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JP2009122521A - Color filter forming method, solid-state imaging device, and image display device - Google Patents

Color filter forming method, solid-state imaging device, and image display device Download PDF

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JP2009122521A
JP2009122521A JP2007298187A JP2007298187A JP2009122521A JP 2009122521 A JP2009122521 A JP 2009122521A JP 2007298187 A JP2007298187 A JP 2007298187A JP 2007298187 A JP2007298187 A JP 2007298187A JP 2009122521 A JP2009122521 A JP 2009122521A
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JP
Japan
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color filter
color
solid
photoresist
state imaging
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Application number
JP2007298187A
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Japanese (ja)
Inventor
Masataka Yamato
雅隆 大和
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Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】カラーフィルタの塗布ムラを解消する。
【解決手段】平坦化層の上に緑色のカラーフォトレジストをスピン塗布する(st1)。露光,現像,加熱処理の各処理を行ない(st2)、ストライプ状に形成された厚みが均一な緑色のカラーフィルタを得る。次に、青色のカラーフォトレジストをスプレー塗布する(st3)。緑色のカラーフィルタが形成されていない溝状部に青色のカラーフォトレジストが入る。上述した各処理を行ない(st4)、厚みが均一な青色のカラーフィルタを得る。次に、赤色のカラーフォトレジストをスプレー塗布し(st5)、溝状部に入る。上述した各処理を行ない(st6)、厚みが均一な赤色のカラーフィルタを得る。
【選択図】図2
The present invention eliminates uneven application of color filters.
A green color photoresist is spin-coated on a planarizing layer (st1). Each process of exposure, development, and heat treatment is performed (st2), and a green color filter having a uniform thickness formed in a stripe shape is obtained. Next, a blue color photoresist is spray applied (st3). A blue color photoresist enters the groove-like portion where the green color filter is not formed. Each process described above is performed (st4) to obtain a blue color filter having a uniform thickness. Next, a red color photoresist is applied by spraying (st5) and enters the groove. Each process described above is performed (st6) to obtain a red color filter having a uniform thickness.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、カラーフィルタの形成方法に関し、更に詳しくは固体撮像素子又は画像表示装置のカラーフィルタの形成方法に関するものである。   The present invention relates to a method for forming a color filter, and more particularly to a method for forming a color filter of a solid-state imaging device or an image display device.

CCD等の固体撮像素子では、平坦化層の上に赤(R),緑(G),青(B)のカラーフィルタがストライプ状や市松模様状に形成されている(特許文献1,2)。このカラーフィルタを形成するには、顔料、樹脂、感光剤、溶剤、添加剤からなる第1色目の顔料分散型カラーフォトレジストを、透明樹脂からなる平坦化層に覆われた固体撮像素子上にスピン塗布し、露光、現像、そして200〜250℃程度の熱処理を経て、第1色目のカラーフィルタを形成する。同様にして第2色目、第3色目も順次に形成して3色のカラーフィルタを形成する。
特開2004−311557号公報 特開平10−262260号公報
In a solid-state imaging device such as a CCD, red (R), green (G), and blue (B) color filters are formed in a striped or checkered pattern on a planarizing layer (Patent Documents 1 and 2). . In order to form this color filter, a pigment-dispersed color photoresist of the first color composed of a pigment, resin, photosensitizer, solvent, and additive is placed on a solid-state image sensor covered with a planarizing layer composed of a transparent resin. A first color filter is formed by spin coating, exposure, development, and heat treatment at about 200 to 250 ° C. Similarly, the second color and the third color are sequentially formed to form a three-color color filter.
JP 2004-311557 A JP-A-10-262260

ところが、第1色目のカラーフィルタをストライプ状に形成した場合、第2色目のカラーフォトレジストをスピン塗布すると、カラーフォトレジストはストライプに沿う方向には流れやすいが、ストライプに直交する方向には段差の影響により流れにくい。このため、ストライプに直交する方向に、塗布ムラが発生する。このような塗布ムラが発生すると、カラーフィルタの膜厚が不均一になって、同じ色の画素同士でも感度が異なる感度ムラを引き起こすという問題が生じる。   However, when the color filter of the first color is formed in a stripe shape, if the color photoresist of the second color is spin-coated, the color photoresist tends to flow in the direction along the stripe, but a step in the direction perpendicular to the stripe. It is hard to flow by the influence of. For this reason, coating unevenness occurs in a direction orthogonal to the stripe. When such coating unevenness occurs, the film thickness of the color filter becomes non-uniform, causing a problem of causing non-uniformity in sensitivity even among pixels of the same color.

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、カラーフィルタの塗布ムラを解消するカラーフィルタの形成方法及び固体撮像素子並びに画像表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a color filter forming method, a solid-state imaging device, and an image display device that eliminate uneven application of color filters.

本発明のカラーフィルタの形成方法は、平坦な所定部材の上に着色料を分散したカラーフォトレジストを均一膜厚に塗布し、この塗布膜をパターニングする工程を所定色数について所要回数繰り返すことによりカラーフィルタを形成する方法において、最初に形成される第1色目のカラーフィルタはストライプ状であり、次に形成される第2色目のカラーフィルタに対応するカラーフォトレジストの塗布は、噴霧して塗布するスプレー塗布によって行なわれることを特徴とする。   In the color filter forming method of the present invention, a color photoresist having a colorant dispersed on a flat predetermined member is applied to a uniform film thickness, and the process of patterning the coating film is repeated for a predetermined number of colors as many times as necessary. In the method of forming a color filter, the first color filter formed first is striped, and the color photoresist corresponding to the second color filter formed next is applied by spraying. It is characterized by being performed by spray coating.

本発明の固体撮像素子は、請求項1記載のカラーフィルタの形成方法により形成されたカラーフィルタを備えたことを特徴とする。また、本発明の画像表示装置は、請求項1記載のカラーフィルタの形成方法により形成されたカラーフィルタを備えたことを特徴とする。   A solid-state imaging device according to the present invention includes a color filter formed by the color filter forming method according to claim 1. An image display apparatus according to the present invention includes a color filter formed by the color filter forming method according to claim 1.

本発明のカラーフィルタの形成方法及び固体撮像素子並びに画像表示装置によれば、第1色目のカラーフィルタをストライプ状に形成した場合において、カラーフォトレジストの第2色目はスプレー塗布するから、第1色目のカラーフィルタのストライプ状パターンによる影響がなく、第2色目のカラーフィルタの塗布ムラを解消できる。   According to the color filter forming method, solid-state imaging device, and image display apparatus of the present invention, when the first color filter is formed in a stripe shape, the second color of the color photoresist is applied by spraying. There is no influence by the stripe pattern of the color filter of the color, and the coating unevenness of the color filter of the second color can be eliminated.

本発明の固体撮像素子を示す図1において、固体撮像素子10は、インターライン転送方式のCCD型イメージセンサとして構成され、半導体基板11(図3参照)上に、フォトダイオード等より構成された画素12が、行方向(X方向)とこれに直交する列方向(Y方向)に沿って2次元マトリクス状(正方格子状)に配列されている。   In FIG. 1 showing the solid-state imaging device of the present invention, a solid-state imaging device 10 is configured as an interline transfer type CCD image sensor, and is formed of a photodiode or the like on a semiconductor substrate 11 (see FIG. 3). 12 are arranged in a two-dimensional matrix (square lattice) along a row direction (X direction) and a column direction (Y direction) orthogonal thereto.

画素12は、フォトダイオードからなる受光素子(光電変換素子)13(図3参照)の光入射側に、対応する緑色(G),青色(B),赤色(R)のカラーフィルタ14〜16とマイクロレンズ(図示せず)とが配置され、入射した光から各色の光量に応じた信号電荷を光電変換により生成して蓄積する。   The pixel 12 includes corresponding green (G), blue (B), and red (R) color filters 14 to 16 on the light incident side of a light receiving element (photoelectric conversion element) 13 (see FIG. 3) made of a photodiode. A microlens (not shown) is disposed, and signal charges corresponding to the amount of light of each color are generated from incident light by photoelectric conversion and accumulated.

緑色のカラーフィルタ14は、Y方向に延びた細長い形状をしており、X方向に1列おきに配列されたストライプ状をしている。青色,赤色のカラーフィルタ15,16は、カラーフィルタ14間に挟まれ、それぞれ画素2個分の長さを有し、X方向及びY方向にそれぞれ交互に配置されている。なお、図1には、6行5列の範囲しか示していないが、実際には、行方向及び列方向に多数の画素が繰り返し配列されている。   The green color filter 14 has an elongated shape extending in the Y direction, and has a stripe shape arranged in every other row in the X direction. The blue and red color filters 15 and 16 are sandwiched between the color filters 14, each have a length of two pixels, and are alternately arranged in the X direction and the Y direction, respectively. Although FIG. 1 shows only a range of 6 rows and 5 columns, actually, a large number of pixels are repeatedly arranged in the row direction and the column direction.

このように構成されたカラーフィルタ14〜16の形成方法を図2のフローチャートに従って説明する。図1のIII−III線における固体撮像素子10の断面部分のカラーフィルタの形成工程を示す図3(A)において、半導体基板11の表面を平滑にする透明樹脂からなる平坦化層18を形成した上に、第1色目となる緑色のカラーフォトレジスト20をスピンナー装置を用いてスピン塗布する(st1)。なお、カラーフォトレジスト20は、緑色の顔料、樹脂、感光剤、溶剤、添加剤からなる顔料分散型であり、感光した部分が残るネガ型である。   A method of forming the color filters 14 to 16 configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 3A showing the color filter forming process of the cross-sectional portion of the solid-state imaging device 10 taken along the line III-III in FIG. 1, a planarizing layer 18 made of a transparent resin that smoothes the surface of the semiconductor substrate 11 is formed. On top, a green color photoresist 20 as the first color is spin-coated using a spinner device (st1). The color photoresist 20 is a pigment dispersion type composed of a green pigment, a resin, a photosensitive agent, a solvent, and an additive, and is a negative type in which the exposed portion remains.

次いで、ストライプ状の開口パターンが形成されたマスク21を介して、カラーフォトレジスト20にパターン露光を行なう(図3(B))。次いで、有機アルカリ現像液を用いて現像を行なう。次いで、熱処理を行ない、パターニングされたカラーフォトレジスト20を硬化させる(st2)。これにより、ストライプ状に形成された厚みが均一の緑色のカラーフィルタ14が得られる(図3(C))。   Next, pattern exposure is performed on the color photoresist 20 through the mask 21 in which the stripe-shaped opening pattern is formed (FIG. 3B). Next, development is performed using an organic alkali developer. Next, heat treatment is performed to cure the patterned color photoresist 20 (st2). Thereby, a green color filter 14 having a uniform thickness formed in a stripe shape is obtained (FIG. 3C).

次に、図5に示すように、第2色目となる青色の顔料分散型のネガ型のカラーフォトレジスト22をスプレー塗布法によって塗布する(st3)。このスプレー塗布では、ノズル24でカラーフォトレジスト22を噴霧し、多数の固体撮像素子10が形成されたウエハ25上にカラーフォトレジスト22をスプレー塗布する。   Next, as shown in FIG. 5, a blue pigment-dispersed negative color photoresist 22 as the second color is applied by spray coating (st3). In this spray coating, the color photoresist 22 is sprayed by the nozzle 24, and the color photoresist 22 is spray-coated on the wafer 25 on which a large number of solid-state imaging devices 10 are formed.

このスプレー塗布により、カラーフィルタ14が形成されていない溝状部26に、カラーフォトレジスト22が入る(図3(D))。次いで、上述した緑色のカラーフィルタ14形成時と同様の処理を行ない(st4)(図3(E))、青色のカラーフィルタ15を得る(図4(A))。   By this spray application, the color photoresist 22 enters the groove-like portion 26 where the color filter 14 is not formed (FIG. 3D). Next, the same processing as that for forming the green color filter 14 described above is performed (st4) (FIG. 3E), and the blue color filter 15 is obtained (FIG. 4A).

次に、第3色目となる赤色の顔料分散型のネガ型のカラーフォトレジスト27をウエハ25上にスプレー塗布する。これにより、カラーフィルタ14,15が形成されていない溝状部26に、カラーフォトレジスト27が入る(図4(B))。次いで、上述した緑色のカラーフィルタ14形成時と同様の処理を行ない(st4)(図4(C))、赤色のカラーフィルタ16を得る(図4(D))。   Next, a red pigment-dispersed negative color photoresist 27 as the third color is spray-coated on the wafer 25. As a result, the color photoresist 27 enters the groove-like portion 26 where the color filters 14 and 15 are not formed (FIG. 4B). Next, the same processing as that for forming the green color filter 14 described above is performed (st4) (FIG. 4C), and the red color filter 16 is obtained (FIG. 4D).

第1色目のカラーフィルタ14を形成した後は、スピン塗布法を使用せず、スプレー塗布法を用いているため、第1色目のカラーフィルタのストライプ状パターンによる影響がなく、全ての各色について均一な厚みのカラーフィルタを形成することができ、いわゆる感度ムラが発生するのを防止することができる。   After the first color filter 14 is formed, the spin coating method is not used, and the spray coating method is used. Therefore, the first color filter is not affected by the stripe pattern of the color filter and is uniform for all the colors. A color filter with a sufficient thickness can be formed, and so-called uneven sensitivity can be prevented.

また、この結果、カラーフィルタの厚みを均一化するために、一般的なカラーフィルタの形成工程において実施されている化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing)による平坦化工程を省略できる。これにより、固体撮像素子の製造工程数を減らすことにも寄与できる。   As a result, in order to make the thickness of the color filter uniform, it is possible to omit a planarization step by chemical mechanical polishing performed in a general color filter forming step. This can also contribute to reducing the number of manufacturing steps of the solid-state imaging device.

以上説明した実施形態では、第1色目のカラーフォトレジストはスピン塗布し、第2,第3色目のカラーフォトレジストはスプレー塗布したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば第3色目のカラーフォトレジストをスピン塗布してもよい(第2色目のカラーフィルタが形成された時点でのカラーフィルタのパターンはストライプ状ではなく、スピンによってレジストが流れる方向に異方性がないためである)。   In the embodiment described above, the color photoresist of the first color is spin-coated and the color photoresist of the second and third colors is spray-coated. However, the present invention is not limited to this. (The color filter pattern at the time when the second color filter is formed is not striped, and there is no anisotropy in the direction in which the resist flows by spin.) ).

上記実施形態では、カラーフォトレジストをネガ型としたが、ポジ型としてもよい。また、上記実施形態では、色画素を赤(R),緑(G),青(B)の3原色の光を検知する画素として構成しているが、本発明はこれに限定されるものでなく、色画素をシアン(C),マゼンタ(M),イエロー(Y)の補色光を検知する画素として構成してもよい。   In the above embodiment, the color photoresist is a negative type, but it may be a positive type. In the above embodiment, the color pixel is configured as a pixel that detects light of three primary colors of red (R), green (G), and blue (B), but the present invention is not limited to this. Instead, the color pixels may be configured as pixels that detect complementary color light of cyan (C), magenta (M), and yellow (Y).

上記実施形態では、固体撮像素子の平坦化層の上にカラーフィルタを形成するものであったが、本発明はこれに限定されることなく、例えば液晶ディスプレイ等の画像表示装置に使用され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 embodiment, the color filter is formed on the flattening layer of the solid-state imaging device. However, the present invention is not limited to this, and for example, a color used in an image display device such as a liquid crystal display. It can also be applied to the formation of a filter.

固体撮像素子の構成を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the structure of a solid-state image sensor. 正方格子状の画素配列を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a square lattice-like pixel arrangement | sequence. 図1のIII−III線における断面部分のカラーフィルタの形成工程を示すの説明図である。It is explanatory drawing which shows the formation process of the color filter of the cross-sectional part in the III-III line of FIG. 図3の続きのカラーフィルタの形成工程を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a color filter forming process continued from FIG. 3. スプレー塗布を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows spray application roughly.

符号の説明Explanation of symbols

10 固体撮像素子
11 半導体基板
12 画素
13 受光素子
14〜16 カラーフィルタ
18 平坦化層
20,22,27 カラーフォトレジスト
26 溝状部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Solid-state image sensor 11 Semiconductor substrate 12 Pixel 13 Light receiving element 14-16 Color filter 18 Flattening layer 20, 22, 27 Color photoresist 26 Groove | grooved part

Claims (3)

平坦な所定部材の上に着色料を分散したカラーフォトレジストを均一膜厚に塗布し、この塗布膜をパターニングする工程を所定色数について所要回数繰り返すことによりカラーフィルタを形成する方法において、
最初に形成される第1色目のカラーフィルタはストライプ状であり、次に形成される第2色目のカラーフィルタに対応するカラーフォトレジストの塗布は、噴霧して塗布するスプレー塗布によって行なわれることを特徴とするカラーフィルタの形成方法。
In a method of forming a color filter by applying a color photoresist in which a colorant is dispersed on a flat predetermined member to a uniform film thickness, and repeating a process of patterning the coating film a predetermined number of colors.
The first color filter formed first is striped, and the color photoresist corresponding to the second color filter formed next is applied by spray application. A characteristic color filter forming method.
前記請求項1記載のカラーフィルタの形成方法により形成されたカラーフィルタを備えたことを特徴とする固体撮像素子。   A solid-state imaging device comprising a color filter formed by the method for forming a color filter according to claim 1. 前記請求項1記載のカラーフィルタの形成方法により形成されたカラーフィルタを備えたことを特徴とする画像表示装置。   An image display device comprising a color filter formed by the method for forming a color filter according to claim 1.
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JP2011009420A (en) * 2009-06-25 2011-01-13 Fujifilm Corp Method for manufacturing image forming element and image forming element

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