JPH0145904B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の分野 本発明は、一般的にはポリイミド材料層の食刻
方法に係り、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形態を
有する表面が食刻領域の周囲に設けられる様にポ
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、開孔を有するポリイ
ミド層を設けることが必要とされる。例えば、半
導体チツプの実装に於て、基板上にポリイミド層
が被覆されることが多い。或る場合には、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、ポリイミド層中に開孔を形成することが必要
とされる。それらの開孔即ち貫通孔は、従来に於
ては、貫通孔を形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
ことによつて形成されている。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化状態のポリイ
ミドを用いて行われることが必要である。従つ
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
に硬化されて、ポリイミド層が形成されている。
この部分的に硬化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
層が完全に硬化される。上記層が完全に硬化され
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
する金属を得る場合に、問題があることが解つ
た。部分的に硬化されたポリイミドが食刻される
とき、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つた。この吸収された食刻剤
は、部分的に硬化されたポリイミドが更に交叉結
合する能力を変化させて、通常はポリイミドを完
全に硬化させる硬化サイクルの後もその薄い表面
層のポリイミドは完全に硬化されず、ゲル状の粘
稠度のまま残されてしまう。

本発明の要旨 本発明の方法に従つて、始めに未硬化又は半硬
化状態のポリイ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イ
ミド材料層は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イミド材料
層が食刻されない程度に充分に上記ポリイミド材
料層が更に硬化され、上記食刻剤を吸収している
上記ポリイミド材料層を除去するために食刻処理
が塩基性試薬の食刻剤を用いて再び施される、ポ
リイミド材料層の食刻方法が達成される。最終的
に硬化されて、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形態を有する貫通孔が
形成される。

本発明の好実施例 次に、本発明の方法を半導体チツプ装着用基板
の製造に用いた場合について更に詳細に説明する
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
完全に硬化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。

チツプを装着するための多層基板の形成に於
て、或る構造体は金属導体のパターンが付着され
るセラミツク材料の絶縁性基板を必要とする。従
来、上記導体は、下のクロム層、銅層、及び上の
クロム層の３つの層より成る。この様に金属化さ
れたセラミツク基板上にポリイミド材料層が付着
され、そのポリイミド材料層上にこの場合も通常
はクロム―銅―クロムの３つの層より成る導体パ
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を可能にする
ためにポリイ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。ポリイミド材料層が、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
的に硬化された後に、フオトレジストが付着さ
れ、そして下のポリイミド材料層が現像されたフ
オトレジストを経て露出され得る様に標準的なフ
オ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
のポリイミド材料層が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、本発明の方法に従つ
て、上記ポリイミド材料層が、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、その硬化は食刻された
貫通孔の周囲の薄い材料層を交叉結合させず、本
質的に完全に硬化されていないゲル状の粘稠度の
まま残す。そのポリイ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、部分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つ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
によつて食刻されないことが解つた。

以上に於て、本発明の改良された方法について
一般的に述べたが、次に本発明の方法を或る特定
の好実施例について述べる。導体が従来技術によ
りセラミツ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
ミド酸より成るDupont5878（商品名）の如きポリ
イミド・プリポリマが、第１段階のポリイミド材
料層の硬化後に約16μｍの厚さが得られる様に付
着される。これは、約15ポイズの粘度を有する溶
液を用いて噴霧することにより行われることが好
ましい。ポリイミド・プレポリマの溶液が付着さ
れた後、上記プリポリマが付着されている基板が
予め加熱されたホツト・プレート上に於て130℃
で15分間加熱することによつて第１段階の硬化を
施される。これは、実質的には、溶媒を除去して
ポリイミド材料層の硬化を始めに開始させる。乾
燥工程である。これは、部分的硬化を生ぜしめる
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、“部分的硬化”とは、塩基性試
薬により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Eastman
Kodak社製のKTFR（商品名）であるフオトレジ
ストが付着される。そのレジストは約50000Åの
厚さに噴霧により付着される。次に、ポリイミド
材料層及びフオトレジストを付着された基板が予
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を著しく進め
ず、その部分的硬化状態を維持させる。しかしな
がら、フオトレジストは硬化される。フオトレジ
ストは、硬化された後、所望の貫通孔のパターン
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ワツトの水銀灯が約20秒の時間で用
いられる。

フオトレジストは、露光された後、Kodak社
製のKTFR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
たホツト・プレート上に於て130℃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
像されたレジストのプロフイルを安定化させるた
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、その部分的硬化状態を維持させ
る。

食刻前にフオトレジストがベークされた後、露
出されているポリイミド材料層が水酸化カリウム
中で食刻される。15ｇ／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、塩基性試薬により著しく食刻されない程度に
充分にポリイミド材料層を交叉結合させる。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、塩基性試薬により食刻されない程度に
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、塩基
性試薬を吸収しているがその食刻により除去され
なかつた、約１乃至2μｍの極めて薄い乱れた材
料層が貫通孔の周囲に残される。20℃で５分間行
われた第２段階のポリイミド材料層の硬化は、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形態を
生ぜしめない。従つて、第２の食刻処理が同じ15
ｇ／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の乱れた材料層
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、フオトレジストが、好ましくは
Indust―Ri―Chem研究所販売のフオトレジスト
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段階の硬化を施される。これ
は、ポリイミド材料層の機械的及び化学的安定性
を確保するための安定化処理である。

この第３段階の硬化の後に、必要な金属が貫通
孔中にそして硬化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あり、他の試薬及び処
理順序も用いられ得ることを理解されたい。例え
ば、水酸化ナトリウム又は水酸化テトラメチルア
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、ネガテイブ型フ
オトレジスト技術を用いた方法が示されたが、ポ
ジテイブ型フオトレジスト技術も用いられること
が出来、その場合にはフオトレジスト及び下の部
分的に硬化されたポリイミド材料層の両方に単一
の食刻剤が用いられ得る。いずれの場合でも、ポ
リイミド材料層が更に硬化された後に第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】 １ 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出された選択位置
   に於て開孔を食刻形成するための方法に於て、 上記ポリイミド材料を上記位置に於て塩基性食
   刻剤で食刻して、上記ポリイミド材料に開孔を設
   け、 上記食刻剤を吸収していない上記ポリイミド材
   料が食刻されない程度に充分に上記ポリイミド材
   料を硬化させ、 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イ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。