JPS6337304A - カラ−フイルタ−の製造方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、有機顔料を含有するポリイミド樹脂からなる
カラーフィルターの製造方法に関するものであり、受光
面にカラーフィルターを直付けされた受光素子の製造に
特に適するものである。

（従来の技術） 従来、有機顔料を含有するポリイミド樹脂よりなるカラ
ーフィルター用の耐熱性カラーペーストを受光素子が形
成されたシリコン基板の表面にスピンナーを用いて塗布
することにより、カラーフィルターを有する受光素子を
製造することが提案されている。第１２図はスピンナー
を用いたカラーペーストの塗布の様子を示す図である。

耐熱性カラーペーストは、溶剤と、溶剤に対して不溶な
有機顔料と、ポリイミド前駆体とを混合して成り、この
カラーペースト８を例えばビーカーからシリコン基板１
の表面に注ぐく第１２図（ａ）参照）。シリコン基板１
はスピンナーを用いて高速度で回転駆動されており、シ
リコン基板１の表面に注がれたカラーペースト８は、遠
心力によりシリコン基板１の表面に一様に分散する（第
１２図（ｂ）参照）。

第１３図はスピンナーの回転数と塗布膜厚との関係を示
す図である。この塗布膜厚は第１４図（ａ）に示される
ように、シリコン基板１の回転中心部■からは若干離間
した箇所■にて測定している。

（なお、シリコン基板１の周辺部■の膜厚は測定点■と
ほぼ同じである。）第１３図において、各線はカラーペ
ーストを塗布する場合の特性（赤色Ｏ印、緑色Δ印、青
色・印）を示している。この図から明らかなように、回
転塗布法においては、スピンナーの回転数を調整するこ
とにより、塗布膜厚を制御することができる。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、スピンナーを用いて有機顔料を含むカラーペ
ーストを回転塗布すると、チクソトロピー現象により第
１４図（ｂ）に示されるように回転中心部■の膜厚が厚
くなり、出来上がったカラーフィルターの光学的特性が
中心部においてばらつくという問題がある。このチクソ
トロピー現象は、有機顔料等を含む前述のような成分の
耐熱性カラーペーストの場合には、どうしても避けるこ
とができず、そのばらつきの程度によっては、また、カ
ラーフィルターに要求されるスペックによっては、回転
中心部■のカラーフィルターは使用できないことになる
。シリコン基板１から切り出されるチップの大きさが、
５×５１角程度の場合には数個のチップが、３Ｘ３糟ｍ
角程度の場合には１０個以上のチップが必ずこの問題に
関係することになり、歩留まりの低下を招くという問題
があった。

本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、有機顔料を含むポリイミド樹
脂を被塗布面に塗布する際の膜厚の不均一を解消し、光
学的特性のばらつきを抑え、歩留まりを向上させ得るよ
うにしたカラーフィルターの製造方法を提供するにある
。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係るカラーフィルターの製造方法にあっては、
上述のような問題点を解決するために、有機顔料を含有
するポリイミド樹脂をロールコータを用いて被塗布面に
塗布することを特徴とするものである。

（作用） 本発明にあっては、有機顔料を含むポリイミド樹脂を被
塗布面に塗布してカラーフィルターを形成する際に、ロ
ールコータを用いて塗布を行うようにしたから、スピン
ナーを用いて回転塗布する場合のように、チクソトロピ
ー現象による回転中心部の膜厚不均一を生じることはな
く、出来上がったカラーフィルターの光学的特性にばら
つきが生しることはほとんどないものである。

（実施例） 以下、本発明の好ましい実施例を図面と共に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る製造方法に用いるロー
ルコータ１０の概略構成を示す斜視図である。本装置は
、ガラスやセラミック、あるいはシリコンウェハー等よ
りなる基板上に、カラーペースト８の塗布を行うもので
ある。同図において、Ａはバックアップローラ、Ｂはコ
ーティングローラ、Ｃはドクターローラである。塗布に
際しては、ドクターローラＣとコーティングローラＢの
間に、カラーペースト８を連続的に供給する。コーティ
ングローラＢは、ドクターローラＣによってコントロー
ルされる。バックアップローラＡとコーティングローラ
Ｂとの間を基板が通過することにより、コーティングロ
ーラＢにより、基板上にカラーペーストが均一に塗布さ
れる。基板の厚みに変更があるときには、バックアップ
ローラＡとコーティングローラＢの間の隙間を調整する
ことにより対応するようになっている。

第２図は本発明の方法にて製造されるカラーフィルター
を有する受光素子の断面構造を示す図である。この受光
素子は、カラービデオカメラのホワイトバランスセンサ
ーとして用いられるものであり、Ｒ（赤色光）、Ｇ（緑
色光）、Ｂ（青色光）についての光強度を測定できるよ
うになっている。シリコン基板１の表面には、通常の半
導体製造プロセスを用いて受光部２が形成されており、
各受光部２の表面にはそれぞれ赤色フィルター３、緑色
フィルター４及び青色フィルター５が受光面上及びその
近傍を覆うように設けられている。各フィルタ７３〜５
の表面には、トップコート膜６が施されており、表面を
平坦化されている。シリコン基板１の縁部には、アルミ
ニウムＷＸ７よりなる配線部が露出されている。

第３図はカラーフィルターを作成するための製造工程を
示す図である。また、第４図乃至第６図は各工程の説明
図である。以下、これらの図を参照しながら、カラーフ
ィルターを有する受光素子の製造工程を説明する。尚、
第４図及び第５図の各工程はウェハ一単位で処理される
ものであるが、図面は１個のチップのみを示している。

また、第４図及び第５図では配線を省略して示している
。

（ｉ）カラーペーストの塗布、セミキュアの工程（第４
図（ａ）参照） まず、カラーフィルター用の耐熱性カラーペースト８を
受光素子が形成されたシリコン基板１の表面に塗布する
。耐熱性カラーペースト８は、溶剤と、溶剤に対して不
溶な有機顔料と、ポリイミド前駆体とから成る。塗布に
際しては、予め、受光素子を形成されたシリコン基板１
を２００℃のＮ２ガス中で１０分間乾燥させた後、シリ
コン基板１上に第１色目のカラーペースト８を、ロール
コータ（例えば大日本スクリーン社１ＲｃＰ−１４１型
）を用いて塗布し、１．０μｍの厚さの塗布膜を形成す
る。この塗布膜を通風乾燥機を用いて、１４０℃の空気
中で３０分間セミキュアする。第１色目のカラーペース
ト８としては、赤色、緑色、青色のうちどの色を用いて
も良い。

カラーペーストの塗布工程において、使用される耐熱性
カラーペーストの成分を例示すれば、−服代 但し、Ｒ７：芳香族炭化水素環又は複素環Ｒ２：水素又
は炭素数１〜１０の炭化水素基で示されるポリマー１０
０ｇに対し、有機顔料について、 赤色顔料として、カラー・インデックスＮＯ３７３９０
５のピグメントＲｅｄ２０９、同Ｎｏ、４６５００のピ
グメントＶｉｏｌｅＬ１９等で示されるキナクリドン系
顔料； 又は、 緑色顔料として、カラー・インデックスＮｏ、７４１６
０のピグメントＧｒｅｅｎ３６、同Ｎｏ、７４２６０の
ピグメントＧｒｅｅｎ７等で示されるフタロシアニング
リーン系顔料； 又は、 青色顔料として、カラー・インデックスＮｏ、７４１６
０のピグメントＢｌｕｅ１５　３、同Ｎｏ、７４１６０
のピグメントＢＩｕｅ１５−４等で示されるフタロシア
ニンブルー系顔料； のいずれかを１０〜３００ｇの割合で混合されてなるカ
ラーフィルター用耐熱性カラーペーストを用いることが
できる。

なお、カラーペーストの塗布を行う前に、受光面の凹凸
を平坦化するために、受光面にポリイミド層を塗布して
おいても良い。

（ｉｉ）レジスト塗布、プリベークの工程（第４図（ｂ
）参照） カラーペースト８が塗布されて、セミキュアされたシリ
コン基板１を通風乾燥機から取り出し、冷えてくるのを
待って、フオトレジス１−９を塗布する０本実施例では
、ポジレジストであるシブレイ社製の゛″マイクロポジ
ツトフオトレジスト１４００３１″（商品名）を用いた
。フォトレジストリの塗布もロールコータを用いて行う
ものである。

プリベークは、通風乾燥機を用いて９０℃の窒素ガス（
Ｎ２ガス）中で３０分間行う。

（ｉｉｉ）露光工程（第４図（ｃ）９照）次に、マスク
アライナ−を用いてシリコン基板１への露光位置を調整
した後、７０ｎ＋Ｊの露光を行い、受光面上及びその近
傍のみにフォトレジスト９が残るように、フォトマスク
１１を介して紫外線による露光を行う。

（ｉｖ）レジスト現像、エツチングの工程（第４図（ｄ
）参照） 次に、露光を終えたシリコン基板１のフォトレジストリ
を現像する。現像液としては、シブレイ社製のマイクロ
ポジット“ＭＦ−３１２デベロツパー°“（商品名）と
水とを、１：１で混合したものを用いて、液温２２℃で
６０秒かけてレジスト現像を行う。その後、余分なカラ
ーペースト層のエツチングを行う、エツチングを終えた
シリコン基板１を水でリンスし、Ｎ２ガスを吹き付けて
乾燥させる。

（ｖ）レジスト剥離、リンス、キュアの工程（第４図（
ｅ）参照） 次に、カラーペースト層の上に残っているフォトレジス
ト９を剥離させるために、シリコン基板１を酢酸エチル
中に浸漬・撹拌し、５分後に取り出し、イソプロピルア
ルコールでリンスした後、Ｎ２ガスを吹き付けて乾燥さ
せ、その後、通風乾燥機で３００℃のＮ２ガス中で３０
分間キュアせしめる。

なお、実施例では、フォトレジストリとしてポジレジス
トを用いる例を示したが、ネガレジスト（例えば日立化
成工業社製のネガ型レジスト“′ＲＵ−Ｉ１００Ｎ”（
商品名））を用いても良い。

（ｖｉ）第２色目のカラーフィルターの作成工程法に、
第２色目のカラーフィルターの作成に入るが、第２色目
のカラーフィルターの作成においてら、カラーペースト
８を塗布し、キュアするまで、第１色目と同等のプロセ
ス（ｉ）〜（Ｖ）を繰り返す、第２色目は、赤色、緑色
、青色のうち、第１色目を除く２色のうち、どちらの色
を選んでもよい。たとえば、第１色目が緑色であれば、
第２色目は赤色として良い。

（ｖｉｉ）第３色目のカラーフィルターの作成工程法に
、第３色目のカラーフィルターの作成に入るが、第３色
目のカラーフィルターの作成においても、カラーペース
ト８を塗布し、キュアするまで、第１色目と同等のプロ
セス（ｉ）〜（ｖ）を繰り返す。第３色目は、赤色、緑
色、青色のうち、第１色目と第２色目とを除く残りの１
色となる。たとえば、第１色目が緑色で、第２色目は赤
色であれば、第３色目は青色ということになる。

このように、受光面を複数個持つ受光素子の場合、色の
異なる有機顔料を含むカラーペーストを用いて、前述の
ようにフォトリングラフィ法を繰り返すことによって、
各受光面にそれぞれ色の異なるカラーフィルターを取り
１寸けることができ、それぞれのカラーフィルターに含
まれる有機顔料の種類によって主に決まる分光特性を持
つ分光検出受光素子を形成することができる。

（ｖｉｉ））ツブコート膜の塗布工程（第５図（ａ）９
照）３色のカラーフィルター３．４．５を同一シリコン
基板１上に作成し終えた後、最後にトップコート膜６を
形成する。トップコート膜６を形成するには、例えば日
本合成ゴム社製ＪＳＲポリイミド”ＪＩＡ−１−２°゛
く商品名）を、０．５μｆ６の膜厚で塗布し、ベークす
る。ベーキング条件は、１５０℃の雰囲気で１時間であ
る。トップコート膜６としては、この他に、例えば日本
合成ゴム社製の表面平坦化剤”Ｊ　Ｓ　Ｓ　−１７”（
商品名）を用いて形成しても良い。

このトップコート膜６を施す目的は、前述の（ｉ）〜（
ｖｉｉ）の工程により形成された着色ポリイミドカラー
フィルターの表面には、いわゆるオレンジビール状の肌
あれが発生し、表面の乱反射による光透過率の低下を招
くことが多いので、トップコート膜６によって表面を平
坦化して表面の乱反射を防止し、光透過率を向上させる
ためである。第７図乃至第９図に示されるように、光透
過率はトップコーティングが施されることにより、数％
改善されている。第７図乃至第９図は、前述の工程によ
り作成された青色、赤色及び緑色のカラーフィルターの
分光透過率特性をそれぞれ示す図であり、実線で示した
特性はトップコーティングがない場き、破線で示した特
性はトップコーティングがある場合の特性をそれぞれ示
している。また、第１０図はシリコンチップ上に設けた
青色、緑色、赤色の各カラーフィルターの特性を示して
いる９なお、この特性を得るために、第１１図に示す特
性の赤外カットフィルターを外付けしている。

（ｉｘ）レジスト塗布の工程（第５図（ｂ）９照）次に
、トップコート膜６にて覆われたアルミニウム膜７より
なる配線を露出させてポンディングパッド部を形成する
ために、フォトレジスト１２を塗布し、アルミニウム膜
７の部分のフォトレジスト１２のみが除去されるように
、フォトマスク１３を介して紫外線による露光を行う。

アルミニウム膜７よりなる配線（ポンディングパッド部
）はシリコン基板１の縁部に形成されており、したがっ
て、例えば第４図（ａ）は少し誇張して描けば第６図に
示されるようになっている。

（×）トップコート膜のエツチング工程（第５１１１（
ｃ）参照） 次に、露光済みのシリコン基板１を現像し、エッチング
によりアルミニウムｒＩＡ７の部分のトップコー）　１
１！　６を除去する。

（ｘｉ）レジスト剥難の工程（第５図（ｄ）参照）さら
に、トップコートｐＡ６を覆っているフォトレジスト１
２を酢酸エチルあるいはアセトンにより３１１４する。

以上の（ｉｘ）〜（ｘｉ）の工程により、ポンディング
パッド部に対応する部分のトップコート膜６が除去され
る。つまり、アルミニウム膜７よりなる電極が露出され
る。

以上の工程により製造されたカラーフィルターを有する
受光素子にあっては、カラーフィルターの材料としてポ
リイミド樹脂と有機面料を用いていることにより、耐熱
性や耐光性が改善されており、しかも、カラーペースト
の塗布にはロールコータを用いているので、スピンナー
による回転塗布法を用いる場きに比べると、膜厚の不均
一が生じに＜＜、カラーフィルターの光学的特性にばら
つきが生じにくいものである。

なお、カラーフィルターを備える受光素子としては、実
施例において例示したホワイトバランスセンサーの他に
も、共通のチップに処理回路と受光素子とを有するｔｔ
＝Ｔ？を回路チップ（ＩＣチップ）、府度測定用センサ
ーや２次元イメージセンサ−（ＣＣＤやＭＯＳによる固
体撮像素子）、潤色センサー等が考えられる。また、受
光素子以外の分野への応用として、カラー液晶表示板や
カラー液晶テレビのような表示素子用のカラーフィルタ
ーに用いることも考えられる。

（発明の効果） 以上のように本発明にあっては、有機顔料を含むポリイ
ミド樹脂を被塗布面に塗布してカラーフィルターを形成
する際に、ロールコータを用いて塗布を行うようにした
から、スピンナーを用いて回転塗布する場合のようにチ
クソトロピー現象による回転中心部の膜厚不均一を生じ
ることがなく、出来上がったカラーフィルターの光学的
特性のばらつきを少なくすることができるという効果が
あり、したがって、カラーフィルター製造時の歩留まり
が向上し、最終製品のコスト低減に大きく寄与するもの
である。

なお、実施例の工明において述べたように、被塗布面が
半導体受光素子の受光面である渇きには、歩留まりの向
上による最終製品のコスト低減の効果は特に項著となる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る製造方法に用いるロー
ルコータの概略構成を示す斜視図、第２図は本発明の方
法を用いて製造されるカラーフィルターを備える受光素
子の断面図、第３図は同上の製造工程を示す工程図、第
４図乃至第６図は同上の製造工程の各々を説明するため
の説明図、第７図乃至第１０図はカラーフィルターの分
光透過率特性を示す図、第１１図は受光素子に外付けさ
れる赤外カットフィルターの分光透過率特性を示す図、
第１２図（ａ）（ｂ）は従来のカラーペーストの塗布工
程を示す説明図、第１３図は従来の製造方法におけるス
ピンナーの回転数と塗布膜厚との関係を示す図、第１４
図（ａ）は従来方法によりカラーペーストを塗布された
ウェハーの平面図、同図（ｂ）は同上の断面図である。 ８はカラーペースト、１０はロールコータである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機顔料を含有するポリイミド樹脂をロールコー
   タを用いて被塗布面に塗布することを特徴とするカラー
   フィルターの製造方法。
2. （２）被塗布面は半導体受光素子の受光面であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のカラーフィルタ
   ーの製造方法。