ドライエッチング装置

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詳細・スペック

＜ドライエッチング装置の特徴＞

ドライエッチング装置は半導体デバイスの高集積化に伴う微細化を可能とした低温プラズマを用いたエッチング装置です。
現在、LSI（半導体集積回路）の高集積化を可能とする微細加工技術は、リソグラフィ技術とドライエッチング技術により支えられています。リソグラフィ技術とは感光性の材料であるレジストに光を照射し微細な回路パターンを転写する技術です。ドライエッチング技術はこのリソグラフィ技術で形成されたレジストをマスクにして、パターンに忠実にエッチングを行う技術です。以前は酸、アルカリなどの溶液を用いた化学反応によるエッチングであるウェットエッチングが主流でした。しかし、ウェットエッチングはエッチング反応に方向性がなく、基本的に等方的、かつ加工寸法の精度集積度も悪いため、気体（エッチングガス）を用いるドライエッチングが主に使われるようになりました。

＜ドライエッチング装置の原理＞

まず始めに、エッチング装置のチャンバー内を高真空に排気します。エッチングガスを導入し、二つの平行に向かい合って配置された電極にRFパワー（高周波電力）を印加して放電させます。放電により発生した電子がガス分子に衝突してイオンや中性の活性種であるラジカルを形成し、これを繰り返してプラズマが発生します。
このプラズマの中で解離したイオンやラジカルといったエッチャントが被エッチング膜（ウェーハ）表面に輸送され、反応してエッチングが進みます。
このとき形成されるエッチングの反応生成物は被エッチング膜表面から脱離し、最終的に排ガス処理装置を通して大気に排出されます。
導入するエッチングガスやその組成比、ウェーハステージの温度、エッチング時の圧力などがパラメーターとなります。
異方性形状は、イオンの直進性と側壁保護膜の二つの効果により達成していると言われています。前者は被エッチング膜表面でのラジカルの反応を加速して縦（垂直）方向のエッチングを進めています。後者は意図的に添加されたエッチングガス中の堆積成分や、レジストのスパッタリングによって生成された炭素などのスパッタ物によるものです。

可能な実験例

〇バレル型プラズマエッチング装置

円筒型の石英管の周りに電磁誘導コイル、または一対の容量結合電極を設置し、RFパワーを印加することによってプラズマが生成されます。
レジストのアッシングに用いられています。

〇CCPプラズマエッチング装置

CCP（容量結合型プラズマ）は平行平板型の一対の電極間にRFパワーを印加することによってプラズが生成されます。平行平板型RIE（反応性イオンエッチング）装置とも呼ばれています。
SiO2のエッチングに用いられています。

〇マグネトロンRIE装置

電界と磁界の相互作用で電子をサイクロイド運動させることによって、高密度プラズマが生成されます。RIEに永久磁石または電磁コイルで形成した磁界を加えたものです。
SiO2のエッチングに用いられています。

○ECRプラズマエッチング装置

ECRとは電子サイクロトロン共鳴と呼ばれ、マイクロ波の電界と磁場の静磁界の共鳴作用で電子がサイクロトロン運動をするので、高密度プラズマを生成することが出来ます。
導電性材料であるゲート材料やSi、Al配線などの微細加工に用いられています。

○ICPプラズマエッチング装置

ICPとは誘導結合型プラズマと呼ばれ、高周波電流をコイルに流して形成された磁界によって高密度プラズマが生成されます。
導電性材料であるゲート材料やSi、Al配線などの微細加工に用いられています。

○ヘリコーン波プラズマエッチング装置

ICPプラズマエッチング装置にさらに直流磁界を付加して高密度プラズマを生成する装置です。


※組織により上記実験ができない場合がございます。