[반도체 8대공정/미세화공정] Etching(식각) 공정

[ Etching(식각) 공정이란? ]

 식각공정은 Photo공정에서 형성 된 패턴대로 깎아내는 공정을 말합니다. 앞서 언급했던 Photo공정과 함께 8대공정 중 중요도가 높은 공정에 속하며, 현재 nm를 구현하는 반도체 공정에서 난이도가 매우높은 공정에 속합니다.

 Photo공정에서 PR용액의 역할은 원하는 패턴을 형성시키기 위해 사용했었지만, Etching공정에서는 PR용액 아래 부분이 깎이지 않게끔 막아주는 보호막 역할을하게 됩니다. 그리고 식각 공정이 끝나면 남아있던 PR용액을 제거해주어 웨이퍼와 증착물질 이외에는 모든 부분이 제거됩니다.

 

[ 건식 식각(Dry Etching) vs 습식 식각(Wet Etching) ]

 식각공정은 크게 건식(Dry)과 습식(Wet)으로 나뉩니다. 이 두 가지 방법의 가장 큰차이는 기체를 사용하여 깎아내느냐, 액체를 사용하여 깎아내느냐 입니다. 각 방법마다 장단점이 있으므로 그에대해 표로 정리해보겠습니다.

	건식 식각 (Dry Etching)	습식 식각 (Wet Etching)
식각 방법	Gas를 이용 ( 물리적, 화학적 반응 )	용액을 이용 ( 화학적 반응 )
장점	정확도가 높음 미세한 패턴 형성에 유리	식각 속도가 빠르며 비용이 낮음 공정이 비교적 단순함
단점	식각 속도가 느리며 비용이 높음 공정이 복잡함	정확도가 낮음 PR하부 일부가 식각 될 가능성이 있음
방향성

 

[ 플라즈마(Plasma) ]

건식 식각을 이용하여 공정을 진행할때, 플라즈마(Plasma)를 이용하여 식각을 하기때문에 플라즈마 식각이라고도 부릅니다. 플라즈마란, 충분히 큰 전기에너지를 인가하게 되면 자기장이 기체에 가해지고 그로인해 기체가 충돌하여 이온화 되는 상태를 말합니다. 

위와 같은 과정이 지속적으로 반복되면 진공 챔버 내의 Gas는 점점 이온화 연쇄반응이 일어날 것이고, 그것은 플라즈마 상태를 만들어냅니다. 플라즈마 상태에서 반응성 원자가 웨이퍼 위를 덮고있는 증착물질과 만나게 되면, 강한 휘발성을 띠며 표면에서 증착물질이 떨어져 나가게 되고, 깎여나가는 에칭공정이 진행됩니다. 여기서 PR이 덮여있는 부분은 제거되지 않고 남아있게 됩니다.

 

[ Etching(식각)공정에서 중요한 요소 ]

 

1. 균일도 (Uniformity)

식각공정에서 균일도란, 식각이 얼마나 고르게 진행되었는지를 말합니다. 만약 각 부분부분마다 식각된 정도가 다르게 되면, 제작된 Chip이 동작하지 않는 등의 문제가 생길 수 있기 때문입니다. 따라서 이러한 부분이 식각 공정에서 중요하게 고려되어야하는 요소입니다.

 

2. 식각 속도 (Etch Rate)

식각속도 또한 중요한 요소입니다. 이는 일정시간동안 막이 얼마나 제거되었는지를 의미합니다. 건식 식각에서는 플라즈마 상태의 원자와 이온의 양 혹은 에너지에 따라 식각의 속도가 결정되는데, 이러한 양과 에너지를 조절하여 식각의 알맞은 속도를 조절하는 것이 중요합니다.