Etch
포토 공정에서 PR막이 형성된 상태에서, 화학/물리적 반응을 이용하여 PR이 제거된 부분의 박막을 제거하여 미세 회로패턴을 형성하는 공정
파라미터
- 식각률 (Etch rate)
일정 시간동안 제거할 수 있는 박막의 정도
반응성 원자(이온)의 양, 종류, 에너지
- 식각 프로파일
식각된 단면의 모양
얼마나 직각으로 식각되었는지
- 선택도 (Selectivity)
특정 재료만 식각하는 능력 (S = 식각을 원하는 물질/식각을 원하지 않는 물질)
박막과 마스크, 박막 밑 물질과의 선택비 고려
- 균일도 (uniformity)
식각이 이루어지는 속도가 웨이퍼 상의 여러 지점에서 동일한 정도
웨이퍼의 크기가 커질수록 중요도 증가
- 손상
- 압력
시각환경의 압력이 낮아질수록 MFP 가 증가하여 비등방성 증가
플라즈마 밀도
- 플라즈마
Ionization 및 Dissociation 반응으로 생성된 라디칼 원자가 박막의 원자와 만나 상호작용하여 떨어져 나감
RF power, Magnetic field intensity, 이온화율, 플라즈마 밀도
- 반응 가스
etchant 와 etch product 배기속도
첨가 gas
- 온도
기판온도
화학반응의 활성화 에너지
반응가스 속도
Wet Etch
화학용액 또는 가스의 화학반응을 이용해 식각
- SiO2 식각
SiO2 + 6HF -> H2SIF6 + 2H2O
- 특징
Selectivity가 높다
생산성이 높다(속도)
등방성
→ aspect ratio가 높은 공정에 적용되기 어려움
→ 빠르게 넓은 면을 식각, 표면 오염무 제거에 사용
- 파라미터
박막의 결정방향
막질(치밀성)
- 매커니즘
확산 : 식각 용액이 확산을 통해 박막 표면으로 이동
화학반응 : 표면에서 화학반응을 일으켜 박막 식각
Dry Etch
고에너지의 이온을 이용하여 물리적 + 화학적 방식으로 박막을 깎아냄
- 특징
wet etch 방식에 비해 Selectivity가 낮다
진공에서 진행되기 때문에 생산성이 낮다(속도)
이방성
→ aspect ratio가 높은 공정에서 적용 가능(깊고 좁은 hole)
Ion milling
- 챔버 내 비활성가스(Ar)가 필라멘트에서 튀어나온 전자와 충돌하여 양이온(Ar+)을 생성하고, 생성된 양이온이 가속되어 박막의 표면과 부딪혀 식각 (물리적 식각)
- 높은 비등방성 에칭
- 낮은 선택비
High pressure Plasma etching
- 플라즈마에 의해 이온화, 분리되어 강한 반응성을 띠는 이온이 박막 표면의 원자와 반응하여 화합물을 형성하여 제거됨
- 높은 선택비
- 등방성
RIE (Reactive Ion Etching)
화학적 식각과 물리적 식각 방식을 동시에 사용하여 원하는 부분만 식각 (물리화학적)
이온화된 반응기체(라디칼)의 화학반응 + 스퍼터링 식각
등방성 + 비등방성 식각
높은 선택비
높은 생산성 -> etch rate가 높다
WET vs DRY 비교
| WET | DRY | |
| 식각방법 | 화학적 | 물리적 + 화학적 |
| 방향성 | 등방성(모든방향) | 이방성(플라즈마 직진성) |
| 선택도 | 선택도 높다 (특정 층만 화학반응) | 선택도 낮다 |
| 정확도 | 정확성 낮다 (등방성) | 측벽조절 및 uniformity가 좋다 |
| 식각속도 | 빠르다 | 느리다 |
| 환경 | 대기중 | 진공 |
| 단점 | 화학물질에 의한 오염 | 비싼 공정 비용 |
* 등방성 (Isotropic)
모든 방향에서 물리적 성질이 같음
* 이방성 (Anisotropic)
방향에 따라 물리적 성질이 다름
* Etch stop
식각이 더이상 일어나지 못하도록 하는 기술
- self limiting
wet etch 에서 격자구조 차이에 의해 식각이 멈춤
- time
식각시간을 제한
- insulator etch stop
다른 공정에 영향을 주지않는 insulator 층 추가하여 식각 진행 방지
- etch stop via doping
wet etch 에서 산화, 환원반응의 차이에 의해 식각 진행 안됨
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