JPH0391928A - Pattern formation by lift-off process - Google Patents

Pattern formation by lift-off process

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JPH0391928A
JPH0391928A JP23021489A JP23021489A JPH0391928A JP H0391928 A JPH0391928 A JP H0391928A JP 23021489 A JP23021489 A JP 23021489A JP 23021489 A JP23021489 A JP 23021489A JP H0391928 A JPH0391928 A JP H0391928A
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JP
Japan
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pattern
film
thin film
silicon
patterns
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JP23021489A
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Japanese (ja)
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Takehiko Ishida
石田 武彦
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To enable the fine patterns not exceeding scores of microorders to be formed by a method wherein an inorganic matter thin film is formed using the patterns of a metal and a silicon compound as masks. CONSTITUTION:A metallic thin film 2, a silicon base compound film 3 and a resist film 4 are formed in this order on a substrate 1 and then exposed and developed to form a resist pattern which is etched away to form silicon base compound patterns 3'. Then, after releasing the resist pattern, the metallic thin film 2 is etched away to form the patterns 2' and 3' of the silicon base compound and the metallic thin film. Next, after forming an inorganic matter 5 on the substrate 1 using the patterns 2', 3' as masks, the said patterns 2', 3' are removed to form patterns 5 of the inorganic matter film. Through these procedures, fine patterns not exceeding several scores of microrders can be formed of the inorganic matter thin film in the substrate heating temperature during the film formation process exceeding 150 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】 C産業上の利用分野] 本発明は、パターン形成方法に係り、特に、基板温度を
150″C以上にして無機物薄膜を成膜する場合のリフ
トオフ法によるパターン形成法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application] The present invention relates to a pattern forming method, and in particular to a pattern forming method using a lift-off method when forming an inorganic thin film at a substrate temperature of 150"C or higher. It is something.

[従来の技術] 従来より、ウェットエッチング、ドライエッチング等の
化学エッチングが困難な薄膜に対して所定のパターンを
形成する方法としてリフトオフ法およびメタルマスク法
が知られている。
[Prior Art] The lift-off method and the metal mask method are conventionally known as methods for forming a predetermined pattern on a thin film that is difficult to undergo chemical etching such as wet etching or dry etching.

リフトオフ法は、基板上にフォトレジストあるいは電子
線レジストを塗布した後、露光、現像を行って所望のレ
ジストパターンを形成し、その後、蒸着、スパッタ、C
VD1 イオンプレーテイング、あるいはMBE等の適
当な成膜方法により、基板の全面にわたって任意の無機
物を成膜した後、適当なアルカリまたは酸を含む溶剤で
当該レジストを除去し、レジストパターンが形成されて
いた以外の部分に当該無機物を残すことにより無機物の
パターンを形成する方法である。
In the lift-off method, a photoresist or an electron beam resist is applied onto a substrate, and then exposed and developed to form a desired resist pattern.
VD1 After forming a film of any inorganic material over the entire surface of the substrate by an appropriate film forming method such as ion plating or MBE, the resist is removed with a solvent containing an appropriate alkali or acid to form a resist pattern. This is a method of forming an inorganic pattern by leaving the inorganic material in areas other than the original.

また、メタルマスク法は基板上にメタルマスクを配置し
た後、蒸着、スパッタ、CVD1 イオンプレーティン
グあるいはMBE等の成膜方法により無機物を成膜し、
パターンを形成する方法である。
In addition, in the metal mask method, a metal mask is placed on a substrate, and then an inorganic material is formed by a film forming method such as evaporation, sputtering, CVD1 ion plating, or MBE.
This is a method of forming patterns.

[発明が解決しようとする課題コ 5かしながら、リフトオフ法の場合には、一般に用いら
れるフォトレジストや電子線レジストは有機物であるた
め、レジストパターン形成後の無機物薄膜の成膜の際の
基板加熱温度が150℃以上になると、成膜後のレジス
ト剥離が非常に困難になるという問題がある。例えば、
高温超伝導セラミックス薄膜はウェットエッチングまた
はドライエッチングが困難なため、リフトオフ法による
パターン形成が望まれ、その際の成膜時の基板加熱温度
は一般的に500″C以上の高温となるが、有機レジス
トを用いたリフトオフ法ではレジスト剥離が非常に困難
になるため、パターンを形成することはできないもので
ある。
[Problems to be Solved by the Invention (5) However, in the case of the lift-off method, generally used photoresists and electron beam resists are organic materials, so the substrate used for forming the inorganic thin film after resist pattern formation is When the heating temperature is 150° C. or higher, there is a problem in that it becomes extremely difficult to remove the resist after film formation. for example,
Since wet etching or dry etching is difficult for high-temperature superconducting ceramic thin films, it is desirable to form patterns using the lift-off method. In the lift-off method using a resist, it is very difficult to remove the resist, so it is impossible to form a pattern.

これに対して、メタルマスク法では、基板およびマスク
材料を適当に選択することにより、成膜の際の基板加熱
温度を1000℃以上にすることが可能ではあるが、メ
タルマスクの加工精度および基板とメタルマスクの密着
性に問題があるため、数十ミクロンオーダー以下の微細
パターンの加工には不適当である。
On the other hand, in the metal mask method, by appropriately selecting the substrate and mask materials, it is possible to increase the substrate heating temperature during film formation to 1000°C or higher; Since there is a problem with the adhesion of metal masks, it is unsuitable for processing fine patterns on the order of tens of microns or less.

本発明は、上記の課題を解決するものであって、成膜の
際の基板加熱温度が1 5 0 ’C以上となる無機物
のF4膜について、数十ミクロンオーダー以下の微細パ
ターンを形成するリフトオフ法によるパターン形成方法
を提供することを目的とするものである。
The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and is to perform a lift-off process to form a fine pattern on the order of tens of microns or less for an inorganic F4 film in which the substrate heating temperature during film formation is 150'C or higher. The purpose of the present invention is to provide a pattern forming method using a method.

[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するための本発明のリフトオフ法によ
るパターン形成方法を第1図を参照しつつ説明する。な
お、図中、1は基板、2は金属薄膜、3はケイ素系化合
物被膜、4はレジス}[、5は無機物を示す。
[Means for Solving the Problems] A pattern forming method using a lift-off method according to the present invention for achieving the above object will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is a substrate, 2 is a metal thin film, 3 is a silicon-based compound coating, 4 is a resist}[, and 5 is an inorganic substance.

まず、第1図(a)に示すように、基板l上に適当な金
属からなる金属薄膜2、ケイ素系化合物被膜3、および
レジスト膜4をこの順序に成膜する。
First, as shown in FIG. 1(a), a metal thin film 2 made of a suitable metal, a silicon-based compound film 3, and a resist film 4 are formed in this order on a substrate l.

金属薄膜2の成膜は、蒸着、スパッタ、CVD,あるい
はイオンプレーティングにより行うことができる。ケイ
素系化合物被膜3は、蒸着、スパッタ、CVD1 ある
いはイオンプレーティングによりSiOa膜を成膜して
もよいし、もしくは、ケイ素系化合物及び添加剤を有機
溶剤に溶解した塗布液をスビンナー ディッピング、あ
るいは吹き付け等により塗布した後にベークすることで
ケイ素系被膜を形成してもよい。また、レジスト膜4は
フォトレジストもしくは電子線レジストを周知の適当な
方法で塗布することで形成することができる。
The metal thin film 2 can be formed by vapor deposition, sputtering, CVD, or ion plating. The silicon-based compound film 3 may be formed by vapor deposition, sputtering, CVD1, or ion plating, or may be formed by dipping or spraying a coating solution in which a silicon-based compound and additives are dissolved in an organic solvent. A silicon-based film may be formed by baking after coating. Further, the resist film 4 can be formed by applying a photoresist or an electron beam resist by a known appropriate method.

次に、所望のパターンを露光後現像してレジストパター
ン形成し、ケイ素系化合物被膜3をドライエッチングま
たはウェットエッチングした後、レシストパターンを剥
離する。これにより、第1図(b)に示すように、金属
薄膜2の上に設計線幅に従ったケイ素系化合物パターン
3′が形成される。
Next, a resist pattern is formed by exposing and developing a desired pattern, dry etching or wet etching the silicon-based compound film 3, and then peeling off the resist pattern. As a result, as shown in FIG. 1(b), a silicon-based compound pattern 3' is formed on the metal thin film 2 in accordance with the designed line width.

次に、ウェットエッチングもしくは等方性ドライエッチ
ングにより金属薄膜2をエッチングするが、この際、エ
ッチングをオーバーエッチング気味に行う。これにより
、金属薄膜2のパターンは設計線幅より細くなるが、こ
のとき、等方性ドライエッチングを行った場合には、第
1図(C)に示すように金属パターン2′には等方性ド
ライエッチングの性質によりアンダーカットが生じる。
Next, the metal thin film 2 is etched by wet etching or isotropic dry etching, but at this time, the etching is performed with a slight overetching. As a result, the pattern of the metal thin film 2 becomes thinner than the designed line width, but if isotropic dry etching is performed at this time, the metal pattern 2' becomes isotropic as shown in FIG. 1(C). Undercuts occur due to the nature of dry etching.

以上の方法により設計線幅通りのケイ素系化合物パター
ン3′ と設計線幅より細く、アンダーカットが生じた
金属パターン2′が一体となった逆テーバーパターンが
形成される。
By the above method, an inverted Taber pattern is formed in which the silicon compound pattern 3' having the designed line width and the metal pattern 2' which is thinner than the designed line width and has undercuts are integrated.

次に、第1図(d)に示すように、当該基板1の全面に
わたり、成膜の際の基板加熱温度が150℃以上である
無機物5を、蒸着、スバッタ、CvD1  イオンプレ
ーティングあるいはMBE等により成膜する。なお、こ
の時の基板加熱温度は基板1および金属薄膜2の材料に
依存するため、適当な材料を選択することにより100
0℃以上の基板加熱温度も可能となる。
Next, as shown in FIG. 1(d), an inorganic material 5 whose substrate heating temperature during film formation is 150° C. or higher is applied over the entire surface of the substrate 1 by vapor deposition, sputtering, CvD1 ion plating, MBE, etc. The film is formed by Note that the substrate heating temperature at this time depends on the materials of the substrate 1 and the metal thin film 2, so by selecting appropriate materials,
It is also possible to heat the substrate at a temperature of 0° C. or higher.

このようにして任意の無機物5を成膜した後、ウェット
エッチングにより金属パターン2′を除去すると、第1
図(e)に示すように無機物5のパターンが形成される
。なお、このとき、金属パターン2′は逆テーパー状に
なっており、成膜した無機物5が金属パターン2′の側
面には付着しないため、エッチング液が金属パターン2
′に直接触れ、金属パターン2′の除去は非常に容易で
ある。
After forming the arbitrary inorganic material 5 in this way, when the metal pattern 2' is removed by wet etching, the first
A pattern of inorganic material 5 is formed as shown in Figure (e). Note that at this time, the metal pattern 2' has a reverse tapered shape, and the formed inorganic substance 5 does not adhere to the side surface of the metal pattern 2', so the etching solution does not cover the metal pattern 2'.
It is very easy to remove the metal pattern 2' by directly touching the metal pattern 2'.

リフトオフ後の、無機物パターンの線幅は薄膜パターン
3′の線幅に従うため、ケイ素系化合物パターン3′の
線幅を設計線幅に形成することにより、設計線幅通りの
無機物パターンを形成することが可能となる。
After lift-off, the line width of the inorganic pattern follows the line width of the thin film pattern 3', so by forming the line width of the silicon-based compound pattern 3' to the designed line width, an inorganic pattern with the designed line width can be formed. becomes possible.

[実施例] 以下、本発明の実施例を説明する。[Example] Examples of the present invention will be described below.

(100)単結晶Siに蒸着法によりAIを1μm厚に
蒸着した後、SiO2をスパッタで、0.2μm厚に成
膜した基板上にフォトレジストAz−1350をスピン
ナーにより0.  5μm厚に塗布し、90℃で30分
間乾燥した後、700μm間隔のラインアンドスペース
パターン、即ちストライプパターンを露光し、現像して
フォトレジストパターンを形成し、l20゜Cで40分
間乾燥させた後、ドライエッチングにょりSiOzのエ
ッチングを行い、設計線幅通りのSiftパターンを形
成した。
(100) After depositing AI to a thickness of 1 μm on single-crystal Si using a vapor deposition method, photoresist Az-1350 was deposited using a spinner on the substrate on which SiO2 was deposited to a thickness of 0.2 μm by sputtering. After coating to a thickness of 5 μm and drying at 90°C for 30 minutes, a line and space pattern, i.e., a stripe pattern, with 700 μm intervals was exposed and developed to form a photoresist pattern, and dried at 120°C for 40 minutes. Then, SiOz was etched by dry etching to form a Sift pattern with the designed line width.

その後、レジストをアセトンで剥離後、リン酸水溶液で
A1のエッチングをオーバーエッチング気味に行い、A
IとSiO2が一体となった逆テーバー状のパターンを
形成した。この基板上にY−Ba−Cu−0薄膜をRF
スパッタを用いて、基板温度5 0 0 ’C,  タ
ーゲットY: Ba: Cu=1: 2: 3、酸素雰
囲気で、Arガスによりスパソタを行い、上記無機物を
0.  4μm厚に成膜した。その後、NaOH水溶液
でAlパターンを除去すると、設計線幅通りのY−Ba
−Cu−0薄膜のパターンが形成されたことが確認され
た。
After that, after peeling off the resist with acetone, A1 was etched with a phosphoric acid aqueous solution with a slight overetching.
An inverted tapered pattern in which I and SiO2 were integrated was formed. A Y-Ba-Cu-0 thin film was deposited on this substrate by RF
Using sputtering, a substrate temperature of 500'C, a target Y: Ba: Cu = 1: 2: 3, and an oxygen atmosphere were subjected to sputtering with Ar gas to reduce the inorganic material to 0. A film was formed to a thickness of 4 μm. After that, when the Al pattern is removed with a NaOH aqueous solution, the Y-Ba
It was confirmed that a -Cu-0 thin film pattern was formed.

[発明の効果コ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、金属
とケイ素系化合物のパターンを用いたリフトオフ法によ
り、エッチングが困難で、成膜する際の基板加熱温度が
150℃以上の無機物の薄膜についてのパターン形成が
可能となる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the present invention, etching is difficult and the substrate heating temperature during film formation is 150°C due to the lift-off method using a pattern of metal and silicon-based compounds. Pattern formation of the above inorganic thin film becomes possible.

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

第1図は本発明のリフトオフ法によるパターン形成方法
の1実施例を説明するための図である。 1・・・基板、2・・・金属薄膜、3・・・ケイ素系化
合物被膜、4・・・レジスト膜、5・・・無機物。 出  願  人 大日本印刷株式会社
FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of the pattern forming method using the lift-off method of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Substrate, 2...Metal thin film, 3...Silicon-based compound film, 4...Resist film, 5...Inorganic substance. Applicant: Dai Nippon Printing Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)基板上に、金属薄膜、ケイ素系化合物被膜、レジ
スト膜をこの順序に形成し、露光、現像を行いレジスト
パターンを形成し、ドライエッチングもしくはウェット
エッチングによりケイ素系化合物パターンを形成し、レ
ジストパターンを剥離後、金属薄膜のウェットエッチン
グを行い、ケイ素系化合物と金属薄膜から成るパターン
を形成し、当該ケイ素系化合物と金属薄膜から成るパタ
ーンをマスクとして基板上に無機物を成膜した後、当該
ケイ素系化合物と金属薄膜とからなるパターンを除去し
、無機物薄膜のパターンを形成することを特徴とするリ
フトオフ法によるパターン形成方法。 (2)ケイ素系化合物のパターンは設計線幅通りのパタ
ーンであり、金属パターンは設計線幅より細くなってい
るパターンであること特徴とする請求項1記載のリフト
オフ法によるパターン形成方(3)無機物を成膜する際
の基板加熱温度が150℃以上であることを特徴とする
請求項1または2記載のリフトオフ法によるパターン形
成方法。 (4)前記ケイ素系化合物は、好ましくは、SiO_2
であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に
記載のリフトオフ法によるパターン形成方法。
[Claims] (1) A metal thin film, a silicon-based compound film, and a resist film are formed in this order on a substrate, exposed and developed to form a resist pattern, and a silicon-based compound film is formed by dry etching or wet etching. After forming a pattern and peeling off the resist pattern, wet etching is performed on the metal thin film to form a pattern made of a silicon compound and metal thin film, and using the pattern made of the silicon compound and metal thin film as a mask, an inorganic material is deposited on the substrate. A pattern forming method using a lift-off method, characterized in that after film formation, the pattern made of the silicon-based compound and metal thin film is removed to form a pattern of an inorganic thin film. (2) A pattern forming method using a lift-off method according to claim 1, wherein the silicon-based compound pattern is a pattern with a designed line width, and the metal pattern is a pattern that is narrower than the designed line width. 3. A pattern forming method using a lift-off method according to claim 1, wherein the substrate heating temperature when forming an inorganic film is 150° C. or higher. (4) The silicon-based compound is preferably SiO_2
The pattern forming method using a lift-off method according to any one of claims 1 to 3.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4589450B1 (en) * 2009-08-13 2010-12-01 株式会社SKLink Circuit board manufacturing method
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