JPH0452651A - ポリイミド・パターンの形成方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ポリイミド・パターンの形成方法に関するも
のであり、さらに詳しくは感光性ポリイミドを用いて、
現像残膜のないポリイミド・パターンを銅配線上に形成
する方法に関するものである。

［従来の技術］ ポリイミド前駆体に感光性を付与した感光性ポリイミド
前駆体を用いてポリイミド・パターンを形成することは
、例えば特公昭５９−５２８２２号公報の記載の通り公
知である。かかる感光性材料は、電子デバイス実装基板
において、多層配線の層間絶縁層として有用である。こ
の用途では、下部配線と外部リードの導通のために絶縁
層あるいは、パッシベーション層にスルーホール（接続
孔）を形成する必要かある。

スルーホールは、通常 （１）下部配線形成済みの基板に感光性ポリイミド前駆
体の膜を形成する、 （２）スルーホール部をマスクして露光する、（３）現
像液でスルーホール部（未露光部）の感光性ポリイミド
前駆体を溶解除去する、（４）熱処理することによりイ
ミド化する、の各工程を経ることにより形成される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ポリアミド酸型感光性ポリイミド前駆体
を用い、この方法で銅配線上にスルーホルを形成しよう
とすると、銅と感光性ポリイミド前駆体構造中のカルボ
キシル基との反応のため、本来現像液で感光性ポリイミ
ド前駆体が除去されるべきスルーホール部に、現像残膜
が生じ、上・下記線間の導通が不良となる問題があった
。この現像残膜は、ポリイミドのエツチング剤もしくは
プラズマで処理を行っても容易に除去できないため、銅
配線上にスパッタリングなどにより、金属クロムなどの
薄膜を設け、これをエツチング除去する方法か一般に採
用されている。しかしかがる従来の方法は、工程が煩雑
でコストが高くなるという問題点があった。

本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み創案されたもの
で、その目的とするところは、銅配線上における現像残
膜のないポリイミド・パターンを確実に形成する方法を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ かかる本発明の目的は、ポリアミド酸型感光性ポリイミ
ド前駆体を用い、銅配線上にポリイミド・パターンを形
成する方法において、 Ａ、銅配線上に有機ケイ素化合物を含有する塗布液を塗
布した後乾燥する、 Ｂ、得られた有機ケイ素化合物の被膜を加熱することに
より、二酸化ケイ素被膜に変換する、Ｃ１該二酸化ケイ
素被膜上に感光性ポリイミド前駆体の膜を形成する、 Ｄ、該感光性ポリイミド前駆体被膜を選択的に露光した
後、現像してパターンを形成する、Ｅ、該感光性ポリイ
ミド前駆体のパターンを加熱することにより、ポリイミ
ド・パターンに変換する、 Ｆ、該ポリイミド・パターンのスルーホール部の二酸化
ケイ素被膜をエツチング剤またはプラズマで処理するこ
とにより、該二酸化ケイ素被膜を除去する、 の各工程から成ることを特徴とするポリイミド・パター
ンの形成方法により達成される。

本発明において銅配線とは、シリコーンウェハーなどの
基板上に設けられた金属銅または銅の合金からなるパタ
ーン状または全面に形成された層を意味する。基板上へ
の銅層の形成は通常、電界鍍金、スパッタリングおよび
真空蒸着などにより行われ、また前記パターン層の形成
はフォトリソグラフィ方式など公知の方法により行うこ
とができる。

かかる銅配線上に有機ケイ素化合物を含有する塗布液を
塗布した後乾燥する。

本発明で用いる有機ケイ素化合物としては、次式で表さ
れる化合物か挙げられる。

Ｒ２０−＋−８ｉ−０→−Ｒ２ Ｒ３ ここでｎは１以上の整数である。またＲ１は一価の炭化
水素基またはアルコキシ基を表す。−価の炭化水素基と
しては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基な
どのアルキル基、ビニル基あるいはアリル基などのアル
ケニル基、フェニル基、あるいはトリル基などのアリー
ル基もしくは、これらの基の水素原子の一部ないしは全
部がアミノ基などの有機基で置換された基などが挙げら
れる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基
、プロポキシ基、ブトキシ基などが挙げられる。またＲ
２は水素原子または一価の炭化水素基を表す。−価の炭
化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、
ブチル基などのアルキル基が挙げられる。

これらの有機ケイ素化合物は有機溶剤に溶解され、塗布
液として調製されるが、使用される有機溶剤としては、
アルコール類、エステル類、ケトン類および芳香族炭化
水素類など公知のもが単独または併用して使用できる。

有機ケイ素化合物を含む塗布液としては、市販の塗布液
を利用することかできる。例えば“０ＣＤＴｙｐｅ−２
”　（東京応化工業製）などを利用することができる。

塗布方法としてはスピナー法、スプレー法、浸漬法など
公知の方法りよればよい。また乾燥条件としては１００
℃未満、好ましくは５０〜９０°Ｃて１０〜４０分間の
乾燥が適当である。

有機ケイ素被膜は乾燥後、加熱処理されて二酸化ケイ素
被膜に変換される。加熱温度としては２００〜４５０℃
の範囲が好ましく、より好ましくは３００〜４００℃で
ある。また二酸化ケイ素の膜厚としては、０．０５〜０
．５μｍが好ましい。

より好ましくは０．１〜０．２μｍである。

ついで、得られた二酸化ケイ素被膜の上に感光性ポリイ
ミド前駆体を塗布した後、乾燥して感光性ポリイミド前
駆体被膜を形成する。

本発明において使用される感光性ポリイミド前駆体とし
ては、ポリアミド酸に感光性化合物を導入したものをい
い、公知のものがすべて使用できる。

使用できるポリイミド前駆体としては、ピロメリット酸
二無水物、３．３−．４．４−−ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物、３．３′４．４′−ビフェニルテ
トラカルボン酸二無水物、１．２，５．６−ナフタレン
テトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボ
ン酸二無水物などのテトラカルボン酸二無水物と、４，
４′ジアミノジフエニルエーテル、３．３−−ジアミノ
ジフェニルスルホン、４，４″−ジアミノジフェニルメ
タン、ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロ
キサン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジア
ミンなどのジアミンとを非プロトン性極性溶媒中で反応
させ得られるポリアミド酸が挙げられるか、これらに限
定されない。非プロトン性極性溶媒の好ましい例として
は、Ｎメチル−２−ピロリドン、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセ
トアミド、Ｎ、　　Ｎ−ジメチルホルムアミドなどが挙
げられるがこれらに限定されない。ポリイミド前駆体を
感光化し得る感光性化合物としては、ビスアジド、ビニ
ル基を有するアミノ化合物などが例として挙げられる。

具体的な感光性ポリイミド前駆体の組成としては、たと
えば特公昭５９−５２８２２号公報に記載されているも
のを挙げることができる。

二酸化ケイ素被膜上への感光性ポリイミド前駆体被膜の
形成は、公知の方法によって良い。例えばスピナによる
方法が好例として挙げられる。また乾燥条件としては通
常５０〜１００℃で１５分から数時間程度の乾燥を行え
ばよい。

この感光性ポリイミド前駆体被膜はついで選択的に露光
された後、現像することにより未露光部（スルーホール
部のポリイミド前駆体皮膜を含む）が除去されて所定の
パターンが形成される。

感光性ポリイミド前駆体被膜上に、パターン状の光を照
射する方法としては、感光性ポリイミド前駆体の膜上に
マスクを置き、光を照射する方法が例として挙げられる
。感光性ポリイミド前駆体の感光性の面から、通常光源
としては、紫外光が用いられる。

現像は感光性ポリイミド前駆体の組成に応じた最適の現
像液で行うのが好ましい。通常、Ｎ−メチル−２−ピロ
リドン、Ｎ、Ｎ〜ジメチルアセトアミド、Ｎ、Ｎ−ジメ
チルホルムアミドなどのポリイミド前駆体の溶媒か、あ
るいはこれらの溶媒と、メタノール、エタノールその他
のポリイミド前駆体の非溶媒と現像液として用いられる
。

感光性ポリイミド前駆体のパターンはついで熱処理する
ことによりポリイミド・パターンに変換される。熱処理
は、通常２００〜４００℃の範囲で行われる。熱処理時
間は５分から３０分くらいで良い。熱処理は単一温度で
行ってもよいし、段階的に、あるいは連続的に昇温しな
がら行ってもよい。

ついで、該ポリイミド・パターンのスルーホール部の二
酸化ケイ素被膜のみをエツチング剤またはプラズマで処
理することにより、該二酸化ケイ素被膜を除去する。

スルーホール部における二酸化ケイ素被膜のエツチング
剤としては、例えば弗化水素酸水溶液か挙げられる。ま
た弗素系ガスを用いてエツチングすることもできる。ス
ルーホール部の二酸化ケイ素被膜エツチング剤でエツチ
ングする場合、ポリイミド・パターンの直下に存在する
二酸化ケイ素層も次第にエツチングされるので、スルー
ホール部の二酸化ケイ素の膜のみをエツチング除去する
のに必要かつ十分な程度にエツチングをとどめるのが望
ましい。弗化水素酸水溶液を使用する場合の処理条件と
しては、例えば濃度０．　５〜５モル％の弗化水素酸水
溶液を用い２〜３０秒の範囲で処理するのがよい。

［発明の効果］ 本発明の形成方法によれば、銅配線上にポリイミド・パ
ターンを形成する場合に、現像残膜の無いポリイミド・
パターンを確実に形成でき、銅配線上に形成されるスル
ーホールにおける電気的接続の導通不良の問題を解決し
得る。

実施例１ シリコンウェハー上に、スパッタリングにより３．０μ
ｍの銅層を形成させた後、フォトエツチングにより、所
望の銅配線パターンを得た。次に二酸化ケイ素被膜形成
用塗布液“ＯｃＤ　Ｔｙｐｅ−２”　（東京応化工業型
）を、銅配線パターンが形成されたシリコーンウェハー
上に、スピナにより塗布した。８０℃で３０分乾燥を行
った後、４００℃で３０分熱処理し、二酸化ケイ素被膜
に変換した。二酸化ケイ素の膜厚は０．　１μｍであっ
た。

一方、４．１”−ジアミノジフェニルエーテル２０．０
ｇを２００ｃｃのＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解し
、室温（約１８°Ｃ）で撹拌しながら、３．３−．４．
４＝−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物３２．
２ｇを粉体で仕込み、室温で１時間撹拌し、更に５５℃
で２時間撹拌を続けた。この溶液に、ジメチルアミノエ
チルメタクリレート３１．４ｇおよびミヒラーズ・ケト
ン０．９４ｇを８５ｇのＮ−メチル−２−ピロリドンに
溶解した溶液を添加、混合することにより、感光性ポリ
イミド前駆体の溶液を得た。

得られた感光性ポリイミド前駆体の溶液を、スピナによ
り二酸化ケイ素の膜か形成されたシリコンウェハー上に
塗布した。８０℃で１時間乾燥を行った後、露光量３０
０ｍＪ／ｃｍ２で露光し、Ｎ−メチル−２−ピロリドン
、キシレンおよび水の７：３：１の混合液で現像を行っ
た後、イソプロピルアルコールでリンスしポリイミド前
駆体のパターンを形成した。このときスルーホール部に
現像残膜の形成は無かった。その後１２０°Ｃで１時間
キュアし、さらに４００°Ｃまで５°Ｃ／ｍｉｎで昇温
し１時間４００℃に保った。このようにして得られたポ
リイミド・パターンの膜厚（パターン直下の二酸化ケイ
素層を含む）は１０μｍであった。ついで得られたポリ
イミド・パターンを２５℃で１モル％の弗化水素酸水溶
液で１０秒間処理したところ、スルーホール部の二酸化
ケイ素被膜が完全に除去された。またポリイミド・パタ
ンの膜厚（パターン直下の二酸化ケイ素層を含む）は変
化なかった。スルーホール部の電気伝導性を調べたとこ
ろ、導通は良好であった。

比較例１ シリコーンウェハー上に、実施例１と全く同様に銅配線
パターンを得た後、実施例１で用いたのと同じ感光性ポ
リイミド前駆体の溶液をスピナにより塗布し、実施例１
と同条件で乾燥、露光、現像、リンスを行いポリイミド
前駆体パターンを形成した。このとき、スルーホール部
に現像残膜の形成がみられた。その後１２０℃で１時間
キュアし、さらに４００℃まで５°Ｃ／ｍｉｎで昇温し
１時間４００℃に保った。このようにして得られたポリ
イミド・パターンの膜厚は１０μｍであった。

またスルーホール部に現像残膜の形成がみられ、その膜
厚は約０．　５μｍであった。またスルーホール部の電
気伝導性を調べたところ導通不良であった。

実施例２ 実施例１においてスパッタリングにより銅層を形成させ
る代わりに、真空蒸着により０．　２μｍの銅層を形成
させ、さらに電解鍍金により２．８μｍの銅層を形成さ
せたこと以外は、全〈実施例１と同様にポリイミド・パ
ターンを得た。このようにして得られたポリイミド・パ
ターンの膜厚（パターン直下の二酸化ケイ素層を含む）
は１０μｍであった。ついで得られたポリイミド・パタ
ンを２５℃で１モル％の弗化水素酸水溶液で１０秒間処
理したところ、スルーホール部の二酸化ケイ素被膜が完
全に除去された。またポリイミド・パターンの膜厚（パ
ターン直下の二酸化ケイ素層を含む）は変化なかった。

スルーホール部の電気伝導性を調べたところ、導通は良
好であった。

比較例２ 比較例１においてスパッタリングにより銅層を形成させ
る代わりに、真空蒸着により０．　２μｍの銅層を形成
させ、さらに電解鍍金により２．８μｍの銅層を形成さ
せたこと以外は、全く比較例１と同様にポリイミド・パ
ターンを得た。このようにして得られたポリイミド・パ
ターンの膜厚は１０μｍであった。またスルーホール部
に現像残膜の形成がみられ、その膜厚は約０．５μｍで
あった。またスルーホール部の電気伝導性を調べたとこ
ろ導通不良であった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ポリアミド酸型感光性ポリイミド前駆体を用い、銅
   配線上にポリイミド・パターンを形成する方法において
   、 Ａ、銅配線上に有機ケイ素化合物を含有する塗布液を塗
   布した後乾燥する、 Ｂ、得られた有機ケイ素化合物の被膜を加熱することに
   より、二酸化ケイ素被膜に変換する、 Ｃ、該二酸化ケイ素被膜上に感光性ポリイミド前駆体の
   膜を形成する、 Ｄ、該感光性ポリイミド前駆体被膜を選択的に露光した
   後、現像してパターンを形成する、 Ｅ、該感光性ポリイミド前駆体のパターンを加熱するこ
   とにより、ポリイミド・パターンに変換する、 Ｆ、該ポリイミド・パターンのスルーホール部の二酸化
   ケイ素被膜をエッチング剤またはプラズマで処理するこ
   とにより、該二酸化ケイ素被膜を除去する、 の各工程から成ることを特徴とするポリイミド・パター
   ンの形成方法。