JPS5952553B2 - 薄膜のパタ−ン形成法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属、半導体、金属酸化物などの薄膜のパタ
ーンを基板面に形成する方法に関する。

従来、この種の薄膜のパターン形成法として、パターン
の精度を要求しない場合には、゜メタルマスクを基板に
密着させ、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、
スプレー法などの種々の方法で薄膜を形成する方法、パ
ターンの精度が必要な場合には、基板に前述の方法で薄
膜を形成した後ホトエッチングする方法などがある。こ
のメタルマスク法は、工程が少ないので生産性の優れた
方ｊ法であるが、薄膜形成時の基板の加熱によるメタル
マスクの反りのためにパターンがぼけ、またメタルマス
クを厚くすると、パターンの端部の膜厚が中央部より薄
くなつてこれまた鮮明なパターンが得られない。更に基
板にあるパターンに他のパターンを重ね合せることが必
要な場合には、メタルマスクの位置合せが非常に難かし
いという欠点がある。一方、ホトエッチング法は前述の
ように高精度のパターンが得られる反面、１基板面に形
成された薄膜上にレジスト膜を塗布、２レジスト中の溶
剤を揮発させるプレベーキング、３露光、□現像、５リ
ンス、６レジストの耐薬品性を高めるポストベーキング
、７薄膜のエッチング、８レジストの剥離、９洗滌、と
工程数が多く生産性が低いという欠点があり、エッチン
グ用無機酸の廃液の処理の問題もある。本発明は従来の
薄膜のパターン形成法の欠点を無くし、工数が低く、製
造コストが安価であり、精度の高い薄膜のパターン形成
法を提供することをその目的とするもので、バインダー
を含有する溶剤に微粒子を分散させたペーストを基板面
に印刷した後、前記溶剤及びバインダーをそれぞれ蒸発
及びほぼ焼失させて前記微粒子を前記基板面にパターン
状に残し、次いで該基板面の微粒子付着部及びそれ以外
の個所に薄膜を形成し、前記微粒子及びその上の薄膜を
前記基板面から除去して前記薄膜をパターン状に加工す
ることを特徴とする。

すなわち、アルミナ粉末など例えば１０μ以下の粉末を
バインダーを含有する溶剤に分散させたペースト２を、
第１図示のように基板１の表面に印刷し、次いで溶剤及
び該バインダーを基板１の軟化点以下の温度でそれぞれ
蒸発及びほぼ焼失させてアルミナ粉末などの粉末２Ａを
表面に残す。

その後第２図示のようにこの粉末２Ａの付着表面及びそ
の他の表面４に金属、金属酸化膜等の膜５を真空蒸着、
スパツタ、スプレー、ＣＶＤ等の各方法で析出させる。
その後、アルミナ粉末等の粉末の上に析出した金属、金
属酸化膜等の膜５を該粉末２Ａとともに除去する。金属
膜では１０００人程度、金属酸化膜では５０００人程度
の薄膜であるならば、流水中でも容易にとれるが、数μ
ｍと厚くなつた場合には、薄膜５を有する基板１を、ケ
ース６に充たした水又はアルコール７中に入れて超音波
振動を与えることによつて容易に粉末上の薄膜及び該薄
膜下の粉末を除去して第３図示のように薄膜５のパター
ンが形成できる。前記印刷用ペースト中のバインダーは
メチルセルロース、エチルセルロース、酢酸セルロース
、ニトロセルロースなどのセルロース系化合物、ポリビ
ニールアルコール等２００℃〜３００℃で容易にほ・゛
焼失する樹脂が適しており、ほ〜焼失後粉末同志又は粉
末と基板をある程度結着させておく性質を有するものが
望ましい。

この性質は粉末とバインダーと基板との適当な組合せが
必要であり、また同じ組合せでもバインダーを焼失させ
てからの時間によつて結着力が異なることが観察されて
いる。例えばエチルセルロースをバインダーとして用い
、粉末としてアルミナ、基板としてガラス又はセラミツ
クの組合せにおいてはエチルセルロースを焼失させた後
１時間程度おくと除去できる範囲内で結着力を増す。前
記ペーストにおける溶剤としては、ブチルカノレビトー
ノレ、αテノレピネオーノレ、ブチカノレビトールアセ
テート、エチルセロソルブ、酢酸セロソルブなどの例え
ば９０℃〜１５０℃の高沸点溶剤又は水が用いられる。

またペーストに入れる粉末としては、各種金属、酸化ア
ルミニウム・酸化チタン・酸化亜鉛などの金属酸化物、
硫化亜鉛・硫化カドミウムなどの硫化物、炭酸カルシウ
ム・炭酸マグネシウムなどの炭酸塩、ガラスフリツトな
どの粉末の一種類又は２種類以上を混合したもの、その
他安価に入手できるもの（但し潮解しやすいもの、２０
０℃〜３００℃程度で融解するようなインジウム、鉛、
錫など低融点のものは好しくない。

）が用いられ、その粒径は印刷性、印刷されたパターン
の精度から１０μｍ以下が望ましい。ペーストの印刷性
の良好な粘度はマスクパターン、スキージ、印刷圧力、
印刷スピード、スクリーンと基板との距離等により変わ
り、１０，０００〜５００，０００ＣＰＳの範囲が望ま
しい。ペーストの条件を総括すると、１印刷性がよい、
２細いパターン印刷が可能である、３バインダーを焼失
させる時の温度で薄膜の特性を劣化させない、４バイン
ダーを熱分解させた時に印刷マスクのマスク性に悪影響
を与えない（例えばマスタを剥してしまうなど）、５熱
分解時バインダーのすすなど残留物を残さない、６薄膜
を形成時印刷マスクが剥げたりなど変形しないこと、７
印刷パターンの剥離の際水又は有機溶剤になじみ易く剥
離しやすい、等である。

ペーストの作製例 αテノレピネオーノレまたはカノレビトーノレアセテー
ト１００重量部に対してエチルセルロースを５〜１５重
量部を加え、よく溶解した後アルミナ粉末（粒径１μｍ
〜５μｍ）を１０５〜１１５重量部加えてよく混練しペ
ーストとした。

実施例 １ １％塩酸水溶液に純度９９．９９％のＩｎｃｌ３・４Ｈ
２０を１０重量％溶解し、またＩｎに対しＳｎが２重量
％となるように純度９９．９９％のＳｎｃｌ４・４Ｈ２
０を溶解してＩＴＯ膜作製用原料液とした。

一方、ガラス基板（コーニング社製＃７０５９）面に前
述の作製例の印刷ペースト （エチルセルロース＋αテ
ルピネオール＋アルミナ）をスクリーン印刷し、１２０
℃で１５分間脱溶剤を行ない、これを４００℃に加熱さ
れたホツトプレート上に移し１０分間エチルセルロース
を焼成さた後、ＩＴＯ膜作製用原料液をスプレーして基
板全面にＩＴＯ膜を約１０００人析出させた。これを純
水を入れたビーカに移して超音波洗浄機にて洗浄しアル
ミナ粉末上のＩＴＯ膜及びアルミナ粉末を除去して、ガ
ラス基板上にＩＴＯ膜のパターンを残した。この方法に
よつて作られたＩＴＯ膜のパターンの端部は従来のメタ
ルマスク法の場合のようにマスクの下へ金属等の膜が廻
り込むことがなく、また膜の端部で膜厚が薄くなること
がなく鮮明なパターンが得られた。また膜のシート抵抗
も５０ΩＦ卜１００Ω／？と低く、低抵抗のパターンの
ＩＴＯ膜が得られた。５Ｎ（７）Ｓｎｃｌ４・５Ｈ２０
とＳｂｃｌ３を原料として作製したアンチモン添加酸化
錫膜でもＩＴＯ膜と同様の良好な結果が得られた。

実施例 ２ 次に本薄膜パターン形成法によりＩｎＳｂホール素子を
作製する場合について説明する。

先ず絶縁保護膜（ＳｉＯ２）１０が施された第４図示の
フエライト基板１１の表面にホール素子感磁部］２を除
いてペーストを１０〜３０μｍの厚さにスクリーン印刷
する。

ペーストはエチルセルロース（バインダー）とαテルピ
ネオール（溶剤）とアルミナ粉末（粒径２〜５μｍ）と
よりなる前述の作製例のもの、印刷スクリーンとして４
００メツシユのものを用いた。次に１００℃で１０分加
熱してαテルピネオールを蒸発させ、更に２５０℃で２
０分加熱してエチルセルロースを焼成した後、ホール素
子用半導体のＩｎＳｂを基板１１全面に０．５〜３μｍ
の厚さに蒸着した。そして次に印刷マスクペースト及び
その上のＮＳｂ膜の除去を行なつた。この除去は、軽く
脱脂綿でふき取るか、又は基板を水又はアルコールに潰
けて超音彼振動をかけることにより行なつた。かくして
第４図Ａ，Ｂに示すように、ホール素子感磁部１２には
ＩｎＳｂ膜が形成される。次に、電極部１３を除いた部
分に、これまでと同じ条件で印刷マスクペーストをスク
リーン印刷し、該ペーストの溶剤及びバインダをそれぞ
れ蒸発及び分解飛散させて後電極金属（０ｒ，Ｔｉ，Ａ
ｕ，Ａｇ，Ｎｉ等）を基板１１の絶縁保護膜１０上に蒸
着（メツキ、スパツタリンダ等でもよい）させ、次いで
粉末及びその上の電極金属膜の除去を行なつた。

第４図示のＩｎＳｂホール素子において、電極部１３は
その一部がホール素子感磁部１２の上に重なるように絶
縁保護膜１０上に形成されるので、ＩｎＳｂ膜上に電極
を形成したものに比べて、該電極に半田付けしたリード
線をひつぱつた場合の電極の強度は約２倍以上向上する
。第５図はホール素子感磁部１２を基板１１の対角線の
方向に傾けて前述のような方法で形成し、これに一部を
重複させて基板１１の四隅に電極部１３を同じ方法で形
成したＩｎＳｂ膜ホール素子を示し、このものは電極面
積が広くとれて電極強度が大きい。

図において１４は一端を電極部１３に半田付けし、他端
を図示しない回路基板に半田付するリード線である。こ
のように本発明によれば、バインダーを含有する溶剤に
微粒子を分散させたペーストを基板面に印刷した後、前
記溶剤及びバインダーをそれぞれ蒸発及びほ〜焼失させ
て前記微粒子を前記基板面にパターン状に残し、次いで
該基板面の微粒子付着部及びそれ以外の個所に薄膜を形
成し、前記微粒子及びその上の薄膜を前記基板面から除
去して薄膜をパターン状に加工する方法であるので、従
来のメタルマスク法より鮮明なパターンが得られるとと
もに微細なパターンの形成が可能であり、またエツチン
グ法に比べて工程数が少なく量産化によりコストダウン
ができ、エツチング液がいらないのでどのような金属、
金属酸化膜のパターン形成にも利用でき、更に酸、アル
カリなどエツチング液を使用しないので作業がしやすく
公害の心配がない、印刷用ペーストは広い範囲の材料の
中から選択でき安価なものを比較的自由に選べる等の効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の方法により薄膜のパターン
を形成する各段階の説明図、第４図Ａ及び第４図Ｂは本
発明の方法により作製されたＩｎＳｂ膜ホール素子の平
面図及び第４図Ａ（７）ＩＶ−ＩＶ線截断面図、第５図
Ａ及び第５図Ｂは本発明の方法により作製したＩｎＳｂ
膜ホール素子の他の例の平面図及び側面図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・ペースト、２Ａ・
・・・・・粉末、３・・・・・・粉末付着表面、４・・
・・・・その他の表面、５・・・・・・薄膜、６・・・
・・・ケース、７・・・・・・水又はアルコール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バインダーを含有する溶剤に微粒子を分散させたペ
   ーストを基板面に印刷した後、前記溶剤及びバインダー
   をそれぞれ蒸発及びほぼ焼失させて前記微粒子を前記基
   板面にパターン状に残し、次いで該基板面の微粒子付着
   部及びそれ以外の個所に薄膜を形成し、前記微粒子及び
   その上の薄膜を前記基板面から除去して前記薄膜をパタ
   ーン状に加工することを特徴とする薄膜のパターン形成
   法。