JPH0425583A - 低応力ポリイミド膜の形成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、低応力ポリイミド膜の形成方法に関するもの
である。

［従来の技術］ 半導体素子をはじめとする電子デバイスにおいては、素
子の機能を維持するための保護膜や多層配線の層間を絶
縁するための層間絶縁膜として、ポリイミド系樹脂か用
いられているか、ポリイミド系材料とアルミニウム等の
配線材料、Ｓ１０゜等ノパッシヘーション材料との熱膨
張係数は大きく異なっているため、形成するポリイミド
膜の膜厚、素子構造によって、ウェハの反り、チップク
ラックの発生を引き起こすことかあった。これらを緩和
する方法として、ポリイミド系樹脂の熱膨張係数をシリ
コン基板の熱膨張係数に近ずけることか検討されている
。しかし、低熱膨張率のポリイミドにおいても膜厚か厚
くなったり、低熱膨張率のポリイミドを感光化させた場
合には、しはしはウェハのそりか増大するという事態に
遭遇した。

し発明か解決しようとする課題］ 本発明者らは、かかる従来技術の現状に鑑み、その改善
対策について鋭意検討を進めた結果、ポリイミド膜中の
残存溶媒かウェハのそりを増大していることをつきとめ
るとともに、この膜中の残存溶媒はポリイミド膜をアル
コール中に浸漬することにより容易に抽出てき、これに
より低応力ポリイミド膜となすことかできることを知見
し、本発明に到達したものである。

したがって、本発明の目的は既存のポリイミドを用いな
がら、簡単な方法でかつ確実に低応力ポリイミド膜を形
成する方法を提供せんとするものである。

［課題を解決するための手段］ かかる本発明の目的は、以下の構成、すなわち、基板上
にポリイミド膜を形成するに際し、下記（Ａ）〜（Ｃ）
の工程を経て形成されることを特徴とする低応力ポリイ
ミド膜の形成方法により達成される。

（Ａ）基板上にポリイミド前駆体を塗布した後、プリベ
ークを行ない、ポリイミド前駆体皮膜を形成する工程、 （Ｂ）該ポリイミド前駆体皮膜または該皮膜に加工処理
を施した後、アルコール中に浸漬する工程、 （Ｃ）加熱焼成する工程。

本発明において使用されるポリイミド膜は、テトラカル
ボン酸とジアミンを選択的に組み合わせ、これらを極性
溶媒中で反応させて、ポリイミド前駆体のワニスとした
後、このポリイミド前駆体のワニスを基板上に塗布して
２００〜４００°Ｃの範囲で熱処理を行ない脱水縮合す
ることにより得ることができるもので、公知のポリイミ
ド膜が使用できる。

具体的には、ピロメリット酸二無水物と４，４−ジアミ
ノジフェニルエーテル、３．３’　、４゜４′−ベンゾ
フェノンテトラカルボン酸二無水物と４，４′−ジアミ
ノジフェニルエーテル、３゜３’４．４’　−ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物と４，４′−ジアミノジフ
ェニルエーテル、ピロメリット酸二無水物とパラフェニ
レンジアミン、３．３’　、４．４’　−ビフェニルテ
トラカルボン酸二無水物とパラフェニレンジアミン、３
゜３’　、４．４−ビフェニルテトラカルボン酸二無水
物とパラフェニレンジアミンおよびビス（３−アミノプ
ロピル）テトラメチルジシロキサンなどから合成された
ポリイミドか好ましく用いられるが、これらに限定され
ない。

つぎに、低応力ポリイミド膜の形成方法について説明す
る。

まず、ポリイミド前駆体溶液を基板上に塗布した後、プ
リベークを行ないポリイミド前駆体皮膜を形成する。プ
リベークは、７０〜１１０℃の範囲で行なうのが好まし
い。

ついで、該ポリイミド前駆体皮膜には、必要に応じて、
公知の加工処理が施される。加工処理としては、例えば
ポジレジストをマスクとしてポジレジストの現像と同時
にポリイミドのエツチングを行う方法（例えば、Ｒ，Ａ
、Ｄｉｎｅ−Ｈａｒｔ、他Ｂｒ、Ｐｏｌｙｍ、Ｊ、３，
２２２　（１９７１））、ネガレジストをマスクにし、
ネガレジストの現像後にポリイミドをヒドラジンのよう
な有機アルカリでエツチングする方法（例えば、特開昭
５３−４９７０１号公報）、ポリイミド前駆体に感光性
を付与し、直接パターンを形成する方法（例えば、特開
昭５４−１４５７９４号公報）などが挙げられる。

ついで、前記ポリイミド前駆体皮膜はそのまま、あるい
は所定の加工処理を施したポリイミド前駆体皮膜はアル
コール中に浸漬される。ここで使用されるアルコールと
しては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコ
ール、ｎ−プロパツール、アミルアルコール、エチレン
グリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、
エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリ
コールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ
メチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエー
テル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、等が
挙げられるか、これらに限定されない。安価に得られか
つ改善効果の点からはメタノールが好ましい。

所定の浸漬処理の施されたポリイミド皮膜は、ついで加
熱焼成処理が施される。加熱焼成は、室温から４５０℃
の温度を選び、段階的に昇温するかある温度範囲を選び
連続的に昇温しながら５分〜５時間実施することが好ま
しい。例えば、１３０°Ｃで６０分熱処理後、２００’
Ｃ１３００°Ｃ１４００°Ｃで各々３０分ずつ加熱焼成
処理することができる。

［発明の効果コ 本発明は、上述のごとく構成したので、ポリイミド膜中
の残存溶媒を容易に抽出できるので、既存のポリイミド
を用いて容易かつ確実に低応力化ポリイミド膜を得るこ
とができるという顕著な実用効果を奏するものである。

（測定法） （１）試料の作製 ４インチシリコンウェハ上にポリイミド前駆体溶液をス
ピンナを用いて塗布し、８０℃で６０分乾燥する。必要
に応じて、ポリイミド前駆体皮膜を加工し、アルコール
中に浸漬する。ついで、１３０℃で６０分熱処理後、２
００℃、３００℃、４００°Ｃで各々３０分ずつ加熱焼
成処理する。

（２）そりの測定 （１）項で測定した試料を東京精密■製表面粗さ形状測
定機サーフコム１５００Ａを使用し、４インチシリコン
ウェハのそりを図示の方法で求めた。

［実施例］ 本発明を実施例に基すいて具体的に説明するか、本発明
はこれらに限定されない。

実施例１ ３．３’　、４．４’　　−ビフェニルテトラカルボン
酸二無水物１モルとパラフェニレンシアミン０゜９６モ
ル、ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキ
サン０．０４モルよりなる固形分濃度２０％のポリイミ
ド前駆体のワニスを重合した。

該ポリイミド前駆体のワニスを４インチシリコンウェハ
上に加熱焼成処理後の膜厚か２０μｍとなるように塗布
し、８０°Ｃで６０分プリベークした。

つきに、該プリベークしまた試料をメタノール中に１分
間浸漬した。浸漬後、スピンナを回転しながら乾燥し、
１３０℃で６０分熱処理後、２０００Ｃ１３００℃、４
００°Ｃで各々３０分ずつ窒素雰囲気中で加熱焼成した
。

このようにして得た試料を２３℃、５５％ＲＨ中で４８
時間調湿後、４インチシリコンウェハのそりを測定した
ところ１８μｍであった。

実施例２ 実施例１で作製したポリイミド前駆体のワニス１００重
量部に対して、ジメチルアミンエチルメタアクリレート
２０重量部、４−アジドベンサルアセトフェノン１重量
部およびＮ−フエニルジエタノールアミン０．５重量部
を混合し、感光性ポリイミド前駆体ワニスを得た。

つぎに、実施例１と同じ条件で試料を作製し、４インチ
シリコンウェハのそりを測定したところ３２μｍであっ
た。

比較例１ プリベーク後、メタノール中に浸漬する工程を行わない
他は、実施例１と同じ条件で試料を作製し、４インチシ
リコンウェハのそりを測定したところ３０μｍであった
。

比較例２ プリベーク後、メタノール中に浸漬する工程を行わない
他は、実施例２と同し条件で試料を作製し、４インチシ
リコンウェハのそりを測定したところ５４μｍであった
。

【図面の簡単な説明】

図はそりの測定方法を説明する概略正面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　基板上にポリイミド膜を形成するに際し、下記（Ａ）
   〜（Ｃ）の工程を経て形成されることを特徴とする低応
   力ポリイミド膜の形成方法。 （Ａ）基板上にポリイミド前駆体を塗布した後、プリベ
   ークを行ない、ポリイミド前駆体皮膜を形成する工程、 （Ｂ）該ポリイミド前駆体皮膜または該皮膜に加工処理
   を施した後、アルコール中に浸漬する工程、 （Ｃ）加熱焼成する工程。