JPS5857908B2 - Method of forming thin film structure - Google Patents

Method of forming thin film structure

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JPS5857908B2
JPS5857908B2 JP14790576A JP14790576A JPS5857908B2 JP S5857908 B2 JPS5857908 B2 JP S5857908B2 JP 14790576 A JP14790576 A JP 14790576A JP 14790576 A JP14790576 A JP 14790576A JP S5857908 B2 JPS5857908 B2 JP S5857908B2
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resist
layer
lift
mask
thickness
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JP14790576A
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Japanese (ja)
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JPS5285033A (en
Inventor
ルボマイア・テイ−・ロマンキユ−
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International Business Machines Corp
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Publication date
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Publication of JPS5857908B2 publication Critical patent/JPS5857908B2/en
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/14Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using spraying techniques to apply the conductive material, e.g. vapour evaporation
    • H05K3/143Masks therefor

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマスキング法を利用する被膜形成方法に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a film forming method using a masking method.

被膜は、スパッタリング法または真空付着法により真空
の下に形成される。
The coating is formed under vacuum by sputtering or vacuum deposition.

本発明は、真空付着法及びスパッタリング法でいろいろ
な基板上に薄膜を付着するためのマスクにも関係がある
The invention also relates to masks for depositing thin films on various substrates by vacuum deposition and sputtering methods.

このマスクは、電着法、無電界付着法またはその他の方
法で形成してもよい。
This mask may be formed by electrodeposition, electroless deposition, or other methods.

最近、半導体構造体にある材料の所望のパターンを形成
するに当り、張出し部(以後オーバハングという)を有
するマスクが広く用いられるようになって来た。
Recently, masks having overhangs (hereinafter referred to as overhangs) have become widely used in forming desired patterns of materials in semiconductor structures.

オーバハングを有するマスク材料により画成された開口
を通して付着された材料の層は、マスクとの間に間隙が
形成され、これは、オーバハング及び蒸発源の幾何学的
構造に原因すると共に付着層よりもマスクが厚いことに
原因する。
A layer of material deposited through an opening defined by a mask material having an overhang will form a gap between it and the mask, which is due to the overhang and the geometry of the evaporation source, and is larger than the deposited layer. This is because the mask is thick.

1974年5月発刊のIBMTechincalDis
closure Bulletin Vol、16
、A12の第3954頁にBohg等による’ Li
f toffMask”と題する文献には、ホトレジス
トでは達成できない利点を有し、熱分解酸化シリコンか
ら成るオーバハングを有するリフトオフ・マスクが開示
されている。
IBM Technical Dis published in May 1974
Closure Bulletin Vol. 16
' Li by Bohg et al., page 3954 of A12.
The document entitled "f toffMask" discloses a lift-off mask with an overhang made of pyrolytic silicon oxide, which has advantages not achievable with photoresist.

この文献によれば、食刻を促進させるように酸化シリコ
ンの食刻率を変えてオーバハングを形成するために、徐
々に温度を上げて300乃至500℃で酸化シリコンを
生成している。
According to this document, in order to form an overhang by changing the etching rate of silicon oxide to promote etching, silicon oxide is generated at a temperature of 300 to 500° C. by gradually increasing the temperature.

弗化水素酸のための仮のマスクとしてホトレジスト層を
使用している。
Use a photoresist layer as a temporary mask for the hydrofluoric acid.

次いで、ホトレジストを除去した後、該マスクを通して
基板上に薄膜金属を蒸着する。
A thin film of metal is then deposited on the substrate through the mask after removing the photoresist.

次いで、酸化シ′リコンをリフトオフする。Next, the silicon oxide is lifted off.

このマスク材料の実際の最大の厚さは約1乃至3μであ
る。
The actual maximum thickness of this mask material is approximately 1 to 3 microns.

マスク材料がかなり厚いと、亀裂及び損傷が引き起され
ることになる。
If the mask material is too thick, cracks and damage will occur.

米国特許第3849136号明細書には、ホトレジスト
被膜を有する基板が示されている。
U.S. Pat. No. 3,849,136 shows a substrate with a photoresist coating.

ホトレジスト層上の金属層の開口を通して該ホトレジス
ト層を露光過度にする結果、該金属層がホトレジスト層
上に張出る。
Overexposure of the photoresist layer through an opening in the metal layer above the photoresist layer results in the metal layer overhanging the photoresist layer.

真空付着する際に必然的に高温に加熱されると、ホトレ
ジストが流れる傾向があるので、ホトレジストの使用は
好ましくないと言われている。
The use of photoresists is said to be undesirable because of the tendency of photoresists to flow when heated to high temperatures during vacuum deposition.

ホトレジスト層が7μ程度に非常に厚い場合には、マス
クを通して露光及び現像処理した後形成された開口は、
上記米国特許の第1E図に示されているようなオーババ
ングの価値を無にしがちであるテーパを有する。
If the photoresist layer is very thick, on the order of 7μ, the openings formed after exposure and development through a mask will be
It has a taper that tends to negate the value of overbangs as shown in FIG. 1E of the above-mentioned US patent.

このように非常に厚いレジストの場合にはテーパも同様
に大きくなるので、約7μの深さのかなり狭い溝から成
る開口では、実際に利用することになる開口が増々狭ま
ることになる。
In the case of such a very thick resist, the taper will be large as well, so that an aperture consisting of a fairly narrow groove of about 7 microns in depth will actually have an increasingly narrower aperture.

従って、本発明の目的は基板上に薄膜構造体を形成する
方法を提供することにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of forming a thin film structure on a substrate.

本発明によると、サブトラクティブ処理段階の間にリフ
トオフ・マスク材料に良好に接近した微細パターンを形
成することを可能にするために、マスクの底面の開口と
ほぼ同じ大きさかまたはそれよりも小さい上面の開口を
横取する側壁を備えるリフトオフ・マスクが提供される
According to the invention, the top surface of the mask is approximately the same size or smaller than the opening in the bottom surface of the mask, in order to make it possible to form a fine pattern in good proximity to the lift-off mask material during the subtractive processing step. A lift-off mask is provided having a sidewall that intersects an opening in the lift-off mask.

本発明は従来のリフトオフ法とは異なり、オーババング
・エツジを備える金属層は、ホトレジスト若しくは類似
物により支持されなく、高温に耐え、且つ従来技術では
試みられていなかった金属リフトオフ法により基板表面
から除去しうる。
The present invention differs from conventional lift-off methods in that the metal layer with overlapping edges is not supported by photoresist or the like, can withstand high temperatures, and is removed from the substrate surface by a metal lift-off method that has not been attempted in the prior art. I can do it.

さらに、電気めっき処理法によりリフトオフ・マスクを
形成するアディティブ・プロセスも従来技術とは異なる
Furthermore, the additive process of forming the lift-off mask by electroplating is also different from the prior art.

実際には、このプロセスは、サブトラクティブ法を利用
して金属の被覆層を有するか若しくは有しないホトレジ
ストまたはガラス構造体のオーババングを形成する従来
技術とは逆のプロセスである。
In fact, this process is the reverse of the prior art, which utilizes subtractive methods to form overburdens of photoresist or glass structures with or without an overlayer of metal.

本発明によると、真空の下に所望の材料を付着すること
により薄膜構造体を形成する方法が提供される。
According to the present invention, a method is provided for forming thin film structures by depositing desired materials under vacuum.

基板上に第1の材料の層を形成し、該材料の層に開口の
パターンを形成する。
A layer of a first material is formed on a substrate and a pattern of openings is formed in the layer of material.

次いで、該開口の底面よりも上面において大きなオーバ
バングを有するように該開口に第2の材料即ちリフトオ
フ・マスク材料を付着する。
A second material, a lift-off mask material, is then deposited over the opening with a greater overhang at the top than at the bottom of the opening.

次いで、第1の材料の層を除去した後、露出されたりフ
トオフ・マスク材料の側壁との間に間隙を残すよう所望
の被覆材料を該基板表面に第1の材料の層の厚さよりも
実質的に薄く付着する。
After removing the first material layer, the desired coating material is then applied to the substrate surface in a manner substantially less than the thickness of the first material layer, leaving a gap between the sidewalls of the exposed or foot-off mask material. It adheres thinly.

最後に、食刻法または類似の方法によりリフトオフ・マ
スク材料を除去するのに有効な化学酸液を用いて、該構
造体を処理することにより、リフトオフ・マスク材料及
びその上に付着された被覆材料を除去する。
Finally, the structure is treated with a chemical acid solution effective to remove the lift-off mask material and any coatings deposited thereon by etching or similar methods. Remove material.

以下、図面を参照して参考例を説明する。Reference examples will be described below with reference to the drawings.

先ず、第1A図乃至第1G図を参照するに、基板10に
は金属の層11を形成しである。
First, referring to FIGS. 1A to 1G, a metal layer 11 is formed on a substrate 10. As shown in FIG.

この層11は、基板10に接着して形成しうりかつ電気
めっきのためのめつき基材として役立つ複数の材料の層
であってもよい。
This layer 11 may be a layer of materials that can be formed adhesively to the substrate 10 and serve as a plating substrate for electroplating.

基板10に高温でFe 、Ni、CrまたはCdの如き
金属を付着する場合には、中間接着層を何んら必要とす
ることなしに接着及びめっき基材の両方共達成される。
When depositing metals such as Fe, Ni, Cr or Cd to the substrate 10 at high temperatures, both adhesion and plating substrates are achieved without the need for any intermediate adhesive layer.

しかしながら、めっき基材として任意の温窒でAu 、
Cu 、 Pd若しくはPtを、または室温でCo若
しくはNiFeを付着する場合には、該めっき基材を付
着する前に、基板上にTi、Ta。
However, Au with any hot nitrogen as a plating base material,
When depositing Cu, Pd or Pt, or Co or NiFe at room temperature, Ti, Ta is deposited on the substrate before depositing the plating substrate.

Al若しくはCrの如き反応性金属から成る中間接着層
を形成する必要がある。
It is necessary to form an intermediate adhesive layer of a reactive metal such as Al or Cr.

次いで、該層11上に感光性有機レジスト12の層を形
成し、紫外線、電子ビーム若しくはX線を使用して該レ
ジスト層12を露光してから現像処理し、基板10の表
面に達する縦溝から成る開口14及び15を形成する。
A layer of photosensitive organic resist 12 is then formed on the layer 11, and the resist layer 12 is exposed and developed using ultraviolet light, electron beams or X-rays to form longitudinal grooves that reach the surface of the substrate 10. Openings 14 and 15 are formed.

この開口14及び15は、電極リード・パターン若しく
は薄い線縁状のパターンのようなパターンの境界を形成
するためのものである。
The openings 14 and 15 are for forming the boundaries of a pattern such as an electrode lead pattern or a thin line pattern.

次いで、第1B図に示す如く、開口14及び15を金属
の電気めっき層25で充填して、垂直及び水平のいずれ
の方向にも開口14及び15を越えて延びるキノコ型の
オーババングを有する条片の型にマスク材16及び17
を形成する。
The openings 14 and 15 are then filled with an electroplated layer 25 of metal to form a strip having a mushroom-shaped overhang extending beyond the openings 14 and 15 in both vertical and horizontal directions, as shown in FIG. 1B. Mask materials 16 and 17 in the mold
form.

必要に応じて、開口14及び15、即ちマスク材16及
び1γを極端に広くまたは狭く形成してもよいことは言
うまでもない。
It goes without saying that the openings 14 and 15, that is, the mask materials 16 and 1γ, may be formed extremely wide or narrow as necessary.

第1D図及び第1E図に関連して後に記述する如く、基
板10から除去すべきマスク材料の除去速度を一層満足
させるために、除去すべき広い領域と狭路との幅の比率
を約25:1よりも小さくすることが好ましい。
As described below in connection with FIGS. 1D and 1E, in order to achieve a more satisfactory removal rate of the mask material to be removed from the substrate 10, the width ratio of the wide areas to be removed to the narrow passages is approximately 25. : It is preferable to make it smaller than 1.

これは、第1E図に示す如く、層25及び19の一様な
除去を達成するのに役立つ。
This helps achieve uniform removal of layers 25 and 19, as shown in Figure 1E.

次いで、第1C図に示す如く、有機溶剤または、露光及
び現像処理した後プラズマ灰化処理若しくは有機剥、@
溶液等の従来の方法を利用して、レジスI・12を除去
してオーババング18を有する電気めっきマスク材16
及び17をそのまま残す。
Next, as shown in FIG. 1C, after exposure and development treatment with an organic solvent or plasma ashing treatment or organic stripping @
The electroplating mask material 16 having an overhang 18 is removed by removing the resist I 12 using a conventional method such as a solution.
and 17 are left as is.

電気めっき金属は均一に付着させる必要があり、しかも
電気めっき浴は良好なマクロ及びミクロ・スローイング
パワを有しなければならない。
The electroplating metal must be deposited uniformly and the electroplating bath must have good macro and micro throwing power.

スローイングパワによりめっきの均一度を測定する。Measure the uniformity of plating using throwing power.

変形例として、無電界めっき処理法を利用してもよい。As a modification, an electroless plating method may be used.

電気めっき金属は、所望の被覆材料の付着温度(50乃
至7000G)によく耐えうる必要がある。
The electroplated metal must be able to withstand well the deposition temperatures of the desired coating material (50-7000G).

電気めっきパターンのマスク材16及び17は一様なオ
ーババング(約0.1μ乃至5μのキノコ型キヤ、ツブ
)を有しなければならない。
The electroplated pattern masking materials 16 and 17 must have a uniform overhang (about 0.1 micron to 5 micron mushroom-shaped cavities).

オーババングの大きさは、主として、このリフトオフ・
プロセスで達成されるように設計された最終のパタ7ン
の横及び厚さの寸法により定まる。
The size of the overbang is mainly determined by this lift-off.
It is determined by the lateral and thickness dimensions of the final pattern 7 designed to be achieved in the process.

第1D図に示す如き次の段階で付着すべき材料の所望の
厚さよりも最低約20φ厚く(即ち、厚膜を使用する場
合、少なくとも約0.25μ厚く)なるようにレジスト
12の厚さを選択することに注意されたい。
The thickness of the resist 12 is adjusted to be at least about 20 φ thicker (i.e., at least about 0.25 μ thicker if a thick film is used) than the desired thickness of the material to be deposited in the next step as shown in FIG. 1D. Be careful what you choose.

非常に小さな幾何学的構造のために、第1C図に示す如
く、レジスト12の上面の上のめつき材料のオーババン
グO及び突起部Pをレジストの厚さの約5乃至10優に
形成し、しかもOとPとを等しくする必要がある。
For very small geometries, as shown in FIG. 1C, overhangs O and protrusions P of plating material on the top surface of the resist 12 are formed to be approximately 5 to 10 times the thickness of the resist; Moreover, it is necessary to make O and P equal.

レジスト12を除去した後、スパッタ・エツチング法、
化学食刻法、反応プラズマ・エツチング法若しくは反応
プラズマ・スパック・エツチング法等を利用して、マス
ク材16及び17等がない個所の層11を除去してもよ
い。
After removing the resist 12, sputter etching method,
The layer 11 in areas where the masking materials 16, 17, etc. are not present may be removed using a chemical etching method, a reactive plasma etching method, a reactive plasma spackle etching method, or the like.

次いで、第1D図を参照するに、金属若しくは誘電体の
如き所望の被覆材料19の層を蒸着またバスバッタ付着
により形成するための真空被覆マスクとして該マスク材
16及び17を用いて、層11、マスク材16及び17
の上に被覆材料19を付着する。
1D, layers 11, 17 are then used as vacuum coating masks to form a layer of desired coating material 19, such as a metal or dielectric, by vapor deposition or bathbatter deposition. Mask materials 16 and 17
A coating material 19 is applied over the .

オーババング18により、マスク材16及び17の側壁
20が被覆材料19で殆んど覆われることなく露出され
たままになる。
Overbang 18 leaves sidewalls 20 of masking materials 16 and 17 exposed with little coverage of coating material 19.

被覆材料19を付着した後、化学食刻法、反応プラズマ
食刻法若しくは他の方法を利用して、第1E図に示す如
くマスク材16及び17を構成する電気めっき金属を選
択的に食刻して、殆んど腐食に影響されない所望のパタ
ーンを形成する。
After depositing coating material 19, the electroplated metal comprising masking materials 16 and 17 is selectively etched using chemical etching, reactive plasma etching, or other methods, as shown in FIG. 1E. to form the desired pattern, which is largely unaffected by corrosion.

このようにして、マスク材16及びJTの不所望な金属
を層11からリフトオフする。
In this manner, mask material 16 and undesired metal of the JT are lifted off from layer 11.

微細な条片を形成する場合、または被覆材料19のある
部分を除去する場合には、第1F図に示す如く、除去す
べき被覆材料の部分21を除いてレジスト層20′を形
成し、次いで、化学食刻法の如きサブトラクティブ法、
またはスパック・エツチング法、反応スパック・エツチ
ング法、イオン・ミーリング法、プラズマ・エツチング
法の如きドライ・プロセス並びに他の適当な方法を利用
して、第1G図に示す如く該部分21を除去してもよい
When forming fine strips or removing a certain portion of the coating material 19, a resist layer 20' is formed except for the portion 21 of the coating material to be removed, as shown in FIG. 1F, and then , subtractive methods such as chemical etching methods,
Alternatively, a dry process such as spuck etching, reactive spuck etching, ion milling, plasma etching, and other suitable methods may be used to remove the portion 21 as shown in FIG. 1G. Good too.

電気めっき金属は、例えば(a)グループAu l P
t HPd、Agまたは(b)グループCu、Zn)
Ni、Co。
Electroplating metals are for example (a) group Au l P
t HPd, Ag or (b) group Cu, Zn)
Ni, Co.

Fe 、 Cr 、 Sn 、W、または上記の任意の
元素若しくは上記の任意の元素と他の元素との二元、三
元若しくは四元合金であってもよい。
It may be Fe, Cr, Sn, W, or a binary, ternary or quaternary alloy of any of the above elements or any of the above elements and another element.

(a)グループの金属は主として金属、または非金属パ
ターン用のリフトオフ・マスクとして使用され、この場
合には、加熱、化学反応専の他の方法を用いて貴金属若
しくは金属から成るマスク・パターンを選択的に除去し
てもよい。
(a) Group metals are primarily used as lift-off masks for metallic or non-metallic patterns, in which case mask patterns consisting of noble metals or metals are selected using other methods such as heating or chemical reactions. It may be removed temporarily.

(b)グループの金属は非貴金属類なので広く一般に使
用される。
Group (b) metals are non-noble metals and are therefore widely used.

この(b)グループの金属は、誘電体及びいろいろな貴
金属用のリフトオフ・マスクとして使用してもよい。
This group (b) metal may be used as a lift-off mask for dielectrics and various noble metals.

本明細書中には、代表的な構造体の例を示しているが、
本発明の方法は、あらゆるタイプの磁性構造体、集積回
路のようなあらゆるタイプの半導体構造、第2レベルの
パッケージング、光及び電気−光構造体並びにその他の
構造体を製造するのに利用できることは言うまでもない
Although examples of typical structures are shown in this specification,
The method of the invention can be used to manufacture all types of magnetic structures, all types of semiconductor structures such as integrated circuits, second level packaging, optical and electro-optical structures, and other structures. Needless to say.

所望のパターン19を誘電体材料で形成する場合には、
所望の被覆材料を付着する前に、スパッタ・エツチング
法、イオン・ミーリング法、プラズマ・エツチング法若
しくは化学食刻法を利用して金属化層を除去する方が好
ましい。
When forming the desired pattern 19 using a dielectric material,
Preferably, the metallization layer is removed using sputter etching, ion milling, plasma etching or chemical etching prior to depositing the desired coating material.

本発明の方法はかなり広範囲に応田できるが、特に、電
磁ヘッド、M−Rヘッドのシールド及び他の目的用のシ
ールド等に使用するための超高周波透磁率を有する、5
chottガラス、5in2.Si、Ti若しくはCr
の積層パーマロイ構造体を形成するのに有効である。
Although the method of the present invention can be applied to a fairly wide range of applications, it is especially suitable for use in shielding electromagnetic heads, M-R heads, shielding for other purposes, etc.
chott glass, 5in2. Si, Ti or Cr
It is effective for forming a laminated permalloy structure.

この場合には、第2A図乃至第2I図に示す如く、銅め
っき浴を使用して、電気めっき構造体をかなり微細な条
片に形成できる。
In this case, a copper plating bath can be used to form the electroplated structures into fairly fine strips, as shown in FIGS. 2A-2I.

この場合には、過硫酸アンモニウムを使用してFe。In this case, ammonium persulfate was used to remove Fe.

NiFe、NiFeCr、NiFePd等の存在の下に
Cuを選択的に食刻してもよいが、最終の層を、所望の
構造体の付加的な保護膜として役立つ5chottガラ
スにする。
Although the Cu may be selectively etched in the presence of NiFe, NiFeCr, NiFePd, etc., the final layer is a 5chott glass that serves as an additional protective layer for the desired structure.

必要に応じて、所望の構造体のエツジが傾斜する(テー
パ付けられる)ような方法で所望の構造体を形成するこ
とにより、後続の製造段階において、オーバレイ構造の
接続リードの絶縁を容易に行なうことができる。
Optionally, forming the desired structure in such a way that the edges of the desired structure are beveled (tapered) facilitates isolation of the connecting leads of the overlay structure during subsequent manufacturing steps. be able to.

これは、適当な方法で試料を揺動する間に比較的厚い層
を蒸着する方法よりもむしろスパッタ付着法を用いるこ
とにより遠戚される。
This is distantly related to the use of sputter deposition methods rather than methods of depositing relatively thick layers while agitating the sample in an appropriate manner.

パーマロイ積層体即ちパーマロイ/ショット・ガラス/
パーマロイから成る無機構造体を形成するのにドライ・
プロセスを用いる別の参考例を第2A図乃至第2■図に
示す。
Permalloy laminate i.e. permalloy/shot glass/
A dry process is used to form an inorganic structure made of permalloy.
Another reference example using the process is shown in FIGS. 2A to 2-2.

第2A図に示す如く、ガラス基板10上の金属化薄膜1
1上には、パーマロイ及びガラスから戊る所望の積層体
の厚さよりも1μ程度厚い5hipleyレジストの層
12を形成しである。
As shown in FIG. 2A, a metallized thin film 1 on a glass substrate 10
1, a layer 12 of 5hipley resist is formed which is about 1 micron thicker than the desired thickness of the permalloy and glass laminate.

第2B図に示す如く、該レジストを露光してから現像処
理して、好ましくは4乃至6μの厚いレジスト12に0
.2乃至0.4μの広い開口24を形成する。
As shown in FIG. 2B, the resist is exposed and developed to form a thick resist 12 of preferably 4 to 6 μm.
.. A wide opening 24 of 2 to 0.4 μm is formed.

次いで、第2C図に示す如く、開口24に電気めっき金
属層25を形成する。
An electroplated metal layer 25 is then formed in the opening 24, as shown in FIG. 2C.

選択される金属は、パーマロイの存在の下に選択的に容
易に食刻しうるものでなければならない。
The metal selected must be one that can be readily etched selectively in the presence of permalloy.

銅はこの条件を満たし、ざらにNi−Feが溶解しない
過硫酸アンモニウム(高pH7乃至9)を用いて食刻で
きる。
Copper satisfies this condition and can be etched using ammonium persulfate (high pH 7 to 9) in which Ni--Fe does not dissolve.

Cr、Zn、Cd及びSnの如き他の金属もめつき用に
適する。
Other metals such as Cr, Zn, Cd and Sn are also suitable for plating.

約3乃至7μの厚さまで金属をめっきして、好ましくは
0.25乃至3μのオーババングを有する断面キノコ型
のマスク材25を形成する。
The metal is plated to a thickness of about 3 to 7 microns to form a mushroom-shaped cross-sectional mask material 25, preferably with an overhang of 0.25 to 3 microns.

次いで、溶剤(Shipleyの場合にはアセトン)を
用いて該レジストを除去して第2D図に示すような構造
体に形成する。
The resist is then removed using a solvent (acetone in the case of Shipley) to form a structure as shown in Figure 2D.

次いで、第2E図に示す如く、マスク材25及び露出さ
れた表面11の上にパーマロイ層19、ショット・ガラ
ス層29及びパーマロイ層39を全体の厚さが2乃至3
μになるように形成する。
Next, as shown in FIG. 2E, a permalloy layer 19, a shot glass layer 29, and a permalloy layer 39 are deposited over the mask material 25 and the exposed surface 11 to a total thickness of 2 to 3 cm.
Form it so that it becomes μ.

パーマロイ層39の腐食を防ぐために、該層39の上に
ショット・ガラスの保護層(図示せず)を形成するのが
好ましい。
To prevent corrosion of the permalloy layer 39, a protective layer of shot glass (not shown) is preferably formed over the layer 39.

パーマロイ及び5iFeとW、Cr、Pd若しくはMo
等との合金を使用してもよい。
Permalloy and 5iFe and W, Cr, Pd or Mo
An alloy with etc. may also be used.

サンド・イツチ状の積層体を表1に示すように構成して
もよい。
The sandwich-like laminate may be constructed as shown in Table 1.

変形例として、5endust (重量比でSi9.6
%F e s 5% 、 A15.41%)を積層する
か若しくは積層することなくスパッタ付着してもよい。
As a modified example, 5endust (Si9.6 in weight ratio)
%Fes 5%, A15.41%) may be sputter deposited with or without lamination.

次に第2F図は、マスク材25を食刻除去することによ
り、該マスク材上のパーマロイのサンドインチ構造を基
板からリフトオフした結果の構造体を示す。
FIG. 2F then shows the structure resulting from lifting off the permalloy sandwich structure on the masking material from the substrate by etching away the masking material 25. FIG.

マスク材が銅から戒る場合には、これらのマスク材を前
述のように食刻する。
If the mask materials are made from copper, these mask materials are etched as described above.

マスク材がZnから成る場合には、亜硫酸アンモニウム
を食刻液(pH7乃至9)として使用する。
When the mask material is made of Zn, ammonium sulfite is used as the etching liquid (pH 7 to 9).

またマスク材がCrから成る場合には、食刻液としてZ
nを付加したAlCl3若しくは他の適当なCr食刻液
を使用する。
In addition, when the mask material is made of Cr, Z is used as the etching liquid.
Use n-doped AlCl3 or other suitable Cr etchant.

ヘッドのヨークを構成するパーマロイのサンドインチ構
造体を保護するために、第2G図に示す如く、開口40
及び42並びにこれらの開口の間の条片41を覆うよう
に5hipleyレジストの層20′を形成する。
In order to protect the permalloy sand inch structure that constitutes the yoke of the head, an opening 40 is provided as shown in Fig. 2G.
and 42 and a layer 20' of 5hipley resist is formed over the strips 41 between these openings.

次いで、FeCl3とHFとを別々に、若しくはHFと
FeCl3との混合液を使用して不所望な部分43及び
44を食刻除去して、第2H図に示すような構造体に形
成する。
Undesired portions 43 and 44 are then etched away using FeCl3 and HF separately or a mixture of HF and FeCl3 to form a structure as shown in FIG. 2H.

次いで、該レジストを除去して、第2■図に示すような
所望のパターンから成る所望のヨーク構造体を形成する
Next, the resist is removed to form a desired yoke structure having a desired pattern as shown in FIG.

この場合には、ダミー構造体が存在しないかまたは所望
の構造体を損うことなくそのまま残るので、ダミ−構造
体を取除く必要がない。
In this case, there is no need to remove the dummy structure since it is not present or remains intact without damaging the desired structure.

次に第3A乃至第3C図を参照するに、マスク53を通
してポジ・レジスト12に光を照射して、第3A図に示
すような傾斜側壁を有する開口50のパターンを形成す
るには、いろいろな技法ヲ用いることができる。
3A-3C, various methods can be used to illuminate the positive resist 12 through the mask 53 to form a pattern of openings 50 having sloped sidewalls as shown in FIG. 3A. Techniques can be used.

使用しうるレジストは、5hipley photor
esist、KTFR及びPMMA(polymeth
ylmethacralate)を含む。
Resist that can be used is 5hipley photor
esist, KTFR and PMMA (polymeth
ylmethacrate).

第3A図は、露光から現像処理までの複数の処理段階の
代表的な例を示す。
FIG. 3A shows a representative example of multiple processing steps from exposure to development.

レジストとしてPMMAを使用する場合には、電子ビー
ムの照射度を弱くして、現像時間を長く及び/若しくは
現像液の濃度を高くすることにより、第3A図に示すよ
うなパターンに形成できる。
When PMMA is used as a resist, a pattern as shown in FIG. 3A can be formed by weakening the electron beam irradiation, lengthening the development time, and/or increasing the concentration of the developer.

次いで、第3B図に示す如く金属を付着してマスク材2
5を形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, metal is attached to form the mask material 2.
form 5.

次いで、レジスト12を除去してから、第3C図に示す
如く金属19を真空付着する。
Next, after removing the resist 12, a metal 19 is vacuum-deposited as shown in FIG. 3C.

図示していないが、従来の方法を利用してマスク材25
を食刻除去する。
Although not shown, the mask material 25 is
etching away.

電子ビーム用レジストがネガレジストの場合には、電子
ビームの強度及び現像時間を調整することにより、この
ような傾斜したエツジ・パターンを形成することができ
る。
When the electron beam resist is a negative resist, such an inclined edge pattern can be formed by adjusting the electron beam intensity and development time.

レジストとしてPMMA及びPMMA共重合体を使用す
る場合には、電子ビームの強度を適当に変えかつ適当に
現像することにより、第4A図に示すような傾斜側壁を
有する開口のパターンに形成できる。
When PMMA and PMMA copolymer are used as resists, by appropriately changing the intensity of the electron beam and developing appropriately, a pattern of openings having sloped sidewalls as shown in FIG. 4A can be formed.

第3B図、第3C図、第4B図及び第4C図から明らか
である如く、上記のいずれの方法も、リフトオフに用い
る無機材料の高温マスクを形成するために使用される適
当なパターン(例えば開口50若しくは60)を形成す
るのに有用である。
As is clear from FIGS. 3B, 3C, 4B, and 4C, both of the above methods require the use of suitable patterns (e.g., openings) used to form the inorganic material hot mask used for lift-off. 50 or 60).

5hipley レジストまたは他のポジレジストの
場合には、第3A図に示すような傾斜側壁は下記の項に
従って形成される。
In the case of a 5hipley resist or other positive resist, the sloped sidewalls as shown in FIG. 3A are formed according to the following section.

即ち、(1)焦点をぼかす、または紫外光の照準をずら
す。
That is, (1) blur the focus or shift the aim of the ultraviolet light.

(2)レジストと密接に接触しているマスクを除去する
(2) Remove the mask that is in close contact with the resist.

(3)かなり厚いレジストを使用する、即ち光ビームの
焦点ぼけ若しくは照準ずれかない場合及びマスクとレジ
ストとの接触が良い場合でも約2μ以上厚くする。
(3) Use a fairly thick resist, ie, about 2 microns or more even if the light beam is not defocused or misaimed and if there is good contact between the mask and the resist.

(4)分散する(照準されない)光源を使用する。(4) Use a dispersed (unaimed) light source.

(5)上記(i) + (2)及び/若しくは(3)及
び(4)の任意の1つの方法またはこれらを組合せた方
法を用いる。
(5) Use any one method of (i) + (2) and/or (3) and (4) above, or a combination thereof.

KTFR,KOR(Eastman Kodak社製の
レジスト)及びその他のネガレジストを使用する場合に
は、上記の(1)乃至(5)の方法またはこれらの任意
の組合せ方法を用いて、第3B図、第3C図、第4B図
及び第4C図に示すような傾斜側壁を形成する。
When using KTFR, KOR (resists manufactured by Eastman Kodak) and other negative resists, the methods shown in FIGS. Slanted side walls as shown in FIGS. 3C, 4B, and 4C are formed.

第3A図乃至第3C図及び第4A図乃至第4C図に示す
如く、このような傾斜エツジを有するレジスト パター
ンを形成した後、電気めっき処理法、無電界めっき処理
法、蒸着法、スパッタリング法等の如き適当な付着法を
利用して、レジストの開口を充填する。
As shown in FIGS. 3A to 3C and 4A to 4C, after forming a resist pattern having such inclined edges, electroplating, electroless plating, vapor deposition, sputtering, etc. Fill the openings in the resist using a suitable deposition method such as.

リフトオフ法により形成される所望の最終の付着層の約
2/3に等しい厚さまたは該最終の付着層の上面から約
0.25μの範囲内に金属25または誘電体を付着する
The metal 25 or dielectric is deposited to a thickness equal to about 2/3 of the desired final deposited layer formed by lift-off or within about 0.25 microns from the top surface of the final deposited layer.

第3B図及び第4B図に示す如く、Cu、Zn、A1等
の金属または誘電体は逆台形状に形成される。
As shown in FIGS. 3B and 4B, the metal or dielectric material such as Cu, Zn, A1, etc. is formed into an inverted trapezoidal shape.

側壁が傾斜していることにより、キノコ型がレジストの
上に形成される迄、金属または誘電体25の電着を続け
る必要がない。
Because of the sloped sidewalls, there is no need to continue electrodepositing the metal or dielectric 25 until the mushroom shape is formed on the resist.

リフトオフを達成するためには、逆台形状の開口50若
しくは60の形状に応じて、キノコ型のパターンに形成
してもよくまたは形成上なくてもよい。
To achieve lift-off, depending on the shape of the inverted trapezoidal apertures 50 or 60, they may or may not be formed in a mushroom-shaped pattern.

レジストを除去した後、蒸着法、イオン銃めっき法及び
/若しくはスパッタリング法等を利用して、所望の金属
層、誘電体−磁性体積層または誘電体層を付着する。
After removing the resist, a desired metal layer, dielectric-magnetic stack, or dielectric layer is deposited using vapor deposition, ion gun plating, and/or sputtering.

リフトオフ・プロセスは第2E図乃至第2■図または第
1D図乃至第1G図に示すように行なわれる。
The lift-off process is performed as shown in FIGS. 2E-2-2 or FIGS. 1D-1G.

高温リフトオフ・プロセスにより形成される所望の最終
パターンを腐食することなく、別に選択的に溶解、腐食
または食刻しうるような無機物のリフトオフ材料を選択
することが必要な条件である。
It is necessary to select an inorganic lift-off material that can be selectively dissolved, corroded or etched without corroding the desired final pattern formed by the high temperature lift-off process.

第5A図乃至第5E図に示す本発明の実施例の方法では
、先ず、S h i p l e y、 KTFR,P
MMA。
In the method of the embodiment of the present invention shown in FIGS. 5A to 5E, first, S h i p l e y, KTFR, P
MMA.

PMMA共重合体若しくは他の任意の熱的に変形可能な
重合体等の如きレジスト12を、露光及び現像処理し、
次いで反応プラズマ・エツチング法、化学食刻法等を利
用して食刻することにより所望のパターンに形成する。
exposing and developing a resist 12 such as PMMA copolymer or any other thermally deformable polymer;
Next, a desired pattern is formed by etching using a reactive plasma etching method, a chemical etching method, or the like.

次いで、レジスト12がが流れて(表面張力により変形
するような)第5B図に示すような形を形成するように
、十分に高い温度に該構造体を加熱する。
The structure is then heated to a temperature high enough so that the resist 12 flows (deforms due to surface tension) to form the shape shown in FIG. 5B.

Sh i p I eyレジストの場合では、これは、
該構造体を約1.50乃至160’Cに迅速に加熱して
から冷却するかまたは約100乃至130℃に徐々に加
熱してから徐冷する(それでも5hiplyレジストを
容易に除去させうる時間一温度生産要因を取る)ことに
より達成される。
In the case of Sh i p I ey resists, this is
The structure can be rapidly heated to about 1.50-160'C and then cooled, or gradually heated to about 100-130'C and then slowly cooled (for a period of time that still allows the 5hiply resist to be easily removed). temperature production factor).

Sh i p I eyレジストを紫外線で露光し、次
いで従来の5hipleyレジスト現像装置を使用して
現像処理するかまたはアセトンの如き従来の食刻液を用
いて該レジストを除去する。
The Sh i p I ey resist is exposed to ultraviolet light and then developed using a conventional 5hipley resist developer or the resist is removed using a conventional etchant such as acetone.

傾斜側壁または無機材料のマスクにわずかなオーバハン
グでさえも形成するのに有用であるレジストを加熱する
ことにより所望の形に形成しうろことが明らかであろう
It will be appreciated that the desired shape may be formed by heating the resist, which is useful for forming even slight overhangs on sloped sidewalls or masks of inorganic materials.

これ以後の処理段階は、第1B図乃至第1G図または第
2C図乃至第2■図に関連して前述した段階とほぼ同じ
である。
The subsequent processing steps are substantially the same as those described above in connection with FIGS. 1B-1G or 2C-2-2.

反応プラズマ・エツチング法またはスパッタ・エツチン
グ法を利用して有機レジストを簡単に露出することによ
り、円形状エッチまたは傾斜エツジを形成してもよい。
A circular etch or beveled edge may be formed by simply exposing the organic resist using reactive plasma etching or sputter etching.

第5C図に示すように、リフトオフ構造体25は、第3
B図及び第4B図の場合と同様にレジスト、12の開口
の側壁が傾斜していることにより、略逆台形状に形成さ
れるので、キノコ型がレジスト12の上に形成される迄
、メッキする必要がなく、レジスト12の厚さ以下の厚
さにメッキすればよい。
As shown in FIG. 5C, the lift-off structure 25
As in the case of FIG. There is no need to do this, and it is sufficient to plate to a thickness that is equal to or less than the thickness of the resist 12.

被模材料の層19は、第5E図に示すように、レジスト
12の層を除去した後の露出されたリフト・オフ構造体
25の側壁との間に間隙を残すように金属層11上にレ
ジスト12の層の厚さよりも実質的に薄く蒸着される。
A layer of patterned material 19 is deposited on the metal layer 11 to leave a gap between the exposed sidewalls of the lift-off structure 25 after the layer of resist 12 is removed, as shown in FIG. 5E. It is deposited substantially thinner than the thickness of the layer of resist 12.

次に、第6A図乃至第6D図に示す参考例の方法では、
異なる感光度の2つのレジストを使用する。
Next, in the method of the reference example shown in FIGS. 6A to 6D,
Two resists with different sensitivities are used.

上面の高感光度レジスト70はポジレジストであり、そ
の下のレジスト12はネガレジストである。
The high-sensitivity resist 70 on the top surface is a positive resist, and the resist 12 below it is a negative resist.

下のレジスト層12は、リフトオフ法により形成すべき
材料の厚さよりも約25係厚く形成する。
The lower resist layer 12 is formed approximately 25 mm thicker than the thickness of the material to be formed by lift-off.

紫外線、電子ビーム若しくはX線で露光してから現像処
理した後、第6B図に示すような構造体に形成する。
After exposure to ultraviolet light, electron beams, or X-rays and development, a structure as shown in FIG. 6B is formed.

次いで、電着法または無電界付着法を利用して、第6C
図に示すような所望のオーバハングを有する無機材料の
マスクを形成する。
Next, the 6th C is applied using an electrodeposition method or an electroless deposition method.
A mask of inorganic material is formed with the desired overhang as shown in the figure.

レジスト12及び70を除した後、第6D図に示すよう
に所望の被覆材料19を付着する これ以後の行程は前述の工程とほぼ同じである。
After removing the resists 12 and 70, the subsequent steps of depositing the desired coating material 19 as shown in FIG. 6D are substantially the same as those described above.

変形例として、下のネガレジスト層12として高感度の
レジストを使用してもよい。
As a variant, a highly sensitive resist may be used as the lower negative resist layer 12.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1A図乃至第1G図はレジストの厚さよりもかなりの
深さまでめっきで形成されたオーバハングを用い参考例
のリフトオフ法により薄膜を形成する第1のプロセスを
示す図、第2A図乃至第21図は第1A図乃至第1G図
のプロセスに類似した参考列の第2のプロセスを示す図
、第3A図乃至第3C図はレジストにテーパ付開口を形
成することによりリフトオフ材料にオーバハングを形成
する参考例第3のプロセスを示す図、第4A図乃至第4
C図はレジストにテーパ付開口を形成することによりリ
フトオフ材料にオーバハングを形成する参考例第3のプ
ロセスを示す図、第5A図乃至第5E図は第3A図、第
4A図及び第5A図に用いられた形のレジストを加熱し
てレジストのエツジを湾曲させることにより大きなオー
バハングを形成する本発明によるプロセスを示す図、第
6A図乃至第6D図は2つのレジストを用いてオーバハ
ングを形成する参考例のプロセスを示す図である。 10・・・・・・基板、12・・・・・・レジスト層、
14゜15・・・・・・開口、16.17・・・・・・
リフトオフ・マスク材料、 1 B−−−−−“オーバ
ハング・エツジ、19・・・・・・所望の被覆材料、2
0・・・・・・側壁。
Figures 1A to 1G are diagrams showing a first process of forming a thin film by the lift-off method of the reference example using an overhang formed by plating to a depth considerably greater than the thickness of the resist, and Figures 2A to 21. Figures 3A-3C illustrate a second process in the reference column similar to the process of Figures 1A-1G, and Figures 3A-3C depict a reference process for forming an overhang in the lift-off material by forming a tapered opening in the resist. Figures illustrating the third example process, Figures 4A to 4
Figure C is a diagram showing the third reference example process of forming an overhang in the lift-off material by forming a tapered opening in the resist, and Figures 5A to 5E are similar to Figures 3A, 4A, and 5A. Figures 6A-6D illustrate a process according to the present invention for forming large overhangs by heating the resist in the form used and curving the edges of the resist; Figures 6A-6D are references for forming overhangs using two resists; FIG. 2 is a diagram illustrating an example process. 10...Substrate, 12...Resist layer,
14゜15...Opening, 16.17...
Lift-off mask material, 1 B-----"Overhang edge, 19... Desired coating material, 2
0...Side wall.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 金属性基板上に熱変形可能なレジストを塗布する工
程、該レジストを露光し、オーバハングの逆の形態のテ
ーパ付側壁を有する開口のパターンを形成する工程、該
レジストを加熱してその開口縁に丸味をもたせる工程、
金属性のリフトオフ形成材料を上記レジストの厚さ以下
の厚さにメッキして上記開口底部よりも上部で太くなっ
ているオーバハング形状のリフトオフ構造体を形成する
工程、上記リフトオフ構造体のないレジスト部分を除去
する工程、かく形成された構造体上に上記レジス1−の
厚さ以上の厚さに被膜材料を真空蒸着させる工程、食刻
剤により上記リフトオフ材料を除去する工程を含む真空
蒸着により薄膜構造体を形成する方法。
1. Applying a thermally deformable resist on a metallic substrate, exposing the resist to light to form a pattern of openings with tapered sidewalls in the opposite form of overhangs, and heating the resist to shape the edges of the openings. The process of giving roundness to
a step of plating a metallic lift-off forming material to a thickness less than the thickness of the resist to form an overhang-shaped lift-off structure that is thicker at the top than the bottom of the opening; a resist portion without the lift-off structure; a step of vacuum-depositing a coating material on the thus formed structure to a thickness equal to or greater than the thickness of the resist 1-, and a step of removing the lift-off material with an etching agent. How to form structures.
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