JPH04150054A - ポリイミド膜の加工方法 - Google Patents
ポリイミド膜の加工方法Info
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- JPH04150054A JPH04150054A JP27458090A JP27458090A JPH04150054A JP H04150054 A JPH04150054 A JP H04150054A JP 27458090 A JP27458090 A JP 27458090A JP 27458090 A JP27458090 A JP 27458090A JP H04150054 A JPH04150054 A JP H04150054A
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- etching
- polyimide
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はポリイミド膜の加工方法に関し、特に半導体集
積回路装置のアルミニウム配線を積層構造とするための
眉間絶縁膜として用いられるポリイミド膜に微細なスル
ーホールの加工をする方法に関する。
積回路装置のアルミニウム配線を積層構造とするための
眉間絶縁膜として用いられるポリイミド膜に微細なスル
ーホールの加工をする方法に関する。
従来の方法を第３図（ａ）〜（ｄ）の製造工程縦断面図
で説明する。第３図（ａ）は通常の方法にて、基板１上
に下層アルミニウム配線２を形成した後、ポリイミド前
駆体溶液をスピン塗布法によってつけ、約４００℃まで
の加熱を行って、約１μｍ厚のポリイミド膜３を形成す
る。次に第３図（ｂ）に示すように、フォトレジスト５
を塗布し、フォトリソグラフィー法を用いて、スルーホ
ール開孔領域のフォトレジストを除去する。この時フォ
トレジストの膜厚は約２μｍ程度とし、少くともポリイ
ミド膜厚より厚くする０次に第３図（ｃ）に示すように
、酸素ガスを主体とした反応性イオンエツチング法を用
いて、ポリイミド膜及びフォトレジスト膜のエツチング
を行う、この時電極直径が約５００ｍｍの平行平板型リ
アクティブイオンエツチング装置を用いて、１３．５６
ＭＨｚ、４００Ｗの高周波電力を投入し、酸素ガスを１
０ｐａに保った場合、ポリイミド及びフォトレジストの
エツチング速度は共に約６０ＯＡ／分である。次に、通
常の有機酸系レジスト除去溶液を用いてフォトレジスト
を除去すると第３図（ｄ）に示すようにポリイミド膜に
開口部を形成することができる。
で説明する。第３図（ａ）は通常の方法にて、基板１上
に下層アルミニウム配線２を形成した後、ポリイミド前
駆体溶液をスピン塗布法によってつけ、約４００℃まで
の加熱を行って、約１μｍ厚のポリイミド膜３を形成す
る。次に第３図（ｂ）に示すように、フォトレジスト５
を塗布し、フォトリソグラフィー法を用いて、スルーホ
ール開孔領域のフォトレジストを除去する。この時フォ
トレジストの膜厚は約２μｍ程度とし、少くともポリイ
ミド膜厚より厚くする０次に第３図（ｃ）に示すように
、酸素ガスを主体とした反応性イオンエツチング法を用
いて、ポリイミド膜及びフォトレジスト膜のエツチング
を行う、この時電極直径が約５００ｍｍの平行平板型リ
アクティブイオンエツチング装置を用いて、１３．５６
ＭＨｚ、４００Ｗの高周波電力を投入し、酸素ガスを１
０ｐａに保った場合、ポリイミド及びフォトレジストの
エツチング速度は共に約６０ＯＡ／分である。次に、通
常の有機酸系レジスト除去溶液を用いてフォトレジスト
を除去すると第３図（ｄ）に示すようにポリイミド膜に
開口部を形成することができる。
従来の方法では、開孔径１μｍ程度より小さい寸法にて
スルーホール加工をすることが困難である。なぜなら酸
素ガスによるプラズマエツチングに対して、フォトレジ
ストとポリイミドのエツチング速度はほぼ同じであるか
ら、フォトレジストの膜厚はポリイミドの膜厚より大き
くする必要があり、通常のフォトリングラフィ工程では
約１μｍ厚程度にて使用するのに対し２μｍ厚以上の膜
厚を必要としてしまう。これはフォトレジストの解像性
にとって不利な要因であり、現状のフォトレジストでは
１μｍ程度以下のスルーホールを開孔できない。
スルーホール加工をすることが困難である。なぜなら酸
素ガスによるプラズマエツチングに対して、フォトレジ
ストとポリイミドのエツチング速度はほぼ同じであるか
ら、フォトレジストの膜厚はポリイミドの膜厚より大き
くする必要があり、通常のフォトリングラフィ工程では
約１μｍ厚程度にて使用するのに対し２μｍ厚以上の膜
厚を必要としてしまう。これはフォトレジストの解像性
にとって不利な要因であり、現状のフォトレジストでは
１μｍ程度以下のスルーホールを開孔できない。
このためフォトレジストに代えて酸素ガスプラズマのエ
ツチングに耐えられるマスクを使用する検討が行われて
いる。これによってマスク膜の膜厚を比較的薄くするこ
とが可能となり、すなわちマスク膜を開孔するためのフ
ォトレジストの膜厚を薄くすることができるため、微細
なスルーホールの開孔が可能となると予想されるからで
ある。
ツチングに耐えられるマスクを使用する検討が行われて
いる。これによってマスク膜の膜厚を比較的薄くするこ
とが可能となり、すなわちマスク膜を開孔するためのフ
ォトレジストの膜厚を薄くすることができるため、微細
なスルーホールの開孔が可能となると予想されるからで
ある。
この観点より本発明者はマスク膜としてプラズマＣＶＤ
法を用いたシリコンナイトライド膜やシリコン酸化膜、
あるいはスパッタ法を用いて、チタン膜やアルミ膜をポ
リイミド膜の上につけ検討した。これらのマスク膜の開
孔は従来のフォトリソグラフィー技術とドライエツチン
グ技術を用いて１μｍ径以下の微細寸法まで問題なく開
孔できたが、ポリイミドの酸素ガスプラズマによるエツ
チングに於いて、スルーホール密集度に応じて、エツチ
ング速度に大きな違いがでる問題が生じている。スルー
ホールが互いに密集している箇所や数１０μｍ程度の大
きなスルーホールに近接している箇所にある微細スルー
ホールに於けるポリイミドのエツチング速度は基板上の
ポリイミド表面がすべて露光している構造のいわゆるエ
ツチングモニター基板のポリイミドと同等のエツチング
速度が確保されるものの、比較的孤立した位置にあるス
ルーホールのポリイミドのエツチング速度は数分の１以
下になってしまう１本発明者はこの原因はポリイミド膜
が本来吸湿性があるためにポリイミド中にある水分がマ
スク膜によって封じ込められており、これがポリイミド
のプラズマエツチング雰囲気である低圧下におかれると
、マスクの開孔部から水分が発散するために、これが何
らかのエツチングの障害となり、孤立したスルーホール
はど発散の度合が大きい結果になると推定している。
法を用いたシリコンナイトライド膜やシリコン酸化膜、
あるいはスパッタ法を用いて、チタン膜やアルミ膜をポ
リイミド膜の上につけ検討した。これらのマスク膜の開
孔は従来のフォトリソグラフィー技術とドライエツチン
グ技術を用いて１μｍ径以下の微細寸法まで問題なく開
孔できたが、ポリイミドの酸素ガスプラズマによるエツ
チングに於いて、スルーホール密集度に応じて、エツチ
ング速度に大きな違いがでる問題が生じている。スルー
ホールが互いに密集している箇所や数１０μｍ程度の大
きなスルーホールに近接している箇所にある微細スルー
ホールに於けるポリイミドのエツチング速度は基板上の
ポリイミド表面がすべて露光している構造のいわゆるエ
ツチングモニター基板のポリイミドと同等のエツチング
速度が確保されるものの、比較的孤立した位置にあるス
ルーホールのポリイミドのエツチング速度は数分の１以
下になってしまう１本発明者はこの原因はポリイミド膜
が本来吸湿性があるためにポリイミド中にある水分がマ
スク膜によって封じ込められており、これがポリイミド
のプラズマエツチング雰囲気である低圧下におかれると
、マスクの開孔部から水分が発散するために、これが何
らかのエツチングの障害となり、孤立したスルーホール
はど発散の度合が大きい結果になると推定している。
本発明の目的は、スルーホールの密集度に関係なく、す
べての箇所において同じエツチング速度で、かつ１μｍ
以下の微細寸法まで正確に開孔できるポリイミド膜の加
工方法を提供することにある。
べての箇所において同じエツチング速度で、かつ１μｍ
以下の微細寸法まで正確に開孔できるポリイミド膜の加
工方法を提供することにある。
本発明のポリイミド膜の加工方法は、基板上につけられ
たポリイミド膜の表面に塗布シリカ溶液を塗布し熱処理
を施しシリカ膜を形成する工程と、形成されたシリカ膜
をフォトリソグラフィー法とシリコンドライエツチング
法を用いて選択的にシリカ膜を除去し開口部を形成する
工程と、酸素ガスを用いた等方性プラズマエツチング又
は異方性反応性イオンエツチング技術を用いシリカ膜の
除去された領域のポリイミド膜を除去する工程とを含む
ことを特徴として構成される。
たポリイミド膜の表面に塗布シリカ溶液を塗布し熱処理
を施しシリカ膜を形成する工程と、形成されたシリカ膜
をフォトリソグラフィー法とシリコンドライエツチング
法を用いて選択的にシリカ膜を除去し開口部を形成する
工程と、酸素ガスを用いた等方性プラズマエツチング又
は異方性反応性イオンエツチング技術を用いシリカ膜の
除去された領域のポリイミド膜を除去する工程とを含む
ことを特徴として構成される。
本発明のポリイミド膜の加工方法゛は、ポリイミドの酸
素ガスプラズマエツチングのマスクとして、比較的低温
で焼成した塗布シリカ膜を用いる。この塗布シリカ膜が
酸素ガスによるエツチングに対しては充分な阻止能力が
あり、さらに膜に多孔性があるため、水分の透過性が大
きく、ポリイミド中の水分が膜の表面の全面から発散す
ることができ、水分の発散が特定の箇所に集中すること
がないため、ポリイミドのスルーホールドライエツチン
グに支障をきたさないと考えられる。
素ガスプラズマエツチングのマスクとして、比較的低温
で焼成した塗布シリカ膜を用いる。この塗布シリカ膜が
酸素ガスによるエツチングに対しては充分な阻止能力が
あり、さらに膜に多孔性があるため、水分の透過性が大
きく、ポリイミド中の水分が膜の表面の全面から発散す
ることができ、水分の発散が特定の箇所に集中すること
がないため、ポリイミドのスルーホールドライエツチン
グに支障をきたさないと考えられる。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図（ａ）〜（ｆ＞は本発明を説明するための工程縦
断面図である。
断面図である。
まず、第１図（ａ）に示すように、基板１上に通常の方
法にて下層アルミニウム配線２を形成した後、約２００
ｃｐの粘度のポリイミド前駆体溶液を滴下し、毎分５０
００回転にて約３０秒間基板をスピン回転した後、窒素
中にて２５０℃３０分と４００℃１時間の加熱を行って
膜厚が１μｍのポリイミド膜３をつける。次に第１図（
ｂ）に示すように、約１ｃｐのシリカ溶液を滴下し、毎
分４０００回転−’ｒ−３０秒間基板をスピン回転した
後、窒素中にて１５０℃３０分の加熱を行って約１００
０Ａのシリカ膜４をつけた。次いで、第１図（ｃ）に示
すように、スピン塗布法にて約１μｍ厚のポジ型フォト
レジスト５をつけ、ステッパー型露光機を用いて露光し
、通常の現像によって１μｍ径程度のスルーホールパタ
ーンをレジストに転写した。次に第１図（ｄ）に示すよ
うに、直径約５０ｃｍのカソードカップリング平行平板
電極型ドライエツチング装置を用いて、ＣＦ４ガスを導
入し約ＩＱｐａの圧力下で１３゜５６ＭＨｚ５００Ｗの
高周波電力を加えたエツチング条件にて約３分間エツチ
ングし、シリカ膜の開孔をした。この時フォトレジスト
の開孔寸法とほぼ同一の寸法にてシリカの開孔ができた
。またポリイミド膜はほとんどエツチングされながった
。次に第１図（ｅ）に示すように、同一の装置にて酸素
を導入し約５ｐａの圧力にて４００Ｗの電力を加え、２
５分間エツチングすることによって、ポリイミド膜３の
開孔を行った。このとき７オトレジスト膜も共に除去さ
れた。ポリイミドの開孔寸法はシリカ開孔寸法よりも若
干法がったが問題ないレベルであった。特に、スルーホ
ールの密集度に関係なく、すべての箇所に於いて同じエ
ツチング速度で開孔できた。次いで第１図（ｆ）に示す
ように、上述した方法と同じ条件にてシリカ膜を除去し
た。以上によってポリイミド層間絶縁膜に微細なスルー
ホールを開孔できた。
法にて下層アルミニウム配線２を形成した後、約２００
ｃｐの粘度のポリイミド前駆体溶液を滴下し、毎分５０
００回転にて約３０秒間基板をスピン回転した後、窒素
中にて２５０℃３０分と４００℃１時間の加熱を行って
膜厚が１μｍのポリイミド膜３をつける。次に第１図（
ｂ）に示すように、約１ｃｐのシリカ溶液を滴下し、毎
分４０００回転−’ｒ−３０秒間基板をスピン回転した
後、窒素中にて１５０℃３０分の加熱を行って約１００
０Ａのシリカ膜４をつけた。次いで、第１図（ｃ）に示
すように、スピン塗布法にて約１μｍ厚のポジ型フォト
レジスト５をつけ、ステッパー型露光機を用いて露光し
、通常の現像によって１μｍ径程度のスルーホールパタ
ーンをレジストに転写した。次に第１図（ｄ）に示すよ
うに、直径約５０ｃｍのカソードカップリング平行平板
電極型ドライエツチング装置を用いて、ＣＦ４ガスを導
入し約ＩＱｐａの圧力下で１３゜５６ＭＨｚ５００Ｗの
高周波電力を加えたエツチング条件にて約３分間エツチ
ングし、シリカ膜の開孔をした。この時フォトレジスト
の開孔寸法とほぼ同一の寸法にてシリカの開孔ができた
。またポリイミド膜はほとんどエツチングされながった
。次に第１図（ｅ）に示すように、同一の装置にて酸素
を導入し約５ｐａの圧力にて４００Ｗの電力を加え、２
５分間エツチングすることによって、ポリイミド膜３の
開孔を行った。このとき７オトレジスト膜も共に除去さ
れた。ポリイミドの開孔寸法はシリカ開孔寸法よりも若
干法がったが問題ないレベルであった。特に、スルーホ
ールの密集度に関係なく、すべての箇所に於いて同じエ
ツチング速度で開孔できた。次いで第１図（ｆ）に示す
ように、上述した方法と同じ条件にてシリカ膜を除去し
た。以上によってポリイミド層間絶縁膜に微細なスルー
ホールを開孔できた。
第２図（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施例を説明する
ための工程縦断面図である。まず第２図（ａ）に示すよ
うに、ポリイミド膜３上にシリカ膜４をつけ開孔する。
ための工程縦断面図である。まず第２図（ａ）に示すよ
うに、ポリイミド膜３上にシリカ膜４をつけ開孔する。
次に、直径約１５ｃｍの同軸電極型ドライエツチング装
置を用い、酸素ガスを導入し６０ｐａの圧力で１３．５
６ＭＨｚ２００Ｗの高周波電力を印加して約３分間エツ
チングし、ポリイミドの膜厚方向に約５０００Ａエツチ
ングする。このときエツチング断面形状は第２図（ｂ）
に示すような膜の横方向にも広がった形状となる。
置を用い、酸素ガスを導入し６０ｐａの圧力で１３．５
６ＭＨｚ２００Ｗの高周波電力を印加して約３分間エツ
チングし、ポリイミドの膜厚方向に約５０００Ａエツチ
ングする。このときエツチング断面形状は第２図（ｂ）
に示すような膜の横方向にも広がった形状となる。
次に第１の実施例の第１図（ｅ）で用いたのと同一の条
件にて１５分間エツチングする。これにより、第２図（
ｃ）に示すようにエツチング形状はすりばち状にするこ
とができる。これはスルーホール部に於いて、上層アル
ミニウム配線が被覆性よく付けるなめに行うものである
。上層アルミニウム膜をスパッタ法でつけるとスルーホ
ールが微細寸法になるほど被覆性が悪くなることを克服
するためである。
件にて１５分間エツチングする。これにより、第２図（
ｃ）に示すようにエツチング形状はすりばち状にするこ
とができる。これはスルーホール部に於いて、上層アル
ミニウム配線が被覆性よく付けるなめに行うものである
。上層アルミニウム膜をスパッタ法でつけるとスルーホ
ールが微細寸法になるほど被覆性が悪くなることを克服
するためである。
本実施例に示すとうり、マスク材として塗布シリカ膜を
用いることによってスルーホールの密集度に依存しない
、微細なスルーホールをポリイミド層間絶縁膜に開孔す
ることができた。この理由は、約１５０℃という比較的
低温で成膜した塗布シリカ膜が多孔質で透湿性があるた
めに、ポリイミド層中の水分が容易に発散する結果、孤
立した位置にあるスルーホール部に於ける水分の発散が
ポリイミドのエツチングを妨害しないためであると考え
られる。
用いることによってスルーホールの密集度に依存しない
、微細なスルーホールをポリイミド層間絶縁膜に開孔す
ることができた。この理由は、約１５０℃という比較的
低温で成膜した塗布シリカ膜が多孔質で透湿性があるた
めに、ポリイミド層中の水分が容易に発散する結果、孤
立した位置にあるスルーホール部に於ける水分の発散が
ポリイミドのエツチングを妨害しないためであると考え
られる。
以上説明したように本発明は、ポリイミド膜を用いた眉
間絶縁膜に微細なスルーホールを開孔するにあたり、ポ
リイミド膜の酸素ガスプラズマエツチングのマスクとし
て、比較的低温で焼成した塗布シリカ膜を用いることに
より１μｍ以下の微細寸法までポリイミド層間絶縁膜に
正確に開孔でき、かつスルーホールの密集度に関係なく
、すべての箇所において同じエツチング速度で開孔でき
るという効果が得られる。
間絶縁膜に微細なスルーホールを開孔するにあたり、ポ
リイミド膜の酸素ガスプラズマエツチングのマスクとし
て、比較的低温で焼成した塗布シリカ膜を用いることに
より１μｍ以下の微細寸法までポリイミド層間絶縁膜に
正確に開孔でき、かつスルーホールの密集度に関係なく
、すべての箇所において同じエツチング速度で開孔でき
るという効果が得られる。
その結果、微細な設計寸法を用いた大規模集積回路が低
コストで供給できるという効果が得られる。
コストで供給できるという効果が得られる。
他の実施例を説明するための主要工程の縦断面図、第３
図（ａ）〜（ｄ）は従来の方法を説明するための工程順
縦断面図である。 １・・・基板、２・・・下層アルミニウム配線、３・・
・ポリイミド膜、４・・・シリカ膜、５・・・フォトレ
ジスト。
図（ａ）〜（ｄ）は従来の方法を説明するための工程順
縦断面図である。 １・・・基板、２・・・下層アルミニウム配線、３・・
・ポリイミド膜、４・・・シリカ膜、５・・・フォトレ
ジスト。
Claims (1)
- 基板上につけられたポリイミド膜の表面に塗布シリカ
溶液を塗布し熱処理を施しシリカ膜を形成する工程と、
該シリカ膜をフォトリソグラフィー法とシリコン酸化膜
ドライエッチング法を用いて選択的にシリカ膜を除去し
開口部を形成する工程と、酸素ガスを用いた等方性プラ
ズマエッチング又は異方性反応性イオンエッチング技術
を用いシリカ膜の除去された領域のポリイミド膜を除去
する工程とを含むことを特徴とするポリイミド膜の加工
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27458090A JPH04150054A (ja) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | ポリイミド膜の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27458090A JPH04150054A (ja) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | ポリイミド膜の加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04150054A true JPH04150054A (ja) | 1992-05-22 |
Family
ID=17543727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27458090A Pending JPH04150054A (ja) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | ポリイミド膜の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04150054A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150112865A (ko) | 2014-03-28 | 2015-10-07 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 단강품용 저합금강 및 크랭크축 |
-
1990
- 1990-10-12 JP JP27458090A patent/JPH04150054A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150112865A (ko) | 2014-03-28 | 2015-10-07 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 단강품용 저합금강 및 크랭크축 |
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