JPH09265186A

JPH09265186A - レジスト材料及び薄膜多層回路基板の製造方法

Info

Publication number: JPH09265186A
Application number: JP8074653A
Authority: JP
Inventors: Masahide Yamamoto; 昌英山本; Yoshikatsu Ishizuki; 義克石月; Minoru Takechi; 稔武市; Masami Koshiyama; 雅巳腰山; Hideko Yuda; 英子湯田; Hideaki Kataoka; 英明片岡
Original assignee: Fujitsu Ltd; Nippon Zeon Co Ltd
Current assignee: Zeon Corp; Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】薄膜多層回路基板の製造に利用した際に、耐
熱性及び断面形状の面で優れたレジストパターンを形成
することのできるレジスト材料を提供することを目的と
する。【解決手段】エポキシ基で変性した環状オレフィン系
樹脂及び該環状オレフィン系樹脂を光架橋可能な架橋剤
を含んでなるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパターン形成用レジ
スト材料及びそれを使用した半導体装置の製造方法に関
する。本発明は、さらに詳しく述べると、特にリフトオ
フ法に適したパターン形成用レジスト材料、そしてそれ
を使用した薄膜多層回路基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜多層回路基板は、周知の通り、基板
上に絶縁層と配線層を交互に積層することによって製造
されている。ここで、絶縁層としては、耐熱性、耐溶剤
性及び強度に優れたポリイミドを使用するのが一般的で
あり、また、配線層としては、電気抵抗が低く、比較的
に安価な銅を使用するのが一般的である。しかし、ポリ
イミドの薄膜と銅の薄膜を直接に積層したのでは、配線
層の銅が絶縁層のポリイミド膜内に徐々に拡散するマイ
グレーションと呼ばれる現象が引き起こされることの結
果、配線がショートすることが屡々である。マイグレー
ションの問題を回避するため、通常、ポリイミドの薄膜
と銅の薄膜の中間に保護用金属としてのクロムの薄膜を
介在させること、すなわち、配線層をクロム−銅−クロ
ムの３層構造とすることが行われている。

【０００３】クロム−銅−クロムの３層構造からなる配
線層を有する薄膜多層回路基板は、従来、いろいろな手
法に従って製造されている。例えば、図１に順を追って
断面で示すように、次のような工程で製造されている。工程Ａ：絶縁層としてのポリイミド薄膜（図示せず）を
有する基板１１の作製。

【０００４】工程Ｂ：膜厚８００Å程度のクロム層１
２、膜厚５μm 程度の銅層１３及び膜厚８００Å程度の
クロム層１４からなるベタ膜の形成。常用の成膜方法を
使用して３層を順次形成。工程Ｃ：ベタ膜のエッチングに際してマスクとして使用
するパターニング用レジスト膜１５の形成。例えば、ノ
ボラック系レジストの使用。

【０００５】工程Ｄ：ベタ膜のエッチング。ウエットエ
ッチング又はドライエッチングのいずれでもよい。工程Ｅ：レジスト膜１５の除去による配線層の露出。また、上記したような手法に代えて、図２に順を追って
断面で示すように、次のような工程でも製造されてい
る。

【０００６】工程Ａ：図１の工程Ａの如く絶縁層付き基
板１１を用意した後、膜厚８００Å程度のクロム層１２
及び膜厚５μm 程度の銅層１３からなるベタ膜の形成。
常用の成膜方法を使用して２層を順次形成。工程Ｂ：ベタ膜の配線パターン形成部位に銅メッキを行
うために、その部位が露呈したメッキ用レジスト膜２５
の形成。

【０００７】工程Ｃ：メッキ用レジスト膜２５をマスク
とした銅メッキ。工程Ｄ：レジスト膜２５の除去と、それに続けたドライ
エッチングによる配線パターン形成部位以外のベタ膜の
除去。工程Ｅ：パターニング用レジスト膜３５の形成と、それ
に続けた膜厚８００Å程度のクロム層１４の形成。

【０００８】工程Ｆ：レジスト膜３５の除去による配線
層の露出。しかし、これらの方法で製造された薄膜多層回路基板で
は、銅の薄膜１３の上下にはそれぞれクロム薄膜１２及
び１４が存在するけれども側面には存在しないので、銅
とポリイミドが直接的に接触することが可能であり、し
たがって、配線層の銅が絶縁層のポリイミド膜内に拡散
するマイグレーションの可能性が依然として存在してい
る。

【０００９】銅のマイグレーションの可能性の問題を解
決するため、図１（Ｅ）及び図２（Ｆ）に示した積層配
線の銅の薄膜１３の側面をクロメート（Ｃｒ₂Ｏ₃・Ｃ
ｒＯ ₃・ｘＨ₂Ｏ）の被膜で覆う方法も公知である。し
かし、この方法は、クロメート膜の信頼性や化学的性質
に問題があり、十分な解決方法とはなっていない。さら
に、上記したような方法は、手番が長く、コストが高い
ことから、低コストで微細配線を形成する方法が望まれ
ている。

【００１０】本発明者らは、最近、上記したようないろ
いろな問題点を解決し得るものとして、リフトオフ法と
スパッタ法を組み合わせて用いた改良された積層配線の
形成方法を発明し、特許出願した（平成６年１０月１１
日出願の特願平６−２４５２９６号を参照されたい）。
この配線形成方法は、図３に順を追って断面で示すよう
に、次のような工程を包含している。

【００１１】工程Ａ：絶縁層（ポリイミド膜；図示せ
ず）付き基板１１の表面に、配線パターンに対応する開
口を有するレジスト膜４５を形成。レジスト膜には、リ
フトオフ用レジスト材料を使用。工程Ｂ：保護用金属（クロム）層１２のスパッタリン
グ。クロムターゲット（図示せず）と基板１１の間の間
隔をほぼ１５cmの如く短くして、レジスト膜４５の開口
の底面及び壁面に少なくともクロムを被着。

【００１２】工程Ｃ：スパッタリング又は蒸着法による
銅の薄膜１３及びクロム層１２の形成。この成膜は、タ
ーゲットと基板の間の間隔を工程Ｂよりも長くして、ほ
ぼ４０cmもしくはそれ以上（一般的な電子ビーム蒸着装
置と同様）、順次実施。工程Ｄ：リフトオフ法によるレジスト膜４５の剥離。配
線層が露出するが、銅の薄膜１３の側面は、保護用のク
ロム層１２で被覆されている。

【００１３】ところで、このリフトオフ法にスパッタ法
を組み合わせた方法では、工程Ａにおいて基板１１上に
被着されるべきリフトオフ用レジスト材料の耐熱性とそ
のレジスト膜の断面形状が特に重要である。例えば、耐
熱性の指標としては、引き続く金属膜の形成工程で、
クラックやパターンだれが発生しないこと、最後の工
程で基板からの剥離を困難にする熱変成（コゲつき）が
発生しないこと、などがあり、また、断面形状の指標と
しては、膜厚が十分に大きいこと（例えば、５μm 厚
の配線であれば、レジスト膜の膜厚は１０μm 程度）、
高解像度であること（配線幅で、約１０μm ）、配
線パターンに対応する開口が、逆テーパの断面を有し、
最終的なレジスト膜の剥離を確実かつ容易にすること、
などがある。しかしながら、現在商業的に入手可能なレ
ジスト材料のなかで、これらの要件をすべて満たすもの
はなく、したがって、新規なレジスト材料の開発が要求
されている。

【００１４】他方において、本発明者らは、エポキシ基
を有する環状オレフィン系樹脂と架橋剤とを含有する樹
脂組成物が、絶縁材料として有用であるという知見を
得、すでに特許出願した（平成７年１月２５日付で出願
の特願平７−２８７６６号を参照されたい）。この樹脂
組成物は、膜厚１０μｍ程度の塗布が容易であるほか、
架橋剤の使用によって高耐熱性と高解像度を導くことが
できる。本発明を完成するに当って、かかる樹脂組成物
が本発明者らによってすでに見い出されていたことは重
要である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来の技術の問題点を解消して、薄膜多層回路基板
の製造に利用した際に、耐熱性及び断面形状の面で優れ
たレジストパターンを形成することのできるレジスト材
料を提供することを目的とする。また、本発明のもう１
つの目的は、リフトオフ法を適用可能な薄膜多層回路基
板の製造方法を提供することにある。

【００１６】本発明のその他の目的は、以下に記載する
本発明の詳細な説明から容易に理解することができるで
あろう。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、その１
つの面において、エポキシ基で変性した環状オレフィン
系樹脂及び該環状オレフィン系樹脂を光架橋可能な架橋
剤を含んでなることを特徴とするパターン形成用レジス
ト材料が提供される。本発明の実施において用いること
のできるエポキシ変性環状オレフィン系樹脂は、好まし
くは、熱可塑性ノルボルネン系樹脂にエポキシ基を導入
することによって得られたエポキシ変性熱可塑性ノルボ
ルネン系樹脂である。ここで、エポキシ変性環状オレフ
ィン系樹脂のエポキシ変性率は、該ポリマーあるいは樹
脂の重量に対するエポキシ基の酸素の重量％で示して、
好ましくは０．０５〜２重量％、さらに好ましくは０．
０８〜１重量％である。

【００１８】また、エポキシ変性環状オレフィン系樹脂
と組み合わせて用いられかつ該環状オレフィン系樹脂を
光架橋可能な架橋剤は、好ましくは、ビスアジド化合物
であり、そして前記環状オレフィン系樹脂中に含まれる
エポキシ基のモル量に対して０．０５〜１０倍モル量、
さらに好ましくは０．１５〜４倍モル量の量で用いられ
る。さらに加えて、本発明のレジスト材料は、好ましく
は、さらに染料を含むことができる。さらにまた、本発
明のレジスト材料では、それを用いてレジストパターン
を形成する際、使用する露光光源の波長の調整により、
得られるレジストパターンのテーパ角を調節することが
できる。

【００１９】本発明のレジスト材料は、半導体装置及び
その他の装置の製造において有利に使用することができ
るというものの、なかんずく、リフトオフ法を使用して
薄膜多層回路基板を製造するのに有利に使用することが
できる。本発明によれば、そのもう１つの面において、
絶縁層及び配線層を交互に積層して有しかつ含まれる配
線層の層構成材料がその配線層に隣接する絶縁層内に拡
散するのを防止し得る構造を有する薄膜多層回路基板を
製造する方法であって、エポキシ基で変性した環状オレ
フィン系樹脂及び該環状オレフィン系樹脂を光架橋可能
な架橋剤を含むレジスト材料を使用してリフトオフ法に
よりレジストパターンを形成する工程を含んでなること
を特徴とする薄膜多層回路基板の製造方法が提供され
る。

【００２０】本発明による薄膜多層回路基板の製造方法
は、好ましくは、下記の工程：基板上に絶縁層を形成
し、前記絶縁層上に前記レジスト材料を塗布してレジス
ト膜を形成し、前記レジスト膜の配線パターン形成部位
をテーパ角の調整下に除去して、逆テーパの窓状開口を
有するレジストパターンを形成し、前記レジストパター
ン上に、そのパターンの開口の底面及び側面も被覆する
形で第１の配線材料の層を形成し、前記第１の配線材料
の層の上に、前記レジストパターンの開口の少なくとも
底面を被覆する形で第２の配線材料の層を形成し、前記
第２の配線材料の層の上にさらに、前記第１の配線材料
と同一もしくは異なる配線材料からなる第３の配線材料
の層を形成し、そして前記レジストパターンを、その上
方に形成された前記配線材料の層とともに除去するこ
と、を含んでいる。

【００２１】本発明方法の実施において、好ましくは、
前記のエポキシ基で変性した環状オレフィン系樹脂のエ
ポキシ変性率を０．０５〜２重量％、特に０．０８〜１
重量％の範囲で調節することにより、得られるレジスト
パターンの逆テーパの窓状開口のテーパ角を調整するこ
とができる。また、前記架橋剤としてビスアジド化合物
を使用し、このビスアジド化合物の使用量を前記環状オ
レフィン系樹脂中に含まれるエポキシ基のモル量に対し
て０．０５〜１０倍モル量、特に０．１５〜４倍モル量
の範囲で調節することにより、得られるレジストパター
ンの逆テーパの窓状開口のテーパ角を調整することもで
きる。

【００２２】さらにまた、前記レジスト材料中でさらに
染料を使用し、この染料の種類及び使用量を調節するこ
とにより、得られるレジストパターンの逆テーパの窓状
開口のテーパ角を調整することもできる。さらにまた、
レジストパターンを形成する際、使用する露光光源の波
長を調整することにより、得られるレジストパターンの
逆テーパの窓状開口のテーパ角を調整することもでき
る。ここで、波長の調整には、所望の波長を有する光源
を使用してもよく、さもなければ、適当なフィルターを
使用して所望の波長を選択してもよい。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明によるパターン形成用レジ
スト材料は、エポキシ基で変性した環状オレフィン系樹
脂及びこのエポキシ変性環状オレフィン系樹脂を光の作
用により架橋させることができる、すなわち、光架橋可
能なあるいは光架橋性の架橋剤を含んで構成される。こ
のレジスト材料の主剤として用いられるエポキシ変性環
状オレフィン系樹脂は、耐熱性に優れ、また、架橋剤と
組み合わせることによって、より高い耐熱性及び解像度
を奏することができる。また、この環状オレフィン系樹
脂は、膜厚１０μm 程度の薄膜として成膜することがで
きる。

【００２４】エポキシ変性環状オレフィン系樹脂は、種
々の樹脂材料を包含するというものの、好ましくは、熱
可塑性ノルボルネン系樹脂にエポキシ基を導入すること
によって得られるエポキシ変性熱可塑性ノルボルネン系
樹脂である。適当なエポキシ変性熱可塑性ノルボルネン
系樹脂は、以下に列挙するものに限定されるわけではな
いけれども、次のようなものを包含する。なお、本願明
細書において、「重合」及び「重合体」とは、特に断ら
ないかぎり「共重合」及び「共重合体」をも含めるとい
うことを理解されたい。

【００２５】（１）熱可塑性ノルボルネン系樹脂に、エ
ポキシ基含有不飽和モノマーをグラフト反応させて得ら
れるもの。グラフト反応は、パーオキシド等のラジカル
発生剤を用いて、溶液中で樹脂とエポキシ基含有不飽和
モノマーとを反応させる方法（溶液法）あるいは樹脂と
エポキシ基含有不飽和モノマーとラジカル発生剤とを溶
融混練して反応させる方法（溶融法）により行うことが
できる。

【００２６】（２）二重結合を有する熱可塑性ノルボル
ネン系樹脂に、エポキシ化剤を反応させて得られるも
の。エポキシ化反応は、公知の方法により、二重結合を
有する熱可塑性ノルボルネン系樹脂とエポキシ化剤とを
有機溶媒中で反応させることにより行うことができる。
上記及びそれ以外のエポキシ変性熱可塑性ノルボルネン
系樹脂は、いろいろな公知の出発物質から製造すること
ができる。例えば、出発物質としての熱可塑性ノルボル
ネン系樹脂としては、以下に列挙するものに限定される
わけではないけれども、次のようなものを挙げることが
できる。

【００２７】（１）少なくとも１種類のノルボルネン型
モノマーを開環重合して得られる開環重合体又はこの重
合体の水素添加物。ノルボルネン型モノマーとしては、
例えば、ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、ジメタ
ノオクタヒドロナフタレン、ジメタノシクロペンタジエ
ノナフタレンやその誘導体を挙げることができる。（２）少なくとも１種類のノルボルネン型モノマーと、
このモノマーと共重合可能な不飽和モノマーとの付加共
重合体又はこの共重合体の水素添加物。共重合性不飽和
モノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、１
−オクテン等のα−オレフィン、シクロペンテン、シク
ロヘキセン等の脂環式オレフィン、スチレン等のビニル
芳香族化合物、その他を挙げることができる。

【００２８】（３）少なくとも１種類のノルボルネン型
モノマーの付加重合体又はその重合体の水素添加物。（４）少なくとも１種類のノルボルネン型モノマーと、
非共役ジエンとの付加共重合体。非共役ジエンとして
は、例えば、１，４−ヘキサジエン、１，６−オクタジ
エン、ノルボルナジエンなどを挙げることができる。

【００２９】（５）少なくとも１種類のノルボルネン型
モノマー、非共役ジエン及び共重合可能なその他の不飽
和モノマーの付加共重合体。（６）ジメタノオクタヒドロナフタレンとエチレンとの
付加共重合体。（７）ジメタノオクタヒドロナフタレンとジシクロペン
タジエンとの開環共重合体の水素添加物。

【００３０】（８）ジメタノオクタヒドロナフタレン、
エチレン及び５−エチリデン−２−ノルボルネンのラン
ダム付加共重合体。また、エポキシ基含有不飽和モノマーとしては、グリシ
ジルエステル、不飽和ポリカルボン酸のモノグリシジル
エーテル又はポリグリシジルエーテル、不飽和グリシジ
ルエーテル、アルキレンオキシド基含有不飽和モノマ
ー、グリシジル基含有ビニル芳香族化合物、エポキシ基
含有ビニルモノマー、エポキシ基含有環状不飽和モノマ
ーなどを挙げることができる。さらに、エポキシ化剤と
しては、過酸、ハイドロパーオキサイドなどをあげるこ
とができる。

【００３１】これらのエポキシ変性熱可塑性ノルボルネ
ン系樹脂は、その分子鎖の内部又は側鎖もしくは末端部
にエポキシ基を有するものであり、そして、通常、５０
００〜２０００００、好ましくは８０００〜１００００
０の数平均分子量（シクロヘキサンを溶媒としてＧＰＣ
分析により測定）を有している。また、上記したような
エポキシ変性環状オレフィン系樹脂において、それに含
まれるエポキシ基の含有量、換言すると、エポキシ変性
率は、種々のファクタに応じて広く変更することができ
るというものの、好ましくは、０．０５〜２重量％の範
囲内である。特に、本発明のレジスト材料では、その材
料中に主剤として含まれるエポキシ変性樹脂のエポキシ
変性率を０．０５〜２重量％の範囲で調節することによ
り、得られるレジストパターンの逆テーパの窓状開口の
テーパ角を任意に調整することができる。また、本発明
の実施において、必要ならば、エポキシ変性樹脂のエポ
キシ変性率を２重量％よりも大きくしてもよい。

【００３２】上記したようなエポキシ変性熱可塑性ノル
ボルネン系樹脂は、本発明のレジスト材料の調製におい
て、単独で使用してもよく、さもなければ、２種類もし
くはそれ以上の樹脂を組み合わせて使用してもよい。ま
た、かかるエポキシ変性熱可塑性ノルボルネン系樹脂
と、エポキシ基を含まない熱可塑性ノルボルネン系樹脂
とを組み合わせて使用してもよい。また、当業者に容易
に理解されるように、エポキシ変性熱可塑性ノルボルネ
ン系樹脂は、必要に応じて、エポキシ基以外に、例えば
水酸基、エステル基、有機ケイ素基、カルボン酸基等の
任意の官能基を有していてもよい。

【００３３】本発明によるパターン形成用レジスト材料
では、このようなエポキシ変性環状オレフィン系樹脂と
組み合わせて、上記において「光架橋」なる語を定義し
た光架橋可能な架橋剤が用いられる。この光架橋可能な
架橋剤は、主剤たる環状オレフィン系樹脂に作用してこ
れを架橋させ、得られるレジスト材料の耐熱性及び解像
度をさらに高めることができる。さらに具体的に説明す
ると、この光架橋性架橋剤は、ｇ線、ｈ線、ｉ線等の紫
外線、遠紫外線、Ｘ線、電子線等の活性光線の照射によ
り、環状オレフィン系樹脂と反応し、その架橋物を生成
可能な物質である。本発明で使用することのできる好ま
しい架橋剤としては、例えば、ビスアジド化合物、特に
芳香族ビスアジド化合物を挙げることができる。

【００３４】本発明の実施において有利に使用すること
の芳香族ビスアジド化合物としては、以下に記載するも
のに限定されるわけではないけれども、４，４’−ジア
ジドカルコン、２，６−ビス（４’−アジドベンザル）
シクロヘキサノン、２，６−ビス（４’−アジドベンザ
ル）−４−メチルシクロヘキサノン、４，４’−ジアジ
ドジフェニルスルホン、４，４’−ジアジドベンゾフェ
ノン、４，４’−ジアジドジフェニル、４，４’−ビス
アジドスチルベン、２，２’−ビスアジドスチルベン、
４，４’−ジアジド−３，３’−ジメチルジフェニル、
２，７−ジアジドフルオレン、４，４’−ジアジドフェ
ニルメタンなどが挙げられる。これらのビスアジド化合
物は、単独で使用してもよく、さもなければ、２種類も
しくはそれ以上の化合物を組み合わせて使用してもよ
い。

【００３５】架橋剤としての上記したようなビスアジド
化合物は、通常、ポリマーあるいは樹脂中に含まれるエ
ポキシ基のモル量に対して０．０５〜１０倍モル量で、
好ましくは０．１５〜４倍モル量で用いられる。このビ
スアジド化合物の量が０．０５倍モル量を下回ると、所
期の架橋効果を得ることができず、また、反対に１０倍
モル量を上回ってもより優れた架橋効果を得ることはで
きない。本発明のレジスト材料では、特に、このビスア
ジド化合物の使用量を、ポリマーあるいは樹脂中に含ま
れるエポキシ基のモル量に対し、０．１５〜４倍モル量
の範囲内で調節することにより、得られるレジストパタ
ーンの逆テーパの窓状開口のテーパ角を任意に調整する
ことができる。

【００３６】別法として、光架橋性架橋剤は、もしも同
様な架橋効果を得ることができるならば、その架橋剤に
代えてもしくはその架橋剤と組み合わせて、その他の光
反応性物質あるいは加熱によりその能力を発揮し得る硬
化剤を使用してもよい。光反応性物質の一例として、光
アミン発生剤、すなわち、上記したような活性光線の照
射によってアミンを生成可能な化合物を挙げることでき
る。適当な光アミン発生剤の例としては、脂肪族アミ
ン、脂環式アミン又は芳香族アミンのｏ−ニトロベンジ
ルオキシカルボニルカルバメートなどを挙げることがで
きる。また、光反応性物質のもう１つの例として、光酸
発生剤（ＰＡＧ）、すなわち、活性光線の照射によって
ブレンステッド酸又はルイス酸を生成可能な化合物を挙
げることができる。適当な光酸発生剤の例としては、オ
ニウム塩、ハロゲン化有機化合物、キノンジアジド化合
物、有機酸アミド化合物、有機酸イミド化合物などを挙
げることができる。さらにまた、加熱によりその能力を
発揮し得る硬化剤としては、エポキシ樹脂硬化剤として
知られている脂肪族ポリアミン、脂環式ポリアミン、芳
香族ポリアミン、ビスアジド、酸無水物、ジカルボン
酸、多価フェノール、ポリアミドなどを挙げることがで
きる。

【００３７】本発明によるパターン形成用レジスト材料
は、上記したエポキシ変性環状オレフィン系樹脂及び光
架橋可能な架橋剤に加えて、この技術分野において公知
の添加剤を任意に含有することができる。適当な添加剤
としては、例えば、ベンゾフェノン、アントラキノン、
ニトロベンゼン、ニトロアニリン、ジフェニルスルフィ
ドなどの増感剤、ハイドロキノンなどの保存安定剤、そ
の他を挙げることができる。

【００３８】本発明のパターン形成用材料では、好まし
くは、その材料中でさらに染料を使用し、この染料の種
類及び使用量を調節することにより、得られるレジスト
パターンの逆テーパの窓状開口のテーパ角を任意に調整
することができる。ここで使用することのできる染料
は、それをレジスト材料中に混入した場合、その染料の
吸収帯の相違により露光光源からの活性光線を選択的に
吸収して、得られるレジストパターンの逆テーパの窓状
開口のテーパ角を調整可能な染料である。適当な染料と
しては、各種の光吸収性染料、具体的には、ＥＡＢ（商
品名、保土谷化学製）、カヤコールＣ（商品名、新日菱
化工製）、オイルイエローＧＧＳ（商品名、オリエント
工業製）などを挙げることができる。これらの染料は、
単独で使用してもよく、さもなければ、２種類もしくは
それ以上の染料を組み合わせて使用してもよい。レジス
ト材料中における染料の含有量は、所望とする効果、特
に得ようとする逆テーパの程度に応じて広く変更し得る
というものの、通常、レジスト材料の全量を基準にして
０．５〜１５重量％の範囲内で変更することができ、さ
らに好ましくは０．５〜５．０重量％の範囲で変更する
ことができる。

【００３９】本発明のレジスト材料は、上記したような
成分から常法に従って調製することができる。すなわ
ち、エポキシ変性環状オレフィン系樹脂、架橋剤及び任
意に染料、その他の添加剤を均一に混合して樹脂組成物
とすることができる。樹脂中に架橋剤等を均一に分散さ
せるためには、例えば、これらの成分を前記樹脂を溶解
可能な溶媒中に溶解もしくは分散させた後、溶媒のみを
除去する方法を使用することができる。分散のための溶
媒としては、有機溶媒、例えばトルエン、キシレン、エ
チルベンゼン、トリメチルベンゼン、クロロベンゼン、
デカリン、テトラリンなどを有利に使用することができ
る。また、溶媒の使用に代えて、上記の成分を溶融混練
する方法を使用することもできる。

【００４０】得られたレジスト材料は、通常、その上方
にパターンを形成されるべき基板上に、例えばスピンコ
ート法などの公知の塗布法を使用して成膜し、半導体装
置及びその他の装置の製造において有利に使用すること
ができる。本発明のレジスト材料は、なかんずく、以下
に詳しく説明するように、リフトオフ法を使用して薄膜
多層回路基板を製造するのに有利に使用することができ
る。

【００４１】本発明によれば、そのもう１つの面におい
て、絶縁層及び配線層を交互に積層して有しかつ含まれ
る配線層の層構成材料がその配線層に隣接する絶縁層内
に拡散するのを防止し得る構造を有する薄膜多層回路基
板を製造する方法であって、本発明のレジスト材料、す
なわち、上記したようにエポキシ基で変性した環状オレ
フィン系樹脂及び光架橋可能な架橋剤を含むレジスト材
料を使用してリフトオフ法によりレジストパターンを形
成する工程を含んでなることを特徴とする薄膜多層回路
基板の製造方法が提供される。

【００４２】ここで、「含まれる配線層の層構成材料が
その配線層に隣接する絶縁層内に拡散するのを防止し得
る構造」とは、配線層とそれに隣接する絶縁層とが直接
に接触していない構造、具体的には、配線層が、二重構
造を有していて、コア部の配線材料（以下、第２の配線
材料ともいう）と、それを取り囲む保護用の配線材料
（以下、第１及び場合により第３の配線材料ともいう）
とからなる構造を指している。第２の主導体形成用の配
線材料は、好ましくは、例えば銅、金、銀、アルミニウ
ムなどの金属あるいはその合金から形成することができ
る。また、第１及び第３の保護用配線材料は、好ましく
は、例えばクロム、チタン、ジルコニウム、ハフニウ
ム、ニッケル、コバルト、プラチナ、金、パラジウムな
どの金属あるいはその合金から形成することができる。
特にクロムは、銅などのような配線金属の絶縁層へのマ
イグレションを防止しかつそのような配線金属との相容
性に優れているので、保護用配線材料として有用であ
る。さらに、この配線層と交互に積層されるべき絶縁層
は、特に限定されるわけではないけれども、耐熱性など
の優れた特性の面から、好ましくはポリイミドから構成
することができる。しかしながら、必要に応じて、この
技術分野において一般的に行われているように、例えば
シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、アルミナ膜などのよ
うな薄膜から絶縁層を形成してもよい。

【００４３】本発明による薄膜多層回路基板は、好まし
くは、下記のような一連の工程によって製造することが
できる。（１）基板上における絶縁層の形成例えばシリコンなどの半導体材料からなる基板を用意
し、これに先に述べたようなポリイミドの薄膜を塗布し
て絶縁層を形成する。ポリイミドの塗布にはスピンコー
ト法などを使用することができ、また、その膜厚は、通
常、５〜１０μmである。場合によっては、例えば、シ
リコン基板を熱酸化してシリコン酸化膜からなる絶縁層
を形成してもよい。

【００４４】（２）レジスト膜の形成先の工程で形成した絶縁層上に本発明のレジスト材料を
塗布してレジスト膜を形成する。レジスト材料の塗布に
はスピンコート法などを使用することができ、また、そ
の膜厚は、通常、５〜１５μm である。（３）レジストパターンの形成レジスト膜の配線パターン形成部位をテーパ角の調整下
に除去して、逆テーパの窓状開口を有するレジストパタ
ーンを形成する。このパターニングには、常用のフォト
リソグラフィ技術を使用することができる。レジスト膜
を配線パターンに対応して露光するには、使用する露光
光源の種類に応じて、マスクを使用した選択露光又は直
接描画のいずれかを使用することができる。特に、パタ
ーニングのための選択露光を行う時、使用する露光光源
の波長を調整することにより、得られるレジストパター
ンの逆テーパの窓状開口のテーパ角を調整することが好
ましい。ここで、波長の調整には、所望の波長を有する
光源を使用してもよく、さもなければ、適当な吸光性染
料を使用するかもしくは適当な吸光性フィルターを使用
するなどして、所望の波長を有する活性光線のみがレジ
スト膜に照射されるようにしてもよい。ここで、適当な
吸光性染料には先に説明したようなものがあり、また、
適当な吸光性フィルターには、以下の実施例の項におい
ても使用するような、Ｕ３６０フィルター、４０７フィ
ルター、４３６フィルターなどがある。

【００４５】（４）保護用配線材料層（第１配線材料
層）の形成逆テーパの開口（窓）を有するレジストパターンの上に
保護用の配線材料、例えばクロムを被着して第１の配線
材料の層を形成する。第１の配線材料層の膜厚は、通
常、０．５〜１．０μm である。この配線層の成膜に
は、好ましくは、スパッタ法を使用することができ、さ
らに好ましくは斜めスパッタ法を使用することができ
る。なお、この保護用配線層の形成に当たって、少なく
ともレジストパターンの開口の底面及び側面を完全に被
覆することが、配線材料の隣接絶縁層へのマイグレーシ
ョンの防止のために必要であり、そのため、配線材料の
ターゲットと基板の間の間隔を短く、通常１５cm程度と
することが好ましい。

【００４６】（５）主配線材料層（第２配線材料層）の
形成開口の底面及び側面に保護用の配線材料を被着したレジ
ストストパターンに主配線材料、例えば銅を被着して第
２の配線材料の層を形成する。第２の配線材料層の膜厚
は、通常、３〜５μm である。この配線層の成膜には、
好ましくは、スパッタ法、さらに好ましくは斜めスパッ
タ法又は垂直スパッタ法、あるいは蒸着法を使用するこ
とができる。かかるスパッタ法において斜めスパッタリ
ング装置を使用する場合、本例では、レジストパターン
の開口の側面に配線材料がほとんど形成されないように
することができる。すなわち、斜めスパッタリング装置
を使用する場合、スパッタリング用のターゲットと基板
の間の間隔を調節することで、装置本来の斜めスパッタ
リングとして使用することができれば、ほとんど垂直ス
パッタリングに近い斜めスパッタリングとしても使用す
ることができる。なお、この主配線層の形成に当たっ
て、前記レジストパターンの開口の少なくとも底面に主
配線材料が埋め込まれるようにすることが必要であり、
そのため、配線材料のターゲットと基板の間の間隔を長
く、通常４０cm以上とすることが好ましい。

【００４７】（６）保護用配線材料層（第３配線材料
層）の形成第１及び第２の配線材料層を被覆した後のレジストパタ
ーンの上にさらに、上記した第１の配線材料と同一もし
くは異なる保護用の配線材料、例えばクロムを被着して
第３の配線材料の層を形成する。この配線層の成膜に
は、好ましくは、スパッタ法、さらに好ましくは斜めス
パッタ法又は垂直スパッタ法、あるいは蒸着法を使用す
ることができる。なお、この保護用配線層の形成に当た
って、先に形成した保護用配線層とともに主配線材料が
完全に取り囲まれるようにすることが必要であり、その
ため、配線材料のターゲットと基板の間の間隔を長く、
通常４０cm以上とすることが好ましい。

【００４８】（７）レジストパターンの剥離上記した一連の処理を完了した後、前記レジストパター
ンを、その上方に形成された配線材料の層とともに剥離
し、除去する。このようにしてレジストパターンを剥離
することは、「リフトオフ」と呼ばれ、常法に従って実
施することができる。リフトオフのための処理液として
は、例えば、トルエンなどを使用することができる。

【００４９】本発明による薄膜多層回路基板の製造は、
図４及び図５を参照して説明する以下の記載からより容
易に理解することができるであろう。基板の形成：図４（Ａ）積層配線の形成のため、基板１を形成する。本例ではシ
リコン基板を用意し、常法に従い表面処理を施す。絶縁層の形成：図４（Ｂ）シリコン基板１の表面全体に絶縁層２を形成する。ここ
では、ポリイミドをスピンコート法により膜厚１０μm
で塗布し、硬化させた。レジスト膜の形成：図４（Ｃ）先の工程で形成したポリイミド絶縁層２上に本発明のレ
ジスト材料をスピンコート法により膜厚１５μm （形成
しようとする配線の厚さのほぼ３倍程度の膜厚）で塗布
してレジスト膜３を形成する。次いで、得られたレジス
ト膜３の配線パターン形成部位をテーパ角の調整下に常
用のフォトリソグラフィ技術に従って除去して、逆テー
パの窓状開口７を有するレジストパターンを形成する。第１配線材料層の形成：図４（Ｄ）逆テーパの開口７を有するレジストパターン３の上に保
護用の配線材料、ここではクロムを被着して第１の配線
材料の層４を膜厚約８００Åで形成する。クロムターゲ
ット（図示せず）を基板１から約１５cmの距離に配置し
て斜めスパッタ法を実施すると、レジストパターン３の
上面に加えて、そのパターンの開口の底面及び側面も完
全にクロムで被覆することができる。第２配線材料層の形成：図４（Ｅ）開口７の底面及び側面に保護用のクロム層４を被着した
レジストストパターン３に主配線材料、ここでは銅を被
着して、第２の配線材料の層５を膜厚約５μmで形成す
る。銅ターゲット（図示せず）を基板１から約４０cmの
距離に配置して斜めスパッタ法を実施すると、図示のよ
うに銅の薄膜５を形成することができる。第３配線材料層の形成：図４（Ｆ）第１配線材料層（クロム）４及び第２配線材料層（銅）
５を被覆した後のレジストパターン３の上にさらに、上
記した第１の配線材料と同一の保護用の配線材料、クロ
ムを被着して第３の配線材料の層６を膜厚約８００Åで
形成する。この配線層の成膜には、上記した第２配線材
料層の形成と同様、クロムターゲット（図示せず）を基
板１から約４０cmの距離に配置して斜めスパッタ法を実
施すると、図示のようにクロムの薄膜６を形成すること
ができる。本例では、第１配線材料層（クロム）４、第
２配線材料層（銅）５、そして第３配線材料層（クロ
ム）６をまとめて、金属配線層１０と呼ぶ。レジストパターンの剥離：図４（Ｇ）上記した一連の処理を完了した後、レジストパターン３
を処理液、例えばトルエンで溶出して除去する。レジス
トパターン３の上方に形成されていた不要の金属配線層
１０が剥離（リフトオフ）され、図示の如く、所望とす
る配線パターンに相当する金属配線層１０がポリイミド
絶縁層２上に完成する。金属配線層１０は、図示の通
り、そのコアを構成する銅からなる第２配線材料層５
と、この層を下地のポリイミド絶縁層２から隔離すると
ともに側面に形成される予定の絶縁層（図示せず）とも
隔離する第１配線材料層４と、第２配線材料層５の上面
を被覆していて、その第２配線材料層をその層の上面に
形成される予定の絶縁層（図示せず）から隔離する第３
配線材料層６とを有している。

【００５０】金属配線層１０の形成後、本発明の薄膜多
層回路基板の形成のため、次の絶縁層の形成等の工程を
常法に従って行うことができる。

【００５１】

【実施例】以下、本発明をその好ましい実施例を参照し
て説明する。なお、本発明は、以下に記載する実施例に
よって限定されるものではないことを理解されたい。例１：シリコンウェハ上にポリイミド膜を膜厚１０μm
で被覆した。次いで、４倍モル量のビスアジドを含むエ
ポキシ変性率１重量％の環状オレフィン系樹脂（日本ゼ
オン社製）を膜厚１５μm で塗布した。得られたレジス
ト膜の配線パターン形成部位上にマスクを載置した後、
露光光源からの活性光線（３６５nm：８０ｍＪ、４１５
nm：１９７ｍＪ、４３６nm：１５０ｍＪの紫外線）を３
０秒間にわたって照射し、そしてα−ピネンで現像し
た。膜の配線パターン形成部位が溶解除去せしめられ
て、配線を形成するための幅１５μm の溝が得られた。
次いで、膜厚８００Åのクロム層、膜厚３μm の銅層及
び膜厚８００Åのクロム層をそれぞれ斜めスパッタ法を
用いて形成した。図６（Ａ）に示すように、シリコンウ
ェハ１上のポリイミド絶縁層２の上面に形成された開口
７を有するレジスト膜３の上に、その膜の開口７の部分
も含めて、金属配線層１０が形成された。金属配線層１
０は、ここでは図示しないけれども、図５（Ｆ）に示し
たように、クロム層、銅層及びクロム層の３層から構成
されている。引き続いてマスクとして使用したレジスト
膜をトルエンで剥離し、除去すると、図６（Ｂ）に示す
ように、配線層１０のみがポリイミド絶縁層２上に残留
した。例２：前記例１に記載の手法を繰り返してレジストパタ
ーンを形成した。しかし、本例では、レジスト材料の１
成分として使用する環状オレフィン系樹脂のエポキシ変
性率の変化及び架橋剤として使用するビスアジドの使用
量の変化によって、得られるレジストパターンの開口の
逆テーパの度合いがいかに変化するかを評価するため、
エポキシ変性率が０．０８重量％の時にビスアジドの使
用量がエポキシ基の２．５倍モル量又は４倍モル量、エ
ポキシ変性率が０．３重量％の時にビスアジドの使用量
がエポキシ基の０．６２５倍モル量、エポキシ変性率が
０．６重量％の時にビスアジドの使用量がエポキシ基の
０．３１２倍モル量又は０．８７５倍モル量、そしてエ
ポキシ変性率が１．０重量％の時にビスアジドの使用量
がエポキシ基の０．１７８倍モル量の組み合わせを適用
してレジストパターンの形成を行った。得られたレジス
トパターンの断面形状を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ、１５
００倍）により観察した結果を図７に示す。図中、斜線
部分はレジストパターンを意味し、そしてＥ及びＢＡは
それぞれオレフィン系樹脂のエポキシ変性率及びビスア
ジドの使用量を指している。例３：前記例１に記載の手法を繰り返してレジストパタ
ーンを形成した。しかし、本例では、レジスト材料中に
露光光源からの活性光線を選択的に吸収可能な染料を追
加的に添加することによって、得られるレジストパター
ンの開口の逆テーパの度合いがいかに変化するかを評価
するため、次のような３種類の染料をそれぞれポリマー
あるいは樹脂重量に対して１０重量％の量で添加してレ
ジストパターンの形成を行った。

【００５２】染料Ａ：ＥＡＢ（λ_max＝３４５nm）染料Ｂ：カヤコールＣ（λ_max＝３５５nm）染料Ｃ：オイルイエローＧＧＳ（λ_max＝４１５nm）得られたレジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡
（ＳＥＭ、１５０倍）により観察した結果を図８に示
す。図中の斜線部分は、図７と同様、レジストパターン
を意味する。例４：前記例１に記載の手法を繰り返してレジストパタ
ーンを形成した。しかし、本例では、露光光源からの活
性光線をレジスト膜に照射する前にその光線の波長を変
更することによって、得られるレジストパターンの開口
の逆テーパの度合いがいかに変化するかを評価するた
め、次のような３種類のフィルターを使用して光線の波
長を記載のように変更し、レジストパターンの形成を行
った。

【００５３】Ｕ３６０フィルタ：３６５nm：９５ｍＪ、
４１５nm：５４ｍＪ、４３６nm：０ｍＪ）４０７フィルタ：３６５nm：０ｍＪ、４１５nm：２３４
ｍＪ、４３６nm：１４５ｍＪ）４３６フィルタ：３６５nm：０ｍＪ、４１５nm：５７１
ｍＪ、４３６nm：８０８ｍＪ）得られたレジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡
（ＳＥＭ、１５０倍）により観察した結果を図９に示
す。図中の斜線部分は、図７と同様、レジストパターン
を意味する。

【００５４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、膜厚１０μm 程度の薄膜で容易に成膜でき、耐熱性
が高く、高解像度であり、そして、レジスト膜に逆テー
パの開口を開けた時、テーパ角の調節が可能なパターン
形成用レジスト材料を得ることができる。また、このレ
ジスト材料はリフトオフ法に適しているので、薄膜多層
回路基板の製造に有利に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の方法による金属配線層の形成を順を追っ
て示した断面図である。

【図２】従来の別の方法による金属配線層の形成を順を
追って示した断面図である。

【図３】従来のさらに別の方法による金属配線層の形成
を順を追って示した断面図である。

【図４】本発明方法による金属配線層の形成の前半部分
を順を追って示した断面図である。

【図５】本発明方法による金属配線層の形成の後半部分
を順を追って示した断面図である。

【図６】本願明細書の例１の金属配線層の形成工程にお
いて得られたレジストパターンをその剥離の前後に関し
て示した断面図である。

【図７】本願明細書の例２の金属配線層の形成工程にお
いて得られたいろいろなレジストパターンを示した断面
図である。

【図８】本願明細書の例３の金属配線層の形成工程にお
いて得られたいろいろなレジストパターンを示した断面
図である。

【図９】本願明細書の例４の金属配線層の形成工程にお
いて得られたいろいろなレジストパターンを示した断面
図である。

【符号の説明】

１…基板２…絶縁層３…レジスト膜４…第１配線材料層５…第２配線材料層６…第３配線材料層７…窓状開口１０…金属配線層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石月義克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 (72)発明者武市稔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 (72)発明者腰山雅巳神奈川県川崎市川崎区夜光一丁目２番１号日本ゼオン株式会社総合開発センター内 (72)発明者湯田英子神奈川県川崎市川崎区夜光一丁目２番１号日本ゼオン株式会社総合開発センター内 (72)発明者片岡英明神奈川県川崎市川崎区夜光一丁目２番１号日本ゼオン株式会社総合開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ基で変性した環状オレフィン系
樹脂及び該環状オレフィン系樹脂を光架橋可能な架橋剤
を含んでなることを特徴とするパターン形成用レジスト
材料。
【請求項２】前記環状オレフィン系樹脂が、熱可塑性
ノルボルネン系樹脂にエポキシ基を導入することによっ
て得られたエポキシ変性熱可塑性ノルボルネン系樹脂で
ある、請求項１に記載のレジスト材料。
【請求項３】前記環状オレフィン系樹脂のエポキシ変
性率が、該樹脂の重量に対するエポキシ基の酸素の重量
％で示して０．０５〜２重量％である、請求項１又は２
に記載のレジスト材料。
【請求項４】前記架橋剤がビスアジド化合物であり、
そして前記環状オレフィン系樹脂中に含まれるエポキシ
基のモル量に対して０．０５〜１０倍モル量で含まれ
る、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレジスト材
料。
【請求項５】さらに染料を含む、請求項１〜４のいず
れか１項に記載のレジスト材料。
【請求項６】レジストパターンを形成する際、使用す
る露光光源の波長の調整により、得られるレジストパタ
ーンのテーパ角を調節可能である、請求項１〜５のいず
れか１項に記載のレジスト材料。
【請求項７】リフトオフ法を使用して薄膜多層回路基
板を製造するのに用いられる、請求項１〜６のいずれか
１項に記載のレジスト材料。
【請求項８】絶縁層及び配線層を交互に積層して有し
かつ含まれる配線層の層構成材料がその配線層に隣接す
る絶縁層内に拡散するのを防止し得る構造を有する薄膜
多層回路基板を製造する方法であって、エポキシ基で変
性した環状オレフィン系樹脂及び該環状オレフィン系樹
脂を光架橋可能な架橋剤を含むレジスト材料を使用して
リフトオフ法によりレジストパターンを形成する工程を
含んでなることを特徴とする薄膜多層回路基板の製造方
法。
【請求項９】下記の工程：基板上に絶縁層を形成し、前記絶縁層上に前記レジスト材料を塗布してレジスト膜
を形成し、前記レジスト膜の配線パターン形成部位をテーパ角の調
整下に除去して、逆テーパの窓状開口を有するレジスト
パターンを形成し、前記レジストパターン上に、そのパターンの開口の底面
及び側面も被覆する形で第１の配線材料の層を形成し、前記第１の配線材料の層の上に、前記レジストパターン
の開口の少なくとも底面を被覆する形で第２の配線材料
の層を形成し、前記第２の配線材料の層の上にさらに、前記第１の配線
材料と同一もしくは異なる配線材料からなる第３の配線
材料の層を形成し、そして前記レジストパターンを、そ
の上方に形成された前記配線材料の層とともに除去する
こと、を含む、請求項８に記載の薄膜多層回路基板の製
造方法。
【請求項１０】前記のエポキシ基で変性した環状オレ
フィン系樹脂のエポキシ変性率を０．０５〜２重量％
（環状オレフィン系樹脂の重量に対するエポキシ基の酸
素の重量％）の範囲で調節することにより、得られるレ
ジストパターンの逆テーパの窓状開口のテーパ角を調整
する、請求項８又は９に記載の薄膜多層回路基板の製造
方法。
【請求項１１】前記架橋剤としてビスアジド化合物を
使用し、このビスアジド化合物の使用量を前記環状オレ
フィン系樹脂中に含まれるエポキシ基のモル量に対して
０．０５〜１０倍モル量の範囲で調節することにより、
得られるレジストパターンの逆テーパの窓状開口のテー
パ角を調整する、請求項８又は９に記載の薄膜多層回路
基板の製造方法。
【請求項１２】前記レジスト材料中でさらに染料を使
用し、この染料の種類及び使用量を調節することによ
り、得られるレジストパターンの逆テーパの窓状開口の
テーパ角を調整する、請求項８又は９に記載の薄膜多層
回路基板の製造方法。
【請求項１３】レジストパターンを形成する際、使用
する露光光源の波長を調整することにより、得られるレ
ジストパターンの逆テーパの窓状開口のテーパ角を調整
する、請求項８又は９に記載の薄膜多層回路基板の製造
方法。