ウェットエッチング

そもそもエッチングとは、IC回路形成を目的に表面加工を行う加工技術のこと。ウエハ上に回路を描いた後に不要な酸化膜を取り除く必要がありますが、エッチングによって不要な層を除去します。

なお、エッチングにはウェットエッチングとドライエッチングの2種類の方法があり、ウェットエッチングでは化学薬品を用いて腐食させ、不要な部分を取り除きます。

ウェットエッチングのメカニズム

ウェットエッチングでは、硫酸や硝酸、りん酸、フッ酸などの化学溶液を用います。化学溶液には腐食作用があり、化学反応が起こることでウエハ上の不要な層を除去できます。

ウェットエッチングでは化学溶液が加工材を侵食していく際、浸食の進み方に「等方性」と「異方性」の2つのパターンがあります。

まず等方性エッチングでは、腐食があらゆる方向へ等しく進みます。ただ、ウェットエッチングでは腐食させたくない部分にマスキング処理を施しますが、等方性エッチングではマスキングの下までエッチング液が浸食してしまいます。

一方異方性エッチングでは、反応をコントロールすることでマスキングの下に浸食させないようにすることができます。

ドライエッチングとの違い

エッチングには、等方性が基本であるウェットエッチングの他に、異方性を基本としたドライエッチングがあります。以前はウェットエッチングが主流でしたが、加工精度にやや欠ける点がありました。そこで精密な加工が可能なドライエッチングが誕生。ドライエッチングでは化学溶液を使わず、ガスやイオンを用いてウエハ上の不要な層を除去します。

ウェットエッチングの加工工程

1. レジストによってマスキング
   エッチングによって腐食させる部分と腐食させない部分を分けるため、マスキングを行う必要があります。このマスキングをレジストと呼びます。
   レジストは、基板上に接着された被加工材に感光剤を塗布し、フォトマスクによって強光を照射します。照射した部分はアルカリ溶液で溶ける性質に変化するため、アルカリ溶液で洗浄すると目的の部分のみが残り、レジストが形成されます。
2. エッチング
   硝酸や酢酸などを混合したエッチング液を用いてエッチングを行います。ディップ方式とスピンエッチング方式などにより、被加工材にエッチング溶液を触れさせます。ディップ方式ではエッチング液を貯めた槽に被加工材を浸漬。スピンエッチング方式では吸着や機械式チャックで固定された被加工材を回転させ、エッチング液を噴霧します。
3. レジストを除去
   エッチング後は残存したレジストを取り除かなければなりません。そのため、被加工材の加工面に光を当て、感光剤を除去します。

ウェットエッチングのメリット

コストを低減できる

ウェットエッチングのメリットはコストを安く抑えられる点にあります。ウェットエッチングでは化学薬液を用いてエッチングを行いますが、薬液はそれほど高価ではありません。また、ウェットエッチングを行うための装置もドライエッチング用と比較して安価であり、10分の1程度の費用で済みます。

生産性が高い

ウェットエッチングは加工スピードが速く、同時に複数の基盤を処理することも可能。大量生産にも向いています。さらに生産コストも下げることができます。

基板へのダメージを抑えられる

ウェットエッチングではエッチングにプラズマなどを使用しないため、基板を傷つけるリスクが低いのが特徴です。プラズマを用いるドライエッチングでは基板を傷つける可能性があるため注意が必要です。

ウェットエッチングのデメリット

加工精度に劣る

コストを抑えてエッチングを行えるウェットエッチングですが、加工精度はドライエッチングに劣ります。等方性のウェットエッチングでは感光膜とエッチングされた酸化膜に形状の差ができてしまうのです。そのため、ミクロンオーダーの厚い金属膜のパターンニングなどの用途がおすすめです。また、微細な加工が不要な製品を大量に生産したい場合はウェットエッチングが向いているでしょう。

エッチング液の廃液処理が必要

ウェットエッチングでは化学溶液を用いるため、使用済みの薬液を処理しなければなりません。安価なコストで行えるウェットエッチングですが、廃液処理の手間がかかることを覚えておきましょう。

コスト重視ならウェットエッチングがおすすめ

ウェットエッチングでは化学溶液を用いて化学反応を起こし、ウエハ上の不要な層を取り除きます。ドライエッチングよりもコストを抑えることができ、大量生産も可能。ただし微細な加工は苦手で加工精度はミクロンレベル。ナノレベルでの加工が必要な場合はドライエッチングを選びましょう。

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