概要

フォトリソグラフィーとは、感光性の物質を塗布した物質の表面をパターン状に露光することで、露光された部分と露光されていない部分からなるパターンを形成する技術を言います。主に、半導体素子、プリント基板、印刷版、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネルの製造に用いられています。

フォトリソグラフィーの役割

基板の上にレジストという感光性の液体を塗布し、紫外線を照射すると、光が照射された部分が変質しその後、現像液と呼ばれる液体に通すと所定のパターンが基板上に形成されます。パターンが形成された基板を、エッチングを行うとレジスト膜が除去された部分がエッチングされレジスト膜でマスキングされている部分はパターンが残ります。レジスト膜を除去すると、パターニングされた基板が完成します。

フォトリソグラフィーは、上記のような感光性の形成皮膜を露光・現像することで、基板や対象物にパターンを形成する手法で、主にエッチング工程のマスキングとして使用されています。写真法によるパターン形成ですので、微細なパターン形成にも対応出来ます。

実際の手順

基板の洗浄

レジストの密着を良くするため、基板表面の有機物や油脂を除去します。洗浄方法はエタノールを使用した超音波洗浄や脱脂薬品などを使用します。

レジスト形成

レジストを形成する方法は、コーターやコーティングマシン、スクリーン印刷、ドライフィルムの貼付けなどにより　必要な厚みのレジスト皮膜を形成します。レジストの特性として、粘度が大きく影響します。粘度が低い方が、薄いレジスト膜を形成でき、更にはファインパターンの形成に適しています。

但し、レジスト膜が薄いことにより、エッチング時に皮膜が破壊される懸念もあります。スクリーン印刷でのレジスト皮膜は　他の工法に比べて　膜厚均一性には劣りますが、スクリーン印刷特有の厚膜に対応していることと、タック性に優れています。

プリベーク

レジスト膜形成後、露光前に加熱し皮膜を仮硬化させます。硬化温度や時間は、メーカーのデータシートより設定します。

露光

マスクパターンを取り付け、その上から紫外線を照射します。露光時間は、メーカー推奨の紫外線光量を照射します。紫外線光量は少なすぎても多すぎてもいけません。特に、長すぎると、照射された光が回り込んでしまい、垂直の壁が楔のような形になってしまいます。

ＰＥＢ（Post Exposure Bake）

露光後、現像前の加熱処理です。レジストによっては、ＰＥＢを必要としないものもあります。

現像・リンス

使用するレジストに適した現像液でパターンを「現像」します。現像時間は、現像機によっても異なりますので、現像テストを行い設定します。現像後、リンス液で現像を止め洗浄します。

ポストベーク

最終の加熱硬化です。現像時に、水分が残っていると、蒸発の際に悪影響を及ぼしますので、ベーク前に十分に水分を切る必要があります。

フォトリソグラフィーの用途

写真製版

スクリーン印刷版、フレキソ版、平版など

プリント基板の回路パターン形成

銅箔基板へのエッチングレジストのパターン形成

シリコン基板へのパターン形成

シリコンウエハーへのエッチングレジストのパターン形成

ガラス基板へのパターン形成　（液晶ディスプレイ、タッチパネルなど）

透明電極への、パターン形成

金属精密部品など

金属微細部品をエッチング加工で製造する際のマスキングの工法