JP2006267352A - レジストパターンの形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 所望のレジストパターンを適切に形成することができ、カラーフィルタを形成するのに好適なレジストパターンの形成方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、基板上に第１のカラーフィルタ層を形成し、第１のカラーフィルタ層に熱流動性レジストを塗布し、パターンを露光及び現像し、その後、焼結加工する際に、熱流動性レジストを流動させつつ、硬化させることで第２のカラーフィルタ層を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固体撮像素子等のカラーフィルタ層を形成するのに用いられるレジストパターンの形成方法に関する。

一般的に、固体撮像素子、ＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤ−ＣＭＯＳ等のイメージセンサ等に用いられているカラーフィルタは、３色もしくは４色の着色されたレジストを使用し、レジストコートプロセス及び現像プロセスによって、基板上にパターン形成されている（例えば、下記特許文献１参照）。

図５は、カラーフィルタをパターン形成する従来の手順を説明する図である。図５（ａ）に示すように、最初に、基板Ｓにレジストを所定のパターンで形成し、完全に硬化させることで、例えば、Ｇ（緑色）のカラーフィルタ１０１を形成する。図５（ｂ）に示すように、第１層目のカラーフィルタ１０１上に、第２層目のレジストコート２０２を塗布し、このレジストコート２０２に対してマスクを用いて露光及び現像を行うことで、図５（ｃ）に示す第２層目のカラーフィルタ１０２を形成している。

特開平６−２７３６１１号公報

ところで、従来、各層のカラーフィルタが、他のカラーフィルタの層と一部重なってしまうことに起因して、いわゆる色のかぶりが発生してしまうことがある点で改善の余地があった。

例えば、従来のカラーフィルタを形成する従来の手順では、図５（ｃ）に示すように、現像された第２層目のカラーフィルタ１０２の一部が第１層目のカラーフィルタ１０１上に重なってしまう場合がある。そして、この状態でベーキング工程によって第２層目のカラーフィルタ１０２を硬化させると、図５（ｄ）に示すように、第２層目のカラーフィルタ１０２の一部が、隣接する第１層目のカラーフィルタ１０１の上部に被ることによって重畳部Ｗとなって残り、この重畳部Ｗにおいて色のかぶりが発生することがあった。また、第３層目、第４層目等とカラーフィルタを更に形成する場合も同様に、異なるカラーフィルタ同士間で色のかぶりが発生することがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、所望のレジストパターンを適切に形成することができ、カラーフィルタを形成するのに好適なレジストパターンの形成方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、基板上に第１のカラーフィルタ層を形成し、前記第１のカラーフィルタ層に熱流動性レジストを塗布し、パターンを露光及び現像し、その後、焼結加工する際に、前記熱流動性レジストを流動させた後、硬化させることで第２のカラーフィルタ層を形成することを特徴とするレジストパターンの形成方法によって達成される。

本発明のレジストパターンの形成方法によれば、第２のカラーフィルタ層を組成するレジストが熱流動性を有している。そして、現像された熱流動性レジストを焼結加工する際に、該熱流動性レジストが現像された領域において適宜に流動しつつ、硬化する。すると、現像時に熱流動性レジストが第１のカラーフィルタの上面より突出し、その一部が第１のカラーフィルタ上に被っている場合であっても、焼結加工時に流動することで、第１のカラーフィルタ上に被っていた熱流動性レジストが、第２のカラーフィルタ層を形成するべき領域側へ流動することで、第１のカラーフィルタ上で硬化してしまうことを抑制することができる。このため、本発明にかかるレジストの形成方法によれば、カラーフィルタ同士の色のかぶりを防止することができる。

上記レジストパターンの形成方法は、熱流動性レジストを、カラーフィルタ層から隙間をおいた状態で基板上に塗布し、焼結加工する際に表面張力を伴いつつ流動させることが好ましい。こうすれば、第１のカラーフィルタ層と熱流動性レジストの隙間により、第１のカラーフィルタ層と第２のカラーフィルタ層とを基板上に形成する際の誤差が許容されるため、色のかぶりをより確実に防止することができる。

上記レジストパターンの形成方法は、第１のカラーフィルタ層が、基板の平面視において、格子縞状に配置された複数のフィルタ部からなり、複数のフィルタ部が互いに連接されていることが好ましい。こうすれば、熱流動性レジストを焼結加工時に流動させた際に、第１カラーフィルタ層同士の間を通り抜けることがなく、第２のカラーフィルタ層が形成される領域以外の部位に流動してしまうことを防止できる。

本発明によれば、所望のレジストパターンを適切に形成することができ、カラーフィルタを形成するのに好適なレジストパターンの形成方法を提供できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。しかし、本発明は、ここであげる実施形態に限定されるものではない。
図１は、本発明にかかるレジストパターンの形成方法の一実施形態を説明する図である。本実施形態では、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサのような固体撮像素子等に備えられるカラーフィルタ層の要素となるレジストを所定のパターンで形成するための一例として、本発明のレジストパターンの形成方法を適用した。

カラーフィルタ層は、３原色であるＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）、又は、補色のシアン，イエロー，マゼンタの複数のカラーフィルタの要素が配列されて構成されている。

本実施形態では、カラーフィルタを形成する方法として、それぞれ各色の顔料又は染料を含有するフォトレジストを用いて、これらフォトレジストをそのままカラーフィルタとして用いる方法を用いる。

最初に、図１（ａ）に示すように、半導体基板などの基板Ｓ上に、カラーフィルタ層１１を構成する。カラーフィルタ層１１は、任意の１の色（本実施形態ではＲとした。）の顔料又は染料と、感光剤とを含有するポジティブ型又はネガティブ型のフォトレジストを用いて形成されている。以下、カラーフィルタ層１１を、第１のカラーフィルタ層ともいう。

第１のカラーフィルタ層１１の形成する手順は、基板１上にフォトレジストを塗布し、このフォトレジストに、フィルタパターンに対応する遮光部を有するマスクを介して露光を行い、露光部を現像処理することで除去し、フォトレジストをフィルタパターンに対応するパターンで形成する。その後、焼結加工によってフォトレジストを熱硬化することで第１のカラーフィルタ層１１を形成する。

次に、図１（ｂ）に示すように、基板Ｓ上に第１のカラーフィルタ層１１全体を覆うように熱流動性レジスト２２を塗布する。

熱流動性レジスト２２としては、例えば、第１のカラーフィルタ層１１の顔料又は染料以外の色の顔料又は染料と、感光剤を有するとともに、１００℃から２００℃の範囲で流動性を有するとともに、１５０℃から２５０℃の範囲で熱硬化する材料を用いることができる。
具体的には、重合開始剤（例えばラジカル発生剤）及び重合するためのモノマー、ポリマー及び色材（顔料又は染料）から構成される材料を用いることができる。

熱流動性レジスト２２を塗布した後、上記第１のカラーフィルタ層１１と同様に、基板１上に熱流動性レジスト２２を塗布し、この熱流動性レジスト２２に、フィルタパターンに対応する遮光部を有するマスクを介して露光を行い、露光部を現像処理することで除去し（図１（ｃ）参照）、熱流動性レジスト２２をフィルタパターンに対応するパターンで形成する。

現像処理後、パターンに形成された熱流動性レジスト２２に焼結加工工程を行うことで、熱流動性レジスト２２を硬化させることによって、第２のカラーフィルタ層１２が形成される。そして、その容積が僅かに凝縮され、第１のカラーフィルタ層１１と略面一に形成される。このとき、本実施形態では、第２層目のカラーフィルタとなるレジストとして熱流動性レジスト２２を用いて形成する。パターン形成されたレジストは、前もって形成されたカラーフィルタの上面より概ね上方に突出しているが、熱流動性レジスト２２は、焼結加工時に熱が加えられることによって流動するようになる。

熱流動性レジスト２２が熱流動するようになると、仮に、現像処理後においてパターン形成された熱流動性レジスト２２の上面１２ａが第１のカラーフィルタ１１より突出し、且つ、その一部が隣接する第１のカラーフィルタ層１１の上面に被さっている状態であっても、被さっている部分のレジスト要素も焼結加工時の加熱によって流動する。このため、第２のカラーフィルタ層１２として形成されるべき領域の方へ流動するようになり、硬化させた際に、第２のカラーフィルタ層１２の一部が第１のカラーフィルタ層１１の上部に被さった構成となることを抑制することができる。

レジストの形成方法によれば、第２のカラーフィルタ層１２を組成するレジスト２２が熱流動性を有している。そして、現像された熱流動性レジスト２２を焼結加工する際に、該熱流動性レジスト２２が現像された領域において適宜に流動しつつ、硬化する。すると、現像時に熱流動性レジスト２２が第１のカラーフィルタ１１の上面より突出して、且つ、その一部が第１のカラーフィルタ１１上に被っている場合であっても、焼結加工時に流動することで、第１のカラーフィルタ１１上に被っていた熱流動性レジスト２２が、第２のカラーフィルタ層１２を形成するべき領域側へ流動することで、第１のカラーフィルタ１１上で硬化してしまうことを抑制することができる。このため、本発明にかかるレジストパターンの形成方法によれば、カラーフィルタ層１１，１２同士の色のかぶりを防止することができる。
従って、本発明によれば、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサのような固体撮像素子に好適で、より正確なフィルタパターンを有するカラーフィルタ層を形成することができる。

図２は、本発明にかかるレジストパターンの形成方法の別の実施形態を説明する図である。
図２（ａ），（ｂ）に示すように、レジストパターンの形成方法は、熱流動性レジスト２２を、第１のカラーフィルタ層１１から隙間１３をおいた状態で基板Ｓ上に塗布し、焼結加工する際に表面張力を伴いつつ流動させることが好ましい。こうすれば、第１のカラーフィルタ層１１とパターン形成された熱流動性レジスト２２の隙間１３により、焼結加工する場合に、第１のカラーフィルタ層１１と第２のカラーフィルタ層１２とを基板Ｓ上に形成する際の誤差が許容されるため、色のかぶりをより確実に防止することができる。

次に、カラーフィルタ層のパターンについて説明する。
図３は、第１のカラーフィルタ層のパターンの一例を示す図である。図３は、基板Ｓ（図１及び２参照）を平面視した状態で、第１のカラーフィルタ層１１が、それぞれ略四角形状を有する複数のフィルタ部１１ａからなり、これら複数のフィルタ部１１ａが格子縞状に配置されることで形成されている。フィルタ部１１ａは、それぞれの四隅Ｃにおいて、隣接するフィルタ部１１ａに点接触するように形成されている。

このようにカラーフィルタ層１１をパターン形成すれば、図１及び図２に示すように、熱流動性レジスト２２を焼結加工時に流動させた際に、第１カラーフィルタ層１１同士の間を通り抜けることがなく、第２のカラーフィルタ層を組成する熱流動性レジスト２２が形成される領域以外の部位に流動してしまうことを防止できる。

また、図４は、第１のカラーフィルタ層のパターンの他の例を示す図である。図４に示す第１のカラーフィルタ層１１は、基板Ｓ（図１及び２参照）を平面視した状態で、それぞれ略四角形状を有する複数のフィルタ部２１ａからなり、これら複数のフィルタ部２１ａが格子縞状に配置されることで形成されている点で図３のものと共通する。図４に示す第１のカラーフィルタ層１１では、それぞれのフィルタ部２１ａが、その四隅Ｃにおいて、隣接する他のフィルタ部２１ａとの間に連接部２１ｂを介して連接するように形成されている。連接部２１ｂは、基板Ｓの平面視において所定の面積を有する領域であって、フィルタ部２１ａと同様のレジスト材料を用いて一体に露光及び現像によって形成される。こうすれば、第２のカラーフィルタ層を組成する熱流動性レジスト２２が形成される領域以外の部位に流動してしまうことをより確実に防止することができる。

本発明にかかるレジストパターンの形成方法の一実施形態を説明する図である。 本発明にかかるレジストパターンの形成方法の別の実施形態を説明する図である。 第１のカラーフィルタ層のパターンの一例を示す図である。 第１のカラーフィルタ層のパターンの他の例を示す図である。 カラーフィルタをパターン形成する従来の手順を説明する図である。

符号の説明

１１ 第１のカラーフィルタ層
１２ 第２のカラーフィルタ層
１３ 隙間
２２ 熱流動性レジスト
Ｓ 基板

Claims (3)

1. 基板上に第１のカラーフィルタ層を形成し、
   前記第１のカラーフィルタ層に熱流動性レジストを塗布し、パターンを露光及び現像し、その後、焼結加工する際に、前記熱流動性レジストを流動させつつ、硬化させることで第２のカラーフィルタ層を形成することを特徴とするレジストパターンの形成方法。
2. 前記熱流動性レジストを、前記第１のカラーフィルタ層から隙間をおいた状態で前記基板上に塗布し、焼結加工する際に表面張力を伴いつつ流動させることを特徴とする請求項１に記載のレジストパターンの形成方法。
3. 前記第１のカラーフィルタ層が、前記基板の平面視において、格子縞状に配置された複数のフィルタ部からなり、前記複数のフィルタ部が互いに連接されていることを特徴とする請求項１に記載のレジストパターンの形成方法。

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