JPS5942749B2 - 多層膜のエツチング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ドライ、エッチング方法、例えば反応性スパ
ッタ・エッチング、プラズマ・丁ノチング等における保
護層を改良したドライ・エッチング方法に関するもので
ある。

ドライ・エッチングは、その機構から大別して化学的な
プラズマ・エッチングと、物理的なイオン・エッチング
、物理的、化学的両者のあるスパッタ、エッチングに分
類される。

ここで、プラズマ・エッチングは、用いるガスと固体と
の化学反応によりエッチングするものである。一方スパ
ッタ・エッチングは、用いるガスの種類により異なり、
アルゴン等不活性ガスを用いた物理的なス′ゞツタによ
る不活性スパッタ・エッチングと、例えばフレオン系の
ガスを用い、物理的なスパッタと、化学反応を重畳した
反応性スパッタ・エッチングがある。みたプラズマとイ
オンを分離し、加速したイオンだけでエッチングする方
法が、イオン・エッチングである。従来、ドライ・エッ
チングに対して、深さ方向への精度の要求される箇所に
は保護層（ストツメゞ一層）を形成することが知られて
いる。

その実施例としては種々あるが、例えば、異なる分光特
性を有する二種類以上の無機の多層膜から成る色ストラ
アプ・フィルタを製造する工程にドライ・エッチングを
用いると、重なり合つた二種類の多層膜の色ストライプ
・フィルタの境界面で、正確にエッチングを停止するこ
とは極めて困難である。プラズマ・丁ノチングにおいて
これを解決するために第１層の多層膜の色ストライプ・
フィルタと第２の多層膜の色ストライプ・フィルタの境
界にエッチング速度が小さい物質の膜を設けることが特
開昭５２−１１５１２０により知られており、その膜つ
まり保護層は酸化アルミニウムである。しかしドライ・
エッチング、例えばエッチング速度が大きく取れる反応
性スパッタ・エッチングに対しては、酸化アルミニウム
は保護層として充分に働かず、種々の問題が生ずる。ま
た特開昭５３−１３５３４８にはセリウム化合物が知ら
れているが、例えばフッ化セリウムは基板との付着力が
弱い欠点があり、また酸化セリウムはエッチング速度が
大きくかつ屈折率も大きいため光学的な膜厚ｎα（ｎは
屈折率、αは膜厚）を一定にした場合、実質の膜厚は薄
くなり保護、層の役目をしにくいという欠点がある。以
下、ドライ・エツチングを反応性スパツタ・エツチング
を例に取り、また、単管カラー撮像管や、固体撮像装置
などに用いられる色ストライプ・フイルタ、とりわけ、
無機の多層膜より成る色ストライプ・フイルタを被エツ
チング物質とし、酸化アルミニウムを保護層として用い
た場合の従来の多層膜のエツチング方法を述べる。

色ストライプ・フイルタは、１本または２本の撮像管の
フエース・プレート上に形成されたもので、カラー・テ
レビ・カメラに使用するものである。

撮像方式により、種々の色ストライプ・フイルタの組合
せが考えられるが、以下周波数分離方式を例に取り説明
する。第１図に示すように、先ず透明基板１上に酸化チ
タンと酸化シリコンの交互層の多層膜より成るイエロ一
・フイルタ２を形成する。形成方法は、電子ビーム蒸着
法またはスパツタ・エツチング法等による。この膜厚と
層数は、所望のイエロ一・フイルタが得られるように設
計される。次に前記イエロ一・フイルタ２上に、フオト
・レジスト３を均一に塗布し、所望のストライプ・パタ
ーンに露光し、しかる後現像を行ない、第２図に示すよ
うに、不必要なフオト・レジストを除去する。更に、残
つたフオト・レジスト３をマスクとして、反応性スパツ
タ・エツチングにより、第３図に示す如く、イエロ一・
フイルタ２のエツチングを行なう。次に有機溶媒あるい
はドライ・エツチングによる灰化処理により、フオト・
レジスト３を除去し、第４図に示す如く、ストライプ状
のイエロ一・フイルタ２の形成する。次に第５図に示す
如く、エツチングの保護層として酸化アルミニウム４を
全面に形成した後、酸化チタンと酸化シリコンの交互層
の多層膜よσ成るシアン・フイルタ５を全面に形成する
。しかる後、前記イエロ一・フイルタ２のストライプを
形成したのと同様の方法により、ストライプ状のシアン
Ｊフイルタ５を形成する。即ち、フオト・レジストを塗
布した後、露光、現像して、パターニングしたフオト・
レジスタを形成して、シアン、フイルタ５のマスクとす
る。フオト・レジストの塗布されていない部分を反応性
スパツタ・エツチングにより、エツチングして除去する
。この際酸化アルミニウム４が、イエロ一・フイルタ２
と透明基板１の保護層として働き、エツチングが酸化ア
ルミニウムの保護層４の上で停止し、フオト・レジスト
を除去すると第６図に示すようにパターニングされた色
ストライプ・フイルタが形成される。第６図の平面図を
第７図に示す。イエロ一・フイルタ２のシアン・フイル
タ５とが重なつた領域がグリーン・フイルタ６であり、
イエロ一・フイルタ２とシアン・フイルタ５が共に無く
、酸化アルミニウムの保護層４のみが存在する領域がホ
ワイト７である。もちろん、イエロ一・フイルタ２及び
シアン・フイルタ５は共に酸化アルミニウムの保護層４
を含めて分光特性が設計されている。この４領域の典型
的な分光特性を第８図に示す。しかしながら、以上の色
ストライプ・フイルタを形成する場合には、酸化チタン
と酸化シリコンより成る多層膜をエツチングしなければ
ならず、特に酸化チタン及び酸化シリコンは後述の表に
示すように、ニツチング速度は遅く、プラズマ・エツチ
ングでは、殆どエツチングされず、ドライ・エツチング
は、反応性スパツタ・エツチングを用いなければならな
い。このため、従来以下に列挙するような欠点があつた
。（ａ）反応性スパツタ・エツチングに対し酸化アルミ
ニウム４がイエロ一・フイルタ２の保護層として十分に
働かず、酸ｆヒアルミニウム４の上側でエツチングを確
実に停止することが困難である。

そのため、酸化アルミニウムの保護層４もエツチングさ
れて、イエロ一・フイルタ２の分光特性が第８図に示す
ものより大幅に崩れ、所望の分光特性が得られない。（
ｂ）酸化アルミニウム４が保護層の役割をしない結果、
ドライ・エツチング装置内で、エツチングの深さ方向に
分布が生じ多数の基板で同一の分光特性のイエロ一・フ
イルタ２を得ることが困難であり、量産性に乏しい。

（ｃ）同一基板内でも、基板の中央部が周辺部に比べ、
多層膜のエツチング速度が遅く、エツチングの深さ方向
にムラが生じ、結果として周辺部の酸化アルミニウムが
先にエツチングされイエカー・フイルタ２の分光特性が
異なる領域が多発する。

（ｄ）同一基板の１箇所のイエロ一領域に限つても、エ
ツチングの深さ方向にムラが生ずる。

即ち、イエロ一領域内の周辺の地の領域に接する近傍で
は、多層膜のエツチング速度が遅く、エツチングの深さ
方向にムラが生じ、結果として中央部の酸化アルミニウ
ムが先にエツチングされオーバー・エツチとなり、周辺
部はエツチングされていない物質が残つてしまう。その
結果１つのイエロ一領域内でも分光特性が異なる領域が
出来る。以上は酸化アルミニウムの保護層を例に収り述
べたがセリウム化合物でも同様の欠点が生ずる。

さらにセリウム化合物は耐熱性がないという欠点を有す
る。以上の理由のため、反応性スパツタ・エツチングに
耐える、酸化アルミニウムセリウム化合物に代る保護層
が必要となるが、色ストライプ・フイルタに用いる保護
層では次のことが要求される。

（１）真空蒸着またはスパツタリング等で薄膜形成可能
なこと。（１１）基板との付着力が強く、耐熱性、耐薬
品性があること。

（―）可視光に対し透明であること。

以上は満足する保護層は極めて少ない。

本発明は上述の従来技術の欠点に鑑みなされたもので、
酸化アルミウム膜セルウム化合物より超かに優れた保護
層を使用した改良されたエツチング方法を提供するもの
である。

即ち、本発明のドライ・エツチング方法に使用される保
護層は酸化イツトリウム、酸化スカンジウム、酸化ネオ
ジウム、酸化サマリウム、酸化ユーロピウム、酸化ガド
リニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化
ホリミウム：酸化エルビウム、酸化ツリウム、酸化イツ
テルビウム、酸化ルテチウムのうちから選ばれた少なく
とも１種類から成る。

以下、本発明の実施例を、周波数分離方式の色ストライ
プ・フイルタ製造に本発明のドライエツチング方法を採
用した場合を例に収り、従来例と同様に第１図〜第８図
を用いて詳細に述べる。

先ず第１図に示す如く、透明基板１上に酸化チタンと酸
化シリコンの交互層の多層膜より成るイニロ一・フイル
タ２を形成する。この際基板側第１層には、透明基板１
の保護層として例えば、酸化イツトリウムを予め形成し
ておく、形成方法は、例えば電子ビーム蒸着、あるいは
スノマリツタリング法等である。尚、イエロ一・プール
９２の分光特性は基板側第１層目の保護層の膜厚に鈍感
である場合が多いので、基板側第１層目の保護層は、従
米の酸化アルミニウムを用いても良いし、特に保護層を
挿入しなくとも良い。次いでフオト・レジスト３例えば
ＡＺ−１３５０Ｊを均一に塗布した後、露光、現像を行
い第２図に示す如く、イエロ一・フイルタ２をストライ
プ状にパターニングする。次いで反応性ス・ぐツタ・エ
ツチング装置内にセツトして、第３図に示す如くエツチ
ングを行なう。反応性ガスは、例えばフロン１２（Ｃｃ
ｌ２Ｆ２）である。エツチング条件は、ガス圧３Ｘ１０
−８Ｔ０ｒｒ、ガス流量速度９０ＣＣ／―、投入電力２
００Ｗで、エツチソグ時間は約３０分である。第３図で
は第１層の稀土類酸化物の保護層は図示していない。次
に第４図に示す如く、フオト・レジスト３を除去した後
、第５図に示すようにパターニングされたイエロ一・フ
イルタ２の上から、稀土類酸化物、例えば酸化イツトリ
ウムの保護膜４を形成し、続いで酸化チタンと酸化シリ
コンの多層膜より成るシアン・フイルタ５を全面に形成
する。以下同様にフオト・レジストの塗布、露光、現像
、反応性スパツタ・エツチング、フオト・レジストの除
去を繰り返す。すると第６図並びに第７図に示す如く、
イエローフイルタ２、シアン・フイルタ５、グリーン・
フイルタ６、ホワイト７の４領域が形成される。本実施
例では、イエロ一・フイルタ２の保護層４として、酸化
イツトリウムが使用されているため、酸化アルミニウム
の場合に生じた、前述の保護層がエツチングされること
に原因するイエロ一・フイルタ２の様々な分光特性の変
動が生じず、エツチング装置内の分布が極めて均一にな
り、量産性に富むものになる。もちろん同一基板内、同
一イエロ一・フイルタ領域内の分光特性の変動もない〇
本実施例ではドライエツチングの保護層として、酸化イ
ツトリウムを例に挙げたが、本発明に挙げた他酸化物は
従来の酸化アルミニウムセリウム化合物に比較し、優れ
た保護層として作用することが判明した。

又耐熱性も非常に優れている。前述の反応性スパツタ・
エツチング条件と同様の条件でエツチングした場合のエ
ツチング速度の一例を下表に示す。また屈折率も合わせ
て示す。上表に示す酸化物の中でも酸化イツトリウムお
よび酸化スカンジウムはエツチング速度が極めて小さく
、保護層として最も好適な材料である。

上記に記載しない本発明の他の酸化物として、光学薄膜
として使用可能な、可視光に対し透明な物質として酸化
サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３）等が挙げられる。 ゛ま
た本実施例では１成分の酸化物を例として挙げたが、本
発明に挙げた酸化物が少なくとも１種類含有される混合
層を用いても良いのはもちろんである。

このように混合層は本発明による酸化物間の混合層でも
良いし、他の物質、例えば酸化イツトリウムと酸化アル
ミニウムあるいは酸化ジルコニウム等を含む混合層でも
良い。この時、含有量は例えば酸化アルミニウムの方が
本発明による酸化物よりも多くても良い。本実施例の色
ストライプ・フイルタは、周波数分離方式に用いるもの
を例に取り説明したが、例えば三電極方式等、他の方式
に用いる構造の色ストライプ・フイルタにも適用可能で
あることはもちろんである。

また、ドライ、エツチングも、反応性スタツパ・エツチ
ングのみならず、他の物質との組合せで、プラズマ・エ
ツチング、不活性反応エツチング、イオン・エツチング
等に対しても有効なエツチング保護層となる。また本実
施例として、色ストライプ・フイルタの製造におけるド
ライエツチング方法を例に挙げ述べたが、本発明は、ド
ライ・エツチングを用いる他の製造程に用いることが可
能なのはもちろんのことである。

その場合には、可視光に対し透明な酸化物のみならず通
常着色した酸化物、例えば酸化ユーロピウム（ＥＵ２Ｏ
３）等も使用可能である。また色ストライプ・フイルタ
に着色したものを用いて色に変化を持たせることも可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は保護層を設けてドライ・エツチングに
より色ストライプ・フイルタを形成する場，合の工程図
、第７図は色ストライプ・フイルタの４つの領域、第６
図は色ストライプ・フイルタの各領域の分光特性を示す
。 １・・・・・・透明基板、２・・・・・・イエロ一・フ
イルタ、３・・・・・・フオト・レジスト、４・・・・
・・保護層、５・・・・・・シアン・フイルタ、６・・
・・・・グリーン・フイルタ、７・・・・・・ホワイト
、８１・・・・・・イエロ一・フイルタの分光特性、８
２・・・・・・シアン・フイルタの分光特性８３・・・
・・・グリーン・フイルタの分光特性、８４・・・・・
・・ホワイトの分光特性。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多層膜を構成する積層をエッチングする際、該積層
   の下地として積層のエッチング速度より小さいエッチン
   グ速度を有するストッパー層を設ける多層膜のドライエ
   ッチング方法において、前記ストッパー層として酸化イ
   ットリウム、酸化スカンジウム、酸化ネオジウム、酸化
   サマリウム、酸化ユーロピウム、酸化ガドリニウム、酸
   化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化ホルミニウム
   、酸化エルビウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム
   、酸化ルチウムのうちから選ばれた少なくとも１種類を
   用いることを特徴とする多層膜のエッチング方法。