DE3856007T2 - Lichtfilter für die mikroelektronik - Google Patents

Lichtfilter für die mikroelektronik

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Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • In den letzten Jahren sind viele elektronische Geräte entwickelt worden, die Licht emittieren oder irgendwie modulieren, oder die Licht bestimmter Spektren erfassen oder emittieren. Besonders in der Mikroelektronikindustrie benötigen Videokameras, Flachbildschirme und andere Geräte die Fähigkeit zur Erfassung oder Emission von farbigem Licht. Dies wird typischerweise erreicht, indem Filter entweder direkt als monolithisch integrierte Struktur oder durch eine "Hybrid"-Technologie in das Gerät eingebaut werden. Die vorliegende Erfindung betrifft elektronische Geräte mit eingebauten Farbfiltern, Verfahren zur Herstellung von Filtern und die hergestellten neuartigen Filter.
    • AUSGANGSSITUATION
  • Ein herkömmliches Gerät mit Filtern wird in der US-A-4355087 offenbart. Ein typisches Verfahren zur Herstellung herkömmlicher Filter wird in der US-A-4315978 beschrieben. Diese Filter erfordern ein mehrstufiges Verfahren unter Verwendung von Schutzschichten zwischen den Filterelementen. Infolgedessen liegen die verschiedenen Farbelemente des Filters in separaten Ebenen. Die Verwendung von Farbfiltern in Videokameras und ähnlichen Geräten wird beschrieben in Heat-and-Integrated Color Filters" (Hitze- und integrierte Farbfilter) von N. Kioke u. a., und in "Color Filters and processing Alternatives for On-Chip Cameras" (Farbfilter und Verarbeitungsalternativen für Ein-Chip-Kameras) von K. Parulski, IEEE Transactions on Electron Devices, Bd. Ed-32, Nr. 8, August 1985, deren Offenbarungen hier zur Bezugnahme einbezogen werden.
  • Die GB-A-2081462 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Farbfiltern durch Einbringen von Farbstoff und Härter in eine Lösung eines Polymers, wie z. B. von in Ameisensäure gelöstem Polyamid. Das Problem ist, daß Polymere, die in diesem Verfahren brauchbar sind, nur eine schlechte Farbstoffretention aufweisen, so daß zur Verhinderung eines Farbstoffverlusts Schutzschichten verwendet werden müssen.
  • Die JP-A-61-077804 offenbart ein mikrophotolithographisches Verfahren zur Herstellung von Filtern. Eine erste Schicht, die einen Farbstoff und einen Polyimidvorläufer enthält, wird auf ein Substrat aufgebracht und durch Wärmebehandlung getrocknet, um die Schicht auszuhärten, und dann wird eine zweite Schicht aus Photolack bzw. Photoresist auf diese Schicht aufgebracht, belichtet und durch Naßätzen entwickelt. Das Problem beim Naßätzen ist, daß es notwendigerweise eine Lösung erfordert, um Gelschichten wegzuätzen, was bei der äußerst geringen Größe der zu formenden Elemente entweder zum teilweisen Wegätzen der Elemente oder zum unvollständigen Wegätzen unerwünschter Farbstoffbereiche führen kann.
    • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Das erfindungsgemäße Verfahren entspricht den Definitionen in den Ansprüchen 1 bis 7. Außerdem liefert die Erfindung auch Filter gemäß den Ansprüchen 8 und 9.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Farbfiltern entwickelt worden, das alle Filterelemente in der gleichen Ebene anordnet. Es werden keine Schutz- oder Planarisierungsschichten benötigt. Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet eine Polymer- und Farbstoffkombination mit einem Farbstoff, der zumindest teilweise in dem Polymer löslich ist. Die Lösung aus Polymer und Farbstoff wird als dünne Schicht mit hervorragender Schichtintegrität aufgebracht. Die Schicht ist zusammenhängend und gleichmäßig und hat ausgezeichnete mechanische, chemische und elektronische Eigenschaften, die mit den Anforderungen an elektronische Geräte vereinbar sind. Zum Beispiel kann die erfindungsgemäße Polymer- und Farbstoffkombination gleichmäßig in Dicken von nur 0,1 µm bis zu 25 µm oder mehr aufgebracht werden. Polymer und Farbstoff haben eine hohe Farbauflösung in den gewählten spezifischen Wellenlängenbereichen. Die Farben können Rot, Grün, Blau oder andere herkömmliche Farben sein, wie z. B. Gelb, Cyanblau, Pupurrot. Die aus dem erfindungsgemäßen Material gebildeten Filter können in regelmäßigen Strukturen bzw. Matrizen aufgebracht werden, zum Beispiel in Streifen- oder Schachbrettstrukturen, um Farbbildelemente bzw. Farbpixel für Videokameras und Videobildschirme und dergleichen auszubilden. Außerdem kann das erfindungsgemäße Material zur Ausbildung einzelner Farbfilter verwendet werden, z. B. für photographische Zwecke. Die ausgebildeten Filter können für jedes spezielle Lichtspektrum verwendet werden, sowohl bei sichtbaren als auch bei unsichtbaren Wellenlängen, wie z. B. Infrarot- oder Ultraviolett- Wellenlängen.
  • Die vorliegende Erfindung verwendet vorzugsweise einen Polymervorläufer, wie z. B. eine Polyamidsäure, oder andere Polymere, wie z. B. PMMA, und lösliche Farbstoffe, die einen gleichmäßigen Überzug mit äußerst guten Isoliereigenschaften, guten Hafteigenschaften, Naß- und Trockenentwicklungseigenschaften bei einem herkömmlichen Photoresistsystem sowie mit sehr hoher Lichtdurchlässigkeit bei den gewünschten Wellenlängen, um beispielsweise die Farben Rot, Blau und Grün zu erzeugen, und sehr hoher Lichtundurchlässigkeit bei unerwünschten Wellenlängen bilden. Das erfindungsgemäße Beschichtungsmaterial hat eine mit elektronischen und elektrischen Geräten verträgliche Schichtdicke und weist eine sehr hohe, mit derartigen elektrischen und elektronischen Geräten verträgliche Strukturauflösung auf. Es können Elemente mit einer Größe von nur acht Mikrometer oder weniger strukturiert werden. Die lichtabsorbierende Schicht weist eine äußerst gute thermische, chemische und Alterungsbeständigkeit auf und kann ein integraler Teil eines elektrischen oder elektronischen Geräts bleiben. Zum Beispiel bleiben die erfindungsgemäßen Filter stabil und liefern, beispielsweise in einer Videokamera, während der gesamten Nutzungsdauer eine gleichmäßige Farbdurchlässigkeit. Die hervorragende chemische Beständigkeit ist besonders nützlich in aggressiven oder korrodierenden Umgebungen, einschließlich Umgebungen mit niedrigem Druck und niedriger Schwerkraft, wie sie bei der Erforschung des Weltraums anzutreffen sind.
  • Das erfindungsgemäße Material bietet ein hervorragendes Haftvermögen auf herkömmlichen Substraten einschließlich Glas, Silicium, Siliciumdioxid, Aluminium, Siliciumnitrid und Polymeren, zum Beispiel Polyimiden und Photoresist. Das erfindungsgemäße Material kann durch herkömmliche Mittel vernetzt werden, wie z. B. durch Wärmebehandlung bei erhöhten Temperaturen, oder mit den geeigneten Polymeren durch Strahlung vernetzt werden, wie z. B. durch Mikrowellen-, UV- oder IR-Strahlung, oder es kann chemisch vernetzt werden. Das erfindungsgemäße Material ist mit herkömmlichen Resistsystemen, Substraten und Haftvermittlern verträglich. Das vernetzte System weist eine hervorragende optische Durchsichtigkeit auf. Das Harz- und Farbstoffsystem ist in hohem Maße verträglich, und das vernetzte Material weist eine sehr geringe (oder sehr langsame) Löslichkeit auf. Beim Anordnen mehrerer Filter in einer Filtermatrix sind keine Zwischen- oder Schutzschichten erforderlich. Die Farben benachbarter Filterelemente können auf Wunsch überlappt werden, um einen höheren Kontrast zu erzielen. Farbkontrolle und -reproduzierbarkeit sind hervorragend. Der Farbstoff wird vor dem Aufbringen des Bindemittels auf das Substrat dem Bindemittel beigemengt, so daß keine ungleichmäßige Farbabsorption auftritt. Die elektrischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Materials sind gleichfalls hervorragend; das Material weist einen sehr hohen spezifischen Widerstand und eine hohe Durchschlagsfestigkeit auf.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines monolithisch integrierten Farbfilters und -sensors für eine Videokamera und dergleichen mit Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Materials;
  • Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Hybridfarbfilters und -sensors für eine Videokamera und dergleichen mit Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Materials;
  • Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Videokamera und eines Monitors, die einen Farbfilter und -sensor gemäß der Darstellung in Fig. 1 und 2 enthalten;
  • Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung von Farbfiltern;
  • Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Farbfiltern;
  • Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Flüssigkristall- Flachbildschirms mit einem erfindungsgemäßen monol ithisch integrierten Filter;
  • Fig. 7 zeigt einen alternativen Flachbildschirm mit einer Hybridfilterkonstruktion; und
  • Fig. 8 zeigt einen weiteren alternativen Flachbildschirm.
    • BESTE AUSFÜHRUNGSART DER ERFINDUNG
  • Das erfindungsgemäße Beschichtungsmaterial hat einen sehr breiten Anwendungsbereich. Zum Beispiel kann es verwendet werden, um bekannte "Hybrid"-Filter und monolithisch integrierte Filter zu ersetzen. Es kann zur Herstellung von "Hybrid"-Filtern und zur direkten Integration von Filtern in elektronische Geräte verwendet werden. Zum Beispiel können erfindungsgemäße Filter zur Herstellung von Farbvideokameras und Flachbildschirmen für Fernseher und dergleichen sowie für photographische Filter mit sehr hoher Auflösung und Farbdurchlässigkeit verwendet werden.
  • Das erfindungsgemäße Material schließt ein Polymer oder einen Polymervorläufer und lösliche Farbstoffe ein, welche die Ausbildung einer gleichmäßigen, dünnen, festhaftenden, zusammenhängenden Schicht mit guten Isoliereigenschaften, guten Hafteigenschaften und Trockenätz-Entwicklungseigenschaften bei Photoresistsystemen bewirken. Erfindungsgemäße Filter weisen eine hohe Auflösung in dem bzw. den gewünschten Wellenlängenbereich(en) auf, z. B. für die Grundfarben Rot, Grün und Blau. Auf Wunsch können andere Farben verwendet werden. Die Schichtdicke ist mit elektrischen und elektronischen Geräten verträglich, und die Beschichtung hat die für elektrische und elektronische Geräte, wie z. B. mikroelektronische Geräte, erforderliche hohe Auflösung. Die lichtdurchlässige Schicht weist außerdem die gute thermische, chemische und Alterungsbeständigkeit auf, die notwendig ist, um ein integraler Teil eines elektrischen Systems zu bleiben.
  • Das Beschichtungsmaterial ist eine Lösung, die ein Bindemittel, wie z. B. ein Polyimid oder einen Polyimidvorläufer, und einen oder mehrere lösliche Farbstoffe enthält. Das Material hat einen sehr hohen spezifischen Widerstand und eine sehr hohe Durchschlagsfestigkeit und beeinträchtigt nicht die Funktion elektrischer oder elektronischer Bauelemente, auf die es aufgebracht wird. Das Material weist keine großen Teilchen auf, da es eine Lösung ist, und die Beschichtungen sind sehr gleichmäßig. Das erfindungsgemäße Material haftet sehr gut auf Silicium, Siliciumoxid, Aluminium und anderen herkömmlichen Substraten.
  • Das erfindungsgemäße Produkt kann auf herkömmliche Weise verwendet und angewandt werden. Das Material kann auf jedes herkömmliche mikroelektronische Substrat aufgeschleudert oder aufgesprüht werden. Zum Beispiel liefert Aufschleudern mit 5000 U/min typischerweise eine Schicht von 1,5 µm Dicke. Das Material kann durch Wärmebehandlung getrocknet werden, um Lösungsmittel zu entfernen und den Polymervorläufer zu vernetzen. Der Resist wird auf herkömmliche Weise getrocknet, belichtet und entwickelt. Die erfindungsgemäße Überzugsschicht kann herausentwickelt werden, wo der Photoresist entfernt wird, und kann so gleichzeitig mit dem Photoresist strukturiert werden. Eine Aluminiumschicht oder eine andere geeignete Ätzmaske kann auf die Überzugsschicht aufgebracht und vor dem Ätzen strukturiert werden. Das Substrat wird dann in eine Kammer für reaktives Ionen- oder Plasmaätzen eingebracht, und die Überzugsschicht wird in Bereichen, die nicht von der Ätzmaske bedeckt sind, herausgeätzt. Nach dem Strukturieren kann die lichtabsorbierende Schicht bei einer höheren Temperatur getrocknet werden, um das Polymer auszuhärten.
  • Die Beschichtungs- und Strukturierungsschritte können wiederholt werden, um mehrere Farbelemente auf das gleiche Substrat aufzubringen. Zum Beispiel kann das Verfahren ausgeführt werden, um eine erste Gruppe beabstandeter Pixelelemente einer gegebenen Farbe (Rot) auf das Substrat aufzubringen, zum Aufbringen einer zweiten Gruppe einer anderen Farbe (Blau) auf das Substrat wiederholt und zum Aufbringen einer dritten Gruppe einer weiteren Farbe (Grün) auf das Substrat nochmals wiederholt werden. Dieses Verfahren ist schematisch in Fig. 5 dargestellt. Die Anzahl und die Anteile der Farben in der Matrix können nach Wunsch variiert werden. Herkömmlicherweise werden für bestimmte Anwendungen, wie z. B. Video, doppelt so viele grüne Bildelemente bzw. Pixel wie rote und blaue Pixel verwendet.
  • Wie in Fig. 1 dargestellt, kann ein monolithisch integriertes Filter gemäß der Darstellung auf einem mikroelektronischen Substrat 12 hergestellt werden. Auf dem Substrat 12 kann sich eine Elektrodenschicht 14 befinden, die aus individuell adressierbaren Elektroden 16, 18, 20, 22 und 24 bestehen kann, wie dem Fachmann bekannt ist. Eine Filterschicht 26 wird in einer planaren Schicht direkt auf die Elektroden aufgebracht und dort strukturiert, wie hier beschrieben. Die Filterschicht kann, wie dargestellt, auf den Elektroden einzelne Farbelemente aufweisen, zum Beispiel rote, grüne und blaue Farbelemente 28, 30, 32, 34 und 36.
  • Wie in Fig. 2 dargestellt, wird ein "Hybrid"-Filter 50 unter Verwendung eines Glassubstrats 52 hergestellt. Das Glassubstrat 52 kann eine planare Filtermatrix 54 aufweisen, z. B. von Rot-, Grün- und Blaufiltern, die aus einzelnen Farbelementen 56, 58, 60, 62 und 64 bestehen, wie dargestellt. Die Farbelemente werden auf das Glassubstrat 52 aufgebracht und dort strukturiert, wie hier beschrieben. Das Glassubstrat 52 mit der darauf aufgebrachten Filtermatrix 54 wird dann, wie dargestellt, auf ein mikroelektronisches Substrat 66 mit einer darauf befindlichen Elektrodenschicht 68 aufgebracht. Die Elektrodenschicht kann individuell adressierbare Elektroden 70, 72, 74, 76 und 78 aufweisen. Das Glassubstrat 52 kann, wie dem Fachmann bekannt, so auf das mikroelektronische Substrat 56 aufgebracht werden, daß die einzelnen Farbelemente 56, 58, 60, 62 und 64 sich in Deckung mit den Elektroden 70, 72, 74, 76 und 78 befinden.
  • Erfindungsgemäße Filter, wie z. B. das Filter 10 oder das Filter 50, können in eine Videokamera 100 eingebaut werden, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Videokamera 100 kann ein herkömmliches Objektiv 102 und ein Filter 104 aufweisen, das ein Filter wie z. B. entweder das Filter 10 oder das Filter 50 sein kann, die bereits beschrieben wurden. Das Ausgangssignal des Filters 104 wird durch einen Multiplexer 106 und dann durch eine Gammakorrektureinrichtung bzw. Gradationsentzerrungseinrichtung 108, 110 und 112 geleitet. Das Ausgangssignal kann dann einem Monitor 114 zugeführt werden. Man wird erkennen, daß das Signal auch auf herkömmlichem Band oder auf einem anderen Medium aufgezeichnet werden kann, z. B. in digitalisierter Form.
  • Bei dem herkömmlichen Gelatineverfahren wird, wie in Fig. 4 gezeigt, ein Substrat 200 mit einem Gelatineresist 202 beschichtet. Das Substrat 200 und der darauf aufgebrachte Resist 202 werden vorgetrocknet, um den Gelatineresist 202 auszuhärten. Der Resist 202 wird dem Einfluß von Licht und einer Struktur ausgesetzt, um die Gelatineresistschicht 202 zu strukturieren. Die Gelatineschicht 202 wird dann entwickelt, um Gelatinestrukturen 204 auf dem Substrat 200 auszubilden. Die Gelatinestrukturen 204 werden dann ein zweites Mal getrocknet und einer Farbstofflösung ausgesetzt, zum Beispiel eines roten Farbstoffs, welche die Gelatinestrukturen 204 imprägniert. Die gefärbten Gelatinestrukturen 204 werden dann mit einer Schutzschicht 206 überzogen, und dann wird die Schutzschicht 206 ausgehärtet, um sie unlöslich zu machen. Dann wird das Verfahren wiederholt, zum Beispiel ein zweites und dann ein drittes Mal, um ein fertiges Filter auf dem Substrat 200 herzustellen, das rot gefärbte Gelatinestrukturen 204, die durch eine Schutzschicht 206 abgedeckt sind, blau gefärbte Gelatinestrukturen 208 auf der Schutzschicht 206, die durch eine anschließende Schutzschicht 210 abgedeckt sind, und grün gefärbte Gelatinestrukturen 212 auf der Schutzschicht 210 aufweist. Die grünen Strukturen 212 werden mit einer Gesamtschutzschicht 214 überzogen, welche die gesamte Struktur schützt und planarisiert.
  • Im Gegensatz dazu stellen die Anmelder, wie in Fig. 5 dargestellt, ein monolithisches Filter auf einem Substrat 250 her, indem ein Bindemittel 252, wie z. B. eine Polyamidsäure (Polyimidvorläufer), auf das Substrat 250 aufgebracht wird. Das Bindemittel 252 enthält den löslichen Filterfarbstoff, wie hierin beschrieben. Das Substrat 250 und das Bindemittel 252 werden dann vorgetrocknet, um das Harz 252 unlöslich zu machen, und dann wird ein Photoresist 254 über dem Harz 252 aufgebracht und ein zweites Mal vorgetrocknet. Der Photoresist 254 wird dann belichtet, um den Photoresist 254 und die darunterliegende Harzschicht 252 zu strukturieren, und entwickelt, um die Struktur 256, zum Beispiel rote Farbelemente, auf dem Substrat 250 auszubilden. Der Photoresist 254 wird dann entfernt, um die Farbelemente 256 auf dem Substrat 250 freizulegen, und dann werden die Farbfilterelemente 256 getrocknet, um die Filterelemente 256 weiter unlöslich zu machen. Das Verfahren kann dann wiederholt werden, zum Beispiel ein zweites und ein drittes Mal, um auf dem Substrat 250 eine Matrix mit separaten Farbelementen auszubilden, zum Beispiel mit roten Farbelementen 256, blauen Farbelementen 258 und grünen Farbelementen 260, wie dargestellt. Wie aus Fig. 5 erkennbar, ist die Matrix der Filterelemente eine im wesentlichen planare Matrix und benötigt keine trennenden oder abdeckenden Schutzschichten. Die Matrix kann daher maximale optische Eigenschaften liefern. Das heißt, die Streuung oder Beugung von Licht durch das Filter ist wegen der planaren Filterkonstruktion minimal.
  • In Abhängigkeit vom Verfahren und der Anwendung kann die lichtabsorbierende Schicht wenige Mikrometer oder einige Zehntel Mikrometer dick sein. Das Aufschleudern liefert typischerweise Schichten mit einer Dicke von einem Mikrometer bis zu zehn Mikrometer. Das herkömmliche Sprühverfahren erzeugt Schichten, die bis zu fünfundzwanzig Mikrometer dick sein können. Das erfindungsgemäße Produkt ist insofern einzigartig, als sehr kleine Geometrien darin strukturiert werden können. Die erfindungsgemäße Verarbeitung durch Trockenätzen kann Linien auflösen, die kleiner als ein Mikrometer sind.
  • Die erfindungsgemäße Beschichtung wird weitgehend unlöslich in herkömmlichen Lösungsmitteln, sobald die Schicht getrocknet worden ist. Infolgedessen erfordert ein mehrfaches Aufbringen nicht die Verwendung dazwischenliegender Schutz- oder Planarisierungsschichten zwischen dem Aufbringen der jeweiligen Farbe der Filterelemente in einer Matrix. Außerdem werden die Farbstoffe den Beschichtungen vor dem Aufbringen der Beschichtung auf das Substrat beigemengt. Das Aufbringen der Beschichtung mit dem beigemengten Farbstoff eliminiert die Schritte zum Einfärben der Elemente nach dem Aufbringen der Beschichtungen. Im Gegensatz zu Gelatinefarbfiltern sind Farbstoffe in dem erfindungsgemäßen Filter enthalten, wenn dieses aufgebracht wird. Dies gestattet eine weit bessere Kontrolle der spektralen Eigenschaften der Filter. Beim Trocknungsprozeß von Gelatine wird die Reproduzierbarkeit durch viele Variable begrenzt. Dazu gehören die Farbstoffkonzentration, der pH-Wert und die Temperatur des Färbebades sowie die Zeitdauer des Eintauchens der Gelatine in das Bad. Außerdem sind die Natur und die Dicke der Gelatine wichtige Variable. Gelatine (Fischleim) ist ein schlecht charakterisiertes Material, dessen physikalische und chemische Eigenschaften stark variieren können.
  • Der spezifische Widerstand der Beschichtungen beträgt typischerweise 3 10¹&sup5; Ohm cm oder mehr, und die Durchschlagsfestigkeit ist typischerweise höher als 7 10&sup5; V/cm. Dies sind hervorragende elektrische Eigenschaften für eine organische Schicht und viel besser als bei herkömmlichem Material.
  • Das Bindemittel für die erfindungsgemäße Filterschicht kann typischerweise einen Polyimidvorläufer aufweisen, der im Gebrauch in ein Polyimidharz umgesetzt wird. Der Vorläufer weist typischerweise eine Polyamidsäure auf, die zum Beispiel durch Umsetzen von Oxydianilin (ODA) mit Pyromellithsäuredianhydrid (PMDA) oder durch Umsetzen von ODA mit PMDA und Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid (BTDA) hergestellt wird. Es können auch andere äquivalente Polyamidsäuren und Polyimidvorläufer verwendet werden. Die Reaktionspartner für die Polyimidvorläufer werden typischerweise in annähernd stöchiometrischen Anteilen beigefügt. Einige Formulierungen können zumindest einen gewissen Anteil wasserlöslicher Polymere und anderer Zusätze enthalten, wie z. B. Silane, Weichmacher, Antioxidationsmittel, Vernetzungsmittel und andere herkömmliche Zusätze. Es können auch andere Polymere verwendet werden, einschließlich PMMA, 4-Aminophenylsulfon (4-APS), 3-Aminophenylsulfon (3-APS), Bis(aminophenoxyphenylsulfon) (BAPS), Vinylpyridin-Polymere, Maleinsäureanhydrid-Polymere sowie deren Gemische und Copolymere. Die Farbstoffe können unter löslichen organischen Farbstoffen ausgewählt werden, die so wirken, daß sie die jeweils gewünschte Farbe absorbieren. Die Grundfarben Rot, Blau und Grün werden für bestimmte Anwendungen bevorzugt. Andere Farbstoffkombinationen, wie z. B. Gelb, Cyanblau und Pupurrot, können gleichfalls verwendet werden.
  • Typische Farbstoffe sind die folgenden, wobei es sich versteht, daß die Farbstoffe zu anderen Farben als den Grundfarben Rot, Blau und Grün kombiniert werden können, die zu Erläuterungszwecken angegeben werden, und daß andere geeignete Farbstoffe und Farbstoffkombinationen ebenfalls verwendet werden können: TABELLE 1 - FARBSTOFFE
    • ROTE BESCHICHTUNGEN
  • Rote Beschichtungen können hergestellt werden, indem ein Harzbindemittel, wie hier beschrieben, mit einem oder mehreren der folgenden gelben Farbstoffe in Kombination mit einem oder mehreren der folgenden roten Farbstoffe in einem Lösungsmittel aufgelöst wird. TABELLE II
    • GRÜNE BESCHICHTUNGEN
  • Grüne Beschichtungen können hergestellt werden, indem ein Harzbindemittel, wie hier beschrieben, mit einem oder mehreren der folgenden gelben Farbstoffe in Kombination mit einem oder mehreren der folgenden blauen Farbstoffe in einem Lösungsmittel aufgelöst wird. TABELLE III
    • BLAUE BESCHICHTUNGEN
  • Blaue Beschichtungen können hergestellt werden, indem ein Harzbindemittel, wie hier beschrieben, mit einem oder mehreren der folgenden blauen Farbstoffe in einem Lösungsmittel aufgelöst wird. TABELLE IV
  • Die Farbstoffe und das Bindemittel oder der Bindemittel-vorläufer werden mit einem Lösungsmittelsystem beigefügt, so daß das gesamte System zusammen löslich ist. Ein typisches Lösungsmittel würde Cyclohexanon, NMP (N-Methylpyrrolidon), Cellosolve, Ether, Chlorbenzol, Glycole, Ketone, Wasser und ähnliche Lösungsmittel enthalten, die eine gemeinsame Löslichkeit des Harzes und des Farbstoffs bewirken.

Claims (9)

1. Mikrolithographisches Verfahren zur Herstellung mikroelektronischer Filter (10) für Videokameras und dergleichen, mit den Schritten: Bereitstellen einer Flüssigkeitsschicht (252) aus einem Bindemittel und einem Farbstoff auf einem Substrat (250), wobei das Bindemittel eine Lösung aus einem Polymervorläufer in einem dafür geeigneten Lösungsmittel ist und der Farbstoff gleichfalls in dem Lösungsmittel gelöst ist, Härten der Schicht (252) und anschließend Überziehen der gehärteten Schicht (252) mit einer zweiten Schicht (254) aus einem Photoresist, Belichten und Entwickeln der Schichten (252, 254), um unerwünschte Bereiche der farbstoffhaltigen Schicht zu entfernen, und wahlweise Wiederholung des Prozesses mit einem oder mehreren gleichen oder anderen Farbstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen unerwünschter Bereiche der farbstoffhaltigen Schicht durch Trockenätzen erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die beiden Schichten (252, 254) in einem Schritt entwickelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Polymervorläufer ein Polyimidvorläufer ist.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bindemittel unter leichtlöslichen Polyamidsäurevorläufern von Polyimidharzen, Polymeren und Copolymeren von Polyimidharzen und deren Kombinationen mit wasserlöslichen Harzen ausgewählt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bindemittel unter Polyamidsäurevorläufern von Polyimidharzen ausgewählt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bindemittel unter Oxydianilin und Pyromellitsäuredianhydrid oder Oxydianilin, Pyromellitsäuredianhydrid und Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid ausgewählt wird, wobei die Bindemittelkomponenten in ungefähr stöchiometrischen Mengen vorhanden sind.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bindemittel Polymethylmethacrylat, 4-Aminophenylsulfon, 3-Aminophenylsulfon oder Bis(aminophenoxyphenyl)sulfon aufweist.
8. Mikroelektronisches Filter (10) gemäß der Definition in Anspruch 1, mit Matrixanordnungen farbiger Elemente (256, 258, 260) in einer im wesentlichen planaren monolithischen Struktur auf einem dafür geeigneten Substrat (250), wobei die Elemente (256, 258, 260) im wesentlichen aus einem vernetzten Polymer und einem oder mehreren geeigneten Farbstoffen bestehen, wahlweise zusammen mit Antioxidationsmitteln, Vernetzungsmittel, Weichmachern und/oder Zusätzen.
9. Filter nach Anspruch 8, wobei das vernetzte Polymer ein Polyimid ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69031302T2 (de) * 1989-12-22 1997-12-18 Texas Instruments Inc Filter für elektromagnetische Strahlung und Herstellungsverfahren
DE4021556A1 (de) * 1990-07-06 1992-01-09 Draegerwerk Ag Vorrichtung zur messung der konzentration von gas- und/oder dampffoermigen komponenten eines gasgemisches
JPH11504128A (ja) * 1995-04-17 1999-04-06 ブリューワー サイエンス インコーポレイテッド 色フィルターの基材用改質（無水マレイン酸−スチレン）コポリマーおよび類縁ポリマー
JP4111281B2 (ja) 1997-04-15 2008-07-02 共同印刷株式会社 液晶表示用カラーフィルタ
JP2002278056A (ja) * 2001-03-16 2002-09-27 Sumitomo Chem Co Ltd 着色感光性樹脂組成物
CN1529833A (zh) * 2001-05-15 2004-09-15 昭和电工株式会社 光敏着色组合物、使用该组合物的滤色器及其生产方法
DE50212030D1 (de) * 2001-11-15 2008-05-15 St Microelectronics Nv Farbfiltermatrix für einen optischen bildsensor
JP4657147B2 (ja) * 2006-05-24 2011-03-23 住友化学株式会社 着色感光性樹脂組成物、カラーフィルタ、イメージセンサおよびカメラシステム
WO2010147099A1 (ja) 2009-06-15 2010-12-23 Jsr株式会社 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、化合物及び重合体

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4345011A (en) * 1978-01-30 1982-08-17 Eastman Kodak Company Color imaging devices and color filter arrays using photo-bleachable dyes
JPS55126487A (en) * 1979-03-26 1980-09-30 Fuji Photo Film Co Ltd Colored-picture forming method
US4315978A (en) * 1980-03-06 1982-02-16 Eastman Kodak Company Solid-state color imaging device having a color filter array using a photocrosslinkable barrier
NL8103146A (nl) * 1980-07-03 1982-02-01 Dainippon Screen Mfg Werkwijze voor het vervaardigen van streepzeven.
JPS5840507A (ja) * 1981-09-02 1983-03-09 Sharp Corp 固体撮像素子におけるカラ−フイルタ−の製造方法
US4355087A (en) * 1981-09-04 1982-10-19 Eastman Kodak Company Color imaging device having a color filter array using a metal salt of a long-chain fatty acid as a barrier
JPS58100108A (ja) * 1981-12-10 1983-06-14 Victor Co Of Japan Ltd 色フイルタ素子
JPS6033506A (ja) * 1983-08-04 1985-02-20 Seiko Instr & Electronics Ltd カラ−固体撮像素子の製造方法
JPH0690324B2 (ja) * 1984-03-02 1994-11-14 東レ株式会社 カラ−フイルタ用耐熱着色ペ−スト
JPS60184204A (ja) * 1984-03-02 1985-09-19 Toray Ind Inc カラ−フイルタ用耐熱性着色ペ−スト
JPS60237403A (ja) * 1984-05-10 1985-11-26 Toppan Printing Co Ltd カラ−フィルタ−およびその製造方法
JPS6177804A (ja) * 1984-09-25 1986-04-21 Kyodo Printing Co Ltd カラ−フィルタの製造方法
JPS6199102A (ja) * 1984-10-17 1986-05-17 Sanyo Kokusaku Pulp Co Ltd カラ−フイルタ−の製法
JPH0782124B2 (ja) * 1985-02-05 1995-09-06 共同印刷株式会社 カラーフィルタの製造方法
JPH0690325B2 (ja) * 1985-05-08 1994-11-14 東レ株式会社 カラ−フイルタ
JPS62150202A (ja) * 1985-12-24 1987-07-04 Seiko Epson Corp カラ−フイルタ−の製造方法
FR2595148B1 (fr) * 1986-02-28 1988-04-29 Commissariat Energie Atomique Filtres colores, leur procede de fabrication et solution utilisable pour la mise en oeuvre de ce procede

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