(57)【要約】【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１
2009244710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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カラーフィルタアレイの製造方法。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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を特徴とする請求項１または２記載のカラーフィルタアレイの製造方法。
【請求項４】
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を特徴とする請求項３記載のカラーフィルタアレイの製造方法。
【請求項５】
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アレイの製造方法。
【請求項６】
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を特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載のカラーフィルタアレイの製造方法。
【請求項７】
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を特徴とする請求項１ないし６いずれか１項記載のカラーフィルタアレイの製造方法。
【請求項８】
前記透明膜の屈折率は、１．４〜１．８であることを特徴とする請求項７記載のカラーフィルタアレイの製造方法。
【請求項９】
前記透明膜の膜厚は、５０ｎｍ〜２００ｎｍで形成されていることを特徴とする請求項１ないし８いずれか１項記載のカラーフィルタアレイの製造方法。
【請求項１０】
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カラーフィルタアレイ。
【請求項１１】
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固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【０００４】
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）。
【０００５】
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。
【特許文献１】特開平２−１８１７０４号公報
【特許文献２】特開平２−１９９４０３号公報
【特許文献３】特開平５−２７３４１１号公報
【特許文献４】特開平７−１４０６５４号公報
【特許文献５】特開２００５−３２６４５３号公報
【特許文献６】特開昭５５−１４６４０６号公報
【特許文献７】特開２００１−２４９２１８号公報
【特許文献８】特開２００３−３３２３１０号公報
【特許文献９】特開２００６−３５１７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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）。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
［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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
［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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
［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。
【００６５】
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。
【００６６】
［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。
【００６７】
［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。
【００６８】
［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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
［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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
［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。
【００８２】
［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。
【００８３】
［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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
［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。
【００９１】
（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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
（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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
［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。
【０１１２】
［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。
【０１１３】
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
【０１１４】
［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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
［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。
【０１１７】
［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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
［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。
【０１２１】
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．
【０１２２】
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。
【０１２３】
［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。
【０１２４】
［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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
［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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
［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。
【０１３１】
［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。
【実施例】
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
［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。
【０１３６】
［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。
【０１３７】
［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。
【０１３８】
［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。
【０１３９】
［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。
【０１４０】
［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。
【０１４１】
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）。
【０１４２】
「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。
【０１４３】
「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。
【０１４４】
「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。
【０１４５】
「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。
【０１４６】
「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。
【０１４７】
「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。
【０１４８】
【表１】
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【０１４９】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の固体撮像素子の断面図である。
【図２】カラーフィルタアレイの上面図である。
【図３】カラーフィルタ形成工程のフローチャートである。
【図４】ドライエッチング装置の概略図である。
【図５】Ｂ色カラーフィルタ形成工程の塗布乾燥工程を説明するための説明図である。
【図６】Ｂ色カラーフィルタ形成工程の透明膜形成工程を説明するための説明図である。
【図７】Ｂ色カラーフィルタ形成工程のパターニング工程を説明するための説明図である。
【図８】Ｂ色カラーフィルタ形成工程が完了した状態を説明するための説明図である。
【図９】Ｒ色カラーフィルタ形成工程の塗布乾燥工程を説明するための説明図である。
【図１０】Ｒ色カラーフィルタ形成工程のエッチバック工程を開始するのにあたって、平坦膜を形成したことを説明するための説明図である。
【図１１】Ｒ色カラーフィルタ形成工程のエッチバック工程を説明するための説明図である。
【図１２】エッチバック処理の終点検出を、ＳｉＦ、ＴｉＦ等の発光強度の変化に基づいて行うことを説明するための説明図である。
【図１３】Ｒ色カラーフィルタ形成工程が完了した状態を説明するための説明図である。
【図１４】Ｇ色カラーフィルタ形成工程のパターニング工程を説明するための説明図である。
【図１５】Ｇ色カラーフィルタ形成工程の塗布乾燥工程（平坦膜形成）を説明するための説明図である。
【図１６】Ｇ色カラーフィルタ形成工程のエッチバック工程を説明するための説明図である。
【図１７】ＣＭＰ（化学的機械研磨）装置の概略図である。
【符号の説明】
【０１５１】
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
【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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