【電子技術部】

SU8 微細パターンの剥離に対する添加剤を加えたN-メチル-2-ピロリドンの有効性
安井 学，黒内 正仁，金子 智（電子技術部 電子材料グループ）
中野 一史，川野 伸一（野村マイクロ・サイエンス）
１．はじめにエポキシ樹脂をもとに開発されたネガ型レジストであで 1 分間の 2 段階である．

る SU8 は機械的性質，耐熱性，耐薬品性，低誘電率などに優れた性能を示すとともに，容易にアスペクト比の高い露光後ベイクを行ったサンプルをプロピレングリコー
ル 1-モノメチルエーテル 2-アセタートに 2 分間浸漬し，マイクロ構造体を作製できる．そのため，SU8 は電鋳金型や筆者らが研究しているガラスインプリントを対象とし現像した．更に，イソプロピルアルコールに 2 分間浸漬してリンスし，窒素ブローによりサンプル上のイソプロピル

た Ni-W 製熱インプリント金型 2,3 の原盤に利用されている．
しかしながら、耐熱性、耐薬品性に優れる SU8 で形成しアルコールを蒸発させた．観察対象となる 2µm 角から50µm 角の SU8 凸パターンが W 基板上に形成できた．そたパターン（SU8 パターン）は小さくなるほど剥離が困難になる 4．の後，剥離後の SU8 のパターン位置を明確にすることと実際の金型作製において SU8 パターンを剥離できること

SU8 の剥離が困難な理由は，高分子の主鎖間で架橋反応が起こり，分子構造が 3 次元の網目構造に変わるためであを示すために、W 基板上の開口部に Ni-W 合金めっきを行った．Ni-W 合金めっき液の組成は，スルファミン酸ニッる．SU8 の剥離方法として，酸素プラズマエッチング 5,6や湿潤オゾンによる除去 7 が研究されている．しかしなが

ケル： 0.5mol/L，タングステン酸ナトリウム：0.5mol/L，クエン酸アンモニウム：1mol/L，ギ酸ナトリウム：0.5mol/Lら，酸素プラズマアッシングでは SU8 に含有されるアンチモンが基板表面に残るという問題がある．また，湿潤オである．めっき液の温度は 60℃，電流密度は 1500A/m2，めっき時間は 2.5 分に設定した．

ゾンでは，オゾン水により配線などを構成する金属薄膜が腐食される点が問題である．

剥離実験は以下の 2 種類を行った．1)スターラーにより撹拌しながらサンプルを NMP に浸漬した．加熱温度は一方，アルカリ金属と微量の水分を添加した有機溶剤は，常圧下でプリント配線板材料である臭化エポキシ樹脂を90℃，浸漬時間は 1 時間とした．2)LiCl(2g)と H2O (1ml)を加えた NMP(50ml)（以下，添加剤入り NMP）を作製し溶解することが報告されている 8．これを参考に，筆者らが開発した方法 4 では，ラインアンドスペースと凹型のホた．そして，スターラーにより撹拌しながらサンプルを添加剤入り NMP に浸漬した．加熱温度は 90℃とした．浸漬ールパターンにおいて，5μm 以上の微細な SU8 パターンを剥離できることを確認している．

時間については，はじめに 1 時間浸漬して取り出した後，更に 2 時間浸漬した．

本報告では，5μm 未満の凸パターン形成を目指して，SU8 の剥離に焦点を絞り、5μm 以上の SU8 ドットパター剥離液に浸漬する前の SU8 凸パターンと各剥離液に浸漬した SU8 凸パターンを観察し，微細パターンの剥離にン の剥 離に 対し て良 好だ った 塩化 リチ ウム (LiCl)と 水(H2O)を加えた N-メチル-2-ピロリドン（NMP）の有効性を対する添加剤を加えた NMP の有効性を検討した．

検討した 9．

３．実験結果1

剥離液に浸漬する前の SU8 凸パターンを図 1 に，NMP

２．実験方法ガラスインプリントを対象とした Ni-W 製熱インプリンに浸漬した SU8 凸パターンを図 2 に示す．図 1 と図 2 を比較した結果，全て剥離できた SU8 凸パターンの大きさ

ト金型では，ガラスに対する離型性から金型の基板に Wが適している．そこで，基板には精密研磨により表面粗さは 50µm であった．そして，図 2 の全体には，めっきにより形成された Ni-W 合金めっき面と SU8 凸パターンの剥離を 2nm に仕上げた W 基板を用いた．スピンコートにより
W 基板上に SU8-2 (マイクロケム製)を 3000rpm，30 秒間でによって露出した W 基板との段差が生じた．この段差により SU8 凸パターンの剥離跡が鮮明に観察された．
また，塗布した．そして，65℃で 1 分間と 95℃で 3 分間の 2 段階でプリベイクを行い，自然に冷却させた．これにより，

図 2 の右下では剥離した SU8 凸パターンが W 基板上に再付着していた．剥離した SU8 凸パターンが存在したこと

厚さ約 2µm の SU8 膜を形成した．波長が 365nm の紫外線を SU8 膜に照射して，フォトリソグラフィを行った．

により，SU8 は溶剤に溶けて消失する可溶型レジストではなく，膨潤して基板から剥離する膨潤剥離型レジストであ

露光量は 100mJ/cm2 である．その後，SU8 膜の内部に酸を発生させ， 3 次元架橋反応を起こさせるために，露光ること 10 を確認した．
SU8 凸パターンが剥離するプロセスとして，NMP によ後ベイクを行った．露光後ベイクは 65℃で 1 分間と 95℃り膨潤した SU8 凸パターンのひずみが大きくなり，ひず23KISTEC研究報告（2018） 2018.10

【電子技術部】

みの増加に伴って SU8 の内部応力も増加したため，W 基板から剥離したことが考えられる．そして，SU8 凸パター

Ni-W めっき面
15µm 角 SU8 パターン

ンが大きいほどひずみも大きくなり，本実験におけるNMP を用いた SU8 の膨潤では，パターンの幅が最大となる 50µm 角の SU8 凸パターンのみが剥離したと考えられる．
次に，添加剤入り NMP に 1 時間浸漬した SU8 凸パター
ンを図 3 に，その拡大写真（白線内）を図 4 に示す．20µm

図 4 の拡大部分

角以上の全ての SU8 凸パターンを剥離できた．SU8 の剥離に対して，NMP よりも添加剤入り NMP は優れていた．
図 5 に示すように更に 2 時間浸漬することで，最小寸法が2µm ドットの SU8 凸パターンを含む全ての SU8 凸パターンを剥離できた．また，10µm 以下の微細な SU8 凸パターンにおいても，露出した W 基板と Ni-W 合金めっき膜と図 3 添加剤入り NMP に浸漬した SU8 凸パターン(1 時間浸漬，MNC2016, 11P-11-4, Copyright 2016 The Japan Society of Appliedの段差により，SU8 凸パターンの剥離跡を鮮明に観察できた．10µm 以下の微細な SU8 凸パターンを剥離する場合にPhysics)

おいても，SU8 凸パターンの膨潤を促進させ，SU8 凸パターンのひずみを大きくする添加剤入り NMP が有効である

Ni-W めっき面と考えられる．
10µm 角 SU8 パターンNi-W めっき面

SU8 パターンの剥離跡

50µm 角 SU8 パターン
図 4 図 3 の拡大写真（1 時間浸漬，白線内 (MNC2016, 11P-11-4,
Copyright 2016 The Japan Society of Applied).
Ni-W めっき面
図 1 剥離液に浸漬する前の SU8 凸パターン（MNC2016, 11P-11-4,
SU8 パターンの剥離跡

Copyright 2016 The Japan Society of Applied Physics).

Ni-W めっき

30µm 角SU8 パターン

SU8 パターンの剥離跡

15µm 角SU8 パターン

50µm 角 SU8 パターンのあった位置
図 5 添加剤入り NMP に更に 2 時間浸漬した SU8 凸パターン
再付着したSU8 パターン(MNC2016, 11P-11-4, Copyright 2016 The Japan Society of AppliedPhysics).

４．まとめ

図 2 NMP に浸漬した SU8 凸パターン(1 時間浸漬，MNC2016,剥離が難しい SU8 に対して，LiCl と H2O を添加した

11P-11-4, Copyright 2016 The Japan Society of Applied Physics).

NMP を用いた剥離方法を提案した．そして，10µm 以下の微細な SU8 凸パターンを剥離する場合，適切な割合で LiClと H2O を添加した NMP は，SU8 凸パターンの膨潤を促進

KISTEC研究報告（2018） 2018.1024

【電子技術部】

させ，SU8 凸パターンのひずみを大きくすることによりSU8 凸パターンの内部応力が大きくなり剥離が進行した

hydrophilic behavior of oxygen plasma activated SU-8, J.
Micromech. Microeng., 17 524 (2007).と考えられる．加えて，密着性が高い微小な SU8 凸パターンの剥離時では，添加剤入り NMP に長時間浸漬するこ

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