JPS60219754A

JPS60219754A - ポリイミドのパタ−ン形成方法

Info

Publication number: JPS60219754A
Application number: JP59076055A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Takeyama; 竹山　健一; Noriko Iwamoto; 岩本　則子
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-04-16
Filing date: 1984-04-16
Publication date: 1985-11-02

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、電子部品特に半導体の絶縁膜２層間絶縁膜、
保護膜等に用いられるポリイミドのパターン形成方法に
関するものである。

従来例の構成とその問題点ポリイミドは、耐熱性に優れた高分子であるので、絶縁
材料として電子部品に広く用いられている。最近は、Ｉ
Ｃ，ＬＳＩにおいて、層間絶縁材膜として用いられてい
る。この用途においては、上下の電気的結合を行なうた
め、コンタクトホールを形成する必要がある。このコン
タクトホールは素子の微細化にともなって、１μｍ径の
寸法以下のものが要求されている。コンタクトホール形
成のだめのポリイミドのエツチングによるパターン形成
方法が数多く提案されている。

従来、提案されているポリイミドのパターン形成方法を
以下に示す。

（１）　ポリイミドをポジあるいはネガレジストをマス
クとしてエツチングする方法。

１）−人肺熱硬化前にヒドラジン等のアルカリを用いて
エツチングする方法。

１）−Ｂ半硬化後ＫＣＦ４１０２　プラズマを用いてエ
ツチングする方法。

（２）ポリイミドに感光性を付与する方法。

１）−人の方法を第１図に示す。ここで第１図（ＩＬ）
は基板１上ポリイミド２を塗布し溶媒を蒸発軟焼した図
を示す。この状態のポリイミドは、一般に次に示すポリ
アミック酸である。

この状態のため以下に述べるエツチングが可能となる。

第２図中）〜（ｄ）は、ネガ・レジスト塗布し、レジス
ト３をマスク４を介して、光６を照射し、現像を行ない
レジストのパターン出しをする工程を示す。第１図（６
）は、ヒドラジンやエチレンジアミンでポリイミド２を
選択的にエツチングする工程を示す。第１図（ｆ＞はレ
ジストをはく離する工程を示す。第１図（ｇ）は次式で
示す硬化反応を行こすだめの熱処理工程を示す。

この様な工程を経て、行なわれるポリイミド２のパター
ンの解像度は悪く、２μｍの微細パターンを形成するこ
とが困難である。ポジレジストはエツチング液であるヒ
ドラジン等に溶解し、微細な解像度を得ることが困難で
ある。さらに、最終熱処理工程で、イミド反応が進むた
め、体積収縮によるクラックや寸法安定性に劣る。

この改良方法として、ＣＦ４１０２　ガス中でエツチン
グする方法が特開昭５７−８５８２８号にて提案されて
いる。この方法において、ポジレジストと、ポリイミド
のエツチング比が大きいのは、熱処理が比較的低温のも
のである。この方法においても、最終熱処理（イミド化
完了のため）をすることが必要である。このため、前述
のクラック。

寸法安定性の問題がおこる。

次に（２）のポリイミドに感光性を付与する方法を第２
図に示す。第２１Ｋ（ＩＬ）は感光性ポリイミド２を基
板１に塗布した工程を示す。第２図（′ｂ）は、マスク
３を介して光４を露光する工程を示す。第２図（Ｃ）は
パターン現像工程を示す。第２図（ａ）は、感光基を熱
により除去する工程と硬化すなわちイミド化反応を行な
う工程を示す。この方法においても、最終熱処理工程を
経ることによる膜厚の減少はさけられず、微細パターン
を作成することは困難である。さらに、前述のクラック
発生や寸法を安定に制御することは困難である。

発明の目的本発明はこれら従来技術の欠点を改善する方法を提供す
るものであり、その目的は、加熱硬化後のポリイミドを
光分解法を用いて低分子に分解し蒸発除去することによ
り、ポリイミドの微細パターン形成方法を提供するもの
である。

発明の構成本発明は、加熱硬化後のポリイミド金光エネルギを用い
てポリイミド分子の結合ボンドを切断し低沸点化合物化
し、パターン形成を行なうものである。すなわち、市販
のポリイミド分子スを次式に示す様に加熱硬化する。

この様に完全キュアーされたポリイミドは機械特性、熱
特性、電気特性および耐溶剤性の優れた絶縁膜となり、
電子部品構成材料として有効である。

しかし、優れた耐溶剤性のため、加熱完全硬化した膜は
溶剤により、エツチングすることが困難であり、パター
ン形成することはできない。しかし。

次式に示す様に、光エネルギを与えるとポリイミドは、
ポリアミック敏に還元されるとともに、低沸点化合物が
生成し、パターン形成が可能とな私この様な反応を行こ
すために、利用しうる光エネルギとして、（１）光化学
反応を利用する。もの、（２）基板の部分加熱を利用す
るもの、０）分子の共鳴収用するものが考えられる。本
発明において、波長が２００ｎｍ以下のものが光子エネ
ルギが大きいため特に有効なことがわかった。さらに、
水蒸気中で行なうと、イミド結合の加水分解が促進され
、低沸点化合物の生成が容易に進行する。低沸点化合物
化を促進するために、異なる波長の光を同時に照射する
ことも有効な手段である。また、基板を加熱し、ポリイ
ミド膜に熱を加えながらパターン形成を行なうと加熱し
ないものに比較して、２倍スピードが上がることがわか
った。以上のような現像を用いて、本発明はなされたも
ので、ポリイミドの安定性を損うことなく、光分解法に
より、微細なパターンを形成することが、可能となった
。

実施例の説明次に本発明の一実施例を詳細に第３図とともに説明する
。第３図（２Ｌ）の１１は半導体基板、１２は表面に形
成された被膜を示す。同図（ａ）の１３はポリイミド（
ＰＩ−２５４０ｏ：デュポン製）を示す。このポリイミ
ド（膜厚２μｍ　）１３は、９０°Ｃ３０分間のプレベ
ーク行ない、完全硬化のためのベーキングとして、３０
０°Ｃ３０分を行なった。

１９３１ｍの波長を有するエキシマレーザ１４をマスク
１５を介して照射した。このレーザ１４の直接照射と同
時にポリイミド１３のエツチングおこり、低分子量化し
てポリイミドの揮散が行こった。そのエツチングの速度
は１μ／ｗｉｎであった。

その結果１７１ｍのポリイミドのパターン１ｊｐを形成
することが可能であった。

基板を１００’Ｃに加熱した場合の同様の実験ではエツ
チング速度が１．６μｍ／ｍｉｎであった。また、水蒸
気雰囲気中で同様の実験を行なうとエツチング速度は１
．６μｓ／ｍｉｎであった。

発明の効果以上述べた様に、本発明の方法は、完全硬化のポリイミ
ドを簡便に、材料の特性をそこなうことなくパターンを
形成でき、従来の方法では期待できなかった微細化パタ
ーンを形成できる。

本発明は、半導体集積回路分野だけでなく、高集積電子
部品の分野の多層配線の絶縁膜や保護膜にも応用できる
ことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図ｅ）〜（ｇ）は一般的なポリイミドのパターン形
成工程断固、第２図（ａ）〜（ｄ）は感光性ポリイミド
のパター７形成工程断面図、第３図（２Ｌ）　、Φ）は
本発明の一実施例のポリイミドパターンの形成工程断面
図である。１１・・・・・・半導体基板、１３・・・・・・ポリイ
ミド、１３ｐ・・・・・・ポリイミドパターン、１４・
・・・・レーザ、１６・・・・・・マスク。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　線か１名第１
図第２図（Ｃ）（ｄ）第３図（（Ｌ）（トラｍ↓′ モ茹／１４１５１３１２〜１１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）加熱硬化後のポリイミド膜に、イミド結合を切断
し、低沸点化合物を生成するに有効な波長を有する光を
所望のマスクを介して照射することを特徴とするポリイ
ミドのパターン形成方法。
（２）有効な波長が２００１ｍ以下の光であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のポリイミドのパタ
ーン形成方法。
（３）水蒸気雰囲気中で行なうことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のポリイミドのパターン形成方法。
（４）複数の波長の異なる光を用いたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のポリイミドのパターン形成
方法。
（５）加熱しながら行なうことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のポリイミドのパターン形成方法。