내어 전기적으로 중성 상태인 라디칼을 만듭니다. 건식식각은 플라즈마를 구성하는 양이온과 라디칼을 이용하는데, 양이온은 이방성(한쪽 방향 식각), 라디칼은 등방성(모든 방향 식각)의 성질을 띠게 됩니다. 이때 라디칼이 양이온의 함량보다 월등히 많게 되지요. 그렇다면 건식식각이 습식식각(Wet Etching)과 같이 등방성 식각이어야 함에도 불구하고, 주로 이방성 식각으로 초미세회로를 구현할 수 있는 이유는 무엇일까요? 또 양이온과 라디칼의 경우 식각 속도가 매우 느린데, 이러한 단점을 안고 플라즈마를 양산용 식각에 어떻게 적용할 수 있을까요?
1. 종횡비(Aspect Ratio)
<그림1> 종횡비의 개념 및 Tech. 발전에 따른 종횡비 변화
종횡비(Aspect Ratio)란 종축 대비 횡축의 길이(높이/밑변의 길이)의 비율(Ratio)을 뜻합니다. 회로 선폭이 작아짐에 따라 종횡비의 값도 상승하게 되지요. 즉 종횡비(A/R)가 10일 때 밑변이 10nm이라면 높이 100nm의 참호(공극)를 식각공정에서 파내야 합니다. 따라서 초미세화(2D)나 고밀도(3D)가 요구되는 차세대 제품의 경우, 식각 시 하부 막을 양이온이 파고들어 갈 수 있을 정도의 매우 높은 종횡비를 구현해야 할 필요가 있지요.
2D에서 회로 선폭 10nm 미만의 초미세 Tech.를 구현하려면 D램의 커패시터(Capacitor) 종횡비가 100 이상을 유지해야 하고, 낸드플래시의 3D 역시 셀의 256단 적층 이상을 구현하기 위해서는 고(高)종횡비가 필요합니다. 소자나 제품기술 혹은 다른 공정기술에서 요구되는 목표를 달성했다 하더라도, 식각 공정에서 이를 받쳐주지 못하면 필요한 제품을 생산할 수 없지요. 식각 기술이 점점 중요해지는 이유입니다.
2. 플라즈마 식각 개요
<그림2> 막 종류에 따른 플라즈마 소스가스
관통관의 속이 비어 있을 경우, 관의 직경이 좁을수록 모세관현상에 의해 액체의 진입이 용이해집니다. 그러나 맨땅에 참호(막다른 골목)를 파내야 하는 경우라면 오히려 어려워지지요. 따라서 회로 선폭이 3~5㎛였던 70년대 중반부터 습식식각 대신 건식식각이 대세가 됐습니다. 즉 유기적으로 뭉쳐진 용액분자보다는, 이온화는 됐지만 개별적인 분자의 부피가 작기 때문에 깊은 참호를 침투하기가 훨씬 쉬워지지요.
플라즈마 식각에서는 먼저 식각을 진행할 프로세스 챔버(Chamber) 안을 진공으로 만든 후, 식각할 막(Layer)에 맞는 플라즈마 소스가스를 주입합니다. 막질이 탄탄한 산화막을 식각 할 때에는 강력한 C-F 계열 소스를 사용하고, 산화막보다 막질이 약한 실리콘이나 금속막에서는 CL 계열인 소스가스를사용합니다. ▶<[반도체 특강] 반도체 공정의 카운셀러, 플라즈마> 편 참고
그렇다면 게이트 막과 그 하부의 절연막(SiO2)은 어떻게 식각을 할까요?
먼저 게이트 막은 폴리실리콘의 식각선택비를 갖는 CL 계열의 플라즈마로 실리콘을 제거(Si+Cl2)한 뒤, 하부 절연막은 이산화실리콘의 막을 식각할 수 있는 선택비를 갖는 좀 더 강력한 C-F 계열로 2단계 식각(SiO2+CF4)을 합니다.
3. RIE(반응성이온식각 혹은 물리화학식각) 프로세스
<그림3> RIE 방식의 장점(이방성과 높은 식각률)
플라즈마는 등방성인 라디칼과 이방성인 양이온을 동시에 함유하고 있는데, 어떻게 이방성 식각을 진행할까요?
플라즈마를 이용한 건식식각은 대부분 RIE(Reactive Ion Etching) 방식으로 진행하거나 RIE 방식에 기반을 둔 응용방식으로 진행합니다. RIE 방식의 핵심은 이방성인 양이온으로 식각 부위를 공격해 막질 내 타깃의 분자-분자 간 결합력을 약화시킨 뒤 약해진 부위를 라디칼이 흡착, 막을 구성하는 입자와 결합해 휘발성 화합물인 가스로 만들어 배출시키는 방식입니다.
라디칼은 등방성의 성질을 띠지만, 결합력이 강한 벽면보다는 양이온의 공격으로 결합력이 약화된 바닥 면을 구성하는 분자들이 더 쉽게 라디칼에 포획돼 새로운 화합물로 변합니다. 따라서 하방 식각이 주류가 되겠지요. 포획된 입자들은 라디칼과 함께 가스화되어 표면으로부터 탈착해 떨어져 나가 진공의 힘에 의해 배출됩니다.
이때 양이온 식각 혹은 라디칼 식각을 각각 별도로 진행할 때보다, 물리적 작용을 하는 양이온과 화학적 반응을 하는 라디칼을 병합해 동시에 물리화학적 진행을 하는 경우에 식각률(Etch Rate, 시간에 따른 식각정도)이 10배 가까이 높아집니다. 이렇게 되면 이방성의 하방 식각의 식각률도 높아지면서, 식각 후 남는 폴리머도 함께 해결할 수 있게 돼 일거삼득이지요. 이를 RIE(Reactive Ion Etching, 이온작용식각)이라고 합니다. 이때 관건은 막질에 알맞은 플라즈마 소스가스를 찾는 것이라고 할 수 있습니다. ※ 플라즈마 식각이 곧 RIE 식각이므로, 동일한 개념으로 생각해도 무방합니다.
4. 식각률(Etch Rate)과 핵심 성능지수
<그림4> 식각률과 관계된 식각의 핵심 성능지수
식각률은 1분당 막을 식각해내는 참호(Hole)의 깊이를 뜻합니다. 그렇다면 한 웨이퍼 상에서 식각률이 부분별로 다르다는 것은 무엇을 의미할까요?
이는 웨이퍼 상의 지점별로 깎이는 식각의 깊이가 다르다는 것입니다. 따라서 이때 평균 식각률과 식각의 깊이를 감안해 식각을 마쳐야 하는 EOP(End of Point)를 설정하는 것이 중요합니다. EOP를 설정했더라도 부위별로 식각이 목표보다 많이 되거나(Over 식각) 덜 된(Under 식각) 부분이 생깁니다. 그래도 Over 식각이 Under 식각보다 유리합니다. Under 식각이 될 경우, 식각이 덜 된 부분이 다음 공정(예: 이온주입)을 방해하기 때문이지요.
이외에 식각률로 가늠하는 식각의 핵심 성능지수로는 선택비(Selectivity)가 있습니다. 이의 기준은 항상 마스킹 역할을 하는 막(PR막, 산화막, 질화막 등)의 식각률 대비 타깃막의 식각률로써, 선택비가 높을수록 타깃막의 식각이 빠르게 진행된다는 의미입니다. 미세화가 될수록 선택비가 높아야 패턴이 제대로 구현되지요. 양이온 식각의 선택비는 (직진성이므로) 낮지만 라디칼 식각의 선택비가 높으므로 RIE의 선택비가 높아지는 장점이 있습니다.
또한, 식각할 참호들이 몰려있는 부위보다는 참호 밀도(Loading Effect)가 낮은 부위일수록 식각이 더 원활하게 진행됩니다. Electrode(소스가스 필터기)를 빠져나온 양이온 혹은 라디칼은 밀도가 균일하게 한정돼 있는데, 참호들의 개수가 목표보다 많아지면 참호당 식각에 참여할 소스들이 부족해 충분한 깊이로 파내지 못하기 때문입니다. 따라서 한 웨이퍼 내 평판 전체와 웨이퍼와 웨이퍼 간 식각률의 균일성(Uniformity)이 매우 중요합니다. 이를 위해 Electrode를 프로세스 챔버 중간에 설치하기도 하며 제품 설계 시 회로배치를 균등하게 하려는 노력을 기울이지요.
5. 식각 프로세스
<그림5> 식각공정 프로세스
먼저 웨이퍼를 섭씨 800~1,000도로 유지되는 산화공정의 퍼네이스(Furnace, 爐) 안에 넣고 웨이퍼 표면상에 높은 절연 특성을 띄는 이산화실리콘(SiO2) 산화막을 건식 방식으로 형성합니다. 그 후 증착공정으로 이동시켜 산화막 위로 실리콘 막 혹은 도전성 막을 CVD/PVD 공정으로 만든 다음, 실리콘막일 경우 필요 시 불순물을 확산시켜 도전성을 높여줍니다. 확산 진행 시에는 여러 불순물을 반복적으로 투입하기도 합니다. ▶ <[반도체 특강] 게이트 및 게이트 옥사이드층 만들기> 편 참고
이제 절연막과 폴리막을 합쳐 식각을 해야 하는데, 먼저 포토공정에서 PR(Photo Resist, 감광액)을 코팅합니다. 그다음 PR막 위에 마스크를 올려놓고 이머젼(Immersion) 방식으로 습식노광을 하면 원하는 패턴이 PR막 위에 새겨지지요(육안으로는 보이지 않습니다). 패턴의 윤곽을 드러내기 위해 현상을 하면 감광된 부위의 PR이 제거됩니다. 그리고 포토공정을 마친 웨이퍼를 식각공정으로 옮겨 건식식각을 실시합니다. ▶ <[반도체 특강] 포토(Photo) 공정 下편-노광(Exposure)과 현상(Develope)>편 참고
건식식각은 주로 RIE 방식으로 진행하는데, 막별로 소스가스를 바꿔가며 반복 진행합니다. D램의 커패시터를 형성할 때는 ALD(Atomic Layer Deposition) 공정의 단차피복성(Step Coverage, 수평의 바닥 면과 수직 벽면의 두께가 고르게 증착되는지를 나타내는 비율)를 높이기 위해 여러 번 증착과 식각공정을 섞어 진행하듯, 이번에는 반대 방향으로 식각의 종횡비를 높이기 위해 건식식각과 습식식각을 섞어서 진행합니다. 또, 중간중간 세정을 통해 참호(식각으로 형성된 공극, Hole) 밑바닥에 쌓여있는 폴리머(Polymer)를 제거합니다. 중요한 것은 세정용액이나 플라즈마 소스들이 참호 밑바닥까지 내려갈 수 있도록 재질/소스/시간/형태/순서 등 모든 변수를 총동원해 유기적으로 맞춰야 합니다. 그중 변수가 한가지라도 생기면 그에 따라 다른 변수들도 다시 계산해 맞춰 놓아야 하며, 단계별 목적에 부합할 때까지 여러 번 수행하지요.
최근 ALD 등 막들의 두께는 점점 얇아지고, 재질은 강해지는 추세입니다. 이에 따라 향후 식각은 낮은 온도와 낮은 압력을 이용한 기술로 발전해가고 있지요. 또한 FinFET, 2D-xnm, 3D-Stacking 등 제품별로 환경이 판이해지므로, 새로운 소스 개발 및 고선택비의 맞춤형 식각이 활발하게 전개되고 있습니다. 식각의 목적은 미세한 패턴을 조각해내는 CD제어와 식각 후 다음 공정을 진행하는 데 있어 식각 행위로 인해 문제(특히 Under Etch와 찌꺼기 제거)가 없도록 하는 것입니다. 건식식각은 다소 난해한 부분이 있어 스토리 메이킹 식으로 전개해 이해를 돕고자 했습니다. 식각 편에서 가장 중요하게 알아야 할 것은 식각의 목적, 이를 달성하는 데 있어서의 걸림돌, 그리고 이를 해결하기 위해 동원되는 성능지수들입니다.
※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.
[논문]플라즈마 건식 식각 공정 연구
초록
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최근 세계 반도체 산업은 30 – 40나노미터(nm)의 회로 선폭에 300mm 실리콘 웨이퍼를 적용한 반도체를 누가 빨리 가장 효과적으로 생산하느냐에 달려 있다고 해도 과언은 아니다. 이에 따라 반도체를 더욱 미세화, 고집적화 할 수 있는 제조장비 및 재료의 개발 경쟁이 치열하다. 이에 본 연구에서는 미세 pattern 식각 가공이 우수하한 plasma etch 공정 기술에 대하여 연구하게 되었다. 웨이퍼를 식각하는 방법에는 습식 식각(wet etching)과 건식 식각(dry etching), 두 종류가 있다. Plasma etc…
최근 세계 반도체 산업은 30 – 40나노미터(nm)의 회로 선폭에 300mm 실리콘 웨이퍼를 적용한 반도체를 누가 빨리 가장 효과적으로 생산하느냐에 달려 있다고 해도 과언은 아니다. 이에 따라 반도체를 더욱 미세화, 고집적화 할 수 있는 제조장비 및 재료의 개발 경쟁이 치열하다. 이에 본 연구에서는 미세 pattern 식각 가공이 우수하한 plasma etch 공정 기술에 대하여 연구하게 되었다. 웨이퍼를 식각하는 방법에는 습식 식각(wet etching)과 건식 식각(dry etching), 두 종류가 있다. Plasma etch 방법은, 이온(Ar+)의 수직 충돌에 의한 비등방성 식각(an isotropic etching) 처리가 가능해, 매우 미세한 pattern 가공에 적합하며, 화 학 액이 사용되는 습식식각 비해 공정이 깨끗하게 처리 할 수 있다. 본 연구에서는 plasma etch 반응 특성을 연구해 보고 plasma etch mechanism에 의한 작용 이외에, 화학적, 물리적 조건에 가스혼합비율. RF. power. temp. pressure. gas등의 에칭조건 변화에 따른 에칭 속도의 변화를 고찰해 보았다. 또한 RF bias의 인가전력을 변화시켰을 때 얻어진 etch profile CD 와 PR(Photo Resister) strip 결과는 비례적인 etching의 증가를 보인다. 일반적으로 RF 인가전력을 증가시키면 전자밀도와 평균 전자 에너지가 증가하기 때문에 etch gas를 이온화 및 활성화시켜 주된 Etchant 인 F radical의 생성을 촉진시키므로, 인가전력이 높을수록 etch rate와 strip rate는 증가 된다고 보여 진다. 따라서 이번 연구에 주요 목적은 plasma etch에 의한 화학적, 물리적 etching 조건변화에 따라 Patten profile CD의 가공은 크게 달라질 수 있으며 조화로운 공정조건에 따라서 우수한 미세 Pattern 가공이 가능함을 알 수 있었다.
[반도체 8대 공정] 5탄, 반도체 회로패턴의 완성 ‘식각 공정’ – 삼성반도체이야기
지난 시간에는 준비된 웨이퍼 위에 반도체 회로를 그려 넣는 포토공정(Photo)에 대해 소개해드렸는데요. 포토공정이 끝나면 필요한 회로 패턴을 제외한 나머지 부분을 제거하는 공정이 필요합니다. 이번 시간에는 반도체의 구조를 형성하는 패턴을 만드는 식각공정(Etching)에 대해 알아보겠습니다.
동판화 에칭(Etching) 기법과 비슷한 식각공정
학창 시절, 미술시간에 한 번쯤 만들어봤던 ‘판화’는 회화의 한 장르인데요. 나무·금속·돌 등의 면에 형상을 그려 판을 만든 다음, 잉크나 물감을 칠하여 종이나 천에 인쇄하는 방식이죠. 식각공정은 이러한 판화 기법의 한 종류인 에칭(Etching)과 비슷한 원리를 가지고 있습니다.
회화에서 에칭 기법은 산의 화학작용을 방지하는 방식제(그라운드)를 바른 동판을 날카로운 도구를 이용하여 긁어내 동판을 노출시키는 과정을 말합니다. 이때 동판을 부식액(묽은 질산)에 넣고, 부식의 진행 정도를 조절하여 이미지를 만드는 것인데요.
▲ 식각공정(Etching)
부식과 같은 화학작용을 이용해 이미지를 만드는 판화의 에칭 기법처럼, 반도체 식각공정도 웨이퍼에 액체 또는 기체의 부식액(etchant)을 이용해 불필요한 부분을 선택적으로 제거한 후 반도체 회로 패턴을 만듭니다.
포토공정에서 형성된 감광액 부분을 남겨둔 채 나머지 부분을 부식액을 이용해 벗겨 냄으로써 회로를 형성하죠. 식각이 끝나면 감광액도 제거합니다. 이렇게 반도체를 구성하는 여러 층의 얇은 막에 원하는 회로 패턴을 형성하는 과정을 반복하는데요.
식각공정은 식각 반응을 일으키는 물질의 상태에 따라 습식(wet)과 건식(dry)으로 나뉩니다. 건식 식각(Dry Etching)은 반응성 기체, 이온 등을 이용해 특정 부위를 제거하는 방법이며, 습식 식각(Wet Etching)은 용액을 이용 화학적인 반응을 통해 식각하는 방법입니다.
건식은 습식에 비해 비용이 비싸고 방법이 까다로운 단점이 있으나, 최근에는 나노 단위로 고집적화되는 반도체 기술 변화에 따라 회로선폭 역시 미세해지고 있습니다. 이에 따라 수율을 높이기 위한 방법으로 습식(Wet)보다는 건식(Dry) 식각이 확대되고 있죠.
불필요한 부분을 선택적으로 없애는 건식 식각
그렇다면, 건식 식각(Dry etching)은 어떠한 방법을 통해 회로 패턴 이외에 불필요한 부분을 제거하는 것일까요?
건식 식각은 플라즈마(Plasma) 식각이라고도 합니다. 일반 대기압보다 낮은 압력인 진공 챔버(Chamber)에 가스를 주입한 후, 전기 에너지를 공급하여 플라즈마를 발생시키는데요. 플라즈마는 고체-액체-기체를 넘어선 물질의 제 4 상태로 많은 수의 자유전자, 이온, 중성의 원자 또는 분자로 구성되어 이온화된 기체를 말합니다. 이온화는 전기적으로 중성인 원자 또는 분자가 자신이 보유하고 있던 전자를 떼어 내거나 추가 확보함으로써, 양전하 또는 음전하 상태로 바뀌는 현상을 뜻하죠.
▲ 플라즈마(Plasma)의 생성
또한 플라즈마는 전기에너지에 의해 형성된 충분한 크기의 자기장이 기체에 가해질 때, 기체가 충돌하고 이온화됨으로써 발생하는데요. 즉, 자기장이 자유전자를 가속화시켜 높은 에너지를 가진 자유전자가 중성의 원자나 분자와 충돌하여 이온화를 일으키게 되는 것입니다.
이때 이온화에 의해 생성된 추가 전자도 연쇄 반응(Avalanche)에 의해 또 다른 이온화를 일으키면서 이온의 수가 기하급수적으로 늘어나게 됩니다. 이 상태를 바로 ‘플라즈마 상태’라고 하는데요. 플라즈마 상태에서 해리된 반응성 원자(Radical Atom)가 웨이퍼 위를 덮고 있는 막질 원자와 만나 강한 휘발성을 띠면서 표면에서 떨어져 나가게 됩니다. 이러한 반응을 통해 감광액(PR, Photo Resist) 보호막으로 가려져 있지 않은 막질은 제거되는 것이죠.
건식 식각 과정에서는 몇 가지 유의해야 할 사항들이 있습니다.
첫 번째는 균일도(Uniformity)를 유지하는 것인데요. 균일도란 식각이 이루어지는 속도가 웨이퍼 상의 여러 지점에서 ‘얼마나 동일한 가’를 의미합니다. 일정한 시간 동안 공정을 진행한 상태에서 웨이퍼의 부위에 따라 식각 속도가 다를 경우, 형성된 모양이 부위별로 다르게 되어 특정 부위에 위치한 칩에 불량이 발생하거나 특성이 달라지는 문제가 발생할 수 있기 때문입니다.
두 번째는 식각 속도(Etch Rate)입니다. 이는 일정 시간 동안 막질을 얼마나 제거할 수 있는지를 의미하는데요. 식각 속도는 주로 표면 반응에 필요한 반응성 원자와 이온의 양, 이온이 가진 에너지에 의해서 변화합니다. 즉 이러한 인자의 조절 능력을 높여 전체적인 수율을 향상시키기 위해 노력하고 있는데요. 이 밖에도 선택비(Selectivity), 형상(Profile) 등이 건식 식각의 주요 인자로 중요하게 여겨지고 있습니다.
지금까지 반도체 회로 패턴을 완성하는 식각 공정(Etching)에 대해 알아봤습니다. 집적회로 기술의 산물인 반도체는 필요 물질의 박막(Thin Film)을 실리콘 기판 전면에 바른 후 남기고자 하는 모양에 보호층을 덮어 이외의 부분을 깎아내는 작업을 여러 번 반복해 제작되는데요. 이 모든 공정은 안전하게 설계된 장비 안에서 이루어지죠.
다음 시간에는 식각공정에 이어 반도체가 원하는 전기적 특성을 갖출 수 있도록 웨이퍼 위에 씌우는 얇은 막을 뜻하는 ‘박막(thin film)’공정에 대해 알아보도록 하겠습니다.
[반도체 공정] 반도체? 이 정도는 알고 가야지: (4)에칭 (Etching) 공정
반도체? 이 정도는 알고 가야지 : (4)에칭(Etching) 공정
여러분 안녕하세요! [반도체 8대 공정] 시리즈가 새롭게 돌아왔습니다. 전 에디터인 이미진 에디터 님께서 에디터 활동을 마치신 관계로, 그 바통을 이어받아 공정 시리즈를 완성해보고 자 합니다! 전 에디터 님의 기를 이어받아~ 이번에 4번째 공정! 식각(Etching)공정부터 저와 함께 달려 보시죠~!
SK Careers Editor 김시우
<출처: http://www.limitedblue.com/list/view.php?id=limited_edition&page=5&sn1=on&divpage=1&sn=on&ss=off&sc=off&keyword=Limited%20Blue&select_arrange=headnum&desc=asc&no=30&PHPSESSID=9cc428a08586cae7da828aa7a86ed7be >
1. 식각(Etching)공정이란?
이전 3번째 포토(Photo Lithography) 공정에서 ”밑그림을 그린다~”라는 표현 기억하시나요? 이번 식각(Etching)공정에서는 밑그림 중 불필요한 부분을 없애는 즉, 회로의 패턴 중 필요한 부분만 남기고 불필요한 부분은 깎아내는 작업을 수행합니다. 더 자세히 말하자면 포토(Photo Lithography)공정에서 부식방지막(Photo Resist)을 형성했다면 식각 공정에서는 액체 또는 기체의 etchant를 사용하여 부식을 진행하여 불필요한 부분을 없애는 작업입니다. (이때 etchant 란 부식을 진행하는 물질을 통칭하는 말입니다.) 이러한 에칭 기법은 동판화를 작업하는 미술에서 자주 쓰이는 방법인데요 19세기 화가인 피사로(Camille Pissaro)와 드가(Edgar Degas) 역시 에칭을 이용해서 정교하고 세밀한 선을 살린 작품을 많이 만들어 냈다고 합니다.
<출처 http://www.skcareersjournal.com/194 >
2. 건식(Dry) 식각방법과 플라즈마(Plasma)
에칭 기법의 동판화 미술과 반도체 공정은 방법의 차이가 존재합니다. 미술에선 날카로운 조각도구들을 이용해 회로를 만들어 냈다면 공정에선 감광액 (Photo Resist)으로 보호막을 먼저 만들어 냅니다. 그리고 나서 식각(부식)을 진행하게 되는 것이죠.
Wet Etching Dry Etching 액상의 화학용품 사용 기체 가스 사용 상대적으로 가격이 저렴 상대적으로 가격이 높고 방법이 까다로움 상대적으로 균일도 높음 극미세 회로 식각 가능
이러한 식각 공정은 크게 반응을 일으키는 물질의 상태에 따라 습식과 건식 두 가지로 나눌 수 있는데요. 건식은 습식에 비해 많은 비용이 들고 방법이 까다롭다는 단점이 있지만 최근 수율의 증대와 극미세 회로 식각을 위하여 건식이 널리 사용되고 있다고 합니다!
<출처 - http://plasma.kisti.re.kr/webs/intro/plasma_is.jsp >
그렇다면 건식 식각에 대해 더 자세히 알아보도록 할까요? 건식 식각은 흔히 플라즈마(Plasma) 식각이라고도 합니다. 플라즈마? 어디서 많이 들어본 용어 같지만 다소 생소하게 들립니다. 플라즈마란 고체, 액체, 기체 상태를 넘어선 물질의 제 4상태를 말합니다.
진공 챔버(Chamber)에 Gas를 주입한 후 전기에너지를 공급하여 이 “플라즈마” 라는 상태를 만들어내게 됩니다. 플라즈마 상태에서는 많은 수의 자유전자, 이온, 중성원자 또는 이온화된 기체 분자가 존재하게 되는데요 이 때 중요한 건 이온화의 연쇄반응(Avalanche) 입니다.
먼저 챔버(Chamber)에 전기에너지를 공급하면 자기장이 생기게 되고 이러한 자기장은 자유전자에 영향을 주게 됩니다. 높은 에너지를 가진 자유전자들은 주변의 중성 원자나 분자와 충돌하게 되고 다시 여기서 나온 자유전자가 다른 중성의 원자나 분자와 충돌하게 됨으로써 연쇄적인 이온화 반응이 일어나 “플라즈마 상태” 를 만들어 내는 것이지요.
플라즈마 상태에서 떨어져 나온 반응성 원자 (Radical Atom)가 웨이퍼 표면의 원자들과 만나 강한 휘발성을 띠면서 표면에서 분리되게 됩니다. 이 과정에서 감광액 (Photo Resist)으로 보호되지 않은 막은 제거되는 것이지요. 바로 이러한 방법이 건식 식각이라 할 수 있겠습니다.
3. 식각(Etching)이 잘되어야 하는 이유?!
그렇다면 식각을 잘해야 하는 이유는 무엇일까요? 그 것은 바로 식각은 곧 수율과 이어지기 때문입니다. 잘못된 식각으로 인하여 회로 부분이 끊기거나 균일하지 않으면 결과적으로 생산된 반도체 칩에 오류가 생기고 원하는 동작을 수행할 수 없게 되는 현상을 초래하기 때문이죠. 따라서 식각을 진행할 때는 여러 주요인자들이 존재합니다.
#1 균일도 (Uniformity)
균일도(Uniformity)란 식각이 얼마나 고르게 진행됐는지를 의미합니다. 균일도가 중요한 이유는 회로의 각 부분마다 식각된 정도가 다르다면 특정 부위에서 칩이 동작하지 않을 수 있기 때문이죠. 반도체 회로의 모든 부분에서 식각이 같은 속도로 같은 양만큼 진행된다면 정말 깔끔한 반도체를 얻을 수 있을 텐데요. 아쉽게도 오차는 존재하기 마련이기 때문에 이러한 균일도를 최대한 높이려고 많은 기업들이 앞다투어 노력하고있죠.
#2 식각 속도(Etch Rate)
식각 속도는 일정시간동안 막이 얼마나 제거 됐는지를 의미합니다. 플라즈마 상태의 원자와 이온의 양 또는 그 원자나 이온이 가지고 있는 에너지에 따라 식각의 빠르기가 결정됩니다. 당연히 양이 많고 에너지가 높으면 식각 속도는 증가하게 됩니다. 따라서 이러한 양과 에너지를 조절하여 식각의 알맞은 속도를 맞출 수 있는 것이지요.
이 외에도 막질에 따라 서로 다른 식각량을 비율로 나타낸 선택비(Selectivity) 등의 고려 사항들이 존재하며 이러한 모든 세부 사항들을 좀 더 정교하게 진행하려는 많은 노력들이 식각(Etching)공정팀에서 이루어 지고 있죠.
저와 함께한 식각(Etching)공정 이해가 되셨나요? 플라즈마, 균일도, 식각 속도 등 많은 어려운 개념들이 있었는데요 위로 올라가셔서 천천히 다시 한번 읽어보는게 어떨까요? 🙂 다음엔 증착(deposition) 공정에서 뵙겠습니다!
[디스플레이 용어알기] 47.식각 (Etching)
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제 11 조 (정보주체의 권익침해에 대한 구제방법)
제 12 조 (개인정보의 열람청구를 접수·처리하는 부서)
개인정보 열람청구 접수·처리 부서 □ 부서명 : 개인정보보호사무국 □ 담당자 : 문병태 □ 연락처 : 031-5181-0482 □ 이메일 : [email protected]
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H01L21/02104 — Forming layers
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H01L21/02225 — Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
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