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RIE（反応性イオンエッチング）とは

THEME 02 パターン形成 · エッチングReactive Ion Etching
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RIE（Reactive Ion Etching、反応性イオンエッチング）とは、反応性ガスのプラズマ中でイオンを基板へ加速して当て、化学反応とイオン衝撃を同時に働かせて層を除去する方法です。 ドライエッチングの基本形式にあたります。強みは、底面を側壁より速く削る異方性です。弱点は、1つのRF電源がイオンの密度とエネルギーを同時に決めてしまうことで、ICP-RIEは電源を2つに分けてこの縛りを外しました。

化学反応とイオン衝撃を重ねると、底面が側壁より速く削れる

Section titled “化学反応とイオン衝撃を重ねると、底面が側壁より速く削れる”

反応性ガスのプラズマは、材料と反応して揮発性の生成物を作る化学的な作用を持ちます。RIEでは、これに電界で加速されたイオンが基板へ入射する物理的な作用が加わり、化学的なエッチングと運動エネルギーによるエッチングの組み合わせになります1。イオンは表面の材料と化学的に反応するだけでなく、運動エネルギーを渡して材料の一部をはじき飛ばすこともあります（スパッタ）。

底面と側壁で削れる速さが違う
イオン（ほぼ垂直）反応＋イオン：速い反応のみ：遅いレジスト削る膜中性の反応種（全方向）
中性の反応種は底にも側壁にも届きますが、イオンはほぼ垂直に入るので主に底に当たります。2つの作用が重なる底面だけが速く削れ、縦に深い溝になります。

2つの作用を重ねるのは、異方性と選択性を同時に取るためです。化学反応だけであれば全方向へ均等に進むため、横にも同じだけ削れます。イオンが縦方向から入射すると底面の反応が側壁より進み、削れる向きに偏りが生まれます。反応性イオンがほぼ垂直に届くので、RIEはウェットエッチングの等方的な形と違って非常に異方的な断面を作れます1。Oxford Instruments Plasma Technologyは、RIEで幅広いプロセスに異方性のドライエッチングができるとし2、PlasmaPro 100 RIEは等方性と異方性の両方のドライエッチングを行えるとしています。深い溝や穴は、エッチングと側壁保護を交互に切り替えるDRIEで掘ります。

13.56 MHzの電界がプラズマを作り、電極は数百Vの負電圧を帯びる

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RIE装置は反応性ガスを通常は数mTorrから数百mTorrの圧力に保ち、ウェーハを載せた電極に13.56 MHzの電界を数百Wでかけます1。圧力はガス流量や排気口の開度で調整します。振動する電界がガス分子から電子をはぎ取り、プラズマができます。電極は直流的に絶縁されているので、吸い込まれた電子で電荷がたまり、ふつう数百Vの大きな負電圧が生じます。

RIE装置の断面
数mTorr〜数百mTorr反応性ガスプラズマイオンウェーハ−−−−−数百Vの負電圧He裏面冷却13.56 MHz・数百W排気真空ポンプへウェーハ電極
1つの13.56 MHz電源がガスをプラズマにし、ウェーハを載せた電極はふつう数百Vの負電圧を帯びます。イオンはほぼ垂直にウェーハへ届き、副生成物は真空ポンプへ排気されます。

イオンは試料と反応して副生成物になるか、未反応のまま残ります。Oxford Instrumentsは、未反応の種と副生成物を真空ポンプでチャンバーから排気し続けて、活性なプラズマを保ち高いエッチレートを維持するとしています2。同社のRIE装置にはHe裏面冷却つきのクランプでウェーハ温度を制御する構成があり、電極を液体窒素、循環チラー、抵抗加熱で-150℃から+400℃まで振れるとしています。

1つの電源では、プラズマ密度とイオンエネルギーを別々に決められない

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Oxford Instrumentsは、RIEでは1つのRFプラズマ源がイオン密度とエネルギーの両方を決めるとしています2。プラズマを作る電力とイオンを加速する電力が同じ電源に結びつくため、プラズマ密度を上げるとイオンエネルギーも上がります。ICP-RIE（誘導結合プラズマRIE）は、プラズマを作る電力とイオンを加速する電力を分けます。

選べる条件の範囲
イオンエネルギープラズマ密度低高低高低エネルギー・高密度RIE（1つの電源）ICP-RIE（2つの電源）
RIEは密度とエネルギーが1本の線で結びつき、片方を動かすともう片方も動きます。ICP-RIEは面全体から選べるので、低いイオンエネルギーと高い密度を組み合わせられます。

Oxford Instruments Plasma Technologyは、ICP-RIEがRF発生器とICP発生器を分けることでイオンエネルギーとイオン密度を別々に制御でき、高いプロセス自由度が得られるとしています3。同社はICP-RIEの設計目標に、高いエッチレート、高い選択比、低ダメージを挙げ、選択比と損傷の制御は低いイオンエネルギーで得るとしています。基板へのダメージを抑えつつ深く速く掘りたい場面では、ICP-RIEが候補になります。

金属配線のエッチングを工程ごとに調べた報告では、高密度プラズマ（HDP）エッチングとRIEのどちらでも損傷はオーバーエッチの段階で入り、RIEのほうが損傷は少なかったとされています。

エッチャと呼ぶ装置は、プラズマのドライエッチング装置を指す

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エッチング装置やエッチャという語は、通常はプラズマベースのドライエッチング装置を指します4。装置カタログでエッチャとあれば、RIE系の装置と読めます。メーカーには、Oxford Instruments Plasma Technology、SAMCO、Plasma-Therm、scia Systemsなどがあります。

使うエッチングガスの種類と量はエッチングする膜で変わり、シリコンには六フッ化硫黄がよく使われます1。ケンタッキー大学の共用設備のRIEは、主にシリコンと二酸化シリコンのエッチングに使われています。テキサス大学ダラス校の装置は、シリコンをCF4に8%のO2を加えたガスで、フォトレジスト（電子線レジストを含む）をO2で削る5設定です。1台のRIEでも、ガスを替えて削る膜を切り替えています。

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 4社／4family 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）

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RIEとは何ですか？

RIE（Reactive Ion Etching、反応性イオンエッチング）は、反応性ガスのプラズマ中でイオンを基板へ加速して当て、化学反応とイオン衝撃を同時に働かせて層を除去する方法です。Oxford Instruments Plasma Technologyは、RIEが幅広いプロセスで異方性のドライエッチングを行えるとしています。

RIEはなぜ異方性になりますか？

イオンが電界で基板へ向かって加速され、ほぼ垂直に届くためです。化学反応だけなら全方向へ均等に進みますが、底面では反応とイオン衝撃が重なり、側壁より速く削れます。

RIEとICP-RIEの違いは何ですか？

プラズマ密度とイオンエネルギーを別々に制御できるかどうかが違います。RIEは1つのRF電源が両方を決め、ICP-RIEはRF発生器とICP発生器を分けて別々に制御します。Oxford Instruments Plasma Technologyは、これで高いプロセス自由度が得られ、低いイオンエネルギーで選択比と損傷を制御できるとしています。

RIEはどんな装置ですか？

反応性ガスを通常は数mTorrから数百mTorrに保ち、ウェーハを載せた電極に13.56 MHzの電界を数百Wでかけるのが一般的な構成で、ドライエッチング装置の基本形式にあたります。Oxford Instruments Plasma TechnologyのPlasmaPro 100 RIEは、等方性と異方性の両方のドライエッチングを行います。

RIEとDRIEの違いは何ですか？

掘る深さと手順が異なります。RIEは通常の層の除去に使い、DRIE（深堀り反応性イオンエッチング）はエッチングと側壁保護を交互に切り替えて深い溝や穴を掘ります。

RIE装置のメーカーはどこですか？

Oxford Instruments Plasma Technology、SAMCO、Plasma-Therm、scia Systemsなどです。当サイトの装置カタログDBで、RIE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。

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出典

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