KR100491434B1 - 색필터의 제조방법 - Google Patents

Abstract

염료의 함유량이 높은 포토레지스트를 사용하고, 광학적 특성 및 기계적 특성이 우수하고, 또한 작업성의 향상을 도모할 수 있도록 한 색필터의 제조방법을 제공한다. 특히, 염료를 10∼50중량％ 함유하는 포지티브형 포토레지스트를, 기체상에 도포하는 공정과, 패턴노광(露光)공정과, 현상공정과를 거쳐 소요의 패턴의 염료함유의 포토레지스트층을 형성하는 스텝과, 이 염료함유 포토레지스트층을 경화시켜 소요의 색필터 소체(素體)를 형성하는 스텝과로 이루어지고, 상기 경화시키는 스텝은, 포토레지스트층을 자외선을 조사(照射)하면서 승온가열하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다

Description

색필터의 제조방법

본 발명은 고체촬상장치나 액정표시장치 등에 사용하여 적합한 색필터의 제조방법에 관한 것이다.

예를 들면, CCD(Charge Coupled Device)형 컬러고체촬상장치나 컬러액정표시장치 등에 있어서는, 그 전면(前面)에, 예를 들면 스트라이프형 또는 모자이크형으로 적, 녹, 청, 또는 시안, 황, 마젠타의 각 필터소체가 소정의 배열순서를 배열형성된 색필터가 배치되어 이루어진다.

예를 들면, CCD형 컬러고체촬상장치의 예를, 그 수광부의 개략 단면도를 나타낸 도 1을 참조하여 설명한다. 이 예에서는, n형의 반도체기체(1)의 1주면(主面)측에 p형의 제1의 웰영역(2)이 형성되고, 그 수광부의 형성영역에 광전변환소자 예를 들면 포토다이오드를 구성하는 n형의 불순물도입영역(3)이 형성되고, 그 표면에 p형의 고농도의 정전하축적영역(4)이 형성된 수광부(5)가 형성된다. 이 수광부는, 반도체기체(1)상에 수평 및 수직방향에 따라서 각각 다수 배열형성된다. 그리고, 예를 들면 공통의 수직방향으로 배열된 수광부(5)에 인접하여 CCD구성에 의한 수직시프트레지스터가 형성된다. 이 수직시프트레지스터는, 제2의 p형 웰영역(7)상에 n형의 전송영역(8)이 형성되고, 이 위에 SiO₂ 등의 절연층(9)을 통하여 전송전극(10)이 형성된다. 이 전송전극(10)은, 수직방향으로 상호 절연된 복수조(複數組)의 전송전극이 배치되어 이루어지고, 각 조의 전송전극간에 클록전압이 인가되어, 각 수광부(5)로부터 그 수광량에 따라서 발생한 전하를 인출하고, 이것을 수직방향으로 순차 전송하도로 이루어져 있다.

반도체기체(1)의 전하의 전달이 회피되어야 하는 부분에는, p형의 고농도 채널스톱영역(14)이 형성된다.

또, 이 고체촬상장치의 상면(上面)에는, 수광부(5)상에 수광창(11w)이 개구된 A1층 등으로부터 이루어지는 차광막(11)이 거의 전면적으로 피착형성된다.

또한, 이 차광막(11)상에 광투과성의 예를 들면 SiO₂ 또는 SiN 등으로부터 이루어지는 보호막(12)이 전면적으로 피착형성되고, 이 보호막(12)상에 색필터(13)가 형성된다.

이 색필터(13)는, 예를 들면 도 2에 그 배치패턴의 일예를 나타낸 바와 같이, 예를 들면 적색의 필터소체 R, 녹색의 필터소체 G 및 청색의 필터소체 B, 또는 시안의 필터소체 C, 마젠타의 필터소체 M 및 옐로의 필터소체 Y가 모자이크형으로 각각 대응하는 수광부(5)상에 배치되어 이루어진다.

이 색필터의 제조방법으로서는, 여러 방법이 제안되고 있지만, 염료함유의 포지티브형 (노광부분이 현상액에 대해서 양호한 가용성을 나타내는 타입) 포토레지스트로 형성된 패턴을 그대로 색필터 소체로서 사용하는 방법은 미세패턴의 색필터를 제작하는 데에 적합한 방법이다.

이 방법에 있어서는, 먼저 1의 색 예를 들면 적색의 염료함유의 포지티브형 포토레지스트를 사용하고, 색필터를 형성하는 기체 예를 들면 전술한 고체촬상장치의 위에 도포하고, 이 포토레지스트를 목적으로 하는 적색의 필터소체 R의 패턴부분을 제외하는 다른 부분을 패턴노광하고, 현상처리를 행하고 그 노광부를 제거하여 패턴화한다. 그 후, 이 포토레지스트 (감광제(感光劑))의 블리치 즉 탈색을 행하고, 그 후, 가열경화처리를 행하여 적색의 필터소체 R를 형성한다. 계속해서, 이 적색의 필터소체 R상을 포함하고 다른 색의 예를 들면 녹색의 염료함유의 포지티브형 포토레지스트를 전면적으로 도포하고, 동일한 방법의 반복에 의해 목적으로 하는 녹색의 필터소체 G를 형성한다. 동일하게 청색의 염료함유의 포토레지스트를 사용하여 동일한 방법에 의해 청색의 필터소체 B를 형성하고, 예를 들면 도 2에서 나타낸 각 필터소체 R, G 및 B가 배열된 색필터를 얻는다.

이와 같이, 염료함유의 포토레지스트를 패턴화하고, 그대로 색필터 소체로서 색필터를 제조하는 방법에 의한 경우, 순차 각 색의 포토레지스트를 도포함으로, 먼저 형성된 필터소체를 구성하는 포토레지스트층중에, 그 위에 도포된 포토레지스트의 염료가 혼입되는 것에 의한 혼색의 발생을 회피한 후에, 패턴화된 포토레지스트는 충분히 경화시켜서 내용제성(耐溶劑性)을 높이고, 다른 염료의 혼입이 회피되도록 할 필요가 있다. 이 경우의 포토레지스트층의 경화는, 통상 120℃∼150℃의 가열에 의해 이루어진다.

한편, 이와 같이 패턴화된 염료함유의 포토레지스트를 그대로 색필터 소체로서 사용하여 색필터를 제조하는 방법에 있어서, 우수한 색필터특성을 얻기 위하여 10∼50％의 다량의 염료를 함유시킨 포지티브형 포토레지스트를 사용한 색필터의 제조방법의 제안이 이루어져 있다 (일본국 특공평7(1995)-111485호 공보참조).

그런데, 염료함유의 포토레지스트에 있어서는, 첨가되는 염료는 분자량이 비교적 작으므로, 또 그 염료의 첨가량을 크게 할 때는, 전술한 통상의 150℃정도의 가열에 의한 경화처리에서는, 패턴화된 포토레지스트의 내용제성이 불충분하고, 이 위에 형성되는 분자량이 작은 다른 색의 염료가 혼입되기 쉽고 색순도의 저하를 초래한다. 그렇지만, 이와 같은 지장을 회피할 수 있는 그 경화온도를 150℃이상으로 높이면 포토레지스트에 변형을 초래한다. 특히, 다량의 염료를 함유하는 포토레지 스트에 있어서는 그 변경이 현저하게 된다. 이것은 통상 그 첨가되는 염료가 바인더수지(樹脂)보다 융점이 낮으므로 보다 변형이 생기기 쉽게 된다고 생각된다.

그리고, 이와 같은 변형이 생기면 패턴이 미세화됨에 따라 색필터로서의 광학적, 기계적 특성의 저하를 초래하고, 신뢰성의 저하, 불량품의 발생율을 높이는 등의 문제가 생긴다.

본 발명은 이와 같은 과제의 해결을 도모하는 것이다.

본 발명의 목적은 염료의 함유량이 높은 포토레지스트를 사용하여, 광학적 특성 및 기계적특성을 높이고 또한 작업성을 향상시킬 수 있는 색필터의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 색필터의 제조방법은, 특히 염료가 건조후의 상태에서 10∼50중량％라고 하는 높은 함유량을 가지는 포지티브형 포토레지스트를 사용하는 경우에 있어서, 포지티브형 포토레지스트를 기체상에 도포하는 공정과, 패턴노광(露光)공정과, 현상공정과를 거쳐 소요의 패턴의 염료함유의 포토레지스트층을 형성하는 스텝과, 이 염료함유 포토레지스트층을 경화시켜 소요의 색필터 소체(素體)를 형성하는 스텝과로 이루어지고, 상기 경화시키는 스텝은, 포토레지스트층을 자외선을 조사(照射)하면서 승온가열하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하고, 이로써 모적으로 하는 색필터를 제작한다.

전술한 본 발명의 방법에 있어서는, 포토레지스트를 소요 패턴에 패턴화한 후에, 자외선조사를 행하는 것이고, 이 자외선조사에 의해 포토레지스트의 감광제의 블리치가 이루어지는 것이지만, 그 승온가열의 경화처리를 자외선조사를 계속하면서 행함으로써, 그 블리치는 원래보다 그 경화도 양호하게 행해졌다. 따라서, 경화처리시에 포토레지스트패턴에 변형이 생기기 어렵고, 따라서, 전술한 바와 같이 염료가 10∼50중량％라고 하는 높은 함유량을 가지는 포토레지스트를 사용함에도 불구하고, 변형에 의한 박리(剝離)의 발생이나, 패턴의 선예도(鮮銳度)의 저하를 초래하는 일이 없고, 신뢰성이 높은 색필터를 수율좋게 제조할 수 있었다. 그리고, 이와 같이 염료의 함유량이 높은 포토레지스트에 의해 색필터 소체를 형성할 수 있음으로써 필터특성이 우수한 색필터를 얻을 수 있었다.

또한, 경화가 양호하게 이루어짐으로써, 이 위에 다른 색필터 소체를 형성하기 위한 다른 색의 염료를 함유하는 포토레지스트를 도포한 때의 그 염료가 먼저 형성된 색필터 소체에 혼입되는 것을 효과적으로 회피할 수 있고, 혼색의 발생을 효과적으로 회피할 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법에 의하면, 광학적 및 기계적으로 우수한 색필터를 수율좋게 제조할 수 있는 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 자외선조사에 의한 블리치뿐만 아니라 자외선조사를 행하면서 경화를 위한 승온가열을 거치는 것이지만, 이와 같이 하여 그 경화가 조성됨으로써 승온가열만으로 경화를 행하는 경우에 비하여 확실히 그 경화가 이루어지는 것으로 생각된다.

본 발명에 의한 색필터의 제조방법의 실시의 형태를 설명한다.

본 발명에 있어서는, 염료의 함유량이 건조후에 있어서 10∼50중량％라고 하는 다량으로 함유된 포지티브형 포토레지스트를 사용하고, 각 색의 필터소체의 형성을 행한다.

그리고, 이 포토레지스트를, 기체(基體), 즉 색필터를 형성하는 예를 들면 유리기판, 고체촬상장치, 액정표시장치 등의 색필터의 형성기체면에 도포하고, 패턴노광, 현상처리를 행하여 소요 패턴의 염료함유의 포토레지스트층을 형성하는 것이지만, 특히 본 발명에 있어서는, 이와 같이 소정 패턴으로 된 염료함유 포토레지스트층에 대하여 블리치를 행하는 것을 주된 목적으로 하고 파장이 320nm이하의 광을 포함하는 자외선의 조사를 행하지만, 이 자외선조사에 있어서 최소한 이 자외선조사를 행하면서 포토레지스트의 경화처리를 위한 승온가열을 행하는 과정을 취한다. 즉, 도 3에 그 자외선조사와 승온가열과의 관계를 나타낸 바와 같이, 예를 들면 실선(實線)으로 도시한 바와 같이 기체를 온도 T₀로 가열한 상태에서 자외선조사를 개시하고, 자외선조사를 계속한 상태에서 시간 τ을 경과한 시점 t₁으로부터 승온을 개시하고, 충분한 경화처리가 이루어지는 온도 이상으로 승온한다. 또는, 동일 도면 파선(破線)으로 도시한 바와 같이, 온도 T₀로부터 자외선조사의 개시와 동시에 자외선을 조사하면서 충분한 경화처리가 이루어지는 온도 이상으로 승온한다.

그리고, 본 발명에 있어서는, 이 자외선의 조사량을 20J／cm² 이하로 선정한다.

또, 포토레지스트층에 대한 상기 승온가열의 개시온도 T₀는 60℃∼140℃로 하고, 이 승온가열의 종료온도 T_F는 160℃∼220℃로 한다.

그리고, 이 승온가열의 평균승온속도는 1.5℃／초 이하로 한다.

또, 이 승온가열은 불활성분위기 예를 들면 질소(N₂)중에서 행하는 것이 바람직하다. 이로써, 보다 단시간에서의 효과가 가능하게 되는 동시에, 포토레지스트재료의 산화에 의한 착색을 제어할 수 있다.

그리고, 전술한 바와 같이, 포토레지스트에 있어서의 염료의 함유량이 10∼50중량％로 선정되는 것은 10중량％ 미만에서는, 최종적으로 형성된 필터소체의 필터효과가 불충분하게 되고, 50중량％를 넘으면 피착성 및 패턴화의 선예도가 열화될 우려가 생기는 것에 의한다.

또, 조사자외선을 320nm 이하의 파장의 광을 포함하는 것을 사용하는 것은, 이것에 의해 양호한 경화촉진을 얻을 수 있는 것에 의한다.

본 발명은, 예를 들면 도 1에서 설명한 CCD형 고체촬상장치의 수광부(5)에 대하여 배치되는 색필터(13), 즉 예를 들면 도 2에서 내타낸 바와 같이 적색의 필터소체 R, 녹색의 필터소체 G 및 청색의 필터소체 B가 대응하는 수광부(5)에 대하여 모자이크형으로 배열된 색필터(13)를 얻는 경우에 적용할 수 있다.

고체촬상장치로서는, 프레임 트랜스퍼방식, 또는 인터라인 트랜스퍼방식, 또는 프레임 인터라인 트랜스퍼방식 등의 각종 고체촬상장치에 적용할 수 있다.

도 1에서 나타낸 고체촬상장치는, 전술한 바와 같이 이 예에서는 n형의 반도체기체(1)의 1주면측에 p형의 제1의 웰영역(2)이 형성되고, 그 수광부의 형성영역에 광전변환소자 예를 들면 폰트다이오드를 구성하는 n형의 불순물도입영역(3)이 형성되고, 그 표면에 p형의 고농도의 정전하축적영역(4)이 형성된 수광부(5)가 형성된다. 이 수광부는 반도체기체(1)상에 수평 및 수직방향에 따라 각각 다수 배열형성된다. 그리고, 예를 들면 공통의 수직방향으로 배열된 수광부(5)에 인접하여 CCD구성에 의한 수직 시프트레지스터가 형성된다. 이 수직 시프트레지스터는, 제2의 p형 웰영역(7)상에 n형의 전송영역(8)이 형성되고, 이 위에 SiO₂ 등의 절연층(9)을 통하여 전송전극(10)이 형성된다. 이 전송전극(10)은, 수직방향으로 상호 절연된 복수조의 전송전극이 배치되어 이루어지고, 각 조의 전송전극간에 클록전압이 인가되고, 각 수광부(5)로부터 그 수광량에 따라서 발생한 전하를 인출하고, 이것을 수직방향으로 순차 전송하도록 이루어져 있다.

반도체기체(1)의 전하의 전달이 회피되어야 하는 부분에는 p형의 고농도채널스톱영역(14)이 형성된다.

또, 이 고체촬상장치의 상면에는 수광부(5)상에 수광창(11w)이 개구된 A1층 등으로부터 이루어지는 차광막(11)이 거의 전면적으로 피착형성된다.

또한, 이 차광막(11)상에 전면적으로 광투과성의 예를 들면 SiO₂ 또는 SiN 등으로부터 이루어지는 보호막(12)이 전면적으로 피착형성되고, 이 보호막(12)상에 색필터(13)가 형성된다.

이 색필터(13)의 형성방법은, 도 4에 각 공정에 있어서의 도 2의 A­A선으로부터 본 위치에 있어서의 개략 단면도를 나타낸 바와 같이, 먼저 도 4A에 나타낸 바와 같이, 목적으로하는 색필터(13)를 형성해야 하는 기체(1), 도 1의 예에서는, 고체촬상장치의 보호막(12)상에 제1의 색의 염료 예를 들면 적색의 염료를 10∼50중량％함유하는 제1의 염료함유 포토레지스트(31)를 주지의 기술, 예를 들면 회전도포법에 의해 전면적으로 도포한다.

이 제1의 염료함유 포토레지스트(31)에 대해서, 이 제1의 색의 필터소체의 형성부 이외를 예를 들면 적외선(i선, 파장 365nm)에 의한 스텝노광에 의해 패턴노광을 행하고, 도 4B에 나타낸 바와 같이, 현상액에 대하여 양호한 가용성으로 된 노광부(31E)를 형성한다.

그 후, 포토레지스트(31)에 대하여 현상처리를 행하고, 도 4C에 나타낸 바와 같이 노광부(31E)를 제거한다. 이와 같이 하면 제1의 색 즉 적색의 필터소체가 형성되어야 하는 부분에 선택적으로 적색의 필터소체 R가 잔존형성된다.

다음에, 포토레지스트중의 감광제의 블리치를 주로 하여 행하기 위한 파장이 320nm 이하의 자외선을 20J／cm² 이하의 조사량을 가지고 전면적으로 조사한다.

그리고, 이 자외선조사와 동시에, 또는 자외선조사를 개시하고 나서 소요 시간 τ경과한 후, 자외선조사를 행하면서 승온가열을 행한다. 이 승온가열의 초기의 온도 T₀는 60℃∼140℃의 열경화가 되기 어려운 정도의 온도로 한다. 결국, 이 온도 T₀하에서 자외선조사를 개시한다. 그리고, 그 평균승온속도는 1.5℃／초 이하로 하고, 이 승온종료온도는 160℃∼220℃로 한다.

이와 같이 처리된 제1의 포토레지스트에 의한 필터소체 R는 양호하게 감광제의 탈색이 이루어지고, 또한 양호하게 경화된 필터소체, 이 예에서는 적색의 필터소체 R가 형성된다.

다음에, 도 4D에 나타낸 바와 같이, 이 제1의 색의 필터소체, 이 예에서는 적색의 필터소체 R상을 포함하여 전면적으로 제2의 색 예를 들면 녹색의 염료를 10∼50중량％ 함유하는 제2의 염료함유 포토레지스트(32)를 주지의 기술, 예를 들면 회전도포법에 의해 도포한다.

이 제2의 염료함유 포토레지스트(32)에 대해서, 이 제2의 색의 필터소체의 형성부 이외를 예를 들면 i선에 의한 스텝노광에 의해 패턴노광을 행하고, 현상액에 대하여 양호한 가용성으로 하고, 현상처리를 행하고, 도 4E에 나타낸 바와 같이, 노광부를 제거한다. 이와 같이 하면 제2의 색 즉 적색의 필터소체가 형성되어야 하는 부분에 선택적으로 녹색의 색필터 소체 G가 잔존형성된다.

다음에, 포토레지스트중의 감광제의 블리치를 주로 하여 행하기 위한 전술한 바와 동일하게 파장이 320nm 이하의 자외선을 조사량20J／cm² 이하로 전면적으로 조사하고, 도 3에서 설명한 바와 같이, 이 자외선조사와 동시에, 또는 자외선조사를 개시하고 나서 소요 시간 τ을 경과한 시점 t₁에서, 자외선조사를 계속하면서 승온을 개시한다. 이 승온가열의 초기의 온도 T₀는 60℃∼140℃의 열경화가 되기 어려운 정도의 온도로 한다. 결국, 본 발명에 있어서는 이 온도 T₀하에서 자외선조사를 개시한다. 그리고, 이 승온의 평균승온속도는 1.5℃／초 이하로 하고, 이 승온종료온도는 160℃∼220℃로 한다.

이와 같이 처리된 제2의 포토레지스트에 의한 필터소체 G는 양호하게 감광제의 탈색이 이루어지고, 또한 동시에 필터소체 R가 양호하게 경화된다.

다음에, 도 4F에 나타낸 바와 같이, 전술한 바와 같이 하여 형성된 제1 및 제2의 색필터 소체, 이 에에서는 적색 및 녹색의 색필터 소체 R 및 G 상을 포함하여 전면적으로 제3의 색 예를 들면 청색의 염료를 10∼50중량％ 함유하는 제3의 염료함유 포토레지스트(33)를 주지의 기술, 예를 들면 회전도포법에 의해 도포한다.

이 제3의 염료함유 포토레지스트(33)에 대해서, 이 제3의 색의 필터소체의 형성부 이외를 예를 들면 i선에 의한 스텝노광에 의해 패턴노광을 행하고, 현상액에 대하여 양호한 가용성으로 하고, 현상처리를 행하고, 도 4G에 나타낸 바와 같이 노광부를 제거한다. 이와 같이 하면 제3의 색 즉 청색의 필터소체가 형성되어야 하는 부분에 선택적으로 녹색의 색필터 소체 G가 잔존형성된다.

다음에, 포토레지스트중의 감광제의 블리치를 주로 하여 행하기 위한 전술한 바와 동일하게 파장이 320nm 이하의 자외선을 조사량20J／cm² 이하로 전면적으로 조사하고, 이 자외선조사와 동시에, 또는 자외선조사를 개시하고 나서 소요 시간 τ을 경과한 후, 자외선조사를 행하면서 승온가열을 행한다. 이 경우에 있어서도, 승온가열의 초기의 온도 T₀는 60℃∼140℃의 열경화가 되기 어려운 정도의 온도로 한다. 결국, 이 온도 T₀하에서 자외선조사를 개시한다. 그리고, 그 평균승온속도는 1.5℃／초 이하로 하고, 이 승온종료온도는 160℃∼220℃로 한다.

이와 같이 처리된 제3의 포토레지스트에 의한 필터소체 B는 양호하게 감광제의 탈색이 이루어지고, 또한 양호하게 경화된다.

이와 같이 하여 제1∼제3의 색, 이 예에 있어서는 적색의 필터소체 R, 녹색의 필터소체 G 및 청색의 필터소체 B가 소정의 패턴에 배열형성된 목적으로 하는 색필터(13)가 형성된다.

다음에, 본 발명의 실시예를 설명한다.

［실시예 1］

이 실시예에 있어서는, 대각변의 길이가 5인치의 Si웨이퍼에 의한 고체촬상장치의 표면, 이 예에서는 SiN에 의한 보호막상에 마젠타, 옐로 및 시안의 3색의 색필터 소체에 의한 색필터를 형성한 경우이다.

이 실시예에서는 Si기체에 의한 고체촬상장치의 무기재료(無機材料)의 보호막표면, 즉 색필터형성면을 HMDS(헥사메틸 디실라잔스)에 의해 소수성(疎水性)화하고, 각 색의 필터소체를 형성하는 포토레지스트의 밀착성을 높이는 표면처리를 행하였다.

한편, 아래 조성의 제1∼제3의 염료함유의 포토레지스트를 준비하였다.

(제1의 염료함유 포토레지스트)

노볼락계 포토레지스트：HPR­204ES­Z (23P)

((주)후지헌트엘렉트로닉스테크놀러지제 ; 노볼락계

포토레지스트) …… 100중량부

보조용제：N, N디메틸포름아미드 …… 20중량부

염료：하기 (화학식 1)의 마젠타의 염료 …… 8중량부

열경화제：헥사메톡시메티롤화 멜라민 …… 1중량부

(제2의 염료함유 포토레지스트)

노볼락계 포토레지스트：HPR­204ES­Z (23P)

…… 100중량부

보조용제：N, N디메틸포름아미드 …… 20중량부

염료：하기 (화학식 2)의 옐로의 염료 …… 8중량부

열경화제：헥사메톡시메티롤화 멜라민 …… 1중량부

(제3의 염료함유 포토레지스트)

노볼락계 포토레지스트：HPR­204ES­Z (23P)

…… 100중량부

보조용제：N, N디메틸포름아미드 …… 20중량부

염료：하기 (화학식 3)의 시안의 염료 …… 8중량부

열경화제：헥사메톡시메티롤화 멜라민 …… 1중량부

(마젠타색소)

(옐로색소)

(시안색소)

상기 제1의 염료함유 포토레지스트를 전술한 표면처리를 행한 기체면상에 회전도포 이른바 스핀코트에 의해 도포하였다.

다음에, 90℃에서 1분간의 프리베이크(pre­bake), 즉 용제제거를 행하였다.

그 후 i선 스텝에서 포토레지스트층의 패턴노광을 행하고, 3％의 TMAH수용액으로 현상함으로써, 마젠타의 색필터 소체를 형성하는 포토레지스트패턴을 형성하였다.

그 후, Si기체를 100℃로 설정한 베이크플레이트상에 재치하는 동시에 자외선조사를 행하였다. 이 자외선광원으로서는 고압수은등을 사용하였다. 이 광원으로부터의 자외선에는 300nm 이하의 원자외선(遠紫外線)을 포함하고 있다. 이 자외선조사의 강도는 25mW／cm²로 설정하였다.

그리고, 2초후에 자외선조사를 계속시키면서 베이크플레이트를 승온하고, 120초후에 180℃로 하였다. 이 처리에서의 자외선조사량은 3J／cm²이고, 평균승온속도는 0.67℃／초이다. 이와 같이 하면 포토레지스트의 블리치와 경화가 이루어지고, 마젠타의 색필터 소체가 형성된다.

다음에, 다시 표면을 HMDS처리하여 소수성화하였다.

그 후, 동일하게 상기 제2의 염료함유 포토레지스트를 전술한 표면처리를 행한 기체면상에 회전도포 이른바 스핀코트에 의해 도포하였다.

다음에, 90℃에서 1분간의 프리베이크, 즉 용제제거를 행하였다.

그 후 i선 스텝에서 포토레지스트층의 패턴노광을 행하고, 3％의 TMAH수용액으로 현상함으로써, 옐로필터소체를 형성하는 포토레지스트패턴을 형성하였다.

그 후, Si기체를 100℃로 설정한 베이크플레이트상에 재치하는 동시에 자외선조사를 행하였다. 이 자외선광원으로서는 고압수은등을 사용하였다. 이 광원으로부터의 자외선에는 300nm 이하의 원자외선을 포함하고 있다. 이 자외선조사의 강도는 25mW／cm²로 설정하였다.

그리고, 2초후에 자외선조사를 계속시키면서 베이크플레이트를 승온하고, 120초후에 180℃로 하였다. 이 처리에서의 자외선조사량은 3J／cm²이고, 평균승온속도는 0.67℃／초이다. 이와 같이 하면 포토레지스트의 블리치와 경화가 이루어지고, 옐로의 색필터 소체가 형성하된다.

다음에, 다시 표면을 HMDS처리하여 소수성화하였다.

그 후, 동일하게 상기 제3의 염료함유 포토레지스트를 전술한 표면처리를 행한 기체면상에 회전도포 이른바 스핀코트에 의해 도포하였다.

다음에, 90℃에서 1분간의 프리베이크, 즉 용제제거를 행하였다.

그 후 i선 스텝에서 포토레지스트층의 패턴노광을 행하고, 3％의 TMAH수용액으로 현상함으로써, 시안의 색필터 소체를 형성하는 포토레지스트패턴을 형성하였다.

그 후, Si기체를 100℃로 설정한 베이크플레이트상에 재치하는 동시에 자외선조사를 행하였다. 이 자외선광원으로서는 고압수은등을 사용하였다. 이 광원으로부터의 자외선에는 300nm 이하의 원자외선을 포함하고 있다. 이 자외선조사의 강도는 25mW／cm²로 설정하였다.

그리고, 2초후에 자외선조사를 계속시키면서 베이크플레이트를 승온하고, 120초후에 180℃로 하였다. 이 처리에서의 자외선조사량은 3J／cm²이고, 평균승온속도는 0.67℃／초이다. 이와 같이 하면 포토레지스트의 블리치와 경화가 이루어지고, 시안의 색필터 소체가 형성된다.

이와같이 하여, 각 색 즉 마젠타, 옐로, 시안의 색 필터소체가 배치된 목적으로 하는 색필터(13)를 고체촬상장치의 보호막(12)상에 형성하였다.

그리고, 실시예 1에 있어서는 제1, 제2 및 제3의 염료함유 포토레지스트의 순으로 각 색필터 소체의 형성을 행한 경우이지만, 이 색필터 소체의 형성은 그 순서에 구애받지 않는 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 자외선조사량을 20J／cm² 이하로 하는 것이지만, 이것은 이 범위로 함으로써 자외선조사에 의한 색필터의 흡광도의 변화를 작게 억제할 수 있는 것을 인정한 것에 의한다.

즉, 도 5는 유리기판상에 가장 흡광도가 변화하기 쉬운 마젠타의 색소를 포함하는 상기 실시예에 있어서의 제1의 염료함유의 포토레지스트를 도포한 경우에 있어서의 자외선조사량 〔J／cm²〕에 대한 흡광도를 측정한 결과를 나타낸 것으로 초기의 값 0.72이 자외선조사량을 증가시키는 만큼 크게 흡광도가 변화하게 되지만, 20J／cm² 이하에 있어서는 그 변화를 20％ 이하로 멈추게 할 수 있는 것을 인정한 것에 의한다.

또, 본 발명에 있어서는, 포토레지스트의 경화처리를 위한 승온의 개시온도 T₀를 60℃∼140℃로 선정하는 것이지만, 이것은 60℃미만에서는 그 후의 승온에 요하는 시간이 길어짐으로써 작업성이 낮아지고, 공업적으로 불리하게 됨으로써 140℃를 넘으면 감광제의 열분해가 현저히 생기기 시작하고, 자외선조사에 의한 블리치효과가 양호하게 행해지지 않게 되고, 포토레지스트중의 감광제의 모색(母色), 구체적으로는 황색이 남고, 색필터로서 광학적 특성을 저하시키는 것을 인정한 것에 의한다.

또, 그 평균승온속도를 1.5℃／초 이하로 선정하는 것은, 그 범위라면 전술한 자외선조사의 효과와 함께 그 염료의 함유량을 10∼50중량％로 함에도 불구하고, 포토레지스트패턴에 변형이 발생하는 것이 회피되는 것에 의한다.

그리고, 그 승온가열의 최종온도 T_F를 160℃∼220℃로 함으로써 포토레지스트의 경화를 확실히 행할 수 있고, 내용제성이 우수한 필터소체를 형성할 수 있었다.

전술한 바와 같이, 본 발명방법에 의해 형성된 색필터는, 각 색필터 소체가 우수한 선예도를 가지고, 변형이 생기는 일이 없고, 또 우수한 색순도를 가지고 형성할 수 있었다.

이것은, 상기 모든 조건의 설정과 포토레지스트의 열경화의 승온개시전 또는 승온초기에 있어서 자외선조사를 행하도록 한 것, 즉 블리치가 효과적으로 이루어지도록 하고, 또한 그 자외선조사가 이루어진 상태에서 승온가열을 행하도록 함으로써 포토레지스트의 경화가 촉진되므로, 그 승온속도는 비교적 빠른 1.5℃／초보다 낮은 속도라면 변형을 초래하는 일이 없고, 또 그 승온종료온도 즉 최고가열온도를 160℃∼220℃ 라고 하는 포토레지스트의 경화를 완전히 행할 수 있는 높은 온도로 높일 수 있고, 혼색의 회피, 안정성을 도모할 수 있는 것에 의한다고 생각된다.

그리고, 전술한 예에서는 제1∼제3의 염료함유의 포토레지스트에 있어서는, 열경화제를 첨가한 경우이지만, 이 열경화제는 반드시 첨가하는 것은 아니다. 그리고, 이와 같이 열경화제의 첨가를 회피함으로써, 이 열경화제의 첨가에 의한 저장안정(貯藏安定)을 저하시킬 우려를 회피할 수 있다.

또, 본 발명에 의한 색필터를 사용하는 고체촬상장치는 도 1에서 나타낸 예에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 반도체기체(1)가 p형인 구성에 의한 고체촬상장치에 적용할 수도 있고, 또 표면전하전송형에 한정되지 않고 내장형(內藏型) CCD고체촬상장치 등에 적용할 수 있고, 또한 고체촬상장치에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 액정표시장치 등에 적용할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의한 색필터의 제조방법에 의하면, 각 색필터 소체가 우수한 선예도를 가지고, 변형이 생기는 일이 없고, 또 우수한 색순도를 가지고 형성할 수 있고, 또 각 필터소체의 안정성을 도모할 수 있으므로, 광학적 특성 및 기계적 특성이 우수하고, 신뢰성이 높은 색필터를 수율좋게 제조할 수 있는 것이다.

포토레지스트를 경화시키기 위한 가열이, 블리치를 행하기 위한 대부분의 자외선 조사와 최소한 부분적으로 중복되도록 행해지므로, 작업시간을 단축시키는 것을 물론 작업성을 향상시키는 것이 가능하다.

경화를 위한 가열비가 상대적으로 낮은 값을 갖고, 그로 인해 가열이 예로써 기재된 베이킹 플레이트에서 실행될 수 있으므로, 자외선 조사와 동시에 가열을 실행하기 어려운 오븐 가열이 야기하는 불편함을 회피할 수 있다. 이는 색 필터를 생산하기 위한 작업에 연속성과 단순성을 부여할 수 있어 결과적으로 대량 생산성을 증가시킬 수 있고 코스트를 낮출 수 있다.

도 1은 본 발명의 제조방법에 의한 색필터를 사용하는 고체촬상장치의 일예의 요부(要部)의 개략 단면도.

도 2는 본 발명의 제조방법에 의한 색필터의 각 색필터 소체의 배치의 일예를 나타낸 배치패턴도.

도 3은 본 발명의 제조방법의 온도프로그래밍도.

도 4 (A)∼(G)는, 본 발명의 제조방법의 일예의 공정도.

도 5는 본 발명제조방법의 설명에 제공하는 포토레지스트 흡광도(吸光度)의 자외선조사량에 대한 의존성을 나타낸 도면.

〈도면의 주요부분에 관한 부호의 설명〉

1 : 반도체기체, 2 : 제1의 웰영역, 3 : 불순물도입영역

4 : 정전하(靜電荷)축적영역, 5 : 수광부, 6 : 수직시프트레지스터

7 : 제2의 웰영역, 8 : 전송영역, 9 : 절연층, 10 : 전송전극

11 : 차광막, 11w : 수광창(受光窓), 12 : 보호막, 13 : 색필터

14 : 채널스톱영역

Claims (14)

1. 염료를 10∼50중량％ 함유하는 포지티브형 포토레지스트를, 기체상에 도포하는 공정과, 패턴노광(露光)공정과, 현상공정과를 거쳐 소요의 패턴의 염료함유의 포토레지스트층을 형성하는 스텝과,

   이 염료함유 포토레지스트층을 경화시켜 소요의 색필터 소체(素體)를 형성하는 스텝과로 이루어지고,

   상기 경화시키는 스텝은, 포토레지스트층을 자외선을 조사(照射)하면서 승온가열하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 색필터의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 포토레지스트층에 대하여 조사하는 자외선의 파장은, 320nm이하의 파장의 광을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 색필터의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 포토레지스트층에 대하여 조사하는 자외선의 조사량은, 20J／cm² 이하로 하는 것을 특징으로 하는 색필터의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 포토레지스트층에 대한 상기 승온가열의 개시온도는, 60℃∼140℃로 하는 것을 특징으로 하는 색필터의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 포토레지스트층에 대한 상기 승온가열의 종료온도는, 160℃∼220℃로 하는 것을 특징으로 하는 색필터의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 포토레지스트층에 대한 상기 승온가열의 평균승온속도는, 1.5℃／초 이하로 하는 것을 특징으로 하는 색필터의 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 포토레지스트층에 대한 상기 승온가열은 불활성분위기내에서 행하는 것을 특징으로 하는 색필터의 제조방법.
8. 기체상에 전자(電子)소체를 형성하는 스텝과,

   염료를 10∼50중량% 함유하는 포지티브형 포토레지스트를, 상기 전자소체상에 도포하는 스텝과,

   패턴노광공정과 현상공정과를 거쳐 소요의 패턴의 염료함유의 포토레지스트층을 형성하는 스텝과,

   이 염료함유 포토레지스트층을 경화시켜 소요의 색필터 소체를 형성하는 스텝과로 이루어지고,

   상기 경화시키는 스텝은, 포토레지스트층을 자외선을 조사하면서 승온가열하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 제조방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 포토레지스트층에 대하여 조사하는 자외선의 파장은, 320nm이하의 파장의 광을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전자장치의 제조방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 포토레지스트층에 대하여 조사하는 자외선의 조사량은, 20J/cm² 이하로 하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 제조방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 포토레지스트층에 대한 상기 승온가열의 개시온도는, 60℃∼140℃로 하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 제조방법.
12. 제8항에 있어서, 상기 포토레지스트층에 대한 상기 승온가열의 종료온도는, 160℃∼220℃로 하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 제조방법.
13. 제8항에 있어서, 상기 포토레지스트층에 대한 상기 승온가열의 평균승온속도는, 1.5℃/초 이하로 하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 제조방법.
14. 제8항에 있어서, 상기 포토레지스트층에 대한 상기 승온가열은 불활성분위기내에서 행하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 제조방법.