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반도체 제조를 위한 플라즈마 식각기술

전문가 제언: ○ 플라즈마 식각기술은 반도체의 개발과 보조를 맞춰 진화되어 왔다. 이에 따라 반도체의 고집적화가 본격화 된 1980년대 이후 식각기술에 큰 진전을 이루었다. 초기에는 화학적 습식 기술이 주를 이루었으나, 집적도가 VLSI 급으로 계속 높아지면서 플라즈마를 이용한 건식 기술이 그 자리를 대신하게 되었다.

○ 그러나 이제는 극대집적도 반도체(ULSI)가 주류를 이루고 있다. 또한 10 nm 이하의 나노 장치 개발도 다양하게 시도되고 있다. 기존 플라즈마 식각에서 흔히 나타나는 문제로서 양 이온과 전자에 의한 전하 축적 문제와, 이에 의해 이온 경로가 휘어져서 식각의 정밀도가 저하되는 문제가 있다. 이에 따라 플라즈마 파워로서 CW가 아닌 펄스를 사용하여 ON과 OFF 구간을 정교하게 조절함으로서 대전 손상을 방지하고 식각 속도와 식각면의 균일성을 제고시키는 노력이 이어지고 있다.

○ 현재 국내에서 플라즈마 식각기술 관련 연구는 많은 대학과 연구소에서 다양한 형태로 진행되고 있다. 활발한 연구개발이 수행되고 있는 곳을 예시하면 성균관대학교(신소재 공학과 등), 한양대학교(반도체 공정제어 연구실), KAIST, POSTECH 등이 있다. 특히 성균관대 연구팀은 최근 생체 세포에 적용될 수 있는 선택적 플라즈마 표면 식각기술을 개발하여 플라즈마 기술과 생명공학의 융합을 보여주었다.

○ 최근 전기연구원 연구팀은 원통형 플라즈마 나노식각 장비를 개발하여 나노금형 제작에 사용하였다. 표준과학연구원과 기계연구원 등도 기업 수요에 대응하여 다양한 나노기술을 개발하고 있다. 삼성전자 역시 반도체 공정의 핵심인 식각 기술 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.

○ 플라즈마 식각기술은 이제 극미세 가공 공정에서 필수적인 요소로 자리 잡고 있다. “극미세”의 한계가 내려갈수록 요구되는 플라즈마의 사양은 더욱 엄격해질 것이고, 그에 따른 문제 역시 더욱 복잡한 양상을 띨 것으로 예상된다. 펄스 플라즈마의 사용은 한 작은 해결 방안일 뿐이다. 예상되는 문제에 대처하는 더욱 혁신적이고 창의적인 아이디어를 끊임없이 찾고 다듬어야 한다.

저자: Demetre J Economou
자료유형: 학술정보