JPH01193730A - ポリイミド樹脂の厚膜加工方法 - Google Patents

ポリイミド樹脂の厚膜加工方法

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JPH01193730A
JPH01193730A JP1684288A JP1684288A JPH01193730A JP H01193730 A JPH01193730 A JP H01193730A JP 1684288 A JP1684288 A JP 1684288A JP 1684288 A JP1684288 A JP 1684288A JP H01193730 A JPH01193730 A JP H01193730A
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polyimide resin
photosensitive
coating
resin precursor
thick film
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Toshiro Takeda
敏郎 竹田
Akira Toko
都甲 明
Naoji Takeda
直滋 竹田
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/094Multilayer resist systems, e.g. planarising layers

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  • Structural Engineering (AREA)
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は基板上に塗布する厚膜のポリイミド樹脂の加工
方法に関するものである。
本発明は特に半導体工業におけるパッシベーション層、
α線シールド層、眉間絶縁膜として用いられるポリイミ
ド樹脂の厚膜加工方法に関するものである。
〔従来技術〕
1笥 従来、半導体工業における5体素子の眉間絶縁膜やパッ
シベーション層には無機物質が用いられてきたが、段差
の平坦化、応力の緩和、メモリーセルのソフトエラーの
防止等の理由で高耐熱性のポリイミド樹脂の適用が検討
され、一部実用化されできている、これらの用途におい
ては通常上下の導体層の導通或いは外部リードとの導通
の必要性からパターン加工を絶縁膜に施す必要がある。
近年はこのパターン加工の工程削減と人体に有害なヒド
ラジン等のエッチャントを使わないで済むことなどの理
由から感光性ポリイミド樹脂前駆体が検討されるように
なってきた。ところがこれまでに開発され感光性ポリイ
ミド樹脂には以下に示すような欠点があり、特に20μ
m以上の厚膜のパターン形成には不適当であった。
これまでに開発されている感光性ポリイミド樹脂として
はエステル結合等の化学結合を介して感光性基を導入し
たポリイミド樹脂前駆体組成物(例えば特公昭55−4
1422号公報など)や光二量化しうる不飽和基を分子
内に含みポリイミド樹脂前駆体であるポリアミック酸の
カルボン酸と相互作用し塩などを形成し得る化合物を添
加してなる重合体組成物(例えば特開昭54−1457
94号公報など)が知られている。ところが前者の場合
酸塩化物を経由、あるいはカルボン酸とアミンを直接反
応させる時に縮合剤を使用する必要がありイオン性不純
物や縮合剤がポリマー中に残存し半導体用途に使用する
場合はこれらをとり除くための精製工程を加えることが
必要不可欠であった。また20μ爾以上の最終厚みを形
成する場合最終的にイミド感光時に感光基が飛散して膜
減りが生ずるという問題を有していた。後者の場合、添
加する感光剤の量がベース樹脂に対して50〜200w
t%となり光でパターン化した後のポストキュアーの際
に飛散させる感光剤の量も多くなり、膜減り現象が顕著
となる。このため最終的に20μ翔以上の厚膜を形成さ
せようとする際にクランク等が入り易くなり好ましくな
かった。
[発明の目的] 本発明はかかる欠点を克服すべく検討した結果、基板上
に非感光性のポリイミド樹脂前駆体を塗布し、・プリベ
ーク後さらに感光性ポリイミド樹脂前駆体を塗布してプ
リベーク後に露光、現像。
アフターベーキング工程を経ることにより20μm以上
の厚膜のパターンが容易に得られることを見出し本発明
を完成するに至ったものである。
〔発明の構成〕
本願発明は基板上に非感光性ポリイミド樹脂前駆体を硬
化後の厚みが10〜200μ園となる様に塗布・プリベ
ークを施し、該プリベーク層の上に感光性ポリイミド樹
脂前駆体をその塗布厚みが100μ端以下となるように
塗布・プリベークを行い、しかる後に露光、現像、アフ
ターベークを行うことを特徴とするポリイミド樹脂の厚
膜加工方法に関するものであり、さらには 光により二世化しうる不飽和基を分子内に含み、ポリア
ミック酸中のカルボン酸基と配位結合しうる化合物を非
感光性ポリイミド樹脂前駆体に混合してなる感光性ポリ
イミド樹脂を用いる特許請求の範囲第(1)項記載のポ
リイミド樹脂の厚膜加工方法、及び 非感光性ポリイミド樹脂前駆体にエステル結合等により
化学的に感光性基を結合させた感光性ポリイミド樹脂前
駆体を用いる特許請求の範囲第(1)項記載のポリイミ
ド樹脂の厚膜加工方法に関するものである。
本発明に用いられる非感光性ポリイミド樹脂前駆体につ
いては特に限定されるものではないが例えば無水とロメ
リット酸と4.4°−ジアミノジフェニルエーテルとを
室温で極性溶媒中にてOモル同志反応させて得られるボ
リアミンク酸等が用いられる。このボリアミンク酸を基
板上に、10μm以上20011M以下となるように塗
布して・プリベークを施す。
10μm未満では本来の目的の厚膜ポリイミドとするこ
とができないので好ましくなく200μmを越えると、
現像工程に時間がかかりすぎたり、・プリベーク時間を
長くしないといけないので好ましくない、プリベーク条
件としてはタックフリーとなるに必要最低条件が好まし
い。温度、時間ともに特に限定されないが、必要以上に
高温長時間のプリベークは好ましくない、高温で長時間
プリベークするとポリアミック酸は一部閉環してポリイ
ミドになり後に感光性ポリイミド樹脂前駆体をこの上に
塗布してパターニングする際、現像液に溶解しにくくな
り非感光性部分も感光性部分と同時に現像できなくなる
ので好ましくない0通常60°C−150”Cの温度で
5分〜120分間程度の条件で・プリベークを実施する
。ホットプレート、オープンなどその加熱処理方法も特
に限定されるものではないが窒素等の不活性ガス雰囲気
ならば一層好ましい。
このようにして非感光性ポリイミド前駆体フェスの塗布
、・プリベークを終えた後、その上に感光性ポリイミド
前駆体フェスを塗布するが塗布厚みは100μm以下が
好ましい。
ここで言う感光性ポリイミド樹脂とは、光により二量化
しうる不飽和基を分子内に含み、ポリアミック酸中のカ
ルボン酸基を配位結合しうる化合物を非感光性ポリイミ
ド前駆体に混合してなる感光性樹脂や或いは非感光性ポ
リイミド前駆体にエステル結合等により化学的感光性基
を結合させた感光性ポリイミド樹脂前駆体を示している
。さらに具体的に言うと前者に於ては例えばジメチルア
ミノエチルメタクリレートを増感剤などと一緒に非感光
性ポリイミド前駆体に混合することで製造することがで
き、後者に於ては例えばヒドロキシエチルメタクリレー
トをまず酸無水物と反応させエステル結合にて感光性基
を導入した後縮合剤などを用いてジアミンと反応させて
感光性ポリイミド樹脂前駆体とすることができる。
ポリイミド前駆体から加熱処理して最終的にポリイミド
とする際に感光剤等は飛散し、このため成る程度は本来
の耐熱性を維持することは可能であるが、膜厚が増せば
増すほどll5I減り現像は顕著となりクラックが発生
し易くなるので100 ttm以下とするのが好ましい
非感光性ポリイミド前駆体と同様なプリベーク処理を施
した後、この塗膜ネガマスクを置き紫外線等を照射する
。ついで未露光部分を現像剤で溶解除去しさらにその下
層の非感光性部分も現像することでパターンを得ること
ができる。
現像剤はポリマーの構造に合わせて適当なものを選択す
ればよいが通常ジメチルスルホキシド、ジメチルアセト
アミド、N−メチル−2−ピロリドン、ヘキサメチルホ
スホロアミドなどの感光材料の溶剤とメタノール、エタ
ノールその他の感光材料の貧溶媒の混合系が用いられる
現像方法は浸漬法、超音波浸漬法、スプレー法、パドル
現像法などが一般的である。現像後得られタパターンを
加熱処理することによって、閉環させ、感光性部分を飛
散させ耐熱性のポリイミド樹脂パターンを形成させるこ
とができる。この加熱処理の温度は通常50°C〜45
0°Cの範囲で行なうが、徐々に昇温しでも良いし、8
0°C,150°C1250°C1350°0でそれぞ
れ数分から数十分保持する等のステップ加熱法にするこ
ともできる。
この場合の雰囲気は空気中でもさしつかえない場合もあ
るが、減圧ないしは不活性ガスといった非酸化性状態下
の方が好ましい場合が多い。
(発明の効果〕 本発明方法に従うと耐熱性にすぐれた厚膜のポリイミド
パターンをクラックの生成なしに得ることができる。し
かもパターン中の感光性部分の割合が少ないため、通常
用いられている100%感光性部分からなるパターンに
比べ耐薬品性絶縁特性、機械特性等を有している。これ
は最終キュアを施しても完全に感光性基等を飛散させる
ことができずどうしても一部残存してしまいその影響が
出てしまうからである。
本発明方法によって得られるポリイミド樹脂の厚膜加工
方法は半導体のα線シールド層、バッシベーシッン層、
眉間絶縁膜の形成に適用される。
さらに高耐熱性のフォトレジストとして金属付着や、ド
ライエツチング・プロセスへの応用も可能である。
〔実施例〕
第1図はこの発明の一実施例を示す、この一実施例では
半導体素子上にまず無水ピロメリフト酸と4,4゛−ジ
アミノジフェニルエーテルとを反応させて得られる非感
光性ポリイミド前駆体Aを最終キュアー後に50μmと
なるように塗布した後、真空乾燥機内で60°Cで20
分プリヘークした後、その上に3.3”、4,4°−ベ
ンゾフェノンテトラ力ルボン酸二無水物と434゛−ジ
アミノジフェニルエーテルとを反応させて得られるポリ
アミック酸に固形分あたり80−t%に相当するジメチ
ルアミノエチルメタクリレートと固形分あたり3wt%
に相当するミヒラーズケトンを添加混合した感光性ポリ
゛イミド樹脂前駆体Bを最終キュアー後の厚み7μ糟と
なるようにして、オーブン中で80°C130分のブリ
ヘークを実施する。さらにこの上にパターンマスクを置
きウシオ電機製UV−270(250W)fl光機で2
0秒間照射し、N、 N’−ジメチルアセトアミドとイ
ソプパノールの8:2混合液でスプレー現像を行なって
ポリイミド前駆体のパターンを得た。
この後150°C1250’C,350°Cで各30分
ずつステップ昇温方式で加熱処理することにより、第1
図に示したような膜I¥57μmのポリイミドパターン
をクランクを発生させることなく得ることができた。
比較例 実施例で用いた感光性ポリイミド前駆体Bを半導体素子
上に最終キュアー後50μmとなるよう直接塗布した。
80°Cで60分プリベークを行なった後、実施例と同
様な露光、現像操作を実施してポリイミド前駆体パター
ンを得た0次に実施例と同様なボストベークを行なって
ポリイミドのパターンを作成しようとしたところ、ポリ
イミドにクラックが発生して良好なパターンは得ること
ができなかった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による厚膜加工を施した後ワイヤーボン
ディングをした際半導体素子上の断面図。 図において、1はチップ、2はAN  配線、 3はパ
ッド、4は無機のパッシベーション膜、5は非感光性ポ
リイミド前駆体へから作成したパターンのポリイミド層
、6は感光性ポリイミド前駆体Bから作成したパターン
のポリイミド層、7はワイヤーを示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に非感光性ポリイミド樹脂前駆体を硬化後
    の厚みが10〜200μmとなる様に塗布・プリベーク
    を施し、該プリベーク層の上に感光性ポリイミド樹脂前
    駆体をその塗布厚みが100μm以下となるように塗布
    ・プリベークを行い、しかる後に露光、現像、アフター
    ベークを行うことを特徴とするポリイミド樹脂の厚膜加
    工方法。
  2. (2)光により二量化しうる不飽和基を分子内に含み、
    ポリアミック酸中のカルボン酸基と配位結合しうる化合
    物を非感光性ポリイミド樹脂前駆体に混合してなる感光
    性ポリイミド樹脂を用いる特許請求の範囲第(1)項記
    載のポリイミド樹脂の厚膜加工方法。
  3. (3)非感光性ポリイミド樹脂前駆体にエステル結合等
    により化学的に感光性基を結合させた感光性ポリイミド
    樹脂前駆体を用いる特許請求の範囲第(1)項記載のポ
    リイミド樹脂の厚膜加工方法。
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