8. Etch 공정의 정의와 parameter, 종류

(1) etch 공정이란?

 : 선행 공정인 photo 공정에서 만들어진 패턴을 이용하여 하부 물질을 깎아내는 공정.

  → 반도체가 점점 미세화되며 높은 AR의 구조를 만들기 위해 etch 공정의 중요도가 높아지고 있다.

 

 

(2) etch 공정 parameter

 1) etch rate = etch된 막질의 두께 / 시간

• 시간에 따른 etch 정도.
• 작업속도와 생산성에 중요한 지표.2) etch selectivity = 대상 막질(etch 되어야 함)의 etch rate / 하부 막질(etch 되지 않아야 함)의 etch rate

 

 2) etch selectivity

• 막질 간 etch의 차이.
• selecitivity가 크다 = 하부 막질에 etch가 영향을 주지 않는다.
• 하부 막질의 품질과 관련된 지표.

 

 3) etch uniformity = 식각이 가장 많이 진행된 부위와 가장 적게 진행된 부위의 차이를 합으로 나눈 비율

• 소자의 전기적 특성, 배선의 저항, 절연 특성의 차이를 유발 -> 불량의 원인.
• 원인
   1) wafer 내 위치, chip 내 부위에 따른 etch rate 차이.
   2) loading effect (주요한 원인).

 

*loading effect: 패턴의 density와 CD 차이에 따른 etch rate 차이

 

 ① macro loading effect
 - etch 영역이 넓은 패턴에서 etch rate가 느려 etch가 덜 되는 문제.
 - etch 과정에서 etchant의 공급과 반응이 원활하지 않은 경우 발생.
 - etch 장비의 압력과 power 등을 높여 plasma density를 높여 해결.

 

 ② micro loading effect
 - etch 영역이 좁은 패턴에서 etch rate가 낮아지는 문제.
 - AR 높은 구조에서 반응 생성물의 배출이 원활하지 않은 경우 발생.
 - 압력을 낮게 하거나 가스의 유속을 빠르게 하여 해결 가능하나 대상 막질의 성분, 목표 etch 깊이, 패턴 density에 따라 주요 parameter가 달라지기 때문에 해당 parameter에 맞는 최적화 recipe를 만들어야 함.

 

 

(3) etch 공정의 종류

항목	wet etch	dry etch
etch profile	isotropic  → 패턴 정확성↓	anisotropic  → 패턴 정확성↑
etchant	chemical  → 화학적 반응 이용  → selectivity↑	반응성 plasma 가스  → 화학적, 물리적 반응 동시에 이용  → selectivity↓
etch rate & selectivity	high  → 생산성↑	보통 → 생산성↓
cost	↓	↑

 

 

(4) 발생가능한 문제점

1. over etch: etch가 과도하게 진행되어 목표 두께나 깊이를 넘어선 상태.
2. undercut: PR mask 하부에서 발생하는 원치 않는 over etch 현상. isotropic한 wet etch에서 주로 발생.
   
   

출처: https://m.blog.naver.com/jgw1030/221171512475

 

 

 

 

<참고문헌> 이창훈, 반도체 소소제공, 더인 출판사, 2019, pp.142-148.