JP2009244710A - Color filter array and method of manufacturing the same, and solid-state image sensor - Google Patents
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Abstract
【課題】平坦化処理(エッチバック処理)の終点を容易に特定する。
【解決手段】半導体基板18上にカラーフィルタ層28Bを形成する。カラーフィルタ層28B上に透明膜29を形成する。カラーフィルタ層28Bをパターニングして、半導体基板18上にB色カラーフィルタ層13B、透明膜14を形成するとともに、R色カラーフィルタ層13Rを形成する領域18aを形成する。半導体基板18の全表面を覆うようにカラーフィルタ層28Rを形成する。カラーフィルタ層28Rをエッチバック処理する。透明膜14がエッチバック処理された際に生成されるSiFのプラズマ発光が検出されたら、エッチバック処理が終点に達したと判定する。透明膜14をエッチバック処理の終点検出に用いることで、エッチバック処理の終点を容易に特定することができる。
【選択図】図1An end point of a planarization process (etchback process) is easily specified.
A color filter layer is formed on a semiconductor substrate. A transparent film 29 is formed on the color filter layer 28B. The color filter layer 28B is patterned to form the B color filter layer 13B and the transparent film 14 on the semiconductor substrate 18, and the region 18a for forming the R color filter layer 13R is formed. The color filter layer 28R is formed so as to cover the entire surface of the semiconductor substrate 18. The color filter layer 28R is etched back. If the plasma emission of SiF generated when the transparent film 14 is etched back is detected, it is determined that the etch back processing has reached the end point. By using the transparent film 14 for end point detection of the etch back process, the end point of the etch back process can be easily specified.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、基板上に複数色のカラーフィルタ層が2次元配列されているカラーフィルタアレイ及びその製造方法、並びにカラーフィルタアレイを備える固体撮像素子に関するものである。 The present invention relates to a color filter array in which a plurality of color filter layers are two-dimensionally arranged on a substrate, a method for manufacturing the same, and a solid-state imaging device including the color filter array.
液晶表示装置や固体撮像素子には、半導体基板やガラス基板等の基板上にブルー(B)、レッド(R)、グリーン(G)の複数色のカラーフィルタ層が2次元配列されたカラーフィルタアレイが設けられている。このようなカラーフィルタアレイを製造する方法としては、顔料分散法がよく利用されている(特許文献1〜5参照)。顔料分散法では、カラーフィルタ材料として顔料を使用するため、得られたカラーフィルタアレイは耐光性・耐熱性に優れている。 For liquid crystal display devices and solid-state imaging devices, a color filter array in which a plurality of color filter layers of blue (B), red (R), and green (G) are two-dimensionally arranged on a substrate such as a semiconductor substrate or a glass substrate. Is provided. As a method for producing such a color filter array, a pigment dispersion method is often used (see Patent Documents 1 to 5). In the pigment dispersion method, since a pigment is used as the color filter material, the obtained color filter array is excellent in light resistance and heat resistance.
顔料分散法では、第1色目(例えばB色)のカラーフィルタ材料をスピンコータやロールコータを用いて基板上に塗布した後、乾燥させて塗膜層を形成し、形成した塗膜層を周知のフォトリソ法やドライエッチング法等を用いてパターニングすることで、B色のカラーフィルタ層を形成する(特許文献6〜8参照)。 In the pigment dispersion method, a color filter material of the first color (for example, B color) is applied on a substrate using a spin coater or a roll coater, and then dried to form a coating film layer. A B color filter layer is formed by patterning using a photolithography method, a dry etching method, or the like (see Patent Documents 6 to 8).
次いで、基板の全表面上に、第2色目(例えばR色)のカラーフィルタ材料を塗布・乾燥して、B色のカラーフィルタ層を含む基板の全表面を覆う塗膜層を形成する。そして、塗膜層の表面とB色カラーフィルタ層の表面とが面一になるまで、この塗膜層の表面をエッチバック法や化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)法により平坦化処理することで、R色のカラーフィルタ層を形成する(特許文献9参照)。 Next, a second color (for example, R color) color filter material is applied and dried on the entire surface of the substrate to form a coating layer covering the entire surface of the substrate including the B color filter layer. Then, the surface of the coating layer is flattened by an etch back method or a chemical mechanical polishing (CMP) method until the surface of the coating layer and the surface of the B color filter layer are flush with each other. Thus, an R color filter layer is formed (see Patent Document 9).
そして、平坦化処理されたR色のカラーフィルタ層をパターニングして、ガラス基板上に第3色目(G色)のカラーフィルタ層を形成する領域を形成した後、R色のカラーフィルタ層と同様の形成方法で、G色のカラーフィルタ層を形成する。これにより、ガラス基板上に、B色、R色、G色のカラーフィルタ層が2次元配列される。
ところで、前述の特許文献9では、第2色目以降のカラーフィルタ層を形成する際に、ガラス基板上に先に形成済みのカラーフィルタ層を覆うように塗膜層を形成した後、この塗膜層の表面を、先に形成済みのカラーフィルタの表面と面一になるまで平坦化処理する例が開示されている。しかしながら、特許文献9では、エッチバックまたはCMPの終点を特定するための具体例が記載されていないので、削りすぎ、或いは先に形成済みのカラーフィルタ上に塗膜層が残る(残膜)。 By the way, in the above-mentioned patent document 9, when forming a color filter layer for the second and subsequent colors, a coating layer is formed on the glass substrate so as to cover the previously formed color filter layer, and then this coating layer is formed. An example in which the surface of the layer is planarized until it is flush with the surface of the previously formed color filter is disclosed. However, since Patent Document 9 does not describe a specific example for specifying the end point of etch back or CMP, the coating layer remains on the previously formed color filter (residual film).
例えば、エッチバックやCMPにより塗膜層を削り過ぎてしまうと、各色のカラーフィルタの厚みが所望の厚みより全て薄くなってしまう。その結果、各色のカラーフィルタを透過する光の量が変化するため、各色のカラーフィルタの光学特性が変化してしまう。また、先に形成済みのカラーフィルタ層上に、別の色の塗膜層が残っているとカラーフィルタの光学特性が変化してしまう。 For example, if the coating layer is excessively shaved by etch back or CMP, the thickness of each color filter becomes thinner than a desired thickness. As a result, the amount of light transmitted through the color filters of each color changes, so that the optical characteristics of the color filters of each color change. Further, if another color coating layer remains on the previously formed color filter layer, the optical characteristics of the color filter change.
本発明は上記問題を解決するためのものであり、第2色目以降のカラーフィルタを形成する際に行われる平坦化処理の終点を、容易に特定可能にしたカラーフィルタアレイ及びその製造方法、並びにカラーフィルタアレイを備えた固体撮像素子を提供することを目的とする。 The present invention is intended to solve the above-described problem, a color filter array that can easily identify the end point of the flattening process performed when forming the color filters for the second and subsequent colors, and a manufacturing method thereof, and An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device including a color filter array.
上記目的を達成するために、本発明は、基板の表面に複数色のカラーフィルタ層が色毎に形成されて2次元配列されるカラーフィルタアレイの製造方法において、前記基板の表面に、第1色目のカラーフィルタ層を形成する第1工程と、前記第1色目のカラーフィルタ層上に、少なくともケイ素酸化物または金属酸化物のいずれか一つを含む透明膜を形成する第2工程と、前記第1色目のカラーフィルタ層及び前記透明膜をパターニングして、前記基板の表面上に、第2色目のカラーフィルタ層を形成するための領域を形成する第3工程と、前記第2色目のカラーフィルタ層を形成するための領域が形成された前記基板の表面を覆うように、前記第2色目のカラーフィルタ層を形成する第4工程と、前記第2色目のカラーフィルタ層の表面を、前記透明膜が露出するまで平坦化処理する第5工程とを少なくとも有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a color filter array in which a plurality of color filter layers are formed for each color on a surface of a substrate and arranged two-dimensionally. A first step of forming a color filter layer of color, a second step of forming a transparent film including at least one of silicon oxide and metal oxide on the color filter layer of the first color, A third step of patterning the first color filter layer and the transparent film to form a region for forming a second color filter layer on the surface of the substrate; and the second color A fourth step of forming the color filter layer of the second color so as to cover the surface of the substrate on which a region for forming the filter layer is formed; and a surface of the color filter layer of the second color. It characterized by having at least a fifth step of planarization treatment until the transparent film is exposed.
前記平坦化処理された第N(Nは2以上の自然数)色目のカラーフィルタ層をパターニングして、前記基板の表面上に、第(N+1)色目のカラーフィルタ層を形成するための領域を形成する第6工程と、前記第(N+1)色目のカラーフィルタ層を形成するための領域が形成された前記基板の表面を覆うように、前記第(N+1)色目のカラーフィルタ層を形成する第7工程と、前記第(N+1)色目のカラーフィルタ層の表面を、前記透明膜が露出するまで平坦化処理する第8工程とを有することが好ましい。 The flattened Nth (N is a natural number of 2 or more) color filter layer is patterned to form a region for forming a (N + 1) th color filter layer on the surface of the substrate. And a seventh step of forming the (N + 1) th color filter layer so as to cover the surface of the substrate on which the region for forming the (N + 1) th color filter layer is formed. It is preferable to include a step and an eighth step of planarizing the surface of the (N + 1) th color filter layer until the transparent film is exposed.
前記平坦化処理は、エッチバック処理または化学機械研磨処理により行われることが好ましい。前記エッチバック処理はプラズマガスを用いて行われ、前記透明膜の露出判定は、前記エッチバック処理が開始された後、前記透明膜がエッチングされて生成された反応生成物のプラズマ発光をプラズマ発光分光装置で検知することにより行われることが好ましい。 The planarization process is preferably performed by an etch back process or a chemical mechanical polishing process. The etch-back process is performed using a plasma gas, and the exposure of the transparent film is determined by plasma emission of a reaction product generated by etching the transparent film after the etch-back process is started. It is preferable to carry out by detecting with a spectroscopic device.
前記パターニングは、ドライエッチング法を用いて行われることが好ましい。前記透明膜は、少なくともケイ素酸化物または金属系酸化物のいずれか一つを含む前駆体ポリマー塗布液を用いてゾルゲル法により形成されることが好ましい。 The patterning is preferably performed using a dry etching method. The transparent film is preferably formed by a sol-gel method using a precursor polymer coating solution containing at least one of silicon oxide and metal oxide.
前記透明膜は、その屈折率が前記第1色目のカラーフィルタ層の屈折率とほぼ等しいことが好ましい。さらに、前記透明膜の屈折率は、1.4〜1.8であることが好ましい。また、前記透明膜の膜厚は、50nm〜2000nmで形成されていることが好ましい。 The transparent film preferably has a refractive index substantially equal to the refractive index of the first color filter layer. Furthermore, the refractive index of the transparent film is preferably 1.4 to 1.8. Moreover, it is preferable that the film thickness of the said transparent film is formed by 50 nm-2000 nm.
また、本発明のカラーフィルタアレイは、請求項1ないし9いずれか1項記載のカラーフィルタアレイの製造方法で製造されたことを特徴とする。 The color filter array of the present invention is manufactured by the method for manufacturing a color filter array according to any one of claims 1 to 9.
前記透明膜の膜厚は、50nm〜200nmで形成されていることが好ましい。 The thickness of the transparent film is preferably 50 nm to 200 nm.
また、本発明の固体撮像素子は、請求項10記載のカラーフィルタアレイを備えることを特徴とする。
A solid-state imaging device according to the present invention includes the color filter array according to
本発明は、第1色目に形成されるカラーフィルタ層上に透明膜を形成し、形成した透明膜を、第2色目のカラーフィルタ層を平坦化処理により形成する際の終点検出に用いるようにしたので、平坦化処理の終点を容易に特定することができる。これにより、第2色目カラーフィルタ層を形成する際に、削りすぎ或いは残膜(先に形成済みのカラーフィルタ層上に別の色のカラーフィルタ層が残る)の発生が防止される。また、第1色目と第2色目のカラーフィルタ層の膜厚を均一にすることができる。その結果、優れた光学特性のカラーフィルタアレイが得られる。 In the present invention, a transparent film is formed on the color filter layer formed for the first color, and the formed transparent film is used for end point detection when the color filter layer for the second color is formed by the planarization process. Therefore, the end point of the planarization process can be easily specified. Accordingly, when the second color filter layer is formed, excessive cutting or residual film (a color filter layer of another color remains on the previously formed color filter layer) is prevented. Further, the film thicknesses of the color filter layers of the first color and the second color can be made uniform. As a result, a color filter array having excellent optical characteristics can be obtained.
図1に示すように、固体撮像素子10は、フォトダイオード12B,12R,12G、カラーフィルタアレイ13、透明膜14、平坦化膜15、マイクロレンズ16などの半導体基板18上に設けられた各部から構成される。
As shown in FIG. 1, the solid-
フォトダイオード12B,12R,12Gは、被写体からの光を光電変換する光電変換素子であり、半導体基板18上に2次元に配列されている。また、フォトダイオード12B,12R,12G上には、カラーフィルタアレイ13が設けられている。
The photodiodes 12 </ b> B, 12 </ b> R, and 12 </ b> G are photoelectric conversion elements that photoelectrically convert light from a subject, and are two-dimensionally arranged on the
カラーフィルタアレイ13は、フォトダイオード12B,12R,12G上にそれぞれ設けられたB色カラーフィルタ層13B、R色カラーフィルタ層13R、G色カラーフィルタ層13Gから構成される。フォトダイオード12B,12R,12Gは、それぞれB色カラーフィルタ層13B、R色カラーフィルタ層13R、G色カラーフィルタ層13Gを透過したB光、R光、G光を光電変換する。
The color filter array 13 includes a B
図2に示すように、各色のカラーフィルタ層13B,13R,13Gも、フォトダイオード12B,12R,12Gと同様に2次元配列される。G色カラーフィルタ層13G(フォトダイオード12G)は市松模様に配列される。そして、G色カラーフィルタ層13Gの間に、R色カラーフィルタ層13R(フォトダイオード12R)、G色カラーフィルタ層13G(フォトダイオード12G)がそれぞれ配列される。なお、各カラーフィルタ層(フォトダイオード)の配列は、これに限定されるものではない。
As shown in FIG. 2, the
図1に戻って、透明膜14は、各色のカラーフィルタ層13B,13R,13Gの中で最初に形成されるB色カラーフィルタ層13B上に形成されている。この透明膜14は、SiO2 (酸化シリコン、ケイ素酸化物)を含んでおり、R色及びG色カラーフィルタ層13R,13Gの形成時に行われるエッチバック処理(図11参照)の終点検出に用いられる。透明膜14は、可視領域の光に対して透明であるため、B色カラーフィルタ層13B上に形成されていたとしても、B色カラーフィルタ層13Bの光学特性には影響を及ぼさない。
Returning to FIG. 1, the
平坦化膜15は、R色カラーフィルタ層13R、G色カラーフィルタ層13G、透明膜14の表面(上面)を覆うように形成されており、平坦な上面を有している。マイクロレンズ16は、凸面を上にして設けられたレンズであり、平坦化膜15の上面に設けられている。マイクロレンズ16は、各フォトダイオード12B,12R,12Gに対応する位置に設けられており、被写体からの光を効率良く各フォトダイオード12B,12R,12Gへ導く。
The
半導体基板18には、前述のフォトダイオード12B,12R,12Gの他に、図示は省略するが、ポリシリコンで形成された周知の転送電極や、フォトダイオード12B,12R,12Gの形成部分以外を覆う遮光マスクなどが設けられている。
In addition to the
次に、図3を用いて、本発明のカラーフィルタアレイ13を形成するカラーフィルタアレイ形成工程20について説明する。カラーフィルタアレイ形成工程20は、大別して、B色カラーフィルタ層形成工程21と、R色カラーフィルタ層形成工程22と、G色カラーフィルタ層形成工程23とから構成される。
Next, the color filter
B色カラーフィルタ層形成工程21は、塗布乾燥工程25と、透明膜形成工程26と、パターニング工程27とから構成される。塗布乾燥工程25では、半導体基板18の全表面に、B色カラーフィルタ層13Bのカラーフィルタ材料を塗布・乾燥(加熱)して、カラーフィルタ層28B(図5参照)を形成する。カラーフィルタ層28Bは、半導体基板18の全表面を覆うように形成されたB色カラーフィルタ層である。
The B color filter
透明膜形成工程26は、カラーフィルタ層28Bの全表面を覆うように、ゾルゲル法を用いて透明膜29(図6参照)を形成する。透明膜29は、カラーフィルタ層28Bの全表面を覆うように形成された透明膜である。パターニング工程27は、ドライエッチング法を用いてカラーフィルタ層28B及び透明膜29をパターニングする。これにより、前述のB色カラーフィルタ層13B、透明膜14が形成されるとともに、半導体基板18の表面に、R色カラーフィルタ層13Rを形成するための領域が形成される。
In the transparent
R色カラーフィルタ層形成工程22は、塗布乾燥工程30とエッチバック工程31とから構成される。塗布乾燥工程30は、B色カラーフィルタ層13B、透明膜14が形成された半導体基板18の全表面に、R色カラーフィルタ層13Rのカラーフィルタ材料を塗布・乾燥して、カラーフィルタ層28R(図9参照)を形成する。カラーフィルタ層28Rは、半導体基板18の全表面を覆うように形成されたR色カラーフィルタ層である。
The R color filter
エッチバック工程31では、プラズマガスを用いて、カラーフィルタ層28Rの全表面をエッチバック処理(全面エッチング処理、図5参照)する。このエッチバック処理は、透明膜14が露出するまで行われる。具体的には、プラズマガスを用いたエッチバック処理により透明膜14が露出して、さらに、露出した透明膜14がプラズマガスによりエッチングされると、エッチングにより生成された反応生成物(以下、単に反応生成物という)のプラズマ発光が発生する。従って、透明膜14の反応生成物のプラズマ発光を検知したら、透明膜14が露出したと判定してエッチバック処理を完了する。つまり、透明膜14をエッチバック処理の終点検出に用いる(図13参照)。
In the etch back
エッチバック処理により透明膜14が露出した時に、カラーフィルタ層28Rの表面と、先に形成されたB色カラーフィルタ層13B(透明膜14)の表面とが略面一になり、R色カラーフィルタ層13Rが形成される。このようにエッチバック工程31では、エッチバック法により、カラーフィルタ層28Rの全表面を透明膜14が露出するまで平坦化処理する。
When the
G色カラーフィルタ層形成工程23は、パターニング工程33と、塗布乾燥工程34と、エッチバック工程35とから構成される。パターニング工程33では、G色カラーフィルタ層13Gが形成される領域に形成されたR色カラーフィルタ層13Rを除去する。これにより、半導体基板18上に、G色カラーフィルタ層13Gを形成するための領域が形成される。
The G color filter layer forming step 23 includes a
塗布乾燥工程34は、B色カラーフィルタ層13B(透明膜14)、R色カラーフィルタ層13Rが形成された半導体基板18の全表面に、G色カラーフィルタ層13Gのカラーフィルタ材料を塗布・乾燥して、カラーフィルタ層28G(図15参照)を形成する。カラーフィルタ層28Gは、半導体基板18の全表面を覆うように形成されたG色カラーフィルタ層である。
In the coating and drying
エッチバック工程35は、前述のエッチバック工程31と同様に、カラーフィルタ層28Gの全表面を、透明膜14が露出するまでエッチバック処理する。カラーフィルタ層28Gの表面と、先に形成されたB色カラーフィルタ層13B(透明膜14)の表面とが略面一にすることで、G色カラーフィルタ層13Gが形成される。以上で、半導体基板18上に各色のカラーフィルタ層13B,13R、13Gが2次元配列されたカラーフィルタアレイ13が形成される。
In the etch-back
次に、図4を用いてエッチバック処理に用いられるドライエッチング装置41について説明する。ドライエッチング装置41としては、例えばRIE−ECR:U−621(日立ハイテクノロジーズ社製)が用いられる。なお、ドライエッチング装置41は、パターニング工程27,33のドライエッチング処理にも用いられる。 Next, the dry etching apparatus 41 used for the etch back process will be described with reference to FIG. As the dry etching apparatus 41, for example, RIE-ECR: U-621 (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) is used. The dry etching apparatus 41 is also used for the dry etching process of the patterning steps 27 and 33.
ドライエッチング装置41は、大別して、チャンバー42、混合ガス供給部43、RF発振器44、プラズマ発光強度診断モニタ46と、これら各部の動作を制御する制御部47とが設けられている。チャンバー42内には、半導体基板18が設置される平面電極48と、この平面電極48の上方に設けられた対向電極49とが設けられている。また、チャンバー42には、混合ガス供給部43からチャンバー42内に前述の混合ガスを供給するためのガス供給路50と、プラズマ発光観察用の観察窓51が設けられている。
The dry etching apparatus 41 is roughly divided into a
平面電極48及び対向電極49は、それぞれRF発振器44に接続されている。また、平面電極48とRF発振器44との間には、ブロッキングコンデンサ52が設けられている。エッチングガス供給部43からチャンバー42内に混合ガスが供給された状態で、RF発振器44により平面電極48及び対向電極49間に高周波電圧が印加されると、両電極48,49間にプラズマガスが発生する。
The
発生したプラズマガスの中の電子は、平面電極48と対向電極49とにそれぞれすぐに集まる。対向電極49は、アース53に接続されているため、電子が集まったとしても電位は変わらない。これに対して、平面電極48は、ブロッキングコンデンサ52により直流の電流が遮断されてしまうため、電子が溜まりマイナス電位になる。このように平面電極48がマイナス電位になると、プラズマガス中のプラスイオンが平面電極48(マイナス電位)に引かれる。その結果、プラズマガス中のプラスイオンが、半導体基板18のカラーフィルタ層28R,28Gの全表面に垂直に入射するため、カラーフィルタ層28R、28Gが全面異方性エッチング、つまり、エッチバックされる。
The electrons in the generated plasma gas immediately gather on the
プラズマ発光強度診断モニタ(以下、単に診断モニタという)46は、例えば、HR4000(オーシャンオプティクス社製)またはC7640(浜松ホトニクス株式会社製)が用いられる。診断モニタ46は、光ファイバケーブルで接続された検出器46aを備えている。検出器46aは、チャンバー42の観察窓51に対向する位置に配置されている。検出器46aは、チャンバー42内で発生したプラズマ発光を検出しており、これを電圧信号に変換して診断モニタ46に出力する。
For example, HR4000 (manufactured by Ocean Optics) or C7640 (manufactured by Hamamatsu Photonics) is used as the plasma emission intensity diagnostic monitor (hereinafter simply referred to as “diagnostic monitor”) 46. The
次に、前述のカラーフィルタアレイ形成工程20を構成する各工程について詳しく説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されるものではない。
Next, each step constituting the color filter
[B色カラーフィルタ層形成工程]
図5に示すように、塗布乾燥工程25では、スピンコータ(SCWC80A:大日本スクリーン製造株式会社製)を用いて、半導体基板18(フォトダイオード12B,12R,12Gは図示を省略)上にB色カラーフィルタ層13Bのカラーフィルタ材料を塗布する。次いで、半導体基板18をホットプレートやオーブンなどの公知の加熱装置により、雰囲気温度200℃〜250℃、加熱時間5〜10分の加熱条件で加熱処理して、カラーフィルタ材料を硬化させる。これにより、半導体基板18上にカラーフィルタ層28Bが形成される。
[B color filter layer forming step]
As shown in FIG. 5, in the coating / drying
なお、加熱処理は、温度130℃〜300℃、好ましくは温度150℃〜280℃、より好ましくは温度170℃〜260℃の温度範囲、及び10秒〜3時間、好ましくは30秒〜2時間、より好ましくは60秒〜60分の時間範囲で行うことができる。ただし、生産性を考慮すると硬化に要する時間は短時間が好ましい。また、加熱処理の前に乾燥処理を行うようにしてもよい。 The heat treatment is performed at a temperature of 130 ° C. to 300 ° C., preferably a temperature of 150 ° C. to 280 ° C., more preferably a temperature range of 170 ° C. to 260 ° C., and 10 seconds to 3 hours, preferably 30 seconds to 2 hours. More preferably, it can be performed in a time range of 60 seconds to 60 minutes. However, considering productivity, the time required for curing is preferably short. In addition, a drying process may be performed before the heat treatment.
塗布乾燥工程25で形成されるカラーフィルタ層28B(B色カラーフィルタ層13B)の膜厚は、カラーフィルタとしての機能と薄膜化の観点から、0.05μm〜0.9μm、好ましくは0.07μm〜0.8μm、より好ましくは0.1μm〜0.7μmの範囲内に収まるように形成されている。
The film thickness of the
図6に示すように、透明膜形成工程26では、少なくとも酸化シリコン(SiO2 )を含む前駆体ポリマーを用いてゾルゲル法により、透明膜29を形成する。ゾルゲル法は、前駆体ポリマー(ゾル)を加水分解・重縮合反応により、流動性を失ったゲルとし、このゲルを加熱して酸化膜(透明膜29)を得る方法である。
As shown in FIG. 6, in the transparent
ゾルゲル法を用いることにより、前述のスピンコータ(回転塗布)、ロールコータ(ロール塗布)、スリットコータ(スリット塗布)、ダイコータ(流延塗布)を用いて、透明膜29を形成することができる。つまり、各カラーフィルタ層28B,28R,28Gと同様の形成方法で透明膜29を形成することができる。従って、各カラーフィルタ層28B,28R,28G及び透明膜29の製造設備を一箇所に集約することができる。その結果、生産効率を向上させることができる。
By using the sol-gel method, the
なお、透明膜14に相当するSiO2 膜は、例えば化学蒸着(CVD:Chemical Vapor Deposition)装置でも形成可能ではあるが、各カラーフィルタ層28B,28R,28Gとは形成方法が異なるため、両者の製造設備を一箇所に集約するのは困難であり、本実施形態と比較した場合に生産効率は劣る。
Although the SiO 2 film corresponding to the
また、ゾルゲル法は、CVD法と比較して低温で透明膜14(透明膜29)を形成することができる。これに対して、CVD法では、半導体基板18を約900℃まで加熱する必要があるため、B色カラーフィルタ層13Bの光学特性が変化するおそれがある。さらに、ゾルゲル法がCVD法などよりも低コストに膜形成を行うことができる。
Further, the sol-gel method can form the transparent film 14 (transparent film 29) at a lower temperature than the CVD method. On the other hand, in the CVD method, since the
また、ゾルゲル法は、前駆体ポリマーの成分を調整することで、透明膜14の屈折率調整を容易に行うことができる。例えば、透明膜14とB色カラーフィルタ層13Bとの屈折率が異なると、外部から入射する光が両者の界面で反射し易くなるため、B色カラーフィルタ層13Bの光透過率が減少してしまう。このため、本実施形態では、透明膜14の屈折率をB色カラーフィルタ層13Bと同じ屈折率になるように調整している。透明膜14の屈折率は、1.5〜1.7であることが好ましく、より好ましくは1.55〜1.65である。
The sol-gel method can easily adjust the refractive index of the
さらに、ゾルゲル法は、前駆体ポリマーの成分を調整することで、透明膜14のエッチングレートの調整を容易に行うことができる。前述したように、エッチバック処理(平坦化処理)の終点検出は、プラズマガスによりエッチングされた透明膜14の反応生成物のプラズマ発光の発生を検知することで行われる。この際に、透明膜14のエッチングレートが高くなり過ぎると、エッチバック処理より直ぐに透明膜14が除去されてしまうため、反応生成物のプラズマ発光を検知し難くなる。逆に透明膜14のエッチングレートが低くなり過ぎると、反応生成物の生成量が少なくなってしまうため、反応生成物のプラズマ発光を検知し難くなる。このため、本実施形態では、透明膜14のエッチングレートをR色、G色カラーフィルタ層13R,13Gよりは高くするとともに、あまり高くなり過ぎないように調整している。
Furthermore, the sol-gel method can easily adjust the etching rate of the
透明膜形成工程26では、前述のスピンコータを用いて、カラーフィルタ層28B上に前駆体ポリマーを塗布する。次いで、半導体基板18を前述の公知の加熱装置により、雰囲気温度200℃〜250℃、加熱時間5〜10分の加熱条件で加熱処理し、前駆体ポリマーを硬化(ゲル化)させる。これにより、カラーフィルタ層28B上に透明膜29が形成される。加熱処理の温度範囲・時間範囲は、前述の塗布乾燥工程25と同じである。
In the transparent
透明膜29(透明膜14)の膜厚は、0.01μm〜0.2μm、より好ましくは0.05μm〜0.1μmとなるように形成する。これは、透明膜14の膜厚が0.01μm未満になると、エッチバック処理より透明膜14が直ぐに除去されてしまい、反応生成物のプラズマ発光が検知し難くなるためである。逆にいうと、透明膜14の膜厚を0.01μm以上確保すれば、透明膜14の反応生成物のプラズマ発光の検知が可能となるため、エッチバック処理の終点検出が可能になる。
The film thickness of the transparent film 29 (transparent film 14) is 0.01 μm to 0.2 μm, more preferably 0.05 μm to 0.1 μm. This is because when the film thickness of the
また、透明膜29(透明膜14)の膜厚を0.2μm以下にしているのは、以下の理由が挙げられる。前述したように透明膜14は、完成品であるカラーフィルタアレイ13のB色カラーフィルタ層13Bの上面に残る。このため、透明膜14の膜厚が0.2μmを超えると、外部から入射した光を透明膜14が反射する反射率が大きくなり、B色カラーフィルタ層13Bの光透過率が減少してしまう。逆にいうと、透明膜14の膜厚を0.2μm以下に抑えれば、透明膜14による光の反射を抑えてB色カラーフィルタ層13Bの光透過率の減少を抑制することができる。
In addition, the reason why the film thickness of the transparent film 29 (transparent film 14) is 0.2 μm or less is as follows. As described above, the
前駆体ポリマーは、一般式Si(OR1 )a 又はR2 b Si(OR3 )c で表され、これらの部分加水分解物または縮合物から選ばれる1種以上の金属アルコキシド誘導体を主成分とし、これを有機溶媒に溶解して製造される。他にTi、Ta、Zn、及びZrから選ばれる金属原子を含んでも良い。透明膜14の屈折率及びエッチングレートを前述のように調整する際には、酸化シリコンを30〜100%未満含むことが好ましく、50%〜95%以下含むことがより好ましく、さらに70%〜90%以下含むことが特に好ましい。また、屈折率が高いTi(TiO2 )の混合量を調整することで、透明膜14の屈折率を調整するができる。具体的には、TiO2 の混合量を増加させるほど、透明膜14の屈折率を高くすることができる。また、TiO2 の混合量が過多になる場合は、エッチングレートが低下し、前述のように終点検出がし難くなる。
The precursor polymer is represented by the general formula Si (OR 1 ) a or R 2 b Si (OR 3 ) c , and has one or more metal alkoxide derivatives selected from these partial hydrolysates or condensates as a main component. It is manufactured by dissolving it in an organic solvent. In addition, a metal atom selected from Ti, Ta, Zn, and Zr may be included. When adjusting the refractive index and the etching rate of the
また、上記一般式のR1 、R2 、R3 は、それぞれ独立に炭素数1〜8のアルキル基であり、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−アミル基、オクチル基が挙げられる。そのため、これらの各アルキル基の一部が加水分解して生成されるOH基によって、親水性が高くなる。これにより、透明膜14とB色カラーフィルタ層13Bとの密着性が高くなる。また、上記一般式のaはSiの価数であり、b、cはそれぞれ1以上の整数でb+cがMの価数である。このような前駆体ポリマーとしては、例えばラサ工業(株)社製のVR1、VR7などが用いられる。
Further, R 1, R 2, R 3 in formula are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, n- butyl group, an isobutyl group, n- amyl Group and octyl group. Therefore, hydrophilicity becomes high by the OH group generated by hydrolysis of a part of each of these alkyl groups. Thereby, the adhesiveness of the
パターニング工程27では、フォトレジスト層55の形成処理、露光処理、現像処理、ドライエッチング処理、フォトレジスト層55の剥離処理が順番に実行される。最初に図7(a)に示すように、前述のスピンコータを用いて、透明膜29上にポジ型のフォトレジスト(FHi622BC:富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を塗布する。次いで、ホットプレート等を用いて、半導体基板18をプリベーク(温度80〜100℃、60秒間)する。これにより、フォトレジストが硬化してフォトレジスト層55が形成される。なお、フォトレジストとしては、上記以外にも公知のポジ型フォトレジストを使用することができる。ポジ型フォトレジストとしては、紫外線(g線、i線)、KrF、ArFなどのエキシマレーザー等を含む遠紫外線、電子線などに感応するポジ型の感光性樹脂組成物を使用することができる。
In the
フォトレジスト層55が形成されたら露光処理を開始する。なお、露光に用いる光源としては、カラーフィルタパターンの形成が1.0μm程度の解像力を有していればよいとの理由からi線(波長365nmの紫外線)であることが好ましい。B色カラーフィルタ層13Bのパターン(図2参照)と略同形状のマスクパターンを有するマスク56(例えばフォトマスク等)、及びステッパー(図示せず)を介して、フォトレジスト層55にi線を照射して、フォトレジスト層55を露光処理する。i線は、B色カラーフィルタ層13Bが形成される領域以外に照射される。
When the
露光処理が完了したら、ホットプレート等を用いて、半導体基板18をPEB(Post Exposure Bake)処理(温度100℃〜120℃、90秒)する。次いで、半導体基板(フォトレジスト層55)を現像液でパドル現像処理した後、更にホットプレートでPEB処理を実施し、B色カラーフィルタ層13Bを形成する領域以外のフォトレジストを除去する。これにより、(B)に示すように、フォトレジスト層55のR色及びG色カラーフィルタ層13R,13Gを形成する領域に、開口部55aが形成される。なお、現像液としては、B色カラーフィルタ層13B等には影響を与えず、フォトレジスト層55の露光部分およびネガレジストの未硬化部分を溶解するものであれば特に限定されない。例えば、種々の有機溶剤の組合せやアルカリ性の水溶液が用いられる。
When the exposure processing is completed, the
現像処理及びPEB処理等が完了したら、(C)に示すように、前述のドライエッチング装置41(図3参照)により、フルオロカーボンガスと酸素ガスとを混合した混合ガス(プラズマガス)を用いて、フォトレジスト層55をマスクとしてカラーフィルタ層28B及び透明膜29を異方性エッチングする(ドライエッチング処理)。これにより、フォトレジスト層55の開口部55aより露呈されている、つまり、B色カラーフィルタ層13Bを形成する領域以外のカラーフィルタ層28B及び透明膜29が、エッチング処理により除去される。以下、ドライエッチング処理のエッチング条件について詳しく説明する。
When the development process and the PEB process are completed, as shown in (C), by using the mixed gas (plasma gas) in which the fluorocarbon gas and the oxygen gas are mixed by the dry etching apparatus 41 (see FIG. 3) described above, The
[混合ガス(プラズマガス)]
ドライエッチング処理で用いる混合ガスは、ドライエッチング処理により除去されるカラーフィルタ層28B及び透明膜29(被エッチング部分という)を矩形に加工(除去)するという観点から、フッ素系ガスの少なくとも1種と酸素ガスとを少なくとも含む。
[Mixed gas (plasma gas)]
The mixed gas used in the dry etching process is at least one fluorine-based gas from the viewpoint of processing (removing) the
フッ素系ガスとしては公知のフッ素系ガスを使用できるが、下記式(1)で表わされるフッ素系化合物のガスであることが好ましい。
Cn Hm Fl ・・・(1)
式(1)のnは1〜6を表し、mは0〜13を表し、1は1〜14を表す。
A known fluorine-based gas can be used as the fluorine-based gas, but a fluorine-based compound gas represented by the following formula (1) is preferable.
C n H m F l (1)
N of Formula (1) represents 1-6, m represents 0-13, and 1 represents 1-14.
上記式(1)で表されるフッ素系ガスとしては、例えば、CF4 、C2 F6 、C3 F8 、C2 F4 、C4 F8 、C4 F6 、C5 F8 、CHF3 の群からなる少なくとも1種を挙げることができる。本実施形態で用いるフッ素系ガスは、これらの中から1種のガスを選択して用いることができ、また2種以上のガスを組合せて用いることができる。さらに、被エッチング部分の矩形性維持の観点から、CF4 、C2 F6 、C4 F8 、及びCHF3 の中から1種を選択することが好ましく、CF4 及びC2 F6 の少なくともいずれか一方を選択することがより好ましく、CF4 を選択することが特に好ましい。 Examples of the fluorine-based gas represented by the above formula (1) include CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 2 F 4 , C 4 F 8 , C 4 F 6 , C 5 F 8 , Mention may be made of at least one selected from the group of CHF 3 . As the fluorine-based gas used in the present embodiment, one kind of gas can be selected and used, or two or more kinds of gases can be used in combination. Furthermore, from the viewpoint of maintaining the rectangularity of the etched portion, it is preferable to select one of CF 4 , C 2 F 6 , C 4 F 8 , and CHF 3 , and at least CF 4 and C 2 F 6 are selected. It is more preferable to select one of them, and it is particularly preferable to select CF 4 .
また、混合ガスは、フッ素系ガスと酸素ガスとの含有比率(フッ素系ガス/酸素ガス)を流量比で2/1〜8/1とすることが好ましい。これにより、エッチング処理時におけるフォトレジスト層側壁(開口部55aの壁面)へのエッチング生成物(反応生成物)の付着を防止でき、後述するフォトレジスト層55の剥離処理時に、フォトレジスト層55の剥離が容易になる。中でも特に、被エッチング部分の矩形性を維持しながらエッチング生成物のフォトレジスト側壁への再付着の防止の点で、フッ素系ガスと酸素ガスとの含有比率が2/1〜6/1であることが好ましく、3/1〜5/1であることが特に好ましい。
The mixed gas preferably has a flow rate ratio of 2/1 to 8/1 of the fluorine gas / oxygen gas content ratio (fluorine gas / oxygen gas). Thereby, adhesion of the etching product (reaction product) to the sidewall of the photoresist layer (wall surface of the opening 55a) during the etching process can be prevented, and the
また、混合ガスは、エッチングプラズマの分圧コントロール安定性、及び被エッチング形状の矩形性を維持する観点から、フッ素系ガス及び酸素ガスに加え、他のガスとしてさらに、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)などの希ガス、塩素原子、フッ素原子、臭素原子等のハロゲン原子を含むハロゲン系ガス(例えば、CCl4 、CClF3 、AlF3 、AlCl3 等)、N2 、CO、及びCO2 の中の少なくとも1種を含むことが好ましく、Ar、He、Kr、N2、及びXeの中の少なくとも1種を含むことがより好ましく、He、Ar、及びXeの中の少なくとも1種を含むことが更に好ましい。ただし、エッチングプラズマの分圧コントロール安定性、及び被エッチング形状の矩形性を維持することが可能である場合は、混合ガスが、フッ素系ガス及び酸素ガスのみからなっていてもよい。 In addition to the fluorine-based gas and the oxygen gas, the mixed gas is further mixed with helium (He), neon (from the viewpoint of maintaining the partial pressure control stability of the etching plasma and the rectangular shape of the etched shape. Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe) and other rare gases, and halogen gases containing halogen atoms such as chlorine atoms, fluorine atoms, bromine atoms (for example, CCl 4 , CClF 3 , AlF 3 , AlCl 3, etc.), N 2 , CO, and CO 2 , preferably at least one of Ar, He, Kr, N 2, and Xe, more preferably He More preferably, at least one of Ar, Ar, and Xe is included. However, when it is possible to maintain the partial pressure control stability of the etching plasma and the rectangular shape of the shape to be etched, the mixed gas may consist only of a fluorine-based gas and an oxygen gas.
なお、混合ガスは、フッ素系ガス及び酸素ガス以外のガスの含有量は、酸素ガスを1としたときの流量比で25以下であることが好ましく、10以上20以下であることがより好ましく、14以上18以下であることが特に好ましい。 In addition, the mixed gas has a gas content other than fluorine-based gas and oxygen gas, preferably 25 or less, more preferably 10 or more and 20 or less in terms of a flow ratio when oxygen gas is 1. It is particularly preferably 14 or more and 18 or less.
[エッチング処理時間の算出方法]
前述のドライエッチング処理を行うに際し、下記の方法で予めエッチング処理時間を求めておくことが好ましい。
(1)ドライエッチング処理時のエッチングレート(nm/min)を算出する。
(2)(1)で算出したエッチングレートより、ドライエッチング処理時に所望の厚さをエッチングするのに要するエッチング処理時間を算出する。
[Calculation method of etching time]
When performing the above-described dry etching treatment, it is preferable to obtain the etching treatment time in advance by the following method.
(1) The etching rate (nm / min) during the dry etching process is calculated.
(2) From the etching rate calculated in (1), the etching processing time required to etch a desired thickness during dry etching processing is calculated.
上記(1)のエッチングレートは、例えば、エッチング時間と残膜との関係を示すデータを予め測定しておくことにより、算出することができる。また、上記(2)のエッチング処理時間は、10分以内が好ましく、7分以内がより好ましい。 The etching rate (1) can be calculated, for example, by measuring in advance data indicating the relationship between the etching time and the remaining film. Further, the etching processing time of (2) is preferably within 10 minutes, and more preferably within 7 minutes.
[チャンバーの内部圧力]
ドライエッチング処理時には、チャンバー42(図4参照)の内部圧力が2.0〜6.0Paであることが好ましく、4.0〜5.0Paであることがより好ましい。これにより、パターン(B色カラーフィルタ層13B)の矩形性が良好になり、エッチングで生成される側壁保護膜のフォトレジストへの付着を抑制することができる。また、チャンバー42の内部圧力は、例えば、混合ガスの流量とチャンバーの減圧度を適宜制御することにより調整可能である。
[Internal pressure of chamber]
During the dry etching process, the internal pressure of the chamber 42 (see FIG. 4) is preferably 2.0 to 6.0 Pa, and more preferably 4.0 to 5.0 Pa. Thereby, the rectangularity of the pattern (B
[半導体基板温度]
ドライエッチング処理時には、半導体基板18の温度が30℃以上100℃以下であることが好ましい。これにより、フォトレジスト層側壁へのエッチング生成物の付着をより抑制することができ、後述するフォトレジスト層55の剥離工程におけるフォトレジスト層55の剥離をより容易に行える。中でも特に、被エッチング部分の矩形性維持と、エッチング生成物のフォトレジスト層側壁への再付着抑制の観点から、半導体基板18(ウェハステージ:平面電極48)の温度が30℃〜80℃であることがより好ましく、40℃〜60℃であることが特に好ましい。
[Semiconductor substrate temperature]
During the dry etching process, the temperature of the
[その他の条件]
ドライエッチング処理の条件は、処理を行うカラーフィルタ層の材質や層厚等によって異なるが、上記条件の以外の好ましい条件について以下説明する。
(1)本発明における混合ガスのガス流量としては、1500mL/min(0℃、1013hPa)以下が好ましく500〜1000mL/min(0℃、1013hPa)がより好ましい。
(2)高周波電圧の周波数としては、400kHz、60MHz、13.56MHz、2.45GHz等から選択可能であり、50〜2000W好ましくは100〜1000WのRFパワーで処理できる。
(3)ソースパワー(RF)とバイアスの関係としては、RFパワー/アンテナバイアス/基板バイアス(ウエハバイアス)がそれぞれ、600〜1000W/300〜500W/150〜250Wであることが好ましく、より好ましくは700〜900W/350〜450/200Wである。
[Other conditions]
The conditions of the dry etching process vary depending on the material and layer thickness of the color filter layer to be processed, but preferable conditions other than the above conditions will be described below.
(1) The gas flow rate of the mixed gas in the present invention is preferably 1500 mL / min (0 ° C., 1013 hPa) or less, and more preferably 500 to 1000 mL / min (0 ° C., 1013 hPa).
(2) The frequency of the high-frequency voltage can be selected from 400 kHz, 60 MHz, 13.56 MHz, 2.45 GHz, etc., and can be processed with an RF power of 50 to 2000 W, preferably 100 to 1000 W.
(3) Regarding the relationship between source power (RF) and bias, RF power / antenna bias / substrate bias (wafer bias) is preferably 600 to 1000 W / 300 to 500 W / 150 to 250 W, respectively, more preferably It is 700-900W / 350-450 / 200W.
また、ドライエッチング処理時には、R色カラーフィルタ層13Rを形成しようとする領域のカラーフィルタ層28B及び透明膜29の除去を確実に行うため、ドライエッチング処理を継続する所謂オーバーエッチング処理を行うようにしてもよい。
In the dry etching process, the so-called over-etching process for continuing the dry etching process is performed in order to reliably remove the
オーバーエッチング処理は、オーバーエッチング時間を設定して行うことが好ましい。オーバーエッチング時間は任意に設定できるが、フォトレジスト層55のエッチング耐性と被エッチングパターンの矩形性維持の点で、R色カラーフィルタ層13Rを形成しようとする領域のカラーフィルタ層28B及び透明膜29の両者を除去するのに要するエッチング処理時間t1と、カラーフィルタ層28Bのみを除去するのに要するエッチング処理時間t2との合計処理時間(t1+t2)の、30%以下であることが好ましく、5〜25%であることがより好ましく、15〜20%であることが特に好ましい。
The overetching treatment is preferably performed by setting an overetching time. The overetching time can be arbitrarily set, but the
図7(D)に示すように、前述の各条件で実行されたドライエッチング処理が実行されると、B色カラーフィルタ層13Bを形成する領域以外のカラーフィルタ層28B及び透明膜29が全て除去される。これにより、B色カラーフィルタ層13B及び透明膜14が形成される。また、半導体基板18上にR色カラーフィルタ層13Rを形成するための領域18aが形成される。
As shown in FIG. 7D, when the dry etching process performed under the above-described conditions is performed, the
ドライエッチング処理が完了したら、溶剤もしくはフォトレジスト剥離液を使用して、フォトレジスト層55の剥離処理が行われ、透明膜14上に残存するフォトレジスト層55が除去される。その後、脱溶剤及び脱水処理として、脱水ベーク処理を行ってもよい。
When the dry etching process is completed, the
フォトレジスト層55の剥離処理は、例えば、フォトレジスト層55上に、剥離液または溶剤を塗布してフォトレジスト層55を除去可能な状態にする処理と、フォトレジスト層55を、洗浄水を用いて除去する処理とから構成される。前者の処理としては、例えば、剥離液または溶剤をフォトレジスト層55上に塗布し、所定の時間停滞させるパドル現像を行ってもよい。剥離液または溶剤を停滞させる時間としては、特に制限はないが、数十秒から数分であることが好ましい。また、後者の処理としては、例えば、スプレー式またはシャワー式の噴射ノズルから、フォトレジスト層55に洗浄水を噴射して、フォトレジスト層55を除去する工程を挙げることができる。なお、剥離液としては、以下のものが用いられる。
The stripping process of the
剥離液は一般的には有機溶剤を含有するが、無機溶媒を更に含有してもよい。有機溶剤としては、例えば、(1)炭化水素系化合物、(2)ハロゲン化炭化水素系化合物、(3)アルコール系化合物、(4)エーテルまたはアセタール系化合物、(5)ケトンまたはアルデヒド系化合物、(6)エステル系化合物、(7)多価アルコール系化合物、(8)カルボン酸またはその酸無水物系化合物、(9)フェノール系化合物、(10)含窒素化合物、(11)含硫黄化合物、(12)含フッ素化合物が挙げられる。また、剥離液は、含窒素化合物を含有することが好ましく、非環状含窒素化合物と環状含窒素化合物とを含むことがより好ましい。 The stripping solution generally contains an organic solvent, but may further contain an inorganic solvent. Examples of the organic solvent include (1) hydrocarbon compounds, (2) halogenated hydrocarbon compounds, (3) alcohol compounds, (4) ether or acetal compounds, (5) ketones or aldehyde compounds, (6) ester compounds, (7) polyhydric alcohol compounds, (8) carboxylic acids or acid anhydride compounds, (9) phenol compounds, (10) nitrogen compounds, (11) sulfur compounds, (12) Fluorine-containing compounds are exemplified. The stripping solution preferably contains a nitrogen-containing compound, and more preferably contains an acyclic nitrogen-containing compound and a cyclic nitrogen-containing compound.
非環状含窒素化合物としては、水酸基を有する非環状含窒素化合物であることが好ましい。具体的には例えば、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、N−エチルエタノールアミン、N,N−ジブチルエタノールアミン、N−ブチルエタノールアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどが挙げられ、好ましくはモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンであり、より好ましくはモノエタノールアミン(H2 NCH2 CH2 OH)である。 The acyclic nitrogen-containing compound is preferably an acyclic nitrogen-containing compound having a hydroxyl group. Specific examples include monoisopropanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, N-ethylethanolamine, N, N-dibutylethanolamine, N-butylethanolamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine and the like. Preferably, they are monoethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine, and more preferably monoethanolamine (H 2 NCH 2 CH 2 OH).
環状含窒素化合物としては、イソキノリン、イミダゾール、N−エチルモルホリン、ε−カプロラクタム、キノリン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、α−ピコリン、β−ピコリン、γ−ピコリン、2−ピペコリン、3−ピペコリン、4−ピペコリン、ピペラジン、ピペリジン、ピラジン、ピリジン、ピロリジン、N−メチル−2−ピロリドン、N−フェニルモルホリン、2,4−ルチジン、2,6−ルチジンなどが挙げられ、好ましくは、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチルモルホリンであり、より好ましくはN−メチル−2−ピロリドン(NMP)である。 Examples of cyclic nitrogen-containing compounds include isoquinoline, imidazole, N-ethylmorpholine, ε-caprolactam, quinoline, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, α-picoline, β-picoline, γ-picoline, 2-pipecoline, 3-pipecoline, 4-pipecoline, piperazine, piperidine, pyrazine, pyridine, pyrrolidine, N-methyl-2-pyrrolidone, N-phenylmorpholine, 2,4-lutidine, 2,6-lutidine and the like are preferable, N-methyl-2-pyrrolidone and N-ethylmorpholine are preferable, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is more preferable.
以上でB色カラーフィルタ層形成工程21が完了する。図8に示すように、半導体基板18上に、B色カラーフィルタ層13Bが形成されるとともに、その上面に透明膜14が形成される。また、半導体基板18の表面に、R色カラーフィルタ層13R等を形成するための領域18aが形成される。
Thus, the B color filter
[R色カラーフィルタ層形成工程]
B色カラーフィルタ層形成工程21が完了すると、R色カラーフィルタ層形成工程22が開始される。図9に示すように、塗布乾燥工程30では、スピンコータを用いて、B色カラーフィルタ層13B及び透明膜14が形成された半導体基板18上に、R色カラーフィルタ層13Rのカラーフィルタ材料を塗布した後、ホットプレート等で加熱処理する。これにより、半導体基板18の全表面(領域18aを含む)を覆うようにカラーフィルタ層28Rが形成される。
[R color filter layer forming step]
When the B color filter
図10に示すように、カラーフィルタ層28Rを形成したら、その上に平坦層58を形成する。平坦層58は、その表面が平坦になるように形成されている。これは、エッチバック処理時には、カラーフィルタ層28Rの全表面が均一にエッチングされるので、もしカラーフィルタ層28Rの表面が凹凸形状の場合に、この凹凸形状がR色カラーフィルタ層13Rの表面に転写することを防止するためである。平坦層58としては、CT−2000(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を用いることが好ましい。平坦層58の膜厚は、その表面の平坦性を高める観点で0.1μm〜0.5μm、より好ましくは0.2〜0.4μmとなるように形成する。
As shown in FIG. 10, after the
エッチバック工程31では、前述のドライエッチング装置41(図4参照)を用いて平坦層58の表面をエッチバック開始面とするエッチバック処理(全面異方性エッチング)を行う。ドライエッチング装置41は、例えばRIE−ECR:U−621(日立ハイテクノロジーズ社製)が用いられる。エッチバック処理(平坦化処理)は、終点である透明膜に達するまで(透明膜14が露出するまで)行われる。
In the etch-
[混合ガス]
エッチバック処理は、少なくとも酸素ガスと窒素ガスとフッ素系ガスとを混合した混合ガス(プラズマガス)を用いて行われる。酸素ガスと窒素ガスの全流量に対し、フッ素系ガスを1%以上10%以下含むことが好ましく、3%以上6%以下含むことがさらに好ましい。フッ素系ガスの流量を上記範囲内に抑えることにより、エッチング表面のあれを抑制することができる。
[Mixed gas]
The etch-back process is performed using a mixed gas (plasma gas) in which at least oxygen gas, nitrogen gas, and fluorine-based gas are mixed. The fluorine gas is preferably contained in an amount of 1% or more and 10% or less, and more preferably 3% or more and 6% or less with respect to the total flow rate of oxygen gas and nitrogen gas. By suppressing the flow rate of the fluorine-based gas within the above range, the etching surface can be suppressed.
[チャンバーの内部圧力]
チャンバー42の内部圧力は、1.0〜5.0Paであることが好ましく、2.0〜4.0Paであることがより好ましい。前述の混合ガスの混合比率、及びチャンバー42の内部圧力を満たす条件にてエッチバック処理を行うことで、R色カラーフィルタ層13Rの表面の平坦性を損なうことなく、R色カラーフィルタ層13Rの膜厚の均一性を維持することができる。
[Internal pressure of chamber]
The internal pressure of the
[その他の条件]
平面電極48及び対向電極49に印加する高周波電圧の周波数としては、400kHz、60MHz、13.56MHz、2.45GHz等から選択可能であり、例えば、50〜2000WのRFパワーで、好ましくは100〜1000WのRFパワーで処理することができる。また、エッチバック処理時におけるソースパワー(RF)とバイアスの関係としては、RFパワー/アンテナバイアス/基板バイアスがそれぞれ、400〜800W/50〜200W/100〜300Wであることが好ましく、より好ましくは500〜700W/100〜150W/200〜300Wである。
[Other conditions]
The frequency of the high-frequency voltage applied to the
また、前述した以外の条件(例えば半導体基板温度)は、前述のドライエッチング処理時で説明した条件を好適に適用することができる。 Further, as the conditions other than those described above (for example, the temperature of the semiconductor substrate), the conditions described in the above dry etching process can be suitably applied.
診断モニタ46(図4参照)は、透明膜14がエッチバック処理されて生成された反応生成物、具体的には発光種SiF(SiO2 のSiイオンと、プラズマガスのフッ素イオンとが結合して生成)のプラズマ発光強度(波長440nm)の変化を検出する。すなわち、エッチバック処理が開始されてから透明膜14が露出するまでは、SiFのプラズマ発光強度は0Vである。そして、エッチバック処理により透明膜14が露出して、さらに、この透明膜14がエッチバック処理されると、SiFが生成されてSiFのプラズマ発光強度が高くなる。このため、SiFのプラズマ発光強度の変化を検出することで、透明膜14が露出したか否か、つまり、エッチバック処理が終点に達したか否かを判定することができる。
The diagnostic monitor 46 (see FIG. 4) is a reaction product produced by etching back the
また、プラズマ発光強度(発光スペクトル強度)を測定する際には、再現性及び感度の観点から、SiF以外にもCO、CN、Si、SiF2 、SiO、TiF等の各発光種のプラズマ発光強度の変化を同時に測定してもよい。例えば本実施形態では、図12に示すように、SiF、TiFのプラズマ発光強度(SiF、TiF以外は実施例で説明する)を測定した。エッチバック処理が開始(0秒)されてから約20秒が経過するまでは、SiF,TiFのプラズマ発光強度は0Vであるため、透明膜14が露出していない(エッチバック処理が終点に達していない)ことが判る。そして、20秒を経過すると、発光種SiF,TiFのプラズマ発光強度が急激に高くなるため、透明膜14のエッチバック処理が開始されたこと(透明膜14が露出したこと)が判るので、エッチバック処理が終点に達したと判定する。
Further, when measuring the plasma emission intensity (emission spectrum intensity), from the viewpoint of reproducibility and sensitivity, in addition to SiF, the plasma emission intensity of each emission species such as CO, CN, Si, SiF 2 , SiO, TiF, etc. These changes may be measured simultaneously. For example, in this embodiment, as shown in FIG. 12, the plasma emission intensities of SiF and TiF (other than SiF and TiF will be described in the examples) were measured. Until about 20 seconds elapse after the etch back process is started (0 seconds), the plasma emission intensity of SiF and TiF is 0 V, so the
エッチバック処理が終点に達したと判定したら、エッチバック処理を停止させる。このエッチバック処理が終了したか否かの判定、及びエッチバック処理の停止は、診断モニタ46から出力される露出信号(SiF,TiFの発光検出信号)に基づき、制御部47(図4参照)が行う。エッチバック処理時間としては10分以内であることが好ましく、7分以内で処理することがより好ましい。
If it is determined that the etch back process has reached the end point, the etch back process is stopped. The determination of whether or not the etch-back process has ended and the stop of the etch-back process are based on the exposure signal (SiF, TiF emission detection signal) output from the
また、エッチバック処理が終点に達したと判定した後、さらにエッチバック処理を所定時間継続するオーバーエッチング処理を行ってもよい。このオーバーエッチング処理は、透明膜16が残る範囲内で、オーバーエッチング時間を設定して行うことが好ましい。オーバーエッチング時間は任意に設定できるが、R色カラーフィルタ層13Rの表面平坦性と、その膜厚の均一性を維持する点で、総エッチバック処理時間の30%以下であることが好ましく、5〜25%であることがより好ましく、15〜20%であることが特に好ましい。
Further, after determining that the etch-back process has reached the end point, an over-etch process in which the etch-back process is continued for a predetermined time may be performed. This over-etching treatment is preferably performed by setting an over-etching time within a range where the
図13に示すように、上記のエッチバック処理により透明膜14が露出すると、カラーフィルタ層28Rの表面と、先に形成されたB色カラーフィルタ層13B(透明膜14)の表面とが略面一になり、半導体基板18上にR色カラーフィルタ層13Rが形成される。なお、R色カラーフィルタ層13Rは、G色カラーフィルタ層13Gが形成される領域にも形成される。以上でR色カラーフィルタ層形成工程22が完了する。
As shown in FIG. 13, when the
[G色カラーフィルタ形成工程]
R色カラーフィルタ層形成工程22が完了すると、引き続き、G色カラーフィルタ層形成工程23が開始される。図14(A)に示すように、パターニング工程33では、前述のパターニング工程27(図7参照)と同様の方法で、透明膜29及びR色カラーフィルタ層13R上にフォトレジスト層55を形成した後、マスク56a等を介して、フォトレジスト層55のG色カラーフィルタ層13Gが形成される領域にi線を照射して、露光処理を行う。
[G color filter forming process]
When the R color filter
(B)に示すように、露光処理が完了したら、前述のパターニング工程27と同様にして現像処理等を行う。これにより、フォトレジスト層55のG色カラーフィルタ層13Gを形成する領域に、開口部55bが形成される。次いで、パターニング工程27と同様にしてドライエッチング処理、フォトレジスト層55の剥離処理等を行う。これにより、(C)に示すように、フォトレジスト層55の開口部55bより露呈されている、つまり、G色カラーフィルタ層13Gを形成する領域18bに形成されたRカラーフィルタ層13Rが除去される。
As shown in (B), when the exposure process is completed, a development process or the like is performed in the same manner as the
図15に示すように、パターニング工程33が終了したら塗布乾燥工程34が開始される。塗布乾燥工程34では、前述の塗布乾燥工程30(図9参照)と同様の方法で、半導体基板18の全表面(R色カラーフィルタ層13R、透明膜14、領域18bを含む)を覆うようにカラーフィルタ層28Gが形成される。次いで、カラーフィルタ層28G上には、前述の平坦層58が形成される。
As shown in FIG. 15, when the
図16(A)に示すように、平坦層58が形成されたら、エッチバック工程35が開始される。エッチバック工程35では、前述のエッチバック工程31と同様の条件で、カラーフィルタ層28G及び平坦層58のエッチバック処理(平坦化処理)が開始される。エッチバック処理は、前述したように、診断モニタ46による計測で発光種SiF,TiFのプラズマ発光強度が急激に高くなったら、エッチバック処理が終点(透明膜14が露出)に達したと判定する。
As shown in FIG. 16A, when the
(B)に示すように、エッチバック処理が終点に達すると、カラーフィルタ層28Gの表面と、先に形成されたB色カラーフィルタ層13B(透明膜14)の表面とが略面一になり、半導体基板18上にG色カラーフィルタ層13Gが形成される。以上でG色カラーフィルタ層形成工程23が完了する。
As shown in (B), when the etch back process reaches the end point, the surface of the color filter layer 28G and the surface of the previously formed B
以上説明したように、各色カラーフィルタ層形成工程21,22,23が順番に行われて、G色カラーフィルタ層形成工程23が完了することで、各色カラーフィルタ層13B,13B,13Gが2次元配列されたカラーフィルタアレイ13が形成される。
As described above, the color filter
本発明のカラーフィルタアレイ形成工程20では、第1色目に形成されるB色カラーフィルタ層13B上に透明膜14を形成し、形成した透明膜14を、R色及びG色カラーフィルタ層形成工程22,23で行われるエッチバック処理の終点検出に用いることで、エッチバック処理(平坦化処理)の終点を容易に特定することができる。これにより、第2色目以降のR色及びG色カラーフィルタ層13R,13Bを形成する際に、削りすぎ或いは残膜(先に形成済みのカラーフィルタ上に別の色のカラーフィルタ層が残る)の発生が防止される。また、各色カラーフィルタ層13B,13R,13Gの膜厚を均一にすることができる。その結果、優れた光学特性のカラーフィルタアレイ13が得られる。
In the color filter
また、透明膜14は、可視領域の光に対して透明であるため、B色カラーフィルタ層13Bの光学特性には影響を及ぼすことなく、上述の効果が得られる。
Further, since the
また、透明膜14の主成分を酸化シリコン(SiO2 )とすることで、発光強度の変化が最も顕著に表れるSiFのプラズマ発光の検出の有無に基づいて、エッチバック処理が終点に達した否かを判定することができる。つまり、判定を正確に行うことができる。
Further, by using silicon oxide (SiO 2 ) as the main component of the
また、透明膜14の形成方法としてゾルゲル法を用いることで、透明膜14をカラーフィルタ層28B,28R,28Gと同様にスピンコータ等の各種塗布装置を用いて形成することができる。従って、透明膜14を例えばCVD装置等の塗布装置以外の装置で形成する場合と異なり、カラーフィルタ層28B,28R,28G及び透明膜29の製造設備を一箇所に集約することができる。これにより、生産効率を向上させることができる。また、前述したように、ゾルゲル法で用いられる前駆体ポリマーの一部が加水分解によりOH基を生成するため親水性が高くなり、その結果、透明膜14とB色カラーフィルタ層13Bとの密着性を高くすることができる。
In addition, by using the sol-gel method as a method for forming the
なお、上記実施形態では、ドライエッチング装置41(エッチバック法)を用いて、カラーフィルタ層28R,28Gを平坦化処理する場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図17に示すように、CMP装置60(CMP法)を用いて、カラーフィルタ層28R,28Gを透明膜14が露出するまで平坦化処理してもよい。CMP法を用いて平坦化処理を行う場合には、前述の平坦層58(図10、図15参照)は形成しなくともよい。
In the above embodiment, the case where the
CMP装置60は、大別して、ターンテーブル61と、研磨パッド(研磨布)62と、トップリング63と、リテーナリング64と、スラリー供給部65とから構成される。ターンテーブル61は、略円盤状に形成されている。ターンテーブル61の下面には、回転軸66が設けられている。回転軸66が図示しない軸回転機構により回転されると、ターンテーブル61は回転軸66を中心として回転する。また、ターンテーブル61の上面には、研磨パッド62が設けられている。
The
トップリング63は、研磨パッド62の上方に設けられており、断面略逆凹形状を有している。トップリング63は、その下面側にエアバッグ67を有するとともに、このエアバッグ67を間に挟むようにして、半導体基板18をその表面(カラーフィルタアレイ13の形成面)を下向きにした状態で保持する。半導体基板18は、その裏面側からエアバッグ67により圧力[1.4kP〜34.5kP(0.2〜5.0psi)]、が加えられることで、その表面が研磨パッド62に押し付けられる。また、トップリング63の上面には、回転軸68が設けられている。回転軸68が図示しない軸回転機構により回転されると、トップリング63は回転軸68を中心として回転する。
The
リテーナリング64は、トップリング63の略円環状下端部に取り付けられており、半導体基板18の脱落防止等に用いられる。リテーナリング64が研磨パッド62を押さえ付けるリテーナリング圧は、6.9〜17.2kP(1.0〜2.5psi)になるように調整されている。スラリー供給部65は、シリカ粒子を分散したスラリー(スラリー流量:100〜250ml/min)を研磨パッド62上に供給する。
The
スラリー供給部65から研磨パッド62上にスラリーを供給しつつ、ターンテーブル61及びトップリング63をそれぞれ同方向、且つ時間当たりの回転数が等しくなるように回転させることで、半導体基板18の表面[カラーフィルタ層28R(図11参照)、カラーフィルタ層28G(図16(A)参照)]を平坦化(化学機械研磨)処理する。この平坦化処理は、前述のエッチバック工程31,35と同様に、透明膜14が露出するまで行われる。なお、透明膜14とカラーフィルタ層28R,28Gとの研磨レート比は、終点判定の観点より、2(透明膜14/カラーフィルタ層28R,28G)以上であることが好ましい。
While the slurry is supplied from the
CMP処理が終点に達したか否かは各種方法で判定することができる。例えば、ターンテーブル61及び研磨パッド62内に光センサを埋め込む。光センサは、ターンテーブル61が1回転する間に半導体基板18の下を1回通過する位置に埋め込まれている。そして、光センサから半導体基板18の研磨面(カラーフィルタアレイ13形成面)に光を照射するとともに、その反射光を観察する。透明膜14が露出すると特定の周波数の光が吸収される。これを検出することで、透明膜14が露出したか否か、すなわち、CMP処理が終点に達したか否かを判定することができる。
Whether the CMP process has reached the end point can be determined by various methods. For example, an optical sensor is embedded in the
或いは、平坦化処理が開始されてから、所定の研磨時間が経過したか否かに基づき、CMP処理が終点に達したか否かを判定してもよい。具体的には、CMP装置60による単位時間当たりのカラーフィルタ層28R,28Gの研磨量を予め求めておく。透明膜14上の各カラーフィルタ層28R,28Gの膜厚は、おおむね一定になる。このため、CMP装置60の単位時間当たりの研磨量と、透明膜14上の各カラーフィルタ層28R,28Gの膜厚とに基づいて、平坦化処理が開始されてから透明膜14が露出するまでに要する所要研磨時間が求められる。従って、本実施形態では、求めた所要研磨時間に、その時間の20%のオーバーポリッシング時間を加えた時間を研磨時間として設定する。そして、平坦化処理が開始されてから、設定した研磨時間が経過したか否かで透明膜14が露出したか否かを判定する。なお、CMP処理が終点に達したか否かを判定する方法は、これらに限定されるものではなく、周知の各種判定方法を用いてよい。
Alternatively, whether or not the CMP process has reached the end point may be determined based on whether or not a predetermined polishing time has elapsed since the planarization process was started. Specifically, the polishing amount of the
このようにCMP装置60(CMP法)を用いて、カラーフィルタ層28R,28Gを透明膜14が露出するまで平坦化処理する場合においても、透明膜14を研磨ストッパー層、つまり、終点検出に用いることで、エッチバック処理(平坦化処理)の終点を容易に特定することができる。これにより、上記実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。
As described above, even when the
なお、上記実施形態のカラーフィルタアレイ形成工程20は、B色カラーフィルタ層形成工程21、R色カラーフィルタ層形成工程22、G色カラーフィルタ層形成工程23の順で行われるが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらの工程順は適宜変更してもよい。
The color filter
また、上記実施形態では、固体撮像素子10に用いられるカラーフィルタアレイを例に挙げて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば液晶モニタ(LCD)に用いられるカラーフィルタアレイ及びその製造方法にも本発明を適用することができる。この場合には、前述の半導体基板18の代わりに、ガラス基板が用いられる。
In the above embodiment, the color filter array used in the solid-
なお、上記実施形態では、各カラーフィルタ層28R,28Gの平坦化処理方法として、エッチバック(全面異方性ドライエッチング)やCMPを例に挙げて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、各種平坦化処理方法を用いてよい。
In the above embodiment, the description has been given by taking etch back (entire anisotropic dry etching) or CMP as an example of the planarization method of the
[カラーフィルタ層の組成物について]
本発明に用いることができる着色剤は、特に限定されず、従来公知の種々の染料や顔料を1種又は2種以上混合して用いることができる。
[Composition of color filter layer]
The colorant that can be used in the present invention is not particularly limited, and various conventionally known dyes and pigments can be used alone or in combination.
[顔料]
本発明に用いることができる顔料としては、従来公知の種々の無機顔料または有機顔料を挙げることができる。また、無機顔料であれ有機顔料であれ、高透過率であることが好ましいことを考慮すると、平均粒子径がなるべく小さい顔料の使用が好ましく、ハンドリング性をも考慮すると、上記顔料の平均粒子径は、0.01μm〜0.1μmが好ましく、0.01μm〜0.05μmがより好ましい。
[Pigment]
Examples of the pigment that can be used in the present invention include conventionally known various inorganic pigments or organic pigments. Further, considering that it is preferable to have a high transmittance, whether it is an inorganic pigment or an organic pigment, it is preferable to use a pigment having an average particle size as small as possible, and considering the handling properties, the average particle size of the pigment is 0.01 μm to 0.1 μm is preferable, and 0.01 μm to 0.05 μm is more preferable.
また。本願発明において好ましく用いることができる顔料として、以下のものを挙げることができる。耐光性が強い無機顔料を選定することが好ましい。以下では、C.I.15:3が代表例である。
C.I.ピグメント・イエロー
11,24,108,109,110,138,139,150,151,154,167,180,185;
C.I.ピグメント・オレンジ
36,71;
C.I.ピグメント・レッド
122,150,171,175,177,209,224,242,254,255,264;
C.I.ピグメント・バイオレット
19,23,32;
C.I.ピグメント・ブルー
15:1,15:3,15:6,16,22,60,66;
C.I.ピグメント・ブラック1
Also. Examples of pigments that can be preferably used in the present invention include the following. It is preferable to select an inorganic pigment having high light resistance. In the following, C.I. 15: 3 is a representative example.
C. I. Pigment yellow 11,24,108,109,110,138,139,150,151,154,167,180,185;
C. I. Pigment orange 36, 71;
C. I. Pigment red 122,150,171,175,177,209,224,242,254,255,264;
C. I. Pigment violet 19, 23, 32;
C. I. Pigment blue 15: 1, 15: 3, 15: 6, 16, 22, 60, 66;
C. I. Pigment Black 1
[染料]
本発明において、着色剤が染料である場合には、組成物中に均一に溶解して非感光性の熱硬化性着色樹脂組成物を得ることができる。
[dye]
In the present invention, when the colorant is a dye, it can be uniformly dissolved in the composition to obtain a non-photosensitive thermosetting colored resin composition.
また、本発明における組成物を構成する着色剤として使用できる染料は、特に制限はなく、従来カラーフィルタ用として公知の染料が使用できる。化学構造としては、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリフェニルメタン系、アントラキノン系、アンスラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサテン系、フタロシアニン系、ペンゾピラン系、インジゴ系等の染料が使用できる。 Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the dye which can be used as a coloring agent which comprises the composition in this invention, A well-known dye can be used for conventional color filters. The chemical structure is pyrazole azo, anilino azo, triphenyl methane, anthraquinone, anthrapyridone, benzylidene, oxonol, pyrazolotriazole azo, pyridone azo, cyanine, phenothiazine, pyrrolopyrazole azomethine, Xanthene-based, phthalocyanine-based, benzopyran-based and indigo-based dyes can be used.
[着色剤濃度]
本発明における着色熱硬化性組成物の全固形分中の着色剤含有率は特に限定されるものではないが、好ましくは50質量%以上100質量%未満であり、55質量%以上90質量%以下がより好ましい。50質量%以上とすることでカラーフィルタとして適度な色度を得ることができる。また、100質量%未満とすることで光硬化を充分に進めることができ、膜としての強度低下を抑制することができる。
[Colorant concentration]
The colorant content in the total solid content of the colored thermosetting composition in the present invention is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or more and less than 100% by mass, and 55% by mass or more and 90% by mass or less. Is more preferable. When the content is 50% by mass or more, an appropriate chromaticity as a color filter can be obtained. Moreover, photocuring can fully be advanced by setting it as less than 100 mass%, and the strength reduction as a film | membrane can be suppressed.
[熱硬化性化合物]
本発明に使用可能な熱硬化性化合物としては、加熱により膜硬化を行えるものであれば特に限定はなく、例えば、熱硬化性官能基を有する化合物を用いることができる。上記熱硬化性化合物としては、例えば、エポキシ基、メチロール基、アルコキシメチル基およびアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも1つの基を有するものが好ましい。
[Thermosetting compound]
The thermosetting compound that can be used in the present invention is not particularly limited as long as the film can be cured by heating. For example, a compound having a thermosetting functional group can be used. As said thermosetting compound, what has at least 1 group chosen from an epoxy group, a methylol group, an alkoxymethyl group, and an acyloxymethyl group, for example is preferable.
更に好ましい熱硬化性化合物としては、(a)エポキシ化合物、(b)メチロール基、アルコキシメチル基およびアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも1つの置換基で置換された、メラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物またはウレア化合物、(c)メチロール基、アルコキシメチル基およびアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも1つの置換基で置換された、フェノール化合物、ナフトール化合物またはヒドロキシアントラセン化合物、が挙げられる。中でも、上記熱硬化性化合物としては、多官能エポキシ化合物が特に好ましい。 More preferable thermosetting compounds include (a) an epoxy compound, (b) a melamine compound, a guanamine compound, and a glycoluril substituted with at least one substituent selected from a methylol group, an alkoxymethyl group, and an acyloxymethyl group. A compound or a urea compound, (c) a phenol compound, a naphthol compound or a hydroxyanthracene compound substituted with at least one substituent selected from a methylol group, an alkoxymethyl group and an acyloxymethyl group. Among these, a polyfunctional epoxy compound is particularly preferable as the thermosetting compound.
着色熱硬化性組成物中における上記熱硬化性化合物の総含有量としては、素材により異なるが、上記硬化性組成物の全固形分(質量)に対して、0.1〜50質量%が好ましく、0.2〜40質量%がより好ましく、1〜35質量%が特に好ましい。 Although the total content of the thermosetting compound in the colored thermosetting composition varies depending on the material, it is preferably 0.1 to 50% by mass with respect to the total solid content (mass) of the curable composition. 0.2-40 mass% is more preferable, and 1-35 mass% is especially preferable.
[分散剤]
また、上記分散剤は顔料の分散性を向上させるために添加することができる。上記分散剤としては、公知のものを適宜選定して用いることができ、例えば、カチオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、高分子分散剤等が挙げられる。
[Dispersant]
Moreover, the said dispersing agent can be added in order to improve the dispersibility of a pigment. As the dispersant, known ones can be appropriately selected and used, and examples thereof include a cationic surfactant, a fluorine surfactant, and a polymer dispersant.
これらの分散剤としては、多くの種類の化合物が用いられるが、例えば、フタロシアニン誘導体(市販品EFKA−745(エフカ社製))、ソルスパース5000(日本ルーブリゾール社製);オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)、(メタ)アクリル酸系(共)重合体ポリフローNo.75、No.90、No.95(共栄社化学(株)製)、W001(裕商(株)製)等のカチオン系界面活性剤;ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ソルビタン脂肪酸エステル等のノニオン系界面活性剤;W004、W005、W017(裕商(株)製)等のアニオン系界面活性剤;EFKA−46、EFKA−47、EFKA−47EA、EFKAポリマー100、EFKAポリマー400、EFKAポリマー401、EFKAポリマー450(以上森下産業(株)製)、ディスパースエイド6、ディスパースエイド8、ディスパースエイド15、ディスパースエイド9100(サンノプコ(株)製)等の高分子分散剤;ソルスパース3000、5000、9000、12000、13240、13940、17000、24000、26000、28000などの各種ソルスパース分散剤(日本ルーブリゾール社製);アデカプルロニックL31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P−123(旭電化(株)製)およびイソネットS−20(三洋化成(株)製)が挙げられる.
As these dispersants, many types of compounds are used. For example, phthalocyanine derivatives (commercially available products EFKA-745 (manufactured by Efka)), Solsperse 5000 (manufactured by Nippon Lubrizol); organosiloxane polymer KP341 (Shin-Etsu) Chemical Industry Co., Ltd.), (meth) acrylic acid (co) polymer polyflow No. 75, No. 90, No. 95 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), W001 (manufactured by Yusho Co., Ltd.), etc. Cationic surfactants of: polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol distearate, sorbitan Fat Nonionic surfactants such as acid esters; Anionic surfactants such as W004, W005, W017 (manufactured by Yusho Co., Ltd.); EFKA-46, EFKA-47, EFKA-47EA, EFKA polymer 100, EFKA polymer 400 , EFKA polymer 401, EFKA polymer 450 (manufactured by Morishita Sangyo Co., Ltd.), disperse aid 6, disperse aid 8, disperse
上記分散剤は、単独で用いてもよくまた2種以上組み合わせて用いてもよい。上記分散剤の本発明における着色熱硬化性組成物中の添加量は、通常顔料100質量部に対して0.1〜50質量部程度が好ましい。 The said dispersing agent may be used independently and may be used in combination of 2 or more type. The amount of the dispersant added in the colored thermosetting composition of the present invention is usually preferably about 0.1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pigment.
[各種添加物]
本発明における着色熱硬化性組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、各種添加物、例えば、バインダー、硬化剤、硬化触媒、溶剤、充填剤、上記以外の高分子化合物、界面活性剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤、分散剤、等を配合することができる。
[Various additives]
In the colored thermosetting composition of the present invention, various additives such as a binder, a curing agent, a curing catalyst, a solvent, a filler, and a high amount other than those described above may be used as long as the effects of the present invention are not impaired. Molecular compounds, surfactants, adhesion promoters, antioxidants, ultraviolet absorbers, aggregation inhibitors, dispersants, and the like can be blended.
[バインダー]
上記バインダーは、顔料分散液調製時に添加する場合が多く、アルカリ可溶性を必要とせず、有機溶剤に可溶であればよい。バインダーとしては、線状有機高分子重合体で、有機溶剤に可溶であるものが好ましい。このような線状有機高分子重合体としては、側鎖にカルボン酸を有するポリマー、例えば、特開昭59−44615号、特公昭54−34327号、特公昭58−12577号、特公昭54−25957号、特開昭59−53836号、特開昭59−71048号の各公報に記載されているような、メタクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体等が挙げられ、また同様に側鎖にカルボン酸を有する酸性セルロース誘導体が有用である。
[binder]
The binder is often added at the time of preparing the pigment dispersion, and does not need alkali solubility and may be soluble in an organic solvent. The binder is preferably a linear organic polymer that is soluble in an organic solvent. Examples of such linear organic high molecular polymers include polymers having a carboxylic acid in the side chain, such as JP-A-59-44615, JP-B-54-34327, JP-B-58-12577, and JP-B-54-. No. 25957, JP-A-59-53836, JP-A-59-71048, methacrylic acid copolymer, acrylic acid copolymer, itaconic acid copolymer, crotonic acid copolymer, etc. Examples thereof include polymers, maleic acid copolymers, partially esterified maleic acid copolymers, and acidic cellulose derivatives having a carboxylic acid in the side chain are also useful.
これら各種バインダーの中でも、耐熱性の観点からは、ポリヒドロキシスチレン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましく、現像性制御の観点からは、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましい。 Among these various binders, from the viewpoint of heat resistance, polyhydroxystyrene resins, polysiloxane resins, acrylic resins, acrylamide resins, and acrylic / acrylamide copolymer resins are preferable. Acrylic resins, acrylamide resins, and acrylic / acrylamide copolymer resins are preferred.
上記アクリル系樹脂としては、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド等から選ばれるモノマーからなる共重合体、例えばベンジルメタアクリレート/メタアクリル酸、ベンジルメタアクリレート/ベンジルメタアクリルアミドのような各共重合体、KSレジスト−106(大阪有機化学工業(株)製)、サイクロマーPシリーズ(ダイセル化学工業(株)製)等が好ましい。これらのバインダー中に上記着色剤を高濃度に分散させることで、下層等との密着性を付与でき、これらはスピンコート、スリットコート時の塗布面状にも寄与している。 Examples of the acrylic resin include copolymers composed of monomers selected from benzyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid, hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylamide, and the like, such as benzyl methacrylate / methacrylic acid, Each copolymer such as benzyl methacrylate / benzylmethacrylamide, KS resist-106 (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.), cyclomer P series (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) and the like are preferable. By dispersing the colorant in these binders at a high concentration, it is possible to impart adhesion to the lower layer and the like, which also contributes to the coated surface state during spin coating and slit coating.
[硬化剤]
本発明において、熱硬化性化合物として、エポキシ樹脂を使用する場合、硬化剤を添加することが好ましい。エポキシ樹脂の硬化剤は種類が非常に多く、性質、樹脂と硬化剤の混合物との可使時間、粘度、硬化温度、硬化時間、発熱などが使用する硬化剤の種類によって非常に異なるため、硬化剤の使用目的、使用条件、作業条件などによって適当な硬化剤を選ばねばならない。上記硬化剤に関しては垣内弘編「エポキシ樹脂(昇晃堂)」第5章に詳しく解説されている。上記硬化剤の例を挙げると以下のようになる。
[Curing agent]
In this invention, when using an epoxy resin as a thermosetting compound, it is preferable to add a hardening | curing agent. There are many types of curing agents for epoxy resins, and their properties, pot life with resin and curing agent mixture, viscosity, curing temperature, curing time, heat generation, etc. vary greatly depending on the type of curing agent used. An appropriate curing agent must be selected according to the purpose of use, use conditions, working conditions, and the like. The above curing agent is described in detail in
触媒的に作用するものとしては、第三アミン類、三フッ化ホウ素−アミンコンプレックス、エポキシ樹脂の官能基と化学量論的に反応するものとして、ポリアミン、酸無水物等;また、常温硬化のものとして、ジエチレントリアミン、ポリアミド樹脂、中温硬化のものの例としてジエチルアミノプロピルアミン、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール;高温硬化の例として、無水フタル酸、メタフェニレンジアミン等がある。また化学構造別に見るとアミン類では、脂肪族ポリアミンとしてはジエチレントリアミン;芳香族ポリアミンとしてはメタフェニレンジアミン;第三アミンとしてはトリス(ジメチルアミノメチル)フェノール;酸無水物としては無水フタル酸、ポリアミド樹脂、ポリスルフィド樹脂、三フッ化ホウ素−モノエチルアミンコンプレックス;合成樹脂初期縮合物としてはフェノール樹脂、その他ジシアンジアミド等が挙げられる。 Those that act catalytically include tertiary amines, boron trifluoride-amine complexes, those that react stoichiometrically with functional groups of epoxy resins, polyamines, acid anhydrides, etc .; Examples include diethylenetriamine, polyamide resin, and medium temperature curing examples such as diethylaminopropylamine and tris (dimethylaminomethyl) phenol; examples of high temperature curing include phthalic anhydride and metaphenylenediamine. In terms of chemical structure, in the case of amines, diethylenetriamine as an aliphatic polyamine; metaphenylenediamine as an aromatic polyamine; tris (dimethylaminomethyl) phenol as a tertiary amine; phthalic anhydride as an acid anhydride; polyamide resin Polysulfide resin, boron trifluoride-monoethylamine complex; Synthetic resin initial condensate includes phenol resin, dicyandiamide and the like.
これら硬化剤は、加熱によりエポキシ基と反応し、重合することによって架橋密度が上がり硬化するものである。薄膜化のためには、バインダー、硬化剤とも極力少量の方が好ましく、特に硬化剤に関しては熱硬化性化合物に対して35質量%以下、好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは25質量%以下とすることが好ましい。 These curing agents react with an epoxy group by heating and polymerize to increase the crosslinking density and cure. For thinning, both the binder and the curing agent are preferably as small as possible. In particular, the curing agent is 35% by mass or less, preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less with respect to the thermosetting compound. It is preferable that
[硬化触媒]
本発明において高い着色剤濃度を実現するためには、上記硬化剤との反応による硬化の他、主としてエポキシ基同士の反応による硬化が有効である。このため、硬化剤は用いず、硬化触媒を使用することもできる。上記硬化触媒の添加量としてはエポキシ当量が150〜200程度のエポキシ樹脂に対して、質量基準で1/10〜1/1000程度、好ましくは1/20〜1/500程度さらに好ましくは1/30〜1/250程度のわずかな量で硬化させることが可能である。
[Curing catalyst]
In order to realize a high colorant concentration in the present invention, curing by reaction between epoxy groups is effective in addition to curing by reaction with the curing agent. For this reason, a curing catalyst can be used without using a curing agent. The amount of the curing catalyst added is about 1/10 to 1/1000, preferably about 1/20 to 1/500, more preferably 1/30, based on the mass of the epoxy resin having an epoxy equivalent of about 150 to 200. It can be cured with a slight amount of about 1/250.
[溶剤]
本発明における着色熱硬化性組成物は各種溶剤に溶解された溶液として用いることができる。本発明における着色熱硬化性組成物に用いられるそれぞれの溶剤は、各成分の溶解性や着色熱硬化性組成物の塗布性を満足すれば基本的に特に限定されない。
[solvent]
The colored thermosetting composition in the present invention can be used as a solution dissolved in various solvents. Each solvent used in the colored thermosetting composition in the present invention is basically not particularly limited as long as the solubility of each component and the coating property of the colored thermosetting composition are satisfied.
以下、本発明について行った実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例及び比較例に限定されるものではない。実施例としては、酸化シリコン(SiO2 )を主成分とする透明膜14を有するカラーフィルタアレイ「第1実施例」と、酸化チタン(TiO2 )を主成分とする透明膜14を有するカラーフィルタアレイ「第2実施例」との2つの例を用意した。
Examples of the present invention and comparative examples will be shown below to specifically describe the present invention. However, the present invention is not limited to these examples and comparative examples. As an example, a color filter array “first example” having a
また、比較例としては、透明膜14を形成せずにエッチバック処理等を行って形成したカラーフィルタアレイ「比較例1」と、透明膜14の代わりに別の膜を設けて形成したカラーフィルタアレイ「比較例2」〜「比較例4」との4つの例を用意した。比較例2では、透明膜14の代わりに有機膜を設けた。比較例3では、透明膜14の代わりにCVD法で形成したSiO2 膜を設けた。比較例4では、透明膜14の代わりにCVD法で形成したTa2 O5 膜を設けた。
Further, as a comparative example, a color filter array “Comparative Example 1” formed by performing an etch-back process or the like without forming the
なお、各実施例及び比較例では、B色カラーフィルタ層13B、R色カラーフィルタ層13Rのみを形成して評価を行った。
In each example and comparative example, evaluation was performed by forming only the B
[実施例1]
実施例1のカラーフィルタアレイを、下記(1)〜(8)の手順で形成した。
(1)カラーフィルタ層28Bを半導体基板18の全表面に0.4μmの膜厚で形成した。なお、カラーフィルタ層28Bのカラーフィルタ材料に用いられる顔料含有熱硬化性組成物(BLUE)の組成(ブルー顔料/分散剤/樹脂/モノマー/界面活性剤)は、55.25/17.35/26.07/0.83/0.5W%に調整した。
(2)カラーフィルタ層28B上に、酸化シリコン(SiO2 )を含む前駆体ポリマー(VR1品:ラサ工業(株))をスピンコートした後、ポストベーク200℃×5分を行い、透明膜29をカラーフィルタ層28B上に形成した。
(3)透明膜29上にフォトレジスト層39を形成した後、i線露光、現像処理等を行いフォトレジスト層55に開口部55a(図7(B))参照を形成した。
(4)開口部55aから露出したカラーフィルタ層28B及び透明膜29を、ドライエッチング法を用いて所望のエッチング条件により除去し、B色カラーフィルタ層13Bを形成した。また、半導体基板18上に、R色カラーフィルタ層13Rを形成するための領域18aを形成した。エッチング条件は、(a)処理時間が90秒、(b)エッチングに用いる混合ガス(プラズマガス)の混合比率(CF4 /O2 /Ar)を200/50/500[ml/min]、(c)平面電極48及び対向電極49に印加される高周波電圧のソース/上部バイアス/下部バイアスを800W/400W/200W、(d)チャンバー圧力を4Pa、処理温度(半導体基板18の温度)を50℃に調整した。
(5)残ったフォトレジスト層55を剥離液で剥離する。剥離液は、MS230C(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を用い、パドル処理(フォトレジスト層55上に少量の処理液を静置した状態で処理)を120秒間行った後、DIW(超純水)でリンス処理を60秒間行うとともに、脱水ベーク処理を温度120℃で60秒間行った。
(6)B色カラーフィルタ層13B及び透明膜14を含む半導体基板18の全表面に、カラーフィルタ層28Rを形成した。なお、カラーフィルタ層28Rのカラーフィルタ材料に用いられる顔料含有熱硬化性組成物(RED)の組成(ブルー顔料/分散剤/樹脂/モノマー/界面活性剤)は、55.00/17.60/26.07/0.83/0.5W%に調整した。
(7)カラーフィルタ層28R(平坦化層39を設けても可、以下同様)の全表面をエッチバック処理し、前述の診断モニタ46でSiFのプラズマ発光が確認されたら、エッチバック処理が終点に達したと判定し、R色カラーフィルタ層13Rの形成を完了した。エッチバック処理条件は、(a)処理時間が40秒、(b)エッチバック処理に用いる混合ガスの混合比率(O2 /O2 /Ar/CF4 )を500/25/500/25[ml/min]、(c)平面電極48及び対向電極49に印加される高周波電圧のソース/上部バイアス/下部バイアスを600W/100W/500W、(d)チャンバー圧力を2Pa、処理温度を50℃に調整した。
[Example 1]
The color filter array of Example 1 was formed by the following procedures (1) to (8).
(1) The
(2) On the
(3) After the photoresist layer 39 was formed on the
(4) The
(5) The remaining
(6) The color filter layer 28 </ b> R was formed on the entire surface of the
(7) The entire surface of the
[実施例2]
実施例1の酸化シリコン(SiO2 )からなる透明膜29に代えて、酸化チタン(TiO2 )の金属アルコキシド溶液(高純度化学研究所社製:商品名SYM−Ti5)を形成した点、及びエッチバック処理の終点検出でTiFの発光強度が確認できた時点をエッチバック処理の終点とした以外は、実施例1と同じ条件とした。
[Example 2]
In place of the
[比較例1]
実施例1(2)を省略し、透明膜29を形成しない点、及びエッチバック処理において透明膜29による終点検出に代えて、下記の方法で算出したエッチバック処理時間時間に基づきエッチバック処理を終了する以外は、実施例1と同じ条件にした。エッチバック処理は、B色カラーフィルタ層13B上にあるカラーフィルタ層28Rの残膜厚を元にエッチバック処理時間を算出し、エッチバック処理を開始してからエッチバック処理時間が経過した時点を、エッチバック処理の終点とした。
[Comparative Example 1]
Example 1 (2) is omitted, the etch back process is performed based on the etch back process time calculated by the following method, instead of forming the
[比較例2]
実施例1の酸化シリコン(SiO2 )からなる透明膜29に代えて、有機膜層(CT2000L:富士フイルムエレクトロマテリアルズ社製)を形成した点、及びエッチバック処理の終点検出でCOの発光強度が確認できた時点をエッチバック処理の終点とした以外は、実施例1と同じ条件とした。
[Comparative Example 2]
In place of the
[比較例3]
実施例1の酸化シリコン(SiO2 )からなる透明膜29に代えて、CVD法SiO2 薄膜を形成した以外は、実施例1と同じ条件とした。CVD法SiO2 薄膜は、プラズマCVD装置(サムコ社製:PD−270STL)にて成膜した。
[Comparative Example 3]
The conditions were the same as in Example 1 except that a CVD method SiO 2 thin film was formed instead of the
[比較例4]
実施例1の酸化シリコン(SiO2 )からなる透明膜29に代えて、Ta2 O5 薄膜を用いた点、及びエッチバック処理の終点検出でTaFの発光強度が確認できた時点をエッチバック処理の終点とした以外は、実施例1と同じ条件とした。Ta2 O5 薄膜は、高周波スパッタ装置(アルバック社製RFS−200)で成膜した。
[Comparative Example 4]
Etch back treatment in which the Ta 2 O 5 thin film was used in place of the
以上のように形成された実施例1〜2及び比較例1〜4を、「終点検出の容易さ」、「膜厚の均一性」、「スループット」、「分光特性」、「密着性」の計5項目でそれぞれ評価した(下記表1参照)。 Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 formed as described above are classified into “ease of end point detection”, “film thickness uniformity”, “throughput”, “spectral characteristics”, and “adhesion”. Evaluation was made on a total of five items (see Table 1 below).
「終点検出の容易さ」は、図12に示すように、エッチバック処理において、各実施例・比較例の透明膜(SiO2 )、透明膜(TiO2 )、有機膜層、CVD法SiO2 薄膜、Ta2 O5 薄膜(以下、透明膜等という)までそれぞれエッチングが達した時に、各膜がエッチングされて生成された反応生成物の固有の発光波長の強度で判定した。そして、発光強度が9500(cps:count per second)以上のときは「○:良好」、発光強度が4000(cps)以上〜9500(cps)未満のときは「△:やや良好」、4000(cps)未満のときは「×:悪い」と判定した。実施例1のSiFは発光強度が15000(cps)と高く終点検出が容易である。また、実施例2のTiF(TiO2 のSiイオンと、プラズマガスのフッ素イオンとが結合して生成)もSiFよりは発光強度が低いものの、他のものに比較し発光強度が9000(cps)と高く、終点検出は容易である。これに対して、比較例3や比較例4の有機膜層やTa2 O5 薄膜は、いずれも発光強度が低く、検出は容易ではない。 “Ease of end point detection” is shown in FIG. 12, in the etch-back process, the transparent film (SiO 2 ), transparent film (TiO 2 ), organic film layer, CVD method SiO 2 of each example and comparative example. When etching reached a thin film and a Ta 2 O 5 thin film (hereinafter referred to as a transparent film, etc.), the determination was made based on the intensity of the specific emission wavelength of the reaction product produced by etching each film. When the emission intensity is 9500 (cps: count per second) or more, “◯: good”, and when the emission intensity is 4000 (cps) to less than 9500 (cps), “Δ: slightly good”, 4000 (cps). ), It was judged as “x: bad”. The SiF of Example 1 has a high emission intensity of 15000 (cps) and can easily detect the end point. Further, the TiF (produced by combining the Si ions of TiO 2 and the fluorine ions of the plasma gas) of Example 2 also has a lower emission intensity than SiF, but the emission intensity is 9000 (cps) compared to other types. The end point is easy to detect. On the other hand, the organic film layer and the Ta 2 O 5 thin film of Comparative Example 3 and Comparative Example 4 have low emission intensity and are not easily detected.
「膜厚の均一性」は、平坦化処理後、6インチサイズの半導体基板18上のカラーフィルタアレイ(2色)の膜厚分布を求めた。膜厚分布は、膜厚計FilmetricsF20(フィルメトリクス株式会社製)を用いて半導体基板18上の各点のカラーフィルタアレイの膜厚を測定し、その平均値から算出した。そして、膜厚分布が5%以内のときは「○:良好」、膜厚分布が±5%のときは「△:やや良好」、膜厚分布が10%より大きいのときは「×:悪い」と判定した。実施例1及び2はカラーフィルタアレイの膜厚が均一になるのに対して、比較例1及び2は膜厚が不均一になった。
For “uniformity of film thickness”, the film thickness distribution of the color filter array (two colors) on the 6-inch
「スループット」は、透明膜等の形成工程の処理時間で評価した。そして、処理時間が7分以内の場合は「○:良好」、処理時間が10分以内の場合は「△:やや良好」、処理時間が10分を超える場合は「×:悪い」と判定した。実施例1及び2はスループット(処理時間)が短くなるのに対して、比較例3及び4は長くなった。 “Throughput” was evaluated by the processing time of the formation process of the transparent film or the like. When the processing time is within 7 minutes, “◯: good” is determined, when the processing time is within 10 minutes, “△: slightly good”, and when the processing time exceeds 10 minutes, “×: bad” is determined. . In Examples 1 and 2, the throughput (processing time) was shortened, while in Comparative Examples 3 and 4, the throughput was long.
「分光特性」では、平坦化処理(エッチバック処理)後のカラーフィルタ層の分光特性を、日立製分光光度計U−4100を用いて評価した)。そして、測定により得られた分光特性と、所望の分光特性とが1%以下で一致していれば「○:良好」、3%以下で一致していれば「△:やや良好」、5%を超えて変化している場合は「×:悪い」と判定した。実施例1では所望の分光特性が得られた。また、実施例2では、実施例1よりは所望の分光特性との一致度が低いものの3%以下で一致した。これに対して比較例4では、所望の分光特性が得られなかった。 In the “spectral characteristics”, the spectral characteristics of the color filter layer after the flattening process (etch back process) were evaluated using a Hitachi spectrophotometer U-4100). If the spectral characteristics obtained by the measurement match the desired spectral characteristics at 1% or less, “◯: good”, and if they match at 3% or less, “Δ: slightly good”, 5% When it changed over, it was judged as “x: bad”. In Example 1, desired spectral characteristics were obtained. In Example 2, the degree of coincidence with the desired spectral characteristic was lower than that in Example 1, but the coincidence was 3% or less. On the other hand, in Comparative Example 4, desired spectral characteristics were not obtained.
「密着性」は、透明膜等の形成後、第2色目(R色)のカラーフィルタやフォトレジストに含まれる溶剤で透明膜等の剥がれが生じるか否か、及びフォトレジストの剥離工程において透明膜等の剥がれが生じるか否か、一般的な光学顕微鏡、及び電子顕微鏡(SEM:日立製)を用いて評価した。そして、剥がれが全くないときは「○:良好」、剥がれが一部生じるときは「△:やや良好」、ほとんど剥がれるのときは「×:悪い」と判定した。実施例1及び2は透明膜等の剥がれが生じないのに対して、比較例3及び4は透明膜等の剥がれが生じた。 “Adhesion” means whether or not the transparent film or the like is peeled off by the second color (R color) color filter or the solvent contained in the photoresist after the formation of the transparent film or the like, and is transparent in the photoresist peeling process. It was evaluated using a general optical microscope and an electron microscope (SEM: manufactured by Hitachi) whether or not the film was peeled off. Then, when there was no peeling at all, it was judged as “◯: good”, when some peeling occurred, “Δ: somewhat good”, and when almost peeled off, “×: bad”. In Examples 1 and 2, the transparent film or the like did not peel off, whereas in Comparative Examples 3 and 4, the transparent film or the like peeled off.
「総合評価」は、上述の各評価の全てにおいて×がない場合は「○:良好」、上述の各評価の全てが△の場合」は「△:やや良好」、上述の各評価のいずれか一つでも×がある場合は「×:悪い」と判定した。 “Comprehensive evaluation” is “○: good” when there is no “x” in all the above-mentioned evaluations, “△: good” when all the above-mentioned evaluations are “Δ”, or any of the above-mentioned evaluations. When there was even one x, it was determined that “x: bad”.
上記表1に示すように、第1色目に形成されるB色カラーフィルタ層13B上に透明膜14を形成し、形成した透明膜14を、R色及びG色カラーフィルタ層形成工程22,23の各エッチバック工程31,35で行われるエッチバック処理の終点検出に用いることで、「終点検出の容易さ」、「膜厚の均一性」、「スループット」、「分光特性」、「密着性」がそれぞれ向上することが確認された。
As shown in Table 1, the
10 固体撮像素子
13 カラーフィルタアレイ
13B B色カラーフィルタ層
13R R色カラーフィルタ層
13G G色カラーフィルタ層
20 カラーフィルタアレイ形成工程
25,30,34 塗布乾燥工程
26 透明膜形成工程
27,33 パターニング工程
28B,28R,28G カラーフィルタ層
31,35 エッチバック工程
41 ドライエッチング装置
60 CMP装置
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記基板の表面に、第1色目のカラーフィルタ層を形成する第1工程と、
前記第1色目のカラーフィルタ層上に、少なくともケイ素酸化物または金属酸化物のいずれか一つを含む透明膜を形成する第2工程と、
前記第1色目のカラーフィルタ層及び前記透明膜をパターニングして、前記基板の表面上に、第2色目のカラーフィルタ層を形成するための領域を形成する第3工程と、
前記第2色目のカラーフィルタ層を形成するための領域が形成された前記基板の表面を覆うように、前記第2色目のカラーフィルタ層を形成する第4工程と、
前記第2色目のカラーフィルタ層の表面を、前記透明膜が露出するまで平坦化処理する第5工程とを少なくとも有することを特徴とするカラーフィルタアレイの製造方法。 In a method for manufacturing a color filter array in which a plurality of color filter layers are formed for each color and arranged two-dimensionally on the surface of a substrate,
A first step of forming a first color filter layer on the surface of the substrate;
A second step of forming a transparent film including at least one of silicon oxide and metal oxide on the color filter layer of the first color;
A third step of patterning the color filter layer of the first color and the transparent film to form a region for forming a color filter layer of the second color on the surface of the substrate;
A fourth step of forming the color filter layer of the second color so as to cover the surface of the substrate on which a region for forming the color filter layer of the second color is formed;
A method for manufacturing a color filter array, comprising: at least a fifth step of flattening a surface of the color filter layer of the second color until the transparent film is exposed.
前記第(N+1)色目のカラーフィルタ層を形成するための領域が形成された前記基板の表面を覆うように、前記第(N+1)色目のカラーフィルタ層を形成する第7工程と、
前記第(N+1)色目のカラーフィルタ層の表面を、前記透明膜が露出するまで平坦化処理する第8工程とを有することを特徴とする請求項1記載のカラーフィルタアレイの製造方法。 The flattened Nth (N is a natural number of 2 or more) color filter layer is patterned to form a region for forming a (N + 1) th color filter layer on the surface of the substrate. And a sixth step to
A seventh step of forming the (N + 1) th color filter layer so as to cover the surface of the substrate on which the region for forming the (N + 1) th color filter layer is formed;
The method of manufacturing a color filter array according to claim 1, further comprising an eighth step of planarizing a surface of the (N + 1) th color filter layer until the transparent film is exposed.
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