JP2010204154A - Method of manufacturing color filter and solid state imaging element - Google Patents
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本発明は、固体撮像素子や液晶表示装置用のカラーフィルタの製造方法、及びこの製造方法で製造されたカラーフィルタを備える固体撮像素子に関するものである。 The present invention relates to a manufacturing method of a color filter for a solid-state imaging device or a liquid crystal display device, and a solid-state imaging device including a color filter manufactured by the manufacturing method.
固体撮像素子には、受光素子(フォトダイオード)及び保護膜等が形成された半導体基板と、この半導体基板上に2次元配列された赤色画素、緑色画素、青色画素からなるカラーフィルタとが設けられている。近年、固体撮像素子の画素数の増加は顕著であり、従来と同じインチサイズの固体撮像素子と比較した場合、画素サイズの縮小化は顕著である。また、画素サイズが縮小するのにつれて、色分離の性能要求は厳しくなり、色シェーディング特性、混色防止などのデバイス特性維持のため、カラーフィルタに求められる性能として、薄膜化、矩形化、及び各着色画素間に色同士が重なり合うオーバーラップ領域を無くす等が要求されている。 The solid-state imaging device is provided with a semiconductor substrate on which a light receiving element (photodiode) and a protective film are formed, and a color filter composed of a red pixel, a green pixel, and a blue pixel two-dimensionally arranged on the semiconductor substrate. ing. In recent years, the increase in the number of pixels of a solid-state image sensor has been remarkable, and the pixel size has been significantly reduced when compared with a solid-state image sensor having the same inch size as a conventional one. In addition, as the pixel size is reduced, the performance requirements for color separation become stricter. To maintain device characteristics such as color shading characteristics and color mixing prevention, the performance required for color filters includes thinning, rectangularization, and coloring. There is a demand for eliminating an overlap region in which colors overlap between pixels.
このようなカラーフィルタの製造方法として、以前からフォトリソ方法が多く用いられている。フォトリソ法は、支持体上に着色感光性組成物を塗布・乾燥させて着色層を形成した後、この着色層をパターン露光・現像・ベーキングして第1色目(例えば緑色)の着色画素を形成し、以下同様にして残りの色の着色画素を形成する方法である。着色感光性組成物としては、例えば、アルカリ可溶性樹脂に光重合性モノマーと光重合開始剤を含有したものが用いられる。フォトリソ法は、製造工程が半導体製造のフォトリソプロセスに準じているため、初期投資の抑制が可能であり、更にフォトリソプロセスの高精度な露光、重ね合わせ精度などにより、カラーフィルタを製造するのに好適な方法として広く利用されている。 As a method for producing such a color filter, a photolithographic method has been widely used. In the photolithography method, a colored photosensitive composition is applied and dried on a support to form a colored layer, and then the colored layer is subjected to pattern exposure, development, and baking to form a colored pixel of the first color (for example, green). In the same manner, the remaining colored pixels are formed. As the colored photosensitive composition, for example, an alkali-soluble resin containing a photopolymerizable monomer and a photopolymerization initiator is used. The photolithographic method can reduce initial investment because the manufacturing process conforms to the photolithographic process of semiconductor manufacturing, and is suitable for manufacturing color filters due to high-precision exposure and overlay accuracy of the photolithographic process. It is widely used as a new method.
ところで、固体撮像素子の受光面に入射する光は、必ずしも受光面に対して垂直かつ互いに平行であるとは限らず、受光面に対して斜め方向から入射する場合がある。このため、カラーフィルタの各着色画素が互いに面で接していると、光が例えば緑色画素に斜めに入射した時に、この光が緑色画素から隣接する青色画素に漏れ出すおそれがある。その結果、本来は青色画素に対応する受光素子への入射光がない場合にも関わらず、このフォトダイオードからの出力が発生する。つまり、混色が発生する。 Incidentally, the light incident on the light receiving surface of the solid-state imaging device is not necessarily perpendicular to the light receiving surface and parallel to each other, and may be incident on the light receiving surface from an oblique direction. For this reason, when the colored pixels of the color filter are in contact with each other on the surface, when light is incident on the green pixel obliquely, for example, the light may leak from the green pixel to the adjacent blue pixel. As a result, an output from the photodiode is generated even though there is no incident light on the light receiving element corresponding to the blue pixel. That is, color mixing occurs.
また、感光性組成物を用いるフォトリソグラフィー法では、光開始剤、モノマーなどの感光性硬化成分にアルカリ可溶の樹脂を含有させる必要があり、全固形分中に占める着色剤の含有量が相対的に低下してしまうため、結果として膜厚が厚くなるデメリットがある。また、光硬化性成分を有するため、その組成分の厚みがカラーフィルタの膜厚に影響し、0.7μm以下の膜厚を実現するのが困難である。その結果、色シェーディング(色ムラ)が悪化したり、上述の混色が発生し易くなる。 Further, in the photolithography method using a photosensitive composition, it is necessary to contain an alkali-soluble resin in a photosensitive curing component such as a photoinitiator and a monomer, and the content of the colorant in the total solid content is relatively As a result, there is a demerit that the film thickness increases. Moreover, since it has a photocurable component, the thickness of the composition affects the film thickness of the color filter, and it is difficult to realize a film thickness of 0.7 μm or less. As a result, color shading (color unevenness) is deteriorated and the above-mentioned color mixture is likely to occur.
混色の問題を解決する方法として、隣接する着色画素へ光が漏れないように、例えばカラーフィルタの各着色画素の境界に分離壁を設ける方法が良く知られている。分離壁は、例えば各着色画素よりも屈折率の低い低屈折材料で形成されており、着色画素から入射した光を元の着色画素に向けて反射する(特許文献1参照)。また、フォトリソ法を用いた場合の問題を解決する方法として、光硬化性成分を含まない非感光性の材料を用いてカラーフィルタを形成する方法が良く知られている。 As a method for solving the problem of color mixture, for example, a method of providing a separation wall at the boundary of each color pixel of a color filter is well known so that light does not leak to adjacent color pixels. The separation wall is made of, for example, a low refractive material having a refractive index lower than that of each colored pixel, and reflects light incident from the colored pixel toward the original colored pixel (see Patent Document 1). As a method for solving the problem in the case of using the photolithographic method, a method of forming a color filter using a non-photosensitive material that does not contain a photocurable component is well known.
特許文献2には、混色及びフォトリソ法の問題を同時に解決可能なカラーフィルタの製造方法が記載されている。特許文献2では、半導体基板上に分離層を形成した後、この分離層をドライエッチングして、分離層に第1色目の着色画素に対応する開口部を形成する。次いで、この開口部を埋めるように第1色目の着色層を半導体基板上に形成した後、分離層の表面が露出するまで、第1色目の着色層の表面に化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)処理を施す。これにより、開口部に第1色目の着色画素が形成される。以下、同様にしてドライエッチング・着色層形成・CMPの各工程を順番に繰り返すことで、残りの着色画素が形成されるとともに、各着色画素の境界に分離壁が形成される。
しかしながら、ドライエッチング・着色層形成・CMPの各工程を順番に繰り返す特許文献2に記載の方法では、例えばN色のカラーフィルタを形成する場合に、CMP工程をN回繰り返す必要があるため、コストと工程数が増加するという問題が発生する。
However, in the method described in
また、CMP工程を行う際に、分離層の研磨レートが各着色層の研磨レートとほぼ同じ場合、或いは各着色層の研磨レートよりも高い場合には、各着色層を削り過ぎてしまうおそれがある。その結果、各着色画素の厚みが所望の厚みより薄くなることで、各着色画素を透過する光の量が変化して、カラーフィルタの光学特性が変化するおそれがある。これを防止するため、研磨レートが低い研磨ストッパー層を分離層上に形成し、この研磨ストッパー層をCMPの終点検出に用いる方法が考えられるが、この場合には、カラーフィルタを形成するために必要な材料の種類が増えてしまうため、コストが増加するという問題が発生する。 Further, when performing the CMP step, if the polishing rate of the separation layer is substantially the same as the polishing rate of each colored layer, or higher than the polishing rate of each colored layer, there is a risk that each colored layer will be excessively shaved. is there. As a result, when the thickness of each colored pixel becomes thinner than a desired thickness, the amount of light transmitted through each colored pixel may change, and the optical characteristics of the color filter may change. In order to prevent this, a method of forming a polishing stopper layer having a low polishing rate on the separation layer and using this polishing stopper layer for end point detection of CMP can be considered, but in this case, in order to form a color filter Since the types of necessary materials increase, there arises a problem that costs increase.
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、混色を抑制して色再現性に優れたカラーフィルタを低コストに製造するカラーフィルタの製造方法、この製造方法で製造されたカラーフィルタを備える固体撮像素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and a color filter manufacturing method for manufacturing a color filter that suppresses color mixing and has excellent color reproducibility at low cost, and a color filter manufactured by this manufacturing method. It aims at providing a solid-state image sensor provided with.
上記目的を達成するため、本発明のカラーフィルタの製造方法は、基板の表面を保護する保護層上に2次元配列された複数色の着色画素と、異なる前記着色画素間の境界に設けられた分離壁とからなるカラーフィルタの製造方法において、前記基板上に前記保護層を形成する保護層形成工程と、前記保護層に凹部を形成する凹部形成工程と、前記保護層上に、少なくとも前記凹部を埋めるように前記分離壁の材料層を形成する材料層形成工程と、前記凹部上の前記材料層をエッチングして、前記分離壁となる箇所が残るように開口部を形成する開口部形成工程と、前記材料層上に、前記開口部を埋めるように着色ベタ層を形成する着色ベタ層形成工程と、前記開口部形成工程及び前記着色ベタ層形成工程を交互に複数回繰り返して、前記材料層に前記複数色の着色画素にそれぞれ対応した開口部を順番に形成するとともに、当該開口部が形成される度にその開口部を埋めるように、当該開口部に対応した色の着色ベタ層を前記材料層上に順番に積層する繰り返し工程と、前記繰り返し工程後、前記保護層の前記凹部の周縁部が露出するまで、前記着色ベタ層及び前記材料層の各表面に平坦化処理を施して、前記凹部上に前記複数色の着色画素及び前記分離壁を形成する平坦化処理工程と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a color filter manufacturing method of the present invention is provided at a boundary between a plurality of colored pixels arranged two-dimensionally on a protective layer protecting the surface of a substrate and the different colored pixels. In the method for producing a color filter comprising a separation wall, a protective layer forming step for forming the protective layer on the substrate, a concave portion forming step for forming a concave portion in the protective layer, and at least the concave portion on the protective layer Forming a material layer for forming the separation wall so as to fill a gap, and forming an opening so as to leave a portion to be the separation wall by etching the material layer on the recess. And a colored solid layer forming step of forming a colored solid layer on the material layer so as to fill the opening, and the opening forming step and the colored solid layer forming step are alternately repeated a plurality of times to obtain the material. In order to form the openings corresponding to the colored pixels of the plurality of colors in order, and to fill the openings every time the openings are formed, the colored solid layer corresponding to the openings A repeating step of sequentially laminating on the material layer, and after the repeating step, until the peripheral portion of the concave portion of the protective layer is exposed, each surface of the colored solid layer and the material layer is subjected to a planarization treatment, A flattening treatment step of forming the plurality of colored pixels and the separation wall on the concave portion.
前記分離壁は、前記複数色の着色画素よりも屈折率の低い材料で形成されることが好ましい。また、前記分離壁は、多孔質シリカを好適に用いることができる。これにより、ある着色画素から分離壁を間に挟んで隣接する着色画素への光漏れが防止されるため、混色の発生を抑えることができる。 The separation wall is preferably formed of a material having a refractive index lower than that of the colored pixels of the plurality of colors. Moreover, the said separation wall can use a porous silica suitably. Thereby, since light leakage from a certain colored pixel to an adjacent colored pixel with a separation wall interposed therebetween is prevented, the occurrence of color mixing can be suppressed.
前記分離壁は、前記材料層の膜厚方向と直交する方向における線幅が0.05μm以上0.20μm以下であることが好ましい。これにより、混色の防止(0.05μm以上)と、カラーフィルタの全領域に対する各色画素の面積比率を高くすること(0.20μm以下)とを両立させることができる。 The separation wall preferably has a line width of 0.05 μm or more and 0.20 μm or less in a direction orthogonal to the film thickness direction of the material layer. As a result, it is possible to achieve both prevention of color mixing (0.05 μm or more) and an increase in the area ratio of each color pixel to the entire region of the color filter (0.20 μm or less).
前記平坦化処理は、化学機械研磨処理により行われることが好ましい。 The planarization process is preferably performed by a chemical mechanical polishing process.
前記凹部形成工程は、ドライエッチング法により行われることが好ましい。また、前記開口部形成工程は、ドライエッチング法により行われることが好ましい。ドライエッチング法を用いることで、例えばウエットエッチングを行う場合よりもパターン断面をより矩形状に形成することができる。 The recess forming step is preferably performed by a dry etching method. The opening forming step is preferably performed by a dry etching method. By using the dry etching method, for example, the pattern cross section can be formed in a more rectangular shape than when wet etching is performed.
また、本発明の固体撮像素子は、請求項1ないし7いずれか記載のカラーフィルタの製造方法により製造されたカラーフィルタを備えたことを特徴とする。 A solid-state imaging device according to the present invention includes a color filter manufactured by the method for manufacturing a color filter according to any one of claims 1 to 7.
本発明のカラーフィルタの製造方法及び固体撮像素子は、基板上に保護層を形成する第1ステップと、この保護層に凹部37を形成する第2ステップと、この凹部を埋めるように、保護層上に材料層を形成する第3ステップと、材料層に開口部を形成する第5ステップと、この開口部を埋めるように、着色ベタ層を材料層上に形成する第6ステップと、第5ステップと第6ステップを交互に繰り返して、開口部が形成される度にその開口部を埋めるように、着色ベタ層を材料層上に順番に積層する第6ステップと、保護層の凹部の周縁部が露出するまで、各着色ベタ層及び材料層の各表面に平坦化処理を施す第7ステップとを経て、分離層を有するカラーフィルタを製造するようにしたので、凹部の周縁部を研磨ストッパーとして機能させることができる。このため、研磨ストッパーを別途形成する必要がなくなるので、カラーフィルタを形成するのに必要な材料の数を減らすことができる。また、平坦化処理の実行回数を1回に減らすことができる。その結果、混色を抑制して色再現性に優れたカラーフィルタを低コストに製造することができる。
The color filter manufacturing method and solid-state imaging device according to the present invention include a first step of forming a protective layer on a substrate, a second step of forming a
また、本発明では、カラーフィルタを保護層の凹部に形成するとともに、平坦化処理によりカラーフィルタの表面と保護層の表面とが平坦化されるため、カラーフィルタの膜厚と、凹部の深さとが等しくなる。このため、凹部の深さを調整することで、カラーフィルタの膜厚を容易に調整することができる。 In the present invention, the color filter is formed in the concave portion of the protective layer, and the surface of the color filter and the surface of the protective layer are flattened by the flattening treatment. Are equal. For this reason, the film thickness of a color filter can be easily adjusted by adjusting the depth of a recessed part.
図1に示すように、固体撮像装置9は、矩形状の固体撮像素子10と、固体撮像素子10の上方に保持され、この固体撮像素子10を封止する透明なカバーガラス11とからなる。
As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device 9 includes a rectangular solid-
固体撮像素子10は、その受光面となる撮像部10aに結像した光学像を光電変換して、画像信号として出力する。この固体撮像素子10は、2枚の基板を積層した積層基板12からなる。積層基板12は、同サイズの矩形状のチップ基板12a及び回路基板12bからなり、チップ基板12aの裏面に回路基板12bが積層されている。
The solid-
チップ基板12aとして用いられる基板の種類は特に限定されず、液晶表示素子等に用いられるソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス及びこれらに透明導電膜を付着させたものや、固体撮像素子等に用いられる光電変換素子基板、例えばシリコン基板、酸化膜、窒化シリコン等が用いられる。
The kind of the substrate used as the
チップ基板12aの表面中央部には、撮像部10aが設けられている。また、チップ基板12aの表面縁部には、複数の電極パッド17が設けられている。電極パッド17は、チップ基板12aの表面に設けられた図示しない信号線(ボンディングワイヤでも可)を介して、撮像部10aに電気的に接続されている。
An
回路基板12bの裏面には、前述の各電極パッド17の略下方位置にそれぞれ外部接続端子18が設けられている。各外部接続端子18は、積層基板12を垂直に貫通する貫通電極19を介して、それぞれ電極パッド17に接続されている。また、各外部接続端子18は、図示しない配線を介して、固体撮像素子10の駆動を制御する制御回路、及び固体撮像素子10から出力される撮像信号に画像処理を施す画像処理回路等に接続されている。
図2に示すように、撮像部10aは、受光素子21、カラーフィルタ22、マイクロレンズ23等の半導体基板25上に設けられた各部から構成される。図2(他の図も同様)では、各部を明確にするため、相互の厚みや幅の比率は無視して一部誇張して表示している。
As shown in FIG. 2, the
半導体基板25は、前述のチップ基板12aと同様の周知の各種基板が用いられる。半導体基板25の表層にはpウェル層26が形成されている。このpウェル層26内には、n型層からなり光電変換により信号電荷を生成して蓄積する受光素子21が正方格子状(ハニカム状でも可)に配列形成されている。
As the
受光素子21の一方の側方には、pウェル層26の表層の読み出しゲート部27を介して、n型層からなる垂直転送路28が形成されている。また、受光素子21の他方の側方には、p+ 型層からなる素子分離領域29を介して、隣接画素に属する垂直転送路28が形成されている。読み出しゲート部27は、受光素子21に蓄積された信号電荷を垂直転送路28に読み出すためのチャネル領域である。
On one side of the
半導体基板25の表面上には、ONO(Oxide−Nitride−Oxide)膜からなるゲート絶縁膜31が形成されている。このゲート絶縁膜31上には、垂直転送路28、読み出しゲート部27、及び素子分離領域29の略直上を覆うように、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンからなる垂直転送電極32が形成されている。垂直転送電極32は、垂直転送路28を駆動して電荷転送を行わせる駆動電極と、読み出しゲート部27を駆動して信号電荷読み出しを行わせる読み出し電極として機能する。信号電荷は、垂直転送路28から図示しない水平転送路及び出力部(フローティングディフュージョンアンプ)に順に転送された後、電圧信号として出力される。
A
垂直転送電極32上には、その表面を覆うようにタングステン等からなる遮光膜34が形成されている。遮光膜34は、受光素子21の直上位置に開口部を有し、それ以外の領域を遮光している。遮光膜34上には、BPSG(borophospho silicate glass)からなる絶縁膜35、及び本発明の保護層に相当し、P−SiNからなるデバイス保護層(パッシベーション膜ともいう)36等が設けられている。
A
デバイス保護層36は、受光素子21等が形成された半導体基板25の表面を外的な損傷から保護するための被膜であり、機械的損傷、化学的損傷、及び電気的損傷等から受光素子21等を保護する。デバイス保護層36は、高温下(例えば500〜800℃)でCVD法等を用いて窒化シリコン(Si3 N4 )等により形成される。デバイス保護層36としては、窒化シリコン以外に、酸化シリコン(SiO2 )、ガラス(PSG)、ポリイミドなどが挙げられ、特に窒化シリコンが不純物の拡散抑制、イオンの進入の抑制、高耐湿性の観点から特に好ましい。
The
図3に示すように、デバイス保護層36には、カラーフィルタ22の形成領域(着色画素形成領域)として略矩形状の凹部37が形成されている。このため、デバイス保護層36は、その凹部37以外の部分の厚みがカラーフィルタ22の膜厚よりも大きくなるように形成されている。このデバイス保護膜36を、デバイス信頼性が確保できる可能な限り薄膜で形成することで、デバイス(撮像部10a)を薄膜化することができる。
As shown in FIG. 3, a substantially
デバイス保護層36の最薄膜部(凹部37の下部)の膜厚は、0.10μm以上であることが好ましい。最薄膜部の膜厚は、デバイス保護層として機能を確保する点で、より好ましくは0.15μm以上であり、特に好ましくは0.20μm以上である。なお、固体撮像素子10の厚みを抑えるためには、0.5μm以下であることが好ましい。
The film thickness of the thinnest part of the device protective layer 36 (the lower part of the recess 37) is preferably 0.10 μm or more. The film thickness of the thinnest part is more preferably 0.15 μm or more, particularly preferably 0.20 μm or more, from the viewpoint of ensuring the function as the device protective layer. In addition, in order to suppress the thickness of the solid-
デバイス保護膜36の凹部37の周縁部は、カラーフィルタ22の形成時(CMP処理時)に研磨ストッパー部38部となる。すなわち、デバイス保護膜36に研磨ストッパーとしての機能を持たせることができる。
The peripheral edge portion of the
カラーフィルタ22は、その表面がデバイス保護層36と略面一になるように形成されている。なお、以下の説明では、領域を区切らずに半導体基板25上に形成されている着色ベタ層(膜)を「着色(赤色、緑色、青色)層」といい、カラーフィルタ22を構成する要素を「着色(赤色、緑色、青色)画素」という。
The color filter 22 is formed so that the surface thereof is substantially flush with the
図2に戻って、カラーフィルタ22は、2次元配列された複数色の透過性の着色画素、具体的には赤色画素40R、青色画素40B、緑色画素40Gから構成されている。各色画素40R,40G,40Bは、それぞれ受光素子21の上方位置に形成されている。緑色画素40Gは市松模様に形成されるとともに、赤色画素40R及び青色画素40Bは各緑色画素40Gの間に形成される(図25参照)。なお、図2〜図24では、カラーフィルタ22が3色の着色画素から構成されていることを説明するために、各色画素40R,40G,40Bを1列に並べて表示している。
Returning to FIG. 2, the color filter 22 includes a plurality of transmissive colored pixels of two-dimensional arrangement, specifically, a
各色画素40R,40G,40Bは、感光性成分(フォトリソ成分)を含まない公知の着色組成物、例えば着色熱硬化性組成物で形成されている。これにより、各色画素40R,40G,40Bの材料(組成物)に感光性成分を含有させる必要がなくなるので、固形分中の色材比率を高めることができ、カラーフィルタ22を薄膜化することができる。カラーフィルタ22が薄膜化されると、斜め光成分の透過量を低減することができ、色シェーディング特性が改善される。また、薄層化ができることにより、デバイスの小型化に寄与することができる。
Each of the
各色画素40R,40G,40Bの境界には、各色画素40R,40G,40Bを互いに隔てて分離することで、各色の混色を防止する分離壁41が形成されている。分離壁41は、その壁面がチップ基板12aの法線方向と略平行になるようにドライエッチング法で形成される。このため、各色画素40R,40G,40Bは、その角部が丸まることなく、断面が矩形状に形成される。
分離壁41は、各色画素40R,40G,40Bよりも屈折率の低い低屈折材料で形成された低屈折率層(光反射層)であり、隣接する着色画素から斜め光が入射した時には、光を元の着色画素に向けて反射させる。各色画素40R,40G,40Bの屈折率は、1.55〜1.65であるので、分離壁41(低屈折率材料)の屈折率nをn≦1.5とすることで、各色画素40R,40G,40Bとの屈折率差を設けることができる。分離壁41の屈折率nとしては、より好ましくは1.45以下であり、各色画素40R,40G,40Bとの屈折率差をより大きくとる観点から、最も好ましくは1.4以下である。
The
低屈折材料としては、ガラス(n=1.52)、フッ素系ポリマー(n=1.3〜1.4)、シロキサンポリマー(n=1.5)などが挙げられる。フッ素系ポリマーとしてJSR社製のオプスター低屈折率材料JNシリーズ、シロキサンポリマーとして東レ社製のNR、LSシリーズなどが挙げられるが、本発明では多孔質シリカを用いる。 Examples of the low refractive material include glass (n = 1.52), fluorine-based polymer (n = 1.3 to 1.4), and siloxane polymer (n = 1.5). Examples of the fluorine-based polymer include Opstar low refractive index material JN series manufactured by JSR, and examples of the siloxane polymer include NR and LS series manufactured by Toray Industries, Inc. In the present invention, porous silica is used.
多孔質シリカ[SiO2 膜の多孔質層(シリカ;n=1.22〜1.35)]は、一般的にはLow−k剤と称されるものである。Low−k剤とは、LSI配線を支える層間絶縁材料として使われる誘電率の低い材料であり、誘電率が低いという性能に加えて低屈折率であるという特徴を持つ。Low−k剤は、極めて微細なポア(空乏)を多数含むことで素材の誘電率(k)及び屈折率を下げることができるが、その一方で機械的強度が弱い。このため、Low−k剤は、シロキサンポリマーなどに代表されるSOG(Spin On Glass)膜と比較してCMPの耐性が低いため、加工が容易である。本発明のLow−k剤には、SOD(Spin On Dielectric:塗布型)を好ましく使用することができる。 Porous silica [porous layer of SiO 2 film (silica; n = 1.21 to 1.35)] is generally referred to as a low-k agent. A low-k agent is a material having a low dielectric constant used as an interlayer insulating material for supporting LSI wiring, and has a feature of a low refractive index in addition to the performance of a low dielectric constant. A low-k agent can reduce the dielectric constant (k) and refractive index of a material by containing a large number of extremely fine pores (depletion), but has a low mechanical strength. For this reason, the Low-k agent is easy to process because it has a lower resistance to CMP than an SOG (Spin On Glass) film typified by a siloxane polymer. For the Low-k agent of the present invention, SOD (Spin On Dielectric: coating type) can be preferably used.
このように分離壁41を多孔質シリカで形成することで、分離壁41を光反射層とすることができる。例えば、斜め光が緑色画素40に入射すると、入射した光の一部は緑色画素40Gを透過するが、残りは隣の青色画素40Bに漏れ出そうとする。この漏れ出そうとする光は、分離壁41に対する入射角度が臨界角以上の時は分離壁41で全反射するため、青色画素40Bへの光漏れが抑制される。
Thus, the
また、漏れ出そうとする光が緑色画素40Gへ全反射することで、緑色画素40Gを透過する光の透過量が増加する。すなわち、各色画素40R,40G,40B内においてレンズ効果が得られるので、各色画素40R,40G,40B(カラーフィルタ22)を集光手段として機能させることができる。これにより、混色の防止、及び透過光増加による受光素子21の感度アップを図ることができる。
In addition, the amount of light transmitted through the
分離壁41のカラーフィルタ22の厚み方向と直交する方向における線幅(以下、単に線幅という)は、0.05μm以上0.2μm以下に形成されている。分離壁41の線幅が前述の範囲内(0.02μm以下)であると、カラーフィルタ22の全領域に対する各色画素40R,40G,40Bの面積比率を高くすることができるので、各色画素40R,40G,40Bの色純度を向上させることができる。また、分離壁41の線幅が0.05μm以上であれば、低屈折率層として機能させることができる。なお、分離壁41の厚みは、好ましくは0.08μm以上0.15μm以下である。
A line width (hereinafter simply referred to as a line width) in a direction orthogonal to the thickness direction of the color filter 22 of the
平坦化膜42は、カラーフィルタ22の上面を覆うように形成されており、平坦な上面を有している。マイクロレンズ23は、凸面を上にして設けられたレンズであり、平坦化膜42の上面且つ各受光素子21の上方に設けられている。各マイクロレンズ23は、被写体からの光を効率良く各受光素子21へ導く。なお、カラーフィルタ層直下に光電変換層を有する撮像装置(例としてパンクロマチック有機光電変換膜を有する素子)などは、カラーフィルタと光電変換層の距離が近く、且つ光電変換層の開口面積が大きいため、カラーフィルタ上層にマイクロレンズを有さずとも光の集光効率を劣化させない。このような構造にも本発明は適用可能である。
The
[赤色・緑色・青色熱硬化性組成物]
次に、各色画素40R,40G,40Bの材料である非感光性の着色熱硬化性組成物(赤色・青色・緑色熱硬化性組成物)について説明を行う。赤色・緑色・青色熱硬化性組成物は、着色剤と、熱硬化性化合物とを含み、全固形分中における着色剤濃度は30質量%以上100質量%未満であることが好ましい。着色剤濃度を高めることにより、より薄膜のカラーフィルタを形成することができる。
[Red / Green / Blue Thermosetting Composition]
Next, the non-photosensitive colored thermosetting composition (red / blue / green thermosetting composition) that is a material of each of the
<着色剤>
着色剤としては、特に限定されず、従来公知の種々の染料や顔料を1種又は2種以上混合して用いることができる。
<Colorant>
The colorant is not particularly limited, and various conventionally known dyes and pigments can be used alone or in combination.
顔料としては、従来公知の種々の無機顔料または有機顔料を挙げることができる。また、無機顔料であれ有機顔料であれ、高透過率であることが好ましいことを考慮すると、平均粒子径がなるべく小さい顔料の使用が好ましく、ハンドリング性をも考慮すると、上記顔料の平均粒子径は、0.01μm〜0.1μmが好ましく、0.01μm〜0.05μmがより好ましい。 Examples of the pigment include conventionally known various inorganic pigments or organic pigments. Further, considering that it is preferable to have a high transmittance, whether it is an inorganic pigment or an organic pigment, it is preferable to use a pigment having an average particle size as small as possible, and considering the handling properties, the average particle size of the pigment is 0.01 μm to 0.1 μm is preferable, and 0.01 μm to 0.05 μm is more preferable.
このような顔料として、以下のものを挙げることができる。但し本発明は、これらに限定されるものではない。 The following can be mentioned as such a pigment. However, the present invention is not limited to these.
C.I.ピグメント・イエロー11,24,108,109,110,138,139,150,151,154,167,180,185;
C.I.ピグメント・オレンジ36,71;
C.I.ピグメント・レッド122,150,171,175,177,209,224,242,254,255,264;
C.I.ピグメント・バイオレット19,23,32;
C.I.ピグメント・ブルー15:1,15:3,15:6,16,22,60,66;
C.I.ピグメント・グリーン7,36,58
C.I.ピグメント・ブラック1、カーボンブラック
C. I. Pigment yellow 11,24,108,109,110,138,139,150,151,154,167,180,185;
C. I.
C. I. Pigment red 122,150,171,175,177,209,224,242,254,255,264;
C. I.
C. I. Pigment blue 15: 1, 15: 3, 15: 6, 16, 22, 60, 66;
C. I.
C. I. Pigment Black 1, Carbon Black
本発明において、着色剤が染料である場合には、染料を組成物中に均一に溶解して非感光性の着色熱硬化性樹脂組成物を得ることができる。このような染料としては、特に制限はなく、カラーフィルタ用として公知の染料が使用できる。 In the present invention, when the colorant is a dye, the dye can be uniformly dissolved in the composition to obtain a non-photosensitive colored thermosetting resin composition. There is no restriction | limiting in particular as such a dye, A well-known dye can be used for color filters.
化学構造としては、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリフェニルメタン系、アントラキノン系、アンスラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサテン系、フタロシアニン系、ペンゾピラン系、インジゴ系等の染料が使用できる。 The chemical structure is pyrazole azo, anilino azo, triphenyl methane, anthraquinone, anthrapyridone, benzylidene, oxonol, pyrazolotriazole azo, pyridone azo, cyanine, phenothiazine, pyrrolopyrazole azomethine, Xanthene-based, phthalocyanine-based, benzopyran-based and indigo-based dyes can be used.
着色熱硬化性組成物の全固形分中の着色剤含有率は特に限定はされないが、好ましくは30質量%以上100質量%未満であり、より好ましくは50〜80質量%である。30質量%以上とすることでカラーフィルタとして適度な色度を得ることができる。また、100質量%未満とすることで硬化を充分に進めることができ、膜としての強度低下を抑制することができる。 The colorant content in the total solid content of the colored thermosetting composition is not particularly limited, but is preferably 30% by mass or more and less than 100% by mass, and more preferably 50 to 80% by mass. By setting the content to 30% by mass or more, an appropriate chromaticity as a color filter can be obtained. Moreover, hardening can fully be advanced by setting it as less than 100 mass%, and the strength reduction as a film | membrane can be suppressed.
<熱硬化性化合物>
熱硬化性化合物としては、加熱により膜硬化を行えるものであれば特に限定はなく、例えば、熱硬化性官能基を有する化合物を用いることができる。このような熱硬化性化合物としては、例えば、エポキシ基、メチロール基、アルコキシメチル基およびアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも1つの基を有するものが好ましい。
<Thermosetting compound>
The thermosetting compound is not particularly limited as long as the film can be cured by heating. For example, a compound having a thermosetting functional group can be used. As such a thermosetting compound, for example, a compound having at least one group selected from an epoxy group, a methylol group, an alkoxymethyl group, and an acyloxymethyl group is preferable.
更に好ましい熱硬化性化合物としては、(a)エポキシ化合物、(b)メチロール基、アルコキシメチル基及びアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも1つの置換基で置換された、メラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物又はウレア化合物、(c)メチロール基、アルコキシメチル基及びアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも1つの置換基で置換された、フェノール化合物、ナフトール化合物又はヒドロキシアントラセン化合物、が挙げられる。これらの中でも熱硬化性化合物としては、多官能エポキシ化合物が特に好ましい。 More preferable thermosetting compounds include (a) an epoxy compound, (b) a melamine compound, a guanamine compound, and a glycoluril substituted with at least one substituent selected from a methylol group, an alkoxymethyl group, and an acyloxymethyl group. Examples thereof include a compound or a urea compound, (c) a phenol compound, a naphthol compound or a hydroxyanthracene compound substituted with at least one substituent selected from a methylol group, an alkoxymethyl group and an acyloxymethyl group. Among these, a polyfunctional epoxy compound is particularly preferable as the thermosetting compound.
(a)エポキシ化合物としては、エポキシ基を有し、かつ架橋性を有するものであればいずれであってもよく、例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、へキサンジオールジグリシジルエーテル、ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル、フタル酸ジグリシジルエステル、N,N−ジグリシジルアニリン等の2価のグリシジル基含有低分子化合物;同様に、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリメチロールフェノールトリグリシジルエーテル、TrisP−PAトリグリシジルエーテル等に代表される3価のグリシジル基含有低分子化合物;同様に、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、テトラメチロールビスフェノールAテトラグリシジルエーテル等に代表される4価のグリシジル基含有低分子化合物;同様に、ジペンタエリスリトールペンタグリシジルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサグリシジルエーテル等の多価グリシジル基含有低分子化合物;ポリグリシジル(メタ)アクリレート、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物等に代表されるグリシジル基含有高分子化合物、等が挙げられる。 (A) As an epoxy compound, as long as it has an epoxy group and has crosslinkability, any may be sufficient, for example, bisphenol A diglycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, butanediol diglycidyl ether, Divalent glycidyl group-containing low molecular weight compounds such as hexanediol diglycidyl ether, dihydroxybiphenyl diglycidyl ether, diglycidyl phthalate, and N, N-diglycidyl aniline; similarly, trimethylolpropane triglycidyl ether, trimethylol Trivalent glycidyl group-containing low molecular weight compounds typified by phenol triglycidyl ether, TrisP-PA triglycidyl ether, etc .; similarly, pentaerythritol tetraglycidyl ether, tetramethylol bis Tetravalent glycidyl group-containing low molecular weight compounds represented by enol A tetraglycidyl ether and the like; similarly, polyvalent glycidyl group-containing low molecular weight compounds such as dipentaerythritol pentaglycidyl ether and dipentaerythritol hexaglycidyl ether; And glycidyl group-containing polymer compounds represented by 1,2-epoxy-4- (2-oxiranyl) cyclohexane adduct of 2,2-bis (hydroxymethyl) -1-butanol and the like. .
また、市販されているものとしては、脂環式エポキシ化合物:「CEL−2021」等、脂環式固形エポキシ樹脂:「EHPE−3150」等、エポキシ化ポリブタジエン:「PB3600」等、可とう性脂環エポキシ化合物:等「CEL−2081」、ラクトン変性エポキシ樹脂:「PCL−G」等が挙げられる(何れもダイセル化学工業(株)製)。また、他には「セロキサイド2000」、「エポリードGT−3000」、「GT−4000」(何れもダイセル化学工業(株)製)等が挙げられる。これらの中では、脂環式固形エポキシ樹脂が最も硬化性に優れており、さらには「EHPE−3150」が最も硬化性に優れている。これらの化合物は単独で使用してもよいし、2種以上組合せてもよく、以降に示す他種のものとの組合せも可能である。 Commercially available products include alicyclic epoxy compounds: “CEL-2021”, etc., alicyclic solid epoxy resins: “EHPE-3150”, etc., epoxidized polybutadiene: “PB3600”, etc. Ring epoxy compound: etc. "CEL-2081", lactone modified epoxy resin: "PCL-G" etc. are mentioned (all are Daicel Chemical Industries Ltd. make). Other examples include “Celoxide 2000”, “Epolide GT-3000”, “GT-4000” (all manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), and the like. Among these, the alicyclic solid epoxy resin has the best curability, and “EHPE-3150” has the best curability. These compounds may be used alone or in combination of two or more, and combinations with other types shown below are also possible.
上記(b)に含まれるメチロール基、アルコキシメチル基、アシロキシメチル基が各化合物に置換している数としては、メラミン化合物の場合2〜6、グリコールウリル化合物、グアナミン化合物、ウレア化合物の場合は2〜4であるが、好ましくはメラミン化合物の場合5〜6、グリコールウリル化合物、グアナミン化合物、ウレア化合物の場合は3〜4である。以下、(b)のメラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物及びウレア化合物を総じて、(b)における(メチロール基、アルコキシメチル基又はアシロキシメチル基含有)化合物という。 The number of methylol groups, alkoxymethyl groups, and acyloxymethyl groups contained in (b) above is substituted with 2-6 in the case of melamine compounds, in the case of glycoluril compounds, guanamine compounds, urea compounds. Although it is 2-4, Preferably it is 5-6 in the case of a melamine compound, and 3-4 in the case of a glycoluril compound, a guanamine compound, and a urea compound. Hereinafter, the melamine compound, the guanamine compound, the glycoluril compound, and the urea compound in (b) are collectively referred to as a compound (containing a methylol group, an alkoxymethyl group, or an acyloxymethyl group) in (b).
(b)におけるメチロール基含有化合物は、(b)におけるアルコキシメチル基含有化合物をアルコール中で塩酸、硫酸、硝酸、メタンスルホン酸等の酸触媒存在下、加熱することにより得られる。(b)におけるアシロキシメチル基含有化合物は、(b)におけるメチロール基含有化合物を塩基性触媒存在下、アシルクロリドと混合攪拌することにより得られる。 The methylol group-containing compound in (b) can be obtained by heating the alkoxymethyl group-containing compound in (b) in the presence of an acid catalyst such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, methanesulfonic acid or the like in alcohol. The acyloxymethyl group-containing compound in (b) can be obtained by mixing and stirring the methylol group-containing compound in (b) with acyl chloride in the presence of a basic catalyst.
以下、前記置換基を有する(b)における化合物の具体例を挙げる。メラミン化合物として、例えば、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサキス(メトキシメチル)メラミン、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜5個がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、ヘキサキス(メトキシエチル)メラミン、ヘキサキス(アシロキシメチル)メラミン、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜5個がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物、などが挙げられる。 Hereinafter, specific examples of the compound in (b) having the substituent will be given. Examples of the melamine compound include hexamethylol melamine, hexakis (methoxymethyl) melamine, a compound in which 1 to 5 methylol groups of hexamethylol melamine are methoxymethylated, or a mixture thereof, hexakis (methoxyethyl) melamine, hexakis (acyloxymethyl) ) A compound in which 1 to 5 methylol groups of melamine and hexamethylolmelamine are acyloxymethylated, or a mixture thereof, and the like.
グアナミン化合物として、例えば、テトラメチロールグアナミン、テトラキス(メトキシメチル)グアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜3個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラキス(メトキシエチル)グアナミン、テトラキス(アシロキシメチル)グアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜3個のメチロール基をアシロキシメチル化した化合物又はその混合物などが挙げられる。 Examples of the guanamine compound include tetramethylolguanamine, tetrakis (methoxymethyl) guanamine, a compound obtained by methoxymethylating 1 to 3 methylol groups of tetramethylolguanamine or a mixture thereof, tetrakis (methoxyethyl) guanamine, tetrakis (acyloxymethyl) ) A compound obtained by acyloxymethylating 1 to 3 methylol groups of guanamine and tetramethylolguanamine, or a mixture thereof.
グリコールウリル化合物としては、例えば、テトラメチロールグリコールウリル、テトラキス(メトキシメチル)グリコールウリル、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜3個をメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜3個をアシロキシメチル化した化合物又はその混合物、などが挙げられる。 Examples of the glycoluril compound include tetramethylol glycoluril, tetrakis (methoxymethyl) glycoluril, a compound obtained by methoxymethylating 1 to 3 methylol groups of tetramethylol glycoluril or a mixture thereof, and a methylol group of tetramethylol glycoluril. Of 1 to 3 are acyloxymethylated or a mixture thereof.
ウレア化合物として、例えば、テトラメチロールウレア、テトラキス(メトキシメチル)ウレア、テトラメチロールウレアの1〜3個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラキス(メトキシエチル)ウレア、などが挙げられる。 Examples of the urea compound include tetramethylol urea, tetrakis (methoxymethyl) urea, a compound obtained by methoxymethylating 1 to 3 methylol groups of tetramethylolurea or a mixture thereof, tetrakis (methoxyethyl) urea, and the like.
なお、これら(b)における化合物は、単独で使用してもよく、組み合わせて使用してもよい。 In addition, the compounds in (b) may be used alone or in combination.
(c)における化合物、即ち、メチロール基、アルコキシメチル基、及びアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも一つの基で置換された、フェノール化合物、ナフトール化合物又はヒドロキシアントラセン化合物は、上述の(b)における化合物の場合と同様、上塗りフォトレジストとのインターミキシングを抑制すると共に、膜強度を更に高めるものである。以下、これら化合物を総じて、(c)における(メチロール基、アルコキシメチル基又はアシロキシメチル基含有)化合物ということがある。 The compound in (c), that is, the phenol compound, naphthol compound or hydroxyanthracene compound substituted with at least one group selected from a methylol group, an alkoxymethyl group and an acyloxymethyl group is the compound in (b) above. As in the case of, the intermixing with the overcoated photoresist is suppressed and the film strength is further increased. Hereinafter, these compounds may be collectively referred to as a compound (containing a methylol group, an alkoxymethyl group or an acyloxymethyl group) in (c).
(c)における化合物に含まれるメチロール基、アシロキシメチル基又はアルコキシメチル基の数としては、1分子当り最低2個必要であり、熱硬化及び保存安定性の観点から、骨格となるフェノール化合物の2位、4位が全て置換されている化合物が好ましい。また、骨格となるナフトール化合物、ヒドロキシアントラセン化合物も、OH基のオルト位及びパラ位が全て置換されている化合物が好ましい。フェノール化合物の3位又は5位は、未置換であっても置換基を有していてもよい。また、ナフトール化合物においても、OH基のオルト位以外は、未置換であっても置換基を有していてもよい。 The number of methylol groups, acyloxymethyl groups or alkoxymethyl groups contained in the compound in (c) is at least 2 per molecule, and from the viewpoint of thermosetting and storage stability, Compounds in which the 2-position and 4-position are all substituted are preferred. In addition, the naphthol compound and hydroxyanthracene compound serving as the skeleton are also preferably compounds in which all of the ortho-position and para-position of the OH group are substituted. The 3-position or 5-position of the phenol compound may be unsubstituted or may have a substituent. Also in the naphthol compound, except for the ortho position of the OH group, it may be unsubstituted or may have a substituent.
(c)におけるメチロール基含有化合物は、フェノール性OH基の2位又は4位が水素原子である化合物を原料に用い、これを水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド等の、塩基性触媒の存在下でホルマリンと反応させることにより得られる。また、(c)におけるアルコキシメチル基含有化合物は、(c)におけるメチロール基含有化合物をアルコール中で塩酸、硫酸、硝酸、メタンスルホン酸等の酸触媒の存在下で加熱することにより得られる。また、(c)におけるアシロキシメチル基含有化合物は、(c)におけるメチロール基含有化合物を塩基性触媒の存在下アシルクロリドと反応させることにより得られる。 The methylol group-containing compound in (c) uses, as a raw material, a compound in which the 2-position or 4-position of the phenolic OH group is a hydrogen atom, and this is used as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, tetraalkylammonium hydroxide, etc. It can be obtained by reacting with formalin in the presence of a basic catalyst. The alkoxymethyl group-containing compound in (c) can be obtained by heating the methylol group-containing compound in (c) in the presence of an acid catalyst such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, methanesulfonic acid, etc. in alcohol. Further, the acyloxymethyl group-containing compound in (c) can be obtained by reacting the methylol group-containing compound in (c) with an acyl chloride in the presence of a basic catalyst.
(c)における骨格化合物としては、フェノール性OH基のオルト位又はパラ位が未置換の、フェノール化合物、ナフトール、ヒドロキシアントラセン化合物等が挙げられ、例えば、フェノール、クレゾールの各異性体、2,3−キシレノ−ル、2,5−キシレノ−ル、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール、ビスフェノールAなどのビスフェノール類;4,4’−ジヒドロキシビフェニル、TrisP−PA(本州化学工業(株)製)、ナフトール、ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシアントラセン、等が使用される。 Examples of the skeletal compound in (c) include phenol compounds, naphthols, hydroxyanthracene compounds, etc., in which the ortho-position or para-position of the phenolic OH group is unsubstituted. For example, phenol, cresol isomers, 2, 3 -Bisphenols such as xylenol, 2,5-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol and bisphenol A; 4,4'-dihydroxybiphenyl, TrisP-PA (Honshu Chemical Industry Co., Ltd.) Manufactured), naphthol, dihydroxynaphthalene, 2,7-dihydroxyanthracene, and the like.
上述の(c)におけるフェノール化合物としては、例えば、トリメチロールフェノール、トリス(メトキシメチル)フェノール、トリメチロールフェノールの1〜2個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物、トリメチロール−3−クレゾール、トリス(メトキシメチル)−3−クレゾール、トリメチロール−3−クレゾールの1〜2個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物、2,6−ジメチロール−4−クレゾール等のジメチロールクレゾール、テトラメチロールビスフェノールA、テトラキス(メトキシメチル)ビスフェノールA、テトラメチロールビスフェノールAの1〜3個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物、テトラメチロール−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、テトラキス(メトキシメチル)−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、TrisP−PAのヘキサメチロール体、TrisP−PAのヘキサキス(メトキシメチル)体、TrisP−PAのヘキサメチロール体の1〜5個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物、ビス(ヒドロキシメチル)ナフタレンジオール、等が挙げられる。 Examples of the phenol compound in the above (c) include trimethylolphenol, tris (methoxymethyl) phenol, a compound obtained by methoxymethylating one or two methylol groups of trimethylolphenol, trimethylol-3-cresol, tris. (Methoxymethyl) -3-cresol, a compound obtained by methoxymethylating one or two methylol groups of trimethylol-3-cresol, dimethylol cresol such as 2,6-dimethylol-4-cresol, tetramethylol bisphenol A, Tetrakis (methoxymethyl) bisphenol A, compounds obtained by methoxymethylating 1 to 3 methylol groups of tetramethylol bisphenol A, tetramethylol-4,4′-dihydroxybiphenyl, tetrakis (methoxymethyl) -4 4'-dihydroxybiphenyl, hexamethylol form of TrisP-PA, hexakis (methoxymethyl) form of TrisP-PA, compound obtained by methoxymethylating 1 to 5 methylol groups of hexamethylol form of TrisP-PA, bis (hydroxy Methyl) naphthalenediol, and the like.
また、ヒドロキシアントラセン化合物として、例えば、1,6−ジヒドロキシメチル−2,7−ジヒドロキシアントラセン等が挙げられ、アシロキシメチル基含有化合物として、例えば、前記メチロール基含有化合物のメチロール基を、一部又は全部アシロキシメチル化した化合物等が挙げられる。 In addition, examples of the hydroxyanthracene compound include 1,6-dihydroxymethyl-2,7-dihydroxyanthracene, and examples of the acyloxymethyl group-containing compound include a part of the methylol group of the methylol group-containing compound, or Examples include compounds that are all acyloxymethylated.
これらの化合物の中で好ましいものとしては、トリメチロールフェノール、ビス(ヒドロキシメチル)−p−クレゾール、テトラメチロールビスフェノールA、TrisP−PA(本州化学工業(株)製)のヘキサメチロール体、又はそれらのメチロール基がアルコキシメチル基及びメチロール基とアルコキシメチル基の両方で置換されたフェノール化合物が挙げられる。 Among these compounds, preferred are trimethylolphenol, bis (hydroxymethyl) -p-cresol, tetramethylolbisphenol A, TrisP-PA (Honshu Chemical Co., Ltd.) hexamethylol, or their Examples include phenol compounds in which a methylol group is substituted with an alkoxymethyl group and both a methylol group and an alkoxymethyl group.
なお、これら(c)における化合物は、単独で使用してもよく、組合せて使用してもよい。 These compounds in (c) may be used alone or in combination.
熱硬化性組成物中における熱硬化性化合物の総含有量としては、素材により異なるが、該硬化性組成物の全固形分(質量)に対して、0.1〜50質量%が好ましく、0.2〜40質量%がより好ましく、1〜35質量%が特に好ましい。 Although the total content of the thermosetting compound in the thermosetting composition varies depending on the material, it is preferably 0.1 to 50% by mass with respect to the total solid content (mass) of the curable composition. 2 to 40% by mass is more preferable, and 1 to 35% by mass is particularly preferable.
<各種添加物>
熱硬化性組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、各種添加物、例えば、バインダー、硬化剤、硬化触媒、溶剤、充填剤、前記以外の高分子化合物、界面活性剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤、分散剤、等を配合することができる。
<Various additives>
In the thermosetting composition, various additives such as a binder, a curing agent, a curing catalyst, a solvent, a filler, a polymer compound other than the above, and an interface are added as necessary as long as the effects of the present invention are not impaired. An activator, an adhesion promoter, an antioxidant, an ultraviolet absorber, an aggregation inhibitor, a dispersant, and the like can be blended.
<バインダー>
バインダーは、顔料分散液調製時に添加する場合が多く、アルカリ可溶性を必要とせず、有機溶剤に可溶であればよい。
<Binder>
The binder is often added at the time of preparing the pigment dispersion, does not require alkali solubility, and may be soluble in an organic solvent.
バインダーとしては、線状有機高分子重合体で、有機溶剤に可溶であるものが好ましい。このような線状有機高分子重合体としては、側鎖にカルボン酸を有するポリマー、例えば、特開昭59−44615号、特公昭54−34327号、特公昭58−12577号、特公昭54−25957号、特開昭59−53836号、特開昭59−71048号の各公報に記載されているような、メタクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体等が挙げられ、また同様に側鎖にカルボン酸を有する酸性セルロース誘導体が有用である。 The binder is preferably a linear organic polymer that is soluble in an organic solvent. Examples of such linear organic high molecular polymers include polymers having a carboxylic acid in the side chain, such as JP-A-59-44615, JP-B-54-34327, JP-B-58-12577, and JP-B-54-. No. 25957, JP-A-59-53836, JP-A-59-71048, methacrylic acid copolymer, acrylic acid copolymer, itaconic acid copolymer, crotonic acid copolymer, etc. Examples thereof include polymers, maleic acid copolymers, partially esterified maleic acid copolymers, and acidic cellulose derivatives having a carboxylic acid in the side chain are also useful.
これら各種バインダーの中でも、耐熱性の観点からは、ポリヒドロキシスチレン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましく、現像性制御の観点からは、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましい。 Among these various binders, from the viewpoint of heat resistance, polyhydroxystyrene resins, polysiloxane resins, acrylic resins, acrylamide resins, and acrylic / acrylamide copolymer resins are preferable. Acrylic resins, acrylamide resins, and acrylic / acrylamide copolymer resins are preferred.
上述のアクリル系樹脂としては、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド等から選ばれるモノマーからなる共重合体、例えばベンジルメタアクリレート/メタアクリル酸、ベンジルメタアクリレート/ベンジルメタアクリルアミドのような各共重合体、KSレジスト−106(大阪有機化学工業(株)製)、サイクロマーPシリーズ(ダイセル化学工業(株)製)等が好ましい。これらのバインダー中に前記着色剤を高濃度に分散させることで、下層等との密着性を付与でき、これらはスピンコート、スリットコート時の塗布面状にも寄与している。 Examples of the acrylic resin include copolymers comprising monomers selected from benzyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid, hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylamide, and the like, such as benzyl methacrylate / methacrylic acid. Each copolymer such as benzylmethacrylate / benzylmethacrylamide, KS resist-106 (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.), cyclomer P series (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) and the like are preferable. By dispersing the colorant in these binders at a high concentration, it is possible to impart adhesion to the lower layer and the like, which also contributes to the coated surface shape during spin coating and slit coating.
<硬化剤>
硬化剤は、熱硬化性化合物としてエポキシ樹脂を使用する場合に添加することが好ましい。エポキシ樹脂の硬化剤は種類が非常に多く、性質、樹脂と硬化剤の混合物との可使時間、粘度、硬化温度、硬化時間、発熱などが使用する硬化剤の種類によって非常に異なるため、硬化剤の使用目的、使用条件、作業条件などによって適当な硬化剤を選ばねばならない。前記硬化剤に関しては垣内弘編「エポキシ樹脂(昇晃堂)」第5章に詳しく解説されている。前記硬化剤の例を挙げると以下のようになる。
<Curing agent>
The curing agent is preferably added when an epoxy resin is used as the thermosetting compound. There are many types of curing agents for epoxy resins, and their properties, pot life with resin and curing agent mixture, viscosity, curing temperature, curing time, heat generation, etc. vary greatly depending on the type of curing agent used. An appropriate curing agent must be selected according to the purpose of use, use conditions, working conditions, and the like. The curing agent is described in detail in Chapter 5 of Hiroshi Kakiuchi “Epoxy resin (Shojodo)”. Examples of the curing agent are as follows.
触媒的に作用するものとしては、第三アミン類、三フッ化ホウ素−アミンコンプレックス、エポキシ樹脂の官能基と化学量論的に反応するものとして、ポリアミン、酸無水物等;また、常温硬化のものとして、ジエチレントリアミン、ポリアミド樹脂、中温硬化のものの例としてジエチルアミノプロピルアミン、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール;高温硬化の例として、無水フタル酸、メタフェニレンジアミン等がある。また化学構造別に見るとアミン類では、脂肪族ポリアミンとしてはジエチレントリアミン;芳香族ポリアミンとしてはメタフェニレンジアミン;第三アミンとしてはトリス(ジメチルアミノメチル)フェノール;酸無水物としては無水フタル酸、ポリアミド樹脂、ポリスルフィド樹脂、三フッ化ホウ素−モノエチルアミンコンプレックス;合成樹脂初期縮合物としてはフェノール樹脂、その他ジシアンジアミド等が挙げられる。 Those that act catalytically include tertiary amines, boron trifluoride-amine complexes, those that react stoichiometrically with functional groups of epoxy resins, polyamines, acid anhydrides, etc .; Examples include diethylenetriamine, polyamide resin, and medium temperature curing examples such as diethylaminopropylamine and tris (dimethylaminomethyl) phenol; examples of high temperature curing include phthalic anhydride and metaphenylenediamine. In terms of chemical structure, in the case of amines, diethylenetriamine as an aliphatic polyamine; metaphenylenediamine as an aromatic polyamine; tris (dimethylaminomethyl) phenol as a tertiary amine; phthalic anhydride as an acid anhydride; polyamide resin Polysulfide resin, boron trifluoride-monoethylamine complex; Synthetic resin initial condensate includes phenol resin, dicyandiamide and the like.
これら硬化剤は、加熱によりエポキシ基と反応し、重合することによって架橋密度が上がり硬化するものである。薄膜化のためには、バインダー、硬化剤とも極力少量の方が好ましく、特に硬化剤に関しては熱硬化性化合物に対して35質量%以下、好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは25質量%以下とすることが好ましい。 These curing agents react with an epoxy group by heating and polymerize to increase the crosslinking density and cure. For thinning, both the binder and the curing agent are preferably as small as possible. In particular, the curing agent is 35% by mass or less, preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less with respect to the thermosetting compound. It is preferable that
<硬化触媒>
高い着色剤濃度を実現するためには、前述の硬化剤との反応による硬化の他、主としてエポキシ基同士の反応による硬化が有効である。このため、硬化剤は用いず、硬化触媒を使用することもできる。硬化触媒の添加量としては、エポキシ当量が150〜200程度のエポキシ樹脂に対して、質量基準で1/10〜1/1000程度、好ましくは1/20〜1/500程度、さらに好ましくは1/30〜1/250程度のわずかな量で硬化させることが可能である。
<Curing catalyst>
In order to realize a high colorant concentration, curing by reaction between epoxy groups is effective in addition to curing by reaction with the aforementioned curing agent. For this reason, a curing catalyst can be used without using a curing agent. The addition amount of the curing catalyst is about 1/10 to 1/1000, preferably about 1/20 to 1/500, more preferably 1/100 to 1/1000 on the mass basis with respect to an epoxy resin having an epoxy equivalent of about 150 to 200. It can be cured with a slight amount of about 30 to 1/250.
<溶剤>
熱硬化性組成物は、各種溶剤に溶解された溶液として用いることができる。熱硬化性組成物に用いられるそれぞれの溶剤は、各成分の溶解性や熱硬化性組成物の塗布性を満足すれば基本的に特に限定されない
<Solvent>
The thermosetting composition can be used as a solution dissolved in various solvents. Each solvent used in the thermosetting composition is basically not particularly limited as long as the solubility of each component and the applicability of the thermosetting composition are satisfied.
<分散剤>
分散剤は、顔料の分散性を向上させるために添加することができる。前記分散剤としては、公知のものを適宜選定して用いることができ、例えば、カチオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、高分子分散剤等が挙げられる。
<Dispersant>
A dispersant can be added to improve the dispersibility of the pigment. As the dispersant, known ones can be appropriately selected and used, and examples thereof include a cationic surfactant, a fluorosurfactant, and a polymer dispersant.
これらの分散剤としては、多くの種類の化合物が用いられるが、例えば、フタロシアニン誘導体(市販品EFKA−745(エフカ社製))、ソルスパース5000(日本ルーブリゾール社製);オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)、(メタ)アクリル酸系(共)重合体ポリフローNo.75、No.90、No.95(共栄社油脂化学工業(株)製)、W001(裕商(株)製)等のカチオン系界面活性剤;ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ソルビタン脂肪酸エステル等のノニオン系界面活性剤;W004、W005、W017(裕商(株)製)等のアニオン系界面活性剤;EFKA−46、EFKA−47、EFKA−47EA、EFKAポリマー100、EFKAポリマー400、EFKAポリマー401、EFKAポリマー450(以上森下産業(株)製)、ディスパースエイド6、ディスパースエイド8、ディスパースエイド15、ディスパースエイド9100(サンノプコ(株)製)等の高分子分散剤;ソルスパース3000、5000、9000、12000、13240、13940、17000、24000、26000、28000などの各種ソルスパース分散剤(日本ルーブリゾール社製);アデカプルロニックL31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P−123(旭電化(株)製)およびイソネットS−20(三洋化成(株)製)が挙げられる As these dispersants, many types of compounds are used. For example, phthalocyanine derivatives (commercially available products EFKA-745 (manufactured by Efka)), Solsperse 5000 (manufactured by Nippon Lubrizol); organosiloxane polymer KP341 (Shin-Etsu) Chemical Industries, Ltd.), (meth) acrylic acid (co) polymer polyflow No. 75, no. 90, no. Cationic surfactants such as 95 (manufactured by Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd.) and W001 (manufactured by Yusho Co., Ltd.); polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene Nonionic surfactants such as octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol distearate, sorbitan fatty acid ester; anionic interfaces such as W004, W005, W017 (manufactured by Yusho Co., Ltd.) Activator: EFKA-46, EFKA-47, EFKA-47EA, EFKA polymer 100, EFKA polymer 400, EFKA polymer 401, EFKA polymer 450 (manufactured by Morishita Sangyo Co., Ltd.), Disperseide , Disperse Aid 8, Disperse Aid 15, Disperse Aid 9100 (manufactured by San Nopco), etc .; Solsperse 3000, 5000, 9000, 12000, 13240, 13940, 17000, 24000, 26000, 28000, etc. Various Solsperse dispersants (manufactured by Nippon Lubrizol); Adeka Pluronic L31, F38, L42, L44, L61, L64, F68, L72, P95, F77, P84, F87, P94, L101, P103, F108, L121, P -123 (Asahi Denka Co., Ltd.) and Isonet S-20 (Sanyo Kasei Co., Ltd.).
分散剤は、単独で用いてもよくまた2種以上組み合わせて用いてもよい。着色熱硬化性組成物への分散剤の添加量は、通常顔料100質量部に対して0.1〜50質量部程度が好ましい。 A dispersing agent may be used independently and may be used in combination of 2 or more type. Usually, the amount of the dispersant added to the colored thermosetting composition is preferably about 0.1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pigment.
<その他の添加剤>
本発明の着色熱硬化性組成物には、必要に応じて各種添加剤を更に添加することができる。各種添加物の具体例としては、例えば、特開2005−326453号公報に記載の各種添加剤を挙げることができる。
<Other additives>
Various additives can be further added to the colored thermosetting composition of the present invention as necessary. Specific examples of the various additives include, for example, various additives described in JP-A-2005-326453.
次に、図4を用いて固体撮像素子10を形成する固体撮像素子形成工程50の一例について説明を行う。固体撮像素子形成工程50は、大別して、デバイス保護層形成工程51と、カラーフィルタ形成工程52と、平坦化膜形成工程53と、マイクロレンズ形成工程54とから構成されている。なお、カラーフィルタ形成工程52の前には、受光素子21等が形成された半導体基板25上に遮光膜34、絶縁膜35等を形成する工程が実行されるが、これは周知であるので説明は省略する。
Next, an example of the solid-state image
図5に示すように、デバイス保護層形成工程51は、高温下でCVD法等を用いて、絶縁膜35上に窒化シリコンからなるデバイス保護層36を形成する。このデバイス保護層36の厚みは、上述したようにカラーフィルタ22の膜厚より厚くなるように形成されており、例えば0.7μmである。
As shown in FIG. 5, in the device protective
図4に戻って、カラーフィルタ形成工程52は、デバイス保護層36に凹部37を形成した後、この凹部37内にカラーフィルタ22(各色画素40R,40G,40B及び分離壁41)を形成する。
Returning to FIG. 4, in the color
カラーフィルタ形成工程52は、大別して、凹部形成工程58と、多孔質シリカ層形成工程59と、緑用開口部形成工程60と、緑色(ベタ)層形成工程61と、青用開口部形成工程62と、青色(ベタ)層形成工程63と、赤用開口部形成工程64と、赤色(ベタ)層形成工程65と、CMP工程66とから構成される。以下、図4及び図6〜図24を用いて各工程について詳しく説明する。なお、図面の煩雑化を防止するため、ここでは各色画素40R,40G,40Bが1列に並べて形成される場合(図24参照)を例に挙げて説明を行う。
The color
凹部形成工程58は、デバイス保護層36をドライエッチング(異方性エッチング)して、凹部37及び研磨ストッパー部38部を形成する。この凹部形成工程58は、大別して、フォトレジスト層形成工程68と、露光・現像・ベーク工程69と、ドライエッチング工程70とから構成される。
In the recess forming step 58, the device
図6において、フォトレジスト層形成工程68は、デバイス保護層36上に周知のスピンコータを用いてフォトレジストを塗布した後、ホットプレートやオーブンなどの周知の加熱装置により加熱処理を施して、フォトレジスト層72を形成する。ポジ型のフォトレジストとしては、紫外線(g線、i線)、KrF、ArFなどのエキシマレーザー等を含む遠紫外線、電子線などに感応するポジ型の感光性樹脂組成物を使用することができる。
In FIG. 6, in the photoresist
露光・PEB(Post Exposure Bake:露光後加熱)・現像・ベーク工程69では、最初に、周知の露光装置(i線ステッパー)を用いて、フォトレジスト層72に露光光線を照射して、このフォトレジスト層72を露光処理する。例えば、ポジ型のフォトレジストを用いた場合には、露光光線は、フォトレジスト層72における凹部37の形成領域(以下、凹部形成領域という)上に照射される。次いで、PEB処理を行った後、露光処理済みのフォトレジスト層72を周知の現像液で現像処理する。
In the exposure / PEB (Post Exposure Bake) / development /
図7に示すように、現像処理によりフォトレジスト層72の露光部(ネガ型のフォトレジストを用いた場合には未露光部)が除去されて、デバイス保護層36上にレジストパターン72aが形成される。なお、現像液としては、種々の有機溶剤の組み合わせやアルカリ性の水溶液を用いることができる。レジストパターン72aは、デバイス保護層36の凹部形成領域を露呈させ、この領域以外を覆う。現像処理終了後、前述の加熱装置等を用いて、レジストパターン72aをポストベーク処理する。以上で露光・現像・ベーク工程69が終了する。
As shown in FIG. 7, the exposed portion of the photoresist layer 72 (unexposed portion when a negative photoresist is used) is removed by development processing, and a resist
ドライエッチング工程70では、最初に周知のドライエッチング装置を用い、レジストパターン72aをマスクとして、デバイス保護層36をドライエッチングする。ドライエッチング処理は、フッ素系、塩素、臭素から選択されたガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用いたドライエッチング処理によりデバイス保護層36の凹部形成領域を除去する形態で行うことが好ましい。
In the
<ドライエッチング>
ドライエッチングで用いる混合ガスは、ドライエッチング法により除去される着色層部分(被エッチング部分)を矩形に加工可能であるという観点から、フッ素系ガスの少なくとも1種と酸素ガスとを少なくとも含む組成が最も好ましい。
<Dry etching>
The mixed gas used in dry etching has a composition containing at least one fluorine-based gas and oxygen gas from the viewpoint that the colored layer portion (the portion to be etched) removed by the dry etching method can be processed into a rectangular shape. Most preferred.
フッ素系ガスとしては、公知のフッ素系ガスを使用できるが、下記式(1)で表されるフッ素系化合物のガスが好ましい。
Cn Hm Fl ・・・式(1)
上記式(1)中、nは1〜6を表し、mは0〜13を表し、lは1〜14を表す。
A known fluorine-based gas can be used as the fluorine-based gas, but a fluorine-based compound gas represented by the following formula (1) is preferable.
C n H m F l Formula (1)
In said formula (1), n represents 1-6, m represents 0-13, and l represents 1-14.
上記式(1)で表されるフッ素系ガスとしては、例えば、CF4 、C2 F6 、C3 F8 、C2 F4 、C4 F8 、C4 F6 、C5 F8 、及びCHF3 の群からなる少なくとも1種を挙げることができる。本発明におけるフッ素系ガスは、上記群の中から1種のガスを選択して用いることができ、また、2種以上のガスを組合せて用いることができる。さらに、これらの中でも、被エッチング部分の矩形性維持の観点から、フッ素系ガスはCF4 、C2 F6 、C4 F8 、及びCHF3 の群から選ばれる少なくとも1種以上であることが好ましく、CF4 またはC4 F6 がより好ましく、最も好ましいのがCF4 及びC4 F6 の混合ガスである。 Examples of the fluorine-based gas represented by the above formula (1) include CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 2 F 4 , C 4 F 8 , C 4 F 6 , C 5 F 8 , And at least one selected from the group of CHF 3 . As the fluorine-based gas in the present invention, one kind of gas can be selected from the above group, and two or more kinds of gases can be used in combination. Furthermore, among these, from the viewpoint of maintaining the rectangularity of the etched portion, the fluorine-based gas may be at least one selected from the group consisting of CF 4 , C 2 F 6 , C 4 F 8 , and CHF 3. CF 4 or C 4 F 6 is preferable, and a mixed gas of CF 4 and C 4 F 6 is most preferable.
また、ドライエッチングで用いる混合ガスは、エッチングプラズマの分圧コントロール安定性、及び被エッチング形状の垂直性を維持する観点から、上述のフッ素系ガス及び酸素ガスに加え、他のガスを含むことが好ましい。他のガスとしては、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)などの希ガス、塩素原子、フッ素原子、臭素原子等のハロゲン原子を含むハロゲン系ガス(例えば、CCl4 、CClF3 、AlF3 、AlCl3 等)、N2 、CO、及びCO2 の群から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましく、Ar、He、Kr、N2 、及びXeの群から選ばれる少なくとも1種を含むことがより好ましく、He、Ar、及びXeの群から選ばれる少なくとも1種を含むことが更に好ましい。 In addition, the mixed gas used in dry etching may contain other gases in addition to the above-described fluorine-based gas and oxygen gas from the viewpoint of maintaining the partial pressure control stability of the etching plasma and maintaining the perpendicularity of the shape to be etched. preferable. Other gases include helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), and other rare gases, and halogens including halogen atoms such as chlorine, fluorine, and bromine atoms. It is preferable to include at least one selected from the group of system gases (for example, CCl 4 , CClF 3 , AlF 3 , AlCl 3, etc.), N 2 , CO, and CO 2 , and Ar, He, Kr, N 2 , And at least one selected from the group of Xe, more preferably at least one selected from the group of He, Ar, and Xe.
なお、エッチングプラズマの分圧コントロール安定性、及び被エッチング形状の垂直性を維持することが可能である場合は、ドライエッチングで用いる混合ガスは、フッ素系ガス及び酸素ガスのみからなるものであってもよい。 In addition, when it is possible to maintain the partial pressure control stability of the etching plasma and the perpendicularity of the shape to be etched, the mixed gas used in the dry etching is composed of only a fluorine-based gas and an oxygen gas. Also good.
また、ドライエッチングを行う際には、下記手法により事前にエッチング処理時間を求めておくことが好ましい。
(1)デバイス保護層36のエッチングレート[nm/分]を算出する。
(2)上記(1)で算出されたエッチングレートより、ドライエッチングにて所望の厚さをエッチングするのに要する処理時間を算出する。
Moreover, when performing dry etching, it is preferable to obtain | require the etching process time in advance with the following method.
(1) The etching rate [nm / min] of the device
(2) The processing time required to etch a desired thickness by dry etching is calculated from the etching rate calculated in (1) above.
図8に示すように、上述のドライエッチング処理を行うことで、デバイス保護層36に凹部37及び研磨ストッパー部38が形成される。この凹部37の深さは、カラーフィルタ22の膜厚と等しくなるため、凹部37の深さ(エッチング量)を調整することで、カラーフィルタ22の膜厚を調整することができる。また、研磨ストッパー部38は、CMP工程66時にCMPの終点確認に用いられる。
As shown in FIG. 8, a
フッ素系ガス等を用いたドライエッチング処理の終了後、酸素プラズマを用いた酸素アッシングによりレジストパターン72a(フォトレジスト)を除去する。この酸素アッシングは周知の酸素アッシング装置を用いて行われる。酸素アッシングの条件は、例えば、酸素流量:100ml、圧力:5Paであり、その他の条件は適宜設定することができる。なお、デバイス保護層36が無機膜の場合にはWET洗浄を行ってもよい。以上でドライエッチング工程70が終了する。
After the dry etching process using a fluorine-based gas or the like is completed, the resist
図9に示すように、多孔質シリカ層形成工程59では、デバイス保護層36上を覆いつつ、凹部37を埋めるように、低屈折率層(材料層)である多孔質シリカ層74を形成する。この際に、凹部37上における多孔質シリカ層74の厚みは、凹部37の深さよりも大きくなるように形成されている。
As shown in FIG. 9, in the porous silica layer forming step 59, a
多孔質シリカ層74は、特開2008−231174号に記載の膜形成用組成物をスピンコーティング法、ローラーコーティング法、ディップコーティング法、スキャン法等の任意の塗布方法によりチップ基板12a(デバイス保護層36)上に塗布した後、塗布層中の溶剤を加熱処理で除去して塗布層を硬化させることで形成される。塗布方法としては、スピンコーティング法、スキャン法が好ましく、スピンコーティング法が特に好ましい。
The
上述の塗布層の加熱処理方法は特に限定されないが、一般的に使用されているホットプレート加熱、ファーネス炉を使用した加熱方法、RTP(Rapid Thermal Processor)等によるキセノンランプを使用した光照射加熱等を適用することができる。好ましくは、ホットプレート加熱、ファーネスを使用した加熱方法である。ホットプレートとしては市販の装置が使用可能であり、クリーントラックシリーズ(東京エレクトロン(株)製)、D−スピンシリーズ(大日本スクリーン製造(株)製)、SSシリーズあるいはCSシリーズ(東京応化工業(株)製)等を使用することが好ましい。ファーネスとしては、αシリーズ(東京エレクトロン(株)製)等を使用することが好ましい。 The above-mentioned heat treatment method of the coating layer is not particularly limited, but generally used hot plate heating, heating method using a furnace, light irradiation heating using a xenon lamp by RTP (Rapid Thermal Processor), etc. Can be applied. A heating method using hot plate heating or furnace is preferable. Commercially available equipment can be used as the hot plate, and the Clean Track Series (manufactured by Tokyo Electron), D-Spin Series (manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.), SS Series or CS Series (Tokyo Ohka Kogyo ( It is preferable to use the product etc. As the furnace, α series (manufactured by Tokyo Electron Ltd.) or the like is preferably used.
上述の膜形成用組成物(塗布層)は、加熱により、例えば炭素三重結合が重合反応することで硬化する。加熱処理時の温度は、好ましくは100〜450℃、より好ましくは200〜420℃、特に好ましくは350℃〜400℃である。また、加熱処理条件は、好ましくは1分〜2時間、より好ましくは10分〜1.5時間、特に好ましくは30分〜1時間の範囲である。加熱処理は数回に分けて行ってもよい。また、この加熱は酸素による熱酸化を防ぐために窒素雰囲気下で行うことが特に好ましい。なお、加熱処理を行う代わりに、塗布層に高エネルギー線を照射することで上述の炭素三重結合の重合反応を起こして、塗布層を硬化させてもよい。高エネルギー線とは、電子線、紫外線、X線などが挙げられるが、特にこれらのうちのいずれかに限定されるものではない。 The film-forming composition (coating layer) described above is cured by heating, for example, when a carbon triple bond undergoes a polymerization reaction. The temperature during the heat treatment is preferably 100 to 450 ° C, more preferably 200 to 420 ° C, and particularly preferably 350 to 400 ° C. The heat treatment conditions are preferably in the range of 1 minute to 2 hours, more preferably 10 minutes to 1.5 hours, and particularly preferably 30 minutes to 1 hour. The heat treatment may be performed in several times. Further, this heating is particularly preferably performed in a nitrogen atmosphere in order to prevent thermal oxidation by oxygen. Instead of performing the heat treatment, the coating layer may be cured by irradiating the coating layer with a high energy ray to cause the above-described polymerization reaction of the carbon triple bond. Examples of high energy rays include electron beams, ultraviolet rays, and X-rays, but are not particularly limited to any of these.
高エネルギー線として、電子線を使用した場合のエネルギーは、0〜50keVが好ましく、0〜30keVがより好ましく、0〜20keVが特に好ましい。電子線の総ドーズ量は、好ましくは0〜5μC/cm2 、より好ましくは0〜2μC/cm2 、特に好ましくは0〜1μC/cm2 である。電子線を照射する際の基板温度は、0〜450℃が好ましく、0〜400℃がより好ましく、0〜350℃が特に好ましい。また、電子線照射時にチップ基板12aがセットされたチャンバー内を加圧する。この圧力は、好ましくは0〜133kPa、より好ましくは0〜60kPa、特に好ましくは0〜20kPaである。
The energy when an electron beam is used as the high energy beam is preferably 0 to 50 keV, more preferably 0 to 30 keV, and particularly preferably 0 to 20 keV. The total dose of the electron beam is preferably 0 to 5 μC / cm 2 , more preferably 0 to 2 μC / cm 2 , and particularly preferably 0 to 1 μC / cm 2 . 0-450 degreeC is preferable, as for the substrate temperature at the time of irradiating an electron beam, 0-400 degreeC is more preferable, and 0-350 degreeC is especially preferable. Further, the inside of the chamber in which the
なお、重合物の酸化を防止するという観点から、基板周囲の雰囲気をAr、He、窒素などの不活性雰囲気にすることが好ましい。また、電子線との相互作用で発生するプラズマ、電磁波、化学種との反応を目的に酸素、炭化水素、アンモニアなどのガスを添加してもよい。更に電子線照射は複数回行ってもよく、この場合は電子線照射条件を毎回同じ条件にする必要はなく、毎回異なる条件で行ってもよい。 From the viewpoint of preventing oxidation of the polymer, the atmosphere around the substrate is preferably an inert atmosphere such as Ar, He, or nitrogen. Further, a gas such as oxygen, hydrocarbon, or ammonia may be added for the purpose of reaction with plasma, electromagnetic waves, or chemical species generated by interaction with an electron beam. Furthermore, the electron beam irradiation may be performed a plurality of times. In this case, the electron beam irradiation conditions need not be the same each time, and may be performed under different conditions each time.
また、高エネルギー線として紫外線を用いてもよい。紫外線を用いる際の照射波長領域は190〜400nmが好ましく、その出力は基板直上において0.1〜2,000mWcm2 が好ましい。紫外線照射時の基板温度は250〜450℃が好ましく、250〜400℃がより好ましく、250〜350℃が特に好ましい。前述の電子線を使用した場合と同様に、重合物の酸化を防止するという観点から、基板周囲の雰囲気をAr、He、窒素などの不活性雰囲気にすることが好ましい。また、前述の圧力は0〜133kPaが好ましい。 Moreover, you may use an ultraviolet-ray as a high energy ray. The irradiation wavelength region when using ultraviolet rays is preferably 190 to 400 nm, and the output is preferably 0.1 to 2,000 mWcm 2 immediately above the substrate. The substrate temperature at the time of ultraviolet irradiation is preferably 250 to 450 ° C, more preferably 250 to 400 ° C, and particularly preferably 250 to 350 ° C. As in the case of using the electron beam described above, the atmosphere around the substrate is preferably an inert atmosphere such as Ar, He, or nitrogen from the viewpoint of preventing oxidation of the polymer. The pressure is preferably 0 to 133 kPa.
図4に戻って、緑用開口部形成工程60は、凹部37上の多孔質シリカ層74をエッチングして、緑色画素40Gの形成領域(図25参照)を開口した緑用開口部76G(図12参照)を形成する。多孔質シリカ層74をエッチングする方法としては、ドライエッチングが好ましい。ドライエッチングは、アンモニア系プラズマ、フルオロカーボン系プラズマ等を適宜使用して行うことができる。これらプラズマにはArだけでなく、酸素、あるいは窒素、水素、ヘリウム等のガスを用いることができる。また、エッチング後に、エッチングマスクとして使用したフォトレジスト(レジストパターン)は有機溶剤で溶解除去することが好適に用いられる。ただし、アッシング処理によりダメージ(減膜など)が発生しない場合にはアッシング処理を行ってもよい。また追加して洗浄処理を行ってもよい。
Returning to FIG. 4, in the green
緑用開口部形成工程60は、フォトレジスト層形成工程77と、露光・現像・ベーク工程78と、ドライエッチング・剥離工程79とから構成される。
The green
図10に示すように、フォトレジスト層形成工程77では、前述のフォトレジスト層形成工程68と同様に、スピンコータ等を用いて多孔質シリカ層74上にフォトレジスト(ポジ型、ネガ型のいずれでも可)を塗布した後、加熱装置により加熱処理を施して、フォトレジスト層81を形成する。
As shown in FIG. 10, in the photoresist
露光・PEB・現像・ベーク工程78では、前述の露光・現像・ベーク工程69と同様に、最初にフォトレジスト層81に露光光線を照射して、このフォトレジスト層81を露光処理する。例えば、ポジ型のフォトレジストを用いた場合には、露光光線は、フォトレジスト層81における緑色画素40Gの形成領域(図25参照)上に照射される。次いで、PEB処理を行った後、露光処理済みのフォトレジスト層81を周知の現像液で現像処理してポストベーク処理を行う。
In the exposure / PEB / development /
図11に示すように、現像処理によりフォトレジスト層81(ポジ型)の露光部が除去されて、多孔質シリカ層74上にレジストパターン81aが形成される。レジストパターン81aは、多孔質シリカ層74の緑色画素形成領域を露呈させ、この領域以外(分離壁41となる箇所、及び青色・赤色画素形成領域)を覆う。そして、現像処理終了後、前述の加熱装置等でレジストパターン81aをポストベーク処理することで、露光・現像・ベーク工程78が終了する。
As shown in FIG. 11, the exposed portion of the photoresist layer 81 (positive type) is removed by development processing, and a resist
ドライエッチング・剥離工程79では、最初に周知のドライエッチング装置を用い、レジストパターン81aをマスクとして、多孔質シリカ層74をドライエッチングする。このドライエッチングは、第1段階のエッチング及び第2段階のエッチングの2段階で行われる。第1段階のエッチングは、フッ素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用い、多孔質シリカ層74をデバイス保護層36が露出しない領域(深さ)までエッチングを行う。
In the dry etching / peeling
また、第2段階のエッチングは、第1段階のエッチングの後に、窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスを用い、デバイス保護層36が露出する領域(深さ)付近までエッチングを行う。第2段階のエッチングでは、窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いることで、エッチング量を抑制することができる。その結果、エッチング量を正確にコントロールすることができる。更に、フッ素系ガスによるチップ基板12a(デバイス保護層36)のエッチングダメージを回避することができる。
In the second-stage etching, after the first-stage etching, a mixed gas of nitrogen gas and oxygen gas is used, and etching is performed up to a region (depth) where the
<第1段階のエッチング>
第1段階のエッチングで用いる混合ガス(フッ素系ガス、酸素ガス)及びエッチング時間の算出方法は、基本的には上述のドライエッチング工程70におけるエッチングと同じであるため、説明は省略する。ただし、フッ素系ガスとしては、CF4 及び/またはC2 F6 が好ましく、CF4 が特に好ましい。
<First stage etching>
The calculation method of the mixed gas (fluorine-based gas, oxygen gas) and etching time used in the first stage etching is basically the same as the etching in the
また、第1段階のエッチングでは、フッ素系ガスと酸素ガスとの含有比率(フッ素系ガス/酸素ガス)を、流量比で2/1〜8/1とすることが好ましい。この範囲内とすることにより、エッチング処理時におけるレジストパターン81aの側壁へのエッチング生成物の付着を防止でき、更に後述するレジストパターン剥離時において、側壁保護膜の生成を抑制することでレジストパターン81aの剥離が容易になる。特に、被エッチング部分の矩形性を維持しながらエッチング生成物のフォトレジスト層側壁への再付着を防止するため、フッ素系ガスと酸素ガスとの含有比率が2/1〜6/1であることが好ましく、3/1〜5/1であることが特に好ましい。
In the first-stage etching, it is preferable that the content ratio of fluorine-based gas and oxygen gas (fluorine-based gas / oxygen gas) is 2/1 to 8/1 in terms of flow rate. By making it within this range, adhesion of the etching product to the side wall of the resist
また、第1のエッチング工程で用いる混合ガスがフッ素系ガス及び酸素ガスに加えて含んでいてもよい他のガスの含有量は、エッチングパターンの矩形性の点で、酸素ガスを1としたときの流量比で25以下であることが好ましく、10以上20以下であることがより好ましく、14以上18以下であることが特に好ましい。 The mixed gas used in the first etching step may contain other gas in addition to the fluorine-based gas and oxygen gas when the oxygen gas is set to 1 in terms of the rectangularity of the etching pattern. The flow rate ratio is preferably 25 or less, more preferably 10 or more and 20 or less, and particularly preferably 14 or more and 18 or less.
<第2段階のエッチング>
第2段階のエッチングで用いる混合ガスは、窒素ガスと酸素ガスと含むが、本発明の効果を損なわない範囲でフッ素系ガスを含んでいてもよい。フッ素系ガスの酸素ガスに対する含有比率(フッ素系ガス/酸素ガス)が流量比で5%以下であることが好ましく、フッ素系ガスを含まないことが特に好ましい。フッ素系ガスの含有量が上記範囲であることでチップ基板12a(デバイス保護層36)のダメージをより効果的に抑制することができる。
<Second stage etching>
The mixed gas used in the second stage etching includes nitrogen gas and oxygen gas, but may contain a fluorine-based gas as long as the effects of the present invention are not impaired. The content ratio of the fluorine-based gas to the oxygen gas (fluorine-based gas / oxygen gas) is preferably 5% or less by flow rate ratio, and particularly preferably does not contain the fluorine-based gas. When the content of the fluorine-based gas is within the above range, damage to the
上述の混合ガスにおける窒素ガスと酸素ガスの含有比率(窒素ガス/酸素ガス)としては、流量比で10/1〜3/1とすることが好ましい。この範囲内とすることにより、レジストパターン81aの側壁へのエッチング生成物の付着をより効果的に抑制することができ、更に、レジストパターン81aの剥離をより容易にすることができる。特に、被エッチング部分の矩形性維持、及びエッチング生成物の再付着防止の観点から、流量比は20/1〜3/1が好ましい範囲であり、15/1〜4/1であることがより好ましく、10/1〜5/1であることが特に好ましい。
The content ratio of nitrogen gas to oxygen gas (nitrogen gas / oxygen gas) in the mixed gas is preferably 10/1 to 3/1 in terms of flow rate. By setting it within this range, adhesion of the etching product to the side wall of the resist
また、上述の混合ガスは、エッチングプラズマの分圧コントロール安定性、及び被エッチング形状の垂直性を維持する観点から、前記窒素ガス及び酸素ガスに加え、他のガスとしてさらに、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)の群から選ばれる少なくとも1種のガスを含んでいることが好ましく、He、Ar、及びXeの群から選ばれる少なくとも1種のガスを含んでいることがより好ましい。但し、エッチングプラズマの分圧コントロール安定性、及び被エッチング形状の垂直性を維持することが可能である場合は、混合ガスを、窒素ガス及び酸素ガスのみから構成する。 In addition to the nitrogen gas and the oxygen gas, in addition to the nitrogen gas and the oxygen gas, the above-mentioned mixed gas may further contain helium (He), It preferably includes at least one gas selected from the group of neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe), and at least one selected from the group of He, Ar, and Xe More preferably, it contains seed gas. However, when it is possible to maintain the partial pressure control stability of the etching plasma and the perpendicularity of the shape to be etched, the mixed gas is composed only of nitrogen gas and oxygen gas.
上述の混合ガスが窒素ガス及び酸素ガスに加えて更に含有してもよい他のガスの含有量は、酸素ガスを1としたときの流量比で25以下であることが好ましく、5以上20以下であることが好ましく、8以上12以下であることが特に好ましい。 The content of other gases that the above-mentioned mixed gas may further contain in addition to nitrogen gas and oxygen gas is preferably 25 or less in terms of a flow rate ratio when oxygen gas is 1, and is 5 or more and 20 or less. It is preferable that it is 8 or more and 12 or less.
第2段階のエッチングでは、例えば、第1段階のエッチングと同様にして算出した処理時間の経過後にドライエッチング処理を終了する。また、終点検出によってドライエッチング処理時間を管理してもよい。具体的には、デバイス保護層36がプラズマガスでエッチングされた際に発光するプラズマガスを周知のプラズマ発光モニタで検出した時点を終点とする。ドライエッチング処理時間の管理は、後者(終点検出)で行うことが好ましい。なお、エッチング処理時間としては10分以内であることが好ましく、7分以内で処理することがより好ましい。
In the second stage etching, for example, the dry etching process is terminated after the processing time calculated in the same manner as in the first stage etching. Further, the dry etching processing time may be managed by detecting the end point. Specifically, the end point is the time when a plasma gas that emits light when the device
また、第2段階のエッチングは、オーバーエッチング処理工程を更に含むことが好ましい。第2段階のエッチングにより多孔質シリカ層74の緑色画素形成領域を除去した後に、更にオーバーエッチング処理することで、パターンの矩形性を維持したまま残存するエッチング残渣を効率よく除去することができ、且つチップ基板12a(デバイス保護層36)のダメージの発生をより効果的に抑制することができる。
The second stage etching preferably further includes an over-etching process. After removing the green pixel formation region of the
オーバーエッチング処理は、オーバーエッチング時間を設定して行うことが好ましい。オーバーエッチング時間は任意に設定できるが、フォトレジストのエッチング耐性と被エッチングパターンの矩形性維持の点で、第1段階のエッチングにおけるエッチング処理時間(t1)と、第2段階のエッチングにおけるエッチング処理時間(t2)との合計処理時間(t1+t2)の30%以下であることが好ましく、5〜25%であることがより好ましく、15〜20%であることが特に好ましい。 The overetching treatment is preferably performed by setting an overetching time. Although the over-etching time can be arbitrarily set, the etching processing time (t1) in the first-stage etching and the etching processing time in the second-stage etching in terms of maintaining the etching resistance of the photoresist and the rectangularity of the pattern to be etched. It is preferably 30% or less of the total processing time (t1 + t2) with (t2), more preferably 5 to 25%, and particularly preferably 15 to 20%.
図12に示すように、ドライエッチング処理により、多孔質シリカ層74のレジストパターン81aで覆われていない部分が除去される。これにより、凹部37上の多孔質シリカ層74に、緑用開口部76Gが形成される。次いで、レジストパターン81a(フォトレジスト)の剥離処理が行われる。この剥離処理は、有機溶剤もしくはフォトレジストの剥離液を使用して行われる。第2段階のエッチングでは、窒素ガスと酸素ガスとを含む混合ガスを使用するため、有機溶剤や剥離液によるレジストパターン81aの剥離をより容易に行うことができる。なお、上述のデバイス保護層36のドライエッチング工程70におけるレジストパターン72aの剥離処理も同様の方法で行ってもよい。
As shown in FIG. 12, the portion of the
図13に示すように、剥離処理により多孔質シリカ層74上のレジストパターン81aが除去される。なお、剥離処理後に脱溶剤処理(洗浄処理)、脱水処理(ベーク処理)を行ってもよい。
As shown in FIG. 13, the resist
図14に示すように、緑用開口部76Gの線幅(多孔質シリカ層74の膜厚方向と直交する方向における幅)は、カラーフィルタ22の各色画素40R,40G,40BのピッチPよりも小さく形成されていることが好ましい。各色用開口部76R,76G,76B(図4、図24参照)を同サイズで形成することにより、各色画素40R,40G,40B間に、(P−W)×2の線幅を有する分離壁41を形成することができる。分離壁41の線幅としては、0.05μm以上0.20μm以下にすることが好ましい。
As shown in FIG. 14, the line width of the
図15に示すように、緑色層形成工程61では、緑用開口部76Gを埋めるように、スピンコータ等を用いて多孔質シリカ層74上に前述の緑色熱硬化性組成物を塗布する。次いで、加熱装置等を用いて塗布層(膜)をポストベーク処理する。これにより、多孔質シリカ層74上に緑色層83Gが形成される。
As shown in FIG. 15, in the green
青用開口部形成工程62(図4参照)は、前述の緑用開口部形成工程60と同様に、フォトレジスト層形成工程と、露光・PEB・現像・ベーク工程と、ドライエッチング・剥離工程とを順に実行して、青色画素40Bの形成領域(図25参照)を開口した青用開口部76B(図18参照)を多孔質シリカ層74に形成する。
The blue opening forming step 62 (see FIG. 4) includes a photoresist layer forming step, an exposure / PEB / development / baking step, a dry etching / peeling step, as in the green
図16に示すように、フォトレジスト層形成工程では、前述のフォトレジスト層形成工程77と同様にして、緑色層83G上にフォトレジスト層84を形成する。そして、図17に示すように、露光・PEB・現像・ベーク工程では、前述の露光・PEB・現像・ベーク工程78と同様にフォトレジスト層84を露光・PEB・現像・ベーク処理して、多孔質シリカ層74の青色画素形成領域を露呈させ、この領域以外(分離壁41となる箇所、及び緑色・赤色画素形成領域)を覆うレジストパターン84aを形成する。
As shown in FIG. 16, in the photoresist layer forming step, a
次いで、図18に示すように、ドライエッチング・剥離工程では、前述のドライエッチング・剥離工程79と同様に、レジストパターン84aをマスクとして緑色層83G及び多孔質シリカ層74をドライエッチングした後、レジストパターン84aを剥離する。これにより、凹部37上の緑色層83G及び多孔質シリカ層74に、青用開口部76Bが形成される。青用開口部76Bは、分離壁41となる箇所が残るように、前述の緑用開口部76Gと同サイズで形成される(図14参照)。
Next, as shown in FIG. 18, in the dry etching / peeling step, the green layer 83G and the
図19に示すように、青色層形成工程63では、前述の緑色層形成工程61と同様にして、青用開口部76Bを埋めるように、多孔質シリカ層74(緑色層83G)上に青色層83Bを形成する。
As shown in FIG. 19, in the blue
赤用開口部形成工程64(図4参照)は、前述の各開口部形成工程60,62と同様に、フォトレジスト層形成工程と、露光・PEB・現像・ベーク工程と、ドライエッチング・剥離工程とを順に実行して、赤色画素40Rの形成領域(図25参照)を開口した赤用開口部76R(図22参照)を緑・青色層83G,83B、及び多孔質シリカ層74に形成する。
In the red opening forming step 64 (see FIG. 4), the photoresist layer forming step, the exposure / PEB / development / baking step, and the dry etching / peeling step are performed in the same manner as each of the
図20に示すように、フォトレジスト層形成工程では、緑色層83G上にフォトレジスト層85を形成する。そして、図21に示すように、露光・PEB・現像・ベーク工程では、フォトレジスト層85を露光・PEB・現像・ベーク処理して、多孔質シリカ層74の赤色画素形成領域を露呈させ、この領域以外(分離壁41となる箇所、及び緑色・青色画素形成領域)を覆うレジストパターン85aを形成する。
As shown in FIG. 20, in the photoresist layer forming step, a
次いで、図22に示すように、ドライエッチング・剥離工程では、レジストパターン85aをマスクとして、緑・青色層83G,83B及び多孔質シリカ層74をドライエッチングした後、レジストパターン85aを剥離する。これにより、凹部37上の緑・青色層83G及び多孔質シリカ層74に、赤用開口部76Rが形成される。赤用開口部76Rは、分離壁41となる箇所が残るように、前述の各開口部76G,76Bと同サイズで形成される(図14参照)。
Next, as shown in FIG. 22, in the dry etching / peeling step, the green / blue layers 83G and 83B and the
図23に示すように、赤色層形成工程65では、前述の各色層形成工程61,63と同様にして、赤用開口部76Rを埋めるように、多孔質シリカ層74(青色層83B)上に赤色層83Rを形成する。このように、開口部形成工程及び着色層形成工程を交互に3回繰り返すことで、各色画素40G,40B,40Rに対応した開口部76G,76B,76Rが多孔質シリカ層74に順番に形成されるとともに、各開口部76G,76B,76Rが形成される度にその開口部を埋めるように、各色層83G,83B,83Rが多孔質シリカ層74上に順番に積層される。
As shown in FIG. 23, in the red
CMP工程66(図4参照)では、CMP装置を用いて、チップ基板12aの全露出面に研磨処理(平坦化処理)を施す。具体的には、デバイス保護層36の研磨ストッパー部38の表面が露出する(研磨ストッパー部38上の多孔質シリカ層74及び各色層83G,83B,83Rが除去される)まで、赤色層83R、青色層83B、緑色層83G、及び多孔質シリカ層74の表面に対して順番に研磨処理を施す。
In the CMP process 66 (see FIG. 4), a polishing process (planarization process) is performed on the entire exposed surface of the
[研磨処理]
CMP装置は、周知のように、回転する研磨パッド付きターンテーブルの研磨面に各層の表面を接触させつつ、両面間にスラリーを供給することで、各色層83R,83B、83G及び多孔質シリカ層74を研磨処理する。研磨条件としては、研磨剤にはシリカ微粒子を分散したスラリーを使用し、スラリー流量:100〜250ml/min、ウエハ圧:0.2〜5.0psi、リテーナーリング圧:1.0〜2.5psi、発砲ウレタンからなる研磨布を使用する。研磨時間は、研磨ストッパー部38が露出するまでの時間とし、オーバーポリッシング率を例えば20%と設定して、研磨処理を完了させる。なお、研磨ストッパー部38が露出した後で、オーバーポリッシングを実施してもよい。
[Polishing]
As is well known, the CMP apparatus supplies each of the color layers 83R, 83B, 83G and the porous silica layer by supplying slurry between both surfaces while bringing the surface of each layer into contact with the polishing surface of the turntable with a rotating polishing pad. 74 is polished. As polishing conditions, a slurry in which silica fine particles are dispersed is used as an abrasive, slurry flow rate: 100 to 250 ml / min, wafer pressure: 0.2 to 5.0 psi, retainer ring pressure: 1.0 to 2.5 psi. Use abrasive cloth made of urethane foam. The polishing time is the time until the polishing
図24に示すように、研磨処理により研磨ストッパー部38の表面が露出すると、各色層83R,83B、83G及び多孔質シリカ層74の厚みが均一、すなわち凹部37の深さと等しくなり、凹部37上に赤色・青色・緑色画素40R,40B,40G及び分離壁41からなるカラーフィルタ22が形成される。このように本実施形態では、凹部37の深さを調整することで、カラーフィルタ22の膜厚を容易に調整することができる。以上でカラーフィルタ形成工程52の全工程が終了する。
As shown in FIG. 24, when the surface of the polishing
図25に示すように、カラーフィルタ形成工程52が終了すると、凹部37上に各色画素40R,40B,40Gが2次元配列されるとともに、各色画素40R,40B,40Gの境界に分離壁41が設けられる。なお、上述したように、図5〜図24では、図面の煩雑化を防止するため、各色画素40R,40G,40Bが1列に並べて形成される場合について説明したが、実際には図25に示す配列パターンで形成される。
As shown in FIG. 25, when the color
図4に戻って、平坦化膜形成工程53では、カラーフィルタ22及びデバイス保護層36の表面を覆うように平坦化膜42を形成する。マイクロレンズ形成工程54では、平坦化膜42上で且つ受光素子21の上方にそれぞれマイクロレンズ23を形成する。以上で固体撮像素子形成工程50の全工程が終了して、固体撮像素子10が形成される。
Returning to FIG. 4, in the planarization
以上のように本発明では、各色画素40R,40B,40Gと分離壁41とからなるカラーフィルタ22を製造する際に、このカラーフィルタ22をデバイス保護層36の凹部37に形成することにより、デバイス保護層36の研磨ストッパー部38を、CMP工程66における終点検出に用いることができる。その結果、研磨ストッパー層を別途形成する必要がなくなるので、カラーフィルタ22を形成するために必要な材料の種類が増えることが防止される。
As described above, according to the present invention, when the color filter 22 including the
また、各色用開口部形成工程と各色層形成工程とを交互に3回繰り返してから、CMP工程66を実行することで、CMP工程66の実行回数を1回に減らすことができる。
In addition, the number of executions of the
また、各色画素40R,40B,40Gの境界に分離壁41を形成することで、混色の発生が抑えられる。更に、各色画素40R,40B,40Gを、感光成分を含有しない着色熱硬化性組成物で形成することで、各色画素を感光性組成物で形成した時のように感光成分がカラーフィルタの膜厚に影響を及ぼすおそれが無くなる。その結果、各色画素40R,40B,40Gを薄膜化することができるので、色シェーディングの悪化や、混色の発生が抑えられる。
Further, by forming the
このように本発明では、混色を抑制して色再現性に優れ、且つ色シェーディングを抑えたカラーフィルタ22を従来よりも低コストに製造することができる。また、カーフィルタ22を低コスト化することで、固体撮像素子10の製造コストを下げることができる。
As described above, according to the present invention, the color filter 22 that suppresses color mixing, has excellent color reproducibility, and suppresses color shading can be manufactured at a lower cost than the prior art. In addition, the cost of manufacturing the solid-
上記実施形態では、デバイス保護層36をドライエッチングして凹部37等を形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、凹部37の深さのコントロールが可能であれば、例えばバッファードフッ酸を用いたウエットエッチングを代わりに行ってもよい。
In the above embodiment, the device
上記実施形態では、各色層83R,83G,83Bの形成後、CMP処理を実行してチップ基板12aの全露出面に平坦化処理(研磨処理)を施す場合について説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、平坦化処理として、ドライエッチング装置を用いてエッチバック処理を行ってもよい。
In the above embodiment, the case where the CMP process is executed after the formation of the color layers 83R, 83G, and 83B to perform the flattening process (polishing process) on the entire exposed surface of the
上記実施形態では、緑色層83G、青色層83B、赤色層83Rの順番で形成する場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、順番は適宜変更してもよい。また、カラーフィルタが4色以上の着色画素で構成されている場合にも本発明を適用することができる。 In the above embodiment, the case where the green layer 83G, the blue layer 83B, and the red layer 83R are formed in the order has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the order is appropriately changed. May be. The present invention can also be applied when the color filter is composed of four or more colored pixels.
上記実施形態では、分離壁41を多孔質シリカ等の低屈折率材料で形成する場合について説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、分離壁として非透過性の着色材料からなる所謂ブラックマトリックスを形成してもよい。この場合も混色の発生が抑えられる。
In the above embodiment, the case where the
上記実施形態では、固体撮像素子に用いられるカラーフィルタの製造方法について説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、液晶ディスプレイ等に用いられるカラーフィルタの製造にも本発明を適用することができる。 In the above embodiment, the method for producing a color filter used in a solid-state imaging device has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applied to the production of a color filter used in a liquid crystal display or the like. Can be applied.
以下に、本発明に係わるカラーフィルタを得るための実施例について具体的に説明する。本実施例では、分離壁41の形成に用いられる多孔質シリカ、及び赤・緑・青色画素40R,40G,40Bの形成に用いられる赤・緑・青色熱硬化性組成物をそれぞれ下記のように調製した。
Examples for obtaining the color filter according to the present invention will be specifically described below. In this embodiment, the porous silica used for forming the
[多孔質シリカの調製]
多孔質シリカ(塗布液)は、特開2008−231174号公報に記載の方法に従って調製した。
[Preparation of porous silica]
Porous silica (coating solution) was prepared according to the method described in JP-A-2008-231174.
[青色熱硬化性組成物の調製]
青色熱硬化性組成物を調製する前に、最初に下記に示す青色顔料分散液を調製した。
・「ピグメント・ブルー15:6」 125質量部
・「ピグメント・バイオレット」 25質量部
・分散剤 PLADDED211(楠本化成(株)製) 40質量部
・ベンジルメタアクリレート/グリシジルメタアクリレート共重合体 15質量部
・PGMEA 755質量部
上記の各素材をホモジナイザーにて攪拌処理し、その後0.3mmジルコニアビーズを用いた分散機(デイスパーマット、GETZMANN社製)で微分散処理を5時間実施して、青色顔料分散液を調製した。
[Preparation of blue thermosetting composition]
Before preparing the blue thermosetting composition, the following blue pigment dispersion was first prepared.
-"Pigment Blue 15: 6" 125 parts by mass-"Pigment Violet" 25 parts by mass-Dispersant PLADDED211 (manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd.) 40 parts by mass-Benzyl methacrylate / glycidyl methacrylate copolymer 15 parts by mass -PGMEA 755 parts by mass Each of the above materials was agitated with a homogenizer, and then finely dispersed with a disperser (Dispermat, manufactured by GETZMANN) using 0.3 mm zirconia beads for 5 hours to give a blue pigment. A dispersion was prepared.
次いで、上記青色顔料分散液に更に下記熱硬化性樹脂を添加することで、非感光性着色組成物、すなわち青色熱硬化性組成物を調製した。
・EHPE−3150 0.5質量部(上記青色顔料分散液に対し)
更に、上記青色顔料分散液と熱硬化性樹脂にPGMEAを添加し、組成物の固形分が13.0%になるように希釈した。
Next, a non-photosensitive coloring composition, that is, a blue thermosetting composition was prepared by further adding the following thermosetting resin to the blue pigment dispersion.
EHPE-3150 0.5 parts by mass (based on the blue pigment dispersion)
Furthermore, PGMEA was added to the blue pigment dispersion and the thermosetting resin, and the solid content of the composition was diluted to 13.0%.
[赤色熱硬化性組成物の調製]
最初に下記に示す赤色顔料分散液を調製した。
・「ピグメント・レッド254」 80質量部
・「ピグメント・イエロー139」 20質量部
・分散剤 EDAPLAN472(楠本化成(株)製) 30質量部
・ベンジルメタアクリレート/グリシジルメタアクリレート共重合体 10質量部
・PGMEA 700質量部
以下、青色顔料分散液調製時と同様の処理を行って赤色顔料分散液を調製した。
[Preparation of red thermosetting composition]
First, the following red pigment dispersion was prepared.
-"Pigment Red 254" 80 parts by mass-"Pigment Yellow 139" 20 parts by mass-Dispersant EDAPLAN472 (manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd.) 30 parts by mass-Benzyl methacrylate /
次いで、上記赤色顔料分散液に更に熱硬化性樹脂を添加することで、非感光性着色組成物、すなわち、赤色熱硬化性組成物を調製した。
・EHPE−3150 0.8質量部(上記赤色顔料分散液に対し)
更に、上記赤色顔料分散液と熱硬化性樹脂にPGMEAを添加し、組成物の固形分が15.0%になるように希釈した。
Next, a non-photosensitive coloring composition, that is, a red thermosetting composition was prepared by further adding a thermosetting resin to the red pigment dispersion.
EHPE-3150 0.8 part by mass (based on the above red pigment dispersion)
Furthermore, PGMEA was added to the red pigment dispersion and the thermosetting resin, and the solid content of the composition was diluted to 15.0%.
[緑色熱硬化性組成物の調製]
最初に下記に示す緑色顔料分散液を調製した。
・「ピグメント・グリーン36」 90質量部
・「ピグメント・グリーン7」 25質量部
・「ピグメント・イエロー139」 40質量部
・分散剤 PALDDED151(楠本化成(株)製) 20質量部
・ベンジルメタアクリレート/グリシジルメタアクリレート共重合体 10質量部
・PGMEA 630質量部
以下、青色顔料分散液調製時と同様の処理を行って緑色顔料分散液を調製した。
[Preparation of green thermosetting composition]
First, the following green pigment dispersion was prepared.
-"
次いで、上記緑色顔料分散液に更に熱硬化性樹脂を添加することで、非感光性着色組成物、すなわち、緑色熱硬化性組成物を調整した。
・EHPE−3150 0.8質量部(上記緑色顔料分散液に対し)
更に、上記緑色顔料分散液と熱硬化性樹脂にPGMEAを添加し、組成物の固形分が13.0%になるように希釈した。
Next, a non-photosensitive coloring composition, that is, a green thermosetting composition was prepared by further adding a thermosetting resin to the green pigment dispersion.
EHPE-3150 0.8 part by mass (based on the green pigment dispersion)
Furthermore, PGMEA was added to the green pigment dispersion and the thermosetting resin, and the solid content of the composition was diluted to 13.0%.
[カラーフィルタの製造]
上記多孔質シリカ及び赤色・緑色・青色熱硬化性組成物を用いて、カラーフィルタ22を下記の手順で形成した。なお、本実施例では、上述のチップ基板12aの代わりに、Siウエハ基板上に、カラーフィルタ22を製造した。
[Manufacture of color filters]
The color filter 22 was formed by the following procedure using the porous silica and the red / green / blue thermosetting composition. In this embodiment, the color filter 22 is manufactured on the Si wafer substrate instead of the above-described
[デバイス保護層形成工程]
CVD法を用いて、窒化シリコンからなる膜厚0.7μmのデバイス保護層36をSiウエハ基板上に形成した。その後850度で60分のアニール処理を行った。
[Device protection layer formation process]
A
[凹部形成工程]
<フォトレジスト層形成工程>
デバイス保護層36上に、フォトレジスト(FHi622BC:富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製)を塗布した後、90℃×60秒のプリベーク処理を行って、膜厚3.0μmのフォトレジスト層72を形成した。
[Recess formation step]
<Photoresist layer formation process>
A photoresist (FHi622BC: manufactured by FUJIFILM Electronics Materials) was applied on the device
<露光・PEB・現像・ベーク工程>
i線ステッパー(ニコン製)を用いて300mJ/cm2 の露光量でフォトレジスト層72を露光処理し、更に、110℃で1分間のPEB処理を行い、現像液(FHD−5:富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製)にて2分間の現像処理を行った後、純水によるリンス処理、スピンドライによる乾燥処理を行った。その後、更に110℃で1分間のポストベーク処理を行って、枠形状のレジストパターン72aを形成した。
<Exposure / PEB / Development / Bake process>
Using an i-line stepper (manufactured by Nikon), the
レジストパターン72aの外径及び開口部の形状は、共に長方形状に形成した。また、レジストパターン72aの膜厚方向と直交する方向における線幅を100μm、開口部の長径を4000μmにそれぞれ形成した。
Both the outer diameter of the resist
<ドライエッチング工程>
ドライエッチング装置(日立ハイテクノロジーズ製:U−621)を使用し、レジストパターン72aをマスクとして、下記エッチング条件にてデバイス保護層36にドライエッチング処理を施した。エッチング時間は、凹部37の深さ(本実施例では0.5μm)÷0.1(エッチングレート)=5(min)に設定した。
<Dry etching process>
Using a dry etching apparatus (manufactured by Hitachi High-Technologies: U-621), the device
<エッチング条件>
・RFパワー:800W
・アンテナバイアス:400W
・ウエハバイアス:200W
・チャンバー内圧:4.0Pa
・基板温度:20℃
・混合ガス種および流量:Ar/CF4 /O2 =800/200/50ml
・Siエッチングレート:100nm/min
・フォトレジストエッチングレート:300nm/min
・オーバーエッチング率:0%
<Etching conditions>
・ RF power: 800W
・ Antenna bias: 400W
・ Wafer bias: 200W
-Chamber internal pressure: 4.0 Pa
-Substrate temperature: 20 ° C
Mixed gas type and flow rate: Ar / CF 4 / O 2 = 800/200/50 ml
Si etching rate: 100 nm / min
-Photoresist etching rate: 300 nm / min
・ Over etching rate: 0%
ドライエッチング処理の終了後、酸素アッシング処理によりレジストパターン72aを除去した。酸素アッシング処理の条件は、酸素流量:100ml、圧力:5Pa等に設定した。この後、Siウエハ基板に洗浄処理を施した。具体的には、フォトレジスト剥離液(MS−230C:富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製)を使用して、120秒の洗浄処理を実施した後、純水洗浄、スピンドライを行い、Siウエハ基板のクリーニングを行った。次いで、100℃で2分間の加熱処理(脱水処理)を行った。
After the dry etching process was completed, the resist
ドライエッチング処理により、デバイス保護層36に1000μm×4000μmの凹部37を形成した。この凹部37の深さは、約0.5μmに形成された。
A 1000 μm × 4000
[多孔質シリカ層形成工程]
前述の多孔質シリカを、凹部37を埋めるようにデバイス保護層36上に塗布した後、窒素気流下のホットプレート上において250℃で60秒間加熱し、更に窒素置換した400℃のオーブン中で60分間焼成して、膜厚0.55μm(凹部37上)の多孔質シリカ層74を形成した。
[Porous silica layer forming step]
The porous silica described above is applied on the
[緑用開口部形成工程]
<フォトレジスト層形成工程>
前述の凹部形成工程のフォトレジスト層形成工程と同様にして、膜厚0.8μmのフォトレジスト層81を多孔質シリカ層74上に形成した。
[Green opening forming process]
<Photoresist layer formation process>
A
<露光・PEB・現像・ベーク工程>
基本的には前述の凹部形成工程のフォトレジスト層形成工程と同じ条件で、フォトレジスト層81を露光・PEB・現像・ベーク処理して、レジストパターン81aを形成した。ただし、i線ステッパーはキャノン(株)製に変更すると共に、現像処理時間は1分間に変更した。レジストパターン81aの開口部の開口幅を0.9μm、ピッチを1.0μmに形成した。
<Exposure / PEB / Development / Bake process>
Basically, the
<ドライエッチング工程>
レジストパターン81aをマスクとして、下記条件にて多孔質シリカ層74をドライエッチング(第1段階のエッチング、第2段階のエッチング、及びオーバーエッチング)した。
<Dry etching process>
Using the resist
<第1段階のエッチング条件>
・RFパワー:800W
・アンテナバイアス:400W
・ウエハバイアス:200W
・チャンバーの内圧:4.0Pa
・基板温度:50℃
・混合ガス種及び流量:Ar/CF4 /O2 =800/200/40ml
・エッチング時間:60秒
<First stage etching conditions>
・ RF power: 800W
・ Antenna bias: 400W
・ Wafer bias: 200W
・ Internal pressure of chamber: 4.0 Pa
-Substrate temperature: 50 ° C
Mixed gas type and flow rate: Ar / CF 4 / O 2 = 800/200/40 ml
・ Etching time: 60 seconds
<第2段階のエッチング・オーバーエッチング条件>
・RFパワー:600W
・アンテナバイアス:100W
・ウエハバイアス:250W
・チャンバーの内部圧力:2.0Pa
・基板温度:50℃
・混合ガス種及び流量:N2 /O2 /Ar=500/50/500ml
・オーバーエッチング率:20%
<Second-stage etching / over-etching conditions>
・ RF power: 600W
・ Antenna bias: 100W
・ Wafer bias: 250W
-Chamber internal pressure: 2.0 Pa
-Substrate temperature: 50 ° C
Mixed gas type and flow rate: N 2 / O 2 / Ar = 500/50/500 ml
・ Over etching rate: 20%
第1段階のエッチング処理での多孔質シリカ層74の削れ量は500nm、つまり、約91%のエッチング量となり、多孔質シリカ層74の残膜の厚みは約50nmになった。また、第2段階のエッチングにおける多孔質シリカ層74のエッチングレートは600nm/min以上であり、多孔質シリカ層74の残膜をエッチングするのに約10秒を要した。第1段階のエッチング時間の60秒と第2段階のエッチング時間10秒を加算したものをエッチング時間と算出した。その結果、エッチング時間:60+10=70秒、オーバーエッチング時間:70×0.2=14秒になり、全エッチング時間は70+14=84秒に設定した。
The amount of scraping of the
上記条件でドライエッチングを行って、多孔質シリカ層74に緑用開口部76Gを形成した。次いで、フォトレジスト剥離液「MS230C」(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を使用して、120秒間の剥離処理を実施してレジストパターン81aを除去した。緑用開口部76Gの開口幅Wは0.96μmであり、そのピッチPは1.0μmであるので、分離壁41の線幅は(P−W)×2=0.08μmと想定された。
Dry etching was performed under the above conditions to form a
[緑色層形成工程]
多孔質シリカ層74上に、その緑用開口部76Gを埋めるように緑色熱硬化性組成物を塗布した後、ホットプレートを使用して200℃で5分間のポストベーク処理を行って、緑色層83Gを形成した。緑用開口部76Gにおける緑色層83Gの厚みは0.61μmに形成され、多孔質シリカ層74の表面上(凹部37以外)における緑色層83Gの厚みは0.15μmに形成された。
[Green layer forming process]
A green thermosetting composition is applied on the
[青用開口部形成工程]
緑用開口部形成工程と同様にして、緑色層83G上に膜厚1.2μmのフォトレジスト層84を形成した後、このフォトレジスト層84を露光・PEB・現像・ベーク処理して、レジストパターン84aを形成した。ただし、露光時の露光量は、375mJ/cm2 に変更した。また、レジストパターン84aの開口部の開口幅及びピッチは、前述のレジストパターン81aと同じにした。
[Blue opening forming process]
In the same manner as the green opening forming step, a 1.2 μm-
次いで、前述の緑用開口部形成工程と基本的には同じ条件で、レジストパターン84aをマスクとして、緑色層83G及び多孔質シリカ層74をドライエッチングし、青用開口部76Bを形成した。ただし、第1段階のエッチングにおける「チャンバーの内部圧力」、「混合ガス種及び流量」、及び「エッチング時間」は下記のように変更した。
・チャンバーの内圧:3.0Pa
・混合ガス種及び流量:Ar/CF4 /O2 =800/200/50ml
・エッチング時間:78秒
Next, the green layer 83G and the
・ Internal pressure of chamber: 3.0Pa
Mixed gas type and flow rate: Ar / CF 4 / O 2 = 800/200/50 ml
・ Etching time: 78 seconds
第1段階のエッチング処理での緑色層83G及び多孔質シリカ層74の削れ量は463nmであり、多孔質シリカ層74の残膜の厚みは約398nmになった。また、第2段階のエッチングにおける緑色層83G及び多孔質シリカ層74のエッチングレートはそれぞれ7000nm/min以上、600nm/min以上であって、多孔質シリカ層74の残膜をエッチングするのに約34秒を要した。第1段階のエッチング時間の78秒と第2段階のエッチング時間34秒を加算したものをエッチング時間と算出した。その結果、エッチング時間:78+34=112秒、オーバーエッチング時間:112×0.2=22秒になり、全エッチング時間は112+22=134秒に設定した。
The amount of scraping of the green layer 83G and the
次いで、レジストパターン81aの剥離処理時と同じ条件でレジストパターン84aの剥離処理を行った。青用開口部76Bの開口幅Wは、0.95μmであった。
Next, the resist
[青色層形成工程]
緑色層83Gの形成時と同様にして、緑色層83G(多孔質シリカ層74)上に、青用開口部76Bを埋めるように青色層83Bを形成した。青用開口部76Bにおける青色層83Bの厚みは、0.60μmになるように形成された。
[Blue layer forming step]
Similarly to the formation of the green layer 83G, a blue layer 83B was formed on the green layer 83G (porous silica layer 74) so as to fill the
[赤用開口部形成工程]
青用開口部形成工程と同様にして、青色層83B上にフォトレジスト層85を形成した後、このフォトレジスト層85を露光・PEB・現像・ベーク処理して、レジストパターン85aを形成した。次いで、青用開口部形成工程と同じ条件で、レジストパターン85aをマスクとして、緑・青色層83G,83B及び多孔質シリカ層74をドライエッチングして赤用開口部76Rを形成した後、レジストパターン85aを剥離処理した。ただし、ドライエッチング処理の第1段階のエッチング時間を98秒、第2段階のエッチング時間を34秒、オーバーエッチング時間を26秒、総エッチング時間:158秒に変更した。赤用開口部76Rの開口幅Wは、0.95μmであった。
[Red opening formation process]
In the same manner as the blue opening forming step, a
[赤色層形成工程]
緑・青色層83G,83Bの形成時と同様にして、青色層83B(緑色層83G及び多孔質シリカ層74)上に、赤用開口部76Rを埋めるように赤色層83Rを形成した。赤用開口部76Rにおける赤色層83Rの厚みは、0.67μmになるように形成された。
[Red layer forming step]
Similarly to the formation of the green / blue layers 83G and 83B, the red layer 83R was formed on the blue layer 83B (the green layer 83G and the porous silica layer 74) so as to fill the
[CMP工程]
研磨(CMP)装置(AMT製 BC−15)を用い、スラリーセミスパース25希釈液(原液:純水=1:19)にて、研磨ストッパー部38が露出するまで、赤・青・緑層83R,83B,83G及び多孔質シリカ層74を研磨処理した。このとき、スラリー希釈液流量:300ml/min、ウエハ圧:1.2psi、リテーナーリング圧:1.5psi、研磨PAD回転数50rpm、ウエハ回転数30rpmの条件により研磨処理を実施した。研磨処理により凹部37上に赤色・青色・緑色画素40R,40B,40G及び分離壁41からなるカラーフィルタ22が形成された。
[CMP process]
Using a polishing (CMP) apparatus (BC-15 manufactured by AMT), the red / blue / green layer 83R until the polishing
また、研磨(CMP)処理により、カラーフィルタ22の表面と、研磨ストッパー部38の表面(デバイス保護層36の凹部37以外の表面)とは平坦に形成された。両者が平坦になる研磨時間は120secであった(両者の膜厚0.5μm)。更に30秒の追加研磨したところ、カラーフィルタ22の膜厚は約0.47μmであった。このため、追加研磨の研磨量は、オーバー研磨マージンの範囲内であると判断した。研磨処理後、純水洗浄,脱水ベーク処理を施して、CMP工程を終了した。
Further, the surface of the color filter 22 and the surface of the polishing stopper portion 38 (the surface other than the
CMP工程で180秒の研磨処理を行った後のカラーフィルタ22の断面観察を行った結果、各色画素40R,40G,40Bのピッチは約1.0μmであり、各色画素40R,40G,40B及び分離壁41膜厚は約0.47μmで均一であった、また、分離壁41の線幅は0.08μm〜0.09μmであって、目的の形状が得られた。以上のように本実施例では、本発明のカラーフィルタ22が問題なく形成されることが確認された。
As a result of observing the cross section of the color filter 22 after performing the polishing process for 180 seconds in the CMP process, the pitch of the
10 固体撮像素子
10a 撮像部
22 カラーフィルタ
36 デバイス保護層
37 凹部
38 研磨ストッパー部
40R,40G,40B 赤色画素,緑色画素,青色画素
41 分離壁
76R,76G,76B 赤用開口部,緑用開口部,青用開口部
83R,83G,83B 赤色層,緑色層,青色層
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記基板上に前記保護層を形成する保護層形成工程と、
前記保護層に凹部を形成する凹部形成工程と、
前記保護層上に、少なくとも前記凹部を埋めるように前記分離壁の材料層を形成する材料層形成工程と、
前記凹部上の前記材料層をエッチングして、前記分離壁となる箇所が残るように開口部を形成する開口部形成工程と、
前記材料層上に、前記開口部を埋めるように着色ベタ層を形成する着色ベタ層形成工程と、
前記開口部形成工程及び前記着色ベタ層形成工程を交互に複数回繰り返して、前記材料層に前記複数色の着色画素にそれぞれ対応した開口部を順番に形成するとともに、当該開口部が形成される度にその開口部を埋めるように、当該開口部に対応した色の着色ベタ層を前記材料層上に順番に積層する繰り返し工程と、
前記繰り返し工程後、前記保護層の前記凹部の周縁部が露出するまで、前記着色ベタ層及び前記材料層の各表面に平坦化処理を施して、前記凹部上に前記複数色の着色画素及び前記分離壁を形成する平坦化処理工程と、
を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 In a method for producing a color filter comprising a plurality of colored pixels arranged two-dimensionally on a protective layer that protects the surface of a substrate, and a separation wall provided at a boundary between different colored pixels,
A protective layer forming step of forming the protective layer on the substrate;
A recess forming step for forming a recess in the protective layer;
Forming a material layer of the separation wall on the protective layer so as to fill at least the recess;
Etching the material layer on the recess to form an opening so as to leave a portion to be the separation wall; and
A colored solid layer forming step of forming a colored solid layer on the material layer so as to fill the opening,
The opening forming step and the colored solid layer forming step are alternately repeated a plurality of times to sequentially form openings corresponding to the colored pixels of the plurality of colors in the material layer, and the openings are formed. Repeated steps of sequentially stacking a colored solid layer of a color corresponding to the opening on the material layer in order to fill the opening each time,
After the repeating step, each surface of the colored solid layer and the material layer is subjected to a flattening process until the peripheral edge of the concave portion of the protective layer is exposed, and the colored pixels of the plurality of colors and the surface of the concave layer A planarization process for forming a separation wall;
A method for producing a color filter, comprising:
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