JP2010009078A - 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
【解決手段】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ため、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(32)を装着し、次ぎにカラーフィルター薄膜システムを装着し(31)、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ため、そのカラーフィルター薄膜システム(31)の装着を、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。
【選択図】図1
Description
本発明は、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。
このような技術はリフトオフ法として知られている。この技術は、真空環境中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。
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。
本発明の課題は、前記の種類の方法を出発点として、上述の欠点を除くことである。
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。
・従って被膜形成温度がはるかに低くなる。これはレジストの厚さが少なくてすむこと、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。
第2図は、本発明で採用したスパッター装置の第一の実施バリエーションの略図である。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RF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。
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。
−フィルターパターン: 線条 160μm幅、
長さ20mm、間隔100μm
−レジスト薄膜厚さ: 3.2μm
−レジスト: Shipley 1045、6:1に希釈
−光学的フィルター薄膜システム:1.5μm(第1図のd5)
−薄膜システム: SiO2/TiO2
−SiO2被膜形成プロセス: 反応型スパッター、装置はBAS 767
−供給源: Siターゲット
−スパッター出力: 6.4kW
−操作ガス: Ar
−反応ガス: O2
−操作ガス流量: 40sccm
−反応ガス流量: 50sccm
−速度: 0.3nm/sec
−TiO2被膜形成プロセス: 反応型スパッター
−供給源: Tiターゲット
−スパッター出力: 10kW
−操作ガス: Ar
−反応ガス: O2
−操作ガス流量: 40sccm
−反応ガス流量: 36sccm
−速度: 0.16nm/sec
−被膜形成温度: T≦80℃
結果:
レジストマスクと隣り合う
妨害を受けたゾーンの大きさ(第1図の1):≦10μm
フィルターのエッジの安定性: 20℃〜80℃において
エッジの移動≦1nm
この例の場合中間薄膜は使用しない。本来の被膜形成開始前に、プラズマにスイッチオンする。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。
−フィルターパターン: 線条 10×10μm〜100×100μm
−レジスト薄膜厚さ(d): 0.5μm〜2μm
−光学的フィルター薄膜(d5):1.5μm
−レジスト: Shipley 1045、6:1〜1:1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。
SiO2:APSプラズマ源による反応型蒸着
−供給源 4孔るつぼつき電子ビーム気化器、SiO2顆粒
−速度: 0.6m/sec
APSプラズマ源:
−放電電流: 50A
−バイアス電圧: 150V
−U 陽極−陰極: 130V
−操作ガス: Ar
−反応ガス: O2
−操作ガス流量: 15sccm
−反応ガス流量: 10sccm
−総圧力: 3.5×10−3mbar
TiO2:APSプラズマ源による反応型蒸着
−供給源: 4孔るつぼつき電子ビーム気化器、
TiO2錠剤状素材
−速度: 0.3m/sec
APSプラズマ源:
−放電電流: 50A
−バイアス電圧: 110〜120V
−U 陽極−陰極: 100〜100V
−操作ガス: Ar
−反応ガス: O2
−操作ガス流量: 11sccm
−反応ガス流量: 35sccm
−総圧力: 4.2×10−3mbar
−被膜形成温度: T≦105℃
結果:
安定性: 20℃〜80℃において
スペクトル上のエッジの移動≦1nm
妨害を受けたゾーンの大きさ:<2μM。
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。
Claims (13)
- 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、次ぎに真空被膜形成法により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、マグネトロン源を用いたスパッターによって、またはプラズマを利用する蒸着によって被膜形成することを特徴とする方法。
- 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。
- 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または2に記載の方法。
- プラズマ生成はDCまたはACを用いて、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3までのいずれか1項に記載の方法。
- プラズマ生成はRF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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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、5nm〜10nmの厚さであ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。
- 前記中間薄膜は、SiOまたはSiO2からなることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法。
- 各薄膜の装着は基礎材に垂直な薄膜物質衝突方向を主方向にし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。
- 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、厚さ5〜10nmのSiO2またはSiO薄膜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。
- 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11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12に記載のパターンを用いること。
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