ETCH PROCESS

 

1. ETCH PROCESS

Etch process는 구성된 막을 균일하게 또는 PR로 마스킹된 패턴을 깎아 내는 작업을 진행하는 공정이다. 

반도체, 디스플레이에서 Etch process는 아래 애니메이션의 구조를 가진다. 여기에 RF를 어떻게 구성하느냐에 따라 여러 가지 이름으로 불리지만 기본 구조는 거의 유사하다. 

반도체서는 웨이퍼(200mm, 300mm 등)를 디스플레이에서는 글라스(2세대, 5세대, 7세대, 8세대)의 공정을 진행하기 위하여 크기에 따른 챔버를 구성하고 고진공을 위한 TMP(Turbo-Molecular Pump)와 Pressure 제어가 가능한 APC(Automatic Pressure Controller)등으로 Vacuum system을 이루게 된다. 고진공 펌프는 TMP, CRYO 등 여러 가지가 있으나 etch 공정에는 TMP가 주로 사용된다. 

물론 챔버의 크기에 따라 APC-TMP를 하나만 사용하지만 8세대 디스플레이에서는 각각 6개를 사용하기도 한다. 대수가 많아지면 제어가 힘들이 지기는 하나 하드웨어 역시 성능이 우수해져 편하게 사용할 수 있다.

 

2. PUMPING DOWN

아래 애니메이션은 Etch 챔버에서 챔버의 진공을 만드는 과정을 보여준다. 아래와 같이 구성된 장치에서 가장 기본은 진공이다. 챔버의 공기를 제거하는 과정으로 각각의 장치가 가지는 성능을 조합하여 공정을 진행하기 위한 최적의 조건을 만들기 위한 가장 기본 동작이다. 

여기에서도 많은 기술이 필요한데 아래와 같은 용어들이 사용된다.

• Base pressure : 챔버를 펌핑할 수 있는 최대치 (1.0E-7 식으로 표현한다.)
• Leak rate : 챔버를 펌핑 후 APC를 닫은 직후 압력과 일정 시간이 지난 후 압력의 차이
• 팁으로 Base pressure 혹은 leak rate가 안 좋게 나오는 경우 챔버에 plasma를 켠 후 다시 측정하면 이전에 비해 훨씬 좋은 데이터를 얻을 수 있다. 
• 우리가 사는 대기는 760 torr, 760,000 mtorr이며 etch공정에서는 0.005 mtorr정도의 base pressure에 공정은 수십 mtorr에서 진행된다.

 

Etch process chamer의 pumping down sequence (이미지를 클릭해 보세요)

 

3. PROCESS

ETCH 프로세스는 막을 깎아내는 과정을 가진다. 반도체의 ETCH 공정은 아주 정교하게 이루어진다. 챔버의 온도, 가스의 비율, 공정 압력, 웨이퍼의 온도 그리고 Plasma 상태 등 항상 재현성 있는 결과를 확보하기 위하여 모든 공정 환경을 제어해야 한다.

아래는 RF Etching system을 가장 쉽게 표현한 자료인 듯하다.
https://blog.naver.com/jgw1030/221171512475

 

설비에서는 공정 챔버에서 진행할 순서를 가지게 되는데 이를 process recipe로 표현하게 된다. 이를 간단히 하여 다음과 같이 보여 표현할 수 있다.

• Lifter down Chucking 
• BSCH Flow
• Gas flow and pressure control
• RF Turn on
• Processing
• RF Turn off
• Chamber pumping
• BSCH Stop
• De-chuck
• Lifter up

위와 같이 표현 할수 있으며 실제 설비에서는 다음과 같이 표현된다. 여기서 제어 엔지니어가 할 일이 바로 아래의 표를 실제 설비에서 의도된 대로 동작하도록 하는 예술(?)인 것이다.

설비에서 사용중인 Etch process recipe중 일부

 

Etch process sequence (클릭하면...)