第8章 レーザーと安全・環境

2. レーザー剥離技術

著者:藤田 雅之

1. はじめに

 これまで、ハイパワーレーザーの利用はフォトンコストが高いがために、高付加価値製品の製造プロセスに利用されてきた。しかし、環境問題が社会的に重要視されるにつれ、環境コストが無視できなくなってきており、フォトンコストが環境コストを下回る可能性がでてきた。製品の付加価値だけではなく、製造工程や廃棄物処理を含めたコスト評価が重要となっている。
 リソグラフィ技術は半導体製造プロセスや液晶パネルの製造、微細な金属部品の大量生産には不可欠な技術となっている。しかし、現状のリソグラフィ技術では化学薬品を使用するエッチング工程が用いられており、各工程で使用される化学薬品は希釈の後、河川に排出、或いは専門の処理業者によって処分されている。環境への化学物質拡散を最小限に抑えるために、化学薬品を用いないドライプロセス化の実用化研究を進め、産業の発展と環境の保全の両立を図ることが社会的な課題となっている。
 フォトリソグラフィにおけるエッチング工程の中でも、最終工程においては加工処理された基板を化学薬品の中に通しレジストを融解している。そこでは、10m近い槽の中で時間をかけて融解処理が行われ、最後に水洗される(この洗浄後の水も廃棄物である)。工場内の設置面積も大きく、全行程の生産速度がこのレジスト除去により制限されている。この課題を解決するために、レーザーを用いてエッチング加工後のレジストを剥離する技術が開発された。

2. レーザーレジスト剥離装置

 図1にレーザー照射により金属表面から剥離されたレジストの写真を、図2に照射光学系を示す。QスイッチNd:YAGレーザーの二倍高調波(パルス幅100ns以下)が発生し剥離が起きる。照射強度が比較的弱いため基板に損傷は起きない。図3にシングルショット後の試料を示す。レーザー照射スポットに対応した部分のレジストが基板から浮き上がっている。照射スポットを掃引することで図1のような剥離を実現できる。
 図4に試作された装置全体構成及び装置全体写真を示す。集光レンズの焦点距離は800mmである。図5にこの装置により処理されたプリント基板及び剥離されたレジストの写真を示す。このレジスト剥離装置が当面の剥離目標とするレジスト種はドライフィルムレジストと呼ばれるレジストである1)。全てアルカリ現像タイプのネガ型レジストで、年間約4億m2生産されている。

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