JP2002504699A - 干渉カラーフィルターのパターンを作成する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
する方法に関する。この方法はリフトオフ法によるものであって、すなわちレジ
スト薄膜面領域とレジスト薄膜のない領域を持つパターン化されたレジスト薄膜
を析出し、次ぎにカラーフィルター薄膜システムを装着し、最後にレジスト薄膜
面領域とともにその上の領域に装着されているカラーフィルター薄膜システムを
除去するものである。
で行わなければならないプロセス段階が比較的少ないので、比較的低コストであ
る。この技術はたとえばUS−A−3914464で、次のようなものが知られ
ている: すなわち、リフトオフマスクとしてたとえば厚さを4〜6μmに指定されたフォ
トレジストまたは金属薄膜を、そしてその上にその半分の厚さの誘電性干渉カラ
ーフィルター薄膜システムを析出する。カラーフィルター薄膜システムを析出す
る前に、リフトオフレジストを長時間、200℃で8時間以上、真空環境中で硬
化させる。このリフトオフレジストないしそのパターン化された表面は、カラー
フィルター薄膜システムの析出後、本来のリフトオフ段階で高温のキシロールを
用いて除去される。
しかもそのためカラーフィルター薄膜システムを析出する方法に蒸着さえ用いら
れることがあることである。すなわち析出されたシステム薄膜が十分なクォーリ
ティを保証されるためには、200℃以上という蒸着温度を遵守しなければなら
ない。従ってその下に位置するレジスト薄膜は、変質することなくこの温度に耐
えなければならない。
ptical Filters” 2nd edition,Adam Hil
ger Ltd.,1986,357〜405ページから、より低温で蒸着され
た光学的薄膜はスペクトルに関して不安定であることが知られている。そのスペ
クトル特性は周囲温度と空気湿度とともに変化し、その際とくにスペクトル特性
のカットオン、カットオフの両エッジがスペクトル上移動する。スペクトルに関
し安定して十分なクォーリティを備える薄膜を析出したいならば、蒸着温度は非
常に高いものを選択しなければならず、これはその下に位置するレジストがポリ
マー化し、その後のリフトオフプロセスが非常に困難になる原因となる。反対に
蒸着プロセスの温度を低く維持しようとするならば、その代償としてすでに述べ
たように、上記の末端が温度や空気湿度に強く左右されてスペクトル上を移動す
る。
、これは非常に費用がかかり、この種のパターンを作成する装置の製造速度を著
しく減じる。さらにレジストは必然的に比較的高温に耐えなければならず、これ
を溶解するために高温のキシロールを使用することは、キシロールの発ガン性を
考えると非常に心配される。それだけでなく、200℃をはるかに超える温度で
カラーフィルター薄膜システムをかぶせる方法を採るには、この温度に耐えるレ
ジスト薄膜を備えなければならないので、その後のレジスト除去に備えて、溶剤
のために大きな作用面を用意しておかなければならない。従ってレジスト薄膜は
、その上に装着するカラーフィルター薄膜システムよりもいちじるしく厚いもの
を選択しなければならない。その結果妨害を受けるゾーンが大きくなる:すなわ
ち、レジスト薄膜の塗布およびパターン化に続いて、レジストの塗布された領域
と塗布されてない領域にカラーフィルター部分システムを析出すると、第1図に
示すように、レジスト領域1のエッジの影となるため、妨害を受けるゾーンをカ
ラーフィルターパターンの周縁領域3に生じ、そこでは妨害を受けない領域5よ
りもカラーフィルターパターンの厚さが薄くなる。レジストの厚さdが厚くなる
ほど、妨害を受けるカラーフィルターパターンの領域がそれだけ大きくなる。
ガラスが収縮すること、すなわちその形状が変化することが知られている。これ
は、異なるスペクトルを持つカラーフィルター薄膜システムを順次析出するとき
、たとえば赤、黄、青に対する場合、正確なジオメトリーを得ることができない
ことになり、このことはさらにスペクトル領域を異にするフィルター領域の境界
がシャープさを失うことになる。
る負荷がかかるとき、たとえばリフトオフ法で複数のカラーフィルター薄膜シス
テムを順次析出する場合に脆化する。これは作成されたパターンの破壊強度を損
なうことに、従って故障が増加することになる。
なわち300℃前後の温度に耐えるようなレジストを使用することであろう。し
かしそのようなレジストは高価で、加工が困難である。
用することもできるであろう。しかしこれらをかぶせるには通常これまた真空被
膜形成の作業段階を必要とするので、これもまた高価であろう。
ある。これは請求項1の特徴の記述による方法を実施することによって達成され
る。
ストがポリマー化する温度よりはるかに低い温度で行われ、リフトオフレジスト
の熱負荷を著しく下げることが可能となる。提案するような、基板を高いイオン
照射密度にさらすことになるプラズマを利用する析出法によれば、また好ましく
はプラズマを利用する蒸着またはスパッターによれば、さらに薄膜が密で、スペ
クトル特性が温度や空気湿度に対して安定しているフィルターが生じる。レジス
トに対する熱負荷が著しく少なくなるので、レジストに対する耐熱性の要求が決
定的に減じられる。これはレジストの側では、塗布処理の時間が著しく短くなる
こと、求められるレジスト薄膜の厚さが著しく減じられることにつながり、これ
はさらに第1図に示した妨害を受ける領域3の範囲を減じる。それだけでなく在
来型のフォトレジストを使用し、リフトオフのためには、これをアセトンまたは
NMP(N−メチル−2−ピロリドン)のような通常の溶剤で溶解することがで
きる。
むこと、通常のコスト上有利なレジストを使用できることになる。またレジスト
厚さの削減が得られれば、これは第1図に示した妨害を受ける領域の範囲を減じ
ることに直接つながる。 ・別個のプラズマチャンバーで荷電粒子を生じることによってであれ、グリッド
によって被膜形成室へと抽出することによってであれ、あるいは被膜形成室でプ
ラズマを生じることによってであれ、要するに被膜形成にプラズマを利用するこ
とによって、高い密度のイオン流を基板に衝突させることができるようになり、
これにより密で、光学的に安定したフィルター薄膜が実現される。 ・影によって生じる妨害箇所の範囲は、コリメーターを備えるといった追加的な
調整措置によって、あるいはイオン運動の静電気的な調整によって減じることが
できる。被膜形成チャンバー内の圧力もできるだけ低くし、中間の自由な飛程を
それに対応して長くする。
害を受ける領域3の範囲は約5×dとなり、プラズマを利用する多方向づけされ
た方法によると、これは約1×dに減じられる。本発明はそれ自体ですでにdに
対する小さい数値が得られるものである。
って、この場合はすでに知られているように、気化るつぼから生じた物質を、た
とえば電子ビームによる気化により、プロセス空気環境中へ熱的に気化する。そ
の際その空気環境中でプラズマが維持される。これにより影を生じるという問題
はさらに広範囲に除去され、カラーフィルター薄膜システムパターンを範囲は狭
くても高い効率で析出することも可能となる。
カラーフィルターのパターン化にとくに適している。
図である。スパッターされる物質からなるターゲットを含むスパッター源10、
たとえばマグネトロン源の上に、プラズマ13が維持される。供給される操作ガ
スAGのイオン、たとえばアルゴンが、ターゲットから主として中性のターゲッ
ト物質粒子Nをパルス伝送により打ち出す。この粒子は製造物15の上に堆積す
る。供給ユニット17の略図に示すようにこのプラズマは、スパッター源を介し
てDC出力により、またはパルス化された直流出力PLにより、または原則とし
てはDC出力とAC出力の重畳により、またはAC出力、とくには高周波出力R
Fにより操作される。この場合通常は非導電性の製造物基板15に誘電性の薄膜
を析出することが論点なので、とくに次の方法を挙げておく。すなわちプラズマ
を直流で操作するが、第2図の19aと19bで概略を示すように、そしてその
図の点線で暗に示すように、指定された時間区分において、好ましくは周期的に
、プラズマを生じる電極を低抵抗で連結するという方法である。誘電性の薄膜に
より、そしてDCプラズマまたは基板バイアスを使用して、非導電性基板にプラ
ズマを利用した被膜形成を行うことについては、下記を参照されたい: EP−508359または US−5423970 EP−564789または次のアメリカ合衆国出願 US SN 08/300865 US SN 08/641707 カラーフィルター薄膜システムの薄膜の生成は、非反応型の方法で、すなわち
操作ガスAGを使用するだけで、そして/または反応型のスパッタープロセス及
びO2のような反応ガスRGを使用して行われ、たとえばいかなる薄膜物質を使 用するかによって方法が異なる。その際本発明による被膜形成の温度を遵守する
。リフトオフレジスト11を施した製造物15には最高150℃、好ましくは最
高100℃とする。
化しても、この薄膜のスペクトル特性はほとんど変化しない。
に示す妨害を受ける領域3が約5×dの範囲に広がっても甘受できるという場合
なら、本発明によるスパッター被膜形成は利用に適している。
ちプラズマを利用する、ないしはイオンを利用する蒸着を示す。この場合たとえ
ば電子ビーム23及び/または加熱装置25を用いて、るつぼ27から物質を気
化させる。供給源28は、出力される信号に関していえば、第二図で説明した供
給源17と同様に構成でき、ここでもこれを用いてるつぼ27の上方に密なプラ
ズマ24を維持する。製造物はここでは回転駆動される僧帽型キャリアー26に
取り付けるのが好ましく、このキャリアーの球の中心は気化源27の中心Zとす
る。ここでも温度は最高150℃、とくには最高100℃を遵守する。この方向
づけされた方法によって、フィルター薄膜システムによりリフトオフレジストパ
ターン11に被膜形成することが可能となる。この薄膜システムは、第1図に示
した妨害を受ける領域3を約1×d以下の範囲におさえるために必要とされるも
のである。
成すべきカラーフィルター薄膜システムの薄膜のいかんに従って、操作ガスAG
を使用するだけの非反応型の方法、または反応ガスRGを使用する反応型の方法
で作業する。
。その上に示すのはプラズマを利用する析出法のためのプラズマ34の概略であ
る。第4図の点線で示すように、反応型のプロセスにより、とくにイオン化され
た酸素を使用するといった方法により、カラーフィルター薄膜システムの第一の
薄膜31を装着するような場合は、この略図の35で暗に示すように、励起され
た反応ガスによって、上述のようにとくにO2によって、または残留ガスから生 じてプラズマ中で活性化された、および/または分解されたH2Oによって、リ フトオフレジストパターンが腐食される。
非反応型の方法によって装着すること、すなわち操作ガスアルゴンのみを使用し
、第2図または第3図に従ってこれを行うことである。そのために薄膜物質を直
接ターゲット物質または気化源物質として使用する。
ステムの第一の薄膜31をかぶせる前に、リフトオフレジストパターンに次のよ
うな中間薄膜をかぶせるものである。この中間薄膜は、広帯域の光が十分に損失
なく透過し、すなわち光学的にニュートラルであって、接着性がよく、保護薄膜
としてその後のプロセスに耐えるものである。第5図に示す中間薄膜45は厚さ
5〜10nmで、SiOまたはSiO2からなるものが好ましい。これらの物質 は、励起されイオン化された反応ガス、とくに残留ガスから生じるO2またはH2 Oによって化学的な腐食を受けない。第5図の点線で示した薄膜31は、後にか
ぶせられるカラーフィルター薄膜システムの第一の光学的活性のある薄膜であり
、この薄膜は反応型のプロセスによって装着することができる。さらに中間薄膜
45もSiO2からなるものとすることができ、これは反応型ではない方法で、 またはわずかに反応性のある方法で析出される。その後SiO2中間薄膜がカラ ーフィルター薄膜システムの屈折度の低い第一の薄膜を形成し、屈折度のより高
い薄膜がこれに続く。
を、下記に紹介する。
イッチオンする。従ってレジストマスクはO2/Arプラズマと接触する。これ によりレジストのエッジは欠損する。このためリフトオフ作業段階が困難になり
、ないしは比較的厚いレジストマスクが必要となる。
に希釈 −薄膜システム: 中間薄膜 SiO、厚さ10nm、 SiO2/TiO2 −被膜形成プロセス:SiO中間薄膜は非反応型で行いプラズマを利用しない
。SiO2/TiO2システムはプラズマを利用する蒸着。装置はLEYBOLD APS 1100 SiO 非反応型、APSプラズマ源なし −供給源 4孔るつぼつき電子ビーム気化器、SiO顆粒 −速度: 0.1nm/sec −装置: BAS 767 −圧力: 1×10−5mbar。
いるような画素パターンを、安価かつ高い歩留まりで作成することが可能となる
。さらにこの画素パターンは環境の変化に対して、とくに温度や湿度の変化に対
して、スペクトルに関して非常に安定している。とくに上述の中間薄膜を使用す
れば、基板に対するカラーフィルターシステムの非常に良好な接着がさらに得ら
れる。必要なリフトオフレジスト薄膜は、その上に装着するカラーフィルター薄
膜システムの2倍よりもはるかに薄くすることができる。オーバーハングする側
壁をレジスト領域に設けることが、たとえば半導体製造におけるアルミニウム蒸
着の際に通常行われているが、これは不要となる。
るリフトオフレジストパターンがさらされる温度負荷がそれに応じて少なくなる
ため−従って必要とされる温度耐久性が少なくてすむため−リフトオフ法は非常
に単純なものでよく、高温かつ腐食性が強い溶剤または超音波をリフトオフに使
用する必要はない。
の反応型の析出によるリフトオフレジストに対するマイナスの影響、とくに反応
性のAr−O2−H2Oプラズマによるレジストパターンの損傷が防止される。
で、妨害を受けた領域の発生を説明するものである。
る。
な蒸着のための装置の図であって、これも略図である。
よるレジストパターンの欠損の略図である。
の欠損を防止するため、レジストパターンとそれに続いて析出したフィルター薄
膜の間に中間薄膜を設けたもののを示す。
Claims (12)
- 【請求項1】 ある一つの基礎材の上にカラーフィルター薄膜システムパタ
ーンを作成する方法であって、リフトオフ法により、レジスト薄膜面領域とレジ
スト薄膜のない領域を持つパターン化されたレジスト薄膜をその基礎材上に装着
し、次ぎにカラーフィルター薄膜システムを装着し、その後にレジスト薄膜面領
域とともにその上の領域に装着されているカラーフィルター薄膜システムを除去
する方法において、そのカラーフィルター薄膜システムの装着は、最高150℃
までの温度でプラズマを利用して被膜形成することにより行うことを特徴とする
方法。 - 【請求項2】 この装着はスパッターまたはプラズマを利用する蒸着によっ
て行うことを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 この装着は低圧電弧放電を利用して行うことを特徴とする、
請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 カラーフィルター薄膜システムの装着は最高100℃までの
温度で行うことを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法
。 - 【請求項5】 プラズマ生成はDCまたはACを用いて、とくにはRFまた
はパルス化された直流またはACとDCを重畳したものを用いて行うことを特徴
とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項6】 カラーフィルター薄膜システムの少なくとも1つの薄膜の装
着を反応ガス空気環境中で行うことを特徴とする、請求項1から4までのいずれ
か1項に記載の方法。 - 【請求項7】 カラーフィルター薄膜システムの第一の薄膜の装着を希ガス
または酸素を含む空気環境中で行うことを特徴とする、請求項1から5までのい ずれか1項に記載の方法。 - 【請求項8】 カラーフィルター薄膜システムが屈折率が高い方の薄膜と低
い方の薄膜を備えることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項に記
載の方法。 - 【請求項9】 レジスト薄膜の第一の薄膜として光学的にほぼニュートラル
な中間薄膜をかぶせ、この中間薄膜はその後に使用される被膜形成空気環境に対
してレジスト薄膜より安定しており、好ましくは5nm〜10nmの厚さであり
、さらに好ましくはSiOまたはSiO2からなることを特徴とする、請求項1
から8までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項10】 各薄膜の装着は好ましくは基礎材に垂直な薄膜物質衝突方
向によって行われることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記
載の方法。 - 【請求項11】 カラーフィルター薄膜システムの基板側の第一の薄膜が光
学的にほぼニュートラルな薄膜であって、好ましくはSiO2またはSiOから
なることを特徴とする、カラーフィルター薄膜システムのフィールドである基礎
材の上に装着されたカラーフィルター面パターン。 - 【請求項12】 LCD光弁プロジェクターまたはCCDセンサーの色読み
込みに用いるカラーフィルターを製造するために、請求項1から10までのいず
れか1項に記載の方法を用いること、または請求項11に記載のパターンを用い
ること。
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