Ion-beam-induced dual-tone imaging of polyimide via two step imidization

イオンビームによるポリイミド前駆体膜のパターン形成におけるポジ・ネガの反転現象

鈴木 康之; 前川 康成; 吉田 勝; 前山 勝也*; 米澤 宣行*

Suzuki, Yasuyuki; Maekawa, Yasunari; Yoshida, Masaru; Maeyama, Katsuya*; Yonezawa, Noriyuki*

重イオンビ-ムの利用により、電子デバイスに使用可能なポリイミドからなるイオン穿孔膜作製を試みた。ポリイミド膜は耐熱性,耐薬品性が低い前駆体であるポリアミド酸膜の熱硬化により得られる。そこで、このポリアミド酸のイミド化率を熱硬化温度によって制御することで、イオンビーム及びエッチングによるパターン形成性の向上を試みた。Kapton前駆体膜を用いると、イミド化温度145で、膜表面に孔径0.3mのポジパターンが生成するのに対し、150では、直径1.5m,高さ1mの突起パターンが生成した。ATR-IR法によりイミド化率を正確に制御することで、イミド化率67~83%ではポジパターンが、イミド化率88~94%で、ネガパターンが生じるイメージ反転現象を示すことを明らかとした。イミド化率の違いによるポジ-ネガの反転は、イオンビーム照射により、ポリマー鎖の分解と架橋のわずかな変化によるものであると考えられる。

Dual tone imaging of polyimide films was prepared by Xe ion beam irradiation of partially imidized polyamic acid (PAA) films followed by alkaline etching in aqueous tetramethylammonium hydroxide solution and heating of treated films. In 87% imidized PAA film, ion beam irradiation produced a negative hemispheric structured image with 1.0 mm height and 1.5 mm diameter. In contrast, a positive hole pattern with 0.3 mm diameter appeared on the 82% imidized PAA film. Positive and negative images were considered to be switched by slight change in the balance of scission and crosslinking of the polymer chains, resulting from energy deposition of the ion beam.