JP6520084B2 - オンチップカラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Description

スルーホールと平坦性とを有するオンチップカラーフィルタの製造方法に関する。

近年、高精細加工技術を用いた電子デバイス開発が急速な進化を遂げている。このような電子デバイスは次世代のエレクトロニクス分野、バイオテクノロジー分野、オプトロニクス分野などの発展へ貢献することが期待される。

前述した電子デバイスの１つとして、携帯電話、デジタルカメラ、一眼レフカメラやタッチパネルにて操作するスマートデバイスがある。これらには景観、建物、人や動物といった様々な被写体を撮影、撮像するカメラが搭載されており、実際の被写体に限りなく近い状態で撮影可能な機能として、カメラ性能の中でも高感度かつ色再現がよいものが求められている。

また、近年のトレンドでは特には車載用で用いられるＨＵＤ（Ｈｅａｄ Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）や眼鏡のように装着するＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）が注目を集めており、その中に透過型および反射型の２種類のＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）技術が注目を浴びている。反射型ＬＣＯＳは使用する偏光ビームスプレッター（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ：ＰＢＳ）を介するため、小型化には不向きで、投影輝度もＰＢＳを介し、ＬＣＯＳにて色変換された後、またＰＢＳを通過し、レンズから投影されるため、その光透過分が光量ロスとして発生する。現在では小型化、デザイン性の自由度が無いことから、透過型ＬＣＯＳが特に注目されている。

透過型ＬＣＯＳはＳＯＱ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｑｕａｒｔｚ）と言われる透明基板で構成され、反射型ＬＣＯＳに比べ、ＰＢＳが不要であることから、小型化が可能であり、原理的には投影輝度が高いことが伺え、多様なアプリケーションへの展開が期待されている。

透過型ＬＣＯＳを実現するために、オンチップカラーフィルタをＳＯＱに積層する技術が必要とされる。オンチップカラーフィルタの１画素のサイズは、縦横では数十ミクロンオーダーであり、膜厚はミクロンオーダーとなっている。また用いるカラーレジストの顔料も数百ｎｍ（ナノメートル）からなる材料が使用されている。このため、オンチップカラーフィルタ上部は顔料の凝集体由来となる凹凸の影響を受けやすく、この上にデバイスを作製する上での障壁となっている。また、オンチップカラーフィルタに使用する材料はペーストと言われる色材に、感光する材料（光重合開始剤や増感剤）を入れ、カラーレジストを作製後、フォトリソグラフィー法にてパターニングし、電子回路基板上に直接形成している。一般的にはネガ型のカラーレジストを作製し、パターニングしている。代表的な配色として赤、緑、青をパターニングすることでオンチップカラーフィルタが得られる。この方法において、２色目を塗工した際に、１色目の側壁にこの２色目のカラーレジストがせり上がり、パターン中央部が頂上部より凹む、メニスカス形状が生じる。それと同時にカラーレジストどうしが接する箇所が盛り上がる、ツノと呼ばれる形状が発生する。これは３色目を形成した場合、さらに顕著に発生する。これらがオンチップカラーフィルタ表面の平坦性を損ねており、更に微細化するにつれ、この影響は大きくなる。顔料凝集体由来の表面凹凸とパターン形成時に中央部が凹んでしまう形状とツノ部を改善するために、通常では平坦化膜をオンチップカラーフィルタ上に設ける手段が取られている。

また、この透過型ＬＣＯＳで使用するＳＯＱ基板のデバイス構成は、液晶を駆動させるための透明電極ＩＴＯやＳｉＮがコンタクトプラグとこの透明電極が接することで三次元方向に導通する回路パターンを作製している。このため、オンチップカラーフィルタにはスルーホールが形成されたパターンとなっている。

オンチップカラーフィルタにスルーホールを形成する場合は、その効率の良さからパターニング時に、スルーホールも形成することが多い。

前述したカラーフィルタ表面の凹凸などを改善するために平坦化膜を設けることで、パターニング時に形成したスルーホールを一旦埋めてしまうが、このスルーホール内にある平坦化膜を除去する方法として、ドライエッチング法が用いられる。

これは、オンチップカラーフィルタ上の平坦化膜を保護するためにポジ型レジストにて膜を形成し、このスルーホール内の平坦化膜とポジ型レジストとの膜減りの時間差を利用することで、スルーホール内の平坦化膜を除去することができる。このときは用いるガス種やその圧力、流量の最適化やそれに適応する成膜材料の選定や最適な平坦化膜の膜厚を検討する必要がある。

しかしながら、使用するポジ型レジストの残渣や一度取り除いた残渣の再付着が発生することがある。これらはドライエッチング後の洗浄工程の最適化や、必要に応じ、ポジ型レジストの剥離工程を設けるなどして解消している。

またドライエッチング後には使用したガスと反応した副生成物とがスルーホール内に残渣として残ることが多い。これも洗浄工程もしくは剥離工程にて除去することで平坦化膜を有するオンチップカラーフィルタのスルーホールを形成する。

このように試行錯誤を行っても、最終的にスルーホール内に存在する平坦化膜を洗浄工程や剥離工程では完全に除去できない場合がある。平坦化膜を完全に除去できないことで、導通しない基板が発生する。これにより、新たな剥離工程の追加や繰り返し再洗浄が必要なことが生産効率の低下を引き起こしている。今後求められるオンチップカラーフィルタのパターンサイズが微細化することは必至で、剥離工程や洗浄工程の最適化のみでは完全に除去することは厳しいことが考えられる。

また今後はＬＣＯＳのようなアプリケーションだけでなく、様々な商材にもフォトリソグラフィー法とドライエッチング法とを併せた微細加工によるパターニング技術が期待されることも考えられる。

前述した洗浄工程の最適化以外の手段として、ドライエッチング処理後に発生したポジ型レジストの残渣を除去する方法はこれまでに様々な検討がなされている。特にウェット洗浄では落としきれないフルオロカーボン系の残渣に関しては、先行技術として、アッシング条件の変更（特許文献１）やガス種、エッチング条件の変更（特許文献２）があるが、アプリケーションの変更で用いられる手段として限定される可能性がある。

以前水溶性ポリマーを平坦化膜上に設けて、洗浄工程にて除去しようと試みた。これは有機溶剤を用いて、剥離や洗浄を実施することで、本来のカラーレジスト内の顔料成分を溶解することが考えられ、長時間有機溶剤に浸漬させることで、光学特性が変化することを避けたいことから、水溶性の材料を用いた。ある一定の効果は見られたものの、これではドライエッチングで除去した僅かな残渣や副生成物が洗浄液浸透の障壁となり、下層にある水溶性ポリマーまで十分に洗浄液が浸透せず、剥離できないことが発生した。単に水溶性ポリマーを平坦化膜上に設けるだけでは不十分であった。

特開２０１４−０５６９９３号公報 特開２００３−３３２３１０号公報

本発明は前述の事情に鑑みてなされたものであり、オンチップカラーフィルタの平坦性を向上させることとスルーホール形成時にポジ型レジストがカラーフィルタ上に残渣として残ることを防ぐことで、光学特性を損なわない平坦化膜を有するオンチップカラーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の一局面は、基材上にカラーレジストを塗布し、カラーレジストにスルーホールを有するパターンを形成する工程と、基材およびカラーレジスト上に平坦化膜を形成する工程と、平坦化膜上に水溶性ポリマーを塗布する工程と、水溶性ポリマー上にポジ型レジストを塗布し、スルーホール内のポジ型レジストを除去する工程と、スルーホール内の水溶性ポリマー及び平坦化膜をドライエッチングにて処理する工程と、ドライエッチング後に残りの水溶性ポリマーを純水もしくはアルコールにて剥離する工程とを有し、水溶性ポリマーには、Ｄ５０メディアン径が０．１μｍ以上０．３μｍ以下の粒子を、５．０ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下含有する、オンチップカラーフィルタの製造方法である。

また、水溶性ポリマーの膜厚は、０．３μｍ以上０．６μｍ以下としてもよい。

また、平坦化膜の光透過率は、９５％以上であってもよい。

本発明により、カラーレジストの平坦性を向上させることとスルーホール形成時のポジ型レジストがカラーレジスト上に残渣として残ることを防ぐことで、光学特性を損なわない平坦化膜を有するオンチップカラーフィルタの製造方法を提供できる。

本発明の実施形態に係るオンチップカラーフィルタの製造方法を示す図 本発明の実施形態に係るフォトリソグラフィー法のフロー 本発明の実施形態に係るオンチップカラーフィルタの断面図

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明は、水溶性ポリマー中に粒子を含有させることで、この粒子が、ポジ型レジストをドライエッチング処理した後の洗浄工程にて、水溶性ポリマー表層の溶解にともない水溶性ポリマー層の表面に現れ、洗浄液で洗い流されて、水溶性ポリマー層の表面に孔が形成されることを利用して、その孔に洗浄液が入ることで水溶性ポリマー層の下層までの洗浄液の浸透がうながされ、水溶性ポリマー層上に点在しているポジ型レジストの残渣や難溶性の副生成物を同時に剥離、除去可能とするものである。これにより平坦化膜上には残渣や薄膜残りが存在せず、光学特性を損なわないオンチップカラーフィルタが得られる。

図１に、本実施形態に係るオンチップカラーフィルタの製造方法を示す。図１の（ａ）に、基材１０２上にカラーレジスト１０１を積層する工程を示す。図１の（ｂ）に、カラーレジスト１０１にスルーホール１０３を形成する工程を示す。なお、カラーレジスト１０１を塗工する方法は公知の技術として、スピンコート法、バーコート法、スリットコート法などがあるが、用いるカラーレジスト１０１に応じ最適な方法を用いればよい。また、スルーホール１０３はカラーレジスト１０１をフォトリソグラフィー法にて、露光、現像することでパターニング形成することが望ましい。そのほかにも、射出成型、レーザーアブレーション法等の種々のパターン成型法を用いることができるが、パターンの高精細さの観点から、フォトリソグラフィー法が好適と考えられる。また、カラーレジスト１０１の特性に合わせて、露光前焼成や現像後焼成などパターニングに最適なプロセスを実施してもよく、また、フォトリソグラフィー法以外にもスルーホール１０３が形成可能なプロセスを用いてもよいが、一般的なカラーレジストの特性上でもフォトリソグラフィー法が好ましい。

カラーレジスト１０１には顔料もしくは染料を用いることができ、この組成としては、現像液に選択的に溶解する溶剤中に光重合開始剤、高感度化のための増感剤および高分子重合体（透明高分子重合体）等を添加できる。

光重合開始剤は、一般的な光重合開始剤を用いることができるが、好ましい例として、α−ヒドロキシアセトフェノン類、α−アミノアセトフェノン類、ビイミダゾール類を例示することができる。α−ヒドロキシアセトフェノン類とは、例えば、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルブタン−１−オン、１−（４−メチルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−ヒドロキシ−プロパン−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−メチルプロパン−１−オン、１−（４−ブチルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−（４−オクチルフェニル）プロパン−１−オン、１−（４−ドデシルフェニル）−２−メチルプロパン−１−オン、１−（４−メトキシフェニル）−２−メチルプロパン−１−オン、１−（４−メチルチオフェニル）−２−メチルプロパン−１−オン、１−（４−クロロフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−（４−ブロモフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−ヒドロキシ−１−（４−ヒドロキシフェニル）−２−メチルプロパン−１−オン、１−（４−ジメチルアミノフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−（４−カルボエトキシフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−１−（４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル）−２−メチルプロパン−１−オンなどが挙げられる。

α−アミノアセトフェノン類とは、例えば、２−ジメチルアミノ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、２−ジエチルアミノ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、２−メチル−２−モルホリノ−１−フェニルプロパン−１−オン、２−ジメチルアミノ−２−メチル−１−（４−メチルフェニル）プロパン−１−オン、２−ジメチルアミノ−１−（４−エチルフェニル）−２−メチルプロパン−１−オン、２−ジメチルアミノ−１−（４−イソプロピルフェニル）−２−メチルプロパン−１−オン、１−（４−ブチルフェニル）−２−ジメチルアミノ−２−メチルプロパン−１−オン、２−ジメチルアミノ−１−（４−メトキシフェニル）−２−メチルプロパン−１−オン、２−ジメチルアミノ−２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）プロパン−１−オン、２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルホリノ−プロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−ジメチルアミノフェニル）−ブタン−１−オンなどが挙げられる。

ビイミダゾール類とは、例えば、２、２’−ビス（２−クロロフェニル）−４、４’、５、５’−テトラフェニル−１、２’−ビイミダゾール、２、２’−ビス（２−クロロフェニル）−４、４’、５、５’−テトラ（エトキシフェニル）−１、２’−ビイミダゾール、２、２’−ビス（２−クロロフェニル）−４、４’、５、５’−テトラ（４−ブロモフェニル）−１、２’−ビイミダゾール、２、２’−ビス（２−クロロフェニル）−４、４’、５、５’−テトラ（４−メチルフェニル）−１、２’−ビイミダゾール、２、２’−ビス（２−クロロフェニル）−４、４’、５、５’−テトラ（４−エチルフェニル）−１、２’−ビイミダゾール、２、２’−ビス（２−クロロフェニル）−４、４’、５、５’−テトラ（４−ブチルフェニル）−１、２’−ビイミダゾール、２、２’−ビス（２−クロロフェニル）−４、４’、５、５’−テトラ（４−オクチルフェニル）−１、２’−ビイミダゾール、２、２’−ビス（２−クロロフェニル）−４、４’、５、５’−テトラ（４−メトキシフェニル）−１、２’−ビイミダゾール、２、２’−ビス（２−クロロフェニル）−４、４’、５、５’−テトラ（３−メトキシフェニル）−１、２’−ビイミダゾール、２、２’−ビス（２，４−ジクロロフェニル）−４、４’、５、５’−テトラフェニル−１、２’−ビイミダゾール、２、２’−ビス（２−フロロフェニル）−４、４’、５、５’−テトラ（３−メトキシフェニル）−１、２’−ビイミダゾール、２、２’−ビス（２，６−ジフロロフェニル）−４、４’、５、５’−テトラ（３−メトキシフェニル）−１、２’−ビイミダゾール、２、２’−ビス（２−メチルフェニル）−４、４’、５、５’−テトラフェニル−１、２’−ビイミダゾールなどが挙げられる。

その他の光重合開始剤として、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルメチルケタール、α−ハロゲノアセトフェノン類、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、アンスラキノン、フェナンスレンキノン、カンファキノン、アシルフォスフィンオキサイド、ビスアシルフォスフィンオキサイドなども用いることができる。これらの光重合開始剤は、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

高感度化するために増感剤を用いることができる。増感剤としては光源からの光を吸収して励起される化合物を用いることができる。これらの化合物としてはシアニン、キサンテン、オキサジン、チアジン、ジアリールメタン、トリアリールメタン、ピリリウムなどのカチオン色素類、メロシアニン、クマリン、インジゴ、芳香族アミン、フタロシアニン、アゾ、キノン、チオキサンテン系増感色素などの中性色素、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、チオキサントン類、アンスラキノン類、クマリン類、ケトクマリン類、トリフェニルピリリウム類等の化合物が例示される。ここで、カチオン色素の場合の対アニオンは任意のアニオンであり、例えば、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンなどのハロゲンイオン、ベンゼンスルホン酸アニオン、ｐ−トルエンスルホン酸アニオン、メタンスルホン酸アニオン、ＢＦ_４アニオン、ＰＦ_６アニオン、過塩素酸アニオンなどが挙げられる。

増感剤は、これらの化合物単独もしくは２種以上を組み合わせて用いることができるが、用いる光源の発光スペクトルを勘案して決めることができる。

増感剤の具体的例を以下にあげる。カチオン色素としてはクリスタルバイオレット（Ｃ．Ｉ．４２５５５）、メチルバイオレット（Ｃ．Ｉ．４２５３５）、マラカイトグリーン（Ｃ．Ｉ．４２０００）、フクシン（Ｃ．Ｉ．４２５１０）、クリスタルバイオレット−カルビノ−ルベース（Ｃ．Ｉ．４２５５５：１）、パラフクシン（Ｃ．Ｉ．４２５００）、ローダミンＢ（Ｃ．Ｉ．４５１７０）、ヴィクトリアブルーＢ（Ｃ．Ｉ．４４０４５）、ビクトリアピュアブルーＢＯＨ（Ｃ．Ｉ．４２５９５）、ブリリアントグリーン（Ｃ．Ｉ．４２０４０）、ナイトブルーＢＸ（Ｃ．Ｉ．５１１８５）、ニュートラルレッド（Ｃ．Ｉ．５００４０）、Ｂａｓｉｃ Ｙｅｌｌｏｗ１１、１３、２１、２８、３６、Ｂａｓｉｃ Ｏｒａｎｇｅ２１、２２等のカチオン色素、Ｂａｓｉｃ Ｒｅｄ１（Ｃ．Ｉ．４５１６０）、Ｂａｓｉｃ Ｒｅｄ５（Ｃ．Ｉ．５００４０）、Ｂａｓｉｃ Ｒｅｄ１３（Ｃ．Ｉ．４８０１５）、ベイシックバイオレット７（Ｃ．Ｉ．４８０２０）、ベイシックバイオレット１１（Ｃ．Ｉ．４５１７５）、クリスタルバイオレットのｐ−トルエンスルホン酸塩、またはナフタレンスルホン酸塩等、ヴィクトリアブルーＢのｐ−トルエンスルホン酸塩、または過塩素酸塩、ベイシックオレンジ２１のｐ−トルエンスルホン酸塩、またはＢＦ_４塩等、ベイシックレッド５のナフタレンスルホン酸塩、またはＰＦ_６塩等を挙げることができる。電気的中性色素としては、３−アリル−１−カルボキシメチル−５−〔２−（３−エチル−２（３Ｈ）ベンゾキサゾリリデン〕−２−チオヒダントイン、４−〔２−（３−エチル−２（３Ｈ）ベンゾチアゾリリデン）エチリデン〕−３−フェニル−２−イソオキサゾリン−５−オン、３−（２−ベンゾチアゾリル）−７−（ジエチルアミノ）クマリン、３−（２−ベンズイミダゾリル）−７−（ジエチルアミノ）クマリン、２，３，６，７−テトラヒドロ−１１−オキソ−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−〔１〕ベンゾピラノ〔６，７，８−ｉｊ〕キナリジン−１０−カルボン酸エチル、Ｎ、Ｎ’−ジエチルインジゴ、チオキソインジゴ、２−ジメチルアミノアントラキノン、４−ヒドロキシアゾベンゼン、４−フェニルアミノ−４’−ニトロアゾベンゼン等を挙げることができる。ベンゾフェノン、４−メチルベンゾフェノン、４−ジメチルアミノベンゾフェノン、４、４’−ジメチルアミノベンゾフェノン、４、４’−ジエチルアミノベンゾフェノン、２、４−ジエチルチオキサントン、２−メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、アンスラキノン、エチルアンスラキノン、クロロアンスラキノン、ヒドロキシメチルアンスラキノン、アミノアンスラキノン、メチルアミノアンスラキノン、アセアンスレンキノン、アセナフテンキノン、クマリン、７−ジエチルアミノクマリン、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル等を挙げることができる。

増感剤はエチレン性不飽和結合を有する化合物１００質量部に対して、一般には１質量部以上６０質量部以下、好ましくは２質量部以上３０質量部以下となるように配合する。少なすぎると増感効果が得られないことがあり、多すぎると増感剤の光吸収により光透過効率が悪化し、重合開始効率が低下することがあるので、いずれも好ましくない。

透明高分子重合体とは、膜厚１ミクロン以上の均一な膜を形成できる高分子重合体である。好ましくは可視光領域の４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の全波長領域において好ましくは透過率が８０％以上、更に好ましくは９５％以上の高分子重合体である。さらに、現像液（溶剤もしくはアルカリ水溶液）に可溶なものが好ましい。

高分子重合体としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、感光性樹脂等があり、例えばポリアクリレート類、ポリ−α−アルキルアクリレート類、ポリアミド類、ポリビニルアセタール類、ポリウレタン類、ポリカーボネート類、ポリスチレン類、ポリビニルエステル類、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂、アルキッド樹脂等の重合体、共重合体を単独または２種以上の混合物として用いられる。また、これらの高分子重合体にはカラーレジスト１０１組成物の硬化反応促進もしくは硬化物の特性向上を目的として、ラジカル重合しうるエチレン性不飽和結合基を有しても良い。しかしながら、カラーフィルタ用途では製造における後行程において高温での処理や種々の溶剤あるいは薬品による処理が行われるため、高分子重合体としては、耐熱性、経時安定性等に優れたものを用いることが好ましい。高分子重合体は、エチレン性不飽和結合を有する化合物１００質量部に対し一般的には５０質量部以上３００質量部以下、好ましくは１００質量部以上２００質量部以下配合される。

現像液用の溶剤としては、例えばＮ−メチルピロリドン、メタノール、エタノール、トルエン、シクロヘキサン、イソホロン、セロソルブアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルベンゼン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸イソアミル、乳酸エチル、メチル−エチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトニトリル等が挙げられ、これらは、単独または２種以上組み合わせて用いてもよい。更にこれら溶剤にトリメチルアミン、トリエチルアミン等の塩基性物質や界面活性剤類を加えてもよい。アルカリ水溶液には、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の無機塩の水溶液、ヒドロキシテトラメチルアンモニウム、ヒドロキシテトラエチルアンモニウムなどの有機塩の水溶液を用いることができる。これらも単独または２種以上組み合わせて用いてもよい。

エチレン性不飽和結合を有する化合物としては、一般にモノマーやオリゴマーと呼ばれる、ラジカル重合（または架橋）反応が可能な化合物が用いられ、（メタ）アクリル酸、メチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等の各種（メタ）アクリル酸エステル、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリストールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリストールテトラ（メタ）アクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、（メタ）アクリルアミド、酢酸ビニル、Ｎ−ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、ジペンタエリストールヘキサ（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレートプレポリマー等が挙げられる。しかし、露光感度および効果後の諸耐性から多官能（メタ）アクリル系モノマーを用いるのが好ましい。これらエチレン性不飽和結合を有する化合物は、単独または２種以上組み合わせて用いてもよい。なお、上記の「（メタ）アクリ」とは、「メタクリ」、「アクリ」のいずれをも意味する。

顔料としては、下記のものが挙げられる。いずれもカラーインデックスナンバーにて示す。Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ１２、１３、１４、１７、２０、２４、５５、８３、８６、９３、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３９、１４７、１４８、１５３、１５４、１６６、１６８、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ３６、４３、５１、５５、５９、６１、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ９、９７、１２２、１２３、１４９、１６８、１７７、１８０、１９２、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｒｅｔ１９、２３、２９、３０、３７、４０、５０、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ１５、１５：１、１５：４、１５：６、２２、６０、６４、Ｃ．Ｉ． Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ７、３６、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｒｏｗｎ２３、２５、２６、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌａｃｋ７、およびチタンブラック等が例示できる。これらの顔料は、単独または２種以上組み合わせて用いてもよい。

カラーレジスト１０１組成物には、粘度調整を目的として揮発性の溶剤を加えても良い。揮発性の溶剤としては、アルコール類、ケトン類、エステル類などがあげられる。たとえばメタノール、エタノール、トルエン、シクロヘキサン、イソホロン、セロソルブアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルベンゼン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、メチルエチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン等が挙げられ、単独または２種以上を混合して用いることができる。

カラーレジスト１０１組成物は、さらに目的に応じて、レベリング剤、消泡剤、界面活性剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、防かび剤、帯電防止剤、磁性体、導電材料等を添加しても良い。また本発明のカラーレジスト組成物は、保存時の重合を防止する目的で、熱重合防止剤を添加することが出来る。熱重合開始剤の具体例としては、ｐ−メトキシフェノール、ハイドロキノン、カテコール、ｔｅｒｔ−ブチルカテコール、フェノチアジン、メトキノン等を挙げることが出来る。

カラーレジスト１０１組成物の製造は、３本ロールミル、２本ロールミル、サンドミル、アトライター、ボールミル、ニーダー、ペイントシェイカー等の各種分散手段を用いて行うことができる。分散時に重合反応等によりゲル化が起こるのを防ぐ目的で、重合禁止剤を添加してもよく、また、モノマーや光開始剤は顔料分散後に配合してもよい。また、顔料の分散を良好にするために適宜分散助剤を添加できる。分散助剤は顔料の分散をたすけ、かつ分散後の再凝集を防止する効果がある。

カラーレジスト１０１のパターニングは以下の工程を少なくとも有する方法で行う。図２に、この方法のフローを示す。第１工程（成膜２０１）は、透明基板（基材１０２に相当）上に感光性着色樹脂（カラーレジスト１０１に相当）層を形成させる工程である。第２工程（露光２０２）は、感光性着色樹脂層に所定のパターンを有するパターンマスクを介し、パターン露光を行う工程である。第３工程（現像２０３）は、パターン露光後に感光性樹脂層に現像を行い、透明基板上の感光性着色樹脂層の硬化部分以外の遮光部を除去する工程である。第４工程（焼成２０４）は、現像工程後、画素層を加熱して透明基板上に固定化させる工程である（ポストベイクともいう）。

第１工程において、感光性着色組成物を透明基板上にスプレーコートやスピンコート、ロールコート、スクリーンコート等の塗布方法を用いて塗布することができる。また透明基板についてはある程度の強度と耐性を持ち、着色液、現像液等に侵されないものであればいずれの材料を使用することもできる。例えば、ガラス板の他にポリカーボネート板、ポリメチルメタクリレート板、ポリエステルフィルム等を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。また、感光性着色組成物を塗布する際、塗液に適正な流動性、及び塗膜の平滑性を持たせるために先に述べた溶剤の他にレベリング剤あるいは消泡剤を添加することができる。塗布された感光性着色樹脂はホットプレートやオーブンで乾燥（プリベイク）させることができるが、このときの温度が最適温度よりも高過ぎたり、乾燥時間が長過ぎたりすると、塗膜中で一部重合あるいは架橋が起こりに未露光部の現像液に対する溶解性が低下し、現像不良が発生するので好ましくない。

第２工程においては第１工程で得られた感光性着色樹脂層に、通常は所定のカラーフィルタパターンを有するフォトマスクを介して紫外線露光を行う。光源としては一般に超高圧水銀灯、メタルハライドランプ等が用いられるが、フォトマスクを通過する紫外線は通常３００ｎｍ以上の光であるため、超高圧水銀灯の輝線の中でｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｇ線（４３６ｎｍ）と呼ばれる波長の光が重合反応あるいは架橋反応に用いられる。従って前記感光性着色樹脂は上記３つの輝線に対する感度が重要である。

露光する際にはコンタクト露光機やプロキシミティ露光機のような等倍露光やステップ＆リピート露光機（ステッパー）のような縮小投影露光など、様々な露光方式があり、所望のパターンサイズに合わせた露光機を用いるのだが、本発明のように精細度が高いパターニングに関しては、パターンを縮小して、露光光を投影照射するステッパーを用いることが好ましい。

第３工程では、第２工程で得られた露光後の感光性着色樹脂層に弱アルカリ現像液を用い、未露光未硬化部分、即ち画素領域以外の感光性着色樹脂層を除去する。第４工程では第３工程で得られた画素層を形成した透明基板を１６０℃以上３００℃以下で約２０〜６０分のポストベイクを行い第１色目の画素層を得る。各色について第１〜第４工程を繰り返し、パターニングを行う。

なお、図１の（ａ）の基材１０２はガラス基板や石英基板が使用できる。また、ポリプロピレン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のプラスチックフィルムやシートであっても良い。これら、プラスチックフィルムやシートに、有機発光媒体層への水分の侵入を防ぐことを目的として、金属酸化物薄膜、金属弗化物薄膜、金属窒化物薄膜、金属酸窒化膜薄膜、あるいは高分子樹脂膜を積層したものを基材１０２として利用してもよい。

透過型ＬＣＯＳをアプリケーションとする場合、ＳＯＱ上にて作製したコンタクトプラグを有する半導体基板を用いる。これは、任意の回路パターンを配列してよく、アプリケーションに応じて変更してよい。

また、基材１０２は、あらかじめ加熱処理を行うことにより、基材１０２内部や表面に吸着した水分を極力低減することがより好ましい。また、基材１０２上に積層される材料に応じて、密着性を向上させるために、超音波洗浄処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、ＵＶオゾン処理などの表面処理を施してから使用することが好ましい。

図１の（ｃ）には、カラーレジスト１０１およびスルーホール１０３により露出している基材１０２上に平坦化膜１０４を形成する工程を示す。平坦化膜１０４に用いる材料として有機材料を用いることができ、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、或いは、これらの共重合物などが使用可能である。例えば、同様な材料として、マイクロレンズ材料にはフェノール系の感光性樹脂が代表的に用いられるが、低分子量のメラミン−エポキシ共重合物を用いてもよい。また、実用上、耐熱性、耐光性、耐熱サイクルなど実用的な信頼性があれば良く、特に限定されるものでない。

平坦化膜１０４は光透過率９５％以上を有することが好ましい。光透過率が９５％未満の場合、カラーフィルタを構成するカラーレジスト上にある平坦化膜１０４が光を遮光してしまうことで、イメージセンサーに伝わる光が変化してしまう。また、透過型ＬＣＯＳで用いる基材上に形成する場合でも、ＬＥＤを光源とする光が同様にカラーフィルタを構成するカラーレジスト１０１上にある平坦化膜１０４で遮光されることで、色味が変化することが発生する。

図１の（ｄ）には、平坦化膜１０４上に水溶性ポリマー１０５を塗布する工程を示す。水溶性ポリマー１０５に用いる材料として、ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステルアミド、三級窒素含有ポリアミド、アンモニウム塩型三級窒素原子含有ポリアミド、アミド結合を１つ以上有するアミド化合物と有機ジイソシアネート化合物との付加重合体、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、酢酸セルロースコハク酸エステル、部分ケン化ポリ酢酸ビニル、カチオン型ピペラジン含有ポリアミドやこれらの誘導体といった水溶性溶剤に可溶なものを少なくとも１種類以上含有することが望ましい。材料の汎用性を鑑みた場合、ポリビニルアルコールなどが好適と考えられるが、これに限定しない。

図１の（ｄ）に示すように、水溶性ポリマー１０５は、粒子を含有する。粒子に用いる材料は、好ましくはコダイルシリカ、アエロジル、ガラスなどのシリカ系化合物（ＳｉＯ_２）が挙げられる。尚、これらの粒子形状は、特に限定されず、球状、楕円形状、偏平状、ロッド形状等とすることが出来る。

粒子径は、メディアン径（Ｄ５０）を０．１μｍ以上０．３μｍ以下とするのが好ましい。０．１μｍ未満の場合、粒子径が小さいことで水溶性ポリマー１０５が浸透する際の孔サイズが小さく、浸透性が悪く、僅かではあるが残渣や水溶性ポリマー１０５の洗浄不足を確認した。また０．３μｍより大きい場合、粒子が表面付近に存在すると、水溶性ポリマー１０５に凹凸が生じ、平坦に成膜できないことを確認している。

図１の（ｅ）に、水溶性ポリマー１０５上にポジ型レジスト１０６を塗布する工程を示す。ポジ型レジスト１０６は、後述するドライエッチングの際にカラーレジスト１０１上の平坦化膜１０４を保護する役割で設ける。このとき用いられる材料は形成するスルーホール１０３のサイズに合わせて好適なものを選択することが望ましい。

図１の（ｆ）に、ポジ型レジスト１０６をパターニングする工程を示す。図１の（ｆ）の点線部１０７に示すように、ポジ型レジスト１０６を露光、現像によりパターニングし、スルーホール１０３内のポジ型レジスト１０６を除去する。この場合でも、前述したフォトリソグラフィー法の工程により、パターニングすることができる。ポジ型レジスト１０６においても、公知の材料を用いてよく、所望のパターンサイズに応じて選択することが望ましい。

図１の（ｇ）に、ドライエッチング処理工程を示す。図１の（ｇ）の矢印に示すように、ドライエッチング処理では、ポジ型レジスト１０６を処理するガス１０８を用いる。図１の（ｈ）には、ドライエッチング処理後の状態を示す。このときスルーホール１０３下部には、平坦化膜１０４の形成に用いた材料はほぼなく、水溶性ポリマー１０５、平坦化膜１０４の残渣およびポジ型レジスト１０６の難溶性副生成物１１２が存在する。また、このポジ型レジスト１０６の副生成物１１２は剥離液を用いて一様に剥離することが好ましい。

また、ドライエッチング処理に関しては特に形態を限定することはなく、公知の形態で行うことができる。例えば、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）が代表的な処理法として、広く用いられている。ドライエッチングで使用するガスは酸素（Ｏ_２）ガス、窒素（Ｎ_２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、フッ素系ガス、水素（Ｈ_２）ガス、塩素系ガスを用いることが多く、これらのガスの混合ガスを用いることやガスでの処理を段階的に処理することで所望のパターンをエッチングしてもよい。また、必要に応じ、所望のパターンにはエッチングストッパー層を設けてもよい。

図１の（ｉ）には、洗浄液１１０を用い水溶性ポリマー１０５を剥離する工程を示す。本工程では、洗浄液１１０により、ドライエッチング処理で発生したスルーホール１０３下部の水溶性ポリマー１０５、平坦化膜１０４の残渣およびポジ型レジスト１０６の副生成物１１２を除去する。なお、洗浄液１１０で用いる材料は水溶性ポリマー１０５の特性に合わせ、純水やアルコール系であればよく、安全性を鑑みた場合、純水を用いることが好ましい。また、平坦化膜１０４上には、未除去の残渣や副生成物１１２が存在しているが、水溶性ポリマー１０５が溶解するとともに、水溶性ポリマー１０５中に存在する粒子も洗い出されることで、水溶性ポリマー１０５表面に発生した孔により洗浄液１１０の浸透性が向上し、水溶性ポリマー１０５が溶解しやすくなる。このため、水溶性ポリマー１０５上部の不溶なポジ型レジスト１０６残渣をともに洗い流し、平坦化膜１０４が表面に出てくることで、所望の平坦化膜１０４を有するスルーホール１０３を形成したオンチップカラーフィルタ１１１が形成できる。

図３に、本発明の実施形態に係るオンチップカラーフィルタ１１１の断面図を示す。オンチップカラーフィルタ１１１は、基材３０７上にスルーホール３０３の形成されたカラーレジスト層３０６および平坦化膜３０５が積層されている。

以下に、実施例について示す。

（カラーレジストの作製）
樹脂溶液１：５５部（質量部）、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６：４．０部、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ１５４：１．７部、分散剤：０．２９部およびシクロヘキサノン：７．８部を混合し、ペイントシェイカーにて２４時間分散して緑色分散体を作製した。
次いで、緑色分散体：５４．１５部、ＮＫエステルＡＴＭＰＴ（新中村化学社製）４．８５部、イソプロピルチオキサントン０．２部、２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルホリノ−プロパン−１−オン０．８部およびシクロヘキサノン３９．０部を容器中で十分に混合し、１．０ミクロンのフィルタにて濾過し、不揮発分２０％緑色レジストを作製した。

（カラーレジストのパターン形成）
基材として、無アルカリガラス（日本電気硝子株式会社製 ＯＡ−１０）上全面にＩＴＯターゲット（東ソー株式会社製）を、厚さ１０００Åで成膜した。なお、基材は事前に中性洗剤にて洗浄している。

基材上にて前述した緑色レジストを用い、スピンコーター（株式会社アクティブ社製ＡＣＴ−３００Ａ）にて回転数６００ｒｐｍ、１０ｓｅｃでスピンコートし、膜厚を３．０μｍで成膜後、３０μｍ角の中央部にスルーホール部の開口５μｍとなるパターン配列を有するフォトマスクを介して、ＴＭＥ−４００ＲＴＥ（株式会社トプコン製）にて１２０ｍＪ／ｃｍ^２で露光し、アルカリ現像液（東京応化工業株式会社製ＮＭＤ−３、ＴＭＡＨ２．３％）を用い、６０ｓｅｃ浸漬することで、現像した。このときの仕上がり膜厚は２．９μｍでパターンサイズは２９．８μｍ角であった。

この基板上のカラーレジストのパターンに平坦化膜を形成するため、ＦＤＥＲシリーズ（富士薬品工業株式会社製）を用い、膜厚が１０００ｎｍとなるようにスピンコーター（株式会社アクティブ社製ＡＣＴ−３００Ａ）にて３００ｒｐｍ、１０ｓｅｃでスピンコートにて成膜した。成膜後、ホットプレートにて２３０℃、３０ｍｉｎベイクした。段差測定装置（ＫＬＡ ｔｅｎｃｏｒ社製 Ｐ−１５）での実測では１１００ｎｍであった。

次に、水溶性ポリマーとして、ポリビニルアルコール（株式会社クラレ製クラレポバール ＰＶＡ−２１７）を純水中に５ｗｔ％入れ、９５℃で加熱したものの中に平均粒径分布が０．２μｍで、最大で０．３μｍ、最小０．１μｍとなるＳｉＯ_２（エムテック株式会社製ＳＲシリーズ）を攪拌しながら、ポリビニルアルコールに対し、全体量の１０ｗｔ％となるように少量ずつ入れていった。このＳｉＯ_２入りのポリビニルアルコールを膜厚０．５μｍとなるように平坦化膜上に成膜した。

次に、水溶性ポリマーを成膜後、ポジ型レジスト（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製ＭｉＲ−７０３）を膜厚２．０μｍとなるようにスピンコートにて成膜した。
成膜後、スルーホール位置がカラーレジストと同様となる配列のフォトマスクを使用し、ｉ線スキャンフィールドステッパー（ニコン社製ＮＳＲ−ＳＦ１５５）で露光し、アルカリ現像液（東京応化工業株式会社製ＮＭＤ−３、ＴＭＡＨ２．３％）を用い現像することで、ポジ型レジストをパターニングした。

ポジ型レジストを成膜、パターニング後、ドライエッチング装置（神港精機株式会社製 ＥＸＭＡ）を用い、ガス種ＣＦ_４とＯ_２との混合ガスを用い、出力５００Ｗ、１０Ｐａ、３００ｓｅｃで実施したところ、平坦化膜上のポジ型レジスト膜がほぼ無い状態で水溶性ポリマーがむきだしになっていた。

このとき、水溶性ポリマーの表層にあるＳｉＯ_２の跡と思われる孔があるのを確認している。またドライエッチング処理の副生成物と考えられるフルオロカーボン系も所々に点在しているのを確認している。

次に、ステンレス製バットに純水を入れ、ディップ方式にて基板を３０ｍｉｎ浸漬後、基材を光学顕微鏡で観察したところ、平坦化膜上には水溶性ポリマー層やポジ型レジストは剥離され、ドライエッチングで発生した難溶性の副生成物はなく、平坦化膜表層のポジ型レジスト残渣も無いことを確認した。

比較例

以下に比較例１、比較例２について示す。
（比較例１：水溶性ポリマー内平均粒子サイズと粒子量との影響）

（カラーレジストの作製）
樹脂溶液１：５５部、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６：４．０部、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ１５４：１．７部、分散剤：０．２９部およびシクロヘキサノン：７．８部を混合し、ペイントシェイカーにて２４時間分散して緑色分散体を作製した。
次いで、緑色分散体：５４．１５部、ＮＫエステルＡＴＭＰＴ（新中村化学社製）４．８５部、イソプロピルチオキサントン０．２部、２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルホリノ−プロパン−１−オン０．８部およびシクロヘキサノン３９．０部を容器中で十分に混合し、１．０ミクロンのフィルタにて濾過し、不揮発分２０％緑色レジストを作製した。

（カラーレジストのパターン形成）
基材として、無アルカリガラス（日本電気硝子株式会社製 ＯＡ−１０）上全面にＩＴＯターゲット（東ソー株式会社製）を、厚さ１０００Åで成膜した。なお、基材は事前に中性洗剤にて洗浄している。

基材上にて前述した緑色レジストを用い、スピンコーター（株式会社アクティブ社製ＡＣＴ−３００Ａ）にて回転数６００ｒｐｍ、１０ｓｅｃでスピンコートし、膜厚を３．０μｍで成膜後、３０μｍ角の中央部にスルーホール部の開口５μｍとなるパターン配列を有するフォトマスクを介して、ＴＭＥ−４００ＲＴＥ（株式会社トプコン製）にて１２０ｍＪ／ｃｍ^２で露光し、アルカリ現像液（東京応化工業株式会社製ＮＭＤ−３、ＴＭＡＨ２．３％）を用い、６０ｓｅｃ浸漬することで、現像した。このときの仕上がり膜厚は２．９μｍでパターンサイズは２９．８μｍ角であった。

この基板上のカラーレジストのパターンに平坦化膜を形成するため、ＦＤＥＲシリーズ（富士薬品工業株式会社製）を用い、膜厚が１０００ｎｍとなるようにスピンコーター（株式会社アクティブ社製ＡＣＴ−３００Ａ）にて３００ｒｐｍ、１０ｓｅｃでスピンコートにて成膜した。成膜後、ホットプレートにて２３０℃、３０ｍｉｎベイクした。段差測定装置（ＫＬＡ ｔｅｎｃｏｒ社製 Ｐ−１５）での実測では１１００ｎｍであった。

次に、水溶性ポリマーとして、ポリビニルアルコール（株式会社クラレ製クラレポバール ＰＶＡ−２１７）を純水中に５ｗｔ％入れ、９５℃で加熱したものの中に平均粒径分布が０．０８μｍで、最大で０．１μｍ、最小０．０７μｍとなるＳｉＯ_２（エムテック株式会社製ＳＲシリーズ）と、平均粒径分布が０．１μｍで、最大で０．１２μｍ、最小０．０８μｍとなるＳｉＯ_２（エムテック株式会社製ＳＲシリーズ）と、平均粒径分布が０．３μｍで、最大で０．４μｍ、最小０．２μｍとなるＳｉＯ_２（エムテック株式会社製ＳＲシリーズ）と、平均粒径分布が０．４μｍで、最大で０．５０μｍ、最小０．３μｍとなるＳｉＯ_２（エムテック株式会社製ＳＲシリーズ）を攪拌しながら、ポリビニルアルコールに対し、それぞれ全体量の３．０ｗｔ％、５．０ｗｔ％、１５ｗｔ％、３０ｗｔ％、３５ｗｔ％となるように均等に混ざり合うよう少量ずつ入れていった。このＳｉＯ_２入りのポリビニルアルコールを膜厚０．５μｍとなるように平坦化膜上に成膜した。

次に、水溶性ポリマーを成膜後、ポジ型レジスト（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製ＭｉＲ−７０３）を膜厚２．０μｍとなるようにスピンコートにて成膜した。
成膜後、スルーホール位置がカラーレジストと同様となる配列のフォトマスクを使用し、ｉ線スキャンフィールドステッパー（ニコン社製ＮＳＲ−ＳＦ１５５）で露光し、アルカリ現像液（東京応化工業株式会社製ＮＭＤ−３、ＴＭＡＨ２．３％）を用い現像することで、ポジ型レジストをパターニングした。

ポジ型レジストを成膜、パターニング後、ドライエッチング装置（神港精機株式会社製 ＥＸＭＡ）を用い、ガス種ＣＦ_４とＯ_２との混合ガスを用い、出力５００Ｗ、１０Ｐａ、３００ｓｅｃで実施したところ、平坦化膜上のポジ型レジスト膜がほぼ無い状態で水溶性ポリマーがむきだしになっていた。

また、水溶性ポリマーの表層にあるＳｉＯ_２の跡と思われる孔があるのを確認している。

次に、ステンレス製バットに純水を入れ、ディップ方式にて基板を３０ｍｉｎ浸漬後、基材を光学顕微鏡で観察した結果を表１に示す。なお、表１および後述する表２において、「○」は、平坦化膜上に残渣や膜残りがないことを示す。また、「×」は、平坦化膜上に残渣や膜残りがあること、または成膜できなかったことを示す。

平均粒子径が０．０８μｍの場合は全重量で平坦化膜上に残渣もしくは膜残りを観察した。これは、粒子径が小さいことで発生した孔が水溶性ポリマーに浸透できるほどではなかったことが推定できる。また、粒子重量が３．０ｗｔ％では少ないため、全面均一に水溶性ポリマーに浸透できるほどではなかったことが推定できる。３５ｗｔ％では重量が多過ぎるため、水溶性ポリマー層の成膜時に平坦に塗工できていないことを確認している。また、平均粒子径０．４μｍではこれも同様に粒子サイズが大きすぎるため、水溶性ポリマー層の成膜時に平坦に塗工できていないことを確認している。

（比較例２：水溶性ポリマー層の膜厚変更による影響）

（カラーレジストの作製）
樹脂溶液１：５５部、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６：４．０部、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ１５４：１．７部、分散剤：０．２９部およびシクロヘキサノン：７．８部を混合し、ペイントシェイカーにて２４時間分散して緑色分散体を作製した。
次いで、緑色分散体：５４．１５部、ＮＫエステルＡＴＭＰＴ（新中村化学社製）４．８５部、イソプロピルチオキサントン０．２部、２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルホリノ−プロパン−１−オン０．８部およびシクロヘキサノン３９．０部を容器中で十分に混合し、１．０ミクロンのフィルタにて濾過し、不揮発分２０％緑色レジストを作製した。

（カラーレジストのパターン形成）
基材として、無アルカリガラス（日本電気硝子株式会社製 ＯＡ−１０）上全面にＩＴＯターゲット（東ソー株式会社製）を、厚さ１０００Åで成膜した。なお、基材は事前に中性洗剤にて洗浄している。

基材上にて前述した緑色レジストを用い、スピンコーター（株式会社アクティブ社製ＡＣＴ−３００Ａ）にて回転数６００ｒｐｍ、１０ｓｅｃでスピンコートし、膜厚を２．０μｍで成膜後、３０μｍ角の中央部にスルーホール部の開口５μｍとなるパターン配列を有するフォトマスクを介して、ＴＭＥ−４００ＲＴＥ（株式会社トプコン製）にて１２０ｍＪ／ｃｍ^２で露光し、アルカリ現像液（東京応化工業株式会社製ＮＭＤ−３、ＴＭＡＨ２．３％）を用い、６０ｓｅｃ浸漬することで、現像した。このときの仕上がり膜厚は１．９μｍでパターンサイズは２９．８μｍ角であった。

この基板上のカラーレジストのパターンに平坦化膜を形成するため、ＦＤＥＲシリーズ（富士薬品工業株式会社製）を用い、膜厚が１０００ｎｍとなるようにスピンコーター（株式会社アクティブ社製ＡＣＴ−３００Ａ）にて３００ｒｐｍ、１０ｓｅｃでスピンコートにて成膜した。成膜後、ホットプレートにて２３０℃、３０ｍｉｎベイクした。段差測定装置（ＫＬＡ ｔｅｎｃｏｒ社製 Ｐ−１５）での実測では１１００ｎｍであった。

次に、水溶性ポリマーとして、ポリビニルアルコール（株式会社クラレ製クラレポバール ＰＶＡ−２１７）を純水中に５ｗｔ％入れ、９５℃で加熱したものの中に平均粒径分布比較例１と同様に配合したものを攪拌しながら、ポリビニルアルコールに対し、全体量の１０ｗｔ％となるように少量ずつ入れていった。このＳｉＯ_２入りのポリビニルアルコールを各々膜厚０．２μｍ、０．３μｍ、０．６μｍ、０．７μｍとなるように平坦化膜上に成膜した。

次に、水溶性ポリマーを成膜後、ポジ型レジスト（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製ＭＩＲ−７０３）を膜厚２．０μｍとなるようにスピンコートにて成膜した。成膜後、スルーホール位置がカラーレジストと同様となる配列のフォトマスクを介し、ｉ線スキャンフィールドステッパー（ニコン社製ＮＳＲ−ＳＦ１５５）で露光し、アルカリ現像液（東京応化工業株式会社製ＮＭＤ−３、ＴＭＡＨ２．３％）を用い現像することで、ポジ型レジストをパターニングした。

ポジ型レジストを成膜、パターニング後、ドライエッチング装置（神港精機株式会社製 ＥＸＭＡ）を用い、ガス種ＣＦ_４とＯ_２との混合ガスを用い、出力５００Ｗ、１０Ｐａ、３００ｓｅｃで実施したところ、平坦化膜上のポジ型レジスト膜がほぼ無い状態で水溶性ポリマーがむきだしになっていた。

また、水溶性ポリマーの表層にあるＳｉＯ_２の跡と思われる孔があるのを確認している。

次に、ステンレス製バットに純水を入れ、ディップ方式にて基板を３０ｍｉｎ浸漬後、基材を光学顕微鏡で観察した結果を表２に示す。

膜厚０．２μｍでは平均粒径の影響もあり、実際のパターンサイズでは成膜できなかった。また０．７μｍでは膜厚が厚いことで洗浄液の浸透が行き渡らなく、平坦化膜上に残渣や膜残りが発生している。

本発明は、デジタルカメラ、透過型ＬＣＯＳ等に用いられるオンチップカラーフィルタの製造に有用である。

１０１ カラーレジスト
１０２ 基材
１０３ スルーホール
１０４ 平坦化膜
１０５ 水溶性ポリマー（粒子含有）
１０６ ポジ型レジスト
１０７ スルーホール内のポジ型レジストを除いた状態
１０８ ガス
１１０ 洗浄液
１１１ オンチップカラーフィルタ
１１２ 難溶性副生成物（フルオロカーボン系）
３０３ スルーホール
３０５ 平坦化膜
３０６ カラーレジスト層
３０７ 基材

Claims (3)

1. 基材上にカラーレジストを塗布し、前記カラーレジストにスルーホールを有するパターンを形成する工程と、
   前記基材およびカラーレジスト上に平坦化膜を形成する工程と、
   前記平坦化膜上に水溶性ポリマーを塗布する工程と、
   前記水溶性ポリマー上にポジ型レジストを塗布し、前記スルーホール内の前記ポジ型レジストを除去する工程と、
   前記スルーホール内の前記水溶性ポリマー及び前記平坦化膜をドライエッチングにて処理する工程と、
   前記ドライエッチング後に残りの前記水溶性ポリマーを純水もしくはアルコールにて剥離する工程とを有し、
   前記水溶性ポリマーには、Ｄ５０メディアン径が０．１μｍ以上０．３μｍ以下の粒子を、５．０ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下含有する、
   オンチップカラーフィルタの製造方法。
2. 前記水溶性ポリマーの膜厚は、０．３μｍ以上０．６μｍ以下である、請求項１に記載のオンチップカラーフィルタの製造方法。
3. 前記平坦化膜の光透過率は、９５％以上である、請求項１または２に記載のオンチップカラーフィルタの製造方法。

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