JP5210829B2 - カラーフィルタの製造方法及び固体撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、異なる着色層間の境界に合わせた位置にブラックマトリクスを形成する工程を含むカラーフィルタの製造方法及びこの製造方法により製造されたカラーフィルタを用いた固体撮像装置に関する。

近年、固体撮像装置では、撮像画素数の増加が顕著であり、これに伴って従来と同じサイズの有効画素領域では１画素当たりの面積の縮小化が進んでいる。特に固体撮像装置に設けられるカラーフィルタは、受光部面積が縮小化するにつれて各画素間の混色が顕著となることから、色分離の性能を維持すること要求されている。カラーフィルタの製造方法としては、フォトリソ法やドライエッチング法が広く知られている。

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る。これにより、従来はカラーフィルタの製造方法として広く利用されていた。このフォトリソ法を用いたカラーフィルタの製造方法では、基板上に着色硬化性組成物等の感放射線性組成物を塗布し乾燥させて形成した塗膜をパターン露光・現像・ベーク処理することによって着色画素を形成し、この操作を各色ごとに繰り返し行なってカラーフィルタを製造する。

一方、フォトリソ法を利用するカラーフィルタの製造方法に対して、より薄膜で、かつ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が用いられている。ドライエッチング法は、色素の蒸着薄膜に対してパターン形成する方法として従来から採用されており（例えば、特許文献１参照）、薄膜形成に関してはフォトリソ系に比べ、分光特性を同じ程度としながら膜厚が１／２以下の薄膜の形成も可能である。また、フォトリソ法とドライエッチング法を組みわせたパターン形成法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、ドライエッチング法でパターン形成された第１色のカラーフィルタ（着色層）の上に、第１色とは異なるカラーフィルタ材料（着色剤含有組成物）を塗布して第２色のカラーフィルタ（着色層）を形成し、ＣＭＰ（化学機械研磨）法、又はエッチバック法を用いて、第２色のカラーフィルタの表面を平坦化して、第１色のカラーフィルタの隙間に第２色のカラーフィルタが配列されるようにする方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

さらに、カラーフィルタの性能は、固体撮像装置の重要な特性維持に関わるため、薄型化や矩形化、各画素間の混色（色同士が重なり合うオーバーラップ）防止など様々な性能の向上が求められている。

カラーフィルタの性能要求対策として、特許文献４には、各カラーフィルタを互いに分離するためのフィルタ分離層を支持体上に形成した後、このフィルタ分離層に対してドライエッチングによりカラーフィルタを形成する領域を開口して着色層を埋め込み、ＣＭＰ（化学的機械研磨）などの平坦化処理によって開口に埋め込まれた領域以外の着色層の除去を行なってカラーフィルタを製造する方法が提案されている。
特開昭５５−１４６４０６号公報 特開２００１−２４９２１８号公報 特開２００６−３５１７８６号公報 特開２００６−３５１７７５号公報

上記特許文献４に記載された製造方法では、カラーフィルタ層と屈折率の異なる材料からフィルタ分離層を形成して、カラーフィルタとフィルタ分離層との屈折率差により、斜めからの入射光を反射させ混色を抑制することを目的としている。この場合、撮像素子の画面周辺部では、射出瞳からの光の角度が光を全反射させることができない臨界角以下の場合があり、反射効率が悪く、混色抑制効果を十分に得られない場合がある。

そこで、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイでカラーフィルタの発色効果やコントラストを上げるために、３色カラーフィルタ間の境界部分に形成されている遮光性のブラックマトリクス（遮光壁）を固体撮像装置のカラーフィルタに適用することが考えられている。液晶ディスプレイなどに適用される遮光壁の形成方法としては、金属クロムを蒸着し、エッチングするクロムエッチング法や、顔料などの黒色成分を分散したフォトレジストを光硬化してパターンを形成する方法などがある。特に、クロムエッチング法を用いて遮光壁を形成した場合、微細加工性に優れている。

このような遮光壁をカラーフィルタに設ける場合、カラーフィルタのさらなる微細化、に対応しつつ要求性能を満たすためには、遮光壁を従来の製造工程より狭い０．２μｍ以下の線幅に形成しなければならない。しかしながら、上記の各方法では、カラーフィルタの要求性能を満たし、且つ遮光壁の線幅を従来より小さく形成することは困難である。すなわち、クロムエッチング法を用いた遮光壁形成方法では、反射率が高く、コントラストが上がりにくいという問題があるため、カラーフィルタの色分離性能を維持することが難しく、さらに蒸着などの真空成膜工程のコストが高い。また、顔料レジスト法を用いた場合、遮光性を高めるために黒色成分を多くすると、フォトレジストの解像力が低下する。よって、遮光壁の矩形性の向上、及び微細化を図ることが困難である。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、カラーフィルタ間の混色を確実に防止することを可能にするとともに、遮光壁のさらなる微細化が可能なカラーフィルタの製造方法及び固体撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、支持体上に、少なくとも２色以上の着色層を配列してなり、前記着色層の下に、異なる前記着色層間の境界に合わせて黒着色剤を含有させた遮光壁を形成するカラーフィルタの製造方法において、前記支持体上に前記黒着色剤を含有させた組成物からなる黒色遮光層を形成する黒色遮光層形成工程と、前記黒色遮光層の上に第１のフォトレジスト層を形成し、前記第１のフォトレジスト層にパターンを形成する第１のパターニング工程と、前記第１のフォトレジスト層のパターンをマスクとして、前記黒色遮光層にドライエッチングを行い、市松模様に配列された第１の開口部を形成する第１のエッチング工程と、前記黒色遮光層及び前記第１の開口部を埋めるように、第２のフォトレジスト層を形成し、前記第２のフォトレジスト層にパターンを形成する第２のパターニング工程と、前記第２のフォトレジスト層のパターンをマスクとして、前記黒色遮光層にドライエッチングを行い、前記第１の開口部の中間となる箇所に新たな市松模様配列の第２の開口部を形成し、前記着色層の境界に対応する箇所を残す第２のエッチング工程と、前記第１及び第２の開口部を埋めるように透明層を形成する透明層形成工程と、を少なくとも含むことを特徴とする。

前記透明層形成後、前記黒色遮光層上の前記透明層を全面平坦化処理して前記透明層及び前記黒色遮光層の膜厚を均一化する平坦化工程を有することが好ましい。また、前記透明層の膜厚は前記黒色遮光層の設定膜厚と同じになるように形成することが好ましい。さらにまた、前記黒着色剤は、チタンブラック材、もしくはカーボンブラック材の少なくとも１種を含むことが好ましい。また、前記黒着色剤は、チタンブラック材であることが好ましい。さらに前記黒色遮光層を形成する組成物は、前記黒着色剤としてのチタンブラック材の配合量が２０〜８０重量％であることが好ましい。あるいは、前記平坦化工程は、エッチバック法、もしくはＣＭＰ法のいずれかの平坦化処理を用いることが好ましい。また、平坦化工程は、エッチバック処理のみで平坦化することが好ましい。

本発明によれば、支持体上に形成した黒色遮光層の上に第１のフォトレジスト層を形成し、第１のフォトレジスト層に形成したパターンをマスクとして、黒色遮光層にドライエッチングを行い、市松模様に配列された第１の開口部を形成し、さらに、黒色遮光層及び第１の開口部を埋めるように第２のフォトレジスト層を形成し、第２のフォトレジスト層に形成したパターンをマスクとして、黒色遮光層にドライエッチングを行い、第１の開口部の中間となる箇所に新たな市松模様配列の第２の開口部を形成し、着色層の境界に対応する箇所を残しているので、カラーフィルタの薄型化、及び薄型化に伴う混色防止の性能を満たしつつ、微細な遮光壁を形成することができる。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明について具体的に説明する。図１において、本実施形態の固体撮像装置２は、フォトダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを備えた半導体基板４と、半導体基板４のフォトダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂへの入射側に設けられたカラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂと、カラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの下層且つ半導体基板４の上層で、カラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ間の境界の位置に合わせて形成したブラックマトリクス（遮光壁）６（図２も参照）と、ブラックマトリクス６と同じ層にあり、ブラックマトリクス６の開口部を埋める透明層７と、カラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを覆って平坦化する平坦化層８と、平坦化層８の上にカラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの形成領域に対応するように設けられたマイクロレンズ９と、ブラックマトリクス６及び透明層７の下層で半導体基板４の上層に位置する層間絶縁膜層１０及び反射防止層１１とを備える。カラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂは、それぞれ赤、緑、青色の光を透過させる。

遮光壁１４は、カラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの下層でカラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ間の境界の位置に合わせて形成されているため、マイクロレンズ１６及びカラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを通って入射した光のうち、特に斜め入射光を吸収してマイクロレンズ１６及びカラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを通過して隣接する画素へ光漏れ（混色）することを防止する。

図２において、固体撮像装置２は、画素を構成するカラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ及びそれに対応するフォトダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂが、ベイヤー配列、すなわち、奇数ラインがカラーフィルタ１３Ｇ，１３Ｒの繰り返し、偶数ラインがカラーフィルタ１３Ｂ，１３Ｇの繰り返しで配置されている。マイクロレンズ９及びカラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを通ってフォトダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂへ入射した光が、光電変換により各色の光量に応じた信号電荷に生成されて蓄積される。ブラックマトリクス６は、マイクロレンズ９及びカラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを通って入射した光のうち、特に斜め入射光を吸収してマイクロレンズ９及び平坦化層８を通過して隣接する画素へ光漏れ（混色）することを防止する。さらに半導体基板４には、転送電極（図示せず）が設けられており、フォトダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに蓄積された信号電荷が読み出され、転送される。

本発明を適用した固体撮像装置２のブラックマトリクス（遮光壁）１４は、カラーフィルタ５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの画素ピッチをＰ、膜厚方向と直交する画素方向におけるブラックマトリクス６の線幅をＤとすると、Ｄ＝（１／５〜１／１５）Ｐとなるように形成することが好ましく、遮光性の観点からＤ＝（１／７〜１／１０）Ｐで形成されることが好ましい。また、ブラックマトリクス６の膜厚は、カラーフィルタの平坦性の観点から、透明層７と同等であることが好ましい。

このような固体撮像装置２を構成するカラーフィルタは、特にドライエッチング法を適用して製造する場合に好適である。以下、本発明に係るカラーフィルタの製造方法について具体的に説明する。

図３に示すように、カラーフィルタ製造工程１８は、ブラックマトリクス形成工程２０、第１色カラーフィルタ形成工程２１、第２色カラーフィルタ形成工程２２、第３色カラーフィルタ形成工程２３とからなり、さらにブラックマトリクス形成工程２０は、黒色遮光層形成工程２４、パターニング工程２５、エッチング工程２６、フォトレジスト除去工程２７、透明層形成工程２８、平坦化工程２９からなる。

一方、第１〜３色カラーフィルタ形成工程２１〜２３は、パターニング工程３１，３６、エッチング工程３２，３７、フォトレジスト除去工程３３，３８、着色層形成工程３０，３４，３９、平坦化工程３５，４０からなる。なお、第１色カラーフィルタ形成工程２１には、パターニング工程、エッチング工程、フォトレジスト除去工程、平坦化工程が無い。

固体撮像装置２の場合は、これらの工程２０〜２３の前に支持体としての半導体基板４を形成する工程があり、さらにこれらの工程の後には、カラーフィルタ１３Ｂ，１３Ｇを覆う平坦化層８と、平坦化層８の上に配されるマイクロレンズ９とを形成する工程が少なくともある。

カラーフィルタ製造工程１８では、先ず、ブラックマトリクス形成工程２０から開始する。なお、本実施形態では、ブラックマトリクス形成工程２０を行った後、ドライエッチングでブラックマトリクスに開口部を形成し、この開口部を埋めるように透明層を形成するが、この場合、ブラックマトリクス形成工程２０の前に、エッチングストッパー層形成工程を行うようにしてもよい。このエッチングストッパー層形成工程を行う場合、後述する支持体４１上に少なくとも酸化シリコンを含むエッチングストッパー層を、ゾルゲル法より、例えばＶＲ１（ラサ工業社製）をスピンコーター（ＳＣＷＣ８０Ａ 大日本スクリーン社製）を用いて塗布し、次にホットプレートを用いて、雰囲気温度が２００℃〜２５０℃で、５〜１０分加熱処理し、塗布膜を乾燥・硬化させてエッチングストッパー層を形成し、このエッチングストッパー層上に後述する黒色遮光層及び透明層を形成する。なお、ゾルゲル法に限らず、ＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法を用いてもよい。着色層の透過性を損なわない観点から、可視領域に透明で、膜厚は５０ｎｍ〜２００ｎｍが好ましく、１００ｎｍ〜１５０ｎｍが更に好ましい。また屈折率は、１．４５〜１．７が好ましく、１．５〜１．６５が更に好ましい。なお、エッチングストッパー層を形成するには、上記の他にも、４ＭＳ（ラサ工業社製）、ＯＣＤ Ｔｙｐｅ−１２（東京応化社製）、ＣＥＲＡＭＡＴＥ−ＬＮＴ（触媒化成工業社製）を用いてもよい。また、エッチングストッパー層は、ハロゲン系ガスを含む構成としてもよく、この場合、酸化チタンを含むＴＩ２０４（ラサ工業社製）を用いてもよい。

［ブラックマトリクス形成工程］
以下のように、ブラックマトリクス形成工程２０を行ってブラックマトリクス及びブラックマトリクスの開口部を埋める透明層を形成する。

［黒色遮光層形成工程］
黒色遮光層形成工程２４では、図４に示すように、支持体４１の上にスピンコーター（ＳＣＷＣ８０Ａ 大日本スクリーン社製）を用いて、黒色遮光層４２を形成する黒着色剤を含有する組成物を塗布する。次にホットプレートを用いて、雰囲気温度が２００℃〜２５０℃、５〜１０分間加熱処理し、塗布膜を硬化させて黒色遮光層４２を形成する。この加熱処理は組成物塗布後の乾燥と同時であってもよく、また塗布乾燥後に別途熱硬化の工程を設けてもよい。

［支持体］
本発明で使用される支持体４１としては、用途に応じて選択すればよく、例えば、固体撮像装置を製造する場合は半導体基板（光電変換素子基板）、例えばシリコン基板、酸化膜、窒化シリコン等を、液晶表示装置を製造する場合は、ガラス基板、例えばソーダガラス、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を用いることができる。また、これら支持体と着色層との間には本発明を損なわない限り中間層などを設けても良い。

［ｉ線フォトレジストのパターニング］
次に、黒色遮光層４２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、スピンコーターを用いて塗布する。ホットプレートで、８０〜１００℃の範囲で、６０秒プリベークを実施して、フォトレジスト層４３を形成する。続いて、フォトレジスト層４３の上方から、フォトマスクを用いて、透明層が形成される領域に、ｉ線（波長３６５ｎｍ）の紫外線を、ステッパーを用いて露光する。次に、ホットプレートで、１００〜１２０℃の範囲で、９０秒ＰＥＢ処理を行なう。その後、現像液でパドル現像処理を行ない、更にホットプレートでポストベーク処理を実施し、透明層５５が形成される領域のフォトレジストを除去する（パターニング工程２５）。図５は、透明層５５が形成される領域のフォトレジストを除去した状態、すなわち後述する第１〜第３の着色層５６，６０，６２の境界に対応する箇所を残した状態であり、符号４４は、フォトレジストを除去した開口部を示す。

フォトレジストは、公知のポジ型フォトレジストを使用することができる。ポジ型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。

露光に用いる光源としては、カラーフィルタパターンの形成が１．０μｍ程度の解像力を有していればよいとの理由から、ｉ線であることが好ましい。現像液としては、黒色遮光層４２には影響を与えず、ポジレジストの露光部およびネガレジストの未硬化部を溶解するものであればいかなるものも用いることができる。具体的には、種々の有機溶剤の組合せやアルカリ性の水溶液を用いることができる。

［エッチング工程］
次に、フォトレジスト層４３をマスクとしてドライエッチングするエッチング工程２６について説明する。使用するドライエッチング装置としては、日立ハイテクノロジーズ社製のリアクティブイオンエッチング装置（ＲＩＥ；Ｕ−６２１）、あるいは、誘導結合プラズマ（inductive coupled plasma：ＩＣＰ）を利用したＩＣＰエッチャー装置（ＮＥ５００：アルバック社製）を用いることが好ましい。ＲＩＥ装置４５は、公知な平行平板型や容量結合型、電子サイクロトロン共鳴型で、ＲＦ、マイクロ波、ＶＨＦ放電を用いてドライエッチングを行うことができる。このＲＩＥ装置４５（図７参照）を用いて、フォトレジスト層４３をマスクとしてドライエッチング処理するエッチング工程を行う。これにより、透明層が形成される領域の黒色遮光層４２を除去する。なお、図６は、エッチング工程２６によって黒色遮光層４２がエッチングされた状態を示し、符号４６は、エッチング工程２６によって除去された黒色遮光層４２の開口部である。

図７は、ドライエッチング装置の構成の概略を示す。本実施形態では、このＲＩＥ装置４５を用いて各種ドライエッチング処理を行う。このＲＩＥ装置４５は、チャンバー４７と、平面電極（カソード）４８と、対向電極（アノード）４９と、ＲＦ発振器５０と、ブロッキングコンデンサ５１と、エッチングガス供給部５２と、これらを制御する制御部５３とを備える。

チャンバー４７は、側面から内部へエッチングガスが導入される導入口４７ａが設けられ、内部には、平面電極４８と対向電極４９とが配置されている。平面電極４８及び対向電極４９は、ＲＦ発振器５０と直列に接続されている。さらに、平面電極４８とＲＦ発振器５０の間にはブロッキングコンデンサ５１が接続され、対向電極４９とＲＦ発振器５０との間ではアース４５に接続されている。カラーフィルタが形成される支持体４１は、平面電極（カソード）４８の上にセットされる。

エッチング工程２６に用いるプラズマガスは、異方性加工をする観点から、フッ素系ガス、または酸素ガス、または混合ガスを用いることが好ましい。フッ素系ガスは、ＳＦ６、ＣｘＦｙ（x=1〜５、y=1〜８）、ＣＨＦ３ガスを用いることができる。エッチングの速さと異方性加工を求める点では、例えば、ＣＦ４とＯ_２の混合ガスを用いることが好ましい。流量比としては、１／２〜５／１とすることが好ましい。

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、及び面内均一性、被エッチング形状の垂直性を維持する観点から、前記ガスに加え、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）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、ＣＣｌ_４、ＣＣｌＦ_３、ＡｌＦ_３、ＡｌＣｌ_３等）、Ｎ_２、ＣＯ、及びＣＯ_２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、Ｎ_２、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。但し、エッチングプラズマの分圧コントロール安定性、及び面内均一性、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、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。

エッチング工程２６で用いる混合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選択性の点で、前記混合ガス全流量を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以下であることがより好ましく、8以上１８以下であることが特に好ましい。

エッチング工程２６では、上述した異方性エッチング処理を先に行い、続いて等方性エッチング処理を行う。このように、異方性エッチンング処理と等方性エッチング処理とを交互に行うことで、異方性エッチング処理で黒色遮光層４２が除去された開口部４６の側壁に付着される堆積物が、等方性エッチング処理によって除去される。よって、黒色遮光層４２はフォトレジスト層４３によるマスキングに対して精度良くエッチングされる。また、エッチング工程２６としては、これに限らず、異方性及び等方性エッチング処理のうち、いずれか一方のみを行ってもよい。

［フォトレジスト除去工程］
エッチング工程２６の次は、溶剤もしくはフォトレジスト剥離液を使用して、フォトレジスト剥離処理を実施し、黒色遮光層４２上に残存するフォトレジスト層４３の除去を行なう。その後、脱溶剤、脱水処理の脱水ベーク処理を行なうことができる。以上のように、透明層を形成しようとする領域の黒色遮光層４２をエッチングで除去し、フォトレジスト層４３を剥離する。図８にフォトレジスト剥離後の形状を示す。フォトレジスト層上に、剥離液または溶剤を付与してフォトレジスト層４３を除去可能な状態にする工程と、洗浄水を用いてフォトレジスト層４３を除去する工程とを含むことが好ましい。

［透明層形成工程］
フォトレジスト除去工程の後、続いて透明層形成工程２８を行う。透明層形成工程２８では、先ず、図９（Ａ）に示すように、黒色遮光層４２上全体を覆うと共に、開口部４６に埋め込むようにして、透明層５５を形成する。黒色遮光層４２の形成方法と同様に、スピンコータを用いて、透明層組成物を塗布する。次に、ホットプレートを用いてポストベーク処理し、透明層５５を形成する。

［平坦化工程］
次に、図９（Ｂ）に示すように、少なくとも酸素ガスと窒素ガスとを混合した混合ガス（エッチングガス）を用いて、異方性エッチング処理を実施し、黒色遮光層４２が露出するまで透明層５５を全面エッチング（エッチバック）処理で平坦化する（平坦化工程２９）。

［エッチバック条件］
平坦化工程２９で使用するドライエッチング装置としては、ＲＩＥ装置４５または上述したＩＣＰエッチャー装置を用いることが好ましい。また、フルオロカーボンガス、または塩素ガスのいずれかを含む混合ガス（プラズマガス）を用いて事前に設定したエッチング条件により、透明層５５を全面エッチング（エッチバック）する。そして、黒色遮光層４２の表面が露出し、透明層５５と黒色遮光層４２の膜厚が均一になった地点を終点として、エッチバック処理を完了する。

なお、平坦化工程２９としてはこれに限らず、化学的機械研磨法（ＣＭＰ法）を用いてもよい。研磨剤には、シリカ微粒子を分散したスラリーを使用し、研磨装置には、スラリー流量：１００〜２５０ml／min、ウエハ圧：０．２〜５．０psi、ウエハ及び研磨パッド回転数：５０〜３００rpm、リテーナーリング圧：１．０〜２．５psi、研磨布からなる装置を使用することができる。研磨終了後、純水洗浄及び脱水ベーク処理を行うことで、次工程の塗布不良,剥がれなどの影響を排除することができる。

［第１色カラーフィルタ形成工程］
第１色カラーフィルタ形成工程は、第１の着色層形成工程３０を行う。黒色遮光層４２の形成方法と同様に、スピンコータを用いて、黒色遮光層４２及び透明層５５の上全体に、カラーフィルタ組成物を塗布する。次に、ホットプレートを用いてポストベーク処理し、第１の着色層５６を形成する（図１０に示す状態）。

［第２色カラーフィルタ形成工程］
第２色カラーフィルタ形成工程２１では、先ず、第１の着色層５６上全体にフォトレジスト層５７（図１１（Ａ）参照）を形成する。次に、露光機のフォトマスクを用いて、第２の着色層６０（第２色目；例えばブルー（Ｂ）；図１２参照）を形成しようとする領域を、パターニングしてフォトレジストを除去する（パターニング工程３１）。図１１（Ａ）は、このパターニング工程３１を行った状態を示し、符号５８は、パターニングで形成されたフォトレジスト層５７の開口部である。

そして、第２の着色層６０を形成しようとする領域を除去するエッチング工程３２を行う。図１１（Ｂ）の符号５９は、エッチングによって除去された第１の着色層５６の開口部である。エッチング工程３２の次は、フォトレジスト層５７の除去工程（フォトレジスト除去工程３３）を行う。図１１（Ｂ）は、フォトレジスト層５７が除去された状態を示す。

フォトレジスト除去工程３３の次は、図１２（Ａ）に示すように、第１の着色層５６上全体を覆うと共に、開口部５９に埋め込むようにして、第２の着色層（第２色目；例えばブルー（Ｂ））６０を形成する（第２の着色層形成工程３４）。第１の着色層５６の形成方法と同様に、スピンコータを用いて、カラーフィルタ組成物を塗布する。次に、ホットプレートを用いてポストベーク処理し、第２の着色層６０を形成する。

［平坦化工程］
次に、図１１（Ｂ）に示すように、ＣＭＰ装置を用いて、研磨処理を実施し、第１の着色層５６が露出するまで第２の着色層６０の全面を平坦化する（平坦化工程３５）。なお、これに限らず、平坦化工程２９同様にドライエッチング装置で全面エッチングしてもよい。平坦化工程３５の後、続いて第３色カラーフィルタ形成工程２３を行う。

［第３色カラーフィルタ形成工程］
第３色カラーフィルタ形成工程２３は、上述した第２色カラーフィルタ形成工程２２と同様のパターニング工程３６、エッチング工程３７、フォトレジスト除去工程３８、着色層形成工程３９、平坦化工程４０を行う。先ず、第１及び第２の着色層５６，６０上全体にフォトレジスト層（図示せず）を形成する。次に、フォトマスクを用いて、第３の着色層６２（第３色目；例えばレッド（Ｒ）；図１４参照）を形成しようとする領域を、パターニングしてフォトレジストを除去する（パターニング工程３６）。そして、第３の着色層６２を形成しようとする領域を除去するエッチング工程３７を行う。図１３の符号６１は、エッチングによって除去された第１及び第２の着色層５６，６０の開口部である。

エッチング工程３７の次は、フォトレジスト層の除去工程（フォトレジスト除去工程３８）で、図１３は、フォトレジスト層が除去された状態を示す。フォトレジスト除去工程３８の次は、第１及び第２の着色層５６，６０上全体を覆うと共に、開口部６１に埋め込むようにして、第３の着色層（第３色目；例えばレッド（Ｒ））６２を形成する（着色層形成工程３９）。次に、図１４に示すように、第１及び第２の着色層５６，６０が露出するまで第３の着色層６２を研磨処理で平坦化する（平坦化工程４０）。

以上で説明したように、カラーフィルタ製造工程１８では、第１〜第３の着色層５６，６０，６２の下層で、異なる着色層間の境界に位置するように、黒着色剤を含有させたブラックマトリクス（遮光壁）を形成したことで、第１〜第３の着色層５６，６０，６２を形成する工程に依存せず、微細なブラックマトリクス（遮光壁）を形成することを可能としつつ、隣接する画素への混色を防いでカラーフィルタの要求性能を満たすことができる。

上記第１実施形態では、ブラックマトリクス形成工程２０において、一回のエッチング工程でドライエッチングすることにより、黒色遮光層に透明層が形成されるべき箇所の開口部を形成しているが、本発明はこれに限るものではなく、以下で説明する本発明の第２実施形態のように、複数回のエッチング工程に分けて黒色遮光層に、透明層が形成されるべき箇所の開口部を形成するようにしてもよい。この場合、図１５に示すようにブラックマトリクス形成工程７０は、エッチングストッパー層形成工程７１、黒色遮光層形成工程７２、パターニング工程７３、エッチング工程７４、フォトレジスト除去工程７５、パターニング工程７６、エッチング工程７７、フォトレジスト除去工程７８、透明層形成工程７９、平坦化工程８０からなる。

ブラックマトリクス形成工程７０では先ず、支持体４１上に酸化シリコンを少なくとも含むエッチングストッパー層８１を形成し（エッチングストッパー層形成工程７１）、続いてこのエッチングストッパー層８１上に黒色遮光層８２を形成し（黒色遮光層形成工程７２）、さらに、黒色遮光層８２の上にフォトレジスト層８３を形成する。そして、フォトレジスト層８３の上方から、フォトマスクを用いてｉ線（波長３６５ｎｍ）の紫外線を、ステッパーを用いて露光、及び現像してパターンを形成する（パターニング工程７３）。このパターニング工程７３では、図１６及び図１７に示すように、開口部８４が市松模様となるように配列されたパターンをフォトレジスト層８３に形成する。なお、エッチングストッパー層８１、黒色遮光層８２、フォトレジスト層８３を形成する条件は上記第１実施形態と同様である。

図１８に示すように、パターニング工程７３の後、フォトレジスト層８３をマスクとしてドライエッチングすると、黒色遮光層８２に、市松模様に配列された開口部８５が形成される（エッチング工程７４）。このエッチング工程７４で使用される装置及びエッチング条件としては、上記第１実施形態と同様に黒色遮光層に開口部を形成する第１のエッチング処理（異方性エッチング処理）と、開口部の側壁に形成された残渣を除去する第２のエッチング処理（等方性エッチング処理）に加えて、エッチングストッパー層８１を除去する第３のエッチング処理を行う。なお、符号８６は、エッチング工程７４で黒色遮光層８２とともに除去されたエッチングストッパー層８１の開口部である。このエッチング工程７４で形成された開口部８５は幅寸法Wとなるように形成される。この幅寸法Wは、画素ピッチの幅寸法Ｐよりもやや小さい寸法で形成され、例えば画素ピッチＰが１．０μｍの場合、開口部の幅寸法Wは０．９μｍで形成することができる。開口部８５を形成した後、上記第１実施形態と同様の方法でフォトレジストを除去する（フォトレジスト除去工程７５）。

次に、図１９に示すように、黒色遮光層８２上、及び開口部８５を埋めるようにフォトレジスト層８７を形成し、図２０に示すように、エッチング工程７４で形成された市松模様配列の開口部８５の中間となる箇所に新たな市松模様配列の開口部８８を形成するようにフォトレジスト層８７にパターニングする（パターニング工程７６）。そして、図２１に示すように、フォトレジスト層８７をマスクとしてドライエッチングすると、黒色遮光層８２に開口部８９が形成される（エッチング工程７７）。また、符号９０は、エッチング工程７７で黒色遮光層８２とともに除去されたエッチングストッパー層８１の開口部である。このエッチング工程７７で形成された開口部８９は、上述のエッチング工程７４で形成された開口部８５と同じ幅寸法Wとなるように形成される。これにより、図２２に示すように、黒色遮光層８２は、透明層が形成される領域に開口部８５，８９が形成された状態、すなわち第１〜第３の着色層の境界に対応する箇所を残した状態となる。以降は、フォトレジストを除去し（フォトレジスト除去工程７８）、開口部８５，８９を埋めるように透明層を形成し（透明層形成工程７９）、透明層の膜厚が、黒色遮光層８２の膜厚と等しくなるまで平坦化する（平坦化工程８０）。そして、ブラックマトリクス形成工程７０の後は、上記第１実施形態と同様に黒色遮光層８２及び透明層上に第１〜第３の着色層を形成してカラーフィルタが製造される。このように複数回に分けて黒色遮光層のエッチングを行うことで、開口部の矩形性がさらに向上し、微細な遮光壁を形成することが可能であり、例えば画素ピッチＰが１．０μｍ、開口部８５，８９の幅寸法Wが０．９μｍの場合、ブラックマトリクスの線幅Dを０．１μｍに形成することができる。

なお、上記各実施形態では、ブラックマトリクス形成工程２０，７０において、黒色遮光層形成工程の後、パターニング工程、エッチング工程を行ってブラックマトリックスが形成されるべき箇所を残してエッチングした後、黒色遮光層の開口部を埋めるようにして透明層を形成（透明層形成工程）しているが、本発明はこれに限らず、図２３に示すブラックマトリクス形成工程１００のように、先に透明層を形成する（透明層形成工程１０１）。透明層形成工程１０１後、パターニング工程１０２、エッチング工程１０３でブラックマトリクスが形成されるべき箇所をエッチングし、さらに黒色遮光層上のフォトレジストを除去（フォトレジスト除去工程１０４）し、透明層の開口部を埋めるようにして黒色遮光層を形成し（黒色遮光層形成工程１０５）、透明層を平坦化（平坦化工程１０６）してブラックマトリクスを形成してもよい。なお、これらの工程を行う場合、透明層の膜厚と同じ寸法になるまで黒色遮光層を平坦化する。

また、上記実施形態では、カラーフィルタアレイ形成工程（カラーフィルタ形成工程２１〜２３）において、ドライエッチング法を用いてカラーフィルタアレイを形成しているが、これに限らず、フォトリソ法を用いて、具体的には、特願２００６−１９６６２２、特願２００６−２８３４５４、特願２００７−０１１２９１、特願２００６−２８４３６３、特願２００６−３５０４２８、特願２００６−３４６１０８、特願２００６−３５０４２９、特願２００７−０３３５７６。に記載されている方法を用いて、これらの先行特許文献に記載された感光性組成物、もしくは熱硬化性組成物から形成することが好ましい。

［ブラックマトリクスの組成物について］
ブラックマトリクスの組成物について以下に説明する。ブラックマトリクスに用いることができる黒着色剤含有組成物は、（Ａ）着色剤、（Ｂ）熱硬化性化合物、（Ｃ）有機溶剤、を含有する。また、ブラックマトリクスの組成物は、上記（Ａ）〜（Ｃ）に加えて、添加剤として他の成分を含有してもよい。

前記（Ａ）着色剤としては、以下の着色剤を挙げることができる。
（ａ）チタンブラック
本発明に用いることができる黒着色剤含有組成物は、黒着色剤として、チタンブラックを含有する。
チタンブラックは、従来感光性樹脂組成物、特に遮光膜用感光性樹脂組成物に分散、溶解されている顔料・染料と比較して、赤外光領域の遮光能力が高いため、遮光膜の重ね合わせでは遮光できない、赤外光領域の遮光を確実に行うことができる。特に、本発明の黒着色剤含有組成物を硬化した遮光膜は赤外光領域の遮光性が高く、これを備える固体撮像素子の暗電流によるノイズを抑制することができる。また、チタンブラックは、黒着色剤として一般的に使用されるカーボンブラックと比較して、パターン形成のために照射するｉ線の吸収が小さいため、少ない露光量で硬化することができ、生産性の向上に寄与することができる。

チタンブラックは、チタン原子を有する黒色粒子である。好ましくは低次酸化チタンや酸窒化チタン等である。チタンブラック粒子は、分散性の向上や凝集性の抑制などの目的で必要に応じ、表面を化学修飾することが可能である。具体的には、チタンブラックの表面を酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウムで被覆することが可能であり、また、特開２００７−３０２８３６号公報に示されるような撥水性物質による表面処理も可能である。また、前記チタンブラックは、分散性、着色性等を調整する目的で、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｉ等の複合酸化物、酸化コバルト、酸化鉄、カーボンブラック、アニリンブラック等の黒色顔料を１種あるいは２種以上の組み合わせて含有してもよい。また、所望とする波長の遮光性を制御する目的で、既存の赤、青、緑、黄色、シアン、マゼンタ、バイオレット、オレンジ等の顔料、又は染料などの着色剤を添加することも可能である。

前記チタンブラックの市販品の例としては、（株）ジェムコ製（三菱マテリアル（株）販売）チタンブラック１０Ｓ、１２Ｓ、１３Ｒ、１３Ｍ、１３Ｍ−Ｃ、１３Ｒ、１３Ｒ−Ｎ、赤穂化成（株）製ティラック（Ｔｉｌａｃｋ）Ｄなどが挙げられる。

前記チタンブラックの製造方法としては、二酸化チタンと金属チタンの混合体を還元雰囲気で加熱し還元する方法（特開昭４９−５４３２号公報）、四塩化チタンの高温加水分解で得られた超微細二酸化チタンを水素を含む還元雰囲気中で還元する方法（特開昭５７−２０５３２２号公報）、二酸化チタン又は水酸化チタンをアンモニア存在下で高温還元する方法（特開昭６０−６５０６９号公報、特開昭６１−２０１６１０号公報）、二酸化チタン又は水酸化チタンにバナジウム化合物を付着させ、アンモニア存在下で高温還元する方法（特開昭６１−２０１６１０号公報）などがあるが、これらに限定されるものではない。

前記チタンブラックの粒子の粒子径に特に制限は無いが、分散性、着色性の観点、及び、固体撮像素子における歩留まりへの影響の観点から、平均粒子径（平均一次粒子径）が１０〜１５０ｎｍであることが好ましく、１５〜１００ｎｍであることがより好ましく、２０−８０ｎｍであることが特に好ましい。平均粒子径は、チタンブラックを適当な基板へ塗布し、走査型電子顕微鏡により観察することによって測定することができる。前記チタンブラックの比表面積は、特に限定がないが、チタンブラックを撥水化剤で表面処理した後の撥水性が所定の性能となるために、ＢＥＴ法にて測定した値が約５〜１５０ｍ2／ｇであることが好ましく、約２０〜１００ｍ2／ｇであることがより好ましい。

（ｂ）カーボンブラック
カーボンブラックは、炭素の微粒子を含む黒色の微粒子であり、好ましい粒子は直径約３〜１，０００ｎｍの炭素の微粒子を含んでなるものである。また、該微粒子の表面には様々な炭素原子、水素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン、無機原子などを含有する官能基を有することができる。また、カーボンブラックは目的とする用途に応じて、粒子径（粒の大きさ）、ストラクチャー（粒子のつながり）、表面性状（官能基）をさまざまに変えることにより特性を変化させることができる。黒度や樹脂との親和性を変えたり、導電性を持たせたることも可能である。

前記カーボンブラックの具体例としては、例えば、三菱化学社製のカーボンブラック＃２４００、＃２３５０、＃２３００、＃２２００、＃１０００、＃９８０、＃９７０、＃９６０、＃９５０、＃９００、＃８５０、ＭＣＦ８８、＃６５０、ＭＡ６００、ＭＡ７、ＭＡ８、ＭＡ１１、ＭＡ１００、ＭＡ２２０、ＩＬ３０Ｂ、ＩＬ３１Ｂ、ＩＬ７Ｂ、ＩＬ１１Ｂ、ＩＬ５２Ｂ、＃４０００、＃４０１０、＃５５、＃５２、＃５０、＃４７、＃４５、＃４４、＃４０、＃３３、＃３２、＃３０、＃２０、＃１０、＃５、ＣＦ９、＃３０５０、＃３１５０、＃３２５０、＃３７５０、＃３９５０、ダイヤブラックＡ、ダイヤブラックＮ２２０Ｍ、ダイヤブラックＮ２３４、ダイヤブラックＩ、ダイヤブラックＬＩ、ダイヤブラックＩＩ、ダイヤブラックＮ３３９、ダイヤブラックＳＨ、ダイ ヤブラックＳＨＡ、ダイヤブラックＬＨ、ダイヤブラックＨ、ダイヤブラックＨＡ、ダイヤブラックＳＦ、ダイヤブラックＮ５５０Ｍ、ダイヤブラックＥ、ダイヤブラックＧ、ダイヤブラックＲ、ダイヤブラックＮ７６０Ｍ、ダイヤブラックＬＰ。キャンカーブ社製のカーボンブラックサーマックスＮ９９０、Ｎ９９１、Ｎ９０７、Ｎ９０８、Ｎ９９０、Ｎ９９１、Ｎ９０８。旭カーボン社製のカーボンブラック旭＃８０、旭＃７０、旭＃７０Ｌ、旭Ｆ−２００、旭＃６６、旭＃６６ＨＮ、旭＃６０Ｈ、旭＃６０Ｕ、旭＃６０、旭＃５５、旭＃５０Ｈ、旭＃５１、旭＃５０Ｕ、旭＃５０、旭＃３５、旭＃１５、アサヒサーマル、デグサ社製のカーボンブラックＣｏｌｏｒＢｌａｃｋ Ｆｗ２００、ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋ Ｆｗ２、ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋ Ｆｗ２Ｖ、ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋ Ｆｗ１、ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋ Ｆｗ１８、ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋ Ｓ１７０、ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋ Ｓ１６０、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ６、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ５、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ４、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ４Ａ、ＰｒｉｎｔｅｘＵ、 ＰｒｉｎｔｅｘＶ、Ｐｒｉｎｔｅｘ１４０Ｕ、Ｐｒｉｎｔｅｘ１４０Ｖ等を挙げることができる。

また、前記カーボンブラックは、絶縁性を有することが好ましいことがある。
絶縁性を有するカーボンブラックとは、下記のような方法で粉末としての体積抵抗を測定した場合、絶縁性を示すカーボンブラックのことである。この絶縁性は、例えば、カーボンブラック粒子表面に、有機物が吸着、被覆又は化学結合（グラフト化）しているなど、カーボンブラック粒子表面に有機化合物を有していることに基づく。即ち、カーボンブラックをベンジルメタクリレートとメタクリル酸がモル比で７０：３０の共重合体（重量平均分子量３０，０００）と２０：８０重量比となるように、プロピレングリコールモノメチルエーテル中に分散し塗布液を調製し、厚さ１．１ｍｍ、１０ｃｍ×１０ｃｍのクロム基板上に塗布して乾燥膜厚３μｍの塗膜を作製し、さらにその塗膜をホットプレート中で２２０℃、約５分加熱処理した後に、ＪＩＳＫ６９１１に準拠している三菱化学（株）製高抵抗率計、ハイレスターＵＰ（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）で印加して、体積抵抗値を２３℃相対湿度６５％の環境下で測定する。そして、この体積抵抗値として、１０５Ω・ｃｍ以上、より好ましくは１０6Ω・ｃｍ以上、特に好ましくは１０７Ω・ｃｍ以上を示すカーボンブラックが好ましい。

上述のようなカーボンブラックとして、例えば、特開平１１−６０９８８号公報、特開平１１−６０９８９号公報、特開平１０−３３０６４３号公報、特開平１１−８０５８３号公報、特開平１１−８０５８４号公報、特開平９−１２４９６９号公報、特開平９−９５６２５号公報で開示されている樹脂被覆カーボンブラックを使用することができる。

チタンブラックと併用する黒着色剤の平均粒子径（平均一次粒子径）は、異物発生の観点、固体撮像素子の製造におけるその歩留まりへの影響の観点から、その平均一次粒子径は小さいことが好ましい。平均一次粒子径が５０〜１００ｎｍが好ましく、５０ｎｍ以下がより好ましく、３０ｎｍ以下が好ましい。平均粒子径は、黒着色剤を適当な基板へ塗布し、走査型電子顕微鏡により観察することにより測定することができる。

熱硬化性樹脂組成物中のチタンブラックの含有量は、特に限定されるものではないが、形成される遮光性フィルターの可視域〜赤外域（４００〜１，６００ｎｍ）における、平均透過率が１％以下となることが好ましい。ＲＧＢ等の色分解フィルターとほぼ同じ膜厚で２．０以上の光学濃度が得られることが好ましい。黒着色剤含有組成物の固形分中のチタンブラックの配合量は、１０〜９５重量％が好ましく、２０〜８０重量％がより好ましい。

本発明において、チタンブラックとカーボンブラックを併用してもよく、更にチタンブラック、カーボンブラック以外の黒着色剤を更に一種類を併用してもよい。

併用できる黒着色剤としては、各種公知の黒色顔料や黒色染料を用いることができるが、特に、少量で高い光学濃度を実現できる観点から、酸化鉄、酸化マンガン、グラファイト等が好ましい。

その他の組成物としては、先述の着色組成物で用いる化合物を適用することができる。

［着色熱硬化性組成物の調液］
表１に示すような３種類の着色熱硬化性組成物を調液した。いずれも質量％で調整した。
(着色熱硬化性組成物１)
着色剤）チタンブラック、固形分中比率：５８．８質量％
固形分）２０．０質量％
硬化性成分）１２．０質量％
(着色熱硬化性組成物２)
着色剤）チタンブラックおよびカーボンブラック、混合比率＝６：５
固形分中比率：６６．０質量％
固形分）２０．０質量％
硬化性成分）１２．０％
(着色熱硬化性組成物３)
着色剤）カーボンブラック、固形分中比率：６２．５質量％
固形分）２０．０質量％
硬化性成分）１２．０％

［透明層の組成物について］
以下では、透明層の組成物について説明する。透明層は、可視領域に透明で、光透過性の観点から、着色層との屈折率差が０．３以下であることが好ましい。また、透明層は着色層をドライエッチング法でパターニングする際のエッチングストッパー層として用いてもよい。膜厚は遮光壁の遮光能の観点で、５０〜２００ｎｍで形成されることが好ましく、光の干渉回避の観点で、５０〜１２０ｎｍで形成されることが好ましい。

透明層の材料については、金属を含まない有機膜でもよく、または、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｎ、及びＺｒから選ばれる少なくとも一種の金属酸化物で構成される無機層でもよい。半導体層間絶縁膜として用いられるＴＥＯＳやＳＯＧ、ＳｉＮ膜を用いてもよい。透明膜の形成方法は上記実施形態の方法に限定されず、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、塗布法、ゾルゲル法により形成することができる。塗布法は、回転塗布、スリット塗布、流延塗布、ロール塗布等を用いることができる。有機膜は、平坦性が良好であれば問わず、例としてはＣＴ−３０５０Ｌ、ＣＴ−３０６０Ｌ（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社品）が挙げられる。金属酸化物で構成される無機層は、ＶＲ１、ＴＩ２０４、４ＭＳ（ラサ工業品）、ＯＣＤ Ｔｙｐｅ−１２（東京応化社品）、ＣＥＲＡＭＡＴＥ−ＬＮＴ（触媒化成品）を用いることができる。

［実施例１］
本発明のカラーフィルタ製造工程を適用し、以下の工程を経てカラーフィルタを形成する。

（ａ）先ず、支持体上に、膜厚１００ｎｍの酸化シリコン層（透明層）を、ＣＶＤ法を用いて形成する（透明層形成工程）。
（ｂ）酸化シリコン層（透明層）上にi線用フォトレジスト（Ｆｈｉ６２２ＢＣ；富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を膜厚８００ｎｍで形成する。
（ｃ）線幅０．１μｍで開口したマトリックスパターンをフォトレジストに露光・現像でパターニング形成する（パターニング工程）。
（ｄ）フォトレジストをマスクとして、酸化シリコン層にドライエッチング処理し、開口部を形成する（エッチング工程）。このエッチング工程におけるドライエッチング条件は、Ｃ_４Ｆ_６ガス（流量５０ｍｌ／ｍｉｎ）とＯ_２ガス（流量５０ｍｌ／ｍｉｎ）の混合ガスを用いて、圧力０．５Ｐａ、ソースパワー８００Ｗ、アンテナ１００Ｗ、ウェハバイアス５００Ｗの出力、基板温度５０°Ｃで行った。
（ｅ）エッチング工程で形成した開口部に、上記表１の着色熱硬化性組成物１を塗布・加熱で埋めるようにして黒色遮光層を形成する。
（ｆ）開口部以外の酸化シリコン層上に覆った着色熱硬化性組成物１を、ＣＭＰ法を用いて、平坦化する。
（ｇ）平坦化した酸化シリコン層上、及び着色熱硬化性組成物１上にＲＧＢ着色層を積層し、カラーフィルタを形成する。

[実施例２]
本発明のカラーフィルタ製造工程を適用し、以下の工程を経てカラーフィルタを形成する。

（ａ）支持体上に、エッチングストッパー層として酸化シリコン層を膜厚７０ｎｍで形成し（エッチングストッパー層形成工程）、酸化シリコン層上に、着色熱硬化性組成物１をスピンコート法で塗布し、ホットプレートで乾燥させて膜厚１００ｎｍの黒着色層を形成する（黒色遮光層形成工程）。
（ｂ）次に、黒着色層上に、i線用フォトレジスト（Ｆｈｉ６２２ＢＣ；富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を膜厚８００ｎｍで形成する。
（ｃ） 続いて、i線ステッパーＦＰＡ―３０００（キヤノン社製）を用いて、露光・現像し、フォトレジストに市松模様のパターンを形成する（パターニング工程）。
（ｄ）次に、フォトレジストをエッチングマスクとして第１〜第３のドライエッチング処理からなるエッチング工程を行い、黒着色層に市松模様で配列された縦横幅０．９μｍの開口部を形成する。エッチング条件は以下の表２に記載されたものを用いる。なお、第１のエッチング処理は、黒色遮光層に矩形の開口部を形成し、第２のエッチング処理は、開口部に付着した残渣を除去し、第３のエッチング処理は、酸化シリコン層（エッチングストッパー層）を除去する。

（ｅ）次に、黒着色層上、及び開口部を埋めるようにi線フォトレジストを形成する。
（ｆ）そして、i線ステッパーを用いて、露光・現像し、市松模様の開口部の中間に新たな市松模様配列の開口部を形成し、着色層間の境界に合わせた箇所を残すようにパターンを形成する（パターニング工程）。
（ｇ）次に、フォトレジストをエッチングマスクとして第１〜第３のドライエッチング処理からなるエッチング工程を行い、このエッチング工程で残った黒着色層が線幅０．１μｍでブラックマトリクス（遮光壁）を形成する。なお、エッチング条件は、上記（ｄ）と同様である。
（ｈ）ブラックマトリクス上及び開口部を埋めるように、ＴＥＯＳ層（透明層）を、ＣＶＤ法を用いて、形成する。
（ｉ）開口部以外にブラックマトリクス上に被覆したＴＥＯＳ層を、エッチバック法を用いて平坦化し、ブラックマトリスと同じ膜厚に形成する。
（ｉ）平坦化したＴＥＯＳ層上、及びブラックマトリックス上にＲＧＢ着色層を積層し、カラーフィルタを形成する。

［比較例１］
従来のカラーフィルタ製造工程を適用し、以下の工程を経て従来のカラーフィルタ、すなわち、着色層と同じ層、且つ着色間の境界にブラックマトリックスを有するカラーフィルタを形成する。
（ａ）支持体上に、酸化シリコン層（エッチングストッパー層）を膜厚７０ｎｍで形成し、酸化シリコン層上に着色熱硬化性組成物１を塗布・加熱して、黒着色層を膜厚４００ｎｍで形成する。
（ｂ）黒着色層上に、フォトレジストを膜厚８００ｎｍで形成する。
（ｃ）次に露光・現像し、線幅０．１μｍのマトリックスパターンを形成する。
（ｄ）フォトレジストをマスクとして、ドライエッチング法を用いて、黒着色層に開口部を形成し、線幅０．１μｍのブラックマトリックスを形成する。なお、エッチング処理の条件としては、上記実施例２で用いた表２の条件と同様である。
（ｅ）次いで、ＲＧＢカラーフィルタを、フォトリソ法を用いて積層し、着色層間にブラックマトリックスを有するＲＧＢカラーフィルタを形成する。

以上の条件で製造したカラーフィルタの評価は以下の表３のようになる。なお、評価項目は、光の混色ノイズ、エッチングによる黒着色層の残渣とした。ブラックマトリックスを含むカラーフィルタを固体撮像素子に適用したモデルとして評価した。よって、ブラックマトリックス及びカラーフィルタ下には、層間絶縁膜層や反射防止層が形成されている（図１参照）。評価方法としては、光の混色ノイズは、分光光度計（Ｕ−４１００）を用いて、光入射した画素に対して隣接した画素へ混色した透過光の割合を評価し、評価基準としては、隣接画素へ混色した透過光が光入射光の５％以下であれば○、１０％以下であれば△、１０％より高い場合は×とした。また、エッチングによる黒着色層の残渣は、表面状態を電子顕微鏡で観察し評価した。残渣がない場合を○、残渣が数個ある場合を△、残渣が数十個以上ある場合を×とした。また、総合評価は、○；良好、△；使用可、×使用不可とした。

以上の条件で製造したカラーフィルタについて、上記表３に示すように、実施例１、２は光の混色ノイズ、及び残渣ともに固体撮像素子として実用可能な範囲内であるため、総合評価も良好又は使用可である。よって、実施例１，２の構成では、カラーフィルタのさらなる微細化に対応しつつ、要求性能を満たすことができる。これに対して比較例の構成では、光の混色ノイズが実用不可なレベルであり、カラーフィルタを微細化した場合、要求性能を満たせない。よって、総合評価でも使用不可となっている。

固体撮像装置の要部断面図である。 カラーフィルタ及びブラックマトリクスの配列を示す平面図である。 カラーフィルタ製造工程を説明する工程図である。 黒色遮光層及びフォトレジスト層を形成した状態を示す断面図である。 フォトレジスト層にパターニングを行った状態を示す断面図である。 黒色遮光層にエッチング工程が行われた状態を示す説明図である。 ドライエッチング装置の概略図である。 フォトレジスト層が剥離された状態を示す断面図である。 透明層を形成した後、平坦化工程が行われた状態を示す説明図である。 第１の着色層が形成された状態を示す説明図である。 第１の着色層に第２の着色層を形成しようとする領域のエッチング工程が行われた状態を示す説明図である。 第２の着色層を形成した後、平坦化工程が行われた状態を示す説明図である。 第１及び第２の着色層に第３の着色層を形成しようとする領域のエッチング工程が行われた状態を示す説明図である。 第３の着色層を形成した後、平坦化工程が行われた状態を示す説明図である。 第２実施形態のブラックマトリクス形成工程を説明する工程図である。 フォトレジスト層に市松模様状のパターニングを行った状態を示す断面図である。 フォトレジスト層に市松模様状のパターニングを行った状態を示す平面図である。 フォトレジスト層をマスクとして黒色遮光層に市松模様状の開口部をエッチングした状態を示す断面図である。 黒色遮光層及び開口部を埋めるようにフォトレジスト層を形成した状態を示す断面図である。 フォトレジスト層に着色層の境界を残すようにパターニングを行った状態を示す断面図である。 黒色遮光層に着色層の境界を残すようにエッチングした状態を示す断面図である。 黒色遮光層に着色層の境界を残すようにエッチングした状態を示す平面図である。 第３実施形態のブラックマトリクス形成工程を説明する工程図である。

符号の説明

１０ 固体撮像装置
１３Ｂ Ｂ色カラーフィルタ
１３Ｇ Ｇ色カラーフィルタ
１３Ｒ Ｒ色カラーフィルタ
１４ ブラックマトリクス
１５ 透明層
４１ 支持体
４２，８２ 黒色遮光層
５５ 透明層
５６ 第１の着色層
６０ 第２の着色層
６２ 第３の着色層

Claims (8)

1. 支持体上に、少なくとも２色以上の着色層を配列してなり、前記着色層の下に、異なる前記着色層間の境界に合わせて黒着色剤を含有させた遮光壁を形成するカラーフィルタの製造方法において、
   前記支持体上に前記黒着色剤を含有させた組成物からなる黒色遮光層を形成する黒色遮光層形成工程と、
   前記黒色遮光層の上に第１のフォトレジスト層を形成し、前記第１のフォトレジスト層にパターンを形成する第１のパターニング工程と、
   前記第１のフォトレジスト層のパターンをマスクとして、前記黒色遮光層にドライエッチングを行い、市松模様に配列された第１の開口部を形成する第１のエッチング工程と、
   前記黒色遮光層及び前記第１の開口部を埋めるように、第２のフォトレジスト層を形成し、前記第２のフォトレジスト層にパターンを形成する第２のパターニング工程と、
   前記第２のフォトレジスト層のパターンをマスクとして、前記黒色遮光層にドライエッチングを行い、前記第１の開口部の中間となる箇所に新たな市松模様配列の第２の開口部を形成し、前記着色層の境界に対応する箇所を残す第２のエッチング工程と、
   前記第１及び第２の開口部を埋めるように透明層を形成する透明層形成工程と、
   を少なくとも含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
2. 前記透明層形成後、前記黒色遮光層上の前記透明層を全面平坦化処理して前記透明層及び前記黒色遮光層の膜厚を均一化する平坦化工程を有することを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
3. 前記透明層の膜厚は前記黒色遮光層の設定膜厚と同じになるように形成することを特徴とする請求項２記載のカラーフィルタの製造方法。
4. 前記黒着色剤は、チタンブラック材、もしくはカーボンブラック材の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載のカラーフィルタの製造方法。
5. 前記黒着色剤は、チタンブラック材であることを特徴とする請求項４記載のカラーフィルタの製造方法。
6. 前記黒色遮光層を形成する組成物は、前記黒着色剤としてのチタンブラック材の配合量が２０〜８０重量％であることを特徴とする請求項５記載のカラーフィルタの製造方法。
7. 前記平坦化工程は、エッチバック法、もしくはＣＭＰ法のいずれかの平坦化処理を用いることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項記載のカラーフィルタの製造方法。
8. 前記平坦化工程は、エッチバック処理のみで平坦化することを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項記載のカラーフィルタの製造方法。

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