エッチング

この工程の要点

不要な部分の膜を削り取り、回路の形を作る工程。

段階：前工程

解説

エッチングは、シリコンウェーハ上の膜や基板を部分的に削り取り、回路のパターンを形づくる工程である。パターンを作る工程の中で、削って形にする役割を受け持つ。

まず、ウェーハにフォトレジストを塗り、露光装置でパターンを焼き付け、現像する。塗布と現像は、コータ・デベロッパで行う。その後にエッチングを行う。レジストが残った部分は保護され、覆われていない部分だけが除去される。エッチングの後は、不要になったレジストを取り除き、洗浄する。

半導体の製造では、CVD（chemical vapor deposition、化学気相成長）で膜をつける。次に、露光とエッチングで膜をパターンにする。さらに、CMP（chemical mechanical polishing、化学機械研磨）で表面を平らにする。この流れを繰り返して層を重ねる。プロセスノードの微細化が進むほど、削った形の精度が求められる。

方式は大きく二つに分かれる。ウェットエッチングは、薬液に浸して膜を溶かす方法である。薬液は膜の種類に合わせて選ぶ。削りが横方向にも進みやすい。

ドライエッチングは、反応性のガスをプラズマにして膜を削る方法である。プラズマ中のイオンやラジカルが膜と反応し、揮発しやすい物質に変わって取り除かれる。イオンをウェーハに向けて引き込むと、垂直に近い形に削れる。微細なパターンには、この方式が使われる。

削りたい膜と残したい膜の削れる速さ（エッチング速度）の比を、選択比という。選択比が高いほど、下の膜やレジストを傷めずに加工できる。

ドライエッチング装置は、真空チャンバー、ガス供給部、排気系、高周波電源、ウェーハを保持する電極から成る。ウェット方式では、薬液槽や、ウェーハを回転させて薬液をかける枚葉式の装置を使う。材料は、反応性ガスと薬液である。削る対象は、シリコン、酸化膜、窒化膜、金属膜などである。

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関係する用語

• CMP：ウェーハ表面を、化学的な作用と機械的な研磨を組み合わせて削り、平らにする加工である。
• ファウンドリ：他社が設計した半導体を、受託して製造する事業者、またはその事業形態。
• IDM(垂直統合型)：設計、製造、組立、検査などを自社内で一貫して行う半導体メーカーの形態。
• フォトマスク：半導体の回路パターンを描いた原版で、露光時に光を通してウェーハ上のレジストへパターンを転写するために使う。
• フォトレジスト：光や電子線を当てると現像液への溶けやすさが変わる感光性の材料。ウェーハ上に回路パターンを写し取るために塗る。
• プラズマ：気体の分子や原子の一部が電離し、電子とイオンに分かれて混在する状態。半導体製造では、エッチングや成膜に使われる。
• プロセスノード(微細化)：半導体の製造技術の世代を表す呼び方と、回路のパターンを小さくしていく微細化の取り組みを指す用語。
• シリコンウェーハ：高純度のシリコン単結晶を薄い円板状に切り出し、表面を鏡のように磨いた基板。半導体チップの回路を作り込む土台となる。
• 歩留まり：製造した製品のうち、規格を満たす良品が占める割合。半導体では、ウェーハ上のチップのうち検査に合格したものの割合を指すことが多い。

前後の工程

• 前の工程：リソグラフィ（塗布・露光・現像）
• 次の工程：イオン注入