エッチング (微細加工)
微細加工におけるエッチングは、製造過程でウェハーの表面から層を化学的に取り除くために使われる。エッチングは非常に重要なプロセスモジュールであり、あらゆるウェハーは完成するまでに多くのエッチングのステップを経る。
多くのエッチングのステップで、エッチングに耐える「マスキング」材料によりウェーハの一部がエッチャントから保護される。場合によっては、マスキング材料はフォトリソグラフィを用いてパターン化されたフォトレジストである。シリコンナイトライドなどのより耐久性のあるマスクが必要な場合もある。
エッチング媒質と技術
エッチャントの2つの基本タイプは、液相（ウェット）とプラズマ相（ドライ）である。それぞれいくつかの種類がある。
ウェットエッチング
最初のエッチングプロセスでは、液相のエッチャントを用いる。ウェハーはエッチャントの槽に浸すことができ、エッチャントは良いプロセス制御を実現するために攪拌する必要がある。例えば、緩衝フッ化水素酸(BHF)は、シリコン基板上で二酸化シリコンをエッチングするために一般的に使われる。
様々な特殊なエッチャントを使用して、エッチングされた表面を特徴づけることができる。
ウェットエッチングは普通等方性であるため、厚い膜をエッチングするときに大きなバイアスが生じる。また、大量の有毒廃棄物の処分も必要である。これらの理由により、最先端のプロセスで使われることはほとんどない。しかし、フォトレジストに使われる現像液はウェットエッチングと類似のものである。
液体へ浸す代わりに、単一ウェハーマシンはベルヌーイの定理を用いて気体（通常は純粋な窒素）を使いエッチャントを片方に適用しながら、反対側を緩衝および保護する。これは前面もしくは背面のいずれかに行うことができる。エッチングの化学物質は、マシン内にあるときに上面に塗られ、底面は効果を受けない。このエッチング方法は「バックエンド」プロセス(BEOL)の直前に特に効果的である。BEOLでは普通、ウェーハはバックグラインド後に非常に薄くなり、熱や機械的ストレスに非常に敏感となる。数マイクロメートルの薄い層をエッチングすると、バックグラインド中に生じた微小な亀裂が取り除かれ、破損することなくウェーハの強度と柔軟性が劇的に向上する。
プラズマエッチング
現代のVLSIプロセスではウェットエッチングを避け、代わりにプラズマエッチングを使用する。プラズマエッチャーは、プラズマのパラメータを調整することによりいくつかのモードで動作することができる。通常のプラズマエッチングは0.1～5Torr（この圧力の単位は真空工学で一般的に使われ、1Torrは約133.3Paである）で動作する。プラズマは、エネルギーの高い中性に帯電したフリーラジカルを生成し、ウェハー表面で反応する。中性粒子はあらゆる角度からウェハーを攻撃するため、このプロセスは等方性である。
プラズマエッチングは等方性（すなわち、パターン化された表面で下向きエッチング速度とほぼ同じ側面のアンダーカット速度を示す）にも、異方性（すなわち、下向きエッチング速度よりも小さい側面アンダーカット速度を示す）にもなりうる。このような異方性は、深掘りRIEで最大化される。プラズマエッチングに対して使われる異方性という用語は、方位依存性エッチングを指すときに使われる同じ用語と混同すべきではない。
プラズマのソースガスには通常、塩素やフッ素が豊富な小分子が含まれている。例えば、四塩化炭素 (CCl₄) はシリコンとアルミニウムをエッチングし、トリフルオロメタンは二酸化ケイ素と窒化ケイ素をエッチングする。酸素を含むプラズマは、フォトレジストを酸化し（プラズマ灰化）その除去を促進する。
イオンミリングまたはスパッタエッチングでは低圧力、多くは10⁻⁴ Torr(10 mPa)が使われる。希ガス（多くはAr⁺）のエネルギーの高いイオンをウェハーに衝突させることで、運動量を移動させ基板から原子をたたき出す。エッチングはほぼ一方向からウェハーに近づくイオンにより行われるため、このプロセスは高い異方性がある。その一方、選択性は低い傾向がある。反応性イオンエッチング(RIE)は、スパッタエッチングとプラズマエッチングの間の条件（10⁻³～10⁻¹ Torr）で動作する。深掘りRIE(DRIE)は、RIE技術を改良し深く狭い形を作る。