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식각공정물성데이터센터

개발의 필요성

  • 현재 반도체 공정의 30%, TFT-LCD 공정의 50%, 솔라셀공정의 27%가 건식공정 사용.
  • 특히 반도체 공정에서는 플라즈마 도움 없이는 critical dimension 100nm이하(Aspect ratio 1:10이상)의 식각 공정이 불가능함. (plasma anisotropic etching property)
  • 건식 식각 공정에서 활성종의 역할은 공정의 결과를 결정하는 key parameter로 알려져 있음.
  • 우리나라의 30년 넘은 건식 플라즈마 장비 및 소자공정 연구, 하지만 플라즈마의 활성종과 같은 중요한 기본데이터 부재로 인해(실재공정에서 Black Box 처리, 그림1), 연구를 통해 공정 개발을 성공하여도 실질적인 know-how 축적이 어려움. (새로운 장비/공정이 도입될 때마다 막대한 비용을 들여 processing window 를 개발)
  • 공정외부변수(파워, 압력, 구동 주파수, 가스, 챔버크기, 플라즈마장비종류,...)와 활성종의 관계가 아닌 공정결과의(식각률, 선택비, 식각-비등방성, damage 정도,...) 관계를 trial&error를 통해 찾아내는 수준. (막대한 재원을 사용하며 연구자의 감과 경험에 의존하는 비과학적 접근방법)
  • 최근 공정이 더욱 미세화 되면서(<100nm) processing window가 더욱 작아짐에 따라 trial&error 방법으로 공정 개발하는데 소요되는 경비/시간이 급속도로 증대
  • 더욱이 최근 공정의 대면적화로 인해(반도체: wafer>300mm, LCD: 기판>1m*1m), trial&error 방법 1회에 사용되는 비용이 기하급수적으로 증가. (300mm 개발 비용>200mm 개발 비용의 5배, 450mm 개발비용 (2012년 예상)>300mm 개발비용의 10배 이상)
  • 세계최고의 소자/공정/장비 강국이 되기 위해, 건식식각공정에 직접적으로 영향을 줄 수 있고 universal하게 사용될 수 있는 건식식각 물성참조표준의 필요

주요 개발 내용

  • 디스플레이/반도체공정 중 건식식각 공정에 사용되는 공정 플라즈마의 물성 측정 및 DB 구축
  • 식각 공정물성 측정시스템 구축 및 특성 평가 절차 확립
  • 주요식각공정 물성데이터 생성, 검증 및 DB 구축
  • 기업 지원 및 연계활동을 통한 참조표준데이터 보급 및 활용 지원

활용분야

  • 수요자 요구에 대응하는 데이터 생산
    • 공정특정 가스에 해당하는 데이터 생산함으로 데이터 활용도 증대
    • 식각의 특정 recipe에 해당하는 공정조건의 물성데이터를 생산하여 공급함으로써 수요자 활용도 증대
  • 수요자 중심의 데이터 가공 및 제공
    • 현장 공정엔지니어가 사용하기 편리하게 데이터를 가공하여 제공함으로써 데이터 활용도를 높임.
    • 특정 recipe에 해당하는 데이터를 모아서 package화하여 제공함으로써 엔지니어 입장에서 필요한 recipe별 데이터 package를 선택하여 활용할 수 있도록 하여 능률을 높임.

기대효과

  • 본 과제를 통해 DB화 하려는 식각공정 물성 DB는 플라즈마 건식 식각 공정의 활성종에 관한 데이터로서 첨단 반도체/디스플레이 제조공정 중의 하나인 식각 공정의 공정개발과 최적화에 기본 데이터로 활용.
  • 식각장비개발의 DB로 활용됨으로써 빠르게 앞서가는 소자개발속도를 추격할 수 있는 발판 마련.
  • 식각 공정 결과에 직접적인 영향을 주는 주요 요소로 플라즈마 변수를 비롯한 활성종의 조성등을 동시에 제공함으로써 공정의 결과의 예측이나 공정중에 발생할 수 있는 오류등의 원인 분석에도 활용됨.
  • 반도체/디스플레이/태양전지 등의 분야에서 사용되는 식각 공정의 개발 및 장비개발에의 활용을 통한 국가 첨단산업의 경쟁력 제고.