WO2015005310A1 - 遮光性組成物、遮光膜及びその製造方法 - Google Patents

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WO2015005310A1
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shielding
mass
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浜田 大輔
久保田 誠
哲 村山
嶋田 和人
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富士フイルム株式会社
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    • H01L27/14623Optical shielding

Definitions

  • the present invention relates to a light-shielding composition, a light-shielding film, and a method for producing the same.
  • a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor is provided with a light shielding film for the purpose of preventing noise generation and improving image quality.
  • a composition for forming a light-shielding film for a solid-state imaging device a light-shielding composition containing a black color material such as carbon black or titanium black is known (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 it is disclosed that when the disclosed light-shielding composition is used, a light-shielding film having good coating uniformity and step followability and good high-temperature and high-humidity durability can be formed. .
  • a low-reflective light-shielding film as described above can be formed by a spin coating method having excellent productivity.
  • the inventors of the present invention have studied the reflection characteristics using the light-shielding composition specifically disclosed in Patent Document 1, and satisfy the level that has been conventionally required, but more recently than required. It has been found that it does not meet the high level and needs further improvement.
  • An object of this invention is to provide the light-shielding composition which can form the light-shielding film which shows low reflectivity simply in view of the said situation.
  • Another object of the present invention is to provide a light-shielding film formed using the light-shielding composition and a method for producing the same.
  • the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by using a composition containing a predetermined component, and have completed the present invention. That is, the present inventors have found that the above problem can be solved by the following configuration.
  • a light-shielding composition comprising at least one of light-shielding particles and a light-shielding dye, and (B) a filler having a particle diameter in the range of 100 to 3000 nm, A light-shielding composition having a filler (B) content of 3 to 30% by mass relative to the total solid content in the light-shielding composition.
  • the light-shielding composition according to (1) or (2) further comprising a binder polymer having an acid value of 50 mgKOH / g or less and a weight average molecular weight of 8000 to 50,000.
  • a method for producing a light shielding film comprising a step of spin-coating the light shielding composition according to any one of (1) to (4) to form a light shielding film.
  • (A) contains at least one kind of light-shielding particles and a light-shielding dye, and (B) a filler having a particle diameter in the range of 100 to 3000 nm, A light-shielding film having a filler (B) content of 3 to 30% by mass.
  • (B) contains at least one kind of light-shielding particles and a light-shielding dye, and (B) a filler having a particle diameter in the range of 100 to 3000 nm, A light-shielding film having a filler (B) content of 3 to 30% by mass.
  • the light-shielding film according to (6) wherein the reflectance at a wavelength of 400 to 700 nm is 4% or less.
  • (9) (A) Any one of light-shielding particles and light-shielding dyes, and (C) a light-shielding material containing at least a binder polymer having an acid value of 50 mgKOH / g or less and a weight average molecular weight of 8,000 to 50,000.
  • a sex composition A light-shielding composition having a binder polymer content of 4 to 30% by mass relative to the total solid content in the light-shielding composition.
  • the light-shielding composition which can form easily the light-shielding film which shows low reflectivity by methods, such as a spin coat method, can be provided.
  • the light shielding film formed using this light-shielding composition and its manufacturing method can also be provided.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the solid-state imaging device of 1st Embodiment. It is a disassembled perspective view of the solid-state imaging device of 1st Embodiment. It is sectional drawing which shows the solid-state imaging device of 1st Embodiment. It is sectional drawing which shows the solid-state imaging device of 2nd Embodiment. It is sectional drawing which shows the solid-state imaging device of 3rd Embodiment. It is sectional drawing which shows the solid-state imaging device of 4th Embodiment.
  • one of the features of the present invention is that it includes a predetermined amount of a filler having a predetermined size.
  • a filler having a predetermined size By including a filler having a predetermined size, the surface of the light shielding film can be easily formed even by a simpler method such as spin coating, and a light shielding film having desired reflection characteristics can be obtained.
  • Another feature of the present invention is that a binder polymer exhibiting a predetermined acid value and weight average molecular weight is used. When the binder polymer is used, layer separation is likely to occur between the light-shielding particles and the light-shielding dye, and as a result, a light-shielding film having excellent reflection characteristics can be obtained.
  • a solid-state imaging device 2 includes a CMOS sensor 3 as a solid-state imaging device, a circuit board 4 on which the CMOS sensor 3 is mounted, and a ceramic substrate 5 made of ceramic that holds the circuit board 4. And.
  • the solid-state image pickup device 2 is held on a ceramic substrate 5, an IR cut filter 6 that cuts infrared light (IR) toward the CMOS sensor 3, a photographing lens 7, and a lens holder 8 that holds the photographing lens 7.
  • a holding cylinder 9 that holds the lens holder 8 movably.
  • a CCD sensor or an organic CMOS sensor may be provided instead of the CMOS sensor 3.
  • the ceramic substrate 5 has an opening 5 a into which the CMOS sensor 3 is inserted, has a frame shape, and surrounds the side surface of the CMOS sensor 3.
  • the circuit board 4 on which the CMOS sensor 3 is mounted is fixed to the ceramic substrate 5 with an adhesive (for example, an epoxy adhesive, the same applies hereinafter).
  • an adhesive for example, an epoxy adhesive, the same applies hereinafter.
  • Various circuit patterns are formed on the circuit board 4.
  • a reflection film that reflects infrared light is formed on a plate-like glass or blue glass, and the surface on which the reflection film is formed becomes the incident surface 6a.
  • the IR cut filter 6 is formed in a size slightly larger than the opening 5a, and is fixed to the ceramic substrate 5 with an adhesive so as to cover the opening 5a.
  • a CMOS sensor 3 is disposed behind the photographing lens 7 (downward in FIGS. 2 and 3), and an IR cut filter 6 is disposed between the photographing lens 7 and the CMOS sensor 3. The subject light enters the light receiving surface of the CMOS sensor 3 through the photographing lens 7 and the IR cut filter 6. At this time, the infrared light is cut by the IR cut filter 6.
  • the circuit board 4 is connected to a control unit provided in an electronic device (for example, a digital camera) on which the solid-state imaging device 2 is mounted, and power is supplied from the electronic device to the solid-state imaging device 2.
  • an electronic device for example, a digital camera
  • CMOS sensor 3 a large number of color pixels are two-dimensionally arranged on the light receiving surface, and each color pixel photoelectrically converts incident light and accumulates generated signal charges.
  • a light-shielding film (light-shielding layer) 11 that shields visible light is formed at the end of the incident surface 6a of the IR cut filter 6 over the entire circumference.
  • reflected light (visible light) R1 emitted from the photographing lens 7 and reflected by the front surface (the upper surface in FIGS. 2 and 3) of the ceramic substrate 5 enters the CMOS sensor 3 after being repeatedly reflected and refracted in the apparatus.
  • the reflected light (visible light) R2 reflected from the inner wall surface of the lens holder 8 emitted from the photographing lens 7 enters the CMOS sensor 3, it causes flare and ghost in the photographed image.
  • the light shielding film 11 shields harmful light such as reflected light R ⁇ b> 1 and R ⁇ b> 2 toward the CMOS sensor 3.
  • the light shielding film 11 is applied by, for example, spin coating or spray coating. 2 and 3, the thickness of the light shielding film 11 is exaggerated.
  • the above is one aspect of the solid-state imaging device including the light-shielding film of the present invention, and may be another aspect.
  • composition each component that can be contained in the light-shielding composition (hereinafter also simply referred to as “composition”) used when forming the light-shielding film 11 will be described in detail.
  • group (atomic group) in this specification the description which does not describe substitution and non-substitution includes the thing which has a substituent with the thing which does not have a substituent.
  • the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
  • radiation in the present specification means visible light, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, electron beams, X-rays and the like.
  • the description of the constituent elements described below may be made based on typical embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments.
  • a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
  • (meth) acrylate represents acrylate and methacrylate
  • (meth) acryl represents acryl and methacryl
  • (meth) acryloyl represents acryloyl and methacryloyl.
  • monomer and “monomer” are synonymous.
  • the monomer in the present invention is distinguished from an oligomer and a polymer, and refers to a compound having a mass average molecular weight of 2,000 or less.
  • the polymerizable compound means a compound having a polymerizable group, and may be a monomer or a polymer.
  • the polymerizable group refers to a group that participates in a polymerization reaction.
  • the first embodiment of the light-shielding composition includes (A) any one of light-shielding particles and light-shielding dyes, and (B) at least a filler having a particle diameter in the range of 100 nm to 3000 nm.
  • the said component is explained in full detail.
  • the light-shielding particles and light-shielding dyes used in the present invention (hereinafter collectively referred to as “light-shielding material”) mainly absorb light at 800 to 1200 nm and are used for exposure. It is preferable that the permeability is good.
  • the light-shielding particles and light-shielding dyes in the present invention any of light-shielding particles and light-shielding dyes having absorption at 800 to 1200 nm can be used, but light-shielding particles are preferable from the viewpoint of heat resistance.
  • the light-shielding particles are preferably fine particles, and the particle size showing the maximum value in the particle size distribution is preferably in the range of 5 to 100 nm, more preferably in the range of 5 to 50 nm, and more preferably in the range of 5 to 30 nm. More preferably, it is in the range.
  • the particle diameter is in such a range, the light-shielding particles are less likely to settle due to aging or the like, and the aging stability of the composition of the present invention becomes better.
  • the total content of the light-shielding material in the composition is not particularly limited, but is preferably 30 to 70% by mass, and preferably 40 to 60% by mass with respect to the total solid content in the composition in terms of more excellent reflection characteristics of the light-shielding film. % Is more preferable, and 45 to 55% by mass is even more preferable.
  • the total solid content intends the total mass of components (for example, a light shielding material, a binder polymer, a polymerizable compound, etc.) that can constitute a light shielding film described later, and does not include components that do not constitute a film such as a solvent.
  • the dye that can be used as the light-shielding dye examples include cyanine dyes, phthalocyanine dyes, naphthalocyanine dyes, imonium dyes, aminonium dyes, quinolium dyes, pyrylium dyes, and metal complex dyes such as Ni complex dyes. it can.
  • the light-shielding particles are preferably pigments selected from organic pigments and inorganic pigments from the viewpoint of heat resistance, and inorganic pigments are particularly preferable.
  • inorganic pigments that can be used as light-shielding particles include carbon black, titanium black, tungsten compounds, zinc white, lead white, lithopone, titanium oxide, chromium oxide, iron oxide, precipitated barium sulfate and barite powder, red lead, Iron oxide red, yellow lead, zinc yellow (1 type of zinc yellow, 2 types of zinc yellow), ultramarine blue, prussian blue (potassium ferrocyanide), zircon gray, praseodymium yellow, chrome titanium yellow, chrome green, peacock, Victoria green, bitumen (unrelated to Prussian blue), vanadium zirconium blue, chrome tin pink, ceramic red, salmon pink, etc., and black pigments such as Co, Cr, Cu, Mn, Ru, Fe, Ni, Gold containing one or more metal elements selected from the group consisting of Sn, Ti and Ag Oxides, metal nitrogen compound or a mixture thereof can be used.
  • carbon black, titanium black, titanium oxide, iron oxide, manganese oxide, graphite and the like are preferable from the viewpoint of infrared light shielding properties.
  • at least one of carbon black and titanium black is preferable. It is preferable to contain, especially titanium black.
  • the carbon black As the carbon black, those disclosed in paragraphs [0020] to [0024] of JP-A-2006-301101 can be used.
  • the titanium black is black particles having titanium atoms. Black particles such as low-order titanium oxide and titanium oxynitride are preferred.
  • the surface of titanium black can be modified as necessary for the purpose of improving dispersibility and suppressing aggregation. It can be coated with silicon oxide, titanium oxide, germanium oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, and can also be treated with a water-repellent substance as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-302836. is there.
  • 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), or ultrafine dioxide obtained by high-temperature hydrolysis of titanium tetrachloride.
  • a method of reducing titanium 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, Japanese Patent Laid-Open No.
  • the titanium black is typically titanium black particles, and it is preferable that both the primary particle size and the average primary particle size of each particle are small.
  • the average primary particle diameter is preferably in the range of 10 nm to 45 nm, and more preferably in the range of 12 nm to 20 nm.
  • the particle diameter that is, the particle diameter is a diameter of a circle having an area equal to the projected area of the outer surface of the particle.
  • the projected area of the particles can be obtained by measuring the area obtained by photographing with an electron micrograph and correcting the photographing magnification.
  • the specific surface area of titanium black is not particularly limited. However, since the water repellency after surface treatment of such titanium black with a water repellent becomes a predetermined performance, the value measured by the BET method is usually 5 to 150 m. it is preferably 2 / g, and more preferably in particular 20 ⁇ 100m 2 / g.
  • titanium black examples include titanium black 10S, 12S, 13R, 13M, 13M-C, 13R, 13R-N, 13M-T (trade name: manufactured by Mitsubishi Materials Corporation), Tilack D (trade name: manufactured by Ako Kasei Co., Ltd.) and the like.
  • Titanium black can modify the particle surface as necessary for the purpose of improving dispersibility and suppressing aggregation.
  • coating treatment with silicon oxide, titanium oxide, germanium oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, zirconium oxide or the like is possible, and repellent properties as disclosed in JP-A-2007-302836 are also possible. Treatment with an aqueous material is also possible.
  • the composition of the present invention contains titanium black as a dispersion containing titanium black and Si atoms.
  • titanium black is contained as a dispersion in the composition, and the content ratio (Si / Ti) of Si atoms and Ti atoms in the dispersion is 0.05 to 5 in terms of mass. 0.5 is preferable, and 0.07 to 0.4 is more preferable.
  • the to-be-dispersed bodies include both those in which titanium black is in the state of primary particles and those in the state of aggregates (secondary particles).
  • the Si / Ti of the dispersion is too small, when the light-shielding film using the dispersion is patterned by photolithography or the like, a residue is likely to remain in the removed portion, and the Si / Ti of the dispersion is large. If it is too much, the light shielding ability tends to decrease.
  • the following means can be used. First, a dispersion is obtained by dispersing titanium oxide and silica particles using a disperser, and the mixture is subjected to reduction treatment at a high temperature (for example, 850 to 1000 ° C.), whereby titanium black particles are mainly contained.
  • Titanium black with adjusted Si / Ti can be produced, for example, by the method described in paragraph Nos. [0005] and (6) and paragraph Nos. [0016] to [0021] of JP-A-2008-266045.
  • the present invention by adjusting the content ratio (Si / Ti) of Si atoms and Ti atoms in the dispersion containing titanium black and Si atoms to a suitable range (for example, 0.05 or more), this coverage is achieved.
  • a suitable range for example, 0.05 or more
  • the residue derived from the composition outside the region where the light-shielding film is formed is reduced.
  • a residue contains the component derived from compositions, such as titanium black and a resin component.
  • titanium black is excellent in light shielding properties for light in a wide wavelength range from ultraviolet to infrared, the above-described light shielding film formed using a dispersion containing titanium black and Si atoms is excellent.
  • the content ratio (Si / Ti) of Si atoms to Ti atoms in the dispersion is, for example, the method (2-1) or the method (2-3) described in paragraphs 0054 to 0056 of WO2011 / 049090t. ).
  • the above-described titanium black can be used.
  • complex oxides such as Cu, Fe, Mn, V, Ni, cobalt oxide, iron oxide, carbon black, aniline
  • other colorants an organic pigment, dye, etc.
  • the filler contained in the composition is preferably 100 to 1000 nm, more preferably 100 to 800 nm, and even more preferably 100 to 600 nm in that the particle diameter is 100 to 3000 nm and the reflection characteristics of the light shielding film are more excellent.
  • the particle diameter means an average particle diameter (D50).
  • the particle size (average particle size (D50)) is defined as a particle size having an integrated value of 50% when expressed as an integrated (cumulative) volume percentage. More specifically, in the graph (volume-based particle size distribution) in which the horizontal axis represents the particle diameter and the vertical axis represents the cumulative frequency from the small diameter side, the cumulative value of all particles (100%) from the small diameter side.
  • the particle diameter corresponding to the cumulative value of 50% by volume corresponds to D50.
  • the particle diameter (average particle diameter (D50)) is measured using a dynamic light scattering photometer (trade name DLS7000, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) with the measurement principle being the dynamic light scattering method and the size distribution analysis method being the cumulant method. And / or as a histogram method.
  • the content of the filler in the composition is 3 to 30% by mass with respect to the total solid content in the composition, and is preferably 4 to 16% by mass in terms of more excellent reflection characteristics of the light-shielding film. More preferably, it is ⁇ 16% by mass.
  • the light-shielding film When the filler content is less than 3% by mass, the light-shielding film has poor reflection characteristics, and when it exceeds 30% by mass, the light-shielding film has poor light-shielding characteristics.
  • the total solid content means the total mass of components constituting a light shielding film described later, and does not include a solvent. Further, different materials are used for the filler and the light shielding particles.
  • any of an organic filler, an inorganic filler, an inorganic-organic composite filler, and the like may be used, and two or more of these may be mixed and used.
  • the organic filler include synthetic resin particles, natural polymer particles, and the like, and preferably acrylic resin, polyethylene, polypropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethyleneimine, polystyrene, polyurethane, polyurea, polyester, polyamide, polyimide, Resin particles such as carboxymethyl cellulose, gelatin, starch, chitin, and chitosan, and more preferably resin particles such as acrylic resin, polyethylene, polypropylene, and polystyrene.
  • Inorganic fillers include metals and metal compounds such as oxides, composite oxides, hydroxides, carbonates, sulfates, silicates, phosphates, nitrides, carbides, sulfides and at least two of these.
  • Specific examples of the composites include silica, mica compound, glass, zinc oxide, alumina, zircon oxide, tin oxide, potassium titanate, strontium titanate, aluminum borate, magnesium oxide, magnesium borate, water
  • Two or more composite products, such as Kutomo like such as Kutomo like.
  • silica mica compound, glass, alumina, potassium titanate, strontium titanate, aluminum borate, magnesium oxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, calcium silicate, magnesium silicate, calcium phosphate, calcium sulfate and the like can be mentioned.
  • inorganic fillers silica is preferred.
  • Specific examples of the inorganic filler include SO-C1 (particle diameter 250 nm) manufactured by Admatechs Co., Ltd., silica filler (SO-C2 manufactured by Admatechs Co., Ltd.) (particle diameter 500 nm), silica filler (Admatechs).
  • silica filler manufactured by Admatechs Corporation, SO-C5 (particle diameter 1600 nm), and the like.
  • the shape of the filler include a fiber shape, a needle shape, a plate shape, a spherical shape, a tetrapot shape, and a balloon shape. Of these, the preferable one is spherical.
  • components other than the light-shielding material and the filler may be contained.
  • Polymerization inhibitors, adhesion improvers, surfactants and the like will be described in detail.
  • the composition of the present invention may further contain a binder polymer as necessary for the purpose of improving the film properties.
  • the acid value of the binder polymer used is preferably 50 mgKOH / g or less, more preferably 20 to 50 mgKOH / g, still more preferably 20 to 40 mgKOH / g. If it is the said range, the reflective characteristic of a light shielding film will be more excellent.
  • the lower limit of the acid value is not particularly limited, but is preferably 20 mgKOH / g or more from the viewpoint of lithography performance.
  • the acid value of a binder polymer 30 mgKOH / g or less is also preferable.
  • the acid value (unit: mg KOH / g) of the binder polymer is the amount (mg) of potassium hydroxide (KOH) necessary to neutralize 1 g of the binder polymer.
  • the acid value in the present invention refers to a value measured by the method of Section 11.1 of JIS K 5407 (1990).
  • the weight average molecular weight of the binder polymer is preferably 8000 to 50000, and more preferably 8000 to 30000. If it is the said range, the reflective characteristic of a light shielding film will be more excellent.
  • a weight average molecular weight of a binder polymer 20000 or less is preferable and 15000 or less is more preferable.
  • the measurement method of the weight average molecular weight of the binder polymer is, for example, HPC-8220GPC (manufactured by Tosoh Corporation), guard column: TSKguardcolumn SuperHZ-L, column: TSKgel SuperHZM-M, TSKgel SuperHZ4000, TSKgel SuperHZ2000, TSKgel Super 10 ⁇ l of a tetrahydrofuran solution having a sample concentration of 0.1% by mass is injected at 40 ° C., tetrahydrofuran is flowed at a flow rate of 0.35 ml per minute as an elution solvent, and the sample peak is detected by an RI detector.
  • the weight average molecular weight is calculated using a calibration curve prepared using standard polystyrene.
  • the binder polymer may have a polymerizable group (for example, (meth
  • a linear organic polymer is preferably used as the binder polymer.
  • a linear organic polymer a known one can be arbitrarily used.
  • a linear organic polymer that is soluble or swellable in water or alkaline water is selected in order to enable water development or alkaline water (preferably weak alkaline water) development.
  • the linear organic polymer is selected and used not only as a film forming agent but also according to a developer (developer) made of water, alkaline water, or an organic solvent. For example, when a water-soluble organic polymer is used, water development becomes possible.
  • linear organic polymers examples include radical polymers having a carboxylic acid group in the side chain, such as JP-A-59-44615, JP-B-54-34327, JP-B-58-12777, and JP-B-54. No. 25957, JP-A-54-92723, JP-A-59-53836, JP-A-59-71048, that is, a resin obtained by homopolymerizing or copolymerizing a monomer having a carboxyl group, Resins in which acid anhydride units are hydrolyzed, half-esterified or half-amidated, or epoxy acrylate modified with unsaturated monocarboxylic acid and acid anhydride, etc. Is mentioned.
  • Examples of monomers having a carboxyl group include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, 4-carboxylstyrene, and examples of monomers having an acid anhydride include maleic anhydride.
  • An acid etc. are mentioned.
  • an acidic cellulose derivative having a carboxylic acid group in the side chain is also exemplified.
  • those obtained by adding a cyclic acid anhydride to a polymer having a hydroxyl group are useful.
  • Japanese Patent Publication No. 7-2004 Japanese Patent Publication No. 7-120041, Japanese Patent Publication No. 7-120042, Japanese Patent Publication No. 8-12424, Japanese Patent Publication No.
  • Urethane binder polymers containing acid groups described in Japanese Patent No. 271741 and Japanese Patent Application No. 10-116232 are very excellent in strength and advantageous in terms of suitability for low exposure.
  • the acetal-modified polyvinyl alcohol-based binder polymer having an acid group described in European Patent Nos. 993966, 120204000, and 2001-318463 has an excellent balance of film strength and developability. It is preferable.
  • polyvinyl pyrrolidone, polyethylene oxide, and the like are useful as the water-soluble linear organic polymer.
  • alcohol-soluble nylon, polyether of 2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) propane and epichlorohydrin are also useful.
  • binder polymers may be any of random polymers, block polymers, graft polymers and the like.
  • the binder polymer can be synthesized by a conventionally known method. Examples of the solvent used in the synthesis include tetrahydrofuran, ethylene dichloride, cyclohexanone, and the like. These solvents are used alone or in combination of two or more. Examples of the radical polymerization initiator used when the binder polymer is synthesized include known compounds such as an azo initiator and a peroxide initiator.
  • an alkali-soluble resin having a double bond in the side chain as the binder polymer, both the curability of the exposed area and the alkali developability of the unexposed area can be improved.
  • the alkali-soluble resin having a double bond in the side chain has a non-image area removability by having an acid group for making the resin alkali-soluble in the structure and at least one unsaturated double bond. Improve various performances.
  • a resin having such a structure is described in detail in JP-A No. 2003-262958, and the resin described therein can be used as a binder polymer.
  • a cardo resin can be used, which is selected from the group consisting of epoxy resin, polyester resin, polycarbonate resin, acrylic resin, polyether resin, polyamide resin, polyurea resin, and polyimide resin, and a fluorene skeleton.
  • a cardo resin having is preferred.
  • the cardo resin refers to a resin having a cardo structure (a skeleton structure in which two cyclic structures are bonded to a quaternary carbon atom constituting the cyclic structure) in the molecule. More specifically, compounds described in paragraphs [0046] to [0057] of JP2011-170334A can be used.
  • the content of the binder polymer in the composition is 4 to 30% by mass with respect to the total solid content in the composition in that the reflection characteristics of the light shielding film are more excellent. It is preferably 7 to 30% by mass, more preferably 15 to 25% by mass.
  • the composition may contain a dispersant in order to improve the dispersion stability of the light-shielding material (particularly, light-shielding particles) and filler (hereinafter, both are also collectively referred to as “dispersoid”).
  • the dispersant is preferably a polymer compound dispersant, more preferably a polymer compound having a structural unit having a graft chain and a hydrophobic structural unit different from the structural unit having a graft chain.
  • the dispersant examples include a polymer dispersant [for example, polyamidoamine and its salt, polycarboxylic acid and its salt, high molecular weight unsaturated acid ester, modified polyurethane, modified polyester, modified poly (meth) acrylate, (meth). Acrylic copolymer, naphthalenesulfonic acid formalin condensate], polyoxyethylene alkyl phosphate ester, polyoxyethylene alkylamine, alkanolamine, and pigment derivatives.
  • the polymer dispersant can be further classified into a linear polymer, a terminal-modified polymer, a graft polymer, and a block polymer from the structure thereof.
  • the dispersant acts to adsorb on the surface of the dispersoid and prevent reagglomeration. Therefore, a terminal-modified polymer, a graft polymer, and a block polymer having an anchor site to these surfaces can be cited as preferred structures. On the other hand, the adsorptivity of the dispersant to these can be promoted by modifying the surface of titanium black or the above-described dispersion material containing titanium black and Si atoms.
  • the dispersant preferably has a structural unit having a graft chain.
  • structural unit is synonymous with “repeating unit”.
  • a dispersant having such a structural unit having a graft chain has excellent dispersibility of the dispersoid and dispersion stability after the lapse of time because it has an affinity for the solvent by the graft chain.
  • the composition since the composition has an affinity with a polymerizable compound or other resin that can be used in combination due to the presence of the graft chain, a residue is hardly generated by alkali development.
  • the graft chain preferably has a number of atoms excluding hydrogen atoms in the range of 40 to 10,000, more preferably a number of atoms excluding hydrogen atoms of 50 to 2000, and atoms excluding hydrogen atoms. More preferably, the number is from 60 to 500.
  • the graft chain means from the base of the main chain of the copolymer (the atom bonded to the main chain in a group branched from the main chain) to the end of the group branched from the main chain.
  • the graft chain preferably has a polymer structure, and examples of such a polymer structure include a polyacrylate structure (for example, a poly (meth) acrylic structure), a polyester structure, a polyurethane structure, a polyurea structure, a polyamide structure, and Examples thereof include a polyether structure.
  • the graft chain has at least one selected from the group consisting of a polyester structure, a polyether structure and a polyacrylate structure in order to improve the interaction between the graft site and the solvent and thereby increase the dispersibility.
  • a graft chain having at least one of a polyester structure and a polyether structure is more preferable.
  • the structure of the macromonomer having such a polymer structure as a graft chain is not particularly limited as long as it has a substituent capable of reacting with the polymer main chain, but preferably a reactive double bond group is formed.
  • the macromonomer which has can be used conveniently.
  • AA-6 (trade name, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.), AA-10 (product) Name, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.), AB-6 (trade name, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.), AS-6 (trade name, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.), AN-6 (trade name, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.) Co., Ltd.), AW-6 (trade name, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.), AA-714 (trade name, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.), AY-707 (trade name, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.), AY-714 (trade name, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.), AK-5 (trade name, manufactured by Toa Gosei Co.
  • AA-6 (trade name, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.), AA-10 (trade name, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.), AB-6 (trade name, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.) AS-6 (trade name, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.), AN-6 (trade name, manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.), Bremer PME-4000 (trade name, manufactured by NOF Corporation), and the like.
  • the dispersant preferably includes a structural unit represented by any one of the following formulas (1) to (4) as a structural unit having a graft chain, and includes the following formula (1A), the following formula (2A), It is more preferable to include a structural unit represented by any one of the formula (3A), the following formula (3B), and the following formula (4).
  • W 1 , W 2 , W 3 , and W 4 each independently represent an oxygen atom or NH.
  • W 1 , W 2 , W 3 , and W 4 are preferably oxygen atoms.
  • X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , and X 5 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
  • X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , and X 5 are preferably each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and each independently represents hydrogen.
  • An atom or a methyl group is more preferable, and a methyl group is particularly preferable.
  • Y 1 , Y 2 , Y 3 , and Y 4 each independently represent a divalent linking group, and the linking group is not particularly limited in structure.
  • Specific examples of the divalent linking group represented by Y 1 , Y 2 , Y 3 , and Y 4 include the following (Y-1) to (Y-21) linking groups.
  • a and B represent binding sites with the left end group and the right end group in Formulas (1) to (4), respectively. Of the structures shown below, (Y-2) or (Y-13) is more preferable because of the ease of synthesis.
  • Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 each independently represent a monovalent organic group.
  • the structure of the organic group is not particularly limited, specifically, an alkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, a heteroaryloxy group, an alkylthioether group, an arylthioether group, a heteroarylthioether group, and an amino group Etc.
  • the organic group represented by Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 those having a steric repulsion effect are particularly preferable from the viewpoint of improving dispersibility, and each independently has 5 to 24 carbon atoms.
  • a branched alkyl group having 5 to 24 carbon atoms or a cyclic alkyl group having 5 to 24 carbon atoms is particularly preferable.
  • n, m, p, and q are each an integer of 1 to 500.
  • j and k each independently represent an integer of 2 to 8.
  • J and k in the formulas (1) and (2) are preferably integers of 4 to 6 and most preferably 5 from the viewpoints of dispersion stability and developability.
  • R 3 represents a branched or straight chain alkylene group, preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and more preferably an alkylene group having 2 or 3 carbon atoms.
  • p is 2 to 500, a plurality of R 3 may be the same or different from each other.
  • R 4 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, and the monovalent organic group is not particularly limited in terms of structure.
  • R 4 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group, and more preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the alkyl group may be a linear alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, or a cyclic alkyl group having 5 to 20 carbon atoms.
  • a linear alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is more preferable, and a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is particularly preferable.
  • a plurality of X 5 and R 4 present in the graft copolymer may be the same or different from each other.
  • the structural units represented by the formulas (1) to (4) are preferably contained in a range of 10% to 90%, in terms of mass, with respect to the total mass of the dispersant, 30% to 70%. It is more preferable that it is contained in the range of%.
  • the structural units represented by the formulas (1) to (4) are included within this range, the dispersoid has high dispersibility and good developability when forming the light-shielding film.
  • a dispersing agent can have the structural unit which has a graft chain from which 2 or more types of structures differ. That is, the dispersing agent molecule may contain structural units represented by the formulas (1) to (4) having different structures, and in the formulas (1) to (4), n, m, When p and q each represent an integer of 2 or more, in the formula (1) and the formula (2), j and k may contain different structures in the side chain, and the formula (3) and the formula In (4), a plurality of R 3 , R 4 and X 5 present in the molecule may be the same or different from each other.
  • the structural unit represented by the formula (1) is more preferably a structural unit represented by the following formula (1A) from the viewpoint of dispersion stability and developability.
  • the structural unit represented by the formula (2) is more preferably a structural unit represented by the following formula (2A) from the viewpoint of dispersion stability and developability.
  • X 1, Y 1, Z 1 and n are as defined X 1, Y 1, Z 1 and n in Formula (1), and preferred ranges are also the same.
  • X 2, Y 2, Z 2 and m are as defined X 2, Y 2, Z 2 and m in the formula (2), and preferred ranges are also the same.
  • the structural unit represented by the formula (3) is more preferably a structural unit represented by the following formula (3A) or (3B) from the viewpoints of dispersion stability and developability.
  • the dispersant has a structural unit represented by the formula (1A) as a structural unit having a graft chain.
  • the structural unit having a graft chain is preferably contained in a range of 10% to 90%, more preferably in a range of 30% to 70% with respect to the total mass of the dispersant in terms of mass. preferable.
  • the structural unit having a graft chain is contained within this range, the dispersoid has high dispersibility, and the developability when forming the light-shielding film is good.
  • the dispersant preferably has a hydrophobic structural unit that is different from the structural unit having a graft chain (that is, does not correspond to the structural unit having a graft chain).
  • the hydrophobic structural unit is a structural unit having no acid group (for example, carboxylic acid group, sulfonic acid group, phosphoric acid group, phenolic hydroxyl group, etc.).
  • the hydrophobic structural unit is preferably a structural unit derived from (corresponding to) a compound (monomer) having a ClogP value of 1.2 or more, more preferably derived from a compound having a ClogP value of 1.2 to 8. A structural unit. Thereby, the effect of this invention can be expressed more reliably.
  • the dispersant preferably has one or more structural units selected from structural units derived from monomers represented by the following general formulas (i) to (iii) as hydrophobic structural units.
  • R 1 , R 2 , and R 3 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom (eg, fluorine, chlorine, bromine, etc.), or a carbon atom number of 1 to 6
  • An alkyl group for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group; the same shall apply hereinafter).
  • R 1 , R 2 , and R 3 are more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and most preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 2 and R 3 are particularly preferably a hydrogen atom.
  • X represents an oxygen atom (—O—) or an imino group (—NH—), and is preferably an oxygen atom.
  • L is a single bond or a divalent linking group.
  • the divalent linking group a divalent aliphatic group (for example, alkylene group, substituted alkylene group, alkenylene group, substituted alkenylene group, alkynylene group, substituted alkynylene group), divalent aromatic group (for example, arylene group) , Substituted arylene groups), divalent heterocyclic groups, and oxygen atoms (—O—), sulfur atoms (—S—), imino groups (—NH—), substituted imino groups (—NR 31 —, R 31 is an aliphatic group, aromatic group or heterocyclic group) or a combination with a carbonyl group (—CO—).
  • the divalent aliphatic group may have a cyclic structure or a branched structure.
  • the number of carbon atoms in the aliphatic group is preferably 1-20, more preferably 1-15, still more preferably 1-10.
  • the aliphatic group may be an unsaturated aliphatic group or a saturated aliphatic group, but is preferably a saturated aliphatic group.
  • the aliphatic group may have a substituent. Examples of the substituent include a halogen atom, an aromatic group and a heterocyclic group.
  • the number of carbon atoms of the divalent aromatic group is preferably 6 to 20, more preferably 6 to 15, and most preferably 6 to 10.
  • the aromatic group may have a substituent.
  • the substituent examples include a halogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, and a heterocyclic group.
  • the divalent heterocyclic group preferably has a 5-membered or 6-membered ring as the heterocycle.
  • Another heterocyclic ring, an aliphatic ring or an aromatic ring may be condensed with the heterocyclic ring.
  • the heterocyclic group may have a substituent.
  • substituents include halogen atoms, hydroxy groups, oxo groups ( ⁇ O), thioxo groups ( ⁇ S), imino groups ( ⁇ NH), substituted imino groups ( ⁇ N—R 32 , where R 32 is a fatty acid Aromatic group, aromatic group or heterocyclic group), aliphatic group, aromatic group and heterocyclic group.
  • L is preferably a single bond, an alkylene group or a divalent linking group containing an oxyalkylene structure.
  • the oxyalkylene structure is more preferably an oxyethylene structure or an oxypropylene structure.
  • L may contain a polyoxyalkylene structure containing two or more oxyalkylene structures.
  • the polyoxyalkylene structure is preferably a polyoxyethylene structure or a polyoxypropylene structure.
  • the polyoxyethylene structure is represented by — (OCH 2 CH 2 ) n—, where n is preferably an integer of 2 or more, and more preferably an integer of 2 to 10.
  • Z includes aliphatic groups (eg, alkyl groups, substituted alkyl groups, unsaturated alkyl groups, substituted unsaturated alkyl groups), aromatic groups (eg, arylene groups, substituted arylene groups), heterocyclic groups, and Oxygen atom (—O—), sulfur atom (—S—), imino group (—NH—), substituted imino group (—NR 31 —, where R 31 is an aliphatic group, aromatic group or heterocyclic group) Or a combination with a carbonyl group (—CO—) and the like can be mentioned.
  • the aliphatic group may have a cyclic structure or a branched structure.
  • the number of carbon atoms in the aliphatic group is preferably 1-20, more preferably 1-15, still more preferably 1-10.
  • a ring assembly hydrocarbon group and a bridged cyclic hydrocarbon group are included.
  • the ring assembly hydrocarbon group include a bicyclohexyl group, a perhydronaphthalenyl group, and a biphenyl. Group, 4-cyclohexylphenyl group and the like.
  • bridged cyclic hydrocarbon ring for example, bicyclic such as pinane, bornane, norpinane, norbornane, bicyclooctane ring (bicyclo [2.2.2] octane ring, bicyclo [3.2.1] octane ring, etc.)
  • Hydrocarbon rings and tricyclic hydrocarbon rings such as homobredan, adamantane, tricyclo [5.2.1.02,6] decane, tricyclo [4.3.1.12,5] undecane ring, tetracyclo [4 4.0.12, 5.17,10] dodecane, tetracyclic hydrocarbon rings such as perhydro-1,4-methano-5,8-methanonaphthalene ring, and the like.
  • the bridged cyclic hydrocarbon ring includes a condensed cyclic hydrocarbon ring such as perhydronaphthalene (decalin), perhydroanthracene, perhydrophenanthrene, perhydroacenaphthene, perhydrofluorene, perhydroindene, perhydroindene.
  • a condensed ring in which a plurality of 5- to 8-membered cycloalkane rings such as a phenalene ring are condensed is also included.
  • the aliphatic group is preferably a saturated aliphatic group rather than an unsaturated aliphatic group. Further, the aliphatic group may have a substituent. Examples of the substituent include a halogen atom, an aromatic group, and a heterocyclic group. However, the aliphatic group does not have an acid group as a substituent.
  • the number of carbon atoms in the aromatic group is preferably 6 to 20, more preferably 6 to 15, and most preferably 6 to 10.
  • the aromatic group may have a substituent.
  • the substituent include a halogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, and a heterocyclic group.
  • the aromatic group does not have an acid group as a substituent.
  • the heterocyclic group preferably has a 5-membered or 6-membered ring as the heterocycle. Another heterocyclic ring, an aliphatic ring or an aromatic ring may be condensed with the heterocyclic ring.
  • the heterocyclic group may have a substituent.
  • substituents include halogen atoms, hydroxy groups, oxo groups ( ⁇ O), thioxo groups ( ⁇ S), imino groups ( ⁇ NH), substituted imino groups ( ⁇ N—R 32 , where R 32 is a fatty acid Aromatic group, aromatic group or heterocyclic group), aliphatic group, aromatic group and heterocyclic group. However, the heterocyclic group does not have an acid group as a substituent.
  • R 4 , R 5 , and R 6 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom (eg, fluorine, chlorine, bromine, etc.), or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, Z or -LZ is represented.
  • L and Z are as defined above.
  • R 4 , R 5 and R 6 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom.
  • R 1 , R 2 , and R 3 are a hydrogen atom or a methyl group, and L includes an alkylene group or an oxyalkylene structure 2
  • a compound in which X is an oxygen atom or an imino group and Z is an aliphatic group, a heterocyclic group or an aromatic group is preferable.
  • R 1 is a hydrogen atom or a methyl group
  • L is an alkylene group
  • Z is an aliphatic group, a heterocyclic group or an aromatic group.
  • a compound in which Y is a methine group is preferred.
  • R 4 , R 5 , and R 6 are a hydrogen atom or a methyl group, and Z is an aliphatic group, a heterocyclic group, or an aromatic group. Certain compounds are preferred.
  • Examples of typical monomers represented by the formulas (i) to (iii) include radical polymerizable compounds selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, styrenes, and the like. Specific examples of the radical polymerizable compound include the definitions described in paragraphs 0069 to 0071 of JP2010-106268A (paragraphs 0113 to 0114 of the corresponding US Patent Application Publication No. 2011-0124824). The contents of which are incorporated herein.
  • methacrylic acid esters and styrenes are preferably used, and benzyl methacrylate, t-butyl methacrylate, 4-t-butylphenyl methacrylate are particularly preferably used.
  • the following compounds are exemplified as the compound containing a heterocyclic group.
  • the hydrophobic structural unit is preferably contained in a range of 10% to 90% and more preferably in a range of 20% to 80% with respect to the total mass of the dispersant in terms of mass.
  • the dispersant can introduce functional groups that can interact with the dispersoid.
  • the dispersant preferably further includes a structural unit having a functional group capable of forming an interaction with the dispersoid. Examples of the functional group capable of forming an interaction with the dispersoid include an acid group, a basic group, a coordination group, and a reactive functional group.
  • the dispersant has an acid group, a basic group, a coordinating group, or a reactive functional group
  • a structural unit having an acid group, a structural unit having a basic group, and a coordinating group respectively. It is preferable to have a structural unit having or a reactive structural unit.
  • the dispersant further has an alkali-soluble group such as a carboxylic acid group as the acid group, developability for pattern formation by alkali development can be imparted to the dispersant. That is, by introducing an alkali-soluble group into the dispersant, the dispersant has alkali solubility.
  • a polymerizable composition containing such a composition has excellent light-shielding properties in the exposed area, and the alkali developability in the unexposed area is improved.
  • the structural unit having an alkali-soluble group as an acid group may be the same structural unit as the above-described structural unit having a graft chain or a different structural unit. Is a structural unit different from the hydrophobic structural unit described above (that is, does not correspond to the hydrophobic structural unit described above).
  • the acid group that is a functional group capable of forming an interaction with the dispersoid examples include a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a phenolic hydroxyl group.
  • the carboxylic acid group, the sulfonic acid group, Among the phosphoric acid groups at least one kind, and particularly preferred is a carboxylic acid group that has good adsorbability on the dispersoid and has high dispersibility. That is, the dispersant preferably further has a structural unit having at least one of a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group.
  • the dispersant may have one or more structural units having an acid group.
  • the dispersant may or may not contain a structural unit having an acid group, but when it is contained, the content of the structural unit having an acid group is preferably in terms of mass with respect to the total mass of the dispersant. Is from 5 to 80%, more preferably from 10 to 60% from the viewpoint of suppressing damage to the image strength due to alkali development.
  • Examples of the basic group that is a functional group capable of forming an interaction with the dispersoid include a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a heterocyclic ring containing an N atom, and an amide group. Among them, particularly preferred is a tertiary amino group which has good adsorption power to titanium black and high dispersibility.
  • the dispersant may have one or more of these basic groups.
  • the dispersant may or may not contain a structural unit having a basic group, but when it is contained, the content of the structural unit having a basic group is based on the total mass of the dispersant in terms of mass. Preferably, the content is 0.01 to 50%, and more preferably 0.01 to 30% from the viewpoint of inhibiting the developability inhibition.
  • Examples of the coordinating group which is a functional group capable of forming an interaction with the dispersoid, and the reactive functional group include an acetylacetoxy group, a trialkoxysilyl group, an isocyanate group, an acid anhydride, and an acid chloride. Is mentioned. Particularly preferred is an acetylacetoxy group having good adsorbing power to the dispersoid and high dispersibility.
  • the dispersant may have one or more of these groups.
  • the dispersant may or may not contain a structural unit having a coordinating group or a structural unit having a reactive functional group, but when it is contained, the content of these structural units is the mass. In terms of conversion, it is preferably 10 to 80% with respect to the total mass of the dispersing agent, and more preferably 20 to 60% from the viewpoint of inhibiting developability inhibition.
  • the manner in which these functional groups are introduced is not particularly limited. It is preferable to have one or more structural units selected from structural units derived from monomers represented by the following general formulas (iv) to (vi).
  • R 11 , R 12 , and R 13 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom (eg, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, etc.), or a carbon atom It represents an alkyl group having a number of 1-6.
  • R 11 , R 12 and R 13 are more preferably each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, most preferably Are each independently a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 12 and R 13 are each particularly preferably a hydrogen atom.
  • X 1 in the general formula (iv) represents an oxygen atom (—O—) or an imino group (—NH—), and is preferably an oxygen atom.
  • Y in the general formula (v) represents a methine group or a nitrogen atom.
  • L 1 represents a single bond or a divalent linking group.
  • the divalent linking group include a divalent aliphatic group (for example, an alkylene group, a substituted alkylene group, an alkenylene group, a substituted alkenylene group, an alkynylene group, and a substituted alkynylene group), a divalent aromatic group ( For example, an arylene group and a substituted arylene group), a divalent heterocyclic group and an oxygen atom (—O—), a sulfur atom (—S—), an imino group (—NH—), a substituted imino bond (—NR) 31′- , where R 31 ′ is an aliphatic group, aromatic group or heterocyclic group) or a combination with one or more of carbonyl bonds (—CO—).
  • a divalent aliphatic group for example, an alkylene group, a substituted alkylene group, an alkenylene group, a substituted alkenylene group, an
  • a bivalent aliphatic group a bivalent aromatic group, and a bivalent heterocyclic group is synonymous with the definition of each group represented by L mentioned above.
  • a preferred embodiment of the L 1 has the same meaning as the preferred embodiment of L as described above.
  • Z 1 represents a functional group capable of forming an interaction with the dispersoid other than the graft site, and is preferably a carboxylic acid group or a tertiary amino group.
  • a carboxylic acid group is more preferable.
  • R 14 , R 15 , and R 16 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom (eg, fluorine, chlorine, bromine, etc.), an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, — Z 1 or -L 1 -Z 1 is represented.
  • L 1 and Z 1 are the same meaning as L 1 and Z 1 in the above, it is the preferable examples.
  • R 14 , R 15 and R 16 are each independently preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom.
  • R 11 , R 12 , and R 13 are each independently a hydrogen atom or a methyl group, and L 1 is an alkylene group or an oxyalkylene structure.
  • a compound in which X is an oxygen atom or an imino group and Z is a carboxylic acid group is preferable.
  • R 11 is a hydrogen atom or a methyl group
  • L 1 is an alkylene group
  • Z 1 is a carboxylic acid group
  • Y is methine.
  • Compounds that are groups are preferred.
  • R 14 , R 15 and R 16 are each independently a hydrogen atom or a methyl group, L is a single bond or an alkylene group, and Z A compound in which is a carboxylic acid group is preferred.
  • the monomer represented by the general formula (iv) to the general formula (vi)
  • the monomer include a reaction product of methacrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, a compound having an addition polymerizable double bond and a hydroxyl group in the molecule (for example, 2-hydroxyethyl methacrylate) and succinic anhydride.
  • a reaction product of a compound having an addition polymerizable double bond and a hydroxyl group in the molecule and a phthalic anhydride a reaction product of a compound having an addition polymerizable double bond and a hydroxyl group in the molecule and a tetrahydroxyphthalic anhydride, a molecule
  • a reaction product of a compound having an addition polymerizable double bond and hydroxyl group and trimellitic anhydride a reaction product of a compound having an addition polymerizable double bond and hydroxyl group in the molecule and pyromellitic anhydride, acrylic acid, acrylic Acid dimer, acrylic acid oligomer, maleic acid, itaconic acid, fumaric acid, 4-vinylbenzoic acid, vinylphenol, 4-hydroxyphenyl methacrylate And the like.
  • the content of the functional group capable of forming an interaction with the dispersoid is 0.05 mass with respect to the total mass of the dispersant from the viewpoint of interaction with the dispersoid, dispersion stability, and permeability to the developer. % To 90% by mass, preferably 1.0% to 80% by mass, more preferably 10% to 70% by mass.
  • the dispersant forms an interaction with the structural unit having a graft chain, the hydrophobic structural unit, and the dispersoid as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • other structural units having various functions for example, structural units having functional groups having affinity with the dispersion medium used in the dispersion.
  • examples of such other structural units include structural units derived from radically polymerizable compounds selected from acrylonitriles, methacrylonitriles, and the like.
  • the content thereof is preferably 0 to 80% based on the total mass of the dispersant in terms of mass, in particular. Preferably, it is 10 to 60%. When the content is in the above range, sufficient pattern formability is maintained.
  • the acid value of the dispersant is preferably in the range of 0 to 160 mgKOH / g, more preferably in the range of 10 to 140 mgKOH / g, and still more preferably in the range of 20 to 120 mgKOH / g.
  • the acid value of the dispersant is preferably more than 30 mgKOH / g. If the acid value of the dispersant is 160 mgKOH / g or less, pattern peeling during development when forming the light-shielding film can be more effectively suppressed. Moreover, if the acid value of a dispersing agent is 10 mgKOH / g or more, alkali developability will become more favorable.
  • the acid value of the dispersant is 20 mgKOH / g or more, the sedimentation of the dispersion containing titanium black or titanium black and Si atoms can be further suppressed, and the number of coarse particles can be further reduced. The stability over time can be further improved.
  • the acid value of the dispersant can be calculated, for example, from the average content of acid groups in the dispersant.
  • resin which has a desired acid value can be obtained by changing content of the structural unit containing the acid group in a dispersing agent.
  • the weight average molecular weight of the dispersant is preferably 4,000 or more and 300,000 or less as a polystyrene conversion value by GPC method from the viewpoint of pattern peeling inhibition during development and developability when forming a light shielding film. 5,000 or more and 200,000 or less, more preferably 6,000 or more and 100,000 or less, and particularly preferably 10,000 or more and 50,000 or less.
  • the weight average molecular weight of the dispersant is preferably more than 15000, more preferably more than 20000.
  • the GPC method uses HLC-8020GPC (manufactured by Tosoh Corporation), TSKgel SuperHZM-H, TSKgel SuperHZ4000, TSKgel SuperHZ2000 (manufactured by Tosoh Corporation, 4.6 mm ID ⁇ 15 cm) as columns and THF (tetrahydrofuran) as an eluent. ).
  • the numerical value written together with each structural unit represents the content of the structural unit [described as mass%: (wt%)].
  • the numerical value written together with the repeating part of the side chain indicates the number of repetitions of the repeating part.
  • dispersant examples include, in addition to the above, “Disperbyk-161, 162, 163, 164, 165, 166, 170 (trade name, polymer copolymer)” manufactured by BYK Chemie, “EFKA4047” manufactured by EFKA. , 4050, 4010, 4165 (trade name, polyurethane-based), EFKA4330, 4340 (trade name, block copolymer). These dispersants may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the dispersant in the composition is 1 to 90% by mass with respect to the total solid content in the composition in that the dispersion stability such as dispersoid is better. Preferably, it is 3 to 70% by mass.
  • the composition of the present invention may contain a solvent.
  • the type of solvent is not particularly limited, but is preferably an organic solvent.
  • organic solvents include, for example, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexane, ethyl acetate, ethylene dichloride, tetrahydrofuran, toluene, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether.
  • Acetylacetone, cyclohexanone, diacetone alcohol ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, 3-methoxypropanol, methoxymethoxyethanol, diethylene glycol monomethyl ether Diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, 3-methoxypropyl acetate, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, ⁇ -butyrolactone, ethyl acetate, butyl acetate , Methyl lactate, ethyl lactate and the like, but are not limited thereto.
  • Solvents may be used alone or in combination of two or more. When two or more solvents are used in combination, the above-mentioned methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl cellosolve acetate, ethyl lactate, diethylene glycol dimethyl ether, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate 2-heptanone, cyclohexanone, ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate, propylene glycol methyl ether, and propylene glycol methyl ether acetate.
  • the content of the solvent contained in the composition is not particularly limited, but is preferably 10 to 80% by mass, and preferably 20 to 70% by mass with respect to the total mass of the composition. More preferred is 30 to 65% by mass.
  • the composition of the present invention may contain a polymerizable compound.
  • the polymerizable compound is preferably a compound having at least one addition-polymerizable ethylenically unsaturated group and having a boiling point of 100 ° C. or higher at normal pressure. Examples of the compound having at least one addition-polymerizable ethylenically unsaturated group and having a boiling point of 100 ° C.
  • polyethylene glycol mono (meth) acrylate polypropylene glycol mono (meth) acrylate, phenoxy Monofunctional acrylates and methacrylates such as ethyl (meth) acrylate; polyethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolethane tri (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, penta Erythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, hexanediol (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (acryloyloxypropyl) ester Ter, tri (acryloyloxyethyl) isocyanurate, polyfunctional alcohols such as glycerin and trimethylolethane, and then (meth)
  • compounds described in JP-A-10-62986 as general formula (1) and general formula (2) together with specific examples thereof, and (meth) acrylated after addition of ethylene oxide or propylene oxide to a polyfunctional alcohol can also be used.
  • dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, and structures in which these acryloyl groups are linked to dipentaerythritol via ethylene glycol and propylene glycol residues are preferred.
  • bifunctional compounds include NK ester A-BPE-20 manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., and light acrylate DCP-A manufactured by Kyoei Chemical Co., Ltd.
  • a trifunctional and tetrafunctional mixture examples include Aronix M-305 and M-510 manufactured by Toagosei Co., Ltd., and four functional groups include KAYARAD RP-1040 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. and NK ester A-TMMT manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
  • KAYARAD DPHA manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., and KAYARAD DPCA-20 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., and NK Ester A-DPH-12E manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. are used as the mixture of the isomer and hexafunctional compound .
  • urethane acrylates as described in JP-B-48-41708, JP-A-51-37193, JP-B-2-32293, and JP-B-2-16765, and JP-B-58- Urethane compounds having an ethylene oxide skeleton described in JP-A-49860, JP-B-56-17654, JP-B-62-39417, and JP-B-62-39418 are also suitable.
  • addition polymerizable compounds having an amino structure or a sulfide structure in the molecule described in JP-A-63-277653, JP-A-63-260909, and JP-A-1-105238 are used.
  • a photopolymerizable composition having an extremely excellent photosensitive speed can be obtained.
  • Commercially available products include urethane oligomers UAS-10, UAB-140 (trade name, manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.), UA-7200 (trade name, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), DPHA-40H (trade name) , Nippon Kayaku Co., Ltd.), UA-306H, UA-306T, UA-306I, AH-600, T-600, AI-600 (trade name, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.).
  • ethylenically unsaturated compounds having an acid group are also suitable.
  • examples of commercially available products include TO-756, which is a carboxyl group-containing trifunctional acrylate manufactured by Toagosei Co., Ltd., and a carboxyl group-containing pentafunctional acrylate.
  • TO-1382 and the like can be mentioned.
  • the polymerizable compound used in the present invention is more preferably a tetrafunctional or higher acrylate compound.
  • a polymeric compound may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
  • the combination aspect can be suitably set according to the physical property etc. which are requested
  • a suitable combination mode of the polymerizable compound for example, a mode in which two or more polymerizable compounds selected from the above-mentioned polyfunctional acrylate compounds are combined, and an example thereof is dipentaerythritol hexaacrylate. And a combination of pentaerythritol triacrylate.
  • the content of the polymerizable compound in the composition is preferably 3 to 55% by mass, more preferably 10 to 50% by mass with respect to the total solid content in the composition. is there.
  • the composition of the present invention may contain a polymerization initiator (preferably a photopolymerization initiator).
  • the polymerization initiator is a compound that is decomposed by light or heat to initiate and accelerate the polymerization of the above-described polymerizable compound, and preferably has absorption with respect to light in the wavelength region of 300 to 500 nm.
  • Specific examples of the polymerization initiator include organic halogenated compounds, oxydiazole compounds, carbonyl compounds, ketal compounds, benzoin compounds, organic peroxide compounds, azo compounds, coumarin compounds, azide compounds, metallocene compounds, organic boric acid.
  • Examples thereof include compounds, disulfonic acid compounds, oxime compounds (particularly oxime ester compounds), onium salt compounds, and acylphosphine (oxide) compounds. More specific examples include polymerization initiators described in paragraph numbers [0081] to [0100] and [0101] to [0139] of JP-A-2006-78749. Among the above polymerization initiators, an oxime compound (particularly an oxime ester compound) is more preferable from the viewpoint that the shape of the pattern to be obtained can be improved. As the oxime compound, IRGACURE OXE01 and OXE02 manufactured by BASF are preferable. Similar effects can be obtained with OXE01 and OXE02.
  • the content of the polymerization initiator in the composition is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 1 to 25% by mass, based on the total solid content in the composition. Preferably, 2 to 20% by mass is more preferable.
  • the composition of the present invention may contain a sensitizer for the purpose of improving the radical generation efficiency of the polymerization initiator and increasing the photosensitive wavelength.
  • a sensitizer what sensitizes the polymerization initiator used by an electron transfer mechanism or an energy transfer mechanism is preferable.
  • the sensitizer include compounds described in paragraph numbers [0085] to [0098] of JP-A-2008-214395.
  • the content of the sensitizer is preferably 0.1 to 30% by mass, based on the total solid content of the composition, from the viewpoint of sensitivity and storage stability. More preferably, it is more preferably 2 to 15% by mass.
  • the composition of the present invention preferably contains a small amount of a polymerization inhibitor in order to prevent unnecessary thermal polymerization of the polymerizable compound during the production or storage of the composition.
  • a polymerization inhibitor known thermal polymerization inhibitors can be used. Specifically, hydroquinone, p-methoxyphenol, di-t-butyl-p-cresol, pyrogallol, t-butylcatechol, benzoquinone, 4 , 4′-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), N-nitrosophenylhydroxyamine primary cerium salt and the like.
  • the content of the polymerization inhibitor is preferably about 0.01 to about 5% by mass with respect to the total solid content of the composition.
  • a higher fatty acid derivative such as behenic acid or behenic acid amide is added to prevent polymerization inhibition due to oxygen, and a higher fatty acid derivative is applied to the surface of the coating film during the drying process after coating. Etc. may be unevenly distributed.
  • the amount of the higher fatty acid derivative added is preferably from about 0.5% to about 10% by weight of the total composition.
  • the composition of the present invention may contain an adhesion improver in order to improve adhesion to a hard surface such as a support.
  • the adhesion improver include a silane coupling agent and a titanium coupling agent.
  • Silane coupling agents include ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropyltriethoxysilane, ⁇ -acryloxypropyltrimethoxysilane, ⁇ -acryloxypropyltriethoxysilane, and ⁇ -mercaptopropyltrimethoxy.
  • the adhesion improver is contained in the composition, the content of the adhesion improver is preferably 0.5 to 30% by mass, more preferably 0.7 to 20% by mass, based on the total solid content in the composition. .
  • (K) surfactant Various surfactants may be added to the composition of the present invention from the viewpoint of further improving coatability.
  • various surfactants such as a fluorine-based surfactant, a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant, and a silicone-based surfactant can be used.
  • the composition of the present invention contains a fluorosurfactant, the liquid properties (particularly fluidity) when prepared as a coating liquid are further improved. Sex can be improved more.
  • the fluorine content in the fluorosurfactant is preferably 3 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, and particularly preferably 7 to 25% by mass.
  • a fluorine-based surfactant having a fluorine content within this range is effective in terms of uniformity of coating film thickness and liquid-saving properties, and has good solubility in the composition.
  • fluorosurfactant examples include Megafac F171, F172, F173, F176, F176, F177, F141, F142, F143, F144, R30, F437, F475, F479, F482, F554, F780, F780, F781 (above DIC Corporation), Florard FC430, FC431, FC171 (above, Sumitomo 3M Limited), Surflon S-382, SC-101, SC-103, SC-104, SC-105, SC1068, SC-381, SC-383, S393, KH-40 (above, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) and the like.
  • nonionic surfactants include glycerol, trimethylolpropane, trimethylolethane, and ethoxylates and propoxylates thereof (for example, glycerol propoxylate, glycerin ethoxylate, etc.), polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene Stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenyl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol distearate, sorbitan fatty acid ester (Pluronic L10, L31, L61, L62 manufactured by BASF, 10R5, 17R2, 25R2, Tetronic 304, 701, 704, 901, 904, 150R1, Sol Perth 20000 (manufactured by Nippon Lubrizol Corporation), and the like.
  • cationic surfactant examples include phthalocyanine derivatives (trade name: EFKA-745, manufactured by Morishita Sangyo Co., Ltd.), organosiloxane polymer KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), (meth) acrylic acid ( Co) polymer polyflow no. 75, no. 90, no. 95 (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), W001 (manufactured by Yusho Co., Ltd.) and the like.
  • anionic surfactant examples include W004, W005, W017 (manufactured by Yusho Co., Ltd.) and the like.
  • silicone surfactants include Toray Dow Corning (Toray Silicone DC3PA, Toray Silicone SH7PA, Tore Silicone DC11P).
  • A "Torre silicone SH21PA”, “Torre silicone SH28PA”, “Torre silicone SH29PA”, “Torre silicone SH30PA”, “Torre silicone SH8400”, “TSF-4440”, “TSF-” manufactured by Momentive Performance Materials “4300”, “TSF-4445”, “TSF-4460”, “TSF-4442”, "KP341", “KF6001", “KF6002” manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., "BYK307”, “BYK323”, “BYK323”, “BYK330 "etc. are mentioned.
  • the content of the surfactant is preferably 0.001 to 2.0% by mass, and 0.005 to 1.0% by mass with respect to the total mass of the composition. More preferred.
  • the preparation mode of the composition of the present invention is not particularly limited.
  • the light-shielding material, the filler, and the solvent are dispersed using a stirrer, a homogenizer, a high-pressure emulsifier, a wet pulverizer, or a wet disperser.
  • the method is not limited to these.
  • the dispersion process may be performed by two or more dispersion processes (multistage dispersion).
  • the light-shielding composition is 4 to 30% by mass (preferably 7 to 30% by mass) with respect to the minute. If it is this composition, the light shielding film excellent in a reflective characteristic will be obtained.
  • the light shielding film of the present invention is formed using the above-described composition. That is, the light shielding composition is used for forming a light shielding film.
  • the thickness of the light-shielding film is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 50 ⁇ m, more preferably 0.5 to 30 ⁇ m in terms of the film thickness after drying in terms of more excellent reflection characteristics of the light-shielding film. 7 to 20 ⁇ m is more preferable.
  • the size (length of one side) is preferably 0.001 to 5 mm, more preferably 0.05 to 4 mm, in order to obtain the effect of the present invention more effectively. More preferably, it is 0.1 to 3.5 mm.
  • the reflectance of the light shielding film is not particularly limited, but is preferably 4% or less, and more preferably 2% or less from the viewpoint of the effect of the present invention. Although a minimum in particular is not restrict
  • the method for measuring the reflectance of the light shielding film is such that light having a wavelength of 400 to 700 nm is incident on the light shielding film as an object to be measured at an incident angle of 5 °, and the reflectance is measured by a spectrometer UV4100 manufactured by Hitachi High Technology (product) Name).
  • the surface roughness (Ra) of the light shielding film is not particularly limited, but is preferably 0.07 to 1.55 ⁇ m and more preferably 0.08 to 1.3 ⁇ m from the viewpoint that the reflection characteristics of the light shielding film are more excellent.
  • the surface roughness of the light shielding film is measured using a stylus type film thickness meter DEKTAK150 (manufactured by VEECO).
  • the method for producing the light-shielding film of the present invention is not particularly limited, and preferably includes a step of applying the above-described composition onto a predetermined support, performing a curing treatment as necessary, and forming a light-shielding film.
  • the method for applying the composition is not particularly limited, and various coating methods such as spin coating, spray coating, slit coating, ink jet method, spin coating, cast coating, roll coating, and screen printing can be applied.
  • the spin coating method (spin coating) is preferable from the viewpoint of productivity and excellent productivity.
  • the method for the curing treatment is not particularly limited, and usually a light irradiation treatment or a heat treatment is performed.
  • composition layer formation step a step of forming a composition layer
  • exposure step a step of exposing the composition layer through a mask
  • development step a step of developing the exposed composition layer to form a colored pattern
  • composition of the present invention is applied to the incident surface 6a of the IR cut filter 6 directly or via another layer to form a composition layer (composition layer forming step), It is possible to form a patterned light-shielding film by exposing through a mask pattern, curing only the coating film portion irradiated with light (exposure process), and developing with a developer (development process).
  • exposure process curing only the coating film portion irradiated with light
  • development process developing with a developer
  • composition layer forming step the light shielding film 11 that is a polymerizable composition layer is formed by applying the composition of the present invention to the incident surface 6 a of the IR cut filter 6.
  • the incident surface 6a of the IR cut filter 6 may be provided with an undercoat layer for improving adhesion with the upper layer, preventing diffusion of substances, or flattening the substrate surface.
  • Examples of the method for applying the composition of the present invention to the incident surface 6a of the IR cut filter 6 include the methods described above.
  • the composition applied to the incident surface 6a of the IR cut filter 6 is preferably dried at 70 to 110 ° C. for about 2 to 4 minutes to form a composition layer.
  • the composition layer formed in the composition layer forming step is exposed through a mask, and only the coating film portion irradiated with light is cured.
  • the exposure is preferably performed by irradiation of radiation, and as radiation that can be used for exposure, ultraviolet rays such as g-line, h-line, and i-line are preferably used, and a high-pressure mercury lamp is more preferable.
  • the irradiation intensity is preferably 5 ⁇ 1500mJ / cm 2, more preferably 10 ⁇ 1000mJ / cm 2, and most preferably 10 ⁇ 800mJ / cm 2.
  • an alkali development treatment (development step) is performed to elute the light non-irradiated portion in the exposure step into the alkaline aqueous solution. Thereby, only the photocured part remains.
  • an organic alkali developer is desirable.
  • the development temperature is usually 20 to 30 ° C., and the development time is 20 to 90 seconds.
  • alkaline aqueous solution examples include, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium oxalate, sodium metasuccinate as an inorganic developer, ammonia water, ethylamine, An alkaline compound such as diethylamine, dimethylethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, choline, pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo- [5,4,0] -7-undecene, and a concentration of 0.
  • a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol, a surfactant, or the like can be added to the alkaline aqueous solution.
  • a developer composed of such an alkaline aqueous solution it is generally washed (rinsed) with pure water after development.
  • the formed light shielding film 11 of this invention after performing the composition layer formation process, the exposure process, and the image development process which were mentioned above, the formed light shielding film is hardened
  • a curing step may be included. In the case of curing by heating, after washing with pure water, a curing treatment is performed at 200 ° C. for 5 minutes on a hot plate.
  • the solid-state imaging device provided with the light-shielding film of the present invention is not limited to the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 4 shows a solid-state imaging device 20 according to the second embodiment.
  • symbol is attached
  • the solid-state imaging device 20 includes a CMOS sensor 3, a circuit board 4, a ceramic substrate 5, an IR cut filter 6, a photographing lens 7, a lens holder 8, and a holding cylinder 9.
  • a light shielding film (light shielding layer) 21 is formed on the side end face of the IR cut filter 6 over the entire circumference.
  • the light shielding film 21 shields harmful light such as reflected light R ⁇ b> 3 directed toward the COMS sensor 3.
  • FIG. 5 shows a solid-state imaging device 30 according to the third embodiment.
  • the solid-state imaging device 30 includes a CMOS sensor 3, a circuit board 4, a ceramic substrate 5, an IR cut filter 6, a photographing lens 7, a lens holder 8, and a holding cylinder 9.
  • a light-shielding film (light-shielding layer) 31 is formed on the end and side end surfaces of the incident surface 6a of the IR cut filter 6 over the entire circumference. That is, the first and second embodiments are combined. In this embodiment, since the light shielding performance is higher than in the first and second embodiments, the occurrence of flare and ghost is reliably suppressed.
  • FIG. 6 shows a solid-state imaging device 40 of the fourth embodiment.
  • the solid-state imaging device 40 includes a CMOS sensor 3, a circuit board 4, a ceramic substrate 5, an IR cut filter 6, a photographing lens 7, a lens holder 8, and a holding cylinder 9.
  • a light-shielding film (light-shielding layer) 31 is formed on the end and side end surfaces of the incident surface 6a of the IR cut filter 6 over the entire circumference.
  • a light shielding film (light shielding layer) 41 is formed on the inner wall surface of the ceramic substrate 5.
  • Precursor M1 (50.0 g), NK ester CB-1 (2-methacryloyloxyethylphthalic acid, Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) (30.0 g), benzyl methacrylate (20.0 g), dodecyl mercaptan (2 .3 g) and propylene glycol monomethyl ether acetate (233.3 g) are introduced into a nitrogen-substituted three-necked flask, stirred with a stirrer (Shinto Kagaku Co., Ltd .: Three-One Motor), and heated while flowing nitrogen into the flask. The temperature was raised to 75 ° C.
  • V-65 2,2-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • V-65 2,2-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile)
  • Titanium Black A-1 100 g of titanium oxide MT-150A having an average particle diameter of 15 nm (trade name: manufactured by Teika Co., Ltd.), 25 g of silica particles AROPERL (registered trademark) 300/30 (manufactured by Evonik) having a BET surface area of 300 m 2 / g, and dispersion 100 g of the agent Disperbyk190 (trade name: manufactured by Big Chemie), add 71 g of ion-exchange water, and use MURASTAR KK-400W manufactured by KURABO for 20 minutes at a revolution speed of 1360 rpm and a rotation speed of 1047 rpm.
  • Gave a homogeneous aqueous mixture.
  • This aqueous solution is filled in a quartz container, heated to 920 ° C. in an oxygen atmosphere using a small rotary kiln (manufactured by Motoyama Co., Ltd.), then the atmosphere is replaced with nitrogen, and ammonia gas is kept at 100 mL / min for 5 hours at the same temperature.
  • the nitriding reduction treatment was carried out by flowing. After the completion, the collected powder was pulverized in a mortar to obtain titanium black A-1 [dispersed material containing titanium black particles and Si atoms] containing Si atoms and having a powdery specific surface area of 73 m 2 / g.
  • composition 1 -Titanium black (A-1) obtained as described above-25 parts-30% by weight propylene glycol monomethyl ether acetate solution of specific resin 1-25 parts-Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) ( solvent) ... 50 copies
  • the obtained dispersion a was subjected to a dispersion treatment using Ultra Apex Mill UAM015 manufactured by Kotobuki Industries Co., Ltd. under the following conditions to obtain a titanium black dispersion 1.
  • silica particle dispersion 2a ⁇ Preparation of silica particle dispersion 2a> Silica filler (manufactured by Admatechs Co., Ltd., SO-C1) (particle diameter 250 nm) 31 parts by mass, cyclomer P (ACA) 230AA (Daicel Cytec Co., Ltd.), solid content 54%, acid value (mgKOH / g ): 21.0, weight average molecular weight: 14000) 58 parts by mass and 11 parts by mass of hexamethoxymethylmelamine were mixed in advance, and then zirconia beads having a diameter of 1.0 mm were used with a motor mill M-50 (manufactured by Eiger).
  • the silica particle dispersion 2a was prepared by dispersing for 1.5 hours at a peripheral speed of 9 m / s.
  • silica particle dispersion 2b ⁇ Preparation of silica particle dispersion 2b>
  • the silica filler manufactured by Admatechs, SO-C1 (particle diameter 250 nm) was replaced with the silica filler (manufactured by Admatechs, SO-C2) (particle diameter 500 nm). Except for this, silica particle dispersion 2b was obtained in the same manner as in the preparation of silica particle dispersion 2a.
  • silica particle dispersion 2c ⁇ Preparation of silica particle dispersion 2c>
  • the silica filler manufactured by Admatechs Co., Ltd., SO-C1 (particle diameter 250 nm) was replaced with the silica filler (manufactured by Admatechs Co., Ltd., SO-C3) (particle diameter 900 nm).
  • a silica particle dispersion 2c was obtained in the same manner as in the preparation of the silica particle dispersion 2a.
  • silica particle dispersion 2d ⁇ Preparation of silica particle dispersion 2d>
  • the silica filler manufactured by Admatechs Co., Ltd., SO-C1 (particle diameter 250 nm) was replaced with the silica filler (manufactured by Admatechs Co., Ltd., SO-C5) (particle diameter 1600 nm).
  • a silica particle dispersion 2d was obtained in the same manner as in the preparation of the silica particle dispersion 2a.
  • Comparative Example 1 The following components were mixed with a stirrer to prepare Comparative Composition 1.
  • the comparative composition 1 does not contain a predetermined filler and a binder polymer having an acid value of 50 mgKOH / g or less.
  • Cyclomer P (ACA) 230AA (binder polymer; solid content 54%, acid value (mgKOH / g): 21.0, weight average molecular weight: 14000) 7.1 parts by mass Nippon Kayaku KAYARAD DPHA (polymerizable compound) manufactured by Nihon Kayaku Co., Ltd.
  • KAYARAD RP-1040 polymerizable compound 2.5 parts by mass IRGACURE OXE01 (polymerization initiator) manufactured by BASF 1.4 parts by mass 4-methoxy Phenol (polymerization inhibitor) 0.003 parts by mass Megafac F781 (surfactant) manufactured by DIC Corporation 0.02 parts by mass Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) 4.5 parts by mass
  • Titanium Black Dispersion 1 75.1 parts by mass Cyclomer P (ACA) 230AA (binder polymer; solid content 54%, acid value (mgKOH / g): 21.0, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., weight average molecular weight: 14000) 10.7 parts by mass Nippon Kayaku Co., Ltd.
  • KAYARAD DPHA polymerizable compound 2.5 parts by mass Nippon Kayaku Co., Ltd.
  • KAYARAD RP-1040 polymerizable compound
  • BASF IRGACURE OXE01 polymerization start
  • Agent 1.4 parts by mass 4-methoxyphenol (polymerization inhibitor) 0.003 parts by mass Megafac F781 (surfactant) manufactured by DIC Corporation 0.02 parts by mass Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) 5.7 parts by mass
  • the light-shielding composition 3 was prepared by further adding 3.4 parts by mass of the cyclomer P (ACA) 230AA (binder polymer; solid content 54%) manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. to the light-shielding composition 2. .
  • Comparative example 2 The following components were mixed with a stirrer to prepare Comparative Composition 2.
  • the comparative composition 2 does not contain a predetermined filler and a binder polymer having an acid value of 50 mgKOH / g or less.
  • KAYARAD DPHA polymerizable compound manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.
  • 2.5 parts by mass KAYARAD RP-1040 polymerizable compound manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.
  • IRGACURE OXE01 polymerization initiator manufactured by BASF 1.44 parts by mass 4-methoxyphenol (polymerization inhibitor) 0.003 parts by mass Megafac F781 (surfactant) manufactured by DIC Corporation 0.02 parts by mass Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) 1.9 parts by mass
  • the light-shielding composition 4 was prepared by adding 5.6 mass parts of silica particle dispersions 2a to the said comparative composition 2.
  • the light-shielding composition 5 was prepared by adding 11.3 mass parts of the silica particle dispersion 2a to the comparative composition 2.
  • the light-shielding composition 6 was prepared by adding 19.2 parts by mass of the silica particle dispersion 2a to the comparative composition 2.
  • the light-shielding composition 7 was prepared by adding 29.6 parts by mass of the silica particle dispersion 2a to the comparative composition 2.
  • the light-shielding composition 8 was prepared by adding 29.6 parts by mass of the silica particle dispersion 2b to the comparative composition 2.
  • the light-shielding composition 9 was prepared by adding 29.6 parts by mass of the silica particle dispersion 2c to the comparative composition 2.
  • the light-shielding composition 10 was prepared by adding 29.6 parts by mass of the silica particle dispersion 2d to the comparative composition 2.
  • the IR cut filter 6 on which the irradiated coating film is formed is placed on a horizontal rotary table of a spin shower developing machine (DW-30 type, manufactured by Chemitronics Co., Ltd.), and tetramethylammonium hydroxide. Paddle development was performed for 90 seconds at 23 ° C. using a 0.3% aqueous solution.
  • the IR cut filter 6 on which the coating film is formed is fixed to a horizontal rotary table by a vacuum chuck method, and pure water is ejected from above the rotation center while rotating the IR cut filter 6 at a rotation speed of 50 rpm by a rotating device.
  • Particle size in Table 1 intends the size of the filler.
  • the content of the binder polymer and filler in Table 1 corresponds to the content (% by mass) relative to the total solid content in the light-shielding composition.
  • those content is synonymous with content in a light shielding film.
  • Solid-state imaging device 2
  • CMOS sensor 3
  • Circuit board 4
  • Holding substrate for solid-state imaging device 5a Opening 5b
  • Inner wall surface 6
  • IR cut filter 7
  • Shooting lens 8
  • Lens holder 9
  • Holding cylinder 11 21, 31, 31, 41
  • Light-shielding film Light shielding layer

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Abstract

 本発明は、低反射性を示す遮光膜を簡便に形成することができる遮光性組成物、並びに、遮光膜及びその製造方法を提供することを目的とする。本発明の遮光性組成物は、(A)遮光性粒子及び遮光性染料のいずれか1種、並びに、(B)粒子径が100~3000nmの範囲にあるフィラーを少なくとも含有する遮光性組成物であって、フィラー(B)の含有量が、遮光性組成物中の全固形分に対して、3~30質量%である。

Description

遮光性組成物、遮光膜及びその製造方法
 本発明は、遮光性組成物、遮光膜及びその製造方法に関する。
 CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサなどの固体撮像素子には、ノイズ発生防止、画質の向上等を目的として遮光膜が設けられる。
 固体撮像素子用の遮光膜を形成するための組成物としては、カーボンブラックやチタンブラック等の黒色色材を含有する遮光性組成物が知られている(特許文献1)。
特開2012-237952号公報
 特許文献1においては、開示されている遮光性組成物を使用すると、塗布均一性、段差追従性が良好であり、高温・高湿耐久性も良好な遮光膜が形成できる旨が開示されている。
 一方、固体撮像素子の小型化や薄型化、高感度化に伴い、遮光膜の低反射化が求められている。特に、生産性に優れるスピンコート法により上記のような低反射性の遮光膜を形成することができれば、工業的な点から好ましい。
 本発明者らは、特許文献1で具体的に開示されている遮光性組成物を用いて、その反射特性について検討を行ったところ、従来要求されていたレベルは満たすものの、昨今要求されるより高いレベルを満たしておらず、さらなる改良が必要であることが知見された。
 本発明は、上記実情に鑑みて、低反射性を示す遮光膜を簡便に形成することができる遮光性組成物を提供することを目的とする。
 また、本発明は、該遮光性組成物を用いて形成される遮光膜及びその製造方法を提供することも目的とする。
 本発明者は、上記課題を達成すべく鋭意研究した結果、所定の成分を含む組成物を使用することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
 すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
(1) (A)遮光性粒子及び遮光性染料のいずれか1種、並びに、(B)粒子径が100~3000nmの範囲にあるフィラーを少なくとも含有する遮光性組成物であって、
 フィラー(B)の含有量が、遮光性組成物中の全固形分に対して、3~30質量%である遮光性組成物。
(2) フィラー(B)の含有量が、遮光性組成物中の全固形分に対して、4~16質量%である、(1)に記載の遮光性組成物。
(3) 更に、酸価が50mgKOH/g以下であり、重量平均分子量が8000~50000であるバインダーポリマーを含む、(1)又は(2)に記載の遮光性組成物。
(4) バインダーポリマーが、酸価が20~50mgKOH/gであり、重量平均分子量が8000~30000である、(3)に記載の遮光性組成物。
(5) (1)~(4)のいずれかに記載の遮光性組成物をスピン塗布して、遮光膜を形成する工程を含む、遮光膜の製造方法。
(6) (A)遮光性粒子及び遮光性染料のいずれか1種、並びに、(B)粒子径が100~3000nmの範囲にあるフィラーを少なくとも含有し、
 フィラー(B)の含有量が3~30質量%である、遮光膜。
(7) 波長400~700nmにおける反射率が4%以下である、(6)に記載の遮光膜。
(8) 表面粗さが0.07~1.55μmである、(6)又は(7)に記載に遮光膜。
(9) (A)遮光性粒子及び遮光性染料のいずれか1種、並びに、(C)酸価が50mgKOH/g以下であり、重量平均分子量が8000~50000であるバインダーポリマーを少なくとも含有する遮光性組成物であって、
 バインダーポリマーの含有量が、遮光性組成物中の全固形分に対して、4~30質量%である遮光性組成物。
(10) バインダーポリマーの含有量が、遮光性組成物中の全固形分に対して、7~30質量%である、(9)に記載の遮光性組成物。
 本発明によれば、低反射性を示す遮光膜を、スピンコート法などの方法により簡便に形成することができる遮光性組成物を提供することができる。
 また、本発明によれば、該遮光性組成物を用いて形成される遮光膜及びその製造方法を提供することもできる。
第1実施形態の固体撮像装置を示す斜視図である。 第1実施形態の固体撮像装置の分解斜視図である。 第1実施形態の固体撮像装置を示す断面図である。 第2実施形態の固体撮像装置を示す断面図である。 第3実施形態の固体撮像装置を示す断面図である。 第4実施形態の固体撮像装置を示す断面図である。
 以下に、本発明の遮光性組成物の好適態様について詳述する。
 まず、本発明の従来技術と比較した特徴点について詳述する。
 上述したように、本発明の特徴点の一つとしては、所定の大きさのフィラーを所定量含んでいる点が挙げられる。所定の大きさのフィラーを含むことにより、スピンコート法などのより簡便な方法によっても、遮光膜の表面に凹凸ができやすくなり、所望の反射特性を有する遮光膜が得られる。
 また、本発明の他の特徴点としては、所定の酸価及び重量平均分子量を示すバインダーポリマーを使用している点が挙げられる。該バインダーポリマーを使用すると、遮光性粒子及び遮光性染料との間で、層分離が生じやすく、結果として反射特性に優れる遮光膜が得られる。
 以下では、まず、本発明の遮光性組成物(遮光膜形成用組成物)を用いて製造される遮光膜を有する固体撮像装置の第1実施形態について詳述する。
 図1及び図2に示すように、固体撮像装置2は、固体撮像素子としてCMOSセンサ3と、このCMOSセンサ3が実装される回路基板4と、回路基板4を保持するセラミック製のセラミック基板5とを備えている。また、固体撮像装置2は、セラミック基板5に保持され、CMOSセンサ3に向かう赤外光(IR)をカットするIRカットフィルタ6と、撮影レンズ7と、この撮影レンズ7を保持するレンズホルダ8と、このレンズホルダ8を移動自在に保持する保持筒9とを備えている。また、CMOSセンサ3に代えて、CCDセンサや有機CMOSセンサを設けてもよい。
 セラミック基板5は、CMOSセンサ3が挿入される開口5aが形成され、枠状となっており、CMOSセンサ3の側面を囲んでいる。この状態で、CMOSセンサ3が実装された回路基板4は、接着剤(例えば、エポキシ系接着剤、以下同様)によりセラミック基板5に固定されている。回路基板4には、各種回路パターンが形成されている。
 IRカットフィルタ6は、板状のガラスや青ガラスに赤外光を反射する反射膜が形成され、この反射膜が形成された面が入射面6aとなる。IRカットフィルタ6は、開口5aよりも一回り大きいサイズで形成され、開口5aを覆うように接着剤によりセラミック基板5に固定されている。
 撮影レンズ7の背後(図2及び図3における下方)に、CMOSセンサ3が配され、撮影レンズ7とCMOSセンサ3との間に、IRカットフィルタ6が配されている。被写体光は、撮影レンズ7、IRカットフィルタ6を通ってCMOSセンサ3の受光面に入射する。このとき、赤外光は、IRカットフィルタ6によりカットされる。
 回路基板4は、固体撮像装置2が搭載される電子機器(例えば、デジタルカメラ)に設けられた制御部に接続され、電子機器から固体撮像装置2に電力が供給される。CMOSセンサ3は、受光面上に多数のカラー画素が二次元に配列されており、各カラー画素は入射光を光電変換し、発生した信号電荷を蓄積する。
 図2及び図3に示すように、IRカットフィルタ6の入射面6aの端部には、全周に亘って可視光を遮光する遮光膜(遮光層)11が形成されている。撮影レンズ7から出射され、セラミック基板5の前面(図2及び図3における上面)で反射した反射光(可視光)R1が、装置内で反射や屈折を繰り返した後にCMOSセンサ3に入射した場合や、撮影レンズ7から出射されたレンズホルダ8の内壁面で反射した反射光(可視光)R2が、CMOSセンサ3に入射した場合には、撮影画像でフレアやゴーストが発生する原因となる。遮光膜11は、CMOSセンサ3に向かう反射光R1、R2等の有害光を遮光する。遮光膜11は、例えばスピンコート法、スプレーコート法で塗布されている。なお、図2及び図3では、遮光膜11の厚みを誇張して描いている。
 なお、上記では本発明の遮光膜を備える固体撮像装置の一態様であり、他の態様であってもよい。
<遮光性組成物>
 以下、遮光膜11を形成する際に使用される遮光性組成物(以後、単に「組成物」とも称する)が含有し得る各成分について詳細に説明する。
 なお、本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
 また本明細書中における「放射線」は、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等を含むものを意味する。
 以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
 なお、本明細書において、“(メタ)アクリレート”はアクリレート及びメタアクリレートを表し、“(メタ)アクリル”はアクリル及びメタアクリルを表し、“(メタ)アクリロイル”は、アクリロイル及びメタクリロイルを表す。また、本明細書中において、“単量体”と“モノマー”とは同義である。本発明における単量体は、オリゴマー及びポリマーと区別され、質量平均分子量が2,000以下の化合物をいう。本明細書中において、重合性化合物とは、重合性基を有する化合物のことをいい、単量体であっても、ポリマーであってもよい。重合性基とは、重合反応に関与する基をいう。
 遮光性組成物の第1態様としては、(A)遮光性粒子及び遮光性染料のいずれか1種、並びに、(B)粒子径が100nm~3000nmの範囲にあるフィラーが少なくとも含まれる。
 以下、上記成分について詳述する。
((A)遮光性粒子及び遮光性染料)
 本発明に使用される遮光性粒子及び遮光性染料(以後、これらを総称して「遮光材料」とも称する)としては、主に800~1200nmに吸収を有し、かつ、露光に用いられる光の透過性が良好であることが好ましい。
 また、本発明における遮光性粒子及び遮光性染料としては、800~1200nmに吸収を有する遮光性粒子及び遮光性染料のいずれもが使用可能であるが、耐熱性という観点から遮光性粒子が好ましい。遮光性粒子は微粒子であることが好ましく、粒径分布における極大値を示す粒子径が、5~100nmの範囲であることが好ましく、5~50nmの範囲であることがより好ましく、5~30nmの範囲であることが更に好ましい。粒子径がこのような範囲であることによって、経時などにより遮光性粒子が沈降を起こすことが少なくなり、本発明の組成物の経時安定性がより良好になる。
 組成物中における遮光材料の総含有量は特に制限されないが、遮光膜の反射特性がより優れる点で、組成物中における全固形分に対して、30~70質量%が好ましく、40~60質量%がより好ましく、45~55質量%が更に好ましい。
 なお、全固形分とは、後述する遮光膜を構成し得る成分(例えば、遮光材料、バインダーポリマー、重合性化合物など)の合計質量を意図し、溶媒など膜を構成しない成分は含まれない。
 遮光性染料として使用できる染料としては、例えば、シアニン色素、フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素、インモニウム色素、アミノウム色素、キノリウム色素、ピリリウム色素、又は、Ni錯体色素などの金属錯体色素などを挙げることができる。
 また、遮光性粒子としては、耐熱性という観点から、有機顔料及び無機顔料から選ばれる顔料が好ましく、特に無機顔料が好ましい。
 遮光性粒子として使用できる無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、チタンブラック、タングステン化合物、亜鉛華、鉛白、リトポン、酸化チタン、酸化クロム、酸化鉄、沈降性硫酸バリウム及びバライト粉、鉛丹、酸化鉄赤、黄鉛、亜鉛黄(亜鉛黄1種、亜鉛黄2種)、ウルトラマリン青、プロシア青(フェロシアン化鉄カリ)、ジルコングレー、プラセオジムイエロー、クロムチタンイエロー、クロムグリーン、ピーコック、ビクトリアグリーン、紺青(プルシアンブルーとは無関係)、バナジウムジルコニウム青、クロム錫ピンク、陶試紅、サーモンピンク等が挙げられ、更に、黒色顔料として、Co、Cr、Cu、Mn、Ru、Fe、Ni、Sn、Ti及びAgからなる群より選ばれた1種又は2種以上の金属元素を含む金属酸化物、金属窒素物或いはそれらの混合物などを用いることができる。
 これらの無機顔料の中でも、赤外線遮光性という観点から、カーボンブラック、チタンブラック、酸化チタン、酸化鉄、酸化マンガン、グラファイト等が好ましく、中でも、カーボンブラック、及び、チタンブラックのうちの少なくとも1種を含むことが好ましく、特にチタンブラックが好ましい。
 上記カーボンブラックとしては、特開2006-301101号公報の段落番号〔0020〕~〔0024〕に開示のものを使用することができる。
 上記チタンブラックとは、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の黒色粒子である。チタンブラックは、分散性向上、凝集性抑制などの目的で必要に応じ、表面を修飾することが可能である。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号公報に表されるような撥水性物質での処理も可能である。
 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。
 チタンブラックは、典型的には、チタンブラック粒子であり、個々の粒子の一次粒径及び平均一次粒径のいずれもが小さいものであることが好ましい。具体的には、平均一次粒径で10nm~45nmの範囲のものが好ましく、より好ましくは12nm~20nmの範囲である。なお、本発明における粒径、即ち、粒子直径とは、粒子の外表面の投影面積と等しい面積をもつ円の直径である。粒子の投影面積は、電子顕微鏡写真での撮影により得られた面積を測定し、撮影倍率を補正することにより得られる。
 チタンブラックの比表面積は、特に限定がないが、かかる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通常5~150m2/gであることが好ましく、特に20~100m2/gであることがより好ましい。
 チタンブラックの市販品の例としては、チタンブラック10S、12S、13R、13M、13M-C、13R、13R-N、13M-T(商品名:三菱マテリアル(株)製)、ティラック(Tilack)D(商品名:赤穂化成(株)製)などが挙げられる。
 チタンブラックは、分散性向上、凝集性抑制などの目的で必要に応じ、粒子表面を修飾することが可能である。粒子表面の修飾としては、例えば、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、酸化ジルコニウム等で被覆処理が可能であり、また、特開2007-302836号公報に示されるような撥水性物質での処理も可能である。
 更に、本発明の組成物は、チタンブラックを、チタンブラック及びSi原子を含む被分散体として含有することも好ましい。この形態において、チタンブラックは、組成物中において被分散体として含有されるものであり、被分散体中のSi原子とTi原子との含有比(Si/Ti)が質量換算で0.05~0.5であることが好ましく、0.07~0.4であることがより好ましい。ここで、上記被分散体は、チタンブラックが一次粒子の状態であるもの、凝集体(二次粒子)の状態であるものの双方を包含する。
 また、被分散体のSi/Tiが小さすぎると、被分散体を使用した遮光膜を光リソグラフィー等によりパターニングした際に、除去部に残渣が残りやすくなり、被分散体のSi/Tiは大きすぎると遮光能が低下する傾向となる。
 被分散体のSi/Tiを変更する(例えば0.05以上とする)ためには、以下のような手段を用いることができる。先ず、酸化チタンとシリカ粒子とを分散機を用いて分散することにより分散物を得て、この混合物を高温(例えば、850~1000℃)にて還元処理することにより、チタンブラック粒子を主成分とし、SiとTiとを含有する被分散体を得ることができる。Si/Tiが調整されたチタンブラックは、例えば、特開2008-266045公報の段落番号〔0005〕(6)及び同段落番号〔0016〕~〔0021〕に記載の方法により作製することができる。
 本発明においては、チタンブラック及びSi原子を含む被分散体中のSi原子とTi原子との含有比(Si/Ti)を好適な範囲(例えば0.05以上)に調整することで、この被分散体を含む本発明の組成物を用いて遮光膜を形成した際に、遮光膜の形成領域外における組成物由来の残渣物が低減される。なお、残渣物は、チタンブラック、樹脂成分等の組成物に由来する成分を含むものである。
 また、チタンブラックは、紫外から赤外までの広範囲に亘る波長領域の光に対する遮光性に優れることから、上記したチタンブラック及びSi原子を含む被分散体を用いて形成された遮光膜は優れた遮光性を発揮する。
 なお、被分散体中のSi原子とTi原子との含有比(Si/Ti)は、例えば、WO2011/049090号tの段落0054~0056に記載の方法(2-1)又は方法(2-3)を用いて測定できる。
 チタンブラック及びSi原子を含む被分散体において、チタンブラックは、上記したものを使用できる。また、この被分散体においては、チタンブラックと共に、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からなる黒色顔料を、1種又は2種以上を組み合わせて、被分散体として併用してもよい。この場合、全被分散体中の50質量%以上をチタンブラックからなる被分散体が占めることが好ましい。
 また、この被分散体においては、遮光性の調整等を目的として、本発明の効果を損なわない限りにおいて、黒色着色剤と共に、他の着色剤(有機顔料や染料など)を所望により併用してもよい。
((B)フィラー)
 組成物に含まれるフィラーとしては、その粒子径が100~3000nmであり、遮光膜の反射特性がより優れる点で、100~1000nmが好ましく、100~800nmがより好まく、100~600nmが更に好ましい。
 本明細書において、上記粒子径とは平均粒径(D50)を意図する。粒子径(平均粒径(D50))とは、積算(累積)体積百分率で表したときの積算値50%の粒度で定義されるものである。より具体的には、横軸に粒子径、縦軸に小径側からの累積頻度をとったグラフ(体積基準の粒径分布)において、全粒子の累積値(100%)に対し、小径側からの体積%の累積値が50%に当たる粒子径がD50に相当する。粒子径(平均粒径(D50))の測定方法は、ダイナミック光散乱光度計(商品名DLS7000、大塚電子製)を用いて、測定原理を動的光散乱法とし、サイズ分布解析手法をキュムラント法及び/又はヒストグラム法として、測定することができる。
 組成物中における上記フィラーの含有量は、組成物中における全固形分に対して、3~30質量%であり、遮光膜の反射特性がより優れる点で、4~16質量%が好ましく、7~16質量%がより好ましい。フィラーの含有量が3質量%未満の場合は遮光膜の反射特性に劣り、30質量%超の場合、遮光膜の遮光特性に劣る。
 なお、全固形分とは、後述する遮光膜を構成する成分の合計質量を意図し、溶媒などは含まれない。
 また、フィラーと上記遮光性粒子とは、異なる材料が使用される。
 フィラーとしては、有機フィラー、無機フィラー、無機-有機複合フィラーなどのいずれでもよく、またこれらのうち、2種以上を混合して用いてもよい。
 有機フィラーとしては、例えば、合成樹脂粒子、天然高分子粒子等が挙げられ、好ましくはアクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチレンイミン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリウレア、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、カルボキシメチルセルロールス、ゼラチン、デンプン、キチン、キトサン等の樹脂粒子であり、より好ましくはアクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の樹脂粒子が挙げられる。
 有機フィラーとして好適な市販のフィラーとしては、具体的には、三井化学製の、ケミパールW100、W200、W300、W308、W310、W400、W401、W4005、W410、W500、WF640、W700、W800、W900、W950、WP100、綜研化学製の、MX-150、MX-180、MX-300、MX-500、MX-1000、MX-1500H、MX-2000、MR-2HG、MR-7HG、MR-10HG、MR-3GSN、MR-5GSN、MR-2G、MR-7G、MR-10G、MR-20G、MR-5C、MR-7GC、SX-130H、SX-350H、SX-500H、SGP-50C、SGP-70C、積水化成品工業製の、MBX-5、MBX-8、MBX-12、MBX-15、MBX-20、MB20X-5、MB30X-5、MB30X-8、MB30X-20、SBX-6、SBX-8、SBX-12、SBX-17等が挙げられる。
 無機フィラーとしては、金属及び金属化合物、例えば、酸化物、複合酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩、リン酸塩、窒化物、炭化物、硫化物及びこれらの少なくとも2種以上の複合化物等が挙げられ、具体的には、シリカ、雲母化合物、硝子、酸化亜鉛、アルミナ、酸化ジルコン、酸化錫、チタン酸カリウム、チタン酸ストロンチウム、硼酸アルミニウム、酸化マグネシウム、硼酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化チタン、塩基性硫酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、リン酸カルシウム、窒化珪素、窒化チタン、窒化アルミ、炭化珪素、炭化チタン、硫化亜鉛及びこれらの少なくとも2種以上の複合化物等が挙げられる。
 好ましくは、シリカ、雲母化合物、硝子、アルミナ、チタン酸カリウム、チタン酸ストロンチウム、硼酸アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、リン酸カルシウム、硫酸カルシウム等が挙げられる。
 これらの無機フィラーのうち、シリカが好ましい。無機フィラーの具体例としては、アドマテックス(株)製、SO-C1)(粒子径250nm)、シリカフィラー(アドマテックス(株)製、SO-C2)(粒子径500nm)、シリカフィラー(アドマテックス(株)製、SO-C3)(粒子径900nm)、シリカフィラー(アドマテックス(株)製、SO-C5)(粒子径1600nm)などが挙げられる。
 フィラーの形状としては、例えば、繊維状、針状、板状、球状、テトラポット状及びバルーン状等が挙げられる。これらのうち、好ましいものは球状である。
(その他成分)
 遮光性組成物の第1態様においては、上記遮光材料及びフィラー以外の他の成分が含まれていてもよく、例えば、バインダーポリマー、分散剤、溶媒、重合性化合物、重合開始剤、増感剤、重合禁止剤、密着向上剤、界面活性剤などが挙げられる。
 以下、これらの任意成分について詳述する。
((C)バインダーポリマー)
 本発明の組成物においては、皮膜特性向上などの目的で、必要に応じて、更にバインダーポリマーを含むことができる。
 使用されるバインダーポリマーの酸価は、50mgKOH/g以下が好ましく、20~50mgKOH/gがより好ましく、20~40mgKOH/gがさらに好ましい。上記範囲であれば、遮光膜の反射特性がより優れる。なお、酸価の下限は特に制限されないが、リソグラフィー性能の観点から、20mgKOH/g以上が好ましい。なお、バインダーポリマーとして、本発明の効果を損なわない限り、50mgKOH/g超の酸価のバインダーポリマーを使用してもよい。なお、バインダーポリマーの酸価としては、30mgKOH/g以下も好ましい。
 本発明においてバインダーポリマーの酸価(単位:mgKOH/g)は、バインダーポリマー1gを中和するのに必要な水酸化カリウム(KOH)の量(mg)である。本発明における酸価は、JIS K 5407(1990)の11.1項の方法により測定された値を指す。
 バインダーポリマーの重量平均分子量は、8000~50000が好ましく、8000~30000がより好ましい。上記範囲であれば、遮光膜の反射特性がより優れる。なお、バインダーポリマーの重量平均分子量としては、20000以下も好ましく、15000以下もより好ましい。
 バインダーポリマーの重量平均分子量の測定方法は、例えば、HPC-8220GPC(東ソー製)、ガードカラム:TSKguardcolumn SuperHZ-L、カラム:TSKgel SuperHZM-M、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ3000、TSKgel SuperHZ2000を直結し、カラム温度40℃、試料濃度0.1質量%のテトラヒドロフラン溶液を10μl注入し、溶出溶媒としてテトラヒドロフランを毎分0.35mlの流量でフローさせ、RI検出装置にて試料ピークを検出することで行う。なお、標準ポリスチレンを用いて作製した検量線を用いて、重量平均分子量を計算する。
 なお、バインダーポリマーは、重合性基(例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基)などを有していてもよい。
 バインダーポリマーとしては、線状有機ポリマーを用いることが好ましい。このような「線状有機ポリマー」としては、公知のものを任意に使用できる。好ましくは水現像又はアルカリ水(好ましくは、弱アルカリ水)現像を可能とするために、水又はアルカリ水に可溶性又は膨潤性である線状有機ポリマーが選択される。線状有機ポリマーは、皮膜形成剤としてだけでなく、水、アルカリ水、又は有機溶媒からなる現像液(現像剤)に応じて選択使用される。例えば、水可溶性有機ポリマーを用いると水現像が可能になる。
 このような線状有機ポリマーの例としては、側鎖にカルボン酸基を有するラジカル重合体、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54-92723号、特開昭59-53836号、特開昭59-71048号に記載されているもの、すなわち、カルボキシル基を有するモノマーを単独或いは共重合させた樹脂、酸無水物を有するモノマーを単独或いは共重合させ酸無水物ユニットを加水分解若しくはハーフエステル化若しくはハーフアミド化させた樹脂、エポキシ樹脂を不飽和モノカルボン酸及び酸無水物で変性させたエポキシアクリレート等が挙げられる。カルボキシル基を有するモノマーの例としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、4-カルボキシルスチレン等が挙げられ、酸無水物を有するモノマーの例としては、無水マレイン酸等が挙げられる。また、同様に側鎖にカルボン酸基を有する酸性セルロース誘導体も例として挙げられる。この他に水酸基を有する重合体に環状酸無水物を付加させたものなどが有用である。
 また、特公平7-12004号、特公平7-120041号、特公平7-120042号、特公平8-12424号、特開昭63-287944号、特開昭63-287947号、特開平1-271741号、特願平10-116232号等に記載される酸基を含有するウレタン系バインダーポリマーは、非常に、強度に優れるので、低露光適性の点で有利である。
 また、欧州特許第993966号、欧州特許第1204000号、特開2001-318463号等の各公報に記載の酸基を有するアセタール変性ポリビニルアルコール系バインダーポリマーは、膜強度、現像性のバランスに優れており、好適である。更に、この他に水溶性線状有機ポリマーとして、ポリビニルピロリドンやポリエチレンオキサイド等が有用である。また、硬化皮膜の強度を上げるために、アルコール可溶性ナイロンや2,2-ビス-(4-ヒドロキシフェニル)-プロパンとエピクロロヒドリンのポリエーテル等も有用である。
 特に、これらの中でも、〔ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/必要に応じてその他の付加重合性ビニルモノマー〕共重合体、及び〔アリル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/必要に応じてその他の付加重合性ビニルモノマー〕共重合体は、膜強度、感度、現像性のバランスに優れており、好適である。
 これらのバインダーポリマーは、ランダムポリマー、ブロックポリマー、グラフトポリマー等いずれでもよい。
 バインダーポリマーは、従来公知の方法により合成できる。合成する際に用いられる溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、エチレンジクロリド、シクロヘキサノン等が挙げられる。これらの溶媒は単独で又は2種以上混合して用いられる。また、バインダーポリマーを合成する際に用いられるラジカル重合開始剤としては、アゾ系開始剤、過酸化物開始剤等の公知の化合物が挙げられる。
 本発明において、バインダーポリマーとして、側鎖に二重結合を有するアルカリ可溶性樹脂を用いることで、特に露光部の硬化性と未露光部のアルカリ現像性の双方を向上させることができる。側鎖に二重結合を有するアルカリ可溶性樹脂は、その構造の中に、樹脂がアルカリ可溶となるための酸基と、少なくとも1つの不飽和二重結合を有することで、非画像部除去性などの諸性能を向上させる。このような構造を有する樹脂は、特開2003-262958号公報に詳細に記載され、ここに記載の樹脂をバインダーポリマーとして使用することができる。
 またバインダーポリマーとして、カルド樹脂を使用することができ、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレア樹脂、及びポリイミド樹脂からなる群から選ばれ、且つ、フルオレン骨格を有するカルド樹脂が好ましい。ここで、カルド樹脂とは、分子内に、カルド構造(環状構造を構成している4級炭素原子に二つの環状構造が結合した骨格構造)を有する樹脂を指す。より具体的には、特開2011-170334号公報の段落[0046]~[0057]に記載の化合物を使用することができる。
 なお、バインダーポリマーの好適態様の一つとしては、ダイセル化学工業(株)社製サイクロマーP(ACA)230AA、200M、Z250、Z251、Z300、Z320が挙げられる。
 組成物にバインダーポリマーが含まれる場合、組成物におけるバインダーポリマーの含有量は、遮光膜の反射特性がより優れる点で、組成物中の全固形分に対して、4~30質量%であることが好ましく、7~30質量%であることがより好ましく、15~25質量%であることが更に好ましい。
((D)分散剤)
 組成物は、遮光材料(特に、遮光性粒子)及びフィラー(以後、両者を「分散質」とも総称する)の分散安定性を向上させるために、分散剤を含有していてもよい。
 分散剤は、高分子化合物の分散剤が好ましく、グラフト鎖を有する構造単位と、グラフト鎖を有する構造単位とは異なる疎水性構造単位とを有している高分子化合物がより好ましい。
 分散剤としては、例えば、高分子分散剤〔例えば、ポリアミドアミンとその塩、ポリカルボン酸とその塩、高分子量不飽和酸エステル、変性ポリウレタン、変性ポリエステル、変性ポリ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル系共重合体、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物〕、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルカノールアミン、及び顔料誘導体等を挙げることができる。
 なお、高分子分散剤としては、その構造から更に直鎖状高分子、末端変性型高分子、グラフト型高分子、及びブロック型高分子に分類することができる。
 分散剤は、分散質の表面に吸着し、再凝集を防止するように作用する。そのため、これらの表面へのアンカー部位を有する末端変性型高分子、グラフト型高分子、ブロック型高分子が好ましい構造として挙げることができる。
 一方で、チタンブラックや、上記したチタンブラック及びSi原子を含む被分散体の表面を改質することにより、これらに対する分散剤の吸着性を促進させることもできる。
 分散剤は、上記したように、グラフト鎖を有する構造単位を有することが好ましい。なお、本明細書において、「構造単位」とは「繰り返し単位」と同義である。このようなグラフト鎖を有する構造単位を有する分散剤は、グラフト鎖によって溶媒との親和性を有するために、分散質の分散性、及び経時後の分散安定性に優れるものである。また、組成物においては、グラフト鎖の存在により重合性化合物又はその他の併用可能な樹脂などとの親和性を有するので、アルカリ現像で残渣を生じにくくなる。
 グラフト鎖が長くなると立体反発効果が高くなり分散性は向上するが、一方グラフト鎖が長すぎると分散質への吸着力が低下して分散性は低下する傾向となる場合もある。このため、グラフト鎖は、水素原子を除いた原子数が40~10000の範囲であるものが好ましく、水素原子を除いた原子数が50~2000であるものがより好ましく、水素原子を除いた原子数が60~500であるものが更に好ましい。ここで、グラフト鎖とは、共重合体の主鎖の根元(主鎖から枝分かれしている基において主鎖に結合する原子)から、主鎖から枝分かれしている基の末端までを示す。
 グラフト鎖は、ポリマー構造を有することが好ましく、このようなポリマー構造としては、例えば、ポリアクリレート構造(例えば、ポリ(メタ)アクリル構造)、ポリエステル構造、ポリウレタン構造、ポリウレア構造、ポリアミド構造、及び、ポリエーテル構造などを挙げることができる。
 グラフト部位と溶媒との相互作用性を向上させ、それにより分散性を高めるために、グラフト鎖は、ポリエステル構造、ポリエーテル構造及びポリアクリレート構造からなる群から選ばれた少なくとも1種を有するグラフト鎖であることが好ましく、ポリエステル構造及びポリエーテル構造の少なくともいずれかを有するグラフト鎖であることがより好ましい。
 このようなポリマー構造をグラフト鎖として有するマクロモノマーの構造としては、ポリマー主鎖部と反応可能な置換基を有していれば、特に限定されないが、好ましくは、反応性二重結合性基を有するマクロモノマーを好適に使用することができる。
 分散剤が有するグラフト鎖を有する構造単位に対応し、分散剤の合成に好適に用いられる市販のマクロモノマーとしては、AA-6(商品名、東亜合成(株)製)、AA-10(商品名、東亜合成(株)製)、AB-6(商品名、東亜合成(株)製)、AS-6(商品名、東亜合成(株)製)、AN-6(商品名、東亜合成(株)製)、AW-6(商品名、東亜合成(株)製)、AA-714(商品名、東亜合成(株)製)、AY-707(商品名、東亜合成(株)製)、AY-714(商品名、東亜合成(株)製)、AK-5(商品名、東亜合成(株)製)、AK-30(商品名、東亜合成(株)製)、AK-32(商品名、東亜合成(株)製)、ブレンマーPP-100(商品名、日油(株)製)、ブレンマーPP-500(商品名、日油(株)製)、ブレンマーPP-800(商品名、日油(株)製)、ブレンマーPP-1000(商品名、日油(株)製)、ブレンマー55-PET-800(商品名、日油(株)製)、ブレンマーPME-4000(商品名、日油(株)製)、ブレンマーPSE-400(商品名、日油(株)製)、ブレンマーPSE-1300(商品名、日油(株)製)、ブレンマー43PAPE-600B(商品名、日油(株)製)などが用いられる。このなかでも、好ましくは、AA-6(商品名、東亜合成(株)製)、AA-10(商品名、東亜合成(株))、AB-6(商品名、東亜合成(株)製)、AS-6(商品名、東亜合成(株))、AN-6(商品名、東亜合成(株)製)、ブレンマーPME-4000(商品名、日油(株)製)などが用いられる。
 分散剤は、グラフト鎖を有する構造単位として、下記式(1)~式(4)のいずれかで表される構造単位を含むことが好ましく、下記式(1A)、下記式(2A)、下記式(3A)、下記式(3B)、及び下記式(4)のいずれかで表される構造単位を含むことがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 式(1)~式(4)において、W、W、W、及びWはそれぞれ独立に酸素原子又はNHを表す。W、W、W、及びWは酸素原子であることが好ましい。
 式(1)~式(4)において、X、X、X、X、及びXは、それぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。X、X、X、X、及びXとしては、合成上の制約の観点からは、好ましくはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1~12のアルキル基であり、それぞれ独立に水素原子又はメチル基であることがより好ましく、メチル基が特に好ましい。
 式(1)~式(4)において、Y、Y、Y、及びYは、それぞれ独立に、2価の連結基を表し、該連結基は特に構造上制約されない。Y、Y、Y、及びYで表される2価の連結基として、具体的には、下記の(Y-1)~(Y-21)の連結基などが例として挙げられる。下記に示した構造において、A、Bはそれぞれ、式(1)~式(4)における左末端基、右末端基との結合部位を意味する。下記に示した構造のうち、合成の簡便性から、(Y-2)又は(Y-13)であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 式(1)~式(4)において、Z、Z、Z、及びZは、それぞれ独立に1価の有機基を表す。該有機基の構造は、特に限定されないが、具体的には、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、アルキルチオエーテル基、アリールチオエーテル基、ヘテロアリールチオエーテル基、及びアミノ基などが挙げられる。これらの中でも、Z、Z、Z、及びZで表される有機基としては、特に分散性向上の観点から、立体反発効果を有するものが好ましく、各々独立に炭素数5から24のアルキル基が好ましく、その中でも、特に各々独立に炭素数5から24の分岐アルキル基又は炭素数5から24の環状アルキル基が好ましい。
 式(1)~式(4)において、n、m、p、及びqは、それぞれ1から500の整数である。また、式(1)及び式(2)において、j及びkは、それぞれ独立に、2~8の整数を表す。式(1)及び式(2)におけるj及びkは、分散安定性、現像性の観点から、4~6の整数が好ましく、5が最も好ましい。
 式(3)中、Rは分岐若しくは直鎖のアルキレン基を表し、炭素数1~10のアルキレン基が好ましく、炭素数2又は3のアルキレン基であることがより好ましい。pが2~500のとき、複数存在するRは互いに同じであっても異なっていてもよい。
 式(4)中、Rは水素原子又は1価の有機基を表し、この1価の有機基としては特に構造上限定はされない。Rとして好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロアリール基が挙げられ、更に好ましくは、水素原子、又はアルキル基である。該Rがアルキル基である場合、該アルキル基としては、炭素数1~20の直鎖状アルキル基、炭素数3~20の分岐状アルキル基、又は炭素数5~20の環状アルキル基が好ましく、炭素数1~20の直鎖状アルキル基がより好ましく、炭素数1~6の直鎖状アルキル基が特に好ましい。式(4)において、qが2~500のとき、グラフト共重合体中に複数存在するX及びRは互いに同じであっても異なっていてもよい。
 分散剤において、式(1)~式(4)で表される構造単位は、質量換算で、分散剤の総質量に対し10%~90%の範囲で含まれることが好ましく、30%~70%の範囲で含まれることがより好ましい。式(1)~式(4)で表される構造単位が、この範囲内で含まれると分散質の分散性が高く、遮光膜を形成する際の現像性が良好である。
 また、分散剤は、2種以上の構造が異なる、グラフト鎖を有する構造単位を有することができる。即ち、分散剤の分子中に、互いに構造の異なる式(1)~式(4)で示される構造単位を含んでいてもよく、また、式(1)~式(4)においてn、m、p、及びqがそれぞれ2以上の整数を表す場合、式(1)及び式(2)においては、側鎖中にj及びkが互いに異なる構造を含んでいてもよく、式(3)及び式(4)においては、分子内に複数存在するR、R及びXは互いに同じであっても異なっていてもよい。
 式(1)で表される構造単位としては、分散安定性、現像性の観点から、下記式(1A)で表される構造単位であることがより好ましい。また、式(2)で表される構造単位としては、分散安定性、現像性の観点から、下記式(2A)で表される構造単位であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 式(1A)中、X、Y、Z及びnは、式(1)におけるX、Y、Z及びnと同義であり、好ましい範囲も同様である。式(2A)中、X、Y、Z及びmは、式(2)におけるX、Y、Z及びmと同義であり、好ましい範囲も同様である。
 また、式(3)で表される構造単位としては、分散安定性、現像性の観点から、下記式(3A)又は式(3B)で表される構造単位であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 式(3A)又は(3B)中、X、Y、Z及びpは、式(3)におけるX、Y、Z及びpと同義であり、好ましい範囲も同様である。
 分散剤は、グラフト鎖を有する構造単位として、式(1A)で表される構造単位を有することがより好ましい。
 分散剤において、グラフト鎖を有する構造単位は、質量換算で、分散剤の総質量に対し10%~90%の範囲で含まれることが好ましく、30%~70%の範囲で含まれることがより好ましい。グラフト鎖を有する構造単位が、この範囲内で含まれると分散質の分散性が高く、遮光膜を形成する際の現像性が良好である。
 また、分散剤は、上記したように、グラフト鎖を有する構造単位とは異なる(すなわち、グラフト鎖を有する構造単位には相当しない)疎水性構造単位を有することが好ましい。ただし、本発明において、疎水性構造単位は、酸基(例えば、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、フェノール性水酸基等)を有さない構造単位である。
 疎水性構造単位は、好ましくは、ClogP値が1.2以上の化合物(モノマー)に由来する(対応する)構造単位であり、より好ましくは、ClogP値が1.2~8の化合物に由来する構造単位である。これにより、本発明の効果をより確実に発現することができる。
 分散剤は、疎水性構造単位として、下記一般式(i)~(iii)で表される単量体に由来の構造単位から選択された1種以上の構造単位を有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 上記式(i)~(iii)中、R、R、及びRは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子(例えば、フッ素、塩素、臭素等)、又は炭素原子数が1~6のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基。以下、同様)を表す。
 R、R、及びRは、より好ましくは水素原子、又は炭素原子数が1~3のアルキル基であり、最も好ましくは、水素原子又はメチル基である。R及びRは、水素原子であることが特に好ましい。Xは、酸素原子(-O-)又はイミノ基(-NH-)を表し、酸素原子であることが好ましい。
 Lは、単結合又は2価の連結基である。2価の連結基としては、2価の脂肪族基(例えば、アルキレン基、置換アルキレン基、アルケニレン基、置換アルケニレン基、アルキニレン基、置換アルキニレン基)、2価の芳香族基(例えば、アリーレン基、置換アリーレン基)、2価の複素環基、及び、これらと酸素原子(-O-)、硫黄原子(-S-)、イミノ基(-NH-)、置換イミノ基(-NR31-、ここでR31は脂肪族基、芳香族基又は複素環基)又はカルボニル基(-CO-)との組合せ等が挙げられる。
 2価の脂肪族基は、環状構造又は分岐構造を有していてもよい。脂肪族基の炭素原子数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~10が更に好ましい。脂肪族基は不飽和脂肪族基であっても飽和脂肪族基であってもよいが、飽和脂肪族基であることが好ましい。また、脂肪族基は、置換基を有していてもよい。置換基の例は、ハロゲン原子、芳香族基及び複素環基等が挙げられる。
 2価の芳香族基の炭素原子数は、6~20が好ましく、6~15がより好ましく、6~10が最も好ましい。また、芳香族基は置換基を有していてもよい。置換基の例は、ハロゲン原子、脂肪族基、芳香族基及び複素環基等が挙げられる。
 2価の複素環基は、複素環として5員環又は6員環を有することが好ましい。複素環に他の複素環、脂肪族環又は芳香族環が縮合していてもよい。また、複素環基は置換基を有していてもよい。置換基の例としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、オキソ基(=O)、チオキソ基(=S)、イミノ基(=NH)、置換イミノ基(=N-R32、ここでR32は脂肪族基、芳香族基又は複素環基)、脂肪族基、芳香族基及び複素環基を挙げられる。
 Lは、単結合、アルキレン基又はオキシアルキレン構造を含む2価の連結基であることが好ましい。オキシアルキレン構造は、オキシエチレン構造又はオキシプロピレン構造であることがより好ましい。また、Lはオキシアルキレン構造を2以上繰り返して含むポリオキシアルキレン構造を含んでいてもよい。ポリオキシアルキレン構造としてはポリオキシエチレン構造又はポリオキシプロピレン構造が好ましい。ポリオキシエチレン構造は、-(OCHCH)n-で表され、nは、2以上の整数が好ましく、2~10の整数であることがより好ましい。
 Zとしては、脂肪族基(例えば、アルキル基、置換アルキル基、不飽和アルキル基、置換不飽和アルキル基、)、芳香族基(例えば、アリーレン基、置換アリーレン基)、複素環基及びそれらと酸素原子(-O-)、硫黄原子(-S-)、イミノ基(-NH-)、置換イミノ基(-NR31-、ここでR31は脂肪族基、芳香族基又は複素環基)又はカルボニル基(-CO-)との組合せ等が挙げられる。
 脂肪族基は、環状構造又は分岐構造を有していてもよい。脂肪族基の炭素原子数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~10が更に好ましい。更に環集合炭化水素基、架橋環式炭化水素基(架橋環式炭化水素環からなる基)が含まれ、環集合炭化水素基の例としては、ビシクロヘキシル基、パーヒドロナフタレニル基、ビフェニル基、4-シクロヘキシルフェニル基などが含まれる。架橋環式炭化水素環として、例えば、ピナン、ボルナン、ノルピナン、ノルボルナン、ビシクロオクタン環(ビシクロ[2.2.2]オクタン環、ビシクロ[3.2.1]オクタン環等)などの2環式炭化水素環、及び、ホモブレダン、アダマンタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、トリシクロ[4.3.1.12,5]ウンデカン環などの3環式炭化水素環、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、パーヒドロ-1,4-メタノ-5,8-メタノナフタレン環などの4環式炭化水素環などが挙げられる。また、架橋環式炭化水素環には、縮合環式炭化水素環、例えば、パーヒドロナフタレン(デカリン)、パーヒドロアントラセン、パーヒドロフェナントレン、パーヒドロアセナフテン、パーヒドロフルオレン、パーヒドロインデン、パーヒドロフェナレン環などの5~8員シクロアルカン環が複数個縮合した縮合環も含まれる。
 脂肪族基は不飽和脂肪族基よりも飽和脂肪族基の方が好ましい。また、脂肪族基は、置換基を有していてもよい。置換基の例は、ハロゲン原子、芳香族基及び複素環基が挙げられる。ただし、脂肪族基は、置換基として酸基を有さない。
 芳香族基の炭素原子数は、6~20が好ましく、6~15が更に好ましく、6~10が最も好ましい。また、芳香族基は置換基を有していてもよい。置換基の例は、ハロゲン原子、脂肪族基、芳香族基及び複素環基を挙げられる。ただし、芳香族基は、置換基として酸基を有さない。
 複素環基は、複素環として5員環又は6員環を有することが好ましい。複素環に他の複素環、脂肪族環又は芳香族環が縮合していてもよい。また、複素環基は置換基を有していてもよい。置換基の例としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、オキソ基(=O)、チオキソ基(=S)、イミノ基(=NH)、置換イミノ基(=N-R32、ここでR32は脂肪族基、芳香族基又は複素環基)、脂肪族基、芳香族基及び複素環基が挙げられる。ただし、複素環基は、置換基として酸基を有さない。
 上記式(iii)中、R、R、及びRは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子(例えば、フッ素、塩素、臭素等)、又は炭素原子数が1~6のアルキル基、Z、又は-L-Zを表す。ここでL及びZは、上記におけるものと同義である。R、R、及びRとしては、水素原子、又は炭素数が1~3のアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
 本発明においては、上記一般式(i)で表される単量体として、R、R、及びRが水素原子又はメチル基であって、Lがアルキレン基又はオキシアルキレン構造を含む2価の連結基であって、Xが酸素原子又はイミノ基であって、Zが脂肪族基、複素環基又は芳香族基である化合物が好ましい。
 また、上記一般式(ii)で表される単量体として、Rが水素原子又はメチル基であって、Lがアルキレン基であって、Zが脂肪族基、複素環基又は芳香族基であって、Yがメチン基である化合物が好ましい。また、上記一般式(iii)で表される単量体として、R、R、及びRが水素原子又はメチル基であって、Zが脂肪族基、複素環基又は芳香族基である化合物が好ましい。
 式(i)~(iii)で表される代表的な単量体の例としては、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、スチレン類などから選ばれるラジカル重合性化合物が挙げられる。
 なお、ラジカル重合性化合物の具体例としては、特開2010-106268号公報の段落0069~0071(対応する米国特許出願公開第2011-0124824号明細書の段落0113~0114)に記載の定義が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 これらラジカル重合性化合物のうち、好適に使用されるのは、メタクリル酸エステル類、スチレン類であり、特に好適に使用されるのは、ベンジルメタクリレート、t-ブチルメタクリレート、4-t-ブチルフェニルメタクリレート、ペンタクロロフェニルメタクリレート、4-シアノフェニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、エチルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、イソボロニルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、メチルメタクリレート、3,5-ジメチルアダマンチルメタクリレート、2-ナフチルメタクリレート、ネオペンチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、アリルメタクリレート、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、シクロへキシルスチレン、クロルメチルスチレン、トリフルオルメチルスチレン、エトキシメチルスチレン、アセトキシメチルスチレン、メトキシスチレン、4-メトキシ-3-メチルスチレン、クロルスチレン、ジクロルスチレン、トリクロルスチレン、テトラクロルスチレン、ペンタクロルスチレン、ブロムスチレン、ジブロムスチレン、ヨードスチレン、フルオルスチレン、トリフルオルスチレン、2-ブロム-4-トリフルオルメチルスチレン、4-フルオル-3-トリフルオルメチルスチレン、1-ビニルナフタレン、2-ビニルナフタレンである。
 また、疎水性構造単位に対応する単量体の内、複素環基を含有する化合物としては以下に示す化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 分散剤において、疎水性構造単位は、質量換算で、分散剤の総質量に対し10%~90%の範囲で含まれることが好ましく、20%~80%の範囲で含まれることがより好ましい。
 分散剤は、分散質と相互作用を形成しうる官能基を導入することができる。ここで、分散剤は、分散質と相互作用を形成しうる官能基を有する構造単位を更に有することが好ましい。この分散質と相互作用を形成しうる官能基としては、例えば、酸基、塩基性基、配位性基、反応性を有する官能基等が挙げられる。
 分散剤が、酸基、塩基性基、配位性基、又は、反応性を有する官能基を有する場合、それぞれ、酸基を有する構造単位、塩基性基を有する構造単位、配位性基を有する構造単位、又は、反応性を有する構造単位を有することが好ましい。特に、分散剤が、更に、酸基として、カルボン酸基などのアルカリ可溶性基を有することで、分散剤に、アルカリ現像によるパターン形成のための現像性を付与することができる。すなわち、分散剤に、アルカリ可溶性基を導入することで、分散剤がアルカリ可溶性を有することになる。このような組成物を含有する重合性組成物は、露光部の遮光性に優れたものとなり、且つ、未露光部のアルカリ現像性が向上される。
 また、分散剤が酸基を有する構造単位を有することにより、分散剤が溶媒となじみやすくなり、塗布性も向上する傾向となる。これは、酸基を有する構造単位における酸基が分散質と相互作用しやすく、分散剤が分散質を安定的に分散する。
 ただし、酸基としてのアルカリ可溶性基を有する構造単位は、上記したグラフト鎖を有する構造単位と同一の構造単位であっても、異なる構造単位であってもよいが、酸基としてのアルカリ可溶性基を有する構造単位は、上記した疎水性構造単位とは異なる構造単位である(すなわち、上記した疎水性構造単位には相当しない)。
 分散質と相互作用を形成しうる官能基である酸基としては、例えば、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、フェノール性水酸基などがあり、好ましくは、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基のうち少なくとも1種であり、特に好ましいものは、分散質への吸着力が良好で、且つ、その分散性が高いカルボン酸基である。
 すなわち、分散剤は、カルボン酸基、スルホン酸基、及び、リン酸基のうち少なくとも1種を有する構造単位を更に有することが好ましい。
 分散剤は、酸基を有する構造単位を1種又は2種以上有してもよい。分散剤は、酸基を有する構造単位を含有してもしなくてもよいが、含有する場合、酸基を有する構造単位の含有量は、質量換算で、分散剤の総質量に対して、好ましくは5~80%であり、より好ましくは、アルカリ現像による画像強度のダメージ抑制という観点から、10~60%である。
 分散質と相互作用を形成しうる官能基である塩基性基としては、例えば、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、N原子を含むヘテロ環、アミド基などがあり、特に好ましいものは、チタンブラックへの吸着力が良好で、且つ、その分散性が高い第3級アミノ基である。分散剤は、これらの塩基性基を1種又は2種以上有することができる。
 分散剤は、塩基性基を有する構造単位を含有してもしなくてもよいが、含有する場合、塩基性基を有する構造単位の含有量は、質量換算で、分散剤の総質量に対して、好ましくは0.01~50%であり、より好ましくは、現像性阻害抑制という観点から、0.01~30%である。
 分散質と相互作用を形成しうる官能基である配位性基、及び反応性を有する官能基としては、例えば、アセチルアセトキシ基、トリアルコキシシリル基、イソシアネート基、酸無水物、酸塩化物などが挙げられる。特に好ましいものは、分散質への吸着力が良好で分散性が高いアセチルアセトキシ基である。分散剤は、これらの基を1種あるいは2種以上有してもよい。
 分散剤は、配位性基を有する構造単位、又は、反応性を有する官能基を有する構造単位を含有してもしなくてもよいが、含有する場合、これらの構造単位の含有量は、質量換算で、分散剤の総質量に対して、好ましくは10~80%であり、より好ましくは、現像性阻害抑制という観点から、20~60%である。
 本発明における分散剤が、グラフト鎖以外に、分散質と相互作用を形成しうる官能基を有する場合、これらの官能基がどのように導入されているかは特に限定はされないが、分散剤は、下記一般式(iv)~(vi)で表される単量体に由来の構造単位から選択された1種以上の構造単位を有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 一般式(iv)~一般式(vi)中、R11、R12、及びR13は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、又は炭素原子数が1~6のアルキル基を表す。
 一般式(iv)~一般式(vi)中、R11、R12、及びR13は、より好ましくは、それぞれ独立に水素原子、又は炭素原子数が1~3のアルキル基であり、最も好ましくは、それぞれ独立に水素原子又はメチル基である。一般式(iv)中、R12及びR13は、それぞれ水素原子であることが特に好ましい。
 一般式(iv)中のXは、酸素原子(-O-)又はイミノ基(-NH-)を表し、酸素原子であることが好ましい。また、一般式(v)中のYは、メチン基又は窒素原子を表す。
 また、一般式(iv)~一般式(v)中のLは、単結合又は2価の連結基を表す。該2価の連結基の例としては、2価の脂肪族基(例えば、アルキレン基、置換アルキレン基、アルケニレン基、置換アルケニレン基、アルキニレン基、及び置換アルキニレン基)、2価の芳香族基(例えば、アリーレン基、及び置換アリーレン基)、2価の複素環基及びそれらと酸素原子(-O-)、硫黄原子(-S-)、イミノ基(-NH-)、置換イミノ結合(-NR31’-、ここでR31’は脂肪族基、芳香族基又は複素環基)又はカルボニル結合(-CO-)のうちの一つ以上との組合せ等が挙げられる。
 なお、2価の脂肪族基、2価の芳香族基、2価の複素環基の定義は、上述したLで表される各基の定義と同義である。
 また、Lの好適態様は、上述したLの好適態様と同義である。
 一般式(iv)~一般式(vi)中、Zは、グラフト部位以外に分散質と相互作用を形成しうる官能基を表し、カルボン酸基、第3級アミノ基であることが好ましく、カルボン酸基であることがより好ましい。
 一般式(vi)中、R14、R15、及びR16は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子(例えば、フッ素、塩素、臭素等)、炭素原子数が1~6のアルキル基、-Z、又は-L-Zを表す。ここでL及びZは、上記におけるL及びZと同義であり、好ましい例も同様である。R14、R15、及びR16としては、それぞれ独立に水素原子、又は炭素数が1~3のアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
 本発明においては、一般式(iv)で表される単量体として、R11、R12、及びR13がそれぞれ独立に水素原子又はメチル基であって、Lがアルキレン基又はオキシアルキレン構造を含む2価の連結基であって、Xが酸素原子又はイミノ基であって、Zがカルボン酸基である化合物が好ましい。
 また、一般式(v)で表される単量体として、R11が水素原子又はメチル基であって、Lがアルキレン基であって、Zがカルボン酸基であって、Yがメチン基である化合物が好ましい。
 更に、一般式(vi)で表される単量体として、R14、R15、及びR16がそれぞれ独立に水素原子又はメチル基であって、Lが単結合又はアルキレン基であって、Zがカルボン酸基である化合物が好ましい。
 以下に、一般式(iv)~一般式(vi)で表される単量体(化合物)の代表的な例を示す。該単量体の例としては、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、分子内に付加重合性二重結合と水酸基を有する化合物(例えば、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル)とコハク酸無水物の反応物、分子内に付加重合性二重結合と水酸基を有する化合物とフタル酸無水物の反応物、分子内に付加重合性二重結合と水酸基を有する化合物とテトラヒドロキシフタル酸無水物の反応物、分子内に付加重合性二重結合と水酸基を有する化合物と無水トリメリット酸の反応物、分子内に付加重合性二重結合と水酸基を有する化合物とピロメリット酸無水物の反応物、アクリル酸、アクリル酸ダイマー、アクリル酸オリゴマー、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、4-ビニル安息香酸、ビニルフェノール、4-ヒドロキシフェニルメタクリルアミドなどが挙げられる。
 分散質と相互作用を形成しうる官能基の含有量は、分散質との相互作用、分散安定性、及び現像液への浸透性の観点から、分散剤の全質量に対して0.05質量%~90質量%が好ましく、1.0質量%~80質量%がより好ましく、10質量%~70質量%が更に好ましい。
 更に、分散剤は、画像強度などの諸性能を向上する目的で、本発明の効果を損なわない限りにおいて、グラフト鎖を有する構造単位、疎水性構造単位、及び、分散質と相互作用を形成しうる官能基を有する構造単位とは異なる、種々の機能を有する他の構造単位(例えば、分散物に用いられる分散媒との親和性を有する官能基などを有する構造単位)を更に有していてもよい。
 このような、他の構造単位としては、例えば、アクリロニトリル類、メタクリロニトリル類などから選ばれるラジカル重合性化合物に由来の構造単位が挙げられる。
 分散剤は、これらの他の構造単位を1種又は2種以上用いることができ、その含有量は、質量換算で、分散剤の総質量に対して、好ましくは0~80%であり、特に好ましくは、10~60%である。含有量が上記の範囲において十分なパターン形成性が維持される。
 分散剤の酸価は、0~160mgKOH/gの範囲であることが好ましく、より好ましくは10~140mgKOH/gの範囲であり、更に好ましくは20~120mgKOH/gの範囲である。分散剤の酸価としては、30mgKOH/g超も好ましい。
 分散剤の酸価が160mgKOH/g以下であれば、遮光膜を形成する際の現像時におけるパターン剥離がより効果的に抑えられる。また、分散剤の酸価が10mgKOH/g以上であればアルカリ現像性がより良好となる。また、分散剤の酸価が20mgKOH/g以上であれば、チタンブラックや、チタンブラック及びSi原子を含む被分散体の沈降をより抑制でき、粗大粒子数をより少なくすることができ、組成物の経時安定性をより向上できる。
 分散剤の酸価は、例えば、分散剤中における酸基の平均含有量から算出することができる。また、分散剤中の酸基を含有する構造単位の含有量を変化させることで所望の酸価を有する樹脂を得ることができる。
 分散剤の重量平均分子量は、遮光膜を形成する際において、現像時のパターン剥離抑制と現像性の観点から、GPC法によるポリスチレン換算値として、4,000以上300,000以下であることが好ましく、5,000以上200,000以下であることがより好ましく、6,000以上100,000以下であることが更に好ましく、10,000以上50,000以下であることが特に好ましい。分散剤の重量平均分子量としては、15000超も好ましく、20000超もより好ましい。
 GPC法は、HLC-8020GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてTSKgel SuperHZM-H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ2000(東ソー(株)製、4.6mmID×15cm)を、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いる方法に基づく。
 以下、分散剤の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、下記例示化合物中、各構造単位に併記される数値(主鎖繰り返し単位に併記される数値)は、当該構造単位の含有量〔質量%:(wt%)と記載〕を表す。側鎖の繰り返し部位に併記される数値は、当該繰り返し部位の繰り返し数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 分散剤の具体例としては、上記以外にも、BYK Chemie社製「Disperbyk-161、162、163、164、165、166、170(商品名、高分子共重合物)」、EFKA社製「EFKA4047、4050、4010、4165(商品名、ポリウレタン系)、EFKA4330、4340(商品名、ブロック共重合体)」等が挙げられる。これらの分散剤は、単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 組成物に分散剤が含まれる場合、組成物における分散剤の含有量は、分散質などの分散安定性がより優れる点で、組成物中の全固形分に対して、1~90質量%が好ましく、3~70質量%がより好ましい。
((E)溶媒)
 本発明の組成物は、溶媒を含有していてもよい。
 溶媒の種類は特に制限されないが、有機溶媒であることが好ましい。
 有機溶媒の例としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、酢酸エチル、エチレンジクロライド、テトラヒドロフラン、トルエン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、アセチルアセトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、3-メトキシプロパノール、メトキシメトキシエタノール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3-メトキシプロピルアセテート、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチルなどが挙げられるが、これらに限定されない。
 溶媒は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。溶媒を2種以上組みあわせて用いる場合、特に好ましくは、上記の3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、及びプロピレングリコールメチルエーテルアセテートから選択される2種以上で構成される。
 組成物に溶媒が含まれる場合、組成物に含まれる溶媒の含有量は特に制限されないが、組成物の全質量に対し、10~80質量%であることが好ましく、20~70質量%であることがより好ましく、30~65質量%であることが更に好ましい。
((F)重合性化合物)
 本発明の組成物は、重合性化合物を含有していてもよい。
 重合性化合物は、少なくとも1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、沸点が常圧で100℃以上である化合物が好ましい。
 少なくとも1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、沸点が常圧で100℃以上である化合物としては、例えば、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等の単官能のアクリレートやメタアクリレート;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリ(アクリロイロキシエチル)イソシアヌレート、グリセリンやトリメチロールエタン等の多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後(メタ)アクリレート化したもの、ペンタエリスリトール又はジペンタエリスリトールのポリ(メタ)アクリレート化したもの、特公昭48-41708号、特公昭50-6034号、特開昭51-37193号の各公報に記載のウレタンアクリレート類、特開昭48-64183号、特公昭49-43191号、特公昭52-30490号の各公報に記載のポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸との反応生成物であるエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタアクリレートを挙げることができる。更に、日本接着協会誌Vol.20、No.7、300~308頁に光硬化性モノマー及びオリゴマーとして紹介されているものも使用できる。
 また、特開平10-62986号公報において一般式(1)及び一般式(2)としてその具体例と共に記載の、多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後に(メタ)アクリレート化した化合物も用いることができる。
 なかでも、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、及びこれらのアクリロイル基がエチレングリコール、プロピレングリコール残基を介してジペンタエリスリトールに連結している構造が好ましい。これらのオリゴマータイプも使用できる。
 このような重合性化合物のうち、2官能のものとしては、新中村化学社製NKエステル A-BPE-20、共栄化学社製ライトアクリレートDCP-Aが挙げられ、3官能及び4官能の混合物としては、東亞合成社製アロニックスM-305、M-510が挙げられ、4官能のものとしては日本化薬社製KAYARAD RP-1040、新中村化学社製NKエステル A-TMMTが挙げられ、5官能体、6官能体の混合物としては日本化薬社製KAYARAD DPHAが挙げられ、6官能体としては日本化薬社製KAYARAD DPCA-20、新中村化学社製NKエステル A-DPH-12Eが挙げられる。
 また、特公昭48-41708号、特開昭51-37193号、特公平2-32293号、及び特公平2-16765号の各公報に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58-49860号、特公昭56-17654号、特公昭62-39417号、及び特公昭62-39418号の各公報記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。更に、特開昭63-277653号、特開昭63-260909号、及び特開平1-105238号の各公報に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する付加重合性化合物類を用いることによっては、非常に感光スピードに優れた光重合性組成物を得ることができる。市販品としては、ウレタンオリゴマーUAS-10、UAB-140(商品名、日本製紙ケミカル(株)製)、UA-7200(商品名、新中村化学工業(株)製)、DPHA-40H(商品名、日本化薬(株)製)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(商品名、共栄社化学(株)製)などが挙げられる。
 また、酸基を有するエチレン性不飽和化合物類も好適であり、市販品としては、例えば、東亞合成株式会社製のカルボキシル基含有3官能アクリレートであるTO-756、及びカルボキシル基含有5官能アクリレートであるTO-1382などが挙げられる。
 本発明に用いられる重合性化合物としては、4官能以上のアクリレート化合物がより好ましい。
 重合性化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。2種以上の重合性化合物を組み合わせて用いる場合、その組み合わせ態様は、重合性組成物に要求される物性等に応じて適宜設定することができる。重合性化合物の好適な組み合わせ態様の一つとしては、例えば、前掲した多官能のアクリレート化合物から選択した2種以上の重合性化合物を組み合わせる態様が挙げられ、その一例としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート及びペンタエリスリトールトリアクリレートの組み合わせが挙げられる。
 組成物に重合性化合物が含まれる場合、組成物における重合性化合物の含有量は、組成物中の全固形分に対して、3~55質量%が好ましく、より好ましくは10~50質量%である。
((G)重合開始剤)
 本発明の組成物は、重合開始剤(好ましくは光重合開始剤)を含有していてもよい。
 重合開始剤は、光や熱により分解し、前述した重合性化合物の重合を開始、促進する化合物であり、波長300~500nmの領域の光に対して吸収を有するものであることが好ましい。
 重合開始剤の具体的な例としては、有機ハロゲン化化合物、オキシジアゾール化合物、カルボニル化合物、ケタール化合物、ベンゾイン化合物、有機過酸化化合物、アゾ化合物、クマリン化合物、アジド化合物、メタロセン化合物、有機ホウ酸化合物、ジスルホン酸化合物、オキシム化合物(特にオキシムエステル化合物)、オニウム塩化合物、アシルホスフィン(オキシド)化合物が挙げられる。より具体的な例としては、例えば、特開2006-78749号公報の段落番号[0081]~[0100]、[0101]~[0139]等に記載される重合開始剤が挙げられる。上記の重合開始剤の中でも、得られるパターンの形状を良化できるという観点から、オキシム化合物(特にオキシムエステル化合物)がより好ましい。オキシム化合物としては、BASF製IRGACURE OXE01及びOXE02が好ましい。OXE01とOXE02では同様の効果が得られる。
 組成物に重合開始剤が含まれる場合、組成物における重合開始剤の含有量は、組成物中の全固形分に対して、0.1~30質量%が好ましく、1~25質量%がより好ましく、2~20質量%が更に好ましい。
((H)増感剤)
 本発明の組成物は、重合開始剤のラジカル発生効率の向上、感光波長の長波長化の目的で、増感剤を含有していてもよい。
 増感剤としては、用いられる重合開始剤を、電子移動機構又はエネルギー移動機構で増感させるものが好ましい。増感剤の好ましい例としては、特開2008-214395号公報の段落番号〔0085〕~〔0098〕に記載された化合物を挙げることができる。
 組成物に増感剤が含まれる場合、増感剤の含有量は、感度と保存安定性の観点から、組成物の全固形分に対し、0.1~30質量%が好ましく、1~20質量%がより好ましく、2~15質量%が更に好ましい。
((I)重合禁止剤)
 本発明の組成物は、該組成物の製造中又は保存中において、重合性化合物の不要な熱重合を阻止するために少量の重合禁止剤を含有することが好ましい。
 重合禁止剤としては、公知の熱重合防止剤を用いることができ、具体的には、ハイドロキノン、p-メトキシフェノール、ジ-t-ブチル-p-クレゾール、ピロガロール、t-ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4’-チオビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、N-ニトロソフェニルヒドロキシアミン第一セリウム塩等が挙げられる。
 重合禁止剤の含有量は、組成物の全固形分に対し、約0.01~約5質量%が好ましい。
 また、必要に応じて、酸素による重合阻害を防止するために、ベヘン酸やベヘン酸アミドのような高級脂肪酸誘導体等を添加して、塗布後の乾燥の過程で塗布膜の表面に高級脂肪酸誘導体等を偏在させてもよい。高級脂肪酸誘導体の添加量は、全組成物の約0.5質量%~約10質量%が好ましい。
((J)密着向上剤)
 本発明の組成物は、支持体などの硬質表面との密着性を向上させるために、密着向上剤を含有していてもよい。密着向上剤としては、シラン系カップリング剤、チタンカップリング剤等が挙げられる。
 シラン系カップリング剤としては、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシランが好ましく、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランがより好ましい。
 密着向上剤が組成物に含まれる場合、密着向上剤の含有量は、組成物中の全固形分に対して、0.5~30質量%が好ましく、0.7~20質量%がより好ましい。
((K)界面活性剤)
 本発明の組成物には、塗布性をより向上させる観点から、各種の界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用できる。
 特に、本発明の組成物は、フッ素系界面活性剤を含有することで、塗布液として調製したときの液特性(特に、流動性)がより向上することから、塗布厚の均一性や省液性をより改善することができる。即ち、フッ素系界面活性剤を含有する組成物を適用した塗布液を用いて膜形成する場合においては、被塗布面と塗布液との界面張力を低下させることにより、被塗布面への濡れ性が改善され、被塗布面への塗布性が向上する。このため、少量の液量で数μm程度の薄膜を形成した場合であっても、厚みムラの小さい均一厚の膜形成をより好適に行える点で有効である。
 フッ素系界面活性剤中のフッ素含有率は、3~40質量%が好適であり、より好ましくは5~30質量%であり、特に好ましくは7~25質量%である。フッ素含有率がこの範囲内であるフッ素系界面活性剤は、塗布膜の厚さの均一性や省液性の点で効果的であり、組成物中における溶解性も良好である。
 フッ素系界面活性剤としては、例えば、メガファックF171、同F172、同F173、同F176、同F177、同F141、同F142、同F143、同F144、同R30、同F437、同F475、同F479、同F482、同F554、同F780、同F781(以上、DIC(株)製)、フロラードFC430、同FC431、同FC171(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロンS-382、同SC-101、同SC-103、同SC-104、同SC-105、同SC1068、同SC-381、同SC-383、同S393、同KH-40(以上、旭硝子(株)製)等が挙げられる。
 ノニオン系界面活性剤として具体的には、グリセロール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン並びにそれらのエトキシレート及びプロポキシレート(例えば、グリセロールプロポキシレート、グリセリンエトキシレート等)、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(BASF社製のプルロニックL10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2、テトロニック304、701、704、901、904、150R1、ソルスパース20000(日本ルーブリゾール(株)製)等が挙げられる。
 カチオン系界面活性剤として具体的には、フタロシアニン誘導体(商品名:EFKA-745、森下産業(株)製)、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)、(メタ)アクリル酸系(共)重合体ポリフローNo.75、No.90、No.95(共栄社化学(株))、W001(裕商(株)製)等が挙げられる。
 アニオン系界面活性剤として具体的には、W004、W005、W017(裕商(株)社製)等が挙げられる。
 シリコーン系界面活性剤としては、例えば、東レ・ダウコーニング(株「トーレシリコーンDC3PA」、「トーレシリコーンSH7PA」、「トーレシリコーンDC11P
A」,「トーレシリコーンSH21PA」,「トーレシリコーンSH28PA」、「トーレシリコーンSH29PA」、「トーレシリコーンSH30PA」、「トーレシリコーンSH8400」、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製「TSF-4440」、「TSF-4300」、「TSF-4445」、「TSF-4460」、「TSF-4452」、信越シリコーン株式会社製「KP341」、「KF6001」、「KF6002」、ビックケミー社製「BYK307」、「BYK323」、「BYK330」等が挙げられる。
 界面活性剤は、1種のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせてもよい。界面活性剤が組成物に含まれる場合、界面活性剤の含有量は、組成物の全質量に対して、0.001~2.0質量%が好ましく、0.005~1.0質量%がより好ましい。
 本発明の組成物の調製態様は、特に制限されないが、例えば、上記遮光材料、フィラー、及び、溶媒を、攪拌機、ホモジナイザー、高圧乳化装置、湿式粉砕機、又は湿式分散機等を用いて分散処理を行なうことにより調製することができるが、その方法はこれらに限定されない。分散処理は、2回以上の分散処理(多段分散)により行ってもよい。
 上記においては、本発明の組成物の第1態様について述べたが、本発明の組成物の第2態様としては、上記(A)遮光性粒子及び遮光性染料のいずれか1種、並びに、(C)酸価が50mgKOH/g以下であり、重量平均分子量が8000~50000であるバインダーポリマーを少なくとも含有する遮光性組成物であって、バインダーポリマーの含有量が、遮光性組成物中の全固形分に対して、4~30質量%(好ましくは、7~30質量%)である遮光性組成物が挙げられる。該組成物であれば、反射特性に優れる遮光膜が得られる。
<遮光膜>
 本発明の遮光膜は、前述の組成物を用いて形成されたものである。つまり、上記遮光性組成物は、遮光膜形成用に使用される。
 遮光膜の膜厚としては特に限定はないが、遮光膜の反射特性がより優れる点で、乾燥後の膜厚で、0.2~50μmが好ましく、0.5~30μmがより好ましく、0.7~20μmが更に好ましい。
 遮光膜がパターン状である場合、そのサイズ(一辺の長さ)としては、本発明による効果をより効果的に得る点で、0.001~5mmが好ましく、0.05~4mmがより好ましく、0.1~3.5mmが更に好ましい。
 遮光膜の反射率は特に制限されないが、本発明の効果の点から、4%以下が好ましく、2%以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、0%が挙げられる。
 なお、遮光膜の反射率の測定方法は、被測定物である遮光膜に対して入射角度5°で波長400~700nmの光を入射し、その反射率を日立ハイテクノロジー製分光器UV4100(商品名)により測定する。
 遮光膜の表面粗さ(Ra)は特に制限されないが、遮光膜の反射特性がより優れる点から、0.07~1.55μmが好ましく、0.08~1.3μmがより好ましい。
 なお、遮光膜の表面粗さは、触針式膜厚計DEKTAK150(VEECO社製)を用いて測定する。
<遮光膜の製造方法>
 次に、本発明の遮光膜の製造方法について説明する。
 本発明の遮光膜の製造方法は特に制限されず、上述した組成物を所定の支持体上に塗布して、必要に応じて、硬化処理を施し、遮光膜を形成する工程を有することが好ましい。
 組成物を塗布する方法は特に制限されず、スピンコート法、スプレーコート法、スリット塗布、インクジェット法、回転塗布、流延塗布、ロール塗布、スクリーン印刷法等の各種の塗布方法を適用することができ、生産性が優れる点から、スピンコート法(スピン塗布)が好ましい。
 硬化処理の方法は特に制限されず、通常、光照射処理や加熱処理が実施される。
 また、図1で述べた遮光膜11の製造方法の好適態様の一つとしては、組成物に重合性化合物が含まれる場合、IRカットフィルタ6の入射面6aに、本発明の組成物を塗布して組成物層を形成する工程(以下、適宜「組成物層形成工程」と略称する。)と、マスクを介して組成物層を露光する工程(以下、適宜「露光工程」と略称する。)と、露光後の組成物層を現像して着色パターンを形成する工程(以下、適宜「現像工程」と略称する。)と、を含む方法が挙げられる。
 より具体的には、本発明の組成物を、直接又は他の層を介してIRカットフィルタ6の入射面6aに塗布して、組成物層を形成し(組成物層形成工程)、所定のマスクパターンを介して露光し、光照射された塗布膜部分だけを硬化させ(露光工程)、現像液で現像することによって(現像工程)、パターン状遮光膜を形成することができる。
 以下、上記好適態様の各工程について説明する。
[組成物層形成工程]
 組成物層形成工程では、IRカットフィルタ6の入射面6aに、本発明の組成物を塗布して重合性組成物層である遮光膜11を形成する。
 IRカットフィルタ6の入射面6aには、必要により、上部の層との密着改良、物質の拡散防止あるいは基板表面の平坦化のために下塗り層を設けてもよい。
 IRカットフィルタ6の入射面6aへの本発明の組成物の塗布方法としては、上述した方法が挙げられる。
 IRカットフィルタ6の入射面6aに塗布された組成物は、70~110℃で2~4分程度の条件下で乾燥され、組成物層が形成されることが好ましい。
〔露光工程〕
 露光工程では、組成物層形成工程において形成された組成物層をマスクを介して露光し、光照射された塗布膜部分だけを硬化させる。露光は放射線の照射により行うことが好ましく、露光に際して用いることができる放射線としては、特に、g線、h線、i線等の紫外線が好ましく用いられ、高圧水銀灯がより好まれる。照射強度は5~1500mJ/cmが好ましく、10~1000mJ/cmがより好ましく、10~800mJ/cmが最も好ましい。
〔現像工程〕
 露光工程に次いで、アルカリ現像処理(現像工程)を行い、露光工程における光未照射部分をアルカリ性水溶液に溶出させる。これにより、光硬化した部分だけが残る。現像液としては、有機アルカリ現像液が望ましい。現像温度としては通常20~30℃であり、現像時間は20~90秒である。
 アルカリ性の水溶液としては、例えば、無機系現像液としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、硅酸ナトリウム、メタ硅酸ナトリウム、有機アルカリ現像液としては、アンモニア水、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8-ジアザビシクロ-[5,4,0]-7-ウンデセン等のアルカリ性化合物を、濃度が0.001~10質量%、好ましくは0.01~1質量%となるように溶解したアルカリ性水溶液が挙げられる。アルカリ性水溶液には、例えばメタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤等を適量添加することもできる。なお、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合には、一般に現像後純水で洗浄(リンス)する。
 なお、本発明の遮光膜11の製造方法においては、上述した、組成物層形成工程、露光工程、及び現像工程を行った後に、必要により、形成された遮光膜を加熱及び/又は露光により硬化する硬化工程を含んでいてもよい。加熱により硬化する場合、純水で水洗いした後に、ホットプレート上にて200℃で5分間硬化処理を行う。
 上述したように、本発明の遮光膜を備える固体撮像装置は図1の態様には限定されない。
 図4に第2実施形態の固体撮像装置20を示す。なお、第1実施形態のものと同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
 固体撮像装置20は、CMOSセンサ3と、回路基板4と、セラミック基板5と、IRカットフィルタ6と、撮影レンズ7と、レンズホルダ8と、保持筒9とを備えている。IRカットフィルタ6の側端面に、全周に亘って遮光膜(遮光層)21が形成されている。撮影レンズ7から出射され、セラミック基板5の前面で反射した反射光R3が、装置内で反射や屈折を繰り返した後にCMOSセンサ3に入射した場合には、撮影画像でフレアが発生する原因となる。遮光膜21は、COMSセンサ3に向かう反射光R3等の有害光を遮光する。
 図5に第3実施形態の固体撮像装置30を示す。なお、第1実施形態のものと同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
 固体撮像装置30は、CMOSセンサ3と、回路基板4と、セラミック基板5と、IRカットフィルタ6と、撮影レンズ7と、レンズホルダ8と、保持筒9とを備えている。IRカットフィルタ6の入射面6aの端部及び側端面に、全周に亘って遮光膜(遮光層)31が形成されている。すなわち、第1、第2実施形態を組み合わせたものとなっている。この実施形態では、第1、第2実施形態よりも遮光性能が高くなるので、フレアやゴーストの発生が確実に抑制される。
 図6に第4実施形態の固体撮像装置40を示す。なお、第1実施形態のものと同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
 固体撮像装置40は、CMOSセンサ3と、回路基板4と、セラミック基板5と、IRカットフィルタ6と、撮影レンズ7と、レンズホルダ8と、保持筒9とを備えている。IRカットフィルタ6の入射面6aの端部及び側端面に、全周に亘って遮光膜(遮光層)31が形成されている。
 また、セラミック基板5の内壁面には、遮光膜(遮光層)41が形成されている。撮影レンズ7から出射され、IRカットフィルタ6を通過してセラミック基板5の内壁面で反射した反射光がCMOSセンサ3に入射した場合には、撮影画像のフレアが発生する原因となる。遮光膜41は、セラミック基板5の内壁面よりも遮光性能が高くなるので、フレアの発生が確実に抑制される。
 以下、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」「%」は質量基準である。また、室温は25℃を指す。
<特定樹脂1の合成>
 特開2012-237952号公報の段落0349欄と同様の方法で固体状の前駆体M1〔下記構造〕を200g得た。M1であることは、1H-NMR、IR、質量分析により確認した。なお、以下式中、nは20であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 前駆体M1(50.0g)、NKエステルCB-1(2-メタクリロイロキシエチルフタル酸、新中村化学工業株式会社製)(30.0g)、ベンジルメタクリレート(20.0g)、ドデシルメルカプタン(2.3g)及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(233.3g)を、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して75℃まで昇温した。これに、2,2-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業(株)製の「V-65」)を0.2g加え、75℃にて2時間加熱攪拌を行った。2時間後、さらにV-65を0.2g加え、3時間加熱攪拌の後、特定樹脂1の30%溶液を得た。
 以下の特定樹脂1の組成比がX=20、Y=30、Z=50、水素原子を除いたグラフト鎖の原子数=257、酸価=40mgKOH/g、重量平均分子量30000であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
<チタンブラック分散物の調製>
-チタンブラックA-1の作製-
 平均粒径15nmの酸化チタンMT-150A(商品名:テイカ(株)製)を100g、BET表面積300m/gのシリカ粒子AEROPERL(登録商標)300/30(エボニック製)を25g、及び、分散剤Disperbyk190(商品名:ビックケミー社製)を100g秤量し、イオン電気交換水71gを加えてKURABO製MAZERSTAR KK-400Wを使用して、公転回転数1360rpm、自転回転数1047rpmにて20分間処理することにより均一な混合物水溶液を得た。この水溶液を石英容器に充填し、小型ロータリーキルン(株式会社モトヤマ製)を用いて酸素雰囲気中で920℃に加熱した後、窒素で雰囲気を置換し、同温度でアンモニアガスを100mL/minで5時間流すことにより窒化還元処理を実施した。終了後回収した粉末を乳鉢で粉砕し、Si原子を含み、粉末状の比表面積73m/gのチタンブラックA-1〔チタンブラック粒子及びSi原子を含む被分散体〕を得た。
<チタンブラック分散物の調製>
 下記組成1に示す成分を、攪拌機(IKA社製EUROSTAR)を使用して、15分間混合し、分散物aを得た。
(組成1)
・上記のようにして得られたチタンブラック(A-1)   ・・・25部
・特定樹脂1のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート30質量%溶液
                            ・・・25部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(溶剤)
                            ・・・50部
 得られた分散物aに対し、寿工業(株)製のウルトラアペックスミルUAM015を使用して下記条件にて分散処理を行い、チタンブラック分散物1を得た。
(分散条件)
・ビーズ径:φ0.05mm
・ビーズ充填率:75体積%
・ミル周速:8m/sec
・分散処理する混合液量:500g
・循環流量(ポンプ供給量):13kg/hour
・処理液温度:25~30℃
・冷却水:水道水
・ビーズミル環状通路内容積:0.15L
・パス回数:90パス
<シリカ粒子分散物2aの調製>
 シリカフィラー(アドマテックス(株)製、SO-C1)(粒子径250nm)31質量部と、サイクロマーP(ACA)230AA(ダイセル・サイテック(株)、固形分54%、酸価(mgKOH/g):21.0、重量平均分子量:14000)58質量部とヘキサメトキシメチルメラミン11質量部を予め混合した後、モーターミルM-50(アイガー社製)で、直径1.0mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sにて1.5時間分散してシリカ粒子分散物2aを調製した。
<シリカ粒子分散物2bの調製>
 シリカ粒子分散物2aの調製においてシリカフィラー(アドマテックス(株)製、SO-C1)(粒子径250nm)をシリカフィラー(アドマテックス(株)製、SO-C2)(粒子径500nm)に代えたこと以外は、シリカ粒子分散物2aの調製と同様にして、シリカ粒子分散物2bを得た。
<シリカ粒子分散物2cの調製>
 シリカ粒子分散物2aの調製においてシリカフィラー(アドマテックス(株)製、SO-C1)(粒子径250nm)をシリカフィラー(アドマテックス(株)製、SO-C3)(粒子径900nm)に代えたこと以外は、シリカ粒子分散物2aの調製と同様にして、シリカ粒子分散物2cを得た。
<シリカ粒子分散物2dの調製>
 シリカ粒子分散物2aの調製においてシリカフィラー(アドマテックス(株)製、SO-C1)(粒子径250nm)をシリカフィラー(アドマテックス(株)製、SO-C5)(粒子径1600nm)に代えたこと以外は、シリカ粒子分散物2aの調製と同様にして、シリカ粒子分散物2dを得た。
<比較例1>
 下記の成分を攪拌機で混合して、比較組成物1を調製した。なお、比較組成物1には、所定のフィラー及び酸価が50mgKOH/g以下のバインダーポリマーが含まれていない。
チタンブラック分散物1 75.1質量部
ベンジルメタクリレート/アクリル酸共重合体 14.45質量部
(固形分:40%プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液,組成比:ベンジルメタクリレート/アクリル酸共重合体=80/20(質量%)、酸価(mgKOH/g):112.8、重量平均分子量:30000、バインダーポリマー)
日本化薬社製 KAYARAD DPHA(重合性化合物) 2.5質量部
日本化薬社製 KAYARAD RP-1040(重合性化合物) 2.5質量部
BASF製IRGACURE OXE01(重合開始剤) 1.4質量部
4-メトキシフェノール(重合禁止剤) 0.003質量部
DIC(株)社製メガファックF781(界面活性剤) 0.02質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒) 1.9質量部
<実施例1>
 下記の成分を攪拌機で混合して、遮光性組成物1を調製した。
 チタンブラック分散物1 75.1質量部
ベンジルメタクリレート/アクリル酸共重合体 4.8質量部
(固形分:40%プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液、組成比:ベンジルメタクリレート/アクリル酸共重合体=80/20(質量%)、酸価(mgKOH/g):112.8、重量平均分子量:30000、バインダーポリマー)
ダイセル化学工業(株)社製サイクロマーP(ACA)230AA(バインダーポリマー;固形分54%、酸価(mgKOH/g):21.0、重量平均分子量:14000) 7.1質量部
日本化薬社製 KAYARAD DPHA(重合性化合物) 2.5質量部
日本化薬社製 KAYARAD RP-1040(重合性化合物) 2.5質量部
BASF製IRGACURE OXE01(重合開始剤) 1.4質量部
4-メトキシフェノール(重合禁止剤) 0.003質量部
DIC(株)社製メガファックF781(界面活性剤) 0.02質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒) 4.5質量部
<実施例2>
 下記の成分を攪拌機で混合して、遮光性組成物2を調製した。
チタンブラック分散物1 75.1質量部
ダイセル化学工業(株)社製サイクロマーP(ACA)230AA(バインダーポリマー;固形分54%、酸価(mgKOH/g):21.0、重量平均分子量:14000) 10.7質量部
日本化薬社製 KAYARAD DPHA(重合性化合物) 2.5質量部
日本化薬社製 KAYARAD RP-1040(重合性化合物) 2.5質量部
BASF製IRGACURE OXE01(重合開始剤) 1.4質量部
4-メトキシフェノール(重合禁止剤) 0.003質量部
DIC(株)社製メガファックF781(界面活性剤) 0.02質量部 
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒) 5.7質量部
<実施例3>
 遮光性組成物2にダイセル化学工業(株)社製サイクロマーP(ACA)230AA(バインダーポリマー;固形分54%)を更に3.4質量部添加することで、遮光性組成物3を調製した。
<比較例2>
 下記の成分を攪拌機で混合して、比較組成物2を調製した。なお、比較組成物2には、所定のフィラー及び酸価が50mgKOH/g以下のバインダーポリマーが含まれていない。
チタンブラック分散物1 75.1質量部
ベンジルメタクリレート/アクリル酸共重合体 14.45質量部
(固形分:40%プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液,組成比:ベンジルメタクリレート/アクリル酸共重合体=80/20(質量%)、酸価(mgKOH/g):112.8、重量平均分子量:30000、バインダーポリマー)
日本化薬社製 KAYARAD DPHA(重合性化合物) 2.5質量部
日本化薬社製 KAYARAD RP-1040(重合性化合物) 2.5質量部
BASF製IRGACURE OXE01(重合開始剤) 1.44質量部
4-メトキシフェノール(重合禁止剤) 0.003質量部
DIC(株)社製メガファックF781(界面活性剤) 0.02質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒) 1.9質量部
<実施例4>
 上記比較組成物2にシリカ粒子分散物2aを5.6質量部添加することで、遮光性組成物4を調製した。
<実施例5>
 上記比較組成物2にシリカ粒子分散物2aを11.3質量部添加することで、遮光性組成物5を調製した。
<実施例6>
 上記比較組成物2にシリカ粒子分散物2aを19.2質量部添加することで、遮光性組成物6を調製した。
<実施例7>
 上記比較組成物2にシリカ粒子分散物2aを29.6質量部添加することで、遮光性組成物7を調製した。
<実施例8>
 上記比較組成物2にシリカ粒子分散物2bを29.6質量部添加することで、遮光性組成物8を調製した。
<実施例9>
 上記比較組成物2にシリカ粒子分散物2cを29.6質量部添加することで、遮光性組成物9を調製した。
<実施例10>
 上記比較組成物2にシリカ粒子分散物2dを29.6質量部添加することで、遮光性組成物10を調製した。
<遮光膜の作製>
 上記で作製した遮光性組成物1~10又は比較組成物1~2のいずれかを図2に示すIRカットフィルタ6の入射面6aにスピンコート法により塗布した後、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行うことにより、乾燥膜厚が1.5μmの塗布膜を形成した。そのときのスピンコートの回転条件を、第一ステップ:300rpmで5秒回転、第二ステップ:1000rpmで20回転とした。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を使用して365nmの波長でパターンが2μm四方のIslandパターンマスクを通して1000mJ/cmの露光量で露光した。
 その後、照射された塗布膜が形成されているIRカットフィルタ6をスピン・シャワー現像機(DW-30型、(株)ケミトロニクス製)の水平回転テーブル上に載置し、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド0.3%水溶液を用いて23℃で90秒間パドル現像を行った。
 次いで塗布膜が形成されているIRカットフィルタ6を真空チャック方式で水平回転テーブルに固定し、回転装置によってIRカットフィルタ6を回転数50rpmで回転させつつ、その回転中心の上方より純水を噴出ノズルからシャワー状に供給してリンス処理を行ない、さらに純水で水洗いした後、ホットプレート上にて200℃で5分間硬化処理を行い、IRカットフィルタ6の入射面6aに遮光膜11を形成した。
<反射率の評価>
 IRカットフィルタ6の入射面6aに遮光膜11に、入射角度5°で400~700nmの光を入射し、その反射率を日立ハイテクノロジー製分光器UV4100(商品名)により測定し、以下の基準に従って評価した。
「1」:反射率が1%以下の場合
「2」:反射率が1%超2%以下の場合
「3」:反射率が2%超3%以下の場合
「4」:反射率が3%超4%以下の場合
「5」:反射率が4%超の場合
<表面粗さの評価>
 IRカットフィルタ6の入射面6aに遮光膜11の表面粗さを、触針式膜厚計DEKTAK150(VEECO社製)を用いて測定した。
 表1中の「粒子径」は、フィラーの大きさを意図する。
 表1中のバインダーポリマー及びフィラーの含有量は、遮光性組成物中の全固形分に対する含有量(質量%)に該当する。なお、それらの含有量は、遮光膜中での含有量と同義である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 表1に示すように、本発明の遮光性組成物を使用した場合は、得られた遮光膜が低反射性を示すことが確認された。
 一方、所定の成分を含まない比較例1及び2においては、遮光膜の反射特性が劣っていた。
 2,20,30,40 固体撮像装置
 3 CMOSセンサ
 4 回路基板
 5 固体撮像素子用保持基板
 5a 開口
 5b 内壁面
 6 IRカットフィルタ
 7 撮影レンズ
 8 レンズホルダ
 9 保持筒
 11,21,31,41 遮光膜(遮光層)

Claims (10)

  1.  (A)遮光性粒子及び遮光性染料のいずれか1種、並びに、(B)粒子径が100~3000nmの範囲にあるフィラーを少なくとも含有する遮光性組成物であって、
     前記フィラー(B)の含有量が、前記遮光性組成物中の全固形分に対して、3~30質量%である遮光性組成物。
  2.  前記フィラー(B)の含有量が、前記遮光性組成物中の全固形分に対して、4~16質量%である、請求項1に記載の遮光性組成物。
  3.  更に、酸価が50mgKOH/g以下であり、重量平均分子量が8000~50000であるバインダーポリマーを含む、請求項1又は2に記載の遮光性組成物。
  4.  前記バインダーポリマーが、酸価が20~50mgKOH/gであり、重量平均分子量が8000~30000である、請求項3に記載の遮光性組成物。
  5.  請求項1~4のいずれか1項に記載の遮光性組成物をスピン塗布して、遮光膜を形成する工程を含む、遮光膜の製造方法。
  6.  (A)遮光性粒子及び遮光性染料のいずれか1種、並びに、(B)粒子径が100~3000nmの範囲にあるフィラーを少なくとも含有し、
     前記フィラー(B)の含有量が3~30質量%である、遮光膜。
  7.  波長400~700nmにおける反射率が4%以下である、請求項6に記載の遮光膜。
  8.  表面粗さが0.07~1.55μmである、請求項6又は7に記載に遮光膜。
  9.  (A)遮光性粒子及び遮光性染料のいずれか1種、並びに、(C)酸価が50mgKOH/g以下であり、重量平均分子量が8000~50000であるバインダーポリマーを少なくとも含有する遮光性組成物であって、
     前記バインダーポリマーの含有量が、前記遮光性組成物中の全固形分に対して、4~30質量%である遮光性組成物。
  10.  前記バインダーポリマーの含有量が、前記遮光性組成物中の全固形分に対して、7~30質量%である、請求項9に記載の遮光性組成物。
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