[Etch 공정 심화 5] Etch 장비, 불량 사례

■ Etch 장치의 구성 요소

* Pump

- Dry Pump (QDP) : 먼저 적당히 진공 (sub Fab)

- TMP (Turbo Molecular Pump) : 고진공

- Scrubber : 반도체 공정에서 발생된 잔류 유해 gas를 무해 gas로 변환 배출하는 장치

 

* RF Generator

* Chiller : 발생 열 냉각시켜 식각의 균일도 및 Damage 감소 시키는 기능

* ESC (Electro Static chuck) : 정전기적 힘을 이용하여 W/F 잡아주는 역할 

* Process Chamber

* Gas Box : Gas 유량 조절 by MFC

* Main Controller

* 진공 ; 일정 공간내의 분자를 대기압 이하로 제거한 상태 (다른 기체들이 제거된 공간)

- 불순물과 기타 기체 분자들을 제거하여 깨끗한 상태에서 순수한 반응을 할 수 있도록, 생산성을 좋게 하기 위해 사용

- 1atm = 760Torr = 760mmHg = 1013mbar = 101.3kPa

 

* MFP (Mean Free Path) 평균 자유행로

- 한 입자가 다른 입자와 충돌하기 전까지 이동한 평균 거리

 

 

■ Ashing

- PR 제거 : Dry ashing(O2 Plasma, 250℃-cooling 필요) + Wet strip (황산多) + DIW RInse

- 조건 -

① PR이 완전히 제거 되어야 함.

② Rinse 공정으 통해 웨이퍼에서 제거

③ 웨이퍼 표면이나 기판을 손상시키지 말아야 한다. 

 

- Ashing : Plasma ashing & O3 Ashing 많이 사용

- Strip

  : Metal 배선 이전 - H2SO4 + 고순도 H2O2 혼합액

  : Metal 배선 이후 : 유기 Strip

 

* Metal 공정 전후 구분 : Cross Contamination 방지

 

 

■ Etch 불량 사례

 

1) Etch Rate Uniformity in wafer

Wafer 내에서 위치별 etch rate 관리(Uniformity)가 가장 중요함

ex) 환형성 불량 fail (Center 쪽 etch rate high / Edge 쪽 etch rate low) - Unif +- 3.0%

=> Center 쪽 Tr 동작 fast (Channel length  차이로 인해)

=> Center / Edge 간의 차이 없애줘야함!!

* 주요 원인 : Chuck 온도의 Uniformity, Gas flow rate, 압력, Dispense arm movement, chemistry type 등

2) Pattern collapse

- ACI 상태에서 CD 측정 (KLA)

- 패턴이 망가짐.

- Center/Edge 간의 식각 조건이 달라서..

 

3) Reticle 기인성 Bridge

- 원판 패턴인 Reticle 자체의 문제

- 1. Revision, 2. Zapping(레이저로 깎아냄)

 

4) Particle 성 Pattern 밀림

- Particle = P/C 

- 공정성 P/C (원형)

- 설비성 P/C (각형)

 

*WAC (waferless auto cleaning) : 공정 진행 전 챔버 Cleaning

 

5) 기타 여러 defect 

- scratch, particle...

 

 

* Contact not open (Blocked contact)

* TSV 시 Etch loading effet 

- etch depth 차이 

- 해결책 : Ar flow rate chlwjrghk

 

* HAR(High Aspect Ratio) Contact Etch Issue

1) Bowing 측벽 etch

2) Twisting

 

- Cause : Electric field  buildup due to charge deposition

  high energy electron effect on feature twisting in SiO3 etching over Si

  => Increase high energy electron flux and energy to further neutralize positive charge on trench bottom and sidewalls.

  => control ion energy as etch proceeds to utilize selectivity difference between PR and SiO2 etching

 

* Undercut

- Etch rate가 높으면 undercut의 주된 원인이 됨. 

- 해결책 : 동일한 etch/deposition time ratio

 

* Footing (Lateral undercut)

- Charge accumulation at the insulator (+이온들이 옆으로 치고 들어간다.)

  => electron으로 중화시켜줘야함.

 

* Patterning defect (metal blocked etch)

- etch mask 형성 불량 (ADI pattern 불량, particle)

 

* Via Unetch (open defect) 

-Via: Contact 저항을 없게

- 원인 : Etch margin 부족, blocked particle

 

 

 

■ Cleaning 불량

* Polymer residue

- Ashing 후 strip 과정에서 PR 제거 => PR 

 

* Pinhole defect

 

 

■ Etch 엔지니어

 

<공정엔지니어>

수율 향상 & 생산성 향상!!

- Etch 공정의 입력/출력 데이터 관리 및 분석

- Etch 공정 개선 및 개발

- 수율 분석 및 개선 향상

- Etch 관련 불량 분석 및 개선

<설비 엔지니어>

- 보수/유지 => 가동률 높여서 생산성 수율 관리