(57)【要約】【課題】受光性能の低下や画質の劣化の他、コスト高を招くことなく各色パターン間で重なり部分のない平坦な上面を形成する。【解決手段】基板１上の平坦面に、複数の空領域をそれぞれ囲む区画パターンを第１色パターン２として形成する第１色パターン形成工程と、この区画パターンの複数の空領域のうちの所定空領域内に第２色パターン用の色パターン材料３ａを形成してこれを熱リフローさせて、第２色パターン３を形成する第２色パターン形成工程と、この区画パターンの複数の空領域のうちの残る所定空領域内に第３色パターン用の色パターン材料４ａを形成してこれを熱リフローさせて、第３色パターン４を形成する第３色パターン形成工程とを有している。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の平坦面に、複数の空領域をそれぞれ囲む区画パターンを第１色パターンとして形成する第１色パターン形成工程と、該区画パターンの空領域内に第２色パターン以降の色パターン材料を順次位置させて熱リフローさせ、該第２色パターン以降の色パターンを順次形成する第２以降の色パターン形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記第１色パターン形成工程は、前記区画パターンを格子状または蜂の巣状に形成する請求項１に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、前記第１色パターンとして、フォトリソグラフィ技術によって染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタをパターニングする請求項１または２に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記第２以降の色パターン形成工程は、
前記第１色パターンにより囲まれた複数の空領域内に、前記第２色パターンの材料として、フォトリソグラフィ技術によって染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタをパターニングする第２色パターン材料形成工程と、
熱処理により前記第２色パターン材料のみを流動化させて該第２色パターンを形成する第２色パターン形成工程とを有する請求項１または３に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
前記第２以降の色パターン形成工程は、
前記第１色パターンにより囲まれた複数の空領域のうち、所定の空領域内に、前記第２色パターンの材料として、フォトリソグラフィ技術によって染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタをパターニングする第２色パターン材料形成工程と、
熱処理により前記第２色パターン材料のみを流動化させて該第２色パターンを形成する第２色パターン形成工程と、
該複数の空領域のうちの残る所定の空領域内に、前記第３色パターンの材料として、フォトリソグラフィ技術によって染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタをパターニングする第３色パターン材料形成工程と、
熱処理により該第３色パターン材料のみを流動化させて該第３色パターンを形成する第３色パターン形成工程とを有する請求項１または３に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】
前記パターン材料を熱処理により熱リフローさせて前記第１色パターンと同一膜高さにレベリングする請求項１および３〜５のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項７】
前記空領域内にパターニングされるパターン材料は、該空領域面積よりも小さく前記第１色パターンよりも厚膜である請求項６に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項８】
前記空領域内へのパターン材料のパターニングは、フォトリソグラフィ技術のズレ精度のマージンを考慮して、前記空領域内に対するパターン材料位置、面積および膜厚を設定する請求項６または７に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項９】
前記空領域内へのパターン材料のパターニングは、フォトリソグラフィ技術の形状精度のマージンを考慮して、前記空領域内に対するパターニング形状を前記区画パターンの単位外周形状、矩形状、正方形状または丸形状に設定する請求項６〜８のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１０】
前記第１色パターンと前記第２以降の色パターンに用いる各カラーフィルタ材料は、前記熱処理に対する流動性に違いを有するカラーフィルタ材料とする請求項１および３〜６のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１１】
前記第１色パターンのカラーフィルタ材料は、前記熱処理による熱リフローしない染料または顔料を含むカラーレジストを用いる請求項１、４〜６および１０のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１２】
前記第２以降の色パターンのカラーフィルタ材料は、前記熱処理により熱リフロー可能とし、更なる加熱処理にて熱硬化可能とする染料または顔料を含むカラーレジストを用いる請求項１１に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１３】
前記第１色パターンを緑色とし、前記第２色パターンおよび前記第３色パターンを赤色および青色としてベイヤー配列とされている請求項５に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１４】
前記第１色パターンをＹ（イエロー）とし、前記第２色パターンおよび前記第３色パターンをＭ（マゼンダ）およびＣ（シアン）としてＹＭＣ配列とされている請求項５に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法により製造されたカラーフィルタ。
【請求項１６】
前記第１色パターンおよび前記第２以降の色パターンにおいて、互いに隣接する色パターン同士がその端部で互いに重なることなく平坦な上面を有している請求項１５に記載のカラーフィルタ。
【請求項１７】
前記第１色パターンに前記熱処理による流動性のない材料を用い、前記第２以降の色パターンに該熱処理により熱リフロー可能で、その後の加熱処理により熱硬化可能とする材料を用いた請求項１５に記載のカラーフィルタ。
【請求項１８】
請求項１５〜１７のいずれかに記載のカラーフィルタが用いられ、該カラーフィルタを通して被写体光をカラー撮像可能とする固体撮像素子。
【請求項１９】
請求項１５〜１７のいずれかに記載のカラーフィルタが用いられ、該カラーフィルタを通してカラー液晶表示を可能とする液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示用や撮像用などに用いられるカラーフィルタおよびその製造方法、このカラーフィルタを用いた固体撮像素子および液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の固体撮像素子に求められる性能として、画素数の増加、受光感度の向上などの高機能化および高性能化の要求はもとより、小型化の要求も一層強くなっている。固体撮像素子に求められる性能により受光画素部のサイズも更に微細化が進み、これに用いられるカラーフィルタの製造においても、より寸法精度や平坦性の高いパターン製造が必要になっている。
【０００３】
従来の固体撮像素子に用いられるカラーフィルタの製造方法として、フォトリソグラフィ技術を利用する方法が一般的に知られている。これによる要部縦断面構造を図１０に示している。
【０００４】
図１０は、従来のフォトリソグラフィ技術を利用する方法により製造されたカラーフィルタの要部縦断面図である。
【０００５】
図１０に示すように、基板１０１上の所定平面に、Ｇ（緑）パターン１０２を、フォトリソグラフィ技術により形成後、この上に、Ｒ（赤）パターン１０３の材料を塗布し、フォトリソグラフィ技術によりＲパターン１０３を形成する。さらに、この基板部上に、Ｂ（青）パターン１０４の材料を塗布し、フォトリソグラフィ技術によりＢパターン１０４を形成する。このフォトリソグラフィ技術を利用する従来の方法で使用される材料としては、染料または顔料を含むカラーレジスト材料を用いるのが一般的である。
【０００６】
また、特許文献１に示される従来のカラーフィルタの製造方法では、図１１（ａ）のように、基板１１１上に、遮光パターンであるブラックストライプまたはブラックマトリクス用の材料を塗布した後に、図１１（ｂ）のように遮光用の区画パターン１１２を形成する。次に、区画パターン１１２の複数領域のうち、図１１（ｃ）のように所定色パターンに対応した領域に所定色パターン材料１１３ａとして熱可塑性樹脂溶液を位置させ、図１１（ｄ）のようにこれを加熱流動化させてレベリングし、さらにこれを加熱して熱硬化させて所定色カラーフィルタ１１３を形成する。また同様に、区画パターン１１２の複数領域のうち、所定色パターンに対応した領域に別の所定色パターン材料を位置させ、図１１（ｄ）のようにこれを加熱流動化させてレベリングし、さらにこれを加熱して熱硬化させて別の所定色カラーフィルタ（図示せず）を形成する。さらに同様に、区画パターン１１２の複数領域のうち、更に別の所定色パターンに対応した領域に更に別の所定色パターン材料を位置させ、図１１（ｄ）のようにこれを加熱流動化させてれレベリングし、さらにこれを加熱して熱硬化させて更に別の所定色カラーフィルタ（図示せず）を形成する。
【特許文献１】特開平８−１０６００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１０に示す従来技術の固体撮像素子におけるカラーフィルタの製造方法では、受光画素部上に、これに対応させてカラーフィルタをフォトリソグラフィ技術で形成した場合、隣接する各色パターン同士の端部に重なり部分Ｘが避けられず、カラーフィルタに平坦な上面が得られにくく、各色パターン形成におっけるズレ精度やパターン形成後の形状により高い加工精度が求められる。
【０００８】
次に、特許文献１に示される従来技術では、カラーフィルタの形成後に、カラーフィルタに重なり部分がなく平坦な上面が得られる反面、遮光パターンであるブラックストライプまたはブラックマトリクスなどの区画パターンそのものの形成がより微細なパターンや加工寸法精度が必要になって、従来のフォトリソグラフィ技術では加工精度に限界が生じる。
【０００９】
また、遮光パターンであるブラックストライプまたはブラックマトリクスなどの区画パターンを用いた場合、工程数が多くなりコスト高となる。また、固体撮像素子での受光画素部にブラックストライプまたはブラックマトリクスなどの区画パターンを用いた場合には、加工精度が劣った場合に、ブラックストライプまたはブラックマトリクスによって受  光画素部への入射光を妨げてしまい、受光性能の低下や画質の劣化を招く結果になってしまう。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、フォトリソグラフィ技術を用いて、受光性能の低下や画質の劣化の他、コスト高を招くことなく各色パターン間で重なり部分のない平坦な上面を形成することができるカラーフィルタおよびその製造方法、このカラーフィルタを用いた固体撮像素子および液晶表示素子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】
【００１１】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、基板上の平坦面に、複数の空領域をそれぞれ囲む区画パターンを第１色パターンとして形成する第１色パターン形成工程と、該区画パターンの空領域内に第２色パターン以降の色パターン材料を順次位置させて熱リフローさせ、該第２色パターン以降の色パターンを順次形成する第２以降の色パターン形成工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１２】
また、本発明のカラーフィルタの製造方法における第１色パターン形成工程は、前記区画パターンを格子状または蜂の巣状に形成する。
【００１３】
さらに、本発明のカラーフィルタの製造方法における第１色パターン形成工程は、前記第１色パターンとして、フォトリソグラフィ技術によって染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタをパターニングする。
【００１４】
さらに、本発明のカラーフィルタの製造方法における第２以降の色パターン形成工程は、前記第１色パターンにより囲まれた複数の空領域内に、前記第２色パターンの材料として、フォトリソグラフィ技術によって染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタをパターニングする第２色パターン材料形成工程と、熱処理により前記第２色パターン材料のみを流動化させて該第２色パターンを形成する第２色パターン形成工程とを有する。
【００１５】
さらに、本発明のカラーフィルタの製造方法における第２以降の色パターン形成工程は、前記第１色パターンにより囲まれた複数の空領域のうち、所定の空領域内に、前記第２色パターンの材料として、フォトリソグラフィ技術によって染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタをパターニングする第２色パターン材料形成工程と、熱処理により前記第２色パターン材料のみを流動化させて該第２色パターンを形成する第２色パターン形成工程と、該複数の空領域のうちの残る所定の空領域内に、前記第３色パターンの材料として、フォトリソグラフィ技術によって染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタをパターニングする第３色パターン材料形成工程と、熱処理により該第３色パターン材料のみを流動化させて該第３色パターンを形成する第３色パターン形成工程とを有する。
【００１６】
さらに、本発明のカラーフィルタの製造方法におけるパターン材料を熱処理により熱リフローさせて前記第１色パターンと同一膜高さにレベリングする。
【００１７】
さらに、本発明のカラーフィルタの製造方法における空領域内にパターニングされるパターン材料は、該空領域面積よりも小さく前記第１色パターンよりも厚膜である。
【００１８】
さらに、本発明のカラーフィルタの製造方法における空領域内へのパターン材料のパターニングは、フォトリソグラフィ技術のズレ精度のマージンを考慮して、前記空領域内に対するパターン材料位置、面積および膜厚を設定する。
【００１９】
さらに、本発明のカラーフィルタの製造方法における空領域内へのパターン材料のパターニングは、フォトリソグラフィ技術の形状精度のマージンを考慮して、前記空領域内に対するパターニング形状を前記区画パターンの単位外周形状、矩形状、正方形状または丸形状に設定する。
【００２０】
さらに、本発明のカラーフィルタの製造方法における第１色パターンと前記第２以降の色パターンに用いる各カラーフィルタ材料は、前記熱処理に対する流動性に違いを有するカラーフィルタ材料とする。
【００２１】
さらに、本発明のカラーフィルタの製造方法における第１色パターンのカラーフィルタ材料は、前記熱処理による熱リフローしない染料または顔料を含むカラーレジストを用いる。
【００２２】
さらに、本発明のカラーフィルタの製造方法における第２以降の色パターンのカラーフィルタ材料は、前記熱処理により熱リフロー可能とし、更なる加熱処理にて熱硬化可能とする染料または顔料を含むカラーレジストを用いる。
【００２３】
さらに、本発明のカラーフィルタの製造方法における第１色パターンを緑色とし、前記第２色パターンおよび前記第３色パターンを赤色および青色としてベイヤー配列とされている。
【００２４】
さらに、本発明のカラーフィルタの製造方法における第１色パターンをＹ（イエロー）とし、前記第２色パターンおよび前記第３色パターンをＭ（マゼンダ）およびＣ（シアン）としてＹＭＣ配列とされている。
【００２５】
本発明のカラーフィルタは、本発明の上記カラーフィルタの製造方法により製造されたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２６】
また、本発明のカラーフィルタにおける第１色パターンおよび前記第２以降の色パターンにおいて、互いに隣接する色パターン同士がその端部で互いに重なることなく平坦な上面を有している。
【００２７】
さらに、本発明のカラーフィルタにおける第１色パターンに前記熱処理による流動性のない材料を用い、前記第２以降の色パターンに該熱処理により熱リフロー可能で、その後の加熱処理により熱硬化可能とする材料を用いる。
【００２８】
本発明の固体撮像素子は、本発明の上記カラーフィルタが用いられ、該カラーフィルタを通して被写体光をカラー撮像可能とするものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】
本発明のおよび液晶表示素子は、本発明の上記カラーフィルタが用いられ、該カラーフィルタを通してカラー液晶表示を可能とするものであり、そのことにより上記目的が達成される。
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００３０】
本発明では、平坦化された一面に平面的に閉じた空領域（内部領域である凹部）を形成する区画パターンを、第１色パターンとしてカラーフィルタで形成する。第２以降の色パターンでは、第１色パターンとして形成したカラーフィルタの区画パターンにより囲まれる空領域（内部領域部分）に、第２以降の色パターンとしてカラーフィルタ材料を位置させ、これを加熱工程（熱処理）による熱リフローを利用して流動化させ、第１色パターンのカラーフィルタの膜高さ（膜厚）に、第２以降の色パターンのカラーフィルタの膜高さを合わせること（レベリング）が可能となる。これによって、フォトリソグラフィ技術を用いて、従来のように各色パターン間で重なり部分（無効部分）のない平坦な上面を形成することが可能となり、また、従来のようにブラックストライプまたはブラックマトリクスなどの区画パターンを設けることがないので、受光性能の低下や画質の劣化の他、コスト高を招くこともない。
【００３１】
この場合に、第１色パターンとしてカラーフィルタを区画パターンとして形成するが、この第１色パターンとしてカラーフィルタは加熱工程による熱リフローが起こらない染料または顔料を含むカラーレジストを用いる。また、第２以降の色パターンのカラーフィルタは、パターン材料形成後に加熱による熱リフローが発生し、その後の加熱処理により熱硬化可能とする染料または顔料を含むカラーレジストを用いる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、カラーフィルタで区画パターンを形成するため、従来のカラーフィルタの製造工程に比べても製造工程の増加（工数増加）を抑えることができて、コスト増加も抑えることができる。また、従来のようにブラックストライプまたはブラックマトリクスなどの区画パターンを設けることなく、カラーフィルタの製造に用いるフィルタ材料も従来の染料または顔料を含むカラーレジストによるカラーフィルタ材料のみで形成するため、受光画素部への入射光の妨げを防ぐこともできて固体撮像素子の受光性能の低下や画質劣化を抑えることができる。さらに、本発明で得られるカラーフィルタ上面の平坦性で、それ以降に形成されるオーバーコートやマイクロレンズの形成にも高精度の形状を得ることができると共に、平坦化膜も必要なくなるかまたはより薄くできるため、マイクロレンズと受光画素部との距離も近くなって焦点が合わせやすく受光効率の改善を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、本発明のカラーフィルタおよびその製造方法の実施形態１，２を固体撮像素子およびその製造方法に適用した場合について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態１，２では、固体撮像素子およびその製造方法を例に説明するが、これに限らず、液晶表示素子およびその製造方法に本発明のカラーフィルタおよびその製造方法の実施形態１，２を適用することもできる。
（実施形態１）
図１（ａ）および図１（ｂ）〜図３（ａ）および図３（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施形態１に係るカラーフィルタの製造方法の各製造工程を示す要部平面図および要部縦断面図である。
【００３４】
まず、図１（ａ）および図１（ｂ）の第１色パターン形成工程に示すように、平坦な一面を持つ基板１上に、染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタ（Ｇ；緑）をフォトリソグラフィ技術によって所定形状（市松模様など）にパターニングし、マトリックス状（格子状）の区画パターンとして第１色パターン２を形成する。形成された区画パターンを持つカラーフィルタ（第１色パターン２）は、内側に正方形状や矩形状の空領域（内部領域）を形成している。区画パターンを有する第１色パターン２の材料は、フォトリソグラフィ技術により高い寸法精度を持ち、パターニング後の形状は加熱工程による熱リフローは発生しない。
【００３５】
次に、図２（ａ）および図２（ｂ）の第２色パターン材料形成工程に示すように、区画パターン（第１色パターン２）により囲まれる空領域２１（内部領域）内に、染料または顔料を含むカラーレジストを用いて、第２色パターン用のカラーフィルタ材料３ａ（第２色パターン材料）をフォトリソグラフィ技術によってパターニングする。この第２色パターン用のカラーフィルタ材料３ａのパターニング面積は、第１色パターン２によって囲まれる空領域内に、空領域面積よりも小さく、第１色パターン２の膜厚よりも厚膜でパターン形成する。第２色パターン用のカラーフィルタ材料３ａのパターンは、第１色パターン２によって囲まれた空領域内の中央位置に形成され、フォトリソグラフィ技術のズレ精度および形状精度は、第１色パターン２が形成されるカラーフィルタの区画パターンよりも高い加工精度は求められなくても形成が可能である。即ち、第２色パターン用のカラーフィルタ材料３ａのパターンは、きっちりと空領域内の中央位置に形成される必要はなく、多少の位置ズレがあっても、その後の熱リフローによって吸収可能である。要するに、フォトリソグラフィ技術のズレ精度のマージンを考慮して、空領域内に対するパターン材料位置、面積および膜厚を設定すればよい。
【００３６】
その後、図３（ａ）および図３（ｂ）の第２色パターン形成工程に示すように、第２色パターン用のカラーフィルタ材料３ａは、パターン安定化のための加熱工程を流用することにより、形成パターン材料（カラーフィルタ材料３ａ）を流動化させて熱リフローをさせると共に、熱硬化特性を持つものであり、熱リフロー後の第２色パターン３の膜厚（高さ；レベル）を、第１色パターン２の形成カラーフィルタパターンと同じ膜厚（膜高さ；レベル）に形成して、第１色パターン２および第２色パターン３の上面を平坦化する。
このようにして、本実施形態１のカラーフィルタ１０が製造される。
【００３７】
即ち、本実施形態１のカラーフィルタ１０の製造方法は、基板１上に、第１色パターン２として、フォトリソグラフィ技術によって染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタをパターニングする第１色パターン形成工程と、第１色パターン２により囲まれた複数の空領域内に、第２色パターン３のカラーフィルタ材料３ａとして、フォトリソグラフィ技術によって染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタをパターニングする第２色パターン材料形成工程と、熱処理によりカラーフィルタ材料３ａのみを流動化させて第２色パターン３を形成する第２色パターン形成工程とを有している。
【００３８】
以上により、本実施形態１によれば、基板１上の平坦面に、複数の空領域をそれぞれ囲む区画パターンを第１色パターン２として形成する第１色パターン形成工程と、この区画パターンの複数の空領域のうちの所定空領域内に第２色パターン用の色パターン材料３ａを形成してこれを熱リフローさせて、第２色パターン３を形成する第２色パターン形成工程を有している。これによって、第１色パターン２自体で区画パターンを形成するため、従来のカラーフィルタの製造工程に対して工程増加を抑えることができて、製造コストの増加も抑えることができる。また、従来のようにブラックストライプまたはブラックマトリクスなどの区画パターンを設けることなく、カラーフィルタの製造に用いるフィルタ材料も従来の染料または顔料を含むカラーレジストによるカラーフィルタ材料のみで形成するため、受光画素部への入射光の妨げを防ぐことができて固体撮像素子の受光性能の低下や画質劣化を抑えることができる。さらに、カラーフィルタ１０の上面の平坦性で、それ以降に形成されるオーバーコートやマイクロレンズの形成にも高精度の形状を得ることができると共に、平坦化膜も必要なくなるかまたはより薄くできるため、マイクロレンズと受光画素部との距離も近くなってレンズ焦点を合わせやすく受光効率の改善をも図ることができる。
（実施形態２）
上記実施形態１では、本発明の基本構成として、第１色パターン２と第２色パターン３の二種類の色パターンを一例としたカラーフィルタ１０の製造方法について説明したが、本実施形態２では、第１色パターン２、第２色パターン３および後述の第３色パターン４の３種類（ＲＧＢの三原色）の色パターンを一例としたベイヤー配列のカラーフィルタ１０Ａおよびその製造方法について説明する。
【００３９】
図４（ａ）および図４（ｂ）〜図９（ａ）および図９（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施形態２に係るカラーフィルタの製造方法の各製造工程を示す要部平面図および要部縦断面図である。
【００４０】
まず、図４（ａ）および図４（ｂ）の第１色パターン材料成膜工程に示すように、平坦な一面を持つ基板１上の全面に、染料または顔料を含むカラーレジスト材料を用いてカラーフィルタ材料（Ｇ；緑）を塗布して成膜する。
【００４１】
次に、図５（ａ）および図５（ｂ）の第１色パターン形成工程に示すように、フォトリソグラフィ技術によって所定形状（ベイヤー配列）にパターニングし、マトリックス状（格子状）の区画パターンとして第１色パターン２を形成する。形成された区画パターンを持つカラーフィルタ（第１色パターン２）は、内側に正方形状や矩形状の空領域２１（内部領域）を形成している。区画パターンを有する第１色パターン２の材料は、フォトリソグラフィ技術により高い寸法精度を持ち、パターニング後の形状は加熱工程による熱リフローは発生しない。
【００４２】
続いて、図６（ａ）および図６（ｂ）の第２色パターン材料形成工程に示すように、区画パターン（第１色パターン２）により囲まれる複数の空領域のうち、所定の空領域２１（内部領域）内の中央部分に、染料または顔料を含むカラーレジストを用いて、第２色パターン用のカラーフィルタ材料３ａをフォトリソグラフィ技術によってパターニングする。この第２色パターン用のカラーフィルタ材料３ａのパターニング面積は、区画パターン（第１色パターン２）によって囲まれる所定の空領域２１内に、空領域面積よりも小さく、第１色パターン２の膜厚よりも厚膜でパターン形成する。第２色パターン用のカラーフィルタ材料３ａのパターンは、第１色パターン２によって囲まれた所定の空領域２１内の中央位置に形成され、フォトリソグラフィ技術のズレ精度および形状精度は、第１色パターン２が形成されるカラーフィルタの区画パターンよりも高い加工精度は求められなくても形成が可能である。
【００４３】
その後、図７（ａ）および図７（ｂ）の第２色パターン形成工程に示すように、第２色パターン用のカラーフィルタ材料３ａは、パターン安定化のための加熱工程を流用することにより、形成パターン（カラーフィルタ材料３ａ）を流動化させて熱リフローをさせると共に、熱硬化特性を持つものであり、熱リフロー後の第２色パターン３の膜厚（高さ；レベル）を第１色パターン２の形成カラーフィルタパターンと同じ膜厚（膜高さ；レベル）に形成して、第１色パターン２および第２色パターン３の上面を平坦化する。
【００４４】
さらに、図８（ａ）および図８（ｂ）の第３色パターン材料形成工程に示すように、複数の空領域のうちの残る所定の空領域３１内に、第３色パターン用のカラーフィルタ材料４ａとして、フォトリソグラフィ技術によって染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタをパターニングする。この第３色パターン用のカラーフィルタ材料４ａのパターニング面積は、区画パターン（第１色パターン２）によって囲まれる所定の空領域３１内に、空領域面積よりも小さく、第１色パターン２の膜厚よりも厚膜でパターン形成する。第３色パターン用のカラーフィルタ材料４ａのパターンは、第１色パターン２によって囲まれた所定の空領域３１内の中央位置に形成され、フォトリソグラフィ技術のズレ精度および形状精度は、第１色パターン２が形成されるカラーフィルタの区画パターンよりも高い加工精度は求められなくても形成が可能である。
【００４５】
さらに、図９（ａ）および図９（ｂ）の第３色パターン形成工程に示すように、第３色パターン４のカラーフィルタパターンは、上記第２形成カラーフィルタパターンの場合と同様に、安定化のための加熱工程を流用することにより、形成パターンを流動化させて熱リフローをさせると共に、熱硬化特性を持つものであり、熱リフロー後のカラーフィルタパターン（第３色パターン４）の膜厚（膜高さ）がカラーフィルタパターン（第１色パターン２）と同じ膜厚（膜高さ；レベル）で形成する。
【００４６】
このようにして、本実施形態２のカラーフィルタ１０Ａが製造される。このカラーフィルタ１０Ａは、第１色パターン２および第２以降の色パターン３、４において、互いに隣接する色パターン同士がその端部で互いに重なることなく平坦な上面を有している。この場合に、第１色パターン２に熱処理による流動性のない材料を用い、第２以降の色パターン３，４に熱処理により熱リフロー可能で、その後の加熱処理により熱硬化可能とする材料を用いている。
【００４７】
即ち、本実施形態２のカラーフィルタ１０Ａの製造方法において、第１色パターン２として、フォトリソグラフィ技術によって染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタをパターニングする第１色パターン形成工程と、この第１色パターン２により囲まれた複数の空領域のうち、所定の空領域内に、第２色パターン３用のカラーフィルタ材料３ａとして、フォトリソグラフィ技術によって染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタをパターニングする第２色パターン材料形成工程と、熱処理により第２色パターン材料３ａのみを流動化させて第２色パターン３を形成する第２色パターン形成工程と、複数の空領域のうちの残る所定の空領域内に、第３色パターン４の材料４ａとして、フォトリソグラフィ技術によって染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタをパターニングする第３色パターン材料形成工程と、熱処理により第３色パターン材料４ａのみを流動化させて第３色パターン４を形成する第３色パターン形成工程とを有している。
【００４８】
以上により、本実施形態２によれば、基板１上の平坦面に、複数の空領域をそれぞれ囲む区画パターンを第１色パターン２として形成する第１色パターン形成工程と、この区画パターンの複数の空領域のうちの所定空領域内に第２色パターン用の色パターン材料３ａを形成してこれを熱リフローさせて、第２色パターン３を形成する第２色パターン形成工程と、この区画パターンの複数の空領域のうちの残る所定空領域内に第３色パターン用の色パターン材料４ａを形成してこれを熱リフローさせて、第３色パターン４を形成する第３色パターン形成工程とを有している。これによって、第１色パターン２で区画パターンを形成するため、従来のカラーフィルタの製造工程に対して工程増加を抑えることができて、製造コストの増加も抑えることができる。また、従来のようにブラックストライプまたはブラックマトリクスなどの区画パターンを設けることなく、カラーフィルタの製造に用いるフィルタ材料も従来の染料または顔料を含むカラーレジストによるカラーフィルタ材料のみで形成するため、受光画素部への入射光の妨げを防ぐことができて固体撮像素子の受光性能の低下や画質劣化を抑えることができる。さらに、カラーフィルタ１０Ａの上面の平坦性で、それ以降に形成されるオーバーコートやマイクロレンズの形成にも高精度の形状を得ることができると共に、平坦化膜も必要なくなるかまたはより薄くできるため、マイクロレンズと受光画素部との距離も近くなってレンズ焦点を合わせやすく受光効率の改善をも図ることができる。
【００４９】
このようにして得られた本実施形態２のカラーフィルタ１０Ａが用いられ、カラーフィルタ１０Ａを通して被写体光をカラー撮像可能とする固体撮像素子を得ることができる。なお、これに限らず、このカラーフィルタ１０Ａが用いられ、カラーフィルタ１０Ａを通してカラー液晶表示を可能とする液晶表示素子をも製造することもできる。
【００５０】
なお、上記実施形態１、２では、特に説明しなかったが、本発明のカラーフィルタの製造方法として、基板１上の平坦面に、複数の空領域をそれぞれ囲む区画パターンを第１色パターン２として形成する第１色パターン形成工程と、この区画パターンの空領域内に第２色パターン以降の色パターン材料を熱リフローさせて、第２色パターン以降の色パターンを順次形成する第２以降の色パターン形成工程とを有すればよい。これによって、フォトリソグラフィ技術を用いて、受光性能の低下や画質の劣化の他、コスト高を招くことなく各色パターン間で重なり部分のない平坦な上面を形成する本発明の目的を達成することができる。
【００５１】
また、上記実施形態１、２では、第１色パターン形成工程として、第１色パターン２である区画パターンを格子状（またはマトリクス状）に形成する場合について説明したが、これに限らず、第１色パターン形成工程として、第１色パターン２である区画パターンを蜂の巣状（ハニカム状）に形成してもよい。
【００５２】
さらに、上記実施形態１では、第２以降の色パターン形成工程として、第１色パターン２により囲まれた複数の空領域内に、第２色パターン３の材料３ａとして、フォトリソグラフィ技術によって染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタをパターニングする第２色パターン材料形成工程と、熱処理により第２色パターン材料３ａのみを流動化させて第２色パターン３を形成する第２色パターン形成工程とを有する場合について説明し、または、上記実施形態２では、第２以降の色パターン形成工程として、第１色パターン２により囲まれた複数の空領域のうち、所定の空領域内に、第２色パターン３の材料３ａとして、フォトリソグラフィ技術によって染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタをパターニングする第２色パターン材料形成工程と、熱処理により第２色パターン材料３ａのみを流動化させて第２色パターン３を形成する第２色パターン形成工程と、複数の空領域のうちの残る所定の空領域内に、第３色パターン４の材料４ａとして、フォトリソグラフィ技術によって染料または顔料を含むカラーレジストを用いてカラーフィルタをパターニングする第３色パターン材料形成工程と、熱処理により第３色パターン材料４ａのみを流動化させて第３色パターン４を形成する第３色パターン形成工程とを有する場合について説明したが、これらに限らず、４種類以上の色パターンを有するカラーフィルタとしてもよい。
【００５３】
さらに、上記実施形態１、２では、空領域内へのパターン材料のパターニングは、フォトリソグラフィ技術の形状精度のマージンを考慮して、空領域内に対するパターニング形状を正方形状または矩形状に設定したが、これに限らず、区画パターンの単位外周形状や丸形状（円形または楕円形）などに設定することもできる。
【００５４】
さらに、上記実施形態１、２では、第１色パターン２と第２以降の色パターン３などに用いる各カラーフィルタ材料として、熱処理に対する流動性の有無を有するカラーフィルタ材料を用いたが、これに限らず、各カラーフィルタ材料として、熱処理に対する流動性の違い（流動性の有無を含むが、温度に応じた流動性も含む）を有するカラーフィルタ材料を用いてもよい。
【００５５】
さらに、上記実施形態２では、第１色パターン２を緑色とし、第２色パターン３および第３色パターン４を赤色および青色としてベイヤー配列としたが、これに限らず、第１色パターン２をＹ（イエロー）とし、第２色パターン３および第３色パターン４をＭ（マゼンダ）およびＣ（シアン）としてＹＭＣ配列としてもよい。
【００５６】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１，２を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１，２に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１，２の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、表示用や撮像用などに用いられるカラーフィルタおよびその製造方法、このカラーフィルタを用いた固体撮像素子および液晶表示素子の分野において、カラーフィルタで区画パターンを形成するため、従来のカラーフィルタの製造工程に比べても製造工程の増加を抑えることができて、コスト増加も抑えることができる。また、従来のようにブラックストライプまたはブラックマトリクスなどの区画パターンを設けることなく、カラーフィルタの製造に用いるフィルタ材料も従来の染料または顔料を含むカラーレジストによるカラーフィルタ材料のみで形成するため、受光画素部への入射光の妨げを防ぐこともできて固体撮像素子の受光性能の低下や画質劣化を抑えることができる。さらに、本発明で得られるカラーフィルタ上面の平坦性で、それ以降に形成されるオーバーコートやマイクロレンズの形成にも高精度の形状を得ることができると共に、平坦化膜も必要なくなるかまたはより薄くできるため、マイクロレンズと受光画素部との距離も近くなって焦点が合わせやすく受光効率の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態１に係るカラーフィルタの製造方法の第１色パターン形成工程を示す要部平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線縦断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施形態１に係るカラーフィルタの製造方法の第２色パターン材料形成工程を示す要部平面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線縦断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の実施形態１に係るカラーフィルタの製造方法の第２色パターン形成工程を示す要部平面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線縦断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態２に係るカラーフィルタの製造方法の第１色パターン材料成膜工程を示す要部平面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ線縦断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の実施形態２に係るカラーフィルタの製造方法の第１色パターン形成工程を示す要部平面図、（ｂ）は、（ａ）のＥ−Ｅ線縦断面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の実施形態２に係るカラーフィルタの製造方法の第２色パターン材料形成工程を示す要部平面図、（ｂ）は、（ａ）の要部縦断面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の実施形態２に係るカラーフィルタの製造方法の第２色パターン形成工程を示す要部平面図、（ｂ）は、（ａ）の要部縦断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明の実施形態２に係るカラーフィルタの製造方法の第３色パターン材料形成工程を示す要部平面図、（ｂ）は、（ａ）の要部縦断面図である。
【図９】（ａ）は、本発明の実施形態２に係るカラーフィルタの製造方法の第３色パターン形成工程を示す要部平面図、（ｂ）は、（ａ）の要部縦断面図である。
【図１０】従来のフォトリソグラフィ技術を利用する製造方法により製造されたカラーフィルタの要部縦断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、特許文献１に示される従来のカラーフィルタの製造方法の各製造工程を示す要部縦断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  基板
２  第１色パターン
３ａ、４ａ  カラーフィルタ材料
３  第２色パターン
４  第３色パターン
１０、１０Ａ  カラーフィルタ
２１、３１  空領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図１０】
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【図１１】
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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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