エッチング装置とは？役割、仕組みも解説

エッチング装置とその役割

半導体デバイスを作成するためには、複数の段階にわたる加工が必須です。エッチング装置は、半導体業界と現代社会において、欠かすことができない存在となっています。

エッチング技術の概要

エッチングは、ウエハー表面の一部を取り除く工程であり、半導体を製作するプロセスとしてリソグラフィー（フォトリソグラフィー）が行われます。その後、ウエハー表面には硬化レジストのパターンが形成されます。そして、回路を作るためには、レジストの下にある膜に対して、溶解や削除といった加工を施す必要があります。これがエッチングです。シリコン膜や金属膜、シリサイド膜の加工が対象となりますが、硬化レジストを対象とするアッシングとは異なります。

• 等方性エッチング

  薄膜に対して、あらゆる方向から削り取りを行う。示されたパターン以上に薄膜を削り取ってしまうことがある。

• 異方性エッチング

  薄膜に対して、一定の方向でのみ削り取りを行う。パターンに沿って高い精度で薄膜を削り取ることができる。

ウェットエッチング

洗浄装置に備わった機能の一部を用いた方法です。金属やシリコンを溶解させる薬液を使用して、対象物を除去します。バッチ式洗浄装置を使用した場合、作業効率が高いという利点があります。しかし、近年ではあまり使用されず、主流のドライエッチングに置き換わっています。それでも、補助的な役割として採用されることがある技術です。

ドライエッチング

反応ガスを使用してプラズマを発生させ、そのプラズマを利用して加工を行う方法です。ラジカル原子・分子をウエハーに接触させ、その反応を利用して微細加工を施します。これはプラズマエッチングとも呼ばれており、現在の主流です。そして、ウエハーに余計な負担がかからないように、低温プラズマを使用します。低い温度でプラズマ化するハロゲンガス（希ガス）が特徴的です。

エッチング装置の詳細

ドライエッチングの場合、多くのケースで「反応性イオンエッチング装置」が使用されます。この装置は、真空状態にした空間にウエハを設置し、ガスを注入します。さらに、その空間内に電極を設置してプラズマを発生させる仕組みです。ガスが反応を起こすことでイオンが発生し、そのイオンを利用してウエハ表面を加工していくという方法です。これは「異方性」によるエッチングであり、細かい回路パターンに対応が可能です。

一方で、「等方性」エッチングであるウェットエッチングにも利点があります。高精度のドライエッチングに比べて低コストで製造が可能であり、大量生産に適しています。粗い削り取りが許容されるシチュエーションでは、ウェットエッチングが採用されることがあります。

エッチング装置の構成とその特徴

この記事では、エッチング装置の主要な構成要素と機能について説明します。これらの要素は、基本的にプラズマを使用した半導体製造装置に共通するものです。

プロセスチャンバー

プロセスチャンバーは、内部が真空状態になるよう設計されており、ウエハーを配置してプロセスを行うための装置です。

真空システム

真空システムは、プロセスチャンバー内の空気を抜く機能を持ち、真空ポンプ、配管、弁などによって構成されています。これにより、真空状態で作業を行うことが可能になります。

高周波電源

低温プラズマを発生させるためには、チャンバー内の反応ガスに高周波電波のエネルギーを与える必要があります。高周波電源は、このエネルギーを提供する役割を果たしています。

ガス供給系・機構部・制御系

ガス供給系は、反応ガスを供給するためのガスボンベと配管で構成されています。機構部は、真空チャンバー内にウエハーを投入する役割を持つロボットです。制御系は、装置の安全監視や制御を行う機能を担当しています。

エッチング装置の分類

エッチング装置は、主に【シリコン用】【絶縁膜用】【金属膜用】の3種類があります。これらの装置の構造に大きな違いはないものの、使用する反応ガスによって材質に適したものを選択する必要があります。また、構造上の違いも存在しています。

用途に応じてチャンバーを支えるシャーシを共通化し、用途ごとに異なる部分を交換する方法がモジュール化やユニット化と呼ばれます。この方法は、露光装置などでも採用されており、装置のコスト削減につながっています。

エッチング装置に関連する企業

ティー・ケイ・エス株式会社

ティー・ケイ・エス株式会社は、2016年に設立され、真空プロセスに関連する先進技術を持つ海外メーカーの代理店業務や、関連装置の保守業務を提供しています。
同社が取り扱う製品には、スパッタリング装置、高密度プラズマソースおよびパルス電源、イオンビームエッチング・ミリング装置、イオンビームスパッタリング装置、中性クラスターイオンビームプロセス装置、有機材料昇華精製および成膜装置、液体用各種フィルター、洗浄用ブラシなどがあります。

事業内容としては、研究用および製造用真空プロセス機器の保守や延命化のコンサルティング、半導体・電子デバイス・光学薄膜製造装置等の輸出入販売・保守、高密度プラズマソースの輸出入販売・保守、有機材料昇華精製装置の輸出入販売・保守、イオンビームエッチング・ミリング装置の輸出入販売・保守、イオンビームスパッタ装置の輸出入販売・保守などが主な業務です。

引用参考イプロス：https://www.ipros.jp/company/detail/2085882

ユナイテッド・プレシジョン・テクノロジーズ株式会社の概要

私たちユナイテッド・プレシジョン・テクノロジーズ株式会社は、日常生活に不可欠な電子部品を支える企業として、微細・精密な金属加工および成形技術を駆使しています。 主に薄板エッチング/超微細加工品や厚板エッチング/立体成形品を中心に、微細精密技術および関連技術に関する技術開発、製造・販売を展開しております。
同社の製品は、例えばハイエンドスマートフォンのカメラに使われる光学式手振れ補正向けのスプリング分野で世界トップシェアを獲得し、2020年には経済産業省認定の新グローバルニッチトップ企業100選にも名を連ねています。

事業内容は以下のとおりです。

• 薄板エッチング / 超微細・精密金属加工品
• 厚板エッチング / 立体成形品
• 拡散接合

そして、主要製品には以下のようなものがあります。

• 半導体テスト向け治具（シートタイプコンタクター、ソケット、他）
• 製造装置、工程用治具類（金属トレー、フィルター、他）
• 自動車向け部品（セパレータ、バイポーラプレート、他）
• 光学機器向け部品（シム、スペーサー、他）
• ヘルスケア向け部品（マグネシウム加工品、他）
• その他産業向け部品（クーリングプレート、金属ヒーター、他）

引用参考イプロス：https://www.ipros.jp/company/detail/2085650

株式会社NSC

◆ガラスエッチング装置
◆レジスト塗布 | 現像機 | 金属エッチング | レジスト剥離 | 洗浄装置
◆自動めっき装置 | 電解研磨装置 | バレル研磨装置

以下を強みとしています。

• ◎ガラスエッチング精度 - ワークサイズ1500×1850mmのガラス基板において、処理後の面内板厚精度R10μm以下を達成可能。
• ◎薄板搬送機構 - 金属シート・ガラス基板ともに薄板ワーク搬送において、ダメージ無く搬送するノウハウを複数持ち合わせています。
• ◎材料選定 - 装置の材料選定は安全・環境・品質に関わる重要な作業です。必要に応じて薬液を用いた評価試験を行い、当社で責任をもって選定いたします。
• ◎試作処理が可能 - 当社では水だけでなく、薬液（酸性薬品・アルカリ性薬品・有機溶剤）を用いたサンプル処理が可能です。検証評価後に安心して装置をご購入いただけます。
• ◎有資格者による溶接作業 - 樹脂溶接施工はプラスチック溶接技能者の有資格者により行います。権威ある第三者機関の認定を受けてこそ技能の裏付けが可能です。高い技術力があるからこそ高品質な装置を製作できます。

事業内容

• ◆プリント基板・リードフレーム・液晶・半導体製造装置の設計 | 製作 | 販売
• ・脱脂処理装置
• ・レジスト塗布装置
• ・現像装置
• ・金属エッチング装置
• ・ガラスエッチング装置
• ・レジスト剥離装置
• ・洗浄装置


• ◆医療・食品・精密機械向け金属表面処理装置の設計 | 製作 | 販売
• ・化成処理装置（自動めっき装置）
• ・電解研磨装置
• ・バレル研磨装置


• ◆PLCソフトウェア設計請負
• 対応可能PLCメーカー：MITSUBISHI (三菱) | OMRON (オムロン) | KEYENCE (キーエンス) | Siemens (シーメンス)


• ◆高精細3Dプリンタによる部品 | 治具 | 模型などの製作請負
• ・材料は透明樹脂、耐熱樹脂、低硬度シリコンゴム、高硬度シリコンゴム
• ・加工精度15μm
• ※最短納期1日


• ◆産業用製造装置のメンテナンス | 改修 | 修繕 | 改造工事
• ・機械器具設置工事業許可番号（般-1）第302981号

引用参考イプロス：https://www.ipros.jp/company/detail/2079101

テクノプリント株式会社

私たちのサービスは、企業や公的研究所、大学の研究開発部門からのフォトリソ・エッチング技術を活用したACF・有機EL・材料評価・MEMS・太陽電池・装置評価用基板へのパターニング加工の依頼を受けています。 薄膜金属膜のファインピッチパターン加工が得意ですが、厚膜の場合も仕様によって加工方法を検討しますので、お気軽にご相談ください。

また、スパッタ成膜加工のみも承ります。基材はガラスだけでなく、PC、PET、PIなどの各種フィルム基材にも対応しています。基材と成膜手配も承ります。

事業内容:

• 金属薄膜単層・多層パターニング受託加工（最小L/S 3/3μm～）
• スパッタ成膜加工
• 装置評価用テスト基板作成
• スクリーン印刷
• レジスト、絶縁膜等塗布加工（感光性があればパターニング可能）
• ガラス加工、貼り合わせ、封しキャップ
• ガラスカット、外形切断、面取り
• 各種材料評価支援
• ITOヒーター
• 微細メタルメッシュパターン加工
• 微細構造物形成
• 細胞培養用微細パターン加工
• 医療用情報端末にガラス/ガラスタイプの抵抗膜方式タッチパネル（手袋を外さずに操作可能、ガラス基材のためアルコール等で表面洗浄可能）
• 100mm超えFPC圧着
• 成膜手配
• マスク設計
• めっきパターン

引用参考イプロス：https://www.ipros.jp/company/detail/2087357

川原精工株式会社

当社は、省力化機械の製品を幅広い分野で製作しています。また、加工用・組立用・検査用等の治具も広範囲に製作しています。さらに、精密機械部品の加工も試作を含め、個数にかかわらず対応いたします。

事業内容:

• 各種省力化機器の設計・製作（検査機、測定装置、評価装置、移載装置、搬送機、供給機、包装機、熱圧着機、自動機、画像検査機、画像判別、工場改善提案 など）
• 治具の設計・製作（組立治具、貼付治具、剥離治具、半田付治具、折り曲げ治具、検査治具、試験用治具、圧入治具、校正治具 など）
• 各種精密機械部品加工（フライス加工、旋盤加工、板金加工、研磨加工、放電加工、レーザー加工、エッチング加工 など）　〈材質〉 アルミ、真鍮、銅、ステンレス、鋼材、樹脂 など

引用参考イプロス：https://www.ipros.jp/company/detail/2034232