最大の半導体製造装置市場となった「ドライエッチング」とは：湯之上隆のナノフォーカス（1） ドライエッチング技術のイノベーション史（1）（3/3 ページ）

半導体製造において欠かせないドライエッチングプロセス。ドライエッチング技術は、どのような技術改良を重ねてきたのだろうか。本連載では6回にわたり、ドライエッチング技術で起こったイノベーションの歴史をたどる。

[湯之上隆（微細加工研究所）, 有門経敏（Tech Trend Analysis），EE Times Japan]

RIEの原理

　絶縁膜の一種であるSiO₂の異方性加工を行う場合を例にして、RIEの原理を説明する（図5）。

図5：リアクティブ・イオン・エッチングの原理（クリックで拡大）

　まず、CF₄やC₄F₈などのCF系ガスとArガスによる混合プラズマを発生させる。プラズマ中では、電子衝突により、CF_Xの反応種（ラジカル）と、Ar^＋イオンやCF_X^＋イオンが生成されている（X＝1〜3）。このうち、ラジカルが、拡散により、SiO₂の表面に到達し、付着する。

　次に、シリコンウエハーにバイアスを印加して、Ar^＋イオンおよびCF_X^＋イオンをウエハーに垂直に引き込む。イオンがSiO₂表面に衝突すると、その衝撃でSiO₂の分子結合が切れるとともに、運動エネルギーの一部が熱エネルギーに変換され、ホットスポットと呼ばれる局所的な高温状態が生じる。その熱エネルギーが化学反応を促進する。この一連の現象は、イオンアシスト反応と呼ばれている。

　その結果、SiF₄やCOなど、蒸気圧の高い反応生成物が形成され、これが揮発することによって、エッチング反応が進む。その際、Ar^＋イオンおよびCF_X^＋イオンの入射方向にエッチングが進むため、異方性加工が実現する。

　以上がRIEの原理である。次回（連載第2回）では、プラズマを用いたドライエッチングを発明したのは誰か、それを発展させてRIEを発明したのは誰かについて詳述する。

　少しだけ予告をしておくと、RIEという言葉を生み出したのは、IBMであるが、RIEの概念を世界で初めて発明したのはIBMではなく、NEC傘下の日電バリアン（現：キヤノンアネルバ）である。

　その日電バリアンは、リアクティブ・イオン・スパッタリング（RIS）と名付けたが、その名称は定着せず、後から発明したIBMの名称RIEが普及した。その事情についても詳述したい。

⇒次回に続く

⇒連載「湯之上隆のナノフォーカス」記事一覧

筆者プロフィール

湯之上隆（ゆのがみ たかし）微細加工研究所 所長

1961年生まれ。静岡県出身。京都大学大学院（原子核工学専攻）を修了後、日立製作所入社。以降16年に渡り、中央研究所、半導体事業部、エルピーダメモリ（出向）、半導体先端テクノロジーズ（出向）にて半導体の微細加工技術開発に従事。2000年に京都大学より工学博士取得。現在、微細加工研究所の所長として、半導体・電機産業関係企業のコンサルタントおよびジャーナリストの仕事に従事。著書に『日本「半導体」敗戦』（光文社）、『「電機・半導体」大崩壊の教訓』（日本文芸社）、『日本型モノづくりの敗北　零戦・半導体・テレビ』（文春新書）。

有門経敏（ありかど つねとし）Tech Trend Analysis代表

　1951年生まれ。福岡県出身。大阪大学大学院博士課程（応用化学専攻）を修了後、(株)東芝入社。2001年、(株)半導体先端テクノロジーズ出向を経て、2004年、東京エレクトロン(株)入社。技術マーケテイングと開発企画を担当。現在、Tech Trend Analysisの代表として産業や技術動向の分析を行っている。