JP2714646B2 - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 固体撮像素子等に使用するカラーフィルタの製造方法
に関し、 カラーフィルタのパターン精度や歩留りを向上すると
ともに、染料温度等の管理の手間を省くことを目的と
し、 着色した第１のレジスト膜を下地の上に形成する工程
と、前記第１のレジスト膜の上方に形成される第２のレ
ジスト膜と前記第１のレジスト膜との混合を防止するレ
ジスト混合防止膜を前記第１のレジスト膜上に形成する
工程と、感光波長が前記第１のレジスト膜とは異なる前
記第２のレジスト膜を前記レジスト混合防止膜上に形成
する工程と、前記第２のレジスト膜を露光、現像してパ
ターン化する工程と、パターン化を終えた前記第２のレ
ジスト膜をマスクに使用して前記レジスト混入防止膜を
エッチングすることにより、前記第２のレジスト膜の下
に前記レジスト混入防止膜を残す工程と、パターン化さ
れた前記第２のレジスト膜をマスクに使用して上記第１
のレジスト膜をエッチングすることにより、前記第１の
レジスト膜から第１のカラーパターンを形成する工程
と、前記第１のカラーパターン形成後に前記第２のレジ
スト膜を選択的に剥離する工程と、前記第１のカラーパ
ターンの形成後に、前記第２のレジスト膜を選択的に剥
離する工程と、前記第１のカラーパターンおよび前記レ
ジスト混合防止膜を覆う混色防止用分離膜を形成する工
程と、前記第１のカラーパターンの側方に前記混色防止
用分離膜によって隔てられた第２のカラーパターンを形
成する工程とを含み構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、カラーフィルタの製造方法に関し、より詳
しくは、固体撮像素子等に使用するカラーフィルタの製
造方法に関する。

〔従来の技術〕

固体撮像素子上にカラーフィルタを形成する場合に
は、ゼラチンやカゼインよりなる複数色のカラーフィル
タをガラス基板上にモザイク状に形成した後、カラーフ
ィルタを固体撮像素子に貼合わせることが行われてい
る。また、直接、固体撮像素子上に形成される場合もあ
る。

このカラーフィルタを形成する場合は、第２図に示す
ように、例えば重クロム酸塩を添加したゼラチン30をス
ピンコートによってガラス基板31に塗布し（同図
（ａ））、この上からマスク32をかけて紫外線により露
光した後に、15〜20℃程度の温度の純水で現像すると
（同図（ｂ））、露光された領域だけにゼラチン膜30が
残存することになる（同図（ｃ））。これにより、ゼラ
チン膜30はパターン化される。

そして、このゼラチン膜を60〜90℃程度の温度の液体
染料Ａ中に浸漬して、ゼラチン膜30を膨潤させ、その中
に染料Ａを染み込ませて着色するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、液体染料Ａを使用する着色方法によれば、
着色工程において膨潤したゼラチン膜30を乾燥させて元
の大きさに戻さなければならないが、膨潤と乾燥の工程
を経た膜30はパターン精度が低下するといった不都合が
あるし、また、着色時の染料温度や濃度の管理等を適正
に行ってカラーフィルタ毎の明度、彩度等のバラツキを
防止する必要があり手間がかかるといった問題がある。

さらに、液状の染料を使用する場合には、染料容器32
から離脱した不純物が染料とともにゼラチン膜30の内外
に侵入し易くなり、この不純物がカラーフィルタの欠陥
を発生させるため、歩留りが低下するといった問題があ
る。

もとより、予めゼラチンやカゼインに染料を混入する
方法も考えられるが、ゼラチンやカゼインに入れた染料
が紫外光を吸収してしまい（特に赤外系）、ゼラチンが
露光工程において硬化しなくなってパターン化が不可能
になるため、このような方法は一般に採用されていな
い。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであっ
て、カラーフィルタのパターン精度や歩留りを向上する
とともに、着色の均一化が図れカラーフィルタ作成工程
を有する固体体装置の製造方法を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

上記した課題は、着色した第１のレジスト膜２を下地
１の上に形成する工程と、感光波長が前記第１のレジス
ト膜２と異なる第２のレジスト膜４を前記第１のレジス
ト膜２の上方に形成する工程と、該第２のレジスト膜４
を露光、現像してパターン化する工程と、パターン化を
終えた上記第２のレジスト膜４をマスクに使用して上記
第１のレジスト膜２をエッチングする工程と、該エッチ
ング工程の後に上記第２のレジスト膜４を剥離する工程
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
により解決する。

〔作 用〕

本発明において、例えばガラス基板や固体撮像素子を
下地１とし、この上に、色素を含有した第１のレジスト
膜２を形成する。また、この第１のレジスト膜２とは感
光波長が異なる第２のレジスト膜４を第１のレジスト膜
２の上に直接又は中間膜を介して形成する。

このように感光波長の異なるレジスト膜を２層に形成
した後に、第２のレジスト膜４を露光、現像してパター
ン化する。このパターンの形状としては、例えばモザイ
ク状に散点させたものがある。この場合、第１のレジス
ト膜２としてはEBレジストやDUVレジストがあり、第２
のレジスト膜４としては通常の紫外線により露光される
ノボラック系レジスト膜がある。

そして、この上記第２のレジスト膜４をマスクとして
使用し、上記第１のレジスト膜２を現像剤等によってエ
ッチングする。

これにより、第１のレジスト膜２のうち、第２のレジ
スト膜４から露出した領域だけが除去されることにな
り、この結果、第２のレジスト膜４のパターンを第１の
レジスト膜２に転写したことになる。

この後で、第２のレジスト膜４を剥離すると、下地の
上には、着色された第１のレジスト膜２が残存すること
になり、これをカラーフィルタの１色素として使用す
る。

このような工程を各色毎に行い、RGB等のカラーフィ
ルタを製造することになる。なお、RGBの原色系のカラ
ーフィルタ以外にCy（シアン）,Mg（マゼンタ）,Ye（イ
エロー）の補色系のカラーフィルターも同様に行うこと
ができる。

〔実 施 例〕

以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例を断面で示す工程図で、
図中符号１は、ガラス等の透明材よりなる基板で、この
基板１の上には、PGMA、PMMA、PMIPK等の無色透明のネ
ガ型EBレジストを着色した膜２が0.5〜１μｍの膜厚に
形成されており、また、この上にはSOG膜３及びノボラ
ック系のフォトレジスト膜４がそれぞれ0.1〜0.3μｍ、
0.5〜１μｍの厚さに形成されている。この場合、SOG膜
３は、EBレジスト膜２の保護、２つのレジスト膜２、４
の混入防止のために設けられる。

次に、カラフィルターに配列される各色素のパターン
のうち赤（Ｒ）のパターンを形成する場合について説明
する。

まず、第１図（ａ）に示すように、赤の色素を２〜６
％程度に添加溶解したEBレジスト膜２を基板１上にスピ
ナーにより塗布し、90〜200℃でプレベークする。

そして、この上にSOG膜３及びフォトレジスト膜４を
形成した状態において、フォトレジスト膜４の上方にレ
チクル等のマスク５をかけてその上から紫外線UVを照射
した後、パターンを形成しない領域のフォトレジスト膜
４をアルカリ性の現像液によって除去する（第１図
（ｂ））。

この後に、フッ化水素（HF）のようなフッ素系ガスを
用いてプラズマエッチングすると（第１図（ｃ））、フ
ォトレジスト膜４から露出したSOG膜３がエッチングさ
れてレジスト膜４のパターンが転写されることになる
（第１図（ｄ））。

この段階では、ネガ型のEBレジスト膜２は感光されて
いないので、有機系のEBレジスト現像液により溶解可能
な状態となっているため、このEBレジスト膜２を現像液
によりエッチングすると、SOG膜３と同様なパターンが
形成される（第１図（ｅ））。

この後に、フォトレジスト膜４を酸素プラズマ等によ
り灰化してこれを除去すると、第１図（ｆ）に示すよう
に、パターニングされたEBレジスト膜２が、カラーフィ
ルタのうちの赤色のパターンを構成することになる。

この次に、青又は緑のパターンを形成する工程に移る
が、赤色のEBレジスト膜２を保護するために、この上に
SOGよりなる分離層６を形成する（第１図（ｇ））。

そして、分離層６の上に青又は緑に着色した第２のネ
ガ型EBレジスト膜７を形成し（第１図（ｈ））、赤色の
EBレジスト膜２と同様な工程により第２のEBレジスト膜
７をパターン化する（第１図（ｉ））。また、これらの
工程を各色毎に繰り返すことにより、カラーフィルタが
完成する。

なお、上記した実施例ではEBレジストにネガ型を使用
したが、ポジ型を使用することも可能である。この場合
には予め電子ビームで全体を露光する必要がある。

また、着色されたレジストは、EBレジストに限るもの
ではなく、DUV（遠紫外）レジスト等のようにノボラッ
ク系フォトレジストと感光波長が異なる着色済みレジス
トを使用することもできる。

さらに、本実施例ではフィルタを基板１上に形成した
が、固体撮像素子上に直接形成することもできる。

〔発明の効果〕

上記したように本発明によれば、色素を含有した第１
のレジスト膜を下地の上に形成するとともに、第１のレ
ジスト膜とは感光波長が異なる第２のレジスト膜を第１
のレジスト膜の上に直接又は中間膜を介して形成するよ
うにしたので、第２のレジスト膜を露光、現像してこれ
をマスクとして使用することにより、この第２のレジス
ト膜から露出した第１のレジスト膜を除去してパターン
化し、これをフィルタとして使用することができ、フィ
ルタのパターン精度を向上するとともにその歩留りを高
めることができる。

カラーフィルタパターンとなる第１のレジスト膜とマ
スクとなる第２のレジスト膜は、それぞれ感光性が異な
るが、レジスト混合防止膜によって互いに混合すること
はないので、第１のレジスト膜と第２のレジスト膜のそ
れぞれのパターン精度を向上することができる。しか
も、レジスト混合防止膜によって第１のレジスト膜が汚
染から保護されているので、汚染の少ないカラーフィル
ターを得ることができる。

しかも、レジスト混合防止膜によって第１のレジスト
膜を覆った状態で、さらにこれらの膜を混合防止用分離
膜によって覆っているので、第１のレジスト膜の上部か
らの汚染を防止できるばかりでなく、側方における別の
カラーフィルタパターンとの色素混合などによる色相低
下をも防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｉ）は、本発明の一実施例を断面で示
す工程図、 第２図（ａ）〜（ｄ）は、従来方法を断面で示す工程図
である。 （符号の説明） １……基板、 ２……EBレジスト膜（第１のレジスト）、 ３……SOG膜、 ４……フォトレジスト膜（第２のレジスト）、 ５……マスク、 ６……分離層。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】着色した第１のレジスト膜を下地の上に形
   成する工程と、 前記第１のレジスト膜の上方に形成される第２のレジス
   ト膜と前記第１のレジスト膜との混合を防止するレジス
   ト混合防止膜を前記第１のレジスト膜上に形成する工程
   と、 感光波長が前記第１のレジスト膜とは異なる前記第２の
   レジスト膜を前記レジスト混合防止膜上に形成する工程
   と、 前記第２のレジスト膜を露光、現像してパターン化する
   工程と、 パターン化を終えた前記第２のレジスト膜をマスクに使
   用して前記レジスト混入防止膜をエッチングすることに
   より、前記第２のレジスト膜の下に前記レジスト混入防
   止膜を残す工程と、 パターン化された前記第２のレジスト膜をマスクに使用
   して上記第１のレジスト膜をエッチングすることによ
   り、前記第１のレジスト膜より第１のカラーパターンを
   形成する工程と、 前記第１のカラーパターンの形成後に前記第２のレジス
   ト膜を選択的に剥離する工程と、 前記第１のカラーパターン及び前記レジスト混合防止膜
   を覆う混色防止用分離膜を形成する工程と、 前記第１のカラーパターンの側方に前記混色防止用分離
   膜によって隔てられた第２のカラーパターンを形成する
   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。