專利名稱：制造濾色器陣列的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特別地通過氣相沉積來制造濾色器陣列的方法。
背景技術(shù)：
濾色器陣列在照相機后部的光傳感器和顯示器中找到應(yīng)用。在顯示器中，濾色器 陣列CFA被配準地設(shè)置在白光像素前面以允許觀看顏色。在諸如在照相機中使用的那些傳 感器的傳感器中，在全色傳感器的前面使用CFA以允許檢測顏色。CFA通常是布置成圖案的 紅色、綠色和藍色區(qū)域的陣列。在數(shù)字式照相機中使用的常見陣列是拜耳(Bayer)圖案陣 列。每種顏色的分辨率通過使用2X2單元而被盡可能少地降低，并且在三種顏色中，綠色 是被選為在每個單元中被感測兩次的顏色，因為其為對于眼睛而言最敏感的顏色。在顯示器上可以使用類似陣列。例如，US 4877697描述了用于液晶顯示器(IXD) 的陣列且US 2007/0123133描述了用于OLED裝置的陣列?？梢砸远喾N方式來制造陣列，包括噴射彩色墨、以攝影方式、使用光刻法、使用彩 色墨等等。另一種方法是制造干涉濾光器，或法布里_珀羅腔，該法布里_珀羅腔具有尺寸 被選擇為反射特定顏色的光的腔體。在該腔體后面是反射器，其可以是平滑金屬涂層，或是 由具有不同折射率的交替材料層組成的布拉格反射器。此類濾光器將根據(jù)入射角和觀察的 角度而反射不同顏色的光。然而，通過仔細地選擇布拉格反射器中的層的相對厚度，可以減 少顏色隨著視角的變化而變化的量。諸如OLED的某些裝置對空氣敏感且必須被密封以阻擋空氣和水分。這樣做的一 種方法是用薄的無機金屬氧化物涂敷陣列。這在CA2133399中有所描述。化學(xué)氣相沉積(CVD)和原子層沉積(ALD)是用于將薄材料層、尤其是金屬氧化物 布置到襯底上的技術(shù)?；瘜W(xué)氣相沉積是用來生產(chǎn)高純度、高性能固體材料的化學(xué)工藝。此工藝常常在半 導(dǎo)體工業(yè)中用來生產(chǎn)半導(dǎo)體和電介質(zhì)的薄膜。在典型的CVD工藝中，將襯底暴露于一個或 多個揮發(fā)性前體，該揮發(fā)性前體在襯底表面上起反應(yīng)和/或分解以產(chǎn)生期望的沉積。原子層沉積是將材料的共形薄膜沉積到變化的組合物的襯底上的自限性連續(xù)表 面化學(xué)作用。ALD在化學(xué)中類似于CVD，不同的是ALD反應(yīng)將CVD反應(yīng)分成兩個或更多部分 反應(yīng)，在反應(yīng)序列期間保持前體材料分開。ALD可以用來沉積從導(dǎo)體到絕緣體的包括各種陶瓷在內(nèi)的多種薄膜。在制造部件時，通常必須將布置的材料圖案化。為此，存在已記錄的多種方式沉積均勻的材料層并使用光刻法來使用所選的適當蝕刻劑蝕刻掉層的不想要的 部分，使得不損壞裝置的其余部分。將光致抗蝕劑放置到襯底上并使用傳統(tǒng)平版印刷法形成此抗蝕劑中的輪廓的圖 像?？蛇x地，處理此抗蝕劑并隨后使用CVD或ALD在頂部之上涂敷一層。刮削抗蝕劑之上 的涂層的頂部并用適當?shù)娜軇┻M行處理以去除抗蝕劑_該溶劑通過刮削滲透。在抗蝕劑已 經(jīng)溶解的地方，涂層掉落。
將掩膜涂覆于襯底，將該掩膜圖案化，使用ALD或CVD來在圖案化掩膜上涂敷一 層，并隨后以機械方式去除掩膜(參見W02006/111766)。使用ALD并找出特定用于生長機制的抑制劑并將其印刷(參見US7030001)。第一種方法依賴于光刻法的相對復(fù)雜的程序。這是通常由旋涂抗蝕劑、烘焙抗蝕 劑、使抗蝕劑曝光、烘焙抗蝕劑、使抗蝕劑顯影、洗滌并隨后將其干燥的步驟組成的多步工 藝。在第三種方法中，在將掩膜涂敷到襯底上之后將其圖案化。這可以使用光致抗蝕劑法 或者可能更方便地通過用經(jīng)適當調(diào)諧的激光器燒蝕掩膜來實現(xiàn)。本發(fā)明要解決的問題需要提供一種也可以充當阻擋層的圖案化CFA層。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種制造濾色器陣列和大氣阻擋層的方法，包括步驟將半反 射材料層涂敷到襯底上、氣相沉積本質(zhì)上透明的層以便在半反射層的頂部上形成具有一厚 度的光干涉層和一個或多個階段，每個階段包括通過在光干涉層上進行印刷而生成圖案 化層、在整個圖案化層上氣相沉積本質(zhì)上透明的層以便在與第一或前面的光干涉層組合時 提供光干涉層、用溶劑去除圖案化層；以及在最后的光干涉層之上涂敷第二層半反射材料。本發(fā)明的有利效果本發(fā)明提供一種硬的防水不透氣濾色器陣列。其消除了對具有至少兩個單獨部 件、即濾色器陣列、氣體阻擋層和可能的單獨防刮層的需要。作為單個裝置，其制造起來更 快且需要更少的組裝勞動。


現(xiàn)在將參照附圖來描述本發(fā)明，在附圖中圖1是描述在本發(fā)明中使用的原子層沉積工藝的步驟的流程圖；圖2是可以在本工藝中使用的用于原子層沉積的分配歧管的實施例的橫截面?zhèn)?視圖；圖3是將氣態(tài)材料分配到經(jīng)受薄膜沉積的襯底的實施例的橫截面?zhèn)纫晥D；圖4A和4B是示意地示出隨附沉積操作的氣態(tài)材料的分配的實施例的橫截面圖；圖5A和5B舉例說明用來產(chǎn)生濾色器陣列的圖案；以及圖5C舉例說明最終的簡單濾色器陣列。
具體實施例方式圖1是用于實施本發(fā)明的工藝的一般步驟圖。使用兩種反應(yīng)氣體，即第一分子前 體和第二分子前體。從氣源供應(yīng)氣體且可以例如經(jīng)由分配歧管將其傳送到襯底。可以使用 用于向分配歧管提供氣態(tài)材料的計量和閥門裝置。如步驟1所示，提供用于系統(tǒng)的氣態(tài)材料的連續(xù)供應(yīng)以便在襯底上沉積材料的薄 膜。依次應(yīng)用序列15中的步驟。在步驟2中，對于襯底的給定區(qū)域(稱為通道(channel) 區(qū)域)，引導(dǎo)第一分子前體或反應(yīng)性氣態(tài)材料在襯底的通道區(qū)域上在第一通道中橫向地流 動并與之反應(yīng)。在步驟3中，發(fā)生襯底與系統(tǒng)中的多通道流的相對運動，其設(shè)定步驟4的階段，在步驟4中，在給定通道區(qū)域上發(fā)生具有惰性氣體的第二通道(凈化(purge))流動。然 后，在步驟5中，襯底與多通道流的相對運動設(shè)定步驟6的階段，在步驟6中，對給定通道區(qū) 域經(jīng)歷原子層沉積，在原子層沉積中，第二分子前體現(xiàn)在在襯底的給定通道區(qū)域上橫向地 流動(基本上平行于襯底的表面)并與襯底上的前一層進行反應(yīng)而產(chǎn)生(在理論上)期望 材料的單層。在此類工藝中，第一分子前體常常是氣體形式的含金屬的化合物(例如，諸如 四氯化鈦的金屬化合物)且沉積的材料是含金屬的化合物。在此類實施例中，所述第二分 子前體可以是例如非金屬氧化化合物或水解化合物，例如水。在步驟7中，襯底與多通道流的相對運動隨后設(shè)定步驟8的階段，在步驟8中，再 次使用惰性氣體，這次將來自前一步驟6的過量的第二分子前體從給定通道區(qū)域上掃除。 在步驟9中，再次發(fā)生襯底與多通道的相對運動，其設(shè)定用于重復(fù)序列的階段，返回到步驟 2。將此循環(huán)重復(fù)形成期望的膜或?qū)铀璧拇螖?shù)?？梢葬槍σr底的給定區(qū)域重復(fù)所述步驟， 該給定區(qū)域?qū)?yīng)于被流通道覆蓋的區(qū)域。同時，在步驟1中向各通道供應(yīng)必要的氣態(tài)材料。 與圖1中的方框15的序列同時，同時地處理其它鄰近的通道區(qū)域，這導(dǎo)致并行的多個通道 流，如在整體步驟11中所指示的那樣。第二分子前體的主要目的是朝著與第一分子前體的反應(yīng)性往回調(diào)節(jié)襯底表面。第 二分子前體還提供作為分子氣體的材料以與表面處的一種或多種金屬化合物進行組合，用 最新沉積的含金屬前體形成諸如氧化物、氮化物、硫化物等的化合物。連續(xù)的ALD凈化不需要使用真空凈化來在將分子前體涂敷于襯底之后將其去除。假設(shè)使用兩種反應(yīng)氣體AX和BY，當供應(yīng)反應(yīng)氣體AX流且其在給定襯底區(qū)域上流 動時，反應(yīng)氣體AX的原子在襯底上以化學(xué)方式被吸收，得到一層A和配位體X的表面(締 合化學(xué)吸附)(步驟2)。然后，用惰性氣體來凈化其余反應(yīng)氣體AX(步驟4)。然后，發(fā)生反 應(yīng)氣體BY的流動以及AX (表面)與BY (氣體)之間的化學(xué)反應(yīng)，得到襯底上的AB的分子 層(解離化學(xué)吸附)(步驟6)。凈化其余氣體BY和反應(yīng)的副產(chǎn)物(步驟8)。可以通過重 復(fù)該工藝循環(huán)(步驟2 9)來增大薄膜的厚度。由于所述膜可以每次沉積一個單層，所以其趨向于是共形的且具有均勻厚度?，F(xiàn)在參照圖2，示出了可以在到襯底20上的原子層沉積的本工藝中使用的分配歧 管10的一個實施例的橫截面?zhèn)纫晥D。分配歧管10具有用于接受第一氣態(tài)材料的進氣口 14、用于接受第二氣態(tài)材料的進氣口 16、以及用于接受第三氣態(tài)材料的進氣口 18。經(jīng)由具 有隨后描述的結(jié)構(gòu)布置的輸出通道12在輸出面36處發(fā)出這些氣體。圖2中的箭頭指代氣 態(tài)材料的擴散傳輸，而不是從輸出通道接收到的流。該流基本上被引導(dǎo)到圖的頁面之外。進氣口 14和16適合于接受依次在襯底表面上反應(yīng)而實現(xiàn)ALD沉積的第一和第二 氣體，且進氣口 18接收相對于所述第一和第二氣體而言是惰性的凈化氣體。分配歧管10 與提供在在襯底支持物上的襯底20相隔距離D。可以通過襯底20的移動、通過分配歧管 10的移動、或通過襯底20和分配歧管10兩者的移動在襯底與分配歧管10之間提供往復(fù) 運動。在圖2所示的特定實施例中，如圖2中的箭頭R和襯底20左右側(cè)的虛輪廓線所指示 的，以往復(fù)方式使襯底20跨越輸出面36移動。應(yīng)注意的是，對于使用分配歧管10的薄膜 沉積而言，并不總是需要往復(fù)運動。還可以提供襯底20與分配歧管10之間的其它類型的 相對運動，諸如襯底20或分配歧管10沿著一個或多個方向的移動。圖3的橫截面圖示出在分配歧管10的正面36的一部分上發(fā)出的氣體流。在此特定布置中，每個輸出通道12與圖2所示的進氣口 14、16或18之一氣流相通。每個輸出通 道12通常傳送第一反應(yīng)氣態(tài)材料O、或第二反應(yīng)氣態(tài)材料M、或第三惰性氣態(tài)材料I。圖3示出相對基本或簡單的氣體布置?？赡艿氖?，在薄膜的單次沉積中可以在各 端口處依次傳送多種非金屬沉積前體(例如材料0)或多種含金屬前體材料(例如材料M)。 或者，當制造例如具有交替的金屬層或具有混合在金屬氧化物材料中的較少量的摻雜劑的 復(fù)合薄膜時，可以在單個輸出通道處應(yīng)用金屬前體材料的混合物或金屬與非金屬前體的混 合物。關(guān)鍵要求是標記為I的惰性流應(yīng)將其中氣體可能相互反應(yīng)的任何反應(yīng)通道分離開。 第一和第二反應(yīng)氣態(tài)材料0和M相互反應(yīng)而實現(xiàn)ALD沉積，但反應(yīng)氣態(tài)材料0和M均不與 惰性氣態(tài)材料I反應(yīng)。圖4A和4B的橫截面圖以簡圖的形式示出在傳送反應(yīng)氣態(tài)材料0和M時隨著襯底 20沿著分配歧管10的輸出面36通過而執(zhí)行的ALD涂敷操作。在圖4A中，襯底20的表面 首先從被指定為傳送第一反應(yīng)氣態(tài)材料0的輸出通道12接收氧化材料。襯底的表面現(xiàn)在 包含部分反應(yīng)形式的材料0，其易于與材料M的反應(yīng)。然后，隨著襯底20進入第二反應(yīng)氣態(tài) 材料M的金屬化合物的路徑，發(fā)生與M的反應(yīng)，形成可以由兩種反應(yīng)氣體材料形成的金屬氧 化物或某些其它薄膜材料。如圖4A和4B所示，在第一反應(yīng)氣態(tài)材料0和第二反應(yīng)氣態(tài)材料M的流之間，在每 隔一個輸出通道12中提供惰性氣態(tài)材料I。連續(xù)的輸出通道12是相鄰的，也就是說共享在 所示實施例中由分隔物22形成的共同邊界。這里，由垂直于襯底20的表面延伸的分隔物 22來限定輸出通道12并將其相互分離。值得注意的是，不存在散布在輸出通道12之間的真空通道，亦即在傳送氣態(tài)材料 的通道的任一側(cè)不存在用以吸取所述分隔物周圍的氣態(tài)材料的真空通道。此有利的緊湊布 置由于所使用的創(chuàng)新氣流而成為可能。與針對襯底施加基本上垂直(亦即豎直)的氣流且 隨后應(yīng)沿著相反的垂直方向抽出廢氣的早期工藝的氣體傳送陣列不同，分配歧管10沿著 每個反應(yīng)氣體和惰性氣體的表面引導(dǎo)氣流(在一個實施例中優(yōu)選地基本上為層狀)并以不 同的方式處理廢氣和反應(yīng)副產(chǎn)物。沿著襯底表面的平面且一般而言平行于該平面引導(dǎo)在本 發(fā)明中使用的氣流。換言之，氣體的流動基本上橫穿襯底的平面而不是垂直于正在處理的 襯底。上述方法和裝置是可以在本發(fā)明中使用的氣相沉積工藝的一個示例。本發(fā)明使用 化學(xué)氣相沉積同樣很好地工作。示例在所有示例中，使用與上述裝置類似的裝置來執(zhí)行ALD/CVD涂敷。涂敷二氧化鈦 或氧化鋁。對于二氧化鈦，四氯化鈦在一個起泡器中而水在另一起泡器中。對于氧化鋁，庚 烷中的三甲基鋁的IM溶液在一個起泡器中而水在另一起泡器中。對于這兩種氧化物而言，通過起泡器的運載氣體的流速是50ml/min (毫升/分 鐘)。稀釋的運載氣體的流速對于水反應(yīng)物而言是300ml/min而對于四氯化鈦而言是 150ml/min。惰性分離氣體的流速是21/min (升/分鐘)。在所有示例中，將氮氣用作運載 氣體。執(zhí)行校準以確定對于兩種氧化物而言厚度對比襯底振蕩的數(shù)目的比值。示例 1通過ALD和噴墨印刷的P604A的組合、通過印刷含氟聚合物方塊以充當用于ALD層的抗蝕劑來制造簡單的濾色器陣列。首先通過真空蒸鍍將62X62X Imm的載玻片涂敷上 鋁的薄層，接下來，通過ALD沉積約200nm厚的氧化鈦層。如說明書中所述，制成25%的w/w Fluoropel (氟化聚合物)P604A+75%的全氟萘 烷的混合物并將其加載到Dimatix噴墨印刷機中。如圖5a所示，用充滿墨的Dimatix打印 機來印刷一排P604A的三個5mm方塊。如圖5b所示，接下來，在印刷含氟聚合物的其他的 三個5mm方塊以完成3X3矩陣之前將樣本涂敷上約50nm厚的氧化鈦層。在布置最后一層 約50nm厚的氧化鈦之后，使用HFE 7500溶劑并用戴有丁腈手套的手輕輕地摩擦來去除含 氟聚合物。示例 2
使用PVP作為掩膜材料重復(fù)示例1。制造簡單的濾色器陣列。首先通過真空蒸鍍將62X62X Imm的載玻片涂敷上鋁的 薄層，接下來通過ALD沉積約200nm厚的氧化鈦層。制成由10%的K30、10%的乙二醇和1 %的Triton (三硝基甲苯)X-100組成的PVP 噴墨油墨。添加后兩種成分以幫助噴射。如圖5a所示，用充滿油墨的Dimatix打印機來印 刷一排PVP油墨的三個5mm方塊。如圖5b所示，接下來，在印刷PVP油墨的其他的三個5mm 方塊以完成3X3矩陣之前將樣本涂敷上約50nm厚的氧化鈦層。在最后一層約50nm厚的 氧化鈦之后，通過在暖和的去離子水中浸漬并用戴有丁腈手套的手輕輕地摩擦來去除PVP 油墨。在此之上通過真空蒸鍍來涂敷鋁的薄層。結(jié)果非常類似于示例1中的結(jié)果，即如 在圖5C中以圖解形式所示的三色CFA。示例 3制造復(fù)雜濾色器陣列。首先將62X62X Imm的載玻片涂敷上5層交替的氧化鋁和二氧化鈦層的“布拉格 反射器”，所述5層中的每層約IOOnm厚，以低折射率氧化鋁開始和結(jié)束。在此之上沉積約 200nm厚的氧化鈦層。如本說明書中所述，制成25%的w/w Fluoropel (氟化聚合物)P604A+75%的全氟 萘烷的混合物并將其加載到Dimatix噴墨印刷機中。如圖5a所示，用充滿油墨的Dimatix 打印機來印刷一排P604A的三個5mm方塊。如圖5b所示，接下來，在印刷含氟聚合物的其 他的三個5mm方塊以完成3X3矩陣之前將樣本涂敷上約50nm厚的氧化鈦層。在最后一層 約50nm厚的氧化鈦之后，通過使用HFE 7500溶劑并用戴有丁腈手套的手輕輕地摩擦來去 除含氟聚合物。在此之上涂敷5層交替的氧化鋁和二氧化鈦層的另一“布拉格反射器”，所述5層 中的每層約IOOnm厚，以低折射率氧化鋁開始和結(jié)束。結(jié)果是如在圖5c中以圖解形式所示的三色CFA，其類似于在示例1和2中實現(xiàn)的 那些。示例1和2使用鋁作為半反射層。應(yīng)理解的是，本發(fā)明不限于使用鋁。可以使用 任何其它適當?shù)母叻瓷湫越饘?，諸如鉻或銀。已參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳細描述了本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解的是， 在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以實現(xiàn)變更和修改。
權(quán)利要求
一種用于制造濾色器陣列和大氣阻擋層的方法，包括步驟將半反射材料層涂敷到襯底上、氣相沉積本質(zhì)上透明的層以便在半反射層的頂部上形成具有一厚度的光干涉層和一個或多個階段，所述一個或多個階段中的每個階段包括通過在所述光干涉層上進行印刷而形成圖案化層、在整個圖案化層上氣相沉積本質(zhì)上透明的層以便在與第一或前一光干涉層組合時提供光干涉層、用溶劑去除圖案化層；以及在最后的光干涉層之上涂敷第二層半反射材料。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在每個階段去除所述圖案化層。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在最后的階段之后去除所述圖案化層。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中，所述半反射層包括金屬的薄涂層。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所使用的金屬是鋁。
6.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中，所述半反射層包括多層層疊的布拉格反射 器，所述布拉格反射器具有多層交替的具有高和低折射率的金屬氧化物。
7.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中，所述半反射層包括多層層疊的布拉格反射 器，所述布拉格反射器具有多層交替的具有高和低折射率的金屬氧化物，其中，層厚度的比 被最優(yōu)化以減少隨著變化的觀察角度而發(fā)生的顏色變化。
全文摘要
一種用于制造濾色器陣列和大氣阻擋層的方法，包括步驟將半反射材料層涂敷到襯底上、氣相沉積本質(zhì)上透明的層以便在半反射層的頂部上形成具有一厚度的光干涉層和一個或多個階段，每個階段包括通過在光干涉層上進行印刷而生成圖案化層、在整個圖案化層上氣相沉積本質(zhì)上透明的層以便在與第一或前一光干涉層組合時提供光干涉層、用溶劑去除圖案化層。然后，在最后的光干涉層之上涂敷第二層半反射材料。
文檔編號G03F7/00GK101809470SQ200880108599
公開日2010年8月18日 申請日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者C·鮑爾, J·費森 申請人:伊斯曼柯達公司