식각(etching) 공정

에칭(etching) 은 접촉되는 부분을 화학적으로  녹여서 제거하는 공정이다.
에칭에는 용액을 사용하는 습식(wet etching)과 반응성 기체(reactive gas)를 사용하는 건식 (dry etching) 이 있는데,
최근에는 주로 건식을 사용한다.
그 이유는는 에칭된 결과가 아주 정밀하며 에칭 후에 표면이 비교적 깨끗하기 때문이다.

** Dry etching 의 원리

먼저 에칭에 쓸 염소분자를 chamber에서 플라스마 상태로 만든 다음 가속을 시켜서 wafer 표면에 접촉하게 하는데,
wafer 표면에는 이미 etching 시킬부분만 노출되고 다른 부위는 가려진 상태로 되어서 접촉된 부위의 표면에서 염소gas와의 반응으로
etching 이루어 진다. 이때 염소 gas와 결합된 물질은 기체상태로서 별도의 제거 작업이 필요 없다


*** 전체적인 과정 

정리하면...
일반적으로 식각 공정은 반도체 및 디스플레이 공정 과정에서형성된 박막을 선택적으로 두께를 얇게 하거나
불필요한 부분을 완전히 제거하는 공정이며, 습식 및 건식으로 나누고, 그 막의 종류도 매우 다양하다.
이때 잔류하는 막과 두께의 측정이 필요하다.
식각 공정은 궁극적으로 기판 상에 미세회로를 형성하는 과정으로서 현상 공정을 통해 형성된
PR pattern과 동일한 Metal(혹은 기타 Deposition된물질) Pattern을 만든다.

식각 공정은 그 방식에 따라 크게 습식과 건식으로 구분하는데,
습식이라 함은금속 등과 반응하여 부식 시키는 산(Acid) 계열의 화학 약품을 이용하여 Thin film layer의 노출되어 있는(PR pattern이 없는) 부분을 녹여 내는 것을 말하며, 건식이라 함은 Ion을 가속시켜 노출 부위의 물질을 떼어냄으로써 Pattern을 형성하는 것을 말한다.

또한, 각각의 식각 공정 방식은 선택적(Selective)식각 공정과 비선택적(Nonselective) 식각 공정으로 나뉜다.
선택적 식각 공정이라 함은, 여러 Layer 중에서 다른 Layer에는 영향을 주지 않고 표면의 Layer에만 반응을 하여 식각하는 것을,
비선택적 식각 공정은 기타 다른 Layer와도 반응하여 여러 Layer를 동시에 식각하는 것을 말한다.

습식 식각공정에서의 선택적 식각 공정은 특정 물질에만 반응하도록 몇몇 화학약품을 조합하여 Etchant를 만들어 사용함으로써 가능하며,
건식 식각 공정의 경우 특정 물질에만 반응하는 반응성 가스를 주입함으로써 가능해진다.
특히 건식 식각 공정의 경우 Ion 가속만을 이용하는 IBE(Ion Beam Etching)나,Sputtering과 같이 Magnetron을 이용하는 Sputtering 식각 공정이 비선택적 식각 공정이며,Ion 가속에 반응성 가스(Reactive gas)를 사용하는 RIE(Reactive Ion Etching)는 선택적 식각 공정이다.

이상과 같은 일반적인 식각 공정 외에 식각 공정을사용하지 않고 Patterning하는 경우가 있는데,
대표적인 것이 Lift off 공정이다. Lift off란 Filmdeposition 이전에 PR patterning을 하고,
그 위에 Film deposition을 한 후 PR을 제거함으로써Pattern을 형성시키는 방법을 말한다.
PR을 용제(Solvent)에 녹이는 과정에서 PR 위에 Deposition된 Film은 제거되고, Substrate 위에 Deposition된Film 만이 남게 된다.