JPH0194656A - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はカラーフィルタの製造方法に関するものであ
り、特に、固体撮像素子用のカラーフィルタの製造方法
に関するものである。

［従来の技術］ 従来、固体撮像素子用のカラーフィルタとしては、シリ
コン基板に形成された受光部および読出部等を備えた固
体撮像素子上に直接作成されるもの、あるいはガラス等
の透明基板上にカラーフィルタを作成したものを撮像素
子上に貼合わせてなるもの等がある。

いずれのものも、その製造に際して、まず感光性材料の
塗膜を形成し、所定のパターンのマスクを介して露光し
、現像し、染色して第１色目のフィルタ膜を形成する。

この第１色目のフィルタ膜の上に、直ちに第２色目のフ
ィルタ膜を形成すると、第２色目の染色の際、第１色目
のフィルタ膜もさらに染色してしまうため、第１色目の
フィルタ膜の上に透明な保護膜を設け、その上に第２色
目のフィルタ膜を形成する。さらにこの上に次の保護膜
を設け、その上に第３色目のフィルタ膜を形成する。

第２図はこのような方法で形成された、たとえば実開昭
５６−８７７８２号公報に示されたカラーフィルタの断
面図である。図において、１は半導体基板であり、該半
導体基板１には受光部１ａと読出部１ｂが形成されてい
る。そして、それぞれの受光部１ａに対応する位置にカ
ラーフィルタ３１．３２．３３が形成されている。図の
ように、カラーフィルタが固体撮像素子上に直接設けら
れているときは、半導体基板１面の平坦化、半導体基板
１の汚染保護などの目的で、半導体基板１の上に有機ポ
リマーの保護膜２０を設けてから第１色目のカラーフィ
ルタ膜３１を形成するのが好ましいとされている。第１
色目のカラーフィルタ膜３１は保護膜２１で保護され、
第２色目のカラーフィルタ膜３２は保護膜２２で保護さ
れ、第３色目のカラーフィルタ膜３３は保護膜２３で保
護されている。図中１ｃ、ｌｄはポンディングパッド部
分の孔である。

上記カラーフィルタ膜３１．３２．３３を形成する感光
性材料には、染色性が良く剛性に優れた水溶性感光性材
料であるゼラチン・重クロム酸塩系材料が一般に用いら
れている。また保護膜２０゜２１．２２．２３は、疎水
性であることが望ましく、特に有機溶媒可溶性の高分子
化合物が好ましく、またポンディングパッド部分に孔１
ｃ、ｌｄをあける必要から、感光性のものを用いること
がより好ましい。

［発明が解決しようとする問題点］ 保護膜として有機ポリマーを用い、フィルタ膜に感光剤
含有ゼラチンの塗膜を用いる従来の方法は、塗布、露光
、現像時の両膜の相互密着力は優れており、これまで、
剥離およびパターンのシフト等が発生することはなかっ
た。しかしながら、最近の要望に応じて、カラーフィル
タの各フォトダイオード受光部の面積が小さい高解像性
撮像素子に対応したカラーフィルタを作製する際には、
ゼラチンでは対応しきれず、高解像パターンの転写の可
能なカゼインを用いる必要が生−じた。しかしながら、
カゼインは、コラーゲンより生成したゼラチンとは構成
アミノ酸の含有量が違っており、蛋白分子としての形状
が違っており、それゆえ、塗布膜の表面の親水性が大き
く違っている。結果として、カゼインの塗布、露光、現
像時において、カゼインと保護膜との密着力が低く、ゼ
ラチンの場合には発生しなかった剥離、パターンシフト
等の問題点が発生する。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、カゼインを用いながらも、保護膜と十分な密
着力を有する、カラーフィルタの製造方法を提供するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係るカラーフィルタの製造方法は、半導体基
板またはガラス基板上に有機ポリマーの保護膜を形成す
る工程と、前記保護膜に酸素プラズマ処理を行なう工程
と、前記酸素プラズマ処理された保護膜上に感光剤含有
カゼインの塗膜を形成し、所定のパターンを形成し、該
パターンを染色する工程を含む。

［作用コ カゼイン分子はゼラチン分子より分子間の相互作用が弱
く、また他分子との密着力も弱い。しかしながら、この
発明に係るカラーフィルタの製造方法によれば、保護膜
上に感光剤含有カゼインの塗膜を形成する前に、この保
護膜に酸素プラズマ処理を行ない、保護膜表面を酸素リ
ッチな表面に改質する。その結果、保護膜表面は親水性
が向上し、同時に、静電的作用によりカゼイン分子間と
の密管性が著しく向上する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１Ａ図、第１Ｂ図および第１Ｃ図はこの発明の一実施
例を工程順に断面図で表わしたものである。

受光部１ａｓ信号読出部１ｂ等が形成された半導体基板
１上に、熱硬化性有機ポリマーの１つである、日本合成
ゴム社製ＪＳＳレジン（ＪＳＳ−１７：エポキシ基含有
アクリル）をスピン塗布し、約８０℃以上の温度で３０
分間ベークし、硬化膜２０を形成する。次いで、この膜
２０を０２プラズマを用いて、２００Ｗ、２００Ｐａ、
基板温度５０℃の条件下で、１０秒間処理する。符号１
０は処理された状態を表わしている。このように、０□
プラズマ処理することにより、保護膜２０表面の極性が
増し、親水性が増加する。次いで、ポンディングパッド
となる孔部１ｃ、ｌｄを形成する（以上第１Ａ図）。

次に、カゼイン−重クロム酸アンモニウム（１０：１重
量比）の水溶性感光剤をスピン塗布し、所定のマスクで
パターニングを行なう。そして、適当な染料を用いて、
酢酸酸性水溶液中で染色し、第１のフィルタ膜３１を得
る（以上第１Ｂ図）。

次に、この第１色目のフィルタ膜３１の上に直ちに第２
色目のフィルタ膜を形成すると、第２色目の染色の際、
第１色目のフィルタ膜もさらに染色されてしまうため、
第１色目のフィルタ膜３１の上に、上記と同様の熱硬化
性有機ポリマーを塗布し、ベーキングし、保護膜２１を
形成する。次いで、保護膜２１の表面の０□プラズマ処
理を行なった後、上記と同様にして、第２色目のフィル
タ膜３２を形成する。次いで、該第２色目のフィルタ膜
３２の上に保護膜２２を形成し、該保護膜２２の表面を
０２プラズマ処理を行なう。そして、同様の方法で、第
３色目のフィルタ膜３３を形成する。その後、保護膜２
３を形成する。最終層の保護膜２３は、０２プラズマ処
理を施す必要はないことは言うまでもない（以上第１Ｃ
図）。上記のような工程を必要な色の数だけ繰返すと、
多色カラーフィルタが形成できる。

このように、保護膜表面の０２プラズマ処理を行なうと
、該保護膜の表面は、極性が増し、親水性が増大する。

親水性の１つの指標となる水との接触角は下表のように
なる。

表１ 表１から明らかなように、０２プラズマ処理を行なうと
、接触角が減少する。すると、カゼイン水溶液の濡れが
よくなり、ひいてはフィルタ膜を形成するカゼインパタ
ーンと保護膜との密管力が向上し、剥離、シフトのない
安定なパターン形成が可能となる。

次に、表２に０２プラズマの有無による、パターンの剥
離の確率を示す。ここで、たとえば合格率１００％は、
パターンの剥離の確率が０％であったことを示す。

表２から明らかなように、０□プラズマ処理を行なうと
、安定した確実なパターニングが可能となることがわか
る。

なお、上記実施例では熱硬化性有機ポリマーとして、日
本合成ゴム社製のＪＳＳレジンを用いた場合を例示して
説明したが、この発明はこれに限定されるものでなく、
透明性の良好なエポキシ樹脂やポリイミド等を用いた場
合にも、上記実施例と同様の効果を実現する。

また、上記実施例ではプラズマ処理の際に、０２ガス１
００％のガスを使用した０２プラズマを用いた場合を例
示したが、この発明はこれに限られるものでなく、０□
を一構成成分とする混合ガスを用いても、実施例と同様
の効果を実現する。

さらに、上記実施例では、受光部および続出部が形成さ
れたシリコン基板上に、本発明を適用する場合について
説明したが、この発明はこれに限られるものでなく、ガ
ラス基板上に本発明を適用し、このものを固体撮像素子
上に貼りつけても、カラーフィルタが形成される。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明によれば、フィルタ膜を
形成する塗膜に、感光剤含有カゼインを用いているので
、解像性に優れたパターンが形成される。また、感光剤
含有カゼインの塗膜を形成する保護膜表面を、酸素プラ
ズマ処理しているので、保護膜表面が酸素リッチな表面
に改質される。

そのため、保護膜は親水性が向上し、同時に、静電的作
用によりカゼイン分子間との密着性も著しく向上する。

したがって、カゼインを用いたにもかかわらず、フィル
タ膜の剥離、パターンのシフトが発生しなくなる。その
結果、十分な密着力を有し、しかも解像性に優れたパタ
ーンか形成される。したがって、カラーフィルタの各フ
ォトダイオード受光部の面積が小さい高解像性撮像素子
に対応したカラーフィルタを作製する場合であっても、
密着力が大で、しかも高解像のパターンのカラーフィル
タが形成される。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図〜第１Ｃ図は本発明の一実施例の工程図、第２
図は従来の方法によって形成されたカラーフィルタの断
面模式図である。 図において、１は半導体基板、２１，２２．２３は有機
ポリマーの保護膜、１０は酸素プラズマ処理を施した保
護膜表面、３１は第１色目のフィルタ膜、３２は第２色
目のフィルタ膜、３３は第３色目のフィルタ膜である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板またはガラス基板上に有機ポリマーの
   保護膜を形成する工程、 前記保護膜に酸素プラズマ処理を行なう工程、および 前記酸素プラズマ処理された保護膜上に感光剤含有カゼ
   インの塗膜を形成し、所定のパターンを形成し、該パタ
   ーンを染色する工程を含むことを特徴とするカラーフィ
   ルタの製造方法。
2. （２）前記感光剤が重クロム酸アンモニウムである特許
   請求の範囲第１項記載のカラーフィルタの製造方法。
3. （３）前記酸素プラズマ処理におけるプラズマガスの成
   分が、酸素ガス単独または酸素ガスを含む混合ガスであ
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載のカラーフィ
   ルタの製造方法。
4. （４）前記有機ポリマーが熱硬化性有機ポリマーである
   特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載の
   カラーフィルタの製造方法。