JP2006163316A - Method for manufacturing color filter array - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次元配列された光学素子上に透過色が異なる複数種類のフィルタを配列するカラーフィルタアレイの製造方法に関し、特に各フィルタ相互の位置精度の向上に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a color filter array in which a plurality of types of filters having different transmission colors are arranged on two-dimensionally arranged optical elements, and more particularly to improvement in positional accuracy between the filters.
デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に使用される固体撮像素子として、撮像部の各受光画素の表面に複数種類の透過色からなるモザイクカラーフィルタアレイを配置したものが用いられている。各透過色のカラーフィルタは、半導体基板に撮像部等を形成した後、顔料で着色された感光性樹脂材料を用いて形成される。すなわち、カラーフィルタアレイは、それを構成する複数の透過色毎に、感光性樹脂材料を塗布しパターンニングする工程を繰り返すことにより製造される。 As a solid-state image sensor used in an imaging apparatus such as a digital camera or a video camera, an element in which a mosaic color filter array composed of a plurality of types of transmitted colors is arranged on the surface of each light receiving pixel of an imaging unit is used. Each transmissive color filter is formed using a photosensitive resin material colored with a pigment after forming an imaging portion or the like on a semiconductor substrate. That is, the color filter array is manufactured by repeating a process of applying and patterning a photosensitive resin material for each of a plurality of transmission colors constituting the color filter array.
従来は、半導体基板を覆うように或る透過色の感光性樹脂材料を塗布した後、フォトマスクを用いて当該感光性樹脂材料を露光し、現像処理により当該透過色に対応する画素の上の感光性樹脂材料を選択的に固化し、他の部分の感光性樹脂材料を除去するプロセスによって、当該透過色のフィルタを形成している。 Conventionally, after a photosensitive resin material having a certain transmission color is applied so as to cover a semiconductor substrate, the photosensitive resin material is exposed using a photomask, and a development process is performed on the pixel corresponding to the transmission color. The filter of the transmission color is formed by a process of selectively solidifying the photosensitive resin material and removing the photosensitive resin material in other portions.
図7は、従来のカラーフィルタアレイ製造方法の各工程を説明する模式図である。図7は、固体撮像素子の撮像部の垂直断面図であり、RGB(レッド、グリーン、ブルー)の3原色のフィルタからなるモザイクフィルタアレイの例を示している。この図に示す製造プロセスでは、透過色がグリーン(G:Green)であるGフィルタ膜を塗布する工程2a、Gフィルタ膜を露光・現像する工程2b、透過色がブルー(B:Blue)であるBフィルタ膜を塗布する工程2c、Bフィルタ膜を露光・現像する工程2d、透過色がレッド(R:Red)であるRフィルタ膜を塗布する工程2e、Rフィルタ膜を露光・現像する工程2fが順番に行われる。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating each process of the conventional color filter array manufacturing method. FIG. 7 is a vertical sectional view of the imaging unit of the solid-state imaging device, and shows an example of a mosaic filter array including filters of three primary colors of RGB (red, green, blue). In the manufacturing process shown in this figure, a
工程2aでは、半導体基板4に形成された撮像部の表面を覆うようにGフィルタ膜が塗布され、Gフィルタ膜6が形成される。なお、ここでは半導体基板4の上にパッシベーション膜や平坦化膜からなる光透過層8が積層され、またその層の中間に配線10が形成されている。この配線10は、画素間の素子分離領域上に配置されている。
In
続く露光現像工程2bでは、Gフィルタ膜6の上にフォトマスクを配置し、それを透過する光により露光し、現像液で現像する。フォトマスクは、画素に応じた形状のパターンを形成され、そのパターンを半導体基板に投影した像のエッジ、すなわち光照射領域と遮光領域との境界が画素の境界に一致するように、半導体基板に対して目合わせされる。例えば、図7では、パターンのエッジが配線10の上に沿うように目合わせがされる。例えば、フィルタをネガ型感光性樹脂材料で形成する場合、フィルタ膜を残す部分が光照射領域とされ露光により固化され、一方、遮光領域は固化されずに現像によりフィルタ膜が除去される。このようにして現像によりGに対応する画素(G画素)上にGフィルタ12が形成される。
In the subsequent exposure /
次にBフィルタの形成が行われる。塗布工程2cでは、Bフィルタ膜が塗布され、Bフィルタ膜14が、先に形成されたGフィルタ12の上も含め半導体基板4を覆うように形成される。続く露光現像工程2dでは、Bフィルタ膜14をGに対する工程2bと同様に露光・現像する。このとき、フォトマスクは、露光パターンがBに対応する画素(B画素)の境界に一致するように、半導体基板に対して目合わせされる。その結果、現像後において、B画素上に対応してBフィルタ膜14が残りBフィルタ16が形成される。一方、Gフィルタ12の上やRに対応する画素(R画素)上のBフィルタ膜14は除去される。
Next, a B filter is formed. In the applying
最後にRフィルタの形成が行われる。塗布工程2eでは、Rフィルタ膜が塗布され、Rフィルタ膜18が、先に形成されたGフィルタ12及びBフィルタ16の上も含め半導体基板4を覆うように形成される。続く露光現像工程2fでは、Rフィルタ膜18をG,Bに対する工程2b,2dと同様に露光・現像する。このとき、フォトマスクは、露光パターンがR画素の境界に一致するように、半導体基板に対して目合わせされる。その結果、現像後において、R画素上に対応してRフィルタ膜18が残りRフィルタ20が形成される。一方、Gフィルタ12及びBフィルタ16の上のRフィルタ膜18は除去される。
Finally, an R filter is formed. In the applying
従来の各色のフィルタ12,16,20は別個のフォトマスクを用いた独立した露光工程を経て形成され、かつ、それらフィルタの境界は、露光パターンにより規定されている。そのため、上述のように独立した露光工程で形成されるRGB各フィルタを順次重ね合わせてカラーフィルタアレイを製造する際に、高い重ね合わせ精度が要求される。特に、昨今のように画素サイズが縮小されるにつれて、その要求に応じることが難しくなってくる。このように、従来は露光工程の目合わせずれにより、フィルタ12,16,20がそれぞれに対応する画素とはずれた位置に形成される問題があった。図8は、この従来の問題を説明するための模式的な垂直断面図である。図8に示す例では、Gフィルタ12はG画素に応じた位置に形成されているが、Bフィルタ16’はB画素の位置に対して図において左側にずれて形成され、一方、Rフィルタ20’はR画素の位置に対して図において右側にずれて形成されている。このようなずれを生じると、隣接する互いに異なる色のフィルタが重なる部分22が生じ、その部分を通過する光が受光素子に入射すると混色を生じて画像信号の劣化となる。また画素上にフィルタが配置されない間隙24が生じて、その部分から受光素子に入射する光によりやはり画像信号の劣化を生じる。
The
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、カラーフィルタアレイを構成する各色のフィルタの配置精度が向上するカラーフィルタアレイ製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a color filter array manufacturing method in which the arrangement accuracy of the filters of each color constituting the color filter array is improved.
本発明に係るカラーフィルタアレイ製造方法は、基板上に配列された複数の光学素子の表面に透過色が異なる複数種類の光透過膜を順次、パターン形成して、前記複数種類の光透過膜が前記各光学素子毎に選択的に配置されたカラーフィルタアレイを製造する方法であって、一部の前記透過色についての前記光透過膜をパターン形成して当該透過色に対応する前記光学素子上に選択的に配置し、残りの前記透過色に対応する前記各光学素子それぞれの上に互いに孤立した開口部が形成されたメッシュ形状の基礎フィルタアレイを形成するメッシュ形成ステップと、前記基礎フィルタアレイの前記開口部に前記残りの透過色についての前記光透過膜を形成するメッシュ充填ステップと、を有し、前記メッシュ充填ステップが、前記残りの透過色についての前記光透過膜の液状材料を前記基礎フィルタアレイに塗布し、前記開口部内に貯留させて選択的に残す塗布ステップと、塗布された前記液状材料の前記透過色に対応する前記光学素子上の当該液状材料を固化する固化ステップと、を有するものである。 In the color filter array manufacturing method according to the present invention, a plurality of types of light transmission films having different transmission colors are sequentially formed on the surfaces of a plurality of optical elements arranged on a substrate, and the plurality of types of light transmission films are formed. A method of manufacturing a color filter array selectively arranged for each optical element, wherein a pattern of the light transmission film for a part of the transmission color is formed on the optical element corresponding to the transmission color. Forming a mesh-shaped basic filter array that is selectively disposed on each of the optical elements corresponding to the remaining transmitted colors and has openings that are isolated from each other, and the basic filter array A mesh filling step of forming the light transmission film for the remaining transmission color in the opening of the mesh, and the mesh filling step includes the remaining transmission color. An application step of applying a liquid material of the light-transmitting film to the basic filter array and storing it in the opening and selectively leaving the liquid material; and on the optical element corresponding to the transmitted color of the applied liquid material Solidifying step of solidifying the liquid material.
本発明によれば、メッシュ形成ステップにより、基礎フィルタアレイを形成する。基礎フィルタアレイを構成する光透過膜の透過色の種類は、形成される基礎フィルタアレイにおいて、残りの透過色に対応する光学素子の位置に当該光学素子の形状に応じた開口部が生じるように選択される。さらに、基礎フィルタアレイを構成する光透過膜は、残りの透過色の光学素子を取り囲むように、互いに接続される形状にパターン形成される。残りの透過色についての光透過膜はメッシュ充填ステップにて形成される。その際、光透過膜を形成する材料は液状のものを用い、基礎フィルタアレイとして既に光透過膜が形成されている部分の上からは当該液状材料を排除し、開口部内に選択的に残す。しかる後、固化して光透過膜が形成される。 According to the present invention, the basic filter array is formed by the mesh forming step. The type of transmitted color of the light transmissive film constituting the basic filter array is such that an opening corresponding to the shape of the optical element is formed at the position of the optical element corresponding to the remaining transmitted color in the formed basic filter array. Selected. Furthermore, the light transmission films constituting the basic filter array are patterned in a shape connected to each other so as to surround the remaining optical elements of the transmission color. The light transmission films for the remaining transmission colors are formed in the mesh filling step. At this time, the material for forming the light transmission film is a liquid material, and the liquid material is excluded from the portion where the light transmission film has already been formed as the basic filter array, and is selectively left in the opening. Thereafter, it is solidified to form a light transmission film.
他の本発明に係るカラーフィルタアレイ製造方法においては、前記光透過膜の液状材料が、感光性樹脂材料であり、前記固化ステップが、前記液状材料の前記透過色に対応する前記光学素子を取り囲む前記基礎フィルタアレイ上に光照射領域と遮光領域との境界を生じるフォトマスクを用いて、前記感光性樹脂材料を露光する露光ステップを有する。 In another color filter array manufacturing method according to the present invention, the liquid material of the light transmission film is a photosensitive resin material, and the solidifying step surrounds the optical element corresponding to the transmission color of the liquid material. An exposure step of exposing the photosensitive resin material using a photomask that creates a boundary between a light irradiation region and a light shielding region on the basic filter array;
本発明によれば、液状材料である感光性樹脂材料の固化に際して、フォトマスクを用いた露光が行われる。固化により形成される光透過膜の形状は、開口部によって規定されるので、フォトマスクの露光パターンの境界はその開口部の外を取り囲むように設定すれば足り、厳密に開口部の形状に合わせる必要がない。よって、フォトマスクの目合わせ精度が緩和される。 According to the present invention, exposure using a photomask is performed when the photosensitive resin material that is a liquid material is solidified. Since the shape of the light-transmitting film formed by solidification is defined by the opening, it is sufficient to set the boundary of the exposure pattern of the photomask so as to surround the outside of the opening, and exactly match the shape of the opening. There is no need. Therefore, the alignment accuracy of the photomask is eased.
他の本発明に係るカラーフィルタアレイ製造方法においては、前記残りの透過色が複数あり、前記メッシュ充填ステップが、前記固化ステップで固化されなかった前記光学素子上の前記液状材料を除去する除去ステップと、前記除去ステップ後に、他の前記残りの透過色について前記塗布ステップ及び前記固化ステップを行う追加充填ステップと、を有する。 In another color filter array manufacturing method according to the present invention, there are a plurality of the remaining transmission colors, and the mesh filling step removes the liquid material on the optical element that has not been solidified in the solidification step. And an additional filling step for performing the coating step and the solidifying step for the other remaining transmission colors after the removing step.
本発明によれば、固化ステップは、残りの透過色が複数ある場合には、塗布された液状材料の透過色に対応する光学素子上の液状材料を選択的に固化する。残りの透過色のうち、塗布された液状材料の透過色以外の透過色に対応する開口部からは液状材料は除去され、開口部が復元される。残りの透過色毎に、対応する液状材料の塗布及び選択的な固化を順次行うことで、各開口部に、その位置に応じた透過色の光透過膜が形成される。 According to the present invention, the solidifying step selectively solidifies the liquid material on the optical element corresponding to the transmitted color of the applied liquid material when there are a plurality of remaining transmitted colors. Of the remaining transmission colors, the liquid material is removed from the openings corresponding to the transmission colors other than the transmission color of the applied liquid material, and the openings are restored. By sequentially applying and selectively solidifying the corresponding liquid material for each remaining transmission color, a light transmission film having a transmission color corresponding to the position is formed in each opening.
本発明の他の好適な態様は、前記複数の光学素子が、マトリクス状に配置され、前記透過色が、前記光学素子のマトリクス状配置において対角線方向に同色が並ぶ第1透過色と、前記第1透過色に対応する光学素子の間に配置される第2透過色及び第3透過色とからなり、前記基礎フィルタアレイが、前記第1透過色に対応する前記各光学素子上の前記光透過膜が前記対角線方向に接続されて形成されるカラーフィルタアレイ製造方法である。 In another preferred aspect of the present invention, the plurality of optical elements are arranged in a matrix, and the transmission color is a first transmission color in which the same color is arranged in a diagonal direction in the matrix arrangement of the optical elements; The basic filter array includes a second transmission color and a third transmission color disposed between optical elements corresponding to one transmission color, and the basic filter array transmits the light transmission on each optical element corresponding to the first transmission color. It is a color filter array manufacturing method formed by connecting films in the diagonal direction.
本発明の別の好適な態様は、前記複数の光学素子が、マトリクス状に配置され、前記透過色が、前記光学素子のマトリクス状配置において互いに対角線方向に並ぶ第1透過色及び第2透過色と、前記第1透過色又は前記第2透過色に対応する光学素子の間に配置される第3透過色及び第4透過色とからなり、前記基礎フィルタアレイが、前記第1透過色又は前記第2透過色に対応する前記各光学素子上の前記光透過膜が前記対角線方向に接続されて形成されるカラーフィルタアレイ製造方法である。 In another preferred aspect of the present invention, the plurality of optical elements are arranged in a matrix, and the transmission colors are arranged in a diagonal direction in the matrix arrangement of the optical elements. And a third transmission color and a fourth transmission color disposed between optical elements corresponding to the first transmission color or the second transmission color, and the basic filter array includes the first transmission color or the In the color filter array manufacturing method, the light transmission films on the optical elements corresponding to the second transmission color are formed to be connected in the diagonal direction.
別の本発明に係るカラーフィルタアレイ製造方法は、基板上に透過色が異なる複数種類の光透過膜を順次、パターン形成して、前記複数種類の光透過膜が選択的に配置されたカラーフィルタアレイを製造する方法であって、一部の前記透過色についての前記光透過膜をパターン形成して前記基板上に選択的に配置し、残りの前記透過色に対応し互いに孤立した開口部が形成されたメッシュ形状の基礎フィルタアレイを形成するメッシュ形成ステップと、前記基礎フィルタアレイの前記開口部に前記残りの透過色についての前記光透過膜を形成するメッシュ充填ステップと、を有し、前記メッシュ充填ステップが、前記残りの透過色についての前記光透過膜の液状材料を前記基礎フィルタアレイに塗布し、前記開口部内に貯留させて選択的に残す塗布ステップと、塗布された前記液状材料の前記透過色に対応する位置の前記開口部の当該液状材料を選択的に固化する固化ステップと、を有するものである。 In another color filter array manufacturing method according to the present invention, a plurality of types of light transmission films having different transmission colors are sequentially formed on a substrate, and the plurality of types of light transmission films are selectively disposed. A method of manufacturing an array, wherein the light transmissive films for a part of the transmissive colors are patterned and selectively disposed on the substrate, and openings that are isolated from each other corresponding to the remaining transmissive colors are formed. Forming a mesh-shaped basic filter array formed; and mesh filling step of forming the light-transmitting film for the remaining transmission color in the opening of the basic filter array, and In the mesh filling step, the liquid material of the light transmission film for the remaining transmission color is applied to the basic filter array, and is stored in the openings to selectively remain. A coating step, and has a, a solidifying step of selectively solidifying the liquid material of the opening in a position corresponding to the transparent color of the applied the liquid material.
本発明によれば、一部の透過色のフィルタにより基礎フィルタアレイが形成され、その後に形成される残りの透過色のフィルタは基礎フィルタアレイの開口部により形状・位置を規定される。これにより、残りの透過色のフィルタの配置が基礎フィルタアレイを構成するフィルタに対して精度良く決定され、隣接するフィルタとの間でオーバーラップや間隙が生じることが抑制される。 According to the present invention, the basic filter array is formed by a part of the transmission color filters, and the shape and position of the remaining transmission color filters formed thereafter are defined by the openings of the basic filter array. As a result, the arrangement of the remaining transmission color filters is accurately determined for the filters constituting the basic filter array, and the occurrence of overlap and gaps between adjacent filters is suppressed.
以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明のカラーフィルタアレイ製造方法を適用するフレーム転送型CCDイメージセンサの撮像部の構造を示す模式的な平面図である。半導体基板表面の撮像部に対応する領域には、列方向(垂直方向)に延びる複数のCCDシフトレジスタのチャネル30がチャネルストップにより相互に分離されて形成される。半導体基板上には、チャネル30に直交し、かつ列方向に配列された複数の垂直転送電極がポリシリコン等の光透過性を有する材料で形成された後、その上に遮光性を有する金属膜からなる配線層、例えばAl層が積層される。これをパターニングして、チャネルストップ上に沿って延びるクロック配線32、列方向に隣接する画素の境界部分に配置される遮光グリッド34が形成される。すなわち、撮像部は、各クロック配線32の列方向に沿った中心線及び各遮光グリッド34の行方向(水平方向)に沿った中心線35により格子状に区分され、その各格子に対応して画素が位置する。ちなみに、クロック配線32はコンタクトを介して垂直転送電極に電気的に接続され、垂直転送電極に転送クロックを印加することができる。また、遮光グリッド34は、列方向に並ぶ互いに異なるカラーフィルタに対応付けられる受光画素間での光の斜め入射に起因する混色を防止することができる。
FIG. 1 is a schematic plan view showing the structure of an image pickup unit of a frame transfer type CCD image sensor to which the color filter array manufacturing method of the present invention is applied. A plurality of CCD
カラーフィルタは上述の配線層の上に例えば平坦化膜を積層した後、さらにその上に形成される。図2は、図1に示す撮像部の上に形成されたカラーフィルタアレイのパターンを示す模式的な平面図である。ここではカラーフィルタアレイはRGB3原色のベイヤー配列であり、各列及び各行にはR及びG、又はB及びGが交互に配列される。例えば、任意の2×2画素の配列を構成する4画素には、1つの対角方向に並ぶ画素上にGフィルタ36が、また、もう1つの対角方向に並ぶ画素上にBフィルタ38及びRフィルタ40が配置される。
The color filter is formed, for example, after a planarizing film is laminated on the wiring layer described above. FIG. 2 is a schematic plan view showing a pattern of a color filter array formed on the imaging unit shown in FIG. Here, the color filter array is a Bayer arrangement of RGB three primary colors, and R and G or B and G are alternately arranged in each column and each row. For example, in four pixels constituting an arbitrary 2 × 2 pixel array, the
次に、本実施形態に係るカラーフィルタアレイ製造方法を図1〜図4を用いて説明する。図3、図4は、本製造方法の各工程を説明する模式図である。図3、図4は各工程での、図1及び図2に示す線A−A’に沿った垂直断面図を示している。この図に示す製造プロセスでは、Gフィルタ膜についての塗布工程50a、露光工程50b及び現像工程50c、Bフィルタ膜の塗布工程50d、露光工程50e及び現像工程50f、Rフィルタ膜についての塗布工程50g、露光工程50h及び現像工程50iが順番に行われる。このうち図3には工程50a〜50c、図4には工程50d〜50iが示されている。以下、各フィルタ膜にネガ型感光性樹脂材料を用いた例を説明するが、ポジ型感光性樹脂材料を用いても基本的にマスクの光透過領域と遮光領域とを反転すれば同様に本製造方法を実現することができる。
Next, the color filter array manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4 are schematic views for explaining each step of the manufacturing method. 3 and 4 show vertical sectional views taken along line A-A 'shown in FIGS. 1 and 2 in each step. In the manufacturing process shown in this figure, a
塗布工程50aでは、Gフィルタ膜が半導体基板52に形成された撮像部の表面を覆うように塗布され、Gフィルタ膜54が形成される。なお、カラーフィルタの形成時には、半導体基板52の上にパッシベーション膜や平坦化膜からなる光透過層56が積層され、またその層内にはチャネル間を分離する素子分離領域上の位置にクロック配線32及び遮光グリッド34が形成されている。
In the applying
露光工程50bでは、Gフィルタ膜54の上にフォトマスク58を配置し、それを透過する光によりGフィルタ膜54を露光する。ネガ型感光性樹脂材料であるGフィルタ膜に対するフォトマスク58は、対角線方向に隣接するB画素及びR画素に応じた位置に、基本的形状が矩形であり、互いに独立した遮光領域を配列したパターンを有する。なお、フォトマスクとして、例えば、石英等の透明基板上に遮光領域に対応してクロム等の被膜を形成したものが用いられるが、図3及び図4においては透明基板は省略され、遮光領域の部材のみを示している。
In the
現像工程50cでは、露光時に遮光され、硬化されなかったGフィルタ膜54が現像液によるエッチングで除去される。その結果、図2に示すパターンのGフィルタ36が形成される。このGフィルタ36は、B画素及びR画素に対応する位置に互いに独立の開口部60が配置されたメッシュ状に形成される。B画素、R画素の位置の開口部60はフォトマスクでの遮光領域のパターンに応じて定まり、ここでは基本的に矩形に形成される。図2に示すパターンでは、各G画素のGフィルタ36のエッジは、図1に示すクロック配線32又は遮光グリッド34の上に置かれ、隣接画素との混色を防止する一方、クロック配線32及び遮光グリッド34それぞれの中心線35で規定される上述の格子のうち当該G画素に対応する格子より外側に置かれる。すなわち、従来は、基本的に、各画素のGフィルタは、格子に一致して又はその内側に形成されていたが、本製造方法では、各画素のGフィルタは反対に格子より大きめに形成される。その結果、対角方向に並ぶG画素間にてGフィルタ36はコーナーが相互につながり、B画素、R画素に対応する位置に全周をGフィルタ36で囲まれた開口部60を形成する。
In the developing
以上のようにして、Gフィルタ36が形成される。ここで、露光工程50bでは、上述のようにGフィルタ36の境界がクロック配線32又は遮光グリッド34の上に位置するように、フォトマスクが半導体基板に対して目合わせされる。本製造方法では、G画素に対応して配列されたGフィルタ36を基礎フィルタアレイとして、これを基準として以下に述べるBフィルタ及びRフィルタの形成が行われる。
The
Bフィルタの塗布工程50dでは、Bフィルタ膜が半導体基板52に形成された撮像部の表面上に塗布される。ここで、Bフィルタ膜は、Gフィルタ膜36が形成する開口部60の深さより薄く塗布され、かつ当該開口部60内に選択的に塗布される。例えば、スピンコートによりBフィルタ膜を塗布する際に、Bフィルタ膜の粘性やスピンコートの回転速度等の選択により、Gフィルタ36の上からBフィルタ膜を除去し、開口部60に選択的にBフィルタ膜が溜まり残存するようにすることができる。このようにして、B画素及びR画素に対応する位置に設けられたGフィルタ36の開口部60にBフィルタ膜62が形成される。
In the B
露光工程50eでは、フォトマスク64を配置し、それを透過する光によりBフィルタ膜62に対する露光を行い、B画素に対応するBフィルタ膜62bを選択的に固化する。ここで、Bフィルタ膜62の形状は開口部60によって規定されるので、フォトマスクのパターンの境界はその開口部の外を取り囲むように設定すれば足り、厳密に開口部60の形状に合わせる必要がない。すなわち、図4に示すように、フォトマスク64の光照射領域と遮光領域との境界は、開口部60のエッジからGフィルタ36上へ後退させることができ、その後退量がフォトマスク64の目合わせに対するマージンとなる。
In the
現像工程50fでは、露光時に遮光され、硬化されなかったR画素位置のBフィルタ膜62rが現像液によるエッチングで除去される。その結果、図2に示すパターンのBフィルタ38が形成される。なお、R画素の位置には、Bフィルタ膜62rがエッチングで除去されることにより開口部60が復元される。
In the developing
次にRフィルタ膜の塗布工程50gでは、Rフィルタ膜が半導体基板52に形成された撮像部の表面上に塗布される。ここで、Rフィルタ膜は、上述したBフィルタ膜と同様、開口部60の深さより薄く塗布され、かつ基本的には残った開口部60内に選択的に塗布される。このようにして、R画素に対応する位置に設けられたGフィルタ36の開口部60にRフィルタ膜66が形成される。
Next, in the R filter
露光工程50hでは、フォトマスク68を配置し、それを透過する光によりRフィルタ膜66に対する露光を行い、R画素に対応するRフィルタ膜66を選択的に固化する。ここで、Rフィルタ膜66の形状は、Bフィルタ膜62と同様、開口部60によって規定されるので、フォトマスクのパターンの境界はその開口部の外を取り囲むように設定すれば足り、厳密に開口部60の形状に合わせる必要がない。すなわち、図4に示すように、フォトマスク68の光照射領域と遮光領域との境界は、開口部60のエッジからGフィルタ36上へ後退させることができ、その後退量がフォトマスク68の目合わせに対するマージンとなる。
In the
現像工程50iでは、露光時に遮光され、硬化されなかったRフィルタ膜66が現像液によるエッチングで除去される。これにより、例えば、R画素に対応する開口部60以外に生じ得る凹部に溜まったRフィルタ膜が除去され、図2に示すパターンのRフィルタ40が形成される。
In the developing
図5は、本製造方法で製造されるCCDイメージセンサのRGBカラーフィルタアレイの他のパターンを示す模式的な平面図である。このパターンでも工程50a〜50cによって、初めにメッシュ状のGフィルタ80がGフィルタ膜で形成され、その後、工程50d〜50iによって開口部にBフィルタ膜、Rフィルタ膜が充填されBフィルタ82、Rフィルタ84が形成される。このパターンでは、各色のフィルタのエッジは、基本的には上述の格子(中心線35)に沿って配置されるが、Gフィルタのコーナーに、対角方向に並ぶG画素間にてGフィルタ80をつなぐ橋渡し部分86が設けられる。この橋渡し部分86によりGフィルタ80はメッシュ状につながり、B画素、R画素に対応する位置を取り囲む開口部を形成する。この開口部を用いて、上述のようにBフィルタ、Rフィルタが形成される。
FIG. 5 is a schematic plan view showing another pattern of the RGB color filter array of the CCD image sensor manufactured by this manufacturing method. Also in this pattern, the mesh-shaped
図6は、本製造方法で製造されるCCDイメージセンサの他のカラーフィルタアレイのパターンを示す模式的な平面図である。このカラーフィルタアレイは4色のフィルタのモザイク配列で構成される。ここでは、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、グリーン(G)の4色で構成される例を説明する。このパターンでは、例えば、G画素の位置に上述の格子より大きめの矩形パターンのGフィルタ90を形成し、その対角線方向に並ぶC画素の位置にやはり格子より大きめの矩形パターンのCフィルタ92を形成する。これらGフィルタ、Cフィルタのパターニングは、従来と同様、例えば、クロック配線32や遮光グリッド34を基準としてフォトマスクを目合わせして行われる。Gフィルタ90及びCフィルタ92をそれぞれ格子より大きめに形成したことにより、それらは互いのコーナーで重なり合い、残るY画素及びM画素の位置に開口部を形成する。すなわち、Gフィルタ90とCフィルタ92とによりメッシュ状の基礎フィルタアレイが形成される。その後、例えば、工程50d〜50fと同様にして、Yフィルタ94を開口部内に形成し、工程50g〜50iと同様にして、Mフィルタ96を開口部内に形成することができる。
FIG. 6 is a schematic plan view showing a pattern of another color filter array of the CCD image sensor manufactured by this manufacturing method. This color filter array is composed of a mosaic arrangement of four color filters. Here, an example composed of four colors of cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and green (G) will be described. In this pattern, for example, the
なお、ここでは、固体撮像素子に搭載されるカラーフィルタアレイに関する実施形態を説明したが、本発明は、液晶表示装置等、他の装置におけるカラーフィルタアレイの製造にも適用することができる。 Although an embodiment relating to a color filter array mounted on a solid-state imaging device has been described here, the present invention can also be applied to manufacture of a color filter array in another device such as a liquid crystal display device.
30 チャネル、32 クロック配線、34 遮光グリッド、36,80,90 Gフィルタ、38,82 Bフィルタ、40,84 Rフィルタ、52 半導体基板、54 Gフィルタ膜、56 光透過層、58,64,68 フォトマスク、60 開口部、62 Bフィルタ膜、66 Rフィルタ膜、86 橋渡し部分、92 Cフィルタ、94 Yフィルタ、96 Mフィルタ。 30 channels, 32 clock lines, 34 shading grid, 36, 80, 90 G filter, 38, 82 B filter, 40, 84 R filter, 52 semiconductor substrate, 54 G filter film, 56 light transmission layer, 58, 64, 68 Photomask, 60 openings, 62 B filter film, 66 R filter film, 86 bridging part, 92 C filter, 94 Y filter, 96 M filter.
Claims (6)
一部の前記透過色についての前記光透過膜をパターン形成して当該透過色に対応する前記光学素子上に選択的に配置し、残りの前記透過色に対応する前記各光学素子それぞれの上に互いに孤立した開口部が形成されたメッシュ形状の基礎フィルタアレイを形成するメッシュ形成ステップと、
前記基礎フィルタアレイの前記開口部に前記残りの透過色についての前記光透過膜を形成するメッシュ充填ステップと、
を有し、
前記メッシュ充填ステップは、
前記残りの透過色についての前記光透過膜の液状材料を前記基礎フィルタアレイに塗布し、前記開口部内に貯留させて選択的に残す塗布ステップと、
塗布された前記液状材料の前記透過色に対応する前記光学素子上の当該液状材料を固化する固化ステップと、
を有することを特徴とするカラーフィルタアレイ製造方法。 A plurality of types of light transmission films having different transmission colors are sequentially formed on the surfaces of a plurality of optical elements arranged on the substrate, and the plurality of types of light transmission films are selectively arranged for each optical element. A method of manufacturing a color filter array comprising:
Patterning the light-transmitting film for some of the transmitted colors and selectively disposing the light-transmitting film on the optical elements corresponding to the transmitted colors, and on each of the optical elements corresponding to the remaining transmitted colors A mesh forming step of forming a mesh-shaped basic filter array in which openings isolated from each other are formed;
A mesh filling step of forming the light transmissive film for the remaining transmitted color in the opening of the basic filter array;
Have
The mesh filling step includes
Applying the liquid material of the light-transmitting film for the remaining transmitted color to the basic filter array and storing it in the opening to selectively leave it;
A solidifying step of solidifying the liquid material on the optical element corresponding to the transmitted color of the applied liquid material;
A method for producing a color filter array, comprising:
前記光透過膜の液状材料は、感光性樹脂材料であり、
前記固化ステップは、前記液状材料の前記透過色に対応する前記光学素子を取り囲む前記基礎フィルタアレイ上に光照射領域と遮光領域との境界を生じるフォトマスクを用いて、前記感光性樹脂材料を露光する露光ステップを有すること、
を特徴とするカラーフィルタアレイ製造方法。 The color filter array manufacturing method according to claim 1,
The liquid material of the light transmission film is a photosensitive resin material,
In the solidifying step, the photosensitive resin material is exposed using a photomask that creates a boundary between a light irradiation region and a light shielding region on the basic filter array surrounding the optical element corresponding to the transmitted color of the liquid material. Having an exposure step to
A color filter array manufacturing method characterized by the above.
前記残りの透過色は複数あり、
前記メッシュ充填ステップは、
前記固化ステップで固化されなかった前記光学素子上の前記液状材料を除去する除去ステップと、
前記除去ステップ後に、他の前記残りの透過色について前記塗布ステップ及び前記固化ステップを行う追加充填ステップと、
を有することを特徴とするカラーフィルタアレイ製造方法。 In the color filter array manufacturing method according to claim 1 or 2,
There are a plurality of the remaining transparent colors,
The mesh filling step includes
A removing step of removing the liquid material on the optical element that has not been solidified in the solidifying step;
After the removing step, an additional filling step for performing the coating step and the solidifying step for the other remaining transmission colors;
A method for producing a color filter array, comprising:
前記複数の光学素子は、マトリクス状に配置され、
前記透過色は、前記光学素子のマトリクス状配置において対角線方向に同色が並ぶ第1透過色と、前記第1透過色に対応する光学素子の間に配置される第2透過色及び第3透過色とを含み、
前記基礎フィルタアレイは、前記第1透過色に対応する前記各光学素子上の前記光透過膜が前記対角線方向に接続されて形成されること、
を特徴とするカラーフィルタアレイ製造方法。 In the color filter array manufacturing method according to claim 3,
The plurality of optical elements are arranged in a matrix,
The transmission color includes a first transmission color arranged in a diagonal direction in the matrix arrangement of the optical elements, and a second transmission color and a third transmission color arranged between the optical elements corresponding to the first transmission color. Including
The basic filter array is formed by connecting the light transmission films on the optical elements corresponding to the first transmission color in the diagonal direction;
A color filter array manufacturing method characterized by the above.
前記複数の光学素子は、マトリクス状に配置され、
前記透過色は、前記光学素子のマトリクス状配置において互いに対角線方向に並ぶ第1透過色及び第2透過色と、前記第1透過色又は前記第2透過色に対応する光学素子の間に配置される第3透過色及び第4透過色とからなり、
前記基礎フィルタアレイは、前記第1透過色又は前記第2透過色に対応する前記各光学素子上の前記光透過膜が前記対角線方向に接続されて形成されること、
を特徴とするカラーフィルタアレイ製造方法。 In the color filter array manufacturing method according to claim 3,
The plurality of optical elements are arranged in a matrix,
The transmission color is arranged between the first transmission color and the second transmission color arranged in a diagonal direction in the matrix arrangement of the optical elements and the optical element corresponding to the first transmission color or the second transmission color. A third transmission color and a fourth transmission color.
The basic filter array is formed by connecting the light transmission films on the optical elements corresponding to the first transmission color or the second transmission color in the diagonal direction;
A color filter array manufacturing method characterized by the above.
一部の前記透過色についての前記光透過膜をパターン形成して前記基板上に選択的に配置し、残りの前記透過色に対応し互いに孤立した開口部が形成されたメッシュ形状の基礎フィルタアレイを形成するメッシュ形成ステップと、
前記基礎フィルタアレイの前記開口部に前記残りの透過色についての前記光透過膜を形成するメッシュ充填ステップと、
を有し、
前記メッシュ充填ステップは、
前記残りの透過色についての前記光透過膜の液状材料を前記基礎フィルタアレイに塗布し、前記開口部内に貯留させて選択的に残す塗布ステップと、
塗布された前記液状材料の前記透過色に対応する位置の前記開口部の当該液状材料を選択的に固化する固化ステップと、
を有することを特徴とするカラーフィルタアレイ製造方法。
A method of manufacturing a color filter array in which a plurality of types of light transmission films having different transmission colors are sequentially formed on a substrate, and the plurality of types of light transmission films are selectively disposed,
A mesh-shaped basic filter array in which the light-transmitting films for some of the transmitted colors are patterned and selectively disposed on the substrate, and openings that are isolated from each other are formed corresponding to the remaining transmitted colors Forming a mesh; and
A mesh filling step of forming the light transmissive film for the remaining transmitted color in the opening of the basic filter array;
Have
The mesh filling step includes
Applying the liquid material of the light-transmitting film for the remaining transmitted color to the basic filter array and storing it in the opening to selectively leave it;
A solidification step of selectively solidifying the liquid material in the opening at a position corresponding to the transmitted color of the applied liquid material;
A method for producing a color filter array, comprising:
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