(57)【要約】【課題】カラーフィルタの塗布ムラを解消する。【解決手段】平坦化層の上に緑色のカラーフォトレジストをスピン塗布する（ｓｔ１）。露光，現像，加熱処理の各処理を行ない（ｓｔ２）、ストライプ状に形成された厚みが均一な緑色のカラーフィルタを得る。次に、青色のカラーフォトレジストをスプレー塗布する（ｓｔ３）。緑色のカラーフィルタが形成されていない溝状部に青色のカラーフォトレジストが入る。上述した各処理を行ない（ｓｔ４）、厚みが均一な青色のカラーフィルタを得る。次に、赤色のカラーフォトレジストをスプレー塗布し（ｓｔ５）、溝状部に入る。上述した各処理を行ない（ｓｔ６）、厚みが均一な赤色のカラーフィルタを得る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦な所定部材の上に着色料を分散したカラーフォトレジストを均一膜厚に塗布し、この塗布膜をパターニングする工程を所定色数について所要回数繰り返すことによりカラーフィルタを形成する方法において、
最初に形成される第１色目のカラーフィルタはストライプ状であり、次に形成される第２色目のカラーフィルタに対応するカラーフォトレジストの塗布は、噴霧して塗布するスプレー塗布によって行なわれることを特徴とするカラーフィルタの形成方法。
【請求項２】
前記請求項１記載のカラーフィルタの形成方法により形成されたカラーフィルタを備えたことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項３】
前記請求項１記載のカラーフィルタの形成方法により形成されたカラーフィルタを備えたことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタの形成方法に関し、更に詳しくは固体撮像素子又は画像表示装置のカラーフィルタの形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ等の固体撮像素子では、平坦化層の上に赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）のカラーフィルタがストライプ状や市松模様状に形成されている（特許文献１，２）。このカラーフィルタを形成するには、顔料、樹脂、感光剤、溶剤、添加剤からなる第１色目の顔料分散型カラーフォトレジストを、透明樹脂からなる平坦化層に覆われた固体撮像素子上にスピン塗布し、露光、現像、そして２００〜２５０℃程度の熱処理を経て、第１色目のカラーフィルタを形成する。同様にして第２色目、第３色目も順次に形成して３色のカラーフィルタを形成する。
【特許文献１】特開２００４−３１１５５７号公報
【特許文献２】特開平１０−２６２２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、第１色目のカラーフィルタをストライプ状に形成した場合、第２色目のカラーフォトレジストをスピン塗布すると、カラーフォトレジストはストライプに沿う方向には流れやすいが、ストライプに直交する方向には段差の影響により流れにくい。このため、ストライプに直交する方向に、塗布ムラが発生する。このような塗布ムラが発生すると、カラーフィルタの膜厚が不均一になって、同じ色の画素同士でも感度が異なる感度ムラを引き起こすという問題が生じる。
【０００４】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、カラーフィルタの塗布ムラを解消するカラーフィルタの形成方法及び固体撮像素子並びに画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のカラーフィルタの形成方法は、平坦な所定部材の上に着色料を分散したカラーフォトレジストを均一膜厚に塗布し、この塗布膜をパターニングする工程を所定色数について所要回数繰り返すことによりカラーフィルタを形成する方法において、最初に形成される第１色目のカラーフィルタはストライプ状であり、次に形成される第２色目のカラーフィルタに対応するカラーフォトレジストの塗布は、噴霧して塗布するスプレー塗布によって行なわれることを特徴とする。
【０００６】
本発明の固体撮像素子は、請求項１記載のカラーフィルタの形成方法により形成されたカラーフィルタを備えたことを特徴とする。また、本発明の画像表示装置は、請求項１記載のカラーフィルタの形成方法により形成されたカラーフィルタを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のカラーフィルタの形成方法及び固体撮像素子並びに画像表示装置によれば、第１色目のカラーフィルタをストライプ状に形成した場合において、カラーフォトレジストの第２色目はスプレー塗布するから、第１色目のカラーフィルタのストライプ状パターンによる影響がなく、第２色目のカラーフィルタの塗布ムラを解消できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の固体撮像素子を示す図１において、固体撮像素子１０は、インターライン転送方式のＣＣＤ型イメージセンサとして構成され、半導体基板１１（図３参照）上に、フォトダイオード等より構成された画素１２が、行方向（Ｘ方向）とこれに直交する列方向（Ｙ方向）に沿って２次元マトリクス状（正方格子状）に配列されている。
【０００９】
画素１２は、フォトダイオードからなる受光素子（光電変換素子）１３（図３参照）の光入射側に、対応する緑色（Ｇ），青色（Ｂ），赤色（Ｒ）のカラーフィルタ１４〜１６とマイクロレンズ（図示せず）とが配置され、入射した光から各色の光量に応じた信号電荷を光電変換により生成して蓄積する。
【００１０】
緑色のカラーフィルタ１４は、Ｙ方向に延びた細長い形状をしており、Ｘ方向に１列おきに配列されたストライプ状をしている。青色，赤色のカラーフィルタ１５，１６は、カラーフィルタ１４間に挟まれ、それぞれ画素２個分の長さを有し、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ交互に配置されている。なお、図１には、６行５列の範囲しか示していないが、実際には、行方向及び列方向に多数の画素が繰り返し配列されている。
【００１１】
このように構成されたカラーフィルタ１４〜１６の形成方法を図２のフローチャートに従って説明する。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における固体撮像素子１０の断面部分のカラーフィルタの形成工程を示す図３（Ａ）において、半導体基板１１の表面を平滑にする透明樹脂からなる平坦化層１８を形成した上に、第１色目となる緑色のカラーフォトレジスト２０をスピンナー装置を用いてスピン塗布する（ｓｔ１）。なお、カラーフォトレジスト２０は、緑色の顔料、樹脂、感光剤、溶剤、添加剤からなる顔料分散型であり、感光した部分が残るネガ型である。
【００１２】
次いで、ストライプ状の開口パターンが形成されたマスク２１を介して、カラーフォトレジスト２０にパターン露光を行なう（図３（Ｂ））。次いで、有機アルカリ現像液を用いて現像を行なう。次いで、熱処理を行ない、パターニングされたカラーフォトレジスト２０を硬化させる（ｓｔ２）。これにより、ストライプ状に形成された厚みが均一の緑色のカラーフィルタ１４が得られる（図３（Ｃ））。
【００１３】
次に、図５に示すように、第２色目となる青色の顔料分散型のネガ型のカラーフォトレジスト２２をスプレー塗布法によって塗布する（ｓｔ３）。このスプレー塗布では、ノズル２４でカラーフォトレジスト２２を噴霧し、多数の固体撮像素子１０が形成されたウエハ２５上にカラーフォトレジスト２２をスプレー塗布する。
【００１４】
このスプレー塗布により、カラーフィルタ１４が形成されていない溝状部２６に、カラーフォトレジスト２２が入る（図３（Ｄ））。次いで、上述した緑色のカラーフィルタ１４形成時と同様の処理を行ない（ｓｔ４）（図３（Ｅ））、青色のカラーフィルタ１５を得る（図４（Ａ））。
【００１５】
次に、第３色目となる赤色の顔料分散型のネガ型のカラーフォトレジスト２７をウエハ２５上にスプレー塗布する。これにより、カラーフィルタ１４，１５が形成されていない溝状部２６に、カラーフォトレジスト２７が入る（図４（Ｂ））。次いで、上述した緑色のカラーフィルタ１４形成時と同様の処理を行ない（ｓｔ４）（図４（Ｃ））、赤色のカラーフィルタ１６を得る（図４（Ｄ））。
【００１６】
第１色目のカラーフィルタ１４を形成した後は、スピン塗布法を使用せず、スプレー塗布法を用いているため、第１色目のカラーフィルタのストライプ状パターンによる影響がなく、全ての各色について均一な厚みのカラーフィルタを形成することができ、いわゆる感度ムラが発生するのを防止することができる。
【００１７】
また、この結果、カラーフィルタの厚みを均一化するために、一般的なカラーフィルタの形成工程において実施されている化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing）による平坦化工程を省略できる。これにより、固体撮像素子の製造工程数を減らすことにも寄与できる。
【００１８】
以上説明した実施形態では、第１色目のカラーフォトレジストはスピン塗布し、第２，第３色目のカラーフォトレジストはスプレー塗布したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば第３色目のカラーフォトレジストをスピン塗布してもよい（第２色目のカラーフィルタが形成された時点でのカラーフィルタのパターンはストライプ状ではなく、スピンによってレジストが流れる方向に異方性がないためである）。
【００１９】
上記実施形態では、カラーフォトレジストをネガ型としたが、ポジ型としてもよい。また、上記実施形態では、色画素を赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３原色の光を検知する画素として構成しているが、本発明はこれに限定されるものでなく、色画素をシアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の補色光を検知する画素として構成してもよい。
【００２０】
上記実施形態では、固体撮像素子の平坦化層の上にカラーフィルタを形成するものであったが、本発明はこれに限定されることなく、例えば液晶ディスプレイ等の画像表示装置に使用されるカラーフィルタの形成に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】固体撮像素子の構成を示す概略平面図である。
【図２】正方格子状の画素配列を示す模式図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面部分のカラーフィルタの形成工程を示すの説明図である。
【図４】図３の続きのカラーフィルタの形成工程を示す説明図である。
【図５】スプレー塗布を概略的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  固体撮像素子
１１  半導体基板
１２  画素
１３  受光素子
１４〜１６  カラーフィルタ
１８  平坦化層
２０，２２，２７  カラーフォトレジスト
２６  溝状部
【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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