メタル・リフトオフ技術で金属表面に模様をつける

パターン化薄膜は現代技術に多大な影響を与えており、一般的には半導体素子が脚光を浴びているが、金属表面は材料特性評価、バイオセンサー、化学センサー、微小電気機械システム（MEMS）など、さまざまな先端用途で重要な役割を果たしている。

シリコン加工と同様に、金属蒸着にも様々なルートがある。高忠実度を達成するために、金属コーティング技術は通常、汚染物質の存在を避けるために真空条件下で実施される。これにより、金属コーティングが横方向に連続し、欠陥が最小限に抑えられる。しかし、パターン化された金属表面を作る場合、その目標は、基材を均一にコーティングすることではなく、選択的にコーティングすることである。

ここでも、ソフトリソグラフィからナノインプリントまで、パターン化された金属表面コーティングには様々なルートがある。このブログでは、メタルリフトオフ技術による金属パターン転写の基本を探ります。

メタルリフトオフとは？

メタルリフトオフとは、犠牲材料を用いて表面に微細構造を形成する方法である。感光性ポリマー（フォトレジストと呼ばれる）は、電子ビーム（e-beam）またはUV光源を使用して表面からエッチングされるパターンのネガを形成することにより、従来のパターン転写で一般的に使用されている。同様の方法がメタルリフトオフにも使用されるが、このプロセスは減法的ではなく加法的である。

リフトオフ技術によってパターン化された金属表面を作る基本原理は、フォトレジストを基板に選択的に塗布することである。その後、PVD（Physical Vapor Deposition：物理的気相成長）のような技術を用いて、基板とフォトレジストを覆うようにメタライゼーションが行われる。その後、有機溶剤がリフトオフ媒体として使用され、フォトレジストとその表面を覆っていた金属粒子を除去し、新たにコーティングされた表面にレジストマスクの痕跡を残します。

メタルリフトオフ技術の利点

リフトオフ法は、ドライエッチング法に比べ、短時間かつ低コストでパターン化された金属表面を作るのに理想的である。さらに、ドライエッチング法は基板層の構造特性に影響を与える可能性がありますが、メタルリフトオフ法はその心配がありません。 また、ウェットな条件下ではレジスト材料との密着性に劣ることが多い金のような材料を用いてパターン化された金属表面を形成する場合、ウェットな化学エッチングに代わる貴重な選択肢となります。

メタルリフトオフ技術の欠点

メタルリフトオフの主な欠点は、リフトオフを成功させるためのステンシル作成に必要な複雑さである。成膜方法によっては、レジスト側壁のコーティングが、レジスト除去後のフェンス状構造の発生につながることもある。これはスパッタコーティングでは一般的な副作用である。

カモノハシ技術でパターン化された金属表面を作る

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