JP4160653B2 - カラーフィルター層システム領域の構造を製造するための方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カラーフィルター層システム領域の構造を製造するための方法に関するものである。この方法においては、
―ラッカー表面領域とラッカー被覆されない領域とを有するラッカー層構造が基板上に形成され、
―カラーフィルター層システムが前記ラッカー層構造上に布設され、
―ラッカー表面領域がその上のカラーフィルター層システム領域と共に除去される。
【０００２】
【従来の技術】
このような製造工程は剥離（Lift-Off）工程として知られている。これは例えば、赤―緑―青色カラーフィルター層システム構造の製造、特にLCD またはCCD の製造に用いられる。カラーフィルター層システムの構造化においては、画素の構造化または線条の構造化が問題となり得る。
【０００３】
そのような構造においては、カラーフィルター層システム領域間に通常クロムからなる不透明な層がしばしば設けられるが、この層はカラーフィルター層システムの移行部を覆い、通常「ブラック・マトリックス（Black Matrix）」構造と呼ばれる。
【０００４】
前述の剥離技術は一般に、真空におけるプロセス段階が比較的少なくて済むので、製造の観点からすると商業上有利である。この技術に関してはUS- Ａ- ３914 464 ないしDE-30 13 142を参照されたい。
【０００５】
さらにまた、例えば半導体製造においては、剥離技術において金属層構造が製造されることが知られている。そのような、例えば約１μm の厚みの金属層構造は、剥離の際に崩れることなく、箔のように剥がされる。この技術においてはしたがって、剥離ラッカー構造の側面を垂れ下がるようにすることが必要である。これによって、ラッカー被覆されない領域に布設された金属層領域が、剥離の際に共に取り除かれることがない。垂れ下がるラッカー構造はしかしながら、前述の金属層によるその後の被覆が、基板ないしサブストレート上部表面に対してほぼ垂直に施された場合にのみ、維持され得る。その場合、剥離プロセスの中でラッカー構造が溶解する際に、除去されるべき金属層は連続する形成物として保持され、それが除去される際にも、ラッカーのない領域に布設された残存する層構造上に沈降し得る粒子の発生を、極めて少量に抑える。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これに対して、誘電性の、または一般に脆弱なフィルター層システムにおける剥離プロセスは全く異なる。すなわち一面では、上述のフィルター層システムは脆く、膜のようには除去され得ないので、垂れ下がるラッカー層システムは断念され得る。このシステムは剥離プロセスにおいて、粉々の多くの小さな箔片になる。この構造の縁部には自動的に、層システムの破損が生じる。箔片は残存する構造上に沈殿し、そこにしばしば付着、すなわち残存する構造の上部表面と分子力によって化合する。こうなると除去するのが非常に困難で、これはしばしばフィルター層システム構造、例えば赤―緑―青色フィルター構造（RGB ）に損傷を与える。
【０００７】
この発明の課題は、最終製品におけるそのような欠陥を、なるべく費用を抑え、低コストで防ぐ、始めに述べられたような方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題は、前記方法を請求項１の特徴に従って構成することによって解決する。
【０００９】
これによると、誘電性カラーフィルター層システムの各層上に、例えば赤色、緑色、または青色層システム上に各々、犠牲層が追加布設される。その際、犠牲層の材料としては、ラッカー領域をその上のカラーフィルター層システムと共に剥離ないし除去する段階に耐える材料が選ばれ、その一方、カラーフィルター層システム領域に損なわれずにその領域から再び除去可能な材料が、選択される。剥離段階の前に犠牲層を布設するこの発明の方法には第一に、残存するフィルター層システム領域上にではなく、それらの犠牲層上に箔片が沈降する、という効果がある。結合が起こり得るとすれば後者の犠牲層とだけであって、残存するフィルター層システム領域の犠牲層を除去する段階において、これらの箔片もまた除去される。
【００１０】
この発明に従って犠牲層を設けることによって同時に、さらなる本質的利点が得られる。すなわち、さらなるラッカー層構造を布設せずとも、次に布設さるべきカラーフィルター層システムを先行する犠牲層上に直接布設することによって、フィルター層システム領域上の犠牲層を直接、剥離層として利用することができる。この犠牲層は、犠牲層の材料がカラーフィルター層システム材料の影響を受けずに除去可能であるという条件どおり、剥離段階において溶解される。これによって、構造化された多色フィルター層構造の製造において、マスクのラッカー被覆／配列調整、感光／現像からなる一連のプロセスを節減することが可能であり、その結果、単位時間あたりの多色フィルター層システム構造の生産量が大きく伸び、特にその製造の低コスト化に貢献する。したがって、RGB 画素構造の製造においては例えば、ラッカー剥離が二度、犠牲層の剥離が一度行われる。
【００１１】
犠牲層は、好ましくは金属または誘電体から、好ましくはCr、AlないしＹ₂ Ｏ₃ からなる。
【００１２】
犠牲層の下に既に布設されたカラーフィルター層システム領域を精確にスペクトル測定する必要がある場合は、犠牲層を部分的に透明に形成し、その検査を引き続き可能にする方法が提案される。そのためには、犠牲層を特にCrのような金属から製造する場合、厚みをせいぜい10nmにするのが望ましい。この観点からも、Ｙ₂ Ｏ₃ からなる誘電性の層が極めて透明であるので、これを犠牲層として設けるのが極めて有利である。一方、布設されたカラーフィルター層システムのスペクトル検査が必要でない場合は、不透明な犠牲層、例えば10nm以上の厚み、例えば90nmの厚みのクロム層を設けることも可能である。
【００１３】
始めに述べられたように、間隔のあいたカラーフィルター層システム領域の間、および互いに隣接するそれらの端部領域には、ブラック・マトリクス層がしばしば構造化されて設けられる。この観点において、この発明の方法のさらなる利点が得られる。
【００１４】
すなわち、カラーフィルター層システムが最後に布設された上に犠牲層が設けられる際、特にクロムのような、ブラック・マトリクス層の材料として適した材料が、犠牲層に用いられるという利点がある。その後、犠牲層はブラック・マトリクス層としては完全ではなく、構造化されて、エッチング等によって、除去される。その他、カラーフィルター層システムが最後に布設された上に剥離プロセスが施されず、犠牲層の布設が必要ではなく、前に布設されたカラーフィルター層システム領域の犠牲層領域のみが残存する場合、例えばCrからなる、さらなるブラック・マトリクス層が布設され、構造化されて、残存する犠牲層の領域と共に除去される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
引き続き、例として図面を参照に、この発明の説明がなされる。
【００１６】
図１においては、ラッカー被覆、配列調整、感光および現像によって、基板１上にまずラッカー層構造3aが設けられる。ラッカー層構造3a上には、例えば赤色Ｒに対応する第一カラーフィルター層システムが設けられ、領域5ao ないし５_a1を形成する。カラーフィルター層システム５全体の上には、領域7ao および7a₁ を有する犠牲層７が布設される。前述のように、犠牲層７は、特にCr、AlないしＹ₂ Ｏ₃ からなる金属または誘電体で形成されるのが望ましい。犠牲層は、カラーフィルター層システム５と同じ真空被覆プロセスにおいて設けられ、加工品を真空製造室から出す必要がない。
【００１７】
図２においては、図１に基づいて、ラッカー層構造3aが好ましくはアセトンまたはNMP （Ｎ−メチルー２―ピロリジン）によって、真空室の外側で溶解され、それと共にカラーフィルター層システム領域5ao および犠牲層領域7ao が除去される。場合によっては、図２に９で示されたように、犠牲層領域7a₁ 上に箔片が付着する。
【００１８】
図２の結果に基づき図３では、さらにラッカー被覆、配列調整、感光および現像が行われ、ラッカー層構造3bが形成される。
【００１９】
ラッカー層構造3b上には、第二のカラーフィルター層システム7b、例えば緑色Ｇカラー層システムが設けられ、除去されるべき領域5bo および残留する領域5b₁ が形成される。第二の犠牲層が、領域7bo および7b₁ に対応して、カラーフィルター層システム5b上に布設される。
【００２０】
図３に続いて図４は、剥離ラッカー3bが溶解して得られた構造を示すが、ここでも箔片９が付着しているかもしれない。
【００２１】
図４から、さらなる製造段階にとって各々利点を有する二つの可能性が開ける。その一方は図５、図７に、他方は図６、図８に、示される。
【００２２】
第一の形態においては、図４の構造に基づいて、第三のカラーフィルター層システム、例えば青色フィルターシステムＢが、残存する犠牲層７_a1および７b₁上に直接布設され、領域5c₁ および5c₀ を形成する。次に領域7a₁ および7b₁ を有する残留する犠牲層が剥離層として用いられ、溶解される。溶解剤としては、例えばCrまたはＹ₂ Ｏ₃ が犠牲層の材料として用いられた場合、硝酸セリウムアンモニウム（Cerammoniumunitrate ）が考えられる。
【００２３】
剥離層として働く犠牲層７の溶解とともに、除去されるべきカラーフィルター層システム5c₀ 内に埋め込まれた箔片９もまた除去される。
【００２４】
その結果、図７の構造が得られる。この構造の製造においては箔片による汚濁が防げ、なおかつ、ラッカー被覆、配列調整、感光、現像の一連のプロセスが節減される。
【００２５】
図５および図７の方法においてブラック・マトリクス構造が所望される場合、この構造は、図７の構造上にさらに被覆を施し、構造化することによって、実現されねばならない。
【００２６】
図４に基づいて、ここではまず、剥離ラッカー・マスクのさらなるラッカー被覆、配列調整、感光および現像を行って領域3cを形成することによって、図６の選択的方法が得られる。その上に、領域5co および5c₁ を有するカラーフィルター層システム5cと、領域7co および7c₁ を有する犠牲層7₀とが布設される。その後、従来の剥離段階においてラッカー層3cが除去され、図６の構造の内、カラーフィルター層システム構造と、その上の連続する犠牲層7c₁ 、７b₁および7a₁ が残留する。この層は、例えば溶解によって除去可能であり、図７の構造が生成する。しかしこの構造は、図８に示されたように、例えばエッチングによって、直接ブラック・マトリクス層として構造化されてのみ除去され、これによってこの場合、すなわちブラック・マトリクス構造が所望される場合、ブラック・マトリクス構造の布設が節減される。この二番目に言及された方法では、箔片が犠牲層の溶解と同時に除去されることによって、一方では箔片洗浄が達成され、かつ、必要とあらば、さらなるブラック・マトリクス層の布設が削減される。
【００２７】
【発明の効果】
この発明によって、以下の有利な効果が得られる。
【００２８】
―特にLCD またはCCD 製造等のための、カラーフィルター層システム構造の低コストな製造。
【００２９】
―自浄作用。
―ラッカー被覆、配列調整、感光、現像、またはブラック・マトリクス層の布設といった製造段階の節減。
【００３０】
フィルター層システム領域の代わりに、この発明の方法では金属領域ないし金属領域構造が布設され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】カラーフィルター層システム製造において、この発明によって設けられた犠牲層を有する第一カラーフィルター層システム（例えば赤色フィルターシステム）の布設後、第一剥離段階前の、構造を示す。
【図２】剥離段階を経た後の、図１によ構造を示す。
【図３】さらなる剥離ラッカー層と、さらなるフィルターシステム（例えば緑色フィルター層システム）とを布設した後の、図２による構造を示す。
【図４】剥離段階を経た後の、図３による構造を示す。
【図５】第三剥離段階のためのさらなるラッカー層構造を設けない、第三カラーフィルター層システム（例えば青色フィルター層システム）の布設を、図４の構造に基づいて、示す。
【図６】さらなる剥離ラッカー層構造の上に、第三のカラーフィルター層システムがそれに属する犠牲層と共に布設される、図４の構造に基づく、選択的方法を示す。
【図７】同時に剥離層として利用される犠牲層を溶解した後の、図５による構造を示す。
【図８】ラッカー層の溶解による剥離後の構造で、犠牲層が造化されたブラック・マトリクス層として同時に用いられた場合の、図６による構造を示す。
【符号の説明】
１ 基板
３ ラッカー層構造
５ カラーフィルター層システム
７ 犠牲層
９ 箔片

Claims (10)

1. ラッカー表面領域とラッカー被覆されない領域とを有するラッカー層構造３が基板1 上に形成され、
   ラッカー層構造３上にカラーフィルター層システム５が布設され、
   ラッカー表面領域３が、その上のカラーフィルター層システム領域５と共に剥離段階において除去される、
   フィルター層システム領域５の構造を製造するための方法であって、
   ラッカー剥離層３除去段階に耐える材料からなる犠牲層7 をカラーフィルター層システム５上に設け、かつ
   基板のラッカー布設されない領域上のカラーフィルター層システム領域５₁ の犠牲層７₁₁を除去することを特徴とする、方法。
2. 犠牲層７_X1を除去する前にさらなるカラーフィルター層システム５c を布設し、その内、領域５coを犠牲層７_X1と共に除去することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. カラーフィルター層システム５の材料を損なわない方法によって犠牲層を除去することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 犠牲層を溶解によって除去することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 犠牲層の材料として金属または誘電体、好ましくはCr、AlないしＹ₂ Ｏ₃ を利用することを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. カラーフィルター層システム（７ａ、 ｂ、 ｃ）上に、好ましくは金属層、好ましくはクロム層からなるブラック・マトリクス層を設け、犠牲層を同時にこのブラック・マトリクス層として用い、または犠牲層に加えてブラック・マトリクス層を設け、後に犠牲層とブラック・マトリクス層とを、好ましくはエッチングによって、構造化して除去することを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. さらなるカラーフィルターシステム構造を引き続き布設する際に、ラッカー層構造の代わりに犠牲層を剥離層として用いることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. カラーフィルター層システムと、その上の犠牲層とを各々、真空処理段階における真空を断続させることなく、敷設することを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. ｎ個の異なるカラーフィルター層システム領域を製造するための方法であって、
   前記領域の内（ｎ−1 ）個の領域はラッカー剥離段階において形成され、
   ｎ個目の領域は犠牲層剥離によって敷設される、
   ことを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
10. 金属層領域の構造を製造するための、請求項１から９のいずれかに記載の方法の利用方法。

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