スマホがサクサク動くのは、どうしてか?半導体チップの製造過程で、きっとJSRの「最先端フォトレジスト」が使われているから。

サクサクした動きには、高性能な半導体チップが欠かせません。

情報を処理する半導体チップの集積回路は、シリコンウェハー上に電子素子(トランジスタ、抵抗、コンデンサ等)をたくさん形成して製造されます。例えばパソコンや高性能サーバー、スマートフォンの頭脳として働く高性能のマイクロプロセッサや高密度大容量のメモリチップを製造する工程には、さまざまな素材や技術が集約されています。ここではそれらの中から、半導体チップの極めて微細で複雑な集積回路(量産されている最先端のマイクロプロセッサでは回路の線幅が1mmの10万分の1程度)を作る際に使われる「フォトレジスト」をご紹介します。

半導体チップ
半導体チップの例
集積回路を形成したシリコンウェハーの例。ここから個々の四角いチップを切り出して配線し、パッケージに封入すると半導体チップとなります。

フォトレジストとは、どんなもの?

フォトレジストは、特定の光や電子線を受けると溶けやすさなどの性質が変わる感光性の液状樹脂で、半導体チップの集積回路の微細化・高密度化の進化に重要な役割を果たす材料です。最先端の半導体チップでは10nm(ナノメートル=1mmの百万分の1)レベルの極めて微細な加工が必要になります。微細な回路を作る工程で、特定の光や電子線が当たったところだけが溶ける性質を使って、フォトマスクに描かれたパターンの図を、シリコンウェハー上に塗布したフォトレジストに、写真撮影と似た原理で転写します。微細なパターンをいかに正確に写し取れるか、その後のエッチングなどの処理の間きちんとフォトレジストで保護し続けられるか、保護の役割を終えたら残らず除去できるか、といった性質が回路の微細化・高密度化と生産性を左右します。JSRは半導体の微細化にあわせて常に最先端の材料を開発して半導体チップの高性能化・省電力化・小型化に貢献しており、JSRのフォトレジストは、世界中の半導体デバイスメーカーで広く使われています。

フォトレジスト製品
フォトレジスト配線製造工程
1. 表面に酸化膜を形成したシリコンウェハーを高速回転させながら、フォトレジストを均一に塗布します。
2. フォトレジストが均一に塗布された状態。
3. 写真撮影の原理で、回路パターンが刻印された「フォトマスク」の上からレーザー光を照射し、フォトレジストを露光させます。
4. フォトレジストの露光した箇所は、性質が変わり現像液に溶けるようになります。
5. 露光によって反応した部分を現像液によって溶かして取り除きます。
6. フッ素系プラズマによってフォトレジストで保護されていない箇所の酸化膜を除去します。
7. 酸素ガスをプラズマ化させ、役割を終えたフォトレジストを灰化(アッシング)して除去します。
8. フォトレジストが取り除かれ、酸化膜のパターンが形成されました。
9. 形成された微細な溝に、電子回路となる金属膜(銅など)を堆積させます。
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