.. 차니쓰 리서치

CHANESS RESEARCH

식각의 칼은 쇠가 아니다

반도체 · 공정·장비 · 2026-10-21 · 유튜브 주식을 요리하다

칩 회로를 깎는 식각 장비 이야기예요. 칼은 쇠가 아니라 빛나는 기체, 플라즈마예요. 깎는 것보다 어려운 건 어디서 멈추느냐예요.

한눈에 흐름

진공 챔버→가스 + 전기 (플라즈마)→이온이 아래로 식각→빛 변화 감지→멈춤

진공 방에 가스를 넣고 전기를 걸어 플라즈마를 만들어요. 이온이 틀이 없는 곳만 곧게 파 내려가다가, 아래층에 닿아 빛이 약해지면 멈춰요.

30초 이해

이게 뭔가요?웨이퍼에 입힌 막에서 필요 없는 부분을 플라즈마로 깎아 내, 회로 모양을 만드는 장비예요.

뭐가 어렵나요?옆으로는 안 깎이고 아래로만 곧게 파야 해요. 그리고 아래층에 닿는 순간 멈춰야 해요.

어떻게 푸나요?이온을 아래로 끌어당겨 곧게 파요. 벽에는 보호막을 쌓고, 깎여 나온 기체가 내는 빛이 약해지면 멈출 때를 알아요.

장면으로 따라가기

옆으로 넘겨 보세요 → (9장면)

1진공 방 여러 개 + 로봇 팔

식각 장비는 가운데 진공 로봇 둘레에 챔버 여러 개를 붙인 기계예요. 챔버 수와 모양은 그림이에요.

2바깥의 1/1000도 안 되는 기압

방 안 기압은 보통 바깥의 천분의 일도 안 돼요. 기체가 적을수록 이온이 덜 부딪혀 곧게 내려가요.

3가스에 전기를 걸면

가스를 넣고 전기를 걸면 기체 일부가 이온과 전자로 쪼개져요. 이것이 플라즈마예요.

4감광액 틀이 덮여 있다

웨이퍼 위에는 앞 공정이 남긴 틀이 덮여 있어요. 깎지 않을 곳을 지켜 주는 마스크예요. 아주 깊은 구멍에는 더 단단한 하드마스크를 쓰기도 해요.

5이온이 아래로 곧게

웨이퍼 쪽 전극이 이온을 끌어당겨요. 이온은 곧게 내리꽂히며 틀이 없는 곳만 파 내려가요.

6벽에 보호막이 쌓인다

식각 가스에서 생긴 얇은 막이 구멍 벽에 쌓여요. 비스듬히 오는 입자를 막아 줘서 옆으로는 거의 안 깎여요.

7폭보다 50배 넘게 깊은 구멍

그래서 메모리 칩에는 폭보다 50배 넘게 깊은 구멍도 팔 수 있어요. 극저온 식각 기준으로 깊이는 최대 약 10µm예요.

8아래층에 닿으면 빛이 약해진다

산화막을 깎으면 일산화탄소가 생겨 빛나요. 바닥이 아래 실리콘에 닿으면 더 생기지 않아 빛이 약해져요.

9빛으로 멈출 때를 안다

장비는 창으로 플라즈마 빛을 받아 파장별 세기를 봐요. 그 변화로 멈출 때를 정해요. 그래프 모양은 그림이에요.

비유로 이해하기

💡 우물을 파는 일로 생각해 보세요

우물을 곧게 파려면 옆벽이 무너지지 않게 막아 가며 파야 해요. 식각에서는 벽에 쌓이는 얇은 보호막이 그 일을 해요.

그리고 땅속 어딘가에서는 파던 곳의 소리가 달라지는 순간이 와요. 식각 장비에서는 플라즈마 빛이 약해지는 순간이 그때예요. 그 신호를 보고 손을 멈춰요.

숫자로 보기

1/1000 미만식각 챔버 안 기압은 보통 바깥의 천분의 일도 안 돼요 (대략 0.001~0.1토르)

50배 넘게3D 낸드 메모리 채널 구멍이 폭보다 깊은 정도

최대 약 10µm극저온 식각으로 파는 채널 구멍의 깊이

1985년빛의 세기로 멈출 때를 정하는 방법이 특허에 실린 해 — 오래된 원리인데 지금도 써요

산업에서 왜 중요한가

여러분 폰 속 칩의 회로도 이렇게 깎아서 만들었어요. 식각은 전공정에서 수백 번 되풀이되는 단계예요.
식각 장비는 곧게 파고 제때 멈추는 일을 계속 해내야 해요. 그래서 챔버 안에서 닳는 링 같은 소모품도 많이 나가요.

누가 만드나

세계 큰손 (해외)

Lam Research (미국)식각 장비 대표 업체. 3D 낸드용 극저온 식각 기술도 발표함

Tokyo Electron (일본)식각·증착 등 전공정 장비를 두루 만드는 업체

Applied Materials (미국)식각·증착 등 전공정 장비를 두루 만드는 업체

국내

피에스케이식각 장비를 만드는 회사

테스식각 장비를 만드는 회사 (증착 장비도 함)

에이피티씨식각 장비를 만드는 회사 (비상장)

티씨케이식각 챔버 안에서 갈려 나가는 SiC 링(소모품)을 만드는 회사

해외 회사는 업계에 널리 알려진 대표 업체를 골랐고, 국내 회사는 차니쓰 리서치 소부장 글의 분류를 따랐습니다. 회사 소개일 뿐 투자 추천이 아닙니다.

영상으로 보기

YouTube에서 보기 ↗

더 깊이 — 원문 요약·용어 정리·출처

반도체 회로를 깎는 식각 장비의 칼은 쇠가 아니라 빛나는 기체, 플라즈마입니다. 그런데 깎는 것보다 어려운 건 어디서 멈추느냐입니다. 챔버 창부터 웨이퍼 단면 속까지 3D로 열어 봤습니다.

영상에서 보는 것

식각 장비의 칼은 쇠가 아니라 빛나는 기체, 플라즈마입니다
깎는 것보다 어려운 건 어디서 멈추느냐입니다
식각 장비는 진공 방 여러 개를 로봇 팔 둘레에 붙인 기계입니다
방 안 기압은 보통 바깥의 1/1000도 안 됩니다
가스를 넣고 전기를 걸면 기체 일부가 이온과 전자로 쪼개집니다
웨이퍼 위엔 앞 공정이 남긴 감광액 틀이 덮여 있습니다
이온은 아래로 곧게 내리꽂혀 틀이 없는 곳만 파 내려갑니다
벽엔 얇은 보호막이 쌓여 옆으로는 거의 안 깎입니다
그래서 메모리 칩엔 폭보다 50배 넘게 깊은 구멍도 팝니다
바닥이 아래층에 닿으면 깎여 나온 기체가 내던 빛이 약해지고, 장비는 이 빛으로 멈출 때를 압니다

핵심 요약

건식 식각은 진공 챔버에서 가스를 플라즈마로 만들고, 웨이퍼 쪽으로 끌려 내려오는 이온으로 감광액 틀이 없는 곳만 아래로 깎습니다.

벽에 쌓이는 보호막 덕분에 옆으로 번지지 않아, 폭은 그대로 두고 깊이만 내려갈 수 있습니다.

멈추는 순간은 플라즈마 빛 속 특정 기체의 빛 세기 변화로 판정합니다.

용어 정리

식각(에칭): 막을 입힌 뒤 필요 없는 부분을 깎아 내 회로 모양을 만드는 공정입니다. 기체 플라즈마로 깎는 건식 식각과 약품에 담가 녹이는 습식 식각이 있고, 이 영상은 건식 식각 장비를 다룹니다.
플라즈마: 전기 에너지로 기체 분자에서 전자가 떨어져 나가 이온·전자·라디칼이 섞인 상태입니다. 스스로 빛을 내고, 그 빛의 색은 들어 있는 기체에 따라 다릅니다.
반응성 이온 식각(RIE): 대략 0.001~0.1토르(대기압의 1/7,600 이하)의 낮은 압력에서, 웨이퍼 쪽 전극에 걸린 전압이 이온을 끌어당겨 위에서 아래로 때리게 하는 방식입니다. 압력이 낮을수록 이온이 덜 부딪혀 더 곧게 내려갑니다.
마스크(감광액 틀): 깎지 않을 곳을 덮어 지키는 층입니다. 앞 공정(현상)에서 남긴 감광액 무늬가 이 역할을 합니다. 아주 깊은 구멍을 팔 때는 더 단단한 하드마스크를 쓰기도 합니다.
측벽 보호막: 식각 가스에서 생긴 고분자 막이 구멍 벽에 쌓여, 비스듬히 들어오는 입자로부터 벽을 지킵니다. 그래서 벽이 수직으로 남습니다.
종점 검출(OES): 플라즈마 빛을 창으로 받아 파장별 세기를 봅니다. 산화막을 깎으면 생기는 일산화탄소의 빛이, 아래 실리콘에 닿으면 더 생기지 않아 약해지는데, 이 변화로 멈출 때를 정합니다.

※ 3D 낸드 메모리의 채널 구멍은 폭보다 50배 넘게 깊습니다(극저온 식각 기준 깊이 최대 약 10µm).

※ 영상 속 챔버·코일·척·이송 장치 모양과 챔버 수, 플라즈마와 기체 빛의 색, 입자의 크기와 수, 단면의 막 두께와 비율, 그래프 모양은 원리를 보여 주는 그림입니다.

영상에서 못 다 한 얘기

식각 챔버를 진공으로 빼는 건, 기체가 적어야 이온이 도중에 덜 부딪혀 곧게 내려가기 때문입니다.

압력이 높으면 분자끼리 자주 부딪혀 이온의 방향이 흐트러지고, 옆으로도 깎이기 쉬워집니다.

산화막을 깎을 때 멈추는 신호로 보는 빛은 일산화탄소의 빛입니다. 산화막의 산소와 가스의 탄소가 만나 생기는데, 아래 실리콘에 닿으면 산소가 없어 더 생기지 않습니다.

이 빛 세기로 멈출 때를 정하는 방법은 1985년 특허에도 실린 오래된 원리로, 지금도 쓰입니다.

출처

Micromachines(2021) 「Recent Advances in Reactive Ion Etching and Applications of High-Aspect-Ratio Microfabrication」, 미국 특허 US9761458B2(반응성 이온 식각)·US4493745A(발광 분광 종점 검출)·5928532·12266542, 장비사 극저온 식각 발표(2024-07-31, StorageNewsletter 재게재), Semiconductor Engineering 「Cryogenic Etch: A Key Enabler of 3D NAND」(2026-01-05). 기준일 2026년 10월 16일. 궁금해질 다음 질문: 플라즈마 대신 약품에 담가 녹여 깎으면 무엇이 달라질까요? 반도체 공장 속 물건을 3D 단면으로 하나씩 열어 봅니다. 다음 물건이 궁금하면 구독해 두세요.

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