JPH02192728A - Formation of pattern - Google Patents

Formation of pattern

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Publication number
JPH02192728A
JPH02192728A JP1012914A JP1291489A JPH02192728A JP H02192728 A JPH02192728 A JP H02192728A JP 1012914 A JP1012914 A JP 1012914A JP 1291489 A JP1291489 A JP 1291489A JP H02192728 A JPH02192728 A JP H02192728A
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JP
Japan
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pattern
film
color filter
color
patterns
Prior art date
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Pending
Application number
JP1012914A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuuichi Kunori
勇一 九ノ里
Hikari Kawashima
川島 光
Shoji Suzuki
章司 鈴木
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH02192728A publication Critical patent/JPH02192728A/en
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Abstract

PURPOSE:To form patterns having a resolving-property nearly identical with that of opening patterns by a method wherein the opening patterns are formed in a P-type resist film and after a thin film consisting of a desired material is formed to perform an entire surface etching, the resist film is peeled. CONSTITUTION:Opening patterns 9 are formed in a P-type resist film 8 on a substrate 1, a gelatine film 2 is formed and an entire surface etching is performed until the surface of the film 8 is exposed. Then, an entire surface exposure is performed to develop and the film 8 is peeled to pattern gelatine patterns 2'. Then, the patterns 2' are dyed into a desired color to form first- color color filter patterns 3 and after an intermediate film 4 is formed, second- color color filter patterns 5 and third-color color filter patterns 6 are respectively formed and a protective film 7 is formed. Thereby, patterns, which have a resolution nearly identical with that of the patterns 9 in the film 8 and consist of a desired material, can be formed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばカラーフィルタおよび半導体装置な
どの形成に用いられるパターン形成方法に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a pattern forming method used for forming, for example, color filters and semiconductor devices.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第10図(a)〜(C)は従来のパターン形成方法とし
て、例えば染色法によシ形成されるカラーフィルタの形
成方法に適用した一例を説明する工程の断面図である。
FIGS. 10(a) to 10(C) are cross-sectional views illustrating an example of a conventional pattern forming method applied to a color filter forming method formed by, for example, a dyeing method.

同図において、まず、同図(、)に示すように例えばシ
リコンもしくはガラス板などからなる基板1上に感光性
を有する例えばゼラチンもしくはカゼインなどに重クロ
ム酸アンモニウム金付与したフィルタ母材を回転塗布法
によって塗布して所望の厚さを有するゼラチン膜2を形
成する。
In the figure, first, as shown in the figure (,), a filter base material made of photosensitive gelatin or casein with ammonium gold dichromate added thereto is first coated on a substrate 1 made of, for example, a silicon or glass plate. A gelatin film 2 having a desired thickness is formed by coating by a method.

次にフォトリングラフィ技術を用いてこのゼラチン膜2
をバターニングした後、所望の色、例えば赤色に染色し
て第1色目のカラーフィルタパターン3を形成する。次
に同図(e)に示すようにこの第1色目のカラーフィル
タパターン3が形成された・基板1上に透明高分子樹脂
を回転塗布法により塗布して中間膜4を形成した後、上
記同様の工程を数回繰返して例えば緑色に染色して第2
色目のカラーフィルタパターン5および例えば背色に染
色して第3色目のカラーフィルタパターン6をそれぞれ
形成し、最後に透明高分子樹脂を回転塗布法により塗布
し、保護膜7t−形成して完成させていた。
Next, using photophosphorography technology, this gelatin film 2 is
After patterning, the pattern is dyed in a desired color, for example red, to form a first color filter pattern 3. Next, as shown in FIG. 5(e), the first color filter pattern 3 was formed. After coating the transparent polymer resin on the substrate 1 by spin coating to form the intermediate film 4, Repeat the same process several times, dye it green for example, and make a second
A color filter pattern 5 of a different color and a color filter pattern 6 of a third color are formed by dyeing, for example, a back color, and finally, a transparent polymer resin is applied by a spin coating method, and a protective film 7t is formed to complete the process. was.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、従来のカラーフィルタの形成方法におい
て、ゼラチン膜2は、バターニング後、透明性が良く、
染色性に優れている必要があり、そのためにはパターン
解像性が良くないものでも使用しなければならなかった
。また、フィルタ母材をゼラチンに重クロム酸アンモニ
ウムを付与したものなどで形成する場合、室温付近にゲ
ル化点があるので、保温して使用しており、そのため、
ゼラチン膜2の膜厚がばらつくことがあった。さらにネ
ガ型レジストを用いてフォトリングラフィ技術によりカ
ラーフィルタパターン3 、5 、6t−形成している
ので、そのパターン形状は大きなテーバ部を有するもの
となっていた。したがって従来のカラーフィルタの形成
方法では、フィルタ母材は染色性、透明性等が要求され
るため、材料に制限があり、一般的なフォトレジストと
比べると、解像度が劣るなどの問題があった。
However, in the conventional color filter forming method, the gelatin film 2 has good transparency after buttering;
It was necessary to have excellent dyeing properties, and for this purpose it was necessary to use even those with poor pattern resolution. In addition, when the filter base material is formed from gelatin with ammonium dichromate, etc., the gelation point is around room temperature, so it is kept warm during use.
The thickness of the gelatin film 2 sometimes varied. Furthermore, since the color filter patterns 3, 5, and 6t are formed by photolithography using a negative resist, the pattern shape has a large tapered portion. Therefore, in the conventional method of forming color filters, the filter base material must have good dyeability and transparency, so there are restrictions on the materials, and there are problems such as inferior resolution compared to general photoresists. .

したがってこの発明は前述した従来の問題を改善するた
めになされたものであり、染色性、感光性の有無および
解像性などの理由によってポジ型レジストと同等の解像
度が得られない材料の膜をポジ型レジスト上に形成し、
全面エツチングを行なうことにより、ポジ型しジスト同
等の解像性を有するパターンを形成することができるパ
ターン形成方法を提供することを目的としている。
Therefore, this invention was made in order to improve the above-mentioned conventional problems, and it is possible to use a film made of a material that cannot provide the same resolution as a positive resist due to dyeability, photosensitivity, resolution, etc. Formed on positive resist,
The object of the present invention is to provide a pattern forming method capable of forming a positive pattern having a resolution equivalent to that of a resist by etching the entire surface.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明によるパターン形成方法は、基板上にポジ型レ
ジスト膜を形成し、このポジ型レジスト膜に所望の大き
さの開口パターンを形成した後、この開口パターンを有
するポジ型レジスト膜上に所望の材料の薄膜を形成し、
このポジ型レジスト膜上に形成された所望の材料薄膜が
なくなるまで全面エツチングを行なった後、このポジ型
レジスト膜全剥離することにより、開口パターンに所望
の材料のパターンを形成するものである。
In the pattern forming method according to the present invention, a positive resist film is formed on a substrate, an opening pattern of a desired size is formed in this positive resist film, and then a desired resist film is formed on the positive resist film having the opening pattern. forming a thin film of material;
After etching the entire surface until the thin film of the desired material formed on the positive resist film is removed, the positive resist film is completely peeled off to form a pattern of the desired material in the opening pattern.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、ポジ型レジスト膜の開口パターン
の大きさとほぼ同等の解像度金有する所望の材料のパタ
ーンが形成される。
In the present invention, a pattern of a desired material is formed having a resolution substantially equivalent to the size of the opening pattern of the positive resist film.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図(−)〜(、)はこの発明によるパターン形成方
法をカラーフィルタの形成方法に適用した一実施例を説
明する工程の断面図であり、前述の図と同一部分には同
一符号を付してちる。同図において、まず、同図(&)
に示すように例えばシリコンもしくは透明ガラス板など
からなる基板1の表面にポジ型レジストとして0FPR
800(東京応化製)を回転塗布法により塗布し、全面
に厚さ約1μ工程度のポジ型レジスト膜8を形成した後
、フォトリングラフィ技術を用いて第1色目のカラーフ
ィルタ全形成したい領域(幅約2μm)のみに開口パタ
ーン9を形成する。次に同図Φ)に示すように開口パタ
ーン9が形成されたポジ型レジスト膜8上にゼラチンに
重クロム酸アンモニウムを付与したフィルタ母材を回転
塗布法により塗布し、厚さ3〜4μm程度のゼラチン膜
2を形成する。このとき、ゼラチンM2の膜厚が開口パ
ターン9をポジ型レジスト膜8の膜厚並に完全に埋めた
方が以後形成されるフィルタの膜厚全制御するうえで有
利である。また、このゼラチン膜2が薄い膜厚の場合、
開口パターン9の膜厚はポジ型レジスト膜8の膜厚とこ
のポジ型レジスト膜8上のゼラチン膜2の膜厚とを加算
した総合膜厚に比べて薄くなるが、膜厚を厚くすること
により、ゼラチン膜2の膜厚平坦性は改善できる。次に
同図(c)に示すようにゼラチン膜2の表面に酸素を含
む混合ガスを付与し、全面エツチングをポジ型レジスト
膜8の表面が露出するまで行なう。この場合、エツチン
グ時間は使用するガスの混成比によυ異なるが、およそ
15分〜5時間である。このとき、ポジ型レジスト膜8
の表面が露出した時点で全面エツチングを終了すること
により、ゼラチン膜2の膜厚をポジ型レジスト膜8と同
じ膜厚とすることができ、これによシ膜厚を制御するこ
ともできる。次に同図(d)に示すように全面露光を行
なう。これによってポジ型レジスト膜8はアルカリ性溶
液に可溶となり、ゼラチン膜2は水に不溶となる。次に
現像液としてNMDW(東京応化製)を用いて現像し、
ポジ型レジスト膜8を剥離してカラーフィルタを形成シ
たい領域のみにゼラチンパターン2′カバターニングさ
れる。次にこのゼラチンパターン2′ヲ所望の色、例え
ば赤色染色としてR−136(日本化薬製)を純水に1
?/lの濃度で溶解させて染料水溶液中に浸漬して温度
約80℃、PH5,0,染色時間10分の条件で染色し
て同図(、)に示すように第」色目(赤色)のカラーフ
ィルタパターン3を形成する。
Figures 1 (-) to (,) are cross-sectional views illustrating an embodiment in which the pattern forming method according to the present invention is applied to a color filter forming method, and the same parts as in the previous figures are denoted by the same reference numerals. I'll attach it. In the same figure, first, the same figure (&)
As shown in FIG.
800 (manufactured by Tokyo Ohka) by the spin coating method to form a positive resist film 8 with a thickness of about 1 μm on the entire surface, and then use photolithography technology to coat the area where you want to completely form the first color filter. The opening pattern 9 is formed only in a width of approximately 2 μm. Next, as shown in Φ) in the same figure, a filter base material made of gelatin with ammonium dichromate is coated on the positive resist film 8 on which the opening pattern 9 is formed, using a spin coating method to a thickness of about 3 to 4 μm. A gelatin film 2 is formed. At this time, it is advantageous for the thickness of the gelatin M2 to completely fill the opening pattern 9 to the same level as the thickness of the positive resist film 8 in order to fully control the thickness of the filter to be formed thereafter. Moreover, when this gelatin film 2 is thin,
Although the film thickness of the opening pattern 9 is thinner than the total film thickness obtained by adding the film thickness of the positive resist film 8 and the film thickness of the gelatin film 2 on this positive resist film 8, the film thickness can be increased. Accordingly, the film thickness flatness of the gelatin film 2 can be improved. Next, as shown in FIG. 2C, a mixed gas containing oxygen is applied to the surface of the gelatin film 2, and etching is performed on the entire surface until the surface of the positive resist film 8 is exposed. In this case, the etching time varies depending on the gas mixture ratio used, but is approximately 15 minutes to 5 hours. At this time, the positive resist film 8
By finishing the etching of the entire surface when the surface of the resist film 8 is exposed, the thickness of the gelatin film 2 can be made the same as that of the positive resist film 8, and the film thickness can also be controlled thereby. Next, as shown in FIG. 3(d), the entire surface is exposed. As a result, the positive resist film 8 becomes soluble in the alkaline solution, and the gelatin film 2 becomes insoluble in water. Next, it is developed using NMDW (manufactured by Tokyo Ohka) as a developer,
The gelatin pattern 2' is covered only in the area where the positive resist film 8 is peeled off and the color filter is to be formed. Next, dye this gelatin pattern 2' with a desired color, for example, red, by adding R-136 (manufactured by Nippon Kayaku) to pure water.
? The solution was dissolved in a dye solution at a concentration of 1/1, immersed in an aqueous dye solution, and dyed at a temperature of about 80°C, a pH of 5.0, and a dyeing time of 10 minutes. A color filter pattern 3 is formed.

これによりゼラチンパターン2′のパターン形成特約2
.0μmであった幅が約0.2μm膨潤し、幅が約2.
2μmの第1色目の力2−フィルタパターン3が形成さ
れる。次にこの第1のカラーフィルタパターン3が形成
された基板1上に透明高分子樹脂としてFVR(富士薬
品工業製)を回転塗布法により塗布して第1の中間膜4
を形成する。次にこの第1の中間膜4上に前記第1色目
のカラーフィルタパターン3と同様に第1色目のカラー
フィルタバター/3の端から約0,9μm程度離れた領
域に同様に幅約2,0μmの第2色目とするゼラチンパ
ターンを形成する。次に緑色染料としてCValll(
日本化薬製)を純水に1?/lの濃度で溶解した染料水
溶液中に浸漬し、同記同様の条件で染色して第2色目の
カラーフィルタパターン5を形成する。この場合も前記
第1色目のカラーフィルタパターン3と同様に第2色目
のカラーフィルタパターン5も膨潤によりパターン幅が
広がり、約2.2μmとなった。次にこの第2色目のカ
ラーフィルタパターン5形成した第1の中間膜4上に前
述した透明高分子樹脂としてFVR’i回転塗布法によ
り塗布して第2の中間膜4を形成する。さらにこの第2
の中間M4上に前記第1色目のカラーフィルタパターン
3と同様に第2色目のカラーフィルタパターン5の端か
ら約O19μ工程度離れた領域に同様に幅約2.0μm
の第3色目とするゼラチンパターンを形成する。次Vこ
青色染料としてB43P(日本化薬製)全純水に17/
lの濃度で溶解した染料水溶液中に浸漬し、前記同様の
条件で染色して第3色目のカラーフィルタバター76に
形成する。この場合も第3色目のカラーフィルタバター
76は前記第1色目のカラーフィルタパターン3、第2
色目のカラーフィルタパターン5と同様に膨潤によりパ
ターン幅が約2.2μmとなる。最後にこの第3色目の
カラーフィルタパターン6が形成された第2の中間$4
上に前述した透明高分子樹脂(FVR)全回転塗布法に
より塗布して表面保護膜γ全形成して完成する。
As a result, pattern formation special condition 2 of gelatin pattern 2'
.. The width, which was 0 μm, swelled by about 0.2 μm, and the width decreased to about 2.0 μm.
A first color force 2-filter pattern 3 of 2 μm is formed. Next, on the substrate 1 on which the first color filter pattern 3 is formed, FVR (manufactured by Fuji Pharmaceutical Co., Ltd.) is applied as a transparent polymer resin by a spin coating method to form the first intermediate film 4.
form. Next, on this first interlayer film 4, similarly to the color filter pattern 3 for the first color, a pattern with a width of about 2, A gelatin pattern with a second color of 0 μm is formed. Next, as a green dye, CVall (
Nippon Kayaku) in pure water? The color filter pattern 5 of the second color is formed by immersing it in an aqueous dye solution dissolved at a concentration of /l and dyeing it under the same conditions as above. In this case as well, like the color filter pattern 3 of the first color, the color filter pattern 5 of the second color also expanded in pattern width due to swelling, and became about 2.2 μm. Next, on the first intermediate film 4 on which the color filter pattern 5 of the second color is formed, the above-described transparent polymer resin is applied by the FVR'i spin coating method to form the second intermediate film 4. Furthermore, this second
Similarly to the color filter pattern 3 for the first color, a region approximately 019μ steps away from the edge of the color filter pattern 5 for the second color has a width of approximately 2.0 μm on the middle M4.
Form a gelatin pattern with the third color. Next, as a blue dye, B43P (manufactured by Nippon Kayaku) was added to pure water at 17%
It is immersed in an aqueous dye solution dissolved at a concentration of 1,000 ml, and dyed under the same conditions as described above to form a third color color filter butter 76. In this case as well, the third color filter butter 76 is applied to the first color filter pattern 3 and the second color filter butter 76.
Similar to the colored color filter pattern 5, the pattern width becomes approximately 2.2 μm due to swelling. Finally, the second intermediate $4 where this third color color filter pattern 6 is formed.
The above-mentioned transparent polymer resin (FVR) is coated by the full spin coating method to completely form the surface protective film γ.

このようなカラーフィルタの形成方法によれば、第1色
目のカラーフィルタパターン3.第2色目のカラーフィ
ルタパターン5および第3色目のカラーフィルタパター
ン6の各フィルタパターン幅は、約2.2μmで、各フ
ィルタパターン間の寸法は約0.8μmとなり、パター
ン周辺部にテーパの生じない微細な力、7−フィルタを
形成することができた。すなわち、従来の形成方法では
、ラインアンドスペースのフィルタバター/幅は3〜4
μmが限界であり、幅約2.0μmのフィルタパターン
は形成できず、また、幅約5μmのフィルタパターン全
形成しても、周辺部に1〜2μm程度のチー ハ部を有
するため、フィルタパターン間寸法が約1μmではパタ
ーンが重なり、形成できなかったが、この実施例による
形成方法によると、微細な3色のカラーフィルタパター
ン3,5,82>!X精度で形成することができ、第2
図に示すような赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の
分光特性が得られた。また、このようなカラーフィルタ
の形成方法によれば、第3図に示すように基板1上の同
一平面上に3色のカラーフィルタパターン3,5゜6お
よび各色カラーフィルタパターン3,5.6間に防染壁
10を形成したカラーフィルタを形成することができる
。さらに第4図に示すように第1色目のカラーフィルタ
パターン3と第2色目のカラーフィルタパターン5との
間にホワイトフィルタパターン11を形成し九カラーフ
ィルタを形成することができる。また、このように形成
されたカラーフィルタは、第5図に示すように半導体基
板1′内に多数個の受光部12金形成したカラー固体撮
像素子と組み合せることにより、より集積度の高い高解
像性のカラー固体撮像装置を得ることができる。例えば
カラー固体撮像素子の転送部および画素の分離幅が約1
μmの場合、画素部を2μmX2μmとしたとき、1イ
ンチフオマットで理論上400万画素に対応できるもの
ができた。さらに第6図に示すようにオートホワイトバ
ランスセンサに用いることおよび液晶デイスプレィに用
いることにより、均一性が良く、歩留りの高いものが得
られる。
According to such a method of forming a color filter, the first color color filter pattern 3. The width of each filter pattern of the second color filter pattern 5 and the third color filter pattern 6 is approximately 2.2 μm, and the dimension between each filter pattern is approximately 0.8 μm, and a taper occurs at the pattern periphery. No minute force, 7-filter could be formed. That is, in the conventional forming method, the line and space filter butter/width is 3 to 4
μm is the limit, and it is not possible to form a filter pattern with a width of about 2.0 μm.Also, even if the entire filter pattern with a width of about 5 μm is formed, there will be a Chi-Ha portion of about 1 to 2 μm in the periphery, so the filter pattern When the distance between the patterns was about 1 μm, the patterns overlapped and could not be formed, but according to the forming method of this embodiment, the fine three-color color filter patterns 3, 5, 82>! It can be formed with X precision, and the second
Three color spectral characteristics of red (R), green (G), and blue (B) as shown in the figure were obtained. Further, according to such a method of forming a color filter, as shown in FIG. 3, three color filter patterns 3,5. A color filter can be formed with an anti-dye wall 10 formed therebetween. Further, as shown in FIG. 4, a white filter pattern 11 is formed between the first color filter pattern 3 and the second color filter pattern 5 to form nine color filters. Furthermore, the color filter formed in this manner can be combined with a color solid-state image sensor in which a large number of light-receiving parts are made of dodecyl gold in the semiconductor substrate 1', as shown in FIG. A high-resolution color solid-state imaging device can be obtained. For example, the separation width between the transfer section and pixels of a color solid-state image sensor is approximately 1
In the case of .mu.m, when the pixel part is 2 .mu.m x 2 .mu.m, a 1-inch format can theoretically accommodate 4 million pixels. Furthermore, as shown in FIG. 6, by using it in an auto white balance sensor and a liquid crystal display, products with good uniformity and high yield can be obtained.

第7図(、)〜(d)はこの発明によるパターン形成方
法を同様にカラーフィルタの形成方法に適用した他の実
施例を説明する工程の断面図であり、前述の図と同一部
分には同一符号を付しである。この実施例では、フィル
タ母材としてポリマと染料とを溶解させた着色ポリマ溶
液を用いて赤(R)、緑(G)、青(B)の原色系フィ
ルタを基板上に形成する。ここではポリマとしてポリグ
リシジルメタクリレート(PGMA)′t−使用し、赤
染料にZaponFast Fiery Red B 
(BASF製)、緑染料にN1honthrena B
r目1iant Green FFB(住友化学製)、
青染料にMikethren Br1lliant B
lueR8M(三井東圧製)を使用する。溶剤にエチル
セルソルブとジメチルアセトアミド(DMAC)との混
合液を用いる。以上の材料を用いてPGMAに対して染
料を5〜20係溶解させた着色ポリマ溶液全赤、緑、青
の3色についてそれぞれ製作する。
FIGS. 7(a) to (d) are cross-sectional views illustrating another embodiment in which the pattern forming method according to the present invention is similarly applied to a color filter forming method. The same reference numerals are given. In this embodiment, primary color filters of red (R), green (G), and blue (B) are formed on a substrate using a colored polymer solution in which a polymer and dye are dissolved as a filter base material. Here, polyglycidyl methacrylate (PGMA) was used as the polymer, and ZaponFast Fiery Red B was used as the red dye.
(manufactured by BASF), N1honthrena B as green dye
r eye 1iant Green FFB (manufactured by Sumitomo Chemical),
Mikethren Br1lliant B for blue dye
Use lueR8M (manufactured by Mitsui Toatsu). A mixed solution of ethyl cellosolve and dimethylacetamide (DMAC) is used as a solvent. Using the above materials, colored polymer solutions in which 5 to 20 parts of dye is dissolved in PGMA are prepared in three colors: full red, green, and blue.

同図において、まず、同図(−)にホすように基板1の
表面にポジ型フオトレジス) (OFPR800)k回
転塗布法により塗布し、全面に厚さ約1μ工程度のポジ
型しジスト膜a′ft形成した後、フォトリングラフィ
技術を用いて第1色目のカラーフィルタを形成したい領
域(幅約2μm)のみに開口パターン9t−形成する。
In the figure, first, as shown in (-) in the figure, a positive type photoresist (OFPR800) is coated on the surface of the substrate 1 by a spin coating method, and a positive type photoresist film with a thickness of about 1 μm is coated on the entire surface. After forming a'ft, an opening pattern 9t is formed only in a region (width about 2 μm) where the first color filter is desired to be formed using a photolithography technique.

次にこの開口パターン9が形成されたポジ型レジスト膜
8上に、フィルタ母材としての赤着色ポリマ溶液を回転
塗布法により塗布し、膜厚4〜5μmの赤着色ポリマ膜
を形成した後、エツチングガスとして酸素を用いて10
分〜2時間エツチングを行なって同図(b)にボすよう
に第1色目(赤色)のカラーフィルタパターン3を形成
する。次にこの第1色目のカラーフィルタパターン3の
端から約1μm離れた第2色目のカラーフィルタの形成
領域に露光法によpポジ型レジスト膜8の一部を抜きパ
ターンとする開口パターンl形成する。次に第1色目の
カラーフィルタパターン3の形成と同様に緑着色ポリマ
溶液を回転塗布法により塗布した後、同様に酸素で10
分〜2時間エツチングを行なって同図(C)にボすよう
に第2色目(緑色)のカラーフィルタパターン5を形成
する。さらに第2色目のカラーフィルタパターン5の端
から約1μm離れた第3色目のカラーフィルタの形成領
域に露光法によりポジ型レジスト膜8の一部を抜きパタ
ーンとする開口パターン9を形成した後、第2色目のカ
ラーフィルタパターン5と同様に青着色ポリマ溶液を塗
布し、エツチング全行なって同図(d)に示すように第
3色目(青色)のカラーフィルタパターン6t−形成す
る。次に3色のカラーフィルタパターン3,5゜6が形
成された基板1上を全面露光し、現像して残っているポ
ジ型レジスト膜8を剥離した後、高分子樹脂としてFV
Rを回転塗布法により塗布して表面保護膜1を形成して
完成する。これによって微細で形状が良く、塗布むらの
ないカラーフィルタが形成できる。
Next, on the positive resist film 8 on which the opening pattern 9 was formed, a red colored polymer solution as a filter base material was applied by a spin coating method to form a red colored polymer film with a thickness of 4 to 5 μm. 10 using oxygen as etching gas
Etching is carried out for a minute to two hours to form a color filter pattern 3 of the first color (red) as shown in FIG. 3(b). Next, an opening pattern l is formed in which a part of the p-positive resist film 8 is cut out as a pattern by an exposure method in the formation region of the second color color filter approximately 1 μm away from the edge of the first color color filter pattern 3. do. Next, in the same manner as in the formation of the first color color filter pattern 3, a green colored polymer solution was applied by the spin coating method, and then 10% was applied with oxygen in the same manner.
Etching is carried out for a minute to two hours to form a second color (green) color filter pattern 5 as shown in FIG. Furthermore, after forming an opening pattern 9 in which a part of the positive resist film 8 is cut out as a pattern by an exposure method in the formation region of the third color color filter approximately 1 μm away from the edge of the second color color filter pattern 5, Similarly to the second color filter pattern 5, a blue colored polymer solution is applied and etching is performed to form a third color (blue) color filter pattern 6t as shown in FIG. Next, the entire surface of the substrate 1 on which the three-color color filter patterns 3, 5° 6 have been formed is exposed, developed, and the remaining positive resist film 8 is peeled off.
The surface protective film 1 is formed by applying R by a spin coating method to complete the process. This makes it possible to form a fine, well-shaped color filter with no uneven coating.

本発明によるパターン形成力法のさらに他の実施例とし
てカラーフィルタの形成方法に適用した場合について説
明する。この実施例では、フィルタ母材に顔料をポリイ
ミド前駆体に分散したものを用いて受光部を形成した色
検出装置基板上にカラーフィルタを形成する。ここでは
ポリイミド前駆体としてPSI−G(チッソ製)を使用
し、赤顔料にCromophtal 5carlet 
RN  (チバガイギー製)、緑顔料にIRGALIT
E 6G(チバガイギー製)、青顔料にCromofi
ne Blue 5R5020(大日精化M)を使用し
、溶剤にN−メチルピロリドン(NMP )を用いる。
As still another embodiment of the pattern forming force method according to the present invention, a case where it is applied to a method of forming a color filter will be described. In this embodiment, a color filter is formed on a color detection device substrate on which a light receiving section is formed using a filter base material in which pigment is dispersed in a polyimide precursor. Here, PSI-G (manufactured by Chisso) is used as the polyimide precursor, and Chromophtal 5carlet is used as the red pigment.
RN (manufactured by Ciba Geigy), IRGALIT in green pigment
E 6G (manufactured by Ciba Geigy), Cromofi for blue pigment
ne Blue 5R5020 (Dainichiseika M) is used, and N-methylpyrrolidone (NMP) is used as a solvent.

まず、前述したように基板1上の表面にポジ型しジス)
 (OF’PR800)の回転塗布法によシ膜厚約1μ
工程度のポジ型レジスト膜を形成した後、第1色目のカ
ラーフィルタを形成したい領域(約1m”程度)が抜き
パターンとなる開口パターンを形成する。次に前述した
赤顔料金分散したポリイミド前駆体をロールコータを用
いて約10μm程度の厚さに塗布した後、現像液(NM
DW)’i約4倍に希釈した希釈現像液を用いて時間を
かけてウェットエツチングを行なう。この場合、エツチ
ング時間は約40分根度でポジ型レジスト膜の表面が全
面にわたって露出するまでエツチングを行なり。
First, as mentioned above, make a positive mold on the surface of the substrate 1).
(OF'PR800) film thickness is approximately 1μ by spin coating method.
After forming a process-grade positive resist film, an opening pattern is formed in which the region (approximately 1 m) where the first color color filter is to be formed is a punched pattern. After coating the body to a thickness of about 10 μm using a roll coater, a developer (NM
DW)'i Wet etching is performed over time using a diluted developer solution diluted approximately 4 times. In this case, the etching time was approximately 40 minutes until the entire surface of the positive resist film was exposed.

次にホットプレー)f用いて約120℃16分間加熱す
ることによシ、ポリイミド前駆体(PSI−G)を部分
的に架橋させ、全面露光を行ない、現像液(NMDW)
k用いてポジ型レジスト膜を剥離する。
Next, the polyimide precursor (PSI-G) is partially crosslinked by heating at about 120°C for 16 minutes using a hot plate (hot plate), and the entire surface is exposed to light.
The positive resist film is peeled off using k.

その後、再びホットプレートを用いて200〜300’
C,15分間の加熱を行ない、ポリイミド前駆体(PS
I−G)’i完全に架橋させ、アルカリ溶液に対して不
溶とする第1色目のカラーフィルタを形成する。引き続
き、緑顔料および青顔料全分散したポリイミド前駆体に
対して上記同様の処理を行なってそれぞれ第2色目のカ
ラーフィルタおよび第3色目のカラーフィルタを形成し
た。
After that, use the hot plate again for 200-300'
C, heating for 15 minutes to form a polyimide precursor (PS
I-G)'i completely crosslinked to form a first color color filter that is insoluble in alkaline solutions. Subsequently, the polyimide precursor in which the green pigment and blue pigment were completely dispersed was subjected to the same treatment as described above to form a second color filter and a third color filter, respectively.

このようなカラーフィルタの形成力法によれば、直径4
インチのウェハに対して第8図に不すように膜厚均一性
の良好なカラーフィルタを得ることができる。すなわち
、従来では直接顔料を含む前駆体溶液を回転塗布法によ
シ塗布したとき、チキソトロピー現象によυ第9図に示
すように中心部が厚くなっていたが、この実施例による
形成方法ではウェハの全面にわたって膜均一性の高いカ
ラーフィルタが得られる。
According to the forming force method of such a color filter, the diameter is 4
As shown in FIG. 8, color filters with good film thickness uniformity can be obtained for inch wafers. In other words, in the past, when a precursor solution containing a pigment was directly applied by spin coating, the center part became thicker due to the thixotropic phenomenon as shown in Figure 9, but with the forming method according to this embodiment, A color filter with high film uniformity over the entire surface of the wafer can be obtained.

本発明によるパターン形成方法の他の実施例として液晶
デイスプレィ用のカラーフィルタの形成方法に適用した
場合について説明する。この実施例ではフィルタ母材と
して染料をポリマに溶解させた着色ポリマを用いる。こ
こではポリマとして前述したポリグリシジルメタクリレ
ート(PGMA)を用い、赤染料にZapon Fas
t Fiery Red B(BASF製)、緑染料に
N1hon throne Br1lli−ant G
reen FFB (住友化学製)、青染料にMik−
ethren Br1lliant Blus R8N
 (三井東圧製)を使用し、溶剤にメテルエチルンルブ
とジメチルアセトアミド(DMAC)  との混合溶液
を使用する。
As another embodiment of the pattern forming method according to the present invention, a case where it is applied to a method of forming a color filter for a liquid crystal display will be described. In this embodiment, a colored polymer in which a dye is dissolved in the polymer is used as the filter base material. Here, the aforementioned polyglycidyl methacrylate (PGMA) was used as the polymer, and Zapon Fas was used as the red dye.
t Fiery Red B (manufactured by BASF), green dye with N1hon throne Br1lli-ant G
reen FFB (manufactured by Sumitomo Chemical), Mik- in blue dye
ethren Br1lliant Blus R8N
(manufactured by Mitsui Toatsu), and a mixed solution of methylene chloride and dimethylacetamide (DMAC) is used as the solvent.

以上の材料を用いて上記PGMAに各染料を溶解させた
着色ポリマ溶液をそれぞれ赤、緑、青の3色について製
作する。まず、第7図の実施例で説明したように基板1
0表面にポジ型レジスト(OFPR800) e回転塗
布法によシ塗布して同様の手法によって赤、緑、青の3
色のカラーフィルタを形成する。この場合、第7図の実
施例とはパターン幅が異なり、100μmX200μm
程度である。これによって塗布むらのない3色のカラー
フィルタを形成することができる。
Using the above materials, colored polymer solutions of three colors, red, green, and blue, are prepared by dissolving each dye in the PGMA. First, as explained in the embodiment of FIG.
Apply a positive resist (OFPR800) to the 0 surface using the spin coating method, and apply the three colors of red, green, and blue using the same method.
Form a color filter of color. In this case, the pattern width is different from the example shown in FIG. 7, and is 100 μm x 200 μm.
That's about it. As a result, it is possible to form a three-color color filter without uneven coating.

このようなカラーフィルタの形成方法によれば、常温に
おいて塗布むらのない、膜厚の均一な液晶デイスプレィ
用のカラーフィルタが得られる。すなわち、従来ではゼ
ラチンパターンを染色することによってカラーフィルタ
を形成していたので、ゼラチン感光液のゲル化点が室温
付近にあるため、ゾル状態とするためには室温以上に加
熱する必要があり、回転塗布時に基板1との間に温度差
が生じ、これによって塗布むらを生じさせていた。この
塗布むらは特に大きなパターンで生じやすかった。この
実施例によると、常温で処理できるので、上記のような
問題点が全面的に解決することができる。
According to such a method of forming a color filter, a color filter for a liquid crystal display that is free from uneven coating and has a uniform film thickness at room temperature can be obtained. In other words, in the past, color filters were formed by dyeing gelatin patterns, and since the gelation point of the gelatin photosensitive solution is around room temperature, it was necessary to heat it above room temperature to make it into a sol state. During spin coating, a temperature difference occurs between the coating and the substrate 1, which causes uneven coating. This uneven coating was particularly likely to occur with large patterns. According to this embodiment, since the process can be performed at room temperature, the above-mentioned problems can be completely solved.

なお、前述した実施例においては、ゼラチン膜2の表面
を全面エツチングする時にポジ型レジスト膜8の表面が
露出する時点まで行なったが、ゼラチン膜2の開口パタ
ーン9内残膜全エツチング時間等で制御できる限り、さ
らにエツチングを行なっても良く、この場合のポジ型レ
ジスト膜8のエツチングレートはゼラチン膜2とほぼ同
等であることが望ましいが、特にエツチングレートが大
きく、ゼラチン膜2のパターン形状に例えばパターン剥
離等の大きな損傷を与えない限り、いずれでも良い。
In the above-mentioned embodiment, the entire surface of the gelatin film 2 was etched until the surface of the positive resist film 8 was exposed. Further etching may be performed as long as it can be controlled. In this case, it is desirable that the etching rate of the positive resist film 8 is approximately the same as that of the gelatin film 2, but the etching rate is particularly high and the pattern shape of the gelatin film 2 may be affected. For example, any method may be used as long as it does not cause major damage such as pattern peeling.

また、前述した実施例においては、ゼラチン膜2の膜厚
を厚くすることによシ平坦性をもたせているが、ゼラチ
ン膜2の粘度を下げるなどにより薄膜でも同様の効果を
得ることができる(4!Pに平坦性を必要としないとき
はこの限りではない)。
In addition, in the above-mentioned embodiment, flatness is provided by increasing the thickness of the gelatin film 2, but the same effect can be obtained with a thin film by lowering the viscosity of the gelatin film 2. 4!This does not apply when flatness is not required for P).

さらに、前述した実施例においては、ポジ型レジスト膜
の剥離に露光現像を用いたが、適当な有機溶剤を使用し
て剥離しても良い。
Further, in the above embodiments, exposure and development was used to peel off the positive resist film, but it may also be peeled off using an appropriate organic solvent.

また、前述した実施例においては、ゼラチン膜2を回転
塗布法によって塗布しているが、開口パターン9を埋め
ることができかつ必要なゼラチン膜2の平坦性を保てる
ものであれば、材料および膜形成方法はいずれでも良い
Further, in the above embodiment, the gelatin film 2 is applied by a spin coating method, but any material and film that can fill the opening pattern 9 and maintain the necessary flatness of the gelatin film 2 can be used. Any formation method may be used.

また、前述し次実施例においては、カラーフィルタの配
色は赤、緑、青の3色としたが、原色系。
In addition, in the above-mentioned example below, the color scheme of the color filter is three colors of red, green, and blue, but it is a primary color system.

補色系のいずれでも良く、同様の効果が得られる。Any complementary color may be used and the same effect can be obtained.

また、前述した実施例においては、モザイク状のカラー
フィルタを形成したが、ストライプ状のカラーフィルタ
でも良く、前述と同様の効果が得られる。
Further, in the above-mentioned embodiment, a mosaic color filter is formed, but a stripe-like color filter may also be used, and the same effect as described above can be obtained.

また、前述した実施例においては、染色方式のカラーフ
ィルタについて説明したが、顔料もしくは染料を混合し
た材料を使用する、例えば顔料とポリイミド前駆体もし
くはアクリル系ポリマとからなる着色材料および染料と
ポリイミド前駆体もしくはアクリル系ポリマとからなる
着色材料等を用いても良く、前述と同様の効果が得られ
る。
In addition, in the above-mentioned embodiment, a dyed color filter was explained, but it is also possible to use a coloring material that uses a mixture of pigments or dyes, such as a coloring material that uses a pigment and a polyimide precursor or an acrylic polymer, and a dye and a polyimide precursor. A colored material made of acrylic resin or acrylic polymer may also be used, and the same effect as described above can be obtained.

また、前述し之実施例においては、力2−フィルタの形
成方法について説明したが、他の目的があってもポジ型
レジストとほぼ同等の解像性を得ることができない材料
もしくはパターン形状、解像性を向上させるために複雑
な工程を必要とする材料でもよく、前述と同様の効果が
得られる。
In addition, in the above-mentioned embodiments, the method for forming the force 2 filter was explained, but even if there is another purpose, materials, pattern shapes, and solutions that cannot obtain resolution almost equivalent to that of positive resists may be used. A material that requires a complicated process to improve image quality may be used, and the same effect as described above can be obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したようにこの発明によれば、基板上にポジ型
しジストgt形成し、このポジ型レジスト膜に所望の大
きさの開口パターンを形成した後、この開口パターンを
有するポジ型レジスト膜上に所望の材料の薄膜を形成し
、このポジ型レジスト膜上に形成された所望の材料薄膜
がなくなるまで全面エツチングを行なった後、このポジ
型レジスト膜を剥離することにより、所望の材料のパタ
ーンを形成し次ので、ポジ型レジスト膜の開口パターン
の大きさとほぼ同等の解像度を有する所望の材料のパタ
ーンが得られる。また、所望の材料のパターン全エツチ
ングによ膜形成するので、エツチングガスの組成等を最
適化することにより、所望の材料のパターン膜厚を均一
に形成することができる。さらに所望の材料のパターン
の形状はポジ型レジスト膜に形成する開口パターンに依
存するので、特にテーバ部等の形状の改善が可能となる
などの極めて優れた効果が得られる。
As explained above, according to the present invention, after forming a positive resist gt on a substrate and forming an opening pattern of a desired size on this positive resist film, the positive resist film having the opening pattern is A thin film of the desired material is formed on the positive resist film, the entire surface is etched until the thin film of the desired material formed on the positive resist film is removed, and then this positive resist film is peeled off to form a pattern of the desired material. As a result, a pattern of the desired material having a resolution approximately equal to the size of the opening pattern of the positive resist film can be obtained. Further, since the film is formed by etching the entire pattern of the desired material, by optimizing the etching gas composition etc., the pattern film thickness of the desired material can be formed uniformly. Furthermore, since the shape of the desired material pattern depends on the opening pattern formed in the positive resist film, extremely excellent effects such as the ability to improve the shape of tapered portions etc. can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(&)〜(e)はこの発明によるパターン形成方
法の一実施例をカラーフィルタの形成方法に適用した例
を説明する工程の断面図、第2図はカラーフィルタの分
光特性を示す図、第3図、第4図はこの発明に係わるカ
ラーフィルタの他の構成金示す断面図、第5図はこの発
明に係わるカラーフィルタをカラー固体撮像装置のカラ
ーフィルタとして適用できる例を示す断面図、第6図は
この発明に係わるカラーフィルタをオートホワイトバラ
ンスセンサのカラーフィルタとして適用できる例を示す
断面図、第7図(、)〜(d)はこの発明によるパター
ン形成方法の他の実施例上力2−フィルタの形成方法に
適用した他の例を説明する工程の断面図、第8図はこの
発明に係わるカラーフィルタの膜厚分布を示す図、第9
図は従来のカラーフィルタの膜厚分布を示す図、第10
図(a)〜(C)は従来のカラーフィルタの形成方法を
説明する工程の断面図である。 1・φ・・基板、1′・−・・半導体基板、2・−・・
ゼラチン膜、2′・・・・ゼラチンパターン、3・・・
・第1色目のカラーフィルタパターン、4・・・・中間
膜、5・・・・第2色目のカラーフィルタパターン、6
1111・・第3色目のカラーフィルタパターン、T・
・・・保ag、a・・・・ポジ型レジスト膜、9・・・
・開口パターン、10・争・・防染壁、11・・・・ホ
ワイトフィルタパターン、12・・・・受光部。
FIGS. 1(&) to (e) are cross-sectional views of steps for explaining an example in which an embodiment of the pattern forming method according to the present invention is applied to a color filter forming method, and FIG. 2 shows the spectral characteristics of the color filter. 3 and 4 are cross-sectional views showing other configurations of the color filter according to the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example in which the color filter according to the present invention can be applied as a color filter of a color solid-state imaging device. 6 is a sectional view showing an example in which the color filter according to the present invention can be applied as a color filter of an auto white balance sensor, and FIGS. 7(a) to (d) are other embodiments of the pattern forming method according to the present invention. For example, FIG. 8 is a cross-sectional view of a process for explaining another example applied to the method for forming a filter, FIG. 8 is a diagram showing the film thickness distribution of a color filter according to the present invention, and FIG.
Figure 10 shows the film thickness distribution of a conventional color filter.
Figures (a) to (C) are cross-sectional views illustrating a conventional method for forming a color filter. 1・φ・・Substrate, 1′・−・Semiconductor substrate, 2・−・・
Gelatin film, 2'... Gelatin pattern, 3...
- Color filter pattern for the first color, 4... Intermediate film, 5... Color filter pattern for the second color, 6
1111...Third color filter pattern, T...
... Preservation ag, a... Positive resist film, 9...
・Aperture pattern, 10. Anti-dye wall, 11. White filter pattern, 12. Light receiving part.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  基板上にポジ型レジスト膜を形成し、このポジ型レジ
スト膜に所望の大きさの開口パターンを形成した後、こ
の開口パターンを有するポジ型レジスト膜上所望の材料
の薄膜を形成し、このポジ型レジスト膜上に形成された
所望の材料の薄膜がなくなるまで全面エッチングを行な
つた後、このポジ型レジスト膜を剥離することを特徴と
したパターン形成方法。
After forming a positive resist film on a substrate and forming an opening pattern of a desired size in this positive resist film, a thin film of a desired material is formed on the positive resist film having the opening pattern, and A pattern forming method characterized by etching the entire surface until a thin film of a desired material formed on a type resist film is removed, and then peeling off the positive type resist film.
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