原子層エッチング(ALE)とは

Atomic Layer Etching (ALE)

最終更新:2026-10-07・エッチング装置・製造プロセス|用語集のExcel・PDF版をダウンロード

定義・解説

原子層エッチング(ALE:Atomic Layer Etching)とは、表面の原子を1原子層ずつ精密に除去するエッチング技術です。化学的修飾ステップと低エネルギーイオン照射(または熱処理)ステップを交互に繰り返す自己停止型(Self-Limiting)の逐次反応により、オングストロームスケールの精度でエッチングを制御できます。原子層堆積(ALD)と対をなす技術として位置づけられ、「ALDと逆の工程」と表現されることもあります。

ALEの基本プロセスは2ステップで構成されます。①修飾ステップ:反応性ガス(例:Cl₂やF含有ガス)をウェハ表面に暴露し、表面原子1層のみを化学的に活性化(修飾)します。自己停止反応のため、1層以上は反応しません。②除去ステップ:低エネルギーのAr⁺イオンビームまたは熱エネルギーを与え、修飾された表面層のみを選択的に除去します。この2ステップを繰り返すことで、1サイクルごとに1原子層(〜0.1〜0.5nm)の精度でエッチングが進みます。

ALEが先端半導体製造で重要性を増している理由は、3nm以下のトランジスタ形成に必要な「ダメージフリー・高選択比・原子スケール制御」の要求です。FinFETやGAAナノシートのゲートリセス加工、High-k誘電体の薄膜精密除去、エッチング後の表面粗さ(LWR)の最小化などに対して、従来のプラズマエッチング(RIE)では過剰なダメージが生じる問題をALEは解決します。

ALEには「プラズマALE(イオン支援型)」と「熱ALE(熱エネルギー型)」の2種類があります。プラズマALEはSi・GaN・SiNなど多くの材料に適用でき、Lam Research(VECTOR ALE)やApplied Materials(Centura)が装置を市場投入しています。熱ALEはAl₂O₃やHfO₂などの酸化物の精密除去に適しており、より低ダメージで加工できます。

ALEは今後さらに重要性が高まる技術と見られており、GAA/CFETのゲートスタック加工、エアギャップ形成、2D材料の原子層制御エッチングへの応用が期待されています。Lam Research・Applied Materials・東京エレクトロンがALE装置開発の主要プレイヤーです。ALEの普及は「より少ない物質で、より精密に」という先端製造のトレンドを体現しており、半導体装置産業の高付加価値化を牽引しています。

図解

原子層エッチング(ALE)と連続プラズマエッチングの比較
成膜のALDに対応する「除去版」。極薄の膜を正確に削る工程で使う。

紛らわしい言葉の切り分け

ALEとRIE。違いは原子層単位で制御できるかどうかです。ALEは表面の改質と除去を交互に繰り返し、自己停止する反応で原子層ずつ削るため、選択比が高くダメージも小さくなります。RIEはプラズマで連続的に削るため速い一方、下地にダメージが入りやすくなります。 比較記事 →

この用語を扱う職種

前工程(ウェハプロセス)エッチングエンジニア(ドライエッチング工程)

設備の製造メーカー

Lam Research米国

エッチング装置の世界的リーダー。約39%の市場シェアを持ち、原子層エッチング(ALE)技術で先端3Dチップアー…

Applied Materials米国

世界最大の半導体製造装置サプライヤー。成膜、除去、改質、分析の包括的な製品ポートフォリオで、ウェーハ製造の全工…

東京エレクトロン(TEL)日本

世界第3位の半導体製造装置メーカー。塗布現像、成膜、エッチング装置で高いシェアを誇り、先端プロセスに不可欠な技…

この用語に関連する製品

型番は各社の公式製品ページで確認したものです。出典のリンクは各製品ページに載せています。

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出典・参考資料

  1. Lam Research「Kiyo® 製品ページ」(2026/10/07 確認)
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