フォトレジストで製造できる微細な構造体をご紹介

フォトリソグラフィは、光（主に紫外線）を使用して基板上のCu薄膜などにパターンを形成する技術です。パターン形成にはレジストとよばれる感光性樹脂が使用され、レジストは最終的に有機溶剤などで除去されます。

このように通常のエッチング加工では除去されるレジストですが、レジストを用いてさまざまな微細構造体を作成することも可能です。レジストで作られた微細構造体は、世の中のさまざまな場所で利用されています。

今回の記事では、レジストの特徴や用途、レジストを使用した微細構造体の形成事例などをご紹介します。

レジストは感光性樹脂の1種

感光性樹脂は、光に反応して化学構造が変化する高分子化合物です。例えば、光によって着色する樹脂や、光を当てると架橋反応が進んで溶媒に溶けなくなる樹脂などがあります。

冒頭でご紹介したレジストも感光性樹脂の1種です。レジストには、光を当てると硬化するタイプ（ネガ型）と、光を当てると柔らかくなるタイプ（ポジ型）が存在します。レジストはこれらの特性を生かして、フォトリソグラフィで使用されています。

金属のエッチング加工においてレジストは不可欠

金属のエッチング加工においてレジストは主役ではありません。レジストは、金属薄膜のエッチング箇所を指定するために使用される縁の下の力持ちなのです。

フレキシブル基板の配線などをエッチング加工する場合を考えてみます。

まず、パターニングする金属薄膜の上にレジスト膜を積層形成します。

次に、このレジスト膜にフォトマスクを当てて露光、現像することで不要なレジストが除去され、マスクパターンが形成されます。

こうしてレジストのマスクを形成した基材をエッチング液に通すことで、マスキングされていない部分の金属薄膜が除去され、最終的に目的の形状の金属パターンが得られます。

多くの場合、配線などのパターニングに使われるレジストは最終的に除去されます。

つまり、金属をパターニングするための副資材の役割です。

カラーフィルタ上の各画素は非常に小さいため、特定部分をピンポイントで色付けして製造するのは現実的ではありません。そこで役立つのが、レジストの感光性です。赤、青、緑のレジスト（カラーレジスト）を使用してフォトリソグラフィでパターニングを行えば、指定した部分にだけレジストを残せます。

液晶ディスプレイの画質を向上させるには、各画素の仕切りであるブラックマトリックスをより黒く、より細くする必要があります。精密なブラックマトリックスを形成するには、黒色のレジストをフォトリソグラフィでパターニングするのが最適です。より細いパターンを形成できる、高性能なブラックマトリックス用レジストの開発が日々進められています。

レジストは、電子機器の配線を隠すためにも利用されています。

スマートフォンなどの外周部には検出信号を取り出すための配線（額縁配線）が存在します。従来は額縁配線をマスキングするためのパターンをガラスパネル上に印刷していましたが、印刷の位置精度が悪いため額縁のマスク部分が広くなる点が問題でした。そこで考案されたのが、レジストのパターニングによるマスキングです。

フォトリソグラフィを用いて、額縁配線上にのみ高精度でレジストを形成します。結果として従来よりもマスク部分が狭くなり、透明部の面積をより広くできるようになりました。