フォトファブリケーション解説


フォトファブリケーションとは

フォトファブリケーションは、光学技術と化学技術の組み合わせにより、金型を使わないで、複雑、微細な形状をミクロンレベルの精度で短時間に製作することができる精密加工技術です。物理的加工方法と異なり、この化学的あるいは電気化学的加工方法は加工による変質やバリの発生がなく、加工部も接近させることができるので、精密、微細性が要求される電機部品、電子部品、精密機械部品、医療機器部品などの製造に多用されています。
フォトファブリケーション(Photofabrication)は、フォトエッチング(Photo Etching),フォトケミカルマシ―ニング(Photo Chemical Machining),フォトケミカルミリング(Photo Chemical Milling)とも呼ばれています。
フォトファブリケーションには、写真的技法によって加工素材表面にフォトレジストで画像を形成し、フォトレジストに被覆されていない部分を化学的あるいは電気化学的に溶解除去(エッチング)して製品を製造する[フォトエッチング法]と、フォトレジストのない部分に金属を堆積させ(電気めっき)、その堆積金属自身を製品にする[フォトフォーミング法(電鋳)]の2つがありますが、その他に近年ではエッチング液の代わりに研磨剤を噴射(研削除去)して製品を製造する[サンドブラスト法]も知られています。
フォトファブリケーションは生産技術として重要な役割を担っており、リードフレーム、HDD用サスペンション、エンコーダ、TABテープ、各種フィルタ、装飾品などの精密加工部品が生産されています。又、フォトファブリケーション技術を基盤にして、プリント配線板、LSI用フォトマスク、カラー液晶表示装置用のカラーフィルタや半導体などの現在の先端技術も生まれています。


フォトファブリケーションの工程(一般的な金属材料のフォトエッチング加工)

(1) フォトマスクの作成:フォトレジストを塗布した加工素材上に画像を形成するための露光用原版がフォトマスク(フォトツール)です。このフォトマスクはCADデータをもとにレーザフォトプロッタなどの描画機で、フィルムやガラス乾板あるいはフォトレジストを塗布したクロムガラス基板上にパターンを形成したものです。

(2) 金属前処理:加工条件により金属材料を加工し、表面に付着している油脂類や金属酸化物を完全に除去(脱脂、整面)します。次に、純水を用いて脱脂液や整面液を水洗し、乾燥します。フォトレジストの均一な塗布やエッチングを行うためにはこの前処理工程が非常に重要です。

(3) フォトレジストの塗布:紫外線に感光するフォトレジストには液状のものやフィルム状に加工されたドライフィルムレジストがあります。液状レジストは浸漬塗布、
回転塗布、ロール塗布やスプレイ塗布で金属表面に均一に塗布します。ドライフィルムレジストはラミネータの加熱ロールによる熱軟化・圧着でレジスト層を金属表面に形成します。

(4) 露光と現像工程:フォトマスク画像を露光によりフォトレジストが塗布された金属両面に転写します。次に現像処理で、未露光のフォトレジストを除去し、レジスト膜画像を形成させます。現像後、加熱処理によりこのレジスト膜をより強固します。レジスト膜は、非加工部分をエッチング液から保護すると共に、製品の加工ガイドとなります。

(5) エッチング工程:水洗、乾燥の後、レジスト膜に覆われていない部分をエッチング液(一般的には塩化第二鉄液又は塩化第二銅など)で化学的あるいは電気化学的に溶解除去します。

(6) 剥離工程:エッチング加工後、不要になったフォトレジスト膜を水酸化ナトリウムなどで溶解または膨潤除去します。

(7) 最終検査:完成されたエッチング製品にパターンの欠け、突起、ピンホール、ピットなどの外観不良がないか、寸法など製品仕様に不具合がないかの最終検査を行います。