JPH04283751A - 感光性ポリイミド前駆体の現像方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶解ポリマの付着のな
い高い解像度のパタ−ンを、一度に多数得ることができ
る感光性ポリイミド前駆体の現像方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】感光性ポリイミド前駆体は、半導体分野
において、層間絶縁膜、バッファーコート、アルファ線
遮蔽膜などの形成に利用される。感光性ポリイミド前駆
体の大きな特徴の一つは、化学線照射の後、現像するこ
とにより、パタ−ン加工ができることである。露光後の
感光性ポリイミド前駆体の現像には、例えばスプレ−現
像、パドル現像、ディップ現像などがある。スプレ−現
像は、一度に多数の現像が可能であるが、スプレ−後の
現像液は回収されないので現像液が大量に必要であるこ
と、３０μｍをこえるような厚膜に対して現像性が低下
するという欠点を持つ。パドル現像は、３０μｍを越え
るようなより厚膜に対しても、解像度の高い良好なパタ
−ンが得られる。しかしながら、スピナ−を用いて現像
するため、一度に多数枚の基板の現像は困難である。そ
こで、現像液をそれほど大量に必要とせず、一度に多数
枚の基板の現像処理が可能で、しかも厚膜にたいしても
現像性の良いディプ現像方法の開発が望まれている。

【０００３】このディップ現像は、感光性ポリイミド前
駆体が塗布され、その後露光された基板を、一枚または
多数枚浸漬させ、現像する方法である。この現像方法は
、大きく４つの工程に分けられる。パタ−ン状にポリマ
が徐々に溶解して行く「ポリマ溶解工程」、溶解したポ
リマを基板の外へ追い出す「溶解ポリマの除去工程」、
現像液を洗い落とす「リンス工程」、ポリマを乾燥させ
る「乾燥工程」である。このうち溶解ポリマの除去工程
は、非常に重要であり、これが不十分であると、たとえ
ポリマがパタ−ン通り溶解したとしても、出来上がった
パタ−ンにおいて、溶解ポリマの付着やパタ−ンの詰ま
りが起こり、高い解像度を持つ良好なパタ−ンは得られ
ない。そのため従来のディップ現像方法では、基板を揺
動したり、超音波振動を現像液に与えるなどして、溶解
ポリマの除去を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の現像方法では、薄膜に対しては良好なパタ−ンが
得られるが、厚膜、例えば３０μｍを越えるような厚膜
に対しては、溶解ポリマの除去効果が著しく低下し、溶
解ポリマの付着やパタ−ンの詰まりが起こり、高い解像
度を持つ良好なパタ−ンは得られないという事態に遭遇
した。本発明はかかる従来の諸欠点に鑑み創案されたも
ので、その目的とするところは、感光性ポリイミド前駆
体の現像において、現像液により溶解したポリマを完全
に基板から除去でき、また厚膜に対しても効果があり、
しかも大量に現像処理のできる感光性ポリイミド前駆体
の現像方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
少なくとも片面に露光処理の施された感光性ポリイミド
前駆体被膜を有する基板を現像槽内に浸漬してディップ
現像するに際して、上面に上下方向に昇降可能な回転軸
を有し、内部に少なくとも１枚以上の露光済み感光性ポ
リイミド前駆体被膜付基板を着脱自在に収容可能な枠体
からなる基板ホルダ−を設け、該基板ホルダー内に該ポ
リイミド前駆体被膜付基板をセットした後、該基板ホル
ダ−を現像液中に浸漬してパタ−ン形成を行い、次いで
該現像液中で基板ホルダ−を回転させることにより該ポ
リイミド前駆体被膜付基板上の感光性ポリイミド前駆体
の溶解ポリマを除去することを特徴とする感光性ポリイ
ミド前駆体の現像方法により達成される。

【０００６】本発明において現像処理に供される片面に
露光処理の施された感光性ポリイミド前駆体被膜を有す
る基板としては公知のものが適宜使用できる。例えばシ
リコンウエハなどの基板上に感光性ポリイミド前駆体の
ワニスを適当な膜厚に塗布した後、乾燥（プリベ−ク）
して感光性ポリイミド前駆体被膜を形成し、次いで常法
によりマスクを介して所定の露光処理を施してなるもの
が使用できる。

【０００７】ここで感光性ポリイミド前駆体としては公
知のもの、例えば特公昭５９−５２８２２号公報や米国
特許第３９５７５１２号，第４０４０８３１号明細書な
どに記載のものが使用できる。

【０００８】本発明においてディップ現像とは前述のよ
うな片面に露光処理の施された感光性ポリイミド前駆体
被膜を有する基板（以下単に被膜付基板という）を現像
液中に浸漬することによって現像する現像方法をいう。

【０００９】次に、この発明において使用される基板ホ
ルダーの１例を説明すると、基板ホルダーは例えばステ
ンレスやテフロンなどからなる立方体構造を有するもの
で、その上面中央はホルダー回転用の回転軸に連結され
ていると共に、上面を除く３つの側面および下面ならび
ホルダー用の扉を構成する１つの側面は現像液の出入り
を容易にするためそれぞれ枠体構造ないし網目状構造に
形成されている。また枠体構造などから基本的に構成さ
れる基板ホルダーの内部には、例えばホルダー扉を完全
に閉止した時、４つの内側面の中間位置に設けられた各
縦枠の上下方向の互いに対応する所定位置には所定間隔
をおいて多段（例えば４段）に被膜付基板を着脱自在に
固定可能な基板チャックが設けられている。したがって
、基板ホルダーの扉を開いて、被膜付基板をそれぞれ各
段の３つの基板チャックに挿入挟持させた後、基板ホル
ダーの扉を完全に閉じると、各被膜付基板の円周面はそ
れぞれ各段に設けられた４つの基板チャックにより９０
°間隔に係止固定されることになる。基板ホルダーに設
ける基板チャックの段数は任意であり、同時に現像した
い被膜付基板の枚数に応じて選択すれば良い。

【００１０】さらに、基板ホルダーはその回転軸を介し
て上下方向に昇降可能に構成され、これにより基板ホル
ダーを現像槽内の現像液中に浸漬したり、これから引き
上げたりできるようになされており、また浸漬した状態
で回転数を制御可能なモータを起動して回転軸を回転さ
せることにより基板ホルダーを所定速度で回転できるよ
うに構成されている。

【００１１】なお、基板ホルダーの構造や昇降手段など
は上述したものに限定されず、本発明の目的を損なわな
い範囲で種々の変形形状ないし構造をとりうることは当
然である。

【００１２】基板ホルダ−の回転数の設定範囲としては
、毎分０〜２０００回転の範囲で設定できるのが好まし
い。１０００回転以上の高速回転は、リンス後の被膜付
基板の乾燥にも利用することができる。

【００１３】次に本発明の現像方法を図１および図２を
用いて具体的に説明する。

【００１４】図２は現像槽内に浸漬する前の基板ホルダ
ー１を示すもので、この例では４枚の被膜付基板２が基
板チャック３により４段にセットされた状態を示してい
る。すなわち、基板ホルダ−１の一側面に設けられたホ
ルダ−扉（図示せず）を開けて、被膜付基板２を基板チ
ャック３に順次セットした後、ホルダー扉を閉止固定し
た状態を示している。

【００１５】次いで、図２の状態から、図示していない
昇降装置を駆動して回転軸４を介して基板ホルダー１を
下降させ図１のように現像槽５の現像液６中に基板ホル
ダーを浸漬した状態で停止させる。そのままの状態で静
置することにより、未露光部のポリマを溶解させパタ−
ンを形成する。ここで静置する代わりに毎分１０〜５０
回転ぐらいの低速で基板ホルダーを回転させても構わな
い。その後、回転軸に連結された基板ホルダ−をやや高
速に回転させ、溶解ポリマを被膜付基板から除去する。 溶解ポリマ除去工程における基板ホルダ−の回転数とし
ては特に限定しないが、毎分１００〜６００回転の範囲
が好ましい。

【００１６】また、本発明の現像方法は次のリンス工程
にも有効に適用できる。

【００１７】すなわち、現像終了後、基板ホルダーを現
像槽から引き上げた後、別途用意したリンス槽内のリン
ス液に前述と同様な手順で浸漬して所定のリンスを行う
ことができる。リンス工程における基板ホルダ−の回転
数は特に限定されないが、毎分０〜２００回転が好まし
い。所定のリンスが終了後、再び基板ホルダーをリンス
槽から引上げ、被膜付基板を乾燥させる。乾燥方法とし
ては特に限定されないが、例えば基板ホルダ−を高速に
回転させたり、窒素を基板ホルダ−中の被膜付基板に、
吹き付けることなど種々の方法が使用できる。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されない。

【００１９】実施例１ ３インチシリコンウエハ上に、感光性ポリイミド前駆体
のワニス（東レ（株）製“フォトニ−ス”ＵＲ−３１８
０）をプリベ−ク後の膜厚が４０μｍとなるように塗布
し、ついで通風オ−ブンを用いて、８０℃で９０分プリ
ベ−クすることにより、感光性ポリイミド前駆体被膜を
得た。ついで、露光機（キャノン（株）製ＰＬＡ５０１
Ｆ）に、パターンの切られたマスクをセットし、ｉ線を
カットして露光量１０００ｍＪ／ｃｍ２　（４０５ｎｍ
の強度）で露光を行った。同様の方法により合計４枚の
試料を作製した。得られたシリコンウエハ上の露光済み
感光性ポリイミド前駆体膜を、モ−タ−の回転と連動し
て回転する回転軸に上部で固定されたステンレス製網状
基板ホルダ−にセットした。ついで、現像槽に２Ｌの専
用現像液（東レ（株）製ＤＶ−６０５）を入れた後、現
像液中に基板ホルダ−を浸漬させ、基板ホルダを静止し
たまま現像を行った。ポリマが溶解しパタ−ンが形成さ
れた後（およそ１０分後）、基板ホルダ−を毎分５００
回転で２０秒間回転させ、溶解ポリマの被膜付基板から
の除去を行った。その後基板ホルダ−を現像槽より引上
げた後、イソプロピルアルコ−ルの入ったリンス槽上に
移動し、その位置で基板ホルダ−をリンス槽に浸漬し、
基板ホルダ−を毎分２００回転で１０秒間回転させリン
スを行った。次いで基板ホルダ−をリンス槽より引上げ
、基板ホルダ−上の被膜付基板を窒素を吹き付けること
により乾燥した。この様にして現像されたパタ−ンを光
学顕微鏡により観察した。得られたパタ−ンには、溶解
ポリマの付着が全く見られず、良好なパタ−ンが得られ
た。

【００２０】比較例１ 実施例１と全く同様な方法により、感光性ポリイミド前
駆体被膜を３インチウエハ上に形成し、全く同様な方法
により露光を行った。この方法により合計４枚の試料を
作製した。ついでテフロン製の基板ホルダに該４枚のウ
エハをセットし、超音波現像槽に２Ｌの専用現像液（東
レ（株）製ＤＶ−６０５）を入れた後、現像液中に基板
ホルダを浸漬させ、現像を行った。ポリマが溶解しパタ
−ンが形成された後（およそ１０分後）、超音波を１分
間印加し、溶解ポリマの基板からの除去を試みた。その
後基板ホルダをイソプロピルアルコ−ルの供給されたリ
ンス槽に移し、基板ホルダを揺することによりリンスを
行った。次いで窒素を吹き付けることにより乾燥を行っ
た。この様にして現像されたパタ−ンを光学顕微鏡によ
り観察した。得られたパタ−ンには、溶解ポリマの付着
およびパタ−ンの詰まりが見られ、良好なパタ−ンは得
られなかった。

【００２１】比較例２ 比較例１で溶解ポリマを除去する際、超音波を印加する
代わりに、１秒間に１５ｃｍの距離を１往復する割合で
左右に３０秒間揺動したこと以外は、全く同様な方法で
現像した後、パタ−ンを光学顕微鏡により観察した。得
られたパタ−ンには、溶解ポリマの付着およびパタ−ン
の詰まりが見られ、良好なパタ−ンは得られなかった。

【００２２】比較例３ 比較例２で溶解ポリマを除去する際、１秒間に１５ｃｍ
の距離を１往復する割合で左右に３０秒間揺動する代わ
りに、０．５秒間に５ｃｍの距離を１往復する割合で上
下に３０秒間揺動すること以外は、全く同様な方法で現
像した後、パタ−ンを光学顕微鏡により観察した。得ら
れたパタ−ンには、溶解ポリマの付着およびパタ−ンの
詰まりが見られ、良好なパタ−ンは得られなかった。

【００２３】実施例２ 実施例１で溶解ポリマを除去する際、毎分５００回転で
回転させる代わりに、毎分３００回転で回転させたこと
以外は、全く同様な方法で現像を行った。この様にして
現像されたパタ−ンを、光学顕微鏡により観察した。得
られたパタ−ンには、溶解ポリマの付着が全く見られず
、良好なパタ−ンが得られた。

【００２４】

【発明の効果】本発明は上述のごとく構成したので、従
来のディップ現像技術では良好なパタ−ンを得るのが困
難であった厚膜の露光処理の施された感光性ポリイミド
前駆体被膜付基板の現像においても、現像液により溶解
されたポリマを露光されたポリイミド前駆体被膜付基板
の表面から確実に除去でき、しかも一度に多数枚の被膜
付基板を現像処理できるなど顕著な実用効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の現像方法を説明するもので、基
板ホルダ−を現像液中に浸漬した状態を示す概略正面図
である。

【図２】図２は現像液に浸漬する前の基板ホルダーの状
態を示す概略正面図である。

【符号の説明】 １：基板ホルダー ２：被膜付基板 ３：基板チャック ４：回転軸 ５：現像槽 ６：現像液

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも片面に露光処理の施された感光
   性ポリイミド前駆体被膜を有する基板を現像槽内に浸漬
   してディップ現像するに際して、上面に上下方向に昇降
   可能な回転軸を有し、内部に少なくとも１枚以上の露光
   済み感光性ポリイミド前駆体被膜付基板を着脱自在に収
   容可能な枠体からなる基板ホルダ−を設け、該基板ホル
   ダー内に該ポリイミド前駆体被膜付基板をセットした後
   、該基板ホルダ−を現像液中に浸漬してパタ−ン形成を
   行い、次いで該現像液中で基板ホルダ−を回転させるこ
   とにより該ポリイミド前駆体被膜付基板上の感光性ポリ
   イミド前駆体の溶解ポリマを除去することを特徴とする
   感光性ポリイミド前駆体の現像方法。