JP2010217409A - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】精細で矩形性の良好なパターンを、膜面及び基板面の粗れや不要な削れを抑えて加工形成することができるカラーフィルタの製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも複数の受光素子を有する支持体に設けられるカラーフィルタの製造方法であって、（ａ）支持体上に有機層を形成する有機層形成工程と、（ｂ）パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、窒素、アンモニア、及び水素から選択される１種以上のガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用い、前記有機層をドライエッチング処理するエッチング工程と、（ｃ）前記エッチング工程後に残存する前記フォトレジスト層を有機溶剤により選択的に溶解除去するフォトレジスト除去工程と、を含んでいる。
【選択図】なし
【解決手段】少なくとも複数の受光素子を有する支持体に設けられるカラーフィルタの製造方法であって、（ａ）支持体上に有機層を形成する有機層形成工程と、（ｂ）パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、窒素、アンモニア、及び水素から選択される１種以上のガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用い、前記有機層をドライエッチング処理するエッチング工程と、（ｃ）前記エッチング工程後に残存する前記フォトレジスト層を有機溶剤により選択的に溶解除去するフォトレジスト除去工程と、を含んでいる。
【選択図】なし
Description
本発明は、ドライエッチング法によりパターン形成するカラーフィルタの製造方法に関する。
近年、固体撮像装置の画素の微細化に伴い、露光及び現像によるパターン形成、いわゆるフォトリソ法によるパターン形成では、カラーフィルタの微細化及び薄膜化の要求に対して、カラーフィルタの分光特性とパターン形成性の両立が困難になってきている。
具体的には、固体撮像素子用のカラーフィルタにおいて、着色パターンの薄層化については例えば厚みが１μｍ以下、画素パターンサイズについては２μｍ以下（例えば０．５〜２．０μｍ）となるような微小サイズ化が図られる傾向にある。
特に薄膜化が進むにつれ、顔料等の着色剤の膜中の相対量が増える反面、着色剤以外のフォトリソ性に寄与する成分の膜中の量が相対的に減少しており、この減少によるパターン形成性は、２．０μｍを下回るパターン形成の要求に対し、ＯＰＣなどの補正を行なった場合であっても、上面から観察されるパターンの形状改善効果はあるが、断面を観察した場合のパターン形状はパターンエッジが丸く矩形性に乏しい等の問題が存在する。これは、顔料分散液を使用したカラーフィルタ（顔料を種々の組成物に分散させた着色感放射線性組成物を用いてフォトリソ法によって作製したカラーフィルタ）では、顔料による露光時の光散乱の影響により、パターンエッジの丸まりが顕著になることが知られている。
近年は、固体撮像素子用カラーフィルタの更なる高精細化の要求から１．４μｍパターンの形成性が問われるようになってきた。特に固体撮像素子用カラーフィルタにおける微細化は顕著であり、これまで以上の高解像技術が必要となっており、従来のフォトリソ法では解像力の限界に近い。
フォトリソ法を利用したカラーフィルタの製造方法に対して、微細パターンの形成に有効な方法として、ドライエッチング法を用いた有機膜形成方法が提案されている。例えば、有機膜のエッチングにおいて酸素ガスを主体としたエッチングを実施した後、酸素ガスとフルオロカーボン系ガスを混合したプラズマガスによりアッシングし、エッチングによるフォトレジストの表面硬化層をアッシング除去した後、残存するフォトレジストを薬液を用いて剥離することにより、良好な有機膜のパターン形成を可能にすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、着色層をフッ素系ガスと酸素ガスとを所定の混合比率とした混合ガスを用いてドライエッチング法によりパターン様に除去するカラーフィルタの製造方法が開示されており、エッチングガス中のフッ素系ガスと酸素ガスとの混合比率を調整することで、異方性エッチング時に発生する側壁保護膜の付着をコントロールし、フォトレジストの除去性を向上させることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
また、Ｎ２ガスとＯ２ガスとを含むエッチングガスを用いたプラズマエッチングにより有機系反射防止膜をエッチングするドライエッチング方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。ここでは、ポリシリコン上のシリコン酸化膜の上に設けられた有機系反射防止膜を、レジスト層をマスクとしてエッチングした後、残存するレジスト層等をアッシングにより除去することが記載されている。
しかしながら、上記従来のドライエッチング法を用いた有機膜、着色層のエッチングは、フルオロカーボン等のフッ素系ガスを用いることで、フォトレジストの剥離性改善（特許文献１）やエッチングパターンの矩形性向上を目的したものであるが、エッチングガスにフルオロカーボンガスを用いた場合、マスク材となるフォトレジストにダメージ層を形成する場合が多く、これがフォトレジストの有機溶剤への溶解性を劣化させる原因となるほか、（1）ダメージ層の除去のためにアッシング処理を行なう等の処置が必要となり、エッチングプロセス自体が複雑となる、（2）有機膜の下層や既設パターンへのダメージ、例えば下地材である基板表面や既設パターンの表面の粗れ、不要な削れ等を回避することが困難である、等の課題がある。また、アッシング処理によっても、形成されたパターン表面や基板表面に粗れを生じる。
特に、固体撮像素子用の微細な着色パターンでは、細かい表面粗れなどができると、表示画像の解像度に影響を与えやすい。しかも、例えば顔料を含有する着色層のエッチングをフルオロカーボンガスを用いて行なうと、層表面が凸凹になりやすく、アンダーエッチングのときには残渣が不均一に生じ、均一な表面が得られない。また、エッチング処理のコントロールが複雑となり、有機膜へのドライエッチング加工の適用に支障を来すおそれがある。
また、フルオロカーボンガスは、地球温暖化ガスの一種であるため、エッチング装置のガス供給ライン、装置筐体及びその周辺、プロセスガス排気ラインには、ガス漏洩検知器を必要とする。漏洩した場合は、空気中の寿命は長く地球温暖化に深く影響する。したがって、プロセスガス排気ラインにもガス分解装置（除外装置）が必要である等、エッチングを適用するためのイニシャルコストが非常に高いなどの問題もある。
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、精細で矩形性の良好なパターンを、膜面及び基板面の粗れや不要な削れを抑えて加工形成することができるカラーフィルタの製造方法を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
本発明は、フルオロカーボンガス等のフッ素系ガスを用いず、既設の樹脂パターンや基板の表面を粗さずに有機膜を矩形でかつ加工後の有機膜の断面テーパー角を９０度±１０度の範囲に保てるエッチング条件を検討した結果、異方性エッチングが可能な特定のガス組成にすることにより、従来から汎用されているフルオロカーボン等のフッ素系ガスに置き換えることが可能であり、溶剤による溶解除去が適しているとの知見を得た。本発明は、かかる知見に基づいて達成されたものである。
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
＜１＞ 少なくとも複数の受光素子を有する支持体に（例えば支持体の受光素子形成面側に）設けられるカラーフィルタの製造方法であって、（ａ）支持体上に有機層を形成する有機層形成工程と、（ｂ）パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、窒素、アンモニア、及び水素から選択される１種以上のガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用い、前記有機層をドライエッチング処理するエッチング工程と、（ｃ）前記エッチング工程後に残存する前記フォトレジスト層を有機溶剤により選択的に溶解除去するフォトレジスト除去工程と、を含むカラーフィルタの製造方法である。
＜１＞ 少なくとも複数の受光素子を有する支持体に（例えば支持体の受光素子形成面側に）設けられるカラーフィルタの製造方法であって、（ａ）支持体上に有機層を形成する有機層形成工程と、（ｂ）パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、窒素、アンモニア、及び水素から選択される１種以上のガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用い、前記有機層をドライエッチング処理するエッチング工程と、（ｃ）前記エッチング工程後に残存する前記フォトレジスト層を有機溶剤により選択的に溶解除去するフォトレジスト除去工程と、を含むカラーフィルタの製造方法である。
＜２＞ 前記混合ガスは、更に、希ガスの少なくとも一種を含むことを特徴とする前記＜１＞に記載のカラーフィルタの製造方法である。
＜３＞ 前記（ａ）有機層形成工程及び前記（ｂ）エッチング工程として、
支持体上に、第１の有機層として低屈折率層を形成する低屈折率層形成工程と、前記低屈折率層を、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして前記混合ガスを用いたドライエッチング処理により、第ｎの着色パターン（ｎ≧１）を形成する凹状の領域と、着色パターン間を離隔するマトリックス領域（離隔領域）とを有する凹凸パターンに加工する加工工程と、少なくとも前記領域に、第ｎ＋１の有機層（ｎ≧１）として着色層を設け、第ｎの着色パターン（ｎ≧１）を形成する着色層形成工程と、を含むことを特徴とする前記＜１＞又は前記＜２＞に記載のカラーフィルタの製造方法である。
支持体上に、第１の有機層として低屈折率層を形成する低屈折率層形成工程と、前記低屈折率層を、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして前記混合ガスを用いたドライエッチング処理により、第ｎの着色パターン（ｎ≧１）を形成する凹状の領域と、着色パターン間を離隔するマトリックス領域（離隔領域）とを有する凹凸パターンに加工する加工工程と、少なくとも前記領域に、第ｎ＋１の有機層（ｎ≧１）として着色層を設け、第ｎの着色パターン（ｎ≧１）を形成する着色層形成工程と、を含むことを特徴とする前記＜１＞又は前記＜２＞に記載のカラーフィルタの製造方法である。
＜４＞ 前記ドライエッチング処理により、側壁のテーパー角が８５度〜１００度である凹状の領域を形成することを特徴とする前記＜１＞〜前記＜３＞のいずれか１つに記載のカラーフィルタの製造方法である。
＜５＞ 前記低屈折率層の屈折率が１．４以下であることを特徴とする前記＜３＞又は前記＜４＞に記載のカラーフィルタの製造方法である。
本発明によれば、精細で矩形性の良好なパターンを、膜面及び基板面の粗れや不要な削れを抑えて加工形成することができるカラーフィルタの製造方法を提供することができる。
フルオロカーボン等のフッ素系ガスを使用しないエッチング処理が可能になることにより、設備投資等に伴なうコストの抑制も可能になる。
フルオロカーボン等のフッ素系ガスを使用しないエッチング処理が可能になることにより、設備投資等に伴なうコストの抑制も可能になる。
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法について詳細に説明する。
本発明のカラーフィルタの製造方法は、少なくとも複数の受光素子を有する支持体（例えばその受光素子形成面側）にカラーフィルタを備えた固体撮像素子のカラーフィルタを作製するものであり、特に、（ａ）支持体上に有機層を形成する有機層形成工程と、（ｂ）パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、窒素、アンモニア、及び水素から選択される１種以上のガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用い、前記有機層をドライエッチング処理するエッチング工程と、（ｃ）前記エッチング工程後に残存する前記フォトレジスト層を有機溶剤により選択的に溶解除去するフォトレジスト除去工程と、を設けて構成されている。本発明のカラーフィルタの製造方法は、必要に応じて、更に他の工程を設けて構成することができる。
本発明のカラーフィルタの製造方法は、少なくとも複数の受光素子を有する支持体（例えばその受光素子形成面側）にカラーフィルタを備えた固体撮像素子のカラーフィルタを作製するものであり、特に、（ａ）支持体上に有機層を形成する有機層形成工程と、（ｂ）パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、窒素、アンモニア、及び水素から選択される１種以上のガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用い、前記有機層をドライエッチング処理するエッチング工程と、（ｃ）前記エッチング工程後に残存する前記フォトレジスト層を有機溶剤により選択的に溶解除去するフォトレジスト除去工程と、を設けて構成されている。本発明のカラーフィルタの製造方法は、必要に応じて、更に他の工程を設けて構成することができる。
本発明においては、固体撮像素子用のカラーフィルタ、特には、厚みが１μｍを下回る薄膜（好ましくは染料濃度が３５質量％以上）でパターンサイズ（基板法線方向からみた画素パターンの辺長）が２μｍ以下の微少サイズ（例えば０．５〜２．０μｍ）の高精細なパターンが要求されるカラーフィルタを作製しようとする場合に、カラーフィルタを構成する有機膜の形成を、一般に用いられるフッ素系ガスを用いずに、酸素との混合ガス成分として窒素ガス、アンモニア又は水素ガスを用いた混合ガスで行なうようにすることで、既設の有機パターンの表面及び下地をなす基板の表面の粗れや削れ等のダメージを防止しながらも、エッチング時の異方性を持たせられるので、パターンや基板の表面の粗れや不要な削れに伴なう解像度の低下が少なく、良好なパターン矩形性を有するカラーフィルタを作製することができる。
本発明では、レジストにダメージ層が形成され難いため、追加して数秒の酸素プラズマによるレジストダメージ層の除去ステップが不要であり、また、下地が無機膜の場合はダメージが抑えられ、エッチングプロセスが適用しやすいものである。
本発明では、レジストにダメージ層が形成され難いため、追加して数秒の酸素プラズマによるレジストダメージ層の除去ステップが不要であり、また、下地が無機膜の場合はダメージが抑えられ、エッチングプロセスが適用しやすいものである。
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法の各工程について工程毎に説明する。
（ａ）有機層形成工程
有機層形成工程は、支持体上に有機層を形成する。ここでの有機層は、各色の着色パターンを形成する着色剤含有の着色層、着色パターン間を離隔するマトリクスパターンを形成するための樹脂層（例えば後述する低屈折率層）など、主としてカラーフィルタを構成する有機層が含まれる。着色層を形成する場合、単一の着色層であってもよいし、２種以上の着色層であってもよい。
（ａ）有機層形成工程
有機層形成工程は、支持体上に有機層を形成する。ここでの有機層は、各色の着色パターンを形成する着色剤含有の着色層、着色パターン間を離隔するマトリクスパターンを形成するための樹脂層（例えば後述する低屈折率層）など、主としてカラーフィルタを構成する有機層が含まれる。着色層を形成する場合、単一の着色層であってもよいし、２種以上の着色層であってもよい。
−着色層−
着色層は、着色剤を含有する硬化性組成物によって形成されることが好ましい。硬化性組成物としては、着色光硬化性組成物、及び非感光性の着色熱硬化性組成物を挙げることができる。着色光硬化性組成物及び着色熱硬化性組成物のいずれも使用可能であるが、同等の分光特性をより薄膜で形成する観点から、着色成分含有比率の高い着色熱硬化性組成物を用いることが好ましい。
着色層は、着色剤を含有する硬化性組成物によって形成されることが好ましい。硬化性組成物としては、着色光硬化性組成物、及び非感光性の着色熱硬化性組成物を挙げることができる。着色光硬化性組成物及び着色熱硬化性組成物のいずれも使用可能であるが、同等の分光特性をより薄膜で形成する観点から、着色成分含有比率の高い着色熱硬化性組成物を用いることが好ましい。
有機層の形成は、着色光硬化性組成物又は着色熱硬化性組成物を支持体上に回転塗布、スリット塗布等の塗布方法により塗布し、乾燥させて着色層を形成することにより行なえる。
有機層の厚みとしては、０．１〜３μｍの範囲が好ましく、０．２〜１の範囲がより好ましく、０．３〜０．７μｍの範囲がより好ましい。
ここで、非感光性の着色熱硬化性組成物について説明する。
〜着色熱硬化性組成物〜
非感光性の着色熱硬化性組成物は、着色剤の少なくとも１種と、熱硬化性化合物の少なくとも１種とを少なくとも用いて構成することができ、必要に応じて各種添加剤を更に含んでもよい。中でも、着色剤の組成物全固形分中における含有量が５０質量％以上１００質量％未満であって、熱硬化性化合物の組成物全固形分中における含有量が４質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。これにより着色層の分光特性をより良好にすることができる。
〜着色熱硬化性組成物〜
非感光性の着色熱硬化性組成物は、着色剤の少なくとも１種と、熱硬化性化合物の少なくとも１種とを少なくとも用いて構成することができ、必要に応じて各種添加剤を更に含んでもよい。中でも、着色剤の組成物全固形分中における含有量が５０質量％以上１００質量％未満であって、熱硬化性化合物の組成物全固形分中における含有量が４質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。これにより着色層の分光特性をより良好にすることができる。
−着色剤−
着色剤は、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。顔料としては、従来公知の種々の無機顔料又は有機顔料を挙げることができる。顔料及び染料としては、特開２００８−２９２５４８号公報の段落番号［００１７］〜［００２９］に記載の顔料や染料などを挙げることができる。また、同公報の段落番号［００３１］に記載の顔料分散剤や界面活性剤を添加してもよい。
着色剤は、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。顔料としては、従来公知の種々の無機顔料又は有機顔料を挙げることができる。顔料及び染料としては、特開２００８−２９２５４８号公報の段落番号［００１７］〜［００２９］に記載の顔料や染料などを挙げることができる。また、同公報の段落番号［００３１］に記載の顔料分散剤や界面活性剤を添加してもよい。
非感光性の着色熱硬化性組成物の全固形分中の着色剤含有率としては、特に限定されるものではないが、好ましくは５０〜１００質量％である。５０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％以下とすることで硬化を良好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。更にアルカリ現像の際の現像ラチチュードが狭くなることを抑制することができる。
−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なえるものであれば特に制限はなく、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。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つの基を有するものが好ましい。
熱硬化性化合物としては、加熱により膜硬化を行なえるものであれば特に制限はなく、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。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つの基を有するものが好ましい。
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。中でも、熱硬化性化合物としては、エポキシ化合物が好ましく、多官能エポキシ化合物が特に好ましい。これらの熱硬化性化合物としては、特開２００８−２９２５４８号公報の段落番号［００３４］〜［００４８］に記載の熱硬化性化合物を挙げることができる。
熱硬化性化合物の着色熱硬化性組成物中における総含有量としては、素材により異なるが、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。
−各種添加物−
着色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。
着色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。
前記バインダーは、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。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。バインダーとしては、特開２００８−２９２５４８号公報の段落番号［００５２］〜［００５６］に記載のバインダーが挙げられる。バインダーの着色熱硬化性組成物における含有量は、組成物の全固形分（質量）に対して、０．１〜５０質量％未満が好ましく、０．２〜４０質量％がより好ましく、１〜３５質量％が特に好ましい。
上記の硬化剤、硬化触媒、分散剤、その他の添加物としては、特開２００８−２９２５４８号公報の段落番号［００５８］〜［００６１］、［００６７］〜［００６９］、［００７０］〜［００７２］に記載のものを挙げることができる。
また、非感光性の着色熱硬化性組成物に必要に応じて含有される溶剤としては、組成物の溶解性、塗布性を満足すれば基本的に特に限定されないが、特に染料、バインダー（アルカリ可溶性樹脂）の溶解性、塗布性、安全性を考慮して選択されるのが好ましい。溶剤は、特開２００８−２９２５４８号公報の段落番号［００６２］〜［００６５］に記載のものを挙げることができ、中でも、３−エトキシプロピオン酸メチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、２−ヘプタノン、シクロヘキサノン、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート等が好適である。
また、非感光性の着色熱硬化性組成物に必要に応じて含有される溶剤としては、組成物の溶解性、塗布性を満足すれば基本的に特に限定されないが、特に染料、バインダー（アルカリ可溶性樹脂）の溶解性、塗布性、安全性を考慮して選択されるのが好ましい。溶剤は、特開２００８−２９２５４８号公報の段落番号［００６２］〜［００６５］に記載のものを挙げることができ、中でも、３−エトキシプロピオン酸メチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、２−ヘプタノン、シクロヘキサノン、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート等が好適である。
〜〜着色熱硬化性組成物の調製方法〜〜
着色熱硬化性組成物の好ましい調製方法について説明する。但し、本発明はこれに限定されるものではない。
着色熱硬化性組成物には、顔料粒子を微粒子化し、且つその粒子サイズ分布をシャープにした顔料を用いる方法が好適である。具体的には、平均粒子径が０．０１μｍ程度であり、且つ粒子径が０．０１±０．００５μｍの範囲にある顔料粒子を７５質量％以上含んで構成される顔料を用いる方法が好ましい。顔料の粒子サイズ分布を上述の範囲に調整するためには、顔料の分散方法が特に重要となる。そのような分散方法としては、例えば、ニーダーや二本ロールなどのロールミルを用いて高粘度状態で分散する乾式分散（混練分散処理）と三本ロールやビーズミル等を用いて比較的低粘度状態で分散する湿式分散（微分散処理）とを組合せた分散方法が挙げられる。また、前記分散方法においては、２種以上の顔料を共分散したり、混練分散処理時には、溶剤を使用しないか若しくは使用量をできるだけ少なくしたり、各種分散剤を用いるのも好ましい。更に、ソルベントショックを和らげるために樹脂成分を前記混練分散処理時と微分散処理時とに分けて添加（２分割使用）したりすることが好ましく、また、混練分散処理から微分散処理に移行する際に顔料粒子が再凝集するのを防止するために溶解性に優れた樹脂成分を用いるのが好ましい。更に、微分散処理時に使用するビーズミルのビーズに高硬度のセラミックスを使用したり、粒径の小さいビーズを使用したりする手段も有効である。尚、前記樹脂成分としては、例えば、上述のアルカリ可溶性樹脂を用いることができる。
着色熱硬化性組成物の好ましい調製方法について説明する。但し、本発明はこれに限定されるものではない。
着色熱硬化性組成物には、顔料粒子を微粒子化し、且つその粒子サイズ分布をシャープにした顔料を用いる方法が好適である。具体的には、平均粒子径が０．０１μｍ程度であり、且つ粒子径が０．０１±０．００５μｍの範囲にある顔料粒子を７５質量％以上含んで構成される顔料を用いる方法が好ましい。顔料の粒子サイズ分布を上述の範囲に調整するためには、顔料の分散方法が特に重要となる。そのような分散方法としては、例えば、ニーダーや二本ロールなどのロールミルを用いて高粘度状態で分散する乾式分散（混練分散処理）と三本ロールやビーズミル等を用いて比較的低粘度状態で分散する湿式分散（微分散処理）とを組合せた分散方法が挙げられる。また、前記分散方法においては、２種以上の顔料を共分散したり、混練分散処理時には、溶剤を使用しないか若しくは使用量をできるだけ少なくしたり、各種分散剤を用いるのも好ましい。更に、ソルベントショックを和らげるために樹脂成分を前記混練分散処理時と微分散処理時とに分けて添加（２分割使用）したりすることが好ましく、また、混練分散処理から微分散処理に移行する際に顔料粒子が再凝集するのを防止するために溶解性に優れた樹脂成分を用いるのが好ましい。更に、微分散処理時に使用するビーズミルのビーズに高硬度のセラミックスを使用したり、粒径の小さいビーズを使用したりする手段も有効である。尚、前記樹脂成分としては、例えば、上述のアルカリ可溶性樹脂を用いることができる。
本発明においては、特に、２種以上の顔料を用い、更に２種以上の顔料を５００００ｍＰａ・ｓ以上の高粘度状態で分散した後に、更に１０００ｍＰａ・ｓ以下の低粘度状態で分散して得られた着色剤を用いることが好ましい。
一般に、これら顔料は合成後、種々の方法で乾燥を経て供給される。通常は水媒体から乾燥させて粉末体として供給されるが、水が乾燥するには大きな蒸発潜熱を必要とするため、乾燥して粉末とさせるには大きな熱エネルギーを与える。そのため、顔料は一次粒子が集合した凝集体（二次粒子）を形成しているのが普通である。
一般に、これら顔料は合成後、種々の方法で乾燥を経て供給される。通常は水媒体から乾燥させて粉末体として供給されるが、水が乾燥するには大きな蒸発潜熱を必要とするため、乾燥して粉末とさせるには大きな熱エネルギーを与える。そのため、顔料は一次粒子が集合した凝集体（二次粒子）を形成しているのが普通である。
着色熱硬化性組成物の調製方法において、着色剤が顔料の場合、まず着色剤（顔料）に上述のバインダーを混練分散処理後の粘度が５０，０００ｍＰａ・ｓ以上（好ましくは５０，０００〜１００，０００ｍＰａ・ｓ）の比較的高粘度になるように混練分散処理を施すのが好ましい。ここで、混練分散処理は、高粘度分散であってもよいし、乾式分散であってもよい。次いで、必要に応じて混練分散処理後の分散物に上述のバインダーを追加添加し、微分散処理後の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下（好ましくは１００ｍＰａ・ｓ以下）の比較的低粘度になるように微分散処理を施すことが好ましい。尚、微分散処理は、低粘度分散であってもよいし、湿式分散であってもよい。
前記混練分散処理においては、溶剤の比率が被分散物に対して０〜２０質量％であることが好ましい。このように、溶剤をあまり使用せずに分散を行なうと、顔料粒子の表面をビヒクルの樹脂成分を主体とした構成成分との濡れを促進させることができ、顔料粒子表面が形成する界面を、顔料粒子と空気との固体／気体界面から、顔料粒子とビヒクル溶液との固体／溶液界面に変換することができる。顔料粒子の表面が形成する界面を空気から溶液に変換し混合攪拌すると、顔料を一次粒子に近い微小な状態にまで分散することができる。
このように、顔料を高度に分散させるためには、顔料粒子表面が形成する界面を空気から溶液に変換することが有効である。かかる変換には強い剪断力や圧縮力が必要である。このため、前記混練分散処理においては、強い剪断力や圧縮力を発揮できる混練機を用い、被混練物として高粘度のものを用いるのが好ましい。
また、前記微分散処理時においては、ガラスやセラミックの微粒状の分散用メディアと共に混合攪拌することが好ましい。さらに、微分散処理時における溶剤の比率は、被分散物の２０〜９０質量％であることが好ましい。前記微分散処理時においては、顔料粒子を微小な状態にまで均一に安定させて分布させることが必要であることから、凝集している顔料粒子に衝撃力と剪断力とを付与できる分散機とを用い、被分散物として低粘度のものを用いるのが好ましい。
着色剤が染料の場合は、前記のような分散工程を必要とせず、しかるべき溶剤にバインダーとともに溶解させるだけでよい。
このようにして得られた顔料の分散物又は染料の溶液にエポキシ樹脂のような熱硬化性化合物と硬化触媒や硬化剤とを添加、あるいは既にバインダーが熱硬化性化合物である場合には、硬化触媒や硬化剤を添加して熱硬化機能を付与し、必要に応じて溶剤を添加することで本発明における着色熱硬化性組成物を調製することができる。
−支持体−
支持体としては、例えば、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、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等や、相補性金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）基板などが挙げられる。また裏面照射素子などにも用いることができる。ＣＭＯＳ）基板などでは、着色層はその上に設けられた保護膜上に形成されるのが好ましく、保護膜としてはＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ２などの無機膜が挙げられる。無機膜については、特に制限はない。さらに、画素形成領域の保護膜をインナーレンズとして機能させるようにして表面に凹凸を有する形態、保護膜がポリイミドなどの有機膜である形態が考えられるが、前記凹凸を有する形態では凹凸を解消するための平坦化層として、保護膜が有機系の膜である形態の場合、エッチングストッパーとして機能させるために更にＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｃａ等を分散させた組成物を熱硬化等することにより形成した透明層を更に含んでもよい。
支持体としては、例えば、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、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等や、相補性金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）基板などが挙げられる。また裏面照射素子などにも用いることができる。ＣＭＯＳ）基板などでは、着色層はその上に設けられた保護膜上に形成されるのが好ましく、保護膜としてはＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ２などの無機膜が挙げられる。無機膜については、特に制限はない。さらに、画素形成領域の保護膜をインナーレンズとして機能させるようにして表面に凹凸を有する形態、保護膜がポリイミドなどの有機膜である形態が考えられるが、前記凹凸を有する形態では凹凸を解消するための平坦化層として、保護膜が有機系の膜である形態の場合、エッチングストッパーとして機能させるために更にＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｃａ等を分散させた組成物を熱硬化等することにより形成した透明層を更に含んでもよい。
（ｂ）エッチング工程
エッチング工程は、前記有機層形成工程で形成された有機層を、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、窒素、アンモニア、及び水素から選択される１種以上のガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用いてドライエッチング処理する。
エッチング工程は、前記有機層形成工程で形成された有機層を、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、窒素、アンモニア、及び水素から選択される１種以上のガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用いてドライエッチング処理する。
具体的には、支持体上の有機層の上に更にフォトレジスト層を形成するレジスト形成工程と、フォトレジスト層を露光、現像により所定のパターンに加工し、レジストパターン（パターニングされたフォトレジスト層）を形成する加工工程と、形成されたレジストパターンをエッチングマスクとして、着色層をドライエッチングするドライエッチング工程とを設けて行なうことができる。
−レジスト形成工程−
レジスト形成工程では、支持体上の有機層の上に更にフォトレジスト層を形成する。具体的には、着色層上にポジ又はネガ型の感光性樹脂組成物を塗布し、これを乾燥させることによりフォトレジスト層を形成できる。フォトレジスト層の形成においては、更にプリベーク処理を施すことが好ましい。特に、フォトレジストの形成プロセスとしては、露光後の加熱処理（ＰＥＢ）、現像後の加熱処理（ポストベーク処理）を実施する形態が望ましい。
レジスト形成工程では、支持体上の有機層の上に更にフォトレジスト層を形成する。具体的には、着色層上にポジ又はネガ型の感光性樹脂組成物を塗布し、これを乾燥させることによりフォトレジスト層を形成できる。フォトレジスト層の形成においては、更にプリベーク処理を施すことが好ましい。特に、フォトレジストの形成プロセスとしては、露光後の加熱処理（ＰＥＢ）、現像後の加熱処理（ポストベーク処理）を実施する形態が望ましい。
前記ポジ型の感光性樹脂組成物としては、紫外線（ｇ線、ｉ線）、エキシマー・レーザー等を含む遠紫外線、電子線、イオンビーム及びＸ線等の放射線に感応するポジ型フォトレジスト用に好適なポジ型レジスト組成物を使用できる。放射線のうち、前記感光性樹脂層を露光するものとしては、ｇ線、ｉ線が好ましく、中でもｉ線露光が好ましい。具体的には、ポジ型の感光性樹脂組成物は、キノンジアジド化合物及びアルカリ可溶性樹脂を含有する組成物が好ましい。キノンジアジド化合物及びアルカリ可溶性樹脂を含有するポジ型の感光性樹脂組成物は、５００ｎｍ以下の波長の光照射によりキノンジアジド基が分解してカルボキシル基を生じ、結果としてアルカリ不溶状態からアルカリ可溶性になることを利用してポジ型フォトレジストとして用いられている。このポジ型フォトレジストは解像力が著しく優れているので、ＩＣやＬＳＩ等の集積回路の作製に用いられている。前記キノンジアジド化合物としては、ナフトキノンジアジド化合物が挙げられる。
近年、集積回路については集積度の向上に伴って配線の幅が微細化され、このためエッチングも従来のウェットエッチングに代えてドライエッチングが主流になっている。ドライエッチングではレジストの形状がそのまま被エッチング層の形状に反映されるので、レジストの形状が悪いとエッチング不要の部分までエッチングされてしまい、集積回路の不良や歩留り悪化の原因となる。このため、現像残さ（スカム）等の少ないプロファイルの良好なレジストが従来以上に要求されている。また、ドライエッチングでは支持体の温度が上昇し、レジストパターンが熱変形を起こして寸法精度が低下することがあるため、レジストの耐熱性に対する要求が従来より高い。これらの観点から、ポジ型のフォトレジストは、プロファイル、スカム、解像度及び耐熱性等の諸性能を満足するものとして、例えば、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製のＦＨ−６０００シリーズ（例えばＦＨ−６４００Ｌ、ＦＨ−６８００Ｌなど）、同社製のＦＨｉ−３０００シリーズ（例えばＦＨｉ−３２００、ＦＨｉ−３９５０等）、同社製のＦＨｉ−６００シリーズ（例えばＦＨｉ−６４４、ＦＨｉ−６４５等）、同社製のＦｉ−ＳＰシリーズ（例えばＦｉ−ＳＰ２等）などが挙げられる。但し、これに限られるものではなく、パターン形成に好ましいマスク形状ができるものであれば、ポジ型の感光性樹脂組成物として使用可能である。
前記ネガ型の感光性樹脂組成物としては、紫外線（ｇ線、ｉ線）、遠紫外線、Ｘ線、電子線、分子線、γ線、シンクロトロン放射線等の輻射線に感応するネガ型フォトレジスト組成物が挙げられ、解像力及び感度に優れ、かつ現像残りによる微小欠陥が実質上発生しないネガ型フォトレジスト組成物が好ましい。ネガ型のフォトレジストでは、着色パターン上にスピン塗布法又はローラー塗布法等で例えば０．５〜３μｍの厚みに塗布し、加熱、乾燥した後、マスクを介して紫外線照射などを行ない、必要に応じて露光後に加熱工程（ＰＥＢ）を経た後に現像することでネガ画像が得られる。更に、これをマスクとしてエッチングすることにより着色層にパターン状の加工を施すことができる。ネガ型の感光性樹脂層は、光重合開始剤とエチレン性不飽和結合を有する重合性化合物を含むことが好ましい。このような感光性樹脂層の形成に用いられるネガ型の感光性樹脂組成物としては、特開２００８−２９２５４８号公報の段落番号［０１２１］に記載の先行技術に記載のものが知られている。ネガ型の感光性樹脂組成物の市販品としては、例えば、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製のＳＣシリーズ（例えばＳＣ−６０、ＳＣ−４５０等）やＨＲシリーズ（例えばＨＲ−１００、ＨＲ−２００）、ＨＮＲシリーズ（例えばＨＮＲ−８０、ＨＮＲ−１２０）などが挙げられる。
フォトレジスト層の厚みとしては、０．１〜３μｍが好ましく、０．２〜２．５μｍが好ましく、０．３〜２μｍが更に好ましい。なお、フォトレジスト層の塗布は、既述の塗布方法を用いて好適に行なえる。
−加工工程−
加工工程では、フォトレジスト層を露光、現像により所定のパターンに加工し、レジストパターン（パターニングされたフォトレジスト層）を形成する。露光、現像によりフォトレジスト層を所望のパターン様に除去することによって、着色パターンを形成しようとする領域のフォトレジスト層が除去されてなるレジストパターンが形成され、次のエッチング工程で用いられるエッチングマスクを着色層上に設けることができる。
加工工程では、フォトレジスト層を露光、現像により所定のパターンに加工し、レジストパターン（パターニングされたフォトレジスト層）を形成する。露光、現像によりフォトレジスト層を所望のパターン様に除去することによって、着色パターンを形成しようとする領域のフォトレジスト層が除去されてなるレジストパターンが形成され、次のエッチング工程で用いられるエッチングマスクを着色層上に設けることができる。
フォトレジスト層の露光は、所定のマスクパターンを介して、ポジ型又はネガ型の感光性樹脂組成物に、ｇ線、ｈ線、ｉ線等、好ましくはｉ線で露光を施すことにより行なうことができる。露光後は、現像液で現像処理することにより、着色パターンを形成しようとする領域に合わせてフォトレジストが除去される。
前記現像液としては、着色剤を含む着色層には影響を与えず、ポジレジストの露光部及びネガレジストの未硬化部を溶解するものであればいずれも使用可能であり、例えば、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。アルカリ性の水溶液としては、アルカリ性化合物を濃度が０．００１〜１０質量％、好ましくは０．０１〜１質量％となるように溶解して調製されたアルカリ性水溶液が好適である。アルカリ性化合物は、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム，硅酸ナトリウム、メタ硅酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン等が挙げられる。尚、アルカリ性水溶液を現像液として用いた場合は、一般に現像後に水で洗浄処理が施される。
−ドライエッチング工程−
ドライエッチング工程では、形成されたレジストパターンをエッチングマスクとして、着色層をドライエッチングする。ドライエッチング処理の方法の例としては、特開昭５９−１２６５０６号、特開昭５９−４６６２８号、同５８−９１０８号、同５８−２８０９号、同５７−１４８７０６号、同６１−４１１０２号などの公報に記載されているような方法がある。
ドライエッチング工程では、形成されたレジストパターンをエッチングマスクとして、着色層をドライエッチングする。ドライエッチング処理の方法の例としては、特開昭５９−１２６５０６号、特開昭５９−４６６２８号、同５８−９１０８号、同５８−２８０９号、同５７−１４８７０６号、同６１−４１１０２号などの公報に記載されているような方法がある。
本発明においては、ドライエッチング処理に用いるエッチングガスとして、窒素、アンモニア、及び水素から選択される１種以上のガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用いる。本発明におけるエッチングガスとしては、主エッチングガスとして、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、ＮＨ３ガスを使用することができる。
この主エッチングガスは、酸素ガスとの組み合わせにより、有機膜の加工を異方性をもって加工することができる。
この主エッチングガスは、酸素ガスとの組み合わせにより、有機膜の加工を異方性をもって加工することができる。
更に、本発明における混合ガスは、主エッチングガスと酸素ガスとの混合比率（主エッチングガス／酸素ガス）を流量比で１／１〜１０／１とすることが好ましい。前記範囲内とすることにより、エッチング時に側壁に生じやすいエッチング生成物の堆積（デポ膜）の生成とエッチングとのバランスが良好になり、側壁へのデポ膜の成長を抑制することができ、かつレジスト最表面のダメージ層の発生も抑制することができる。その結果として、フォトレジスト層の剥離を容易にすることができる。中でも、前記混合比率は、流量比で７／１〜３／１が好ましく、６／１〜４／１ がより好ましい。
本発明における混合ガスは、エッチングプラズマの分圧コントロール安定性の点から、上記のガスに加え、他のガスとして、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）等の希ガスの群から選ばれる少なくとも１種の第３のガスを更に含むことが好ましい。この場合、第３のガスと主エッチングガスとの混合比率（第３のガス／主エッチングガス）としては、流量比で１／１〜１／３であることが好ましい。但し、エッチングガスの分圧コントロール性を維持できる場合は、必ずしも第３のガスを混合する必要はない。
エッチング工程は、チャンバーの内部圧力が０．５〜４．０Ｐａであることが好ましく、１．０〜３．０Ｐａであることより好ましい。チャンバーの内部圧力が前記範囲であると、パターンの矩形性が良好になり、エッチングで生成される側壁へのデポ膜の付着を抑制することができる。チャンバーの内部圧力は、例えば、エッチングガスの流量とチャンバーの減圧度を適宜制御することによって調整することができる。
エッチング工程において、混合ガスの流量としては、１５００ｓｃｃｍ以下が好ましく、１２００ｓｃｃｍ以下がより好ましい。ここで、ｓｓｃｍは、標準状態（１ａｔｍ（大気圧：１０１３ｈＰａ）、０℃）における流量（ｍＬ／ｍｉｎ）を意味する。
また、印加する高周波としては、４００ｋＨｚ、６０ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ等から選択可能であり、５０〜２０００Ｗが好ましく、より好ましくは１００〜１０００ＷのＲＦパワーにて処理することができる。
ドライエッチング処理は、あらかじめ算出したエッチング処理時間に基づいてドライエッチング処理を終了してもよく、エンドポイントディテクタを用いてドライエッチング処理の終点を検出してもよい。
また、エッチング工程は、オーバーエッチング処理を含むことが好ましい。オーバーエッチング処理は、オーバーエッチング比率を設定して行なうことが好ましい。また、オーバーエッチング比率は、初めに行なうエッチング処理時間より算出することが好ましい。オーバーエッチング比率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、エッチング工程におけるエッチング処理時間の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、１０〜１５％であることが特に好ましい。
本発明のカラーフィルタの製造方法においては、上記した（ａ）有機層形成工程及び（ｂ）エッチング工程として、光感度及び色相をより向上し、基板の表面粗れや不要な削れが少なく、より精細で矩形性の良好なパターンを得る観点から、支持体上に、第１の有機層として低屈折率層を形成する低屈折率層形成工程と、前記低屈折率層を、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、窒素、アンモニア、及び水素から選択される１種以上の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、第ｎの着色パターン（ｎ≧１）を形成する凹状の領域と、着色パターン間を離隔するマトリックス領域とを有する凹凸パターンに加工する加工工程と、少なくとも前記領域に、第ｎ＋１の有機層（ｎ≧１）として着色層を設け、第ｎの着色パターン（ｎ≧１）を形成する着色層形成工程と、を設けて構成された態様が好ましい。
−−低屈折率層形成工程−−
低屈折率層形成工程は、支持体上に、着色パターンを形成する前の第１の有機層として、低屈折率材を用いて低屈折率層を形成する。この低屈折率層は、カラーフィルタを構成するＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）等の各着色パターンの間に位置する層であり、最終的に各着色パターン間にマトリクス状に配置されて、着色パターンを離隔する。
低屈折率層形成工程は、支持体上に、着色パターンを形成する前の第１の有機層として、低屈折率材を用いて低屈折率層を形成する。この低屈折率層は、カラーフィルタを構成するＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）等の各着色パターンの間に位置する層であり、最終的に各着色パターン間にマトリクス状に配置されて、着色パターンを離隔する。
ＲＧＢ等の着色パターンを形成する場合に、支持体上にあらかじめ低屈折率層を形成しておき、下記の加工工程及び着色層形成工程により、凹形状に加工した低屈折率層の凹状の領域に各色の着色パターンを順次形成していく方法をとると、パターン露光時に着色層に入射した光が低屈折率層の表面で反射し、それぞれの凹状の領域内において光感度が向上し、混色抑制に効果がある。
低屈折率層の屈折率（例えば波長６３３ｎｍでの屈折率）としては、１．４以下であるのが好ましく、１．３５以下であるのがより好ましい。また、屈折率の下限値は、１．０（＝空気）である。
前記低屈折率材としては、例えば、非晶性フッ素樹脂など、及び旭硝子社製のサイトップシリーズ、デュポン社製のテフロン（登録商標）ＡＦシリーズ等を用いることができる。
低屈折率層は、支持体の法線方向における厚みとしては、最終的なカラーフィルタの表面の平滑性の観点から、支持体上に設けられる着色パターンの表面高さ（支持体からの距離）が揃う厚みであるのが好ましく、０．４〜０．７μｍの範囲が好ましい。
また、低屈折率層の着色パターン間の距離（パターンエッジからパターンエッジまでの最短距離）としては、光感度の向上及び混色抑制の観点から、０．０５〜０．２μｍが好ましく、０．１μｍ程度がより好ましい。
また、低屈折率層の着色パターン間の距離（パターンエッジからパターンエッジまでの最短距離）としては、光感度の向上及び混色抑制の観点から、０．０５〜０．２μｍが好ましく、０．１μｍ程度がより好ましい。
−−加工工程−−
低屈折率層の加工を行なう加工工程においては、前記低屈折率層形成工程で形成された低屈折率層を、パターニングされたフォトレジスト層（レジストパターン）をマスクとして、窒素、アンモニア、及び水素から選択される１種以上のガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用いてドライエッチング処理を行なうことにより、第ｎの着色パターン（ｎ≧１；例えば第１色目の着色パターン）を形成する凹状の領域と、着色パターン間を離隔するマトリックス領域とを有する凹凸パターンに加工する。
低屈折率層の加工を行なう加工工程においては、前記低屈折率層形成工程で形成された低屈折率層を、パターニングされたフォトレジスト層（レジストパターン）をマスクとして、窒素、アンモニア、及び水素から選択される１種以上のガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用いてドライエッチング処理を行なうことにより、第ｎの着色パターン（ｎ≧１；例えば第１色目の着色パターン）を形成する凹状の領域と、着色パターン間を離隔するマトリックス領域とを有する凹凸パターンに加工する。
エッチングマスクとして用いるレジストパターンは、（ｂ）エッチング工程における前記レジスト形成工程及び加工工程と同様の操作により、低屈折率層の上に更にフォトレジスト層を形成した後、露光、現像により所定のパターンに加工し、レジストパターンを形成することにより行なえ、好ましい態様についても同様である。また、レジストパターンをマスクとして行なうドライエッチング処理は、（ｂ）エッチング工程におけるドライエッチング工程と同様にして行なえ、好ましい態様についても同様である。
−−着色層形成工程−−
着色層形成工程は、少なくとも、第ｎ〔n=1,2,3・・・〕の着色パターン（例：第１色目の着色パターン）を形成するための凹状の領域に、第ｎ＋１〔n=1,2,3・・・〕の有機層（例：第２の有機層）として、第ｎ色目〔n=1,2,3・・・〕の着色層（例：第１色目の着色層）を設け、第ｎ〔n=1,2,3・・・〕の着色パターン（例：第１色目の着色パターン）を形成する。
着色層形成工程は、少なくとも、第ｎ〔n=1,2,3・・・〕の着色パターン（例：第１色目の着色パターン）を形成するための凹状の領域に、第ｎ＋１〔n=1,2,3・・・〕の有機層（例：第２の有機層）として、第ｎ色目〔n=1,2,3・・・〕の着色層（例：第１色目の着色層）を設け、第ｎ〔n=1,2,3・・・〕の着色パターン（例：第１色目の着色パターン）を形成する。
ここでの着色層形成工程は、前記（ａ）有機層形成工程での着色層の形成と同様にして、着色剤を含有する硬化性組成物を用いて着色層を形成することができ、好ましい態様についても同様である。硬化性組成物としては、着色光硬化性組成物及び着色熱硬化性組成物のいずれも使用可能であり、形成する着色層の厚みの好ましい範囲も既述した通りである。
本発明においては、低屈折率層形成工程で第１の有機層として設けられた低屈折率層に対して、加工工程及び着色層形成工程を所望の色相数に合わせて繰り返し行なうことにより、複数色の着色パターンからなるカラーフィルタを作製することができる。
例えば、初めに形成した低屈折率層に、まず、第１の着色パターン（１色目パターン）を形成するための凹状の領域を設け、凹凸パターンに加工する。このとき、凹状の領域が形成されていない領域がマトリックス領域として凹パターン間に存在し、形成される第１の着色パターンはこのマトリックス領域により離隔される。続いて、形成された凹状の領域に埋め込むように、第２の有機膜として第１の着色層を設け、第１の着色パターン（１色目パターン）を形成する。次に、第１の着色パターンが形成されていないマトリクス領域に、第２の着色パターン（２色目パターン）を形成する凹状の領域を設け、再び凹凸パターンに加工する。この場合、凹状の領域が形成されていない領域がマトリックス領域として第１の着色パターン間及び凹パターン間に存在し、形成される第２の着色パターンもマトリックス領域により離隔される。続いて、第３の有機膜として第２の着色層を凹状の領域に埋め込むように設け、第２の着色パターン（２色目パターン）を形成する。さらに、第１及び第２の着色パターンが形成されていないマトリクス領域に、第３の着色パターン（３色目パターン）を形成する凹状の領域を設け、再び凹凸パターンに加工する。この場合、凹状の領域が形成されていない領域が第１及び第２の着色パターン間及び凹パターン間に存在し、形成される第３の着色パターンもマトリックス領域により離隔される。続いて、第４の有機膜として第３の着色層を凹状の領域に埋め込むように設け、第３の着色パターン（３色目パターン）を形成する。第４の着色パターンを形成する場合も同様である。
例えば、初めに形成した低屈折率層に、まず、第１の着色パターン（１色目パターン）を形成するための凹状の領域を設け、凹凸パターンに加工する。このとき、凹状の領域が形成されていない領域がマトリックス領域として凹パターン間に存在し、形成される第１の着色パターンはこのマトリックス領域により離隔される。続いて、形成された凹状の領域に埋め込むように、第２の有機膜として第１の着色層を設け、第１の着色パターン（１色目パターン）を形成する。次に、第１の着色パターンが形成されていないマトリクス領域に、第２の着色パターン（２色目パターン）を形成する凹状の領域を設け、再び凹凸パターンに加工する。この場合、凹状の領域が形成されていない領域がマトリックス領域として第１の着色パターン間及び凹パターン間に存在し、形成される第２の着色パターンもマトリックス領域により離隔される。続いて、第３の有機膜として第２の着色層を凹状の領域に埋め込むように設け、第２の着色パターン（２色目パターン）を形成する。さらに、第１及び第２の着色パターンが形成されていないマトリクス領域に、第３の着色パターン（３色目パターン）を形成する凹状の領域を設け、再び凹凸パターンに加工する。この場合、凹状の領域が形成されていない領域が第１及び第２の着色パターン間及び凹パターン間に存在し、形成される第３の着色パターンもマトリックス領域により離隔される。続いて、第４の有機膜として第３の着色層を凹状の領域に埋め込むように設け、第３の着色パターン（３色目パターン）を形成する。第４の着色パターンを形成する場合も同様である。
（ｃ）フォトレジスト除去工程
フォトレジスト除去工程は、前記エッチング工程後に残存する前記フォトレジスト層（すなわちエッチングマスク）を有機溶剤により選択的に溶解除去する。これにより、エッチング後に残存するフォトレジスト層の除去を、着色層や支持体にダメージを与えることなく容易に行なうことができる。
フォトレジスト除去工程は、前記エッチング工程後に残存する前記フォトレジスト層（すなわちエッチングマスク）を有機溶剤により選択的に溶解除去する。これにより、エッチング後に残存するフォトレジスト層の除去を、着色層や支持体にダメージを与えることなく容易に行なうことができる。
フォトレジスト層除去工程は、フォトレジスト層上に剥離液又は溶剤を付与して、フォトレジスト層を除去可能な状態にする工程と、フォトレジスト層を洗浄水を用いて除去する工程とを含むことが好ましい。
フォトレジスト層上に剥離液又は溶剤を付与し、フォトレジスト層を除去可能な状態にする工程としては、例えば、剥離液又は溶剤を少なくともフォトレジスト層上に付与し、所定の時間停滞させてパドル現像する工程を挙げることができる。剥離液又は溶剤を停滞させる時間としては、特に制限はないが、数十秒から数分であることが好ましい。
また、フォトレジスト層を洗浄水を用いて除去する工程としては、例えば、スプレー式又はシャワー式の噴射ノズルからフォトレジスト層に洗浄水を噴射して、フォトレジスト層を除去する工程を挙げることができる。洗浄水としては、純水を好ましく用いることができる。また、噴射ノズルとしては、その噴射範囲内に支持体全体が包含される噴射ノズルや、可動式の噴射ノズルであってその可動範囲が支持体全体を包含する噴射ノズルを挙げることができる。噴射ノズルが可動式の場合、フォトレジスト層を除去する工程中に支持体中心部から支持体端部までを２回以上移動して洗浄水を噴射することで、より効果的にフォトレジスト層を除去することができる。
前記（ｂ）エッチング処理の終了後、マスクとしての機能を有するフォトレジスト（レジストパターン）は、剥離液により除去することができる。剥離液は、一般には有機溶剤を含有するが、無機溶媒を更に含有してもよい。有機溶剤としては、例えば、１）炭化水素系化合物、２）ハロゲン化炭化水素系化合物、３）アルコール系化合物、４）エーテル又はアセタール系化合物、５）ケトン又はアルデヒド系化合物、６）エステル系化合物、７）多価アルコール系化合物、８）カルボン酸又はその酸無水物系化合物、９）フェノール系化合物、１０）含窒素化合物、１１）含硫黄化合物、１２）含フッ素化合物が挙げられる。剥離液としては、含窒素化合物を含有することが好ましく、非環状含窒素化合物と環状含窒素化合物とを含むことがより好ましい。
非環状含窒素化合物としては、水酸基を有する非環状含窒素化合物であることが好ましい。具体的には、例えば、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジブチルエタノールアミン、Ｏ−ニトロアニソール、Ｎ−ブチルエタノールアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどが挙げられ、好ましくはモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンであり、より好ましくはモノエタノールアミン(Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＯＨ)である。また、環状含窒素化合物としては、イソキノリン、イミダゾール、Ｎ−エチルモルホリン、ε−カプロラクタム、キノリン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、α−ピコリン、β−ピコリン、γ−ピコリン、２−ピペコリン、３−ピペコリン、４−ピペコリン、ピペラジン、ピペリジン、ピラジン、ピリジン、ピロリジン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−フェニルモルホリン、２，４−ルチジン、２，６−ルチジンなどが挙げられ、好ましくは、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−エチルモルホリンであり、より好ましくはＮ−メチル−２−ピロリドン(ＮＭＰ)である。
剥離液は、非環状含窒素化合物と環状含窒素化合物とを含むことが好ましいが、中でも、非環状含窒素化合物として、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、及びトリエタノールアミンから選ばれる少なくとも１種と、環状含窒素化合物として、Ｎ−メチル−２−ピロリドン及びＮ−エチルモルホリンから選ばれる少なくとも１種とを含むことがより好ましく、モノエタノールアミンとＮ−メチル−２−ピロリドンとを含むことが更に好ましい。
剥離液で除去するときには、着色パターンの上に形成されたフォトレジスト層が除去されていればよく、着色パターンの側壁にエッチング生成物であるデポ物が付着している場合でも、該デポ物が完全に除去されていなくてもよい。デポ物とは、エッチング生成物が着色層の側壁に付着し堆積したものをいう。
剥離液としては、非環状含窒素化合物の含有量が、剥離液１００質量部に対して９質量部以上１１質量部以下であって、環状含窒素化合物の含有量が、剥離液１００質量部に対して６５質量部以上７０質量部以下であるものが望ましい。また、剥離液は、非環状含窒素化合物と環状含窒素化合物との混合物を純水で希釈したものが好ましい。
（ｄ）加熱工程
本発明においては、フォトレジスト層除去工程後の着色パターンを、１００℃以上２２０℃以下で加熱処理する加熱工程を更に含むことが好ましい。これにより、着色パターンに吸収されている水分等を除去することができ、その後に行なう場合がある第２の着色パターンの形成時における塗布不良、密着性不良等の不具合の発生を抑制することができる。
本発明においては、フォトレジスト層除去工程後の着色パターンを、１００℃以上２２０℃以下で加熱処理する加熱工程を更に含むことが好ましい。これにより、着色パターンに吸収されている水分等を除去することができ、その後に行なう場合がある第２の着色パターンの形成時における塗布不良、密着性不良等の不具合の発生を抑制することができる。
前記（ｃ）フォトレジスト除去工程において、例えば、有機溶剤及び純水等を使用すると、着色パターンが有機溶剤及び純水等を吸収する場合がある。この吸収された有機溶剤及び純水等は、例えば、フォトレジスト層除去工程後の次工程として、第２の着色パターンを形成する場合には、その工程において第２の着色層の塗布に悪影響を与え、塗布不良などの不具合を発生させることがある。加熱工程を更に設けることで、かかる不具合の発生を抑制することができる。
加熱は、１００℃以上２２０℃以下の温度で行なうことが好ましい。温度は、１００℃以上とすることで有機溶剤、水分の揮発を促進することができ、２２０℃以下とすることで、加熱処理による着色層の色価変動を抑制することができる。
加熱処理としては、オーブン、ホットプレートなどの公知の加熱手段を用い、好ましくは１００℃〜２２０℃、更に好ましくは１２０℃〜２２０℃、特に好ましくは１５０℃〜２２０℃の温度条件下で、好ましくは３０秒〜６０分の範囲で行なうことができる。但し、製造を考慮すると、加熱処理に要する時間は短時間であるほど好ましい。
また、フォトレジストを除去した後に、必要に応じて、着色パターン、あるいは着色パターン及びマトリクスパターンを有するカラーフィルタの表面に対し、エッチバック処理又はＣＭＰ処理を施してもよい。このとき、所定の表面が現れるまでエッチング又はポリッシングすることができる。
図１３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。
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（支持体）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。
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。
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、撮像部１０ａの周縁領域Ｓに迷光が入射すると、この周縁領域Ｓ内の回路から暗電流（ノイズ）が発生するため、この周縁領域Ｓは遮光されている。
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。
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１４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。カラーフィルタ２２は、青色画素４０Ｂ、赤色画素４０Ｒ、緑色画素４０Ｇ、及びブラックマトリクス４１を有している。
なお、図１３、図１４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。
半導体基板２５は、前述のチップ基板１２ａと同様に、液晶表示装置に用いられるガラス基板や固体撮像素子に用いられる光電変換素子基板等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が正方格子状に配列形成されている。
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。
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、ポリシリコン又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。
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、Ｐ−ＳｉＮからなる絶縁膜（パッシベーション膜）３６、透明樹脂等からなる下平坦化膜３７等からなる透明な中間層が設けられている。
カラーフィルタ２２は、中間層上に形成されている。
カラーフィルタ２２は、中間層上に形成されている。
本発明の製造方法で作製したカラーフィルタは、液晶表示素子やＣＣＤ等の固体撮像素子に用いることができ、特に１００万画素を超えるような高解像度のＣＣＤ素子やＣＭＯＳ等に好適である。本発明のカラーフィルタは、例えば、ＣＣＤを構成する各画素の受光部と集光するためのマイクロレンズとの間に配置されるカラーフィルタとして用いることが可能となる。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。
（実施例１）
以下に示すようにパターンを形成することにより、単色のカラーフィルタを作製する場合の一例を示す。本実施例では、下地材（基板）としてシリコン基板を用いた。
以下に示すようにパターンを形成することにより、単色のカラーフィルタを作製する場合の一例を示す。本実施例では、下地材（基板）としてシリコン基板を用いた。
（１）着色層形成工程
下記組成の熱硬化性組成物１００ｇ（固形分１２質量％、全固形分中に占める顔料の含有比率＝５７．４０質量％）を調液し、この熱硬化性組成物をシリコン基板（支持体）上にスピンコーターにて、熱硬化後の膜厚が０．５μｍの塗布膜となるように塗布した後、ホットプレートを使用して２２０℃で５分間、加熱を行なって着色膜を硬化し、ＧＲＥＥＮ（緑色）の着色層を形成した。
下記組成の熱硬化性組成物１００ｇ（固形分１２質量％、全固形分中に占める顔料の含有比率＝５７．４０質量％）を調液し、この熱硬化性組成物をシリコン基板（支持体）上にスピンコーターにて、熱硬化後の膜厚が０．５μｍの塗布膜となるように塗布した後、ホットプレートを使用して２２０℃で５分間、加熱を行なって着色膜を硬化し、ＧＲＥＥＮ（緑色）の着色層を形成した。
<熱硬化性組成物（ＧＲＥＥＮ）の組成>
・顔料分散液 ・・・４５．９６８ｇ
（オリエンタル化成社製のＧＲＥＥＮ分散液〔Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー（ＰＹ）１３９及びＣ．Ｉ．ピグメント・グリーン（ＰＧ）３６及びＣ．Ｉ．ピグメント・グリーン（ＰＧ）７（PY139：PG36：PG7＝35：80：20［質量比］〕と分散剤と分散樹脂を含有、固形分：２４．８質量％）
・熱硬化性樹脂 ・・・０．５０ｇ
（ＥＨＰＥ−３１５、ダイセル化学工業社製；ラクトン変性エポキシ樹脂）
・ＮＫエステル Ａ−ＴＭＰ−６ＢＯ（新中村化学社製；モノマー）・・・０．１０ｇ
・界面活性剤（フッ素系界面活性剤）・・・０．００６ｇ
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（PGMEA）・・・５３．４２ｇ
・顔料分散液 ・・・４５．９６８ｇ
（オリエンタル化成社製のＧＲＥＥＮ分散液〔Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー（ＰＹ）１３９及びＣ．Ｉ．ピグメント・グリーン（ＰＧ）３６及びＣ．Ｉ．ピグメント・グリーン（ＰＧ）７（PY139：PG36：PG7＝35：80：20［質量比］〕と分散剤と分散樹脂を含有、固形分：２４．８質量％）
・熱硬化性樹脂 ・・・０．５０ｇ
（ＥＨＰＥ−３１５、ダイセル化学工業社製；ラクトン変性エポキシ樹脂）
・ＮＫエステル Ａ−ＴＭＰ−６ＢＯ（新中村化学社製；モノマー）・・・０．１０ｇ
・界面活性剤（フッ素系界面活性剤）・・・０．００６ｇ
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（PGMEA）・・・５３．４２ｇ
（２）フォトレジスト層形成工程
次に、形成した着色層上に、ポジ型のフォトレジスト「ＦＨｉ６２２ＢＣ」（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）をスピンコーターにて塗布し、１００℃で１分間の加熱処理を行ない、膜厚が０．８μｍになるようにフォトレジスト層を形成した。次いで、ｉ線ステッパー（ＦＰＡ３０００ｉ５、キャノン（株）製）にて３００ｍＪ／ｃｍ２のパターン露光を行ない、１１０℃で１分間の加熱処理を実施した後、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社製）で１分間、現像処理した。その後、１１０℃で１分間、ポストベーク処理を実施し、ＧＲＥＥＮの着色パターンを形成しようとする領域のフォトレジスト層を除去した。このとき、パターンは、ピッチ：１．２μｍ、パターンサイズ（開口サイズ）：１．１２μｍ（上方からみた矩形パターンの一辺の長さ）、パターン配列：市松状パターンとした。
次に、形成した着色層上に、ポジ型のフォトレジスト「ＦＨｉ６２２ＢＣ」（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）をスピンコーターにて塗布し、１００℃で１分間の加熱処理を行ない、膜厚が０．８μｍになるようにフォトレジスト層を形成した。次いで、ｉ線ステッパー（ＦＰＡ３０００ｉ５、キャノン（株）製）にて３００ｍＪ／ｃｍ２のパターン露光を行ない、１１０℃で１分間の加熱処理を実施した後、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社製）で１分間、現像処理した。その後、１１０℃で１分間、ポストベーク処理を実施し、ＧＲＥＥＮの着色パターンを形成しようとする領域のフォトレジスト層を除去した。このとき、パターンは、ピッチ：１．２μｍ、パターンサイズ（開口サイズ）：１．１２μｍ（上方からみた矩形パターンの一辺の長さ）、パターン配列：市松状パターンとした。
（３）エッチング工程
次に、ドライエッチング装置Ｕ−６２１（日立ハイテクノロジーズ社製）を用いて、下記の条件にて、オーバーエッチング率を２０％としてエッチング処理を実施した。
<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：２．５Ｐａ
・基板温度：５０℃
・エッチングガス種・流量：Ｎ２＝５００ｓｃｃｍ、Ｏ２＝１００ｓｃｃｍ、Ａｒ＝５００ｓｃｃｍ（Ｎ２／Ｏ２／Ａｒ＝５／１／５）
次に、ドライエッチング装置Ｕ−６２１（日立ハイテクノロジーズ社製）を用いて、下記の条件にて、オーバーエッチング率を２０％としてエッチング処理を実施した。
<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：２．５Ｐａ
・基板温度：５０℃
・エッチングガス種・流量：Ｎ２＝５００ｓｃｃｍ、Ｏ２＝１００ｓｃｃｍ、Ａｒ＝５００ｓｃｃｍ（Ｎ２／Ｏ２／Ａｒ＝５／１／５）
（４）フォトレジスト層除去工程
次いで、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社製）を使用し、１２０秒の剥離処理を実施することにより、マスクとして用いたフォトレジスト層の除去を行なった。その後、純水による１分間のリンスを行ない、スピン乾燥を実施した。更に、１２０℃で１分間の脱水処理ベークを実施した。
次いで、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社製）を使用し、１２０秒の剥離処理を実施することにより、マスクとして用いたフォトレジスト層の除去を行なった。その後、純水による１分間のリンスを行ない、スピン乾燥を実施した。更に、１２０℃で１分間の脱水処理ベークを実施した。
以上のようにして、単色のカラーフィルタパターンを形成した。
フォトレジスト層の除去及び脱水処理ベークを行なった後のＧＲＥＥＮパターンを、電子顕微鏡Ｓ９２６０（日立ハイテクノロジーズ社製）にて観察したところ、形成された開口サイズは１．１８５μｍ（上方からみた矩形パターンの一辺の長さ）であった。更に、断面観察用操作顕微鏡Ｓ４８００（日立ハイテクノロジーズ製）によりカラーフィルタパターンの断面を観察したところ、パターン断面の形状は矩形であり、開口したパターン内部の側壁のテーパー角（θ）は９１．３度であった。
フォトレジスト層の除去及び脱水処理ベークを行なった後のＧＲＥＥＮパターンを、電子顕微鏡Ｓ９２６０（日立ハイテクノロジーズ社製）にて観察したところ、形成された開口サイズは１．１８５μｍ（上方からみた矩形パターンの一辺の長さ）であった。更に、断面観察用操作顕微鏡Ｓ４８００（日立ハイテクノロジーズ製）によりカラーフィルタパターンの断面を観察したところ、パターン断面の形状は矩形であり、開口したパターン内部の側壁のテーパー角（θ）は９１．３度であった。
（５）評価
−１．パターン矩形性−
形成されたベーク後のカラーフィルタパターンの、基板面の法線方向と平行な平面で切断した際の切断面におけるパターン形状を走査型電子顕微鏡Ｓ−４８００（（株）日立ハイテクノロジ―ズ製）で観察し、断面のプロファイルから角（カド）の形状を下記の評価基準にしたがって矩形性を評価した。
<評価基準>
○：角（カド）の丸みが小さく、良好な矩形が得られた。
△：角（カド）に丸みがないが、側壁の荒れが確認された。
×：角（カド）がエッチングされており、矩形が得られなかった。
−１．パターン矩形性−
形成されたベーク後のカラーフィルタパターンの、基板面の法線方向と平行な平面で切断した際の切断面におけるパターン形状を走査型電子顕微鏡Ｓ−４８００（（株）日立ハイテクノロジ―ズ製）で観察し、断面のプロファイルから角（カド）の形状を下記の評価基準にしたがって矩形性を評価した。
<評価基準>
○：角（カド）の丸みが小さく、良好な矩形が得られた。
△：角（カド）に丸みがないが、側壁の荒れが確認された。
×：角（カド）がエッチングされており、矩形が得られなかった。
−２．フォトレジスト剥離性−
形成されたカラーフィルタパターンのうち、シリコン基板からの剥がれによるパターン欠損の発生の有無を、測長ＳＥＭ（Ｓ−７８００Ｈ、（株）日立製作所製）により観察し、下記の評価基準にしたがって評価した。
<評価基準>
○：剥離残りが全く観察されなかった。
△：剥離残りがほとんど観察されなかったが、一部残渣が発生していた。剥離条件の最適化により剥離残りが改善できるレベルである。
×：剥離残りが観察された。
形成されたカラーフィルタパターンのうち、シリコン基板からの剥がれによるパターン欠損の発生の有無を、測長ＳＥＭ（Ｓ−７８００Ｈ、（株）日立製作所製）により観察し、下記の評価基準にしたがって評価した。
<評価基準>
○：剥離残りが全く観察されなかった。
△：剥離残りがほとんど観察されなかったが、一部残渣が発生していた。剥離条件の最適化により剥離残りが改善できるレベルである。
×：剥離残りが観察された。
−３．テーパー角−
形成されたベーク後のカラーフィルタパターンの、シリコン基板面の法線方向と平行な平面で切断した際の切断面を走査型電子顕微鏡Ｓ−４８００（（株）日立ハイテクノロジ―ズ製）にて観察し、開口したパターン内部の側壁の表面がシリコン基板面となす角度θ（°；図１参照）を測定した。
形成されたベーク後のカラーフィルタパターンの、シリコン基板面の法線方向と平行な平面で切断した際の切断面を走査型電子顕微鏡Ｓ−４８００（（株）日立ハイテクノロジ―ズ製）にて観察し、開口したパターン内部の側壁の表面がシリコン基板面となす角度θ（°；図１参照）を測定した。
−４．下地の表面性（粗れ・削れ）−
エッチングされた領域の表面における粗れ又は削れの有無を、走査型電子顕微鏡により観察し、評価した。
エッチングされた領域の表面における粗れ又は削れの有無を、走査型電子顕微鏡により観察し、評価した。
（実施例２〜１１）
実施例１において、エッチングガス条件及びパワー条件を下記表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、単色のカラーフィルタパターンを形成し、評価を行なった。評価結果は、下記表１に示す。
実施例１において、エッチングガス条件及びパワー条件を下記表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、単色のカラーフィルタパターンを形成し、評価を行なった。評価結果は、下記表１に示す。
（実施例１２）
以下に示すようにパターンを形成することにより、３色の着色パターンと透明な低屈折率材を用いたマトリックスパターンとを有するカラーフィルタを作製する場合の一例を示す。下地材（基板）として、有機ＣＭＯＳセンサー基板を用いた。
以下に示すようにパターンを形成することにより、３色の着色パターンと透明な低屈折率材を用いたマトリックスパターンとを有するカラーフィルタを作製する場合の一例を示す。下地材（基板）として、有機ＣＭＯＳセンサー基板を用いた。
（１）赤色（ＲＥＤ）の熱硬化性組成物の調製
下記組成の熱硬化性組成物１００ｇ（固形分１２質量％、全固形分中に占める顔料の含有比率＝６１．６質量％）を調液した。
<熱硬化性組成物（ＲＥＤ）の組成>
・顔料分散液 ・・・５６．９９８ｇ
（東洋インキ社製のＲＥＤ分散液〔Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド（ＰＲ）２５４及びＣ．Ｉ．ピグメント・イエロー（ＰＹ）１３９（PR254：PY139＝100：45［質量比］〕と分散剤と分散樹脂とを含有、固形分：２０質量％）
・熱硬化性樹脂 ・・・０．５０ｇ
（ＥＨＰＥ−３１５、ダイセル化学工業社製；ラクトン変性エポキシ樹脂）
・ＮＫエステル Ａ−ＴＭＰ−６ＢＯ（新中村化学社製；モノマー）・・・０．１０ｇ
・界面活性剤（フッ素系界面活性剤）・・・０．００６ｇ
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（PGMEA）・・・４２．３６６ｇ
下記組成の熱硬化性組成物１００ｇ（固形分１２質量％、全固形分中に占める顔料の含有比率＝６１．６質量％）を調液した。
<熱硬化性組成物（ＲＥＤ）の組成>
・顔料分散液 ・・・５６．９９８ｇ
（東洋インキ社製のＲＥＤ分散液〔Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド（ＰＲ）２５４及びＣ．Ｉ．ピグメント・イエロー（ＰＹ）１３９（PR254：PY139＝100：45［質量比］〕と分散剤と分散樹脂とを含有、固形分：２０質量％）
・熱硬化性樹脂 ・・・０．５０ｇ
（ＥＨＰＥ−３１５、ダイセル化学工業社製；ラクトン変性エポキシ樹脂）
・ＮＫエステル Ａ−ＴＭＰ−６ＢＯ（新中村化学社製；モノマー）・・・０．１０ｇ
・界面活性剤（フッ素系界面活性剤）・・・０．００６ｇ
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（PGMEA）・・・４２．３６６ｇ
（２）熱硬化性組成物（ＢＬＵＥ）の調製
下記組成の熱硬化性組成物１００ｇ（固形分１５質量％、全固形分中に占める顔料の含有比率＝６０．９質量％）を調液した。
<熱硬化性組成物（ＢＬＵＥ）の組成>
・顔料分散液 ・・・５６．９９８ｇ
（山陽色素製のＢＬΜＥ分散液〔Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー（ＰＢ）１５：６及びＣ．Ｉ．ピグメント・バイオレット（ＰＶ）２３（PB15:6：PV23＝100：25［質量比］〕と分散剤と分散樹脂とを含有、固形分：１９．３質量％）
・熱硬化性樹脂 ・・・１．８７５ｇ
（ＥＨＰＥ−３１５、ダイセル化学工業社製；ラクトン変性エポキシ樹脂）
・ＮＫエステル Ａ−ＴＭＰ−６ＢＯ（新中村化学社製；モノマー）・・・０．３７５ｇ
・界面活性剤（フッ素系界面活性剤）・・・０．０１５ｇ
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（PGMEA）・・・３１．６４ｇ
下記組成の熱硬化性組成物１００ｇ（固形分１５質量％、全固形分中に占める顔料の含有比率＝６０．９質量％）を調液した。
<熱硬化性組成物（ＢＬＵＥ）の組成>
・顔料分散液 ・・・５６．９９８ｇ
（山陽色素製のＢＬΜＥ分散液〔Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー（ＰＢ）１５：６及びＣ．Ｉ．ピグメント・バイオレット（ＰＶ）２３（PB15:6：PV23＝100：25［質量比］〕と分散剤と分散樹脂とを含有、固形分：１９．３質量％）
・熱硬化性樹脂 ・・・１．８７５ｇ
（ＥＨＰＥ−３１５、ダイセル化学工業社製；ラクトン変性エポキシ樹脂）
・ＮＫエステル Ａ−ＴＭＰ−６ＢＯ（新中村化学社製；モノマー）・・・０．３７５ｇ
・界面活性剤（フッ素系界面活性剤）・・・０．０１５ｇ
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（PGMEA）・・・３１．６４ｇ
（３）第１の有機層の形成
ＣＭＯＳセンサー基板の上に、デバイス封止膜としてＰＰＸ膜（ポリペラキシリレン）が形成されたＣＭＯＳ基板を用意し、その上にアモルファスフッ素樹脂（サイトップＣＴＬ−８０９Ｍ：旭硝子社製）を膜厚が０．５５μｍになるように塗布し、２００℃で５分間、ポストベース処理を行ない、第１の有機層として、フッ素樹脂層（波長６３３ｎｍでの屈折率が１．３４の低屈折率層）を形成した。次いで、このフッ素樹脂層の表面を浸水化処理するために、ドライエッチャーＵ−６２１（日立ハイテクノロジーズ社製）にてアルゴンガス及び酸素ガスの混合ガス（Ａｒ／Ｏ２＝１０００／５０ｓｃｃｍ）を用いて圧力２．０Ｐａ、５秒の条件にて、表面浸水化処理を行なった。表面浸水化処理によるエッチング量は、０．０３μｍであった。
ＣＭＯＳセンサー基板の上に、デバイス封止膜としてＰＰＸ膜（ポリペラキシリレン）が形成されたＣＭＯＳ基板を用意し、その上にアモルファスフッ素樹脂（サイトップＣＴＬ−８０９Ｍ：旭硝子社製）を膜厚が０．５５μｍになるように塗布し、２００℃で５分間、ポストベース処理を行ない、第１の有機層として、フッ素樹脂層（波長６３３ｎｍでの屈折率が１．３４の低屈折率層）を形成した。次いで、このフッ素樹脂層の表面を浸水化処理するために、ドライエッチャーＵ−６２１（日立ハイテクノロジーズ社製）にてアルゴンガス及び酸素ガスの混合ガス（Ａｒ／Ｏ２＝１０００／５０ｓｃｃｍ）を用いて圧力２．０Ｐａ、５秒の条件にて、表面浸水化処理を行なった。表面浸水化処理によるエッチング量は、０．０３μｍであった。
（４）フォトレジスト層の形成
表面浸水化処理を施したフッ素樹脂層の上に、ポジ型のフォトレジスト「ＦＨｉ６２２ＢＣ」（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）をスピンコーターにて塗布し、９０℃で６０秒間のプリベークを実施し、膜厚０．８μｍのフォトレジスト層を形成した。
表面浸水化処理を施したフッ素樹脂層の上に、ポジ型のフォトレジスト「ＦＨｉ６２２ＢＣ」（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）をスピンコーターにて塗布し、９０℃で６０秒間のプリベークを実施し、膜厚０．８μｍのフォトレジスト層を形成した。
次に、形成したフォトレジスト層を、ｉ線ステッパー（ＦＰＡ３０００ｉ５、キャノン（株）製）を用いて１４０ｍＪ／ｃｍ２の露光量でパターン露光し、フォトレジスト層の温度又は雰囲気温度が１１０℃となる温度で１分間、加熱処理（P.E.B.処理）を行なった。その後、現像液ＦＨＤ−５（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）：２．３８質量％、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）で１分間、パドル現像を行なった後、純水でリンスした。さらに、１１０℃で１分間、ポストベーク処理を実施して、図２に示すように、ＧＲＥＥＮ（緑色）の着色パターンを形成しようとする領域のフォトレジスト層を除去した。レジストパターンはベイヤーパターンとし、該ベイヤーパターンのサイズは、緑色の着色パターンを形成しようとする領域のサイズが１．３μｍとなるように形成した。
（５）ドライエッチング処理
下記条件でドライエッチングを実施し、前記フッ素樹脂層を加工して、凹凸パターンを形成した。
<エッチング条件>
・エッチング装置：Ｕ−６２１（日立ハイテクノロジーズ社製）
・ガス流量 ：Ａｒ／Ｎ２／Ｏ２＝５００／５００／１００ｓｃｃｍ
・Ｂｉａｓ ：ＲＦパワー：８００Ｗ、アンテナバイアス：４００Ｗ、ウエハバイア ス：２００Ｗ
・電極高さ ：６８ｍｍ
・圧力 ：２．５Ｐａ
・エッチング時間：３０ｓｅｃ（オーバーエッチング率２００％）
下記条件でドライエッチングを実施し、前記フッ素樹脂層を加工して、凹凸パターンを形成した。
<エッチング条件>
・エッチング装置：Ｕ−６２１（日立ハイテクノロジーズ社製）
・ガス流量 ：Ａｒ／Ｎ２／Ｏ２＝５００／５００／１００ｓｃｃｍ
・Ｂｉａｓ ：ＲＦパワー：８００Ｗ、アンテナバイアス：４００Ｗ、ウエハバイア ス：２００Ｗ
・電極高さ ：６８ｍｍ
・圧力 ：２．５Ｐａ
・エッチング時間：３０ｓｅｃ（オーバーエッチング率２００％）
（６）フォトレジスト剥離処理
下記条件で、エッチングマスクとして用いたフォトレジスト層の剥離処理を行なった。
<剥離条件>
・基板温度 ：５０℃
・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）
・剥離時間 ：１２０ｓｅｃ（パドル処理）
・リンス ：純水で６０秒間、スプレーノズルにて噴射（０．２Ｐａ）
・スピン乾燥：２０００ｒｐｍ、３０秒間
下記条件で、エッチングマスクとして用いたフォトレジスト層の剥離処理を行なった。
<剥離条件>
・基板温度 ：５０℃
・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）
・剥離時間 ：１２０ｓｅｃ（パドル処理）
・リンス ：純水で６０秒間、スプレーノズルにて噴射（０．２Ｐａ）
・スピン乾燥：２０００ｒｐｍ、３０秒間
（７）脱水処理
次いで、ホットプレートを用いて１２０℃で２分間、脱水処理を行なって、図３に示すように、フッ素樹脂層に凹凸状にパターンを形成した。
次いで、ホットプレートを用いて１２０℃で２分間、脱水処理を行なって、図３に示すように、フッ素樹脂層に凹凸状にパターンを形成した。
（８）第１の着色層の形成
上記のように凹凸状のパターンが形成されたＣＭＯＳ基板の凹凸形成面に、第２の有機層として図４に示すように、実施例１で調製したＧＲＥＥＮの熱硬化性組成物をスピンコーターにて、熱硬化後の膜厚が０．４μｍの塗布膜となるように塗布した後、ホットプレートを使用して２００℃で３００秒間、ポストベークを行なって着色膜を硬化し、ＧＲＥＥＮ（緑色）の着色層を形成した。
上記のように凹凸状のパターンが形成されたＣＭＯＳ基板の凹凸形成面に、第２の有機層として図４に示すように、実施例１で調製したＧＲＥＥＮの熱硬化性組成物をスピンコーターにて、熱硬化後の膜厚が０．４μｍの塗布膜となるように塗布した後、ホットプレートを使用して２００℃で３００秒間、ポストベークを行なって着色膜を硬化し、ＧＲＥＥＮ（緑色）の着色層を形成した。
（９）フォトレジスト層の形成
次に、形成した着色層上に、ポジ型のフォトレジスト「ＦＨｉ６２２ＢＣ」（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）をスピンコーターにて塗布し、９０℃で１分間の加熱処理を行ない、膜厚が０．８μｍになるようにフォトレジスト層を形成した。
次に、形成した着色層上に、ポジ型のフォトレジスト「ＦＨｉ６２２ＢＣ」（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）をスピンコーターにて塗布し、９０℃で１分間の加熱処理を行ない、膜厚が０．８μｍになるようにフォトレジスト層を形成した。
次いで、形成したフォトレジスト層を、ｉ線ステッパー（ＦＰＡ３０００ｉ５、キャノン（株）製）を用いて１４０ｍＪ／ｃｍ２の露光量でパターン露光し、フォトレジスト層の温度又は雰囲気温度が１１０℃で１分間、加熱処理（P.E.B.処理）を行なった。その後、現像液ＦＨＤ−５（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）：２．３８質量％、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）で１分間、パドル現像を行なった後、純水でリンスした。さらに、１１０℃で１分間、ポストベーク処理を実施して、ＲＥＤ（赤色）の着色パターンを形成しようとする領域のフォトレジスト層を除去し、ＧＲＥＥＮ（緑色）の着色パターンを形成しようとする領域にフォトレジスト層を形成した。レジストパターンはアイランドパターンとし、該アイランドパターンのサイズは、赤色の着色パターンを形成しようとする領域のサイズが１．３μｍとなるように形成した。
（１０）ドライエッチング処理
下記条件にてドライエッチング処理を実施し、フッ素樹脂層及びＧＲＥＥＮ（緑色）の着色層を加工し、図５に示すように、フッ素樹脂層及び着色層に凹凸状にパターンを形成した。
<エッチング条件>
・エッチング装置：Ｕ−６２１（日立ハイテクノロジーズ社製）
・ガス流量 ：Ａｒ／Ｎ２／Ｏ２＝５００／５００／１００ｓｃｃｍ
・Ｂｉａｓ ：ＲＦパワー：８００Ｗ、アンテナバイアス：４００Ｗ、ウエハバイア ス：２００Ｗ
・電極高さ ：６８ｍｍ
・圧力 ：２．５Ｐａ
・エッチング時間：６０ｓｅｃ（オーバーエッチング率３０％）
下記条件にてドライエッチング処理を実施し、フッ素樹脂層及びＧＲＥＥＮ（緑色）の着色層を加工し、図５に示すように、フッ素樹脂層及び着色層に凹凸状にパターンを形成した。
<エッチング条件>
・エッチング装置：Ｕ−６２１（日立ハイテクノロジーズ社製）
・ガス流量 ：Ａｒ／Ｎ２／Ｏ２＝５００／５００／１００ｓｃｃｍ
・Ｂｉａｓ ：ＲＦパワー：８００Ｗ、アンテナバイアス：４００Ｗ、ウエハバイア ス：２００Ｗ
・電極高さ ：６８ｍｍ
・圧力 ：２．５Ｐａ
・エッチング時間：６０ｓｅｃ（オーバーエッチング率３０％）
（１１）フォトレジスト剥離処理
下記条件で、エッチングマスクとして用いたフォトレジスト層の剥離処理を行なった。
<剥離条件>
・基板温度 ：５０℃
・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）
・剥離時間 ：１２０ｓｅｃ（パドル処理）
・リンス ：純水で６０秒間、スプレーノズルにて噴射（０．２Ｐａ）
・スピン乾燥：２０００ｒｐｍ、３０秒間
下記条件で、エッチングマスクとして用いたフォトレジスト層の剥離処理を行なった。
<剥離条件>
・基板温度 ：５０℃
・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）
・剥離時間 ：１２０ｓｅｃ（パドル処理）
・リンス ：純水で６０秒間、スプレーノズルにて噴射（０．２Ｐａ）
・スピン乾燥：２０００ｒｐｍ、３０秒間
（１２）脱水処理
次いで、ホットプレートを用いて１２０℃で２分間、脱水処理を行なって、図６に示すように、フッ素樹脂層に凹凸状にパターンを形成した。
次いで、ホットプレートを用いて１２０℃で２分間、脱水処理を行なって、図６に示すように、フッ素樹脂層に凹凸状にパターンを形成した。
（１３）第２の着色層の形成
上記のように凹凸状のパターンが形成された、ＧＲＥＥＮの着色層を有するＣＭＯＳ基板の凹凸形成面に、さらに第３の有機層として図７に示すように、上記で調製したＲＥＤ（赤色）の熱硬化性組成物をスピンコーターにて、熱硬化後の膜厚が０．５μｍの塗布膜となるように塗布した後、ホットプレートを使用して２００℃で３００秒間、ポストベークを行なって着色膜を硬化し、ＲＥＤ（赤色）の着色層を形成した。
上記のように凹凸状のパターンが形成された、ＧＲＥＥＮの着色層を有するＣＭＯＳ基板の凹凸形成面に、さらに第３の有機層として図７に示すように、上記で調製したＲＥＤ（赤色）の熱硬化性組成物をスピンコーターにて、熱硬化後の膜厚が０．５μｍの塗布膜となるように塗布した後、ホットプレートを使用して２００℃で３００秒間、ポストベークを行なって着色膜を硬化し、ＲＥＤ（赤色）の着色層を形成した。
（１４）フォトレジスト層の形成
次に、形成したＲＥＤの着色層上に、ポジ型のフォトレジスト「ＦＨｉ６２２ＢＣ」（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）をスピンコーターにて塗布し、９０℃で１分間の加熱処理を行ない、膜厚が１．４μｍになるようにフォトレジスト層を形成した。
次に、形成したＲＥＤの着色層上に、ポジ型のフォトレジスト「ＦＨｉ６２２ＢＣ」（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）をスピンコーターにて塗布し、９０℃で１分間の加熱処理を行ない、膜厚が１．４μｍになるようにフォトレジスト層を形成した。
次いで、形成したフォトレジスト層を、ｉ線ステッパー（ＦＰＡ３０００ｉ５、キャノン（株）製）を用いて２５０ｍＪ／ｃｍ２の露光量でパターン露光し、フォトレジスト層の温度又は雰囲気温度が１１０℃で１分間、加熱処理（P.E.B.処理）を行なった。その後、現像液ＦＨＤ−５（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）：２．３８質量％、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）で１分間、パドル現像を行なった後、純水でリンスした。さらに、１１０℃で１分間、ポストベーク処理を実施して、ＢＬＵＥ（青色）の着色パターンを形成しようとする領域のフォトレジスト層を除去し、ＧＲＥＥＮ及びＲＥＤの着色パターンを形成しようとする領域にフォトレジスト層を形成した。レジストパターンはアイランドパターンとし、該アイランドパターンのサイズは、青色の着色パターンを形成しようとする領域のサイズが１．３μｍとなるように形成した。
（１５）ドライエッチング処理
下記条件にてドライエッチング処理を実施し、フッ素樹脂層、ＧＲＥＥＮ（緑色）の着色層、及びＲＥＤ（赤色）の着色層を加工し、図８に示すように、フッ素樹脂層及び着色層に凹凸状にパターンを形成した。
<エッチング条件>
・エッチング装置：Ｕ−６２１（日立ハイテクノロジーズ社製）
・ガス流量 ：Ａｒ／Ｎ２／Ｏ２＝５００／５００／１００ｓｃｃｍ
・Ｂｉａｓ ：ＲＦパワー：８００Ｗ、アンテナバイアス：４００Ｗ、ウエハバイア ス：２００Ｗ
・電極高さ ：６８ｍｍ
・圧力 ：２．５Ｐａ
・エッチング時間：９５ｓｅｃ（オーバーエッチング率３０％）
下記条件にてドライエッチング処理を実施し、フッ素樹脂層、ＧＲＥＥＮ（緑色）の着色層、及びＲＥＤ（赤色）の着色層を加工し、図８に示すように、フッ素樹脂層及び着色層に凹凸状にパターンを形成した。
<エッチング条件>
・エッチング装置：Ｕ−６２１（日立ハイテクノロジーズ社製）
・ガス流量 ：Ａｒ／Ｎ２／Ｏ２＝５００／５００／１００ｓｃｃｍ
・Ｂｉａｓ ：ＲＦパワー：８００Ｗ、アンテナバイアス：４００Ｗ、ウエハバイア ス：２００Ｗ
・電極高さ ：６８ｍｍ
・圧力 ：２．５Ｐａ
・エッチング時間：９５ｓｅｃ（オーバーエッチング率３０％）
（１６）フォトレジスト剥離処理
下記条件で、エッチングマスクとして用いたフォトレジスト層の剥離処理を行なった。
<剥離条件>
・基板温度 ：５０℃
・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）
・剥離時間 ：１２０ｓｅｃ（パドル処理）
・リンス ：純水で６０秒間、スプレーノズルにて噴射（０．２Ｐａ）
・スピン乾燥：２０００ｒｐｍ、３０秒間
下記条件で、エッチングマスクとして用いたフォトレジスト層の剥離処理を行なった。
<剥離条件>
・基板温度 ：５０℃
・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）
・剥離時間 ：１２０ｓｅｃ（パドル処理）
・リンス ：純水で６０秒間、スプレーノズルにて噴射（０．２Ｐａ）
・スピン乾燥：２０００ｒｐｍ、３０秒間
（１６）脱水処理
次いで、ホットプレートを用いて１２０℃で２分間、脱水処理を行なって、図９に示すように、フッ素樹脂層に凹凸状にパターンを形成した。
次いで、ホットプレートを用いて１２０℃で２分間、脱水処理を行なって、図９に示すように、フッ素樹脂層に凹凸状にパターンを形成した。
（１７）第３の着色層の形成
さらに、上記のように凹凸状のパターンが形成された、ＧＲＥＥＮ及びＲＥＤの着色層を有するＣＭＯＳ基板の凹凸形成面に、さらに第４の有機層として図１０に示すように、上記で調製したＢＬＵＥ（青色）の熱硬化性組成物をスピンコーターにて、熱硬化後の膜厚が０．８μｍの塗布膜となるように塗布した後、ホットプレートを使用して２００℃で３００秒間、ポストベークを行なって着色膜を硬化し、ＢＬＵＥ（青色）の着色層を形成した。
さらに、上記のように凹凸状のパターンが形成された、ＧＲＥＥＮ及びＲＥＤの着色層を有するＣＭＯＳ基板の凹凸形成面に、さらに第４の有機層として図１０に示すように、上記で調製したＢＬＵＥ（青色）の熱硬化性組成物をスピンコーターにて、熱硬化後の膜厚が０．８μｍの塗布膜となるように塗布した後、ホットプレートを使用して２００℃で３００秒間、ポストベークを行なって着色膜を硬化し、ＢＬＵＥ（青色）の着色層を形成した。
（１８）平坦化処理
次に、下記の条件にて、ＣＭＯＳ基板の着色層形成面に対して、ＧＲＥＥＮの着色層が現れるまでＣＭＰ研磨処理を行なった。
<条件>
・研磨方法：Semispase25（キャボット社製のＣＭＰスラリー）による研磨：ＤＩＷ（Deionized water，純水）による研磨（水ポリッシュ）＝１：１９
・研磨時間：５分間
次に、下記の条件にて、ＣＭＯＳ基板の着色層形成面に対して、ＧＲＥＥＮの着色層が現れるまでＣＭＰ研磨処理を行なった。
<条件>
・研磨方法：Semispase25（キャボット社製のＣＭＰスラリー）による研磨：ＤＩＷ（Deionized water，純水）による研磨（水ポリッシュ）＝１：１９
・研磨時間：５分間
（１９）クリーニング処理
研磨終了後、研磨面を純水で３０秒間洗浄し、研磨後のクリーニング処理を行なった。
研磨終了後、研磨面を純水で３０秒間洗浄し、研磨後のクリーニング処理を行なった。
（２０）脱水処理
最後に、ホットプレートを用いて１２０℃で２分間、脱水処理を行ない、図１１に示すように、１．３μｍ四方の矩形状のＲＧＢ３色の着色パターンと低屈折率のマトリックスパターン（幅長（着色パターン間の最短距離）０．１μｍ）とが形成されたカラーフィルタ（画素サイズ：１．４μｍ四方）を作製した。各着色パターンは、マトリクスパターンによって互いに隔離されている。このカラーフィルタの断面構造を図１２に示す。カラーフィルタの膜厚は、約０．４５μｍであり、ＲＧＢ３色の着色パターン及びマトリックスパターンにより平坦面が形成されていた。
また、上記の工程中において、ドライエッチング処理で形成された凹凸状のパターンは、パターン内部の側壁が基板面に対して８０度〜１００度の間のテーパー角（θ）にて形成されていた。また、カラーフィルタを基板面の法線方向と平行な平面で切断した際の切断面において、着色パターン及びマトリックスパターンのパターン形状はいずれも、矩形でほぼ垂直な形状を有していた。
最後に、ホットプレートを用いて１２０℃で２分間、脱水処理を行ない、図１１に示すように、１．３μｍ四方の矩形状のＲＧＢ３色の着色パターンと低屈折率のマトリックスパターン（幅長（着色パターン間の最短距離）０．１μｍ）とが形成されたカラーフィルタ（画素サイズ：１．４μｍ四方）を作製した。各着色パターンは、マトリクスパターンによって互いに隔離されている。このカラーフィルタの断面構造を図１２に示す。カラーフィルタの膜厚は、約０．４５μｍであり、ＲＧＢ３色の着色パターン及びマトリックスパターンにより平坦面が形成されていた。
また、上記の工程中において、ドライエッチング処理で形成された凹凸状のパターンは、パターン内部の側壁が基板面に対して８０度〜１００度の間のテーパー角（θ）にて形成されていた。また、カラーフィルタを基板面の法線方向と平行な平面で切断した際の切断面において、着色パターン及びマトリックスパターンのパターン形状はいずれも、矩形でほぼ垂直な形状を有していた。
１，３，５・・・着色パターン
７・・・低屈折率層（マトリクスパターン）
１０・・・固体撮像素子
２１・・・受光素子
２２・・・カラーフィルタ
２３・・・マイクロレンズ
７・・・低屈折率層（マトリクスパターン）
１０・・・固体撮像素子
２１・・・受光素子
２２・・・カラーフィルタ
２３・・・マイクロレンズ
Claims (5)
- 少なくとも複数の受光素子を有する支持体に設けられるカラーフィルタの製造方法であって、
（ａ）支持体上に有機層を形成する有機層形成工程と、
（ｂ）パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、窒素、アンモニア、及び水素から選択される１種以上のガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用い、前記有機層をドライエッチング処理するエッチング工程と、
（ｃ）前記エッチング工程後に残存する前記フォトレジスト層を有機溶剤により選択的に溶解除去するフォトレジスト除去工程と、
を含むカラーフィルタの製造方法。 - 前記混合ガスは、更に、希ガスの少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法。
- 前記（ａ）有機層形成工程及び前記（ｂ）エッチング工程として、
支持体上に、第１の有機層として低屈折率層を形成する低屈折率層形成工程と、
前記低屈折率層を、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして前記混合ガスを用いたドライエッチング処理により、第ｎの着色パターン（ｎ≧１）を形成する凹状の領域と、着色パターン間を離隔するマトリックス領域とを有する凹凸パターンに加工する加工工程と、
少なくとも前記領域に、第ｎ＋１の有機層（ｎ≧１）として着色層を設け、第ｎの着色パターン（ｎ≧１）を形成する着色層形成工程と、
を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカラーフィルタの製造方法。 - 前記ドライエッチング処理により、側壁のテーパー角が８５度〜１００度である凹状の領域を形成することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のカラーフィルタの製造方法。
- 前記低屈折率層の屈折率が１．４以下であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のカラーフィルタの製造方法。
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- 2009-03-16 JP JP2009063008A patent/JP2010217409A/ja active Pending
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| JPWO2015174189A1 (ja) * | 2014-05-15 | 2017-04-20 | 富士フイルム株式会社 | 着色組成物、硬化膜、カラーフィルタ、パターン形成方法、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子および画像表示装置 |
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