에칭 파라미터 (etching parameter)

에칭 공정이 잘 되었는지를 나타내는 지표들에 대해서 알아봅시다.

 

1. Etch rate (E/R)

식각량 / 시간입니다. 즉, 시간당 얼마나 깎았느냐 입니다.

E/R이 높을수록 throughput 증가하여 더욱 많은 반도체 칩을 만들 수 있습니다.

기본적으로 E/R을 높일 수록 좋습니다.

하지만 너무 빠르게 깎아서 damage 이슈가 있다면 E/R을 낮춰야 할수도 있겠습니다.

 

Loading effect라는 것이 있습니다.

같은 에칭을 진행해도 구멍이 작을수록 덜 깎입니다.

따라서 미세화되고 있는 지금 E/R도 중요한 지표가 됩니다.

 

 

 

 

 

 

2. Selectivity

원하는 것(식각대상) / 원하지 않는 것(masking layer, etch stopper)입니다.

클 수록 좋습니다. 우리가 원하는 것만을 깎아내기 때문이죠.

선택비가 너무 높으면 PR 없애기 힘들 수도 있습니다. PR은 보호막인데 이 보호막이 깎이지 않는다는 것이지요.

선택비 낮으면 원하는 것과 원치 않는 것이 같이 깎이게 됩니다.

보통은 4:1 정도의 선택비를 같도록 합니다.

 

 

wet etching은 용액으로 깎기 때문에 선택비가 높을 수 밖에 없습니다.

화학적 조성이 맞으면 깎이고 안맞으면 안깎이기 때문이죠.

화학적인 방법으로 물질을 직접 타게팅한다는 것입니다.

 

하지만, 요새 etching이라고 한다면 dry etching을 뜻합니다.

dry etching은 물리적인 식각이 들어가기 때문에, 화학적 성질과 상관없이 물리적으로 때려버립니다.

그렇기 때문에 우리가 원하지 않는 물질도 같이 깎여나가게 됩니다.

 

 

 

 

 

 

 

3. Uniformity

웨이퍼 내에서 E/R 균일도입니다.

쉽게 말해서 웨이퍼 가운데 있는 칩과 가장자리에 있는 칩이 동일하게 깎였냐 입니다.

일반적으로 uniformity = (Emax - Emin)/2avg 으로 계산합니다.

위 식에서 uniformity는 작을수록 좋습니다. 차이가 없다는 뜻이니까요.

 

일종의 등고선 같은 것이지요.

왼쪽은 차이가 많이 나므로 bad uniformity

오른쪽은 차이가 거의 나지 않으므로 good uniformity입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Aspect ratio

높이/폭입니다.

에칭 지표라고 보기는 그렇고 profile 목표에 가깝습니다. 우리가 깎아야 할 모양인 것이죠.

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Etching profile

원하는 형태나 모양입니다.

일반적으로 etching에서 우리가 원하는 모양은 aspect ratio가 높은 모양이며

이를 위해서 vertical profile로 깎아야 합니다.

 

vertical profile이란 세로로 곧게 깎인 모습을 뜻합니다.

위 그림은 Etch bias와 undercut 형태입니다. 위처럼 파고 들어가면 안된다는 뜻입니다.

PR이 없는 부분만 딱 깎여야 하는 것이지 파고 들어가는 undercut 형태가 생기면 안됩니다.

 

또한 더 많이 깎였다면 overetch

덜 깎였다면 underetch 입니다.