JPH05197159A - Forming method for polyimide pattern - Google Patents

Forming method for polyimide pattern

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JPH05197159A
JPH05197159A JP10433292A JP10433292A JPH05197159A JP H05197159 A JPH05197159 A JP H05197159A JP 10433292 A JP10433292 A JP 10433292A JP 10433292 A JP10433292 A JP 10433292A JP H05197159 A JPH05197159 A JP H05197159A
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polyimide precursor
precursor
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勝弘 丹羽
Masuichi Eguchi
益市 江口
Masaya Asano
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Abstract

PURPOSE:To surely form a polyimide pattern having no development residual film and prevent the defective conduction of the electric connection on through holes formed on copper wires when the polyimide pattern is formed on the copper wires. CONSTITUTION:In the forming method of a polyimide pattern on copper wires with a polyamic acid type photosensitive polyimide precursor, a coating liquid containing an organic silicon compound is coated and dried on copper wires (A), a film of the photosensitive polyimide precursor is formed on the organic silicon compound film (B), the precursor film is exposed and developed to form a pattern (C), the pattern of the precursor is heated and converted into a polyimide pattern (D), and the silicon dioxide film at through hole sections of the polyimide pattern is processed by an etching agent or plasma to remove the silicon dioxide film (E).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【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
−ンを銅配線上に形成する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a polyimide pattern, and more particularly to a method for forming a polyimide pattern having no development residual film on a copper wiring by using a photosensitive polyimide. It is about.

【0002】[0002]

【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−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−ドの導
通のために絶縁層あるいは、パッシベ−ション層にスル
−ホ−ル(接続孔)を形成する必要がある。
2. Description of the Related Art The formation of a polyimide pattern using a photosensitive polyimide precursor in which a polyimide precursor is provided with photosensitivity is known as described in, for example, Japanese Patent Publication No. 59-52822. Such a photosensitive material is useful as an interlayer insulating layer of multilayer wiring in an electronic device mounting substrate. In this application, it is necessary to form a through hole (connection hole) in the insulating layer or the passivation layer for the conduction between the lower wiring and the external lead.

【0003】スル−ホ−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−ホ−ル部をマスクして露光する、(3)現
像液でスル−ホ−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。
The through hole is usually (1) forming a film of a photosensitive polyimide precursor on a substrate on which a lower wiring is formed,
(2) masking and exposing the through-hole portion, (3) dissolving and removing the photosensitive polyimide precursor in the through-hole portion (unexposed portion) with a developer, and (4) performing heat treatment. It is formed by undergoing each step of imidization by.

【0004】[0004]

【発明が解決する課題】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−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−ホ−ル部に、現像残膜が生じ、上・下配線間の導通
が不良となる問題があった。この現像残膜は、ポリイミ
ドのエッ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、これをエッチン
グ除去する方法が一般に採用されている。しかしかかる
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。
However, when a polyamic acid type photosensitive polyimide precursor is used to form a through hole on a copper wiring by this method, copper and a carboxyl group in the photosensitive polyimide precursor structure are formed. Due to the reaction with the above, there is a problem that a residual film for development is generated in the through-hole portion where the photosensitive polyimide precursor should be originally removed by the developing solution, resulting in poor electrical connection between the upper and lower wirings. Since this development residual film cannot be easily removed even if it is treated with a polyimide etchant or plasma, a method of forming a thin film of metal chromium or the like on the copper wiring by sputtering and removing it by etching is generally adopted. ing. However, such a conventional method has a problem that the process is complicated and the cost is high.

【0005】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−ンを確実に形
成する方法を提供することにある。
The present invention was devised in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art. An object of the present invention is to provide a method for surely forming a polyimide pattern having no development residual film on a copper wiring. Especially.

【0006】[0006]

【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−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.該有機ケイ素化合物被膜上に感
光性ポリイミド前駆体の膜を形成する、 C.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、 D.該感光性ポリイミド前駆体のパタ−ンを加熱するこ
とにより、ポリイミド・パタ−ンに変換する、 E.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−
ンの形成方法により達成される。
The object of the present invention is as follows.
A method for forming a polyimide pattern on a copper wiring using a polyamic acid type photosensitive polyimide precursor, which comprises: Applying a coating liquid containing an organosilicon compound on the copper wiring and then drying it. B. Forming a film of a photosensitive polyimide precursor on the organosilicon compound film, C.I. Selectively exposing the photosensitive polyimide precursor coating and then developing to form a pattern, D. By heating the pattern of the photosensitive polyimide precursor, it is converted into a polyimide pattern, E. A polyimide pattern comprising the steps of removing the silicon dioxide film by treating the silicon dioxide film in the through holes of the polyimide pattern with an etching agent or plasma.
This is achieved by the method of forming a film.

【0007】本発明において銅配線とは、シリコンウエ
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−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
ーン層の形成はフオ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。
In the present invention, the copper wiring means a pattern or a layer formed on the entire surface and made of metallic copper or an alloy of copper provided on a substrate such as a silicon wafer. The copper layer is usually formed on the substrate by electroplating, sputtering, vacuum deposition, or the like, and the pattern layer can be formed by a known method such as a photolithography method.

【0008】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。ここで銅配線として
は、後述するように、あらかじめ酸素中加熱処理、酸素
プラズマ処理、オゾン処理、薬品処理などにより銅配線
表面に酸化銅層が形成されていても良い。
A coating liquid containing an organosilicon compound is applied onto the copper wiring and then dried. Here, as the copper wiring, a copper oxide layer may be previously formed on the surface of the copper wiring by heat treatment in oxygen, oxygen plasma treatment, ozone treatment, chemical treatment or the like, as described later.

【0009】本発明における有機ケイ素化合物として
は、次式で表される化合物が挙げられる。
Examples of the organosilicon compound in the present invention include compounds represented by the following formula.

【0010】[0010]

【化1】 ここでnは1以上の整数である。またR1 、R3 は一価
の炭化水素基またはアルコキシ基を表す。一価の炭化水
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−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R2 、R4 は水素原子または一価の炭化水素基を表
す。一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。
有機ケイ素化合物の好ましい具体例としては、N−β
(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメ
トキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミ
ノシランを挙げることができるが、これらに限定されな
い。
[Chemical 1] Here, n is an integer of 1 or more. R 1 and R 3 represent a monovalent hydrocarbon group or an alkoxy group. Examples of the monovalent hydrocarbon group include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group, an alkenyl group such as a vinyl group or an allyl group, a phenyl group, or an aryl group such as a tolyl group, or the like. And a group in which some or all of the hydrogen atoms of the group are substituted with an organic group such as an amino group. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group and a butoxy group.
R 2 and R 4 represent a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group. As the monovalent hydrocarbon group, a methyl group, an ethyl group,
Examples thereof include alkyl groups such as propyl group and butyl group.
Specific preferred examples of the organosilicon compound include N-β
Examples of the aminosilane include (aminoethyl) γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, and γ-aminopropyltrimethoxysilane. However, it is not limited to these.

【0011】これらの有機ケイ素化合物は有機溶剤に溶
解した後、水を加えて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。
These organic silicon compounds are dissolved in an organic solvent and then added with water to prepare a coating solution. The organic solvents used include alcohols, esters,
Known compounds such as ketones and aromatic hydrocarbons can be used alone or in combination.

【0012】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ができる。例えばAP−4
20(東レ(株)製)、VM−651(Du Pont
製)を利用することができる。
As the coating liquid containing the organosilicon compound,
A commercially available coating solution can be used. For example AP-4
20 (manufactured by Toray Industries, Inc.), VM-651 (Du Pont
Manufactured) can be used.

【0013】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10〜90℃で1分
〜40分間の乾燥が適当である。
As a coating method, a known method such as a spinner method, a spray method or a dipping method may be used. As the drying conditions, drying at a temperature of less than 100 ° C., preferably 10 to 90 ° C. for 1 minute to 40 minutes is suitable.

【0014】ついで、得られた有機ケイ素化合物被膜の
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。
Then, a photosensitive polyimide precursor coating is applied on the obtained organosilicon compound coating and then dried to form a photosensitive polyimide precursor coating.

【0015】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。
The photosensitive polyimide precursor used in the present invention is one prepared by introducing a photosensitive compound into polyamic acid, and all known ones can be used.

【0016】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´−ジアミノジフェニルエ−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
れるが、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。
Polyimide precursors that can be used include pyromellitic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3', 4,4 '.
-Biphenyltetracarboxylic dianhydride, 1,2,5
Tetracarboxylic dianhydrides such as 6-naphthalene tetracarboxylic dianhydride and cyclobutane tetracarboxylic dianhydride, 4,4′-diaminodiphenyl ether,
3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenylmethane, bis (3-aminopropyl)
Tetramethyldisiloxane, metaphenylenediamine,
Examples thereof include, but are not limited to, a polyamic acid obtained by reacting a diamine such as paraphenylenediamine in an aprotic polar solvent. Preferred examples of the aprotic polar solvent include N-methyl-2-pyrrolidone,
Examples thereof include, but are not limited to, N, N-dimethylacetamide and N, N-dimethylformamide. As the photosensitive compound capable of sensitizing the polyimide precursor,
Examples thereof include bisazide and amino compounds having a vinyl group. Specific examples of the composition of the photosensitive polyimide precursor include those described in JP-B-59-52822.

【0017】有機ケイ素化合物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。
The formation of the photosensitive polyimide precursor coating on the organosilicon compound coating may be carried out by a known method. For example, the spinner method is a good example. As drying conditions, drying is usually performed at 50 to 100 ° C. for 15 minutes to several hours.

【0018】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。
This photosensitive polyimide precursor coating is then selectively exposed and then developed to remove unexposed portions (including the polyimide precursor coating in the through holes) to form a predetermined pattern. ..

【0019】感光性ポリイミド前駆体被膜上に、パタ−
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。
A pattern is formed on the photosensitive polyimide precursor film.
An example of the method of irradiating the film-shaped light is a method of placing a mask on the film of the photosensitive polyimide precursor and irradiating with light. In view of the photosensitivity of the photosensitive polyimide precursor, ultraviolet light is usually used as the light source.

【0020】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−ル、エタ
ノ−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。
The development is preferably carried out with an optimum developing solution according to the composition of the photosensitive polyimide precursor. Usually, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide,
It is used as a solvent for a polyimide precursor such as N, N-dimethylformamide, or a non-solvent for these solvents and methanol, ethanol and other polyimide precursors and a developer.

【0021】感光性ポリイミド前駆体のパタ−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。
The photosensitive polyimide precursor pattern is then converted into a polyimide pattern by heat treatment. The heat treatment is usually performed in the range of 200 to 400 ° C. The heat treatment time may be about 5 to 30 minutes. The heat treatment may be performed at a single temperature, or may be performed stepwise or continuously while raising the temperature.

【0022】熱処理により、ポリイミド・パターンのス
ルーホール部、およびポリイミド・パタ−ンの直下に存
在していた有機ケイ素化合物被膜は、二酸化ケイ素被膜
に変化する。そこで、、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。
By the heat treatment, the through hole portion of the polyimide pattern and the organic silicon compound film existing immediately below the polyimide pattern are changed to a silicon dioxide film. Therefore, only the silicon dioxide film in the through holes of the polyimide pattern is treated with an etching agent or plasma to remove the silicon dioxide film.

【0023】スル−ホ−ル部における二酸化ケイ素被膜
のエッチング剤としては、例えば硫酸水溶液、弗化水素
酸水溶液などが挙げられる。また弗素系ガスを用いてエ
ッチングすることもできる。スルーホール部の二酸化ケ
イ素被膜をエッチング剤でエッチングする場合、ポリイ
ミド・パタ−ンの直下に存在する二酸化ケイ素被膜も次
第にエッチングされるので、スル−ホ−ル部の二酸化ケ
イ素被膜のみをエッチング除去するのに必要かつ十分な
程度にエッチングをとどめるのが望ましい。硫酸水溶液
を使用する場合の処理条件としては、例えば濃度0.5
〜3体積%の硫酸水溶液を用い1〜3分の範囲で処理す
るのがよい。
Examples of the etching agent for the silicon dioxide film in the through-hole portion include sulfuric acid aqueous solution and hydrofluoric acid aqueous solution. It is also possible to use a fluorine-based gas for etching. When the silicon dioxide film on the through hole is etched with an etching agent, the silicon dioxide film immediately below the polyimide pattern is also gradually etched, so only the silicon dioxide film on the through hole is removed by etching. It is desirable to stop the etching to the extent necessary and sufficient for this purpose. The treatment conditions when using a sulfuric acid aqueous solution include, for example, a concentration of 0.5.
It is preferable that the treatment is performed with a 3% by volume sulfuric acid aqueous solution for 1 to 3 minutes.

【0024】次に、銅配線表面にあらかじめ酸化銅層を
形成する方法について説明する。
Next, a method for forming a copper oxide layer on the copper wiring surface in advance will be described.

【0025】酸素中加熱処理とは、銅配線を酸素の存在
する雰囲気中で加熱処理を行い、銅配線上に酸化銅の被
膜を形成することを意味し、必ずしも100%酸素雰囲
気で加熱処理を行う必要はない。好ましい雰囲気の例と
して空気中での加熱処理を挙げることができる。加熱処
理温度としては、100〜400℃が好ましい。より好
ましくは、100〜300℃である。さらに好ましくは
150〜250℃である。加熱処理時間としては、5〜
120分が好ましい。より好ましくは15〜60分であ
る。さらに好ましくは、20〜40分である。加熱手段
としては、市販のオ−ブン、炉などを利用できる。
The heat treatment in oxygen means that the copper wiring is heat-treated in an atmosphere in which oxygen is present to form a copper oxide film on the copper wiring, and the heat treatment is not necessarily performed in a 100% oxygen atmosphere. No need to do. As an example of a preferable atmosphere, heat treatment in air can be mentioned. The heat treatment temperature is preferably 100 to 400 ° C. More preferably, it is 100 to 300 ° C. More preferably, it is 150 to 250 ° C. The heat treatment time is 5 to
120 minutes is preferred. It is more preferably 15 to 60 minutes. More preferably, it is 20 to 40 minutes. As a heating means, a commercially available oven or furnace can be used.

【0026】また酸素プラズマ処理とは、銅配線の形成
された基板を酸素プラズマ中にさらすことにより、酸化
銅の被膜を銅配線上に形成するものである。ここにおけ
る酸素プラズマとは、酸素分子および原子のプラズマを
含むプラズマのことを意味し、他の分子や原子のプラズ
マとの混合状態にあるプラズマをも含む。ここにおける
プラズマとは、正電気を帯びた粒子と、負電気を帯びた
電子とがほぼ同じ密度で、ほぼ電気的中性を保って分布
している粒子集団を言う。このとき電離しない原子や分
子、すなわち中性粒子がその中に混じっていてもさしつ
かえない。酸素プラズマ処理装置としては、市販のプラ
ズマリアクタ−を用いることができる。酸素プラズマ処
理時間としては1〜60分が好ましく、より好ましくは
5〜30分である。高周波出力としては、100〜50
0Wが好ましい。酸素流量としては、10〜200ml
/minが好ましい。
The oxygen plasma treatment is to form a copper oxide film on the copper wiring by exposing the substrate on which the copper wiring is formed to oxygen plasma. Here, the oxygen plasma means plasma including plasma of oxygen molecules and atoms, and also includes plasma in a mixed state with plasma of other molecules and atoms. Here, the plasma refers to a group of particles in which positively charged particles and negatively charged electrons are distributed with substantially the same density and while maintaining substantially electrical neutrality. At this time, it does not matter if atoms or molecules that are not ionized, that is, neutral particles are mixed therein. A commercially available plasma reactor can be used as the oxygen plasma processing apparatus. The oxygen plasma treatment time is preferably 1 to 60 minutes, more preferably 5 to 30 minutes. As high frequency output, 100 to 50
0 W is preferable. The oxygen flow rate is 10 to 200 ml
/ Min is preferable.

【0027】さらにオゾン処理とは、銅配線の形成され
た基板をオゾン中にさらすことにより、酸化銅の被膜を
銅配線上に形成するものである。
Further, the ozone treatment is to form a copper oxide film on the copper wiring by exposing the substrate on which the copper wiring is formed to ozone.

【0028】ここでオゾンとは、構造式O3 で表される
オゾン分子を主として含む気体を意味し、他の分子や原
子の気体が混入していても構わない。オゾン処理装置と
しては、例えば市販のオゾン洗浄装置を用いることがで
きる。オゾン処理時間としては特に限定はしないが、1
〜120分が好ましく、より好ましくは10〜90分で
ある。
Here, ozone means a gas mainly containing ozone molecules represented by the structural formula O 3 , and gas of other molecules or atoms may be mixed. As the ozone treatment device, for example, a commercially available ozone cleaning device can be used. The ozone treatment time is not particularly limited, but is 1
The time is preferably 120 to 120 minutes, more preferably 10 to 90 minutes.

【0029】また薬品処理とは、ハロゲン酸系溶液処
理、過酸化水素水溶液処理、アルカリ金属水酸化物水溶
液処理などで処理することを意味し、通常、これらの溶
液中において銅配線を浸し、酸化銅の被膜を銅配線上に
形成するものである。
The chemical treatment means treatment with a halogen acid solution treatment, a hydrogen peroxide solution treatment, an alkali metal hydroxide solution treatment or the like. Usually, the copper wiring is immersed in these solutions and oxidized. The copper coating is formed on the copper wiring.

【0030】ここでハロゲン酸系溶液処理とは、銅配線
の形成された基板をハロゲン酸系溶液中に浸し、酸化銅
の被膜を銅配線上に形成するものである。ここにおける
ハロゲン酸系溶液とは、ハロゲンの酸素酸またはその塩
を含む溶液を意味する。その例として臭素酸、塩素酸、
過塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、次亜臭素酸などを含
む溶液や、それらの金属塩などを含む溶液を挙げること
ができる。ハロゲン酸系溶液の好例としては、亜塩素酸
ナトリウム水溶液、次亜塩素酸ナトリウム水溶液、塩素
酸ナトリウム水溶液、過塩素酸ナトリウム水溶液、塩素
酸カリウム水溶液、過塩素酸カリウム水溶液などを挙げ
ることができる。ハロゲン酸系溶液の濃度としては、特
に限定はしないが5〜40%が好ましい。また、酸化銅
の被膜形成を促進さすために、ハロゲン酸系溶液を加熱
することも可能である。加熱温度としては、40〜10
0℃が好ましい。ハロゲン酸系溶液処理の時間としては
特に限定しないが、5分〜3時間が好ましい。ハロゲン
酸系溶液処理後は、基板を水洗し乾燥することが好まし
い。
Here, the halogen acid-based solution treatment is to immerse the substrate on which the copper wiring is formed in a halogen acid-based solution to form a copper oxide film on the copper wiring. The halogen acid-based solution here means a solution containing a halogen oxygen acid or a salt thereof. Examples include bromic acid, chloric acid,
Examples thereof include solutions containing perchloric acid, chlorous acid, hypochlorous acid, hypobromite, and the like, and solutions containing metal salts thereof. Preferable examples of the halogen acid solution include sodium chlorite aqueous solution, sodium hypochlorite aqueous solution, sodium chlorate aqueous solution, sodium perchlorate aqueous solution, potassium chlorate aqueous solution, potassium perchlorate aqueous solution, and the like. The concentration of the halogen acid solution is not particularly limited, but is preferably 5 to 40%. It is also possible to heat the halogen acid-based solution in order to accelerate the formation of the copper oxide film. The heating temperature is 40 to 10
0 ° C is preferred. The time for the treatment with the halogen acid solution is not particularly limited, but 5 minutes to 3 hours is preferable. After the treatment with the halogen acid solution, the substrate is preferably washed with water and dried.

【0031】また過酸化水素水溶液処理とは、銅配線の
形成された基板を過酸化水素水溶液中にさらすことによ
り、酸化銅の被膜を銅配線上に形成するものである。本
発明における過酸化水素水溶液とは、過酸化水素を含有
する水溶液を意味し、他の成分が含有されている水溶液
をも含む。過酸化水素濃度としては、とくに限定はしな
いが、10〜30%が好ましい。また、酸化銅の被膜形
成を促進さすために、過酸化水素水溶液を加熱すること
も可能である。加熱温度としては特に限定しないが、3
0〜50℃が好ましい。処理時間としては特に限定はし
ないが、1〜72時間が好ましく、より好ましくは6〜
30時間である。処理後の基板は、水洗し乾燥すること
が好ましい。
The hydrogen peroxide solution treatment is to form a copper oxide film on the copper wiring by exposing the substrate on which the copper wiring is formed to the hydrogen peroxide solution. The aqueous hydrogen peroxide solution in the present invention means an aqueous solution containing hydrogen peroxide, and also includes an aqueous solution containing other components. The hydrogen peroxide concentration is not particularly limited, but is preferably 10 to 30%. It is also possible to heat the hydrogen peroxide solution in order to accelerate the formation of the copper oxide film. The heating temperature is not particularly limited, but 3
0-50 degreeC is preferable. The treatment time is not particularly limited, but it is preferably 1 to 72 hours, more preferably 6 to
30 hours. The treated substrate is preferably washed with water and dried.

【0032】さらにアルカリ金属水酸化物水溶液処理と
は、銅配線の形成された基板をアルカリ金属水酸化物水
溶液中にさらすことにより、酸化銅の被膜を銅配線上に
形成するものである。
Further, the alkali metal hydroxide aqueous solution treatment is to form a copper oxide film on the copper wiring by exposing the substrate on which the copper wiring is formed to the alkali metal hydroxide aqueous solution.

【0033】アルカリ金属水酸化物水溶液としては、ア
ルカリ金属水酸化物を含有する水溶液があげられ、アル
カリ金属水酸化物に加えその他の成分が含有されていて
も構わない。例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニ
ウムなどを反応促進剤として加えられていても構わな
い。ここで言うアルカリ金属水酸化物とは、周期表にお
けるアルカリ金属、すなわちIA族に属する水素以外の
元素の水酸化物を意味する。例えば、水酸化カリウム、
水酸化ナトリウム、水酸化リチウムなどを挙げることが
できる。好ましくは水酸化カリウム、水酸化ナトリウム
を挙げることができる。
Examples of the alkali metal hydroxide aqueous solution include an aqueous solution containing an alkali metal hydroxide, and other components may be contained in addition to the alkali metal hydroxide. For example, potassium persulfate, ammonium persulfate or the like may be added as a reaction accelerator. The term "alkali metal hydroxide" as used herein means an alkali metal in the periodic table, that is, a hydroxide of an element other than hydrogen belonging to Group IA. For example, potassium hydroxide,
Examples thereof include sodium hydroxide and lithium hydroxide. Preferred are potassium hydroxide and sodium hydroxide.

【0034】アルカリ金属水酸化物濃度としては、とく
に限定はしないが、1〜30%が好ましい。また、酸化
銅の被膜形成を促進さすために、アルカリ金属水酸化物
水溶液を加熱することも好ましい。加熱温度としては特
に限定しないが、50〜100℃が好ましい。処理時間
としては特に限定はしないが、1〜20分が好ましく、
より好ましくは5〜15分である。処理後の基板は、水
洗し乾燥することが好ましい。
The alkali metal hydroxide concentration is not particularly limited, but is preferably 1 to 30%. Further, it is also preferable to heat the alkali metal hydroxide aqueous solution in order to accelerate the formation of the copper oxide film. The heating temperature is not particularly limited, but is preferably 50 to 100 ° C. The treatment time is not particularly limited, but is preferably 1 to 20 minutes,
It is more preferably 5 to 15 minutes. The treated substrate is preferably washed with water and dried.

【0035】[0035]

【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。
EXAMPLES The present invention will be described in detail with reference to examples below, but the present invention is not limited thereto.

【0036】実施例1 シリコンウエハ−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、フォトエッチングにより、所
望の銅配線パタ−ンを得た。次に有機ケイ素化合物被膜
形成用塗布液“AP−420”(東レ(株)製)を、銅
配線パタ−ンが形成されたシリコ−ンウエハ−上に、ス
ピナにより塗布し、有機ケイ素化合物被膜を形成した。
その後20℃で1分間乾燥を行った。
Example 1 3.0 μ was sputtered on a silicon wafer.
After forming the copper layer of m, the desired copper wiring pattern was obtained by photoetching. Next, an organosilicon compound film forming coating solution "AP-420" (manufactured by Toray Industries, Inc.) was applied on a silicon wafer having a copper wiring pattern formed thereon by a spinner to form an organosilicon compound film. Formed.
Then, it was dried at 20 ° C. for 1 minute.

【0037】一方、4,4´−ジアミノジフェニルエ−
テル20.0gを200ccのN−メチル−2−ピロリ
ドンに溶解し、室温(約18℃)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−ト31.4gおよびミヒラ
−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。
On the other hand, 4,4'-diaminodiphenyl ether
Teru 20.0 g was dissolved in 200 cc of N-methyl-2-pyrrolidone and stirred at room temperature (about 18 ° C.).
32.2 g of 3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride was charged as powder and stirred at room temperature for 1 hour,
The stirring was continued at 55 ° C. for 2 hours. To this solution, a solution prepared by dissolving 31.4 g of dimethylaminoethyl methacrylate and 0.94 g of Michler's ketone in 85 g of N-methyl-2-pyrrolidone was added and mixed,
A solution of the photosensitive polyimide precursor was obtained.

【0038】得られた感光性ポリイミド前駆体の溶液
を、スピナにより有機ケイ素化合物被膜が形成されたシ
リコンウエハ−上に塗布した。80℃で1時間乾燥を行
った後、露光量300mJ/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−ルでリ
ンスしポリイミド前駆体のパタ−ンを形成した。このと
きスル−ホ−ル部に現像残膜の形成は無かった。その後
120℃で1時間キュアし、さらに400℃まで5℃/
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−ンの膜厚(パタ−ン直下
の二酸化ケイ素被膜を含む)は10μmであった。つい
で得られたポリイミド・パタ−ンを25℃で2体積%の
硫酸水溶液で2分間処理したところ、スル−ホ−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−ン直下の二酸化ケイ素被膜を
含む)は変化なかった。スル−ホ−ル部の電気伝導性を
調べたところ、導通は良好であった。
The solution of the obtained photosensitive polyimide precursor was applied onto a silicon wafer on which an organosilicon compound film was formed by a spinner. After drying at 80 ° C. for 1 hour, exposure with an exposure dose of 300 mJ / cm 2 was performed, and development was performed with a mixture of N-methyl-2-pyrrolidone, xylene and water in a ratio of 7: 3: 1. Rinsing was performed to form a polyimide precursor pattern. At this time, no development residual film was formed on the through-hole portion. After that, cure at 120 ° C for 1 hour, and further to 400 ° C at 5 ° C /
The temperature was raised at min and kept at 400 ° C. for 1 hour. The film thickness of the polyimide pattern thus obtained (including the silicon dioxide film immediately below the pattern) was 10 μm. Then, the obtained polyimide pattern was treated with a 2% by volume sulfuric acid aqueous solution at 25 ° C. for 2 minutes, whereby the silicon dioxide film on the through-hole portion was completely removed. The film thickness of the polyimide pattern (including the silicon dioxide film immediately below the pattern) did not change. When the electrical conductivity of the through-hole portion was examined, the conduction was good.

【0039】比較例1 シリコ−ンウエハ−上に、実施例1と全く同様に銅配線
パタ−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−ンを形成した。このとき、スル−ホ−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℃/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−ンの膜厚は10μmであった。またスル−
ホ−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−ホ−ル部の電気伝導性を調
べたところ導通不良であった。
Comparative Example 1 After a copper wiring pattern was obtained on a silicon wafer in exactly the same manner as in Example 1, the same photosensitive polyimide precursor solution as used in Example 1 was applied by a spinner. Example 1
Under the same conditions as above, drying, exposure, development and rinsing were performed to form a polyimide precursor pattern. At this time, formation of a development residual film was observed in the through-hole portion. After that, it is cured at 120 ° C for 1 hour, and further heated to 400 ° C at 5 ° C / min.
It was kept at 400 ° C. for an hour. The film thickness of the polyimide pattern thus obtained was 10 μm. Also through
The development residual film was found to be formed in the hole portion, and the film thickness was about 0.
It was 5 μm. In addition, when the electric conductivity of the through-hole portion was examined, it was found that the conduction was poor.

【0040】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、全く実施例1と同様にポリイミド・パタ
−ンを得た。このようにして得られたポリイミド・パタ
−ンの膜厚(パタ−ン直下の二酸化ケイ素被膜を含む)
は10μmであった。ついで得られたポリイミド・パタ
−ンを25℃で2体積%の硫酸水溶液で2分間処理した
ところ、スル−ホ−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−ン
直下の二酸化ケイ素被膜を含む)は変化なかった。スル
−ホ−ル部の電気伝導性を調べたところ、導通は良好で
あった。
Example 2 In place of forming a copper layer by sputtering in Example 1, a 0.2 μm copper layer was formed by vacuum evaporation, and a 2.8 μm copper layer was further formed by electrolytic plating. A polyimide pattern was obtained in exactly the same manner as in Example 1. Film thickness of the polyimide pattern thus obtained (including the silicon dioxide film directly below the pattern)
Was 10 μm. Then, the obtained polyimide pattern was treated with a 2% by volume sulfuric acid aqueous solution at 25 ° C. for 2 minutes, whereby the silicon dioxide film on the through-hole portion was completely removed. The film thickness of the polyimide pattern (including the silicon dioxide film immediately below the pattern) did not change. When the electrical conductivity of the through-hole portion was examined, the conduction was good.

【0041】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
−ンを得た。このようにして得られたポリイミド・パタ
−ンの膜厚は10μmであった。またスル−ホ−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−ホ−ル部の電気伝導性を調べたところ
導通不良であった。
COMPARATIVE EXAMPLE 2 Instead of forming a copper layer by sputtering in Comparative Example 1, a 0.2 μm copper layer was formed by vacuum vapor deposition, and a 2.8 μm copper layer was further formed by electrolytic plating. A polyimide pattern was obtained exactly as in Comparative Example 1. The film thickness of the polyimide pattern thus obtained was 10 μm. Further, a residual film of development was found to be formed in the through-hole portion, and the film thickness was about 0.5 μm. In addition, when the electric conductivity of the through-hole portion was examined, it was found that the conduction was poor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/40 521 7124−2H H05K 3/28 D 7511−4E ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI Technical display location G03F 7/40 521 7124-2H H05K 3/28 D 7511-4E

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項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−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.該有機ケイ素化合物被膜上に感光性ポリイミド前駆
体の膜を形成する、 C.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、 D.該感光性ポリイミド前駆体のパタ−ンを加熱するこ
とにより、ポリイミド・パタ−ンに変換する、 E.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−
ンの形成方法。
1. A method of forming a polyimide pattern on a copper wiring by using a polyamic acid type photosensitive polyimide precursor, comprising the steps of: Applying a coating liquid containing an organosilicon compound on the copper wiring and then drying it. B. Forming a film of a photosensitive polyimide precursor on the organosilicon compound film, C.I. Selectively exposing the photosensitive polyimide precursor coating and then developing to form a pattern, D. By heating the pattern of the photosensitive polyimide precursor, it is converted into a polyimide pattern, E. A polyimide pattern comprising the steps of removing the silicon dioxide film by treating the silicon dioxide film in the through holes of the polyimide pattern with an etching agent or plasma.
How to form
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7947428B2 (en) 2004-09-28 2011-05-24 Tdk Corporation Method for forming photosensitive polyimide pattern and electronic devices having the pattern
CN103380491A (en) * 2011-02-04 2013-10-30 日立化成株式会社 Manufacturing method for adhered material, manufacturing method for substrate having adhesive pattern, and substrate having adhesive pattern
CN105810567A (en) * 2016-05-11 2016-07-27 上海华虹宏力半导体制造有限公司 Manufacturing method of polyimide layer

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