JP2001033619A - Method for forming color filter and manufacture of solidstate image picking-up element - Google Patents
Method for forming color filter and manufacture of solidstate image picking-up elementInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子や液
晶表示装置等において用いられるカラーフィルタに係
り、特に赤、緑、青の原色の色フィルタからなるカラー
フィルタの形成方法、およびこの方法を用いた固体撮像
素子の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color filter used in a solid-state image pickup device or a liquid crystal display device, and more particularly to a method of forming a color filter composed of red, green, and blue primary color filters, and a method thereof. The present invention relates to a method for manufacturing a used solid-state imaging device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、固体撮像素子においては、その受
光センサ部上に形成される色フィルタが、染色法に代わ
ってカラーレジスト法と称される色素含有感光性樹脂法
で形成されるようになってきている。これは、カラーレ
ジスト法（色素含有感光性樹脂法）は染色工程が不要で
あることなどから、製造上のメリットが大きいからであ
る。2. Description of the Related Art In recent years, in a solid-state imaging device, a color filter formed on a light receiving sensor portion is formed by a dye-containing photosensitive resin method called a color resist method instead of a dyeing method. It has become to. This is because the color resist method (dye-containing photosensitive resin method) does not require a dyeing step, and therefore has a great advantage in manufacturing.
【０００３】また、特にレジストにポジ型のものを用
い、色素に染料を用いたポジ型染料系のカラーレジスト
は、固体撮像素子のカラーフィルタのような微細なカラ
ーフィルタの形成に適した方法であるため、シアン〔Ｃ
Ｙ〕、マゼンタ〔ＭＧ〕、イエロー〔ＹＥ〕からなる補
色系のカラーフィルタとして固体撮像素子に用いられて
いる。In addition, a positive dye-based color resist using a positive resist as a resist and a dye as a dye is a method suitable for forming a fine color filter such as a color filter of a solid-state imaging device. Because of this, cyan [C
Y], magenta [MG] and yellow [YE] are used in solid-state imaging devices as complementary color filters.
【０００４】ところで、デジタルスチルカメラの普及と
高画質化に伴い、ポジ型染料系カラーレジストによって
色再現性の良好な赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の原色
系カラーフィルタを形成したいという要求があり、その
開発が進められている。With the spread of digital still cameras and higher image quality, red (R), green (G), and blue (B) primary color filters having good color reproducibility have been developed using positive dye color resists. There is a demand to form it, and its development is underway.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなポジ型染料系カラーレジストで原色系のカラーフィ
ルタを形成しようとした場合、このカラーレジストをパ
ターニングするのに必要な露光量が著しく高くなってし
まい、結果として精度の良いパターニングが困難になる
といった不都合を生じていた。However, when an attempt is made to form a primary color filter using such a positive dye color resist, the amount of exposure necessary for patterning the color resist becomes extremely high. As a result, there has been a problem that it is difficult to perform accurate patterning.
【０００６】すなわち、もともとカラーレジストの場
合、レジスト中に色素を大量に含有させるためレジスト
の感度が大幅に低下する。したがって、このような感度
低下の影響を避けるため、ポジ型に比べ感度の高いネガ
型のレジストを使用するのが一般的なのである。That is, in the case of a color resist, the sensitivity of the resist is significantly reduced because a large amount of dye is contained in the resist. Therefore, in order to avoid the influence of such a decrease in sensitivity, it is common to use a negative resist having higher sensitivity than a positive resist.
【０００７】例えば赤、緑、青形成用のレジストとして
は、バインダー樹脂に多感応アクリル系モノマー、光重
合開始剤、顔料を加えて形成された顔料分散型のアクリ
ル系ネガ型レジストが広く普及している。このレジスト
は、顔料を加えない場合、微細加工用に普及しているノ
ボラック系ポジ型レジスト（ノボラック樹脂にナフトキ
ノンジアジド系感光剤を加えて形成されたレジスト）の
１００倍以上の感度を有している。For example, as a resist for forming red, green, and blue, a pigment-dispersed acrylic negative resist formed by adding a multi-sensitive acrylic monomer, a photopolymerization initiator, and a pigment to a binder resin has been widely used. ing. This resist has no more than 100 times the sensitivity of a novolak-based positive resist (a resist formed by adding a naphthoquinonediazide-based photosensitizer to a novolak resin), which is widely used for microfabrication when no pigment is added. I have.
【０００８】しかしながら、前記の顔料分散型のアクリ
ル系ネガ型レジストで固体撮像素子用の微細な色フィル
タを形成した場合には、レジストの解像度不足や得られ
るレジストパターンのレジストエッジ形状が逆テーパ状
になること、さらには顔料の現像残渣による影響などに
より、画素間の混色や感度不均一が起こり、これにより
固体撮像素子の画質が著しく低下してしまう。したがっ
て、このような理由から、前述したように解像度の良好
なポジ型レジストにより、原色系（赤、緑、青）のカラ
ーフィルタを形成することが望まれているのである。However, when a fine color filter for a solid-state imaging device is formed of the above-mentioned pigment-dispersed acrylic negative resist, the resolution of the resist is insufficient, and the resist edge shape of the obtained resist pattern is inversely tapered. In addition, due to the influence of the development residue of the pigment, etc., color mixing between pixels and non-uniform sensitivity occur, thereby significantly lowering the image quality of the solid-state imaging device. For these reasons, it is desired to form a primary color (red, green, blue) color filter using a positive resist having good resolution as described above.
【０００９】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、色素含有のポジ型レジス
トを用いて原色系（赤、緑、青）のカラーフィルタを良
好に形成することのできる、カラーフィルタの形成方法
およびこの方法を用いた固体撮像素子の製造方法を提供
することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to form a primary color (red, green, blue) color filter using a dye-containing positive resist. It is an object of the present invention to provide a method for forming a color filter and a method for manufacturing a solid-state imaging device using the method.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決すべく鋭意研究を進めた結果、以下の知見を得た。
赤、緑、青のカラーレジストにおいては、一般に緑のレ
ジストの感度が最も低くなる。これは、緑レジストに添
加されるＣＹ系の色素とＹＥ系の色素が共にパターニン
グのために必要な近紫外線を大きく吸収してしまうため
である。これに対して、赤レジストおよび青レジストに
ついては、色素の選択によっては実用的な感度を有する
カラーレジストを作製することができる。Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have obtained the following knowledge.
In red, green, and blue color resists, the sensitivity of the green resist is generally the lowest. This is because both the CY dye and the YE dye added to the green resist greatly absorb near-ultraviolet rays necessary for patterning. On the other hand, for the red resist and the blue resist, a color resist having practical sensitivity can be produced depending on the selection of the dye.
【００１１】また、カラーレジストの感度を決める重要
な要因としては、前記の色素の違いとともにレジストの
膜厚が挙げられる。すなわち、同じレジストであれば、
膜厚が薄いほどパターニングに必要な露光量が少なくな
るのである。ところが、必要な分光特性を得るにはカラ
ーレジスト中に規定量の色素が必要であり、緑フィルタ
のみの膜厚を実効的に薄くしてしまうようなことはでき
ない。An important factor that determines the sensitivity of a color resist is the thickness of the resist as well as the difference between the dyes. That is, if the same resist,
The smaller the film thickness, the smaller the amount of exposure required for patterning. However, in order to obtain the required spectral characteristics, a specified amount of dye is required in the color resist, and it is impossible to effectively reduce the thickness of the green filter alone.
【００１２】このような知見を基に、本発明者は本発明
を完成させた。すなわち、本発明のカラーフィルタの形
成方法では、赤、緑、青の３色からなるカラーフィルタ
パターンを互いに隣接した状態で繰り返して形成するカ
ラーフィルタの形成方法において、前記の各カラーフィ
ルタパターンの材料として色素含有のポジ型レジストを
用い、これら色素含有のポジ型レジストのうち赤と青の
ポジ型レジストをそれぞれ塗布しパターニングして赤フ
ィルタと青フィルタとをそれぞれ形成し、これら赤フィ
ルタと青フィルタとを形成した後、緑のポジ型レジスト
を塗布し前記赤フィルタと青フィルタとの間に位置する
ようにしてパターニングして緑フィルタを形成すること
を前記課題の解決手段とした。Based on such findings, the present inventors have completed the present invention. That is, in the method of forming a color filter according to the present invention, in the method of forming a color filter in which color filter patterns of three colors of red, green, and blue are repeatedly formed adjacent to each other, A dye-containing positive resist is used as the positive and negative resists, and the red and blue positive resists are coated and patterned to form a red filter and a blue filter, respectively. And forming a green filter by applying a green positive resist and patterning it between the red and blue filters to form a green filter.
【００１３】本発明の固体撮像素子の製造方法では、前
記のカラーフィルタの形成方法を用いたことを前記課題
の解決手段とした。In the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the use of the above-described method of forming a color filter is a means for solving the above-mentioned problem.
【００１４】これらの方法によれば、赤、緑、青の色素
をそれぞれ含有したポジ型レジストのうち、赤と青のポ
ジ型レジストをそれぞれ塗布しパターニングして赤フィ
ルタと青フィルタとをそれぞれ形成し、その後、緑のポ
ジ型レジストを塗布し、さらにこれを前記赤フィルタと
青フィルタとの間に位置するようにしてパターニング
し、緑フィルタを形成するので、塗布後の緑のポジ型レ
ジストは、パターニング後に緑フィルタとして残る位置
となる赤フィルタと青フィルタとの間においては通常の
膜厚に塗布されるものの、露光後現像によって除去され
る部分では既にパターニングされた赤フィルタと青フィ
ルタとの上に形成されているため、レジストの流動性に
よってその膜厚が赤フィルタと青フィルタとの間に比べ
十分に薄くなる。According to these methods, of the positive resists containing red, green, and blue dyes, respectively, red and blue positive resists are applied and patterned to form red and blue filters, respectively. After that, a green positive resist is applied, and is further patterned so as to be located between the red filter and the blue filter, thereby forming a green filter. Although the red filter and the blue filter, which remain as green filters after patterning, are coated with a normal film thickness, the portions removed by development after exposure are the same as those of the already patterned red and blue filters. Since it is formed on the upper side, the thickness of the resist becomes sufficiently smaller than that between the red filter and the blue filter due to the fluidity of the resist.
【００１５】したがって、露光部分が除去されるポジ型
の緑レジストは、除去される部分である赤フィルタおよ
び青フィルタの上ではその膜厚が薄くなっているためパ
ターニングに必要な露光量が少なくてすみ、一方、赤フ
ィルタと青フィルタとの間にて通常の膜厚に塗布された
緑レジストは、露光されずにそのまま残されることから
感度が低くても何等支障がないものとなる。よって、赤
フィルタと青フィルタとを形成した後、緑フィルタを形
成することにより、緑レジストの感度に関係なくこれら
赤、青、緑のフィルタからなる原色系カラーフィルタを
良好に形成することが可能になる。Therefore, the positive type green resist from which the exposed portion is removed has a small thickness on the red filter and the blue filter, which are portions to be removed, and therefore requires a small amount of exposure for patterning. On the other hand, the green resist applied to a normal film thickness between the red filter and the blue filter is left without being exposed, so that there is no problem even if the sensitivity is low. Therefore, by forming a green filter after forming a red filter and a blue filter, it is possible to satisfactorily form a primary color filter composed of these red, blue and green filters regardless of the sensitivity of the green resist. become.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図１、図２は、本発明の一実施形態例を示す図であり、
ＣＣＤ固体撮像素子におけるカラーフィルタの形成方法
を示す図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.
1 and 2 are diagrams showing an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a diagram illustrating a method of forming a color filter in a CCD solid-state imaging device.
【００１７】まず、図１の（１）に示すように、ＣＣＤ
固体撮像素子の基本構造を作製したシリコン基板１を用
意する。すなわち、このシリコン基板１の表層部には、
複数の受光センサ部２…がマトリックス状に配列形成さ
れており、受光センサ部２…からなる列の一方の側部に
は、ＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ３が形成されてい
る。垂直転送レジスタ３は、シリコン基板１に形成され
た転送チャネル領域４と、その上のゲート絶縁膜５と、
ゲート絶縁膜５上にて電荷転送方向に配列形成された多
結晶シリコン等からなる複数の転送電極６とによって構
成されたものである。垂直転送レジスタ３上には、層間
絶縁膜（図示略）を介してＡｌ等からなる遮光膜７が形
成され、さらに全面に層間絶縁膜８および平坦化膜９が
形成されている。First, as shown in FIG.
A silicon substrate 1 on which a basic structure of a solid-state imaging device has been prepared is prepared. That is, the surface layer of the silicon substrate 1
A plurality of light receiving sensor units 2 are arranged in a matrix, and a vertical transfer register 3 having a CCD structure is formed on one side of a row including the light receiving sensor units 2. The vertical transfer register 3 includes a transfer channel region 4 formed on the silicon substrate 1, a gate insulating film 5 thereon,
A plurality of transfer electrodes 6 made of polycrystalline silicon or the like are arranged on the gate insulating film 5 in the charge transfer direction. On the vertical transfer register 3, a light-shielding film 7 made of Al or the like is formed via an interlayer insulating film (not shown), and an interlayer insulating film 8 and a flattening film 9 are further formed on the entire surface.
【００１８】このような構成を有したシリコン基板１を
用意したら、本例ではその平坦化膜９上に１色目のレジ
ストとして赤のポジ型レジスト（図示略）をスピンコー
ト法で塗布し、さらにこれをプリベーク処理した後、ｉ
線ステッパによって露光量１９２０ｍＪ／ｃｍ2 の条件
で露光する。続いて、ＴＭＡＨ水溶液で現像して不要部
分を除去することにより所望形状にパターニングし、さ
らに紫外線を全面照射してレジスト中の感光剤を分解さ
せ、その後ポストベーク処理を行うことにより、図１の
（１）に示したように赤レジストからなる厚さ１．８μ
ｍのストライプ状の赤フィルタ１０を複数列形成する。After the silicon substrate 1 having such a structure is prepared, in this example, a red positive resist (not shown) is applied as a first color resist on the flattening film 9 by a spin coating method. After pre-baking this, i
Exposure is performed by a linear stepper at an exposure amount of 1920 mJ / cm 2 . Subsequently, by developing with an aqueous solution of TMAH to remove unnecessary portions, patterning into a desired shape is performed, and further, the entire surface is irradiated with ultraviolet rays to decompose the photosensitive agent in the resist, and then, post-baking is performed, thereby performing the post-baking process shown in FIG. As shown in (1), 1.8 μm thick made of red resist
A plurality of m striped red filters 10 are formed.
【００１９】ここで、赤のポジ型レジストとしては、以
下の組成を有するものを用いる。 〔カラーレジスト組成〕 ＨＰＲ２０４ＥＳ−Ｚ（２３ＣＰ）； １００重量部 （ナフトキノンジアジド系ポジ型レジスト、冨士フィル
ムオーリン株式会社製） ヘキサメトキシメチルメラミン ； １重量部 （熱硬化剤） ＤＭＦ ； ２０重量部 （色素溶解助剤） 色素 ； ８重量部 （ただし、色素については、図３に示す＜ＭＧ色素＞と
＜ＯＲＡＮＧＥ色素＞とを、１対１の割合で混合したも
のを用いた。）Here, a red positive resist having the following composition is used. [Color resist composition] HPR204ES-Z (23CP); 100 parts by weight (naphthoquinonediazide-based positive resist, manufactured by Fuji Film Orin Co., Ltd.) hexamethoxymethylmelamine; 1 part by weight (thermosetting agent) DMF; 8 parts by weight (However, as for the dye, a mixture of <MG dye> and <ORANGE dye> shown in FIG. 3 at a ratio of 1: 1 was used.)
【００２０】次に、このようにして形成した赤フィルタ
１０…を覆って、前記平坦化膜９上に２色目のレジスト
として青のポジ型レジストをスピンコート法で塗布し、
青のレジスト膜１１を形成する。ここで、青のポジ型レ
ジストとしては、前記の〔カラーレジスト組成〕と同様
の組成であり、色素のみを前記＜ＭＧ色素＞と＜ＯＲＡ
ＮＧＥ色素＞とから図４に示す＜ＢＬＵＥ色素＞に代え
たものを用いる。Next, a blue positive resist as a second color resist is applied by spin coating on the flattening film 9 to cover the red filters 10 formed in this manner.
A blue resist film 11 is formed. Here, the blue positive resist has the same composition as that of the above-mentioned [color resist composition], and only the dye is <MG dye> and <ORA.
NGE dye> and <BLUE dye> shown in FIG.
【００２１】このようにして青のレジスト膜１１を形成
すると、赤フィルタ１０、１０間においてはこのレジス
ト膜１１の膜厚ｂ1 が所望する膜厚となるものの、青の
ポジ型レジストの流動性によってこの青のポジ型レジス
トが平坦化膜９の全面でほぼ同じ高さとなるように塗布
されることから、赤フィルタ１０上においてはその膜厚
ｂ2 が前記膜厚ｂ1 に比べ格段に薄くなる。ただし、青
のレジスト膜１１が赤フィルタ１０にオーバーラップす
る部分の近傍における、青のレジスト膜１１の膜厚ｂ3
は、青のポジ型レジストの粘性の影響で前記膜厚ｂ1 に
比べやや厚くなる。When the blue resist film 11 is formed in this manner, the thickness b 1 of the resist film 11 between the red filters 10 and 10 becomes a desired thickness, but the fluidity of the blue positive resist is reduced. by the fact that the positive resist of the blue is applied so as to be substantially flush with the entire surface of the planarization film 9, on the red filter 10 is much thinner than that of the thickness b 1 whose thickness b 2 Become. However, the thickness b 3 of the blue resist film 11 in the vicinity of the portion where the blue resist film 11 overlaps the red filter 10
It is slightly thicker than the thickness b 1 under the influence of the viscosity of the positive resist and blue.
【００２２】次いで、青のレジスト膜１１をプリベーク
処理した後、ｉ線ステッパによって露光量８４０ｍＪ／
ｃｍ2 の条件で所望形状のパターンに露光する。続い
て、ＴＭＡＨ水溶液で現像して不要部分を除去すること
により所望形状にパターニングし、さらに紫外線を全面
照射してレジスト中の感光剤を分解させ、その後ポスト
ベーク処理を行うことにより、図１の（３）に示したよ
うに青レジストからなる厚さ２．０μｍのストライプ状
の青フィルタ１２を、赤フィルタ１０の一方の側に位置
させた状態で複数列形成する。Next, after the blue resist film 11 is pre-baked, an exposure amount of 840 mJ /
Exposure is performed under a condition of cm 2 into a pattern having a desired shape. Subsequently, by developing with an aqueous solution of TMAH to remove unnecessary portions, patterning into a desired shape is performed, and further, the entire surface is irradiated with ultraviolet rays to decompose the photosensitive agent in the resist, and then, post-baking is performed, thereby performing the post-baking process shown in FIG. As shown in (3), a plurality of stripes of blue filters 12 made of a blue resist and having a thickness of 2.0 μm are formed on one side of the red filter 10.
【００２３】このとき、前述したように青のレジスト膜
１１が赤フィルタ１０とオーバーラップする部分の近傍
では、その膜厚ｂ3 が青フィルタ形成位置における膜厚
ｂ1に比べやや厚くなっていることから、この膜厚ｂ3
部分を良好に感光させるべく、本来必要とされる露光
量、すなわち膜厚ｂ1 のレジスト膜１１のみを露光する
場合の露光量に比べ、青フィルタ１２パターニングのた
めの露光量を大きくする必要がある。[0023] At this time, in the vicinity of the portion overlapping the resist film 11 is red filter 10 and blue as described above, the thickness b 3 is slightly thicker than the thickness b 1 in the blue filter forming position Therefore, this film thickness b 3
In order to satisfactorily expose the portion, it is necessary to increase the exposure amount required for patterning the blue filter 12 as compared with the exposure amount originally required, that is, the exposure amount when only the resist film 11 having the thickness b 1 is exposed. is there.
【００２４】したがって、２色目を形成するレジスト
は、１色目よりも感度の高いものを使用することが好ま
しく、この観点から、本例のごとく一般的には赤より感
度の高い青を２色目とすることが望ましいのである。た
だし、赤レジストと青レジストとの感度差は使用する色
素によっても異なり、またこの感度差もそれほど大きく
はないため、後述するようにその形成の順番を入れ替え
ても支障はない。Therefore, it is preferable to use a resist having a higher sensitivity than that of the first color as the resist for forming the second color. From this viewpoint, generally, blue having higher sensitivity than red is used as the second color. It is desirable to do so. However, the difference in sensitivity between the red resist and the blue resist differs depending on the dye used, and since this difference in sensitivity is not so large, there is no problem even if the order of formation is changed as described later.
【００２５】次いで、このようにして形成した赤フィル
タ１０…、青フィルタ１２…を覆って、前記平坦化膜９
上に３色目のレジストとして緑のポジ型レジストをスピ
ンコート法で塗布し、緑のレジスト膜１３を形成する。
ここで、緑のポジ型レジストとしては、前記の〔カラー
レジスト組成〕と同様の組成であり、色素のみを前記＜
ＭＧ色素＞と＜ＯＲＡＮＧＥ色素＞とから、図５に示す
＜ＹＥ色素＞と＜ＣＹ色素＞とを１対１の割合で混合し
たものに代えて用いる。Next, the flattening film 9 is covered with the red filters 10 and blue filters 12 thus formed.
A green positive resist is applied as a third color resist by spin coating to form a green resist film 13.
Here, the green positive resist has the same composition as that of the above-mentioned [color resist composition], and only the dye is mixed with the above <
The “MG dye” and the “ORANGE dye” are used in place of a mixture of the <YE dye> and the <CY dye> shown in FIG. 5 at a ratio of 1: 1.
【００２６】このようにして緑のレジスト膜１３を形成
すると、赤フィルタ１０と青フィルタ１２との間におい
てはこのレジスト膜１３の膜厚ｇ1 が所望する膜厚とな
るものの、前述したようにレジストの流動性によって該
レジストが平坦化膜９の全面でほぼ同じ高さとなるよう
に塗布されることから、赤フィルタ１０上、および青フ
ィルタ１２上においてはその膜厚ｇ2 が前記膜厚ｇ1 に
比べ格段に薄くなる。ただし、先の場合と同様に、緑の
レジスト膜１３が赤フィルタ１０、青フィルタ１２にそ
れぞれオーバーラップする部分の近傍における、緑のレ
ジスト膜１３の膜厚ｇ3 は、緑のポジ型レジストの粘性
の影響で前記膜厚ｇ1 に比べやや厚くなる。When the green resist film 13 is formed in this manner, the thickness g 1 of the resist film 13 between the red filter 10 and the blue filter 12 becomes a desired thickness, but as described above. Since the resist is applied so as to have substantially the same height over the entire surface of the flattening film 9 due to the fluidity of the resist, the film thickness g 2 on the red filter 10 and the blue filter 12 is equal to the film thickness g. It is much thinner than 1 . However, as with the previous, green resist film 13 is red filter 10, in the vicinity of the portion overlapping each blue filter 12, the thickness g 3 green resist film 13, the green positive resist slightly thicker than the thickness g 1 under the influence of viscosity.
【００２７】次いで、緑のレジスト膜１３をプリベーク
処理した後、ｉ線ステッパによって露光量２５２０ｍＪ
／ｃｍ2 の条件で所望形状のパターンに露光する。続い
て、ＴＭＡＨ水溶液で現像して不要部分を除去すること
により所望形状にパターニングし、さらに紫外線を全面
照射してレジスト中の感光剤を分解させ、その後ポスト
ベーク処理を行うことにより、図２の（４）に示したよ
うに緑レジストからなる厚さ２．２μｍのストライプ状
の緑フィルタ１４を、赤フィルタ１０と青フィルタ１２
との間に位置させた状態で複数列形成する。Next, after pre-baking the green resist film 13, an exposure amount of 2520 mJ is applied by an i-line stepper.
/ Cm 2 to expose a pattern of a desired shape. Subsequently, by developing with an aqueous solution of TMAH to remove unnecessary portions, patterning into a desired shape is performed, and further, the entire surface is irradiated with ultraviolet rays to decompose the photosensitive agent in the resist, and then, post-baking is performed, thereby performing the process shown in FIG. As shown in (4), a stripe-shaped green filter 14 of 2.2 μm thickness made of a green resist is replaced with a red filter 10 and a blue filter 12.
And a plurality of rows are formed in a state where they are located between.
【００２８】このとき、前述したように緑のレジスト膜
１３が赤フィルタ１０あるいは青フィルタ１２とオーバ
ーラップする部分の近傍では、その膜厚ｇ3 が緑フィル
タ形成位置における膜厚ｇ1 に比べやや厚くなっている
ことから、先の青フィルタ１２のパターニングのための
露光と同様に、この膜厚ｇ3 部分を良好に感光させるべ
く、本来必要とされる露光量、すなわち膜厚ｇ1 のレジ
スト膜１３のみを露光する場合の露光量に比べ、緑フィ
ルタ１４パターニングのための露光量を大きくする必要
がある。[0028] At this time, in the vicinity of the green resist film 13 is red filter 10 or the blue filter 12 and the overlapping portion as described above, rather than its thickness g 3 is the thickness g 1 in the green filter forming position Since the film thickness is large, similarly to the exposure for patterning the blue filter 12, in order to satisfactorily expose the film thickness g 3 portion, the exposure amount originally required, that is, the resist having the film thickness g 1 It is necessary to increase the exposure for patterning the green filter 14 compared to the exposure when only the film 13 is exposed.
【００２９】この後、図２の（５）に示すように、赤フ
ィルタ１０、青フィルタ１２、緑フィルタ１４からなる
原色系のカラーフィルタの上に、従来と同様の方法によ
ってマイクロレンズ１４を形成し、固体撮像素子を得
る。Thereafter, as shown in FIG. 2 (5), a microlens 14 is formed on a primary color filter composed of a red filter 10, a blue filter 12, and a green filter 14 by a method similar to the conventional one. Then, a solid-state imaging device is obtained.
【００３０】このような赤、青、緑からなる原色系のカ
ラーフィルタを形成する固体撮像素子の製造方法にあっ
ては、緑のレジスト膜１３が、パターニング後に緑フィ
ルタ１４として残る位置となる赤フィルタ１０と青フィ
ルタ１２との間においては通常の膜厚に塗布されるもの
の、露光後現像によって除去される部分では既にパター
ニングされた赤フィルタ１０と青フィルタ１２との上に
形成されているため、レジストの流動性によってその膜
厚が赤フィルタ１０と青フィルタ１２との間に比べ十分
に薄くなる。In the method of manufacturing a solid-state image pickup device for forming a color filter of a primary color system of red, blue and green, the green resist film 13 is located at a position where it remains as a green filter 14 after patterning. Although a normal film thickness is applied between the filter 10 and the blue filter 12, a portion removed by development after exposure is already formed on the patterned red filter 10 and the blue filter 12 after the exposure. The thickness of the resist becomes sufficiently smaller than that between the red filter 10 and the blue filter 12 due to the fluidity of the resist.
【００３１】したがって、露光部分が除去されるポジ型
の緑のレジスト膜１３は、除去される部分である赤フィ
ルタ１０および青フィルタ１２の上ではその膜厚が薄く
なっているためパターニングに必要な露光量が少なくて
すみ、一方、赤フィルタ１０と青フィルタ１２との間に
て通常の膜厚に塗布された緑のレジスト膜１３は、露光
されずにそのまま残されることから感度が低くても何等
支障がないものとなる。よって、赤フィルタ１０と青フ
ィルタ１２とを形成した後、緑フィルタ１４を形成する
ことにより、ポジ型緑レジストの感度に関係なく、これ
ら赤、青、緑のフィルタ１０、１２、１４からなる原色
系カラーフィルタを良好に形成することができる。Therefore, the positive type green resist film 13 from which the exposed portion is removed is necessary for patterning because the thickness of the portion on the red filter 10 and the blue filter 12 which are removed is small. On the other hand, the green resist film 13 applied between the red filter 10 and the blue filter 12 to have a normal film thickness is left unexposed as it is. There will be no hindrance. Therefore, by forming the green filter 14 after forming the red filter 10 and the blue filter 12, the primary colors formed by the red, blue, and green filters 10, 12, and 14 regardless of the sensitivity of the positive type green resist. A system color filter can be favorably formed.
【００３２】なお、前記実施形態例では、赤フィルタ１
０を形成した後、青フィルタ１２を形成するようにした
が、前述したように本発明はこれに限定されることな
く、青フィルタ形成後、赤フィルタを形成するようにし
てもよい。その場合の各フィルタの形成条件としては、
まず、露光量６００ｍＪ／ｃｍ2の条件で露光して厚さ
２．０μｍのストライプ状青フィルタを形成し、次に、
露光量２４００ｎＪ／ｃｍ2 の条件で露光して厚さ１．
８μｍのストライプ状青フィルタを形成し、その後、露
光量２５２０ｍＪ／ｃｍ2 の条件で露光して厚さ２．２
μｍのストライプ状緑フィルタを形成するようにする。In the embodiment, the red filter 1
After forming 0, the blue filter 12 is formed. However, as described above, the present invention is not limited to this, and a red filter may be formed after forming a blue filter. The conditions for forming each filter in that case are as follows:
First, exposure was performed under the conditions of an exposure amount of 600 mJ / cm 2 to form a 2.0 μm-thick striped blue filter.
Exposure was performed under the conditions of an exposure amount of 2400 nJ / cm 2 and a thickness of 1.
An 8 μm striped blue filter was formed, and then exposed under the conditions of an exposure amount of 2520 mJ / cm 2 to a thickness of 2.2.
A μm striped green filter is formed.
【００３３】また、比較のため、前記実施形態例と同様
にして緑のポジ型レジストを１色目のカラーフィルタと
してパターニングすることを試みたが、露光量を３００
０ｍＪ／ｃｍ2 として露光を行っても、２色目、３色目
となる赤フィルタ、青のフィルタを形成すべき部分を現
像・除去することができなかった。Further, for comparison, an attempt was made to pattern a green positive resist as a first color filter in the same manner as in the above-mentioned embodiment, but an exposure amount of 300 was used.
Even when exposure was performed at 0 mJ / cm 2 , the portions where the second and third red filters and blue filters were to be formed could not be developed and removed.
【００３４】また、本発明では、カラーレジスト材料と
して前記実施形態例のものに限定されることなく、ノボ
ラック系樹脂、ポリヒドロキシスチレン系樹脂、カルボ
ン酸基を導入したアクリル系樹脂等のアルカリ水溶液に
可溶な樹脂に、感光剤としてナフトキノンジアジドを添
加してなるカラーレジスト材料が使用可能である。In the present invention, the color resist material is not limited to the color resist material of the above-mentioned embodiment, but may be used in an alkaline aqueous solution such as a novolak resin, a polyhydroxystyrene resin or an acrylic resin having a carboxylic acid group introduced therein. A color resist material obtained by adding naphthoquinonediazide as a photosensitive agent to a soluble resin can be used.
【００３５】また、前記レジストに添加する色素につい
ても、図３、図４、図５に記したものに限定されること
なく、前記レジスト溶液と相溶性の良いものであれば使
用可能である。例えば、油溶性染料、分散染料、酸性染
料等の中から適宜選択されるが、相溶性および色素の耐
熱性等の点で特に好ましく用いられるものとしては、−
ＳＯ2 ＮＨＲ基または−ＳＯ2 ＮＲＲ’基（Ｒ、Ｒ’は
アルキル基またはアリル基およびそれらから誘導される
基）を有する色素である。なお、色フィルタの膜厚が必
要以上に厚くなることを防ぐため、前記レジストに添加
される色素のレジスト固形分に対する添加量について
は、１０〜５０重量％とするのが好ましい。The dye to be added to the resist is not limited to those shown in FIGS. 3, 4 and 5, and any dye having a good compatibility with the resist solution can be used. For example, it is appropriately selected from oil-soluble dyes, disperse dyes, acid dyes, and the like, and particularly preferably used in terms of compatibility and heat resistance of the dye include-
It is a dye having a SO 2 NHR group or a —SO 2 NRR ′ group (R and R ′ are alkyl groups or allyl groups and groups derived therefrom). In order to prevent the film thickness of the color filter from becoming unnecessarily large, the amount of the dye added to the resist relative to the solid content of the resist is preferably 10 to 50% by weight.
【００３６】また、前記実施形態例では各フィルタ、す
なわち赤フィルタ１０、青フィルタ１２、緑フィルタ１
４をストライプ状に形成するとともに、これらを同じ順
に繰り返し形成したが、本発明はこれに限定されること
なく、赤、緑、青の３色からなるカラーフィルタパター
ンを互いに隣接した状態で繰り返して形成する形態であ
ればいずれも本発明の適用範囲であり、具体的には、
赤、緑、青の各フィルタを市松状に配列した形態でも、
また、緑フィルタを市松状に配した、いわゆる「ベイヤ
ー配列」の形態でもよい。In the above embodiment, each filter, namely, the red filter 10, the blue filter 12, and the green filter 1
4 were formed in the form of stripes, and these were repeatedly formed in the same order. However, the present invention is not limited to this, and color filter patterns of three colors of red, green, and blue are repeated in a state of being adjacent to each other. Any form that is formed is within the scope of the present invention, and specifically,
Even if red, green, and blue filters are arranged in a checkered pattern,
Further, a so-called “Bayer arrangement” in which green filters are arranged in a checkered pattern may be used.
【００３７】また、前記実施形態例では、本発明のカラ
ーフィルタの形成方法を固体撮像素子におけるカラーフ
ィルタの形成に適用した例を示したが、本発明のカラー
フィルタの形成方法については、他に例えば液晶表示装
置におけるカラーフィルタの形成に適用することもでき
る。In the above-described embodiment, an example in which the method of forming a color filter of the present invention is applied to the formation of a color filter in a solid-state imaging device has been described. For example, the present invention can be applied to formation of a color filter in a liquid crystal display device.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上説明したように本発明の方法は、
赤、緑、青の色素をそれぞれ含有したポジ型レジストの
うち、赤と青のポジ型レジストをそれぞれ塗布しパター
ニングして赤フィルタと青フィルタとをそれぞれ形成
し、その後、緑のポジ型レジストを塗布し、さらにこれ
を前記赤フィルタと青フィルタとの間に位置するように
してパターニングし、緑フィルタを形成する方法である
から、塗布後の緑のポジ型レジストは、パターニング後
に緑フィルタとして残る位置となる赤フィルタと青フィ
ルタとの間においては通常の膜厚に塗布されるものの、
露光後現像によって除去される部分では、既にパターニ
ングされた赤フィルタと青フィルタとの上に形成されて
いるためレジストの流動性によってその膜厚が赤フィル
タと青フィルタとの間に比べ十分に薄くなる。As described above, the method according to the present invention comprises:
Of the positive resists containing the red, green, and blue dyes, respectively, red and blue positive resists are applied and patterned to form red and blue filters, respectively. It is a method of applying and further patterning it so as to be located between the red filter and the blue filter to form a green filter, so that the green positive resist after application remains as a green filter after patterning. Between the red filter and the blue filter, which are the positions, it is applied to a normal film thickness,
In the portion that is removed by post-exposure development, the film thickness is sufficiently thinner than that between the red and blue filters due to the fluidity of the resist because it is formed on the already patterned red and blue filters. Become.
【００３９】したがって、露光部分が除去されるポジ型
の緑レジストは、除去される部分である赤フィルタおよ
び青フィルタの上ではその膜厚が薄くなっているためパ
ターニングに必要な露光量が少なくてすみ、一方、赤フ
ィルタと青フィルタとの間にて通常の膜厚に塗布された
緑レジストは、露光されずにそのまま残されることから
感度が低くても何等支障がないものとなる。Therefore, the positive type green resist from which the exposed portion is removed has a small film thickness on the red filter and the blue filter, which are portions to be removed, so that the amount of exposure necessary for patterning is small. On the other hand, the green resist applied to a normal film thickness between the red filter and the blue filter is left without being exposed, so that there is no problem even if the sensitivity is low.
【００４０】よって、赤フィルタと青フィルタとを形成
した後、緑フィルタを形成することにより、緑レジスト
の感度に関係なくこれら赤、青、緑のフィルタからなる
原色系カラーフィルタをポジ型レジストによって良好に
形成することができ、これにより例えば顔料分散型のア
クリル系ネガ型レジストを使用した場合に比べて、欠陥
の少ない高画質のカラー表示を可能にするカラーフィル
タを提供することができる。Therefore, by forming a green filter after forming a red filter and a blue filter, a primary color filter composed of these red, blue and green filters can be formed by a positive resist regardless of the sensitivity of the green resist. The color filter can be formed favorably, thereby providing a color filter that enables high-quality color display with less defects as compared with, for example, a case where a pigment-dispersed acrylic negative resist is used.
【図１】（１）〜（３）は、本発明をＣＣＤ固体撮像素
子におけるカラーフィルタの形成方法に適用した場合の
一実施形態例を、工程順に説明するための要部側断面図
である。FIGS. 1 (1) to 1 (3) are cross-sectional views of essential parts for explaining an example of an embodiment in which the present invention is applied to a method of forming a color filter in a CCD solid-state imaging device in the order of steps. .
【図２】（４）、（５）は、本発明の一実施形態例を示
す図であり、図１の（３）に続く工程を順に説明するた
めの要部側断面図である。FIGS. 2 (4) and (5) are views showing one embodiment of the present invention, and are cross-sectional side views of a main part for sequentially explaining steps subsequent to (3) in FIG.
【図３】ＭＧ色素およびＯＲＡＮＧＥ色素の化学構造式
を示す図である。FIG. 3 is a view showing chemical structural formulas of an MG dye and an ORANGE dye.
【図４】ＢＬＵＥ色素の化学構造式を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a chemical structural formula of a BLUE dye.
【図５】ＹＥ色素およびＣＹ色素の化学構造式を示す図
である。FIG. 5 is a view showing chemical structural formulas of a YE dye and a CY dye.
１０…赤フィルタ、１１…青のレジスト膜、１２…青フ
ィルタ、１３…緑のレジスト膜、１４…緑フィルタ10 red filter, 11 blue resist film, 12 blue filter, 13 green resist film, 14 green filter
Claims (4)
タパターンを互いに隣接した状態で繰り返して形成する
カラーフィルタの形成方法であって、 前記の各カラーフィルタパターンの材料として色素含有
のポジ型レジストを用い、 これら色素含有のポジ型レジストのうち赤と青のポジ型
レジストをそれぞれ塗布しパターニングして赤フィルタ
と青フィルタとをそれぞれ形成し、 これら赤フィルタと青フィルタとを形成した後、緑のポ
ジ型レジストを塗布し前記赤フィルタと青フィルタとの
間に位置するようにしてパターニングして緑フィルタを
形成することを特徴とするカラーフィルタの形成方法。1. A method for forming a color filter in which color filter patterns of three colors of red, green and blue are repeatedly formed in a state of being adjacent to each other. Red and blue positive resists of these dye-containing positive resists are applied and patterned to form red and blue filters, respectively. After forming these red and blue filters, Forming a green filter by applying a green positive resist and patterning the resist so as to be positioned between the red filter and the blue filter.
を、赤フィルタを先に形成し、その後青フィルタを形成
するようにすることを特徴とする請求項１記載のカラー
フィルタの形成方法。2. The method according to claim 1, wherein the red and blue filters are formed by forming a red filter first and then forming a blue filter.
タパターンを互いに隣接した状態で繰り返して形成する
カラーフィルタを有した固体撮像素子の製造方法であっ
て、 前記の各カラーフィルタパターンの材料として色素含有
のポジ型レジストを用い、 これら色素含有のポジ型レジストのうち赤と青のポジ型
レジストをそれぞれ塗布しパターニングして赤フィルタ
と青フィルタとをそれぞれ形成し、 これら赤フィルタと青フィルタとを形成した後、緑のポ
ジ型レジストを塗布し前記赤フィルタと青フィルタとの
間に位置するようにしてパターニングして緑フィルタを
形成することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。3. A method for manufacturing a solid-state imaging device having a color filter formed by repeatedly forming color filter patterns of three colors of red, green and blue in a state of being adjacent to each other. A dye-containing positive resist is used as a material. Of these dye-containing positive resists, red and blue positive resists are applied and patterned to form a red filter and a blue filter, respectively. A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising: forming a filter, applying a green positive resist, and patterning the positive resist in a position between the red filter and the blue filter to form a green filter.
を、赤フィルタを先に形成し、その後青フィルタを形成
するようにすることを特徴とする請求項３記載の固体撮
像素子の製造方法。4. The method according to claim 3, wherein the red filter and the blue filter are formed by forming a red filter first and then forming a blue filter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11208846A JP2001033619A (en) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | Method for forming color filter and manufacture of solidstate image picking-up element |
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| JP11208846A JP2001033619A (en) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | Method for forming color filter and manufacture of solidstate image picking-up element |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004311557A (en) * | 2003-04-03 | 2004-11-04 | Toppan Printing Co Ltd | Solid-state imaging device for linear sensor |
| JP2006245101A (en) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Canon Inc | Imaging apparatus having color filter |
| JP2015060931A (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | ローム株式会社 | Photodetector and sensor package |
-
1999
- 1999-07-23 JP JP11208846A patent/JP2001033619A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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