JPS5843453A - ポリイミド材料の食刻方法 - 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】 本発明の分野 本発明は、一般的にはポリ１ミド材料層の食刻方法に係
シ、更に具体的には、信頼性のある相互接続及び金属の
付着性を得るために適した彰態を有する表面が食刻領域
の周囲に峻けられる様にポリイミド材料層を食刻するた
めの方法に係る。

先行技術 多くの異なる方法に於て、開孔を有するポリ１ミド轡を
設けることが必要とされる。例えば、半導体チップの実
装に於て、基板上にポリイミド層が被覆されることが多
い。成る場合には、種々の、レベルの導体間に電気的接
続が設けられ得る様に、ポリイミド１中に開孔ｖｌ−ｖ
成することが必要とされる。それらの開孔即ち貫通孔は
、従来に於ては、貫通孔４１成するために除去され・る
べき゛領域に於てポリイミドを強塩基性の試薬で食刻す
ることによって形成されている。しかしながら、完全に
硬化されたポリイミドは強塩基と反応しないので、上記
食刻は未硬化又は半硬ｆヒ状態のポリイミドを用いて行
われることが必要である。従って、従来に於ては、ポリ
イミドの前駆物質が付着され、溶媒が除去され、付着さ
れた材料が部分的に硬ｆヒされて、ポリイミド層が形成
されている。この部分的に硬「ヒされた層が強塩基で食
刻されて、所望の貫通孔が形成され、その食刻後に上記
層が完全に硬「ヒされる。上記層が完全に硬「ヒされた
後、必要な金属が下の金属に接触し得る様に上記貫通孔
中に付着される。

しかしながら、貫通孔を経て適切な連続性を有一部の食
刻剤を吸収しているが除去されていないポリイミド材料
の薄い表面層が貫通孔の壁に残されることが解った。こ
の吸１．悠１：、された食刻剤は、部分的に硬ｆζされ
たポリ１！ドあ；更に交叉結合する能力を変化させて、
通常はポリ１ミドを完全に硬化させる硬〔ヒサイク元の
後もその薄い表面層のポリイミドは完全に硬ｒヒされず
、ゲル状の粘稠度のまま残されてしまう。

本発明の要旨 本発明の方法に従って、始めに未硬化又は半硬【ヒ状態
のポリ千ミド材料層が塩基性試薬の食刻剤で食刻され、
食刻された領域の周囲の上記ポリ１ミド材料層に一部の
上記食刻剤を吸収しており、上記食刻剤を吸収していな
い上記ポリ１′ミド材料層が食刻されない程度に充分に
上記ポリ１ミド材料層が更に硬ｔヒされ、上記食刻剤を
吸収している上記ポリ１ミド材料＠を除去するために食
刻処理が塩基性試薬の食刻剤全用いて再び施さカフる、
ポリ１ミド材料層の食刻方法が達成さｋる。最終的に硬
「ヒされて、・信讐性のある相互接続及び金属の付着性
を得るため艷、適し′ｆｃ形態を有する貫通孔が形成さ
れる・　　　電、 本発明の好実施同− 次に、本発明の方法を半導体チップ装着用基板の製造に
用いた場合について史に詳細に説明するが、本発明の方
法はその場合に限定されず、ポリイミド材料が開孔又は
開孔パターンを形成するために食刻されそして最終製品
に於て開孔の周囲に完全に硬「ヒされた良好な表面材料
が必要とされる他の状況にも適用され得ることを理解さ
れたい。

チップラ装着するための多層基板の形成に於て、成る溝
造体は金属導体のパターンが付着されるセラミック材料
の絶縁性基板金必要とする。従来、上記導体は、下のク
ロム噛、銅層、及び上のクロム層の３つの層よシ成る。

この様に金属［ヒされたセラミック基板上にポリイミド
材料層が付着され、そのポリ１ミド材料層上にこの場合
も通常はクロム−銅−クロムの６つの層より成るｉＭ体
パターンの第２層が付着される。上の第２層□の導体の
一部を下の第１層の導体の一部に電気的に接続すること
が必要である。本発明の方法は、上層の導体と下層の導
体との間の金属接続’（＋−町牝にするためにポリ１ミ
ド材料層中に貫通孔を形成する方法を提供する。

本発明の方法の始めの部分は従来技術によるものである
。ポリ１ミド材料層が、ｎ−メチル−２−ピロリドンの
溶液中に於けるポリアミド酸として付着される。次に、
このプリポリマ溶液が部分的に硬「ヒされた後に、フォ
トレジストが付着され、そして下のポリ１ミド材料層が
現像されたフォトレジストｌ経て露出され得る様に標準
的なフォトレジスト技術により放射線にさらされて現像
される。それから、貫通孔を形成するために、下のポリ
１ミド材料層がＫＯＨの如き強塩基で食刻される。この
時点迄は、通常の従来技術と同じである。

この始めの食刻の後、本発明の方法に従って、上記ポリ
１ミド材料層が、強塩基による食刻に耐える程度に充分
に交叉結合される様に充分に高い温一度で充分な時間の
間、再び硬化される。しかしながら、前述の如く、その
硬【ヒは食刻された貫通孔の周囲の薄い材料層を交叉結
合させず、本質的に完全に硬ｔヒされていないゲル状の
粘稠度のまま残す。そのポリ１ミド材料層が再び塩基性
試薬の食刻剤で食刻される。この−第２の食刻に於ては
、部公的に硬化されたポリイミド材料層の第１の食刻に
於て除去されなかったその薄い材料層が除去されるが、
食刻剤を吸収していないポリイミド材料層が何ら食刻さ
れない程度に充分に更に硬化されている他のポリイミド
材料層は上記食刻剤によって食刻されないことが解った
。

μ上に於て、本発明の改良された方法について一般的に
述べ友が、次に本発明の方法を成る特定の、好実施列に
ついて述べる。導体が従来技術によシセラミック基板上
に付着された後、ｎ−メチル−２−ピロリドン中に於け
る１６％の固体のポリアミド酸よシ成るＤｕｐｏｎｔ　
　５８７８（商品名〕の如きポリ１ミド・プリポリマが
、第１段階のポリイミド材料層の硬ｆヒ後に約１６μｍ
の厚さが得られる様に付置される。これは、約１５ボ１
ズの粘度を有する溶液を用いて噴霧することによシ行わ
れることが好ましい一、、：、：Ｊｌｌｌｌｌｌｌ’、
’、Ｉｌ、、、４ミド・ブリポリ〜の溶液が付着された
後、上記□ブリポリマが付着されている基板が予め加熱
されたホット・プ１＜−Ｐ上に於て１３０℃で１５分間
・加熱することによって第１段階の硬化を施される。こ
れは、実質的には、溶媒を除去しそしてポリイミド材料
層の硬ｆヒを始めに開始させる、乾燥工程である。これ
は、部分的硬ｆｔｋ生せしめるだけであり、強塩基性試
薬により食刻されなくなる程迄はポリイミド材料層を交
叉結合させない。（本明細書に於て、１部分的硬「ヒ”
とは、塩基性試薬によυ食刻されなくなる程迄は交叉結
合されていない硬化を意味する。〕上記第１段階の硬化
後、好ましくはＥｉｓｔｒｎａｎＫｏｄａ−ｋ　　社製
のＫＴＦＲ（商品名）であるフォトレジス１が付着され
る。そのレジストは約５００００Ｘの厚さに噴霧により
付着される。次に、ポ、イオ、・材料１及。７′オ、７
ジＸ）Ｔｈ０着されえ基板が予め熱された炉中で８５℃
に於て１５分間加熱される。この加熱はポリイミド材料
層の硬化、１− を著しく進めず、その部分的硬「ヒ状Ｍを維持させ６゜
０、Ｌ、−１り、、’オ？　Ｖ’）Ｚ　ＬＩｄ、Ｈ（晶
。

フォトレジストは、硬化された後、所望の貫呻孔のパタ
ーンを有する通常のマスクを経て露光される。露光のた
めに、２００−ワラ１の水銀灯が約２０秒の時間で用い
られる。

フォトレジストは、露光されたＬ　Ｋｏｄａｋ社製のＫ
ＴＦＲ現像剤（商品名〕中で現像され、酢酸ブチルで洗
浄され、それから窒素中で乾燥される。次に、第２段階
のベーキングが、予め熱されたホット・プレート上に於
て１３０″Ｃ′Ｉで１５分間行われる。これは、貫通孔
パターンの周囲に於ける現像され几レジストのプロフィ
ルを安定ｒヒさせるために行われる。これも、ポリイミ
ド材料層の硬化を著しく進めず、その部分的硬【ヒ状態
を維持させる。

食刻前にフオトレジスｉがベークされ′ｆｃ後、露出さ
れているポリイミド材料層が水酸ｒヒカリウム中で食刻
される。１５１／ｌの水酸化カリウムの溶液が５０℃に
於て約３０秒の食刻時間で用いられる。これは、露出さ
れているパターンに於て貫通孔を食刻する。食刻後、冷
水で洗浄されてから、乾燥される。この食刻後に、ポリ
イミド材料層の第２段階の硬化が２００℃に於て５分間
行われる。

これは、塩基性試薬によシ著しく食刻されない程度に充
分にポリイミド材料＠を交叉結合させる。

本明細書に於て、“完全に硬化されたポリイミド材料層
”とは、塩基性試薬によシ食刻されない程度に充分に交
叉結合されたポリイミド材料層を意味する。しかしなが
ら、前述の如く、始めの食刻後に１塩基性試薬を吸収し
ているがその食刻により除去されなかった、約１乃至２
μｍの極めて薄い乱れた材料＠が貫通孔の周囲に残され
る。２００℃で５分間行われた第２段階のボリイ゛ミド
材料１の硬化は、貫通孔の周囲の上記材料層には何ら影
響を与えず、該材料層は交叉結合を生じずに実質的にゼ
リー状の粘稠度を維持し、前述の如く信。

軸性のある相互接続及び金属の付着性を得るために適し
た形態を生ぜしめない。従って、第２の食刻処理が同じ
１５９／ｌのＫＯＨの試薬を用いて５０℃で５分間施さ
れる。これは、厚さ１乃至２μｍの乱れた材料１を除゛
去するが、更に硬化されているポリイミド材料層を何ら
、食刻しない。

第２食刻の後、フォトレジストが、好ましくはＩｎｄｕ
ｓｔ−Ｒｉ−Ｃｈｅｍ　研究所販売のフオｐｖジスｉ除
去剤Ｊ１００（商品名〕を用いて、除去される。

レジストが除去された後、被覆された基板が３５０℃に
於て３０分の間第３段階の硬「ヒ？Ｉ−施される。

これは、ポリイミド材料層の機械的及び１ｔｌ、学的安
定性を確保するための安定ｆし処理である。

この第３段階の硬ｆヒの後に、必要な金属が貫通孔中に
そして硬「ヒされたポリイミド材料層上に付着される。

上述の一連の工程及び用いられた材料は１好実施例とし
て示されたものでアシ、池の試薬及び処理順序も用いら
れ得ることを理解されたい。例えば、水酸ｆヒナトリウ
ム又は水酸（１テトラメチルアンモニウム、並びに他の
強塩基も食刻剤として用いられ得る。又、以上に於ては
、ネガテ１ブ型フォトレジスト技術を用いた方法が示さ
れたが、ポジティブ型フォトレジスト技術も用いられる
ことが出来、その場合にはフオ□、−レジスト及び下の
部分的に硬ｆじされ；ポリ、ミ・□・楽、、、材料層の
両方に１の食刻剤が用いられ得る。いずれの場合でも、
ポリ１ミド材料層が町に硬「ヒされた後に第２の食刻が
行われる。従来技術による処理も更に変更され得る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 塩基性食刻剤で食刻され得る程度に充分に未硬化状態の
   ポリイミド材料の露箆された選択位置に於て開孔ｔ−食
   刻形成するための方法に於て、１記ポリ１ミド材料を上
   記位置に於て塩基性食刻剤で食刻して、上記ポリ１ミド
   材料に開孔を設け、 上記食刻剤を吸収してムない上記ポリ１ミド材料が食刻
   されない程度に充分に上記ポリ１ミド材料を硬【ヒさせ
   、 上記位置を食刻剤で再び食刻して上記食刻剤を吸収して
   いる上記ポリ１ミド材料を除去することを含む、 ポリイミド材料の食刻方法。