[반도체 제조 공정] 에칭

반도체를 조각하는 사람들

자, 판화를 생각합시다. 예쁜 밑그림을 노광(Photo)공정에서 인쇄하듯이 그려내고 그려진 모양을 정성과 땀을 모아 예쁜 그림이 판화에다 그려내듯 실리콘 기판 위에 주어진 모양으로 조각을 한다. 잔기교를 부려서는 안된다.
땀과 정성으로 한치의 오차도 없이 있는 그대로의 모습으로 정확하게 주어진 그림을 조각하는 것이 식각(Etch)하는 사람들의 소명이자 보람이다.

장인의 땀방울과 정성이 Etch하는 사람들의 기본이다.
얼마나 정확하게 해야 할까?
쉽게 풀어서 설명하자면 사람들은 머리카락에 비유한다.
보통 성인의 머리카락의 2000분의 1정도의 미세화하여 조각하는 것은 기본이다.
가장 가늘게 형성하는 것은 지금도 머리카락의 4000분의 1도 Etch는 할 수 있다.

더 이야기하면 놀랄 일이다.
머리카락의 2000분의 1의 주어진 그림을 판화처럼 깎아낸다. 그러면서도 그 하나하나의 회로와 선들간에 허용하는 오차는 겨우 머리카락의 20000분의 1정도로 유지 관리해야 한다. 허용 오차 이상으로 그 가는 회로 선들이 형성되었을 때 곧바로 제품 불량으로 이어질 수 있기 때문에 Etch하는 사람들은 자신의 기술, 능력, 혼 전부를 건다.

꼼꼼하게 깐깐한 그대 이름은 '깍쟁이 Etch'

학교 다닐 때 배웠을 거다. 물질 중에 가장 작은 단위는 원자라고.
Etch가 허용하는 오차는 '실리콘(Si)원자간의 최단 거리의 10배'다. 이보다 더 굵게 깎아지거나 가늘게 깎아지면 공정 불량으로 간주한다.
물질 구성 기본 단위인 원자에 가까운 크기를 제어한다 신기하지 않은가?
물론, 예술가처럼 예쁘게 멋있게는 못해도 세상 그 어느 누구보다도 정교하고 정확하게 해야 한다. 재미는 없을지 몰라도 그 정교함을 천명으로 생각한다. 그래서 모든 Etch의 업무는 '대충' 혹은 '설렁설렁'하게 되면 낭비가 되고 쓸모 없는 일이 되어 버린다. Etch를 업으로 하는 사람은 그래서 꼼꼼하고깐깐해야 하는 깍쟁이가 되어야 한다.

그 작은 걸 어떻게 깍아요?

미세한 선을 깍고 형성하는 Etch는 조각칼 따위로는 절대 할 수 없다.
낭만적이지 못해도 과학적으로 한다. 원래 식각공정(Etch Process)은 가스를 이용하는 Dry Etch(건식 식각)와 케미컬을 이용하여 Wet Etch(습식 식각)로 크게 2종류로 분류한다.
그러나 Wet Etch는 사용하는 Chemical 종류와 특성에 따라 사용영역이 다양하다.

따라서 일반적으로 식각(Etch)이라 함은 보통 건식 식각인 Dry Etch를 일컫는 말이라고 할 수 잇다.
Dry Etch란 가스를 진공챔버에 주입 시킨 후 RF Power(에너지)를 인가하여 플라즈마를 형성시키고 이 플라즈마를 이용해 물리적 또는 화학적 반응을 일으켜 필름을 식각하는 공정을 말한다.

Dry Etch는 Wet Etch 방식과 비교하여 Etching 제어력이 높다는 이점으로 현재 거의 대부분 Dry Etch기술을 이용한다.

비움의 미학! 뼈를 깎는 노력! Etch!

에치 공정(Etch Process)은 웨이퍼에 그려진 패턴대로 식각을 시킨 후 그 부산물들을모두 펌프로 배출한다. 깍아내고, 들어내고, 녹여버리기에 부식성 가스를 많이 쓰고, 사용된 부식성 가스와 깍아낸 물질은 모두 비워버리는 역할을 하게 된다. 이렇게 비워 버림으로써 보다 좋은 회로를 만들고 보다 훌륭한 반도체를 만들고 있다.