플라즈마 건식 식각 공정 연구

Abstract

최근 세계 반도체 산업은 30 - 40나노미터(nm)의 회로 선폭에 300mm 실리콘 웨이퍼를 적용한 반도체를 누가 빨리 가장 효과적으로 생산하느냐에 달려 있다고 해도 과언은 아니다. 이에 따라 반도체를 더욱 미세화, 고집적화 할 수 있는 제조장비 및 재료의 개발 경쟁이 치열하다. 이에 본 연구에서는 미세 pattern 식각 가공이 우수하한 plasma etch 공정 기술에 대하여 연구하게 되었다. 웨이퍼를 식각하는 방법에는 습식 식각(wet etching)과 건식 식각(dry etching), 두 종류가 있다. Plasma etch 방법은, 이온(Ar+)의 수직 충돌에 의한 비등방성 식각(an isotropic etching) 처리가 가능해, 매우 미세한 pattern 가공에 적합하며, 화 학 액이 사용되는 습식식각 비해 공정이 깨끗하게 처리 할 수 있다. 본 연구에서는 plasma etch 반응 특성을 연구해 보고 plasma etch mechanism에 의한 작용 이외에, 화학적, 물리적 조건에 가스혼합비율. RF. power. temp. pressure. gas등의 에칭조건 변화에 따른 에칭 속도의 변화를 고찰해 보았다. 또한 RF bias의 인가전력을 변화시켰을 때 얻어진 etch profile CD 와 PR(Photo Resister) strip 결과는 비례적인 etching의 증가를 보인다. 일반적으로 RF 인가전력을 증가시키면 전자밀도와 평균 전자 에너지가 증가하기 때문에 etch gas를 이온화 및 활성화시켜 주된 Etchant 인 F radical의 생성을 촉진시키므로, 인가전력이 높을수록 etch rate와 strip rate는 증가 된다고 보여 진다. 따라서 이번 연구에 주요 목적은 plasma etch에 의한 화학적, 물리적 etching 조건변화에 따라 Patten profile CD의 가공은 크게 달라질 수 있으며 조화로운 공정조건에 따라서 우수한 미세 Pattern 가공이 가능함을 알 수 있었다.; Lately, it has been perceived that the future leadership in the world semi-conductor industries depends on who would most fast and most effectively produce the semi-conductors applying the 30mm silicon wafer on the circuit 30 ~ 40 nm wide. Thus, competition is very fierce to develop the manufacturing equipments and materials allowing for more tiny and high-integrated conductors. This study reviewed the plasma etch process technology reputed for the tiny patterned etch processing. The methods to etch the wafers are two-fold: wet etching and dry etching. The plasma etch method allows for an isotropic etching by means of vertical collision of ions (Ar+), and therefore, it is appropriate for very tiny pattern processing. Furthermore, it can treat the process more cleanly than the wet etching using some chemical liquids. This study aimed to examine the characteristics of the plasma etch responses and thereupon, review changes of the etching speed depending on such chemical and physical conditions in addition to actions of the plasma etch mechanism as gas mix ratio, RF, power, temperature, pressure and gases used. When the electric power induced to the RF bias is varied, the resultant etch profile CD and PR (photo resister) strip increase the etching proportionally. In general, if the RF power is increased, the electronic density and the average electronic energy will increase, and thus, etch gas will be more ionized and activated to facilitate generation of the main etchant F radicals. So, if the electric power is higher, etch and strip rates will rise. All in all, the results of this study suggest that the processing of the pattern profile CD would differ greatly depending on chemical and physical etching conditions caused by the plasma etch, and therefore that excellent tiny pattern processing would be feasible depending on harmonious processing conditions.