专利名称：彩色滤光片的蚀刻方法与其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体工艺与光学元件制作方法，尤其涉及一种彩色滤光片的蚀刻方法及其制作方法。
背景技术：
现今社会多媒体技术相当发达，多半受惠于半导体元件或显示装置的进步。就显示器而言，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的液晶显示器已逐渐成为市场的主流。
液晶显示器主要是由显示面板与背光模块所构成，其中显示面板包括有源阵列显示基板与彩色滤光片。彩色滤光片是用以将背光模块所发出的光进行过滤，而使液晶显示器具有全彩的功能。
彩色滤光片通常可分为单一膜层的滤光片与具有复合层结构的滤光片。一般来说，具有复合层结构的滤光片是藉由将不同折射率的膜层交错叠合而成，以达成对特定波长过滤的目的。在一般具有复合层结构的滤光片的制作过程中，通常是先将具有不同折射率的膜层依序形成在基板上，然后再进行溅镀蚀刻工艺以将上述的膜层图案化。
现有的溅镀蚀刻工艺所使用的蚀刻气体通常是由氟氯化碳、氟化碳与氯气所组成的混合气体。
然而，一般滤光片的膜层厚度至少大于8000(800nm)，但采用上述的蚀刻气体来进行蚀刻工艺时，蚀刻速率却只有17nm/min至22nm/min，其蚀刻速率过低，往往使得蚀刻工艺必须不仅耗费过多的时间，且距量产的蚀刻速率必须达到300nm/min的需求实有一段距离，因此，依照现有的蚀刻方法无法有效量产滤光片。
发明内容
本发明的目的是提供一种彩色滤光片的蚀刻方法，可以有效地提高蚀刻速率。
本发明的另一目的是提供一种彩色滤光片的蚀刻方法，可以有效地缩短蚀刻时间。
本发明的再一目的是提供一种彩色滤光片的制作方法，可以有效地缩短彩色滤光片的工艺时间。
本发明提出一种彩色滤光片的蚀刻方法，首先，提供一基板，此基板上已形成有多层式滤光片材料层。之后，将基板置入蚀刻反应室中，通入混合气体以进行干式蚀刻工艺，将多层式滤光片材料层图案化。此混合气体包括物理反应气体与化学反应气体。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的蚀刻方法，上述的化学反应气体例如包括第一气体与第二气体，其中第一气体例如为氟化烃气体，而第二气体例如为无机含氟气体。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的蚀刻方法，上述的无机含氟气体例如为六氟化硫(SF6)或氟化氮(NF3)，或是由六氟化硫与氟化氮所组成的气体。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的蚀刻方法，上述的氟化烃气体例如为全氟化碳。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的蚀刻方法，上述的第一气体还可以包括氯气(Cl2)。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的蚀刻方法，上述的物理反应气体例如为氩气(Ar)或三氯化硼(BCl3)，或是由氩气与三氯化硼所组成的气体。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的蚀刻方法，上述的蚀刻反应室例如为反应性离子蚀刻(reactive ion etch，RIE)反应室、变压偶式等离子体(transformer coupled plasma，TCP)反应室、电子环绕共振(electron cyclotronresonance，ECR)反应室或磁增强反应离子蚀刻(magnetic enhanced reactiveion etch，MERIE)反应室。
本发明另提出一种彩色滤光片的蚀刻方法，首先，提供一基板，此基板上已形成有多层式滤光片材料层。之后，将基板置入蚀刻反应室中，通入混合气体以进行干式蚀刻工艺，将多层式滤光片材料层图案化。混合气体包括第一气体与第二气体，其中第一气体包括氟化烃气体，而第二气体包括无机含氟气体。无机含氟气体包括六氟化硫或氟化氮，或是由六氟化硫与氟化氮所组成的气体。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的蚀刻方法，上述的氟化烃气体的流量例如介于六氟化硫的1倍至5倍之间。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的蚀刻方法，上述的氟化烃气体例如为全氟化碳。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的蚀刻方法，上述的全氟化碳的流量例如介于六氟化硫的2倍至10倍之间。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的蚀刻方法，上述的第一气体还可以包括氯气。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的蚀刻方法，上述的混合气体还可以包括氩气或三氯化硼，或是由氩气与三氯化硼所组成的气体。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的蚀刻方法，上述的氩气的流量例如介于六氟化硫的5倍至50倍之间。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的蚀刻方法，上述的三氯化硼的流量例如介于六氟化硫的0.5倍至10倍之间。
本发明再提出一种彩色滤光片的制作方法，首先，提供一基板。然后，于基板上形成第一复合层。接着，对第一复合层进行图案化工艺以形成第一滤光片。然后，于基板上形成第二复合层。然后，对第二复合层进行图案化刻工艺以形成第二滤光片。而后，于基板上形成第三复合层。之后，对第三复合层进行图案化工艺以形成第三滤光片。图案化工艺包括将基板置入蚀刻反应室中并通入混合气体，以进行干式蚀刻工艺，其中混合气体包括物理反应气体与化学反应气体。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的蚀刻方法，上述的化学反应气体例如包括第一气体与第二气体，其中第一气体例如为氟化烃气体，而第二气体例如为无机含氟气体。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的蚀刻方法，上述的无机含氟气体例如为六氟化硫或氟化氮，或是由六氟化硫与氟化氮所组成的气体。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的蚀刻方法，上述的氟化烃气体例如为全氟化碳。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的蚀刻方法，上述的第一气体还可以包括氯气。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的制作方法，上述的物理反应气体例如为氩气或三氯化硼，或是由氩气与三氯化硼所组成的气体。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的制作方法，上述的蚀刻反应室例如为反应性离子蚀刻反应室、变压偶式等离子体反应室、电子环绕共振反应室或磁增强反应离子蚀刻反应室。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的制作方法，上述的第一复合层例如为红色膜层。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的制作方法，上述的第二复合层例如为绿色膜层。
依照本发明实施例所述的彩色滤光片的制作方法，上述的第三复合层例如为蓝色膜层。
本发明因采用无机含氟气体，即六氟化硫、氟化氮或由六氟化硫与氟化氮所组成的气体，作为蚀刻工艺中的化学反应气体，因此可以在蚀刻的过程中提供足够的氟离子来进行反应，而达到提高蚀刻速率的目的。此外，将本发明的蚀刻方法应用于彩色滤光片的制作过程中，可以缩短工艺时间以增加产量。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1为依照本发明实施例所绘示的蚀刻方法的步骤流程图；图2A～图2F为依照本发明实施例所绘示的彩色滤光片的制作流程剖面图。
主要元件符号说明100～102步骤200基板202、206、212复合层204、210、216滤光片208、214图案化光致抗蚀剂层具体实施方式
图1为依照本发明实施例所绘示的彩色滤光片的蚀刻方法的步骤流程图。请参照图1，首先，在步骤100中，提供一基板，此基板上已形成有一多层式滤光片材料层以及一般熟知的半导体元件。多层式滤光片材料层例如是将具有不同折射率的膜层交错堆叠而成，其厚度例如是大于8000。举例来说，多层式滤光片材料层例如是以低折射率至高折射率的顺序，将各膜层依序重复形成于基板上。或者，在另一实施例中，多层式滤光片材料层也可以是以高折射率至低折射率的顺序，将各膜层依序重复形成于基板上。此外，本发明中的多层式滤光片材料层可以是红外光线滤光片(infrared filter)、紫外光滤光片(ultraviolet filter)、RGB彩色滤光片(color filter)或CYM彩色滤光片。
之后，在步骤102中，将基板置入蚀刻反应室中，通入含有物理反应气体与化学反应气体的混合气体以进行干式蚀刻工艺，将多层式滤光片材料层图案化。蚀刻反应室例如为反应性离子蚀刻反应室、变压偶式等离子体反应室、电子环绕共振反应室或磁增强反应离子蚀刻反应室。物理反应气体例如为氩气、三氯化硼或由氩气与三氯化硼所组成的气体，以在蚀刻的过程中作为提供离子轰击(bombardment)的来源。化学反应气体例如包括第一气体与第二气体。第一气体例如为氟化烃气体，例如为全氟化碳。此外，第一气体还可以包括氯气。第二气体例如为无机含氟气体，例如为六氟化硫、氟化氮或由六氟化硫与氟化氮所组成的气体，可以在蚀刻的过程中提供足够的氟离子来进行反应，而达到提高蚀刻速率的目的。
在一实施例中，第一气体为全氟化碳，第二气体为六氟化硫，则全氟化碳的流量例如是六氟化硫的2～20倍。另外，若第一气体例如为氟化烷、氟化烯或氟化炔的氟化烃气体，则氟化烃气体的流量例如是六氟化硫的1～10倍。此外，氩气的流量例如是六氟化硫的5～50倍。或者，三氯化硼的流量例如是六氟化硫的0.5～10倍。值得一提的是，以上述气体作为蚀刻工艺中的蚀刻气体，可以将蚀刻速率由现有的17nm/min至22nm/min，提高至500nm/min，而达到将滤光片进行量产的目的。
特别一提的是，将本发明的蚀刻方法应用于彩色滤光片的制作过程中，则可以缩短工艺时间以及增加产量。
图2A～图2F为依照本发明实施例所绘示的彩色滤光片的制作流程剖面图。首先，请参照图2A，提供基板200，基板200例如为硅基板，且基板200上已形成有一般熟知的半导体元件(未绘示)。然后，于基板200上形成复合层202。复合层202例如为红色膜层，其形成方法例如为物理气相沉积法或化学气相沉积法，将具有不同折射率的膜层交错堆叠而成。举例来说，复合层202例如是以低折射率至高折射率的顺序，将各膜层依序重复形成于基板200上。或者，在另一实施例中，复合层202也可以是以高折射率至低折射率的顺序，将各膜层依序重复形成于基板200上。
接着，请参照图2B，对复合层202进行图案化工艺以形成滤光片204。图案化工艺是先于复合层202上形成图案化光致抗蚀剂层(未绘示)，然后将基板200置入蚀刻反应室中并通入含有物理反应气体与化学反应气体的混合气体，以图案化光致抗蚀剂层为掩模，进行干式蚀刻工艺来将复合层202图案化。物理反应气体例如为氩气、三氯化硼或由氩气与三氯化硼所组成的气体，以在蚀刻的过程中作为提供离子轰击的来源。化学反应气体例如包括第一气体与第二气体。第一气体例如为氟化烃气体，例如为全氟化碳。此外，第一气体还可以包括氯气。第二气体例如为无机含氟气体，例如为六氟化硫、氟化氮或由六氟化硫与氟化氮所组成的气体，可以在蚀刻的过程中提供足够的氟离子来进行反应，而达到提高蚀刻速率的目的。另外，上述的蚀刻反应室例如为反应性离子蚀刻反应室、变压偶式等离子体反应室、电子环绕共振反应室或磁增强反应离子蚀刻反应室。然后，移除图案化光致抗蚀剂层。
然后，请参照图2C，于基板200上形成复合层206。复合层206例如为绿色膜层，其形成方法与复合层202相同，于此不再赘述。接着，于复合层206上形成图案化光致抗蚀剂层208，以覆盖预定形成绿色滤光片的位置。
然后，请参照图2D，对复合层206进行与上述相同的干式蚀刻工艺，以形成滤光片210。然后，移除图案化光致抗蚀剂层208。
而后，请参照图2E，于基板200上形成复合层212。复合层212例如为蓝色膜层，其形成方法与复合层202相同，于此不再赘述。接着，于复合层212上形成图案化光致抗蚀剂层214，以覆盖预定形成蓝色滤光片的位置。
之后，请参照图2F，对复合层212进行与上述相同的干式蚀刻工艺以形成滤光片216。然后，移除图案化光致抗蚀剂层214。
特别一提的是，红色滤光片、绿色滤光片与蓝色滤光片的制作顺序并非限定与上述实施例相同，可视需求而自行变更顺序。
综上所述，本发明利用无机含氟气体(六氟化硫、氟化氮或由六氟化硫与氟化氮所组成的气体)作为蚀刻工艺中的化学反应气体，因此在蚀刻的过程中能够提供足够的氟离子来进行反应，提高蚀刻速率，以缩短工艺时间。此外，将本发明的蚀刻方法应用于彩色滤光片的制作过程中，同样可以缩短蚀刻工艺时间，进而增加产量。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种彩色滤光片的蚀刻方法，包括提供一基板，该基板上已形成有一多层式滤光片材料层；以及将该基板置入一蚀刻反应室中，通入一混合气体以进行一干式蚀刻工艺，将该多层式滤光片材料层图案化，该混合气体包括一物理反应气体与一化学反应气体。
2.如权利要求1所述的彩色滤光片的蚀刻方法，其中该化学反应气体包括一第一气体与一第二气体，该第一气体包括一氟化烃气体，该第二气体包括一无机含氟气体。
3.如权利要求2所述的彩色滤光片的蚀刻方法，其中该无机含氟气体包括六氟化硫、氟化氮，以及由六氟化硫与氟化氮所组成的气体。
4.如权利要求2所述的彩色滤光片的蚀刻方法，其中该氟化烃气体包括全氟化碳。
5.如权利要求4所述的彩色滤光片的蚀刻方法，其中该第一气体还包括氯气。
6.如权利要求1所述的蚀刻方法，其中该物理反应气体包括氩气、三氯化硼，以及由氩气与三氯化硼所组成的气体。
7.如权利要求1所述的蚀刻方法，其中该蚀刻反应室包括反应性离子蚀刻反应室、变压偶式等离子体反应室、电子环绕共振反应室以及磁增强反应离子蚀刻反应室。
8.一种彩色滤光片的蚀刻方法，包括提供一基板，该基板上已形成有一多层式滤光片材料层；以及将该基板置入一蚀刻反应室中，通入一混合气体以进行干式蚀刻工艺，将该多层式滤光片材料层图案化，该混合气体包括一第一气体与一第二气体，该第一气体包括一氟化烃气体，该第二气体包括一无机含氟气体，该无机含氟气体包括六氟化硫、氟化氮，以及由六氟化硫与氟化氮所组成的气体。
9.如权利要求8所述的彩色滤光片的蚀刻方法，其中该氟化烃气体的流量为六氟化硫的1倍至5倍。
10.如权利要求8所述的彩色滤光片的蚀刻方法，其中该氟化烃气体包括一全氟化碳。
11.如权利要求10所述的彩色滤光片的蚀刻方法，其中该全氟化碳的流量为六氟化硫的2倍至10倍。
12.如权利要求10所述的彩色滤光片的蚀刻方法，其中该第一气体还包括氯气。
13.如权利要求8所述的彩色滤光片的蚀刻方法，其中该混合气体还包括氩气、三氯化硼，以及由氩气与三氯化硼所组成的气体。
14.如权利要求13所述的彩色滤光片的蚀刻方法，其中氩气的流量为六氟化硫的5倍至50倍。
15.如权利要求13所述的彩色滤光片的蚀刻方法，其中三氯化硼的流量为六氟化硫的0.5倍至10倍。
16.一种彩色滤光片的制作方法，包括提供一基板；于该基板上形成一第一复合层；对该第一复合层进行一图案化工艺，以形成一第一滤光片；于该基板上形成一第二复合层；对该第二复合层进行该图案化工艺以形成一第二滤光片；于该基板上形成一第三复合层；以及对该第三复合层进行该图案化工艺以形成一第三滤光片，其中该图案化工艺包括将该基板置入一蚀刻反应室中并通入一混合气体，以进行一干式蚀刻工艺，其中该混合气体包括一物理反应气体与一化学反应气体。
17.如权利要求1 6所述的彩色滤光片的制作方法，其中该化学反应气体包括一第一气体与一第二气体，该第一气体包括一氟化烃气体，该第二气体包括一无机含氟气体。
18.如权利要求17所述的彩色滤光片的制作方法，其中该无机含氟气体包括六氟化硫、氟化氮，以及由六氟化硫与氟化氮所组成的气体。
19.如权利要求17所述的彩色滤光片的制作方法，其中该氟化烃气体包括全氟化碳。
20.如权利要求16所述的彩色滤光片的制作方法，其中该第一气体还包括氯气。
21.如权利要求16所述的彩色滤光片的制作方法，其中该物理反应气体包括氩气或三氯化硼，或是由氩气与三氯化硼所组成的气体。
22.如权利要求16所述的彩色滤光片的制作方法，其中该蚀刻反应室包括反应性离子蚀刻反应室、变压偶式等离子体反应室、电子环绕共振反应室或磁增强反应离子蚀刻反应室。
23.如权利要求16所述的彩色滤光片的制作方法，其中该第一复合层包括红色膜层。
24.如权利要求16所述的彩色滤光片的制作方法，其中该第二复合层包括绿色膜层。
25.如权利要求16所述的彩色滤光片的制作方法，其中该第三复合层包括蓝色膜层。
全文摘要
一种彩色滤光片的蚀刻方法，此方法是先提供基板，此基板上已形成有多层式滤光片材料层。之后，将基板置入蚀刻反应室中，通入含有物理反应气体与化学反应气体的混合气体，以进行干式蚀刻工艺，将多层式滤光片材料层图案化。
文档编号G02B5/22GK101051095SQ20061007402
公开日2007年10月10日 申请日期2006年4月4日 优先权日2006年4月4日
发明者吴沂庭, 余华伟 申请人:联华电子股份有限公司