[공정] 식각(ETCH) 공정

식각(ETCH) 공정은 반도체 제조 공정에서 웨이퍼에 증착된 특정 물질을 화학 반응이나 물리적 작용으로 제거하는 공정이다. 반도체의 구조를 형성하는 데 필수적인 공정으로, 노광 공정으로 형성된 패턴을 실제 웨이퍼에 구현하는 역할을 한다.

실제 패턴을 구현하는데 있어 노광(Photo) 공정만큼 중요한 입지를 차지하고 있으며, 오히려 Photo보다도 많은 변수를 만드는 공정이 되기도 한다.

식각 방식에 따른 구분

방식에 따라서 화학적 식각과 물리적 식각으로 구분하기도 한다.

화학적 식각은 식각액(Etchant)과 반응하여 특정 물질을 제거하는 공정으로. 식각액은 식각하고자 하는 물질에 따라 다양한 종류가 있으며 대표적인 식각액으로는 염산, 질산, 불산 등이 있다.

물리적 식각은 식각 물질을 물리적으로 제거하는 공정으로, 대표적인 물리적 식각 방법으로는 플라즈마 식각과 이온빔 식각 등이 있다.

실제로 ETCH 공정을 진행할때는 둘중 하나의 방식만을 고집하는 것이 아닌, 두 특성이 잘 조합된 ETCH를 진행하게 되는데, 이로인해 실제 공정을 이해함에 있어서는 Etchant를 Dry / Wet 방식의 Etch 구분을 하는것이 좀 더 유리하다.

물리적 식각(Physical Etch)은 식각 물질을 물리적 작용으로 제거하는 공정으로, 대표적인 물리적 식각 방법으로는 플라즈마 식각과 이온빔 식각이 있다.

물리적 식각의 장점

물리적 식각의 단점

화학적 식각에 대해서는, 후술할 Wet etch의 특성과 같다고 생각하면 된다.

습식 식각(Wet Etch)

습식 식각(Wet Etch)은 식각액(Etchant)과 반응하여 특정 물질을 제거하는 공정이다. 식각액은 식각하고자 하는 물질에 따라 염산, 질산, 불산 등 서로 다른 반응성을 가진 Etchant를 사용한다.

이런 다양한 물성의 Etchant를 이용하여 식각액과 식각 물질의 화학 반응을 이용하는 것이 습식 식각의 원리인데, 식각액이 식각 물질과 반응하여 식각 물질을 분해하거나 용액화해서 제거할 수 있도록 한다.

습식 식각의 장점

습식 식각의 단점

이런 장단점으로 인해 습식 식각은 주로 wafer의 Cleaning이나 많은 양의 막질을 한번에 Etch해야 할 때 주로 사용된다.

건식 식각(Dry Etch)

건식 식각(Dry Etch)은 플라즈마를 이용하여 식각 물질을 제거하는 공정이다.
플라즈마에 포함된 이온이나 라디칼이 막질과 충돌하여 식각 물질을 제거하는 원리로 Etch가 진행된다.

건식 식각의 장점

건식 식각의 단점

두 식각 방식의 차이는 결국 공정 미세화 측면에서 구분되는데, 최근에는 반도체의 미세화가 진행됨에 따라 건식 식각의 사용이 증가하고 있다고 볼 수 있다.

대부분 외국계 회사들의 점유율이 높은편인데, 점유율 순으로는 미국의 램리서치(Lam Research), 미국의 어플라이드머트리얼즈(Applied Materials), 마지막으로 일본의 도쿄일렉트론(Tokyo Electron)이 있다.

사실 세 회사간의 우열보다는 공정의 성격에 따라서 각 회사의 Etch 설비를 혼용하며 사용하고있다고 보는게 맞을 것 같다.