플라즈마의 이해

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플라즈마의 이해에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

제거가 쉬워지고 undercutting의 문제도 최소화시킬 수 있다. 그러므로 초미세 재생산(micropattern reproduction)에 있어 plasma processing은 필수적이라고 볼 수 있다.
★ 그 외에도 저온 반도체 정화(low-temperature cleaning of semiconductor), chip packaging 및 circuit board fabrication에서도 널리 쓰여지고 있다.
(3) 세계적 동향 및 우리 나라의 상황과 문제점
1960년 처음으로 상품화되기 시작한 집적회로는 그 밀도가 점점 높아져 현재에 와서는 최소 선폭 0.25μm의 256M DRAM의 개발에 이르렀다. 집적회로의 밀도가 높아지면서 중요시되는 것은 극미세 선폭을 가공할 수 있는 정밀 시각공정기술의 개발이다.
초기의 식각 공정에서는 화학 용액을 사용하는 습식식각을 많이 사용했으나, undercutting, 오염, 그리고 모세관 효과에 의한 반응률의 저조 등의 여러 가지 문제점으로 인해 1970년대 초에 건식식각법이 개발되었다.
이때 미국에서 처음으로 개발된 RIE(Reactive Ion Etching)장비는 형상제어의 정밀성 요구증대, 대구경 웨이퍼 사용으로 인한 식각공정 균일성 요구증대 및 개개 웨이퍼의 부가가치 증대로 인한 공정 신뢰성 향상에 대한 요구증대에 대응하여 현재까지 꾸준히 개선되어져 왔다. 그러나, 설계규칙의 미세화에 따른 식각 손상문제 및 polymer에 의한 오염문제가 부각되면서 반응로 구조의 개선을 통한 성능개선의 한계점에 도달하게 되었다. 이로 인해 차세대 반도체 제조용 건식식각 및 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)장비개발을 위한 다양한 플라즈마 발생장치에 대한 연구가 `80년대 중반 이후부터 활발하게 진행되어 왔다.
그런데, `80년대 말까지는 건식식각 장비의 설계 및 제작이 주로 경험 및 실험에 의존하여 진행되었다. 하지만, 집적회로의 고밀도화에 의해 요구되는 좋은 반응률, 균일도, 선택도, 특히나 이방성을 충족시키기 위해서는 플라즈마 발생 mechanism과 플라즈마 내부의 전기현상, 그리고 식각 대상의 표면에서 발생하는 식각반응 mechanism에 대한 정확한 modeling과 simulation의 선행이 요구 되었다.
80년대 말까지만 해도 이 과정이 거의 도외시되어 왔으나, `90년대에 들어와서는 반응로의 구조 및 공정요구조건의 변화에 따라 반응로 설계에 보다 복잡한 physical/chemical process에 대한 이해가 필요됨으로써 그 중요성이 인정되었다.
이에 따라 외국의 경우 그 필요성에 일찍 눈을 떠서 이미 장비설계를 위한 고유의 지식을 확립했다.
이상으로 볼 때 성능이 뛰어난 장비의 설계에 있어서는 공정상에 포함된 모든 기본적인 물리현상의 이해와 공정에 대한 화학적인 반응 및 공정요구조건에 대한 이해, 그리고 제작된 장비에 대한 지속적인 성능개선을 통한 고유기술의 확립이 필수적임은 자명하다.
하지만 우리 나라의 상황은 고유기술에 바탕이 된 장비설계 기술이 극히 미숙한 상태이다. 이로 인해 새로운 소자개발을 위한 시험설비나 이용 가능한 장비의 부재로 인해 외국장비에 의존하게 되고, 이는 더욱 자체 고유기술의 축적을 불가능하게 만들고 있다.
현재 우리 나는 메모리 분야 반도체 시장 점유율 1위라는 자리를 갖고 있음에도 불구하고 반도체 공정에 필요로 하는 장비는 모두 외국에 의존하고 있는 현실이다. 그렇다면 왜 우리 나가 직접 반도체 설계 장비 사업에 뛰어들지 못하고 있는 건가? 그것에는 많은 걸림돌과 단기적으로 이루어내기 힘든 일들이 있을 것이다. 앞에서 말했다시피 반도체 공정에 쓰이는 wafer 1장이 약 천만 원에 가까운 가격이어서 의심이 가는 장비를 생산라인에 넣는다는 것은 기업 차원에서 봤을 때 엄청난 모험인 것이다. 현재 국산 장비들은 R&D (Research & Development) 라인에서 그 성능을 검증 받고 있다. 이렇듯이 국산 장비가 실용화되기까지는 오랜 기간의 검증과 확인 끝에 비로소 실현 될 수 있을 것이다. 이번 탐방을 통하여 자체 개발한 장비로 반도체를 생산하는 기업을 찾아가 자체 장비의 신뢰성 검증에 들었던 cost 와 불이익 및 이를 극복했던 방법, 그들의 연구 및 경영 방식에 대해서 알아보고 한다.
References
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[13] Chapman, Glow Discharge Processing, John wiley & Sons INC.

키워드

플라즈마,   PDP,   응용분야