2019.08.03 플라즈마 식각의 원리

Reactive Ion Etching

플라즈마란 고체-액체-기체를 넘어선 물질의 제 4상태로 많은 수의 자유전자, 이온, 중성의 원자 또는 분자로 구성된 이온화된 기체이다. 고체/액체/기체와는 달리 기체가 전기적으로 분리되어 부분적으로 전기적 특성을 띤다.

 

플라즈마는 자유전자가 중성의 원자나 분자와 충돌하여 이온을 형성하는 이온화에 의해 발생한다.

먼저 진공 챔버에 가스를 주입한 후 전기에너지를 가하여 충분한 크기의 전기에너지를 가해준다.

 

높은 에너지에 의한 자유전자가 중성의 원자나 분자와 충돌하면 이온을 형성하는 이온화가 벌어진다.

이런 이온화 과정이 반복되면서 이온 수가 기하급수적으로 늘어나게 된다. 이 상태가 플라즈마다.

 

플라즈마를 이용한 건식식각 공정을 RIE이라고 한다.

반응성 기체는 화학적으로, 이온은 전기장에의한 물리적인 시각이 동시에 일어난다.

 

설비의 모습

ICP는 플라즈마를 형성하는 전기에너지를 가하는 방식 중 하나를 말한다.

챔버에 자기장을 인가하여 여기서 발생하는 유도전기장에 의해 전자를 가속시키는 방식이다.

이 방식은 플라즈마의 밀도를 높이는 데 탁월한 능력을 가져 저압에서도 플라즈마를 형성할 수 있어서 매우 유리하다.

 

플라즈마 안의 이온과 반응성 기체를 이용하여 건식식각을 할 수 있다.

이온은 전기장을 인가하여 강한 에너지로 웨이퍼를 물리적 식각을 하는 데 사용한다.

반응성 기체는 화학적으로 반응하게 하여 화학적 식각을 하는 데 사용한다.

물리적 식각은 비등방성, 화학적 시각은 등방성을 가지므로 이들을 조절하여 원하는 시각형태를 얻을 수 있다.