JPH05198561A - ポリイミド・パタ−ンの形成方法 - Google Patents

ポリイミド・パタ−ンの形成方法

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JPH05198561A
JPH05198561A JP951492A JP951492A JPH05198561A JP H05198561 A JPH05198561 A JP H05198561A JP 951492 A JP951492 A JP 951492A JP 951492 A JP951492 A JP 951492A JP H05198561 A JPH05198561 A JP H05198561A
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JP
Japan
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pattern
polyimide precursor
copper
film
copper wiring
Prior art date
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Pending
Application number
JP951492A
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English (en)
Inventor
Katsuhiro Niwa
勝弘 丹羽
Masuichi Eguchi
益市 江口
Masaya Asano
昌也 浅野
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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  • Paints Or Removers (AREA)
  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】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.銅配線上にオゾン処理をする、B.銅配線
上に感光性ポリイミド前駆体の膜を形成する、C.パタ
−ン状の光を照射し、ついで現像する、D.得られたポ
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、の各工程から成るポリイ
ミド・パタ−ンの形成方法である。 【効果】この発明によれば、銅配線上にポリイミド・パ
タ−ンを形成する場合に、現像残膜の無いポリイミド・
パタ−ンを確実に形成でき、銅配線上に形成されるスル
−ホ−ルにおける電気的接続の導通不良の問題を解決し
得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、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。
【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
通のために絶縁層にスル−ホ−ル(接続孔)を形成する
必要がある。
【0003】スル−ホ−ルは、通常次の4つの工程を経
て形成される。
【0004】(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。
【0005】
【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−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、予め銅配線上に、銅
と感光性ポリイミドとの反応を防止するため、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的に採用されている。
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発生を確実に防止する
ことのできるポリイミド・パタ−ンの形成方法を提供す
ることにある。
【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.銅配線上にオゾン処理を施す、B.銅配線上に感光
性ポリイミド前駆体の膜を形成する、C.パタ−ン状の
光を照射し、ついで現像する、D.得られたポリイミド
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、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。
【0007】本発明でいう銅配線とは、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、真空蒸着などにより
行われ、またパタ−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なうことができる。
【0008】本発明におけるオゾン処理とは、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。
【0009】本発明におけるオゾンとは、構造式O3
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。
【0010】本発明におけ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て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。
【0011】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。
【0012】本発明で用いるポリアミド酸型感光性ポリ
イミド前駆体とは、前記のごときポリアミド酸に感光性
化合物を導入したものをいう。ポリイミド前駆体を感光
化するために使用される感光性化合物としては、アクリ
ルエステル化合物、アクリルアミド化合物、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。
【0013】オゾン処理された銅配線上に感光性ポリイ
ミド前駆体の膜を形成する方法としては、公知の塗布形
成方法が採用できる。たとえばスピナによる方法が好例
として挙げられる。この際、接着性を改良する目的で、
処理された銅配線上にアミノシランなどの有機ケイ素化
合物を含有する溶液を感光性ポリイミド前駆体の膜を形
成する前に予め塗布しておくことも有効である。
【0014】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
射する公知の方法が例として挙げられる。感光性ポリイ
ミドの感光性の面から、通常光源としては、紫外光が用
いられる。
【0015】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−ルなどのポリイミド前駆体の非溶媒との混合溶媒
を、現像液として用いることができる。
【0016】ポリイミド前駆体のポリイミドへの変換
は、200〜450℃で熱処理することにより行うこと
がでる。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。変換
温度すなわち200〜450℃に置ける熱処理時間は5
分から60分くらいで良い。スル−ホ−ル部の酸化銅被
膜は、熱処理すると接触抵抗が大きくなるので、過硫酸
アンモニウム水溶液などで表面をエッチングするか、プ
ラズマ処理などの手法で除去するのが望ましい。
【0017】
【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。
【0018】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、フォトエッチンッグにより、
所望の配線パタ−ンを得た。次にこの配線パタ−ンの形
成されたシリコンウエハ−をオゾン洗浄装置(4010
−S 岩崎電気(株)製)に入れ、60分間オゾン処理
を行ない、銅配線パタ−ン上に酸化銅被膜を形成した。
【0019】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。得られた感光性ポ
リイミド前駆体の溶液を、オゾン処理した銅配線パタ−
ン上にスピナにより塗布した。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400℃で30分保ちポリイミド・パ
タ−ンを得た。その後10%の過硫酸アンモニウム水溶
液でスル−ホ−ル部の酸化銅被膜をエッチングした。こ
のようにして得られたポリイミド・パタ−ンの膜厚は1
0μmであった。またスル−ホ−ル部の電気伝導性を調
べたところ、導通良好であった。
【0020】比較例1 シリコンウエハ−上に、実施例1と同様に配線パタ−ン
を得た後、実施例1と同じ感光性ポリイミド前駆体を、
スピナにより塗布した。その後、実施例1と同じ条件で
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
の形成が見られた。その後120℃で1時間キュアし、
さらに400℃まで5℃/minで昇温し400℃で3
0分保ちポリイミド・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
り、スル−ホ−ル部の現像残膜の膜厚は約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。
【0021】実施例2 シリコンウエハ−上に、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
を形成させた後、フォトエッチンッグにより所望の配線
パタ−ンを得た。次にこの配線パタ−ンの形成されたシ
リコンウエハ−を実施例1と全く同様にオゾン処理を施
した。、実施例1と同じ条件で乾燥、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400℃で30分保ちポリイミド・パ
タ−ンを得た。その後10%の過硫酸アンモニウム水溶
液でスル−ホ−ル部の酸化銅被膜をエッチングした。こ
のようにして得られたポリイミド・パタ−ンの膜厚は1
0μmであった。またスル−ホ−ル部の電気伝導性を調
べたところ、導通良好であった。
【0022】比較例2 シリコンウエハ−上に、実施例2と全く同様に配線パタ
−ンを得た後、実施例1と同じ感光性ポリイミド前駆体
を、スピナにより塗布した。その後、実施例1と同じ条
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
残膜の形成が見られた。その後120℃で1時間キュア
し、さらに400℃まで5℃/minで昇温し400℃
で30分保った。このようにして得られたポリイミド・
パタ−ンの膜厚は10μmであり、スル−ホ−ル部の現
像残膜の膜厚は約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。
【0023】実施例3 シリコンウエハ−上に、実施例2と全く同様に配線パタ
−ンを得た後、実施例1と全く同様にオゾン処理を施し
た。
【0024】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´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物2
9.4gを粉体で仕込み、室温で1時間撹拌し、更に5
5℃で3時間撹拌を続けた。この溶液に、ジメチルアミ
ノメタクリレ−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。得られた感光性ポリイミド前
駆体の溶液を、オゾン処理を施した銅配線上に、スピナ
により塗布した。その後、実施例1と同じ条件で乾燥、
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
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400℃で30分保
ちポリイミド・パタ−ンを得た。その後10%の過硫酸
アンモニウム水溶液でスル−ホ−ル部の酸化銅被膜をエ
ッチングした。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
の電気伝導性を調べたところ、導通良好であった。
【0025】比較例3 シリコンウエハ−上に、実施例2と全く同様に配線パタ
−ンを得た後、実施例3と同じ感光性ポリイミド前駆体
を、スピナにより塗布した。その後、実施例1と同じ条
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
残膜の形成が見られた。その後120℃で1時間キュア
し、さらに400℃まで5℃/minで昇温し400℃
で30分保った。このようにして得られたポリイミド・
パタ−ンの膜厚は10μmであり、スル−ホ−ル部の現
像残膜の膜厚は約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。
【0026】
【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−ンを形成する場合に、現像残膜の無
いポリイミド・パタ−ンを確実に形成でき、銅配線上に
形成されるスル−ホ−ルにおける電気的接続の導通不良
の問題を解決し得る。
───────────────────────────────────────────────────── 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 7/027 514 7/038 504 H05K 3/28 D 7511−4E

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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.銅配線上にオゾン処理を施す、 B.銅配線上に感光性ポリイミド前駆体の膜を形成す
    る、 C.パタ−ン状の光を照射し、ついで現像する、 D.得られた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、 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。
JP951492A 1992-01-22 1992-01-22 ポリイミド・パタ−ンの形成方法 Pending JPH05198561A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010056862A (ko) * 1999-12-17 2001-07-04 이형도 연성기판의 비아홀 형성방법
WO2001084615A1 (fr) * 2000-04-28 2001-11-08 Zeon Corporation Procede de production de substrat a utiliser dans des pieces electroniques et solvant de nettoyage
KR100622603B1 (ko) * 2004-06-24 2006-09-19 엘에스전선 주식회사 연성회로기판의 절연층용 수지 조성물, 이를 이용한연성금속적층판 및 연성금속적층판 제조방법
US7947428B2 (en) 2004-09-28 2011-05-24 Tdk Corporation Method for forming photosensitive polyimide pattern and electronic devices having the pattern

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