JPH04234705A - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

カラーフィルタの製造方法

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JPH04234705A
JPH04234705A JP3165766A JP16576691A JPH04234705A JP H04234705 A JPH04234705 A JP H04234705A JP 3165766 A JP3165766 A JP 3165766A JP 16576691 A JP16576691 A JP 16576691A JP H04234705 A JPH04234705 A JP H04234705A
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lens
layer
color filter
forming
pattern
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JP3165766A
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English (en)
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No-Sok Yang
ヤン、 ノー−ソク
Han-Su Park
パーク、 ハン−スー
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Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
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Publication date
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    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はカラーフィルタの製造
方法に関し、特に露光量の調節によりレンズ等を形成す
ることのできるカラーフィルタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、撮像用電子管や電子管に代わる次
世代の撮像素子として脚光を受けている固体撮像素子は
、光電変換領域の上部にカラーフィルタ(Color 
 Filter)を形成することによってカラー化を行
っている。上記固体撮像素子には、MOSトランジスタ
、光トランジスタ及び電荷結合素子(Charge  
Coupled  Devicl;以下CCDという)
等がある。これらの中で小型ムービカメラなどに主に使
用されるCCDは、多画素化及び高感度化が要求され、
カラーフィルタに光集束をするためのレンズを形成させ
る技術が開発されている。また、液晶表示素子(Liq
uid  Crystal  Display)等の表
示素子も、電光変換の領域上にカラーフィルタを形成し
てカラー化を行っている。
【0003】カラーフィルタの種類には、カゼイン(C
asein)又はゼラチン(Gelatin)等の有機
物を染色して形成される有機フィルタと、光学干渉を利
用する無機フィルタとがある。
【0004】図1〜図4は、従来のCCD用カラーフィ
ルタの製造工程図である。
【0005】図1には、シリコン基板1の表面が凹凸構
造に形成され、凹部分の表面にフォトダイオード2,3
,4が形成されると共に凸部分の表面に導電膜5及び絶
縁膜7が形成されたCCDが示されている。上記CCD
の表面上に、ポリイミド(Polyimide)等の透
明な物質で平坦化層9を形成し、この平坦化層9の上部
に上記フォトダイオード2と対応するようにカゼイン又
はゼラチンに重クロム酸アンモニウムが所定比率で配合
されて成る染色物質で染色された染色層11を形成する
。上記の染色層11は、マゼンター(Magenta)
、シアン(Cyan)及びイエロー(yellow)等
の色光の中の一つを分光するように、マゼンター、シア
ン又はイエロー等の物質中の一つで染色されて形成され
る。その後、上述した構造の全表面にポリイミドを塗布
して中間層13を形成する。
【0006】次に図2に示すように、上記中間層13の
上部に上述したのと同一な方法で染色層15,19と中
間層17,21を順次形成する。上記染色層15,19
は、上記中間層17により混色されることが防止される
。その後、上記中間層21の全表面にアクリル(Acr
yl)系の物質でレンズ層23を形成した後、露光(E
xposure)する。この場合、マスク25を使用し
てレンズ層23の上記フォトダイオード2,3,4の上
部を除いた残りの部分を露光する。
【0007】次に図3に示すように、上記マスク25を
除去した後現像(Evelopment)し、上記レン
ズ層23の露光された部分を除去し、上記フォトダイオ
ード2,3,4の上部にレンズパターン24を形成する
【0008】次に図4に示すように、上記レンズパター
ン24を熱処理して上記フォトダイオード2,3,4と
対応するレンズ27,28,29を形成する。この場合
、レンズ27,28,29を形成するために熱処理をす
ると、上記レンズパターン24の角部分が融けて流れる
ことになる。従って、熱処理は低温から高温の順序で順
次実施する。この低温の熱処理はレンズパターン24の
角部分を融けて流れさせ、次に高温の熱処理をして所定
の曲率を持つレンズ27,28,29が形成されること
になる。このようにして形成された上記レンズ27,2
8,29は、その厚さにより光の集束距離が変わること
になる。即ち、レンズ27,28,29が厚いと光の集
束距離が短くなり、薄いと光の集束距離が長くなる。 従って、レンズ27,28,29を光の集束距離が短い
場合には低温で熱処理して厚く形成し、光の集束距離が
長い場合には高温で熱処理して薄く形成するようにして
いる。
【0009】しかし、かかる従来の方法では、レンズを
薄く形成するために高温の熱処理をするとレンズの形状
変化が甚だしくて工程が不安定となり、一方厚く形成す
るために低温でのみ熱処理をするとレンズの形状が不完
全となりレンズを形成しにくいという問題点があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
はレンズパターンの形成時に照射される露光量を調節し
て、熱処理温度の影響を最小にしてレンズを形成する工
程を安定化し、それにより生産性を向上させることので
きるカラーフィルタの製造方法を提供することにある。 本発明の他の目的は、レンズの厚さとは無関係にレンズ
の形状を制御して感度を向上させることのできるカラー
フィルタの製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明は複数の画素がマトリクス形状に配
置された基板の上部に形成されるカラーフィルタの製造
方法において、上記基板に平坦化層を形成する第1過程
と、上記平坦化層上部に上記複数の画素の任意の画素と
対応するように染色層を形成する第2過程と、上記第2
過程を少なくとも2回反復処理する第3過程と、上記第
3過程後に最上の中間層にレンズ層を形成する工程と、
上記レンズ層を露光及び現像して上記画素と一致する部
分は平坦化して、残りの部分は階段形状を持つレンズパ
ターンを形成する工程から成る第4過程と、上記レンズ
パターンを熱処理してレンズを形成する第5過程とから
成ることを特徴とする。
【0012】
【実施例】以下、添付した図面を参照してこの発明を詳
細に説明する。図5〜図8はこの発明によるカラーフィ
ルタの製造工程図である。
【0013】図5は、シリコン基板31の表面が凹凸構
造に形成され、凹部分の表面に第1、第2及び第3フォ
トダイオード32,33,34が、凸部分にはAl等の
金属からなる配線用導電膜35とSiO等からなる絶縁
膜37が形成されたCCDが示されている。上記CCD
の表面上にポリイミド等の透明な物質を3000Å程度
で塗布して平坦化層39を形成する。次に、上記平坦化
層39の上部に、重クロム酸が含有されたカゼイン又は
ゼラチンに重クロム酸アンモニウムを所定比率で配合し
て4000〜7000Å程度で塗布した後、通常の写真
工程により上記第1フォトダイオード32と対応する部
分に染色層パターンを形成する。その後で、上述した構
造の全表面に染料を塗布して第1染色層41を形成する
。上記第1染色層41は、上記染色層パターンに染料が
反応して形成されるもので、この染料は上記平坦化層3
9とは反応しない。次に、上記平坦化層39上の染料を
脱イオン水(Deionized  Water)によ
り除去する。上記第1染色層41は、入射光からマゼン
ター、シアン及びイエロー等の色光中のいずれか一つを
分光するように、マゼンター、シアン及びイエロー等の
染料中のいずれか一つで染色される。即ち、上記第1染
色層41がマゼンターの色光を分光するためには、染料
にはマゼンターが使用される。次に、上述した構造の全
表面に上記平坦化層と同一な物質で1μm程度の厚さの
第1中間層43を形成する。
【0014】次に図6に示すように、上記第1中間層4
3の上部に上記第1染色層41と同一な物質及び方法に
より第2及び第3フォトダイオード33,34と対応す
る染色層パターンを形成した後、染色して第2及び第3
染色層45,49を形成する。上記第2及び第3染色層
45,49が入射光でシアンとイエローの色光を分光す
るように、染料にはシアンとイエローが使用される。ま
た、上記第2及び第3染色層45,49の上部には、上
記第1中間層43と同一な物質及び方法で第2及び第3
中間層47,51を形成する。次に、上記第3中間層5
1の上部にポリイミド又はアクリル系の物質等でレンズ
層53を形成した後、一つのパターンにおいて光の透過
率を変化させたマスク55を利用して露光する。即ち、
上記マスク55は、各々のパターンの第1第2及び第3
フォトダイオード32,33,34と一致する部分は透
過率が0%であり、この部分から遠ざかるほど所定部分
別に透過率が大きくなるように形成される。
【0015】次に図7に示すように、上記マスク55を
除去し現像してレンズパターン54を形成する。この時
、上記レンズパターン54は、上述したマスク55にお
ける光の透過率の変化により階段形態で形成される。 即ち、上記マスク55によりパターン内で露光される程
度が異なるので、現像時に上記レンズ層53が除去され
る程度が異なる。従って、上記レンズパターン54は、
上記第1、第2及び第3フォトダイオード32,33,
34と一致する部分は除去されることなく平坦に形成さ
れ、この平坦な部分から遠ざかるほど上記マスク55の
光透過率により除去に多く除去される。
【0016】次に図8に示すように、上記レンズパター
ン54を熱処理し、上記第1、第2及び第3フォトダイ
オード32,33,34と対応する第1、第2及び第3
レンズ57,58,59を形成する。上述したレンズパ
ターン54は、階段形態部分の段階が小さいので、上記
第1、第2及び第3レンズ57,58,59の形成時、
低温で熱処理し上記レンズパターン54の平坦な部分を
変化させることなく残りの部分のみ所定の曲率を持たせ
ることができる。上記第1、第2及び第3レンズ57,
58,59の平坦な部分は入射する光を反射させず直進
透光させ、残りの部分は入射光を屈折させ上記第1、第
2及び第3フォトダイオード32,33,34に集束さ
せる。
【0017】
【発明の効果】上述したように、本発明に係るカラーフ
ィルタ製造方法によれば、カラーフィルタの構造により
光の集束距離が変わるマスクにより照射時露光量を調節
して、レンズパターンをフォトダイオードと一致する部
分を除外した残りの部分を階段形態で形成する。そして
、低温の熱処理によりフォトダイオードと一致する部分
は平坦とし、残りの部分は所定の曲率半径を持つレンズ
を形成する。このようなレンズは厚さと無関係に上記所
定曲率半径を持つ部分の曲率の制御により光の集束距離
を制御することができる。
【0018】従って、本発明はレンズ形成の工程時熱処
理温度に影響を最小とするので、生産性を向上させるこ
とができる利点がある。また、レンズの厚さと無関係に
光の集束距離を容易に調節することができるので、カラ
ーフィルタの感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のカラーフィルタの製造工程図である。
【図2】従来のカラーフィルタの製造工程図である。
【図3】従来のカラーフィルタの製造工程図である。
【図4】従来のカラーフィルタの製造工程図である。
【図5】本発明によるカラーフィルタの製造工程図であ
る。
【図6】本発明によるカラーフィルタの製造工程図であ
る。
【図7】本発明によるカラーフィルタの製造工程図であ
る。
【図8】本発明によるカラーフィルタの製造工程図であ
る。
【符号の説明】
31  シリコン基板 32,33,34  第1、第2、第3フォトダイオー
ド35  導電膜 37  絶縁膜 39  平坦化層 41  第1染色層 43  第1中間層 45  第2染色層 47  第2中間層 49  第3染色層 51  第3中間層 53  レンズ層 54  レンズパターン 55  マスク

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  複数の画素がマトリクス形状に配置さ
    れた基板の上部に形成されるカラーフィルタの製造方法
    において、上記基板に平坦化層を形成する第1過程と、
    上記平坦化層上部に上記複数の画素の任意の画素と対応
    するように染色層を形成する工程と、上記染色層の上部
    に中間層を形成する工程とから成る第2過程と、上記第
    2過程を少なくとも2回反復処理する第3過程と、上記
    第3過程後最上の中間層にレンズ層を形成する工程と、
    上記レンズ層を露光及び現像して上記画素と一致する部
    分は平坦化し残りの部分は階段形状を持つレンズパター
    ンを形成する工程とから成る第4過程と、上記レンズパ
    ターンを熱処理してレンズを形成する第5過程と、から
    成ることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
  2. 【請求項2】  上記レンズ層の露光時に、単一なパタ
    ーンの部分ごとに互いに異なる光透過率を持つマスクを
    利用す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。
  3. 【請求項3】  上記マスクは同一なパターン内で画素
    と一致する部分の光透過率が0%であり、この部分から
    遠ざかるほど光透率が大きくなることを特徴とする請求
    項2記載のカラーフィルタの製造方法。
  4. 【請求項4】  上記熱処理は低温で行なわれることを
    特徴とする請求項1記載のカラーフィルタの製造方法。
  5. 【請求項5】  上記レンズは画素と一致する部分は平
    坦化され、残りの部分は所定の曲率半径を持つように形
    成されてな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。
  6. 【請求項6】  上記所定の曲率半径により集光距離を
    調節するように形成されてなる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。
JP3165766A 1990-12-31 1991-07-05 カラーフィルタの製造方法 Pending JPH04234705A (ja)

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KR1990-22929 1990-12-31

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GB9114523D0 (en) 1991-08-21
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