リフトオフ（マイクロテクノロジー）

マイクロ構造化技術におけるリフトオフプロセスは、犠牲材料（フォトレジストなど）を使用して基板（ウェハなど）の表面にターゲット材料の構造（パターン）を作成する方法です。これは、エッチングなどの従来の減算技術とは対照的な加算技術です。構造のスケールは、ナノスケールからセンチメートルスケール以上までさまざまですが、通常はマイクロメートルの寸法です。

まず、基板の表面に堆積された犠牲ステンシル層（例：フォトレジスト）に反転パターンが作成されます。これは、最終パターンが作成される領域でターゲット材料が基板の表面に到達できるように、層に開口部をエッチングすることによって行われます。ターゲット材料はウェーハの全領域に堆積され、エッチングされた領域で基板の表面に到達し、以前にエッチングされなかった領域では犠牲層の上部に留まります。犠牲層が洗い流されると（溶媒中のフォトレジスト）、上部の材料がリフトオフされ、下の犠牲層と一緒に洗浄されます。リフトオフ後、ターゲット材料は、基板と直接接触していた領域にのみ残ります。

• 基板が準備される
• 犠牲層が堆積され、反転パターンが作成されます (例:フォトレジストが露光され、現像されます。レジストに応じて、極端紫外線リソグラフィー(EUVL) や電子ビームリソグラフィー(EBL) など、さまざまな方法を使用できます。ターゲット材料が配置される領域でフォトレジストが除去され、反転パターンが作成されます)。
• ターゲット材料（通常は薄い金属層）が（ウェーハの表面全体に）堆積されます。この層は、残っているレジストと、前の現像ステップでレジストが除去されたウェーハの部分を覆います。
• 犠牲材料（例：フォトレジスト）の残りは、それを覆っているターゲット材料の一部と一緒に洗い流され、下層（基板/ウェーハ）と直接接触している「穴」にあった材料だけが残ります。

リフトオフは、構造材料を直接エッチングすると、下の層に望ましくない影響を与える場合に適用されます。リフトオフは、研究の文脈ではエッチングの安価な代替手段であり、ターンアラウンド時間を遅くすることができます。最後に、適切なガスを備えたエッチングツールにアクセスできない場合は、材料をリフトオフすることがオプションです。

リフトオフには 3 つの大きな問題があります。

保持

これはリフトオフ プロセスにとって最悪の問題です。この問題が発生すると、金属層の不要な部分がウェーハ上に残ります。これはさまざまな状況によって発生する可能性があります。リフトオフされるべき部分の下のレジストが適切に溶解されなかった可能性があります。また、残されるべき部分に金属があまりにもよく付着し、リフトオフを妨げている可能性もあります。

耳

金属が堆積され、レジストの側壁を覆うと、「耳」が形成されることがあります。これらは、表面から上向きに立ち上がる側壁に沿った金属でできています。また、これらの耳が表面で倒れ、基板上に望ましくない形状を引き起こす可能性もあります。

耳が表面に残っていると、これらの耳がウェーハの上に置かれたさまざまな層を通過し、望ましくない接続を引き起こすリスクが残ります。

再沈着

リフトオフプロセス中に、金属粒子が表面のランダムな場所に再付着する可能性があります。ウェハが乾燥した後、これらの粒子を除去するのは非常に困難です。

リフトオフプロセスは主に金属相互接続を作成するために使用されます。

リフトオフプロセスにはいくつかの種類があり、実際に使用されるプロセスによって達成できる成果は大きく異なります。たとえば、 EBL を使用すると、非常に微細な構造が使用されています。リフトオフプロセスでは、さまざまな種類のレジストを複数層使用することもできます。たとえば、これを使用して、金属堆積段階でレジストの側壁が覆われないようにする形状を作成できます。

• https://www.mems-exchange.org/catalog/lift_off/