(57)【要約】【課題】形状の変形しないカラーフィルタを製造することが可能なカラーフィルタの製造方法を提供する。【解決手段】パターニングしたカラーフィルタ材料を固着させる際の加熱処理を、ホットプレートを用いた加熱処理ではなく、赤外光源からの輻射熱による加熱処理に変えることで、加熱後も変形のないカラーフィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを製造することができ、混色を防止することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上方にパターニングされたカラーフィルタ材料を形成する工程と、前記カラーフィルタ材料を固着させる固着工程とを含むカラーフィルタの製造方法であって、
前記固着工程では、前記カラーフィルタ材料上方から前記カラーフィルタ材料を加熱して固着させるカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のカラーフィルタの製造方法であって、
前記固着工程では、前記カラーフィルタ材料上方からの加熱の開始と同時に、ヒータによる前記基板の加熱を開始するカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のカラーフィルタの製造方法であって、
前記カラーフィルタ材料上方からの加熱は輻射熱によって行うカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
請求項３記載のカラーフィルタの製造方法であって、
前記固着工程では、前記カラーフィルタ材料上方から赤外光を照明することで、前記カラーフィルタ材料に前記輻射熱を与えるカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか記載の製造方法で製造されたカラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子等に用いるカラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、固体撮像素子に用いるカラーフィルタの従来の製造工程を示す図である。
半導体基板上方に積層された平坦化膜１０４上に緑色（Ｇ）のカラーフィルタ材料（ネガ型のレジスト材料）を塗布し、半導体基板をホットプレート上に乗せて、Ｇのカラーフィルタ材料を加熱するプリベークを行った後、フォトリソグラフィによってＧのカラーフィルタ材料を所望の形状にパターニングする。次に、半導体基板を再びホットプレート上に乗せて、半導体基板から伝わってくる伝導熱１００によってＧのカラーフィルタ材料を加熱するポストベークを行い、パターニングされたＧのカラーフィルタ材料を固着させて、図５（ａ）に示すようなＧのカラーフィルタ１５０Ｇを形成する。
【０００３】
このポストベークでは、Ｇのカラーフィルタ材料において、その平坦化膜１０４に近い部分（下部）から熱が伝わっていくが、カラーフィルタ材料は熱伝導性が悪いことから、カラーフィルタ材料の下部と上部とで固着に必要な熱量が供給されるまでに時間差が生じてしまう。又、カラーフィルタ材料の下部は平坦化膜１０４に密着しているため、カラーフィルタ材料の熱収縮率は、上部の方が下部よりも大きい。この結果、カラーフィルタ材料が固着を開始してから上部が固着を開始するまでの間に、カラーフィルタ材料の上部が縮んでしまうため、カラーフィルタ１５０Ｇが変形してしまう。
【０００４】
この状態で、赤色（Ｒ）のカラーフィルタ材料を塗布し、プリベーク、パターニング、及びポストベークを行ってカラーフィルタ材料１５０Ｒを形成する（図５（ｂ））と、このポストベークにおいてもカラーフィルタ材料１５０Ｒの上部が縮んでしまい、図５（ｂ）に示すようにカラーフィルタ１５０Ｒは変形してしまう。
【０００５】
この状態で、青色（Ｂ）のカラーフィルタ材料を塗布し、プリベーク、パターニング、及びポストベークを行ってカラーフィルタ１５０Ｂを形成する（図５（ｃ））と、カラーフィルタ１５０Ｂは、変形したカラーフィルタ１５０Ｇとカラーフィルタ１５０Ｒの間に形成されるため、図５（ｃ）に示すように変形してしまう。
【０００６】
カラーフィルタの製造方法としては特許文献１に記載されたものがある。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−０６６０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来の製造方法では、３つのカラーフィルタがそれぞれ変形してしまい、これが混色を引き起こしていた。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、カラーフィルタの変形を防ぐことが可能なカラーフィルタの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、基板上方にパターニングされたカラーフィルタ材料を形成する工程と、前記カラーフィルタ材料を固着させる固着工程とを含むカラーフィルタの製造方法であって、前記固着工程では、前記カラーフィルタ材料上方から前記カラーフィルタ材料を加熱して固着させる。
【００１１】
この方法によれば、カラーフィルタ材料に対して均一に短時間で大きな熱量を供給することができるため、カラーフィルタ材料全体をほぼ同時に固着させることができ、その変形を防ぐことができる。
【００１２】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、前記固着工程では、前記カラーフィルタ材料上方からの加熱の開始と同時に、ヒータによる前記基板の加熱を開始する。
【００１３】
この方法によれば、カラーフィルタ上方からの加熱によってカラーフィルタ材料に供給された熱量が基板に逃げていくのを防ぐことができ、カラーフィルタの固着をより短時間で行うことができる。
【００１４】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、前記カラーフィルタ材料上方からの加熱を輻射熱によって行う。
【００１５】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、前記固着工程では、前記カラーフィルタ材料上方から赤外光を照明することで、前記カラーフィルタ材料に前記輻射熱を与える。
【００１６】
本発明のカラーフィルタは、前記製造方法で製造されたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、カラーフィルタの変形を防ぐことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子の平面模式図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面模式図である。
図１，２に示す固体撮像素子は、ｎ型のシリコン基板１表面部に光電変換部であるフォトダイオード３０が多数形成され、各フォトダイオード３０で発生した信号電荷を列方向（図２中のＹ方向）に転送するための電荷転送部４０が、列方向に配設された複数のフォトダイオード３０からなる複数のフォトダイオード列の間を蛇行して形成される。
【００２０】
電荷転送部４０は、複数のフォトダイオード列の各々に対応してシリコン基板１表面部の列方向に形成された複数本の電荷転送チャネル３３と、電荷転送チャネル３３の上層に形成された単層電極構造の電荷転送電極３（第１の電極３ａ、第２の電極３ｂ）と、フォトダイオード３０で発生した電荷を電荷転送チャネル３３に読み出すための電荷読み出し領域３４とを含む。電荷転送電極３は、行方向に配設された複数のフォトダイオード３０からなる複数のフォトダイオード行の間を全体として行方向（図２中のＸ方向）に延在する蛇行形状となっている。電荷転送電極３は、第１の電極３ａの上に第２の電極３ｂの一部が重なった二層電極構造であっても良い。
【００２１】
図２に示すように、シリコン基板１の表面部にはｐウェル層９が形成され、ｐウェル層９の表面部にはｐ領域３０ａが形成され、ｐ領域３０ａの下にはｎ領域３０ｂが形成され、ｐ領域３０ａとｎ領域３０ｂがフォトダイオード３０を構成し、フォトダイオード３０で発生した信号電荷は、ｎ領域３０ｂに蓄積される。
【００２２】
ｐ領域３０ａの右側には、少し離間してｎ領域からなる電荷転送チャネル３３が形成される。ｎ領域３０ｂと電荷転送チャネル３３の間のｐウェル層９には電荷読み出し領域３４が形成される。
【００２３】
シリコン基板１表面にはゲート酸化膜２が形成され、電荷読み出し領域３４と電荷転送チャネル３３の上には、ゲート酸化膜２を介して、第１の電極３ａと第２の電極３ｂが形成される。第１の電極３ａと第２の電極３ｂの間は電極間絶縁膜５によって絶縁される。垂直転送チャネル３３の右側にはｐ＋領域からなるチャネルストップ３２が設けられ、隣接するフォトダイオード３０との分離が図られる。
【００２４】
電荷転送電極３の上には酸化シリコン膜６が形成され、更にその上に中間層７０が形成される。中間層７０のうち、７１は遮光膜、７２はＢＰＳＧ（borophospho  silicate  glass）からなる絶縁膜、７３はＰ−ＳｉＮからなる絶縁膜（パッシベーション膜）、７４は透明樹脂膜からなる平坦化膜である。遮光膜７１は、フォトダイオード３０の開口部分を除いて設けられており、シリコン基板１内のフォトダイオード３０の一部以外に光が入らないようにしている。中間層７０上方には、カラーフィルタ５０Ｒ，カラーフィルタ５０Ｇ（図示せず），カラーフィルタ５０Ｂとマイクロレンズ６０が設けられる。各カラーフィルタとマイクロレンズ６０との間は、絶縁性の透明樹脂等からなる平坦化膜６１が充填される。
【００２５】
本実施形態の固体撮像素子は、フォトダイオード３０で発生した信号電荷がｎ領域３０ｂに蓄積され、ここに蓄積された信号電荷が、電荷転送チャネル３３によって列方向に転送され、転送された信号電荷が図示しない電荷転送路（ＨＣＣＤ）によって行方向に転送され、転送された信号電荷に応じた色信号が図示しないアンプから出力される構成である。
【００２６】
次に上述した固体撮像素子の製造工程のうち、カラーフィルタの製造工程について図３を参照して説明する。
図３は、本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子のカラーフィルタの製造工程を示す図である。図３において図２と同じ構成には同一符号を付してある。
平坦化膜７４から下の層を従来の固体撮像素子と同じ製造工程で形成した後、例えば膜厚１．０〜２．０μｍのＧのカラーフィルタ材料（具体例：顔料又は染料を含むポリマー系材料）を平坦化膜７４上に塗布し、シリコン基板１をホットプレート（特許請求の範囲のヒータに該当）上に乗せ、シリコン基板１を伝わってくる伝導熱によってＧのカラーフィルタ材料を加熱するプリベークを行った後、フォトリソグラフィによってＧのカラーフィルタ材料を所望の形状にパターニングする。
【００２７】
次に、例えば多数のハロゲンランプを光源とするランプアニール装置によってＧのカラーフィルタ材料の上方から赤外光の照明を行い、ハロゲンランプからの輻射熱２００によってＧのカラーフィルタ材料を加熱し、Ｇのカラーフィルタ材料を固着させて、図３（ａ）に示すようなＧのカラーフィルタ５０Ｇを形成する。このとき、ランプアニール装置による赤外光の照明条件は、Ｇのカラーフィルタ材料の全体に渡って、Ｇのカラーフィルタ材料が固着するのに必要な熱量をほぼ同時に供給することができるように、Ｇのカラーフィルタ材料に応じて決めておけば良く、例えば、その照明（加熱）時間は５〜１０分、加熱温度は２００〜２５０度である。
【００２８】
ランプアニール装置を用いた輻射熱による加熱を行うことで、Ｇのカラーフィルタ材料の全体に渡って、Ｇのカラーフィルタ材料が固着するのに必要な熱量をほぼ同時に供給することができる。このように加熱されたＧのカラーフィルタ材料は、まず、その表面全体がほぼ同時に固着し、その後、内部が固着していく。Ｇのカラーフィルタ材料の表面全体が固着することにより、Ｇのカラーフィルタ材料の上部は、その物理的強度がアップし、縮みにくくなる。このため、Ｇのカラーフィルタ材料は、パターニングされた時点での形状を保ったまま固着し、その変形が抑制される。
【００２９】
この状態で、膜厚１．０〜２．０μｍのＲのカラーフィルタ材料（具体例：顔料又は染料を含むポリマー系材料）を塗布し、プリベーク、パターニング、及び赤外光照明を行ってＲのカラーフィルタ５０Ｒを形成する（図３（ｂ））。このとき、ランプアニール装置による赤外光の照明条件は、Ｒのカラーフィルタ材料の全体に渡って、Ｒのカラーフィルタ材料が固着するのに必要な熱量をほぼ同時に供給することができるように、Ｒのカラーフィルタ材料に応じて決めておけば良く、例えば、その照明（加熱）時間は５〜１０分、加熱温度は２００〜２５０度である。これにより、カラーフィルタ５０Ｒもカラーフィルタ５０Ｇと同様にその変形が抑制される。
【００３０】
この状態で、膜厚１．０〜２．０μｍのＢのカラーフィルタ材料（具体例：顔料又は染料を含むポリマー系材料）を塗布し、プリベーク、パターニング、及び赤外光照明を行ってＢのカラーフィルタ５０Ｂを形成する（図３（ｃ））。このとき、ランプアニール装置による赤外光の照明条件は、Ｂのカラーフィルタ材料の全体に渡って、Ｂのカラーフィルタ材料が固着するのに必要な熱量をほぼ同時に供給することができるように、Ｂのカラーフィルタ材料に応じて決めておけば良く、例えば、その照明（加熱）時間は５〜１０分、加熱温度は２００〜２５０度である。これにより、カラーフィルタ５０Ｂもカラーフィルタ５０Ｇと同様にその変形が抑制される。
【００３１】
以上の工程によって変形の抑制されたカラーフィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂが製造される。
【００３２】
このように、パターニングしたカラーフィルタ材料を固着させる際の加熱処理を、ホットプレートを用いた伝導熱による加熱処理ではなく、赤外光源からの輻射熱による加熱処理に変えることで、加熱後の変形を抑制したカラーフィルタを製造することができ、混色を防止することができる。
【００３３】
又、輻射熱による加熱工程は、パターニング工程を実施する場所と同じ場所で実施することが可能であるため、カラーフィルタ材料をパターニングする度に、ウェハを別の場所まで持って行って加熱する工程が不要となり、製造時間を短縮することができる。
【００３４】
又、ランプアニール装置によれば、カラーフィルタ材料に供給する熱量の制御や、シリコン基板１の面内温度分布の制御を容易に行うことができ、カラーフィルタの製造が容易となる。
【００３５】
尚、ランプアニール装置の他に、カラーフィルタ材料に大きな熱量を急速に供給することが可能な装置としては、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）やスパイクＲＴＡ等があり、これらを用いてパターニング後のカラーフィルタ材料を加熱することでも、上記効果を得ることができる。
【００３６】
（第二実施形態）
本実施形態では、第一実施形態で説明したパターニング後のランプアニール装置を用いた加熱工程において、従来のホットプレートによる加熱を組み合わせた方法について説明する。
図４は、本発明の第二実施形態を説明するための固体撮像素子のカラーフィルタの製造工程を示す図である。図４において図３と同じ構成には同一符号を付してある。
図４において、図３と異なる点は、輻射熱２００によってカラーフィルタ材料を加熱する前に、シリコン基板１をホットプレート上に置いておき、シリコン基板１を予め加熱しておく点である。第一実施形態のように、カラーフィルタ材料の上方から輻射熱２００によってカラーフィルタ材料を加熱した場合、カラーフィルタ材料に供給された熱量のうちの一部が、カラーフィルタ材料下方の平坦化膜７４からシリコン基板１までの層に逃げていってしまい、カラーフィルタ材料への熱量の供給に時間がかかってしまうおそれがある。しかし、本実施形態の方法によれば、この熱量を逃げにくくすることができるため、カラーフィルタ材料の固着時間をより短縮することができる。
【００３７】
図４を参照して本実施形態の製造工程を詳細に説明する。
第一実施形態と同様の工程でＧのカラーフィルタ材料をパターニングした後、シリコン基板１をホットプレート上に置き、シリコン基板１をホットプレートからの熱１００によって加熱する。この加熱時間及び加熱温度は、Ｇのカラーフィルタ材料の固着が開始されない程度であれば良く、例えば加熱時間は３００秒、加熱温度は２２０度とする。ホットプレートによって所定時間加熱を行った後、シリコン基板１をホットプレート上に置いたまま、Ｇのカラーフィルタ材料をその上方から輻射熱２００によって加熱して、カラーフィルタ５０Ｇを形成する（図４（ａ））。赤外光の照明中、ホットプレートは加熱されたままでも、加熱されず余熱が残っている状態でもどちらでも良い。赤外光を照明してＧのカラーフィルタ材料が固着した後、ホットプレート上からシリコン基板１を取り出す。
【００３８】
次に、第一実施形態と同様の工程でＲのカラーフィルタ材料をパターニングした後、シリコン基板１をホットプレートからの熱１００によって加熱する。この加熱時間及び加熱温度は、Ｒのカラーフィルタ材料の固着が開始されない程度であれば良く、例えば加熱時間は３００秒、加熱温度は２２０度とする。ホットプレートによって所定時間加熱を行った後、シリコン基板１をホットプレート上に置いたまま、Ｒのカラーフィルタ材料をその上方から輻射熱２００によって加熱して、カラーフィルタ５０Ｒを形成する（図４（ｂ））。赤外光の照明中、ホットプレートは加熱されたままでも、加熱されず余熱が残っている状態でもどちらでも良い。赤外光を照明してＲのカラーフィルタ材料が固着した後、ホットプレート上からシリコン基板１を取り出す。
【００３９】
次に、第一実施形態と同様の工程でＢのカラーフィルタ材料をパターニングした後、シリコン基板１をホットプレートからの熱１００によって加熱する。この加熱時間及び加熱温度は、Ｂのカラーフィルタ材料の固着が開始されない程度であれば良く、例えば加熱時間は３００秒、加熱温度は２２０度とする。ホットプレートによって所定時間加熱を行った後、シリコン基板１をホットプレート上に置いたまま、Ｂのカラーフィルタ材料をその上方から輻射熱２００によって加熱して、カラーフィルタ５０Ｂを形成する（図４（ｃ））。赤外光の照明中、ホットプレートは加熱されたままでも、加熱されず余熱が残っている状態でもどちらでも良い。赤外光を照明してＢのカラーフィルタ材料が固着した後、ホットプレート上からシリコン基板１を取り出す。
【００４０】
以上の工程により、変形のないカラーフィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂが第一実施形態よりも短時間で製造される。
【００４１】
尚、本実施形態では、ホットプレートによるシリコン基板１の加熱後又は加熱中に、輻射熱２００による加熱を開始するようにしているが、輻射熱２００による加熱の開始と、ホットプレートによるシリコン基板１の加熱の開始とを同時に行っても同様の効果を得ることができる。この場合、ホットプレートの加熱時間及び加熱温度は、各色のカラーフィルタ材料の固着が開始されない程度のものである必要はない。
【００４２】
又、第一及び第二実施形態では、固体撮像素子に搭載するカラーフィルタを例にしたが、本発明のカラーフィルタの製造方法は、固体撮像素子以外にも適用可能である。固体撮像素子の場合は、画素の増大化や微細化が進んでいるため、カラーフィルタの形状を安定化することは非常に重要であり、本発明は、固体撮像素子に適用した場合に、特に効果がある。又、固体撮像素子の場合はＣＣＤ型に限らず、ＭＯＳ型にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子の平面模式図
【図２】図１のＡ−Ａ線断面模式図
【図３】本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子のカラーフィルタの製造工程を示す図
【図４】本発明の第二実施形態を説明するための固体撮像素子のカラーフィルタの製造工程を示す図
【図５】固体撮像素子のカラーフィルタの従来の製造工程を示す図
【符号の説明】
【００４４】
１  シリコン基板
２  ゲート酸化膜
３ａ  第１の電極
３ｂ  第２の電極
３  電荷転送電極
５  電極間絶縁膜
６  絶縁膜
７１  遮光膜
７２  絶縁膜
７４  平坦化層
５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ  カラーフィルタ
１００  ホットプレートからの伝導熱
２００  ランプアニール装置からの輻射熱
【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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