ウェットリンス機構付きメタルエッチャーの開発
小室健司＊1・前田雄二＊1・長田智明＊1・上村隆一郎＊2・長田大和＊2

Developments of Dry Etcher equipped wet rinse unit for metal process
Kenji KOMURO＊1, Yuji MAEDA＊1, Tomoaki OSADA＊1, Ryuichirou KAMIMURA＊2 , Yamato OSADA＊2＊2＊1
Advansed Electronics Equipment Division, ULVAC, Inc. 2500 Hagisono, Chigasaki, Kanagawa, 253-8543, Japan
Institute of Semiconductor and Electronics Technologies, ULVAC, Inc. 1220-14, Suyama, Susono, Shizuoka, 410-1231, Japan

With our dry etching equipment, high density plasma (5E10〜1E11 / cm3) can be generated at low pressure (0.07〜13.3Pa) by ISM (Inductive Super Magbetron) type plasma source, uniform etching distribution by magnet It is possible.
In this issue, we developed dry and wet composite mass production type dry etching equipment for high quality SAW
filter.
The feature of this device is solved by developing hardware that performs a series of processing under low dew point
environment wet etching after dry etching, against corrosion which is particularly likely to occur in composite metal film.

1．はじめに第 4 の産業革命ともいわれる IOT（Internet Of Thing）
は，全てのモノとコトとをインターネットにつなげて世界を変えていく技術革命である．IOT 革命によって，生み出される新たな市場は，2020 年には少なく見積もっ
Figure 1ても 360 兆円はあると言われており，その中でもセンサ

SAW filter feature trendや電子部品のマーケットシェアは，日本が世界の 50％
上 記 に 加 え て，4G か ら 5G 規 格 へ の 移 行 に よ り，以上を握っている．

SAW フィルタのライン幅はより狭くなり，加工寸法精IOT の本格普及によりネットワークに接続されるデバ度が非常に重要になってくる．

イスと，それに付随するセンサの数が急速に膨れあが

本稿では，高品位 SAW フィルタ向けドライエッチン

り，必要とされる超小型，超薄型の電子部品は爆発的にグ装置 NE-7800 を紹介し，櫛型電極のドライ / ウェッ増加する．

トプロセスにおける問題を解決しつつ，高信頼性加工がIOT を支えるために必須と言われている次世代通信規実現できる技術について記述する．

格 5G では，通信機器や RF デバイスにとっても新たな技術が必要になってくる．

2．SAW フィルタの製造工程

RF デバイスの中でも，SAW フィルタ（Surface Acoustic Wave Filter，表面弾性波フィルタ）は必要な周波数のみを通す通信機器のキーとなる受動部品であり，スマFigure 2 に SAW フィルタの説明図を示す．

ートフォンの高性能化により，スマートフォン 1 台当た

SAW フィルタとは，圧電体の薄膜，もしくは基板上りの部品搭載数が増加し，現在多いものでは 50 個近くに形成された規則性のある IDT（InterDigital Transduc-にもなる．

er，櫛型）電極により，特定の周波数帯域の電気信号を現在の 4G 世代スマートフォンで使われている周波数取り出す素子のことである．

は 700 MHz〜2.5 GHz，3.5 GHz であるが，5G 世代とな櫛型電極のライン幅の微細化は，製造工程におけるパると 5〜6 GHz，10〜20 GHz，更には 60 GHz という周ーティクル発生の抑制やパターン形成工程における加工波数も使われるようになる．
Figure 1 に，RF デバイスの周波数帯と今後の技術動向を示す．高周波化しても，既存のプラチナバンド帯やLTE 帯にも対応する必要があり，積載個数は増加の一歩をたどっている．
＊1（株）アルバック 電子機器事業部（〒 253-8543 神奈川県茅ケ崎市萩園 2500）＊2（株）アルバック 半導体電子技術研究所（〒 410-1231 静岡県裾野市須山 1220-14）

Figure 2

1SAW filter structureFigure 3

SAW filter front process flow

Figure 5

Dry etching tool structure

Figure 6

Corrosion of electrode

精度の向上が求められることを示唆している．
Figure 3 に SAW フィルタの一般的な製造工程を示す．
電極パターンの形成には従来技術としてリフトオフ法が用いられてきたが，電極間が 1 μm 以下になるような微細プロセスにはドライエッチング法が必要になってくる．
当社のドライエッチング装置では，ISM（Inductive SuperMagbetron）方式のプラズマ源により，低圧（0.07〜13.3 Pa）で高密度プラズマ（5E10〜1E11/cm3）を発生

化物と大気中の水分とが反応し，HCl が生成されることすることができ，マグネットにより均一なエッチング分でコロージョンが誘発される．Figure 6 に，IDT 電極パ布が可能である．

ターンのコロージョンの発生例を示す．
特に AlCu 合金においては，Cu の含有量が多い場合

Figure 4 にドライエッチング後のウェット工程を示にコロージョンの発生が顕著であり 1），ドライエッチンす．
電極材料をドライエッチングした後にウェット工程にグの後処理方法の最適化が必要となる．そのため，ドラてフォトレジストを剥離し，ウェット工程で取り切れなイエッチング後に以下の処理を追加し比較実験を行っ

い残渣を最終的にドライアッシング工程で除去するのがた．

一般的である．

① O2 プラズマ処理

Figure 5 にドライ / ウェット複合装置構成の一例を示② H2O プラズマ処理

す．

③純水流水洗浄
その結果は Figure 7 に示す通り，①では Al 合金のコ

3．ウェットリンス工程における問題と解決手法

ロージョンを抑制できず，②，③の処理によって，大気中に 6 時間放置してもコロージョンは観察されず，発生を抑制することが確認できた．

Al，Al 合金系の材料は，被エッチング表面に吸着残また，Al 合金のドライエッチングでは，Figure 8 に留する塩素や反応生成物である塩化アルミニウム等の塩示すようなフォトレジスト除去残渣フェンスがしばしば発生するため，これも後処理で剥離，除去する必要がある．フェンスはジェット洗浄を用いて剥離する方法があFigure 4

Figure 7Wet process flow2Corrosion afterFigure 8Fence of electrode

Figure 11

Atmosphere exposure time dependent ofcorrosion

Figure 12Corrosion suppression by dew point control

環境の露点を−35℃以下に制御したところ，Figure 12
Figure 9に示す通り完全に抑制できることが分かった．

Yield in the substrate

以上の結果から，ドライエッチングの後処理方法として，環境を管理した状況でウェット処理による脱塩素，並びにフェンス除去を分けて行うことにより，各々の問題を解決した．
Figure 13 に改善したウェット工程を示す．

Figure 10

ドライエッチングからウェットリンスまでの間は露点

Side wall deposition peeling result by chemicaltreatment after

管理が重要であることから，新たに開発した装置では，ロボットによる受け渡し空間の露点を管理し得る仕様としている．

るが，SAW デバイスでよく用いられる LN（LiNbO3：ニオブ酸リチウム）基板の場合，Si に比べてせん断応力

Figure 14 に新しい装置の外観を示す．

が小さく基板破損の懸念から，ジェット水流圧力を落と

2 つのウェットプロセス機構と受け渡しの大気ロボッさざるを得なく，フェンス剥離マージンが低下し，歩留トは窒素雰囲気にて低露点環境（−35℃）にて運転されりを向上し難い．そこで，我々は専用の剥離液を用い，るようになっている．本装置の開発により，歩留り向上

Figure 9 に示すように基板面内での歩留り向上を確認しと無人化を達成可能となり，高品位 SAW フィルタの量た．

産に大きく貢献することとなった．

ただし，この剥離液によるフェンス除去工程は，Figure 10 に示す通り，前述の① O2 プラズマ処理，② H2Oプラズマ処理を経由した基板ではフェンスを形成する主成分である Al が酸化し，フェンスを除去し切れないという問題が発生した．一方，③流水洗浄では酸化が発生しないため，完全にフェンスを除去できることを確認し最適と判断した．
前述の③はウェット処理であるため，真空下で行われるドライ処理後，基板は大気圧下に曝される．Figure
11 に示す通り，コロージョンの発生頻度はエッチング後の大気に曝される時間に大きく影響され，3 秒という瞬時であっても完全に抑制することはできない．この原因は大気中の水分の影響と推定し，大気圧下に曝される

Figure 13

3

Wet process flow4．まとめ
低露点環境下で，塩素系ドライエッチング後のウェットプロセスを最適化することにより，コロージョンやフェンスの問題を解決し，低欠陥加工が可能な量産装置を開発することができた．
本装置では更にアンテナ形状の最適化やプロセス室内のエッチャント濃度の最適化のために均一化リングを採用し，ウエハ全面において加工寸法均一性の向上を達成している．
今後拡大していく RF デバイスの製造メーカへワール
ドワイドに広く拡販するとともに，差別化された高性能メタルエッチャーとして，他のデバイスへの応用展開も図っていきたい．
Figure 14

文New dry etching tool

献1）O. Seri, S. Furuya, and N. Soga: J. Jpn. Inst. Light
Met., 39（10）, 724-729, 1989

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