식각(Etching)입니다.
노광(Photo) 공정에서 웨이퍼 위에 감광액(PR)으로 '밑그림'을 그렸다면, 식각은 그 밑그림을 따라 실제 웨이퍼를 깎아내어 입체적인 회로를 완성하는 과정입니다. 쉽게 말해, 조각가가 밑그림을 따라 돌을 깎아 불상을 만드는 것과 같습니다.
🎨 식각(Etching) : 불필요한 부분을 걷어내는 '조각' 기술
노광 공정이 끝나면 웨이퍼 위에는 감광액이 '보호막'처럼 특정 부분에만 덮여 있습니다. 식각 공정은 이 보호막이 없는 부분의 물질(실리콘, 산화막, 금속 등)을 화학적 혹은 물리적으로 제거하는 작업입니다.
🔬 식각의 두 가지 방식: 습식(Wet) vs 건식(Dry)
식각은 어떤 재료를 써서 깎느냐에 따라 크게 두 가지로 나뉩니다. 요새 첨단 공정(7nm, 5nm 이하)에서는 대부분 건식 식각을 사용하죠.
1. 습식 식각 (Wet Etching)
- 방법: 액체 화학 물질(에칭액)에 웨이퍼를 담가서 녹입니다.
- 특징: 공정 속도가 빠르고 비용이 저렴합니다.
- 단점 (Isotropic): 사방으로 다 녹아버립니다(등방성). 옆면까지 깎여 나가기 때문에 아주 미세한 회로를 만들기엔 정밀도가 떨어집니다.
2. 건식 식각 (Dry Etching / Plasma Etching)
- 방법: 가스를 플라즈마(Plasma) 상태로 만들어 이온들이 웨이퍼를 때리게 하거나 반응하게 합니다.
- 특징 (Anisotropic): 위에서 아래로만 깎는 성질(비등방성)이 강합니다. 덕분에 수직으로 아주 깊고 좁은 구멍을 팔 수 있죠.
- 현재의 대세: 나노 공정에서는 건식 식각이 필수입니다.
⚙️ 식각 공정의 핵심 지표 (엔지니어의 고민)
현장에서 저희가 식각 장비 데이터를 볼 때 가장 중요하게 생각하는 세 가지가 있습니다.
- 선택비 (Selectivity): 깎아야 할 놈(예: 산화막)만 잘 깎고, 남겨야 할 놈(예: 감광액이나 하부 층)은 안 깎는 능력입니다. "타겟만 골라내는 저격수" 같은 능력이죠.
- 식각 속도 (Etch Rate): 얼마나 빨리 깎느냐입니다. 생산성과 직결됩니다.
- 균일도 (Uniformity): 12인치 웨이퍼 전체를 어디 하나 덜 깎이거나 더 깎인 곳 없이 똑같이 깎아내는 기술입니다.