JPH07105386B2 - パターニングされたポリイミド膜の形成方法 - Google Patents
パターニングされたポリイミド膜の形成方法Info
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- JPH07105386B2 JPH07105386B2 JP4340870A JP34087092A JPH07105386B2 JP H07105386 B2 JPH07105386 B2 JP H07105386B2 JP 4340870 A JP4340870 A JP 4340870A JP 34087092 A JP34087092 A JP 34087092A JP H07105386 B2 JPH07105386 B2 JP H07105386B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に、フォトレジスト
・マスクを介したポリイミド前駆体の湿式現像法によっ
てパターニングされたポリイミド膜を作成する方法に関
する。さらに詳細には、本発明は、通常は３，３^，
４，４^−ビフェニルテトラカルボン酸ジアンハイドラ
イド−Ｐ−フェニレンジアミン（ＢＰＤＡ−ＰＤＡ）か
ら誘導した、ポリアミン酸前駆体から出発して、熱膨張
係数（ＴＣＥ）の低いポリイミド・パターンを形成する
ことに関する。本発明はさらに、ポリイミド骨格の化学
構造に固有の特性を完全に保持したポリイミド・パター
ンの形成及び熱膨張係数の低いポリイミド誘電体中での
メタラジ・パターンの形成に関する。
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イド−Ｐ−フェニレンジアミン（ＢＰＤＡ−ＰＤＡ）か
ら誘導した、ポリアミン酸前駆体から出発して、熱膨張
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構造に固有の特性を完全に保持したポリイミド・パター
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メタラジ・パターンの形成に関する。
【０００２】
【従来の技術】高温で安定なポリマー、特にポリイミド
類は、超小型電子工業界で周知であり、絶縁体、段間誘
電体、及び様々なタイプのメタラジ用の不動態化層とし
て応用されている。ポリイミド類は、一般に誘電定数が
低く、膜加工により適合し、かつ幅広い化学構造を含む
ために様々な応用例の機能要件に合うように選択するこ
とができるため、無機質絶縁体よりも好ましい。しか
し、無水ピロメリット酸−４、４^−オキシジアニリン
（ＰＭＤＡ−ＯＤＡ）ポリマー前駆体から誘導したもの
など、従来のフレキシブル・チェーン・ポリイミド類に
は、面熱膨張係数が比較的大きいという大きな欠点があ
る。たとえば、ＰＭＤＡ−ＯＤＡポリイミドの面熱膨張
係数は、通常１００℃で３３〜３５ppm／℃であり、シ
リコン二酸化シリコン、窒化シリコン、その他のセラミ
ックなどの無機質基板で典型的な約３ppm／℃という熱
膨張係数とは全く対照的である。
類は、超小型電子工業界で周知であり、絶縁体、段間誘
電体、及び様々なタイプのメタラジ用の不動態化層とし
て応用されている。ポリイミド類は、一般に誘電定数が
低く、膜加工により適合し、かつ幅広い化学構造を含む
ために様々な応用例の機能要件に合うように選択するこ
とができるため、無機質絶縁体よりも好ましい。しか
し、無水ピロメリット酸−４、４^−オキシジアニリン
（ＰＭＤＡ−ＯＤＡ）ポリマー前駆体から誘導したもの
など、従来のフレキシブル・チェーン・ポリイミド類に
は、面熱膨張係数が比較的大きいという大きな欠点があ
る。たとえば、ＰＭＤＡ−ＯＤＡポリイミドの面熱膨張
係数は、通常１００℃で３３〜３５ppm／℃であり、シ
リコン二酸化シリコン、窒化シリコン、その他のセラミ
ックなどの無機質基板で典型的な約３ppm／℃という熱
膨張係数とは全く対照的である。
【０００３】ポリイミド膜と下側の基板の熱膨張係数に
差があると、高温処理時の界面剥離など熱応力に関する
問題が生じる可能性がある。低熱膨張係数のポリイミド
の分野で最新、無機質基板に匹敵する熱膨張係数をもつ
ポリイミドを作成することによって、こうした熱応力の
問題に対応しようとする開発が行われている。米国特許
第４６９０９９９号は、単軸配向の低熱膨張係数ポリイ
ミドならびに複合形製品の例を開示している。
差があると、高温処理時の界面剥離など熱応力に関する
問題が生じる可能性がある。低熱膨張係数のポリイミド
の分野で最新、無機質基板に匹敵する熱膨張係数をもつ
ポリイミドを作成することによって、こうした熱応力の
問題に対応しようとする開発が行われている。米国特許
第４６９０９９９号は、単軸配向の低熱膨張係数ポリイ
ミドならびに複合形製品の例を開示している。
【０００４】ポリイミドの絶縁体または段間誘電体を使
用するには、所望のメタラジ回路に対応するポリイミド
・パターンを形成する適当な方法が必要である。ポリイ
ミドにパターニングする従来の方法には、光処理法及び
湿式エッチング法があった。
用するには、所望のメタラジ回路に対応するポリイミド
・パターンを形成する適当な方法が必要である。ポリイ
ミドにパターニングする従来の方法には、光処理法及び
湿式エッチング法があった。
【０００５】Photographic Science and Engineering
（ＳＰＳＥ）、Vol.23, pp.303〜309（1979年）所載の
ルブナー（Rubner）等の論文は、光反応性のポリマー前
駆体を使用する手法を記載している。この手法では、一
般にネガティブの感光性ポリアミン酸塩類、または光重
合可能なアクリル酸をベースとする架橋性の基を含むエ
ステル誘導体類を使用している。これらの反応性前駆体
を、イミド化する前に、マスクを介してのイメージ通り
の露光と溶媒による現像を含む通常のフォトリソグラフ
ィ技術を使用して直接パターニングする。パターン形成
後、膜をベーキングその他の方法で硬化させて、熱に安
定なポリイミド・パターンを形成する。現在市販されて
いる大部分の感光性ポリイミド組成物は、この手法に基
づくもので、非常に様々な光増感剤と架橋剤を利用して
いるが、それらはフレキシブル・チェーンの、熱膨張係
数が比較的高いポリイミド・パターンに限られている。
（ＳＰＳＥ）、Vol.23, pp.303〜309（1979年）所載の
ルブナー（Rubner）等の論文は、光反応性のポリマー前
駆体を使用する手法を記載している。この手法では、一
般にネガティブの感光性ポリアミン酸塩類、または光重
合可能なアクリル酸をベースとする架橋性の基を含むエ
ステル誘導体類を使用している。これらの反応性前駆体
を、イミド化する前に、マスクを介してのイメージ通り
の露光と溶媒による現像を含む通常のフォトリソグラフ
ィ技術を使用して直接パターニングする。パターン形成
後、膜をベーキングその他の方法で硬化させて、熱に安
定なポリイミド・パターンを形成する。現在市販されて
いる大部分の感光性ポリイミド組成物は、この手法に基
づくもので、非常に様々な光増感剤と架橋剤を利用して
いるが、それらはフレキシブル・チェーンの、熱膨張係
数が比較的高いポリイミド・パターンに限られている。
【０００６】光反応性ポリマー前駆体を用いる手法で
は、非光反応性前駆体から形成した対応するポリイミド
膜に比べて、硬化後の最終的な膜の機能特性が劣ること
が一般に認められている。光反応性前駆体を用いて形成
した低熱膨張係数ポリイミド類の場合、完全に硬化させ
たポリイミドは、非感光性前駆体を用いて得られるポリ
マーに比べて、機械的、電気的、熱機械的特性が劣るこ
とが観察されている。その上、市販の感光性前駆体は一
般にネガティブのパターンしかもたらさず、それらの処
方は一般に在庫寿命が短く、貯蔵中に急速にゲル化しや
すい。さらに、感光性前駆体の処方は、一般に厚い膜を
パターニングする際に焦点深度に制限があるために、リ
ソグラフィ制御上の問題を伴っている。さらに、パター
ニングした膜は硬化の際に最大５０％収縮し、その結果
イメージの輪郭がひどく変形する。この問題の広がり
は、さらにパターン密度にも関係している。
は、非光反応性前駆体から形成した対応するポリイミド
膜に比べて、硬化後の最終的な膜の機能特性が劣ること
が一般に認められている。光反応性前駆体を用いて形成
した低熱膨張係数ポリイミド類の場合、完全に硬化させ
たポリイミドは、非感光性前駆体を用いて得られるポリ
マーに比べて、機械的、電気的、熱機械的特性が劣るこ
とが観察されている。その上、市販の感光性前駆体は一
般にネガティブのパターンしかもたらさず、それらの処
方は一般に在庫寿命が短く、貯蔵中に急速にゲル化しや
すい。さらに、感光性前駆体の処方は、一般に厚い膜を
パターニングする際に焦点深度に制限があるために、リ
ソグラフィ制御上の問題を伴っている。さらに、パター
ニングした膜は硬化の際に最大５０％収縮し、その結果
イメージの輪郭がひどく変形する。この問題の広がり
は、さらにパターン密度にも関係している。
【０００７】非感光性前駆体の湿式エッチングによって
ポリイミド・パターンを形成する方法は、ポリマーのチ
ェーン内に光反応性ユニットを組み込む方法に代わる魅
力的な方法である。この方法によれば、シリコン・ウェ
ハなどの基板上にポリアミン酸の膜を形成し、部分的に
ベークして溶媒を除去し、次いでShipleyのＡＺ１３５
０Ｊ、ＡＺ４２１０などのポジティブ・フォトレジスト
や、KodakのＫＴＦＲなどのネガティブ・フォトレジス
トで上面を被覆する。ジアゾナフトキノン−ノボラック
系をベースとするものなどポジティブ・レジストを使用
する場合は、レジストをイメージ通り露光し、水酸化カ
リウム（ＫＯＨ）や水酸化テトラメチルアンモニウム
（ＴＭＡＨ）などの水性塩基で現像する。下側のポリマ
ーは、レジストの現像中に同時にパターニングされる。
次に有機溶媒でレジストを剥離し、続いてパターニング
された下側の膜をベーキングまたはその他の方法で硬化
させて、硬化したポリイミド・パターンを形成する。こ
の手法は、ＰＭＤＡ−ＯＤＡなど通常のポリアミン酸の
パターン形成に使用されてきた。しかし、湿式エッチン
グ法に固有の等方性エッチングから問題が生じている。
具体的に言うと、従来技術の湿式エッチング法では、著
しいサイド・エッチングが起こり、そのために解像度が
制限される。たとえば幅２５μｍの微細形状を厚さ１０
μｍの膜中に形成する場合、完全硬化後にポリイミド膜
の厚さは６〜７μｍになってしまう。最近、フレキシブ
ル・チェーン・ポリイミド前駆体から形成したポリイミ
ドが、イメージ輪郭及び残渣を含まないポリイミド・パ
ターンという点で改善された性能をもつように、従来の
湿式エッチング法を調節しようと努力が払われてきた。
ポリイミド・パターンを形成する方法は、ポリマーのチ
ェーン内に光反応性ユニットを組み込む方法に代わる魅
力的な方法である。この方法によれば、シリコン・ウェ
ハなどの基板上にポリアミン酸の膜を形成し、部分的に
ベークして溶媒を除去し、次いでShipleyのＡＺ１３５
０Ｊ、ＡＺ４２１０などのポジティブ・フォトレジスト
や、KodakのＫＴＦＲなどのネガティブ・フォトレジス
トで上面を被覆する。ジアゾナフトキノン−ノボラック
系をベースとするものなどポジティブ・レジストを使用
する場合は、レジストをイメージ通り露光し、水酸化カ
リウム（ＫＯＨ）や水酸化テトラメチルアンモニウム
（ＴＭＡＨ）などの水性塩基で現像する。下側のポリマ
ーは、レジストの現像中に同時にパターニングされる。
次に有機溶媒でレジストを剥離し、続いてパターニング
された下側の膜をベーキングまたはその他の方法で硬化
させて、硬化したポリイミド・パターンを形成する。こ
の手法は、ＰＭＤＡ−ＯＤＡなど通常のポリアミン酸の
パターン形成に使用されてきた。しかし、湿式エッチン
グ法に固有の等方性エッチングから問題が生じている。
具体的に言うと、従来技術の湿式エッチング法では、著
しいサイド・エッチングが起こり、そのために解像度が
制限される。たとえば幅２５μｍの微細形状を厚さ１０
μｍの膜中に形成する場合、完全硬化後にポリイミド膜
の厚さは６〜７μｍになってしまう。最近、フレキシブ
ル・チェーン・ポリイミド前駆体から形成したポリイミ
ドが、イメージ輪郭及び残渣を含まないポリイミド・パ
ターンという点で改善された性能をもつように、従来の
湿式エッチング法を調節しようと努力が払われてきた。
【０００８】米国特許第４３５３７７８号は、シリコン
・ウェハまたはセラミック基板上の、部分的に硬化させ
た厚さ約１６μｍのＰＭＤＡ−ＯＤＡポリマー膜を、Ko
dakから市販されているネガティブ・フォトレジストで
あるＫＴＦＲで５μｍ被覆し、プリベークし、イメージ
通り露光し、レジスト層を有機溶媒の現像液で現像し、
続いて１３０℃で１５分間ベークするという、ポリイミ
ドをエッチングする方法を開示している。下側の露光し
たポリマー膜を５０℃の水性ＫＯＨ中でエッチングし、
２００℃で再度ベークし、再度エッチングして、パター
ン側壁から侵食可能な材料を除去する。次にフォトレジ
ストを剥離し、パターニングされた膜を熱硬化させてイ
ミド化を完成させている。ポジティブ・フォトレジスト
・マスクを使用する時は、単一のエッチャントを使っ
て、レジストとポリイミドを共にパターニングしてい
る。イメージの解像度と硬化後の最終厚さに関する情報
はない。
・ウェハまたはセラミック基板上の、部分的に硬化させ
た厚さ約１６μｍのＰＭＤＡ−ＯＤＡポリマー膜を、Ko
dakから市販されているネガティブ・フォトレジストで
あるＫＴＦＲで５μｍ被覆し、プリベークし、イメージ
通り露光し、レジスト層を有機溶媒の現像液で現像し、
続いて１３０℃で１５分間ベークするという、ポリイミ
ドをエッチングする方法を開示している。下側の露光し
たポリマー膜を５０℃の水性ＫＯＨ中でエッチングし、
２００℃で再度ベークし、再度エッチングして、パター
ン側壁から侵食可能な材料を除去する。次にフォトレジ
ストを剥離し、パターニングされた膜を熱硬化させてイ
ミド化を完成させている。ポジティブ・フォトレジスト
・マスクを使用する時は、単一のエッチャントを使っ
て、レジストとポリイミドを共にパターニングしてい
る。イメージの解像度と硬化後の最終厚さに関する情報
はない。
【０００９】米国特許第４４１１７３５号は、ポリイミ
ド イソインドロキナゾリンジオンのポリマー絶縁層の
エッチング方法及び組成を開示している。この方法によ
れば、第１段の部分硬化させたポリイミド層を、(Hunt
chemical Corp.から市販されている）Waycoat ICレジス
トなどのネガティブ・フォトレジスト・マスクのパター
ンを使って、水性の脂肪族アミンまたは芳香族アミン
で、あるいは水酸化テトラメチルアンモニウム／ｎ−メ
チルピロリドン（ＴＭＡＨ−ＮＭＰ） 混合物でエッチ
ングする。このフォトレジスト・マスク自体は、キシレ
ンなどの有機溶媒で現像したものである。次にパターニ
ングしたスタックに２００℃で第２の部分硬化を施し
て、ポリイミド下層を不溶性にする。次に有機溶剤でレ
ジストを剥離し、パターニングされたポリイミド層を最
終的熱硬化にかける。Shipley １３５０ＪやＡＺ１４７
０などのポジティブ・フォトレジスト、及びＫＯＨ、Ｎ
Ｈ4ＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨなど他のエッチャントも
利用できる。エッチングの後、酸素プラズマ処理を用い
て残渣を除去する。イメージ解像度は、３μｍ、１０μ
ｍ、５０μｍの開口として記述されているが、厚さは示
されていない。ポリイミド前駆体について与えられてい
る粘性と回転速度に基づけば、最終硬化厚さは約１〜
１．５μｍにすぎないと思われる。
ド イソインドロキナゾリンジオンのポリマー絶縁層の
エッチング方法及び組成を開示している。この方法によ
れば、第１段の部分硬化させたポリイミド層を、(Hunt
chemical Corp.から市販されている）Waycoat ICレジス
トなどのネガティブ・フォトレジスト・マスクのパター
ンを使って、水性の脂肪族アミンまたは芳香族アミン
で、あるいは水酸化テトラメチルアンモニウム／ｎ−メ
チルピロリドン（ＴＭＡＨ−ＮＭＰ） 混合物でエッチ
ングする。このフォトレジスト・マスク自体は、キシレ
ンなどの有機溶媒で現像したものである。次にパターニ
ングしたスタックに２００℃で第２の部分硬化を施し
て、ポリイミド下層を不溶性にする。次に有機溶剤でレ
ジストを剥離し、パターニングされたポリイミド層を最
終的熱硬化にかける。Shipley １３５０ＪやＡＺ１４７
０などのポジティブ・フォトレジスト、及びＫＯＨ、Ｎ
Ｈ4ＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨなど他のエッチャントも
利用できる。エッチングの後、酸素プラズマ処理を用い
て残渣を除去する。イメージ解像度は、３μｍ、１０μ
ｍ、５０μｍの開口として記述されているが、厚さは示
されていない。ポリイミド前駆体について与えられてい
る粘性と回転速度に基づけば、最終硬化厚さは約１〜
１．５μｍにすぎないと思われる。
【００１０】ＢＰＤＡ−ＰＤＡや関連化合物など低熱膨
張係数のポリイミド類は、剛体桿状骨格（rigid-rod_ba
ck-bone）の化学構造をもつため、高度のチェーン・フ
レキシビリディを特徴とする、ＰＭＤＡ−ＯＤＡなど従
来の高熱膨張率のポリイミド類とははっきり異なってい
る。本発明者達は、上記の標準の湿式エッチング法はＢ
ＰＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸など低熱膨張係数ポリイミ
ド前駆体のパターニングには適していないことを見出し
た。具体的に言うと、従来の湿式エッチング法を使っ
て、厚さが１０μｍまでの完全に硬化した膜中で残渣の
ないイメージを得ることはできず、それらの方法は解像
度が高密度集積回路に適したものでなく、それを使って
比較的異方性のエッチングを行ったり、やや傾斜のある
壁面プロフィルを作成することはできない。これは、剛
性桿状ポリイミドとフレキシブル・チェーン・ポリイミ
ドの溶解度特性の違いによるのかもしれないし、また他
の構造因子が、湿式エッチング条件でのこの２種類のポ
リアミン酸前駆体の観察された挙動の違いの原因である
のかもしれない。したがって、低熱膨張係数のポリイミ
ド・パターンの形成に適した湿式エッチング法はこれま
でない。
張係数のポリイミド類は、剛体桿状骨格（rigid-rod_ba
ck-bone）の化学構造をもつため、高度のチェーン・フ
レキシビリディを特徴とする、ＰＭＤＡ−ＯＤＡなど従
来の高熱膨張率のポリイミド類とははっきり異なってい
る。本発明者達は、上記の標準の湿式エッチング法はＢ
ＰＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸など低熱膨張係数ポリイミ
ド前駆体のパターニングには適していないことを見出し
た。具体的に言うと、従来の湿式エッチング法を使っ
て、厚さが１０μｍまでの完全に硬化した膜中で残渣の
ないイメージを得ることはできず、それらの方法は解像
度が高密度集積回路に適したものでなく、それを使って
比較的異方性のエッチングを行ったり、やや傾斜のある
壁面プロフィルを作成することはできない。これは、剛
性桿状ポリイミドとフレキシブル・チェーン・ポリイミ
ドの溶解度特性の違いによるのかもしれないし、また他
の構造因子が、湿式エッチング条件でのこの２種類のポ
リアミン酸前駆体の観察された挙動の違いの原因である
のかもしれない。したがって、低熱膨張係数のポリイミ
ド・パターンの形成に適した湿式エッチング法はこれま
でない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一目的は、ポ
リイミド骨格の化学構造に固有の特徴を変化させずに、
ポリイミド・パターンを高解像度で生成する湿式エッチ
ング法を提供することにある。
リイミド骨格の化学構造に固有の特徴を変化させずに、
ポリイミド・パターンを高解像度で生成する湿式エッチ
ング法を提供することにある。
【００１２】本発明の他の目的は、パターン形成過程で
どの界面でも粘着力の喪失や剥離を生じることなく、Ｂ
ＰＤＡ−ＰＤＡ及び関連する剛性桿状の低熱膨張係数ポ
リイミド前駆体をパターニングする方法を提供すること
にある。
どの界面でも粘着力の喪失や剥離を生じることなく、Ｂ
ＰＤＡ−ＰＤＡ及び関連する剛性桿状の低熱膨張係数ポ
リイミド前駆体をパターニングする方法を提供すること
にある。
【００１３】本発明の他の目的は、レジスト・マスクを
使って低熱膨張係数のポリイミド前駆体をパターニング
して、ポリイミド・パターンの高解像度で直壁またはテ
ーパ型のイメージ・プロファイルを形成する方法を提供
することにある。
使って低熱膨張係数のポリイミド前駆体をパターニング
して、ポリイミド・パターンの高解像度で直壁またはテ
ーパ型のイメージ・プロファイルを形成する方法を提供
することにある。
【００１４】本発明の他の目的は、完全硬化によるパタ
ーン形成でイメージの変形や低い収縮なしに、シリコン
基板またはセラミック基板上にパターニングされた低熱
膨張係数ポリイミド膜を形成することにある。
ーン形成でイメージの変形や低い収縮なしに、シリコン
基板またはセラミック基板上にパターニングされた低熱
膨張係数ポリイミド膜を形成することにある。
【００１５】本発明の他の目的は、低熱膨張係数のポリ
イミドにポジティブまたはネガティブのパターンを形成
する方法を提供することにある。
イミドにポジティブまたはネガティブのパターンを形成
する方法を提供することにある。
【００１６】本発明の他の目的は、まずレジスト・マス
ク法を使ってポリイミド前駆体をパターニングし、硬化
させてポリイミド・パターンを形成し、スパッタリング
または蒸着またはめっきによってメタライズし、化学的
機械的研磨を行って平面状構造にすることにより、ＢＰ
ＤＡ−ＰＤＡポリイミド誘電体中にメタラジ・パターン
を形成することにある。
ク法を使ってポリイミド前駆体をパターニングし、硬化
させてポリイミド・パターンを形成し、スパッタリング
または蒸着またはめっきによってメタライズし、化学的
機械的研磨を行って平面状構造にすることにより、ＢＰ
ＤＡ−ＰＤＡポリイミド誘電体中にメタラジ・パターン
を形成することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、低熱膨
張係数のポリイミド・パターンを生成するには、まずシ
リコン・ウェハまたはセラミック基板を清浄化し、スピ
ン・コーティングにより表面を接着促進剤で処理する。
次に低熱膨張係数ポリイミドのポリアミン酸前駆体を基
板にスピン塗布し、約１００〜１３０℃で１５〜５０分
間ベークする。このベーキング・ステップで、注型用溶
媒がポリアミン酸膜から一部除去される。これはしばし
ばソフト・ベークまたはプリベークと呼ばれる。ポリア
ミン酸前駆体の層の上にフォトレジスト、たとえばジア
ゾナフトキノン／ノボラック系をスピン塗布し、約８５
〜９０℃で２〜１５分間ベークする。このフォトレジス
トのベーキングでは、使用温度がプリベーク温度より低
いので、ポリアミン酸前駆体の構造は変化しない。レジ
ストを結像させ、水性水酸化カリウム現像液で現像し
て、レジスト・パターンを得る。レジスト結像ステップ
中、水酸化カリウム現像液は、下側のポリアミン酸前駆
体の層をそれほど攻撃しない。次にＴＭＡＨ希薄溶液を
使ってレジスト・パターンを下側のポリアミン酸前駆体
層に潜像として転写する。ＴＭＡＨによるこの２回目の
現像で露出されるポリアミン酸前駆体は物理的に変化し
て、機械的撹拌を伴う水性メタノールまたは純メタノー
ルのスプレイによって容易に除去できるようになる。こ
の２段式現像の結果、サイド・エッチングは最小限であ
り、頂部レジストはそのまま残る。次にレジストをアセ
トンで洗浄して除去するが、これによってパターニング
されたポリアミン酸前駆体の層は影響を受けない。続い
て、パターニングされた構造を、熱サイクルにしたがっ
て完全に硬化させて、ポリアミン酸前駆体を永久的ポリ
イミド誘電体に完全に変換する。ポリイミドを完全に硬
化させるには、通常、この硬化サイクルは３００〜４０
０℃の温度に達する。プリベークの温度と時間を変える
と、２０μｍまでの膜がパターニングできる。次にパタ
ーニングされたポリイミド層の上にクロムの薄いコンフ
ォーマル層を付着させ、続いて銅の層を付着させると、
メタライズ構造が得られる。化学的機械的研磨を行っ
て、平面状構造を得る。同様の工程を用いて、シリコン
またはセラミック基板上にポリイミド絶縁体を備え、そ
こにＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒメタラジ回路を有する第１段のメ
タラジ層の上に、第２段ポリイミド・パターンを形成す
ることができる。
張係数のポリイミド・パターンを生成するには、まずシ
リコン・ウェハまたはセラミック基板を清浄化し、スピ
ン・コーティングにより表面を接着促進剤で処理する。
次に低熱膨張係数ポリイミドのポリアミン酸前駆体を基
板にスピン塗布し、約１００〜１３０℃で１５〜５０分
間ベークする。このベーキング・ステップで、注型用溶
媒がポリアミン酸膜から一部除去される。これはしばし
ばソフト・ベークまたはプリベークと呼ばれる。ポリア
ミン酸前駆体の層の上にフォトレジスト、たとえばジア
ゾナフトキノン／ノボラック系をスピン塗布し、約８５
〜９０℃で２〜１５分間ベークする。このフォトレジス
トのベーキングでは、使用温度がプリベーク温度より低
いので、ポリアミン酸前駆体の構造は変化しない。レジ
ストを結像させ、水性水酸化カリウム現像液で現像し
て、レジスト・パターンを得る。レジスト結像ステップ
中、水酸化カリウム現像液は、下側のポリアミン酸前駆
体の層をそれほど攻撃しない。次にＴＭＡＨ希薄溶液を
使ってレジスト・パターンを下側のポリアミン酸前駆体
層に潜像として転写する。ＴＭＡＨによるこの２回目の
現像で露出されるポリアミン酸前駆体は物理的に変化し
て、機械的撹拌を伴う水性メタノールまたは純メタノー
ルのスプレイによって容易に除去できるようになる。こ
の２段式現像の結果、サイド・エッチングは最小限であ
り、頂部レジストはそのまま残る。次にレジストをアセ
トンで洗浄して除去するが、これによってパターニング
されたポリアミン酸前駆体の層は影響を受けない。続い
て、パターニングされた構造を、熱サイクルにしたがっ
て完全に硬化させて、ポリアミン酸前駆体を永久的ポリ
イミド誘電体に完全に変換する。ポリイミドを完全に硬
化させるには、通常、この硬化サイクルは３００〜４０
０℃の温度に達する。プリベークの温度と時間を変える
と、２０μｍまでの膜がパターニングできる。次にパタ
ーニングされたポリイミド層の上にクロムの薄いコンフ
ォーマル層を付着させ、続いて銅の層を付着させると、
メタライズ構造が得られる。化学的機械的研磨を行っ
て、平面状構造を得る。同様の工程を用いて、シリコン
またはセラミック基板上にポリイミド絶縁体を備え、そ
こにＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒメタラジ回路を有する第１段のメ
タラジ層の上に、第２段ポリイミド・パターンを形成す
ることができる。
【００１８】
【実施例】本発明は、ポリイミド骨格の化学構造に固有
の特性に有害な影響を与えることなく、パターニングさ
れた低熱膨張係数ポリイミド膜を生成する方法を提供す
るものである。好ましい実施例では、このパターニング
工程で使用するポリアミン酸前駆体は、米国特許第５１
１５０９０号に記載されているように、３，３'，４，
４'−ビフェニルテトラカルボン酸ジアンハイドライド
（BPDA）とＰ−フェニレンジアミン（PDA）のＮ−メチ
ルピロリドン（NMP）溶液の縮合反応から誘導する。前
駆体の調製には、ＮＭＰを溶媒として、化学量論的に厳
密な相対量とせず、ジアミン１００モルに対してジアン
ハイドライド９８．０〜９９．５モル、より好ましくは
９７．５〜９８．７モルを加えてポリアミン酸前駆体を
形成し、残基アミン末端基を芳香族酸無水物でキャップ
する。ポリアミン酸前駆体の好ましい固有粘性の範囲は
１．０５〜１．５５ｄｌ／ｇであり、分子量は２５，０
００〜３５，０００ｇ／モルである。本発明の目的に役
立つこの固有粘性をもつ様々な組成物を調製する。その
固形物含有量は１０．５〜１５．５％の範囲であり、そ
れに対応する溶液粘性率（動粘性率）は約２，３００〜
１０，０００センチストークスの範囲である。これらの
組成物を用いて形成した完全に硬化後の３，３'，４，
４'，−ビフェニルテトラカルボン酸ジアンハイドライ
ド−Ｐ−フェニレンジアミンのポリイミド膜は、下記の
機械的特性をもつ。破壊伸び４３〜５０％、弾性８．５
〜９．９ＧＰａ（好ましくは、８．７〜９．８ＧＰ
ａ）、最終せん断力は厚さが５．５〜１２．５μｍの範
囲のポリイミドで４５０〜５５０ＭＰａ、１００℃での
線膨張係数３〜２０ppm／℃（好ましくは、５〜６ppm／
℃）。１回の塗布で１２〜１５μｍの完全硬化膜の厚さ
が必要なときは、たとえば３１，５００±３，０００セ
ンチストークスなどより高い粘性率をもつ組成物も使用
できる。
の特性に有害な影響を与えることなく、パターニングさ
れた低熱膨張係数ポリイミド膜を生成する方法を提供す
るものである。好ましい実施例では、このパターニング
工程で使用するポリアミン酸前駆体は、米国特許第５１
１５０９０号に記載されているように、３，３'，４，
４'−ビフェニルテトラカルボン酸ジアンハイドライド
（BPDA）とＰ−フェニレンジアミン（PDA）のＮ−メチ
ルピロリドン（NMP）溶液の縮合反応から誘導する。前
駆体の調製には、ＮＭＰを溶媒として、化学量論的に厳
密な相対量とせず、ジアミン１００モルに対してジアン
ハイドライド９８．０〜９９．５モル、より好ましくは
９７．５〜９８．７モルを加えてポリアミン酸前駆体を
形成し、残基アミン末端基を芳香族酸無水物でキャップ
する。ポリアミン酸前駆体の好ましい固有粘性の範囲は
１．０５〜１．５５ｄｌ／ｇであり、分子量は２５，０
００〜３５，０００ｇ／モルである。本発明の目的に役
立つこの固有粘性をもつ様々な組成物を調製する。その
固形物含有量は１０．５〜１５．５％の範囲であり、そ
れに対応する溶液粘性率（動粘性率）は約２，３００〜
１０，０００センチストークスの範囲である。これらの
組成物を用いて形成した完全に硬化後の３，３'，４，
４'，−ビフェニルテトラカルボン酸ジアンハイドライ
ド−Ｐ−フェニレンジアミンのポリイミド膜は、下記の
機械的特性をもつ。破壊伸び４３〜５０％、弾性８．５
〜９．９ＧＰａ（好ましくは、８．７〜９．８ＧＰ
ａ）、最終せん断力は厚さが５．５〜１２．５μｍの範
囲のポリイミドで４５０〜５５０ＭＰａ、１００℃での
線膨張係数３〜２０ppm／℃（好ましくは、５〜６ppm／
℃）。１回の塗布で１２〜１５μｍの完全硬化膜の厚さ
が必要なときは、たとえば３１，５００±３，０００セ
ンチストークスなどより高い粘性率をもつ組成物も使用
できる。
【００１９】次に図面、具体的には図１ないし図４を参
照すると、シリコンやセラミック基板などの基板１が酸
素プラズマで清浄化され、接着促進剤（図示せず）で処
理されている。半導体デバイスから出発してもよい。接
着促進剤は、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン
（Ａ１１００）を水または９５：５のエタノール−水混
合溶媒に溶かした０．１％溶液として、スピン・コーテ
ィングによって塗布することができる。次に、上記のＢ
ＰＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸組成物などのポリアミン酸
前駆体３をスピン塗布し、赤外線またはオーブンで約１
００〜１３０℃でポリアミン酸前駆体層３の厚さに応じ
て１５〜５０分間ベークする。その目的は、ポリアミン
酸組成物をソフト・ベークまたはプリベークして、ある
種の硬化で伴う可能性のある注型用溶媒をほぼ除去する
ことである。しかしながら、このベーク工程後でもポリ
アミン酸組成物を現像可能なままに保たなければならな
い。硬化の温度と時間は変えることができる（たとえ
ば、低い温度を長時間用いてもよく、高い温度を短時間
用いてもよい）。シリコン・ウェハ上の厚さ５μｍ未満
のＢＰＤＡ−ＰＤＡ前駆体膜では、１１０℃で１５〜３
０分間のベーキングで所望の結果を得るのに十分である
が、８〜１５μｍのより厚い膜ではより長時間のベーキ
ング（具体的には、１１０℃〜１３０℃で３０〜５０分
間）が必要となる。先に指摘したように、硬化は時間と
温度に依存し、したがって、この例及びその他の例は、
典型的な時間と温度の範囲を示すにすぎないものと解釈
されたい。
照すると、シリコンやセラミック基板などの基板１が酸
素プラズマで清浄化され、接着促進剤（図示せず）で処
理されている。半導体デバイスから出発してもよい。接
着促進剤は、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン
（Ａ１１００）を水または９５：５のエタノール−水混
合溶媒に溶かした０．１％溶液として、スピン・コーテ
ィングによって塗布することができる。次に、上記のＢ
ＰＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸組成物などのポリアミン酸
前駆体３をスピン塗布し、赤外線またはオーブンで約１
００〜１３０℃でポリアミン酸前駆体層３の厚さに応じ
て１５〜５０分間ベークする。その目的は、ポリアミン
酸組成物をソフト・ベークまたはプリベークして、ある
種の硬化で伴う可能性のある注型用溶媒をほぼ除去する
ことである。しかしながら、このベーク工程後でもポリ
アミン酸組成物を現像可能なままに保たなければならな
い。硬化の温度と時間は変えることができる（たとえ
ば、低い温度を長時間用いてもよく、高い温度を短時間
用いてもよい）。シリコン・ウェハ上の厚さ５μｍ未満
のＢＰＤＡ−ＰＤＡ前駆体膜では、１１０℃で１５〜３
０分間のベーキングで所望の結果を得るのに十分である
が、８〜１５μｍのより厚い膜ではより長時間のベーキ
ング（具体的には、１１０℃〜１３０℃で３０〜５０分
間）が必要となる。先に指摘したように、硬化は時間と
温度に依存し、したがって、この例及びその他の例は、
典型的な時間と温度の範囲を示すにすぎないものと解釈
されたい。
【００２０】次にポジティブ・フォトレジスト５、好ま
しくはHoechst-Celanese Corporationから市販されてい
る、ジアゾナフトキノン−ノボラック化学構造をベース
とするフォトレジストであるＴＮＳを、ポリアミン酸前
駆体層３にスピン塗布する。次にフォトレジスト５をオ
ーブンで８５℃で１５分間、またはホットプレートで９
０℃で２〜５分間ベークする。フォトレジスト５のベー
キングは、ポリアミン酸前駆体組成物３をさらに硬化さ
せないように、より緩かな温度で実施する。フォトレジ
スト５を露光マスク６を使ってイメージ通り露光し、
１：４．５ＡＺ２４０１などの水酸化カリウム（ＫＯ
Ｈ）現像液で現像し、次いで水洗し窒素でブロー乾燥す
る。現像液とその塗布手順は、フォトレジスト・マスク
材料５が完全に除去されてフォトレジスト・パターン７
が形成されるが、下にあるポリアミン酸前駆体層３に対
する影響は最小限になるように選ぶ。
しくはHoechst-Celanese Corporationから市販されてい
る、ジアゾナフトキノン−ノボラック化学構造をベース
とするフォトレジストであるＴＮＳを、ポリアミン酸前
駆体層３にスピン塗布する。次にフォトレジスト５をオ
ーブンで８５℃で１５分間、またはホットプレートで９
０℃で２〜５分間ベークする。フォトレジスト５のベー
キングは、ポリアミン酸前駆体組成物３をさらに硬化さ
せないように、より緩かな温度で実施する。フォトレジ
スト５を露光マスク６を使ってイメージ通り露光し、
１：４．５ＡＺ２４０１などの水酸化カリウム（ＫＯ
Ｈ）現像液で現像し、次いで水洗し窒素でブロー乾燥す
る。現像液とその塗布手順は、フォトレジスト・マスク
材料５が完全に除去されてフォトレジスト・パターン７
が形成されるが、下にあるポリアミン酸前駆体層３に対
する影響は最小限になるように選ぶ。
【００２１】次に水性ＴＭＡＨ（０．０６〜０．２５
Ｎ）中に２０〜６０秒間浸漬して、レジスト・パターン
７を下側のポリアミン酸前駆体層３に潜像として転写す
る。このＴＭＡＨによる現像ステップでは、レジスト・
パターン７は攻撃されないが、ポリアミン酸前駆体層３
の露出領域９は非露出領域から化学的に変化する。ＴＭ
ＡＨによる現像の直後に、撹拌しながら、あるいはスプ
レイ技法によって、ポリアミン酸前駆体の露出領域が完
全に除去されるまでメタノールまたは水性メタノールに
よる洗浄を行う。あるいは、エタノール、水性エタノー
ルまたは水性プロピレングリコールによる洗浄を用いて
もよい。典型的な場合、この除去手順は約３０〜６０秒
かかり、残渣を含まない構造が残る。任意選択のステッ
プとして、パターニングされた膜を（パターン側壁に塩
基性部位が残っていればそれを中和するため）希酢酸で
処理し、脱イオン水で完全に洗浄する。次いで、アセト
ンによるスプレイ洗浄とブロー乾燥によってレジスト・
パターンを除去する。
Ｎ）中に２０〜６０秒間浸漬して、レジスト・パターン
７を下側のポリアミン酸前駆体層３に潜像として転写す
る。このＴＭＡＨによる現像ステップでは、レジスト・
パターン７は攻撃されないが、ポリアミン酸前駆体層３
の露出領域９は非露出領域から化学的に変化する。ＴＭ
ＡＨによる現像の直後に、撹拌しながら、あるいはスプ
レイ技法によって、ポリアミン酸前駆体の露出領域が完
全に除去されるまでメタノールまたは水性メタノールに
よる洗浄を行う。あるいは、エタノール、水性エタノー
ルまたは水性プロピレングリコールによる洗浄を用いて
もよい。典型的な場合、この除去手順は約３０〜６０秒
かかり、残渣を含まない構造が残る。任意選択のステッ
プとして、パターニングされた膜を（パターン側壁に塩
基性部位が残っていればそれを中和するため）希酢酸で
処理し、脱イオン水で完全に洗浄する。次いで、アセト
ンによるスプレイ洗浄とブロー乾燥によってレジスト・
パターンを除去する。
【００２２】最後に、得られたパターン１２を熱サイク
ルに従って硬化させ、パターニングされたポリアミン酸
前駆体を完全に硬化したポリイミド・パターンに変換す
る。上記のようなＢＰＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸前駆体
では、熱サイクルは、８５℃で３０分、１４０〜１５０
℃で４５分、２３０〜２５０℃で３０分、３００℃で３
０分、３５０〜４００℃で６０分とすることが好まし
い。ＢＰＤＡ−ＰＤＡ系を使用する場合、パターン形成
段階から完全硬化段階までに見られる典型的な収縮は、
パターン形成後の厚さ４．５〜５μｍの膜が完全硬化後
には厚さ約３．８〜４μｍの膜となり、厚さ１０〜１
３．５μｍのパターンがポリイミドに完全硬化したとき
８．５〜１０．５μｍのパターンに縮小されるようなも
のである。
ルに従って硬化させ、パターニングされたポリアミン酸
前駆体を完全に硬化したポリイミド・パターンに変換す
る。上記のようなＢＰＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸前駆体
では、熱サイクルは、８５℃で３０分、１４０〜１５０
℃で４５分、２３０〜２５０℃で３０分、３００℃で３
０分、３５０〜４００℃で６０分とすることが好まし
い。ＢＰＤＡ−ＰＤＡ系を使用する場合、パターン形成
段階から完全硬化段階までに見られる典型的な収縮は、
パターン形成後の厚さ４．５〜５μｍの膜が完全硬化後
には厚さ約３．８〜４μｍの膜となり、厚さ１０〜１
３．５μｍのパターンがポリイミドに完全硬化したとき
８．５〜１０．５μｍのパターンに縮小されるようなも
のである。
【００２３】上記のパターン形成法は、半導体デバイス
構造内での末端バイアのエッチングに、あるいはポリイ
ミド誘電体中の金属回路に使用することができる。メタ
ライズ構造を形成するには、パターニングされたポリイ
ミド層の上にクロム（Ｃｒ）の薄いコンフォーマル層を
ブランケット付着／スパッタし、続いてＣｕシード層を
付着してからＣｕをめっきする、あるいはＣｕ導体層を
パターンの厚さに応じてスパッタリングまたは蒸着する
ことによって付着する。その後、化学的機械的研磨を行
うと、メタラジ・パターンがポリイミド誘電体中に埋め
込まれ、それと同じ高さになった、平面状構造が得られ
る。
構造内での末端バイアのエッチングに、あるいはポリイ
ミド誘電体中の金属回路に使用することができる。メタ
ライズ構造を形成するには、パターニングされたポリイ
ミド層の上にクロム（Ｃｒ）の薄いコンフォーマル層を
ブランケット付着／スパッタし、続いてＣｕシード層を
付着してからＣｕをめっきする、あるいはＣｕ導体層を
パターンの厚さに応じてスパッタリングまたは蒸着する
ことによって付着する。その後、化学的機械的研磨を行
うと、メタラジ・パターンがポリイミド誘電体中に埋め
込まれ、それと同じ高さになった、平面状構造が得られ
る。
【００２４】同じ工程を用いて、シリコンまたはセラミ
ック基板上にポリイミド絶縁体を備え、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃ
ｒメタラジ回路を有する、第１のメタライズ層の上に第
２段ポリイミド・パターンを形成することができる。こ
の工程を用いる場合、第２のポリマー層を塗布する前
に、第１の構造を酸素による反応性イオン・エッチング
（Ｏ2ＲＩＥ）によって２〜４分間表面活性化を行い、
続いて上記のＡ１１００などの接着促進剤を塗布する。
この処理が必要なのは、パターン形成工程及びその後の
メタライゼーション・ステップや平面化ステップなど多
層相互接続を形成する操作中に良好な接着力を得るため
である。次に、上記のＢＰＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸組
成物などのポリアミン酸前駆体層を塗布し、上記の方法
に従ってパターニングして、第２段ポリイミド・パター
ンを作成する。
ック基板上にポリイミド絶縁体を備え、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃ
ｒメタラジ回路を有する、第１のメタライズ層の上に第
２段ポリイミド・パターンを形成することができる。こ
の工程を用いる場合、第２のポリマー層を塗布する前
に、第１の構造を酸素による反応性イオン・エッチング
（Ｏ2ＲＩＥ）によって２〜４分間表面活性化を行い、
続いて上記のＡ１１００などの接着促進剤を塗布する。
この処理が必要なのは、パターン形成工程及びその後の
メタライゼーション・ステップや平面化ステップなど多
層相互接続を形成する操作中に良好な接着力を得るため
である。次に、上記のＢＰＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸組
成物などのポリアミン酸前駆体層を塗布し、上記の方法
に従ってパターニングして、第２段ポリイミド・パター
ンを作成する。
【００２５】本発明によるポリイミド・パターンの生成
方法は、ＢＰＤＡ−ＰＤＡだけに限られるものではな
く、ＢＰＤＡ−ベンジジン、ピロメリット酸二無水物−
Ｐ−フェニレンジアミン（ＰＭＤＡ−ＰＤＡ）、ＰＭＤ
Ａ−ベンジジン、３，３' ，４，４' −ベンゾフェノン
テトラカルボン酸−Ｐ−フェニレンジアミン（ＢＴＤＡ
−ＰＤＡ）など他の低熱膨張係数のポリイミドのパター
ニングにも使用できる。さらに、この方法はＰＭＤＡ−
ＯＤＡ、ＢＰＤＡ−ＯＤＡ、ＢＴＤＡ−ＯＤＡ、２，
２' −ビス−（３，４−ジカルボキシルフェニル）６フ
ッ化プロパン二無水物−オキシジアニリン（６ＦＤＡ−
ＯＤＡ）など従来型のフレキシブル・チェーン・モノマ
ーから誘導されるポリアミン酸前駆体を用いて、ポリイ
ミドをパターニングできる。低熱膨張係数型のポリイミ
ドでも従来型のポリイミドでも、上記の湿式法では、解
像度が向上し、イメージ・プロファイルが制御され、サ
イド・エッチングが最小限に抑えられる。ＫＯＨとＴＭ
ＡＨを含めて現像液の選択は、使用するフォトレジスト
及びポリアミン酸前駆体の種類にある程度依存する。理
想としては、フォトレジスト現像液は、ポリアミン酸前
駆体に対する作用が最小限であるものがよく、ポリアミ
ン酸前駆体の現像液はフォトレジストに対する作用が最
小限であるものがよい。この方法は、低コスト、工程が
簡単なこと、性能が信頼できることなどいくつかの利点
がある。ポリイミド骨格が湿式エッチング工程で変化し
ないので、得られるポリイミドは、感光性ポリイミドで
得られるものよりも優れている。
方法は、ＢＰＤＡ−ＰＤＡだけに限られるものではな
く、ＢＰＤＡ−ベンジジン、ピロメリット酸二無水物−
Ｐ−フェニレンジアミン（ＰＭＤＡ−ＰＤＡ）、ＰＭＤ
Ａ−ベンジジン、３，３' ，４，４' −ベンゾフェノン
テトラカルボン酸−Ｐ−フェニレンジアミン（ＢＴＤＡ
−ＰＤＡ）など他の低熱膨張係数のポリイミドのパター
ニングにも使用できる。さらに、この方法はＰＭＤＡ−
ＯＤＡ、ＢＰＤＡ−ＯＤＡ、ＢＴＤＡ−ＯＤＡ、２，
２' −ビス−（３，４−ジカルボキシルフェニル）６フ
ッ化プロパン二無水物−オキシジアニリン（６ＦＤＡ−
ＯＤＡ）など従来型のフレキシブル・チェーン・モノマ
ーから誘導されるポリアミン酸前駆体を用いて、ポリイ
ミドをパターニングできる。低熱膨張係数型のポリイミ
ドでも従来型のポリイミドでも、上記の湿式法では、解
像度が向上し、イメージ・プロファイルが制御され、サ
イド・エッチングが最小限に抑えられる。ＫＯＨとＴＭ
ＡＨを含めて現像液の選択は、使用するフォトレジスト
及びポリアミン酸前駆体の種類にある程度依存する。理
想としては、フォトレジスト現像液は、ポリアミン酸前
駆体に対する作用が最小限であるものがよく、ポリアミ
ン酸前駆体の現像液はフォトレジストに対する作用が最
小限であるものがよい。この方法は、低コスト、工程が
簡単なこと、性能が信頼できることなどいくつかの利点
がある。ポリイミド骨格が湿式エッチング工程で変化し
ないので、得られるポリイミドは、感光性ポリイミドで
得られるものよりも優れている。
【００２６】実験によれば、ポジティブ・パターンもネ
ガティブ・パターンも、厚さ１０〜１１．５μｍのＢＰ
ＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸膜中に１６〜２０μｍのライ
ン・アンド・スペース形状の解像度で形成することがで
き、完全硬化後のイメージ変形の問題なしに、厚さ８〜
９μｍのポリイミド・パターンが形成される。使用する
膜がもっと薄いと、ポリアミン酸層中にさらに高い解像
度の形状が画定できる。この方法によれば、ＴＮＳレジ
スト・マスクを用いて得られる典型的なパターン解像度
は、４μｍの完全硬化ＢＰＤＡ−ＰＤＡ中で６〜１２μ
ｍのライン・アンド・スペース形状、８〜１０μｍの完
全硬化ＢＰＤＡ−ＰＤＡ中で１６〜２０μｍのライン・
アンド・スペース形状と１５〜２０μｍのバイアであ
り、壁面プロフィルは６０〜７５度である。厚さ４μｍ
未満、例えば１〜３μｍの膜を使用する場合、２μｍの
ライン・アンド・スペースなどより小さな形状が解像可
能である。ネガティブ・パターンの場合、DupontのＰＤ
２７００シリーズなどの感光性ポリイミドがレジスト・
マスクとして使用できる。このような材料をイメージ通
り現像し、γ−ブチロラクトンとキシレンの混合物など
の有機溶媒中で現像する。次に水性ＴＭＡＨで処理し、
続いて水性メタールで処理して、レジスト・パターンを
下のＢＰＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸層に転写する。必要
なら、感光性ポリイミド・レジスト・パターンを有機溶
媒で除去してもよく、続いてベーキング／硬化を行って
パターニングされたポリアミン酸層をイミド化する。続
いてスパッタリング、蒸着または電気めっきと化学的機
械的研磨を行うと、低熱膨張係数のポリイミド誘電体中
に金属回路の平面状構造が得られる。
ガティブ・パターンも、厚さ１０〜１１．５μｍのＢＰ
ＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸膜中に１６〜２０μｍのライ
ン・アンド・スペース形状の解像度で形成することがで
き、完全硬化後のイメージ変形の問題なしに、厚さ８〜
９μｍのポリイミド・パターンが形成される。使用する
膜がもっと薄いと、ポリアミン酸層中にさらに高い解像
度の形状が画定できる。この方法によれば、ＴＮＳレジ
スト・マスクを用いて得られる典型的なパターン解像度
は、４μｍの完全硬化ＢＰＤＡ−ＰＤＡ中で６〜１２μ
ｍのライン・アンド・スペース形状、８〜１０μｍの完
全硬化ＢＰＤＡ−ＰＤＡ中で１６〜２０μｍのライン・
アンド・スペース形状と１５〜２０μｍのバイアであ
り、壁面プロフィルは６０〜７５度である。厚さ４μｍ
未満、例えば１〜３μｍの膜を使用する場合、２μｍの
ライン・アンド・スペースなどより小さな形状が解像可
能である。ネガティブ・パターンの場合、DupontのＰＤ
２７００シリーズなどの感光性ポリイミドがレジスト・
マスクとして使用できる。このような材料をイメージ通
り現像し、γ−ブチロラクトンとキシレンの混合物など
の有機溶媒中で現像する。次に水性ＴＭＡＨで処理し、
続いて水性メタールで処理して、レジスト・パターンを
下のＢＰＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸層に転写する。必要
なら、感光性ポリイミド・レジスト・パターンを有機溶
媒で除去してもよく、続いてベーキング／硬化を行って
パターニングされたポリアミン酸層をイミド化する。続
いてスパッタリング、蒸着または電気めっきと化学的機
械的研磨を行うと、低熱膨張係数のポリイミド誘電体中
に金属回路の平面状構造が得られる。
【００２７】図５ないし図１３は、２重露光マスク技法
を使った２回レジスト塗布工程により、解像度、イメー
ジ・プロファイル、異方性のより少ないエッチングによ
るより厚い膜のパターニングの点でさらに改善された、
本発明の別の実施例を示すものである。上述のように、
予め表面を酸素プラズマなどによって清浄化し、接着促
進剤で処理した、シリコン基板やセラミック基板などの
基板２１上にＢＰＤＡ−ＰＤＡなどのポリアミン酸層２
３を形成する。ポリアミン酸層２３のソフト・ベーク
（例えば、ＢＰＤＡ−ＰＤＡの場合は、膜厚に応じて１
００〜１３０℃で１５〜５０分間が適当）後に、ポジテ
ィブ・フォトレジスト２５、好ましくはＴＮＳをスピン
塗布し、オーブン中で８５℃で１５分間、またはホット
・プレート上で９０℃で２〜５分間ベークする。ベーキ
ングは、フォトレジスト２５からは溶媒を除去するが、
ポリアミン酸前駆体層２３中に著しい変化を起こさない
温度で実施する。次にフォトレジスト２５をイメージ通
り露光し、１：４．５ＡＺ２４０１などのＫＯＨ現像液
で現像し、続いて水洗と窒素ブロー乾燥を行って、レジ
スト・パターン３５中に開口２７を形成する。上述のよ
うに、ＫＯＨ現像工程では、下のポリアミン酸前駆体層
２３に対する攻撃は最小限である。
を使った２回レジスト塗布工程により、解像度、イメー
ジ・プロファイル、異方性のより少ないエッチングによ
るより厚い膜のパターニングの点でさらに改善された、
本発明の別の実施例を示すものである。上述のように、
予め表面を酸素プラズマなどによって清浄化し、接着促
進剤で処理した、シリコン基板やセラミック基板などの
基板２１上にＢＰＤＡ−ＰＤＡなどのポリアミン酸層２
３を形成する。ポリアミン酸層２３のソフト・ベーク
（例えば、ＢＰＤＡ−ＰＤＡの場合は、膜厚に応じて１
００〜１３０℃で１５〜５０分間が適当）後に、ポジテ
ィブ・フォトレジスト２５、好ましくはＴＮＳをスピン
塗布し、オーブン中で８５℃で１５分間、またはホット
・プレート上で９０℃で２〜５分間ベークする。ベーキ
ングは、フォトレジスト２５からは溶媒を除去するが、
ポリアミン酸前駆体層２３中に著しい変化を起こさない
温度で実施する。次にフォトレジスト２５をイメージ通
り露光し、１：４．５ＡＺ２４０１などのＫＯＨ現像液
で現像し、続いて水洗と窒素ブロー乾燥を行って、レジ
スト・パターン３５中に開口２７を形成する。上述のよ
うに、ＫＯＨ現像工程では、下のポリアミン酸前駆体層
２３に対する攻撃は最小限である。
【００２８】ＫＯＨによる現像の後、水性ＴＭＡＨ
（０．０６〜０．２０Ｎ）に浸漬することにより、下の
ポリアミン酸前駆体層２３の部分的な厚さ２９までレジ
スト・パターン３５を転写する。浸漬時間によって、メ
タノールまたは水性メタノールのスプレイ洗浄で除去で
きる状態に変化する、ポリアミン酸前駆体２３の量が制
御される。メタノールによる洗浄は浸漬の直後に行い、
撹拌またはスプレイ技法を使って、ポリアミン酸前駆体
をトレンチ３３の所まで完全に除去すると、部分的にパ
ターニングされたポリアミン酸膜３１が得られる。上記
のように、ＴＭＡＨへの浸漬は、レジスト・パターン３
５に対する作用が最小限である。
（０．０６〜０．２０Ｎ）に浸漬することにより、下の
ポリアミン酸前駆体層２３の部分的な厚さ２９までレジ
スト・パターン３５を転写する。浸漬時間によって、メ
タノールまたは水性メタノールのスプレイ洗浄で除去で
きる状態に変化する、ポリアミン酸前駆体２３の量が制
御される。メタノールによる洗浄は浸漬の直後に行い、
撹拌またはスプレイ技法を使って、ポリアミン酸前駆体
をトレンチ３３の所まで完全に除去すると、部分的にパ
ターニングされたポリアミン酸膜３１が得られる。上記
のように、ＴＭＡＨへの浸漬は、レジスト・パターン３
５に対する作用が最小限である。
【００２９】次に、アセトンによるスプレイ洗浄と窒素
中でのブロー乾燥により、レジスト・パターン３５を除
去する。次に、部分的にパターニングされたポリアミン
酸膜３１を７５〜８０℃で約１５〜３０分間ベークし
て、捕捉された処理溶媒を除去する。続いて、部分的に
パターニングされたポリアミン酸膜３１の上に第２のポ
ジティブ・レジスト４１を塗布する。この第２のポジテ
ィブ・レジスト４１の塗布は、スプレイ・コーティング
技法によって行う。次いで第２のポジティブ・レジスト
４１を第１のフォト・レジスト２５と同様にベークし、
結像させる。ただし、第２のポジティブ・レジスト４１
は、第１のマスクよりも小さな開口を有する第２のマス
クを使って露光させることが好ましく、その際にイメー
ジはトレンチ３３の中心にある領域４３に位置合せされ
る。このようにして、フォトレジスト４１は、ポリアミ
ン酸前駆体層３１の上面と、部分的にエッチングされた
領域の側壁上に残る。前と同様に、領域４３の露光され
たレジストを水性ＫＯＨ現像液で現像して除去する。
中でのブロー乾燥により、レジスト・パターン３５を除
去する。次に、部分的にパターニングされたポリアミン
酸膜３１を７５〜８０℃で約１５〜３０分間ベークし
て、捕捉された処理溶媒を除去する。続いて、部分的に
パターニングされたポリアミン酸膜３１の上に第２のポ
ジティブ・レジスト４１を塗布する。この第２のポジテ
ィブ・レジスト４１の塗布は、スプレイ・コーティング
技法によって行う。次いで第２のポジティブ・レジスト
４１を第１のフォト・レジスト２５と同様にベークし、
結像させる。ただし、第２のポジティブ・レジスト４１
は、第１のマスクよりも小さな開口を有する第２のマス
クを使って露光させることが好ましく、その際にイメー
ジはトレンチ３３の中心にある領域４３に位置合せされ
る。このようにして、フォトレジスト４１は、ポリアミ
ン酸前駆体層３１の上面と、部分的にエッチングされた
領域の側壁上に残る。前と同様に、領域４３の露光され
たレジストを水性ＫＯＨ現像液で現像して除去する。
【００３０】フォトレジスト４１の現像後、ＴＭＡＨに
浸漬してパターンを下のポリアミン酸部分３１に転写
し、続いて撹拌またはスプレイしながらメタノールまた
は水性メタノールで洗浄して露光されたポリアミン酸の
部分を除去すると、部分的にパターニングされたポリア
ミン酸膜４５が得られる。図１３に示すように、この２
重マスク２回レジスト塗布工程を使ってポリイミドの厚
さ中に異なる２つのパターン・プロファイルを形成する
こともできる。これは、より小さなマスクを使って第２
段の結像工程を最適化し、構造５９を作成することによ
って達成される。次に、アセトンまたは代替溶媒でフォ
トレジスト４１を除去すると、パターニングされたポリ
アミン酸層４９が得られ、上述の熱サイクルを用いてこ
れを完全に硬化させてポリイミドの形にする。上記に従
ってメタライズ構造を作成する。この２回ステップ２重
マスク法の利点としては、良好なイメージ・プロファイ
ル及び高い解像力を保持しながらより厚いポリイミド中
にバイアをエッチングできること、また単一厚さのポリ
イミド内部に２つの異なるプロファイルの構造を作成で
きることがある。
浸漬してパターンを下のポリアミン酸部分３１に転写
し、続いて撹拌またはスプレイしながらメタノールまた
は水性メタノールで洗浄して露光されたポリアミン酸の
部分を除去すると、部分的にパターニングされたポリア
ミン酸膜４５が得られる。図１３に示すように、この２
重マスク２回レジスト塗布工程を使ってポリイミドの厚
さ中に異なる２つのパターン・プロファイルを形成する
こともできる。これは、より小さなマスクを使って第２
段の結像工程を最適化し、構造５９を作成することによ
って達成される。次に、アセトンまたは代替溶媒でフォ
トレジスト４１を除去すると、パターニングされたポリ
アミン酸層４９が得られ、上述の熱サイクルを用いてこ
れを完全に硬化させてポリイミドの形にする。上記に従
ってメタライズ構造を作成する。この２回ステップ２重
マスク法の利点としては、良好なイメージ・プロファイ
ル及び高い解像力を保持しながらより厚いポリイミド中
にバイアをエッチングできること、また単一厚さのポリ
イミド内部に２つの異なるプロファイルの構造を作成で
きることがある。
【００３１】以下に、図に示したポリイミド・パターン
生成の実験の詳細を示す代表例を示す。
生成の実験の詳細を示す代表例を示す。
【００３２】＜例１：シリコン・ウェハ上のＢＰＤＡ−
ＰＤＡポリイミド・パターン＞ （ａ）予め清浄化したシリコン・ウェハを、Ｔｅｇａｌ
Ａｓｈｅｒ中で５００ワットで酸素プラズマに１０分
間さらしてプラズマ清浄化を行い、室温に制御し、次い
で９５：５のエタノール−水混合液に溶かしたＡ１１０
０接着促進剤（γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン）の０．１％溶液で処理した。次いで、固形分含有量
１１．９％、溶液粘性率２７５０センチストークス、固
有粘性１．０５〜１．５５dl/gの、ＢＰＤＡ−ＰＤＡポ
リアミン酸のＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）溶液を１
４００rpmで４０秒間スピン塗布し、窒素で置換したオ
ーブン中で１１０℃で３０分間ソフト・ベークして、厚
さ約５．５μｍの膜を得た（ＢＰＤＡ−ＰＤＡポリアミ
ン酸は、３，３'，４，４'−ビフェニルテトラカルボン
酸ジアンハイドライド９８．７モルとＰ−フェニレンジ
アミン１００モルを米国特許第５１１５０９０号に記載
の方法に従って縮重合させて合成した）。ジアゾナフト
キノン−ノボラック系をベースとするポジティブ・フォ
トレジストＴＮＳ（Hoechst-Celanese Corporationから
市販されているＩＢＭレジスト）を３０００rpmで３０
秒間スピン塗布し、オーブン中で８５℃で１５分間プリ
ベークして、厚さ約１．１μｍの膜を形成し、これをＯ
ｒｉｅｌ露光装置で３６５ｎｍで１４０ｍＪ／ｃｍ2の
線量で接触マスクを介してイメージ通り露光した。水性
ＫＯＨ現像液である、Shipley Co.から市販の１：４．
５ ＡＺ２４０１に２０秒間浸漬して、レジスト・イメ
ージを現像し、続いて脱イオン水で完全に洗浄し、窒素
でブロー乾燥した。これらの条件によるレジスト・イメ
ージの現像により、下側のポリマー層に対し目に見える
作用はなかった。０．０８Ｎの水酸化テトラメチルアン
モニウム（MicropositのＭＦ３１２を脱イオン水で１：
７に希釈）に３０秒間浸漬し、続いて撹拌しながらメタ
ノールに４０〜６０秒間浸漬して、露出したポリアミン
酸下層中にレジスト・パターンを転写した。これに続い
て希酢酸に１〜２分間浸漬し、脱イオン水で完全に洗浄
した。次いでアセトンによるスプレイ洗浄と窒素による
ブロー乾燥でレジスト層を除去した。このポリアミン酸
パターンの走査顕微鏡（ＳＥＭ）写真によれば、はっき
りした８〜１２μｍのライン・アンド・スペース形状及
びバイア・ホールを有し、壁面角度が７０〜７５度の、
高品質の残渣を含まないイメージが得られた。このパタ
ーニングされたポリアミン酸層を、プログラム式のオー
ブンまたは炉の中で８５℃に３０分、１５０℃に３０
分、２３０℃に３０分、３００℃に３０分、３８０℃に
６０分のベーク／硬化サイクルに従って熱硬化させて、
ポリイミドに変換した。このポリイミド・パターンのＳ
ＥＭ顕微鏡写真によれば、変形または流れ及びパターン
密度に関係するイメージ・バイアスの著しい差は認めら
れなかった。最終的に得られた硬化後の厚さは約３．６
〜３．８μｍで、イメージ解像度は８〜１２μｍであっ
た。
ＰＤＡポリイミド・パターン＞ （ａ）予め清浄化したシリコン・ウェハを、Ｔｅｇａｌ
Ａｓｈｅｒ中で５００ワットで酸素プラズマに１０分
間さらしてプラズマ清浄化を行い、室温に制御し、次い
で９５：５のエタノール−水混合液に溶かしたＡ１１０
０接着促進剤（γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン）の０．１％溶液で処理した。次いで、固形分含有量
１１．９％、溶液粘性率２７５０センチストークス、固
有粘性１．０５〜１．５５dl/gの、ＢＰＤＡ−ＰＤＡポ
リアミン酸のＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）溶液を１
４００rpmで４０秒間スピン塗布し、窒素で置換したオ
ーブン中で１１０℃で３０分間ソフト・ベークして、厚
さ約５．５μｍの膜を得た（ＢＰＤＡ−ＰＤＡポリアミ
ン酸は、３，３'，４，４'−ビフェニルテトラカルボン
酸ジアンハイドライド９８．７モルとＰ−フェニレンジ
アミン１００モルを米国特許第５１１５０９０号に記載
の方法に従って縮重合させて合成した）。ジアゾナフト
キノン−ノボラック系をベースとするポジティブ・フォ
トレジストＴＮＳ（Hoechst-Celanese Corporationから
市販されているＩＢＭレジスト）を３０００rpmで３０
秒間スピン塗布し、オーブン中で８５℃で１５分間プリ
ベークして、厚さ約１．１μｍの膜を形成し、これをＯ
ｒｉｅｌ露光装置で３６５ｎｍで１４０ｍＪ／ｃｍ2の
線量で接触マスクを介してイメージ通り露光した。水性
ＫＯＨ現像液である、Shipley Co.から市販の１：４．
５ ＡＺ２４０１に２０秒間浸漬して、レジスト・イメ
ージを現像し、続いて脱イオン水で完全に洗浄し、窒素
でブロー乾燥した。これらの条件によるレジスト・イメ
ージの現像により、下側のポリマー層に対し目に見える
作用はなかった。０．０８Ｎの水酸化テトラメチルアン
モニウム（MicropositのＭＦ３１２を脱イオン水で１：
７に希釈）に３０秒間浸漬し、続いて撹拌しながらメタ
ノールに４０〜６０秒間浸漬して、露出したポリアミン
酸下層中にレジスト・パターンを転写した。これに続い
て希酢酸に１〜２分間浸漬し、脱イオン水で完全に洗浄
した。次いでアセトンによるスプレイ洗浄と窒素による
ブロー乾燥でレジスト層を除去した。このポリアミン酸
パターンの走査顕微鏡（ＳＥＭ）写真によれば、はっき
りした８〜１２μｍのライン・アンド・スペース形状及
びバイア・ホールを有し、壁面角度が７０〜７５度の、
高品質の残渣を含まないイメージが得られた。このパタ
ーニングされたポリアミン酸層を、プログラム式のオー
ブンまたは炉の中で８５℃に３０分、１５０℃に３０
分、２３０℃に３０分、３００℃に３０分、３８０℃に
６０分のベーク／硬化サイクルに従って熱硬化させて、
ポリイミドに変換した。このポリイミド・パターンのＳ
ＥＭ顕微鏡写真によれば、変形または流れ及びパターン
密度に関係するイメージ・バイアスの著しい差は認めら
れなかった。最終的に得られた硬化後の厚さは約３．６
〜３．８μｍで、イメージ解像度は８〜１２μｍであっ
た。
【００３３】＜より厚いＢＰＤＡ−ＰＤＡ膜のパターン
形成法＞ （ｂ）予め清浄化したシリコン・ウェハをプラズマ清浄
化し、上記（ａ）と同様にＡ１１００接着促進剤の０．
１％溶液で表面を変成させた。上記のＢＰＤＡ−ＰＤＡ
ポリアミン酸溶液の第１のコートを１５００ｒｐｍで４
５秒間スピン塗布し、窒素で置き換えたオーブン中で１
１０℃で３０分間ソフト・ベークし、被覆済みウェハを
室温まで冷却した。次に同じＢＰＤＡ−ＰＤＡ溶液の第
２のコートを第１のコートと同様に塗布し、１１０℃で
４５分間ベーキングして、約１０μｍのソフト・ベーク
厚さを得た。複合ポリアミン酸層上に上記（ａ）のよう
にポジティブ・フォトレジストＴＮＳ（Hoechst Celane
seから市販）の厚さ約１．１μｍの層を形成し、Oriel
露光装置で接触マスクを介して１４０ｍＪ／ｃｍ2（３
６５ｎｍ）の線量でイメージ通り露光した。レジスト・
イメージを１：４．５ＡＺ−２４０１に２０秒間浸漬し
て現像し、続いて脱イオン水で完全に洗浄し窒素でブロ
ー乾燥した。レジスト・パターンを０．１Ｎ ＴＭＡＨ
（MicropositのＭＦ３１２、０．５７Ｎ、脱イオン水で
希釈）に４５〜５０秒間浸漬し、続いて、撹拌しながら
５０：５０メタノール水混合液に２０秒間浸漬し、次い
で１００％メタノールに４０〜５０秒間浸漬して露光さ
れた下層中に転写し、希酢酸（任意選択）で洗浄し、最
後にアセトンによるスプレイ洗浄及び窒素にあるブロー
乾燥によってレジストを除去した。ＳＥＭ顕微鏡写真に
よれば、ライン・アンド・スペース寸法が１２μｍ、１
６μｍ、２０μｍの高品質の残渣を含まない形状、及び
傾向した壁面プロフィル（壁面角度が６０〜７０度）を
もつバイア・ホールが得られた。パターニングされたポ
リアミン酸膜を例１（ａ）に示した硬化サイクルに従っ
て熱硬化させて、厚さ約７．０〜７．５μｍの完全に硬
化されたポリイミドを得た。
形成法＞ （ｂ）予め清浄化したシリコン・ウェハをプラズマ清浄
化し、上記（ａ）と同様にＡ１１００接着促進剤の０．
１％溶液で表面を変成させた。上記のＢＰＤＡ−ＰＤＡ
ポリアミン酸溶液の第１のコートを１５００ｒｐｍで４
５秒間スピン塗布し、窒素で置き換えたオーブン中で１
１０℃で３０分間ソフト・ベークし、被覆済みウェハを
室温まで冷却した。次に同じＢＰＤＡ−ＰＤＡ溶液の第
２のコートを第１のコートと同様に塗布し、１１０℃で
４５分間ベーキングして、約１０μｍのソフト・ベーク
厚さを得た。複合ポリアミン酸層上に上記（ａ）のよう
にポジティブ・フォトレジストＴＮＳ（Hoechst Celane
seから市販）の厚さ約１．１μｍの層を形成し、Oriel
露光装置で接触マスクを介して１４０ｍＪ／ｃｍ2（３
６５ｎｍ）の線量でイメージ通り露光した。レジスト・
イメージを１：４．５ＡＺ−２４０１に２０秒間浸漬し
て現像し、続いて脱イオン水で完全に洗浄し窒素でブロ
ー乾燥した。レジスト・パターンを０．１Ｎ ＴＭＡＨ
（MicropositのＭＦ３１２、０．５７Ｎ、脱イオン水で
希釈）に４５〜５０秒間浸漬し、続いて、撹拌しながら
５０：５０メタノール水混合液に２０秒間浸漬し、次い
で１００％メタノールに４０〜５０秒間浸漬して露光さ
れた下層中に転写し、希酢酸（任意選択）で洗浄し、最
後にアセトンによるスプレイ洗浄及び窒素にあるブロー
乾燥によってレジストを除去した。ＳＥＭ顕微鏡写真に
よれば、ライン・アンド・スペース寸法が１２μｍ、１
６μｍ、２０μｍの高品質の残渣を含まない形状、及び
傾向した壁面プロフィル（壁面角度が６０〜７０度）を
もつバイア・ホールが得られた。パターニングされたポ
リアミン酸膜を例１（ａ）に示した硬化サイクルに従っ
て熱硬化させて、厚さ約７．０〜７．５μｍの完全に硬
化されたポリイミドを得た。
【００３４】別法として、溶液粘性率が約８５００〜９
５００センチストークス、固形分含有量が約１４％のＢ
ＰＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸処方を使って、低粘性ポリ
アミン酸溶液の２つのコートの代りに、より厚いポリア
ミン酸膜を単一コートとして形成した。このポリアミン
酸もやはり、米国特許第５１１５０９０号に記載の化学
量論オフセット法に従って、３，３'，４，４'、−ビフ
ェニルテトラカルボン酸ジアンハイドライド（９８．７
モル）とＰ−フェニレンジアミン（１００モル）をＮＭ
Ｐ中で縮重合させて合成した。スピン速度２０００ｒｐ
ｍで４０秒間、対流オーブンで１１０〜１１５℃で５０
分間ソフト・ベークすると、このポリアミン酸組成物は
厚さ約９〜９．５μｍの膜をもたらした。パターン形成
工程にかけ、ポリイミドに完全硬化させた後、得られた
最終厚さは６．８〜７．２μｍであった。
５００センチストークス、固形分含有量が約１４％のＢ
ＰＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸処方を使って、低粘性ポリ
アミン酸溶液の２つのコートの代りに、より厚いポリア
ミン酸膜を単一コートとして形成した。このポリアミン
酸もやはり、米国特許第５１１５０９０号に記載の化学
量論オフセット法に従って、３，３'，４，４'、−ビフ
ェニルテトラカルボン酸ジアンハイドライド（９８．７
モル）とＰ−フェニレンジアミン（１００モル）をＮＭ
Ｐ中で縮重合させて合成した。スピン速度２０００ｒｐ
ｍで４０秒間、対流オーブンで１１０〜１１５℃で５０
分間ソフト・ベークすると、このポリアミン酸組成物は
厚さ約９〜９．５μｍの膜をもたらした。パターン形成
工程にかけ、ポリイミドに完全硬化させた後、得られた
最終厚さは６．８〜７．２μｍであった。
【００３５】＜例２：セラミック基板上のＢＰＤＡ−Ｐ
ＤＡポリイミド・パターン及び平面状メタラジ構造の形
成＞研磨し予備清浄化したガラス・セラミック基板をＴ
ｅｇａｌ Ａｓｈｅｒで５００ワットで２０分間酸素プ
ラズマにさらしてプラズマ清浄化を行い（または酸素Ｒ
ＩＥ装置中で表面清浄化を行い）、室温まで冷却し、次
いで例１と同様にしてＡ１１００接着促進剤で処理し
た。次いで、溶液粘性率８５９０〜９３００センチスト
ークス、ＮＭＰ中の固形分含有量が１４．３％のＢＰＤ
Ａ−ＰＤＡポリアミン酸組成物を１８００ｒｐｍで５５
秒間スピン塗布し、窒素置換したオーブン中で１２５℃
で４５分間ソフト・ベークした。ポジティブ・フォトレ
ジストＴＮＳを３０００ｒｐｍで３０秒間スピン塗布
し、８５℃で１５分間プリベークし、Ｏｒｉｅｌ露光装
置で接触マスクを介して１４０ｍＪ／ｃｍ2で３６５ｎ
ｍでイメージ通り露光した。レジスト・イメージを１：
４．５ＡＺ−２４０１に２０秒間浸漬して現像し、続い
て脱イオン水で完全に洗浄し、窒素でブロー乾燥し、続
いて１：４に希釈したＭＦ３１２で４０秒間処理し、５
０：５０のメタノール−水混合液で２０秒間処理し、続
いて撹拌しながら１００％メタノールで６０秒間処理し
た。アセトンによるスプレイ洗浄でレジストを除去し、
窒素でブロー乾燥した。パターニングされた膜を顕微鏡
で検査すると、きれいなイメージが見え、残渣の証拠は
なかった。その後、８５℃で４５分、１５０℃で３０
分、２３０℃で３０分、３００℃で３０分、３８０℃で
６０分、最終温度間の傾斜速度毎分２〜５℃のベーキン
グ／硬化サイクルに従って、プログラミングされたオー
ブンまたは炉で熱硬化を行って、完全に硬化したポリイ
ミド・パターンを得た。
ＤＡポリイミド・パターン及び平面状メタラジ構造の形
成＞研磨し予備清浄化したガラス・セラミック基板をＴ
ｅｇａｌ Ａｓｈｅｒで５００ワットで２０分間酸素プ
ラズマにさらしてプラズマ清浄化を行い（または酸素Ｒ
ＩＥ装置中で表面清浄化を行い）、室温まで冷却し、次
いで例１と同様にしてＡ１１００接着促進剤で処理し
た。次いで、溶液粘性率８５９０〜９３００センチスト
ークス、ＮＭＰ中の固形分含有量が１４．３％のＢＰＤ
Ａ−ＰＤＡポリアミン酸組成物を１８００ｒｐｍで５５
秒間スピン塗布し、窒素置換したオーブン中で１２５℃
で４５分間ソフト・ベークした。ポジティブ・フォトレ
ジストＴＮＳを３０００ｒｐｍで３０秒間スピン塗布
し、８５℃で１５分間プリベークし、Ｏｒｉｅｌ露光装
置で接触マスクを介して１４０ｍＪ／ｃｍ2で３６５ｎ
ｍでイメージ通り露光した。レジスト・イメージを１：
４．５ＡＺ−２４０１に２０秒間浸漬して現像し、続い
て脱イオン水で完全に洗浄し、窒素でブロー乾燥し、続
いて１：４に希釈したＭＦ３１２で４０秒間処理し、５
０：５０のメタノール−水混合液で２０秒間処理し、続
いて撹拌しながら１００％メタノールで６０秒間処理し
た。アセトンによるスプレイ洗浄でレジストを除去し、
窒素でブロー乾燥した。パターニングされた膜を顕微鏡
で検査すると、きれいなイメージが見え、残渣の証拠は
なかった。その後、８５℃で４５分、１５０℃で３０
分、２３０℃で３０分、３００℃で３０分、３８０℃で
６０分、最終温度間の傾斜速度毎分２〜５℃のベーキン
グ／硬化サイクルに従って、プログラミングされたオー
ブンまたは炉で熱硬化を行って、完全に硬化したポリイ
ミド・パターンを得た。
【００３６】パターニングされたポリイミド層のメタラ
イゼーションは、接着層としてＣｒをブランケット付着
し、続いてＣｕをスパッタ付着または蒸着し、Ｃｕメタ
ラジ・パターンが露出し、ＢＰＤＡ−ＰＤＡポリイミド
絶縁体と同じ高さになるまで、化学的機械的研磨によっ
て上側の金属を除去していった。
イゼーションは、接着層としてＣｒをブランケット付着
し、続いてＣｕをスパッタ付着または蒸着し、Ｃｕメタ
ラジ・パターンが露出し、ＢＰＤＡ−ＰＤＡポリイミド
絶縁体と同じ高さになるまで、化学的機械的研磨によっ
て上側の金属を除去していった。
【００３７】＜例３：多層金属構造の作成における第１
段完全硬化ポリイミド上での第２段ＢＰＤＡ−ＰＤＡポ
リイミド・パターンの形成＞セラミック基板上の第１段
金属−ポリイミド構造を、２００ワット、Ｏ2圧力５０
〜１００ミリトル、ガス流量５０ｓｃｃｍのＯ2による
反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）に２〜５分間かけ
て表面を活性化させ、２０００ｒｐｍで６０秒間スピン
塗布によって接着促進剤としてのＡ１１００（水または
９５：５のエタノール−水混合溶媒に溶かした０．１％
溶液）で処理した。例１及び２に記載のＢＰＤＡ−ＰＤ
Ａポリアミン酸組成物の第２層を塗布し、窒素で置換し
たオーブン中で１２０℃で１５分間ソフト・ベークし
た。フォトレジストＴＮＳを３０００ｒｐｍで３０秒間
スピン塗布し、８５℃で１５分間プリベークし、Ｏｒｉ
ｅｌ露光装置で接触マスクを介して１４０ｍＪ／ｃｍ2
で３６５ｎｍでイメージ通り露光した。例１及び例２に
記載の方法に従って、レジスト・イメージを１：４．５
ＡＺ−２４０１に２０秒間浸漬して現像し、続いて脱
イオン水で完全に洗浄し、窒素でブロー乾燥し、続いて
１：５に希釈したＭＦ３１２（Microposit 312貯蔵溶液
は０．５７Ｎの水性ＴＭＡＨ）に浸漬し、撹拌しながら
メタノールに浸漬して、下側のポリアミン酸層中にパタ
ーンを転写し、アセトンでスプレイ洗浄してレジストを
除去した。パターニングされた膜を顕微鏡で検査する
と、きれいなイメージが見え、残渣の証拠はなかった。
続いて３５０〜４００℃でベーキング／硬化を行って、
完全に硬化したポリイミド・パターンを得た。ポリイミ
ド・パターンに対応する金属パターンを形成するため、
Ｃｒを接着層としてブランケット付着し、続いてＣｕを
スパッタ付着または蒸着し、ポリイミドとＣｕメタラジ
・パターンが露出しＢＰＤＡ−ＰＤＡポリイミド絶縁体
層と同じ高さになるまで、化学的機械的研磨して上側の
金属を除去した。ポリイミド同士の間の接着力は、ポリ
アミン酸パターン形成工程及びその後の最終的平面化メ
タラジ構造を形成するための処理を含めて、様々な操作
中完全に維持された。
段完全硬化ポリイミド上での第２段ＢＰＤＡ−ＰＤＡポ
リイミド・パターンの形成＞セラミック基板上の第１段
金属−ポリイミド構造を、２００ワット、Ｏ2圧力５０
〜１００ミリトル、ガス流量５０ｓｃｃｍのＯ2による
反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）に２〜５分間かけ
て表面を活性化させ、２０００ｒｐｍで６０秒間スピン
塗布によって接着促進剤としてのＡ１１００（水または
９５：５のエタノール−水混合溶媒に溶かした０．１％
溶液）で処理した。例１及び２に記載のＢＰＤＡ−ＰＤ
Ａポリアミン酸組成物の第２層を塗布し、窒素で置換し
たオーブン中で１２０℃で１５分間ソフト・ベークし
た。フォトレジストＴＮＳを３０００ｒｐｍで３０秒間
スピン塗布し、８５℃で１５分間プリベークし、Ｏｒｉ
ｅｌ露光装置で接触マスクを介して１４０ｍＪ／ｃｍ2
で３６５ｎｍでイメージ通り露光した。例１及び例２に
記載の方法に従って、レジスト・イメージを１：４．５
ＡＺ−２４０１に２０秒間浸漬して現像し、続いて脱
イオン水で完全に洗浄し、窒素でブロー乾燥し、続いて
１：５に希釈したＭＦ３１２（Microposit 312貯蔵溶液
は０．５７Ｎの水性ＴＭＡＨ）に浸漬し、撹拌しながら
メタノールに浸漬して、下側のポリアミン酸層中にパタ
ーンを転写し、アセトンでスプレイ洗浄してレジストを
除去した。パターニングされた膜を顕微鏡で検査する
と、きれいなイメージが見え、残渣の証拠はなかった。
続いて３５０〜４００℃でベーキング／硬化を行って、
完全に硬化したポリイミド・パターンを得た。ポリイミ
ド・パターンに対応する金属パターンを形成するため、
Ｃｒを接着層としてブランケット付着し、続いてＣｕを
スパッタ付着または蒸着し、ポリイミドとＣｕメタラジ
・パターンが露出しＢＰＤＡ−ＰＤＡポリイミド絶縁体
層と同じ高さになるまで、化学的機械的研磨して上側の
金属を除去した。ポリイミド同士の間の接着力は、ポリ
アミン酸パターン形成工程及びその後の最終的平面化メ
タラジ構造を形成するための処理を含めて、様々な操作
中完全に維持された。
【００３８】＜例４：ＢＰＤＡ−ＰＤＡポリイミド端子
バイア・パターン＞多段金属構造を有する半導体シリコ
ン・ウェハを、例１及び例２に記載のＢＰＤＡ−ＰＤＡ
ポリアミン酸溶液で被覆して、約８．５〜９．５μｍの
ソフト・ベークした膜を形成した。この上にＴＮＳフォ
トレジストを被覆し、オーブン中で８５℃で１５分間
（またはホット・プレート上で９０℃で５分間）ソフト
・ベークし、Perkin-Elmer露光装置でバイア・マスクを
介して露光し、１：４．５ ＡＺ２４０１現像液で現像
した。例１（ｂ）に記載の工程に従って（別法としてス
プレイ現像も使用できる）下側のポリアミン酸層中にレ
ジスト・イメージを転写し、希酢酸で処理し、脱イオン
水で完全に洗浄してから、アセトンによるスプレイ洗浄
でレジストを除去した。その後、窒素または形成ガス
（窒素＋水素８〜１０％）中で３５０〜４００℃でベー
キング／硬化を行って、厚さ約６．５μｍの膜中に壁面
プロファイルが４５〜６０℃の高品質のポリイミド・バ
イア・パターンを得た。
バイア・パターン＞多段金属構造を有する半導体シリコ
ン・ウェハを、例１及び例２に記載のＢＰＤＡ−ＰＤＡ
ポリアミン酸溶液で被覆して、約８．５〜９．５μｍの
ソフト・ベークした膜を形成した。この上にＴＮＳフォ
トレジストを被覆し、オーブン中で８５℃で１５分間
（またはホット・プレート上で９０℃で５分間）ソフト
・ベークし、Perkin-Elmer露光装置でバイア・マスクを
介して露光し、１：４．５ ＡＺ２４０１現像液で現像
した。例１（ｂ）に記載の工程に従って（別法としてス
プレイ現像も使用できる）下側のポリアミン酸層中にレ
ジスト・イメージを転写し、希酢酸で処理し、脱イオン
水で完全に洗浄してから、アセトンによるスプレイ洗浄
でレジストを除去した。その後、窒素または形成ガス
（窒素＋水素８〜１０％）中で３５０〜４００℃でベー
キング／硬化を行って、厚さ約６．５μｍの膜中に壁面
プロファイルが４５〜６０℃の高品質のポリイミド・バ
イア・パターンを得た。
【００３９】＜例５：ネガティブ感光性ポリイミドをレ
ジスト・マスクとして使用する、ポリイミド・パターン
形成法＞例１及び例２に記載のようにシリコン・ウェハ
上にソフト・ベークしたＢＰＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸
膜を形成し、その上を感光性ポリイミドＰＤ２７０３
（Dupont社から市販）で被覆し、６５℃で３０分間ソフ
ト・ベークして厚さ約２μｍの層を形成した。Perkin-E
lmer露光装置で１８０ｍＪ／ｃｍ2でイメージ通り露光
し、続いて５０：５０のγ−ブチロールアセトン−キシ
レン混合液で２分間現像し、９０：１０の同じ混合溶媒
で洗浄し、続いてキシレンのみで洗浄し、窒素でブロー
乾燥して、下側のポリマー層に影響を与えずに、ネガテ
ィブ・レジスト・パターンを得た。その後の工程とし
て、ＴＭＡＨに浸漬し、続いて撹拌しながらメタノール
で処理してポリアミン酸パターンを形成し、次いで３５
０〜４００℃でベーキング／硬化して完全に硬化したポ
リイミド・パターンを得た。
ジスト・マスクとして使用する、ポリイミド・パターン
形成法＞例１及び例２に記載のようにシリコン・ウェハ
上にソフト・ベークしたＢＰＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸
膜を形成し、その上を感光性ポリイミドＰＤ２７０３
（Dupont社から市販）で被覆し、６５℃で３０分間ソフ
ト・ベークして厚さ約２μｍの層を形成した。Perkin-E
lmer露光装置で１８０ｍＪ／ｃｍ2でイメージ通り露光
し、続いて５０：５０のγ−ブチロールアセトン−キシ
レン混合液で２分間現像し、９０：１０の同じ混合溶媒
で洗浄し、続いてキシレンのみで洗浄し、窒素でブロー
乾燥して、下側のポリマー層に影響を与えずに、ネガテ
ィブ・レジスト・パターンを得た。その後の工程とし
て、ＴＭＡＨに浸漬し、続いて撹拌しながらメタノール
で処理してポリアミン酸パターンを形成し、次いで３５
０〜４００℃でベーキング／硬化して完全に硬化したポ
リイミド・パターンを得た。
【００４０】＜例６：２回のレジスト塗布と、２枚１組
のマスクを使用したポリイミド・パターン形成法＞事前
清浄化したウェハをプラズマで洗浄化し、例１に記載の
接着促進剤Ａ１１００ ０．１％溶液で表面処理した。
溶液粘性率８５００〜９５００センチストークス（固形
分含有量１４％）のＢＰＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸溶液
を１５００ｒｐｍで４５秒間スピン塗布し、窒素で置換
したオーブン中で１３０℃で５０分間ソフト・ベークし
て、約１４〜１５μｍのソフト・ベーク厚さを得た。こ
の上をポジティブ・フォトレジストＴＮＳで被覆して、
約１．２μｍの膜を形成し、これを例１に記載の工程に
従ってイメージ通りに露光し、１：４．５ ＡＺ−２４
０１で現像した。下側のポリアミン酸層を、１：１０に
希釈したＭＦ３１２（Microposit ＭＦ３１２には０．
５７ＮのＴＭＡＨ水溶液）で４５秒、５０：５０のメタ
ノール−水混合液で２０秒、１００％メタノールで４０
秒処理して部分的に現像し、アセトンでスプレイ洗浄し
てレジスト層を除去した。７５〜８５℃で１５分間乾燥
した後、ＴＮＳレジストのコーティングを付着し、続い
て１回目に用いたものよりも小型のマスク・パターンを
用いて再度レジスト・リソグラフィを行った。１：７に
希釈したＭＦ３１２で処理し、撹拌しながらメタノール
で処理し、希酢酸で処理し、脱イオン水で完全に洗浄し
て、下側のポリアミン酸層の残った部分中にレジスト・
パターンを転写し、続いてアセトンでスプレイ洗浄し
て、レジストを除去した。例１に記載の硬化サイクルに
従ってパターニングされたポリアミン酸膜を熱硬化させ
て、厚さ全体にわたって均一なパターン・プロファイル
をもつ、あるいは中断されたプロファイルをもつ、厚さ
約１１〜１２μｍの完全に硬化したポリイミド・パター
ンを得た（図５〜図１３参照）。
のマスクを使用したポリイミド・パターン形成法＞事前
清浄化したウェハをプラズマで洗浄化し、例１に記載の
接着促進剤Ａ１１００ ０．１％溶液で表面処理した。
溶液粘性率８５００〜９５００センチストークス（固形
分含有量１４％）のＢＰＤＡ−ＰＤＡポリアミン酸溶液
を１５００ｒｐｍで４５秒間スピン塗布し、窒素で置換
したオーブン中で１３０℃で５０分間ソフト・ベークし
て、約１４〜１５μｍのソフト・ベーク厚さを得た。こ
の上をポジティブ・フォトレジストＴＮＳで被覆して、
約１．２μｍの膜を形成し、これを例１に記載の工程に
従ってイメージ通りに露光し、１：４．５ ＡＺ−２４
０１で現像した。下側のポリアミン酸層を、１：１０に
希釈したＭＦ３１２（Microposit ＭＦ３１２には０．
５７ＮのＴＭＡＨ水溶液）で４５秒、５０：５０のメタ
ノール−水混合液で２０秒、１００％メタノールで４０
秒処理して部分的に現像し、アセトンでスプレイ洗浄し
てレジスト層を除去した。７５〜８５℃で１５分間乾燥
した後、ＴＮＳレジストのコーティングを付着し、続い
て１回目に用いたものよりも小型のマスク・パターンを
用いて再度レジスト・リソグラフィを行った。１：７に
希釈したＭＦ３１２で処理し、撹拌しながらメタノール
で処理し、希酢酸で処理し、脱イオン水で完全に洗浄し
て、下側のポリアミン酸層の残った部分中にレジスト・
パターンを転写し、続いてアセトンでスプレイ洗浄し
て、レジストを除去した。例１に記載の硬化サイクルに
従ってパターニングされたポリアミン酸膜を熱硬化させ
て、厚さ全体にわたって均一なパターン・プロファイル
をもつ、あるいは中断されたプロファイルをもつ、厚さ
約１１〜１２μｍの完全に硬化したポリイミド・パター
ンを得た（図５〜図１３参照）。
【００４１】以上、本発明を、単独でも組み合わせても
使用できるいくつかの好ましい実施例に則して記述した
が、当業者なら、本発明を頭記の特許請求の範囲の趣旨
及び範囲内で修正を加えて実施できることが認識できよ
う。
使用できるいくつかの好ましい実施例に則して記述した
が、当業者なら、本発明を頭記の特許請求の範囲の趣旨
及び範囲内で修正を加えて実施できることが認識できよ
う。
【図１】ポリイミド・パターンを生成する湿式法を示
す、基板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図
である。
す、基板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図
である。
【図２】ポリイミド・パターンを生成する湿式法を示
す、基板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図
である。
す、基板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図
である。
【図３】ポリイミド・パターンを生成する湿式法を示
す、基板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図
である。
す、基板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図
である。
【図４】ポリイミド・パターンを生成する湿式法を示
す、基板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図
である。
す、基板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図
である。
【図５】２組のマスクを用いる２回レジスト塗布工程に
よってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、基
板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
よってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、基
板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
【図６】２組のマスクを用いる２回レジスト塗布工程に
よってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、基
板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
よってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、基
板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
【図７】２組のマスクを用いる２回レジスト塗布工程に
よってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、基
板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
よってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、基
板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
【図８】２組のマスクを用いる２回レジスト塗布工程に
よってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、基
板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
よってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、基
板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
【図９】２組のマスクを用いる２回レジスト塗布工程に
よってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、基
板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
よってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、基
板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
【図１０】２組のマスクを用いる２回レジスト塗布工程
によってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、
基板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
によってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、
基板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
【図１１】２組のマスクを用いる２回レジスト塗布工程
によってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、
基板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
によってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、
基板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
【図１２】２組のマスクを用いる２回レジスト塗布工程
によってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、
基板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
によってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、
基板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
【図１３】２組のマスクを用いる２回レジスト塗布工程
によってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、
基板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
によってポリイミド・パターンを生成する方法を示す、
基板と低熱膨張係数ポリアミン酸前駆体層の側面図であ
る。
１ ２１ 基板 ３ ２３ ポリアミン酸前駆体層 ５ ３５ ４１ フォトレジスト ６ 露光マスク ７ フォトレジスト・パターン １１ 潜像 １２ ４９ ２５ 最終パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョエル・アール・ウィテカー アメリカ合衆国12466、ニューヨーク州ポ ート・エウェン、ボックス 1175 (72)発明者 ウマル・エム・アハマド アメリカ合衆国12533、ニューヨーク州ホ ープウェル・ジャンクション、ケンスィン トン・ドライブ 25 (56)参考文献 特開 昭64−61025（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−260831（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】ＢＰＤＡ−ＰＤＡ、ＢＰＤＡ−ベンジジ
ン、ＰＭＤＡ−ＰＤＡ、ＰＭＤＡ−ベンジジン、ＢＴＤ
Ａ−ＰＤＡ、ＰＭＤＡ−ＯＤＡ、ＢＰＤＡ−ＯＤＡ、Ｂ
ＴＤＡ−ＯＤＡ、６ＦＤＡ−ＯＤＡからなる群から選択
されるポリイミドの、非感光性ポリアミン酸前駆体の層
を前記基板上に形成するステップと、 前記ポリアミン酸前駆体層上にフォトレジストの層を形
成するステップと、 前記フォトレジストをマスクを介して放射線でイメージ
通り露光するステップと、 前記ポリアミン酸前駆体に対する活性よりも前記フォト
レジストに対する活性の方が強い、第１の現像剤で前記
フォトレジストを現像して、パターニングされたフォト
レジストと前記ポリアミン酸前駆体の層と基板とからな
る構造を作成するステップと、 前記フォトレジストに対する活性よりも前記ポリアミン
酸前駆体に対する活性の方が強い、第２の現像剤中に前
記構造を浸漬するステップと、 前記ポリアミン酸前駆体の層の前記第２現像剤にさらさ
れた部分を除去して、パターニングされたポリアミン酸
前駆体層を作成するステップと、 前記パターニングされたポリアミン酸前駆体層から前記
フォトレジストを除去するステップと、 前記パターニングされたポリアミン酸前駆体層を硬化さ
せて、パターニングされたポリイミド膜を形成するステ
ップとを含む、パターニングされたポリイミド膜を作成
する方法。 - 【請求項２】前記現像ステップで使用される前記第１現
像剤が、水酸化カリウム（ＫＯＨ）であることを特徴と
する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】前記浸漬ステップで使用される前記第２現
像剤が、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）
であり、前記第２現像剤にさらされた前記ポリアミン酸
前駆体材料を除去する前記ステップが、メタノール、水
性メタノール、エタノール、水性エタノール、水性プロ
ピレングリコールからなる群から選択された溶媒を使っ
て実施されることを特徴とする、請求項１に記載の方
法。 - 【請求項４】ＢＰＤＡ−ＰＤＡ、ＢＰＤＡ−ベンジジ
ン、ＰＭＤＡ−ＰＤＡ、ＰＭＤＡ−ベンジジン、ＢＴＤ
Ａ−ＰＤＡ、ＰＭＤＡ−ＯＤＡ、ＢＰＤＡ−ＯＤＡ、Ｂ
ＴＤＡ−ＯＤＡ、６ＦＤＡ−ＯＤＡからなる群から選択
されるポリイミドの、非感光性ポリアミン酸前駆体の層
を基板上に塗布するステップと、 前記基板上の前記ポリアミン酸前駆体を約１００〜１３
０℃で１５〜５０分間ベークするステップと、 ポジティブ・フォトレジストの層を前記ポリアミン酸前
駆体の層上に塗布するステップと、 前記フォトレジストのパターン及び前記ポリアミン酸前
駆体の層のパターンを形成するステップとを含み、 前記パターン形成ステップが、前記ポジティブ・フォト
レジストを放射線でイメージ通り露光するステップと、
前記ポジティブ・フォトレジストを水酸化カリウム水溶
性現像液中で現像して、前記ポリアミン酸前駆体の露出
部分を生成するステップと、前記露出部分を水酸化テト
ラメチルアンモニウム水溶液で処理するステップと、ア
ルコールまたは水性アルコールで洗浄して前記露出部分
を完全に除去するステップと、前記ポジティブ・フォト
レジストを有機溶媒で除去するステップと、上記ポリア
ミン酸前駆体を３００〜４００℃までの温度で硬化させ
るステップとを含む、 ポリイミド・パターンを形成する方法。 - 【請求項５】基板に、ＢＰＤＡ−ＰＤＡ、ＢＰＤＡ−ベ
ンジジン、ＰＭＤＡ−ＰＤＡ、ＰＭＤＡ−ベンジジン、
ＢＴＤＡ−ＰＤＡ、ＰＭＤＡ−ＯＤＡ、ＢＰＤＡ−ＯＤ
Ａ、ＢＴＤＡ−ＯＤＡ、６ＦＤＡ−ＯＤＡからなる群か
ら選択されるポリイミドの、非感光性ポリアミン酸前駆
体を塗布して、ポリアミン酸前駆体の層を形成するステ
ップと、 前記ポリアミン酸前駆体の層の上に第１のフォトレジス
ト・パターンを形成するステップと、 前記ポリアミン酸前駆体の層の、前記第１フォトレジス
ト・パターン中の開口を通して露出した部分を部分的に
除去して、部分的にパターニングされたポリアミン酸層
を形成するステップと、 前記部分的にパターニングされたポリアミン酸前駆体層
上に、前記第１フォトレジスト・パターン中の開口と一
致した開口を有する、第２のフォトレジスト・パターン
を形成するステップと、 前記基板上の前記部分的にパターニングされたポリアミ
ン酸前駆体層の、前記第２フォトレジスト・パターンを
通して露出した残りの部分を除去して、パターニングさ
れたポリアミン酸層を形成するステップと、 前記パターニングされたポリアミン酸前駆体層から前記
第２フォトレジスト・パターンを除去するステップと、 前記パターニングされたポリアミン酸前駆体層を硬化さ
せて、パターニングされたポリイミド膜を形成するステ
ップとを含む、パターニングされたポリイミドの膜を形
成する方法。 - 【請求項６】請求項１、４または５記載の方法におい
て、前記基板がシリコン・ウェハまたはセラミックであ
り、前記ポリアミン酸前駆体が３，３'，４，４'−ビフ
ェニルテトラカルボン酸ジアンハイドライド−Ｐ−フェ
ニレンジアミン（ＢＰＤＡ−ＰＤＡ）であり、 前記パターニングされたポリイミド層の上に、全面的に
スパッタリングによってクロムの薄いコンフォーマル層
を付着するステップと、 銅シード層と銅めっき層を付着し、あるいは前記パター
ニングされたポリイミド層の厚さに相当する銅導体層を
スパッタリングまたは蒸着によって付着するステップ
と、 化学的機械的研磨によって、メタラジ・パターンが前記
パターニングされたポリイミド層中にそれと同じ高さま
で埋め込まれた、平面構造を得るステップとをさらに含
む、メタラジ回路を形成する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/837,505 US5470693A (en) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | Method of forming patterned polyimide films |
| US837505 | 1992-02-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283399A JPH05283399A (ja) | 1993-10-29 |
| JPH07105386B2 true JPH07105386B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=25274651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4340870A Expired - Lifetime JPH07105386B2 (ja) | 1992-02-18 | 1992-12-22 | パターニングされたポリイミド膜の形成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5470693A (ja) |
| JP (1) | JPH07105386B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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