SiO₂ 하드마스크로 언더컷 만들기 — 습식 등방 식각 14단계 사용 가이드
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단위 공정은 각각 배웠는데, 하드마스크 개구를 뚫고 그 밑을 등방으로 파먹는 시나리오를 실제로 재현하려면 어떤 순서로 파라미터를 잡아야 할까요? 이 가이드는 미니팹의 '습식 등방 언더컷(SiO₂ 하드마스크)' 시나리오 14단계를 처음부터 끝까지 어떻게 실행하고 결과를 읽으면 되는지 안내합니다.
핵심 개념 요점정리
본문을 길게 풀지 않고 세 가지로만 정리하면 이렇습니다.
- 하드마스크: PR은 SiO₂ 패턴만 정의하고 O₂ ashing으로 사라짐. 이후 Al 식각 단계는 SiO₂가 마스크를 이어받음
- 등방 언더컷: 습식 식각은 아래·옆으로 같은 속도로 진행 → 마스크 처마 + Al 사발 캐비티 생성. 라인 패턴에서는 선폭(CD)이 그만큼 줄어들어 저항이 올라갑니다
- 선택비: BOE는 SiO₂만, H₃PO₄는 Al만 골라 식각 (서로 반대 재질을 보호)
미니팹에서 이 시나리오 실행하는 법
- 시나리오 선택: '습식 등방 언더컷 (SiO₂ 하드마스크)' 시나리오를 불러옵니다.
- 증착 단계 확인: Al 750nm 스퍼터 → SiO₂ 296.2nm PECVD 순서가 기본값으로 설정돼 있습니다. 필요하면 두께를 조정하세요.
- 포토 공정 진행: PR 도포(3000rpm) → 소프트베이크 → 노광(개구 3µm) → 현상 → 하드베이크까지는 기본값 그대로 진행해도 무방합니다.
- 식각 파라미터 조절: 아래 두 단계가 이 시나리오의 핵심 조작 포인트입니다.
| 단계 | 조절 파라미터 | 장비 권장 범위 | 늘리면 |
|---|---|---|---|
| SiO₂ 식각 (BOE) | time_sec | 30–180s | 창이 더 넓게 열림 (undercut 증가) |
| PR 제거 (O₂ ashing) | rf_power_w / time_sec | 150W / 90s | PR 잔량 감소 |
| Al 식각 (H₃PO₄) | time_sec | 30–180s (기본 60s) | 사발 캐비티가 깊고 넓어짐 |
습식 식각대의 Etch Time 권장 범위는 30–180초, 온도는 22–30°C입니다. 범위를 벗어난 값은 장비가 받지 않으니, 언더컷을 더 키우고 싶으면 시간을 한 번에 몰지 말고 여러 번 나눠 돌리는 편이 낫습니다.
- 결과 확인: 광학현미경으로 창이 열렸는지 보고, 마지막 SEM 단면 관찰로 언더컷 형상을 직접 확인합니다. 언더컷은 위에서 내려다보는 장비로는 마스크에 가려 보이지 않기 때문에, 단면을 잘라 봐야 처마와 사발 캐비티가 드러납니다. 기본 조건에서 SEM 측정값은 측면식각 0.45µm, 측벽 경사 약 33.4°로 나옵니다.
다음 단계로
같은 시나리오에서 H₃PO₄ 식각 time_sec만 바꿔가며 undercut 폭이 얼마나 커지는지 비교해보는 걸 권장합니다. 미세 패턴에서 이 방식 대신 이방성 건식 식각(RIE)을 쓰면 결과가 어떻게 달라지는지도 이어서 비교해보면 좋습니다.