テクセンドフォトマスク の歴史

凸版印刷の前身は、1900年1月に創立された凸版印刷合資会社である。内閣印刷局の出身者が相寄って起こした会社であり、彫刻を主とする高級凸版印刷術を応用し、偽造変造を防止できる株券、社債券、その他の有価証券を製造することを設立の目的に掲げた。1908年6月4日に資本金40万円で株式会社へ改組した。もっとも、有価証券だけで工場は回らなかった。民間で有価証券専門の工場を経営することは当初きわめて難しく、煙草包装紙、ポスター、レーベルなど高級印刷技術を要する一般印刷も合わせて営んだ。1908年10月に内外印刷を合併して本所工場とし、1918年2月にはオフセット印刷を買収した。

株券、社債券、勧業債券、政府発行の諸債券といった有価証券の需要が増えるにつれ、設備と技術も進んだ。国内で流通する紙幣を民間会社が印刷した最初の例は凸版印刷であり、戦中戦後にかけても紙幣の印刷を担った。工場と品目は合併で増えた。1926年4月には東京紙器を合併して小石川工場とし、紙製容器の製造を事業に加えた。1927年1月に大阪工場、1938年5月に板橋工場、1943年5月に富士工場を新設し、1944年7月には精版印刷を合併して大阪支社工場とし、資本金を2,250万円へ増やした。

1945年、2度にわたる空襲によって凸版印刷は本社、本社工場、本所工場、大淀工場、小石川工場を焼失した。同じ年の7月に熊本県で九州工場を新設し、あわせて小石川工場の復旧を終えた。1946年8月に大淀工場、1948年4月に本社の両工場、1951年6月に本所工場が復旧し、1949年には仙台工場を開設した。1953年3月には富士工場を閉鎖し、工場は8か所になった。1955年時点の本社は東京都台東区二長町にあり、印刷、製本、紙器を事業とした。山田三郎太社長のもと、1955年5月期の営業収入は21億円、資本金は1954年12月に3億円へ増えた。

復旧と並行して、海外技術の導入と自社研究により印刷できる素材を紙の外へ広げた。ビニール印刷は1949年に印刷加工を始め、精細なグラビア印刷の方式を採用して繊細優雅な効果をあげた。1951年には独自考案の三色印刷機械を作り、54インチ幅のエンドレスものを印刷した。ポリエチレン印刷、アニリン印刷、チューブ成型印刷は1952年に操業を開始した。1968年時点の特殊印刷は、合成樹脂、金属、布地、セロファンを対象とした。証券印刷では、偽造防止の特殊印刷機械であるM・C・F機と並行して、製版法の工夫により繊細で鮮明な印刷の迅速化に成功した。

1962年8月、凸版印刷は朝霞工場を開設し、本社工場をここへ移した。1964年8月には伊丹工場を開設し、大淀工場を移した。1968年時点の工場は仙台、板橋、小石川、本所、朝霞、相模原、大阪、伊丹、九州の9か所を数えた。本社直轄の技術研究所を新設し、東京と大阪にアイデアセンターを開設した。1968年5月にはトッパンビルディングとフォトスタジオを新築し、IBMの電子計算機を導入した。海外へは1963年5月に香港の合弁会社、1964年6月にニューヨークの駐在員事務所で臨み、ミルプリント社、レトラセット社、トランスワールド・ディスプレイ社と技術提携を締結した。

1959年12月、メサ型トランジスタマスクの初の国産化成功が報じられると業界の反響を呼び、日本電信電話公社通信研究所、東京芝浦電気、日立製作所、三菱電機研究所、神戸工業などから試作の依頼が寄せられた。メサ型トランジスタ用のマスクは厚さ約20ミクロン、一辺数十ミリ角のニッケル薄板で、これを通してゲルマニウムに金とアルミニウムを蒸着し、電極を形づくるものであった。凸版印刷はこれを契機に本格的なマスク製造へ取り組むこととし、1960年7月に本社技術研究所が新発足した際、その第1研究部のなかに関係者を統合して実験工場を設け、実生産とともに工業化を進めた。同月26日にはメサ型トランジスタ用シャドウエバポレーションマスクの工業化試験に対し、通商産業省から鉱工業技術の工業化試験研究補助金の交付があった。この技術研究所に置かれた研究班が、精密電子部品類の製造部門が発足する基盤となった。

1961年、凸版印刷はシリコントランジスタ製造用フォトマスクの試作に成功した。フォトマスクは、フォトリソグラフィ技術において対象物に任意の図形を転写するための原版となるガラス基板であり、一般に写真のネガにたとえられる。フォトマスクの製造には、印刷技術の1つである微細加工技術を応用した。1900年の創立時に掲げた偽造変造を防ぐ有価証券の製造は彫刻を主とする高級凸版印刷術に支えられ、1952年までに製版法の工夫が繊細で鮮明な印刷の迅速化に達していた。試作の成功から量産の開始までには7年を要した。

1968年3月、朝霞工場の精密部品棟にクリーンルームが完成し、シリコントランジスタマスクの量産が始まった。朝霞工場は1962年8月の開設にあたって本社工場を受け入れた場所であり、1968年時点の凸版印刷が仙台から九州まで持つ9つの工場の1つであった。当時の呼び名はトランジスタマスクであり、1968年の営業品目にフォトマスクや集積回路の語はない。テクセンドフォトマスクの事業は、前身であるTOPPANグループにおいて印刷技術の1つである微細加工技術を応用し、1968年にトランジスタ用のマスクの量産を開始したことに端を発する。

1968年の産業資材部門は、トランジスタマスク、メタルフィルター、シャドウマスク、電子計算機用印字リング、ガラスパターンを品目に並べ、ソノシートとシンクロシートの音響製品、家具・建材向けの化粧板用原紙、メラミン製品、給付用紙、塩ビ製品も同じ部門に含めた。営業品目の総括では、凸版、活版、原色版、オフセット、凹版、グラビアの一般印刷と並んで電気化学機器部品の製造が挙がる。1968年時点の凸版印刷は資本金60億円、従業員6,179名を抱え、沢村嘉一社長が経営にあたった。朝霞の工場は1979年に精密機器工場と呼ばれ、精密電子部品を生産していた。

マスクの需要を押し上げたのは、トランジスタではなく電子卓上計算機であった。1969年前後にアメリカで開発されたMOS型LSIの製造技術が導入され、日本ではこれを用いて電卓の小型化が一斉に進められて、LSIの需要は急速に増大した。凸版印刷が朝霞工場でLSI用マスクの試作を始めたのは1969年の秋ごろで、作図部門で数十枚から数百枚におよぶ部分設計図を一つにまとめる仕事から始まり、作図機コーディネートグラフの増設がなされた。フォトマスクは、厚さ2ミリ、一辺15センチのガラス板の表面に集積回路の超微細パターンを規則正しく描いたもので、シリコンウエハーへ回路を焼き付けるときのネガにあたる。版の精度を決めるのは描く側の能力であり、需要の立ち上がりに作図が追いつかなかった。

1970年5月、凸版印刷は高精度のフォトレピータと呼ばれる多面焼付機をアメリカのデービッド・ダブリュー・マン社から導入設置した。同年7月にはタウン・ラボラトリー社とクロムマスクの製造法に関する技術導入契約を締結し、ICやLSI用マスクの精度向上と大量生産技術の確立をはかった。同年9月には滋賀精密工場が竣工した。1972年にはタウン・ラボラトリーズ社からシースルーマスクも導入した。クロムの代わりに酸化鉄の極薄膜を用いたもので、パターン以外の部分も透視できるため、半導体メーカーが素材の上にいくつものパターンを重ね合わせるときに正確な作業ができる長所があった。精度も量産技術も、この時期は自社の研究ではなく契約と装置の購入で埋められた。

クロムマスクは、それまでのフォトマスクとは版の作り方が違った。従来のエマルジョンマスクが感光液を塗布したガラスの乾板でつくられたのに対し、クロムマスクは同じガラス基板にクロムや酸化クロムを蒸着し、その上にフォトレジストを塗布したものを用いた。焼き付けて現像したパターン部分を腐食してつくるため高価ではあったが、解像力が高く、画線はシャープでキズがつきにくいので寿命も長く、ハードマスクとも呼ばれた。1975年には、クロムマスクを使用するときに反射によって作業に影響する欠陥を補う低反射クロムマスクを開発し、以降これがクロムマスクの主流となった。印刷のカラー画像は1インチ平方内に数ミクロンから100ミクロンの微細な点を約12万個組み合わせて成り立つ技術であり、フォトマスクはその精度を数桁上げたものであった。

1968年、埼玉県新座市にある朝霞工場にクリーンルームが完成し、フォトマスクの生産はここへ移された。クリーンルームは、30立方センチの中に0.5ミクロン以下のゴミが1万個以下の状態になるよう常に保たれた。0.5ミクロンのゴミが一つ入り込んでも結線が切れてショートしてしまうため、精密電子部品の製造にはこの環境が欠かせなかった。1970年には純水装置も設けられ、クロムマスク、シースルーマスク、低反射クロムマスクの製造が同じ工場で行われるようになり、急増するマスクの需要に対処した。技術者は顔の半分を覆うほどのマスクをかけ、真白な無塵服を着て動き回った。印刷の工場とは、空気と水から違う建屋が要った。

1974年12月、朝霞精密電子第一工場が竣工した。最新鋭設備と高性能クリーンルームを完備した建屋であった。凸版印刷におけるマスク類の製造は、1960年に技術研究所でのメサ型トランジスタ用マスクにはじまり、1968年に朝霞工場へ生産を移し、より高密度なものへと段階を上げた。1986年2月には朝霞精密電子第二工場が竣工している。精密電子部品は、印刷工場の一区画から、専用の建屋を連ねる事業へ変わった。

超LSI以前のフォトマスクの製造工程は、精密なパターンの設計図を原寸の約200倍から400倍の大きさに拡大して作り上げ、それを写真製版の技術で縮小してシリコンの上に焼き付けるものであった。1973年、凸版印刷は朝霞工場にデービッド・ダブリュー・マン社の図形入力編集機と高速自動作図機を設置し、微細なパターンを自動的に作図するコンピュータ・エイデッド・デザインシステムを完成させて、デザインオートメーションの体制を確立した。1969年の試作では、作図部門が数十枚から数百枚におよぶ部分設計図を一つにまとめるところから始めていた。拡大した原図を人が描き写す限り、パターンが微細になるほど作図の工数は増え続けた。

1975年、4キロビットのLSI用フォトマスクの製造が始まった。同じころ超LSIが登場し、半導体素子の集積度はLSIよりはるかに高く、パターンも極端に微細化されて、1ミリの線幅の中に最高500本もの配線が張りめぐらされた。ここまで微細な回路を焼き付けるには、従来のシリコン板上に露光、現像、加工する写真の光学的な製造方法では限界があり、1ミクロンを切るサブミクロンの世界には通用しなかった。凸版印刷の技術陣が選んだのは電子ビームで、0.1ミクロン程度までビーム径を絞ることができるため微細な加工に適していた。写真製版の延長で伸ばしてきた精度が、ここで行き止まりに達した。

1977年、アメリカのウエスタン・エレクトリック社との技術提携が実現した。同社は基板上に塗布する感光剤樹脂である電子ビームレジストの処方とプロセスを開発済みで、凸版印刷はその技術を得ることができた。技術陣は同社の研究部門であるベル研究所を訪れることもでき、帰国後に電子ビーム技術は飛躍的に進歩した。1978年に電子ビームレジスト評価装置、1979年5月に新鋭の電子ビーム露光装置を導入し、回路設計の段階に計算機を利用する技術を確立して、同年12月に64キロビットのLSI用フォトマスクの製造に成功した。断絶を越える手はここでも自社開発ではなく、材料の処方を外から買うことであった。

1991年の時点で、テレビ用のシャドーマスクや液晶用カラーフィルターなどの精密部品事業は、凸版印刷の売上高の10%を占めるまでに育っていた。精密部品のベースは印刷技術であり、点で構成する印刷の中にさらに小さな点を打つ微細な加工技術が元になっていた。顧客となる半導体などエレクトロニクス産業の急成長に伴って、この分野には高い成長が期待された。1997年3月、凸版印刷は中華映管股份有限公司、揚博科技股份有限公司と合弁で中華凸版電子股份有限公司を設立した。1998年8月には滋賀工場でフォトマスク新棟が竣工した。版をつくる場所は、顧客の半導体工場の側へ寄せられていった。