1978年

反応性イオンエッチング(RIE)装置

〜装置・材料/エッチ・洗浄・研磨〜


反応性イオンエッチング法(Reactive Ion Etching : :RIE)は1974年に初めて日電バリアン(後の日電アネルバ、現在はキヤノンアネルバ)で開発され[1]、1978年に反応性イオンエッチング(RIE)装置(DEA-503)が販売された[2]。 100oウェーハを7枚投入して、フロロカーボン系のガスを使用してシリコンをエッチングする装置である。さらに日電バリアンは超LSI研究組合と共同して、6個のプロセス室を持つ、マルチチャンバー方式の枚葉型エッチング装置(DEA-3016)を開発した。なお、日電バリアンはこれを反応性スパッタエッチングと呼んだが、後にIBMが呼称したRIEが一般的となった。

半導体製造において、反応性ガスのプラズマによるエッチングはレジスト除去[3]やポリシリコンのエッチング[4]に使われていた。反応性ガスのプラズマ中の中性ラジカルによるエッチングは等方性(深さ方向・横方向のエッチング速度が同等)であるため、エッチング後の断面形状は傾斜角が生じる。一方、RIEはスパッタ法[5]の原理を用いて、ウェーハに垂直方向の電界を印加してプラズマ中のイオンのみを引き出してエッチングする方法であり、断面形状がウェーハ面に垂直となる異方性エッチングが可能になった。これにより、エッチングマスクのレジスト寸法に忠実なパターン形成が可能になり、より精度の高い微細加工ができるようになった。以後、イオン発生源やイオンの制御法に様々な方式が開発されて行くが、RIEは半導体エッチングの基本方式となった。

 

図1 最初のRIE装置(DEA-503)  (キヤノンアネルバ提供)



図2 マルチチャンバー型枚葉式RIE装置(DEA-3016)  (キヤノンアネルバ提供)

【参考文献】
[1] N. Hosokawa, R. Matsuzaki and T. Asamaki “RF Spatter Etching by Fluoro-Chloro-Hydrocarbon Gases” Rroc. 6th International Vacuum Congress, Kyoto 1974
[2] 半導体歴史館 開発物語:ドライエッチング装置
[3] 半導体歴史館:1960年代後半:プラズマアッシャー
[4] 半導体歴史館:1977年:プラズマエッチング装置
[5] 半導体歴史館:1970年代前半:スパッタ―装置


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[1] 1970年代後半:等方性プラズマエッチングの採用
[2] 1970年代:プラズマエッチング装置
[3] 1970年代後半:プラズマCVD装置
[4] 1980年代前半:異方性プラズマエッチング装置(RIE)の導入
[5] 1980年代中頃:リフロー法からエッチバックによる平坦化に移行
[6] 1980年代:プラズマCVD(低温SiO2/SiN)主流
[7] 1990年代前半:HDPエッチ&CVD(ECR、ICP)
[8] 1980年代後半:枚葉式クラスター装置
[9] 1990年代:枚葉化装置の量産導入
[10] 1990年代後半:CMP技術の採用
[11] 1990年代後半:シャロートレンチアイソレーション(STI)の採用
[12] 1990年代後半:ダマシン法によるCu配線技術の採用


[最終変更バージョン]
Ver.001 2018/10/01