JPH0493801A - カラーフィルターの製造方法 - 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） 本発明は、カラーフィルターの製造方法に係るものであ
り、特に感度を向上させるための集光レンズを有するカ
ラーフィルターの製造方法に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）最近、
家庭用ビデオカメラの需要急増と共に、ビデオカメラの
小型・軽量化が要求されている。

したがって、ビデオカメラの撮像装置として既存の撮像
管から固体イメージセンサ−装置に変わりつつある。Ｃ
ＣＤまたはＭＯ８方式の固体イメージセンサ−装置は、
半導体分野の半導体高集積技術の発展により、カラー化
が加速化され解像度も目立って向上されている。

カラー固体イメージセンサ−装置はマトリックス状のフ
ォトセルアレイ領域上にカラーフィルターを採用するこ
とによって具現化される。カラーフィルターは、互いに
異なる色分解特性を有する少なくとも三つ以上の着色パ
ターングループを有する。３原色の組み合わせの場合の
カラーフィルターは、赤、青、緑の着色パターングルー
プを有し、補色の組み合わせの場合のカラーフィルター
は、シアニン、イエロー、マゼンタの着色パターングル
ープを有する。

したがって、固体イメージセンサ−装置のフォトセルア
レイ領域上にカラーフィルターを製造するためには、感
光性樹脂塗布、露光、現像、染色及び混色防止工程を少
なくとも３回以上要する。

それゆえ、カラーフィルターは複数の層が積層される構
造なので非常に厚い。このような厚いカラーフィルター
はフォトセルアレイに達する光透過量を減少させるよう
になるので、固体イメージセンサ−装置の感度を落とす
。

このようなカラーフィルターの厚さによる光透過量減少
を防止させるため、フォトセルアレイに重畳されるよう
にカラーフィルターの表面に集光レンズアレイを形成し
て各フォトセルに光を集光させることによって感度を向
上させる技術が日本国公開特許公報昭６１−１９９６５
９号に開示されているが、その構造は非常に複雑である
。

本発明は、このような従来の不具合を解消するために成
されたものであり、その第１の目的は、光透過量を向上
させ得るカラーフィルターの製造方法を提供することで
ある。

また、本発明の第２の目的は、固体イメージセンサ−装
置の感度を向上させ得るカラーフィルターの製造方法を
提供することである。

さらに、本発明の第３の目的は、工程の単純化及び材料
節減などにより、経済的なカラーフィルターの製造方法
を提供することである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明は、基板上に染色可能
な感光性樹脂を塗布する工程と、前記工程で形成された
感光性樹脂層に所定のパターンを露光し現像して所定の
パターン層を残す工程と、前記所定のパターン層をリフ
ローさせてソフトベーク処理して所定曲率半径を有する
集光レンズを形成する工程と、前記集光レンズを所定の
色素で染色する工程と、次の工程の染色時混色を防止す
るために前記染色された集光レンスを表面処理剤で処理
する工程と、前記一連の工程等を順次繰り返して互いに
異なる色素で染色された少なくとも三つ以上の着色され
た集光レンズを形成する工程とを具備してなることを特
徴とする。

（作用） 以上のような工程を採用することによって、基板を固体
イメージセーンサー装置で使う場合は最初感光性樹脂を
塗布する前に、表面平坦化工程が行われるから、この平
坦化層の厚さを調節して最適フォーカシングが得られる
。そして、集光レンズをゼラチンまたはカゼイン樹脂と
する場合は、表面処理剤はタンニン酸が適用される。こ
のようにすることによって、従来の混色防止用中間層を
除去できてカラーフィルターの全体厚さを減少させ得る
。

（実施例） 以下、本発明の実施例を、添付した図面を参照しつつ説
明する。

まず、本発明の詳細な説明する前に、従来のカラーフィ
ルターの製造方法を第１Ａ図から第１Ｅ図までを参照し
て説明する。

第１Ａ図を参照すれば、参照番号１は固体イメージセン
サ−装置の半導体基板である。図示した半導体基板１は
、フォトセルアレイ領域の一部で、各凹部にはそれぞれ
フォトセルｌａ、ｌｂ、ｌｃを有する。フォトセルは半
導体基板１内に形成されるフォトダイオードである。半
導体基板１の各凸部には、絶縁膜及び配線用導体層を有
する。このような凹凸の形成された半導体基板１表面上
に、例えばポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）のような
有機高分子物質を塗布して平坦化層２を形成し、引き続
き図示されていないポンディングパッドを保護するため
の耐染色性の保護膜３を覆い、この保護膜３は後述する
着色パターン形成時ボンデイングパ・ラドの腐蝕を防止
する。

第１Ｂ図を参照すれば、前記保護膜３の表面上に感光性
樹脂、例えば重クロム酸塩が混合されたゼラチン（ｇｅ
ｌａｔｉｎ）またはカゼイン（ｃａｓｅｉｎ）などを塗
布して通常の写真蝕刻工程により残そうとする部分を露
光し現像して第１着色パターン４を形成する。そして、
例えば、ＰＧＭＡ（ｐｏｌｙｇｌｆｃｉｄｙｌ　ｙａｅ
ｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）の混色防止用材料を前記第１着
色パターン４の形成された構造の表面上に塗布する。

第１Ｂ図の工程によりフォトセル１ａに重畳されるよう
に保護層３上に第１着色パターン層４が形成される。前
述した第１Ｂ図の工程をフォトセル１ｂ及びフォトセル
ＩＣに対して順次に２回繰り返すと第１Ｃ図及び第１Ｄ
図に図示したような第２着色パターン層６及び中間層７
、そして第３着色パターン層８及び中間層９が順次に形
成される。

第１Ｅ図を参照すれば、前記工程により第１゜第２及び
第３着色パターン層４，６．８及び中間層５，７．９が
形成された結果物の表面に、例えば、ＰＧＭＡのような
材料を被覆してフォーカス調節層１０を形成する。引き
続きフォーカス調節層１０上にアクリル樹脂のような透
明樹脂物質を塗布し、これを写真蝕刻工程によりフォト
セルにオーバーラツプされるようにパターン化し、この
パターンを所定温度で加熱してリフロー（ｒｅｆ　ｌｏ
ｗ）させた後、ソフトベーク処理する。そうすると、第
１Ｅ図のように所定曲率半径を有する集光レンズ１１ａ
、ｌｌｂ、ｌｉｅが得られる。

このように、第１Ａ図から第１Ｅ図にかけて固体イメー
ジセンサ−装置に搭載されるカラーフィルターは少なく
とも３つ以上混色防止用中間層を有するので、全体の厚
さがおよそ１０〜１２μｍ程度でとても厚い。

したがって、フォトセルに達する光パスが複雑になり光
透過率が低下されるので、感度が落ちる。

また、多（の段階の工程を経るので作業性も落ちるし、
中間層が２重、３重に重なることがあるので、材料の無
駄使いにより経済面において不利である。

引き続き、第２Ａ図から第２Ｄ図を参照して本本発明に
よるカラーフィルターの製造方法を説明する。

第２Ａ図は、固体イメージセンサ−装置のフォトセルア
レイ領域にカラーフィルターを搭載するために半導体基
板１の表面に、前記フォトセルに入射光がフォーカシン
グされるように厚さを調節しながらポリイミドの有機高
分子物質で平坦化層２を形成する工程を示す。

第２Ｂ図は、前記平坦化層２の表面にゼラチンまたはカ
ゼイン樹脂を主成分とする感光性樹脂を塗布し、フォト
セル１ａにオーバラップする位置に所定パターンを形成
するために露光し現像して所定パターンを残した後、こ
の所定パターンをリフローさせソフトベーク処理する。

そうすると、図面のように所定曲率半径を有する集光レ
ンズ１２ａが得られる。この集光レンズ１２ａを形成し
た後、所定色分解特性を有する染料で染色し、引き続き
タンニン酸のような表面処理剤で集光レンズ１２ａを表
面処理する。この際、表面処理条件は、２０〜６０℃の
温度で１〜１０分程度処理する。このように染色された
集光レンズ１２ａを処理することによって、次の工程の
染色時に混色されることを防止し得る。

第２Ｃ図及び第２Ｄ図では、第２Ｂ図の工程を順次繰り
返すことによって、第２フオトセル１ｂにオーバーラツ
プされる第２集光レンズ１２ｂと第３フオトセル１ｃに
オーバーラツプされる第３集光レンズ１２ｃとが順次に
形成されることを示す。

（発明の効果） 以上のように本発明では、各フォトセルｌａ。

ｌｂ、ｌｃにオーバーラツプされる集光レンズ１２ａ、
１２ｂ、１２ｃを平坦化層上に直接形成し染色させた後
、次の工程のための混色防止の表面処理を行なうことに
よって、従来の着色パターン層及び混色防止用中間層な
どを除去することができる。それゆえ、全体的なカラー
フィルターの全体厚さを４〜５μｍ程度に縮められる。

したがって、カラーフィルターの全体の厚さが減少され
、層構成も単純化されるので、光透過率が向上され、フ
ォトセルの感度を上昇させることができ、材料を節減さ
せ得る。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図乃至第１Ｅ図は、従来のカラーフィルターの製
造工程順序図、 第２Ａ図乃至第２Ｄ図は、本発明のカラーフィルターの
製造工程順序図である。 ３・・・保護層、 １・・・基板、　　２・・・平坦化層、４．６．８・・
・着色パターン層、 ５．７．９・・・中間層、 ｌａ、ｌｂ、ｌｃ・・−７ｔトセル、 １０・・・フォーカス調節層、 １１ａ、　ｌｌｂ、　ｌｌｃ　−・−集光レンズ、１２
ａ、１２ｂ＋　１２Ｃ・・・染色された集光レンズ。 特許比願人

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に染色可能な感光性樹脂を塗布する工程と
   、 前記工程で形成された感光性樹脂層に所定のパターンを
   露光し現像して所定のパターン層を残す工程と、 前記所定のパターン層をリフロー（ｒｅｆｌｏｗ）させ
   てソフトベーク処理して所定曲率半径を有する集光レン
   ズを形成する工程と、 前記集光レンズを所定の色素で染色する工程と、次の工
   程の染色時混色を防止するために前記染色された集光レ
   ンズを表面処理剤で処理する工程と、 前記一連の工程等を順次繰り返して互いに異なる色素で
   染色された少なくとも三つ以上の着色された集光レンズ
   を形成する工程とを具備してなることを特徴とするカラ
   ーフィルターの製造方法。
2. （２）前記感光性樹脂層は、ゼラチン（ｇｅｌａｔｉｎ
   ）またはカゼイン（ｃａｓｅｉｎ）を主成分とする感光
   性樹脂であることを特徴とする請求項（１）記載のカラ
   ーフィルターの製造方法。
3. （３）前記表面処理剤は、タンニン酸（ｔａｎｎｉｃａ
   ｃｉｄ）であることを特徴とする請求項（２）記載のカ
   ラーフィルターの製造方法。
4. （４）前記基板は、フォトセルアレイを有する固体イメ
   ージセンサー装置であり、前記最初の感光性樹脂を塗布
   する前に前記フォトセルに入射光がフォーカシングされ
   るように厚さを調節しながらポリイミド（ｐｏｌｙｉｍ
   ｉｄｅ）系の有機高分子物質を塗布して表面を平坦化す
   る工程をさらに含むことを特徴とする請求項（１）記載
   のカラーフィルターの製造方法。
5. （５）前記少なくとも三つ以上の集光レンズは、それぞ
   れ赤、青、緑のうちいずれか一色で着色されることを特
   徴とする請求項（１）から（４）のいずれか一項に記載
   のカラーフィルターの製造方法。
6. （６）前記少なくとも三つ以上の集光レンズはそれぞれ
   シアニン（ｃｙａｎｉｎｅ）、イエロー（ｙｅｌｌｏｗ
   ）マゼンタ（ｍａｇｅｎｔａ）のうちいずれか一色で着
   色されることを特徴とする請求項（１）から（４）のい
   ずれか一項に記載のカラーフィルターの製造方法。