(57)【要約】  【課題】  本発明は、リフトオフによるパターン形成方法に関し、より詳細にはレジスト膜で形成したリフトオフパターン上の薄膜をイオンミーリングで除去し、リフトオフ液の浸透性を良くしてリフトオフパターニングを行なうパターン形成方法に関する。  【解決手順】  本発明のリフトオフによるパターン形成方法は、基板上にレジスト膜で所望形状のリフトオフパターンを形成するリフトオフパターン形成手順、その基板に薄膜を生成する薄膜生成手順、レジスト膜でリフトオフパターンの薄膜上に開口部を有する保護膜を形成する保護膜形成手順、保護膜が形成された基板にイオンミーリングを行い、開口部に露出する薄膜を除去するイオンミーリング手順、および保護膜とリフトオフパターンとを溶除してリフトオフパターン上の薄膜を除去するリフトオフ手順とから構成する。【選択図】    図１
2008153380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にレジスト膜により所望形状のリフトオフパターンを形成するリフトオフパターン形成手順と、
前記リフトオフパターンが形成された基板に薄膜を生成する薄膜生成手順と、
前記リフトオフパターンの前記薄膜上に該リフトオフパターンより所定寸法小さい形状の開口部を有するレジスト膜を保護膜として形成する保護膜形成手順と、
前記保護膜が形成された基板にイオンミーリングを行い、前記開口部に露出する薄膜を除去するイオンミーリング手順と、
前記イオンミーリングされた基板の前記保護膜と前記リフトオフパターンとを溶除して該リフトオフパターン上の薄膜を除去するリフトオフ手順と
を有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記保護膜が形成された基板にイオンミーリングを行い、前記開口部に露出する薄膜を除去し、該イオンミーリング後に該基板を酸素プラズマ雰囲気中に曝露する
ことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
基板上にレジスト膜により所望形状のリフトオフパターンを形成するリフトオフパターン形成手順と、
前記リフトオフパターンが形成された基板に薄膜を生成する薄膜生成手順と、
前記リフトオフパターン上に被着した薄膜に所定スポットサイズのレーザを照射して該薄膜を除去し、該薄膜に穴を形成する穴形成手順と、
前記穴が形成された基板の前記リフトオフパターンを溶除して該リフトオフパターン上の薄膜を除去するリフトオフ手順と
を有することを特徴とするパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リフトオフによるパターン形成方法に関し、より詳細にはレジスト膜で形成したリフトオフパターン上の薄膜をイオンミーリングで除去し、リフトオフ液の浸透性を良くしてリフトオフパターニングを行なうパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上にパターンを形成する方法としてリフトオフ法がある。図７に従来技術によるリフトオフ法を用いた金属膜のパターン形成方法の一例を説明する。図７はパターン形成する基板の断面を示した図で、図７（ａ）は、半導体素子や磁気ヘッド素子等、またはその一部のパターン２００が形成されている基板１００にリフトオフのためのリフトオフパターン３００を形成した状態を示した図である。基板１００は例えばアルチックやシリコンであり、リフトオフパターン３００は感光性樹脂であるレジストによって形成されたパターンである。
【０００３】
次に、図７（ａ）の基板１００に対して基板全面に蒸着やスパッタリング等により金属膜４００を生成する。即ち、基板表面に金属を被着し金属膜４００を生成する。金属膜４００の生成により基板１００上に形成したパターン２００とリフトオフパターン３００は金属膜４００に覆われることになる（図７（ｂ））。
【０００４】
続いて、金属膜４００が生成された基板１００をリフトオフ液である有機溶剤に浸漬し、リフトオフパターン３００のレジストを溶解し除去（リフトオフ）する。レジストの除去によってリフトオフパターン３００上の金属膜４００は除去され、基板１００に残った金属膜４００がパターンとして形成されることになる（図７（ｃ））。
【０００５】
リフトオフ液はリフトオフパターン３００を覆った金属膜４００を通してリフトオフパターン３００に浸透することになるので、その浸透に多くの時間を要していた。
【０００６】
本発明は以降に述べるようにイオンミーリングを用いてリフトオフパターン３００上の金属膜を除去してリフトオフによるパターン形成を行なうが、本発明とは別の目的でリフトオフにイオンミーリングを用いる方法が提案されている。
【０００７】
提案されている方法は、金属膜生成後に希ガスイオンによるイオンミーリングによりレジスト側面（即ち、リフトオフパターン側面）の金属膜を研磨、除去するものである。イオンミーリングを行なうことによりバリのない滑らかな配線または電極パターンを得ることを目的とした提案である（特許文献１）。
【特許文献１】特開昭６２−１６３３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記に示したように、リフトオフによるパターン形成では、レジストによって形成したリフトオフパターン上に生成した金属膜を通してリフトオフ液が浸透し、レジストを溶解するのでこの工程に多くの時間を要し、作業効率の点から問題となっていた。また、浸透の度合いが低い場合はリフトオフが完全に行なわれずにレジストや金属膜が残渣として基板上に残る問題もあった。
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するためレジストパターン上の金属膜を除去、または金属膜の一部を除去してリフトオフ液の浸透性を良くし、リフトオフによるパターン形成が短時間で終了し残渣がない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。
【００１０】
特許文献１に提案されている方法は、リフトオフ法によって形成するパターンのバリを取るものであり本発明の課題を解決するものではない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のパターン形成方法は以下のように構成される。
（１）第１の発明
第１の発明のパターン形成方法は、イオンミーリングによりリフトオフパターン上の薄膜を除去し、リフトオフ液の浸透性を高める発明である。第１の発明はリフトオフパターン形成手順１０、薄膜生成手順２０、保護膜形成手順３０、イオンミーリング手順４０およびリフトオフ手順５０から構成する。図１を用いて個々の構成要素を説明する。
【００１２】
リフトオフパターン形成手順１０は、基板上にレジスト膜により所望形状のリフトオフパターンを形成する。
【００１３】
薄膜生成手順２０は、リフトオフパターン形成手順１０でリフトオフパターンが形成された基板に薄膜を生成する。従って、リフトオフパターンは薄膜で覆われることになる。薄膜の材質は限定しない。
【００１４】
保護膜形成手順３０は、リフトオフパターンの薄膜上にそのリフトオフパターンより所定寸法小さい形状の開口部を有するレジスト膜を保護膜として形成する。形成した保護膜は、保護膜の下の薄膜をイオンミーリングに対して保護するためのものである。
【００１５】
イオンミーリング手順４０は、保護膜が形成された基板にイオンミーリングを行い、保護膜の開口部に露出する薄膜を除去する。
【００１６】
リフトオフ手順５０は、イオンミーリングされた基板の保護膜とリフトオフパターンとを溶除してリフトオフパターン上の薄膜を除去する。即ち、リフトオフによりリフトオフパターン上の薄膜は除去され、基板上に残った薄膜がパターンとして形成される。
【００１７】
上記の方法により、リフトオフパターン上の薄膜がイオンミーリングにより除去されるのでリフトオフ液の浸透は良くなり、第１のレジストの溶解する時間は早くなる。また、残渣もなくなる。
（２）第２の発明
第２の発明のパターン形成方法は、第１の発明のイオンミーリング手順において、保護膜が形成された基板にイオンミーリングを行い、保護膜の開口部に露出する薄膜を除去し、イオンミーリング後に基板を酸素プラズマ雰囲気中に曝露する、ことを特徴とするものである。
【００１８】
上記の方法により、開口部の除去された薄膜の下にあるリフトオフパターンのレジスト表面にイオンミーリングによって形成された難溶層が除去されるのでリフトオフ液の浸透は良くなり、第１のレジストの溶解する時間は早くなる。
【００１９】
（３）第３の発明
第３の発明のパターン形成方法は、リフトオフパターン上の薄膜に穴を開け、リフトオフ液の浸透性を高める発明である。リフトオフパターン形成手順１０、薄膜生成手順２０、穴形成手順６０およびリフトオフ手順７０から構成する。図２はこれらの構成要素からなる第３の発明を示す図である。
【００２０】
リフトオフパターン形成手順１０と薄膜生成手順２０は第１の発明と同様であるので説明は省略する。
【００２１】
穴形成手順６０は、薄膜生成手順２０で基板全面に薄膜が生成された状態にある基板に対して実施されるもので、リフトオフパターン上に被着した薄膜に所定スポットサイズのレーザを所定の間隔で照射して薄膜を除去し、薄膜に穴を形成する。
【００２２】
リフトオフ手順７０は、穴が形成された基板のリフトオフパターンを溶除してリフトオフパターン上の薄膜を除去するものである。
【００２３】
このように構成することにより、リフトオフ液がリフトオフパターンの薄膜上に開けた穴を通ってレジストに浸透するので、レジストの溶解する時間は早くなる。
【発明の効果】
【００２４】
第１の発明により、リフトオフパターンを覆っている薄膜が除去されることによりリフトオフ液のリフトオフパターンのレジストへの浸透性は高まり、リフトオフ工程の時間短縮が図れる。また、残渣もなくなり品質の良いパターンが得られる。
【００２５】
第２の発明により、第１の発明で形成される難溶層が除去されるのでよりリフトオフ液のレジストへの浸透は早まり、リフトオフ工程の時間短縮が図れる。
【００２６】
第３の発明により、レーザを用いることにより第１の発明の保護膜を形成する必要がなくなり、よりリフトオフ工程の時間短縮が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（実施形態その１）
第１の発明と第２の発明に対応した実施形態その１を図３と図４を用いて説明する。
【００２８】
図３は、本発明のパターン形成方法を図７に示した従来方法と同様に基板の断面図で示したものである。図３（ａ）は、基板１００上に半導体素子等のリフトオフしないパターン２００が既に形成され状態にあり、この状態からリフトオフパターン３００を形成した状態を示している。リフトオフパターン３００は、従来のフォトリソグラフィ技術を用いて形成したレジストのパターンである。
【００２９】
続いて、図３（ｂ）に示すように基板全面に金属膜４００を生成する。リフトオフしないパターン２００およびリフトオフパターン３００は金属膜４００に覆われることになる。ここまでは図７の従来方法と同一である。
【００３０】
次に、レジストを塗布して、リフトオフパターン３００上の金属膜のみが開口する保護膜５００を形成する（図３（ｃ））。保護膜で覆われた金属膜は次工程のイオンミーリングに対する保護膜として作用し、図３（ｃ）に示す開口部５１０に露出する金属膜のみがイオンミーリングにより選択的に食刻されることになる。
【００３１】
開口部５１０は、リフトオフパターン３００の外形より若干小さい寸法である。例えば、リフトオフパターン３００のパターン幅が１００μであったとき、開口部５１０のパターン幅は８０μ程度である。即ち、開口部５１０の外形はリフトオフパターン３００の外形よりひと回り小さなパターンである。但し、リフトオフパターン３００と異なり開口するパターンである。この開口部５１０を有する保護膜の形成は従来のフォトリソグラフィ技術によるものである。
【００３２】
続いて、イオンミーリングを行い、開口部５１０に露出する金属膜を食刻する。図３（ｄ）の矢印はイオン６００を示し、開口部５１０に露出していた金属膜４００はこのイオン６００の食刻によって除去される。図３（ｄ）は、イオンミーリングによって金属膜４００を食刻した後、さらにリフトオフパターン３００のレジストの表面の一部が食刻された状態を示している。図３（ｄ）からは明確ではないが、保護膜５００もイオンミーリングにより食刻され膜厚は薄くなっている。
【００３３】
次いで、保護膜５００およびリフトオフパターン３００のレジストを溶解し、この溶解によってリフトオフパターン３００の上面の一部と側面の金属膜４００も除去され、基板上に残った金属膜がパターンとして形成される（図３（ｅ））。
【００３４】
これまで、第１の発明を説明したが、図３（ｄ）のイオンミーリング後に酸素プラズマ中に基板を曝露する工程を実施すると第２の発明となる。
【００３５】
以上のパターン形成を図で説明したが、これをフローでより詳細に工程を示したものが図４である。このフローは図３（ａ）のリフトオフパターン３００を形成するところからスタートする。まず、リフトオフ用のレジストを基板全体にスピンコートにより塗布し、プリベークを行なう。この実施形態で用いたレジストはポジ型のレジストで、膜厚は４−５μｍである。続いて、リフトオフパターン３００形成用のフォトマスクを基板に密着させＵＶ（紫外線）露光、レジスト現像、ポストベークの工程を経て基板上にリフトオフパターン３００を形成する（Ｓ１００、Ｓ１１０）。
【００３６】
続いて、基板全面に蒸着やスパッタリング等により金属膜４００を生成する（例えば、蒸着によりＡｌを数百−数千オングストローム生成する）。リフトオフパターン３００は金属膜４００に覆われることになる（Ｓ１２０）。
【００３７】
次いで、ステップＳ１００およびＳ１１０と同様の方法で保護膜用のレジストを塗布し、リフトオフパターン３００の上部が開口する保護膜パターン５００を形成する。ここでは、ネガ型のレジストを用い、膜厚は４−５μｍである。（Ｓ１３０、Ｓ１４０）。
【００３８】
保護膜パターン５００を形成した基板にイオンミーリングを行なう。イオンミーリングはＡｒ（アルゴン）雰囲気中で行なう（Ｓ１５０）。
【００３９】
イオンミーリングにより開口部５１０の金属膜４００が除去されたことを確認してイオンミーリングを停止し、その基板を保護膜用のレジストを溶解する液に浸漬し溶解する。続いて、リフトオフパターン３００のレジストを溶解する液（リフトオフ液）に浸漬し、レジストの溶解を行なう。レジストの溶解により、リフトオフパターン３００の上面の一部および側面に被着していた金属膜４００は除去され、残った金属膜４００がパターンとして形成される（Ｓ１７０）。
【００４０】
上記の実施形態では、レーザパターン３００にポジ型のレジストを、保護膜パターン５００にネガ型のレジストを用いたが、本発明はこれに規制されるものではなく同一のレジストであってもよい。
【００４１】
また、ここでの実施形態としてリフトオフによって形成するパターンを金属膜４００としたが、金属に限らず半導体やセラミックス、有機材料等であってもよい。即ち、第１から第３の発明における薄膜は金属に限定されるものではない。
（実施形態その２）
実施形態その１では、リフトオフパターン３００上の金属膜４００をイオンミーリングにより除去したが、実施形態その２ではレーザを用いてリフトオフパターン３００上の金属膜４００にリフトオフ液が浸透する穴を開ける例である。即ち、第３の発明に対応する実施形態である。
【００４２】
図５は、やはり図７に示した従来方法と同様に基板の断面図で示したものである。図５（ａ）と（ｂ）は、図７の（ａ）と（ｂ）と同様であるので説明は省略する。
【００４３】
図５（ｃ）において、リフトオフパターン３００上の金属膜に対してレーザ７００のスポットを照射し、照射した箇所の金属膜４００を蒸発して穴８００を形成する。レーザ７００は例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット結晶）レーザでスポット径は数μｍ〜数十μｍである。レーザ７００による穴形成は、ＣＡＤ（Computer Aided Design）によりリフトオフパターン３００の内側の領域を例えば略スポットサイズの２倍の間隔で穴が形成されるように位置座標を算出し、その位置データに基づいてレーザを照射し自動穴あけを行なう。または、リフトオフパターン３００の内側の領域を例えばレーザを連続して照射してスポット径幅のラインが形成されるようにしてもよい。図５（ｃ）は、集束したレーザ７００と、そのレーザ７００によって開けた穴８００を示す。
【００４４】
穴８００が開けられた基板は、リフトオフパターン３００のレジストを溶解するリフトオフ液に浸漬し、穴８００からリフトオフ液が浸透しレジストを溶解することによりリフトオフパターン３００上の金属膜の除去を行なう（図５（ｄ））。
【００４５】
実施形態その２は、実施形態その１のように保護膜パターン５００を形成する必要がないが、レーザの設備を必要とする。
（実施形態その３）
実施形態その３は、本発明のリフトオフによるパターン形成方法を磁気ヘッドの製造に適用した例である。まず図６（ａ）において、基板９００上にＧＭＲ膜９１０が生成された状態にある。ここでの基板９００は、アルテック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等の上にシールド層（例えば、ＮｉＦｅ）、さらにその上に絶縁層（例えば、Ａｌ２Ｏ３）があるものとする。
【００４６】
基板９００上に生成したＧＭＲ膜９１０の上にレジストパターン９２０を形成する（図６（ｂ））。この状態でイオンミーリングを行い、レジストパターン９２０に覆われていないＧＭＲ膜９１０は食刻により除去される。即ち、ＧＭＲ膜９１０はレジストパターン９２０に覆われた部分のみが残り、ＧＭＲ膜９１０のパターンが形成されたことになる（図６（ｃ））。
【００４７】
次に、図６（ｃ）の状態でハード膜９３０（例えば、ＣｏＣｒＰｔ）および電極膜９４０（例えば、Ａｕ）を生成する。レジストパターン９２０の上部および側面にもハード膜９３０と電極膜９４０は被着することになる（図６（ｄ））。ハード膜９３０と電極膜９４０の生成後、保護膜９５０としてのレジストを塗布し、レジストパターン９２０の上部を開口する。即ち、開口パターン９５１を形成する（図６（ｅ））。
【００４８】
図６（ｅ）の状態でイオンミーリングを行い、開口パターン９５１に露出するハード膜９３０と電極膜９４０を食刻により除去する（レジストパターン９２０の一部も食刻される（図６（ｆ））。
【００４９】
レジスト溶解液に漬けてレジストを溶解し、レジストパターン９２０上に被着したハード膜９３０と電極膜９４０は除去（リフトオフ）され、残ったハード膜９３０と電極膜９４０がパターンとして形成される（図６（ｇ））。
【００５０】
このように、レジストパターン９２０上を覆う膜（ここでは、ハード膜９３０と電極膜９４０）を除去することで、レジスト溶解液がレジストパターン９２０に浸透し易くなり、リフトオフに要する時間は短縮される。
【００５１】
この実施形態その３では、レジストパターン９２０はＧＭＲ膜のパターン形成とハード膜９３０と電極膜９４０のパターン形成の両方に用いている。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第１の発明の原理図である。
【図２】第３の発明の原理図である。
【図３】本発明による実施形態その１である。
【図４】実施形態その１のフロー例である。
【図５】本発明による実施形態その２である。
【図６】本発明による実施形態その３である。
【図７】従来技術のリフトオフによるパターン形成例である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    リフトオフパターン形成手順
２０    薄膜生成手順
３０    保護膜形成手順
４０    イオンミーリング手順
５０    リフトオフ手順
６０    穴形成手順
７０    リフトオフ手順
１００  基板
２００  （半導体素子など形成済の）パターン
３００  リフトオフパターン
４００  金属膜
５００  保護膜
５１０  開口部
６００  イオン
７００  レーザ
８００  穴
９００  基板
９１０  ＧＭＲ膜
９２０  レジストパターン
９３０  ハード膜
９４０  電極膜
９５０  保護膜
９５１  開口パターン
【図１】
2008153380.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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