[식각공정(Etching)] - 기본편

식각공정(Etching)에 대해 알아보자.

 

식각공정이란, 박막의 전부 혹은 포토공정에서 정의(현상)된 일부를 물리 혹은 화학적인 방법으로 제거하는 공정으로, 주로 반응성이 강한 할로겐 계열 물질을 사용하여 진행한다. 식각공정은 포토공정과도 바로 연결되어 진행되는 작업이기 때문에 전에 올렸던 포토 공정의 내용을 떠올려보자.

 

식각공정 개요

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[식각 공정의 종류]

 

• 습식 식각(Wet Etch) : 식각제가 액상 화공약품(불산,인산 등)을 이용
• 건식 식각(Dry Etch) : 식각제로 활성종(Radical), 이온/이온+활성종(Radical)을 이용

습식식각과 활성종을 이용한 건식식각의 경우는 모두 원리가 화학적 반응을 토대로 한 공정이다. 그렇기 때문에 등방성을 띈다. 특정 방향을 가지고 깍아나가는게 아니라 해당 부위 주변으로 퍼지면서 깍아나가는 것을 의미한다. 그에 반에 건식식각 중에서도 이온과 활성종을 모두 이용한 식각은 물리/화학 반응을 모두 이용한다. 해당 식각은 이방성을 가지며 처음에는 이온들이 방향성을 가지고 식각물질과 충돌하여 식각물질의 결합을 약하게 만든 후, 그 뒤에 활성종들이 그 위에서 화학반응을 통해 식각이 이루어진다. 이러한 방식으로 식각이 이루어지면 앞선 두 화학적 반응만을 사용하는 식각과 달리, 미세한 패턴을 형성할 수 있게된다. 단점으로는 고비용, 낮은 생산성등을 들 수 있다. 

 

위에서 언급한 식각들 중 습식식각의 경우 거의 사용하지 않는다. 건식 식각 중, 활성종만을 사용하는 식각의 경우 세정이나 전면식각등에  활용되며 대부분의 식각은 이온과 활성종을 동시에 이용한 식각을 주로 사용한다.

이온과 활성종을 동시에 같이쓰면 시너지 효과가 나는데, 각각을 따로 사용했을 때보다 같이 사용하면 배의 효과가 나타나는 실험 결과도 있다. 그 이유는, 먼저 이온이 식각물질을 때리게 되면 때리면서 나온 식각물질의 원자들이 벽면에 붙게되어 일종의 보호막 역할을 해주고 그 다음에 활성종이 식각을 진행하면 벽면은 깍여나가지 않아 이방성 식각공정이 가능하며, 미리 이온들이 물리적으로 식각물질의 결합력을 약하게 만들어놓아서 활성종들이 별도의 추가 에너지공급없이도 쉽게 식각물질을 제거할 수 있게 되기 때문이다.

 

해당 식각을 반응성 이온 식각(Reactive ion Etch, RIE)라고 부른다.

 

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[식각 공정 주요 변수]

 

• 식각율
• 선택비
• 바이어스(Bias)
• 균일도
• 식각측면 형상

 

식각 공정에 대한 내용이 너무 많고 자세하기 때문에, 해당 주요 변수들에 대한 자세한 내용은, 심화과정에서 꼼꼼히 다시 다루도록 하겠다.

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해당 글에서는 식각 공정에 대한 전반적인 흐름에 대해 알아보았다. 다음 포스트에서는 박막증착공정에 대해 대략적인 감을 잡아볼 수 있도록 정리해 오도록 하겠다.

 

안녕~!