HMDSプライムとは

THEME 02 パターン形成 · 露光・リソグラフィHMDS Vapor Priming

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HMDSプライム（HMDS Vapor Priming）とは、HMDSを用いて基板表面を疎水化し、レジストの密着を改善する前処理です。 酸化膜表面の水酸基とHMDSを反応させて水酸基を減らし、フォトレジストと適合しやすい界面へ整えます。HMDSを増やし続けるより、脱水と表面反応をそろえて余剰物を残さないことが有効で、過剰なHMDSはかえって密着や現像を乱します。

酸化膜は、洗浄と脱水の後も親水的すぎることがある

SiO2のような酸化物の表面や、表面に酸化膜を作るSiやAl系の基板には、水酸基（OH基）の結合が並んでいます。Integrated Micro Materialsは、こうした面が洗浄と脱水ベークの後でも親水的すぎて、レジストが密着しにくい場合があるとしています¹。脱水ベークで表面の水分を飛ばしても、表面の水酸基そのものは残るということです。

HMDSプライムは、この水酸基に手を入れます。HMDSプライムの工程では²、HMDSを酸化膜表面の水酸基と反応させ、表面の水酸基を減らして疎水化します。処理するのは基板表面の化学状態で、レジストの濡れと密着がその結果として改善します。

HMDS処理の前後の表面

HMDSは酸化膜表面の水酸基と反応して、その数を減らします。表面が疎水化して水をはじくようになり、レジストの濡れと密着が良くなります。

蒸気で表面を反応させ、余剰分を出してから塗る

処理の順番は、基板の洗浄と脱水、加熱した基板へのHMDS蒸気の供給、余剰分の排出、レジスト塗布です。液をそのまま基板に塗り広げる操作とは区別します。蒸気で表面だけを反応させ、反応に使われなかったHMDSは塗布の前に排出して、表面へ余剰液を残しません。

管理する条件は、温度、蒸気の供給、処理時間、処理後の待ち時間の4つです。水分の多い面や過剰なHMDSは、密着や現像を乱します。そのため、処理の結果は膜の剥がれと現像後の残りで確かめます。材料とレジストの組合せによって適切な表面状態は異なるので、密着を高める処理でも条件は組合せごとに決めます。

HMDSプライムの処理順

水分を除いた面を加熱し、HMDSを蒸気で当てて表面だけを反応させます。反応しなかった分は排気し、待ち時間を管理したうえでレジストを塗ります。

処理後の面は、使う時点の状態で確かめる

処理後は、接触角、表面エネルギー、官能基、残留汚染など、次工程が必要とする界面状態を測ります。処理から塗布・接合までの待ち時間で表面が戻る場合があるため、測定する時点と実際に使う時点をそろえます。

接触角は濡れ方の指標なので、密着強度や剥離の評価とは分けて測ります。密着不良が出たときも、清浄度の問題か化学状態の問題かを分けて調べます。

金や銀のように、HMDSに反応しにくい面もある

HMDSによる疎水化は、酸化膜へ塗るレジストの密着を助ける具体例です。すべての成膜と接合で疎水性が良いという意味ではありません。表面修飾では、次の材料に必要な官能基と濡れを選びます。

HMDS処理への反応が乏しい基板もあります。Integrated Micro Materialsは、金や銀のような貴金属をHMDS処理に反応しにくい難しい基板とし¹、めっきやウェットエッチングの間も密着を保つには、ソフトベークの工程をきわめて精密に最適化して管理する必要があるとしています。

よくある質問（FAQ）

HMDSプライムは何をする工程ですか？

HMDSを用いて基板表面を疎水化し、レジストの密着を改善する前処理です。SiO2などの酸化膜表面の水酸基と反応させて減らし、レジストと適合しやすい界面へ整えます。

どの段階で行いますか？

基板の洗浄・脱水の後、加熱した基板へHMDS蒸気を供給し、余剰分を排出してからレジストを塗ります。液をそのまま塗り広げる操作とは区別し、蒸気で表面を反応させます。

どこを管理しますか？

温度、蒸気の供給、処理時間、処理後の待ち時間です。水分の多い面や過剰なHMDSは密着や現像を乱すので、膜の剥がれと現像後の残りを確認します。

比較・違いを学ぶ

フォトレジスト── 関連する工程・材料の説明
コーター／デベロッパ── 関連する工程・材料の説明

出典

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1
Integrated Micro Materialsimicromaterials.com ・ 2026年10月12日閲覧 a b
2
MicroChemicalsmicrochemicals.com ・ 2026年10月12日閲覧 ↩