フォトレジスト

フォトレジスト：光と化学反応で精密パターンを創る素材

フォトレジストは、光や電子線などの照射によって溶解性などの性質が変化する物質です。この特性を利用して、半導体製造やプリント基板製造などのフォトリソグラフィ工程において、基板上に微細なパターンを形成する役割を担っています。かつては、エッチングなどの処理から基板を保護する役割が主でしたが、現在では、露光と現像によって画像層を形成できる物質であれば、フォトレジストと呼ばれます。

ネガ型とポジ型：光の反応で異なる性質を示す

フォトレジストは、光や電子線への反応様式によって、大きく「ネガ型」と「ポジ型」に分類されます。

ネガ型フォトレジストは、露光された部分が現像液に溶けにくくなります。そのため、現像後には露光された部分が残るという性質があります。しかし、現像には有機溶剤を使用することが多く、環境面や微細加工への対応という点で課題がありました。そのため、半導体製造分野では使用が減少傾向にあります。

ポジ型フォトレジストは、露光された部分が現像液に溶けやすくなります。そのため、現像後には露光されなかった部分が残ります。現像液には、TMAH（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）などのアルカリ性の有機溶液が用いられます。ポジ型はネガ型と比較して、微細加工に適しているため、現在では主流となっています。

ネガ型とポジ型は、マスクの種類によっても使い分けが重要になります。ネガ型のマスクを用いる場合は、露光された部分が版上に残り、ポジ型のマスクを用いる場合は、露光されなかった部分が版上に残ります。特に、水なし平版印刷版などでは、露光された部分にシリコーンゴムが残るため、フォトリソグラフィで印刷版を作成する際は、原版作成プロセスとフォトレジストの種類を適切に選択する必要があります。

露光波長：多様な光源に対応する

フォトレジストは、使用する光源（露光波長）によっても分類されます。

半導体レーザー: 様々な波長（830nm、532nm、488nm、405nmなど）のレーザーが使用され、プリント基板や平版印刷版の製造などに用いられます。
メタルハライドランプ、高圧水銀灯: g線（436nm）、h線（405nm）、i線（365nm）などの波長を有し、比較的汎用性の高い光源です。
エキシマレーザー: KrF（248nm）、ArF（193nm）、F2（157nm）など、短波長の紫外線を照射します。主に半導体製造の最先端プロセスで使用されます。
EUV（極端紫外線）: 13.6nmという極めて短い波長を有し、半導体製造において微細加工を実現する上で重要な技術です。
* 電子線: マスク製造などに使用されます。

このように、フォトレジストは使用する光源に応じて、その種類や特性が大きく異なります。

国際情勢とフォトレジスト：日本の輸出管理強化

2019年、日本は安全保障上の理由から、韓国への半導体材料の輸出管理を強化しました。この際、日本が市場を寡占していたフォトレジストも対象となり、日韓貿易摩擦を引き起こしました。韓国は、日本以外のメーカーを探し、供給元を多様化することで、日本のフォトレジストへの依存度を下げることに成功しました。しかし、その裏には、日本の企業が海外に設立した工場が関わっているという事実もありました。この出来事は、フォトレジストが国際情勢に大きな影響を与える重要な素材であることを示しています。

まとめ

フォトレジストは、光や電子線との相互作用を利用してパターン形成を行う重要な感光性物質です。その種類、特性、そして国際情勢への影響など、多角的な視点から理解することが重要です。半導体産業のみならず、プリント基板製造など、幅広い産業において不可欠な存在となっています。

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