(57)【要約】      （修正有）【課題】カラーフィルタの各着色画素の矩形性を向上させ、且つ赤色画素の形成時に残渣が生じないようにする。【解決手段】支持体上に第１色目として、ドライエッチング法を用いて、ストライプ状の赤色パターン２７を形成後、青色層３３Ｂを形成し、赤色パターン及び青色層をドライエッチングして、青色・赤色画素２０Ｂ，２０Ｒ及び、緑色画素形成領域３９を形成する。次に緑色層を形成し、赤色画素２０Ｒが露出されるまで、支持体の全露出面を平坦化処理する。【選択図】図２
2010085701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体上に、複数色の着色画素を２次元配列してなるカラーフィルタを製造するカラーフィルタの製造方法において、
前記支持体上に、少なくとも赤色素を含む第１色の熱硬化性組成物からなるストライプ状の第１色パターンを形成する第１色パターン形成工程と、
前記第１色パターンが形成された前記支持体上に、第２色の熱硬化性組成物からなる第２色着色層を形成する第２色着色層形成工程と、
前記第１色パターン及び前記第２色着色層をドライエッチング法によりパターニングして、前記支持体上に、第１色画素及び第２色画素を形成するとともに、第３色画素を形成するための第３色画素形成領域を形成するパターニング工程と、
前記第３色画素形成領域に、第３色の熱硬化性組成物で前記第３色画素を形成する第３色画素形成工程とを有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記第１色の熱硬化性組成物には、黄色素が含まれることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記第１色パターン形成工程は、
前記支持体上に、前記第１色の熱硬化性組成物からなる第１色着色層を形成する第１色着色層形成工程と、
前記第１色着色層上に、フォトレジストを用いて前記第１色パターンに対応するレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記第１色着色層をドライエッチングして前記第１色パターンを形成するドライエッチング工程とを有することを特徴とする請求項１または２記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記第２色着色層形成工程では、前記第１色パターンが形成された支持体上に、前記第２色の熱硬化性組成物の塗膜を形成し、この塗膜をベーク処理して前記第２色着色層を形成することを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
前記第３着色画素形成工程は、
前記第１色画素、前記第２色画素、及び前記第３色画素形成領域が形成された前記支持体上に、前記第３色の熱硬化性組成物からなる第３色着色層を形成する第３色着色層形成工程と、
少なくとも前記第１色画素及び前記第２色画素上から前記３色着色層が除去されるまで、前記第３色着色層の表面に平坦化処理を施して、前記第３色画素を形成する平坦化処理工程とを有することを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】
前記パターニング工程では、前記第２色着色層をパターニングして、前記第２色画素と、前記第１色画素の表面を覆う第２色パターンとを一体に形成するとともに、
前記平坦化処理工程は、前記第１及び第２色画素上の前記第３色着色層を除去した後、前記第１色画素上から前記第２色パターンが除去されるまで、前記第２色パターン、前記第２色画素、及び前記第３色画素の各表面に平坦化処理を施すことを特徴とする請求項５記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項７】
前記平坦化処理は、エッチバック処理または研磨処理の少なくともいずれか一方の処理により行われることを特徴とする請求項５または６いずれか１項記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項８】
前記平坦化処理が前記研磨処理により行われる場合、
前記研磨処理後に、被研磨面を水洗する水洗工程、及びこの水洗工程後に前記被研磨面に脱水処理を施す脱水処理工程を行うことを特徴とする請求項７記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項９】
前記レジストパターン形成工程前に、前記第１色着色層上に透明な平坦化処理のストッパー層を形成するストッパー層形成工程を有し、
前記レジストパターン形成工程は、前記ストッパー層上に前記レジストパターンを形成し、
前記ドライエッチング工程は、前記レジストパターンを用いて、前記ストッパー層を前記第１色パターンに対応するストライプ状にドライエッチングするとともに、
前記パターニング工程は、ストライプ状の前記ストッパー層を、前記第１色画素に対応する形状にパターニングすることを特徴とする請求項３ないし８いずれか１項記載のカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子等に設けられるカラーフィルタの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子には、半導体基板等の支持体上に赤色画素、緑色画素、青色画素の複数色の着色画素が２次元配列されたカラーフィルタが設けられている。近年、固体撮像装置の画素数の増加は顕著であり、従来と同じインチサイズの固体撮像素子と比較した場合、画素サイズの縮小化は顕著である。また、画素サイズが縮小するにつれて、色分離の性能要求は厳しくなり、色シェーディング特性、混色防止などのデバイス特性維持のため、カラーフィルタに求められる性能に薄膜化、矩形化、及び各着色画素間に色同士が重なり合うオーバーラップ領域を無くす等の性能も要求されている。
【０００３】
このようなカラーフィルタの製造方法として、以前からフォトリソ方法が多く用いられている。フォトリソ法は、支持体上に着色感光性組成物を塗布・乾燥させて着色層を形成した後、この着色層をパターン露光・現像・ベーキングして第１色目（例えば緑色）の着色画素を形成し、以下同様にして残りの色の着色画素を形成する方法である。着色感光性組成物としては、例えば、アルカリ可溶性樹脂に光重合性モノマーと光重合開始剤を含有したものが用いられる。フォトリソ法は、製造工程が半導体製造のフォトリソプロセスに準じているため、初期投資の抑制が可能であり、また、フォトリソプロセスの高精度な露光、重ね合わせ精度などにより、カラーフィルタを製造するのに好適な方法として広く利用されている。
【０００４】
ところで、図２５（Ａ）に示すように、フォトリソ法で形成されたカラーフィルタ２には、各着色画素（赤色画素３、緑色画素４、青色画素５）の隅が集合する領域に、着色画素が形成されない空白領域６が形成されてしまう。また、（Ｂ）に示すように、各着色画素３〜５間の境界付近において各着色画素の膜厚が薄くなる凹み７が生じてしまう。これは、パターン露光用のフォトマスクに加えられるマスクバイアスが最適化されていないこと、露光光源に対する着色感光性組成物の硬化効率が低いこと等の原因で、各着色画素３〜５が設計通りの寸法・形状で形成されないためである。
【０００５】
このような問題点に対する対策として、マスクバイアスなどの最適化や、着色感光性組成物の露光光源に対しての硬化効率を改善するなどの検討がなされているが限界がある。そこで、市松模様状に形成された緑色画素で囲まれる領域内に第２色目以降の着色画素（赤色画素、青色画素）をフォトリソ法で形成した後、熱リフロー処理を施して第２色目以降の着色画素を熱流動させて、上記領域内を第２色目以降の着色画素で埋めることで、前述の空白領域６や凹み７の発生を抑える技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、特許文献１は、第２色目以降の着色画素の形成に用いられる着色感光性組成物の性能やプロセス条件に左右されやすい技術であり、例えば、温度が高い領域は着色画素が埋まり易いが、逆に温度が低い領域は着色が埋まり難い等の支持体の加熱分布がそのまま埋め込み性に反映されてしまうといった問題がある。
【０００７】
また、フォトリソ法を用いてカラーフィルタを形成する場合、近年の固体撮像素子の微細化・高精細化に対応するため、２．０μｍサイズを下回る高解像技術が必要となるが、これまでのフォトリソ法では解像力の点でパターンの形成限界に達しつつある。このため、フォトリソ法の上記問題点（空白領域６や凹み７の発生）は、ますます顕著になっている。
【０００８】
なお、固体撮像素子の微細化・高精細化にフォトリソ法で対応するための技術として、染料を使用する技術も提案されている。しかしながら、染料含有の硬化性組成物は、例えば、耐光性、薄膜化、透過分光特性の変更の容易性が一般的に顔料に比べて劣る。また、特に固体撮像素子用カラーフィルタ作製用途の場合には１．０μｍ以下の膜厚が要求されるため、硬化性組成物中に多量の色素を添加しなければならず、これにより、基板との密着が不充分となったり、十分な硬化が得られなかったり、現像処理時に染料が抜けてしまうなどと、パターン形成性が著しく困難である、などの諸問題がある。
【０００９】
ところで、フォトリソ法よりも、より薄膜で且つ微細パターンの形成に有効な方法としてドライエッチング法が知られている。ドライエッチング法は、パターン（各着色画素）を矩形に形成する方法として従来から採用されており、フォトリソ法とドライエッチング法を組みわせたパターン形成法が提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。
【００１０】
特許文献２及び３には、支持体上に第１色目の着色層を形成し、この第１色目の着色層をドライエッチング法でパターニングして第１色目の着色画素を形成した後、第２色目以降の着色画素をフォトリソ法で順次形成する技術が記載されている。なお、特許文献２では、第１色目の着色層を着色熱硬化性組成物による塗膜で形成し、特許文献３では、第１色目の着色層を蒸着法で形成している。
【特許文献１】特開２００６−２９２８４２号公報
【特許文献２】特開２００１−２４９２１８号公報
【特許文献３】特開２００６−３３９３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献２及び特許文献３では、第１色目の着色画素は矩形に形成することができるが、第２色目、第３色目の着色画素はフォトリソ法で形成しているため、上述したフォトリソ法の問題点が生じる。更に、特許文献３の蒸着で形成された第１色目の着色層は、その薄膜化は容易であるが、耐溶剤性を確保するのは困難である。このため、ドライエッチング用のマスク（フォトレジスト）の剥離を行う際に、剥離溶剤により色が抜け出すおそれがある。
【００１２】
特許文献２及び特許文献３を含むフォトリソ法を使用する従来のカラーフィルタの製造方法では、形成可能なパターン（各着色画素）寸法に限界（下限）があり、さらに、パターン形成性、及び着色画素（着色層）の信頼性を確保するのは困難である。
【００１３】
また、特許文献２及び３では、支持体上に第１色目〜第３色目の着色層を形成した後、各着色層をパターニングして各着色画素、すなわち、複数の孤立パターン（アイランドパターン）を直接形成している。このような複数の孤立パターンは、パターンの幅方向の断面形状の矩形性（以下、単にパターンｏｒ着色画素の矩形性という）、孤立パターンを上面から観察した時における孤立パターンの角（以下、単に孤立パターンの角という）の丸みを抑制することが困難である。これは、フォトリソ法による孤立パターンの形成では、露光時に着色層上に結像されるパターン（露光像）のエッジのコントラストを十分に高くすることが困難であるので、孤立パターンの角が丸まるなどの症状が発生するためである。また、断面の矩形性は、パターンの重合性（着色層の光重合性）と現像性に影響されるので、フォトリソ法を運用する限り、断面角を鋭角に形成することは困難である。
【００１４】
更に、フォトリソ法で孤立パターンを形成する場合に、特にカラーフィルタ材料に使用される着色感光性組成物は、一般のフォトレジストに対しパターンの矩形性が劣っているためである。また、ドライエッチング法による孤立パターンの形成を行う場合に、ドライエッチング用のレジストパターン（マスク）はフォトリソ法で形成されるが、色素を含有していないため露光光の散乱が少なく、孤立パターンの角の丸みの程度はフォトリソ法で着色層を形成した場合と比較して抑制程度が良好である。しかしながら、露光時の近接効果による孤立パターンの角の丸みを完全に抑制するのは困難である。
【００１５】
更に、特許文献２及び３において、第２色目以降の着色画素として、フォトリソ法により赤色素（特に赤顔料）を有する赤色層を露光・現像して赤色画素を形成した場合には、露光・現像による残渣の除去が非常に困難である。これは、赤色層は露光光の吸収係数が小さいため、露光光が基板まで到達し易く、その露光光が基板で乱反射するなどして赤色層の未露光部まで回り込むなどの理由である。このような残渣の発生を抑制するためには、アルカリ可溶の樹脂を必要以上に赤色層に添加するなどの対策をとる必要があるため、フォトリソ法では赤色層の薄膜化が限界に達している。
【００１６】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、パターン（各着色画素）の形成限界の向上及びパターンの微細化・薄膜化を図りつつ、着色画素の矩形性の更なる向上、及び赤色層の残渣が生じないカラーフィルタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明のカラーフィルタの製造方法は、支持体上に、複数色の着色画素を２次元配列してなるカラーフィルタを製造するカラーフィルタの製造方法において、前記支持体上に、少なくとも赤色素を含む第１色の熱硬化性組成物からなるストライプ状の第１色パターンを形成する第１色パターン形成工程と、前記第１色パターンが形成された前記支持体上に、第２色の熱硬化性組成物からなる第２色着色層を形成する第２色着色層形成工程と、前記第１色パターン及び前記第２色着色層をドライエッチング法によりパターニングして、前記支持体上に、第１色画素及び第２色画素を形成するとともに、第３色画素を形成するための第３色画素形成領域を形成するパターニング工程と、前記第３色画素形成領域に、第３色の熱硬化性組成物で前記第３色画素を形成する第３色画素形成工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
前記第１色の熱硬化性組成物には、黄色素が含まれることが好ましい。
【００１９】
前記第１色パターン形成工程は、前記支持体上に、前記第１色の熱硬化性組成物からなる第１色着色層を形成する第１色着色層形成工程と、前記第１色着色層上に、フォトレジストを用いて前記第１色パターンに対応するレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、前記レジストパターンをマスクとして、前記第１色着色層をドライエッチングして前記第１色パターンを形成するドライエッチング工程とを有することが好ましい。
【００２０】
前記第２色着色層形成工程では、前記第１色パターンが形成された支持体上に、前記第２色の熱硬化性組成物の塗膜を形成し、この塗膜をベーク処理して前記第２色着色層を形成することが好ましい。
【００２１】
前記第３着色画素形成工程は、前記第１色画素、前記第２色画素、及び前記第３色画素形成領域が形成された前記支持体上に、前記第３色の熱硬化性組成物からなる第３色着色層を形成する第３色着色層形成工程と、少なくとも前記第１色画素及び前記第２色画素上から前記３色着色層が除去されるまで、前記第３色着色層の表面に平坦化処理を施して、前記第３色画素を形成する平坦化処理工程とを有することが好ましい。
【００２２】
前記パターニング工程では、前記第２色着色層をパターニングして、前記第２色画素と、前記第１色画素の表面を覆う第２色パターンとを一体に形成するとともに、前記平坦化処理工程は、前記第１及び第２色画素上の前記第３色着色層を除去した後、前記第１色画素上から前記第２色パターンが除去されるまで、前記第２色パターン、前記第２色画素、及び前記第３色画素の各表面に平坦化処理を施すことが好ましい。
【００２３】
前記平坦化処理は、エッチバック処理または研磨処理の少なくともいずれか一方の処理により行われることが好ましい。
【００２４】
前記平坦化処理が前記研磨処理により行われる場合、前記研磨処理後に、被研磨面を水洗する水洗工程、及びこの水洗工程後に前記被研磨面に脱水処理を施す脱水処理工程を行うことが好ましい。
【００２５】
前記レジストパターン形成工程前に、前記第１色着色層上に透明な平坦化処理のストッパー層を形成するストッパー層形成工程を有し、前記レジストパターン形成工程は、前記ストッパー層上に前記レジストパターンを形成し、前記ドライエッチング工程は、前記レジストパターンを用いて、前記ストッパー層を前記第１色パターンに対応するストライプ状にドライエッチングするとともに、前記パターニング工程は、ストライプ状の前記ストッパー層を、前記第１色画素に対応する形状にパターニングすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、支持体上に少なくとも赤色素を含むストライプ状の第１色パターンを形成し、この第１色パターンが形成された支持体上に第２色着色層を形成し、更にこれら第１色パターン及び第２着色層をパターニングして第１色画素、第２色画素、及び第３色画素を形成するための領域を形成した後、この領域に第３色画素を形成することで、従来よりも孤立パターンを形成する工程を減らすことができる。これにより、各着色画素のコーナーの丸みの発生を抑制することができるので、各着色画素の矩形性を向上させることができる。また、第１色画素（第１色パターン）として、赤色画素をドライエッチング法により形成することで、従来のフォトリソ法（露光現像）で赤色画素を形成した時のように残渣が発生することが防止される。更に、フォトリソ法を用いないことで、前述の空白領域や凹みの発生を防止することができ、その結果、パターン（各着色画素）の形成限界を向上させるとともに、パターンの微細化・薄膜化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１に示すように、固体撮像素子１０は、支持体１１上に設けられた受光素子（フォトダイオード）１２、カラーフィルタ１３、平坦化膜１４、マイクロレンズ１５等から構成される。なお、図１（他の図も同様）では、各部を明確にするため、相互の厚みや幅の比率は無視して一部誇張して表示している。
【００２８】
支持体１１としては、カラーフィルタに用いられるものであれば特に制限はないが、例えば、液晶表示素子等に用いられるソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス及びこれらに透明導電膜を付着させたものや、固体撮像素子等に用いられる光電変換素子基板、例えばシリコン基板、酸化膜、窒化シリコン等が挙げられる。また、これら支持体１１とカラーフィルタ１３との間には本発明を損なわない限り中間層などを設けても良い。
【００２９】
支持体１１の表層には、受光素子１２が２次元マトリクス状（正方格子状）に配列されている。また、この表層には、図示は省略するが、周知の読み出しゲート、垂直転送路、水平転送路、出力アンプ等が各受光素子１２の間に設けられている。
【００３０】
支持体１１の表面は、図示しない光透過性の絶縁膜で覆われており、この絶縁膜上には、前述の読み出しゲート、垂直転送路等を覆うように、転送電極１７が形成されている。この転送電極１７に印加する電圧を制御することで、受光素子１２に蓄積された電荷が、読み出しゲートを介して、垂直転送路により垂直転送される。また、支持体１１の表面には、転送電極１７を覆い、且つ受光素子１２の直上位置は開口するように、遮光膜１８が形成されている。この遮光膜１８上には、その全面及び開口を覆う透明なデバイス保護膜１９が形成されている。
【００３１】
カラーフィルタ１３は、保護膜１９上に形成されている。なお、以下の説明では、領域を区切らずに支持体１１上に形成されている着色膜（所謂ベタ膜）を「着色（赤色、緑色、青色）層」といい、パターン状に領域を区切って形成されている着色膜（例えば、ストライプ状にパターニングされている膜等）を「着色（赤色、緑色、青色）パターン」という。また、着色パターンのうち、カラーフィルタ１３を構成する要素となっている着色パターン（例えば、正方形にパターン化された着色パターン等）を「着色（赤色、緑色、青色）画素」という。
【００３２】
ここで、パターン状に領域を区切って形成する形態（パターン化する形態）には、感光性の着色膜をパターン露光、現像してパターン化する形態の他、着色層上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをエッチングマスクとしてエッチングすることにより着色層をパターン化する形態、支持体１１上に設けられたパターン状の凹部に埋め込むようにして着色層を形成し、形成された着色層のうち凹部からはみ出した部分を除去することによりパターン化する形態等が含まれる。
【００３３】
また、図３以降の各図において、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ１−Ｘ２線に沿う断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＹ１−Ｙ２線に沿う断面図である。
【００３４】
更に、各図の（Ａ）において、「Ｒ」は赤色層、赤色パターン、赤色画素のいずれかを示し、「Ｂ」は、青色層、青色パターン、青色画素のいずれかを示し、「Ｇ」は、緑色層、緑色画素のいずれかを示し、「Ｆ」はレジストパターン（フォトレジスト）のいずれかを示す。また、「Ｒ＋Ｂ」は、「Ｒ」上に「Ｂ」が積層されていることを示し、「Ｒ＋Ｂ＋Ｇ」は、「Ｒ」上に「Ｂ」及び「Ｇ」が積層されていることを示し、「Ｂ＋Ｇ」は、「Ｂ」上に「Ｇ」が積層されていることを示す。
【００３５】
カラーフィルタ１３は、２次元配列された複数の赤色画素（第１色画素）２０Ｒ、緑色画素（第３色画素）２０Ｇ、青色画素（第２色画素）２０Ｂから構成されている。各着色画素２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、それぞれ受光素子１２の上方位置に形成されている。緑色画素２０Ｇは市松模様に形成されるとともに、赤色画素２０Ｒ及び青色画素２０Ｂは各緑色画素２０Ｇの間に形成される（図１２（Ａ）、図２５参照）。なお、図１では、カラーフィルタ１３が３色の画素から構成されていることを説明するために、各着色画素２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを１列に並べて表示しているが、実際には図１２（Ｂ），（Ｃ）に示すようになる。
【００３６】
平坦化膜１４は、カラーフィルタ１３の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１５は、凸面を上にして設けられたレンズであり、平坦化膜１４の上面且つ各受光素子１２の上方に設けられている。各マイクロレンズ１５は、被写体からの光を効率良く各受光素子１２へ導く。
【００３７】
［カラーフィルタ製造工程］
次に、図２を用いて、カラーフィルタ１３を形成するカラーフィルタ製造工程２２について説明を行う。カラーフィルタ製造工程２２は、大別して、赤色パターン形成工程（第１色パターン形成工程）２３と、青色層形成工程（第２色着色層形成工程）２４と、緑色画素形成工程（第３色画素形成工程）２５とから構成される。
【００３８】
赤色パターン形成工程２３は、支持体１１の表面に、ストライプ状の赤色パターン２７を形成する。赤色パターン形成工程２３は、赤色層形成工程２８、レジストパターン形成工程２９、ドライエッチング工程３０、フォトレジスト除去工程３１から構成される。
【００３９】
赤色層形成工程２８は、支持体１１上に、少なくとも赤色素を含む熱硬化性組成物（赤色熱硬化性組成物）を用いて赤色層３３Ｒ（図３参照）を形成する。レジストパターン形成工程２９は、赤色層３３Ｒ上に、フォトレジストを用いてストライプ状のレジストパターン３４（図４参照）を形成する。レジストパターン３４は、赤色パターン２７に対応する開口部３４ａ（図４参照）を有している。
【００４０】
ドライエッチング工程３０は、レジストパターン３４をマスクとして、赤色層３３Ｒをドライエッチング（パターニング）して赤色パターン２７を形成する。フォトレジスト除去工程３１は、赤色パターン２７上からレジストパターン３４を除去する。
【００４１】
青色層形成工程２４では、赤色パターン２７が形成された支持体１１の表面を覆うように、青色熱硬化性組成物を用いて青色層３３Ｂ（図７参照）を形成する。青色層３３Ｂは、赤色パターン２７を覆いつつ、赤色パターン２７の各パターン間の領域（パターン同士で挟まれた領域）を埋め込むように形成される。
【００４２】
緑色画素形成工程２５は、大別して、緑色画素領域形成工程（パターニング工程）２５ａと、緑色層形成工程３７と、平坦化処理工程３８とから構成される。緑色画素領域形成工程２５ａは、支持体１１の表面に、緑色画素（パターン）２０Ｇを形成するための緑色画素形成領域３９（図９（Ａ）参照）を形成する、すなわち、緑色画素形成領域３９上の赤色パターン２７及び青色層３３Ｂを除去する除去工程である。
【００４３】
緑色画素領域形成工程２５ａは、レジストパターン形成工程４０と、ドライエッチング工程４１と、フォトレジスト除去工程４２とから構成される。レジストパターン形成工程４０は、青色層３３Ｂの表面に、フォトレジストを用いてレジストパターン４３（図９参照）を形成する。レジストパターン４３は、緑色画素形成領域３９に対応する開口部４３ａ（図８及び図９参照）を有しており、青色層３３Ｂの緑色画素形成領域３９に対応する領域は露呈させ、それ以外の領域は保護する。
【００４４】
ドライエッチング工程４１は、レジストパターン４３をマスクとして、赤色パターン２７及び青色層３３Ｂをドライエッチング法によりパターニングし、支持体１１上に緑色画素形成領域３９を形成する。緑色画素形成領域３９は、緑色画素２０Ｇの配列パターンに応じて市松模様状（緑色画素２０Ｇの配列パターンが市松模様でない場合には、その配列パターンに応じたパターン）に形成される。
【００４５】
また、ドライエッチング工程４１が実行されると、支持体１１上に赤色画素２０Ｒ及び青色画素２０Ｂが形成されるとともに、赤色画素２０Ｒの表面を覆う青色パターン４４（図９参照）が青色画素２０Ｂと一体に形成される。フォトレジスト除去工程４２は、レジストパターン４３を除去する。
【００４６】
緑色層形成工程３７は、緑色画素形成領域３９等が形成された支持体１１の表面を覆うように、緑色熱硬化性組成物を用いて緑色層３３Ｇ（図１１参照）を形成する。緑色層３３Ｇは、青色画素２０Ｂ及び青色パターン４４を覆いつつ、緑色画素形成領域３９を埋め込むように形成される。
【００４７】
平坦化処理工程３８は、赤色画素２０Ｒが露出するまで、支持体１１の全露出面に平坦化処理を施す。この平坦化処理により、緑色画素２０Ｇが形成される。
【００４８】
平坦化処理としては、製造工程の簡略化や製造コストの観点から、支持体１１の全露出面をドライエッチングするエッチバック処理が好ましい。また、エッチバック処理の代わりに、支持体１１の全露出面を化学的機械的に研磨する化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；以下、「ＣＭＰ」という）処理等の研磨処理を行ってもよい。
【００４９】
［各着色画素（パターン）の幅・厚み］
赤色画素２０Ｒ・赤色パターン２７の幅（赤色画素２０Ｒが正方形の場合には一辺の長さ）は、パターン形成限界をより向上させる観点等から、それぞれ独立に、０．５〜１．７μｍが好ましく、０．８〜１．５μｍがより好ましい。また、緑色画素２０Ｇ（緑色画素形成領域３９）の幅は、同じ理由で０．５〜１．７μｍが好ましく、０．６〜１．５μｍがより好ましい。青色画素２０Ｂの幅の好ましい範囲は、赤色画素２０Ｒの幅と緑色画素２０Ｇの幅とに制限されるため、ここでは記載しない。
【００５０】
各着色画素２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの具体的な厚さとしては、パターン形成限界をより向上させる観点等から０．００５μｍ〜０．９μｍが好ましく、０．０５μｍ〜０．８μｍが好ましく、０．１μｍ〜０．７μｍが更に好ましい。
【００５１】
次に、上記各工程のうち、レジストパターン形成工程２９，４０、ドライエッチング工程３０，４１（平坦化処理工程３８のエッチバック処理）、フォトレジスト除去工程３１，４２、平坦化処理工程３８の研磨処理の好ましい形態について説明を行う。
【００５２】
［レジストパターン形成工程］
レジストパターン形成工程２９においてレジストパターン３４を形成する方法は、特に限定はなく、公知のフォトリソグラフィーの技術を適宜最適化して用いることができる。例えば、赤色層３３Ｒ上に後述のポジ又はネガ型の感光性樹脂組成物（フォトレジスト）を塗布し、これを乾燥させて（好ましくは更にプリベーク処理して）フォトレジスト層を形成する。次いで、このフォトレジスト層を放射線で露光し、現像して（好ましくは更にポストベーク処理して）レジストパターン３４を形成する。フォトレジスト層の露光に用いる放射線としては、ｇ線、ｈ線、及びｉ線が好ましく、中でもｉ線が好ましい。また、現像に用いる現像液としては、着色剤を含む着色層には影響を与えず、未硬化部（ポジ型の場合は露光部、ネガ型の場合は未露光部）を溶解するものであれば特に限定されない。具体的には、種々の有機溶剤の組み合わせやアルカリ性の水溶液を用いることができる。なお、レジストパターン４３も同様にして形成することができる。
【００５３】
［フォトレジスト］
フォトレジストとしては、例えば、ポジ型の感光性樹脂組成物が用いられる。このポジ型の感光性樹脂組成物としては、紫外線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）、エキシマー・レーザー等を含む遠紫外線、電子線、イオンビームおよびＸ線等の放射線に感応するポジ型フォトレジスト用に好適なポジ型レジスト組成物が使用できる。放射線のうち、感光性樹脂層を露光するものとしては、本発明の目的からはｇ線、ｈ線、ｉ線が好ましく、中でもｉ線が好ましい。
【００５４】
具体的にポジ型の感光性樹脂組成物は、キノンジアジド化合物およびアルカリ可溶性樹脂を含有する組成物が好ましい。キノンジアジド化合物およびアルカリ可溶性樹脂を含有するポジ型の感光性樹脂組成物は、５００ｎｍ以下の波長の光照射によりキノンジアジド基が分解してカルボキシル基を生じ、結果としてアルカリ不溶状態からアルカリ可溶性になることを利用してポジ型フォトレジストとして用いられている。このポジ型フォトレジストは解像力が著しく優れているので、ＩＣやＬＳＩ等の集積回路の作製に用いられている。キノンジアジド化合物としては、ナフトキノンジアジド化合物が挙げられる。
【００５５】
［ドライエッチング工程（エッチバック処理を含む）］
ドライエッチング工程３０，４１やエッチバック処理で行われるドライエッチングの形態としては、特に限定はなく、公知の形態で行うことができる。ドライエッチングの代表的な例としては、特開昭５９−１２６５０６号、特開昭５９−４６６２８号、同５８−９１０８号、同５８−２８０９号、同５７−１４８７０６号、同６１−４１１０２号などの公報に記載されているような方法が知られている。
【００５６】
［ドライエッチングの好ましい形態］
本発明におけるドライエッチングは、パターン断面をより矩形に近く形成する観点や、支持体１１のダメージをより低減する観点から、以下の形態で行うことが好ましい。即ち、フッ素系ガスと酸素ガス（Ｏ２  ）との混合ガスを用い、支持体１１が露出しない領域（深さ）までエッチングを行う第１段階のエッチングと、この第１段階のエッチングの後に、窒素ガス（Ｎ２  ）と酸素ガス（Ｏ２  ）との混合ガスを用い、好ましくは支持体１１が露出する領域（深さ）付近までエッチングを行う第２段階のエッチングと、支持体１１が露出した後に行うオーバーエッチングとを含む形態が好ましい。以下、ドライエッチングの具体的手法、並びに、第１段階のエッチング、第２段階のエッチング、及びオーバーエッチングについて説明する。
【００５７】
［エッチング条件の算出］
ドライエッチングは、下記手法により事前にエッチング条件の構成を求めて行う。
（１）第１段階のエッチングにおけるエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）と、第２段階のエッチングにおけるエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）とをそれぞれ算出する。
（２）第１段階のエッチングで所望の厚さをエッチングする時間と、第２段階のエッチングで所望の厚さをエッチングする時間とをそれぞれ算出する。
（３）上記（２）で算出したエッチング時間に従って、第１段階のエッチングを実施する。
（４）上記（２）で算出したエッチング時間に従って、第２段階のエッチングを実施する。または、エンドポイント検出でエッチング時間を決定し、決定したエッチング時間に従って第２段階のエッチングを実施してもよい。
（５）上記（３）、（４）の合計時間に対してオーバーエッチング時間を算出して、オーバーエッチングを実施する。
【００５８】
［第１段階のエッチング工程］
第１段階のエッチング工程で用いる混合ガスは、被エッチング膜である有機材料を矩形に加工する観点から、フッ素系ガス及び酸素ガス（Ｏ２  ）を含む。また第１段階のエッチング工程は、支持体１１が露出しない領域までエッチングする形態にすることで、支持体１１のダメージを回避することができる。
【００５９】
［第２段階のエッチング工程、オーバーエッチング工程］
第１段階のエッチング工程で、フッ素系ガスと酸素ガスとの混合ガスにより支持体１１が露出しない領域までエッチングを実施した後、支持体１１のダメージ回避の観点から、窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスを用い、第２段階のエッチング工程におけるエッチング処理、及びオーバーエッチング工程におけるエッチング処理を行う。
【００６０】
［エッチング量の好ましい比率］
第１段階のエッチング工程におけるエッチング量と、第２段階のエッチング工程におけるエッチング量との比率は、第１段階のエッチング工程におけるエッチング処理による矩形性を損なわないように決定する必要がある。
【００６１】
全エッチング量（第１段階のエッチング工程におけるエッチング量と第２段階のエッチング工程におけるエッチング量との総和）中における後者の比率としては、０％より大きく５０％以下である範囲が好ましく、１０〜２０％がより好ましい。ここでエッチング量とは、被エッチング膜の残存する膜厚のことである。
【００６２】
［フォトレジスト除去工程］
フォトレジスト除去工程３１，４２では、ドライエッチング工程３０，４１の終了後、専用の剥離液や溶剤によってレジストパターン３４，４３（フォトレジスト層）を除去する。なお、本実施形態では、窒素ガスと酸素ガスとを含む第２の混合ガスを使用する第２段階のエッチング工程を行うため、剥離液や溶剤によるフォトレジスト層の剥離をより容易に行うことができる。
【００６３】
フォトレジスト除去工程３１，４２は、（１）レジストパターン３４，４３上に、剥離液または溶剤を付与して、レジストパターン３４，４３を除去可能な状態にする第１除去工程と、（２）レジストパターン３４，４３を、洗浄水を用いて除去する第２除去工程とを含むことが好ましい。
【００６４】
第１除去工程としては、例えば、剥離液または溶剤を、少なくともレジストパターン３４，４３上に付与し、所定の時間停滞させるパドル現像工程を挙げることができる。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。
【００６５】
第２除去工程としては、例えば、スプレー式またはシャワー式の噴射ノズルから、フォトレジスト層に洗浄水を噴射して、フォトレジスト層を除去する工程を挙げることができる。洗浄水としては、純水を好ましく用いることができる。また、噴射ノズルとしては、その噴射範囲内に支持体全体が包含される噴射ノズルや、可動式の噴射ノズルであってその可動範囲が支持体全体を包含する噴射ノズルを挙げることができる。可動式の噴射ノズルは、例えば、除去工程中に支持体１１の中心部から支持体１１の端部までを２回以上移動しながら洗浄水を噴射する。これにより、効果的にフォトレジスト層（レジストパターン）を除去することができる。
【００６６】
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。
【００６７】
また、本発明で用いられる剥離液としては、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。
【００６８】
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。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。
【００６９】
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。
【００７０】
また、本発明で用いられる剥離液は、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好ましいが、中でも、非環状含窒素化合物として、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミンから選ばれる少なくとも１種と、環状含窒素化合物として、Ｎ−メチル−２−ピロリドン及びＮ−エチルモルホリンから選ばれる少なくとも１種とを含むことがより好ましく、モノエタノールアミンとＮ−メチル−２−ピロリドンとを含むことが更に好ましい。
【００７１】
また、上記非環状含窒素化合物の含有量が、剥離液１００質量部に対して、９質量部以上１１質量部以下であって、環状含窒素化合物の含有量が６５質量部以上７０質量部以下であることが望ましい。また、本発明で用いられる剥離液は、非環状含窒素化合物と環状含窒素化合物の混合物を純水で希釈したものであることが好ましい。
【００７２】
また、フォトレジスト除去工程３１，４２では、着色層（赤色パターン２７、青色画素２０Ｂ及び青色パターン４４）上から、レジストパターン３４，４３が除去されていればよく、着色層の側壁にエッチング生成物であるデポ物が付着している場合に、このデポ物が完全に除去されなくてもよい。ここで、デポ物とは、エッチング生成物が着色層の側壁に付着し堆積したものを表わす。
【００７３】
更に、フォトレジスト除去工程３１，４２の終了後、上記着色層に吸収された水分を除去することが望ましい。具体的には９０℃〜２００℃のポストベーク処理をすることが望ましく、１００℃〜１８０℃が更に好ましい。また時間は１分以上１０分以下であれば製造工程の時間効率を低下させることはなく、吸収された水分を蒸発させるのには十分な条件である。
【００７４】
［エッチバック工程の研磨（ＣＭＰ）処理］
研磨（ＣＭＰ）処理に用いるスラリーとしては、粒径１０〜１００ｎｍのＳｉＯ２  砥粒を０．５〜２０質量％含有させたｐＨ９〜１１の水溶液を用いることが好ましい。研磨パッドとしては、連続発砲ウレタン等の軟質タイプを好ましく用いることができる。前述のスラリー及び研磨パッドを使用して、スラリー流量：５０〜２５０ｍｌ／ｍｉｎ、ウエハ圧：０．２〜５．０ｐｓｉ、リテーナーリング圧：１．０〜２．５ｐｓｉの条件により研磨することができる。また、研磨処理が終了した後、被研磨面を精密洗浄処理する洗浄工程、脱水ベーク（好ましくは、１００〜２００℃で１〜５分間）処理（脱水処理）を施す脱水処理工程を行う。
【００７５】
［着色熱硬化性組成物］
カラーフィルタ製造工程２２ではドライエッチング法を用いるので、各着色画素２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、光硬化性成分を含有しない非感光性の着色熱硬化性組成物を用いて形成する。これにより、各着色画素２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ（各色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ）から光硬化成分を除き、各層の硬化成分を熱硬化成分のみとすることで、着色成分の比率を高めることができるため、各着色画素２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂをより薄膜化し、且つ良好な分光特性が得られる。
【００７６】
着色熱硬化性組成物は、着色剤と、熱硬化性化合物とを含み、全固形分中の着色剤濃度が５０質量％以上１００質量％未満であることが好ましい。着色剤濃度を高めることにより、より薄膜のカラーフィルタ１３を形成することができる。
【００７７】
［着色剤］
本発明で用いられる着色剤は、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。
【００７８】
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。
【００７９】
このような顔料として、以下のものを挙げることができる。但し本発明は、これらに限定されるものではない。
【００８０】
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
【００８１】
［第１色目の着色層（赤色層）］
第１色目の着色層は赤色層３３Ｒであり、赤色素を含有するため、使用できる着色剤として、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２，１５０，１７１，１７５，１７７，２０９，２２４，２４２，２５４，２５５，２６４；が挙げられる。更に、赤色の分離性の観点から、更に黄色素を含有することが望ましい。黄色素としては、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１１，２４，１０８，１０９，１１０，１３８，１３９，１５０，１５１，１５４，１６７，１８０，１８５が挙げられる。更にＣ．Ｉ．ピグメント・オレンジ３６，７１；などのオレンジを含有することもできる。
【００８２】
本発明において、着色剤が染料である場合には、染料を組成物中に均一に溶解して非感光性の着色熱硬化性樹脂組成物を得ることができる。このような染料としては、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。
【００８３】
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可能である。
【００８４】
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はされないが、好ましくは３０〜６０質量％である。３０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、６０質量％以下とすることで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。
【００８５】
［熱硬化性化合物］
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。このような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。
【００８６】
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、多官能エポキシ化合物が特に好ましい。
【００８７】
着色熱硬化性組成物中における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、着色熱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。
【００８８】
［各種添加物］
また、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、前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。
【００８９】
［バインダー］
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
これらのバインダー中に前述の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（着色層形成）時の塗布面状にも寄与している。
【００９４】
［硬化剤］
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。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。硬化剤の例を挙げると以下のようになる。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
［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。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。
【００９８】
［溶剤］
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られる。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
【００９９】
［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。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。
【０１００】
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（共栄社油脂化学工業（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
【０１０１】
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。着色熱硬化性組成物への分散剤の添加量は、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。
【０１０２】
［その他の添加剤］
また、着色硬化性組成物には、必要に応じて各種添加剤を更に添加することができる。
【０１０３】
次に、図３〜図１２を用いて、カラーフィルタ製造工程２２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。なお、図面の煩雑化を防止するため、ここでは３×３＝９画素のカラーフィルタ１３を製造する場合について説明を行うが、画素数が増加した場合も同じように製造することができる。
【０１０４】
図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、赤色層形成工程２８では、周知のスピンコータを用いて、赤色素及び黄色素を含む赤色熱硬化性組成物を支持体１１上に塗布する。次いで、支持体１１をホットプレートやオーブンなどの周知の加熱装置によりベーキング（ポストベーク）処理する。これにより、赤色熱硬化性組成物の塗膜が熱硬化して、支持体１１上に赤色層３３Ｒが所定の膜厚で形成される。
【０１０５】
図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、レジストパターン形成工程２９では、スピンコータを用いて、赤色層３３Ｒ上にフォトレジストを塗布した後、加熱装置により支持体１１をプリベークする。これにより、フォトレジストが硬化して、赤色層３３Ｒ上にフォトレジスト層が形成される。
【０１０６】
次いで、周知の露光装置（ｉ線ステッパー）を用いて、フォトレジスト層に露光光線を照射して、このフォトレジスト層を露光処理する。例えば、ポジ型のフォトレジストを用いた場合には、露光光線は、赤色パターン２７が形成される領域以外の領域に照射される。この露光処理後、周知の現像液を用いて、露光済みのフォトレジスト層を現像処理する。また、現像処理後に、加熱装置によりポストベーク処理を施す。これにより、赤色パターン２７に対応する開口部３４ａを有するレジストパターン３４が赤色層３３Ｒ上に形成される。
【０１０７】
図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、ドライエッチング工程３０では、周知のドライエッチング装置を用い、レジストパターン３４をマスクとして、赤色層３３Ｒをドライエッチングする。このドライエッチングは、前述の第１段階のエッチング、第２段階のエッチング、及びオーバーエッチングの３段階で行われる。これにより、レジストパターン３４の開口部３４ａより露呈されている赤色層３３Ｒが除去されて、ストライプ状の赤色パターン２７が支持体１１上に形成される。
【０１０８】
図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、フォトレジスト除去工程３１では、剥離液または溶剤をレジストパターン３４上に付与する第１除去工程と、洗浄水を用いてレジストパターン３４を除去する第２除去工程とを実行する。これにより、赤色パターン２７上からレジストパターン３４が除去される。
【０１０９】
図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、青色層形成工程２４では、前述の赤色層形成工程２８と同様の処理を行って、支持体１１上に、赤色パターン２７を覆いつつ、その各パターン間の領域を埋め込むように青色層３３Ｂを形成する。
【０１１０】
図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、緑色画素領域形成工程２５ａのレジストパターン形成工程４０では、前述のレジストパターン形成工程２９と同様の処理を行って、青色層３３Ｂ上に、緑色画素形成領域３９に対応する開口部４３ａを有するレジストパターン４３を形成する。
【０１１１】
図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ドライエッチング工程４１では、前述のドライエッチング工程３０と同様の方法で、レジストパターン４３をマスクとして、赤色パターン２７及び青色層３３Ｂをドライエッチングする。これにより、レジストパターン４３の開口部４３ａより露呈されている青色層３３Ｂ及びその下層の赤色パターン２７が除去されて、支持体１１上に緑色画素形成領域３９が市松模様状に形成される。また、これと同時に、赤色画素２０Ｒ、青色画素２０Ｂが支持体１１上に形成されるとともに、青色パターン４４が赤色画素２０Ｒ上に形成される。
【０１１２】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、フォトレジスト除去工程４２では、前述のフォトレジスト除去工程４２と同様に、第１除去工程及び第２除去工程を実行して、青色画素２０Ｂ及び青色パターン４４上からレジストパターン４３を除去する。
【０１１３】
図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、緑色層形成工程３７では、前述の赤色層形成工程２８と同様の処理を行って、支持体１１上に、青色画素２０Ｂ及び青色パターン４４を覆いつつ、緑色画素形成領域３９を埋め込むように緑色層３３Ｇを形成する。
【０１１４】
図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、平坦化処理工程３８では、ドライエッチング装置或いは研磨（ＣＭＰ）装置を用いて、支持体１１の全露出面にエッチバック処理或いは研磨処理（平坦化処理）を施す。具体的には、赤色画素２０Ｒが露出するまで、青色画素２０Ｂ、青色パターン４４、及び緑色画素２０Ｇの各表面をエッチバック処理或いは研磨処理する。これにより、各着色画素２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの表面が面一になる。
【０１１５】
更に、最初に、青色画素２０Ｂ及び青色パターン４４上の緑色層３３Ｇが除去されるまで、緑色層３３Ｇの表面をエッチバック処理する。これにより、緑色画素形成領域３９上に緑色画素２０Ｇが形成される。引き続き、赤色画素２０Ｒが露出するまで、青色画素２０Ｂ、青色パターン４４、及び緑色画素２０Ｇの各表面を研磨処理する形態をとってもよい。
【０１１６】
以上でカラーフィルタ製造工程２２の全工程が終了し、支持体１１に各着色画素２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂが２次元配列されてなるカラーフィルタ１３が形成される。
【０１１７】
次に、図１３を用いて、本発明の第２実施形態の固体撮像素子４６のカラーフィルタ４７について説明を行う。カラーフィルタ４７は、基本的には上記第１実施形態の固体撮像素子１０と同じ構成である。ただし、カラーフィルタ４７の赤色画素２０Ｒ上には、平坦化処理（エッチバック処理、研磨処理）の終点検出に用いられるエッチングストッパー層（以下、単にストッパー層という）４８が形成されている。なお、カラーフィルタ１３（固体撮像装置１０）と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。
【０１１８】
ストッパー層４８は、エッチバック処理におけるエッチングレート、又は、ＣＭＰ等の研磨処理における研磨レートが各色層３３Ｒ，３３Ｇよりも低い層であることが好ましい。更に、ストッパー層４８は、可視光に対して透明な硬化性組成物で形成される。これにより、カラーフィルタ４７の赤色画素２０Ｒ上からストッパー層４８を完全に除去する必要が無くなる。ここで、可視光に対して透明とは可視光の透過率が９５％以上であることを意味する。
【０１１９】
また、ストッパー層４８のエッチングレート・研磨レートが各色層３３Ｂ，３３Ｇと同等、もしくは高い場合には、ストッパー層４８を残す必要はなく、エッチバック処理又は研磨処理時に除去してもよい。
【０１２０】
図１４に示すように、カラーフィルタ４７を製造するカラーフィルタ製造工程５０は、赤色パターン形成工程５１が異なる以外は、上記第１実施形態のカラーフィルタ製造工程２２と同じである。赤色パターン形成工程５１では、赤色層形成工程２８とレジストパターン形成工程２９との間に、ストッパー層形成工程５２が設けられている点が第１実施形態と異なる。
【０１２１】
ストッパー層形成工程５２は、赤色層形成工程２８で形成された赤色層３３Ｒ上に、ストッパー層４８の材料である硬化性組成物を用いて、ストッパー層（ストッパー層４８と区別するため、以下、全面ストッパー層という、図１５参照）５３を形成する。レジストパターン形成工程２９では、全面ストッパー層５３上に前述のレジストパターン３４を形成する。ドライエッチング工程３０では、レジストパターン３４をマスクとして、全面ストッパー層５３及び赤色層３３Ｒをドライエッチングし、ストライプ状のストッパーパターン層５３ａ（図１７参照）及び赤色パターン２７を形成する。フォトレジスト除去工程３１は、ストッパーパターン層５３ａ上からレジストパターン３４を除去する。
【０１２２】
青色層形成工程２４及び緑色画素形成工程２５は、第１実施形態と基本的には同じであるが、緑色画素形成工程２５のドライエッチング工程４１では、ストッパーパターン層５３ａをドライエッチングして、赤色画素２０Ｒの表面上にストッパー層４８を形成する。
【０１２３】
また、緑色画素形成工程２５の平坦化処理工程では、ストッパー層４８が露出するまで、支持体１１の全露出面を平坦化処理する。ストッパー層４８が露出したか否か（平坦化処理の終点）は、以下の方法で確認することができる。
【０１２４】
エッチバック処理を行っている場合には、例えば、ストッパー層４８がドライエッチング（プラズマエッチング）されて生成された反応生成物のプラズマ発光の有無により、平坦化処理の終点を確認することができる。また、研磨処理を行っている場合には、例えば、被研磨面に検査光を照射すると共にその反射光を測定して、ストッパー層４８により特定の周波数の光が吸収されたか否かに基づいて、平坦化処理の終点を確認することができる。
【０１２５】
平坦化処理時に、赤色画素２０Ｒの表面はストッパー層４８で保護されているため、エッチバック処理や研磨処理により、赤色画素２０Ｒが膜減りしたり、ダメージを受けたりする現象をより効果的に防止することができる。これにより、カラーフィルタ４７の赤色画素２０Ｒの透過分光特性の制御がさらに容易となる。
【０１２６】
［硬化性組成物］
ストッパー層４８を形成する硬化性組成物としては、熱によって硬化可能な高分子化合物を含む組成物を好ましく用いることができる。高分子化合物としては、例えば、ポリシロキサン系高分子及びポリスチレン系高分子が好ましい。これらの中でも、スピン・オン・グラス（ＳＯＧ）材料として知られている材料、又はポリスチレン誘導体若しくはポリヒドロキシスチレン誘導体を主成分とする熱硬化性組成物がより好ましい。
【０１２７】
硬化性組成物の耐エッチング性を示す指標としては、例えば、大西パラメータ（参考文献  特開２００４−２９４６３８、特開２００５−１４６１８２）を用いることができる。本発明においては、着色硬化性組成物の該パラメータ値が、３．５〜４．５である場合、ストッパー層４８を形成する硬化性組成物の該パラメータ値が、２．５以下であると、着色硬化性組成物層に対し選択性が確保可能（ストッパー層４８がエッチングされ難い）と判断することができる。大西パラメータは、下記式（Ｉ）で算出することができる。
【０１２８】
（Ｃ＋Ｏ＋Ｈ）／（Ｃ−Ｏ）・・・式（Ｉ）
【０１２９】
式（Ｉ）中のＣ、Ｏ、Ｈは、それぞれ、ポリマーの構成繰返し単位における、炭素原子、酸素原子、水素原子のモル数を表す。以下に、大西パラメータの算出例を示す。尚、小数点以下３桁は切り捨てて算出した。
【０１３０】
例１．フルオレン系アクリレート化合物
（Ｃ＋Ｏ＋Ｈ）／（Ｃ−Ｏ）＝（３３＋６＋２５）／（３３−６）＝２．３７
例２．ポリヒドロスチレン誘導体
（Ｃ＋Ｏ＋Ｈ）／（Ｃ−Ｏ）＝（８＋１＋８）／（８−１）＝２．４２
【０１３１】
次に、図１５〜図２４を用いて、カラーフィルタ製造工程５０の各工程について詳しく説明する。なお、各図の（Ａ）において、「ＲＳ」は、赤色層３３Ｒ、赤色パターン２７、赤色画素２０Ｒ上に各ストッパー層４８，５３，５３ａが積層されていることを示す。
【０１３２】
［青色パターン形成工程］
図１５（Ａ），（Ｂ）に示すように、赤色層形成工程２８で支持体１１上に赤色層３３Ｒが形成された後、ストッパー層形成工程５２では、スピンコータを用いて硬化性組成物を赤色層３３Ｒ上に塗布した後、加熱装置でベーキング処理を施して、全面ストッパー層５３を赤色層３３Ｒ上に形成する。
【０１３３】
以下の工程は、基本的には第１実施形態と同じであり、図１６（Ａ），（Ｂ）に示すように、レジストパターン形成工程２９において、全面ストッパー層５３上にレジストパターン３４が形成される。次いで、図１７（Ａ），（Ｂ）に示すように、ドライエッチング工程３０において、赤色パターン２７及びストッパーパターン層５３ａが形成された後、図１８（Ａ），（Ｂ）に示すように、フォトレジスト除去工程３１において、レジストパターン３４が除去される。
【０１３４】
［赤色層形成工程］
図１９（Ａ），（Ｂ）に示すように、青色層形成工程２４において、ストッパーパターン層５３ａを覆いつつ、赤色パターン２７の各パターン間の領域を埋め込むように、青色層３３Ｂが支持体１１上に形成される。
【０１３５】
［緑色画素形成工程］
図２０（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、レジストパターン形成工程４０において、レジストパターン４３が青色層３３Ｂ上に形成される。次いで、図２１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ドライエッチング工程４１において、赤色画素２０Ｒ、青色画素２０Ｂ、青色パターン４４、緑色画素形成領域３９、及びストッパー層４８が形成された後、図２２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、フォトレジスト除去工程４２において、レジストパターン４３が除去される。
【０１３６】
図２３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、緑色層形成工程３７において、青色画素２０Ｂ及び青色パターン４４を覆いつつ、緑色画素形成領域３９を埋め込むように、緑色層３３Ｇが支持体１１上に形成される。そして、図２４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、平坦化処理工程３８において、ドライエッチング装置或いは研磨装置を用いて、支持体１１の全露出面にエッチバック処理或いは研磨処理を施す。
【０１３７】
エッチバック処理によりストッパー層４８が露出すると、ストッパー層４８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が確認される。また、研磨処理によりストッパー層４８が露出すると、ストッパー層４８による特定の周波数の光の吸収が確認される。これらの確認がなされた時に平坦化処理を終了する。これにより、赤色画素２０Ｒ上のストッパー層４８、青色画素２０Ｂ、緑色画素２０Ｇの表面が面一になる。
【０１３８】
以上でカラーフィルタ製造工程５０の全工程が終了し、支持体１１に各着色画素２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂが２次元配列されてなるカラーフィルタ４７が形成される。
【０１３９】
以上のように本発明は、支持体１１上にストライプ状の赤色パターン２７を形成するステップと、支持体１１上に第２色目の青色層３３Ｂを形成するステップと、支持体１１上に緑色画素形成領域３９を形成するステップと、この緑色画素形成領域３９に第３色目の緑色画素２０Ｇを形成するステップとを経てカラーフィルタ１３，４７を製造するようにしたので、孤立パターン（各着色画素）を直接形成する工程を減らすことができる。これにより、各画素形成時において、孤立パターンの角の丸みの抑制、及びドライエッチングにより孤立パターンを加工した際に発生する断面形状の角の丸まりの抑制を図り、従来よりも各着色画素の矩形性を向上させることができる。
【０１４０】
特に、ドライエッチングのマスクとして、ストライプ状のレジストパターン３４をフォトリソ法で形成する場合には、孤立パターンを形成する場合と比較して、露光時にフォトレジスト層上に結像されるレジストパターン像のエッジのコントラストが高くなる。更に、ストライプパターンは、その長手方向のコントラストが一定である。これにより、レジストパターン３４のエッジの形状が丸まることが防止されるため、赤色パターン２７・赤色画素２０Ｒの角の丸まりを抑え、断面の矩形性を向上させることができる。
【０１４１】
また、第３色目の緑色画素２０Ｇを形成するステップも、フォトレジストに対しパターンの矩形性が劣る着色感光性組成物を用いるフォトリソ法ではなく、パターンの矩形性に優れるフォトレジスト及びドライエッチング法及びＣＭＰ法を用いるようにしたので、各着色画素の矩形性をより向上させることができる。
【０１４２】
更に、第１色目の着色画素（着色パターン、着色層）として、赤色画素２０Ｒをドライエッチング法で形成するようにしたので、従来のフォトリソ法（露光現像）で赤色画素２０Ｒを形成したときのように残渣が発生することが防止される。また、赤顔料は、緑顔料及び青顔料より色価が低くいので、赤色画素、緑色画素、青色画素を同じ膜厚で形成する場合に、赤色画素は最も顔料の含有量を多くする必要がある。従って、カラーフィルタの膜厚は、赤色画素の膜厚により決定されると言い換えてもよい。赤色画素をドライエッチングで形成することで、赤色画素よりもフォトリソ成分含有率に余裕のある他色画素をフォトリソ法で形成するプロセスも適用できるようになる。このように、赤色画素２０Ｒをドライエッチング法（着色熱硬化性組成物）で形成することで、その薄膜化を可能にし、カラーフィルタの薄膜化を実現することができる。
【０１４３】
また、本発明では孤立パターンを加工しないので、各着色画素２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの隅が集合する領域における空白領域（図２５（Ａ）参照）の発生や、各着色画素２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの境界付近における凹み（図２５（Ｂ）参照）の発生を防止することができる。また、緑領域を形成するパターン（ここでは市松模様）は、フォトレジストを使用したドライエッチングにより形成し、且つ埋め込みを実施したのち不要部分を除去する工程を経て形成されるので、孤立パターンを形成する場合よりも各パターンの角の丸まりが小さくなる。これにより、パターン（各着色画素）の形成限界を向上させるとともに、パターンの微細化・薄膜化を図ることができる。
【０１４４】
また、本発明の固体撮像素子１０，４６は、それぞれ上記各工程で製造されたカラーフィルタ１３，４７を備えることで、色再現性が良好になる。カラーフィルタ１３，４７は、特に１００万画素を超えるような高解像度の固体撮像素子に好適である。
【０１４５】
上記実施形態では、第２色目の着色層として青色層３３Ｂを形成し、第３色目の着色層として緑色層３３Ｇを形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、順番が逆であってもよい。また、カラーフィルタが４色以上の着色画素で構成されている場合にも本発明を適用することができる。
【０１４６】
上記実施形態では、緑色画素形成工程２５の平坦化処理工程３８においてエッチバック処理又は研磨処理のいずれかを行う場合について説明したが、両者を共に行っても良い。また、エッチバック処理及び研磨処理以外の各種平坦化処理を行ってもよい。
【０１４７】
更に、上記実施形態では、緑色画素形成工程２５（平坦化処理工程３８）で赤色画素２０Ｒ上の青色パターン４４を同時に除去する場合について説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、緑色画素形成工程２５の終了後に、青色パターン４４の除去を行ってもよい。また、緑色層３３Ｇの形成後に、緑色画素形成領域３９以外の領域を露呈させるようなレジストパターンを緑色層３３Ｇ上に形成し、このレジストパターンをマスクとして、緑色層３３をドライエッチングすることで、緑色画素２０Ｇを形成してもよい。この際には、オーバーエッチングも行うことで、赤色画素２０Ｒ上の青色パターン４４を除去することが好ましい。なお、この場合には、各着色画素の表面に凹凸が生じるが、引き続き平坦化処理を施すことにより、凹凸を平坦化することができる。
【０１４８】
上記実施形態では、緑色画素２０Ｒが市松模様状に配列されている場合を例に挙げて説明を行ったが、緑色画素２０Ｇが赤色パターン２７に対して平行な方向のストライプ状パターンである配列、或いは赤色パターン２７に対して傾斜する方向に並ぶ配列など、上記実施形態と異なる配列であっても本発明を適用することができる。また、各着色画素２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを形成する方法は、上記各実施形態で説明した方法に限定されず、ドライエッチング法や平坦化処理法を適宜組み合せて形成してもよい。即ち、各着色画素２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを有するカラーフィルタを形成する場合、ドライエッチング法、及び平坦化法のうちどの方法をどの色の画素の形成に適用してもよく、複数の方法を組み合わせて適用してもよい。
【０１４９】
上記実施形態では、固体撮像素子１０，４６に用いられるカラーフィルタ１３，４７の製造方法について説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、液晶ディスプレイ等に用いられるカラーフィルタの製造にも本発明を適用することができる。
【実施例】
【０１５０】
以下、本発明の効果を実証するための実施例１〜３を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。また、以下の各工程において、市販の処理液を用いた処理を行う場合、特記しない限り各処理液の製造メーカ指定の方法に従って処理を行った。
【０１５１】
実施例１として、平坦化処理工程３８でエッチバック処理を行って形成した上記第１実施形態のカラーフィルタ１３を用意した。実施例２として、実施例１と同様にエッチバック処理を行って形成した上記第２実施形態のカラーフィルタ４７を用意した。実施例３として、上記実施例１のエッチバック処理の代わりにＣＭＰ（研磨）処理を行って形成したカラーフィルタ１３を用意した。
【０１５２】
実施例１〜３の材料として、下記の赤色熱硬化性組成物、青色熱硬化性組成物、緑色熱硬化性組成物を調製した。
【０１５３】
［赤色熱硬化性組成物］
最初に下記に示す赤色顔料分散液を調製した。
・ピグメントレッド２５４  ８０質量部
・ピグメントイエロー１３９  ２０質量部
・分散剤  ＥＤＡＰＬＡＮ４７２（楠本化成(株)製）  ３０質量部
・ベンジルメタアクリレート／グリシジルメタアクリレート共重合体  １０質量部
・ＰＧＭＥＡ  ７００質量部
上記の各素材をホモジナイザーにて攪拌処理し、その後０．３ｍｍジルコニアビーズを用いた分散機（デイスパーマット、ＧＥＴＺＭＡＮＮ社製）で微分散処理を５時間実施して、赤色顔料分散液を調製した。
【０１５４】
次いで、上記赤色顔料分散液に更に熱硬化性樹脂を添加することで、非感光性着色組成物、すなわち赤色熱硬化性組成物を調製した。
・ＥＨＰＥ−３１５０  ０．８質量部（上記青色顔料分散液に対し）
更に、上記赤色顔料分散液と熱硬化性樹脂にＰＧＭＥＡを添加し、組成物の固形分が１５．０％になるように希釈した。
【０１５５】
［青色熱硬化性組成物］
最初に下記に示す青色顔料分散液を調製した。
・ピグメントブルー１５：６  １２５質量部
・ピグメントバイオレット  ２５質量部
・分散剤  ＰＬＡＤＤＥＤ２１１（楠本化成（株）製）  ４０質量部
・ベンジルメタアクリレート／グリシジルメタアクリレート共重合体  １５質量部
・ＰＧＭＥＡ  ７５５質量部
以下、赤色顔料分散液調製時と同様の処理を行って青色顔料分散液を調製した。
【０１５６】
次いで、上記青色顔料分散液に更に熱硬化性樹脂を添加することで、非感光性着色組成物、すなわち、青色熱硬化性組成物を調製した。
・ＥＨＰＥ−３１５０  ０．５質量部（上記赤色顔料分散液に対し）
更に、上記青色顔料分散液と熱硬化性樹脂にＰＧＭＥＡを添加し、組成物の固形分が１３．０％になるように希釈した。
【０１５７】
［緑色熱硬化性組成物］
最初に下記に示す緑色顔料分散液を調製した。
・ピグメントグリーン３６  ９０質量部
・ピグメントグリーン７  ２５質量部
・ピグメントイエロー１３９  ４０質量部
・分散剤  ＰＡＬＤＤＥＤ１５１（楠本化成(株)製）  ２０質量部
・ベンジルメタアクリレート／グリシジルメタアクリレート共重合体  １０質量部
・ＰＧＭＥＡ  ６３０質量部
以下、赤色顔料分散液調製時と同様の処理を行って緑色顔料分散液を調製した。
【０１５８】
次いで、上記緑色顔料分散液に更に熱硬化性樹脂を添加することで、非感光性着色組成物、すなわち、緑色熱硬化性組成物を調整した。
・ＥＨＰＥ−３１５０  ０．８質量部（上記緑色顔料分散液に対し）
更に、上記緑色顔料分散液と熱硬化性樹脂にＰＧＭＥＡを添加し、組成物の固形分が１３．０％になるように希釈した。
【０１５９】
［実施例１］
上記各色熱硬化性組成物を用いて実施例１を下記の条件で形成した。
【０１６０】
＜赤色パターン形成工程＞
支持体１１上にスピンコータにて、赤色着色組成物を膜厚０．５２５μｍの塗布膜となるように塗布した後、ホットプレートを使用して、２２０℃で５分間の加熱を行い、塗布膜の硬化を行って赤色層３３Ｒを形成した。この赤色層３３Ｒの膜厚は０．５２５μｍであった。
【０１６１】
次いで、ポジ型フォトレジスト「ＦＨｉ６２２ＢＣ」（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）を塗布し、プリベークを実施し、膜厚０．８μｍのフォトレジスト層を形成した。
【０１６２】
続いて、フォトレジスト層を、ｉ線ステッパー（キャノン（株）製）を用い、３５０ｍＪ／ｃｍ２  の露光量でパターン露光し、フォトレジスト層の温度又は雰囲気温度が９０℃となる温度で１分間、加熱処理を行なった。その後、現像液「ＦＨＤ−５」（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）で１分間の現像処理を行ない、さらに１１０℃で１分間のポストベーク処理を実施して、レジストパターン３４を形成した。このレジストパターン３４のＬＩＮＥ＆ＳＰＡＣＥのサイズは、エッチング変換差（エッチングによるパターン幅の縮小）を考慮して、ＬＩＮＥ：１．２５μｍ、ＳＰＡＣＥ：１．１５μｍで形成した。
【０１６３】
次に、レジストパターン３４をエッチングマスクとして、赤色層３３Ｒのドライエッチングを以下の手順で行った。
【０１６４】
ドライエッチング装置（日立ハイテクノロジーズ社製、Ｕ−６２１）にて、ＲＦパワー：８００Ｗ、アンテナバイアス：４００Ｗ、ウエハバイアス：２００Ｗ、チャンバーの内部圧力：４．０Ｐａ、基板温度：５０℃、混合ガスのガス種及び流量をＣＦ４  ：８０ｍＬ／ｍｉｎ．、Ｏ２  ：４０ｍＬ／ｍｉｎ．、Ａｒ：８００ｍＬ／ｍｉｎ．として、６６秒の第１段階のエッチング処理を実施した。
【０１６５】
このエッチング条件での赤色層３３Ｒの削れ量は４６５ｎｍ（８８％のエッチング量）となり、約６０ｎｍの残膜がある状態になった。
【０１６６】
次いで、同一のエッチングチャンバーにて、ＲＦパワー：６００Ｗ、アンテナバイアス：１００Ｗ、ウエハバイアス：２５０Ｗ、チャンバーの内部圧力：２．０Ｐａ、基板温度：５０℃、混合ガスのガス種及び流量をＮ２  ：５００  ｍＬ／ｍｉｎ．、Ｏ２  ：５０ｍＬ／ｍｉｎ．、Ａｒ：５００ｍＬ／ｍｉｎ．とし（Ｎ２  ／Ｏ２  ／Ａｒ＝１０／１／１０）、エッチングトータルでのオーバーエッチング率を２０％として、第２段階エッチング処理、オーバーエッチング処理を実施した。
【０１６７】
第２段階のエッチング条件での赤色層３３Ｒのエッチングレートは６００ｎｍ／ｍｉｎ以上であって、赤色層３３Ｒの残膜をエッチングするのに約１０秒の時間を要した。第１段階のエッチング時間の６６秒と第２段階のエッチング時間１０秒を加算したものをエッチング時間と算出した。その結果、エッチング時間：６６＋１０＝７６秒、オーバーエッチング時間：７６×０．２＝１５秒になり、全エッチング時間は７６＋１５＝９１秒に設定した。
【０１６８】
上記条件でドライエッチングを行った後、フォトレジスト剥離液「ＭＳ２３０Ｃ」（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）を使用して１２０秒間、剥離処理を実施してレジストパターン３４を除去し、更に純水による洗浄、スピン乾燥を実施した。その後、１００℃で２分間の脱水ベーク処理を行った。以上により、赤色パターン２７を得た。この赤色パターン２７のＬＩＮＥ＆ＳＰＡＣＥのサイズは、ＬＩＮＥ１．２μｍ、ＳＰＡＣＥ１．２μｍであった。
【０１６９】
＜青色層形成工程＞
次に、赤色パターン２７が形成された支持体１１の表面を覆うように、赤色層３３Ｒの形成時と同じ方法で、青色熱硬化性組成物からなる膜厚０．５０μｍの塗布膜の形成・加熱処理を行って、青色層３３Ｂを形成した。青色層３３Ｂ（赤色パターン２７上に積層した部分を除く）の膜厚は、０．５５μｍであった。
【０１７０】
＜緑色画素形成工程（緑色画素領域形成工程）＞
続いて、青色層３３Ｂ上に、前述のレジストパターン３４の形成時と同じ条件で、膜厚１．０μｍのフォトレジスト層を形成した後、レジストパターン４３を形成した。レジストパターン４３の開口部４３ａは、市松模様状に配列され、それぞれ１．２μｍ角の正方形に形成された。
【０１７１】
次いで、レジストパターン４３をエッチングマスクとして、赤色パターン２７及び青色層３３Ｂのドライエッチングを行った。上記赤色パターン形成工程２３におけるドライエッチング条件のうち、第１段階のエッチング時間を７０秒に、第２段階のエッチング時間を２０秒に、オーバーエッチング時間を１８秒にそれぞれ変更して、総エッチング時間を１０８秒の条件でドライエッチング処理を実施し、緑色画素領域形成３９上の赤色パターン２７及び青色層３３Ｂを除去した。これにより、赤色画素２０Ｒ、青色画素２０Ｂ（青色パターン４４）、緑色画素領域形成３９を得た。
【０１７２】
次に、前述のレジストパターン３４の除去時と同様にして、レジストパターン４３の除去、純水による洗浄、スピン乾燥、脱水ベーク処理を行った。
【０１７３】
＜緑色画素形成工程（緑色層形成工程、平坦化工程）＞
次いで、緑色画素領域形成３９等が形成された支持体１１の表面を覆うように、赤色層３３Ｒの形成時と同じ方法で、緑色熱硬化性組成物からなる膜厚０．６２５μｍの塗布膜の形成・加熱処理を行って、緑色層３３Ｇを得た。緑色層３３Ｇ（青色パターン４４上及び青色画素２０Ｂ上に積層した部分を除く）の膜厚は、０．６２５μｍであった。
【０１７４】
そして、下記条件のエッチバック処理（平坦化処理）を行った。即ち、ドライエッチング装置（日立ハイテクノロジーズ社製、Ｕ−６２１）にて、ＲＦパワー：６００Ｗ、アンテナバイアス：１００Ｗ、ウエハバイアス：２５０Ｗ、チャンバーの内部圧力：２．０Ｐａ、基板温度：５０℃、混合ガスのガス種及び流量をＮ２  ：５００ｍＬ／ｍｉｎ．、Ａｒ：５００ｍＬ／ｍｉｎ．（Ｎ２  ／Ａｒ＝１／１）とし、赤色画素２０Ｒが露出するまで実施した。
【０１７５】
この時の緑色層３３Ｇ、青色パターン４４のエッチングレートは共に１５０ｎｍ／ｍｉｎであって、赤色画素２０Ｒを露出させるには４０秒（緑色層３３Ｇ、青色パターン４４の双方を除去する時間）の時間を要する計算となった。これに４秒間のオーバーエッチングを加算してエッチング時間とした。その結果、エッチング時間：４０秒、オーバーエッチング時間：４秒となり、全エッチング時間は４０＋４＝４４秒と設定した。
【０１７６】
以上により、緑色画素領域形成３９上に緑色画素２０Ｇが形成された。また、同じエッチバック処理にて、赤色画素２０Ｒ上の青色パターン４４が除去された。緑色画素２０Ｇは、緑色画素領域形成３９に埋め込む形で市松模様状に配列され、それぞれ１．２μｍ角の正方形に形成された。
【０１７７】
カラーフィルタ表面は、Δ０．１μｍ以内（膜厚最大値と膜厚最小値との差が０．１μｍ以内）のフラットな状態となって形成された。即ち、赤色画素２０Ｂ：０．５１μｍ、青色画素２０Ｂ：０．５１３μｍ、及び緑色画素：０．５１μｍであった。初期膜厚０．５２５μｍからの減膜は、オーバーエッチングによる削れ量であった。
【０１７８】
［実施例２］
上記各色熱硬化性組成物を用いて実施例２を下記の条件で形成した。
【０１７９】
＜赤色パターン形成工程＞
支持体１１上に、青色着色組成物を膜厚０．５μｍの塗布膜となるように塗布した以外は実施例１と同じ条件で赤色層３３Ｒを形成した。この赤色層３３Ｒの膜厚は０．５μｍであった。
【０１８０】
続いて、赤色層３３Ｒ上に、熱硬化性組成物「１ＴＳ−５４Ｓ−３００Ａ」（ラサ工業株式会社製）を、膜厚３０ｎｍとなるようにスピンコータで塗布し、その後２２０℃で５分の加熱処理を行って硬化させて、赤色層３３Ｒ上に全面ストッパー層５３を形成した。
【０１８１】
以下、前述の実施例１と同様に、レジストパターン形成処理、ドライエッチング処理、フォトレジト除去処理を行った。ドライエッチング処理の第１段階のエッチング時間が６３秒、第２段階のエッチングで赤色層３３Ｒの残膜を除去するのに要した時間が１２秒であり、これに実施例１と同じ第２エッチング時間１２秒を加算したエッチング時間が６３＋１２＝７５秒、オーバーエッチング時間：７５×０．２＝１５秒になり、全エッチング時間を７５＋１５＝９０秒に設定した以外は、実施例１と同じ条件で行った。なお、第１段階のエッチングでの削れ量は４２５ｎｍ（８５％のエッチング量）となり、全面ストッパー層５３のエッチング時間：約３秒が必要であったため、約７５ｎｍの残膜がある状態になった。
【０１８２】
以上により、支持体１１上に赤色パターン２７が形成され、その表面上にストッパーパターン層５３ａが形成された。なお、赤色パターン２７のＬＩＮＥ＆ＳＰＡＣＥのサイズは実施例１と同じである。
【０１８３】
＜青色層形成工程＞
実施例１と同じ条件で青色層３３Ｂを形成した。なお、青色層３３Ｂの膜厚は、０．５５５μｍであった。
【０１８４】
＜緑色画素形成工程＞
基本的には実施例１と同じ条件で、レジストパターン形成処理、ドライエッチング処理、フォトレジスト除去処理、緑色層形成処理、エッチバック処理を行った。ただし、ドライエッチング処理の第１段階のエッチング時間を７３秒、オーバーエッチング時間を１９秒、総エッチング時間を１１２秒に変更した。また、エッチバック処理では、赤色画素２０Ｒ上のストッパー層４８を露出させるのに３８秒を要するとの計算になったので、エッチング時間：３８秒、オーバーエッチング時間：４秒になり、全エッチング時間を３８＋４＝４２秒に変更した。
【０１８５】
以上により、支持体１１上に、赤色画素２０Ｒ及びストッパー層４８、青色画素２０Ｂ、緑色画素２０Ｇが形成された。カラーフィルタ表面は、実施例１と同様に、Δ０．１μｍ以内のフラットな状態で形成された。即ち、赤色画素２０Ｒ及びストッパー層４８の総厚：０．５３μｍ、赤色画素：０．５２μｍ、及び緑色画素：０．５２μｍであった。設定膜厚０．５３μｍからの減膜は、オーバーエッチングによる削れ量であった。
【０１８６】
［実施例３］
上記各色熱硬化性組成物を用いて実施例３を下記の手順で形成した。緑色層形成工程３７までは実施例１と同じ条件で各処理を行った。緑色層形成工程３７で得られた緑色層３３Ｇ（青色パターン４４上及び青色画素２０Ｂ上に積層した部分を除く）の膜厚は、０．６２５μｍであった。
【０１８７】
次いで、研磨（ＣＭＰ）装置（ＡＭＴ製  ＢＣ−１５）にて、スラリーセミスパース２５希釈液（原液：純水＝１：１９）にて研磨処理を行った。このとき、スラリー希釈液流量：３００ｍｌ／ｍｉｎ、ウエハ圧：１．２ｐｓｉ、リテーナーリング圧：１．５ｐｓｉ、研磨ＰＡＤ回転数５０ｒｐｍ、ウエハ回転数５０ｒｐｍの条件により研磨処理を実施した。
【０１８８】
この研磨処理により、赤色画素２０Ｒが露出するのに要する研磨時間は２５秒必要であった。オーバー研磨率を２０％と設定し、実際の研磨時間は２５秒×１．２＝３０秒に設定した。実施例１及び２と同様にして緑色画素２０Ｇが形成された。また、各着色画素２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、互いに隣り合う画素同士が面で接するように形成された。更に、各着色画素２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの表面は面一に形成され、各着色画素２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの膜厚は共に０．５０μｍであった。
【０１８９】
以上のように実施例１〜３を形成した際に、赤色画素２０Ｒの形成工程を各プロセスステップでＣＤ−ＳＥＭ（Ｓ９２６０  日立ハイテクノロジーズ製）で確認したが、残渣の発生は確認されなかった。
【０１９０】
また、実施例１〜３では、従来のフォトリソ法で形成されたカラーフィルタとは異なり、着色画素が形成されない空白領域（図２５（Ａ）参照）や、各着色画素間の境界付近において各着色画素の膜厚が薄くなる凹み（図２５（Ｂ）参照）の発生が抑制されることが確認された。この結果から、パターン形成限界が向上し、且つ微細で薄膜なパターンの形成が可能となることが確認された。
【０１９１】
また、実施例１〜３の各着色画素の矩形性を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で確認したところ、従来の孤立パターンを形成する方法（フォトリソ法、ドライエッチング法を含む）で形成されたカラーフィルタの着色画素よりも、孤立パターン（画素）コーナーの丸まりが非常に少なく、矩形性が向上することが確認された。これにより、本発明のように、孤立パターンを直接形成する工程を減らすことで、従来よりも各着色画素の矩形性が向上することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１】第１実施形態の固体撮像素子及びカラーフィルタの断面図である。
【図２】第１実施形態のカラーフィルタ製造工程を示すフローチャートである。
【図３】赤色パターン形成工程を構成する赤色層形成工程を説明するための説明図である。
【図４】同工程を構成するレジストパターン形成工程を説明するための説明図である。
【図５】同工程を構成するドライエッチング工程を説明するための説明図である。
【図６】同工程を構成するフォトレジスト除去工程を説明するための説明図である。
【図７】青色層形成工程を説明するための説明図である。
【図８】緑色画素形成工程のレジストパターン形成工程を説明するための説明図である。
【図９】同工程を構成するドライエッチング工程を説明するための説明図である。
【図１０】同工程を構成するフォトレジスト除去工程を説明するための説明図である。
【図１１】同工程を構成する緑色層形成工程を説明するための説明図である。
【図１２】同工程を構成する平坦化処理工程を説明するための説明図である。
【図１３】第２実施形態の固体撮像素子及びカラーフィルタの断面図である。
【図１４】第２実施形態のカラーフィルタ製造工程を示すフローチャートである。
【図１５】第２実施形態の赤色パターン形成工程を構成する赤色層形成工程及びストッパー層形成工程を説明するための説明図である。
【図１６】同工程を構成するレジストパターン形成工程を説明するための説明図である。
【図１７】同工程を構成するドライエッチング工程を説明するための説明図である。
【図１８】同工程を構成するフォトレジスト除去工程を説明するための説明図である。
【図１９】第２実施形態の青色層形成工程を説明するための説明図である。
【図２０】第２実施形態の緑色画素形成工程のレジストパターン形成工程を説明するための説明図である。
【図２１】同工程を構成するドライエッチング工程を説明するための説明図である。
【図２２】同工程を構成するフォトレジスト除去工程を説明するための説明図である。
【図２３】同工程を構成する緑色層形成工程を説明するための説明図である。
【図２４】同工程を構成する平坦化処理工程を説明するための説明図である。
【図２５】フォトリソ法で形成された従来のカラーフィルタを説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１９３】
１０，４７  固体撮像素子
１１  支持体
１３，４７  カラーフィルタ
２０Ｂ  青色画素
２０Ｒ  赤色画素
２０Ｇ  緑色画素
２７  赤色パターン
３３Ｂ  青色層
３３Ｒ  赤色層
３３Ｇ  緑色層
４４  青色パターン
４８  エッチングストッパー層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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