Wet Etchingとは?――薬液で材料を選択的に溶かす
Wet Etchingの反応、拡散、境界層、選択比、異方性、温度・濃度・流れと装置構成を解説する。
まず結論
Wet Etchingは、液体Chemicalを材料表面へ供給し、化学反応によって不要材料を溶解除去する加工です。
単純な「薬液に浸ける」工程に見えますが、反応速度だけでなく、薬液が表面へ届く速度と生成物が離れる速度まで結果を左右します。
基本メカニズム
- ReactantがBulk液から表面へ移動
- 表面へ到達
- Chemical Reaction
- 可溶性生成物ができる
- 生成物が表面から液中へ移動
このためReaction KineticsとMass Transferの両方を考える必要があります。
Boundary Layer
表面近傍では液流速が低下し、物質移動を妨げる層が形成されます。撹拌、Spray、Wafer回転などで境界層厚さが変わるとEtch Rateも変化し得ます。
温度と濃度
多くの反応は温度上昇で速くなりますが、Chemical分解、揮発、Selectivity、面内温度差も問題になります。
濃度も単純に高ければよいとは限りません。
Isotropicと結晶異方性
Amorphous膜などでは等方的なEtchが多い一方、単結晶SiをKOH/TMAH等で加工すると結晶面によりEtch Rateが異なるAnisotropic Wet Etchingが可能です。
装置方式
- Batch Dip
- Single Wafer Spin
- Spray
- Puddle
- Circulation Tank
用途により、Throughput、Uniformity、Chemical使用量、Cross Contaminationが異なります。
実機で問題になるもの
Bubble、Particle、Chemical Aging、Temperature Distribution、Flow Distribution、Filter、Pump、Material Compatibility、Corrosion、Drying Markなどです。
次に読む
- Dry Etchingとは?
- Mass Transferとは?
- 半導体洗浄とは?
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