Chapter 18

용어집 & 종합 퀴즈

식각 엔지니어의 대화도 짧은 말로 이루어진다. RIE, ICP, 시스, 덮임률, 선택비, ARDE, 보잉, OES, EPC… 이 장은 책 전체에 흩어진 용어를 한곳에 모은 사전이고, 자주 쓰는 식을 한 장에 모은 공식집이며, 습식 식각에서 고종횡비 식각까지 전 범위를 점검하는 마무리 시험이다.

한국어·영어·약어 어느 쪽으로든 용어를 찾아 정의를 읽고, 그 용어를 가르치는 장으로 바로 이동할 수 있다.
이방성, 선택비, 덮임률, 데바이 길이, 크누센 투과, 과식각, ALE 시너지 같은 핵심 식을 한 장에서 찾아 쓴다.
20문항 종합 퀴즈로 스스로를 점검하고, 틀린 문제의 장을 다시 본다.

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용어집

검색창에 한국어(예: 선택비), 영어(예: sheath), 약어(예: ARDE) 중 아무것이나 입력하면 바로 걸러진다. 정의 본문도 검색 대상이고, 용어 이름이 일치하는 항목이 먼저 나온다. 분야 칩으로 범위를 좁히고, 가나다순·분야별·장 순서로 묶어 볼 수 있다. 각 항목 아래의 링크는 그 용어를 가르치는 장으로 간다.

분야

정렬

같은 말, 다른 뜻 '바이어스'는 웨이퍼 전극에 거는 RF 전력이나 그로 생기는 직류 전압(자기 바이어스)을 뜻하기도 하고, 식각 전후의 선폭 차이(CD 바이어스)를 뜻하기도 한다. '로딩'도 열린 면적에 따른 속도 변화(매크로·마이크로 로딩)와 종횡비에 따른 속도 변화(ARDE)를 섞어 부르는 경우가 많다. 숫자를 볼 때는 무엇의 바이어스이고 무엇의 로딩인지부터 확인한다.

공식 모음

이 책에서 되풀이해 쓰는 식을 한곳에 모았다. 식마다 제목 옆의 링크가 유도와 시뮬레이터가 있는 장이다.

이방성 → 1장

$$A = 1 - \frac{R_{\text{lat}}}{R_{\text{vert}}}$$

1이면 완전 이방성(수직), 0이면 등방성(습식). 등방성이면 언더컷이 깊이와 같다.

선택비와 마스크 예산 → 8장

$$S = \frac{R_{\text{film}}}{R_{\text{mask}}}, \qquad d_{\max} = S\,t_{\text{mask}}$$

열린 평면의 값이다. 실제로는 패싯이 마스크를 더 빨리 깎는다.

불균일도 → 1장

$$U = \frac{R_{\max} - R_{\min}}{2\,\bar R}$$

웨이퍼 위 여러 점의 식각 속도로 계산한다. 1σ/평균으로 적기도 한다.

아레니우스 → 2장

$$R \propto \exp\!\left(-\frac{E_a}{k_B T}\right)$$

반응 제한 영역에서 속도는 온도에 민감하다. 확산 제한이면 교반에 민감하다.

데바이 길이 → 3장

$$\lambda_D = \sqrt{\frac{\varepsilon_0\,T_e}{n_e\,e}}$$

$T_e$는 eV. 3 eV, 10¹⁶ m⁻³이면 약 130 µm. 장치보다 훨씬 짧아야 플라스마다.

봄 속도 → 4장

$$u_B = \sqrt{\frac{e\,T_e}{M}}$$

이온은 이 속도 이상으로 시스에 들어간다. Ar⁺, 3 eV이면 약 2.7 km/s.

차일드 법칙 시스 → 4장

$$J = \frac{4}{9}\,\varepsilon_0\sqrt{\frac{2e}{M}}\;\frac{V^{3/2}}{s^2}$$

전압이 높을수록, 이온 전류가 작을수록 시스가 두껍다. 수백 V에서 mm 단위.

이온 각도 퍼짐 → 4장

$$\sigma_\theta \approx \sqrt{\frac{k_B T_i}{2e\,V_{\text{sh}}}}$$

충돌 없는 시스를 지난 이온의 한 가로 성분 각도 표준편차. 바이어스를 올리면 더 곧게 들어온다.

덮임률과 이온 강화 식각 → 6장

$$\theta = \frac{s\,\Gamma_n}{s\,\Gamma_n + \gamma\,\Gamma_i}, \qquad R \propto Y\,\Gamma_i\,\theta$$

γ는 이온 하나가 비우는 표면 자리 수다. 라디칼이 넉넉하면 이온 제한, 모자라면 중성종 제한.

이온 에너지 수율 → 6장

$$Y(E) \propto \sqrt{E} - \sqrt{E_{\text{th}}}$$

문턱 에너지 아래에서는 식각이 일어나지 않는다. ALE 창의 바탕이다.

코번-윈터스 바닥 플럭스 → 10장

$$\frac{\Gamma_{\text{bot}}}{\Gamma_{\text{top}}} = \frac{1}{1 + s\,(1/K - 1)}$$

$K$는 벽 반사를 포함한 투과 확률이다. 원통의 근사는 $K \approx 1/(1 + 3A/4)$. 긴 트렌치의 $\sqrt{1+A^2}-A$는 반사를 제외한 면적 평균 직접 도달률로, 이 $K$와 다르다.

과식각 → 14장

$$t_{\text{OE}} = t_{\text{EP}}\left(\frac{1 + U}{1 - U} - 1\right) + t_{\text{margin}}$$

가장 느린 곳이 닿을 때까지 기다린다. 그동안 가장 빠른 곳의 정지막 손실은 $R_{\text{stop}}\,t_{\text{OE}}$.

간섭계 주기 → 14장

$$\Delta d = \frac{\lambda}{2n}$$

투명한 막이 얇아질 때 반사 신호가 한 번 진동하는 두께.

ALE 시너지 → 15장

$$S_{\text{ALE}} = \frac{\mathrm{EPC} - (\alpha + \beta)}{\mathrm{EPC}}$$

$\alpha$, $\beta$는 개질 단계와 제거 단계를 각각 따로 돌렸을 때 깎이는 양. 100%에 가까울수록 이상적이다.

깊은 식각의 시간 → 16장

$$t(D) = \frac{1}{R_0}\left(D + \frac{D^2}{2\,w\,A_{1/2}}\right)$$

속도가 $R_0/(1 + A/A_{1/2})$로 줄어드는 단순 ARDE 모형. 시간과 마스크 소모가 깊이의 제곱으로 는다.

종합 퀴즈

1장부터 17장까지 전 범위에서 낸 20문항이다. 한 문제씩 풀면 해설과 관련 장 링크가 나오고, 끝까지 풀면 점수와 등급, 다시 볼 장을 보여 준다. 다시 풀기를 누르면 문제 순서와 보기 순서가 새로 섞인다.

문제 1 / 20정답 0

마치며

식각은 무늬를 옮기는 일이다. 습식은 모든 방향으로 녹여 언더컷이 깊이만큼 생기고, 건식은 플라스마의 이온과 라디칼로 한 방향을 골라 깎는다.
플라스마는 재료를, 시스는 방향을 준다. 뜨거운 전자가 기체를 쪼개 라디칼과 이온을 만들고, 웨이퍼 앞의 시스가 이온을 수직으로 가속한다. 이온의 양(소스)과 에너지(바이어스)를 따로 조절하는 것이 현대 반응기의 핵심이다.
표면에서는 이온과 라디칼이 함께 일한다. 둘 중 하나만으로는 느리고, 함께일 때 열 배 빨라진다. 측벽에는 고분자 보호막이 쌓여 이방성과 선택비를 함께 만든다.
프로파일은 균형의 결과다. 이온 각도, 고분자, 라디칼, 반사, 대전의 균형이 측벽 각, 보잉, 마이크로트렌치, 노칭을 정하고, 종횡비가 커질수록 그 균형은 깨지기 쉽다(ARDE).
언제 멈출지가 깎는 것만큼 중요하다. 종말점 검출, 균일도와 과식각 예산, 원자층 식각의 자기 제한이 정지막과 소자를 지킨다. 직접 돌려 보려면 17장 식각 실험실로, 공정 전체의 그림은 ProcessBook, 노광은 LithoBook으로 간다.