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エッチングとは

THEME 02 パターン形成 · エッチングEtching
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エッチングとは、パターン形成したレジストで覆われずに露出した部分の層を、ウェーハ表面から化学的に除去する工程です。 リソグラフィで作ったレジストのパターンを、下の層へ写し取ります。方式はウェットとドライの2種類で、現在はエッチング工程の9割以上がドライです。ウェットとドライの分かれ目は回路の細さで、ドライは細い線を作れる代わりに、装置価格、枚数、レジストの消耗と洗浄、環境負荷を払います。

開口部だけを除去して、パターンを下の層へ移す

Section titled “開口部だけを除去して、パターンを下の層へ移す”

リソグラフィはレジストにパターンを作りますが、その時点で下の層は元のままです。レジストで覆われた部分を残して開口部だけを取り除くと、パターンが下の層へ移ります。エッチングには液体ベースのウェットエッチングとプラズマベースのドライエッチングの2種類があります1。

レジストのパターンを下の層へ写す
① レジストのパターン② エッチング後半分以上が消えるポリマ③ 剥離・洗浄後パターンが膜に移るレジスト削る膜下地ポリマ
開口部の膜だけを除くと、レジストのパターンが下の層へ移ります。その間にレジストは半分以上が消え、一部がポリマとして残ります。

エッチング装置は、半導体ウェーハの表面をエッチングして金属配線、リードフレーム、プリント基板などの所定のパターンを形成する機械の一種で、エッチング装置およびエッチャという語は通常、プラズマベースのドライエッチング装置を指します。求人票や装置カタログで「エッチング装置」とあれば、ドライエッチング装置と解釈するのが標準です。装置メーカーでは、東京エレクトロンが絶縁膜エッチングで世界シェア5割超と発表しています。

ウェットは横へも溶かすので、細い線ではレジストが落ちる

Section titled “ウェットは横へも溶かすので、細い線ではレジストが落ちる”

ウェットエッチングは薬液へ浸して溶かします。装置構成が単純で投入枚数を稼ぎやすい一方、溶ける向きに偏りが小さいため、レジストの下へも横に食い込みます。横方向にも進むので、あまり細かい回路をエッチングするとレジストが落ちてしまいます2。

削れる向きと線の細さ
ドライ・細い線ウェット・太い線横への食い込みウェット・細い線レジストが落ちるレジスト削る膜下地
ウェットは横にも進むので、線が細いと両側からの食い込みで下の膜がなくなり、レジストが落ちます。ドライは縦に削るので、細い線でも幅を保てます。

ドライエッチングはプラズマ中の反応種とイオンで削ります。イオンが基板へ向かって入射するため、縦方向へ選択的に削れます。微細な形状を作るには縦横の削れ方を分ける必要があるので、現在の半導体前工程ではドライエッチングが主力です。

ドライの削り方は化学・イオン誘起・物理の3つに分かれ、形と速さが違う

Section titled “ドライの削り方は化学・イオン誘起・物理の3つに分かれ、形と速さが違う”

ドライの削り方は、化学エッチング（等方的で速い）、イオン誘起エッチング（異方的で中程度）、物理エッチング（異方的で遅い）3の3つに分かれます。RIE（反応性イオンエッチング）は、幅広いプロセスに対して異方性のドライエッチングを与えます3。試料台にイオンを引き込む加速電圧がかかるので、より指向性の高いエッチングと速いレートが得られます。

ドライエッチングの3つの成分
速い中遅い等方的異方的エッチレート削れる向きの偏り化学エッチングイオン誘起エッチング物理エッチング
化学エッチングは等方的で速く、イオン誘起は異方的で中程度、物理は異方的で遅い削り方です。

RIEでは1つのRF電源がイオンの密度とエネルギーの両方を決めます3。反応した生成物と未反応の種は真空ポンプでチャンバから排気され、活性の高いプラズマを保ってレートを維持します。

PEエッチング（プラズマエッチング）は、チャンバ内で材料と反応するガスにRFを加えてプラズマにし、反応性を高めたガスを材料表面で反応させます。低温でも反応性を高くできるので、試料を高温にせず熱応力を抑えられます4。ただし指向性が最も低く、微細で垂直な形状には向きません4。アンダーカットを許せる高選択の等方性プロセスで、下層に対して選択的に大面積の材料を取り除くのに使います。

工程の9割以上はドライ、ウェットは価格と枚数で残る

Section titled “工程の9割以上はドライ、ウェットは価格と枚数で残る”

微細化が進んでラフな回路が減ったため、エッチング工程のうち9割以上が現在はドライです2。ウェットエッチングの装置価格は1億円から3億円程度で、薬液も半導体関連材料としては安く、1度に50枚といったバッチ投入もできます。ドライエッチング装置の価格はウェットの2倍以上で、ウェーハは1枚ずつ流します。そのため業界では、ラフな回路をウェット、微細な回路をドライで加工する使い分けをしています。

ウェットエッチングは硫酸や硝酸、りん酸、フッ酸といった薬液で腐食させる方法で、装置には薬液洗浄と同じウェットステーションが使えます。小ロットのウェーハや、1枚ごとに特殊なエッチングを行う場合はスピンプロセッサを使い、これは枚葉スピン洗浄に使う機構と同じ系列です。

ドライは100nm幅の溝から、深さ10μmの穴まで掘る

Section titled “ドライは100nm幅の溝から、深さ10μmの穴まで掘る”

寸法の幅では、ドライエッチング装置は100nmから1000nm程度の細い幅で深い溝を彫る加工5に対応し、広範な材料に対してnmスケールから数100μmまでの微細構造4を作れます。

深さの側は、3D NANDという積層メモリが引っ張っています。東京エレクトロン宮城の開発チームは、400層を超える積層構造へメモリチャネルホールを形成する技術を開発し、エッチング深さ10μmを33分で加工したうえで6、地球温暖化係数を従来比84%削減したとしています。同社は、深さ10μmを超える穴を従来の2.5倍の速さで掘れるようになり、40%以上の低消費電力化も達したとしています7。現状はアスペクト比1対100の工程を複数組み合わせる段取りで、同社の目標は一度で1対200を掘ることです。

同じ「エッチング」という語のなかに、1億円から3億円程度でDHF洗浄などの薬液洗浄と兼用できるウェットステーションから、400層超を33分で貫くドライエッチング装置までが入っています。求人票や工程表でこの語に出会ったら、どちら側の話かを先に切り分けます。

ウェットでは、吐出量、回り込み、枚数が均一性と引き換えになる

Section titled “ウェットでは、吐出量、回り込み、枚数が均一性と引き換えになる”

SCREENのウェーハ裏面洗浄装置SB-3300は8、緻密なノズル動作と薬液吐出制御によるコントロールエッチングで面内均一性を高い精度で取り、ウェーハの反りを抑える側に働くとしています。吐出量と滞留時間を上げれば除去量が増え、代わりに面内のばらつきと反りが大きくなります。下げれば均一性は上がり、代わりに目標の除去量へ届く時間が伸びます。

同装置は独自のチャックシステムで、ウェーハ端部のエッチング残渣と、デバイス面へ薬液が回り込む分の両方を抑えるとしています。薬液量を増やせば回り込みの危険が増え、絞れば端部に残渣が出ます。どちらもチャックの設計余裕が上限を作ります。同じ装置は、薬液とブラシの同時適用でウェーハ裏面のパーティクルも除きます。

枚数の面では、4段積みのタワー構造で省スペースにし、16のチャンバを載せて、ウェーハの反転を含む裏面洗浄で毎時700枚という実用の枚数を実現したとしています。2020年12月時点の同社調べです。枚数を積めばチャンバ間の差が面内と枚間の均一性を崩し、絞れば枚葉式洗浄の装置台数が増えます。

ドライでは、イオンエネルギー、圧力、温度が形と引き換えになる

Section titled “ドライでは、イオンエネルギー、圧力、温度が形と引き換えになる”

イオンエネルギーを上げれば形が締まり、選択比とレジストの残り厚を差し出します。圧力を下げれば異方性が上がり、レートを差し出します。温度は、東京エレクトロンの現行機のブラインが0度から用途により80度、クライオジェニックエッチングではマイナス数十度で7、下げる側で形が締まります。

ドライで得た形は、価格、枚数、洗浄、環境負荷で払う

Section titled “ドライで得た形は、価格、枚数、洗浄、環境負荷で払う”
  • 形状とコスト。ドライは細い回路を作れますが、2倍以上の装置価格と1枚ずつの流し方を差し出します。
  • 枚数と面内均一性。1度に50枚のバッチ投入は枚数を稼ぎますが、薬液の温度分布と液交換の履歴が面内と枚間のばらつきに乗ります。SB-3300のコントロールエッチングは、枚葉側で均一性を取り直す作りです。
  • 除去量とマスクの残り。対象の膜が十分に削れた時点で、マスクとして働いていたフォトレジストは半分以上が失われ、その一部が変質してポリマになります2。掘る量を増やすほど、フォトレジストの残り厚とポリマの量を差し出します。
  • 完成度と後工程。ポリマを回路に付けたまま残すとICの欠陥につながるため、除去に専用機が要り2、ウェットステーションまたはスピンプロセッサで薬液洗浄します。レジストを灰化して剥がすアッシングとは別に、ドライで形を取った代わりに洗浄という工程を1つ抱えます。
  • 深さと環境負荷。深さ10μmを33分で掘る技術が地球温暖化係数を84%減らしたということは、従来は形を取るために地球温暖化係数の高いエッチングガスを差し出していたということでもあります。

この用語に対応する装置と製造メーカー

Section titled “この用語に対応する装置と製造メーカー”

装置カタログDBから、この用語に一致する製品familyを持つメーカー 19社／26family を引いています。 各行は各社の公式製品ページを出典とします。 DBからの生成日: 2026-08-21

出典は各社の公式製品ページです。 装置カタログDB では、同じ製品familyを工程・メーカー横断で検索できます。

関連するデータ・ツール

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よくある質問（FAQ）

Section titled “よくある質問（FAQ）”
エッチングとは何ですか？

パターン形成したレジストの開口部にある層を、ウェーハ表面から化学的に除去する工程です。液体を使うウェットエッチングと、プラズマを使うドライエッチングの2種類があります。

エッチングには何種類ありますか？

大きく2種類で、液体ベースのウェットエッチングと、プラズマベースのドライエッチングです。現在の半導体前工程では、微細な形状を作るためにドライエッチングが主力を占めます。

エッチング装置はどちらを指しますか？

通常はドライエッチング装置を指します。エッチング装置はウェーハ表面をエッチングして金属配線やリードフレーム、プリント基板などの所定のパターンを形成する機械で、エッチング装置およびエッチャという語は通常、プラズマベースのドライエッチング装置を指します。

エッチングと成膜はどう違いますか？

向きが逆です。成膜はウェーハの表面へ材料を積み上げ、エッチングは表面から材料を取り除きます。リソグラフィで作ったレジストのパターンを下の層へ写し取る役目を、エッチングが担います。

エッチング装置のメーカーはどこですか？

装置カタログDBで、エッチングに一致する製品familyを持つメーカーを公式製品ページ単位で引けます。ラムリサーチ、東京エレクトロン、Applied Materials、日立ハイテク、KLA（SPTS）、アルバック、SAMCO、Oxford Instruments Plasma Technologyなどが該当します。

ウェットとドライはどう使い分けますか？

回路の細さで分けます。ウェットは横方向にも進むので細かい回路ではレジストが落ちてしまい、業界ではラフな回路をウェット、微細な回路をドライで加工します。微細化でラフな回路が減ったため、エッチング工程のうち9割以上がドライです。ウェット側の利点はコストと生産性、ドライ側の利点は細かい回路への適性です。

エッチング装置の価格はどのくらいですか？

ウェットエッチングの装置価格は1億円から3億円程度で、薬液も半導体関連材料としては安く、1度に50枚といったバッチ投入もできます。ドライエッチング装置の価格はウェットの2倍以上で、ウェーハは1枚ずつ流します。

ウェットエッチングにはどんな薬液を使いますか？

硫酸や硝酸、りん酸、フッ酸といった薬液で腐食させます。装置には薬液洗浄と同じウェットステーションが使え、小ロットのウェーハや1枚ごとに特殊なエッチングを行う場合はスピンプロセッサを使います。

ドライエッチングはどこまで深く掘れますか？

東京エレクトロンは、400層を超える積層構造へのメモリチャネルホール形成で、エッチング深さ10μmを33分で加工し、地球温暖化係数を従来比84%削減したとしています。現状はアスペクト比1対100の工程を複数組み合わせる段取りで、同社の目標は一度で1対200を掘ることです。

エッチングの後には何が要りますか？

洗浄が要ります。対象の膜が十分に削れた時点で、マスクとして働いていたレジストは半分以上が失われ、その一部が変質してポリマになります。ポリマを回路に付けたまま残すとICの欠陥につながるため、除去に専用機を使い、ウェットステーションまたはスピンプロセッサで薬液洗浄します。

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