JPH0784373A - 絶縁膜のパターン形成方法 - Google Patents

絶縁膜のパターン形成方法

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JPH0784373A
JPH0784373A JP23273393A JP23273393A JPH0784373A JP H0784373 A JPH0784373 A JP H0784373A JP 23273393 A JP23273393 A JP 23273393A JP 23273393 A JP23273393 A JP 23273393A JP H0784373 A JPH0784373 A JP H0784373A
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JP
Japan
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insulating film
pattern
development
developing
polyimide precursor
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Withdrawn
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JP23273393A
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English (en)
Inventor
Motoaki Tani
元昭 谷
Shoichi Miyahara
昭一 宮原
Hiroyuki Machida
裕幸 町田
Takashi Ito
隆司 伊藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非感光性ポリイミド前駆体と、アクリル系モ
ノマと反応開始剤を含む感光性樹脂組成物を用いて絶縁
膜パターンを形成する場合、大面積を均一に再現性良く
現像すること、また現像・リンスの残渣たる白濁粉をな
くすことを目的とする。 【構成】 露光後パドル現像法を採用する。また、露光
後、未露光部を良溶媒(N−メチル−2−ピロリドンな
ど)で溶解し、次いで良溶媒と貧溶媒(エチルアルコー
ルなど)の混合液でリンスし、必要に応じて貧溶媒でさ
らにリンスする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁膜のパターン形成
方法に関する。更に詳しくは、高密度実装用の印刷回路
・プリント板・配線板や電子部品の保護膜・層間絶縁膜
等に微細なビアホールを形成する感光性樹脂を用いて、
絶縁膜中に選択的にビアホールを形成する場合に、従来
より少ない露光量でビアホールを形成し、さらに大面積
を均一に現像する方法、および絶縁膜表面に生じる現像
残渣等の不純物の汚れを除去する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、有機物の絶縁膜としてはポリイミ
ド樹脂が注目されている。しかし、耐熱性、絶縁性、強
靱性を持つポリイミドはもともと感光性を持っていない
ので、ポリイミドの微細ビアホール形成プロセスは、従
来のレジストを利用したものであり、次に示すように煩
雑なものであった。
【0003】まず、プリント板やSiウエハーなどの基
板上にスピンコート法やスプレーコート法やロールコー
ト法などで感光性の付与されていないポリイミド前駆体
を塗布し、その上からさらに同様な方法でフォトレジス
トを塗布する。それぞれプリベークしてポリイミド前駆
体やフォトレジストの溶媒を蒸発させ乾板とする。この
乾板にフォトマスクを被せその上から紫外線などの光源
で露光する。次にフォトレジストを現像するとパターン
に従ったレジストが残る。このフォトレジスト現像は通
常湿式処理を行うので、この後ポストベークを行う。次
に、プラズマエッチングやウエットエッチングなどでポ
リイミドをエッチングするとレジストに覆われなかった
部分のポリイミドはエッチングされ、レジストに覆われ
た部分だけが残る。次に、フォトレジストを剥離する
と、ポリイミドだけのパターンが形成される。最後に熱
処理をしてイミド化させ、ポリイミド膜中のビアホール
が完成する。ウエットエッチング時、ポリイミド皮膜は
等方的にエッチングされるため、アスペクト比(膜厚/
ビアホール径)の大きいビアホールを開ける場合には、
上の部分のサイド(側壁)が削れ、テーパ状となって高
密度化の支障となる。これは、ウエットエッチングのテ
ーパ角は一義的に決まってしまい、40°と小さいため
である。
【0004】このような問題点を解決するため、また、
煩雑な処理を削減するために各材料メーカーからフォト
レジストの助けを借りないで、ポリイミド膜中にビアホ
ールを形成する感光性ポリイミドなるものが種々販売さ
れている。この感光性ポリイミドはポリイミド自体の分
子内に感光性の官能基を付与し、露光された部分だけ光
反応させ未露光部分との溶解性を変え、溶媒処理で現像
することによりパターンに従った露光部分だけを残して
エッチングする。さらに、溶解塵をきれいに除去するた
めに、露光部を溶解しないエチルアルコールやイソプロ
ピルアルコールなどでリンスする。最後に熱処理を加え
ると耐熱性の悪い感光性の官能基は解重合して除去さ
れ、耐熱性の良いポリイミド部分だけを残しイミド化さ
せるというものである。各材料メーカーにより感光性の
官能基の導入方法が共有結合タイプやイオン結合タイプ
などに異なっている。しかし、この感光性ポリイミドの
場合には、最後の熱処理で官能基が解重合して膜減りが
大きくなるという問題だけでなく、ポリイミド自体値段
が高いのに分子内に感光性を付与するとさらに値段が高
くなるという問題があった。
【0005】これらの問題を解決するために、当発明者
らは既に非感光性ポリイミド前駆体とアクリル系モノマ
と光反応開始剤からなる新規なネガ型の感光性耐熱絶縁
樹脂を提案している(特開平4−18450号公報)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】特開平4−18450
号公報では、感光性絶縁膜を現像する場合、超音波浸漬
現像のみを明記しており、大面積を均一に再現性良く現
像できないという問題があった。また、この感光性絶縁
膜を選択的にパターン露光して、溶媒で現像・リンスす
る際に絶縁膜表面で現像残渣である白濁粉が生じ易いと
いう問題があった。この新規な感光性耐熱絶縁樹脂は特
に薄膜回路等に用いるため、特にクリーンルームでの作
業が不可欠であるのにもかかわらず、白濁粉はクリーン
ルーム内での塵に相当するため、どうしてもこの白濁粉
を除去する必要があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、大面積を
均一に再現良く現像する方法について検討した結果、超
音波浸漬現像に代わりパドル現像方法が最も効果がある
ことがわかった。さらに、パドル現像の場合、超音波浸
漬現像よりも露光量が少なくても済むことを見出した。
【0008】パドル現像方法というのは、図1に示すよ
うに、水平固定した露光済基板1上に現像液をノズル2
から垂らした後、低速で基板1を回転し、現像液が基板
全体に拡がるようにする方法である。この現像工程は必
要に応じて2〜4回繰り返した後、ノズル3からリンス
液を垂らしてから高速で基板1を回転してリンス液を基
板全体に拡がらせてリンスする。その後、乾燥して現像
工程を終える。このパドルの時間や回数、また、その後
吹きつけるリンス液のリンス条件を最適化することで微
細なパターンが形成可能となる。また、このパドル現像
装置はその現像条件がコンピューター制御できるものも
種々市販されている。
【0009】また、本発明者らは、上記白濁粉について
調査した結果、感光性絶縁膜を選択的にパターン露光し
て、溶媒で現像・リンスする際に特にリンス後に絶縁膜
表面に白濁粉が生じ易いことを見出した。また、この白
濁粉についてさらに調査した結果、これはまず、絶縁膜
中で非感光性ポリイミド前駆体とアクリルモノマが層分
離を起こし、その後の工程である溶媒で現像・リンスす
る際に、特にアクリルモノマがリンス時除去されにくい
ために生じるものとわかった。
【0010】さらに詳しくは、まず未露光部の感光性絶
縁膜を例えばN−メチル−2−ピロリドン等の非感光性
ポリイミド前駆体とアクリルモノマの両方が溶解する良
溶媒に超音波浸漬し非感光性ポリイミド前駆体と未硬化
のアクリルモノマを溶解させる。しかし、溶解塵とも言
える現像残渣を除去するため、次に例えばイソプロピル
アルコールやエチルアルコールなどのアルコール類の非
感光性ポリイミド前駆体とアクリル系モノマの両方が溶
解しない貧溶媒に現像時と同じように超音波浸漬する。
この時、溶解性に関係ない貧溶媒であるが、超音波の物
理的な力で現像残渣を除去する。さらに、必要であれば
上記貧溶媒を第二リンス液としてさらに再度リンスす
る。しかし、この最初のリンス時に白濁粉が特に生じ易
いことを見出した。
【0011】本発明者らは、この問題を解決するために
鋭意研究した結果、最初のリンス液を例えばN−メチル
−2−ピロリドン等の良溶媒と例えばイソプロピルアル
コールやエチルアルコールなどのアルコール類の貧溶媒
の混合液を用いることでこの問題が解決できることを見
出した。
【0012】
【作用】パドル現像方法と超音波浸漬現像方法では現像
の物理的な方法が異なり、超音波浸漬現像の方が物理的
に強い現像となるため、露光部の膜減りも大きくなる。
このため、露光部を強固に固めるため多くの露光量が必
要となる。パドル現像では現像がマイルドであるため、
露光量が少なくても露光部と未露光部の溶解性の差が出
やすいと考えられる。
【0013】感光性耐熱絶縁樹脂の現像メカニズムにつ
いて考察した結果、ネガ型特有の膨潤収縮による現像で
あることがわかった。まず、良溶媒で未露光領域を溶解
させる際に露光領域も膨潤する。この後、貧溶媒に浸漬
して未露光領域の現像残渣を除去すると同時に露光領域
は収縮する。この膨潤収縮過程が迅速に移行すると溶解
途中の未露光領域も収縮して残渣として残り易い。しか
し、良溶媒と貧溶媒の混合液をリンス液として用いるこ
とにより、膨潤収縮過程を温和に移行でき、溶解途中の
未露光領域が膨潤したまま溶解を続け、この現像残渣を
完全に除去することが可能となる。
【0014】
【実施例】
実施例1 ポリイミド前駆体ワニス:ポリイミド前駆体(15.0重量%)…50.0g アクリルモノマ:トリメチロールプロパントリアクリレート…10.0g 光反応開始剤:ベンゾフェノン …2.0g この組成の感光液を用いて、図2に示すプロセスで絶縁
膜にパターンを形成した。以下に詳しく説明する。
【0015】まず、5インチの前処理を施したSiウエ
ハー21上に上記感光材料をスピンコートして100℃
で1時間プリベークした。この塗膜22の上にネガ型の
ガラスマスク23を設置し、紫外線を照射した。次に、
現像液をN−メチル−2−ピロリドンでリンス液をイソ
プロピルアルコールで表1に示すプログラムでパドル現
像しパターン24を形成した。最後に残存しているポリ
イミド前駆体をポリイミド樹脂に変換するために280
℃でポストベークした。
【0016】現像後、ポストベーク後に現像残渣等を顕
微鏡で調べたが、発見されなかった。
【0017】
【表1】
【0018】実施例2 実施例1の感光液を用いて、同様に塗布、プリベーク、
露光した。この時、露光量を30〜300mJ/cm2 の範
囲でふった。次に、N−メチル−2−ピロリドンと1,
4−ジオキサンの混合液(体積比9:1)を現像液、エ
チルアルコールとメチルアルコールの混合液(体積比
7:3)をリンス液として、表2に示すプログラムの一
定条件でパドル現像しビアホールを形成した。
【0019】
【表2】
【0020】この時の露光量と現像後の残膜率の関係を
図3に示した。露光量80mJ/cm2以上で残膜率80%
以上となり、飽和に達していることがわかった。 比較例1 実施例1の感光液を用いて、同様に塗布、プリベーク、
露光した。この時、露光量を30〜300mJ/cm2 の範
囲でふった。次に、N−メチル−2−ピロリドンと1,
4−ジオキサンの混合液(体積比9:1)を現像液、エ
チルアルコールとメチルアルコールの混合液(体積比
7:3)をリンス液として、一定条件で超音波浸漬現像
しビアホールを形成した。
【0021】この時の露光量と現像後の残膜率の関係を
図4に示した。露光量200mJ/cm 2 以上で残膜率80
%以上となり、飽和に達していることがわかった。 実施例3 ポリイミド前駆体ワニス:ポリイミド前駆体(15.0重量%)…50.0g アクリルモノマ:トリメチロールプロパントリアクリレート…10.0g 光反応開始剤:ベンゾフェノン …2.0g この組成の感光液を用いて、図2に示すプロセスで絶縁
膜にパターンを形成した。以下に詳しく説明する。
【0022】まず、3インチの前処理を施したSiウエ
ハー上にスピンコートして100℃で1時間プリベーク
した。この塗膜の上にネガ型のガラスマスクを設置し、
紫外線を照射した。次に、N−メチル−2−ピロリドン
液で超音波浸漬現像し、その後N−メチル−2−ピロリ
ドン+イソプロピルアルコール(体積比1:1)混合液
で超音波浸漬リンスしパターンを形成した。最後に、残
存しているポリイミド前駆体をポリイミド樹脂に変換す
るために280℃でポストベークした。
【0023】現像後、ポストベーク後に現像残渣等を顕
微鏡で調べたが、発見されなかった。 実施例4 実施例3の感光液を用いて、同様に塗布、ペリベーク、
露光した。次に、N−メチル−2−ピロリドン液で超音
波浸漬現像し、その後N−メチル−2−ピロリドン+イ
ソプロピルアルコール(体積比1:1)混合液で超音波
浸漬リンスし、さらに、イソプロピルアルコールに浸漬
し再リンスしてパターンを形成した。最後に、低沸点溶
媒で再リンスしたので、実施例3の場合より乾燥が迅速
になった。
【0024】現像後に現像残渣等を顕微鏡で調べたが、
発見されなかった。 実施例5 実施例3の感光液を用いて、現像液をN−メチル−2−
ピロリドン+1,4−ジオキサン(体積比2:1)混合
液、第一リンス液をN−メチル−2−ピロリドン+エチ
ルアルコール+メチルアルコール(体積比2:1:1)
液、第二リンス液をエチルアルコールにした以外は実施
例4と同様にしてパターンを形成した。
【0025】現像後に現像残渣等を顕微鏡で調べたが、
発見されなかった。 比較例2 実施例3の感光液を用いて、リンス液をイソプロピルア
ルコールに変えた以外は全て実施例3と同様にしてパタ
ーンを形成した。現像後に現像残渣等を顕微鏡で調べた
が、膜表面に現像残渣と思われる白濁粉が残っているの
が観察された。
【0026】
【発明の効果】本発明に係る絶縁膜のパターン形成方法
を使用すれば、高密度実装用の印刷回路・プリント板・
配線板や電子部品の保護膜・層間絶縁等にビアホールを
形成する際、従来より少ない露光量でパターン形成可能
であり、また絶縁膜表面に生じる現像残渣等の不純物の
汚れを除去できるパターン形成方法を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】パドル現像法を説明する図である。
【図2】実施例の絶縁膜パターン形成方法を説明する図
である。
【図3】実施例における露光量と残渣率の関係を示す。
【図4】比較例の露光量と残渣率の関係を示す。
【符号の説明】
1…基板 2…現像液ノズル 3…リンス液ノズル 21…基板 22…感光材料 23…マスク 24…絶縁膜パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027 21/312 B 7352−4M (72)発明者 伊藤 隆司 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非感光性ポリイミド前駆体とアクリル系
    モノマと光反応開始剤を含む感光性樹脂を用いて絶縁膜
    を形成する時に、紫外線により選択的にパターン露光し
    た後、パドル現像法で現像することを特徴とする絶縁膜
    のパターン形成方法。
  2. 【請求項2】 前記パドル現像の現像液がN−メチル−
    2−ピロリドン、1,4−ジオキサンのうちの少なくと
    も1つを含んでいる請求項1記載の絶縁膜のパターン形
    成方法。
  3. 【請求項3】 前記パドル現像のリンス液がエチルアル
    コール、メチルアルコール、イソプロピルアルコールの
    うちの少なくとも1つを含んでいることを特徴とする請
    求項1記載の絶縁膜のパターン形成方法。
  4. 【請求項4】 非感光性ポリイミド前駆体とアクリル系
    モノマと光反応開始剤を含む感光性樹脂を用いて絶縁膜
    を形成する時に、紫外線により選択的にパターン露光
    し、次に未露光部を良溶媒を用いて浸漬現像で溶解させ
    た後、それに続いて良溶媒と貧溶媒の混合液でリンスし
    現像残渣を除去することを特徴とする絶縁膜のパターン
    形成方法。
  5. 【請求項5】 非感光性ポリイミド前駆体とアクリル系
    モノマと光反応開始剤を含む感光性樹脂を用いて絶縁膜
    を形成する時に、紫外線により選択的にパターン露光
    し、次に未露光部を良溶媒を用いて浸漬現像で溶解させ
    た後、それに続いて良溶媒と貧溶媒の混合液でリンス
    し、それに続いて貧溶媒で再度リンスし現像残渣を除去
    することを特徴とする絶縁膜のパターン形成方法。
  6. 【請求項6】 前記良溶媒がN−メチル−2−ピロリド
    ン及び1,4−ジオキサンのうちの少なくとも1つを含
    んでいることを特徴とする請求項4,5記載の絶縁膜の
    パターン形成方法。
  7. 【請求項7】 前記貧溶媒がエチルアルコール、メチル
    アルコール、イソプロピルアルコールのうちの少なくと
    も1つを含んでいることを特徴とする請求項4又は5記
    載の絶縁膜のパターン形成方法。
  8. 【請求項8】 高密度用の印刷回路・プリント板・配線
    板や電子部品の保護膜・層間絶縁膜用の絶縁膜であるこ
    とを特徴とする請求項1〜7のうちいずれか1項に記載
    の絶縁膜のパターン形成方法。
JP23273393A 1993-09-20 1993-09-20 絶縁膜のパターン形成方法 Withdrawn JPH0784373A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009164032A (ja) * 2008-01-09 2009-07-23 Konica Minolta Holdings Inc 有機エレクトロルミネッセンスパネルの製造方法、有機エレクトロルミネッセンス照明装置
CN103092008A (zh) * 2011-11-07 2013-05-08 上海华虹Nec电子有限公司 一种非感光性聚酰亚胺光刻工艺方法
JP2014165411A (ja) * 2013-02-27 2014-09-08 Nippon Zeon Co Ltd 配線回路基板の製造方法

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