JPH03276624A - 感光性ポリイミド膜のパターン形成方法 - Google Patents
感光性ポリイミド膜のパターン形成方法Info
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- JPH03276624A JPH03276624A JP7641690A JP7641690A JPH03276624A JP H03276624 A JPH03276624 A JP H03276624A JP 7641690 A JP7641690 A JP 7641690A JP 7641690 A JP7641690 A JP 7641690A JP H03276624 A JPH03276624 A JP H03276624A
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
ポリイミド膜のパターン形成方法に関し、精度よくパタ
ーン形成することを目的とし、被処理基板上に感光性ポ
リイミド膜を塗布した後、酸膜の基板界面付近の温度が
上層部よりも高くなるように高温と低温のホットプレー
トを交互に複数個配置し、被処理基板上を順次に通過さ
せることにより膜の深さ方向に温度勾配を設けてブレベ
ークし、引き続いて露光と現像を行うことを特徴として
感光性ポリイミド膜のパターン形成方法を構成する。
ーン形成することを目的とし、被処理基板上に感光性ポ
リイミド膜を塗布した後、酸膜の基板界面付近の温度が
上層部よりも高くなるように高温と低温のホットプレー
トを交互に複数個配置し、被処理基板上を順次に通過さ
せることにより膜の深さ方向に温度勾配を設けてブレベ
ークし、引き続いて露光と現像を行うことを特徴として
感光性ポリイミド膜のパターン形成方法を構成する。
本発明はポリイミド膜を精度よくパターン形成する方法
に関する。
に関する。
大量の情報を迅速に処理する必要から、情報処理装置は
小形化と大容量化が行われており、この装置の主体を構
成する半導体装置は単位素子の小形化による集積化が進
んで、ＬＳＩやＶＬＳＩが実用化されている。
小形化と大容量化が行われており、この装置の主体を構
成する半導体装置は単位素子の小形化による集積化が進
んで、ＬＳＩやＶＬＳＩが実用化されている。
然し、このような集積化と共に発熱量も急速に増加し、
ＬＳＩの場合、単位チップの発熱量は４Ｗ程度にまで達
している。
ＬＳＩの場合、単位チップの発熱量は４Ｗ程度にまで達
している。
こ−で、集積化は回路の多層化により行われており、集
積回路素子の形成に当たっては眉間絶縁や表面保護のた
めに絶縁物が必要であり、従来は燐硅酸ガラス（略称Ｐ
ＳＧ） 、二酸化硅素（５１０２）ｌ窒化硅素（５ｉＪ
４ ）のような無機絶縁物が使用されている。
積回路素子の形成に当たっては眉間絶縁や表面保護のた
めに絶縁物が必要であり、従来は燐硅酸ガラス（略称Ｐ
ＳＧ） 、二酸化硅素（５１０２）ｌ窒化硅素（５ｉＪ
４ ）のような無機絶縁物が使用されている。
然し、これらの絶縁物は絶縁耐力１耐熱性などの物性は
優れているもの＼、絶縁膜は気相成長法（略称ＣＶＤ法
）で作られるために厚く形成することは困難である。
優れているもの＼、絶縁膜は気相成長法（略称ＣＶＤ法
）で作られるために厚く形成することは困難である。
また、半導体基板面は多層化に伴ってアスペクト比の大
きな微細な凹凸が多く、これらの無機膜は表面被覆性（
Ｃｏνｅｒａｇｅ）が充分でないと云う問題がある。
きな微細な凹凸が多く、これらの無機膜は表面被覆性（
Ｃｏνｅｒａｇｅ）が充分でないと云う問題がある。
そこで、スピンコードでき、且つ耐熱性の優れたポリイ
ミドが注目され、半導体素子の表面保護膜だけに止まら
ず、眉間絶縁層としても実用化が進められている。
ミドが注目され、半導体素子の表面保護膜だけに止まら
ず、眉間絶縁層としても実用化が進められている。
ポリイミド膜はビスマレイミドやポリアミド酸のような
ポリイミド前駆体をノルマル・メチル・２ピロリドン（
Ｎｏｒｍａｌ−Ｍｅｔｈｙｌ−２Ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎ
ｅ略称ＮＭＰ）のような溶剤に熔解し、これを半導体基
板上にスピンコードなどの方法で塗布した後、１５０〜
４００°Ｃの温度に加熱し脱水閉環反応を起こさせ硬化
させることにより作られている。
ポリイミド前駆体をノルマル・メチル・２ピロリドン（
Ｎｏｒｍａｌ−Ｍｅｔｈｙｌ−２Ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎ
ｅ略称ＮＭＰ）のような溶剤に熔解し、これを半導体基
板上にスピンコードなどの方法で塗布した後、１５０〜
４００°Ｃの温度に加熱し脱水閉環反応を起こさせ硬化
させることにより作られている。
また、ポリイミド膜を任意の形状にパターン形成する方
法として、上記のポリイミド前駆体に不飽和結合をもつ
有機基、例えばメタアクリロイル基やエポキシ基などを
付加することにより感光性を付与した材料が開発されて
おり、この材料を用いるとレジストを使用しなくて済む
ことから用途が増加している。
法として、上記のポリイミド前駆体に不飽和結合をもつ
有機基、例えばメタアクリロイル基やエポキシ基などを
付加することにより感光性を付与した材料が開発されて
おり、この材料を用いるとレジストを使用しなくて済む
ことから用途が増加している。
然し、この感光性ポリイミドのパターン形成は現像液に
よる非露光部の膨潤と溶出により行われているので、ネ
ガ型レジストに見られるように高解像化と高精度化は困
難である。
よる非露光部の膨潤と溶出により行われているので、ネ
ガ型レジストに見られるように高解像化と高精度化は困
難である。
然し、半導体集積回路は回路の微細化が進んで最小線幅
はサブ・ミクロン（５ｕｂ−＋ｗｉｃｒｏｎ）に達して
おり、感光性ポリイミドを眉間絶縁層を形成する場合、
ピアホール（％ｌ１Ｂ−ｈｏｌｅ）などを精度よく形成
することが必要であり、この技術の実用化が要望されて
いた。
はサブ・ミクロン（５ｕｂ−＋ｗｉｃｒｏｎ）に達して
おり、感光性ポリイミドを眉間絶縁層を形成する場合、
ピアホール（％ｌ１Ｂ−ｈｏｌｅ）などを精度よく形成
することが必要であり、この技術の実用化が要望されて
いた。
［発明が解決しようとする課題］
ポリイミドは耐熱性と絶縁性に優れた樹脂であり、被処
理基板上にスピンコード法で膜形成できることから、ア
スペクト比の大きな半導体集積回路基板の層間絶縁膜な
どに適している。
理基板上にスピンコード法で膜形成できることから、ア
スペクト比の大きな半導体集積回路基板の層間絶縁膜な
どに適している。
然し、感光性ポリイミド膜のパターン形成はネガ感光性
と現像液による膨潤と溶出により行われていることから
、高解像化は容易ではないが、眉間絶縁膜として使用す
るためにはこの達成が課題である。
と現像液による膨潤と溶出により行われていることから
、高解像化は容易ではないが、眉間絶縁膜として使用す
るためにはこの達成が課題である。
（課題を解決するための手段〕
上記の課題は被処理基板上に感光性ポリイミド膜を塗布
した後、この膜の基板界面付近の温度が上層部よりも高
くなるように高温と低温のホットプレートを交互に複数
個配置し、被処理基板を順次に通過させることにより膜
の深さ方向に温度勾配を設けてプレベークし、引き続い
て露光と現像を行うことを特徴として感光性ポリイミド
膜のパターン形成方法を構成することにより解決するこ
とができる。
した後、この膜の基板界面付近の温度が上層部よりも高
くなるように高温と低温のホットプレートを交互に複数
個配置し、被処理基板を順次に通過させることにより膜
の深さ方向に温度勾配を設けてプレベークし、引き続い
て露光と現像を行うことを特徴として感光性ポリイミド
膜のパターン形成方法を構成することにより解決するこ
とができる。
〔作用］
先に記したように、感光性ポリイミド膜のパターン形成
は感光性の感応基を備えたポリイミド前駆体を選択露光
し、露光部の感応基を架橋させることにより溶剤に不溶
の状態としてパターンを形成し、その後に加熱して架橋
した感応基を分解させると共に、ポリイミド前駆体に脱
水閉環反応を行わしめてポリイミド膜とするものである
。
は感光性の感応基を備えたポリイミド前駆体を選択露光
し、露光部の感応基を架橋させることにより溶剤に不溶
の状態としてパターンを形成し、その後に加熱して架橋
した感応基を分解させると共に、ポリイミド前駆体に脱
水閉環反応を行わしめてポリイミド膜とするものである
。
こ＼で、非露光部のポリイミド前駆体の除去は現像液に
よる膨潤と溶出により行われるためにパターンの切れ（
精度）が悪いのが通常であるが、発明者は露光後にベー
タ処理を追加したりすると、場合によってはパターンの
切れが良くなる現象に着目した。
よる膨潤と溶出により行われるためにパターンの切れ（
精度）が悪いのが通常であるが、発明者は露光後にベー
タ処理を追加したりすると、場合によってはパターンの
切れが良くなる現象に着目した。
そして、研究の結果、パターンの切れを良くするために
は現像に当たって溶解速度を膜の深さ方向（基板との界
面方向）に行くに従って大きくすればよいことことが判
った。
は現像に当たって溶解速度を膜の深さ方向（基板との界
面方向）に行くに従って大きくすればよいことことが判
った。
そこで、本発明はポリイミド前駆体を被処理基板上に塗
布した後に行うプレベーク工程に工夫を加え、深さ方向
に感光感度の勾配を作ることにより、この目的を達する
ものである。
布した後に行うプレベーク工程に工夫を加え、深さ方向
に感光感度の勾配を作ることにより、この目的を達する
ものである。
第１図は塗布膜に感光感度の勾配を作る方法を示すもの
で、ポリイミド前駆体に付加されている感光性感応基が
分解する温度に保持された高温のホットプレート１と低
温例えば常温に保持された低温のホットプレート２とを
交互に並べ、定時的に持ち上がって矢印の方向に移動す
るレール３に塗布膜を上側にしてＳｉ基板４を置き、Ｓ
ｉ基板４の裏面を適当に真空吸着させながら移動させる
ことにより、塗布膜の基板との界面側の温度を高くする
ことによって耐熱性の劣る感光性感応基を分解させるも
のである。
で、ポリイミド前駆体に付加されている感光性感応基が
分解する温度に保持された高温のホットプレート１と低
温例えば常温に保持された低温のホットプレート２とを
交互に並べ、定時的に持ち上がって矢印の方向に移動す
るレール３に塗布膜を上側にしてＳｉ基板４を置き、Ｓ
ｉ基板４の裏面を適当に真空吸着させながら移動させる
ことにより、塗布膜の基板との界面側の温度を高くする
ことによって耐熱性の劣る感光性感応基を分解させるも
のである。
このようなベーク処理を行って後、選択露光を行うと、
塗膜の表面側には感応基が存在するので架橋重合が生ず
るもの＼、基板側は架橋重合が起らず、塗膜内に架橋密
度の勾配を生じて下にゆくに従って現像液に溶は易くす
ることができる。
塗膜の表面側には感応基が存在するので架橋重合が生ず
るもの＼、基板側は架橋重合が起らず、塗膜内に架橋密
度の勾配を生じて下にゆくに従って現像液に溶は易くす
ることができる。
このようにしておくと、集積回路の多層化を行う際に、
感光性ポリイミドを使用し、スピンコード法により眉間
絶縁膜を形成して平坦化すると共にビア・ホールを設け
る際にビア・ホール形成位置の膜厚が非常に異なるため
に、従来は精度よく穴開けを行うことはできなかったが
、本発明に係るように深さ方向に向かって現像液に溶は
易いようにしておけば、厚さに拘らず、余り変わらない
時間で現像処理を行うことができる。
感光性ポリイミドを使用し、スピンコード法により眉間
絶縁膜を形成して平坦化すると共にビア・ホールを設け
る際にビア・ホール形成位置の膜厚が非常に異なるため
に、従来は精度よく穴開けを行うことはできなかったが
、本発明に係るように深さ方向に向かって現像液に溶は
易いようにしておけば、厚さに拘らず、余り変わらない
時間で現像処理を行うことができる。
（実施例〕
第２図は集積回路の形成方法を示す断面図であって、Ｓ
ｉ基板４の上にフィールド酸化膜５があり、この上にポ
リＳｉよりなる配線パターン６があり、気相成長法（Ｃ
ＶＤ法）を用い、この上に燐硅酸ガラス（ＰＳＧ）膜７
を設けた後、 この上にＡ２よりなる配線パターン８と
９を設け、この上にスピンコード法により平坦な眉間絶
縁膜１０を設けると共に選択露光と現像を行ってピアホ
ールｌＬ１２を形成する工程を示している。
ｉ基板４の上にフィールド酸化膜５があり、この上にポ
リＳｉよりなる配線パターン６があり、気相成長法（Ｃ
ＶＤ法）を用い、この上に燐硅酸ガラス（ＰＳＧ）膜７
を設けた後、 この上にＡ２よりなる配線パターン８と
９を設け、この上にスピンコード法により平坦な眉間絶
縁膜１０を設けると共に選択露光と現像を行ってピアホ
ールｌＬ１２を形成する工程を示している。
すなわち、反応性イオンエツチング（略称ＲＩＥ）によ
りＡｌよりなる配線パターンを形成した後、樹脂分濃度
約４０％、粘度約３００ ｃｐの感光性ポリイミド前駒
体フェスを回転数約５０００ｒｐｍでスピンコードした
。
りＡｌよりなる配線パターンを形成した後、樹脂分濃度
約４０％、粘度約３００ ｃｐの感光性ポリイミド前駒
体フェスを回転数約５０００ｒｐｍでスピンコードした
。
次に、７枚のホットプレートからなり、第１図に示す構
成をとる加熱装置を用い、高温のホットプレート１の温
度を１００°Ｃに、低温のホットプレート２の温度を２
３°Ｃに保ち、それぞれ５秒づつ保持した後、最後のホ
ットプレートのみ７０°Ｃに保って６０秒保持させた。
成をとる加熱装置を用い、高温のホットプレート１の温
度を１００°Ｃに、低温のホットプレート２の温度を２
３°Ｃに保ち、それぞれ５秒づつ保持した後、最後のホ
ットプレートのみ７０°Ｃに保って６０秒保持させた。
この理由は溶媒の除去を完全に行うためである。
このような処理をした後、３００ｍＪ／ｃｍｚの条件で
紫外線の選択露光を行ってピアホール１１．１２形成部
を除いて感光させた後、ｎメチル２ピロリドンとメタノ
ールを主成分とする現像液を用いて現像した結果、径５
μ蒙の穴を開けることができ、次に１０°Ｃ／分の昇温
速度で３５０ ’Ｃまで加熱して脱水閉環重合を行わせ
ることにより、寸法精度のよいピアホールを備えた眉間
絶縁層を得ることができた。
紫外線の選択露光を行ってピアホール１１．１２形成部
を除いて感光させた後、ｎメチル２ピロリドンとメタノ
ールを主成分とする現像液を用いて現像した結果、径５
μ蒙の穴を開けることができ、次に１０°Ｃ／分の昇温
速度で３５０ ’Ｃまで加熱して脱水閉環重合を行わせ
ることにより、寸法精度のよいピアホールを備えた眉間
絶縁層を得ることができた。
［発明の効果］
本発明の実施によりポリイミド膜に急峻な形状のパター
ンやピアホールを膜厚の影響をそれほど受けずに作るこ
とができ、これにより集積回路素子の形成を容易にする
ことができる。
ンやピアホールを膜厚の影響をそれほど受けずに作るこ
とができ、これにより集積回路素子の形成を容易にする
ことができる。
第１図は温度勾配を作る方法を示す模式図、第２図は半
導体素子の部分断面図、 である。 図において、 １は高温のホットプレート、 ２は低温のホットプレート、 ４は基板、 ６．８．９は配線パターン、 ７はＰＳＧ膜、 １０ １１．１２はピアホール、 である。 は層間絶縁膜、 温度勾配置（ｆづ方法左示す榎式凶 第 図 半厚体素子の部分断面図 第 図
導体素子の部分断面図、 である。 図において、 １は高温のホットプレート、 ２は低温のホットプレート、 ４は基板、 ６．８．９は配線パターン、 ７はＰＳＧ膜、 １０ １１．１２はピアホール、 である。 は層間絶縁膜、 温度勾配置（ｆづ方法左示す榎式凶 第 図 半厚体素子の部分断面図 第 図
Claims (2)
- （１）被処理基板上に感光性ポリイミド膜を塗布した後
、該膜の基板界面付近の温度が上層部よりも高くなるよ
うに膜の深さ方向に温度勾配を設けてプレベークし、引
き続いて露光と現像を行うことを特徴とする感光性ポリ
イミド膜のパターン形成方法。 - （２）前項記載のポリイミド膜の深さ方向に温度勾配を
設ける方法が、高温と低温のホットプレートを交互に複
数個配置し、被処理基板を順次に通過させることにより
行うことを特徴とする請求項１記載の感光性ポリイミド
膜のパターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7641690A JPH03276624A (ja) | 1990-03-26 | 1990-03-26 | 感光性ポリイミド膜のパターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7641690A JPH03276624A (ja) | 1990-03-26 | 1990-03-26 | 感光性ポリイミド膜のパターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03276624A true JPH03276624A (ja) | 1991-12-06 |
Family
ID=13604609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7641690A Pending JPH03276624A (ja) | 1990-03-26 | 1990-03-26 | 感光性ポリイミド膜のパターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03276624A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7797855B2 (en) | 2005-08-31 | 2010-09-21 | Tokyo Electron Limited | Heating apparatus, and coating and developing apparatus |
-
1990
- 1990-03-26 JP JP7641690A patent/JPH03276624A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7797855B2 (en) | 2005-08-31 | 2010-09-21 | Tokyo Electron Limited | Heating apparatus, and coating and developing apparatus |
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