JP2010085756A - Method of manufacturing color filter, and solid-state imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、支持体上に2色以上の着色層が配列されるカラーフィルタアレイの異なる着色層間の境界に、ブラックマトリックスを形成する工程を含むカラーフィルタの製造方法及びこの製造方法により製造されたカラーフィルタを用いた固体撮像装置に関する。 The present invention is a color filter manufacturing method including a step of forming a black matrix at a boundary between different colored layers of a color filter array in which two or more colored layers are arranged on a support, and the manufacturing method. The present invention relates to a solid-state imaging device using a color filter.
近年、固体撮像装置では、撮像画素数の増加が顕著であり、これに伴って従来と同じサイズの有効画素領域では1画素当たりの面積の縮小化が進んでいる。特に固体撮像装置に設けられるカラーフィルタは、受光部面積が縮小化するにつれて各画素間の混色が顕著となることから、色分離の性能を維持すること要求されている。カラーフィルタの製造方法としては、フォトリソ法やドライエッチング法が広く知られている。 In recent years, in the solid-state imaging device, the number of imaging pixels has increased remarkably, and accordingly, the area per pixel has been reduced in the effective pixel region having the same size as the conventional one. In particular, a color filter provided in a solid-state imaging device is required to maintain color separation performance because color mixture between pixels becomes remarkable as the light receiving area decreases. As a method for producing a color filter, a photolithography method and a dry etching method are widely known.
フォトリソ法は、製造工程が半導体製造のフォトリソプロセスに準じているため、初期投資の抑制が可能である。これにより、従来はカラーフィルタの製造方法として広く利用されていた。このフォトリソ法を用いたカラーフィルタの製造方法では、基板上に着色硬化性組成物等の感放射線性組成物を塗布し乾燥させて形成した塗膜をパターン露光・現像・ベーク処理することによって着色画素を形成し、この操作を各色ごとに繰り返し行なってカラーフィルタを製造する。 In the photolithography method, since the manufacturing process conforms to the photolithography process of semiconductor manufacturing, initial investment can be suppressed. Thus, conventionally, it has been widely used as a method for producing a color filter. In this color filter manufacturing method using the photolithographic method, a coating film formed by applying a radiation-sensitive composition such as a colored curable composition on a substrate and drying it is colored by pattern exposure, development and baking. Pixels are formed and this operation is repeated for each color to produce a color filter.
一方、フォトリソ法を利用するカラーフィルタの製造方法に対して、より薄膜で、かつ微細パターンの形成に有効な方法としてドライエッチング法が用いられている。ドライエッチング法は、色素の蒸着薄膜に対してパターン形成する方法として従来から採用されており(例えば、特許文献1参照)、薄膜形成に関してはフォトリソ系に比べ、分光特性を同じ程度としながら膜厚が1/2以下の薄膜の形成も可能である。また、フォトリソ法とドライエッチング法を組みわせたパターン形成法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。 On the other hand, a dry etching method is used as a method effective for forming a fine pattern with a thinner film than a color filter manufacturing method using a photolithography method. The dry etching method has been conventionally employed as a method for forming a pattern on a dye-deposited thin film (see, for example, Patent Document 1), and the thin film formation has a film thickness while maintaining the same spectral characteristics as compared to a photolithography system. However, it is possible to form a thin film having a thickness of 1/2 or less. In addition, a pattern forming method combining a photolithography method and a dry etching method has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
また、ドライエッチング法でパターン形成された第1色のカラーフィルタ(着色層)の上に、第1色とは異なるカラーフィルタ材料(着色剤含有組成物)を塗布して第2色のカラーフィルタ(着色層)を形成し、CMP(化学機械研磨)法、又はエッチバック法を用いて、第2色のカラーフィルタの表面を平坦化して、第1色のカラーフィルタの隙間に第2色のカラーフィルタが配列されるようにする方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 In addition, a color filter material (colorant-containing composition) different from the first color is applied on the first color filter (colored layer) patterned by the dry etching method, so that the second color filter (Colored layer) is formed, and the surface of the second color filter is flattened using the CMP (Chemical Mechanical Polishing) method or the etch-back method, and the second color is placed in the gap between the first color filters. A method for arranging color filters has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
さらに、カラーフィルタの性能は、固体撮像装置の重要な特性維持に関わるため、薄型化や矩形化、各画素間の混色(色同士が重なり合うオーバーラップ)防止など様々な性能の向上が求められている。 Furthermore, since the performance of the color filter is related to maintaining the important characteristics of the solid-state imaging device, various performance improvements such as thinning and rectangularization, and prevention of color mixture between pixels (overlapping colors overlap each other) are required. Yes.
カラーフィルタの性能要求対策として、特許文献4には、各カラーフィルタを互いに分離するためのフィルタ分離層を支持体上に形成した後、このフィルタ分離層に対してドライエッチングによりカラーフィルタを形成する領域を開口して着色層を埋め込み、CMP(化学的機械研磨)などの平坦化処理によって開口に埋め込まれた領域以外の着色層の除去を行なってカラーフィルタを製造する方法が提案されている。
上記特許文献4に記載された製造方法では、カラーフィルタ層と屈折率の異なる材料からフィルタ分離層を形成して、カラーフィルタとフィルタ分離層との屈折率差により、斜めからの入射光を反射させ混色を抑制することを目的としている。この場合、撮像素子の画面周辺部では、射出瞳からの光の角度が光を全反射させることができない臨界角以下の場合があり、反射効率が悪く、混色抑制効果を十分に得られない場合がある。 In the manufacturing method described in Patent Document 4, a filter separation layer is formed from a material having a refractive index different from that of the color filter layer, and incident light from an oblique direction is reflected by a difference in refractive index between the color filter and the filter separation layer. The purpose is to suppress color mixing. In this case, in the periphery of the screen of the image sensor, the angle of light from the exit pupil may be less than the critical angle at which light cannot be totally reflected, reflection efficiency is poor, and color mixing suppression effect cannot be obtained sufficiently There is.
そこで、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイでカラーフィルタの発色効果やコントラストを上げるために、3色カラーフィルタ間の境界部分に形成されている遮光性のブラックマトリックス(遮光壁)を固体撮像装置のカラーフィルタに適用することが考えられている。液晶ディスプレイなどに適用される遮光壁の形成方法としては、金属クロムを蒸着し、エッチングするクロムエッチング法や、顔料などの黒色成分を分散したフォトレジストを光硬化してパターンを形成する方法などがある。特に、クロムエッチング法を用いて遮光壁を形成した場合、微細加工性に優れている。 Therefore, in order to increase the color development effect and contrast of color filters in liquid crystal displays and plasma displays, a light-shielding black matrix (light-shielding wall) formed at the boundary between the three-color filters is used as the color filter of the solid-state imaging device. It is considered to apply. As a method for forming a light shielding wall applied to a liquid crystal display or the like, there are a chromium etching method in which metal chromium is vapor-deposited and etched, and a method in which a photoresist in which a black component such as a pigment is dispersed is photocured to form a pattern. is there. In particular, when the light-shielding wall is formed using a chromium etching method, the fine workability is excellent.
このような遮光壁をカラーフィルタに設ける場合、カラーフィルタのさらなる微細化、、薄型化に対応しつつ要求性能を満たすためには、遮光壁を従来の製造工程より狭い0.2μm以下の線幅に形成しなければならない。しかしながら、上記の各方法では、カラーフィルタの要求性能を満たし、且つ遮光壁の線幅を従来より小さく形成することは困難である。すなわち、クロムエッチング法を用いた遮光壁形成方法では、反射率が高く、コントラストが上がりにくいという問題があるため、カラーフィルタの色分離性能を維持することが難しく、さらに蒸着などの真空成膜工程のコストが高い。また、顔料レジスト法を用いた場合、遮光性を高めるために黒色成分を多くすると、フォトレジストの解像力が低下する。よって、遮光壁の矩形性の向上、及び微細化を図ることが困難である。 When such a light shielding wall is provided in the color filter, the line width of 0.2 μm or less, which is narrower than the conventional manufacturing process, is used in order to satisfy the required performance while supporting further miniaturization and thickness reduction of the color filter. Must be formed. However, in each of the above methods, it is difficult to satisfy the required performance of the color filter and to make the line width of the light shielding wall smaller than the conventional one. That is, in the light shielding wall forming method using the chrome etching method, there is a problem that the reflectance is high and it is difficult to increase the contrast, so it is difficult to maintain the color separation performance of the color filter, and further, vacuum deposition process such as vapor deposition The cost is high. Further, when the pigment resist method is used, if the black component is increased in order to improve the light shielding property, the resolution of the photoresist is lowered. Therefore, it is difficult to improve the rectangularity and miniaturization of the light shielding wall.
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、カラーフィルタ間の遮光を確実に行うことを可能にするとともに、微細化、薄膜化が可能なカラーフィルタの製造方法及び固体撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a color filter manufacturing method and a solid-state imaging device that can reliably perform light shielding between color filters and can be miniaturized and thinned. The purpose is to do.
本発明のカラーフィルタの製造方法は、基板の表面に3色の着色層を配列してなるカラーフィルタの製造方法であって、前記3色の着色層を形成する工程群の間に、前記着色層の境界となる箇所を含む領域をドライエッチングして黒色遮光層用開口部を形成し、前記黒色遮光層用開口部に黒着色剤を含有させた黒色遮光層を形成することを特徴とする。 The method for producing a color filter of the present invention is a method for producing a color filter in which three colored layers are arranged on the surface of a substrate, and the coloration is performed during the step of forming the three colored layers. A region including a portion serving as a layer boundary is dry-etched to form a black light-shielding layer opening, and a black light-shielding layer containing a black colorant is formed in the black light-shielding layer opening. .
少なくとも1色以上の前記着色層を形成する第1のカラーフィルタアレイ形成工程と、第1のカラーフィルタアレイ形成工程で形成された着色層に対して境界となる箇所を含む領域をドライエッチングして黒色遮光層用開口部を形成する黒色遮光層用エッチング工程と、前記黒色遮光層用開口部を埋めるようにして黒着色剤を含有させた黒色遮光層を形成する黒色遮光層形成工程と、前記黒色遮光層形成工程で形成された黒色遮光層に対して、前記着色層の境界となる箇所を残すようにドライエッチングしてカラーフィルタアレイ用開口部を形成し、このカラーフィルタアレイ用開口部に3色の残りの前記着色層を形成する第2のカラーフィルタアレイ形成工程とを有することが好ましい。 A first color filter array forming step for forming the colored layer of at least one color and a region including a portion serving as a boundary with respect to the colored layer formed in the first color filter array forming step by dry etching; An etching process for forming a black light shielding layer, a black light shielding layer forming process for forming a black light shielding layer containing a black colorant so as to fill the opening for the black light shielding layer, The black light-shielding layer formed in the black light-shielding layer forming step is dry-etched so as to leave a portion that becomes the boundary of the colored layer to form a color filter array opening, and the color filter array opening It is preferable to have a second color filter array forming step for forming the remaining colored layers of three colors.
前記第1又は第2のカラーフィルタアレイ形成工程は、前記カラーフィルタアレイ用開口部を形成するカラーフィルタアレイ用エッチング工程と、カラーフィルタアレイ用開口部に前記着色層のいずれかを形成する着色層形成工程とをそれぞれ少なくとも1回以上行うことが好ましい。 The first or second color filter array forming step includes a color filter array etching step for forming the color filter array opening, and a colored layer for forming any of the colored layers in the color filter array opening. It is preferable that each of the forming steps is performed at least once.
前記カラーフィルタアレイ用開口部の幅寸法は、前記黒色遮光層用開口部よりも小さく形成することが好ましい。また。前記黒色遮光層の膜厚は前記着色層の設定膜厚と同じになるように形成することが好ましい。 The width dimension of the color filter array opening is preferably smaller than the black light shielding layer opening. Also. The black light-shielding layer is preferably formed to have the same film thickness as the colored layer.
前記カラーフィルタアレイ用開口部に前記着色層を形成した後、第1のカラーフィルタアレイ形成工程で形成された着色層上の前記黒色遮光層、又は前記着色層材料の全面を平坦化処理して前記着色層及び前記黒色遮光層の膜厚を均一化する平坦化工程を行うことが好ましい。また、平坦化工程は、CMP処理、もしくはエッチバック処理のいずれかの平坦化処理を用いることが好ましい。前記エッチバック処理では、フッ素、塩素、臭素のハロゲンガスを少なくとも1種以上含むエッチングガスを用いることが好ましい。 After forming the colored layer in the color filter array opening, the black light shielding layer on the colored layer formed in the first color filter array forming step or the entire surface of the colored layer material is planarized. It is preferable to perform a flattening step for making the film thickness of the colored layer and the black light shielding layer uniform. Further, it is preferable that the planarization process uses either a CMP process or an etchback process. In the etch back process, it is preferable to use an etching gas containing at least one halogen gas such as fluorine, chlorine and bromine.
前記カラーフィルタアレイ用エッチング工程は、複数の前記カラーフィルタアレイ用開口部が前記黒色遮光層の一部で隔離されるように形成し、前記着色層形成工程で形成された前記着色層の間に前記黒色遮光層が遮光壁として形成されることが好ましい。 In the color filter array etching step, a plurality of the color filter array openings are formed so as to be isolated by a part of the black light shielding layer, and between the colored layers formed in the colored layer forming step. The black light shielding layer is preferably formed as a light shielding wall.
前記遮光壁は、前記黒色遮光層の膜厚方向と直交する方向における線幅が0.2μm以下であることが好ましい。前記支持体は、ボンディングパッド、ダイシングライン、及び画素毎に形成された受光部を有する半導体ウェハであり、前記黒色遮光層は、前記受光部、ボンディングパッド、ダイシングライン上を除いた箇所に形成され、斜め入射光を吸収して隣接する前記画素間を通過する光を遮る遮光膜として機能することが好ましい。 The light shielding wall preferably has a line width of 0.2 μm or less in a direction orthogonal to the film thickness direction of the black light shielding layer. The support is a semiconductor wafer having a bonding pad, a dicing line, and a light receiving portion formed for each pixel, and the black light shielding layer is formed at a place other than the light receiving portion, the bonding pad, and the dicing line. It preferably functions as a light-shielding film that absorbs obliquely incident light and blocks light passing between adjacent pixels.
前記黒着色剤は、チタンブラック材、もしくはカーボンブラック材のいずれかを含むことが好ましい。また、前記着色層及び前記黒色遮光層は、感光性を有さない熱硬化性組成物を含むことが好ましい。前記第1のカラーフィルタアレイ形成工程中の1回目の前記カラーフィルタアレイ用エッチング工程の際、露光機の位置合わせ用のマークを形成し、それ以降の前記エッチング工程では、前記マークを基準として前記露光機の位置合わせを行うことが好ましい。 The black colorant preferably contains either a titanium black material or a carbon black material. Moreover, it is preferable that the said colored layer and the said black light shielding layer contain the thermosetting composition which does not have photosensitivity. During the first color filter array etching step in the first color filter array forming step, an alignment mark for an exposure machine is formed, and in the subsequent etching step, the mark is used as a reference. It is preferable to align the exposure machine.
本発明の固体撮像装置は、請求項1ないし14いずれか記載のカラーフィルタ製造方法により製造されたカラーフィルタを備えたことを特徴とする。 A solid-state imaging device according to the present invention includes a color filter manufactured by the color filter manufacturing method according to any one of claims 1 to 14.
本発明によれば、3色の着色層を形成する工程群の間に、着色層の境界となる箇所を含む領域をドライエッチングして黒色遮光層用開口部を形成し、この黒色遮光層用開口部に黒着色剤を含有させた黒色遮光層黒色遮光層を形成しているので、カラーフィルタ間の遮光を確実に行うことができ、且つフォトレジストの解像度に依存することなく、線幅0.2μm以下の黒色遮光層の形成が可能となってカラーフィルタのさらなる微細化、薄型化に対応することができる。 According to the present invention, between the process groups for forming the three colored layers, the region including the portion that becomes the boundary of the colored layer is dry-etched to form the opening for the black light shielding layer. Since the black light shielding layer containing the black colorant is formed in the opening, the light shielding between the color filters can be surely performed, and the line width is 0 without depending on the resolution of the photoresist. A black light-shielding layer having a thickness of 2 μm or less can be formed, and the color filter can be made finer and thinner.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明について具体的に説明する。図1において、本実施形態の固体撮像装置10は、フォトダイオード11R,11G,11Bを備えた半導体基板12と、半導体基板12のフォトダイオード11R,11G,11Bへの入射側に設けられたカラーフィルタ13R,13G,13Bと、各カラーフィルタ13R,13G,13Bの境界に形成され、各カラーフィルタ間を互いに隔離する遮光壁14と、カラーフィルタ13R,13G,13B及び遮光壁14を覆って平坦化する平坦化層15と、平坦化層15の上にカラーフィルタ13R,13G,13Bの形成領域に対応するように設けられたマイクロレンズ16とを備える。カラーフィルタ13R,13G,13Bは、それぞれ赤、緑、青色の光を透過させる。また、更に、半導体基板12には、フォトダイオード11R,11G,11Bの部分のみが開口する不図示の遮光膜が設けられており、この遮光膜はタングステン等で形成されている。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. In FIG. 1, a solid-
図2は、固体撮像装置10を半導体基板の上方(法線方向)からみた平面図であり、破線は各カラーフィルタ13R,13G,13Bの境界を示す。固体撮像装置10は、画素を構成するカラーフィルタ13R,13G,13B及びそれに対応するフォトダイオード11R,11G,11Bが、ベイヤー配列、すなわち、奇数ラインがカラーフィルタ13G,13Rの繰り返し、偶数ラインがカラーフィルタ13B,13Gの繰り返しで配置されている。マイクロレンズ16及びカラーフィルタ13R,13G,13Bを通ってフォトダイオード11R,11G,11Bへ入射した光が、光電変換により各色の光量に応じた信号電荷に生成されて蓄積される。
FIG. 2 is a plan view of the solid-
遮光壁14は、各カラーフィルタ13R,13G,13Bの間を互いに隔離するため、マイクロレンズ16及びカラーフィルタ13R,13G,13Bを通って入射した光のうち、特に斜め入射光を吸収してマイクロレンズ16及び平坦化層15を通過して隣接する画素へ光漏れ(混色)することを防止する。
The
すなわち、図1に示すように、斜め入射光L1が入射されると、入射光L1は平坦化層15を介してカラーフィルタ13Gを透過していくが、カラーフィルタ13Gからカラーフィルタ13Bに漏れ出そうとする光L2は、遮光壁14で吸収され、カラーフィルタ13Bへの光漏れが抑制される。これにより、混色を防止することができる。
さらに半導体基板12には、転送電極(図示せず)が設けられており、フォトダイオード11R,11G,11Bに蓄積された信号電荷が読み出され、転送される。
That is, as shown in FIG. 1, when the oblique incident light L1 is incident, the incident light L1 passes through the
Furthermore, the
遮光壁14は、可視光を吸収する黒着色剤含有組成物で構成されており、斜め光が入射したときには光を吸収するようになっている。遮光壁14は、後述するように、ドライエッチング法によりその壁面が半導体基板12の法線方向と略平行になるように加工形成されている。
The
本発明を適用した固体撮像装置10の遮光壁14は、カラーフィルタ13R,13G,13Bの膜厚方向と直交する方向における線幅Dを0.05μm以上0.2μm以下とすることができる。遮光壁14の線幅Dを前記寸法範囲内に形成すると、固体撮像装置10の光透過領域の全面積に対するカラーフィルタ13R,13G,13Bの面積比率を確保することができ、各カラーフィルタ13R,13G,13B(画素)の色純度を向上させることができる。また、線幅Dを0.08μm以上0.15μm以下とすることがさらに好ましい。
In the
なお、固体撮像装置はカラーフィルタ以外にマイクロレンズが設けられた形態が一般的であるが、例えばカラーフィルタ層の下層として光電変換層を設けることによりマイクロレンズを設けない構成としてもよい。この場合、光電変換層としては、MCP(マイクロチャネルプレート)、ITO(Indium Tin Oxide)膜などを挙げることができる。 The solid-state imaging device generally has a form in which a microlens is provided in addition to the color filter. However, for example, a configuration in which a microlens is not provided by providing a photoelectric conversion layer as a lower layer of the color filter layer may be employed. In this case, examples of the photoelectric conversion layer include an MCP (microchannel plate) and an ITO (Indium Tin Oxide) film.
このような固体撮像装置10を構成するカラーフィルタは、特にドライエッチング法を適用して製造する場合に好適である。以下、本発明の第1実施形態に係るカラーフィルタの製造方法について具体的に説明する。
Such a color filter constituting the solid-
図3に示すように、カラーフィルタ製造工程17は、エッチングストッパー層形成工程18、第1のカラーフィルタアレイ形成工程19、ブラックマトリクス形成工程20、第2のカラーフィルタアレイ形成工程21からなる。第1のカラーフィルタアレイ形成工程19は、さらに、第1及び第2色カラーフィルタ形成工程22,23からなり、第2のカラーフィルタアレイ形成工程21は、第3色カラーフィルタ形成工程24からなる。
As shown in FIG. 3, the color filter manufacturing process 17 includes an etching stopper
第1〜3色カラーフィルタ形成工程22〜24は、パターニング工程26,36、エッチング工程27,37、フォトレジスト除去工程28,38、着色層形成工程25,29,39、平坦化工程30,40からなる。なお、第1色カラーフィルタ形成工程22は、着色層形成工程25のみでパターニング工程、エッチング工程、フォトレジスト除去工程、平坦化工程が無い。
The first to third color
一方、ブラックマトリクス形成工程20は、詳しくは後述するが、パターニング工程31、エッチング工程32、フォトレジスト除去工程33、黒色遮光層形成工程34、平坦化工程35からなる。
On the other hand, the black
固体撮像装置10の場合は、これらの工程18〜21の前に支持体としての半導体基板12又は半導体ウェハを形成する工程があり、さらにこれらの工程の後には、カラーフィルタ13B,13Gを覆う平坦化層15と、平坦化層15の上に配されるマイクロレンズ16とを形成する工程が少なくともある。
In the case of the solid-
[エッチングストッパー層形成工程]
カラーフィルタ製造工程17では、先ず、エッチングストッパー層形成工程18を行う。なお、本実施形態では、支持体41上にエッチングストッパー層42を形成する構成を例示しているが、このエッチングストッパー層42は形成しても、形成しなくてもよいため、カラーフィルタの構成に応じてエッチングストッパー層形成工程18を適宜行わず、次の第1のカラーフィルタアレイ形成工程19に進んでもよい。図4に示すように、このエッチングストッパー層形成工程18では、支持体41上に少なくとも酸化シリコンを含むエッチングストッパー層42を、ゾルゲル法より、例えばVR1(ラサ工業社製)をスピンコーター(SCWC80A 大日本スクリーン社製)を用いて形成する。次にホットプレートを用いて、雰囲気温度が200℃〜250℃で、5〜10分加熱処理し、塗布膜を乾燥・硬化させてエッチングストッパー層42を形成する。または、CVD法、スパッタ法、蒸着法を用いてもよい。着色層の透過性を損なわない観点から、エッチングストッパー層42は、可視領域に透明で、膜厚は50nm〜200nmが好ましく、100nm〜150nmが更に好ましい。また屈折率は、1.45〜1.7が好ましく、1.5〜1.65が更に好ましい。なお、エッチングストッパー層42を形成するには、上記の他にも、4MS(ラサ工業社製)、OCD Type−12(東京応化社製)、CERAMATE−LNT(触媒化成工業社製)を用いてもよい。また、エッチングストッパー層42は、ハロゲン系ガスを含む構成としてもよく、この場合、酸化チタンを含むTI204(ラサ工業社製)を用いてもよい。
[Etching stopper layer forming process]
In the color filter manufacturing process 17, first, an etching stopper
なお、本実施形態では、支持体41としては、ダイシングマシンによる切断前の半導体ウェハを使用する。支持体41は、ボンディングパッド、ダイシングライン、及び画素毎に形成された受光部を有する。なお、本発明はこれに限らず、支持体41は、用途に応じて選択すればよく、例えば、固体撮像装置を製造する場合は半導体基板を、液晶表示装置を製造する場合はガラス基板を用いることができる。
In the present embodiment, as the
[第1のカラーフィルタアレイ形成工程]
エッチングストッパー層形成工程18の次は、以下のように、第1のカラーフィルタアレイ形成工程19を行って後述する第1及び第2の着色層43,47を形成する。
[First color filter array forming step]
Following the etching stopper
[第1色カラーフィルタ形成工程]
第1色カラーフィルタ形成工程22すなわち第1の着色層形成工程25では、図4に示すように、エッチングストッパー層42の上に、スピンコーター(SCWC80A;大日本スクリーン社製)を用いて、第1色(例えばブルー(B))に着色した着色剤含有組成物を塗布する。次にホットプレートを用いて加熱処理し、塗布膜を硬化させて第1の着色層43を形成する。この加熱処理は組成物塗布後の乾燥と同時であってもよく、また塗布乾燥後に別途熱硬化の工程を設けてもよい。
[First color filter forming process]
In the first color
[第2色カラーフィルタ形成工程]
第1色カラーフィルタ形成工程22(第1の着色層形成工程25)に続いて第2色カラーフィルタ形成工程23を行う。第2色カラーフィルタ形成工程25では先ず、フォトレジストへのパターニング工程26を行う。
[Second color filter forming step]
Subsequent to the first color filter forming step 22 (first colored layer forming step 25), a second color
[i線フォトレジストのパターニング]
図5(A)において、次に、第1の着色層43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、スピンコーターを用いて塗布する。ホットプレートで、80〜100℃の範囲で、60秒プリベークを実施して、フォトレジスト層44を形成する。続いて、フォトレジスト層44の上方から、フォトマスクを用いて、第2の着色層(第2色目;例えばレッド(R))47が形成される領域に、i線(波長365nm)の紫外線を、ステッパーを用いて露光する。次に、ホットプレートで、100〜120℃の範囲で、90秒間ポストベーク処理を行なう。その後、現像液でパドル現像処理を行ない、更にホットプレートでポストベーク処理を実施し、第2の着色層47を形成しようとする領域のフォトレジストを除去する。図5(B)は、このパターニング工程26で後述する第2の着色層47を形成しようとする領域のフォトレジストを除去した状態で、符号45は、フォトレジストを除去した開口部を示す。
[I-line photoresist patterning]
Next, in FIG. 5A, a positive photoresist (FHi622BC: manufactured by Fuji Film Electronics Materials) is applied onto the first
また、このパターニング工程26では、後述する第2の着色層47を形成しようとする領域に加えて露光機の位置合わせ用マークを形成するための領域のフォトレジストを除去する。
In this
フォトレジストは、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。 As the photoresist, a known positive type photoresist can be used. As the positive photoresist, a positive photosensitive resin composition that is sensitive to ultraviolet rays (g rays, i rays), far ultraviolet rays including excimer lasers such as KrF and ArF, and electron beams can be used.
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線であることが好ましい。現像液としては、第1の着色層43には影響を与えず、ポジレジストの露光部およびネガレジストの未硬化部を溶解するものであればいかなるものも用いることができる。具体的には、種々の有機溶剤の組合せやアルカリ性の水溶液を用いることができる。
The light source used for exposure is preferably i-line because the formation of the color filter pattern only needs to have a resolving power of about 1.0 μm. Any developer can be used as long as it does not affect the first
[エッチング工程]
次に、フォトレジスト層44をマスクとして第1の着色層43をドライエッチングするエッチング工程27について説明する。ドライエッチング装置としては、日立ハイテクノロジーズ社製のリアクティブイオンエッチング装置(RIE;U−621)を用いる。このRIE装置45(図7参照)を用いて、フォトレジスト層42をマスクとして、少なくともハロゲン系化合物ガスを含む混合ガスをエッチングガスとして用いて、エッチング工程27を行う。これにより、第2の着色層47を形成しようとする領域の第1の着色層43を除去する。図6は、エッチング工程27で第1の着色層43がエッチングされた状態を示し、符号46は、エッチング工程27で形成された第2の着色層用開口部を示す。
[Etching process]
Next, an
本実施形態では、後述するように第1のカラーフィルタアレイ形成工程19で形成する第1及び第2の着色層43,47をストライプ(縞)状に形成するため、エッチング工程27でエッチングする第2の着色層用開口部46は、互いに平行且つ均一な幅のストライプ状となっている。
In the present embodiment, as will be described later, the first and second
また、このエッチング工程27の際、第2の着色層用開口部46に加えて、露光機の位置合わせ用のマークがエッチングされる。これ以降のパターニング工程31,36では、このマークを基準として露光機の位置合わせを行う。
Further, in the
図7は、ドライエッチング装置48の構成の概略を示す。このドライエッチング装置48は、チャンバー49と、平面電極(カソード)50と、対向電極(アノード)51と、RF発振器52と、ブロッキングコンデンサ53と、エッチングガス供給部54と、これらを制御する制御部55とを備える。
FIG. 7 shows a schematic configuration of the dry etching apparatus 48. The dry etching apparatus 48 includes a
チャンバー49は、側面から内部へエッチングガスが導入される導入口49aが設けられ、内部には、平面電極50と対向電極51とが配置されている。平面電極50及び対向電極51は、RF発振器52と直列に接続されている。さらに、平面電極50とRF発振器52の間にはブロッキングコンデンサ53が接続され、対向電極51とRF発振器52との間ではアース56に接続されている。カラーフィルタが形成される支持体41は、平面電極(カソード)50の上にセットされる。
The
[異方性エッチング処理]
このドライエッチング装置48を用いて、異方性エッチング処理を行う場合、平面電極(カソード)50の上に支持体41をセットしたチャンバー49の内部へ、エッチングガスを導入する。そしてこのエッチングガスが導入された状態で、RF発振器52によって、平面電極50と対向電極51との間に高周波電圧が印加されると、平面電極50と対向電極51との間にプラズマが発生する。プラズマの中にある電子は、活性ガスであるプラスイオンに比べて動きが軽いため、平面電極50及び対向電極51にすぐに集まる。対向電極51はアース56に接続されているため、対向電極51に集まる電子の電位は変わらないが、平面電極50では、陰極効果といわれる現象、すなわち、ブロッキングコンデンサ53によって直流の電流が遮断されるため、平面電極50に電子が集まってマイナス電位となる。この陰極効果によって、第1の着色層43に異方性を有するエッチングが施される。すなわち、プラズマ中の活性ガスであるプラスイオンが平面電極50に引きつけられ、ウエハ表面に垂直に入射して第1の着色層43に衝突して第1の着色層43がエッチングされる。
[Anisotropic etching treatment]
When an anisotropic etching process is performed using the dry etching apparatus 48, an etching gas is introduced into the
[等方性エッチング処理]
ドライエッチング装置48を用いてエッチング工程27を行う場合、残渣除去の観点で、等方性エッチング処理を行ってもよい。平面電極の上に半導体基板をセットしたチャンバーの内部へ、少なくとも酸素ガスを含む混合ガス(エッチングガス)を導入する。この酸素ガスを含むエッチングガスでエッチング処理した場合、陰極効果が起こらないため、第1の着色層43に等方性を有するエッチングが施される。
[Isotropic etching process]
When performing the
エッチング工程27では、上述した異方性エッチング処理を先に行い、続いて等方性エッチング処理を行ってもよい。異方性エッチンング処理と等方性エッチング処理とを交互に繰り返すことで、異方性エッチング処理で第1の着色層43が除去された開口部の側壁に付着される堆積物が、等方性エッチング処理によって除去される。よって、第1の着色層43はフォトレジスト層44によるマスキングに対して精度良くエッチングされる。
In the
[フォトレジスト除去工程]
次に、溶剤もしくはフォトレジスト剥離液を使用して、フォトレジスト剥離処理を実施し、第1の着色層43上に残存するフォトレジスト層44の除去を行なう(フォトレジスト除去工程28)。その後、脱溶剤、脱水処理の脱水ベーク処理を行なうことができる。以上のように、第2の着色層47を形成しようとする領域の第1の着色層43をエッチングで除去し、フォトレジスト層44を剥離する。図8にフォトレジスト剥離後の形状を示す。または、少なくとも酸素ガスを用いたアッシング処理を行ってもよい。
[Photoresist removal process]
Next, using a solvent or a photoresist stripping solution, a photoresist stripping process is performed to remove the
[第2色カラーフィルタ形成工程]
フォトレジスト除去工程28の後、続いて第2の着色層形成工程29を行う。
[Second color filter forming step]
After the
[第2の着色層形成工程]
第2の着色層形成工程29では、図9(A)に示すように、第1の着色層43上全体を覆うと共に、第2の着色層用開口部46に埋め込むようにして、第2の着色層(第2色目;例えばレッド(R))47を形成する(第2の着色層形成工程29)。第1の着色層43の形成方法と同様に、スピンコータを用いて、カラーフィルタ組成物を塗布する。次に、ホットプレートを用いてポストベーク処理し、第2の着色層47を形成する。
[Second colored layer forming step]
In the second colored
[平坦化工程]
次に、図9(A),(B)に示すように、第2の着色層形成工程29で形成された第2の着色層47に対して平坦化処理する平坦化工程30を行う。平坦化工程30では、フッ素、塩素、臭素のハロゲンガスを少なくとも1種以上含むエッチングガスを用いて、異方性エッチング処理を実施し、第1の着色層43が露出するまで第2の着色層47を全面エッチング(平坦化工程30)で平坦化する。これにより、第1のカラーフィルタアレイ形成工程19が完了して第1及び第2の着色層43,47からなるカラーフィルタアレイが形成された状態となる。
[Planarization process]
Next, as shown in FIGS. 9A and 9B, a flattening
本実施形態では、この第1のカラーフィルタアレイ形成工程19が完了して第1及び第2の着色層43,47が形成された状態のとき、図10に示すように、第1及び第2の着色層43,47が交互に位置するストライプ(縞)状に配列されている。さらに、第1及び第2の着色層43,47は互いに平行、且つカラーフィルタの画素ピッチ単位の幅寸法となるように均一な幅に形成されている。本発明は、これに限らず、第1及び第2の着色層43,47のいずれか一方を各画素ごとに配置したアイランド(島)状に形成してもよいが、カラーフィルタの矩形性を向上させる観点からは、本実施形態のように、ストライプ状に第1及び第2の着色層43,47を形成することが好ましい。なお、第1及び第2の着色層43,47の色としては、上述したブルー(B)、レッド(R)に限らず、グリーン(G)を用いてもよい。
In the present embodiment, when the first color filter
また、第1のカラーフィルタアレイ形成工程19(カラーフィルタ形成工程22,23)において、ドライエッチング法を用いてカラーフィルタアレイを形成しているが、これに限らず、フォトリソ法を用いて形成してもよい。具体的には、特願2006−196622、特願2006−283454、特願2007−011291、特願2006−284363、特願2006−350428、特願2006−346108、特願2006−350429、特願2007−033576に記載されている方法を用いて、これらの先行特許文献に記載された感光性組成物、もしくは熱硬化性組成物から形成することが好ましい。
In the first color filter array forming step 19 (color
[ブラックマトリクス形成工程]
平坦化工程30の後、続いてブラックマトリクス形成工程20を行う。ブラックマトリクス形成工程20では、先ず、第1及び第2の着色層43,47全体を覆うようにしてフォトレジスト層57(図11(A)参照)を形成する。なお、フォトレジスト層57は、上述した第1,第2カラーフィルタ形成工程22,23で使用したものと同じフォトレジストを使用し、同様の方法を用いて形成する。
[Black matrix formation process]
After the flattening
[i線フォトレジストのパターニング]
次に、フォトマスクを用いて、黒色遮光層60を形成しようとする領域にi線(波長365nm)の紫外線を、ステッパーを用いて露光する。次に、ホットプレートで、ポストベーク処理を行なう。その後、現像液でパドル現像処理を行ない、更にホットプレートでポストベーク処理を実施し、第2の着色層47を形成しようとする領域のフォトレジストを除去する(パターニング工程31)。図11(B)は、黒色遮光層60を形成しようとする領域のフォトレジストを除去した状態で、符号58は、フォトレジストを除去した開口部を示す。また、パターニング工程31も、上述したパターニング工程26と同様の方法で行う。なお、露光に用いる光源としては、黒色遮光層60のパターン形成が0.3μm程度の解像力を有していればよいとの理由からKrF線であることが好ましい。
[I-line photoresist patterning]
Next, using a photomask, the region where the black
[エッチング工程]
次に、フォトレジスト層57をマスクとしてドライエッチングするエッチング工程32について説明する。使用するドライエッチング装置としては、上述したRIE装置48、又は誘導結合プラズマ(inductive coupled plasma:ICP)を利用したICPエッチャー装置(NE500:アルバック社製)を用いることが好ましい。そして、フォトレジスト層57をマスクとして、プラズマガスを用いて事前に設定したエッチング条件により、フォトレジスト層57をマスクとしてエッチング処理を行う。これにより、黒色遮光層60を形成しようとする領域を除去する。
[Etching process]
Next, the
エッチング工程32に用いるプラズマガスは、異方性加工をする観点から、フッ素系ガス、または酸素ガス、または混合ガスを用いることが好ましい。フッ素系ガスは、SF6、CxFy(x=1〜5、y=1〜8)、CHF3ガスを用いることができる。エッチングの速さと異方性加工を求める点では、例えば、CF4とO2の混合ガスを用いることが好ましい。流量比としては、1/2〜5/1とすることが好ましい。
The plasma gas used in the
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、及び面内均一性、被エッチング形状の垂直性を維持する観点から、前記ガスに加え、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の群から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましく、Ar、He、Kr、N2、及びXeの群から選ばれる少なくとも1種を含むことがより好ましく、He、Ar、及びXeの群から選ばれる少なくとも1種を含むことが更に好ましい。但し、エッチングプラズマの分圧コントロール安定性、及び面内均一性、被エッチング形状の垂直性を維持することが可能である場合は、フッ素系ガス及び酸素ガスのみからなるものであってもよい。 From the standpoint of maintaining the partial pressure control stability of the etching plasma, in-plane uniformity, and the perpendicularity of the shape to be etched, the mixed gas is further mixed with helium (He), neon (Ne ), Argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe) and other rare gases, and halogen gases containing halogen atoms such as chlorine atoms, fluorine atoms, bromine atoms (for example, CCl 4 , CClF 3 , AlF 3 , AlCl 3 or the like), preferably at least one selected from the group of N 2 , CO, and CO 2 , and at least one selected from the group of Ar, He, Kr, N 2 , and Xe More preferably, at least one selected from the group of He, Ar, and Xe is further included. However, if it is possible to maintain the partial pressure control stability of the etching plasma, the in-plane uniformity, and the perpendicularity of the shape to be etched, it may be composed of only a fluorine-based gas and an oxygen gas.
エッチング工程32で用いる混合ガスに加えて含んでいてもよい他のガスの含有量は、エッチングパターンの選択性の点で、前記混合ガス全流量を1としたときの流量比で25以下であることが好ましく、5以上20以下であることがより好ましく、8以上18以下であることが特に好ましい。
The content of other gases that may be contained in addition to the mixed gas used in the
本実施形態では、ブラックマトリクス形成工程20の後、第2のカラーフィルタアレイ形成工程21(第3のカラーフィルタ形成工程24)で黒色遮光層60にエッチング処理を行い、第3の着色層64を形成しようとする領域を除去するので、エッチング工程32で形成される黒色遮光層用開口部59では、第3の着色層64を形成しようとする領域まで含まれる。これにより、エッチング工程32で、第1及び第2の着色層43,47がエッチングされた状態は、図11(C)及び図12に示す状態となり、符号59は、エッチング工程32によって、第1及び第2の着色層43,47の境界を含む領域、及び第3の着色層を形成しようとする領域を除去して形成された黒色遮光層用開口部59である。このように黒色遮光層用開口部59を形成することで、第1及び第2の着色層43,47が各画素ごとに配置された市松模様のアイランド(島)状の配列となる。このとき、第1及び第2の着色層43,47は同じ幅寸法W2に形成され、黒色遮光層用開口部59はこれらよりも大きい幅寸法W1に形成される。
In the present embodiment, after the black
[フォトレジスト除去工程]
エッチング工程32に続いて、残ったフォトレジスト層61を第1及び第2の着色層43,47上から剥離して除去するフォトレジスト除去工程33を行う。図13は、フォトレジスト層61が除去された状態を示す。このフォトレジスト除去工程33では、上述したフォトレジスト除去工程28と同様の処理及び方法、使用する洗浄水、剥離液または溶剤、装置で行うことができる。また、フォトレジスト除去工程28と同様の処理以外では、オゾンアッシング装置(UA−7200:日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて、アッシング処理でフォトレジストを除去してもよい。フォトレジスト除去工程33の後、続いて、黒色遮光層形成工程34が行われる。
[Photoresist removal process]
Subsequent to the
フォトレジスト除去工程33は、フォトレジスト層上に、剥離液または溶剤を付与して、フォトレジスト層を除去可能な状態にする工程と、前記フォトレジスト層を、洗浄水を用いて除去する工程と、を含むことが好ましい。フォトレジスト層上に、剥離液または溶剤を付与して、除去可能な状態にする工程としては、例えば、剥離液または溶剤を、少なくともフォトレジスト層上に付与し、所定の時間停滞させるパドル現像工程を挙げることができる。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。
The
また、洗浄水を用いてフォトレジスト層を除去する工程としては、例えば、スプレー式またはシャワー式の噴射ノズルから、フォトレジスト層に洗浄水を噴射して、フォトレジスト層を除去する工程を挙げることができる。洗浄水としては、純水を好ましく用いることができる。また、噴射ノズルとしては、その噴射範囲内に支持体全体が包含される噴射ノズルや、可動式の噴射ノズルであってその可動範囲が支持体全体を包含する噴射ノズルを挙げることができる。噴射ノズルが可動式の場合、フォトレジスト層を除去する工程中に支持体中心部から支持体端部までを2回以上移動して洗浄水を噴射することで、より効果的にフォトレジスト層を除去することができる。 The step of removing the photoresist layer using cleaning water includes, for example, a step of removing the photoresist layer by spraying cleaning water onto the photoresist layer from a spray type or shower type spray nozzle. Can do. As the washing water, pure water can be preferably used. Further, examples of the injection nozzle include an injection nozzle in which the entire support is included in the injection range, and an injection nozzle that is a movable injection nozzle and in which the movable range includes the entire support. When the spray nozzle is movable, the photoresist layer is more effectively removed by moving the support from the center of the support to the end of the support more than twice during the step of removing the photoresist layer and spraying the cleaning water. Can be removed.
エッチング処理終了後、マスクとしての機能を有するフォトレジスト(露光後の感光性樹脂層)は、剥離液により除去する。前記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。本発明における剥離液としては、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。 After completion of the etching treatment, the photoresist having a function as a mask (photosensitive resin layer after exposure) is removed with a stripping solution. The stripping solution generally contains an organic solvent, but may further contain an inorganic solvent. Examples of organic solvents include 1) hydrocarbon compounds, 2) halogenated hydrocarbon compounds, 3) alcohol compounds, 4) ether or acetal compounds, 5) ketones or aldehyde compounds, and 6) ester compounds. 7) polyhydric alcohol compounds, 8) carboxylic acids or acid anhydride compounds thereof, 9) phenol compounds, 10) nitrogen compounds, 11) sulfur compounds, and 12) fluorine compounds. The stripping solution in the present invention preferably contains a nitrogen-containing compound, and more preferably contains an acyclic nitrogen-containing compound and a cyclic nitrogen-containing compound.
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、O−ニトロアニソール、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(H2NCH2CH2OH)である。 The acyclic nitrogen-containing compound is preferably an acyclic nitrogen-containing compound having a hydroxyl group. Specifically, for example, monoisopropanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, N-ethylethanolamine, N, N-dibutylethanolamine, O-nitroanisole, N-butylethanolamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, Examples include ethanolamine, and monoethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine are preferable, and monoethanolamine (H 2 NCH 2 CH 2 OH) is more preferable.
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。 Examples of the cyclic nitrogen-containing compound include isoquinoline, imidazole, N-ethylmorpholine, ε-caprolactam, quinoline, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, α-picoline, β-picoline, γ-picoline, 2-pipecoline, 3-pipecoline, 4-pipecoline, piperazine, piperidine, pyrazine, pyridine, pyrrolidine, N-methyl-2-pyrrolidone, N-phenylmorpholine, 2,4-lutidine, 2,6-lutidine and the like are preferable, N-methyl-2-pyrrolidone and N-ethylmorpholine are preferable, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is more preferable.
本発明における剥離液は、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好ましいが、中でも、非環状含窒素化合物として、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミンから選ばれる少なくとも1種と、環状含窒素化合物として、N−メチル−2−ピロリドン及びN−エチルモルホリンから選ばれる少なくとも1種とを含むことがより好ましく、モノエタノールアミンとN−メチル−2−ピロリドンとを含むことが更に好ましい。 The stripping solution in the present invention preferably contains an acyclic nitrogen-containing compound and a cyclic nitrogen-containing compound, and among them, as the acyclic nitrogen-containing compound, at least one selected from monoethanolamine, diethanolamine and triethanolamine More preferably, the cyclic nitrogen-containing compound includes at least one selected from N-methyl-2-pyrrolidone and N-ethylmorpholine, and further includes monoethanolamine and N-methyl-2-pyrrolidone. preferable.
上記剥離液で除去するとき、カラーフィルタ層の上部に形成されていたフォトレジストが除去されていればよく、着色層の側壁にエッチング生成物であるデポ物が付着している場合でも、該デポ物が完全に除去されていなくてもよい。ここで、デポ物とは、エッチング生成物が着色層の側壁に付着し堆積したものを表わす。 When removing with the above stripping solution, it is sufficient that the photoresist formed on the upper part of the color filter layer is removed, and even when a deposit as an etching product adheres to the side wall of the colored layer, the deposit is removed. The object may not be completely removed. Here, the deposit means an etching product deposited on the side wall of the colored layer.
前記非環状含窒素化合物の含有量が、剥離液100質量部に対して、9質量部以上11質量部以下であって、環状含窒素化合物の含有量が65質量部以上70質量部以下であることが望ましい。また本発明における剥離液は、非環状含窒素化合物と環状含窒素化合物の混合物を純水で希釈したものであることが好ましい。 The content of the acyclic nitrogen-containing compound is 9 parts by mass or more and 11 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the stripping solution, and the content of the cyclic nitrogen-containing compound is 65 parts by mass or more and 70 parts by mass or less. It is desirable. Moreover, it is preferable that the stripping solution in the present invention is obtained by diluting a mixture of a non-cyclic nitrogen-containing compound and a cyclic nitrogen-containing compound with pure water.
本実施形態では、図13に示すように、フォトレジストを剥離することにより、黒色遮光層60を形成しようとする領域が凹状に形成された形状を形成することができる。エッチング処理終了後、マスクのレジストは専用の剥離液や溶剤によって除去される。本発明においては、酸素ガスを主体とする第2のガスを使用する第2のエッチング工程を設けたときには、剥離液や溶剤によるフォトレジスト層の剥離をより容易に行なうことができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 13, by peeling the photoresist, it is possible to form a shape in which the region where the black
なお、フォトレジスト層除去工程の後には、更に、脱溶剤、脱水処理の脱水ベーク処理を行なう工程を設けることができる。 In addition, after the photoresist layer removing step, a step of performing a dehydration bake treatment of solvent removal and dehydration treatment can be further provided.
[黒色遮光層形成工程]
黒色遮光層形成工程34は、第1及び第2の着色層43,47上全体を覆うとともに、黒色遮光層用開口部59に埋め込むようにして、分散樹脂や熱硬化樹脂を含む溶媒に黒着色剤を分散させた塗布液をスピンコートを用いて塗布する。乾燥後、ホットプレートを用いて、200〜250℃の範囲で5〜10分間加熱し、塗布膜を硬化させて黒色遮光層60を形成する(図14(A)に示す状態)。
[Black shading layer forming step]
The black light shielding
[平坦化工程]
第1及び第2の着色層43,47上、及び黒色遮光層用開口部59上全面に形成された黒色遮光層60の表面を、全面エッチング(エッチバック)処理で平坦化処理する平坦化工程35を行い、第1及び第2の着色層43,47を露出し、また第1及び第2の着色層43,47と黒色遮光層60の膜厚を均一化する(図14(B)、図15に示す状態)。このとき、黒色遮光層の膜厚を第1〜第3の着色層43,47,64と同じ設定膜厚とすることが好ましい。
[Planarization process]
A flattening step of flattening the surface of the black
[エッチバック条件]
平坦化工程35で使用するドライエッチング装置としては、RIE装置48または上述したICPエッチャー装置を用いることが好ましい。また、フルオロカーボンガス、または塩素ガスのいずれかを含む混合ガス(プラズマガス)を用いて事前に設定したエッチング条件により、黒色遮光層60を全面エッチング(エッチバック)する。そして、第1及び第2の着色層43,47の表面が露出し、第1及び第2の着色層43,47と黒色遮光層60の膜厚が均一になった地点を終点として、エッチバック処理を完了する。
[Etch back condition]
As a dry etching apparatus used in the
なお、平坦化工程35としてはこれに限らず、化学的機械研磨法(CMP法)を用いてもよい。研磨剤には、シリカ微粒子を分散したスラリーを使用し、研磨装置には、スラリー流量:100〜250ml/min、ウエハ圧:0.2〜5.0psi、ウエハ及び研磨パッド回転数:50〜300rpm、リテーナーリング圧:1.0〜2.5psi、研磨布からなる装置を使用することができる。研磨終了後、純水洗浄及び脱水ベーク処理を行うことで、次工程の塗布不良,剥がれなどの影響を排除することができる。
The
[第3色カラーフィルタ形成工程]
ブラックマトリクス形成工程20に続いて行う第2のカラーフィルタアレイ形成工程21すなわち第3色カラーフィルタ形成工程24は、上述した第2色カラーフィルタ形成工程23と同様のパターニング工程36、エッチング工程37、フォトレジスト除去工程38、着色層形成工程39、平坦化工程40を行う。先ず、黒色遮光層60と、第1及び第2の着色層43,47の上全体にフォトレジスト層61(図16(A)参照)を形成する。次に、フォトマスクを用いて、第3の着色層64(第3色目;例えばグリーン(G);図13参照)を形成しようとする領域を、パターニングしてフォトレジストを除去する(パターニング工程36)。図16(A)は、このパターニング工程36を行った状態を示し、符号62は、パターニングで形成されたフォトレジスト層61の開口部である。なお、このパターニング工程36の際、第1のカラーフィルタアレイ形成工程19で第1の着色層43に形成した位置決め用のマークを用いて露光機の位置決めを行う。これによって、第1の着色層43に対する露光機の位置が第1のカラーフィルタアレイ形成工程19のときと常に同じ位置となるように位置決めすることができる。
[Third color filter forming step]
The second color filter
[エッチング工程]
そして、図16(B)に示すように、第3の着色層64を形成しようとする領域を除去するエッチング工程37を行う。図16(B)の符号63は、エッチングによって除去された黒色遮光層60の開口部である。このエッチング工程37で形成される第3の着色層用開口部63(カラーフィルタアレイ用開口部)は、第1及び第2の着色層43,47と同じ幅寸法W2に形成する。さらに、カラーフィルタ製造工程17で最終的に形成される各カラーフィルタ同士を互いに隔離した位置に配し、各カラーフィルタの境界となる箇所に黒色遮光層60を配する観点から、黒色遮光層60の幅寸法W1よりも小さい幅寸法W2で第3の着色層用開口部63を形成する。なお、フォトレジスト層61の開口部62と、このフォトレジスト層61をマスクとしてエッチング工程37で形成される第3の着色層用開口部63との間にエッチング変換差を有している場合は、第3の着色層用開口部63の寸法に対して予めエッチング変換差を含んだ寸法でフォトレジスト層61の開口部62を形成する。
[Etching process]
Then, as shown in FIG. 16B, an
エッチング工程37では、塩素系ガス、またはフッ素系ガスを用いることが好ましい。塩素系ガスとしては、CL2ガス、BCl3ガスを用いることができる。また、フッ素系ガスとしては、例えば、SF6、CxFy(X=1〜5、y=1〜8)、CHF3を用いることができる。また、臭素ガスを用いてもよい。エッチング工程37としては、異方性エッチング処理でフォトレジスト層に開口部を形成した後、フォトレジスト層の開口部壁面に形成された表面変質層を、酸素ガスを含む第2のガスを用いた等方性エッチング処理により除去する形態が望ましい。この場合、異方性エッチング処理によりデバイス保護層のエッチング量をコントロールし、その後の等方性エッチング処理によりフォトレジストの剥離性の向上を良好なものにすることができる。
In the
[異方性エッチングガス]
エッチング工程37の異方性エッチング処理で用いる混合ガスは、ドライエッチング法により除去される黒色遮光層60(被エッチング部分)を矩形に加工可能であるという観点から、塩素系ガスを用いた場合は、塩素CL2と窒素N2ガス、またはCL2と、CxFy、例えば、C4F6ガスの混合ガスを用いることが好ましい。フッ素系ガスは、SF6と、CxFy、例えばC4F6ガス、CF4とO2ガスを用いることが好ましい。
[Anisotropic etching gas]
The mixed gas used in the anisotropic etching process of the
エッチング工程37の異方性エッチング処理で用いる各混合ガスの含有比率を、流量比で1/2〜5/1とすることが好ましい。前記範囲内とすることにより、黒色層のエッチングの矩形性とエッチング選択比を確保することができる。
The content ratio of each mixed gas used in the anisotropic etching process of the
エッチング工程37の異方性エッチング処理で用いる混合ガスは、エッチングプラズマの分圧コントロール安定性、及び面内均一性、被エッチング形状の垂直性を維持する観点から、前記ガスに加え、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の群から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましく、Ar、He、Kr、N2、及びXeの群から選ばれる少なくとも1種を含むことがより好ましく、He、Ar、及びXeの群から選ばれる少なくとも1種を含むことが更に好ましい。但し、エッチングプラズマの分圧コントロール安定性、及び面内均一性、被エッチング形状の垂直性を維持することが可能である場合は、異方性エッチング処理で用いる混合ガスは、フッ素系ガス及び酸素ガスのみからなるものであってもよい。
The mixed gas used in the anisotropic etching process of the
エッチング工程37の異方性エッチング処理で用いる混合ガスに加えて含んでいてもよい他のガスの含有量は、エッチングパターンの選択性の点で、前記混合ガス全流量を1としたときの流量比で25以下であることが好ましく、5以上20以下であることがより好ましく、8以上18以下であることが特に好ましい。
The content of other gases that may be included in addition to the mixed gas used in the anisotropic etching process of the
[エッチング処理時間]
本発明におけるエッチング工程37では、下記手法により事前にエッチング処理時間を求めておくことが好ましい。1)黒色遮光層60をエッチングする際のエッチングレート(nm/min.)を算出する。2)上記で算出したエッチングレートから、エッチング工程37にて所望の厚さをエッチングするのに要する処理時間を算出する。前記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採取することによって、算出することができる。本発明におけるエッチング処理時間としては、10分以内でエッチング処理を行うことが好ましく、7分以内で処理することがより好ましい。
[Etching time]
In the
また、上記エッチングを時間で管理するほかに、終点検出層を黒色遮光層60の下層に形成し、この終点検出層を検出する方法も用いることができる。この場合、終点検出層としてはカラーフィルタの光学特性に影響しないように、可視領域の光に対して透明な層、例えばSiO2(酸化シリコン、ケイ素酸化物)を形成する。この終点検出層を検出する検出手段、例えば、チャンバー49内で発生したプラズマ発光を検出する検出器をRIE装置48に設ける。黒色遮光層60が除去されて露出した終点検出層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のプラズマ発光が発生する。このプラズマ発光を検出器が検出することによって、エッチングレートの変動に左右されることなく、黒色遮光層60の終点を検出することができる。
In addition to managing the etching by time, a method of forming an end point detection layer under the black
エッチング工程37は、更にオーバーエッチング処理工程を更に含むことが好ましい。前記オーバーエッチング処理工程は、オーバーエッチング比率を設定して行うことが好ましい。また、オーバーエッチング比率は、エッチング工程37の処理時間より算出することが好ましい。オーバーエッチング比率は任意に設定できるが、フォトレジスト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、エッチング工程37におけるエッチング処理時間の、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、10〜20%であることが特に好ましい。
It is preferable that the
エッチング工程37の次は、フォトレジスト層61の除去工程(フォトレジスト除去工程38)で、図17は、フォトレジスト層61が除去された状態を示す。フォトレジスト除去工程38の次は、図18(A)に示すように、第1及び第2の着色層43,47と,黒色遮光層60の上全体を覆うと共に、第3の着色層用開口部63に埋め込むようにして、第3の着色層(第3色目;例えばグリーン(G))64を形成する(着色層形成工程39)。次に、図18(B)に示すように、第1及び第2の着色層43,47と,黒色遮光層60とが露出し、第1及び第2の着色層43,47と、黒色遮光層60と第3の着色層が同じ膜厚となるまで第3の着色層64をエッチバック処理で平坦化する(平坦化工程40)。なお、この平坦化工程40は、上述した平坦化工程30と同様の条件下で行われる。図19は、第3の着色層64がエッチバック処理され、黒色遮光層60、及び第1及び第2の着色層43,47と同じ膜厚となってカラーフィルタ製造工程17が完了した状態を示す。上述したように、黒色遮光層60の幅寸法W1よりも小さい幅寸法W2で第3の着色層用開口部63を形成し、第3の着色層用開口部63を埋めるように第3の着色層が形成されている。
Following the
以上で説明したように、カラーフィルタ製造工程17では、第1〜第3色カラーフィルタ形成工程22〜24の間に、黒色遮光層用開口59を形成し、この黒色遮光層用開口を埋めるように黒色遮光層60を形成し、さらに黒色遮光層60の幅寸法W1よりも小さい幅寸法W2で第3の着色層用開口部63を形成し、この第3の着色層用開口部63を埋めるようにして着色層64を形成する工程を行っているので、第1〜第3の着色層43,47,64からなるカラーフィルタアレイ、及び第1〜第3の着色層43,47,64の境界に位置する細い線幅の黒色遮光層60(遮光壁)が形成される。具体的には、従来のカラーフィルタ製造工程では、遮光壁の線幅はフォトレジストの解像度に左右され、線幅寸法は0.2μmまでが限界であったが、本発明では、黒色遮光層60より小さい幅寸法の着色層用開口部6を除去することで黒色遮光層60が遮光壁として形成されるため、フォトレジストの解像度に依存せず、細い線幅、例えば線幅0.1mmの黒色遮光層60(遮光壁)を形成することが可能となる。よって、カラーフィルタのさらなる性能要求にも対応することが可能であり、カラーフィルタの微細化、薄型化に対応することができる。また、このようにしてカラーフィルタ製造工程17で形成された黒色遮光層60の遮光壁は、支持体(半導体ウェハ)41の受光部、ボンディングパッド、ダイシングライン上を除いた箇所に形成され、斜め入射光を吸収して隣接する画素間を通過する光を遮る。
As described above, in the color filter manufacturing process 17, the black light
上記第1実施形態では、第1のカラーフィルタアレイ形成工程19で、第1及び第2色カラーフィルタ形成工程を行い、ブラックマトリクス形成工程20の後、第2のカラーフィルタアレイ形成工程21で、第3色カラーフィルタ形成工程を行っているが、本発明はこれに限らず、以下で説明する本発明の第2実施形態では、第1のカラーフィルタアレイ形成工程で第1色カラーフィルタ形成工程のみを行い、ブラックマトリクス形成工程の後、第2のカラーフィルタアレイ形成工程21で第2及び第3のカラーフィルタ形成工程を行う。この製造方法を適用したカラーフィルタ製造工程を図15に示す。図15に示すように、カラーフィルタ製造工程70は、エッチングストッパー層形成工程18、第1のカラーフィルタアレイ形成工程71、ブラックマトリクス形成工程72、第2のカラーフィルタアレイ形成工程73からなり、さらに第1のカラーフィルタアレイ形成工程71は、第1色カラーフィルタ形成工程74、第2のカラーフィルタアレイ形成工程73は、第2及び第3色カラーフィルタ形成工程75,76からなる。なお、上記第1実施形態と同様の処理をする工程、及び同様の材料については同符号を付して説明を省略する。
In the first embodiment, in the first color filter
[第1のカラーフィルタアレイ形成工程]
カラーフィルタ製造工程70では、エッチングストッパー層形成工程18は、上記実施形態と同様に行い、さらに、第1のカラーフィルタアレイ形成工程71は、第1の着色層形成工程25のみなので、これも上記実施形態と同様に行う。図21は、支持体41及びエッチングストッパー層42上に第1の着色層43(第1色;例えばグリーン(G))が形成された状態を示す。続いてブラックマトリクス形成工程72を行う。
[First color filter array forming step]
In the color filter manufacturing process 70, the etching stopper
[ブラックマトリクス形成工程]
ブラックマトリクス形成工程72では、上記第1実施形態と同様にパターニング工程77、及びエッチング工程78を行うが、本実施形態では、ブラックマトリクス形成工程72の後、第2のカラーフィルタアレイ形成工程73(第2及び第3色カラーフィルタ形成工程75,76)で黒色遮光層60にエッチング処理を行い、第2及び第3の着色層47,64を形成しようとする領域を除去するので、エッチング工程78で形成される黒色遮光層用開口部91では、第2及び第3の着色層47,64を形成しようとする領域まで含まれる。これにより、エッチング工程78で第1の着色層43がエッチングされ、さらに第1の着色層43上のフォトレジスト層が剥離(フォトレジスト除去工程79)された状態は、図22及び図23に示す状態となり、黒色遮光層用開口部91が形成される。このように黒色遮光層用開口部91を形成することで、第1の着色層43が各画素ごとに配置された市松模様のアイランド(島)状の配列となる。
[Black matrix formation process]
In the black
さらに、第1の着色層43の上全面、及び黒色遮光層用開口部91を埋めるように黒色遮光層60が形成され(黒色遮光層形成工程80)、第1の着色層43と同じ膜厚まで平坦化される(平坦化工程81)。図24は、平坦化工程81で、第1の着色層43と同じ膜厚まで黒色遮光層60が平坦化された状態を示す。なお、工程77〜81については上記第1実施形態の工程31〜35と同じ装置、材料を用いて同様の処理を行う。
Further, the black
[第2のカラーフィルタアレイ形成工程]
続いて、第2のカラーフィルタアレイ形成工程73では、第2色カラーフィルタ形成工程75を行う。上記第1実施形態と同様にパターニング工程82、及びエッチング工程83、フォトレジスト除去工程84を行うが、本実施形態では、既に黒色遮光層60が形成されているので、エッチング工程83では、黒色遮光層60をエッチングして第2の着色層47を形成しようとする領域を除去する。図25及び図26の符号92は、エッチング工程83で除去された黒色遮光層60の開口部である。このエッチング工程83で形成される第2の着色層用開口部92は、市松模様のアイランド(島)状に配置され、第1の着色層43と同じ幅寸法W2に形成する。さらに、第1の着色層43、及び黒色遮光層60の上全面、及び第2の着色層用開口部92を埋めるように第2の着色層47(第2色目;例えばブルー(B))が形成され(着色層形成工程85)、第1の着色層43と同じ膜厚まで平坦化される(平坦化工程86)。図27は、平坦化工程86で、第1の着色層43と同じ膜厚まで第2の着色層47が平坦化された状態を示す。なお、工程82〜86については上記第1実施形態の工程36〜40と同じ装置、材料を用いて同様の処理を行う。
[Second color filter array forming step]
Subsequently, in the second color filter
第2色カラーフィルタ形成工程75に続いて行う第3色カラーフィルタ形成工程76は、上記第1実施形態の第3色カラーフィルタ形成工程24と同様のパターニング工程36、エッチング工程37、フォトレジスト除去工程38、着色層形成工程39、平坦化工程40を行う。すなわち、パターニング工程36、エッチング工程37で第3の着色層64を形成しようとする領域をエッチングし、黒色遮光層60に第3の着色層用開口部63を形成する。第3の着色層用開口部63(カラーフィルタアレイ用開口部)は上記第1実施形態と同様に、市松模様のアイランド(島)状に配置され、第1及び第2の着色層43,47と同じ幅寸法W2で、さらに、黒色遮光層60の幅寸法W1よりも小さい幅寸法W2で形成する。第1及び第2の着色層43,47、及び黒色遮光層60の上全面、及び第3の着色層用開口部63を埋めるように第3の着色層64(第3色目;例えばレッド(R)))が形成され(着色層形成工程39)、第1及び第2の着色層43,47と同じ膜厚まで平坦化される(平坦化工程40)。これにより、図28に示すように、第1〜第3の着色層43,47,64からなるカラーフィルタアレイ、及び第1〜第3の着色層43,47,64の境界に位置する黒色遮光層60(遮光壁)が形成される。
The third color
上記実施形態では、第2の着色層形成工程、黒色遮光層形成工程、及び第3の着色層形成工程の後に平坦化工程を行っているが、これに限るものではなく、第2の着色層形成工程、及び黒色遮光層形成工程の後の平坦化工程を省略し、第3色の着色層形成工程のあとの1回の平坦化工程で、第2の着色層、黒色遮光層、及び第3の着色層を同時に全面エッチングで平坦化して、第1の着色層と同じ膜厚に形成するようにしてもよい。 In the said embodiment, although the planarization process is performed after the 2nd colored layer formation process, the black light shielding layer formation process, and the 3rd colored layer formation process, it is not restricted to this, 2nd colored layer The flattening step after the forming step and the black light shielding layer forming step is omitted, and the second colored layer, the black light shielding layer, and the first flattening step after the third color layer forming step are performed. The three colored layers may be simultaneously planarized by etching to form the same thickness as the first colored layer.
[着色層の組成物について]
本発明に用いる着色層の組成物について以下に説明する。着色層の組成物は、上記のようにドライエッチングでパターン形成することから、光硬化性成分は不要である。光硬化性成分を少なく、さらに好ましくは光硬化性成分を含まない着色層の組成物では、着色剤の濃度を高めることができる。したがって、従来以上に薄膜化されたパターンを、透過分光を維持しながら形成することが可能になる。よって、光硬化性成分を含まない非感光性の硬化性組成物が好ましく、より好ましくは熱硬化性組成物である。以下、熱硬化性組成物について詳細に説明する。
[Composition of colored layer]
The composition of the colored layer used in the present invention will be described below. Since the composition of the colored layer forms a pattern by dry etching as described above, a photocurable component is unnecessary. In the composition of the colored layer that contains a small amount of the photocurable component and more preferably does not contain the photocurable component, the concentration of the colorant can be increased. Therefore, it is possible to form a pattern that is thinner than before while maintaining transmission spectroscopy. Therefore, a non-photosensitive curable composition containing no photocurable component is preferable, and a thermosetting composition is more preferable. Hereinafter, the thermosetting composition will be described in detail.
[熱硬化性組成物]
本発明に用いる熱硬化性組成物は、着色剤と、熱硬化性化合物とを含んでなり、全固形分中における着色剤濃度は50質量%以上100質量%未満であることが好ましい。着色剤濃度を高めることにより、より薄膜のカラーフィルタを形成することができる。
[Thermosetting composition]
The thermosetting composition used in the present invention comprises a colorant and a thermosetting compound, and the concentration of the colorant in the total solid content is preferably 50% by mass or more and less than 100% by mass. By increasing the colorant concentration, a thinner color filter can be formed.
[着色剤]
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。
[Colorant]
The colorant that can be used in the present invention is not particularly limited, and various conventionally known dyes and pigments can be used alone or in combination.
[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。
[Pigment]
Examples of the pigment that can be used in the present invention include conventionally known various inorganic pigments or organic pigments. Further, considering that it is preferable to have a high transmittance, whether it is an inorganic pigment or an organic pigment, it is preferable to use a pigment having an average particle size as small as possible, and considering the handling properties, the average particle size of the pigment is 0.01 μm to 0.1 μm is preferable, and 0.01 μm to 0.05 μm is more preferable.
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
Examples of pigments that can be preferably used in the present invention include the following. It is preferable to select an inorganic pigment having high light resistance. In the following, CI 15: 3 is a representative example.
C. I. Pigment yellow 11,24,108,109,110,138,139,150,151,154,167,180,185;
C. I.
C. I. Pigment red 122,150,171,175,177,209,224,242,254,255,264;
C. I.
C. I. Pigment blue 15: 1, 15: 3, 15: 6, 16, 22, 60, 66;
C. I. Pigment Black 1
[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。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。
[dye]
In the present invention, when the colorant is a dye, it can be uniformly dissolved in the composition to obtain a non-photosensitive thermosetting colored resin composition. The dye that can be used as the colorant constituting the composition in the present invention is not particularly limited, and conventionally known dyes for color filters can be used. The chemical structure includes pyrazole azo, anilino azo, triphenyl methane, anthraquinone, anthrapyridone, benzylidene, oxonol, pyrazolotriazole azo, pyridone azo, cyanine, phenothiazine, pyrrolopyrazole azomethine, Xanthene-based, phthalocyanine-based, benzopyran-based and indigo-based dyes can be used.
[着色剤濃度]
本発明における熱硬化性組成物(着色層の組成物)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30質量%以上60質量%未満である。30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、60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。
[Colorant concentration]
The colorant content in the total solid content of the thermosetting composition (colored layer composition) in the present invention is not particularly limited, but is preferably 30% by mass or more and less than 60% by mass. By setting the content to 30% by mass or more, an appropriate chromaticity as a color filter can be obtained. Moreover, photocuring can fully be advanced by setting it as less than 60 mass%, and the strength reduction as a film | membrane can be suppressed.
[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。前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。
[Thermosetting compound]
The thermosetting compound that can be used in the present invention is not particularly limited as long as the film can be cured by heating. For example, a compound having a thermosetting functional group can be used. As the thermosetting compound, for example, those having at least one group selected from an epoxy group, a methylol group, an alkoxymethyl group, and an acyloxymethyl group are preferable.
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。前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。 The thermosetting compound is not particularly limited as long as the film can be cured by heating. For example, a compound having a thermosetting functional group can be used. As the thermosetting compound, for example, those having at least one group selected from an epoxy group, a methylol group, an alkoxymethyl group, and an acyloxymethyl group are preferable.
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及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又はウレア化合物、(c)メチロール基、アルコキシメチル基及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、ナフトール化合物又はヒドロキシアントラセン化合物、が挙げられる。中でも、前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。 More preferable thermosetting compounds include (a) an epoxy compound, (b) a melamine compound, a guanamine compound, and a glycoluril substituted with at least one substituent selected from a methylol group, an alkoxymethyl group, and an acyloxymethyl group. Examples thereof include a compound or a urea compound, (c) a phenol compound, a naphthol compound or a hydroxyanthracene compound substituted with at least one substituent selected from a methylol group, an alkoxymethyl group and an acyloxymethyl group. Among these, a polyfunctional epoxy compound is particularly preferable as the thermosetting compound.
前記(a)エポキシ化合物としては、エポキシ基を有し、かつ架橋性を有するものであればいずれであってもよく、例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、へキサンジオールジグリシジルエーテル、ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル、フタル酸ジグリシジルエステル、N,N−ジグリシジルアニリン等の2価のグリシジル基含有低分子化合物;同様に、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリメチロールフェノールトリグリシジルエーテル、TrisP−PAトリグリシジルエーテル等に代表される3価のグリシジル基含有低分子化合物;同様に、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、テトラメチロールビスフェノールAテトラグリシジルエーテル等に代表される4価のグリシジル基含有低分子化合物;同様に、ジペンタエリスリトールペンタグリシジルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサグリシジルエーテル等の多価グリシジル基含有低分子化合物;ポリグリシジル(メタ)アクリレート、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物等に代表されるグリシジル基含有高分子化合物、等が挙げられる。 The epoxy compound (a) may be any epoxy compound as long as it has an epoxy group and has crosslinkability, for example, bisphenol A diglycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, butanediol diglycidyl ether. Divalent glycidyl group-containing low molecular weight compounds such as hexanediol diglycidyl ether, dihydroxybiphenyl diglycidyl ether, diglycidyl phthalate, N, N-diglycidyl aniline, and the like; Trivalent glycidyl group-containing low molecular weight compounds represented by methylolphenol triglycidyl ether, TrisP-PA triglycidyl ether, etc .; similarly, pentaerythritol tetraglycidyl ether, tetramethylol Tetravalent glycidyl group-containing low molecular weight compounds typified by Sphenol A tetraglycidyl ether; similarly, polyvalent glycidyl group-containing low molecular weight compounds such as dipentaerythritol pentaglycidyl ether and dipentaerythritol hexaglycidyl ether; (Meth) acrylate, glycidyl group-containing polymer represented by 1,2-epoxy-4- (2-oxiranyl) cyclohexane adduct of 2,2-bis (hydroxymethyl) -1-butanol and the like It is done.
また、市販されているものとしては、脂環式エポキシ化合物:「CEL−2021」等、脂環式固形エポキシ樹脂:「EHPE−3150」等、エポキシ化ポリブタジエン:「PB3600」等、可とう性脂環エポキシ化合物:等「CEL−2081」、ラクトン変性エポキシ樹脂:「PCL−G」等が挙げられる(何れもダイセル化学工業(株)製)。また、他には「セロキサイド2000」、「エポリードGT−3000」、「GT−4000」(何れもダイセル化学工業(株)製)等が挙げられる。これらの中では、脂環式固形エポキシ樹脂が最も硬化性に優れており、さらには「EHPE−3150」が最も硬化性に優れている。これらの化合物は単独で使用してもよいし、2種以上組合せてもよく、以降に示す他種のものとの組合せも可能である。 Commercially available products include alicyclic epoxy compounds: “CEL-2021”, etc., alicyclic solid epoxy resins: “EHPE-3150”, etc., epoxidized polybutadiene: “PB3600”, etc. Ring epoxy compound: etc. "CEL-2081", lactone modified epoxy resin: "PCL-G" etc. are mentioned (all are Daicel Chemical Industries Ltd. make). Other examples include “Celoxide 2000”, “Epolide GT-3000”, “GT-4000” (all manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), and the like. Among these, the alicyclic solid epoxy resin has the best curability, and “EHPE-3150” has the best curability. These compounds may be used alone or in combination of two or more, and combinations with other types shown below are also possible.
前記(b)に含まれるメチロール基、アルコキシメチル基、アシロキシメチル基が各化合物に置換している数としては、メラミン化合物の場合2〜6、グリコールウリル化合物、グアナミン化合物、ウレア化合物の場合は2〜4であるが、好ましくはメラミン化合物の場合5〜6、グリコールウリル化合物、グアナミン化合物、ウレア化合物の場合は3〜4である。以下、前記(b)のメラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物及びウレア化合物を総じて、(b)における(メチロール基、アルコキシメチル基又はアシロキシメチル基含有)化合物という。 The number of methylol groups, alkoxymethyl groups, and acyloxymethyl groups contained in (b) that are substituted for each compound is 2 to 6 for melamine compounds, glycoluril compounds, guanamine compounds, and urea compounds. Although it is 2-4, Preferably it is 5-6 in the case of a melamine compound, and 3-4 in the case of a glycoluril compound, a guanamine compound, and a urea compound. Hereinafter, the melamine compound, guanamine compound, glycoluril compound and urea compound of (b) are collectively referred to as a compound (containing a methylol group, an alkoxymethyl group or an acyloxymethyl group) in (b).
前記(b)におけるメチロール基含有化合物は、(b)におけるアルコキシメチル基含有化合物をアルコール中で塩酸、硫酸、硝酸、メタンスルホン酸等の酸触媒存在下、加熱することにより得られる。前記(b)におけるアシロキシメチル基含有化合物は、(b)におけるメチロール基含有化合物を塩基性触媒存在下、アシルクロリドと混合攪拌することにより得られる。 The methylol group-containing compound in (b) can be obtained by heating the alkoxymethyl group-containing compound in (b) in an alcohol in the presence of an acid catalyst such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, methanesulfonic acid or the like. The acyloxymethyl group-containing compound in (b) can be obtained by mixing and stirring the methylol group-containing compound in (b) with acyl chloride in the presence of a basic catalyst.
以下、前記置換基を有する(b)における化合物の具体例を挙げる。前記メラミン化合物として、例えば、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサキス(メトキシメチル)メラミン、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜5個がメトキシメチル化した化合物又はその混合物、ヘキサキス(メトキシエチル)メラミン、ヘキサキス(アシロキシメチル)メラミン、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1〜5個がアシロキシメチル化した化合物又はその混合物、などが挙げられる。 Hereinafter, specific examples of the compound in (b) having the substituent will be given. Examples of the melamine compound include hexamethylol melamine, hexakis (methoxymethyl) melamine, a compound in which 1 to 5 methylol groups of hexamethylol melamine are methoxymethylated, or a mixture thereof, hexakis (methoxyethyl) melamine, hexakis (acyloxy) Methyl) melamine, a compound in which 1 to 5 methylol groups of hexamethylolmelamine are acyloxymethylated, or a mixture thereof.
前記グアナミン化合物として、例えば、テトラメチロールグアナミン、テトラキス(メトキシメチル)グアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜3個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラキス(メトキシエチル)グアナミン、テトラキス(アシロキシメチル)グアナミン、テトラメチロールグアナミンの1〜3個のメチロール基をアシロキシメチル化した化合物又はその混合物などが挙げられる。 Examples of the guanamine compound include tetramethylolguanamine, tetrakis (methoxymethyl) guanamine, a compound obtained by methoxymethylating 1 to 3 methylol groups of tetramethylolguanamine, or a mixture thereof, tetrakis (methoxyethyl) guanamine, tetrakis (acyloxy) Methyl) guanamine, a compound obtained by acyloxymethylating 1 to 3 methylol groups of tetramethylolguanamine, or a mixture thereof.
前記グリコールウリル化合物としては、例えば、テトラメチロールグリコールウリル、テトラキス(メトキシメチル)グリコールウリル、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜3個をメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1〜3個をアシロキシメチル化した化合物又はその混合物、などが挙げられる。 Examples of the glycoluril compound include tetramethylol glycoluril, tetrakis (methoxymethyl) glycoluril, a compound obtained by methoxymethylating 1 to 3 methylol groups of tetramethylolglycoluril or a mixture thereof, and tetramethylolglycoluril methylol. Examples thereof include compounds in which 1 to 3 groups are acyloxymethylated, or a mixture thereof.
前記ウレア化合物として、例えば、テトラメチロールウレア、テトラキス(メトキシメチル)ウレア、テトラメチロールウレアの1〜3個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物又はその混合物、テトラキス(メトキシエチル)ウレア、などが挙げられる。
これら(b)における化合物は、単独で使用してもよく、組み合わせて使用してもよい。
Examples of the urea compound include tetramethylol urea, tetrakis (methoxymethyl) urea, a compound obtained by methoxymethylating 1 to 3 methylol groups of tetramethylolurea or a mixture thereof, tetrakis (methoxyethyl) urea, and the like. .
These compounds in (b) may be used alone or in combination.
前記(c)における化合物、即ち、メチロール基、アルコキシメチル基、及びアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも一つの基で置換された、フェノール化合物、ナフトール化合物又はヒドロキシアントラセン化合物は、前記(b)における化合物の場合と同様、上塗りフォトレジストとのインターミキシングを抑制すると共に、膜強度を更に高めるものである。以下、これら化合物を総じて、(c)における(メチロール基、アルコキシメチル基又はアシロキシメチル基含有)化合物ということがある。 The compound in the above (c), that is, a phenol compound, a naphthol compound or a hydroxyanthracene compound substituted with at least one group selected from a methylol group, an alkoxymethyl group, and an acyloxymethyl group is a compound in the above (b). As in the case of, the intermixing with the overcoated photoresist is suppressed and the film strength is further increased. Hereinafter, these compounds may be collectively referred to as a compound (containing a methylol group, an alkoxymethyl group or an acyloxymethyl group) in (c).
前記(c)における化合物に含まれるメチロール基、アシロキシメチル基又はアルコキシメチル基の数としては、一分子当り最低2個必要であり、熱硬化及び保存安定性の観点から、骨格となるフェノール化合物の2位,4位が全て置換されている化合物が好ましい。また、骨格となるナフトール化合物、ヒドロキシアントラセン化合物も、OH基のオルト位及びパラ位が全て置換されている化合物が好ましい。前記フェノール化合物の3位又は5位は、未置換であっても置換基を有していてもよい。前記ナフトール化合物においても、OH基のオルト位以外は、未置換であっても置換基を有していてもよい。 The number of methylol groups, acyloxymethyl groups or alkoxymethyl groups contained in the compound in (c) is at least 2 per molecule, and from the viewpoints of thermosetting and storage stability, a phenolic compound that becomes a skeleton A compound in which all of the 2- and 4-positions are substituted is preferred. In addition, the naphthol compound and hydroxyanthracene compound serving as the skeleton are also preferably compounds in which all of the ortho-position and para-position of the OH group are substituted. The 3-position or 5-position of the phenol compound may be unsubstituted or may have a substituent. The naphthol compound may be unsubstituted or substituted except for the ortho position of the OH group.
前記(c)におけるメチロール基含有化合物は、フェノール性OH基の2位又は4位が水素原子である化合物を原料に用い、これを水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド等の、塩基性触媒の存在下でホルマリンと反応させることにより得られる。
前記(c)におけるアルコキシメチル基含有化合物は、(c)におけるメチロール基含有化合物をアルコール中で塩酸、硫酸、硝酸、メタンスルホン酸等の酸触媒の存在下で加熱することにより得られる。
前記(c)におけるアシロキシメチル基含有化合物は、(c)におけるメチロール基含有化合物を塩基性触媒の存在下アシルクロリドと反応させることにより得られる。
The methylol group-containing compound in (c) is a compound in which the phenolic OH group has a hydrogen atom at the 2nd or 4th position, and this is used as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, tetraalkylammonium hydroxide, etc. Obtained by reacting with formalin in the presence of a basic catalyst.
The alkoxymethyl group-containing compound in (c) can be obtained by heating the methylol group-containing compound in (c) in an alcohol in the presence of an acid catalyst such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, methanesulfonic acid or the like.
The acyloxymethyl group-containing compound in (c) is obtained by reacting the methylol group-containing compound in (c) with an acyl chloride in the presence of a basic catalyst.
(c)における骨格化合物としては、フェノール性OH基のオルト位又はパラ位が未置換の、フェノール化合物、ナフトール、ヒドロキシアントラセン化合物等が挙げられ、例えば、フェノール、クレゾールの各異性体、2,3−キシレノ−ル、2,5−キシレノ−ル、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール、ビスフェノールAなどのビスフェノール類;4,4’−ジヒドロキシビフェニル、TrisP−PA(本州化学工業(株)製)、ナフトール、ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシアントラセン、等が使用される。 Examples of the skeletal compound in (c) include phenol compounds, naphthols, hydroxyanthracene compounds, etc., in which the ortho-position or para-position of the phenolic OH group is unsubstituted. For example, phenol, cresol isomers, 2, 3 -Bisphenols such as xylenol, 2,5-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol and bisphenol A; 4,4'-dihydroxybiphenyl, TrisP-PA (Honshu Chemical Industry Co., Ltd.) Manufactured), naphthol, dihydroxynaphthalene, 2,7-dihydroxyanthracene, and the like.
前記(c)の具体例としては、フェノール化合物として、例えば、トリメチロールフェノール、トリス(メトキシメチル)フェノール、トリメチロールフェノールの1〜2個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物、トリメチロール−3−クレゾール、トリス(メトキシメチル)−3−クレゾール、トリメチロール−3−クレゾールの1〜2個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物、2,6−ジメチロール−4−クレゾール等のジメチロールクレゾール、テトラメチロールビスフェノールA、テトラキス(メトキシメチル)ビスフェノールA、テトラメチロールビスフェノールAの1〜3個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物、テトラメチロール−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、テトラキス(メトキシメチル)−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、TrisP−PAのヘキサメチロール体、TrisP−PAのヘキサキス(メトキシメチル)体、TrisP−PAのヘキサメチロール体の1〜5個のメチロール基をメトキシメチル化した化合物、ビス(ヒドロキシメチル)ナフタレンジオール、等が挙げられる。 Specific examples of (c) include, as a phenol compound, for example, trimethylolphenol, tris (methoxymethyl) phenol, a compound obtained by methoxymethylating one or two methylol groups of trimethylolphenol, trimethylol-3- Compound obtained by methoxymethylating one or two methylol groups of cresol, tris (methoxymethyl) -3-cresol, trimethylol-3-cresol, dimethylol cresol such as 2,6-dimethylol-4-cresol, tetramethylol Bisphenol A, tetrakis (methoxymethyl) bisphenol A, compounds obtained by methoxymethylating 1 to 3 methylol groups of tetramethylolbisphenol A, tetramethylol-4,4′-dihydroxybiphenyl, tetrakis (methoxymethyl) -4,4′-dihydroxybiphenyl, a hexamethylol form of TrisP-PA, a hexakis (methoxymethyl) form of TrisP-PA, a compound obtained by methoxymethylating 1 to 5 methylol groups of the hexamethylol form of TrisP-PA, And bis (hydroxymethyl) naphthalenediol.
また、ヒドロキシアントラセン化合物として、例えば、1,6−ジヒドロキシメチル−2,7−ジヒドロキシアントラセン等が挙げられ、アシロキシメチル基含有化合物として、例えば、前記メチロール基含有化合物のメチロール基を、一部又は全部アシロキシメチル化した化合物等が挙げられる。 In addition, examples of the hydroxyanthracene compound include 1,6-dihydroxymethyl-2,7-dihydroxyanthracene, and examples of the acyloxymethyl group-containing compound include a part of the methylol group of the methylol group-containing compound, or Examples include compounds that are all acyloxymethylated.
これらの化合物の中で好ましいものとしては、トリメチロールフェノール、ビス(ヒドロキシメチル)−p−クレゾール、テトラメチロールビスフェノールA、TrisP−PA(本州化学工業(株)製)のヘキサメチロール体又はそれらのメチロール基がアルコキシメチル基及びメチロール基とアルコキシメチル基の両方で置換されたフェノール化合物が挙げられる。これら(c)における化合物は、単独で使用してもよく、組合せて使用してもよい。 Among these compounds, preferred are trimethylolphenol, bis (hydroxymethyl) -p-cresol, tetramethylolbisphenol A, hexamethylol body of TrisP-PA (Honshu Chemical Co., Ltd.) or their methylol. Examples thereof include an alkoxymethyl group and a phenol compound substituted with both a methylol group and an alkoxymethyl group. These compounds in (c) may be used alone or in combination.
熱硬化性組成物中における前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、該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。 The total content of the thermosetting compound in the thermosetting composition is preferably 0.1 to 50% by mass with respect to the total solid content (mass) of the curable composition, although it varies depending on the material. 0.2-40 mass% is more preferable, and 1-35 mass% is especially preferable.
[各種添加物]
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、前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。
[Various additives]
In the thermosetting composition, various additives such as a binder, a curing agent, a curing catalyst, a solvent, a filler, a polymer compound other than the above, and an interface are added as necessary as long as the effects of the present invention are not impaired. An activator, an adhesion promoter, an antioxidant, an ultraviolet absorber, an aggregation inhibitor, a dispersant, and the like can be blended.
[バインダー]
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。
[binder]
The binder is often added at the time of preparing the pigment dispersion, does not require alkali solubility, and may be soluble in an organic solvent.
前記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。 The binder is preferably a linear organic polymer that is soluble in an organic solvent. Examples of such linear organic high molecular polymers include polymers having a carboxylic acid in the side chain, such as JP-A-59-44615, JP-B-54-34327, JP-B-58-12577, and JP-B-54-. No. 25957, JP-A-59-53836, JP-A-59-71048, methacrylic acid copolymer, acrylic acid copolymer, itaconic acid copolymer, crotonic acid copolymer, etc. Examples thereof include polymers, maleic acid copolymers, partially esterified maleic acid copolymers, and acidic cellulose derivatives having a carboxylic acid in the side chain are also useful.
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。 Among these various binders, from the viewpoint of heat resistance, polyhydroxystyrene resins, polysiloxane resins, acrylic resins, acrylamide resins, and acrylic / acrylamide copolymer resins are preferable. Acrylic resins, acrylamide resins, and acrylic / acrylamide copolymer resins are preferred.
前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前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。 As the acrylic resin, a copolymer comprising monomers selected from benzyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid, hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylamide, and the like, for example, benzyl methacrylate / methacrylic acid, Each copolymer such as benzyl methacrylate / benzylmethacrylamide, KS resist-106 (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.), cyclomer P series (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) and the like are preferable. By dispersing the colorant in these binders at a high concentration, it is possible to impart adhesion to the lower layer and the like, which also contributes to the coated surface shape during spin coating and slit coating.
[硬化剤]
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。前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。前記硬化剤の例を挙げると以下のようになる。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。
[Curing agent]
When an epoxy resin is used as the thermosetting compound, it is preferable to add a curing agent. There are many types of curing agents for epoxy resins, and their properties, pot life with resin and curing agent mixture, viscosity, curing temperature, curing time, heat generation, etc. vary greatly depending on the type of curing agent used. An appropriate curing agent must be selected according to the purpose of use, use conditions, working conditions, and the like. The curing agent is described in detail in Chapter 5 of Hiroshi Kakiuchi “Epoxy resin (Shojodo)”. Examples of the curing agent are as follows. Those that act catalytically include tertiary amines, boron trifluoride-amine complexes, those that react stoichiometrically with functional groups of epoxy resins, polyamines, acid anhydrides, etc .; Examples include diethylenetriamine, polyamide resin, and medium temperature curing examples such as diethylaminopropylamine and tris (dimethylaminomethyl) phenol; examples of high temperature curing include phthalic anhydride and metaphenylenediamine. In terms of chemical structure, in the case of amines, diethylenetriamine as an aliphatic polyamine; metaphenylenediamine as an aromatic polyamine; tris (dimethylaminomethyl) phenol as a tertiary amine; phthalic anhydride as an acid anhydride; polyamide resin Polysulfide resin, boron trifluoride-monoethylamine complex; Synthetic resin initial condensate includes phenol resin, dicyandiamide and the like.
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。 These curing agents react with an epoxy group by heating and polymerize to increase the crosslinking density and cure. For thinning, both the binder and the curing agent are preferably as small as possible. In particular, the curing agent is 35% by mass or less, preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less with respect to the thermosetting compound. It is preferable that
[硬化触媒]
高い着色剤濃度を実現するためには、前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。前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。
[Curing catalyst]
In order to realize a high colorant concentration, curing by reaction between epoxy groups is effective in addition to curing by reaction with the curing agent. For this reason, a curing catalyst can be used without using a curing agent. The addition amount of the curing catalyst is about 1/10 to 1/1000, preferably about 1/20 to 1/500, more preferably 1/30, based on the mass of the epoxy resin having an epoxy equivalent of about 150 to 200. It can be cured with a slight amount of about 1/250.
[溶剤]
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。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
[solvent]
The thermosetting composition can be used as a solution dissolved in various solvents. Each solvent used in the thermosetting composition is basically not particularly limited as long as the solubility of each component and the applicability of the thermosetting composition are satisfied.
[分散剤]
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。前記分散剤としては、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。
[Dispersant]
A dispersant can be added to improve the dispersibility of the pigment. As the dispersant, known ones can be appropriately selected and used, and examples thereof include a cationic surfactant, a fluorosurfactant, and a polymer dispersant.
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(共栄社油脂化学工業(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
As these dispersants, many kinds of compounds are used. For example, a phthalocyanine derivative (commercial product EFKA-745 (manufactured by Efka)), Solsperse 5000 (manufactured by Nippon Lubrizol); organosiloxane polymer KP341 (Shin-Etsu) Chemical Industry Co., Ltd.), (Meth) acrylic acid type (co) polymer polyflow No.75, No.90, No.95 (manufactured by Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd.), W001 (manufactured by Yusho Co., Ltd.) ) And other cationic surfactants; polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol distearate , Sorbita Nonionic surfactants such as fatty acid esters; anionic surfactants such as W004, W005, W017 (manufactured by Yusho Co., Ltd.); EFKA-46, EFKA-47, EFKA-47EA, EFKA polymer 100, EFKA polymer 400 , EFKA polymer 401, EFKA polymer 450 (manufactured by Morishita Sangyo Co., Ltd.), disperse aid 6, disperse aid 8, disperse
前記分散剤は、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。前記分散剤の本発明における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。 The dispersants may be used alone or in combination of two or more. The amount of the dispersant added in the thermosetting composition of the present invention is usually preferably about 0.1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pigment.
[その他の添加剤]
非感光性の着色硬化性組成物には、必要に応じて各種添加剤を更に添加することができる。各種添加物の具体例としては、上記の着色光硬化性組成物において説明した各種添加剤を挙げることができる。
[Other additives]
Various additives can be further added to the non-photosensitive colored curable composition as necessary. Specific examples of the various additives include the various additives described in the above colored photocurable composition.
上記の各実施形態では、レッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)による原色系のカラーフィルタを作成する場合を例に説明したが、シアン、マゼンタ、イエロー、(グリーン)を用いた補色系のカラーフィルタを作製する場合にも有用である。また、RGB3色からなるカラーフィルタ以外に、黒色層形成後の凹部形成工程、フィルタ形成工程、及び平坦化工程を含む工程群を所望の色相数に合わせて群数だけ設けることで、所望の色相からなるカラーフィルタを得ることができる。 In each of the above-described embodiments, the case where primary color filters using red (R), green (G), and blue (B) are created has been described as an example. However, cyan, magenta, yellow, and (green) are used. This is also useful when a complementary color filter is produced. In addition to the color filter composed of RGB three colors, the desired hue can be obtained by providing the number of groups corresponding to the desired number of hues, including the recess forming process after the black layer formation, the filter forming process, and the flattening process. The color filter which consists of can be obtained.
[青色顔料分散液の調整]
下記にしめす青色顔料分散液を調製した。
B顔料分散液
・ ピグメントブルー15:6 125質量部
・ ピグメントバイオレット 25質量部
・ 分散剤 PLADDED211(楠本化成(株)製) 40質量部
・ ベンジルメタアクリレート/グリシジルメタアクリレート共重合体 15質量部
・ PGMEA 755質量部
上記の各素材をホモジナイザーにて攪拌処理し、その後0.3mmジルコニアビーズを用いた分散機(デイスパーマット、GETZMANN社製)で微分散処理を5時間実施した。
[Adjustment of blue pigment dispersion]
The following blue pigment dispersion was prepared.
B pigment dispersion, Pigment Blue 15: 6 125 parts by mass,
[青色着色組成物の調整]
上記B顔料分散液に更に熱硬化性樹脂を添加することで、非感光性着色組成物を調製した。
・ EHPE−3150 0.8質量部(上記青色顔料分散液に対し)
更に、上記青色顔料分散液と熱硬化性樹脂にPGMEAを添加し、組成物の固形分が13.0%になるように希釈した。
[Adjustment of blue coloring composition]
A non-photosensitive coloring composition was prepared by further adding a thermosetting resin to the B pigment dispersion.
-EHPE-3150 0.8 parts by mass (based on the blue pigment dispersion)
Furthermore, PGMEA was added to the blue pigment dispersion and the thermosetting resin, and the solid content of the composition was diluted to 13.0%.
[赤色顔料分散液の調整]
下記にしめす赤色顔料分散液を調製した。
R顔料分散液
・ ピグメントレッド254 80質量部
・ ピグメントイエロー139 20質量部
・ 分散剤 EDAPLAN472(楠本化成(株)製) 30質量部
・ ベンジルメタアクリレート/グリシジルメタアクリレート共重合体 10質量部
・ PGMEA 700質量部
上記の各素材をホモジナイザーにて攪拌処理し、その後0.3mmジルコニアビーズを用いた分散機(デイスパーマット、GETZMANN社製)で微分散処理を5時間実施した。
[Adjustment of red pigment dispersion]
The following red pigment dispersion was prepared.
Pigment Red 254 80 parts by mass Pigment Yellow 139 20 parts by mass Dispersant EDAPLAN472 (manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd.) 30 parts by
[赤色着色組成物の調整]
上記R顔料分散液に更に熱硬化性樹脂を添加することで、非観光性着色組成物を調製した。
・ EHPE−3150 0.5質量部(上記赤色顔料分散液に対し)
更に、上記赤色顔料分散液と熱硬化性樹脂にPGMEAを添加し、組成物の固形分が15.0%になるように希釈した。
[Adjustment of red coloring composition]
A non-tourist coloring composition was prepared by further adding a thermosetting resin to the R pigment dispersion.
EHPE-3150 0.5 part by mass (based on the red pigment dispersion)
Furthermore, PGMEA was added to the red pigment dispersion and the thermosetting resin, and the solid content of the composition was diluted to 15.0%.
[緑色顔料分散液の調整]
下記にしめす緑色顔料分散液を調製した。
G顔料分散液
・ ピグメントグリーン36 90質量部
・ ピグメントグリーン7 25質量部
・ ピグメントイエロー139 40質量部
・ 分散剤 PLADDED151(楠本化成(株)製) 20質量部
・ ベンジルメタアクリレート/グリシジルメタアクリレート共重合体 10質量部
・ PGMEA 630質量部
上記の各素材をホモジナイザーにて攪拌処理し、その後0.3mmジルコニアビーズを用いた分散機(デイスパーマット、GETZMANN社製)で微分散処理を5時間実施した。
[Adjustment of green pigment dispersion]
The following green pigment dispersion was prepared.
G pigment dispersion,
[緑色着色組成物の調整]
上記G顔料分散液に更に熱硬化性樹脂を添加することで、非感光性着色組成物を調製した。
・ EHPE−3150 0.8質量部(上記緑色顔料分散液に対し)
更に、上記青色顔料分散液と熱硬化性樹脂にPGMEAを添加し、組成物の固形分が13.0%になるように希釈した。
[Adjustment of green coloring composition]
A non-photosensitive coloring composition was prepared by further adding a thermosetting resin to the G pigment dispersion.
-EHPE-3150 0.8 part by mass (based on the green pigment dispersion)
Furthermore, PGMEA was added to the blue pigment dispersion and the thermosetting resin, and the solid content of the composition was diluted to 13.0%.
[黒着色剤含有組成物]
(1)組成物
本発明の組成物は、(A)着色剤、(B)熱硬化性化合物、(C)有機溶剤、を含有する着色剤である。本発明の黒着色剤含有組成物は、上記(A)〜(C)に加えて、添加剤として他の成分を含有してもよい。
[Black colorant-containing composition]
(1) Composition The composition of the present invention is a colorant containing (A) a colorant, (B) a thermosetting compound, and (C) an organic solvent. The black colorant-containing composition of the present invention may contain other components as additives in addition to the above (A) to (C).
前記(A)着色剤としては、以下の着色剤を挙げることができる。
(a)チタンブラック
本発明の黒着色剤含有組成物は、黒着色剤として、チタンブラックを含有する。
チタンブラックは、従来感光性樹脂組成物、特に遮光膜用感光性樹脂組成物に分散、溶解されている顔料・染料と比較して、赤外光領域の遮光能力が高いため、遮光膜の重ね合わせでは遮光できない、赤外光領域の遮光を確実に行うことができる。特に、本発明の黒着色剤含有組成物を硬化した遮光膜は赤外光領域の遮光性が高く、これを備える固体撮像素子の暗電流によるノイズを抑制することができる。また、チタンブラックは、黒着色剤として一般的に使用されるカーボンブラックと比較して、パターン形成のために照射するi線の吸収が小さいため、少ない露光量で硬化することができ、生産性の向上に寄与することができる。
Examples of the colorant (A) include the following colorants.
(A) Titanium black The black colorant-containing composition of the present invention contains titanium black as a black colorant.
Titanium black has a higher light shielding ability in the infrared region than conventional pigments and dyes dispersed and dissolved in photosensitive resin compositions, particularly photosensitive resin compositions for light shielding films. The infrared light region can be surely shielded, which cannot be shielded by combination. In particular, the light-shielding film obtained by curing the black colorant-containing composition of the present invention has a high light-shielding property in the infrared region, and can suppress noise due to dark current of a solid-state imaging device including the light-shielding film. Titanium black can be cured with a small amount of exposure because it absorbs less i-rays for pattern formation than carbon black commonly used as a black colorant. It can contribute to improvement.
チタンブラックは、チタン原子を有する黒色粒子である。好ましくは低次酸化チタンや酸窒化チタン等である。チタンブラック粒子は、分散性の向上や凝集性の抑制などの目的で必要に応じ、表面を化学修飾することが可能である。具体的には、チタンブラックの表面を酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウムで被覆することが可能であり、また、特開2007−302836号公報に示されるような撥水性物質による表面処理も可能である。また、前記チタンブラックは、分散性、着色性等を調整する目的で、Cu、Fe、Mn、V、Ni等の複合酸化物、酸化コバルト、酸化鉄、カーボンブラック、アニリンブラック等の黒色顔料を1種あるいは2種以上の組み合わせて含有してもよい。また、所望とする波長の遮光性を制御する目的で、既存の赤、青、緑、黄色、シアン、マゼンタ、バイオレット、オレンジ等の顔料、又は染料などの着色剤を添加することも可能である。 Titanium black is black particles having titanium atoms. Preferred are low-order titanium oxide and titanium oxynitride. The surface of the titanium black particles can be chemically modified as necessary for the purpose of improving dispersibility and suppressing aggregation. Specifically, the surface of titanium black can be coated with silicon oxide, titanium oxide, germanium oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, and as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-302836. Surface treatment with a water repellent material is also possible. In addition, the titanium black is a composite oxide such as Cu, Fe, Mn, V, and Ni, and a black pigment such as cobalt oxide, iron oxide, carbon black, and aniline black for the purpose of adjusting dispersibility, colorability, and the like. You may contain 1 type or in combination of 2 or more types. In addition, for the purpose of controlling the light-shielding property of a desired wavelength, it is also possible to add existing colorants such as pigments such as red, blue, green, yellow, cyan, magenta, violet, orange, or dyes. .
前記チタンブラックの市販品の例としては、(株)ジェムコ製(三菱マテリアル(株)販売)チタンブラック10S、12S、13R、13M、13M−C、13R、13R−N、赤穂化成(株)製ティラック(Tilack)Dなどが挙げられる。
Examples of commercially available titanium black products include Gemco Corporation (sold by Mitsubishi Materials Corporation)
前記チタンブラックの製造方法としては、二酸化チタンと金属チタンの混合体を還元雰囲気で加熱し還元する方法(特開昭49−5432号公報)、四塩化チタンの高温加水分解で得られた超微細二酸化チタンを水素を含む還元雰囲気中で還元する方法(特開昭57−205322号公報)、二酸化チタン又は水酸化チタンをアンモニア存在下で高温還元する方法(特開昭60−65069号公報、特開昭61−201610号公報)、二酸化チタン又は水酸化チタンにバナジウム化合物を付着させ、アンモニア存在下で高温還元する方法(特開昭61−201610号公報)などがあるが、これらに限定されるものではない。 The titanium black can be produced by heating a mixture of titanium dioxide and titanium metal in a reducing atmosphere for reduction (Japanese Patent Laid-Open No. 49-5432), ultrafine obtained by high-temperature hydrolysis of titanium tetrachloride. A method of reducing titanium dioxide in a reducing atmosphere containing hydrogen (Japanese Patent Laid-Open No. 57-205322), a method of reducing titanium dioxide or titanium hydroxide at high temperature in the presence of ammonia (Japanese Patent Laid-Open No. 60-65069, No. 61-201610), a method in which a vanadium compound is attached to titanium dioxide or titanium hydroxide and reduced at high temperature in the presence of ammonia (Japanese Patent Laid-Open No. 61-201610). It is not a thing.
前記チタンブラックの粒子の粒子径に特に制限は無いが、分散性、着色性の観点、及び、固体撮像素子における歩留まりへの影響の観点から、平均粒子径(平均一次粒子径)が10〜150nmであることが好ましく、15〜100nmであることがより好ましく、20−80nmであることが特に好ましい。平均粒子径は、チタンブラックを適当な基板へ塗布し、走査型電子顕微鏡により観察することによって測定することができる。前記チタンブラックの比表面積は、特に限定がないが、チタンブラックを撥水化剤で表面処理した後の撥水性が所定の性能となるために、BET法にて測定した値が約5〜150m2/gであることが好ましく、約20〜100m2/gであることがより好ましい。 The particle size of the titanium black particles is not particularly limited, but the average particle size (average primary particle size) is 10 to 150 nm from the viewpoints of dispersibility and colorability and the influence on the yield in a solid-state imaging device. It is preferable that it is, and it is more preferable that it is 15-100 nm, and it is especially preferable that it is 20-80 nm. The average particle diameter can be measured by applying titanium black to a suitable substrate and observing with a scanning electron microscope. The specific surface area of the titanium black is not particularly limited. However, since the water repellency after the surface treatment of the titanium black with a water repellent agent has a predetermined performance, the value measured by the BET method is about 5 to 150 m @ 2. / G, more preferably about 20 to 100 m <2> / g.
(b)カーボンブラック
カーボンブラックは、炭素の微粒子を含む黒色の微粒子であり、好ましい粒子は直径約3〜1,000nmの炭素の微粒子を含んでなるものである。また、該微粒子の表面には様々な炭素原子、水素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン、無機原子などを含有する官能基を有することができる。また、カーボンブラックは目的とする用途に応じて、粒子径(粒の大きさ)、ストラクチャー(粒子のつながり)、表面性状(官能基)をさまざまに変えることにより特性を変化させることができる。黒度や樹脂との親和性を変えたり、導電性を持たせたることも可能である。
(B) Carbon black Carbon black is black fine particles including carbon fine particles, and preferred particles include carbon fine particles having a diameter of about 3 to 1,000 nm. In addition, the surface of the fine particles can have functional groups containing various carbon atoms, hydrogen atoms, oxygen atoms, sulfur atoms, nitrogen atoms, halogens, inorganic atoms, and the like. Carbon black can be changed in its properties by changing the particle diameter (particle size), structure (particle connection), and surface properties (functional group) according to the intended application. It is also possible to change the blackness and affinity with the resin, or to provide conductivity.
前記カーボンブラックの具体例としては、例えば、三菱化学社製のカーボンブラック#2400、#2350、#2300、#2200、#1000、#980、#970、#960、#950、#900、#850、MCF88、#650、MA600、MA7、MA8、MA11、MA100、MA220、IL30B、IL31B、IL7B、IL11B、IL52B、#4000、#4010、#55、#52、#50、#47、#45、#44、#40、#33、#32、#30、#20、#10、#5、CF9、#3050、#3150、#3250、#3750、#3950、ダイヤブラックA、ダイヤブラックN220M、ダイヤブラックN234、ダイヤブラックI、ダイヤブラックLI、ダイヤブラックII、ダイヤブラックN339、ダイヤブラックSH、ダイ ヤブラックSHA、ダイヤブラックLH、ダイヤブラックH、ダイヤブラックHA、ダイヤブラックSF、ダイヤブラックN550M、ダイヤブラックE、ダイヤブラックG、ダイヤブラックR、ダイヤブラックN760M、ダイヤブラックLP。キャンカーブ社製のカーボンブラックサーマックスN990、N991、N907、N908、N990、N991、N908。旭カーボン社製のカーボンブラック旭#80、旭#70、旭#70L、旭F−200、旭#66、旭#66HN、旭#60H、旭#60U、旭#60、旭#55、旭#50H、旭#51、旭#50U、旭#50、旭#35、旭#15、アサヒサーマル、デグサ社製のカーボンブラックColorBlack Fw200、ColorBlack Fw2、ColorBlack Fw2V、ColorBlack Fw1、ColorBlack Fw18、ColorBlack S170、ColorBlack S160、SpecialBlack6、SpecialBlack5、SpecialBlack4、SpecialBlack4A、PrintexU、 PrintexV、Printex140U、Printex140V等を挙げることができる。
Specific examples of the carbon black include, for example, carbon blacks # 2400, # 2350, # 2300, # 2200, # 1000, # 980, # 970, # 960, # 950, # 900, # 850 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. , MCF88, # 650, MA600, MA7, MA8, MA11, MA100, MA220, IL30B, IL31B, IL7B, IL11B, IL52B, # 4000, # 4010, # 55, # 52, # 50, # 47, # 45, # 44, # 40, # 33, # 32, # 30, # 20, # 10, # 5, CF9, # 3050, # 3150, # 3250, # 3750, # 3950, Diamond Black A, Diamond Black N220M, Diamond Black N234, Diamond Black I, Diamond Black LI, Diamond Black II, Diab N339, diamond black SH, diamond black SHA, diamond black LH, diamond black H, diamond black HA, diamond black SF, diamond black N550M, diamond black E, diamond black G, diamond black R, diamond black N760M, diamond Black LP. Carbon black thermax N990, N991, N907, N908, N990, N991, N908 made by Cancarb. Carbon black Asahi # 80, Asahi # 70, Asahi # 70L, Asahi F-200, Asahi # 66, Asahi # 66HN, Asahi # 60H, Asahi # 60U,
また、前記カーボンブラックは、絶縁性を有することが好ましいことがある。
絶縁性を有するカーボンブラックとは、下記のような方法で粉末としての体積抵抗を測定した場合、絶縁性を示すカーボンブラックのことである。この絶縁性は、例えば、カーボンブラック粒子表面に、有機物が吸着、被覆又は化学結合(グラフト化)しているなど、カーボンブラック粒子表面に有機化合物を有していることに基づく。即ち、カーボンブラックをベンジルメタクリレートとメタクリル酸がモル比で70:30の共重合体(重量平均分子量30,000)と20:80重量比となるように、プロピレングリコールモノメチルエーテル中に分散し塗布液を調製し、厚さ1.1mm、10cm×10cmのクロム基板上に塗布して乾燥膜厚3μmの塗膜を作製し、さらにその塗膜をホットプレート中で220℃、約5分加熱処理した後に、JISK6911に準拠している三菱化学(株)製高抵抗率計、ハイレスターUP(MCP−HT450)で印加して、体積抵抗値を23℃相対湿度65%の環境下で測定する。そして、この体積抵抗値として、105Ω・cm以上、より好ましくは106Ω・cm以上、特に好ましくは107Ω・cm以上を示すカーボンブラックが好ましい。
The carbon black may preferably have an insulating property.
The carbon black having an insulating property is a carbon black exhibiting an insulating property when the volume resistance as a powder is measured by the following method. This insulating property is based on the fact that an organic compound is present on the surface of the carbon black particle, for example, an organic substance is adsorbed, coated or chemically bonded (grafted) on the surface of the carbon black particle. That is, carbon black is dispersed in propylene glycol monomethyl ether so that the molar ratio of benzyl methacrylate and methacrylic acid is a 70:30 copolymer (weight average molecular weight 30,000) and 20:80 weight ratio. Was applied to a chrome substrate having a thickness of 1.1 mm and 10 cm × 10 cm to prepare a coating film having a dry film thickness of 3 μm, and the coating film was further heated in a hot plate at 220 ° C. for about 5 minutes. Later, a high resistivity meter manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation conforming to JISK6911, Hirestar UP (MCP-HT450) is applied, and the volume resistance value is measured in an environment of 23 ° C. and 65% relative humidity. Carbon black having a volume resistance value of 10 5 Ω · cm or more, more preferably 10 6 Ω · cm or more, and particularly preferably 10 7 Ω · cm or more is preferred.
上述のようなカーボンブラックとして、例えば、特開平11−60988号公報、特開平11−60989号公報、特開平10−330643号公報、特開平11−80583号公報、特開平11−80584号公報、特開平9−124969号公報、特開平9−95625号公報で開示されている樹脂被覆カーボンブラックを使用することができる。 As the carbon black as described above, for example, JP-A-11-60988, JP-A-11-60989, JP-A-10-330634, JP-A-11-80583, JP-A-11-80584, Resin-coated carbon black disclosed in JP-A-9-124969 and JP-A-9-95625 can be used.
チタンブラックと併用する黒着色剤の平均粒子径(平均一次粒子径)は、異物発生の観点、固体撮像素子の製造におけるその歩留まりへの影響の観点から、その平均一次粒子径は小さいことが好ましい。平均一次粒子径が50〜100nmが好ましく、50nm以下がより好ましく、30nm以下が好ましい。平均粒子径は、黒着色剤を適当な基板へ塗布し、走査型電子顕微鏡により観察することにより測定することができる。 The average particle size (average primary particle size) of the black colorant used in combination with titanium black is preferably small from the viewpoint of foreign matter generation and the influence on the yield in the production of a solid-state imaging device. . The average primary particle size is preferably 50 to 100 nm, more preferably 50 nm or less, and preferably 30 nm or less. The average particle diameter can be measured by applying a black colorant to a suitable substrate and observing with a scanning electron microscope.
熱硬化性樹脂組成物中のチタンブラックの含有量は、特に限定されるものではないが、形成される遮光性フィルターの可視域〜赤外域(400〜1,600nm)における、平均透過率が1%以下となることが好ましい。RGB等の色分解フィルターとほぼ同じ膜厚で2.0以上の光学濃度が得られることが好ましい。黒着色剤含有組成物の固形分中のチタンブラックの配合量は、10〜95重量%が好ましく、20〜80重量%がより好ましい。 The content of titanium black in the thermosetting resin composition is not particularly limited, but the average transmittance in the visible region to infrared region (400 to 1,600 nm) of the formed light-shielding filter is 1. % Or less is preferable. It is preferable that an optical density of 2.0 or more is obtained with substantially the same film thickness as a color separation filter such as RGB. The blending amount of titanium black in the solid content of the black colorant-containing composition is preferably 10 to 95% by weight, and more preferably 20 to 80% by weight.
本発明において、チタンブラックとカーボンブラックを併用してもよく、更にチタンブラック、カーボンブラック以外の黒着色剤を更に一種類を併用してもよい。 In the present invention, titanium black and carbon black may be used in combination, and one black coloring agent other than titanium black and carbon black may be used in combination.
併用できる黒着色剤としては、各種公知の黒色顔料や黒色染料を用いることができるが、特に、少量で高い光学濃度を実現できる観点から、酸化鉄、酸化マンガン、グラファイト等が好ましい。 As the black colorant that can be used in combination, various known black pigments and black dyes can be used, and iron oxide, manganese oxide, graphite and the like are particularly preferable from the viewpoint of realizing a high optical density with a small amount.
その他の組成物としては、先述の着色組成物で用いる化合物を適用することができる。 As the other composition, the compound used in the above-described coloring composition can be applied.
[着色熱硬化性組成物の調液]
表1に示すような3種類の着色熱硬化性組成物を調液した。いずれも質量%で調整した。
(着色熱硬化性組成物1)
着色剤)チタンブラック、固形分中比率:58.8質量%
固形分)20.0質量%
硬化性成分)12.0質量%
(着色熱硬化性組成物2)
着色剤)チタンブラックおよびカーボンブラック、混合比率=6:5
固形分中比率:66.0質量%
固形分)20.0質量%
硬化性成分)12.0%
(着色熱硬化性組成物3)
着色剤)カーボンブラック、固形分中比率:62.5質量%
固形分)20.0質量%
硬化性成分)12.0%
[Preparation of colored thermosetting composition]
Three types of colored thermosetting compositions as shown in Table 1 were prepared. All were adjusted with the mass%.
(Colored thermosetting composition 1)
Colorant) Titanium black, solid content ratio: 58.8% by mass
Solid content) 20.0% by mass
Curing component) 12.0% by mass
(Colored thermosetting composition 2)
Colorant) Titanium black and carbon black, mixing ratio = 6: 5
Ratio in solid content: 66.0% by mass
Solid content) 20.0% by mass
Curing component) 12.0%
(Colored thermosetting composition 3)
Colorant) Carbon black, solid content ratio: 62.5% by mass
Solid content) 20.0% by mass
Curing component) 12.0%
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。 Examples of the present invention and comparative examples will be shown below to specifically describe the present invention. However, the present invention is not limited to these examples and comparative examples.
[実施例1]
上記第1実施形態のカラーフィルタ製造工程で、支持体上に第1の着色層(ブルー)を形成し、i線フォトレジスト(FHi622BC:富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を用いてパターニングし、第2の着色層を形成する領域をストライプ状にドライエッチングする。このとき、第1の着色層の幅寸法は1.0μmで形成した。ドライエッチングの条件は、異方性エッチング処理をCF4ガスと,O2ガス,Arガスの混合を用いて処理し、続いて行う等方性エッチング処理をN2ガスとO2ガスの混合ガスを用いて処理した。次にストライプ状の開口部に第2の着色層(レッド)を形成し、第1の着色層上に形成された第2の着色層は、CMP又はエッチバック処理により除去する。第1の着色層同様、第2の着色層の幅寸法は、1.0μmで形成した。CMP処理の場合、研磨剤にシリカ微粒子を分散したスラリーを使用し、スラリー流量150ml/min、ウェハ圧1psi、回転数150rpm、リテーナーリング圧2psiで研磨した。エッチバック処理の場合、N2ガスとO2ガス、Arガスの混合ガスを用いて、圧力1.0Pa、ソースパワー600W、ウェハバイアス500Wの出力条件で行った。
[Example 1]
In the color filter manufacturing process of the first embodiment, a first colored layer (blue) is formed on a support, patterned using an i-line photoresist (FHi622BC: manufactured by Fuji Film Electronics Materials), The region where the colored layer 2 is formed is dry-etched in stripes. At this time, the first colored layer was formed with a width dimension of 1.0 μm. The dry etching is performed by performing anisotropic etching using a mixture of CF 4 gas, O 2 gas, and Ar gas, and subsequently performing isotropic etching using a mixed gas of N 2 gas and O 2 gas. Was processed using. Next, a second colored layer (red) is formed in the stripe-shaped opening, and the second colored layer formed on the first colored layer is removed by CMP or etch back processing. Similar to the first colored layer, the width of the second colored layer was 1.0 μm. In the case of CMP treatment, a slurry in which silica fine particles were dispersed in an abrasive was used, and polishing was performed at a slurry flow rate of 150 ml / min, a wafer pressure of 1 psi, a rotation speed of 150 rpm, and a retainer ring pressure of 2 psi. In the case of the etch-back process, a mixed gas of N 2 gas, O 2 gas, and Ar gas was used under the output conditions of pressure 1.0 Pa, source power 600 W, and wafer bias 500 W.
[ブラックマトリクス形成工程]
次に、i線フォトレジスト(FHi622BC:富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を用いてパターニングし、第1及び第2の着色層を市松模様のアイランド状に残すようにドライエッチングする。このとき、ドライエッチングで形成した黒色遮光層用開口部は画像セルサイズより大きく、その幅寸法は1.2μmで形成した。ドライエッチングの条件は、異方性エッチング処理をCF4ガスと,O2ガス,Arガスの混合を用いて処理した。黒色遮光層用開口部を埋めるように黒色遮光層として、表1の着色剤硬化性組成物1を塗布し、黒色遮光層を形成する。ここで、第1、及び第2のカラーフィルタ層上に残った余分な黒色遮光層は、CMP、もしくはエッチバック処理で除去する。
[Black matrix formation process]
Next, patterning is performed using an i-line photoresist (FHi622BC: manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd.), and dry etching is performed so as to leave the first and second colored layers in a checkered island shape. At this time, the black light shielding layer opening formed by dry etching was larger than the image cell size, and the width dimension was 1.2 μm. The dry etching was performed by performing anisotropic etching using a mixture of CF 4 gas, O 2 gas, and Ar gas. As a black light-shielding layer, the colorant-curable composition 1 shown in Table 1 is applied to fill the black light-shielding layer opening, thereby forming a black light-shielding layer. Here, the excess black light shielding layer remaining on the first and second color filter layers is removed by CMP or etch back processing.
[第2のカラーフィルタアレイ形成工程]
次に、i線フォトレジスト(FHi622BC:富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を用いてパターニングし、市松模様のアイランド状に開口するようにドライエッチングする。ドライエッチングの条件は、塩素ガスと窒素ガスの混合ガスを用いて処理した。このとき、ドライエッチングで形成した第3の着色層用開口部は、1.0μmで形成した。第3の着色層用開口部の側面には、黒色遮光層からなる遮光壁が横幅0.1μmで両サイドに残る。第3の着色層用開口部を埋めるように第3の着色層(グリーン)を形成する。ここで、第1、及び第2のカラーフィルタ層上に残った余分な第3の着色層は、CMP、もしくはエッチバック処理で除去する。以上の工程を経て、画像セルサイズ1.0μmで、寸法0.1μmのブラックマトリックス(黒色遮光壁)を有するカラーフィルタが形成される。
[Second color filter array forming step]
Next, patterning is performed using an i-line photoresist (FHi622BC: manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd.), and dry etching is performed so as to open a checkered island shape. The dry etching was performed using a mixed gas of chlorine gas and nitrogen gas. At this time, the third colored layer opening formed by dry etching was formed at 1.0 μm. On the side surfaces of the third colored layer opening, a light shielding wall made of a black light shielding layer is left on both sides with a width of 0.1 μm. A third colored layer (green) is formed so as to fill the third colored layer opening. Here, the excess third colored layer remaining on the first and second color filter layers is removed by CMP or etchback processing. Through the above steps, a color filter having a black matrix (black light shielding wall) with an image cell size of 1.0 μm and a size of 0.1 μm is formed.
[実施例2]
上記第1実施形態のカラーフィルタ製造工程で、第1の着色層(ブルー)及び第2の着色層(レッド)からなる幅寸法、1.0μmのストライプ状のカラーフィルタアレイを形成した後、市松模様のアイランド状に第1及び第2の着色層を残すようにエッチングし、このエッチングで形成された黒色遮光層用開口部を埋めるように黒色遮光層として、表1の着色剤硬化性組成物2を塗布し、黒色遮光層を形成する。そして、黒色遮光層を市松模様のアイランド状に開口するようにエッチングし、このエッチングで形成された第3の着色層用開口部を埋めるように第3の着色層(グリーン)を形成する。これら以外の条件は上記実施例1と同じであり、画像セルサイズ1.0μmで、寸法0.1μmのブラックマトリックス(黒色遮光壁)を有するカラーフィルタ層が形成される。
[Example 2]
In the color filter manufacturing process of the first embodiment, after forming a stripe-shaped color filter array having a width of 1.0 μm and comprising a first colored layer (blue) and a second colored layer (red), Ichimatsu Etching so as to leave the first and second colored layers in the pattern island shape, and forming a black light-shielding layer to fill the openings for the black light-shielding layer formed by this etching, the colorant-curable composition of Table 1 2 is applied to form a black light shielding layer. Then, the black light-shielding layer is etched so as to open in a checkered island shape, and a third colored layer (green) is formed so as to fill the third colored layer opening formed by this etching. Conditions other than these are the same as in Example 1 above, and a color filter layer having an image cell size of 1.0 μm and a black matrix (black light shielding wall) of 0.1 μm in size is formed.
[実施例3]
上記第1実施形態のカラーフィルタ製造工程で、第1の着色層(ブルー)及び第2の着色層(レッド)からなる幅寸法、1.0μmのストライプ状のカラーフィルタアレイを形成した後、市松模様のアイランド状に第1及び第2の着色層を残すようにエッチングし、このエッチングで形成された黒色遮光層用開口部を埋めるように黒色遮光層として、表1の着色剤硬化性組成物3を塗布し、黒色遮光層を形成する。
[Example 3]
In the color filter manufacturing process of the first embodiment, after forming a stripe-shaped color filter array having a width of 1.0 μm and comprising a first colored layer (blue) and a second colored layer (red), Ichimatsu Etching so as to leave the first and second colored layers in the pattern island shape, and forming a black light-shielding layer to fill the openings for the black light-shielding layer formed by this etching, the colorant-curable composition of Table 1 3 is applied to form a black light shielding layer.
[第2のカラーフィルタアレイ形成工程]
次に、i線フォトレジスト(FHi622BC:富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を用いてパターニングし、市松模様のアイランド状に開口するようにドライエッチングする。ドライエッチングの条件は、CF4 ガスとO2 ガスの混合ガスを用いて処理した。このとき、ドライエッチングで形成した第3の着色層用開口部は、1.0μmで形成した。第3の着色層用開口部の側面には、黒色遮光層からなる遮光壁が横幅0.1μmで両サイドに残る。第3の着色層用開口部を埋めるように第3の着色層(グリーン)を形成する。ここで、第1、及び第2のカラーフィルタ層上に残った余分な第3の着色層は、CMP、もしくはエッチバック処理で除去する。これら以外の条件は上記実施例1と同じであり、以上の工程を経て、画像セルサイズ1.0μmで、寸法0.1μmのブラックマトリックス(黒色遮光壁)を有するカラーフィルタが形成される。
[Second color filter array forming step]
Next, patterning is performed using an i-line photoresist (FHi622BC: manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd.), and dry etching is performed so as to open a checkered island shape. The dry etching was performed using a mixed gas of CF 4 gas and O 2 gas . At this time, the third colored layer opening formed by dry etching was formed at 1.0 μm. On the side surfaces of the third colored layer opening, a light shielding wall made of a black light shielding layer is left on both sides with a width of 0.1 μm. A third colored layer (green) is formed so as to fill the third colored layer opening. Here, the excess third colored layer remaining on the first and second color filter layers is removed by CMP or etchback processing. Conditions other than these are the same as those in the first embodiment. Through the above steps, a color filter having a black matrix (black light shielding wall) with an image cell size of 1.0 μm and a size of 0.1 μm is formed.
[実施例4]
上記第2実施形態のカラーフィルタ製造工程で、支持体上に第1の着色層(グリーン)を形成し、i線フォトレジスト(FHi622BC:富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を用いてパターニングし、第2の着色層を形成する領域を市松模様のアイランド状に残るようにドライエッチングする。このとき、ドライエッチングで形成した黒色遮光層用開口部は画像セルサイズより大きく、その幅寸法は1.2μmで形成した。ドライエッチングの条件は、異方性エッチング処理をCF4ガスと,O2ガス,Arガスの混合を用いて処理し、続いて行う等方性エッチング処理をN2ガスとO2ガスの混合ガスを用いて処理した。黒色遮光層用開口部を埋めるように黒色遮光層として、表1の着色剤硬化性組成物1を塗布し、黒色遮光層を形成する。
[Example 4]
In the color filter manufacturing process of the second embodiment, a first colored layer (green) is formed on a support and patterned using an i-line photoresist (FHi622BC: manufactured by Fuji Film Electronics Materials). The region where the colored layer 2 is formed is dry-etched so as to remain in a checkered island shape. At this time, the black light shielding layer opening formed by dry etching was larger than the image cell size, and the width dimension was 1.2 μm. The dry etching is performed by performing anisotropic etching using a mixture of CF 4 gas, O 2 gas, and Ar gas, and subsequently performing isotropic etching using a mixed gas of N 2 gas and O 2 gas. Was processed using. As a black light-shielding layer, the colorant-curable composition 1 shown in Table 1 is applied to fill the black light-shielding layer opening, thereby forming a black light-shielding layer.
[第2のカラーフィルタアレイ形成工程]
次に、i線フォトレジスト(FHi622BC:富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を用いてパターニングし、市松模様のアイランド状に開口するようにドライエッチングする。ドライエッチングの条件は、塩素ガスと窒素ガスの混合ガスを用いて処理した。このとき、ドライエッチングで形成した第2の着色層用開口部は、幅寸法1.0μmで形成した。第2の着色層用開口部を埋めるように第2の着色層(ブルー)を形成する。さらに、同様の工程で、第3の着色層用開口部をドライエッチングで幅寸法1.0μmで形成し、第3の着色層用開口部を埋めるように第3の着色層(レッド)を形成する。これら以外の条件は上記実施例1と同じであり、以上の工程を経て、画像セルサイズ1.0μmで、寸法0.1μmのブラックマトリックス(黒色遮光壁)を有するカラーフィルタが形成される。
[比較例1]
従来のカラーフィルタ製造工程、すなわち、先にグリーン、ブルー、レッドのカラーフィルタ層を形成した後、カラーフィルタ層上にKrF線フォトレジスト(GKR5303:富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を塗布して、カラーフィルタ層境界を開口するようにパターニングする。開口部は、黒色遮光層(ブラックマトリックス)を形成する部分である。開口部の線幅は0.1μmで形成する。
[Second color filter array forming step]
Next, patterning is performed using an i-line photoresist (FHi622BC: manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd.), and dry etching is performed so as to open a checkered island shape. The dry etching was performed using a mixed gas of chlorine gas and nitrogen gas. At this time, the second colored layer opening formed by dry etching was formed with a width of 1.0 μm. A second colored layer (blue) is formed so as to fill the second colored layer opening. Further, in the same process, the third colored layer opening is formed by dry etching with a width of 1.0 μm, and the third colored layer (red) is formed so as to fill the third colored layer opening. To do. Conditions other than these are the same as those in the first embodiment. Through the above steps, a color filter having a black matrix (black light shielding wall) with an image cell size of 1.0 μm and a size of 0.1 μm is formed.
[Comparative Example 1]
Conventional color filter manufacturing process, that is, after first forming a green, blue, red color filter layer, a KrF line photoresist (GKR5303: manufactured by Fuji Film Electronics Materials) is applied on the color filter layer, Patterning is performed so as to open the color filter layer boundary. The opening is a portion where a black light shielding layer (black matrix) is formed. The line width of the opening is 0.1 μm.
パターニングしたフォトレジストをマスクとして、異方性エッチング処理する。この異方性エッチング処理の際に導入するエッチングガスは、CF4ガス(流量200ml/min)とO2ガス(流量50ml/min)の混合ガスを用いた。続いて行う等方性エッチング処理をO2ガス(流量25ml/min)を用いて処理した。カラーフィルタ層の開口部が完全に除去されるまでのエッチング処理時間として5秒を要した。次に、現像液(MS230C:富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を用いて、パドル現像処理を行い、フォトレジストを除去した。
Anisotropic etching is performed using the patterned photoresist as a mask. As an etching gas introduced in the anisotropic etching process, a mixed gas of CF 4 gas (flow rate 200 ml / min) and O 2 gas (flow
黒色着色剤組成物で、カラーフィルタ層を覆うとともにカラーフィルタ層に形成した開口を埋めるように塗布して黒色遮光層を形成する。そして、カラーフィルタ層上の黒色遮光層をCMP装置で研磨除去する。研磨条件は実施例1と同じであり、全ての工程を経て形成されたブラックマトリックス(黒色遮光壁)を有するカラーフィルタが形成される。 The black colorant composition is applied to cover the color filter layer and fill the opening formed in the color filter layer to form a black light-shielding layer. Then, the black light shielding layer on the color filter layer is polished and removed by a CMP apparatus. The polishing conditions are the same as in Example 1, and a color filter having a black matrix (black light shielding wall) formed through all the steps is formed.
以上の条件で製造したカラーフィルタの評価は以下の表2のようになる。なお、評価方法としては、遮光壁の線幅寸法を測長SEM(日立ハイテクノロジーズ製S−9380II)で測定した。また矩形性は、断面SEM(日立ハイテクノロジーズ製S−4800)を用いて、形状を測定した。評価基準としては、遮光壁が基板に対し80°以上90°以下の形状であれば○、70°以上80°以下であれば△、70°未満であれば×とした。総合評価は、○;良好、△;使用可、×使用不可とした。 Table 2 below shows the evaluation of the color filter manufactured under the above conditions. In addition, as an evaluation method, the line width dimension of the light-shielding wall was measured by length measurement SEM (S-9380II by Hitachi High-Technologies). In addition, the rectangularity was measured using a cross-section SEM (S-4800 manufactured by Hitachi High-Technologies). As evaluation criteria, the light shielding wall was evaluated as ◯ if the light shielding wall had a shape of 80 ° or more and 90 ° or less with respect to the substrate, Δ if it was 70 ° or more and 80 ° or less, and × if it was less than 70 °. The overall evaluation was as follows: ○: Good, Δ: Usable, × Unusable.
以上の条件で製造したカラーフィルタの黒色遮光層(ブラックマトリックス)について、上記表2に示すように、実施例1〜4については、線幅は全て0.1μmまで可能であり、矩形性も実用可能な範囲内であるため、総合評価も良好又は使用可である。よって、実施例1〜4は、フォトレジストの解像度に依存することなく、線幅0.2μm以下の黒色遮光層の形成が可能となり、カラーフィルタのさらなる微細化、薄型化に対応することができる。これに対して、比較例1では、フォトレジスト材料の解像度に依存し、線幅寸法0.2μm以下に形成することが困難であり、矩形性も悪い。また、CMP工程の終点検出層がないため、研磨を停止する終点マージンが小さくなり、歩留まりに影響する。よって、総合評価でも使用不可となっている。 With respect to the black light shielding layer (black matrix) of the color filter manufactured under the above conditions, as shown in Table 2 above, all of the line widths of Examples 1 to 4 can be 0.1 μm, and rectangularity is also practical. Since it is within the possible range, the overall evaluation is good or usable. Therefore, in Examples 1 to 4, it is possible to form a black light shielding layer having a line width of 0.2 μm or less without depending on the resolution of the photoresist, and it is possible to cope with further miniaturization and thinning of the color filter. . On the other hand, in Comparative Example 1, it is difficult to form a line width of 0.2 μm or less depending on the resolution of the photoresist material, and the rectangularity is also poor. In addition, since there is no end point detection layer in the CMP process, the end point margin for stopping polishing is reduced, which affects the yield. Therefore, it cannot be used even in comprehensive evaluation.
10 固体撮像装置
13B B色カラーフィルタ
13G G色カラーフィルタ
13R R色カラーフィルタ
14 ブラックマトリックス
41 支持体
43 第1の着色層
47 第2の着色層
59,91 黒色遮光層用開口部
60 黒色遮光層
63 第3の着色層用開口部
64 第3の着色層
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記3色の着色層を形成する工程群の間に、前記着色層の境界となる箇所を含む領域をドライエッチングして黒色遮光層用開口部を形成し、前記黒色遮光層用開口部に黒着色剤を含有させた黒色遮光層を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 A method for producing a color filter in which three colored layers are arranged on the surface of a substrate,
During the step of forming the three colored layers, the region including the boundary of the colored layer is dry-etched to form a black light shielding layer opening, and the black light shielding layer opening is black. A method for producing a color filter, comprising forming a black light-shielding layer containing a colorant.
第1のカラーフィルタアレイ形成工程で形成された着色層に対して境界となる箇所を含む領域をドライエッチングして黒色遮光層用開口部を形成する黒色遮光層用エッチング工程と、
前記黒色遮光層用開口部を埋めるようにして黒着色剤を含有させた前記黒色遮光層を形成する黒色遮光層形成工程と、
前記黒色遮光層形成工程で形成された前記黒色遮光層に対して、前記着色層の境界となる箇所を残すようにドライエッチングしてカラーフィルタアレイ用開口部を形成し、このカラーフィルタアレイ用開口部に3色の残りの前記着色層を形成する第2のカラーフィルタアレイ形成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の製造方法。 A first color filter array forming step of forming the colored layer of at least one color;
A black light-shielding layer etching step for dry etching a region including a portion serving as a boundary with respect to the colored layer formed in the first color filter array forming step to form a black light-shielding layer opening;
A black light shielding layer forming step of forming the black light shielding layer containing a black colorant so as to fill the opening for the black light shielding layer;
A color filter array opening is formed by dry etching the black light shielding layer formed in the black light shielding layer forming step so as to leave a portion that becomes a boundary of the colored layer. The method for producing a color filter according to claim 1, further comprising: a second color filter array forming step of forming the remaining three color layers in the portion.
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