JP2014175376A

JP2014175376A - 厚膜パターンの製造方法

Info

Publication number: JP2014175376A
Application number: JP2013044768A
Authority: JP
Inventors: Mizue Mizojiri; 瑞枝溝尻; Koyo Ozaki; 公洋尾崎
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2014-09-22

Abstract

【課題】シリコーン系樹脂をリフト・オフ用マスクとして用いることにより、高温の基板上に成膜した厚膜のパターニングを可能にする厚膜パターンの製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】成膜時に高温になる基板上での厚膜パターンを製造するためのプロセスにおいて、（１）基板上にリフト・オフ用マスクとして、耐熱性の高いシリコーン系樹脂のパターンを形成する工程と、（２）前記シリコーン系樹脂のパターンをリフト・オフ用マスクとして、前記基板が高温の状態で成膜を行う工程と、（３）前記リフト・オフ用マスクを除去する工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、厚膜パターンの製造方法であって、詳しくは、成膜時に高温になる基板上への厚膜パターンの製造方法に関するものである。

従来、厚膜のパターニングは、リフト・オフ法により行われ、めっきや真空プロセスにより膜形成を行うことが主流であった（例えば、特許文献１、２を参照）。特に、真空プロセスでは、スパッタや蒸着法を用いて、金属、半導体、セラミックスなど様々な材料を成膜できる。これらの真空成膜プロセスでは、基板加熱等により基板温度を高温にする必要がある場合や、成膜中に基板が高温になる場合がある。この場合、一般的なフォトレジストや電子ビーム用レジストでは、溶融・蒸発や炭化が起こりマスクとして機能しない。そこで、耐熱性の高い金属マスクを用いたリフト・オフ法により、パターニングを行うことが主流であった（特許文献２）。

特開２００９−５１６３８８号公報特開平３−９１９２８号公報

しかしながら、金属マスクを用いた場合には、マスク材料の成膜材料への拡散による混入や、マスクの除去が困難であるなどの問題があった。

本発明は、以上のとおりの背景から、シリコーン系樹脂をリフト・オフ用マスクとして用いることにより、高温の基板上に成膜した厚膜のパターニングを可能にする厚膜パターンの製造方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、高温の基板上であっても溶融・蒸発や炭化が起こらず、除去が容易なレジストと、前記レジストをリフト・オフ用マスクとして用いた厚膜パターンの製造方法を開発するために鋭意検討を重ねた。その過程において、シリコーン系樹脂をリフト・オフ用マスクとして用いることで、従来の電鋳を用いた成膜に比べ、成膜可能な材料が多く、膜との反応性が低いため膜質が良好であることを見出した。また、リフト・オフ法を用いるため、ステンシルマスクを用いる厚膜パターニングと比較して、エッジのきれいな厚膜パターンを形成可能であることを見出した。

本発明は、このような新しい知見に基づいて完成されたものである。

すなわち、本発明は、前記課題を解決するものとして、以下の技術的手段から構成される。
＜１＞成膜時に高温になる基板上での厚膜パターンを製造するためのプロセスにおいて、（１）基板上にリフト・オフ用マスクとして、耐熱性の高いシリコーン系樹脂のパターンを形成する工程と、（２）前記シリコーン系樹脂のパターンをリフト・オフ用マスクとして、前記基板が高温の状態で成膜を行う工程と、（３）前記リフト・オフ用マスクを除去する工程と、を含むことを特徴とする厚膜パターンの製造方法。
＜２＞シリコーン系樹脂は、５０℃〜５００℃の範囲内において顕著な変形がなく、溶融・蒸発しないことを特徴とする前記＜１＞に記載の厚膜パターンの製造方法。
＜３＞リフト・オフ用マスクは、成膜時に高温に加熱されたのちも、大気中または液体中で、基板から剥離できることを特徴とする前記＜１＞または＜２＞に記載の厚膜パターンの製造方法。
＜４＞リフト・オフ用マスクは、成膜時に高温に加熱されたのちも、ウェットプロセスおよびドライプロセスにより、エッチングできることを特徴とする、前記＜１＞または＜２＞に記載の厚膜パターンの製造方法。
＜５＞ウェットエッチングプロセスは、無機酸、無機塩基、または有機溶剤により、シリコーン系樹脂をエッチングすることを特徴とする前記＜４＞に記載の厚膜パターンの製造方法。
＜６＞ドライエッチングプロセスは、反応性イオンエッチング、プラズマエッチングからなる群から選択された方法によりシリコーン系樹脂をエッチングすることを特徴とする前記＜４＞に記載の厚膜パターンの製造方法。
＜７＞リフト・オフ用マスクの断面形状は、高さ１０μｍ〜５００μｍの範囲内であることを特徴とする、前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の厚膜パターンの製造方法。
＜８＞リフト・オフ用マスクの断面形状は、矩形、逆テーパー形状、ひさし型形状を有することを特徴とする、前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の厚膜パターンの製造方法。
＜９＞前記＜１＞に記載の工程（２）の成膜は、蒸着、スパッタ、反応性スパッタ、ターゲット加熱型高速スパッタのような技術から選択される方法によって、前記基板温度が５０℃〜５００℃の範囲内の高温状態において厚膜が成膜される、前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の厚膜パターンの製造方法。
＜１０＞厚膜は、膜厚１μｍ〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする、前記＜９＞に記載の厚膜パターンの製造方法。
＜１１＞厚膜の材料は、金属、半導体、セラミックスなど、上記成膜技術において成膜が可能な材料であることを特徴とする、前記＜９＞に記載の厚膜パターンの製造方法。
＜１２＞前記＜１＞に記載の工程（１）は、 (１ａ)基板上に、リフト・オフ用マスクとしてシリコーン系樹脂のパターンを形成するための、レジストモールドを作製する工程と、 (１ｂ)前記レジストモールド上に、リフト・オフ用マスクとして、シリコーン系樹脂を塗布し、材料層を形成する工程と、 (１ｃ)前記材料層を、レジストモールド表面が露出するまで平坦化する工程と、(１ｄ)前記レジストモールドを剥離する工程と、を含む、前記＜１＞から＜１１＞のいずれかに記載の方法。
＜１３＞前記＜１２＞に記載の工程（１ａ）において、レジストモールドは、フォトレジスト等のレジストであり、その構造の高さは、１０μｍ〜５００μｍの範囲内であることを特徴とする、前記＜１２＞に記載の厚膜パターンの製造方法。
＜１４＞前記＜１２＞に記載の工程（１ｃ）において、平坦化は、イオンスパッタリング、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、イオンミリング及びそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により行われることを特徴とする前記＜１２＞に記載の厚膜パターンの製造方法。
＜１５＞前記＜１＞に記載の工程（１）は、（１ｅ）前記基板上に塗布した前記シリコーン系樹脂を、インプリント法により、リフト・オフ用マスク形状に成形する工程と、（１ｆ）成形された前記リフト・オフ用マスクの貫通部分において、基板表面が露出するまで前記シリコーン系樹脂を除去するためのエッチング工程と、を含む、前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の厚膜パターンの製造方法。
＜１６＞前記＜１５＞に記載の工程（１ｆ）において、エッチングは、前記シリコーン系樹脂を露出するまで平坦化する工程では、イオンスパッタリング、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、イオンミリング及びそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により行われることを特徴とする前記＜１５＞に記載の厚膜パターンの製造方法。
＜１７＞シリコーン系樹脂は、シロキサン重合体であることを特徴とする、前記＜１＞から＜１６＞のいずれかに記載の厚膜パターンの製造方法。
＜１８＞基板は、耐熱性が５０℃〜５００℃の範囲内であり、前記＜１＞に記載の工程（３）に対する耐久性を有することを特徴とする、前記＜１＞から＜１７＞のいずれかに記載の厚膜パターンの製造方法。

前記のとおりの成膜時に高温になる基板上への厚膜パターンの製造方法に係る本発明によれば、従来の成膜に比べ、成膜可能な材料が多く、膜質が良好な厚膜パターンを形成することが可能となる。また、リフト・オフ法を用いるため、ステンシルマスクを用いる厚膜パターニングと比較して、エッジのきれいな厚膜パターンを形成可能である。

本発明の厚膜パターンの製造方法を模式的に示した工程断面図である。本発明のリフト・オフ用マスクのボトムアップ法による製造方法を模式的に示した工程断面図である。本発明のリフト・オフ用マスクのインプリント法による製造方法を模式的に示した工程断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の厚膜パターンの製造方法について詳述する。

図１は、本発明の厚膜パターンの製造方法を模式的に示した断面図である。

本発明の厚膜パターン４の製造方法は、（１）基板１上にシリコーン系樹脂からなるリフト・オフ用マスク２を作製する工程と、（２）厚膜３の成膜工程と、（３）リフト・オフ用マスク２の剥離工程の３工程からなる。

まず、（１）リフト・オフ用マスク２の作製工程においては、ボトムアップ法またはインプリント法のいずれかの方法を用いて、基板１上にシリコーン系樹脂６からなるパターンを形成する。このシリコーン系樹脂６からなるパターンが、リフト・オフ用マスク２である。

続いて、（２）厚膜３の成膜工程においては、蒸着、スパッタ、反応性スパッタ、ターゲット加熱型高速スパッタ等の方法によって、（１）の工程で得られたリフト・オフ用マスク２が形成された基板１上に、金属、半導体、セラミックス等の厚膜材料からなる厚膜３を成膜する。

最後に、（３）リフト・オフ用マスク２の剥離工程においては、無機酸、無機塩基、有機溶媒等を用いて、（２）の工程で得られた厚膜３が成膜された基板１およびリフト・オフ用マスク２から、リフト・オフ用マスク２を剥離する。

リフト・オフ用マスク２の材料は、従来用いられてきたレジストを用いず、シリコーン系樹脂６を用いる。

前記シリコーン系樹脂６としては、５０℃〜５００℃の範囲内において溶融・蒸発や炭化が起こらない限り、特に限定されるものではない。例えば、ポリジメチルシロキサン以外に、フルオロアルキルシラン等のフッ素含有樹脂、ジメチルシリコーン、アミノ変性シリコーン等のシリコーン系樹脂等が例示できる。好ましくは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）樹脂やポリジメチルシロキサンジオール等のシロキサン重合体を例示することができる。

シリコーン系樹脂６は、通常のレジストに比べて耐熱性に優れている。熱分析を行った結果、例えば、ノボラック系樹脂のレジストでは、１８０℃で溶融・蒸発が生じるにもかかわらず、シリコーン系樹脂６であるポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）においては、２８０℃に加熱して初めて質量低下が始まり、６００℃に加熱後も、樹脂の弾力性は残ったままであった。このため、ポリジメチルシロキサンを用いてリフト・オフ用マスク２を作製することが特に好ましい。

リフト・オフ用マスク２の作製工程は、ボトムアップ法またはインプリント法のいずれかを用いることが可能である。

図２は、本発明のリフト・オフ用マスクのボトムアップ法による製造方法を模式的に示した工程断面図である。

ボトムアップ法によって、リフト・オフ用マスク２を作製する際には、(１ａ)基板１上に、リフト・オフ用マスク２としてシリコーン系樹脂６のパターンを形成するための、レジストモールド５を作製する工程と、 (１ｂ)レジストモールド５上に、リフト・オフ用マスク２として、シリコーン系樹脂６を塗布し、材料層７を形成する工程と、 (１ｃ)材料層７を、レジストモールド５の表面が露出するまで平坦化する工程と、 (１ｄ)レジストモールド５を剥離する工程と、を含む。

（１ａ）の工程においては、基板１の上にレジストモールド５を作製する方法として、通常、フォトリソグラフィー分野において用いられている各種方法を適用することが可能である。
すなわち、基板１の表面に、液状のレジストモールドの材料（レジスト液）を塗布する。塗布は、レジスト液を基板１の表面に滴下した後、基板１を高速で回転することによって行われるのが一般的である。
レジストモールド５の材料としては、フォトレジストや電子ビーム用レジストとして用いられている化合物であれば、特に制限しない。また、ネガ型及びポジ型のいずれであっても構わない。

レジストモールド５の高さは、１０μｍ〜５００μｍの範囲内であることが好ましい。

前記レジストモールド５の高さは、レジスト液の粘度および基板１の回転速度によって制御することが可能である。

続いて、フォトマスクを用いて、塗布したレジストをレジストモールド５の形状に感光させる。この状態のレジストに現像液を流すことによって、レジストモールド５を作製することができる。

ただし、レジストモールド５の作製方法は、前記の方法に何ら限定されるものではない。

続いて、（１ｂ）の工程においては、レジストモールド５上に、リフト・オフ用マスク２として、シリコーン系樹脂６を塗布し、基板１の上にレジストモールド５とシリコン系樹脂６からなる材料層７を形成する。シリコーン系樹脂６の塗布方法は、上記レジスト液の塗布方法と同様の方法を適用することができる。

（１ｃ）の工程においては、基板１に塗布したシリコーン系樹脂６が硬化した後、前記材料層７のシリコーン系樹脂６の部分を、レジストモールド５の表面が露出するまで平坦化する。この工程において、材料層７のシリコーン系樹脂６を除去する方法として、例えば、イオンスパッタリング、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、イオンミリング等の方法が例示される。これらの方法は、単独で用いてもよく、２種以上の方法を組み合わせても構わない。

プラズマエッチングは、公知の方法を用いることができる。例えば、Ｏ_２とＣＨＦ_３の混合プラズマによるドライエッチングを例示することができる。

（１ｄ）平坦化した材料層７からレジストモールド５を除去する工程においては、剥離剤として無機酸、無機塩基や有機溶媒等を用いることができる。この工程により、基板１上に、所望の形状のシリコーン系樹脂６からなるリフト・オフ用マスク２を作製することができる。

図３は、本発明のリフト・オフ用マスク２のインプリント法による製造方法を模式的に示した工程断面図である。

インプリント法によって、リフト・オフ用マスク２を作製する際には、（１ｅ）基板１上に塗布した前記シリコーン系樹脂６を、インプリント法により、リフト・オフ用マスク形状に成形する工程と、（１ｆ）成形されたリフト・オフ用マスク２の貫通部分８において、基板１の表面が露出するまでシリコーン系樹脂６を除去するためのエッチング工程と、を含む。

（１ｅ）の工程は、基板１上に前記シリコーン系樹脂６を塗布した後、レジストモールド５をインプリント転写することによって行われる。シリコーン系樹脂６を塗布する方法は、（１ｂ）の工程と同様の方法を適用することができる。

また、前記レジストモールド５としては、例えば、従来用いられているＮｉ等の金属製のモールドや、Ｓｉ、ＳｉＯ_２等のケイ素化合物を用いたモールドを例示することができる。

（１ｅ）の工程において、シリコーン系樹脂６の層にリフト・オフ用マスク２のパターンが成形されるが、この段階では、シリコーン系樹脂６の層の凸状に陥入した部分が、基板１の表面まで達してはいない。

そこで、（１ｆ）の工程において、成形されたリフト・オフ用マスク２の貫通部分８において、エッチングによって基板１の表面が露出するまでシリコーン系樹脂６を除去する。

エッチング工程は、例えば、イオンスパッタリング、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、イオンミリング等の方法を用いることが例示される。これらの方法は、単独で用いてもよく、２種以上の方法を組み合わせても構わない。

プラズマエッチングは、公知の方法を用いることができる。例えば、Ｏ２とＣＨＦ３の混合プラズマによるドライエッチングを例示することができる。

このような方法によって得られるリフト・オフ用マスク２の断面形状は、高さ１０μｍ〜５００μｍの範囲内であることが好ましい。

（２）の工程においては、（１）の工程で得られた基板１上に作製されたリフト・オフ用マスク２に対して、厚膜材料を成膜する。

この際、リフト・オフ用マスク２の側壁が全て厚膜３に覆われると、リフト・オフ用マスク２を基板から引き剥がすときに、厚膜３も基板から剥がれるおそれがある。また、リフト・オフ用マスク２を剥離剤で溶解する場合には、剥離剤がリフト・オフ用マスク２に浸透できず、リフト・オフ用マスク２を剥離できなくなるおそれがある。そのため、リフト・オフ用マスク２の断面形状は、矩形、逆テーパー形状、ひさし型形状とすることが好ましい。

厚膜３の成膜は、例えば、蒸着、スパッタ、反応性スパッタ、ターゲット加熱型高速スパッタ等の技術を例示することができる。
また、厚膜３の成膜時の基板温度は、５０℃〜５００℃の範囲内であることが好ましい。

厚膜３の膜厚は、膜厚１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。

また、厚膜３の材料は、金属、半導体、セラミックスなど、上記成膜技術において成膜が可能な材料であることが好ましい。本発明の厚膜パターンの製造方法によれば、従来の成膜に比べ、成膜可能な材料が多く、膜質が良好な厚膜パターンが得られる。

加熱後の基板１からのリフト・オフ用マスク２の剥離は、シリコーン系樹脂６の加熱温度が５００℃以下の場合に可能であることから、基板１の温度は５００℃以下であることを特徴とする。

また、加熱後の基板１からのリフト・オフ用マスク２の剥離は、大気中または液体中で行うことが可能である。リフト・オフ用マスク２の剥離に用いることができる液体としては、無機酸、無機塩基、またはアセトン等の有機溶媒等を例示することができる。また、市販のシリコーン溶解剤等を例示することもできる。

リフト・オフ用マスク２は、成膜時に高温に加熱されたのちも、ウェットプロセスおよびドライプロセスにより、エッチングが可能である。
前記ウェットエッチングプロセスは、例えば、無機酸、無機塩基、またはアセトン等の有機溶剤等の薬剤を用いることが例示される。

前記ドライエッチングプロセスは、例えば、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング等の技術を用いることが例示される。

基板１は、リフト・オフ用マスク２の除去工程において、５００℃以下の高温や、無機酸、無機塩基および有機溶媒によって顕著な変形がなく、溶融・蒸発や炭化しない限り特に限定されものではない。例えば、フェノ−ル樹脂板やエポキシ樹脂板と紙の積層板、ガラス繊維入りエポキシ樹脂板、ポリイミド系樹脂板が好適に用いられる。その他には耐熱性フィルム、例えば、ポリイミドフィルムを使用することも可能である。さらには、ガラスやセラミック等の他にも各種金属や合金等も適用可能で、用途に応じて適宜選択することができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

（インプリント法によるリフト・オフ用マスクの作製）
ＰＤＭＳからなる高さ１０μｍ〜５００μｍのリフト・オフ用マスクを、インプリント法で作製した。ガラス基板にＰＤＭＳを塗布し、予め作製したレジストモールドを押しつけることによってＰＤＭＳの成形を行った。最後に、リフト・オフ用マスクの貫通部となる部分に残ったＰＤＭＳを、Ｏ_２とＣＨＦ_３の混合プラズマによるドライエッチングエッチングを行って除去した。貫通部となる部分に残ったＰＤＭＳは、ウェットエッチングによって除去することも可能であった。
（ボトムアップ法によるリフト・オフ用マスクの作製）
ＰＤＭＳからなる高さ１０μｍ〜５００μｍのリフト・オフ用マスクの試料を、ボトムアップ法で作製した。ガラス基板にモールド用の厚膜フォトレジストパターンを作製し、ＰＤＭＳを塗布して硬化したのち、Ｏ_２とＣＨＦ_３の混合プラズマによるドライエッチングを行って、レジストモールド表面を露出させた。レジストモールドの表面は、ウェットエッチングによって露出させることも可能であった。最後に、３０秒〜１分程度、試料をアセトン中に浸漬し、レジストを洗い流したのち、ブローによってアセトンを吹き飛ばし、レジストモールドを除去した。
（逆テーパー断面形状を有するリフト・オフ用マスクの作製）
ボトムアップ法によって、逆テーパー断面形状のリフト・オフ用マスクの試料を作製した。初めに、モールドのレジストパターンの断面形状を逆テーパーにするため、紫外線露光時に露光時間を制御した。ガラス基板上に、厚膜化学増幅型ポジレジストを厚さ１００μｍになるように塗布し、１６０Ｗの紫外光を５分間照射したとき、その断面形状はおおよそ矩形であったが、紫外光を１０分間照射すると、その断面形状は約３０°の逆テーパー構造となった。このレジストパターンをモールドとして、ボトムアップ法により、逆テーパー形状の断面を有するＰＤＭＳのリフト・オフ用マスクを作製した。このリフト・オフ用マスクに対し、Ｎｉをターゲット加熱型高速スパッタ成膜法により成膜し、エッジの滑らかな、厚さ３０μｍ、線幅２５０μｍのＮｉ厚膜パターンを形成した。
（ひさし型の断面形状を有するリフト・オフ用マスクの作製）
ボトムアップ法によって、ひさし型の断面形状のリフト・オフ用マスクの試料を作製した。初めに、モールドのレジストパターンの断面形状をひさし型形状にするため、レジストを２段階に分けて塗布し、紫外線の露光感度を制御した。具体的には、ガラス基板上に厚膜化学増幅型ポジレジストを厚さ５０μｍになるように塗布し、１３０℃でプリベイク後、再度レジストを合計の厚さが１００μｍになるように塗布し、１３０℃でプリベイクを行った。これに、１６０Ｗの紫外線を５分間照射後、７６℃でポストエクスポージャーベイク後、現像を行うと、１段階目のレジストの層の断面幅は、２段階目のレジストの断面幅より大きくなった。このレジストパターンをモールドとして、ボトムアップ法により、逆テーパ―形状の断面を有するＰＤＭＳのリフト・オフ用マスクを作製した。このリフト・オフ用マスクに対し、Ｎｉをターゲット加熱型高速スパッタ成膜法により成膜し、リフト・オフ用マスクの側面に、成膜された膜が残らず、滑らかなエッジを有する、厚さ３０μｍ、線幅２５０μｍのＮｉ厚膜パターンを形成した。
（リフト・オフ用マスクの最少線幅）
ＰＤＭＳからなる高さ１０μｍ〜５００μｍのリフト・オフ用マスクをボトムアップ法により作製した。このとき、最少線幅は１０μｍとなった。
（成膜時の基板温度）
＜実施例１〜５＞
ＰＤＭＳからなる高さ１００μｍのリフト・オフ用マスクの試料を作製し、ターゲット加熱型高速スパッタ成膜法により、膜厚１μｍ〜３０μｍのＮｉ膜をスパッタ成膜した。成膜中の最高基板温度は、５０℃〜５００℃であった。成膜後、試料をアセトンに３分〜５分ほど浸漬して膨潤させながら、ＰＤＭＳマスクを基板から引きはがし、厚さ１μｍ〜３０μｍ、幅２５０μｍのＮｉの厚膜パターンを形成した。
＜比較例＞
成膜中の基板温度が５５０℃であったこと以外は、実施例１と同様にしてＮｉの厚膜パターンを形成した。
表1に、基板温度と、成膜後のリフト・オフ用マスクの剥離結果を示す。表１において、○は、基板からのリフト・オフ用マスクの剥離が容易であることを表し、×は、基板からのリフト・オフ用マスクの剥離が困難であることを表している。

これらの結果から、実施例１〜５に示すように、成膜中の基板の温度が５００℃以下の場合、リフト・オフ用マスクを剥離することができたが、比較例に示すように、成膜中の基板の温度が５５０℃では、リフト・オフ用マスクの変形が大きく、リフト・オフ用マスクの剥離が困難であることが確認された。
（リフト・オフ用マスクの高さと厚膜の膜厚の関係）
＜実施例６〜８＞
ＰＤＭＳからなる高さ１０μｍ〜５００μｍのリフト・オフ用マスクの試料を作製し、ターゲット加熱型高速スパッタ成膜法により、膜厚２〜１００μｍのＢｉ_２Ｔｅ_３膜をスパッタ成膜した。成膜後、試料をアセトンに３分〜５分ほど浸漬して膨潤させながら、ＰＤＭＳマスクを基板から引きはがし、膜厚２〜１００μｍ、幅２５０μｍのＢｉ_２Ｔｅ_３の厚膜パターンを形成した。表２に、リフト・オフ用マスクの高さ、厚膜材料と膜厚の結果を示す。
＜実施例９〜１１＞
ＰＤＭＳからなる高さ１０μｍ〜１００μｍのリフト・オフ用マスクの試料を作製し、反応性スパッタ成膜法により、膜厚２μｍ〜３０μｍの酸化チタン膜を成膜した。成膜後、試料をアセトンに３分〜５分ほど浸漬して膨潤させながら、ＰＤＭＳマスクを基板から引きはがし、膜厚２μｍ〜３０μｍ、幅２５０μｍの酸化チタン膜の厚膜パターンを形成した。表２に、リフト・オフ用マスクの高さ、厚膜材料、成膜方法と膜厚の結果を示す。

これらの結果から、リフト・オフ用マスクの高さを最大で５００μｍとした場合、ターゲット加熱型高速スパッタと反応性スパッタのいずれの方法を用いても、マスクの高さを膜厚の最大５倍とすることで，厚膜パターンが得られることが確認された。
（リフト・オフ用マスクの剥離）
＜実施例１２〜１４＞
ＰＤＭＳからなる高さ１００μｍのリフト・オフ用マスクの試料を作製し、ターゲット加熱型高速スパッタ成膜法により、Ｎｉ膜をスパッタ成膜した。成膜中の最高基板温度は５００℃であった。

基板温度が１５０℃以下の場合には，成膜後、空気中でＰＤＭＳマスクを剥離することが可能であり、膜厚３０μｍ、幅２５０μｍのＮｉの厚膜パターンを形成した（実施例１２）。

基板温度が１５０℃を超える場合には、試料をアセトンに３分〜５分ほど浸漬して膨潤させながら、ＰＤＭＳマスクを基板から引きはがすことで、膜厚３０μｍ、幅２５０μｍのＮｉの厚膜パターンを形成した（実施例１３）。
また、ＰＤＭＳマスクは、シリコーン溶解剤ＫＳＲ−１（関東化学社製）によって溶解することで、膜厚３０μｍ、幅２５０μｍのＮｉの厚膜パターンを形成した（実施例１４）。

表３に、リフト・オフ用マスクの高さ、厚膜材料、基板温度、剥離方法と膜厚の結果を示す。

これらの結果から、リフト・オフ用マスクの高さを１００μｍとした場合、基板温度が５００℃以下である限り、剥離方法としていずれの方法を用いても、最終的に、膜厚３０μｍ、幅が２５０μｍのＮｉの厚膜パターンを形成することが確認された。

本発明の厚膜パターンの製造方法によれば、シリコーン系樹脂をリフト・オフ用マスクとして用いることにより、約５００℃の高温の基板上で、数十μｍ以上の厚膜を提供することができる。さらに、リフト・オフ法を用いるため、ステンシルマスクを用いる厚膜パターニングと比較して、エッジのきれいな厚膜パターンを形成することができ、熱電モジュールなどエネルギー変換モジュールやＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）などの微小機械への利用が可能である。

１基板
２リフト・オフ用マスク
３厚膜
４厚膜パターン
５モールド
６シリコーン系樹脂
７材料層
８貫通部分

Claims

成膜時に高温になる基板上での厚膜パターンを製造するためのプロセスにおいて、
（１）基板上にリフト・オフ用マスクとして、耐熱性の高いシリコーン系樹脂のパターンを形成する工程と、
（２）前記シリコーン系樹脂のパターンをリフト・オフ用マスクとして、前記基板が高温の状態で成膜を行う工程と、
（３）前記リフト・オフ用マスクを除去する工程と、
を含むことを特徴とする厚膜パターンの製造方法。
前記シリコーン系樹脂は、５０℃〜５００℃の範囲内において顕著な変形がなく、溶融・蒸発しないことを特徴とする請求項１に記載の厚膜パターンの製造方法。
前記リフト・オフ用マスクは、成膜時に高温に加熱されたのちも、大気中または液体中で、基板から剥離できることを特徴とする、請求項１または２に記載の厚膜パターンの製造方法。
前記リフト・オフ用マスクは、成膜時に高温に加熱されたのちも、ウェットプロセスおよびドライプロセスにより、エッチングできることを特徴とする、請求項１または２に記載の厚膜パターンの製造方法。
前記ウェットエッチングプロセスは、無機酸、無機塩基、または有機溶剤により、シリコーン系樹脂をエッチングすることを特徴とする請求項４に記載の厚膜パターンの製造方法。
前記ドライエッチングプロセスは、反応性イオンエッチング、プラズマエッチングからなる群から選択された方法によりシリコーン系樹脂をエッチングすることを特徴とする請求項４に記載の厚膜パターンの製造方法。
前記リフト・オフ用マスクの断面形状は、高さ１０μｍ〜５００μｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか1項に記載の厚膜パターンの製造方法。
前記リフト・オフ用マスクの断面形状は、矩形、逆テーパー形状、ひさし型形状を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか1項に記載の厚膜パターンの製造方法。
請求項1に記載の工程（２）の成膜は、蒸着、スパッタ、反応性スパッタ、ターゲット加熱型高速スパッタのような技術から選択される方法によって、前記基板温度が５０℃〜５００℃の範囲内の高温状態において厚膜が成膜される、請求項１から８のいずれか1項に記載の厚膜パターンの製造方法。
前記厚膜は、膜厚１μｍ〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする、請求項９に記載の厚膜パターンの製造方法。
前記厚膜の材料は、金属、半導体、セラミックスなど、上記成膜技術において成膜が可能な材料であることを特徴とする、請求項９に記載の厚膜パターンの製造方法。
請求項１に記載の工程（１）は、
(１ａ)基板上に、リフト・オフ用マスクとしてシリコーン系樹脂のパターンを形成するための、レジストモールドを作製する工程と、
(１ｂ)前記レジストモールド上に、リフト・オフ用マスクとして、シリコーン系樹脂を塗布し、材料層を形成する工程と、
(１ｃ)前記材料層を、レジストモールド表面が露出するまで平坦化する工程と、
(１ｄ)前記レジストモールドを剥離する工程と、
を含む、請求項１から１１のいずれか1項に記載の方法。
請求項１２に記載の工程（１ａ）において、レジストモールドは、フォトレジスト等のレジストであり、その構造の高さは、１０μｍ〜５００μｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１２に記載の厚膜パターンの製造方法。
請求項１２に記載の工程（１ｃ）において、平坦化は、イオンスパッタリング、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、イオンミリング及びそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により行われることを特徴とする請求項１２に記載の厚膜パターンの製造方法。
請求項１に記載の工程（１）は、
（１ｅ）前記基板上に塗布した前記シリコーン系樹脂を、インプリント法により、リフト・オフ用マスク形状に成形する工程と、
（１ｆ）成形された前記リフト・オフ用マスクの貫通部分において、基板表面が露出するまで前記シリコーン系樹脂を除去するためのエッチング工程と、
を含む、請求項１から８のいずれか1項に記載の厚膜パターンの製造方法。
請求項１５に記載の工程（１ｆ）において、エッチングは、前記シリコーン系樹脂を露出するまで平坦化する工程では、イオンスパッタリング、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、イオンミリング及びそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により行われることを特徴とする請求項１５に記載の厚膜パターンの製造方法。
前記シリコーン系樹脂は、シロキサン重合体であることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか1項に記載の厚膜パターンの製造方法。
前記基板は、耐熱性が５０℃〜５００℃の範囲内であり、請求項１に記載の工程（３）に対する耐久性を有することを特徴とする、請求項１から１７のいずれか1項に記載の厚膜パターンの製造方法。