レジスト剥離とは?

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レジスト剥離とは?

レジストとは

レジストとは、工業製品の製造過程で、対象物に保護膜を形成し、任意の加工を行うための技術です。主に半導体の製造工程などで使われます。
半導体材料であるシリコンウエハにエッチング(食刻)などの処理を施す際、レジスト処理によって事前に樹脂保護膜を形成することで、狙った箇所のみに処理を加えることができます。レジスト(Resist)は、英語で「耐える」という意味で、処理に耐える、表面を保護することからこのように呼ばれています。

レジストは、塗布やパターニング(保護膜の形成方法)によって、いくつかの種類があります。なかでも半導体の製造工程では、感光性のあるレジスト材料を使用し、光を照射して任意の形の保護膜を形成するフォトレジスト(photoresist)が主に使用されています。フォトレジストに光を照射して回路などのパターンを生成することをフォトリソグラフィと言います。

これとは異なり、必要な部分に直接、樹脂を印刷するスクリーン印刷レジストという手法もあります。
微細な加工には向いていませんが、大面積や量産に対応しやすく、プリント基板などに多く用いられています。

レジスト剥離とは

レジスト剥離とは、半導体の製造工程でエッチング処理を施し、回路を形成したあと、不要になったフォトレジスト膜を除去することを言います。

一般的に、半導体製造のフォトリソグラフィ工程は次のような手順で行われます。
まず、酸化膜を形成したシリコンウエハにフォトレジスト材料を塗布。その後、露光・現像して回路の設計図となるパターンを基盤上に転写します。フォトレジストを保護膜としてフォトレジストのない部分を食刻し、回路を形成します。最後に、不要になったレジスト層を剥離することで、求めるパターンが形成された基板が得られます。場合によっては、このような工程を繰り返すことで、多層構造を持つ集積回路が作られます。

半導体製造工程におけるフォトリソグラフィの基本的な流れ

(1)シリコンウエハにフォトレジストを塗布
(2)光を照射(露光)し、フォトマスク(回路等の設計図)をフォトレジストに転写
(3)現像し、設計図に基づいたフォトレジストパターンを形成
(4)フォトレジストのない部分をエッチング(食刻)処理する
(5)不要になったフォトレジストを剥離、除去する

レジスト剥離手法の種類

レジスト剥離の方法は、有機溶剤を用いる「ウェットプロセス」、プラズマやオゾンなどのガスを用いる「ドライプロセス」の大きく2つの手法に分けられます。
ウェットプロセスは、アルカリ溶液やアミン系溶液などの有機溶剤系の剥離液を接触させることでレジストを除去する方法です。レジスト層を剥離する速度がはやく、製造効率がよいことから、従来多く活用されています。
ただし、ウェットプロセスは、有害な薬液の管理や廃液の環境負荷に関する配慮が必要であるという課題もあります。そのため近年では、環境負荷を低減する剥離液の開発も進んでいます。

ドライプロセスの手法では、真空環境でプラズマを発生させ、レジストを気化して除去する方法が一般的です。またこのほかにも、紫外線などの光を照射してレジストの化学反応を促進させる方法や、レーザー光を照射して剥離する方法もあります。ドライプロセスは、複雑で高額な機器が必要であるためコストはかかりますが、微細な処理が可能です。


レジスト剥離加工をするには

レジスト剥離加工をするには、上記のようにいくつかの手法があります。どの方法が適しているかは、半導体設計において求められる精度や、コスト・数量も含めた製造プロセスの計画によって異なります。
必要な材料・装置は、ウェットプロセスの場合は剥離液と薬液層を搭載した装置(ウェットステーション等)が必要となります。

剥離液にもさまざまな種類があり、転写方式の違い(ポジ型専用、ネガ・ポジ両用)や厚膜用などの用途によって剥離液を選択する必要があります。 また、ドライプロセスの場合は、プラズマを発生させるプラズマアッシング装置などが必要です。いずれの場合も、製造プロセス全体の最適化が必要であり、フォトリソグラフィ工程に必要な材料や装置を検討する際には、フォトレジストに関する総合的なノウハウを持つ装置メーカー、材料メーカー等に相談することが重要です。

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