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WO2016129324A1 - 硬化性組成物、遮光膜付き赤外光カットフィルタ、及び、固体撮像装置 - Google Patents

硬化性組成物、遮光膜付き赤外光カットフィルタ、及び、固体撮像装置 Download PDF

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WO2016129324A1
WO2016129324A1 PCT/JP2016/051059 JP2016051059W WO2016129324A1 WO 2016129324 A1 WO2016129324 A1 WO 2016129324A1 JP 2016051059 W JP2016051059 W JP 2016051059W WO 2016129324 A1 WO2016129324 A1 WO 2016129324A1
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WO
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group
compound
curable
mass
curable composition
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2016/051059
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English (en)
French (fr)
Inventor
浜田 大輔
哲 村山
高桑 英希
久保田 誠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Publication date
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Priority to KR1020177018272A priority patent/KR101949775B1/ko
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Priority to US15/629,909 priority patent/US20170283587A1/en
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    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2237Oxides; Hydroxides of metals of titanium

Definitions

  • the present invention relates to a curable composition, an infrared light cut filter with a light shielding film, and a solid-state imaging device.
  • a solid-state imaging device includes a photographing lens, a solid-state imaging device such as a CCD (charge coupled device) and a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) disposed behind the photographing lens, and a circuit on which the solid-state imaging device is mounted.
  • This solid-state imaging device is mounted on a digital camera, a camera-equipped mobile phone, a smartphone, and the like.
  • noise may be generated due to reflection of visible light. Therefore, in Patent Document 1, the generation of noise is suppressed by providing a predetermined light shielding film in the solid-state imaging device.
  • a light shielding composition containing a black pigment such as titanium black is used as the composition for forming the light shielding film.
  • the light shielding film As the solid-state imaging device is reduced in size, thickness, and sensitivity is increased, further reduction in reflection of the light shielding film is required.
  • the light shielding film is often formed in a pattern, and there is a demand for further reduction in variation in the width of the formed linear pattern.
  • the formability of a linear pattern (line shape) is referred to as “pattern linearity”, and when the pattern linearity is excellent, it is intended that the variation in the width of the formed linear pattern is small.
  • the light shielding film (particularly, the light shielding film formed in a pattern) is not easily chipped from the viewpoint of handleability.
  • the light-shielding film has excellent light-shielding properties, low reflectivity, excellent pattern linearity, and is less prone to chipping.
  • the inventors of the present invention manufactured a light shielding film using the black radiation-sensitive composition A specifically disclosed in Patent Document 1 and examined the above characteristics. As a result, the light shielding film satisfying all the above characteristics was obtained. It was not obtained and it was found that further improvement was necessary.
  • the present invention provides a curable composition that is suitably used for producing a light-shielding film that has excellent light-shielding properties, low reflectivity, excellent pattern linearity, and is less prone to chipping.
  • the purpose is to do.
  • Another object of the present invention is to provide an infrared light cut filter with a light shielding film and a solid-state imaging device having a light shielding film formed from the curable composition.
  • the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by using a curable composition containing a predetermined curable compound and a silane coupling agent.
  • a curable composition containing a predetermined curable compound and a silane coupling agent was completed. That is, the present inventors have found that the above problem can be solved by the following configuration.
  • the silane coupling agent is a silane coupling agent having a molecular weight of 270 or more having one or more curable functional groups selected from the group consisting of a (meth) acryloyloxy group, an epoxy group, and an oxetanyl group.
  • the curable compound is (meth) acryloyloxy group, epoxy group, oxetanyl group, isocyanate group, hydroxyl group, amino group, carboxyl group (carboxylic acid group), thiol group, alkoxysilyl group, methylol group, vinyl
  • the curable composition according to (1) or (2) which has one or more curable functional groups selected from the group consisting of a group, a (meth) acrylamide group, a styryl group, and a maleimide group.
  • the curable compound has one or more curable functional groups selected from the group consisting of a (meth) acryloyloxy group, an epoxy group, and an oxetanyl group.
  • tip can be provided.
  • the infrared-light cut filter with a light shielding film and solid-state imaging device which have the light shielding film formed from the said curable composition can also be provided.
  • 1 is a cross-sectional view of a preferred embodiment of a light-shielding film of the present invention. 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.
  • composition and “composition of the present invention”
  • infrared light cut filter with a light-shielding film an infrared light cut filter with a light-shielding film
  • solid-state imaging device a solid-state imaging device
  • group atomic group
  • substitution and non-substitution includes the thing which has a substituent with the thing which does not have a substituent.
  • 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
  • (Meth) acrylamide” represents acrylamide and methacrylamide.
  • “monomer” and “monomer” are synonymous.
  • the monomer in the present invention is distinguished from oligomers and polymers, and refers to a compound having a weight 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 curable compound includes at least one selected from the group consisting of a fluorine atom, a silicon atom, a linear alkyl group having 8 or more carbon atoms, and a branched alkyl group having 3 or more carbon atoms. These atoms or functional groups exhibit low surface free energy. Therefore, for example, in a coating film formed by applying a curable composition on a substrate, the curable compound tends to be concentrated in the vicinity of the coating film surface on the side opposite to the substrate. As a result, as shown in FIG.
  • the light-shielding film 10 on the substrate 100 obtained by curing the coating film has a black layer (lower layer) 12 containing a black pigment and a coating layer formed from a curable compound ( It has a two-layer structure with the upper layer) 14.
  • a black layer lower layer
  • a coating layer formed from a curable compound It has a two-layer structure with the upper layer
  • the light reflected on the surface of the coating layer and the light reflected on the interface between the coating layer and the black layer are canceled out by interference, thereby realizing low reflectivity.
  • the curable functional group derived from the curable compound and the silane coupling agent undercutting is suppressed and chipping of the light-shielding film is suppressed when a patterned light-shielding film is produced. Excellent in properties.
  • the curable composition includes one or more selected from the group consisting of a fluorine atom, a silicon atom, a linear alkyl group having 8 or more carbon atoms, and a branched alkyl group having 3 or more carbon atoms, and a curable functional group.
  • a curable compound having a group, a silane coupling agent, and a black pigment are included. Note that the curable compound and the silane coupling agent are different compounds.
  • each component will be described in detail.
  • the curable compound includes at least one selected from the group consisting of a fluorine atom, a silicon atom, a linear alkyl group having 8 or more carbon atoms, and a branched alkyl group having 3 or more carbon atoms, and a curable functional group.
  • a fluorine atom a silicon atom
  • a linear alkyl group having 8 or more carbon atoms a linear alkyl group having 8 or more carbon atoms
  • a branched alkyl group having 3 or more carbon atoms and a curable functional group.
  • the curable compound may be a monomer, a multimer, or a polymer.
  • the curable compound is a polymer, it is preferably a (meth) acrylate polymer, and more preferably a (meth) acrylate polymer having a fluorine atom.
  • One preferred embodiment of the curable compound is a compound having no benzene ring structure, and a compound having a fluorine atom and not having a benzene ring structure is preferable.
  • the silane coupling agent mentioned later is not contained in a curable compound.
  • the curable compound contains a fluorine atom
  • the curable compound is selected from the group consisting of an alkylene group substituted with a fluorine atom, an alkyl group substituted with a fluorine atom, and an aryl group substituted with a fluorine atom. It is preferable to have at least one.
  • the alkylene group substituted with a fluorine atom is preferably a linear, branched or cyclic alkylene group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
  • the alkyl group substituted with a fluorine atom is preferably a linear, branched or cyclic alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
  • the number of carbon atoms in the alkylene group substituted with a fluorine atom and the alkyl group substituted with a fluorine atom is preferably 1-20, more preferably 1-10, and even more preferably 1-5. preferable.
  • the aryl group substituted with a fluorine atom the aryl group is preferably directly substituted with a fluorine atom or substituted with a trifluoromethyl group.
  • the alkylene group substituted with a fluorine atom, the alkyl group substituted with a fluorine atom, and the aryl group substituted with a fluorine atom may further have a substituent other than the fluorine atom.
  • alkyl group substituted with a fluorine atom and the aryl group substituted with a fluorine atom for example, paragraphs 0266 to 0272 of JP2011-100089A can be referred to, the contents of which are described in this specification. Incorporated.
  • the curable compound is a group X in which an alkylene group substituted with a fluorine atom and an oxygen atom are linked (a group represented by the formula (X) (repeating unit)) in that the effect of the present invention is more excellent. It is preferable that a perfluoroalkylene ether group is included.
  • Formula (X) - (L A -O ) - L A represents an alkylene group substituted with a fluorine atom.
  • the number of carbon atoms in the alkylene group is preferably 1-20, more preferably 1-10, and even more preferably 1-5.
  • the alkylene group substituted with the fluorine atom may contain an oxygen atom.
  • the alkylene group substituted with a fluorine atom may be linear or branched.
  • the perfluoroalkylene ether groups, intended to the L A is a perfluoroalkylene group.
  • the perfluoroalkylene group means a group in which all hydrogen atoms in the alkylene group are substituted with fluorine atoms.
  • the group (repeating unit) represented by the formula (X) may be linked repeatedly, and the number of repeating units is not particularly limited, but is preferably 1 to 50 in terms of more excellent effects of the present invention. ⁇ 20 is more preferred. That is, a group represented by the formula (X-1) is preferable.
  • the curable compound when it contains a silicon atom, it preferably contains an alkylsilyl group, an arylsilyl group, or the following partial structure (S) (* represents a bonding site with another atom). Partial structure (S)
  • the total number of carbon atoms in the alkyl chain of the alkylsilyl group is preferably 1-20, more preferably 1-10, and even more preferably 1-6.
  • an alkylsilyl group and a trialkylsilyl group are preferable.
  • the aryl group in the arylsilyl group include a phenyl group.
  • the partial structure (S) is included, the cyclic structure may be formed including the partial structure (S).
  • the partial structure (S) preferably employed in the present invention is preferably —Si (R) 2 —O—Si (R) 2 — (R is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms) and an alkoxysilyl group. .
  • paragraphs 0277 to 0279 of JP2011-100089A can be referred to, and the contents thereof are incorporated in this specification.
  • the carbon number is preferably 8 to 30, and more preferably 12 to 20.
  • the carbon number of the branched alkyl group is preferably 3 to 20, more preferably 5 to 15, and still more preferably 6 to 15.
  • the branched alkyl group having 3 or more carbon atoms preferably has —CH (CH 3 ) 2 or —C (CH 3 ) 3 at the terminal.
  • the curable compound may have one or more selected from the group consisting of a fluorine atom, a silicon atom, a linear alkyl group having 8 or more carbon atoms, and a branched alkyl group having 3 or more carbon atoms. What is necessary is just to have two or more.
  • the curable compound has one or more combinations selected from the group consisting of a fluorine atom, a silicon atom, a linear alkyl group having 8 or more carbon atoms, and a branched alkyl group having 3 or more carbon atoms. May be.
  • the curable compound has one or more curable functional groups and may have two or more curable functional groups. Only one type of curable functional group may be used, or two or more types may be used.
  • the curable functional group may be a thermosetting functional group or a photocurable functional group.
  • the curable functional group is (meth) acryloyloxy group, epoxy group, oxetanyl group, isocyanate group, hydroxyl group, amino group, carboxyl group, thiol group, alkoxysilyl group, methylol group, vinyl group, (meth) acrylamide group It is preferably at least one selected from the group consisting of styryl group and maleimide group, and at least one selected from the group consisting of (meth) acryloyloxy group, epoxy group and oxetanyl group Is more preferable.
  • the amount of the ethylenically unsaturated group in the curable compound is preferably 0.1 to 10.0 mol / g, and 1.0 to 5.0 mol / g. g is more preferable.
  • the curable compound is a monomer, it is selected from the group consisting of a fluorine atom, a silicon atom, a linear alkyl group having 8 or more carbon atoms, and a branched alkyl group having 3 or more carbon atoms in one molecule.
  • the number of one or more groups is preferably 1-20, and more preferably 3-15.
  • the number of curable functional groups in one molecule is not particularly limited, but is preferably 2 or more, more preferably 4 or more, from the viewpoint that the effect of the present invention is more excellent.
  • the upper limit is not particularly limited, but is often 10 or less, more often 6 or less.
  • the curable compound when the curable compound is a polymer, the curable compound includes a repeating unit represented by the following formula (B1), a repeating unit represented by the following formula (B2), and a repeating unit represented by the formula (B3). It is preferable to have at least one of the following.
  • R 1 to R 11 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom.
  • L 1 to L 4 each independently represents a single bond or a divalent linking group.
  • X 1 represents a (meth) acryloyloxy group, an epoxy group or an oxetanyl group
  • X 2 represents an alkyl group substituted with a fluorine atom, an aryl group substituted with a fluorine atom, an alkylsilyl group, an arylsilyl group,
  • S partial structure
  • X 3 represents a repeating unit represented by the formula (X-1).
  • R 1 to R 11 are preferably each independently a hydrogen atom or an alkyl group.
  • R 1 to R 11 represent an alkyl group, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is preferable.
  • R 1 to R 11 represent a halogen atom, a fluorine atom is preferable.
  • L 1 to L 4 represent a divalent linking group
  • the divalent linking group includes an alkylene group which may be substituted with a halogen atom, and a halogen atom substituted.
  • a group composed of a combination with one kind of group is preferable, an alkylene group which may be substituted by a halogen atom having 2 to 10 carbon atoms, —CO 2 —, —O—, —CO—, —CONR 12 —, or A group consisting of a combination of these groups is more preferred.
  • R 12 represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • repeating unit represented by the formula (B1) include the following, but the present invention is not limited thereto.
  • X 1 represents a hydrogen atom, —CH 3 , —F or —CF 3, and preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • Me represents a methyl group.
  • repeating unit represented by the above formula (B3) include the following, but the present invention is not limited thereto.
  • the content of the repeating unit represented by the above formula (B1) is preferably 30 to 95 mol%, more preferably 45 to 90 mol%, based on all repeating units in the curable compound. . That is, the content of the repeating unit represented by the formula (B1) is preferably 30 mol% or more, and more preferably 45 mol% or more with respect to all the repeating units in the curable compound.
  • the total content of the repeating unit represented by the formula (B2) and the repeating unit represented by the formula (B3) is preferably 5 to 70 mol% with respect to all the repeating units in the curable compound. More preferably, it is 10 to 60 mol%.
  • the total content of the repeating unit represented by the formula (B2) and the repeating unit represented by the formula (B3) is preferably 5 mol% or more with respect to all the repeating units in the curable compound. Mole% or more is more preferable.
  • the content of the repeating unit represented by Formula (B2) is 0 mol%.
  • the content of the repeating unit represented by the formula (B3) is preferably in the above range.
  • the curable compound may have a repeating unit other than the repeating units represented by the above formulas (B1) to (B3).
  • the content of other repeating units is preferably 10 mol% or less, more preferably 1 mol% or less, based on all repeating units in the curable compound.
  • the weight average molecular weight (Mw: in terms of polystyrene) is preferably 5,000 to 100,000, and more preferably 7,000 to 50,000.
  • the weight average molecular weight is preferably 5,000 or more, and more preferably 7,000 or more.
  • the dispersity is preferably 1.80 to 3.00, more preferably 2.00 to 2.90. preferable.
  • the dispersity is preferably 1.80 or more, and more preferably 2.00 or more.
  • the GPC (gel permeation chromatography) method uses HLC-8020GPC (manufactured by Tosoh Corporation), and TSKgel SuperHZM-H, TSKgel SuperHZ4000, TSKgel SuperHZ2000 (4.6 mm ID ⁇ 15 cm, manufactured by Tosoh Corporation) as columns. Based on a method using THF (tetrahydrofuran) as an eluent.
  • the curable compound which has a repeating unit similar to the repeating unit B represented by this is mentioned. More specifically, the aspect which has a repeating unit represented by the following formula
  • R a represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • R b each independently represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 71 represents a partial structure having one or more repeating units a to e represented by the following structural formulas (71a) to (71e).
  • X and Y each independently represent any of the following structural formulas (K1) to (K3).
  • W represents an integer of 1 to 20.
  • curable compound having the repeating unit represented by the formula (A1) and the repeating unit represented by the formula (A2) as described above include RS-718-K and RS-72-K. Is mentioned.
  • curable compounds include, for example, DIC's MegaFac RS-72-K, MegaFac RS-75, MegaFac RS-76-E, MegaFac RS- as curable compounds having fluorine atoms.
  • BYK-UV 3500 BYK-UV 3530, BYK-UV3570, BYK-UV3570, TEGO Rad 2010, TEGO Rad 2011, EVONIK, manufactured by BYK as curable compounds having silicon atoms , TEGO Rad 2100, TEGO Rad 2200N, TEGO Rad 2250, TEGO Rad 2300, TEGO Rad 2500, TEGO Rad 2600, TEGO Rad 2650, and TEGO Rad 2700 can be used.
  • a curable compound having a fluorine atom is preferable.
  • the curable compound is preferably capable of forming a film having a refractive index of 1.1 to 1.5 at a wavelength of 550 nm with the curable compound alone. That is, the refractive index at a wavelength of 550 nm of a film formed from only the curable compound is preferably 1.1 to 1.5.
  • the preferable range of the refractive index is preferably 1.2 to 1.5, more preferably 1.3 to 1.5 in terms of low reflectivity of the light shielding film.
  • the content of the curable compound in the composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 15% by mass, and 1.0 to 10% by mass with respect to the total solid content in the composition. % Is more preferable, 2 to 10% by mass is particularly preferable, and 4 to 10% by mass is most preferable.
  • the composition may contain one kind of curable compound, or may contain two or more kinds. When a composition contains 2 or more types of sclerosing
  • a silane coupling agent is a compound having a hydrolyzable group and other functional groups in the molecule.
  • a hydrolyzable group such as an alkoxy group is bonded to a silicon atom.
  • the hydrolyzable group refers to a substituent that is directly bonded to a silicon atom and can form a siloxane bond by a hydrolysis reaction and / or a condensation reaction.
  • Examples of the hydrolyzable group include a halogen atom, an alkoxy group, an acyloxy group, and an alkenyloxy group.
  • the hydrolyzable group has a carbon atom, the number of carbon atoms is preferably 6 or less, and more preferably 4 or less.
  • an alkoxy group having 4 or less carbon atoms or an alkenyloxy group having 4 or less carbon atoms is preferable.
  • an alkoxy group having 2 or less carbon atoms or an alkenyloxy group having 4 or less carbon atoms is preferable.
  • the silane coupling agent preferably contains neither fluorine atoms nor silicon atoms (excluding silicon atoms to which hydrolyzable groups are bonded) in order to improve the adhesion between the substrate and the light-shielding film.
  • the silane coupling agent preferably has a group represented by the following formula (Z). * Represents a bonding position.
  • R Z1 represents a hydrolyzable group, and the definition thereof is as described above.
  • the silane coupling agent may have a curable functional group exemplified in the above curable compound, and a (meth) acryloyloxy group, an epoxy group, and an oxetanyl group in that the effect of the present invention is more excellent. It preferably has one or more curable functional groups selected from the group consisting of:
  • the curable functional group may be directly bonded to the silicon atom, or may be bonded to the silicon atom via a linking group.
  • a radically polymerizable group is also mentioned as a suitable aspect of the curable functional group contained in the said silane coupling agent.
  • the molecular weight of the silane coupling agent is not particularly limited, and is often 100 to 1000 from the viewpoint of handleability, and is preferably 270 or more and more preferably 270 to 1000 from the viewpoint that the effect of the present invention is more excellent.
  • silane coupling agent X represented by the formula (W).
  • R z1 represents a hydrolyzable group, and the definition is as described above.
  • R z2 represents a curable functional group, the definition is as described above, and the preferred range is also as described above.
  • Lz represents a single bond or a divalent linking group.
  • the definition of the divalent linking group is the same as the divalent linking group represented by L 1 to L 4 in the above formulas (B1) to (B3).
  • N- ⁇ -aminoethyl- ⁇ -aminopropyl-methyldimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name: KBM-602)
  • N- ⁇ -aminoethyl- ⁇ -aminopropyl-tri Methoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name: KBM-603)
  • N- ⁇ -aminoethyl- ⁇ -aminopropyl-triethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name: KBE-602)
  • ⁇ -aminopropyl- Trimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name: KBM-903)
  • ⁇ -aminopropyl-triethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd
  • a silane coupling agent Y having at least a silicon atom, a nitrogen atom and a curable functional group in the molecule and having a hydrolyzable group bonded to the silicon atom is provided.
  • the silane coupling agent Y only needs to have at least one silicon atom in the molecule, and the silicon atom can be bonded to the following atoms and substituents. They may be the same atoms and substituents or different.
  • Atoms and substituents that can be bonded include a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an alkyl group and / or an amino group that can be substituted with an aryl group, Examples thereof include a silyl group, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, and an aryloxy group.
  • substituents further include amino groups, halogen atoms, sulfonamide groups, which can be substituted with silyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, aryl groups, alkoxy groups, aryloxy groups, thioalkoxy groups, alkyl groups and / or aryl groups, It may be substituted with an alkoxycarbonyl group, an amide group, a urea group, an ammonium group, an alkylammonium group, a carboxyl group or a salt thereof, a sulfo group or a salt thereof, and the like.
  • at least one hydrolyzable group is bonded to the silicon atom.
  • the definition of the hydrolyzable group is as described above.
  • the silane coupling agent Y may contain a group represented by the formula (Z).
  • the silane coupling agent Y has at least one nitrogen atom in the molecule, and the nitrogen atom is preferably present in the form of a secondary amino group or a tertiary amino group, that is, the nitrogen atom is used as a substituent. It preferably has at least one organic group.
  • the amino group structure may exist in the molecule in the form of a partial structure of a nitrogen-containing heterocycle, or may exist as a substituted amino group such as aniline.
  • examples of the organic group include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, or a combination thereof.
  • substituents may further have a substituent
  • substituents that can be introduced include a silyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, a thioalkoxy group, an amino group, a halogen atom, and a sulfonamide.
  • the nitrogen atom is couple
  • Preferred examples of the organic linking group include the above-described nitrogen atom and a substituent that can be introduced into the organic group bonded thereto.
  • the definition of the curable functional group contained in the silane coupling agent Y is as described above, and the preferred range is also as described above.
  • the silane coupling agent Y only needs to have at least one curable functional group in one molecule. It is also possible to take an embodiment having two or more curable functional groups. From the viewpoint of sensitivity and stability, it is preferable to have 2 to 20 curable functional groups, more preferably 4 to 15, More preferred is an embodiment having 6 to 10 curable functional groups in the molecule.
  • the molecular weights of the silane coupling agent X and the silane coupling agent Y are not particularly limited, but include the above-described ranges (preferably 270 or more).
  • the content of the silane coupling agent in the composition is preferably from 0.1 to 10% by mass, more preferably from 0.5 to 8% by mass, and more preferably from 1.0 to 6%, based on the total solid content in the composition. % By mass is more preferable, and 2 to 6% by mass is particularly preferable.
  • the composition may contain one silane coupling agent or two or more silane coupling agents. When a composition contains 2 or more types of silane coupling agents, the sum should just be in the said range.
  • the mass ratio of the silane coupling agent to the curable compound described above in the composition is preferably 0.1 to 20, and low reflection
  • the ratio is more preferably 0.2 to 15 from the viewpoint of achieving both the rate and the linearity, and further preferably 0.3 to 10 from the viewpoint of achieving low reflectance, linearity, and suppression of chipping.
  • Black pigment Various known black pigments can be used as the black pigment.
  • carbon black, titanium black, titanium oxide, iron oxide, manganese oxide, graphite, and the like are preferable.
  • at least one of carbon black and titanium black is preferable. Seeds are more preferred, and titanium black is particularly preferred. More specifically, C.I. I.
  • Organic pigments such as Pigment Black 1 and inorganic pigments such as Pigment Black 7 can also be used.
  • the black pigment preferably contains titanium black.
  • Titanium black is black particles containing titanium atoms. Preferred are low-order titanium oxide and titanium oxynitride.
  • the surface of titanium black particles can be modified as necessary for the purpose of improving dispersibility and suppressing aggregation. For example, it is possible to coat titanium black particles with silicon oxide, titanium oxide, germanium oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, or zirconium oxide, and repellent properties as disclosed in JP-A-2007-302836. Treatment with an aqueous material is also possible.
  • 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. Specifically, the average primary particle size is preferably in the range of 10 nm to 45 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 m 2 / on the order more than 150 meters 2 / g or less g, preferably not more than 20 m 2 / g or more 120 m 2 / g.
  • Examples of commercially available titanium black products include titanium black 10S, 12S, 13R, 13M, 13M-C, 13R, 13R-N, 13M-T (trade names: above, manufactured by Mitsubishi Materials Corporation), Tilac ( Tilac) D (trade name: manufactured by Ako Kasei Co., Ltd.).
  • 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 or more in terms of mass.
  • 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 content ratio (Si / Ti) of Si atoms and Ti atoms in the dispersion in the present invention tends to be easy to produce a pigment dispersion using the dispersion at 0.5 or less,
  • the upper limit is preferably 0.5.
  • the residue does not easily remain in the removed portion, and the light shielding ability is excellent. It is more preferably 0.5 or more and 0.5 or less, and further preferably 0.07 or more and 0.4 or less.
  • the following means can be used. First, a mixture 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.) to thereby mainly contain titanium black particles. Thus, a dispersion containing Si and Ti can be obtained.
  • Titanium black whose Si / Ti is adjusted to 0.05 or more, for example, is prepared by the method described in paragraphs [0005] and [0016] to [0021] of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-266045, for example. Can do.
  • 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 a titanium black particle and / or a resin component. The reason why the residue is reduced is not yet clear, but the above-mentioned dispersed material tends to have a small particle size (for example, the particle size is 30 nm or less).
  • the adsorptivity of the entire film with the base is reduced. It is speculated that this contributes to the improvement of the development removability of the uncured composition (particularly titanium black) in the formation of the light shielding film.
  • titanium black is excellent in light-shielding property for light in a wide wavelength range from ultraviolet light to infrared light. Therefore, the above-described dispersion containing titanium black and Si atoms (preferably Si / Ti is in terms of mass)
  • the light-shielding film formed by using a material having a thickness of 0.05 or more exhibits excellent light-shielding properties.
  • the content ratio (Si / Ti) of Si atoms to Ti atoms in the dispersion is, for example, the method (1-1) or the method (1-2) described in paragraph 0033 of JP2013-249417A ). Whether the content ratio (Si / Ti) of Si atoms and Ti atoms in the dispersion is 0.05 or more with respect to the dispersion to be contained in the light-shielding film obtained by curing the composition Is determined using the method (2) described in paragraph 0035 of JP2013-249417A.
  • the above-described titanium black can be used.
  • complex oxides such as Cu, Fe, Mn, V and Ni, cobalt oxide, iron oxide, carbon black
  • a black pigment composed of aniline black or the like may be used in combination as a dispersion to be used alone or in combination of two or more. In this case, it is preferable that 50% by mass or more of the total dispersion is occupied by the dispersion made of titanium black.
  • this dispersion for the purpose of adjusting the light shielding property, other colorants (such as organic pigments and dyes) may be used in combination with titanium black as long as the effects of the present invention are not impaired. Good.
  • materials used for introducing Si atoms into the dispersion will be described.
  • a Si-containing material such as silica may be used.
  • the silica that can be used include precipitated silica, fumed silica, colloidal silica, and synthetic silica. These may be appropriately selected and used.
  • the particle size of the silica particles is smaller than the film thickness when the light-shielding film is formed, the light-shielding property is more excellent. Therefore, it is preferable to use fine particle type silica as the silica particles.
  • the fine particle type silica include silica described in paragraph 0039 of JP2013-249417A, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
  • the composition of the present invention may contain only one type of titanium black, or may contain two or more types.
  • the composition of the present invention may contain extender pigments as necessary in addition to black pigments.
  • extender pigments include barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silica, basic magnesium carbonate, alumina white, gloss white, titanium white, and hydrotalcite. These extender pigments can be used alone or in admixture of two or more.
  • the amount of extender used is usually 0 to 100 parts by weight, preferably 5 to 50 parts by weight, and more preferably 10 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the black pigment.
  • the black pigment and extender pigment can be used after the surface thereof is modified with a polymer in some cases.
  • colored organic pigments such as red, blue, yellow, green, and purple
  • the content of the black pigment in the composition is preferably 20 to 80% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, and further preferably 35 to 60% by mass with respect to the total solid content in the composition.
  • the composition of the present invention may contain a polymerizable composition.
  • the polymerizable compound is a compound different from the curable compound described above.
  • the polymerizable compound preferably does not include any of a fluorine atom, a silicon atom, a linear alkyl group having 8 or more carbon atoms, and a branched alkyl group having 3 or more carbon atoms.
  • 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. or higher at normal pressure include, for example, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, and Monofunctional acrylates and methacrylates such as phenoxyethyl (meth) acrylate; polyethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolethane tri (meth) acrylate, neopentylglycol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate , Pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, hexanediol (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (acryloyloxypropiate) ) Polyether of pent
  • compounds obtained by adding ethylene oxide or propylene oxide to a polyfunctional alcohol described in JP-A-10-62986 as general formula (1) and general formula (2) together with specific examples thereof and then (meth) acrylated can also be used.
  • oligomer types can also be used.
  • urethane acrylates such as those described in JP-B-48-41708, JP-A-51-37193, JP-B-2-32293, and JP-B-2-16765, JP-B-58-49860
  • urethane compounds having an ethylene oxide skeleton described in JP-B-56-17654, JP-B-62-39417, and JP-B-62-39418.
  • 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 (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), DPHA-40H (trade name, Nippon Kasei) Yakuhin Co., Ltd.), UA-306H, UA-306T, UA-306I, AH-600, T-600, AI-600 (trade name, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) and the like. Further, 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. Some 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 polyfunctional acrylate compounds described above are combined, and an example thereof is dipentaerythritol hexaacrylate. And a combination of pentaerythritol triacrylate.
  • the content of the polymerizable compound in the composition of the present invention is preferably 3% by mass to 55% by mass and more preferably 10% by mass to 50% by mass with respect to the total solid content in the composition.
  • the composition of the present invention may contain a polymerization initiator.
  • a polymerization initiator There is no restriction
  • the photopolymerization initiator is not particularly limited as long as it has the ability to initiate polymerization of the polymerizable compound, and can be appropriately selected from known photopolymerization initiators. For example, those having photosensitivity to visible light from the ultraviolet region are preferable.
  • the photopolymerization initiator preferably contains at least one compound having a molar extinction coefficient of at least about 50 within a range of about 300 nm to 800 nm (more preferably 330 nm to 500 nm).
  • Examples of the photopolymerization initiator include halogenated hydrocarbon derivatives (for example, those having a triazine skeleton, those having an oxadiazole skeleton, etc.), acylphosphine compounds such as acylphosphine oxide, hexaarylbiimidazole, and oxime derivatives. Oxime compounds such as, organic peroxides, thio compounds, ketone compounds, aromatic onium salts, ketoxime ethers, aminoacetophenone compounds, and hydroxyacetophenones.
  • Examples of the halogenated hydrocarbon compound having a triazine skeleton include those described in Wakabayashi et al., Bull. Chem. Soc.
  • trihalomethyltriazine compounds trihalomethyltriazine compounds, benzyldimethylketal compounds, ⁇ -hydroxyketone compounds, ⁇ -aminoketone compounds, acylphosphine compounds, phosphine oxide compounds, metallocene compounds, oxime compounds, triallylimidazole dimers, oniums
  • a compound selected from the group consisting of a compound, a benzothiazole compound, a benzophenone compound, an acetophenone compound and a derivative thereof, a cyclopentadiene-benzene-iron complex and a salt thereof, a halomethyloxadiazole compound, and a 3-aryl-substituted coumarin compound preferable.
  • trihalomethyltriazine compound, ⁇ -aminoketone compound, acylphosphine compound, phosphine oxide compound, oxime compound, triallylimidazole dimer, onium compound, benzophenone compound, acetophenone compound, trihalomethyltriazine compound, ⁇ -aminoketone compound Particularly preferred is at least one compound selected from the group consisting of oxime compounds, triallylimidazole dimers, and benzophenone compounds.
  • a fine pattern may be formed in a sharp shape. It is important that From such a viewpoint, it is preferable to use an oxime compound as the photopolymerization initiator.
  • an oxime compound as the photopolymerization initiator.
  • stepper exposure is used for exposure for curing, but this exposure machine may be damaged by halogen, and the amount of photopolymerization initiator added must be kept low. Therefore, considering these points, it is preferable to use an oxime compound as a photopolymerization initiator for forming a fine pattern such as a solid-state imaging device.
  • oxime compound can improve the color transfer.
  • paragraphs 0265 to 0268 of JP2013-29760A can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
  • hydroxyacetophenone compounds As the photopolymerization initiator, hydroxyacetophenone compounds, aminoacetophenone compounds, and acylphosphine compounds can also be suitably used. More specifically, for example, an aminoacetophenone initiator described in JP-A-10-291969 and an acylphosphine initiator described in Japanese Patent No. 4225898 can also be used.
  • hydroxyacetophenone initiator IRGACURE-184, DAROCUR-1173, IRGACURE-500, IRGACURE-2959, and IRGACURE-127 (trade names: all manufactured by BASF) can be used.
  • aminoacetophenone-based initiator commercially available products IRGACURE-907, IRGACURE-369, and IRGACURE-379EG (trade names: all manufactured by BASF) can be used.
  • aminoacetophenone-based initiator a compound described in JP-A-2009-191179 in which an absorption wavelength is matched with a long wave light source such as 365 nm or 405 nm can also be used.
  • acylphosphine initiator commercially available products IRGACURE-819 and DAROCUR-TPO (trade names: both manufactured by BASF) can be used.
  • the photopolymerization initiator is more preferably an oxime compound (oxime initiator).
  • Oxime compounds are preferred because they are highly sensitive, have high polymerization efficiency, can be cured regardless of the color material concentration, and can be easily designed with a high color material concentration.
  • oxime compound a compound described in JP-A No. 2001-233842, a compound described in JP-A No. 2000-80068, and a compound described in JP-A No. 2006-342166 can be used.
  • Examples of the oxime compound that can be suitably used in the present invention include 3-benzoyloxyiminobutan-2-one, 3-acetoxyiminobutan-2-one, 3-propionyloxyiminobutan-2-one, 2-acetoxyiminopentan-3-one, 2-acetoxyimino-1-phenylpropan-1-one, 2-benzoyloxyimino-1-phenylpropan-1-one, 3- (4-toluenesulfonyloxy) iminobutane Examples include -2-one and 2-ethoxycarbonyloxyimino-1-phenylpropan-1-one.
  • J.H. C. S. Perkin II (1979) pp. 1653-1660) J.M.
  • oxime compounds other than those described above compounds described in JP-T-2009-519904 in which an oxime is linked to the carbazole N-position, and compounds described in US Pat. No. 7,626,957 in which a hetero substituent is introduced into the benzophenone moiety
  • a compound described in JP 2010-15025 A and US Patent Publication No. 2009-292039 in which a nitro group is introduced into the dye moiety a ketoxime compound described in International Publication No. 2009-131189, the triazine skeleton and the oxime skeleton are the same A compound described in US Pat. No.
  • the oxime compound is preferably a compound represented by the following formula (OX-1).
  • the oxime N—O bond may be an (E) oxime compound, a (Z) oxime compound, or a mixture of (E) and (Z) isomers. .
  • R and B each independently represent a monovalent substituent
  • A represents a divalent organic group
  • Ar represents an aryl group.
  • the monovalent substituent represented by R is preferably a monovalent nonmetallic atomic group.
  • the monovalent nonmetallic atomic group include an alkyl group, an aryl group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a heterocyclic group, an alkylthiocarbonyl group, and an arylthiocarbonyl group.
  • these groups may have one or more substituents.
  • the substituent mentioned above may be further substituted by another substituent.
  • the substituent examples include a halogen atom, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an acyloxy group, an acyl group, an alkyl group, and an aryl group.
  • the monovalent substituent represented by B is preferably an aryl group, a heterocyclic group, an arylcarbonyl group, or a heterocyclic carbonyl group. These groups may have one or more substituents. Examples of the substituent include the above-described substituents.
  • the divalent organic group represented by A is preferably an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkylene group, or an alkynylene group. These groups may have one or more substituents. Examples of the substituent include the above-described substituents.
  • an oxime compound having a fluorine atom can also be used as a photopolymerization initiator.
  • Specific examples of the oxime compound having a fluorine atom include compounds described in JP 2010-262028 A, compounds 24 and 36 to 40 described in JP-A-2014-500852, and JP-A 2013-164471. Examples thereof include compound (C-3). This content is incorporated herein.
  • photopolymerization initiator a compound represented by the following formula (1) or (2) can also be used.
  • R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or When an arylalkyl group having 7 to 30 carbon atoms is represented and R 1 and R 2 are phenyl groups, the phenyl groups may be bonded to each other to form a fluorene group, and R 3 and R 4 are each independently Represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, an arylalkyl group having 7 to 30 carbon atoms or a heterocyclic group having 4 to 20 carbon atoms, and X represents a direct bond or carbonyl Indicates a group.
  • R 1, R 2, R 3 and R 4 have the same meanings as R 1, R 2, R 3 and R 4 in Formula (1)
  • R 5 is -R 6, -OR 6 , —SR 6 , —COR 6 , —CONR 6 R 6 , —NR 6 COR 6 , —OCOR 6 , —COOR 6 , —SCOR 6 , —OCSR 6 , —COSR 6 , —CSOR 6 , —CN, halogen Represents an atom or a hydroxyl group, and R 6 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, an arylalkyl group having 7 to 30 carbon atoms, or a heterocyclic group having 4 to 20 carbon atoms.
  • X represents a direct bond or a carbonyl group
  • a represents an integer of 0-4.
  • R 1 and R 2 are preferably each independently a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, a cyclohexyl group, or a phenyl group.
  • R 3 is preferably a methyl group, an ethyl group, a phenyl group, a tolyl group or a xylyl group.
  • R 4 is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group.
  • R 5 is preferably a methyl group, an ethyl group, a phenyl group, a tolyl group or a naphthyl group.
  • X is preferably a direct bond.
  • Specific examples of the compounds represented by formula (1) and formula (2) include, for example, compounds described in paragraphs 0076 to 0079 of JP-A No. 2014-137466. This content is incorporated herein.
  • oxime compounds that are preferably used in the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • the oxime compound preferably has a maximum absorption wavelength in the wavelength region of 350 nm to 500 nm, more preferably has a maximum absorption wavelength in the wavelength region of 360 nm to 480 nm, and particularly preferably has a high absorbance at 365 nm and 405 nm.
  • the molar extinction coefficient at 365 nm or 405 nm of the oxime compound is preferably from 1,000 to 300,000, more preferably from 2,000 to 300,000, more preferably from 5,000 to 200, from the viewpoint of sensitivity. More preferably, it is 1,000.
  • a known method can be used. For example, in a UV-visible spectrophotometer (Cary-5 spctrophotometer manufactured by Varian), an ethyl acetate solvent is used at a concentration of 0.01 g / L. It is preferable to measure.
  • the content of the polymerization initiator is preferably from 0.1 to 50% by mass, more preferably from 0.5 to 30% by mass, and even more preferably from 1 to 20% by mass, based on the total solid content of the composition. is there. Within this range, better sensitivity and pattern formability can be obtained.
  • the composition of the present invention may contain only one kind of polymerization initiator, or may contain two or more kinds. When two or more types are included, the total amount is preferably within the above range.
  • the composition of the present invention preferably contains a resin.
  • the resin does not include the above-described curable compound and silane coupling agent.
  • examples of the resin mainly include a dispersant that contributes to the dispersibility of the black pigment and a binder polymer.
  • the alkali-soluble resin mentioned later may be contained as a pigment dispersant.
  • the composition of the present invention preferably contains a dispersant.
  • the dispersant contributes to the improvement of the dispersibility of the black pigment such as titanium black described above.
  • a known pigment dispersant can be appropriately selected and used. Of these, polymer compounds are preferable.
  • dispersant examples include polymer dispersants [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 type Copolymer, naphthalenesulfonic acid formalin condensate], polyoxyethylene alkyl phosphate ester, polyoxyethylene alkyl amine, and pigment derivatives.
  • the polymer compounds can be further classified into linear polymers, terminal-modified polymers, graft polymers, and block polymers based on their structures.
  • the polymer compound is adsorbed on the surface of a dispersion such as a black pigment and a pigment to be used together if desired, and acts to prevent re-aggregation thereof. Therefore, a terminal-modified polymer, a graft polymer, and a block polymer having an anchor site to the pigment surface can be mentioned as preferred structures.
  • adsorbing the surface of titanium black or the above-described dispersion to be dispersed containing titanium black and Si atoms it is possible to promote the adsorptivity of the polymer compound to these.
  • the polymer compound preferably has a structural unit having a graft chain.
  • structural unit is synonymous with “repeating unit”.
  • Such a polymer compound having a structural unit having a graft chain is excellent in dispersibility of the black pigment and dispersion stability after aging because it has an affinity for a solvent by the graft chain.
  • 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. When the graft chain becomes longer, the steric repulsion effect becomes higher and the dispersibility is improved.
  • 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 chain and the solvent, thereby increasing 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, but a macromonomer having a reactive double bond group can be preferably used.
  • AA-6 trade name, 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, produced 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., Ltd.
  • 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.), Blemmer PME-4000 (trade name, manufactured by NOF Corporation), etc. It is done.
  • the polymer compound 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), More preferably, it contains a structural unit represented by any one of the following formula (3A), the following formula (3B), and the following (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 each independently preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms from the viewpoint of synthesis constraints. Further, a hydrogen 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.
  • (Y-2) or (Y-13) is more preferable from the viewpoint of 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, a cyclic alkyl group having 5 to 24 carbon atoms, or an alkoxy group having 5 to 24 carbon atoms is particularly preferable.
  • the alkyl group contained in the alkoxy group may be linear, branched, or cyclic.
  • n, m, p, and q are each independently an integer of 1 to 500.
  • j and k each independently represent an integer of 2 to 8.
  • J and k in formula (1) and formula (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, more preferably an alkylene group having 2 or 3 carbon atoms. When 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, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the alkyl group is preferably 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 more preferable.
  • a plurality of X 5 and R 4 present in the graft copolymer may be the same or different from each other.
  • the polymer compound may have a structural unit having a graft chain, which has two or more different structures. That is, the polymer compound molecule may contain structural units represented by formulas (1) to (4) having different structures, and n, m in formulas (1) to (4). , P, and q each represent an integer of 2 or more, in formula (1) and formula (2), j and k may contain structures different from each other in the side chain. In the formula (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 viewpoints 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 viewpoints 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 formula (3B) from the viewpoints of dispersion stability and developability.
  • X 3, Y 3, Z 3 and p are as defined X 3, Y 3, Z 3 and p in formula (3), and preferred ranges are also the same.
  • the polymer compound has a structural unit represented by the formula (1A) as a structural unit having a graft chain.
  • the structural unit having a graft chain (for example, the structural unit represented by the above formulas (1) to (4)) is 2 to 90% of the total mass of the polymer compound in terms of mass. It is preferably included in a range, and more preferably in a range of 5 to 30%.
  • the structural unit having a graft chain is contained within this range, the dispersibility of the black pigment (particularly titanium black particles) is high, and the developability when forming the light-shielding film is good.
  • the polymer compound preferably has a hydrophobic structural unit different from the structural unit having a graft chain (that is, not corresponding to the structural unit having a graft chain).
  • the hydrophobic structural unit is a structural unit that does not have an acid group (for example, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a phenolic hydroxyl group).
  • 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.
  • ClogP values can be obtained from Daylight Chemical Information System, Inc. It is a value calculated by the program “CLOGP” available from This program provides the value of “computation logP” calculated by Hansch, Leo's fragment approach (see below). The fragment approach is based on the chemical structure of a compound, which divides the chemical structure into substructures (fragments) and estimates the logP value of the compound by summing the logP contributions assigned to that fragment. Details thereof are described in the following documents. In the present invention, the ClogP value calculated by the program CLOGP v4.82 is used. A. J. et al. Leo, Comprehensive Medicinal Chemistry, Vol. 4, C.I. Hansch, P.A. G. Sammunens, J. et al. B.
  • logP means the common logarithm of the partition coefficient P (Partition Coefficient), and quantitatively determines how an organic compound is distributed in the equilibrium of a two-phase system of oil (generally 1-octanol) and water. It is a physical property value expressed as a numerical value, and is represented by the following formula.
  • logP log (Coil / Cwater)
  • Coil represents the molar concentration of the compound in the oil phase
  • Cwater represents the molar concentration of the compound in the aqueous phase.
  • the polymer compound 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 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom (for example, fluorine, chlorine, bromine, etc.), or a carbon number of 1 to 6
  • An alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, etc.) is represented.
  • 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 more 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.
  • 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 group divalent heterocyclic group, oxygen atom (—O—), sulfur atom (—S—), imino group (—NH—), substituted imino group (—NR 31 —, where R 31 Are aliphatic groups, aromatic groups or heterocyclic groups), carbonyl groups (—CO—), or combinations thereof.
  • the divalent aliphatic group may have a cyclic structure or a branched structure.
  • the aliphatic group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, and still more preferably 1 to 10 carbon atoms.
  • 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 carbon number of the divalent aromatic group is preferably 6 to 20, more preferably 6 to 15, and still more preferably 6 to 10.
  • the aromatic group may have a substituent. Examples of the substituent 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. Examples of substituents include halogen atoms, hydroxyl 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 is an aliphatic group (eg, alkyl group, substituted alkyl group, unsaturated alkyl group, substituted unsaturated alkyl group), aromatic group (eg, arylene group, substituted arylene group), heterocyclic group, 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), carbonyl group (—CO—) and combinations thereof.
  • aliphatic group eg, alkyl group, substituted alkyl group, unsaturated alkyl group, substituted unsaturated alkyl group
  • aromatic group eg, arylene group, substituted arylene group
  • heterocyclic group oxygen atom ( —O—), sulfur atom (—S—), imino group (—NH—), substituted imino group (—NR 31 —, where R 31 is an aliphatic group, aromatic group or
  • the aliphatic group may have a cyclic structure or a branched structure.
  • the aliphatic group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, and still more preferably 1 to 10 carbon atoms.
  • the aliphatic group further includes a ring assembly hydrocarbon group and a bridged cyclic hydrocarbon group. Examples of the ring assembly hydrocarbon group include a bicyclohexyl group, a perhydronaphthalenyl group, a biphenyl group, and , 4-cyclohexylphenyl group and the like.
  • bridged cyclic hydrocarbon ring examples include 2 such as pinane, bornane, norpinane, norbornane, and bicyclooctane ring (bicyclo [2.2.2] octane ring, bicyclo [3.2.1] octane ring, etc.).
  • Tricyclic hydrocarbon rings such as cyclic hydrocarbon rings, homobredan, adamantane, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, and tricyclo [4.3.1.1 2,5 ] undecane rings , And tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .
  • the bridged cyclic hydrocarbon ring includes a condensed cyclic hydrocarbon ring, such as perhydronaphthalene (decalin), perhydroanthracene, perhydrophenanthrene, perhydroacenaphthene, perhydrofluorene, perhydroindene, and A condensed ring in which a plurality of 5- to 8-membered cycloalkane rings are condensed, such as a perhydrophenalene ring, is also included.
  • a condensed cyclic hydrocarbon ring such as perhydronaphthalene (decalin), perhydroanthracene, perhydrophenanthrene, perhydroacenaphthene, perhydrofluorene, perhydroindene, and A condensed ring in which a plurality of 5- to 8-membered cycloalkane rings are condensed, such as a perhydrophenalene ring, 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 carbon number of the aromatic group is preferably 6 to 20, more preferably 6 to 15, and further 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. Moreover, the heterocyclic group may have a substituent. Examples of substituents include halogen atoms, hydroxyl 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 (eg, Methyl group, ethyl group, propyl group, etc.), Z, or -LZ.
  • 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 is a single bond, an alkylene group, or an oxyalkylene structure.
  • 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. 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 compounds represented by the formulas (i) to (iii) include radically polymerizable compounds selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, styrenes, and the like.
  • Examples of typical compounds represented by formulas (i) to (iii) compounds described in paragraphs 0089 to 0093 of JP2013-249417A can be referred to, and the contents thereof are described in the present specification. Embedded in.
  • the hydrophobic structural unit is preferably contained in a range of 10 to 90%, more preferably in a range of 20 to 80% with respect to the total mass of the polymer compound in terms of mass. When the content is in the above range, sufficient pattern formation can be obtained.
  • a functional group capable of forming an interaction with a black pigment can be introduced into the polymer compound.
  • the polymer compound preferably further has a structural unit having a functional group capable of forming an interaction with the black pigment.
  • the functional group capable of forming an interaction with the black pigment include an acid group, a basic group, a coordination group, and a reactive functional group.
  • the polymer compound has an acid group, a basic group, a coordinating group, or a reactive functional group
  • the structural unit having an acid group, the structural unit having a basic group, or a coordinating group respectively. It is preferable to have a structural unit having or a structural unit having reactivity.
  • the polymer compound since the polymer compound further has an alkali-soluble group such as a carboxyl group as an acid group, the polymer compound can be provided with developability for pattern formation by alkali development. That is, by introducing an alkali-soluble group into the polymer compound, the polymer compound as a dispersant that contributes to the dispersion of the black pigment has alkali solubility in the composition of the present invention.
  • a composition containing such a polymer compound has excellent light-shielding properties in the exposed area, and the alkali developability in the unexposed area is improved.
  • a high molecular compound has a structural unit which has an acid group
  • the acid group in the structural unit having an acid group easily interacts with the black pigment, the polymer compound stably disperses the black pigment, and the viscosity of the polymer compound that disperses the black pigment is low. This is presumably because the polymer compound itself is easily dispersed stably.
  • 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 black pigment examples include a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, or a phenolic hydroxyl group, and preferably a carboxyl group, a sulfonic acid group, And it is at least 1 type among phosphoric acid groups, and a more preferable thing is a carboxyl group at the point which the adsorptive power to a black pigment is favorable and the dispersibility of a black pigment is high. That is, the polymer compound preferably further has a structural unit having at least one of a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group.
  • the polymer compound may have one or more structural units having an acid group.
  • the polymer compound 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 calculated in terms of mass with respect to the total mass of the polymer compound. Preferably, it is 5 to 80%, and more preferably 10 to 60% from the viewpoint of suppressing damage of image strength due to alkali development.
  • Examples of the basic group that is a functional group capable of forming an interaction with the black pigment include a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a heterocyclic ring containing an N atom, and an amide group.
  • a tertiary amino group is preferable because it has a good adsorptive power to the black pigment and a high dispersibility of the black pigment.
  • the polymer compound can have one or more of these basic groups.
  • the polymer compound 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 calculated by mass conversion to the total mass of the polymer compound. On the other hand, it is preferably 0.01% or more and 50% or less, and more preferably 0.01% or more and 30% or less from the viewpoint of suppression of developability inhibition.
  • Examples of the coordinating group that is a functional group capable of forming an interaction with the black pigment and the reactive functional group include an acetylacetoxy group, a trialkoxysilyl group, an isocyanate group, an acid anhydride, and an acid chloride. Such as things.
  • a preferable one is an acetylacetoxy group in that the adsorbing power to the black pigment is good and the dispersibility of the black pigment is high.
  • the polymer compound may have one or more of these groups.
  • the polymer compound 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: In terms of mass, it is preferably 10% or more and 80% or less, and more preferably 20% or more and 60% or less from the viewpoint of inhibition of developability inhibition with respect to the total mass of the polymer compound.
  • polymer compound in the present invention When the polymer compound in the present invention has a functional group capable of interacting with a black pigment in addition to the graft chain, it contains a functional group capable of interacting with various black pigments as described above. There is no particular limitation on how these functional groups are introduced, but polymer compounds are structural units derived from monomers represented by the following general formulas (iv) to (vi) It is preferable to have one or more structural units selected from
  • 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 number Represents an alkyl group of 1 to 6 (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, etc.).
  • 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, and more preferably Each independently represents 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, , Arylene groups and substituted arylene groups), divalent heterocyclic groups, oxygen atoms (—O—), sulfur atoms (—S—), imino groups (—NH—), substituted imino bonds (—NR 31 ′ —
  • R 31 ′ includes an aliphatic group, an aromatic group or a heterocyclic group), a carbonyl bond (—CO—), and combinations thereof.
  • the divalent aliphatic group may have a cyclic structure or a branched structure.
  • the aliphatic group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, and still more preferably 1 to 10 carbon atoms.
  • the aliphatic group is preferably a saturated aliphatic group rather than an unsaturated aliphatic group.
  • the aliphatic group may have a substituent. Examples of the substituent include a halogen atom, a hydroxyl group, 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. Examples of the substituent include a halogen atom, a hydroxyl group, 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.
  • One or more heterocycles, aliphatic rings or aromatic rings may be condensed with the heterocycle.
  • the heterocyclic group may have a substituent. Examples of substituents include halogen atoms, hydroxyl 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 1 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 1 represents a functional group capable of forming an interaction with the black pigment in addition to the graft chain, and is preferably a carboxyl group or a tertiary amino group. More preferably, it is a carboxyl group.
  • R 14 , R 15 , and R 16 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom (eg, fluorine, chlorine, bromine, etc.), or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms (eg, methyl group, ethyl group, propyl group, etc.), - represents a Z 1, or -L 1 -Z 1.
  • 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 carboxyl group is preferable.
  • R 11 is a hydrogen atom or a methyl group
  • L 1 is an alkylene group
  • Z 1 is a carboxyl group
  • Y is a methine group. Is 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 carboxyl group is preferred.
  • monomers represented by general formula (iv) to general formula (vi).
  • monomers include methacrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, a reaction of 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 hydroxyl group in the molecule with a phthalic anhydride, a compound having an addition polymerizable double bond and hydroxyl group in the molecule, and a tetrahydroxyphthalic anhydride Reaction product a reaction product of trimellitic anhydride with a compound having an addition polymerizable double bond and hydroxyl group in the molecule, a pyromellitic anhydride with a compound having an addition polymerizable double bond and a hydroxyl group in the molecule Reaction product with acrylic acid, acrylic acid dimer, acrylic acid oligomer, maleic acid, itaconic acid, fumaric acid, 4-vinylbenzoic acid , Vinylphenol, and, 4-hydroxyphenyl methacrylamide.
  • the content of the structural unit having a functional group capable of forming an interaction with the black pigment is based on the total mass of the polymer compound from the viewpoint of the interaction with the black pigment, the dispersion stability, and the permeability to the developer. 0.05 to 90 mass% is preferable, 1.0 to 80 mass% is more preferable, and 10 to 70 mass% is still more preferable.
  • the polymer compound forms an interaction with the structural unit having a graft chain, the hydrophobic structural unit, and the black pigment 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 radical polymerizable compounds selected from acrylonitriles and methacrylonitriles.
  • the polymer compound may use one or more of these other structural units, and the content thereof is preferably 0% or more and 80% or less in terms of mass with respect to the total mass of the polymer compound. More preferably, it is 10% or more and 60% or less. When the content is in the above range, sufficient pattern formability is maintained.
  • the acid value of the polymer compound is preferably in the range of 0 mgKOH / g to 160 mgKOH / g, more preferably in the range of 10 mgKOH / g to 140 mgKOH / g, and still more preferably in the range of 20 mgKOH / g to 120 mgKOH / g.
  • the range is as follows.
  • the acid value of the polymer compound is 160 mgKOH / g or less, pattern peeling during development when forming the light-shielding film can be more effectively suppressed.
  • the acid value of a high molecular compound is 10 mgKOH / g or more, alkali developability will become more favorable.
  • the acid value of the polymer compound is 20 mgKOH / g or more, the precipitation of the black pigment (particularly titanium black) and the dispersion containing the titanium black and Si atoms can be further suppressed, and the number of coarse particles can be further increased. It can be reduced, and the stability with time of the composition can be further improved.
  • the acid value of the polymer compound can be calculated, for example, from the average content of acid groups in the polymer compound.
  • the resin which has a desired acid value can be obtained by changing content of the structural unit containing the acid group which is a structural component of a high molecular compound.
  • the weight average molecular weight of the polymer compound in the present invention is 4,000 as a polystyrene conversion value by GPC (gel permeation chromatography) method from the viewpoint of pattern peeling inhibition during development and developability when forming a light shielding film. It is preferably 300 or more and 300,000 or less, more preferably 5,000 or more and 200,000 or less, further preferably 6,000 or more and 100,000 or less, and 10,000 or more and 50,000 or less. It is particularly preferred.
  • 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 polymer compound can be synthesized based on a known method, and examples of the solvent used when synthesizing the polymer compound include ethylene dichloride, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, acetone, methanol, ethanol, propanol, butanol, and ethylene glycol monomethyl.
  • Ether ethylene glycol monoethyl ether, 2-methoxyethyl acetate, 1-methoxy-2-propanol, 1-methoxy-2-propyl acetate, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, toluene,
  • Examples include ethyl acetate, methyl lactate, and ethyl lactate. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • polymer compound As specific examples of the polymer compound, the polymer compounds described in paragraphs 0127 to 0129 of JP2013-249417A can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
  • graft copolymers described in JP-A 2010-106268, paragraphs 0037 to 0115 corresponding to columns 0075 to 0133 in US2011 / 0124824.
  • Polymeric compounds containing components can be used, the contents of which can be incorporated and incorporated herein.
  • the content of the dispersant in the composition of the present invention is preferably from 0.1 to 50% by mass, more preferably from 0.5 to 30% by mass, based on the total solid content of the composition.
  • the composition of the present invention may contain a binder polymer.
  • a binder polymer a linear organic polymer is preferably used.
  • a linear organic polymer a well-known thing can be used arbitrarily.
  • a linear organic polymer that is soluble or swellable in water or weak alkaline water is selected to enable water development or weak alkaline water development.
  • an alkali-soluble resin a resin having a group that promotes alkali-solubility
  • the binder polymer is a linear organic polymer, and is a group that promotes at least one alkali solubility in a molecule (preferably a molecule having an acrylic copolymer or a styrene copolymer as a main chain). It can be suitably selected from alkali-soluble resins having From the viewpoint of heat resistance, a polyhydroxystyrene resin, a polysiloxane resin, an acrylic resin, an acrylamide resin, or an acrylic / acrylamide copolymer resin is preferable, and from the viewpoint of developing property control, an acrylic resin, Acrylamide resins or acrylic / acrylamide copolymer resins are preferred.
  • Examples of the group that promotes alkali solubility include a carboxyl group, a phosphoric acid group, a sulfonic acid group, and a phenolic hydroxyl group. Those that can be developed are preferred, and carboxyl groups are more preferred. As such a repeating unit having a carboxyl group, a repeating unit derived from (meth) acrylic acid is preferable. These acid groups may be used alone or in combination of two or more.
  • binder polymer examples include radical polymers having a carboxyl group in the side chain, such as JP-A-59-44615, JP-B-54-34327, JP-B-58-12777, JP-B-54-25957, JP-A-54-92723, JP-A-59-53836, and JP-A-59-71048, ie, resins or acid anhydrides obtained by homo- or copolymerization of a monomer having a carboxyl group.
  • radical polymers having a carboxyl group in the side chain such as JP-A-59-44615, JP-B-54-34327, JP-B-58-12777, JP-B-54-25957, JP-A-54-92723, JP-A-59-53836, and JP-A-59-71048, ie, resins or acid anhydrides obtained by homo- or copolymerization of a monomer having a carboxyl group.
  • Examples thereof include resins in which an acid anhydride unit is hydrolyzed, half-esterified, or half-amidated by homopolymerizing or copolymerizing monomers having the same, and epoxy acrylates in which an epoxy resin is modified with an unsaturated monocarboxylic acid and an acid anhydride.
  • Examples of the monomer having a carboxyl group include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, and 4-carboxylstyrene.
  • Examples of the monomer having an acid anhydride include And maleic anhydride.
  • acidic cellulose derivatives having a carboxyl group in the side chain are also exemplified.
  • those obtained by adding a cyclic acid anhydride to a polymer having a hydroxyl group are useful.
  • the acetal-modified polyvinyl alcohol-based binder polymer having an acid group described in European Patent No. 993966, European Patent No. 1204000, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-318463 has film strength and developability. It is excellent in balance and is suitable.
  • polyvinyl pyrrolidone, polyethylene oxide, and the like are useful as the water-soluble linear organic polymer.
  • alcohol-soluble nylon, polyether which is a reaction product of 2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) -propane, epichlorohydrin, and the like are also useful.
  • the other addition polymerizable vinyl monomer] copolymer is suitable because it is excellent in the balance of film strength, sensitivity, and developability.
  • Commercially available products include, for example, Acrybase FF-187, FF-426 (Fujikura Kasei Co., Ltd.), Acrycure-RD-F8 (Nippon Shokubai Co., Ltd.), Daicel Olnex Co., Ltd. Cyclomer P (ACA) 230AA, etc. Is mentioned.
  • the binder polymer may contain a structural unit having the above-mentioned graft chain (a structural unit represented by any one of the above formulas (1) to (4)).
  • a known radical polymerization method can be applied.
  • Polymerization conditions such as temperature, pressure, type and amount of radical initiator, and type of solvent when producing an alkali-soluble resin by radical polymerization can be easily set by those skilled in the art, and experimental conditions It is also possible to determine.
  • the content of the binder polymer in the composition of the present invention is preferably 0.1 to 30% by mass and more preferably 0.3 to 25% by mass with respect to the total solid content of the composition.
  • the composition of the present invention may contain a solvent.
  • the solvent include water and organic solvents.
  • 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, cyclopentanone, 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 Nomethyl 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, acetic acid Examples include, but are not limited to, ethyl, butyl acetate, methyl lactate, and ethyl lactate.
  • a solvent may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
  • the amount of the solvent contained in the composition is preferably 10 to 90% by mass and more preferably 20 to 85% by mass with respect to the total mass of the composition.
  • the composition of the present invention may contain an ultraviolet absorber. Thereby, the shape of a pattern can be made more excellent (fine).
  • an ultraviolet absorber salicylate-based, benzophenone-based, benzotriazole-based, substituted acrylonitrile-based, and triazine-based ultraviolet absorbers can be used.
  • compounds of paragraphs 0137 to 0142 corresponding to paragraphs 0251 to 0254 of US2012 / 0068292
  • JP2012-068418A can be used, and the contents thereof can be incorporated and incorporated in the present specification. .
  • a diethylamino-phenylsulfonyl ultraviolet absorber (trade name: UV-503, manufactured by Daito Chemical Co., Ltd.) is also preferably used.
  • the ultraviolet absorber include compounds exemplified in paragraphs 0134 to 0148 of JP2012-32556A.
  • the composition may or may not contain an ultraviolet absorber, but when it is contained, the content of the ultraviolet absorber is preferably 0.001 to 15% by mass relative to the total solid content of the composition. The content is more preferably from 01 to 10% by mass, and further preferably from 0.1 to 5% by mass.
  • compositions of the present invention can further improve the uniformity of coating thickness and the liquid-saving property because the liquid property (particularly fluidity) is further improved by containing a fluorine-based surfactant. it can.
  • fluorosurfactant examples include Megafac F171, F172, F173, F176, F176, F177, F141, F142, F143, F144, R30, F437, F475, F479, F482, F554, F780, F780, F781F (above, manufactured by DIC Corporation), Florard FC430, FC431, FC171 (above, manufactured by Sumitomo 3M Limited), Surflon S-382, SC-101, SC-103, SC-104, SC-105, SC1068, SC-381, SC-383, S393, KH-40 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), etc. .
  • surfactants include, for example, surfactants described in paragraphs 0174 to 0177 of JP2013-249417A, the contents of which are incorporated herein. Only one type of surfactant may be used, or two or more types may be combined.
  • the addition amount of the surfactant is preferably 0.001 to 2.0% by mass and more preferably 0.005 to 1.0% by mass with respect to the total mass of the composition.
  • a fluoropolymer having an ethylenically unsaturated group in the side chain can also be used as the fluorosurfactant.
  • Specific examples thereof include compounds described in JP-A 2010-164965, paragraphs 0050 to 0090 and paragraphs 0289 to 0295, such as MegaFac RS-101, RS-102, and RS-718K manufactured by DIC. Can be mentioned.
  • the following components may be further added to the composition.
  • examples include sensitizers, co-sensitizers, cross-linking agents, curing accelerators, fillers, thermosetting accelerators, polymerization inhibitors, plasticizers, diluents, sensitizers, and the like.
  • Adhesion promoters and other auxiliaries for example, conductive particles, fillers, antifoaming agents, flame retardants, leveling agents, peeling accelerators, antioxidants, fragrances, surface tension modifiers, chain transfer agents, etc.
  • auxiliaries for example, conductive particles, fillers, antifoaming agents, flame retardants, leveling agents, peeling accelerators, antioxidants, fragrances, surface tension modifiers, chain transfer agents, etc.
  • the solid content concentration of the composition of the present invention is preferably 5 to 50% by mass, and more preferably 15 to 40% by mass from the viewpoint of the balance between the thickness of the formed light shielding film and the light shielding property.
  • the composition of the present invention can be prepared by mixing the above-described various components by a known mixing method (for example, a stirrer, a homogenizer, a high-pressure emulsifier, a wet pulverizer, a wet disperser).
  • the composition of the present invention is preferably filtered with a filter for the purpose of removing foreign substances and reducing defects. Any filter can be used without particular limitation as long as it has been conventionally used for filtration.
  • a filter made of fluorine resin such as PTFE (polytetrafluoroethylene), polyamide resin such as nylon, polyolefin resin (including high density and ultra high molecular weight) such as polyethylene and polypropylene (PP), and the like can be given.
  • polypropylene (including high density polypropylene) and nylon are preferable.
  • the pore size of the filter is suitably about 0.1 to 7.0 ⁇ m, preferably about 0.2 to 2.5 ⁇ m, more preferably about 0.2 to 1.5 ⁇ m, and still more preferably 0.3 to 0.0 ⁇ m. 7 ⁇ m.
  • the filtering by the first filter may be performed only once or may be performed twice or more.
  • the second and subsequent pore diameters are the same or larger than the pore diameter of the first filtering.
  • the pore diameter here can refer to the nominal value of the filter manufacturer.
  • a filter formed of the same material as the first filter described above can be used.
  • the pore size of the second filter is suitably about 0.2 to 10.0 ⁇ m, preferably about 0.2 to 7.0 ⁇ m, more preferably about 0.3 to 6.0 ⁇ m.
  • a light shielding film By using the above-described composition, a light shielding film can be formed.
  • the light-shielding film to be formed has a two-layer structure of a black layer (lower layer) containing a black pigment and a coating layer (upper layer) formed from a curable compound, as described above with reference to FIG. .
  • a coating layer is a layer arrange
  • the black layer mainly contains the above-described black pigment.
  • a coating layer is a layer formed from the curable compound unevenly distributed near the surface of the coating film obtained by apply
  • the refractive index of the coating layer is preferably lower than the refractive index of the black layer.
  • the thickness of the light shielding film is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 25 ⁇ m, more preferably 1.0 to 10 ⁇ m, from the viewpoint that the effect of the present invention is more excellent.
  • the above thickness is an average thickness, and is a value obtained by measuring the thicknesses of any five or more points of the light shielding film and arithmetically averaging them.
  • the manufacturing method in particular of a light shielding film is not restrict
  • the method for the curing treatment is not particularly limited, and examples thereof include a photocuring treatment and a thermosetting treatment, and a photocuring treatment (particularly, an ultraviolet irradiation treatment) is preferable because pattern formation is easy.
  • substrate used is not restrict
  • composition layer formation step As a preferred embodiment in the case of producing a patterned light-shielding film, a step of forming a composition layer by applying the composition of the present invention on a substrate (hereinafter abbreviated as “composition layer formation step” as appropriate). ), A step of exposing the composition layer through a mask (hereinafter abbreviated as “exposure step” where appropriate), and developing the exposed composition layer to form a light-shielding film (patterned light-shielding film). And a step (hereinafter abbreviated as “development step” as appropriate). Specifically, the composition of the present invention is applied directly or via another layer to a substrate to form a composition layer (composition layer forming step), and the composition is formed via a predetermined mask pattern.
  • a patterned light-shielding film can be produced by exposing the layer, curing only the composition layer portion irradiated with light (exposure process), and developing with a developer (development process).
  • composition layer forming step a composition layer is formed by applying the composition of the present invention on a substrate.
  • the substrate include various members in the solid-state imaging device (for example, an infrared light cut filter, an outer peripheral portion of the solid-state imaging device, an outer peripheral portion of a wafer level lens, and a back surface of the solid-state imaging device).
  • a coating method of the composition of the present invention on the substrate various coating methods such as slit coating, ink jet method, spin coating, cast coating, roll coating, and screen printing method can be applied.
  • the composition coated on the substrate is usually dried at 70 ° C. to 110 ° C. for about 2 minutes 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 composition layer portion irradiated with light is cured.
  • the exposure is preferably performed by irradiation with radiation.
  • 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 preferred as a light source.
  • the irradiation intensity is preferably 5 mJ / cm 2 or more 1500 mJ / cm 2 or less, 10 mJ / cm 2 or more 1000 mJ / cm 2 or less being more preferred.
  • development processing is performed to elute the light non-irradiated portion in the exposure step into a developer (for example, an alkaline aqueous solution).
  • a developer for example, an alkaline aqueous solution
  • an organic alkali developer is desirable.
  • the development temperature is usually from 20 ° C. to 30 ° C., and the development time is from 20 seconds to 90 seconds.
  • the alkaline aqueous solution include, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium bicarbonate, sodium oxalate, and sodium metasilicate as the inorganic developer, and ammonia water, ethylamine as the organic alkali developer.
  • a water-soluble organic solvent such as methanol and ethanol, and / or a surfactant can also 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 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 ceramic substrate 5 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. And 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. 3 and 4), 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.
  • the light shielding film (light shielding layer) 11 described above is arranged over the entire circumference at the end of the incident surface 6 a of the IR cut filter 6, and infrared light with a light shielding film is provided.
  • a cut filter is formed.
  • the reflected light R1 emitted from the photographing lens 7 and reflected by the front surface (the upper surface in FIGS. 3 and 4) of the ceramic substrate 5 is incident on the CMOS sensor 3 after being repeatedly reflected and refracted in the device, When the reflected light R2 reflected from the inner wall surface of the lens holder 8 emitted from the lens 7 enters the CMOS sensor 3, flare occurs in the captured 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. 3 and 4, the thickness of the light shielding film 11 is exaggerated.
  • FIG. 5 shows a solid-state imaging device 20 according to the second embodiment.
  • 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.
  • the above-described 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 CMOS sensor 3.
  • FIG. 6 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.
  • the light-shielding film (light-shielding layer) 31 described above 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 is reliably suppressed.
  • FIG. 7 shows a solid-state imaging device 40 according to 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.
  • the light-shielding film (light-shielding layer) 31 described above 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.
  • Titanium Black A-1 120 g of titanium oxide TTO-51N (trade name: manufactured by Ishihara Sangyo) with a BET specific surface area of 110 m 2 / g, 25 g of silica particles AEROSIL 300 (registered trademark) 300/30 (manufactured by Evonik) with a BET surface area of 300 m 2 / g, and Dispersant Disperbyk190 (trade name: manufactured by Big Chemie) is weighed 100 g, 71 g of ion-exchange water is added, and the mixture is rotated at a revolution speed of 1360 rpm and a rotational speed of 1047 rpm for 30 minutes using KURABO MAZERSTAR KK-400W.
  • TTO-51N trade name: manufactured by Ishihara Sangyo
  • AEROSIL 300 registered trademark
  • Dispersant Disperbyk190 trade name: manufactured by Big Chemie
  • a uniform aqueous solution was obtained by the treatment.
  • This aqueous solution was filled in a quartz container and heated to 920 ° C. in an oxygen atmosphere using a small rotary kiln (manufactured by Motoyama Co., Ltd.). Thereafter, the atmosphere in the small rotary kiln was replaced with nitrogen, and nitriding reduction treatment was performed by flowing ammonia gas at 100 mL / min for 5 hours at the same temperature. After the completion, the recovered powder was pulverized in a mortar to obtain a powdery titanium black (A-1) containing titanium atoms (A-1) containing titanium atoms and having a specific surface area of 85 m 2 / g.
  • TB dispersion 1 ⁇ Preparation of titanium black dispersion (TB dispersion 1)> The component shown in the following composition 1 was mixed for 15 minutes using a stirrer (EUROSTAR manufactured by IKA) to obtain dispersion a.
  • the specific resin 1 described below was synthesized with reference to the description in JP2013-249417A.
  • x was 43 mass%
  • y was 49 mass%
  • z was 8 mass%.
  • the weight average molecular weight of the specific resin 1 was 30,000, the acid value was 60 mgKOH / g, and the number of graft chain atoms (excluding hydrogen atoms) was 117.
  • composition 1 -Titanium black (A-1) obtained as described above-25 parts by mass-30% by mass solution of propylene glycol monomethyl ether acetate in specific resin 1-25 parts by mass-Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA )(solvent) ... 50 parts by mass
  • the obtained dispersion a is subjected to a dispersion treatment using the Ultra Apex Mill UAM015 manufactured by Kotobuki Industries Co., Ltd. under the following conditions to obtain a titanium black dispersion (hereinafter referred to as TB dispersion 1). Obtained.
  • the specific resin 2 was obtained according to the production method described in JP-A 2010-106268, paragraphs 0338 to 0340.
  • x was 90% by mass
  • y was 0% by mass
  • z was 10% by mass.
  • the weight average molecular weight of the specific resin 2 was 40000
  • the acid value was 100 mgKOH / g
  • the number of graft chain atoms (excluding hydrogen atoms) was 117.
  • Step 1 Synthesis of fluororesin 1a
  • Step 1 Synthesis of fluororesin 1a
  • a monomer solution for dropping obtained by mixing the components shown in composition 1 was dropped into 5.0 g of propylene glycol monomethyl ether acetate heated to 80 ° C. in a nitrogen atmosphere over 3 hours. Thereafter, 0.096 g of 2,2′-azobis (methyl 2-methylpropionate) was added to the reaction solution, and the reaction solution was heated to 90 ° C. and then heated for 2 hours. Then, the component density
  • Step 2 Synthesis of fluororesin 1
  • the fluororesin 1a solution obtained in Step 1 above, 0.014 g of dibutylhydroxytoluene, and 0.290 g of dioctyltin (IV) dioctanoate were mixed and stirred at an internal temperature of 50 ° C. Furthermore, 0.522 g of methacryloyloxyethyl isocyanate (manufactured by Showa Denko KK, “Karenz MOI”) was added dropwise to the mixture over 1 hour.
  • Example 1 Preparation of curable composition 1
  • the curable composition 1 was obtained by mixing the following components.
  • the amount of ethylenically unsaturated groups in the curable compound was 3.2 mol / g.
  • MegaFac RS-72-K described later is a repeating unit similar to the repeating unit A represented by the structural formula (I) described in claim 10 of JP 2010-164965 A ( A repeating unit represented by the formula (A1)) and a repeating unit similar to the repeating unit B represented by the general formula (II) (repeating unit represented by the formula (A2)).
  • Example 2 Preparation of curable composition 2
  • the curable composition 2 was obtained by mixing the following components.
  • Surfactant Megafac F781F (manufactured by DIC Corporation) (Fluorine-containing polymer type interface, manufactured by DIC Corporation) Activating agent) 0.02 parts by mass
  • Example 3 Preparation of curable composition 3
  • the curable composition 3 was obtained by mixing the following components.
  • Example 4 Preparation of curable composition 4
  • the curable composition 4 was obtained by mixing the following components.
  • Example 5 Preparation of curable composition 5
  • the curable composition 5 was obtained by mixing the following components.
  • Example 6 Preparation of curable composition 6
  • the curable composition 6 was obtained by mixing the following components.
  • Example 7 Preparation of curable composition 7
  • the curable composition 7 was obtained by mixing the following components.
  • Example 8 Preparation of curable composition 8
  • the curable composition 8 was obtained by mixing the following components.
  • Curable compound Fluorine-containing resin 1 1 .73 parts by mass Silane coupling agent: KBM-4803 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 1.73 parts by mass
  • Example 9 Preparation of curable composition 9
  • the curable composition 9 was obtained by mixing the following components.
  • Example 10 Preparation of curable composition 10
  • the curable composition 10 was obtained by mixing the following components.
  • TB dispersion 1 69.2 parts by mass Alkali-soluble resin: ACRYCURE-RD-F8 (Nippon Shokubai Co., Ltd., solid content 40%, solvent: propylene glycol monomethyl ether) 6.19 parts by mass Polymerization initiator: Irgacure OXE02 (BASF 1.78 parts by mass polymerizable compound: KAYARAD DPHA (trade name: manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) 6.13 parts by mass of silane coupling agent: KBM-4803 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 730 parts by mass Solvent: 12.9 parts by mass of cyclohexanone
  • the curable composition 12 was obtained by mixing the following components.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • light shielding film thickness in Table 1 below represents an average film thickness. The method for measuring the average film thickness is as described above.
  • black pigment concentration (mass%) “amount (mass%)” in the “curable compound” column, and “amount (mass%)” in the “silane coupling agent” column are all compositions. The mass% of each component with respect to the total solid content is shown.
  • the light shielding film formed from the curable composition containing a predetermined component had excellent characteristics. Especially, it was confirmed that various effects are more excellent as content of a curable compound increases. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 in which no curable compound was used, and in Comparative Example 3 in which no silane coupling agent was used, the desired effect was not obtained.
  • Example 3 In addition to changing the titanium black of Example 3 to carbon black (trade name “Color Black S170”, manufactured by Degussa, average primary particle diameter 17 nm, BET specific surface area 200 m 2 / g, carbon black manufactured by gas black method) In the same manner, a curable composition 3-A was obtained. When the same evaluation as in Example 3 was performed, it was found that the chip was equivalent to Example 3 except that the chipping was “2”.
  • a curable composition 3-B was obtained in the same manner except that the polymerization initiator of Example 3 was changed to IRGACURE-907 (manufactured by BASF Japan) (referred to as Example 3-B). Using this, the same evaluation as in Example 3 was performed. As a result, it was found that the chip was the same as Example 3 except that the number of chips was 2.
  • Example 3-C A curable composition 3-C was obtained in the same manner except that the polymerization initiator of Example 3 was changed to Irgacure OXE03 (manufactured by BASF Japan) (referred to as Example 3-C).
  • Example 3-C Irgacure OXE03 (manufactured by BASF Japan)
  • Example 3 Except for changing the polymerizable compound of Example 3 to KAYARAD DPHA (2.91 parts by mass) and PET-30 (pentaerythritol triacrylate, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) (2.0 parts by mass), the same procedure was followed. Curable composition 3-D was obtained. When the same evaluation as in Example 3 was performed, it was found to be equivalent to Example 3.
  • a mixed liquid was obtained by mixing the following components, and a black pigment dispersion CB was obtained by subjecting the obtained mixed liquid to a dispersion treatment using a bead mill.
  • ⁇ Composition> Pigment (trade name “Color Black S170”, manufactured by Degussa, average primary particle size 17 nm, BET specific surface area 200 m 2 / g, carbon black produced by gas black method) 25.0 parts by mass Dispersant: Trade name "Disperbyk111" (manufactured by Big Chemie Japan) 11.3 parts by mass-Propylene glycol monomethyl ether acetate 31.9 parts by mass-Butyl acetate 31.9 parts by mass The above was weighed, mixed, and stirred to obtain a mixed solution. The obtained mixture was subjected to dispersion treatment under the following dispersion conditions using Whole length-Sepa APEX MILL manufactured by Kotobuki Industries.
  • a curable composition 3-E was obtained in the same manner except that the TB dispersion 1 in Example 3 was changed to the black pigment dispersion CB.
  • the chipping and linearity were 2.
  • a pigment dispersion R was obtained in the same manner as in the preparation of the black pigment dispersion CB, except that the pigment was changed to Pigment Red 254 (trade name BK-CF, manufactured by Ciba Specialty Chemicals).
  • a curable composition 3-F was obtained in the same manner except that 62.0 parts by mass of TB dispersion 1 and 7.2 parts by mass of pigment dispersion R were used in place of TB dispersion 1 of Example 3. It was. When the same evaluation as in Example 3 was performed, it was found to be equivalent to Example 3 and excellent in light shielding properties.

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Abstract

 本発明は、遮光性に優れ、低反射性を示し、パターン直線性に優れ、さらに欠けが生じにくい遮光膜を製造するのに好適に用いられる、硬化性組成物、遮光膜付き赤外光カットフィルタ及び固体撮像装置を提供する。本発明の硬化性組成物は、フッ素原子、珪素原子、炭素数8以上の直鎖アルキル基、及び、炭素数3以上の分鎖アルキル基からなる群から選択される1種以上、並びに、硬化性官能基を有する硬化性化合物と、シランカップリング剤と、黒色顔料と、を含む。

Description

硬化性組成物、遮光膜付き赤外光カットフィルタ、及び、固体撮像装置
 本発明は、硬化性組成物、遮光膜付き赤外光カットフィルタ、及び、固体撮像装置に関する。
 固体撮像装置は、撮影レンズと、この撮影レンズの背後に配されるCCD(電荷結合素子)及びCMOS(相補性金属酸化膜半導体)等の固体撮像素子と、この固体撮像素子が実装される回路基板とを備える。この固体撮像装置は、デジタルカメラ、カメラ付き携帯電話、及び、スマートフォン等に搭載される。
 固体撮像装置においては、可視光の反射に由来してノイズが発生する場合がある。そこで、特許文献1においては、固体撮像装置内に所定の遮光膜を設けることにより、ノイズの発生の抑制を図っている。遮光膜を形成するための組成物としては、チタンブラック等の黒色顔料を含有する遮光性組成物が使用されている。
特開2012-169556号公報
 一方、遮光膜には、近年、様々な要求が求められている。
 例えば、固体撮像装置の小型化、薄型化、及び、高感度化に伴い、遮光膜のより一層の低反射化が求められている。
 また、遮光膜はパターン状に形成される場合が多く、形成される直線パターンの幅のバラツキのより一層の低減が求められている。本明細書では、直線状(ライン状)のパターンの形成性を「パターンの直線性」と称し、パターンの直線性が優れる場合は、形成される直線パターンの幅のバラツキが小さいことを意図する。
 さらに、遮光膜(特に、パターン状に形成された遮光膜)は取り扱い性の点から、欠けが生じにくいことが求められている。
 つまり、遮光膜は、遮光性に優れると共に、低反射性を示し、パターン直線性に優れ、さらに欠けが生じにくいことが望まれている。
 本発明者らは、特許文献1で具体的に開示されている黒色感放射線性組成物Aを用いて遮光膜を製造し、上記特性について検討を行ったところ、上記特性を全て満たす遮光膜は得られず、さらなる改良が必要であることを知見した。
 本発明は、上記実情に鑑みて、遮光性に優れ、低反射性を示し、パターン直線性に優れ、さらに欠けが生じにくい遮光膜を製造するのに好適に用いられる、硬化性組成物を提供することを目的とする。
 また、本発明は、上記硬化性組成物より形成される遮光膜を有する、遮光膜付き赤外光カットフィルタ及び固体撮像装置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、所定の硬化性化合物、及び、シランカップリング剤を含む硬化性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) フッ素原子、珪素原子、炭素数(炭素原子数)8以上の直鎖アルキル基、及び、炭素数3以上の分鎖アルキル基からなる群から選択される1種以上、並びに、硬化性官能基を有する硬化性化合物と、
 シランカップリング剤と、
 黒色顔料と、を含む、硬化性組成物。
(2) シランカップリング剤が、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、及び、オキセタニル基からなる群から選択される1種以上の硬化性官能基を有する分子量270以上のシランカップリング剤である、(1)に記載の硬化性組成物。
(3) 硬化性化合物が、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、オキセタニル基、イソシアナート基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基(カルボン酸基)、チオール基、アルコキシシリル基、メチロール基、ビニル基、(メタ)アクリルアミド基、スチリル基、及び、マレイミド基からなる群から選択される1種以上の硬化性官能基を有する、(1)又は(2)に記載の硬化性組成物。
(4) 硬化性化合物が、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、及び、オキセタニル基からなる群から選択される1種以上の硬化性官能基を有する、(1)~(3)のいずれかに記載の硬化性組成物。
(5) さらに、重合性化合物、重合開始剤、アルカリ可溶性樹脂、及び、溶剤を含む、(1)~(4)のいずれかに記載の硬化性組成物。
(6) 硬化性化合物が、硬化性化合物単独で波長550nmにおける屈折率が1.1~1.5の膜を形成可能である、(1)~(5)のいずれかに記載の硬化性組成物。
(7) シランカップリング剤の含有量が、硬化性組成物中の全固形分に対して、0.1~10質量%である、(1)~(6)のいずれかに記載の硬化性組成物。
(8) 硬化性化合物の含有量が、硬化性組成物中の全固形分に対して、0.1~20質量%である、(1)~(7)のいずれかに記載の硬化性組成物。
(9) 黒色顔料の含有量が、硬化性組成物中の全固形分に対して、20~80質量%である、(1)~(8)のいずれかに記載の硬化性組成物。
(10) 黒色顔料がチタンブラックである、(1)~(9)のいずれかに記載の硬化性組成物。
(11) 赤外光カットフィルタと、
 赤外光カットフィルタの表面上の少なくとも一部に配置された、(1)~(10)のいずれかに記載の硬化性組成物より形成された遮光膜と、を有する、遮光膜付き赤外光カットフィルタ。
(12) (11)に記載の赤外光カットフィルタを備える、固体撮像装置。
 本発明によれば、遮光性に優れ、低反射性を示し、パターン直線性に優れ、さらに欠けが生じにくい遮光膜を製造するのに好適に用いられる、硬化性組成物を提供することができる。
 また、本発明によれば、上記硬化性組成物より形成される遮光膜を有する、遮光膜付き赤外光カットフィルタ及び固体撮像装置を提供することもできる。
本発明の遮光膜の好適実施態様の断面図を表す。 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、本発明の硬化性組成物(以後、単に「組成物」「本発明の組成物」とも称する)、遮光膜付き赤外光カットフィルタ、及び、固体撮像装置の好適態様について詳述する。
 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。
 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、及び、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し、“(メタ)アクリルアミド”は、アクリルアミド及びメタアクリルアミドを表す。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、重量平均分子量が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。
 本発明の特徴点としては、所定の構造の硬化性化合物、及び、シランカップリング剤を使用している点が挙げられる。以下、本発明の効果が得られる理由に関して、推測を述べる。
 まず、硬化性化合物には、フッ素原子、珪素原子、炭素数8以上の直鎖アルキル基、及び、炭素数3以上の分鎖アルキル基からなる群から選択される1種以上が含まれ、これらの原子又は官能基は低表面自由エネルギーを示す。そのため、例えば、基板上に硬化性組成物を塗布して形成される塗膜においては、基板とは反対側の塗膜表面近傍に硬化性化合物が濃縮して存在しやすい。結果として、図1に示すように、塗膜を硬化して得られる基板100上の遮光膜10は、黒色顔料を含む黒色層(下側層)12と硬化性化合物から形成される被覆層(上側層)14との2層構造を有する。このような2層構造が形成されると、被覆層表面で反射される光と、被覆層と黒色層との界面で反射される光とが干渉により打ち消されて、低反射性が実現される。
 また、硬化性化合物由来の硬化性官能基及びシランカップリング剤の存在により、パターン状の遮光膜を作製の際に、アンダーカットが抑制され、遮光膜の欠けが抑制されると共に、パターンの直線性にも優れる。
 以下では、まず、本発明の硬化性組成物(遮光膜形成用組成物)の組成について詳述する。
 硬化性組成物には、フッ素原子、珪素原子、炭素数8以上の直鎖アルキル基、及び、炭素数3以上の分鎖アルキル基からなる群から選択される1種以上、並びに、硬化性官能基を有する硬化性化合物と、シランカップリング剤と、黒色顔料とが少なくとも含まれる。なお、硬化性化合物とシランカップリング剤とは異なる化合物である。
 以下、各成分について詳述する。
<硬化性化合物>
 硬化性化合物は、フッ素原子、珪素原子、炭素数8以上の直鎖アルキル基、及び、炭素数3以上の分鎖アルキル基からなる群から選択される1種以上、並びに、硬化性官能基を有する。なお、遮光膜の反射率がより低い、遮光膜のパターン直線性がより優れる、及び、遮光膜の欠けがより生じにくい、の少なくとも一つが得られる点(以後、単に「本発明の効果がより優れる点」とも称する)で、硬化性化合物は、フッ素原子及び/又は炭素数6以上の分岐アルキル基を有することが好ましい。
 また、硬化性化合物は、単量体であっても、多量体であっても、重合体であってもよい。硬化性化合物が重合体である場合、(メタ)アクリレートポリマーであることが好ましく、フッ素原子を有する(メタ)アクリレートポリマーであることがより好ましい。
 なお、硬化性化合物の好適態様の一つとしては、ベンゼン環構造を有しない化合物であることが挙げられ、フッ素原子を有し、かつ、ベンゼン環構造を有しない化合物であることが好ましい。
 なお、後述するシランカップリング剤は、硬化性化合物には含まれない。
 硬化性化合物がフッ素原子を含む場合、硬化性化合物は、フッ素原子で置換されたアルキレン基、フッ素原子で置換されたアルキル基、及び、フッ素原子で置換されたアリール基からなる群から選択される少なくとも1つを有することが好ましい。
 フッ素原子で置換されたアルキレン基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であることが好ましい。
 フッ素原子で置換されたアルキル基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であることが好ましい。
 フッ素原子で置換されたアルキレン基及びフッ素原子で置換されたアルキル基中の炭素数は、1~20であることが好ましく、1~10であることがより好ましく、1~5であることがさらに好ましい。
 フッ素原子で置換されたアリール基は、アリール基がフッ素原子で直接に置換されているか、トリフルオロメチル基で置換されていることが好ましい。
 フッ素原子で置換されたアルキレン基、フッ素原子で置換されたアルキル基、及び、フッ素原子で置換されたアリール基は、フッ素原子以外の置換基をさらに有していてもよい。
 フッ素原子で置換されたアルキル基及びフッ素原子で置換されたアリール基の例としては、例えば、特開2011-100089号公報の段落0266~0272を参酌することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
 なかでも、本発明の効果がより優れる点で、硬化性化合物は、フッ素原子で置換されたアルキレン基と酸素原子とが連結した基X(式(X)で表される基(繰り返し単位))を含むことが好ましく、パーフルオロアルキレンエーテル基を含むことがより好ましい。
 式(X)  -(L-O)-
 上記Lは、フッ素原子で置換されたアルキレン基を表す。なお、アルキレン基中の炭素数は、1~20であることが好ましく、1~10であることがより好ましく、1~5であることがさらに好ましい。なお、上記フッ素原子で置換されたアルキレン基中には、酸素原子が含まれていてもよい。
 また、フッ素原子で置換されたアルキレン基は直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
 パーフルオロアルキレンエーテル基とは、上記Lがパーフルオロアルキレン基であることを意図する。パーフルオロアルキレン基とは、アルキレン基中の水素原子がすべてフッ素原子で置換された基を意図する。
 式(X)で表される基(繰り返し単位)は繰り返して連結していてもよく、その繰り返し単位数は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、1~50が好ましく、1~20がより好ましい。
 つまり、式(X-1)で表される基であることが好ましい。
 式(X-1)  -(L-O)
 式(X-1)中、Lは上記の通りであり、rは繰り返し単位数を表し、その好適範囲は上述の通りである。
 なお、複数の-(L-O)-中のLは同一であっても異なっていてもよい。
 硬化性化合物が珪素原子を含む場合、アルキルシリル基、アリールシリル基又は以下の部分構造(S)(*は他の原子との結合部位を表す。)を含むものが好ましい。
部分構造(S)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 アルキルシリル基が有するアルキル鎖の炭素数は、合計で、1~20が好ましく、1~10がより好ましく、1~6がさらに好ましい。例えば、アルキルシリル基、及び、トリアルキルシリル基が好ましい。
 アリールシリル基におけるアリール基としては、例えば、フェニル基が挙げられる。
 上記部分構造(S)を含む場合、部分構造(S)を含んで環状構造を形成していてもよい。本発明で好ましく採用される部分構造(S)としては、-Si(R)-O-Si(R)-(Rは炭素数1~3のアルキル基)、及び、アルコキシシリル基が好ましい。部分構造(S)を含む構造の例としては、例えば、特開2011-100089号公報の段落0277~0279を参酌することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
 硬化性化合物が炭素数8以上の直鎖アルキル基を含む場合、炭素数は、8~30が好ましく、12~20がより好ましい。
 硬化性化合物が炭素数3以上の分岐アルキル基を含んでいる場合、分岐アルキル基の炭素数は、3~20が好ましく、5~15がより好ましく、6~15がさらに好ましい。炭素数3以上の分岐アルキル基は、末端に-CH(CH、-C(CHを有することが好ましい。
 硬化性化合物は、フッ素原子、珪素原子、炭素数8以上の直鎖アルキル基、及び、炭素数3以上の分鎖アルキル基からなる群から選択される1種以上を1つ以上有していればよく、2つ以上有していてもよい。また、硬化性化合物は、フッ素原子、珪素原子、炭素数8以上の直鎖アルキル基、及び、炭素数3以上の分鎖アルキル基からなる群から選択される1種以上の組み合わせを有していてもよい。
 硬化性化合物は、硬化性官能基を1つ以上有し、2つ以上の硬化性官能基を有していてもよい。硬化性官能基は、1種のみでもよく、2種以上であってもよい。硬化性官能基は、熱硬化性の官能基であっても、光硬化性の官能基であってもよい。
 硬化性官能基は、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、オキセタニル基、イソシアナート基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、アルコキシシリル基、メチロール基、ビニル基、(メタ)アクリルアミド基、スチリル基、及び、マレイミド基からなる群から選択される1種以上であることが好ましく、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、及びオキセタニル基からなる群から選択される1種以上であることがより好ましい。
 なお、硬化性官能基としてエチレン性不飽和基が含まれる場合、硬化性化合物中におけるエチレン性不飽和基の量は0.1~10.0mol/gが好ましく、1.0~5.0mol/gがより好ましい。
 硬化性化合物が単量体である場合、1分子中における、フッ素原子、珪素原子、炭素数8以上の直鎖アルキル基、及び、炭素数3以上の分鎖アルキル基からなる群から選択される1種以上の基の数が1~20であることが好ましく、3~15であることがより好ましい。
 また、1分子中における、硬化性官能基の数は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、2つ以上が好ましく、4つ以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、10つ以下の場合が多く、6つ以下の場合がより多い。
 硬化性化合物が重合体である場合、硬化性化合物は、下記式(B1)で表される繰り返し単位と、下記式(B2)で表される繰り返し単位及び式(B3)で表される繰り返し単位の少なくとも一方とを有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 式(B1)~(B3)中、R~R11は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又は、ハロゲン原子を表す。L~Lは、それぞれ独立に、単結合又は2価の連結基を表す。Xは、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、又はオキセタニル基を表し、Xはフッ素原子で置換されたアルキル基、フッ素原子で置換されたアリール基、アルキルシリル基、アリールシリル基、上記部分構造(S)を含むもの、炭素数8以上の直鎖アルキル基、又は、炭素数3以上の分岐アルキル基を表し、Xは式(X-1)で表される繰り返し単位を表す。
 式(B1)~(B3)中、R~R11は、それぞれ独立に、水素原子又はアルキル基であることが好ましい。R~R11がアルキル基を表す場合、炭素数1~3のアルキル基が好ましい。R~R11がハロゲン原子を表す場合、フッ素原子が好ましい。
 式(B1)~(B3)中、L~Lが2価の連結基を表す場合、2価の連結基としては、ハロゲン原子が置換していてもよいアルキレン基、ハロゲン原子が置換していてもよいアリーレン基、-NR12-、-CONR12-、-CO-、-CO-、SONR12-、-O-、-S-、-SO-、又は、これらの組み合わせが挙げられる。なかでも、炭素数2~10のハロゲン原子が置換していてもよいアルキレン基及び炭素数6~12のハロゲン原子が置換していてもよいアリーレン基からなる群から選択される少なくとも1種、又は、これらの基と-NR12-、-CONR12-、-CO-、-CO-、SONR12-、-O-、-S-、及びSO-からなる群から選択される少なくとも1種の基との組み合わせからなる基が好ましく、炭素数2~10のハロゲン原子が置換していてもよいアルキレン基、-CO-、-O-、-CO-、-CONR12-、又は、これらの基の組み合わせからなる基がより好ましい。ここで、上記R12は、水素原子又はメチル基を表す。
 式(B1)で表される繰り返し単位の具体例としては、以下が挙げられるが本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 また、上記式(B2)で表される繰り返し単位の具体例としては、以下が挙げられるが本発明はこれらに限定されるものではない。具体例中、Xは、水素原子、-CH、-F又は-CFを表し、水素原子又はメチル基が好ましい。Meはメチル基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 また、上記式(B3)で表される繰り返し単位の具体例としては、以下が挙げられるが本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 上記式(B1)で表される繰り返し単位の含有量は、硬化性化合物中の全繰り返し単位に対して、30~95モル%であることが好ましく、45~90モル%であることがより好ましい。つまり、式(B1)で表される繰り返し単位の含有量は、硬化性化合物中の全繰り返し単位に対して、30モル%以上が好ましく、45モル%以上がより好ましい。
 上記式(B2)で表される繰り返し単位及び式(B3)で表される繰り返し単位の合計含有量は、硬化性化合物中の全繰り返し単位に対して、5~70モル%であることが好ましく、10~60モル%であることがより好ましい。つまり、上記式(B2)で表される繰り返し単位及び式(B3)で表される繰り返し単位の合計含有量は、硬化性化合物中の全繰り返し単位に対して、5モル%以上が好ましく、10モル%以上がより好ましい。
 なお、式(B2)で表される繰り返し単位が含まれず、式(B3)で表される繰り返し単位が含まれる場合は、式(B2)で表される繰り返し単位の含有量は0モル%として、式(B3)で表される繰り返し単位の含有量が上記範囲であることが好ましい。
 また、硬化性化合物は、上記式(B1)~(B3)で表される繰り返し単位以外の他の繰り返し単位を有していてもよい。他の繰り返し単位の含有量は、硬化性化合物中の全繰り返し単位に対して、10モル%以下であることが好ましく、1モル%以下であることがより好ましい。
 硬化性化合物が重合体である場合、重量平均分子量(Mw:ポリスチレン換算)が5,000~100,000であることが好ましく、7,000~50,000であることがより好ましい。硬化性化合物が重合体である場合、重量平均分子量は、5,000以上が好ましく、7,000以上がより好ましい。
 また、硬化性化合物が重合体である場合、分散度(重量平均分子量/数平均分子量)は、1.80~3.00であることが好ましく、2.00~2.90であることがより好ましい。硬化性化合物が重合体である場合、分散度は、1.80以上が好ましく、2.00以上がより好ましい。
 GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)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。
 硬化性化合物の好適態様の一つとしては、特開2010-164965号公報の請求項10に記載の構造式(I)で表される繰り返し単位Aに類似する繰り返し単位、及び、一般式(II)で表される繰り返し単位Bに類似する繰り返し単位を有する硬化性化合物が挙げられる。
 より具体的には、以下の式(A1)で表される繰り返し単位、及び、式(A2)で表される繰り返し単位を有する態様が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 式(A1)中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。
 式(A2)中、Rは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
 式(A2)において、R71は下記構造式(71a)~(71e)で表される繰り返し単位a~eの1つ以上を有する部分構造を表す。
 X及びYは、各々独立に、下記構造式(K1)~(K3)の何れかを表す。尚、wは1~20いずれかの整数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 上記のような、式(A1)で表される繰り返し単位、及び、式(A2)で表される繰り返し単位を有する硬化性化合物としては、例えば、RS-718-K、RS-72-Kなどが挙げられる。
 硬化性化合物の市販品としては、例えば、フッ素原子を有する硬化性化合物として、DIC社製のメガファックRS-72-K、メガファックRS-75、メガファックRS-76-E、メガファックRS-76-NS、及び、メガファックRS-77、珪素原子を有する硬化性化合物として、BYK社製のBYK-UV 3500、BYK-UV 3530、BYK-UV3570、EVONIK社製のTEGO Rad 2010、TEGO Rad 2011、TEGO Rad 2100、TEGO Rad 2200N、TEGO Rad 2250、TEGO Rad 2300、TEGO Rad 2500、TEGO Rad 2600、TEGO Rad 2650、及び、TEGO Rad 2700等を利用することができる。
 なかでも、反射率をさげる観点からは、フッ素原子を有する硬化性化合物が好ましい。
 硬化性化合物は、硬化性化合物単独で波長550nmにおける屈折率が1.1~1.5の膜を形成可能であることが好ましい。つまり、硬化性化合物のみから形成される膜の波長550nmにおける屈折率が1.1~1.5であることが好ましい。
 上記屈折率の好適範囲としては、遮光膜の低反射性の点で、1.2~1.5であることが好ましく、1.3~1.5であることがより好ましい。
 組成物中における硬化性化合物の含有量は、組成物中の全固形分に対して、0.1~20質量%が好ましく、0.5~15質量%がより好ましく、1.0~10質量%がさらに好ましく、2~10質量%が特に好ましく、4~10質量%が最も好ましい。
 組成物は、硬化性化合物を1種単独で含んでいてもよく、2種以上を含んでいてもよい。組成物が硬化性化合物を2種以上含む場合は、その合計が上記範囲内であればよい。
<シランカップリング剤>
 シランカップリング剤とは、分子中に加水分解性基とそれ以外の官能基を有する化合物である。なお、アルコキシ基等の加水分解性基は、珪素原子に結合している。
 加水分解性基とは、珪素原子に直結し、加水分解反応及び/又は縮合反応によってシロキサン結合を生じ得る置換基をいう。加水分解性基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、及び、アルケニルオキシ基が挙げられる。加水分解性基が炭素原子を有する場合、その炭素数は6以下であることが好ましく、4以下であることがより好ましい。特に、炭素数4以下のアルコキシ基又は炭素数4以下のアルケニルオキシ基が好ましい。さらに、炭素数2以下のアルコキシ基又は炭素数4以下のアルケニルオキシ基が好ましい。
 また、シランカップリング剤は基板と遮光膜との間の密着性を向上させるため、フッ素原子及び珪素原子(ただし、加水分解性基が結合した珪素原子は除く)のいずれも含まないことが好ましく、フッ素原子、珪素原子(ただし、加水分解性基が結合した珪素原子は除く)、珪素原子で置換されたアルキレン基、炭素数8以上の直鎖アルキル基、及び、炭素数3以上の分鎖アルキル基のいずれも含まないことが望ましい。
 シランカップリング剤は、以下の式(Z)で表される基を有することが好ましい。*は結合位置を表す。
 式(Z) *-Si-(RZ1
 式(Z)中、RZ1は加水分解性基を表し、その定義は上述の通りである。
 シランカップリング剤は、上記硬化性化合物にて例示した硬化性官能基を有していてもよく、本発明の効果がより優れる点で、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、及び、オキセタニル基からなる群から選択される1種以上の硬化性官能基を有することが好ましい。硬化性官能基は、直接、珪素原子に結合してもよく、連結基を介して珪素原子に結合していてもよい。
 なお、上記シランカップリング剤に含まれる硬化性官能基の好適態様としては、ラジカル重合性基も挙げられる。
 シランカップリング剤の分子量は特に制限されず、取り扱い性の点から、100~1000の場合が多く、本発明の効果がより優れる点で、270以上が好ましく、270~1000がより好ましい。
 シランカップリング剤の好適態様の一つとしては、式(W)で表されるシランカップリング剤Xが挙げられる。
 式(W)   RZ2-Lz-Si-(RZ1
 Rz1は、加水分解性基を表し、定義は上述の通りである。
 Rz2は、硬化性官能基を表し、定義は上述のとおりであり、好適範囲も上述の通りである。
 Lzは、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基の定義は、上述した式(B1)~(B3)中のL~Lで表される2価の連結基と同義である。
 シランカップリング剤Xとしては、N-β-アミノエチル-γ-アミノプロピル-メチルジメトキシシラン(信越化学工業社製、商品名 KBM-602)、N-β-アミノエチル-γ-アミノプロピル-トリメトキシシラン(信越化学工業社製、商品名 KBM-603)、N-β-アミノエチル-γ-アミノプロピル-トリエトキシシラン(信越化学工業社製、商品名 KBE-602)、γ-アミノプロピル-トリメトキシシラン(信越化学工業社製、商品名 KBM-903)、γ-アミノプロピル-トリエトキシシラン(信越化学工業社製、商品名 KBE-903)、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、商品名 KBM-503)、グリシドキシオクチルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、商品名 KBM-4803)、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、商品名 KBM-303)、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、商品名 KBM-403)、及び、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業社製、商品名 KBE-403)などが挙げられる。
 シランカップリング剤の他の好適態様としては、分子内に少なくとも珪素原子と窒素原子と硬化性官能基とを有し、かつ、珪素原子に結合した加水分解性基を有するシランカップリング剤Yが挙げられる。
 このシランカップリング剤Yは、分子内に少なくとも1つの珪素原子を有すればよく、珪素原子は、以下の原子及び置換基と結合できる。それらは同じ原子及び置換基であっても異なっていてもよい。結合しうる原子及び置換基は、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、炭素数1から20のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルキル基及び/又はアリール基で置換可能なアミノ基、シリル基、炭素数1から20のアルコキシ基、並びに、アリーロキシ基などが挙げられる。これらの置換基はさらに、シリル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、チオアルコキシ基、アルキル基及び/又はアリール基で置換可能なアミノ基、ハロゲン原子、スルホンアミド基、アルコキシカルボニル基、アミド基、ウレア基、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基、カルボキシル基又はその塩、スルホ基又はその塩などで置換されていてもよい。
 なお、珪素原子には少なくとも一つの加水分解性基が結合している。加水分解性基の定義は、上述の通りである。
 シランカップリング剤Yには、式(Z)で表される基が含まれていてもよい。
 シランカップリング剤Yは、分子内に窒素原子を少なくとも1つ以上有し、窒素原子は、2級アミノ基或いは3級アミノ基の形態で存在することが好ましく、即ち、窒素原子は置換基として少なくとも1つの有機基を有することが好ましい。なお、アミノ基の構造としては、含窒素ヘテロ環の部分構造の形態で分子内に存在してもよく、アニリンなど置換アミノ基として存在していてもよい。
 ここで、有機基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、又は、これらの組み合わせなどが挙げられる。これらはさらに置換基を有してもよく、導入可能な置換基としては、シリル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、チオアルコキシ基、アミノ基、ハロゲン原子、スルホンアミド基、アルコキシカルボニル基、カルボニルオキシ基、アミド基、ウレア基、アルキレンオキシ基アンモニウム基、アルキルアンモニウム基、カルボキシル基又はその塩、及び、スルホ基などが挙げられる。
 また、窒素原子は、任意の有機連結基を介して硬化性官能基と結合していることが好ましい。好ましい有機連結基としては、上述の窒素原子及びそれに結合する有機基に導入可能な置換基を挙げることができる。
 シランカップリング剤Yに含まれる硬化性官能基の定義は、上述の通りであり、好適範囲も上述の通りである。
 シランカップリング剤Yは、硬化性官能基を一分子中に少なくとも一つ以上有していればよい。また、硬化性官能基を2以上有する態様をとることも可能であり、感度、安定性の観点からは、硬化性官能基を2~20有することが好ましく、4~15有することがより好ましく、さらに好ましくは分子内に硬化性官能基を6~10有する態様である。
 シランカップリング剤X及びシランカップリング剤Yの分子量は特に制限されないが、上述した範囲(270以上が好ましい)が挙げられる。
 組成物中におけるシランカップリング剤の含有量は、組成物中の全固形分に対して、0.1~10質量%が好ましく、0.5~8質量%がより好ましく、1.0~6質量%がさらに好ましく、2~6質量%が特に好ましい。
 組成物は、シランカップリング剤を1種単独で含んでいてもよく、2種以上を含んでいてもよい。組成物がシランカップリング剤を2種以上含む場合は、その合計が上記範囲内であればよい。
 また、組成物中におけるシランカップリング剤と、前述した硬化性化合物との質量比(シランカップリング剤の質量/硬化性化合物の質量)が、0.1~20であることが好ましく、低反射率と直線性を両立する観点から、0.2~15であることがより好ましく、低反射率と直線性と欠けの抑制を鼎立する観点から、0.3~10であることがさらに好ましい。
<黒色顔料>
 黒色顔料は、各種公知の黒色顔料を用いることができる。特に、少量で高い光学濃度を実現できる観点から、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、及び、グラファイト等が好ましく、なかでも、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種がより好ましく、特にチタンブラックが好ましい。
 より具体的には、市販品である、C.I.Pigment Black 1等の有機顔料、及び、Pigment Black 7等の無機顔料も用いることができる。
 黒色顔料は、チタンブラックを含有することが好ましい。
 チタンブラックとは、チタン原子を含有する黒色粒子である。好ましくは低次酸化チタン及び酸窒化チタン等である。チタンブラック粒子は、分散性向上及び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。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、又は、酸化ジルコニウムでチタンブラック粒子を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い。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制限されないが、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、5m/g以上150m/g以下程度であり、20m/g以上120m/g以下であることが好ましい。
 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:以上、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。
 さらに、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以上であることが好ましい。
 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。
 なお、本発明における被分散体中のSi原子とTi原子との含有比(Si/Ti)は、0.5以下において被分散体を使用した顔料分散物の製造がしやすい傾向となるため、その上限は0.5であることが好ましい。
 また、被分散体を使用して得られる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にくく、遮光能が優れる点で、被分散体のSi/Tiは、0.05以上0.5以下であることがより好ましく、0.07以上0.4以下であることがさらに好ましい。
 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混合物を得て、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。
 ここで、被分散体のSi/Tiを変更するための具体的な態様について説明する。
 Si/Tiが、例えば、0.05以上等に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〔0005〕及び段落〔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、チタンブラック粒子、及び/又は、樹脂成分等の組成物に由来する成分を含むものである。
 残渣物が低減される理由は未だ明確ではないが、上記のような被分散体は小粒径となる傾向があり(例えば、粒径が30nm以下)、さらに、この被分散体のSi原子が含まれる成分が増すことにより、膜全体の下地との吸着性が低減される。これが、遮光膜の形成における未硬化の組成物(特に、チタンブラック)の現像除去性の向上に寄与すると推測している。
 また、チタンブラックは、紫外光から赤外光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(好ましくはSi/Tiが質量換算で0.05以上であるもの)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、特開2013-249417号公報の段落0033に記載の方法(1-1)又は方法(1-2)を用いて測定できる。
 また、組成物を硬化して得られた遮光膜に含有される被分散体について、その被分散体中のSi原子とTi原子との含有比(Si/Ti)が0.05以上か否かを判断するには、特開2013-249417号公報の段落0035に記載の方法(2)を用いる。
 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、分散性及び着色性等を調整する目的で、Cu、Fe、Mn、V、及び、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、及び、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、チタンブラックと共に、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。
 以下、被分散体にSi原子を導入する際に用いられる材料について述べる。被分散体にSi原子を導入する際には、シリカなどのSi含有物質を用いればよい。
 用いうるシリカとしては、例えば、沈降シリカ、フュームドシリカ、コロイダルシリカ、及び、合成シリカなどを挙げることができ、これらを適宜選択して使用すればよい。
 さらに、シリカ粒子の粒径が遮光膜を形成した際に膜厚よりも小さい粒径であると遮光性がより優れるため、シリカ粒子として微粒子タイプのシリカを用いることが好ましい。なお、微粒子タイプのシリカの例としては、例えば、特開2013-249417号公報の段落0039に記載のシリカが挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 本発明の組成物は、チタンブラックを1種のみを含有するものであってもよく、2種以上を含有してもよい。
 本発明の組成物は、黒色顔料に加えて、必要に応じて体質顔料を含んでいてもよい。このような体質顔料としては、例えば、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、シリカ、塩基性炭酸マグネシウム、アルミナ白、グロス白、チタンホワイト、及び、ハイドロタルサイト等を挙げることができる。これらの体質顔料は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。体質顔料の使用量は、黒色顔料100質量部に対して、通常、0~100質量部、好ましくは5~50質量部、より好ましくは10~40質量部である。本発明において、黒色顔料及び体質顔料は、場合により、それらの表面をポリマーで改質して使用することができる。
 また、黒色顔料に加えて、必要に応じて赤色、青色、黄色、緑色、及び、紫色等の着色有機顔料を含んでいてもよい。着色有機顔料を併用する場合としては、赤色顔料を黒色顔料に対して1~40質量%用いることが好ましく、赤色顔料としてはピグメントレッド254であることが好ましい。
 組成物中における黒色顔料の含有量は、組成物中の全固形分に対して、20~80質量%が好ましく、30~70質量%がより好ましく、35~60質量%がさらに好ましい。
<その他任意成分>
 硬化性組成物中には、上述した硬化性化合物、シランカップリング剤、及び、黒色顔料以外の成分が含まれていてもよい。
 以下、各種任意成分について詳述する。
<重合性化合物>
 本発明の組成物は、重合性組成物を含有していてもよい。重合性化合物は、上述した硬化性化合物とは異なる化合物である。なお、重合性化合物には、フッ素原子、珪素原子、炭素数8以上の直鎖アルキル基、及び、炭素数3以上の分鎖アルキル基のいずれも含まれないことが好ましい。
 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、及び、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、グリセリン又は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又は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、及び、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又はメタアクリレートを挙げることができる。さらに、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又は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残基、又は、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。
 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、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。さらに、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又は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(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、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、上述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。
 本発明の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質量%~55質量%が好ましく、10質量%~50質量%がより好ましい。
<重合開始剤>
 本発明の組成物は、重合開始剤を含有していてもよい。
 重合開始剤としては特に制限はなく、公知の重合開始剤の中から適宜選択することができ、例えば、感光性を有するもの(いわゆる、光重合開始剤)が好ましい。
 光重合開始剤としては、重合性化合物の重合を開始する能力を有する限り、特に制限はなく、公知の光重合開始剤の中から適宜選択することができる。例えば、紫外線領域から可視の光線に対して感光性を有するものが好ましい。また、光励起された増感剤と何らかの作用を生じ、活性ラジカルを生成する活性剤であってもよく、モノマーの種類に応じてカチオン重合を開始させるような開始剤であってもよい。
 また、光重合開始剤は、約300nm~800nm(330nm~500nmがより好ましい。)の範囲内に少なくとも約50のモル吸光係数を有する化合物を、少なくとも1種含有していることが好ましい。
 光重合開始剤としては、例えば、ハロゲン化炭化水素誘導体(例えば、トリアジン骨格を有するもの、オキサジアゾール骨格を有するもの、など)、アシルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール、オキシム誘導体等のオキシム化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ケトン化合物、芳香族オニウム塩、ケトオキシムエーテル、アミノアセトフェノン化合物、及び、ヒドロキシアセトフェノンなどが挙げられる。トリアジン骨格を有するハロゲン化炭化水素化合物としては、例えば、若林ら著、Bull.Chem.Soc.Japan,42、2924(1969)記載の化合物、英国特許1388492号明細書記載の化合物、特開昭53-133428号公報記載の化合物、独国特許3337024号明細書記載の化合物、F.C.SchaeferなどによるJ.Org.Chem.;29、1527(1964)記載の化合物、特開昭62-58241号公報記載の化合物、特開平5-281728号公報記載の化合物、特開平5-34920号公報記載化合物、、及び、米国特許第4212976号明細書に記載されている化合物などが挙げられる。
 また、露光感度の観点から、トリハロメチルトリアジン化合物、ベンジルジメチルケタール化合物、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物、アシルホスフィン化合物、フォスフィンオキサイド化合物、メタロセン化合物、オキシム化合物、トリアリルイミダゾールダイマー、オニウム化合物、ベンゾチアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物及びその誘導体、シクロペンタジエン-ベンゼン-鉄錯体及びその塩、ハロメチルオキサジアゾール化合物、並びに、3-アリール置換クマリン化合物からなる群より選択される化合物が好ましい。
 さらに、トリハロメチルトリアジン化合物、α-アミノケトン化合物、アシルホスフィン化合物、フォスフィンオキサイド化合物、オキシム化合物、トリアリルイミダゾールダイマー、オニウム化合物、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物であり、トリハロメチルトリアジン化合物、α-アミノケトン化合物、オキシム化合物、トリアリルイミダゾールダイマー、ベンゾフェノン化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物が特に好ましい。
 特に、本発明の組成物を固体撮像素子の遮光膜の作製に使用する場合には、微細なパターンをシャープな形状で形成する場合があるために、硬化性とともに未露光部に残渣がなく現像されることが重要である。このような観点からは、光重合開始剤としてはオキシム化合物を使用することが好ましい。特に、固体撮像素子において微細なパターンを形成する場合、硬化用露光にステッパー露光を用いるが、この露光機はハロゲンにより損傷される場合があり、かつ、光重合開始剤の添加量も低く抑える必要があるため、これらの点を考慮すれば、固体撮像素子の如き微細パターンを形成するには光重合開始剤としては、オキシム化合物を用いるのが好ましい。また、オキシム化合物を用いることにより、色移り性をより良化できる。
 光重合開始剤の具体例としては、例えば、特開2013-29760号公報の段落0265~0268を参酌することができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
 光重合開始剤としては、ヒドロキシアセトフェノン化合物、アミノアセトフェノン化合物、及び、アシルホスフィン化合物も好適に用いることができる。より具体的には、例えば、特開平10-291969号公報に記載のアミノアセトフェノン系開始剤、及び、特許第4225898号公報に記載のアシルホスフィン系開始剤も用いることができる。
 ヒドロキシアセトフェノン系開始剤としては、IRGACURE-184、DAROCUR-1173、IRGACURE-500、IRGACURE-2959、及び、IRGACURE-127(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。
 アミノアセトフェノン系開始剤としては、市販品であるIRGACURE-907、IRGACURE-369、及び、IRGACURE-379EG(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。アミノアセトフェノン系開始剤は、365nm又は405nm等の長波光源に吸収波長がマッチングされた特開2009-191179公報に記載の化合物も用いることができる。
 アシルホスフィン系開始剤としては、市販品であるIRGACURE-819、及び、DAROCUR-TPO(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。
 光重合開始剤として、上述したように、より好ましくはオキシム化合物(オキシム系開始剤)が挙げられる。オキシム化合物は、高感度で重合効率が高く、色材濃度によらず硬化でき、色材の濃度を高く設計しやすいため好ましい。
 オキシム化合物の具体例としては、特開2001-233842号公報記載の化合物、特開2000-80068号公報記載の化合物、及び、特開2006-342166号公報記載の化合物を用いることができる。
 本発明において、好適に用いることのできるオキシム化合物としては、例えば、3-ベンゾイロキシイミノブタン-2-オン、3-アセトキシイミノブタン-2-オン、3-プロピオニルオキシイミノブタン-2-オン、2-アセトキシイミノペンタン-3-オン、2-アセトキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オン、2-ベンゾイロキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オン、3-(4-トルエンスルホニルオキシ)イミノブタン-2-オン、及び、2-エトキシカルボニルオキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オンなどが挙げられる。
 また、J.C.S.Perkin II(1979年)pp.1653-1660)、J.C.S.Perkin II(1979年)pp.156-162、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995年)pp.202-232、特開2000-66385号公報、特開2000-80068号公報、特表2004-534797号公報、及び、特開2006-342166号公報の各公報に記載の化合物等も挙げられる。
 市販品ではIRGACURE-OXE01(BASF社製)、及び、IRGACURE-OXE02(BASF社製)も好適に用いられる。また、TR-PBG-304(常州強力電子新材料有限公司社製)、アデカアークルズNCI-831、及び、アデカアークルズNCI-930(ADEKA社製)も用いることができる。
 また、上記記載以外のオキシム化合物として、カルバゾールN位にオキシムが連結した特表2009-519904号公報に記載の化合物、ベンゾフェノン部位にヘテロ置換基が導入された米国特許第7626957号公報に記載の化合物、色素部位にニトロ基が導入された特開2010-15025号公報及び米国特許公開2009-292039号記載の化合物、国際公開特許2009-131189号公報に記載のケトオキシム化合物、トリアジン骨格とオキシム骨格を同一分子内に含有する米国特許7556910号公報に記載の化合物、並びに、405nmに吸収極大を有しg線光源に対して良好な感度を有する特開2009-221114号公報記載の化合物などを用いてもよい。
 好ましくは、例えば、特開2013-29760号公報の段落0274~0275を参酌することができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
 具体的には、オキシム化合物としては、下記式(OX-1)で表される化合物が好ましい。なお、オキシムのN-O結合が(E)体のオキシム化合物であっても、(Z)体のオキシム化合物であっても、(E)体と(Z)体との混合物であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 一般式(OX-1)中、R及びBは各々独立に一価の置換基を表し、Aは二価の有機基を表し、Arはアリール基を表す。
 一般式(OX-1)中、Rで表される一価の置換基としては、一価の非金属原子団であることが好ましい。
 一価の非金属原子団としては、アルキル基、アリール基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、複素環基、アルキルチオカルボニル基、及び、アリールチオカルボニル基等が挙げられる。また、これらの基は、1以上の置換基を有していてもよい。また、前述した置換基は、さらに他の置換基で置換されていてもよい。
 置換基としては、ハロゲン原子、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキル基、及び、アリール基等が挙げられる。
 一般式(OX-1)中、Bで表される一価の置換基としては、アリール基、複素環基、アリールカルボニル基、又は、複素環カルボニル基が好ましい。これらの基は1以上の置換基を有していてもよい。置換基としては、前述した置換基が例示できる。
 一般式(OX-1)中、Aで表される二価の有機基としては、炭素数1~12のアルキレン基、シクロアルキレン基、又は、アルキニレン基が好ましい。これらの基は1以上の置換基を有していてもよい。置換基としては、前述した置換基が例示できる。
 本発明は、光重合開始剤として、フッ素原子を有するオキシム化合物を用いることもできる。フッ素原子を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2010-262028号公報記載の化合物、特表2014-500852号公報記載の化合物24、36~40、及び、特開2013-164471号公報記載の化合物(C-3)などが挙げられる。この内容は本明細書に組み込まれることとする。
 光重合開始剤として、下記式(1)又は(2)で表される化合物を用いることもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 式(1)において、R及びRは、それぞれ独立に、炭素数1~20のアルキル基、炭素数4~20の脂環式炭化水素基、炭素数6~30のアリール基、又は、炭素数7~30のアリールアルキル基を表し、R及びRがフェニル基の場合、フェニル基どうしが結合してフルオレン基を形成してもよく、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数7~30のアリールアルキル基又は炭素数4~20の複素環基を表し、Xは、直接結合又はカルボニル基を示す。
 式(2)において、R、R、R及びRは、式(1)におけるR、R、R及びRと同義であり、Rは、-R、-OR、-SR、-COR、-CONR、-NRCOR、-OCOR、-COOR、-SCOR、-OCSR、-COSR、-CSOR、-CN、ハロゲン原子又はヒドロキシル基を表し、Rは、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数7~30のアリールアルキル基又は炭素数4~20の複素環基を表し、Xは、直接結合又はカルボニル基を表し、aは0~4の整数を表す。
 上記式(1)及び式(2)において、R及びRは、それぞれ独立に、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル、シクロヘキシル基又はフェニル基が好ましい。Rはメチル基、エチル基、フェニル基、トリル基又はキシリル基が好ましい。Rは炭素数1~6のアルキル基又はフェニル基が好ましい。Rはメチル基、エチル基、フェニル基、トリル基又はナフチル基が好ましい。Xは直接結合が好ましい。
 式(1)及び式(2)で表される化合物の具体例としては、例えば、特開2014-137466号公報の段落0076~0079に記載された化合物が挙げられる。この内容は本明細書に組み込まれることとする。
 本発明において好ましく使用されるオキシム化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 オキシム化合物は、350nm~500nmの波長領域に極大吸収波長を有するものが好ましく、360nm~480nmの波長領域に極大吸収波長を有するものがより好ましく、365nm及び405nmの吸光度が高いものが特に好ましい。
 オキシム化合物は、365nm又は405nmにおけるモル吸光係数は、感度の観点から、1,000~300,000であることが好ましく、2,000~300,000であることがより好ましく、5,000~200,000であることがさらに好ましい。
 化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いることができるが、例えば、紫外可視分光光度計(Varian社製Cary-5 spctrophotometer)にて、酢酸エチル溶媒を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
 重合開始剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.1~50質量%が好ましく、より好ましくは0.5~30質量%であり、さらに好ましくは1~20質量%である。この範囲で、より良好な感度とパターン形成性が得られる。本発明の組成物は、重合開始剤を、1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
<樹脂>
 本発明の組成物は、樹脂を含有することが好ましい。なお、樹脂は、上述した硬化性化合物、及び、シランカップリング剤は含まれない。
 樹脂としては、主に、黒色顔料の分散性に寄与する分散剤と、バインダーポリマーとが挙げられる。なお、後述するアルカリ可溶性樹脂は顔料分散剤として含まれていてもよい。
 以下、それらについて詳述する。
(分散剤)
 本発明の組成物は、分散剤を含有することが好ましい。分散剤は、上述したチタンブラックなどの黒色顔料の分散性向上に寄与する。
 分散剤としては、例えば、公知の顔料分散剤を適宜選択して用いることができる。なかでも、高分子化合物が好ましい。
 分散剤としては、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、及び、顔料誘導体等を挙げることができる。
 高分子化合物は、その構造からさらに直鎖状高分子、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。
 高分子化合物は、黒色顔料及び所望により併用する顔料等の被分散体の表面に吸着し、それらの再凝集を防止するように作用する。そのため、顔料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、及び、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、これらに対する高分子化合物の吸着性を促進させることもできる。
 高分子化合物は、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高分子化合物は、グラフト鎖によって溶剤との親和性を有するために、黒色顔料の分散性、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、一方で、グラフト鎖が長すぎると黒色顔料への吸着力が低下して分散性は低下する傾向となる。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であるものがさらに好ましい。
 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。
 グラフト鎖と溶剤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、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。
 高分子化合物が有するグラフト鎖を有する構造単位に対応し、高分子化合物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))、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))、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)、及び、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)、及び、ブレンマーPME-4000(商品名、日油(株)製)などが用いられる。
 高分子化合物は、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(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-C000015
 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、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~12のアルキル基であることが好ましく、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、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-C000016
 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。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、ヒドロキシル基、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のアルキル基又はアルコキシ基が好ましく、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、炭素数5から24の環状アルキル基、又は、炭素数5から24のアルコキシ基が好ましい。なお、アルコキシ基中に含まれるアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、及び、環状のいずれでもよい。
 式(1)~式(4)において、n、m、p、及びqは、それぞれ独立に、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、及び、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好ましく、水素原子、又はアルキル基がより好ましい。Rがアルキル基である場合、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さらに好ましい。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。
 また、高分子化合物は、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、高分子化合物の分子中に、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、及び、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、及び、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-C000017
 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、及び、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-C000018
 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。
 高分子化合物は、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。
 高分子化合物において、グラフト鎖を有する構造単位(例えば、上記式(1)~式(4)で表される構造単位)は、質量換算で、高分子化合物の総質量に対し2~90%の範囲で含まれることが好ましく、5~30%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黒色顔料(特に、チタンブラック粒子)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、高分子化合物は、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、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、及び、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。
 ClogP値は、Daylight Chemical Information System, Inc.から入手できるプログラム“CLOGP”で計算された値である。このプログラムは、Hansch, Leoのフラグメントアプローチ(下記文献参照)により算出される“計算logP”の値を提供する。フラグメントアプローチは化合物の化学構造に基づいており、化学構造を部分構造(フラグメント)に分割し、そのフラグメントに対して割り当てられたlogP寄与分を合計することにより化合物のlogP値を推算している。その詳細は以下の文献に記載されている。本発明では、プログラムCLOGP v4.82により計算したClogP値を用いる。
 A. J. Leo, Comprehensive Medicinal Chemistry, Vol.4, C. Hansch, P. G. Sammnens, J. B. Taylor and C. A. Ramsden, Eds., p.295, Pergamon Press, 1990 C. Hansch & A. J. Leo. SUbstituent Constants For Correlation Analysis in Chemistry and Biology. John Wiley & Sons. A.J. Leo. Calculating logPoct from structure. Chem. Rev., 93, 1281-1306, 1993.
 logPは、分配係数P(Partition Coefficient)の常用対数を意味し、ある有機化合物が油(一般的には1-オクタノール)と水の2相系の平衡でどのように分配されるかを定量的な数値として表す物性値であり、以下の式で示される。
  logP=log(Coil/Cwater)
 式中、Coilは油相中の化合物のモル濃度を、Cwaterは水相中の化合物のモル濃度を表す。
 logPの値が0をはさんでプラスに大きくなると油溶性が増し、マイナスで絶対値が大きくなると水溶性が増すことを意味し、有機化合物の水溶性と負の相関があり、有機化合物の親疎水性を見積るパラメータとして広く利用されている。
 高分子化合物は、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-C000019
 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、プロピル基等)を表す。
 R、R、及びRは、より好ましくは水素原子、又は炭素数が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さらに好ましい。
 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、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)、カルボニル基(-CO-)、又は、これら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。脂肪族基の炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~10がさらに好ましい。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数は、6~20が好ましく、6~15がより好ましく、6~10がさらに好ましい。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、ヒドロキシル基、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。
 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、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)、カルボニル基(-CO-)、及び、これら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。脂肪族基の炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~10がさらに好ましい。脂肪族基には、さらに環集合炭化水素基、及び、架橋環式炭化水素基が含まれ、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、及び、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、及び、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、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、及び、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、並びに、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、及び、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、及び、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。
 芳香族基の炭素数は、6~20が好ましく、6~15がより好ましく、6~10がさらに好ましい。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が挙げられる。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、ヒドロキシル基、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)、炭素数が1~6のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等)、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が単結合又はアルキレン基若しく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化合物の例としては、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、及び、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、式(i)~(iii)で表される代表的な化合物の例としては、特開2013-249417号公報の段落0089~0093に記載の化合物を参照でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 高分子化合物において、疎水性構造単位は、質量換算で、高分子化合物の総質量に対し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。含有量が上記範囲において十分なパターン形成が得られる。
 高分子化合物には、黒色顔料(特に、チタンブラック)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、高分子化合物は、黒色顔料と相互作用を形成しうる官能基を有する構造単位をさらに有することが好ましい。
 この黒色顔料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、及び、反応性を有する官能基等が挙げられる。
 高分子化合物が、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、高分子化合物が、さらに、酸基として、カルボキシル基などのアルカリ可溶性基を有することで、高分子化合物に、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、高分子化合物にアルカリ可溶性基を導入することで、本発明の組成物は、黒色顔料の分散に寄与する分散剤としての高分子化合物がアルカリ可溶性を有することになる。このような高分子化合物を含有する組成物は、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、高分子化合物が酸基を有する構造単位を有することにより、高分子化合物が溶剤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黒色顔料と相互作用しやすく、高分子化合物が黒色顔料を安定的に分散すると共に、黒色顔料を分散する高分子化合物の粘度が低くなっており、高分子化合物自体も安定的に分散されやすいためであると推測される。
 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)。
 黒色顔料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、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、又は、フェノール性水酸基などがあり、好ましくは、カルボキシル基、スルホン酸基、及び、リン酸基のうち少なくとも1種であり、より好ましいものは、黒色顔料への吸着力が良好で、且つ、黒色顔料の分散性が高い点で、カルボキシル基である。
 すなわち、高分子化合物は、カルボキシル基、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さらに有することが好ましい。
 高分子化合物は、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。
 高分子化合物は、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、高分子化合物の総質量に対して、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。
 黒色顔料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、及び、アミド基などがあり、好ましいものは、黒色顔料への吸着力が良好で、且つ、黒色顔料の分散性が高い点で、第3級アミノ基である。高分子化合物は、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。
 高分子化合物は、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、高分子化合物の総質量に対して、好ましくは0.01%以上50%以下であり、より好ましくは、現像性阻害抑制という観点から、0.01%以上30%以下である。
 黒色顔料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、及び、酸塩化物などが挙げられる。好ましいものは、黒色顔料への吸着力が良好で、黒色顔料の分散性が高い点で、アセチルアセトキシ基である。高分子化合物は、これらの基を1種又は2種以上有してもよい。
 高分子化合物は、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、高分子化合物の総質量に対して、好ましくは10%以上80%以下であり、より好ましくは、現像性阻害抑制という観点から、20%以上60%以下である。
 本発明における高分子化合物が、グラフト鎖以外に、黒色顔料と相互作用を形成しうる官能基を有する場合、上述したような、各種の黒色顔料と相互作用を形成しうる官能基を含有していればよく、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、高分子化合物は、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-C000020
 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、プロピル基等)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、又は炭素数が1~3のアルキル基であり、さらに好ましくは、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。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、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)、カルボニル結合(-CO-)、及び、これら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。脂肪族基の炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~10がさらに好ましい。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。置換基の例としては、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、芳香族基及び複素環基が挙げられる。
 2価の芳香族基の炭素数は、6~20が好ましく、6~15がさらに好ましく、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、ヒドロキシル基、脂肪族基、芳香族基及び複素環基を挙げられる。
 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のうち1つ以上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、ヒドロキシル基、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。
 一般式(iv)~一般式(vi)中、Zは、グラフト鎖以外に黒色顔料と相互作用を形成しうる官能基を表し、カルボキシル基、又は、第三級アミノ基であることが好ましく、カルボキシル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、プロピル基等)、-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がカルボキシル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がカルボキシル基であって、Yがメチン基である化合物が好ましい。
 さらに、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がカルボキシル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。
 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及びヒドロキシル基を有する化合物(例えば、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル)とコハク酸無水物との反応物、分子内に付加重合性二重結合及びヒドロキシル基を有する化合物とフタル酸無水物との反応物、分子内に付加重合性二重結合及びヒドロキシル基を有する化合物とテトラヒドロキシフタル酸無水物との反応物、分子内に付加重合性二重結合及びヒドロキシル基を有する化合物と無水トリメリット酸との反応物、分子内に付加重合性二重結合及びヒドロキシル基を有する化合物とピロメリット酸無水物との反応物、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、及び、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。
 黒色顔料と相互作用を形成しうる官能基を有する構造単位の含有量は、黒色顔料との相互作用、分散安定性、及び現像液への浸透性の観点から、高分子化合物の全質量に対して、0.05~90質量%が好ましく、1.0~80質量%がより好ましく、10~70質量%がさらに好ましい。
 さらに、高分子化合物は、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、黒色顔料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)をさら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、及び、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。
 高分子化合物は、これらの他の構造単位を1種或いは2種以上用いることができ、その含有量は、質量換算で、高分子化合物の総質量に対して、好ましくは0%以上80%以下であり、より好ましくは、10%以上60%以下である。含有量が上記範囲において、十分なパターン形成性が維持される。
 高分子化合物の酸価は、0mgKOH/g以上160mgKOH/g以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは10mgKOH/g以上140mgKOH/g以下の範囲であり、さらに好ましくは20mgKOH/g以上120mgKOH/g以下の範囲である。
 高分子化合物の酸価が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、高分子化合物の酸価が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、高分子化合物の酸価が20mgKOH/g以上であれば、黒色顔料(特に、チタンブラック)、並びに、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。
 本発明において、高分子化合物の酸価は、例えば、高分子化合物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、高分子化合物の構成成分である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。
 本発明における高分子化合物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(ゲル浸透クロマトグラフィー)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以下であることがさらに好ましく、10,000以上50,000以下であることが特に好ましい。
 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。
 高分子化合物は、公知の方法に基づいて合成でき、高分子化合物を合成する際に用いられる溶剤としては、例えば、エチレンジクロリド、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、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、2-メトキシエチルアセテート、1-メトキシ-2-プロパノール、1-メトキシ-2-プロピルアセテート、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、及び、乳酸エチルなどが挙げられる。これらの溶剤は単独で用いても2種以上混合して用いてもよい。
 本発明に用いうる高分子化合物の具体例としては、BYK Chemie社製「Disperbyk-161、162、163、164、165、166、170、190(商品名、高分子共重合物)」、及び、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。
 これらの高分子化合物は、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。
 なお、高分子化合物の具体例の例としては、特開2013-249417号公報の段落0127~0129に記載の高分子化合物を参照でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 また、分散剤としては、上述した高分子化合物以外に、特開2010-106268号公報の段落0037~0115(対応するUS2011/0124824の段落0075~0133欄)のグラフト共重合体が使用でき、これらの内容は援用でき、本明細書に組み込まれる。
 また、上記以外にも、特開2011-153283号公報の段落0028~0084(対応するUS2011/0279759の段落0075~0133欄)の酸性基が連結基を介して結合してなる側鎖構造を有する構成成分を含む高分子化合物が使用でき、これらの内容は援用でき、本明細書に組み込まれる。
 本発明の組成物における分散剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.1~50質量%が好ましく、0.5~30質量%がより好ましい。
(バインダーポリマー)
 本発明の組成物は、バインダーポリマーを含有していてもよい。
 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することができる。好ましくは、水現像又は弱アルカリ水現像を可能とするために、水又は弱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。なかでも、バインダーポリマーとしては、アルカリ可溶性樹脂(アルカリ可溶性を促進する基を有する樹脂)が特に好ましい。
 バインダーポリマーとしては、線状有機高分子重合体であって、分子(好ましくは、アクリル系共重合体、スチレン系共重合体を主鎖とする分子)中に少なくとも1つのアルカリ可溶性を促進する基を有するアルカリ可溶性樹脂の中から適宜選択することができる。耐熱性の観点からは、ポリヒドロキシスチレン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、又は、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましく、現像性制御の観点からは、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、又は、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましい。
 アルカリ可溶性を促進する基(以下、酸基ともいう)としては、例えば、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基、及び、フェノール性水酸基などが挙げられるが、有機溶剤に可溶で弱アルカリ水溶液により現像可能なものが好ましく、カルボキシル基がより好ましい。このようなカルボキシル基を有する繰り返し単位としては、(メタ)アクリル酸由来の繰り返し単位が好ましいものとして挙げられる。これら酸基は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
 バインダーポリマーとしては、例えば、側鎖にカルボキシル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、及び、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、及び、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キシル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。この他にヒドロキシル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、欧州特許第993966号、欧州特許第1204000号、及び、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、及び、現像性のバランスに優れており、好適である。
 さらに、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、及び、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、及び、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と反応物である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、及び、現像性のバランスに優れており、好適である。
 市販品としては、例えばアクリベースFF-187、FF-426(藤倉化成社製)、アクリキュア-RD-F8(日本触媒(株))、ダイセルオルネクス(株)製サイクロマーP(ACA)230AAなどが挙げられる。
 なお、バインダーポリマーには、上述したグラフト鎖を有する構造単位(上記式(1)~式(4)のいずれかで表される構造単位)が含まれていてもよい。
 バインダーポリマーの製造には、例えば、公知のラジカル重合法による方法を適用することができる。ラジカル重合法でアルカリ可溶性樹脂を製造する際の温度、圧力、ラジカル開始剤の種類及びその量、並びに、溶剤の種類等々の重合条件は、当業者において容易に設定可能であり、実験的に条件を定めるようにすることもできる。
 本発明の組成物におけるバインダーポリマーの含有量は、組成物の全固形分に対して、0.1~30質量%であることが好ましく、0.3~25質量%であることがより好ましい。
<溶剤>
 本発明の組成物は、溶剤を含有していてもよい。
 溶剤としては、水又は有機溶剤が挙げられる。
 有機溶剤の例としては、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、シクロペンタノン、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、及び、乳酸エチルなどが挙げられるが、これらに限定されない。
 溶剤は、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。
 溶剤を2種以上組み合わせて用いる場合、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、シクロペンタノン、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なる群から選択される2種以上で構成される。
 組成物に含まれる溶剤の量としては、組成物の全質量に対し、10~90質量%であることが好ましく、20~85質量%であることがより好ましい。
<その他>
 本発明の組成物には、紫外線吸収剤が含まれていてもよい。これにより、パターンの形状をより優れた(精細な)ものにすることができる。
 紫外線吸収剤としては、サリシレート系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、置換アクリロニトリル系、及び、トリアジン系の紫外線吸収剤を使用することができる。これらの具体例としては、特開2012-068418号公報の段落0137~0142(対応するUS2012/0068292の段落0251~0254)の化合物が使用でき、これらの内容が援用でき、本明細書に組み込まれる。
 他にジエチルアミノ-フェニルスルホニル系紫外線吸収剤(大東化学製、商品名:UV-503)なども好適に用いられる。
 紫外線吸収剤としては、特開2012-32556号公報の段落0134~0148に例示される化合物が挙げられる。
 組成物は、紫外線吸収剤を含んでも含まなくてもよいが、含む場合、紫外線吸収剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.001~15質量%が好ましく、0.01~10質量%がより好ましく、0.1~5質量%がさらに好ましい。
 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、及び、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。なお、これらの界面活性剤は、前述した硬化性化合物とは異なる。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、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。
 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F781F(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、及び、同KH-40(以上、旭硝子(株)製)等が挙げられる。
 他の界面活性剤の具体例としては、例えば、特開2013-249417号公報の段落0174~0177に記載の界面活性剤が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 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。
 界面活性剤の添加量は、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。
 なお、エチレン性不飽和基を側鎖に有する含フッ素重合体をフッ素系界面活性剤として用いることもできる。具体例としては、特開2010-164965号公報の段落0050~0090及び段落0289~0295に記載された化合物、例えばDIC社製のメガファックRS-101、RS-102、及び、RS-718K等が挙げられる。
 上記成分以外にも、組成物には、以下の成分をさらに添加してもよい。例えば、増感剤、共増感剤、架橋剤、硬化促進剤、フィラー、熱硬化促進剤、重合禁止剤、可塑剤、希釈剤、感脂化剤などが挙げられ、さらに基材表面への密着促進剤及びその他の助剤類(例えば、導電性粒子、充填剤、消泡剤、難燃剤、レベリング剤、剥離促進剤、酸化防止剤、香料、表面張力調整剤、連鎖移動剤など)等の公知の添加剤を必要に応じて加えてもよい。
 これらの成分は、例えば、特開2012-003225号公報の段落0183~0228(対応する米国特許出願公開第2013/0034812号明細書の[0237]~[0309])、特開2008-250074号公報の段落0101~0102、段落0103~0104、段落0107~0109、及び、特開2013-195480号公報の段落0159~0184等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 本発明の組成物の固形分濃度は5~50質量%であることが好ましく、形成される遮光膜の厚み及び遮光性のバランスの点で、15~40質量%であることがより好ましい。
<組成物の調製方法>
 本発明の組成物は、上述した各種成分を公知の混合方法(例えば、攪拌機、ホモジナイザー、高圧乳化装置、湿式粉砕機、湿式分散機)により混合して調製することができる。
 本発明の組成物は、異物の除去、及び、欠陥の低減などの目的で、フィルタで濾過することが好ましい。フィルタとしては、従来からろ過用途等に用いられているものであれば特に限定されることなく用いることができる。例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン樹脂(高密度、超高分子量を含む)等によるフィルタが挙げられる。これら素材の中でもポリプロピレン(高密度ポリプロピレンを含む)、及び、ナイロンが好ましい。
 フィルタの孔径は、0.1~7.0μm程度が適しており、好ましくは0.2~2.5μm程度、より好ましくは0.2~1.5μm程度、さらに好ましくは0.3~0.7μmである。この範囲とすることにより、顔料のろ過詰まりを抑えつつ、顔料に含まれる不純物や凝集物など、微細な異物を確実に除去することが可能となる。
 フィルタを使用する際、異なるフィルタを組み合わせてもよい。その際、第1のフィルタでのフィルタリングは、1回のみでもよいし、2回以上行ってもよい。異なるフィルタを組み合わせて2回以上フィルタリングを行う場合は1回目のフィルタリングの孔径より2回目以降の孔径が同じ、又は、大きい方が好ましい。また、上述した範囲内で異なる孔径の第1のフィルタを組み合わせてもよい。ここでの孔径は、フィルタメーカーの公称値を参照することができる。市販のフィルタとしては、例えば、日本ポール株式会社、アドバンテック東洋株式会社、日本インテグリス株式会社(旧日本マイクロリス株式会社)、及び、株式会社キッツマイクロフィルタ等が提供する各種フィルタの中から選択することができる。
 第2のフィルタは、上述した第1のフィルタと同様の材料等で形成されたものを使用することができる。第2のフィルタの孔径は、0.2~10.0μm程度が適しており、好ましくは0.2~7.0μm程度、より好ましくは0.3~6.0μm程度である。
<遮光膜及びその製造方法>
 上述した組成物を用いることにより、遮光膜を形成することができる。
 形成される遮光膜は、上述した図1にて説明したように、黒色顔料を含む黒色層(下側層)と硬化性化合物から形成される被覆層(上側層)との2層構造を有する。なお、通常、被覆層は、基板上に配置される遮光膜中の基板とは反対側(空気側)に配置される層である。
 黒色層には、上述した黒色顔料が主に含まれる。
 被覆層は、組成物を塗布して得られる塗膜の表面付近に偏在した硬化性化合物から形成される層である。なお、被覆層においては、硬化性化合物中の硬化性官能基は反応していてもよい。なお、被覆層には、黒色顔料が含まれていない。
 被覆層の屈折率は、黒色層の屈折率よりも低いことが好ましい。
 遮光膜の厚みは特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、0.2~25μmが好ましく、1.0~10μmがより好ましい。
 上記厚みは平均厚みであり、遮光膜の任意の5点以上の厚みを測定し、それらを算術平均した値である。
 遮光膜の製造方法は特に制限されないが、上述した組成物を基板上に塗布して塗膜を形成して、塗膜に対して硬化処理を施し、遮光膜を製造する方法が挙げられる。
 硬化処理の方法は特に制限されず、光硬化処理、及び、熱硬化処理が挙げられ、パターン形成が容易である点から、光硬化処理(特に、紫外線照射処理)が好ましい。
 なお、使用される基板の種類は特に制限されず、固体撮像装置内の各種部材(例えば、赤外光カットフィルタ、固体撮像素子の外周部、ウェハーレベルレンズ外周部、及び、固体撮像素子裏面など)などが好ましく挙げられる。
 パターン状の遮光膜を製造する場合の好適態様としては、基板上に、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遮光膜(パターン状遮光膜)を形成する工程(以下、適宜「現像工程」と略称する。)と、を含む態様が挙げられる。
 具体的には、本発明の組成物を、直接又は他の層を介して基板上に塗布して、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組成物層を露光し、光照射された組成物層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)、パターン状の遮光膜を製造することができる。
 以下、上記態様における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、基板上に、本発明の組成物を塗布して組成物層を形成する。
 基板としては、例えば、固体撮像装置内の各種部材(例えば、赤外光カットフィルタ、固体撮像素子の外周部、ウェハーレベルレンズ外周部、及び、固体撮像素子裏面など)などが挙げられる。
 基板上への本発明の組成物の塗布方法としては、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、及び、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る。
 基板上に塗布された組成物は、通常、70℃以上110℃以下で2分以上4分以下程度の条件下で乾燥され、組成物層が形成される。
〔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、光照射された組成物層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、光源としては高圧水銀灯が好まれる。照射強度は5mJ/cm以上1500mJ/cm以下が好ましく、10mJ/cm以上1000mJ/cm以下がより好ましい。
〔現像工程〕
 露光工程に次いで、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現像液(例えば、アルカリ水溶液)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℃以上30℃以下であり、現像時間は20秒以上90秒以下である。
 アルカリ水溶液としては、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、及び、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、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメ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、及び、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0.005~0.5質量%となるように溶解したアルカリ水溶液が挙げられる。アルカリ水溶液には、例えばメタノール、及び、エタノール等の水溶性有機溶剤、及び/又は、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、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、形成されたパターン状の遮光膜を加熱及び/又は露光により硬化する硬化工程を実施してもよい。
<遮光膜付き赤外光カットフィルタ、固体撮像装置>
 上述した遮光膜は、固体撮像装置に好適に適用することができる。
 以下では、まず、本発明の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2及び図3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3及び図4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3及び図4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、全周に亘って上述した遮光膜(遮光層)11が配置されており、遮光膜付き赤外光カットフィルタが形成されている。撮影レンズ7から出射され、セラミック基板5の前面(図3及び図4における上面)で反射した反射光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R2が、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3及び図4では、遮光膜11の厚みを誇張して描いている。
 図5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、全周に亘って上述した遮光膜(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、CMOSセンサ3に向かう反射光R3等の有害光を遮光する。
 図6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、全周に亘って上述した遮光膜(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、フレアの発生が確実に抑制される。
 図7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、全周に亘って上述した遮光膜(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、本発明をさら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。
 なお、本実施例に関しては、後述する分散物の調整後、及び、後述する組成物を調製後のそれぞれについて、全て日本ポール製DFA4201NXEY(0.45μmナイロンフィルター)を用いてろ過を行った。
<チタンブラックA-1の作製>
 BET比表面積110m/gの酸化チタンTTO-51N(商品名:石原産業製)を120g、BET表面積300m/gのシリカ粒子AEROSIL300(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にて混合物を30分間処理することにより均一な水溶液を得た。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。その後、小型ロータリーキルン内を窒素で雰囲気を置換し、同温度でアンモニアガスを100mL/minで小型ロータリーキルン内に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85m/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(TB分散液1)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。
 なお、以下に記載の特定樹脂1は特開2013-249417号公報の記載を参照して合成した。なお、特定樹脂1の式中、xは43質量%、yは49質量%、zは8質量%であった。また、特定樹脂1の重量平均分子量は30000であり、酸価は60mgKOH/gであり、グラフト鎖の原子数(水素原子を除く)は117であった。
(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質量部
・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(PGMEA)(溶剤)
                               ・・・50質量部
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 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(以下、TB分散液1と表記する。)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
(特定樹脂2の合成)
 特開2010-106268号公報の段落0338~0340の製造方法に従い、特定樹脂2を得た。なお、特定樹脂2の式中、xは90質量%、yは0質量%、zは10質量%であった。また、特定樹脂2の重量平均分子量は40000であり、酸価は100mgKOH/gであり、グラフト鎖の原子数(水素原子を除く)は117であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
(合成例:含フッ素樹脂1の合成)
 以下に示す2つのステップを経て合成することができる。
(Step1:含フッ素樹脂1aの合成)
-組成1-
・i6FMA <メタクリル酸1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロピル>
                                   5.98g
・2-ヒドロキシエチルメタクリレート〔モノマー〕           5.98g
・M-5300<ω-カルボキシ-ポリカプロラクトン(n≒2)モノアクリレート>〔東亞合成株式会社製、モノマー〕                    2.56g
・2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオン酸メチル)〔開始剤〕   0.096g
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート〔溶剤〕      14.9g
 組成1に示す成分を混合して得た滴下用モノマー溶液を、窒素雰囲気下、80℃に加熱したプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート5.0g中に、3時間かけて滴下した。
 その後、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオン酸メチル)0.096gを反応液に添加し、反応液を90℃に昇温後、2時間加熱した。その後、得られた反応液の成分濃度を調整して、30質量%の溶液として、下記に示す含フッ素樹脂1aを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
(Step2:含フッ素樹脂1の合成)
 上記Step1で得た含フッ素樹脂1aの溶液と、ジブチルヒドロキシトルエン0.014gと、ジオクタン酸ジオクチル錫(IV)0.290gとを混合し、混合液の内温50℃にて撹拌した。さらにメタクリロイルオキシエチルイソシアネート(昭和電工株式会社製、「カレンズMOI」)0.522gを1時間かけて、混合液に滴下した。滴下終了後、混合液を1時間撹拌し、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートが消失したことをNMR(核磁気共鳴)で確認し、下記に示す含フッ素樹脂1を得た。
 なお、含フッ素樹脂1の各繰り返し単位の含有量は、以下の構造式の左側の繰り返し単位から、モル基準で、37/6/57であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
[実施例1:硬化性組成物1の調製]
 下記成分を混合することで、硬化性組成物1を得た。
 また、硬化性化合物中におけるエチレン性不飽和基の量は3.2mol/gであった。
 なお、後述のメガファックRS-72-Kは、上述したように、特開2010-164965号公報の請求項10に記載の構造式(I)で表される繰り返し単位Aに類似する繰り返し単位(式(A1)で表される繰り返し単位)、及び、一般式(II)で表される繰り返し単位Bに類似する繰り返し単位(式(A2)で表される繰り返し単位)を有する。
TB分散液1 63.9質量部
アルカリ可溶性樹脂:特定樹脂2(固形分30%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 10.24質量部
重合開始剤:Irgacure OXE02(BASFジャパン社製) 1.81質量部
重合性化合物:KAYARAD DPHA(商品名:日本化薬(株)製) 6.29質量部
界面活性剤:DIC(株)社製メガファックF781F(DIC(株)製、含フッ素ポリマー型界面活性剤) 0.02質量部
溶剤:シクロヘキサノン 4.66質量部
硬化性化合物:メガファックRS-72-K(DIC(株)製、固形分30%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 10.65質量部
シランカップリング剤:以下の化合物1 0.36質量部
化合物1
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
[実施例2:硬化性組成物2の調製]
 下記成分を混合することで、硬化性組成物2を得た。
TB分散液1 63.9質量部
アルカリ可溶性樹脂:特定樹脂2(固形分30%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 10.24質量部
重合開始剤:Irgacure OXE02(BASFジャパン社製) 1.81質量部
重合性化合物:KAYARAD DPHA(商品名:日本化薬(株)製) 6.94質量部
界面活性剤:DIC(株)社製メガファックF781F(DIC(株)製、含フッ素ポリマー型界面活性剤) 0.02質量部
溶剤:シクロヘキサノン 4.66質量部
硬化性化合物:メガファックRS-72-K(DIC(株)製、固形分30%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 10.65質量部
シランカップリング剤:化合物1 1.08質量部
[実施例3:硬化性組成物3の調製]
 下記成分を混合することで、硬化性組成物3を得た。
TB分散液1 69.2質量部
アルカリ可溶性樹脂:アクリキュア-RD-F8(日本触媒(株)、固形分40%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 2.354質量部
重合開始剤:Irgacure OXE02(BASFジャパン社製) 1.41質量部
重合性化合物:KAYARAD DPHA(商品名:日本化薬(株)製) 4.91質量部
溶剤:シクロヘキサノン 7.93質量部
硬化性化合物:メガファックRS-72-K(DIC(株)製、固形分30%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 10.38質量部
シランカップリング剤:KBM-4803(信越化学(株)製) 1.730質量部
[実施例4:硬化性組成物4の調製]
 下記成分を混合することで、硬化性組成物4を得た。
TB分散液1 69.2質量部
アルカリ可溶性樹脂:アクリキュア-RD-F8(日本触媒(株)、固形分40%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 4.06質量部
重合開始剤:Irgacure OXE02(BASFジャパン社製) 1.57質量部
重合性化合物:KAYARAD DPHA(商品名:日本化薬(株)製) 5.45質量部
溶剤:シクロヘキサノン 10.14質量部
硬化性化合物:メガファックRS-72-K(DIC(株)製、固形分30%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 5.77質量部
シランカップリング剤:KBM-4803(信越化学(株)製) 1.730質量部
[実施例5:硬化性組成物5の調製]
 下記成分を混合することで、硬化性組成物5を得た。
TB分散液1 69.2質量部
アルカリ可溶性樹脂:アクリキュア-RD-F8(日本触媒(株)、固形分40%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 4.91質量部
重合開始剤:Irgacure OXE02(BASFジャパン社製) 1.65質量部
重合性化合物:KAYARAD DPHA(商品名:日本化薬(株)製) 5.72質量部
溶剤:シクロヘキサノン 11.24質量部
硬化性化合物:メガファックRS-72-K(DIC(株)製、固形分30%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 3.46質量部
シランカップリング剤:KBM-4803(信越化学(株)製) 1.730質量部
[実施例6:硬化性組成物6の調製]
 下記成分を混合することで、硬化性組成物6を得た。
TB分散液1 69.2質量部
アルカリ可溶性樹脂:アクリキュア-RD-F8(日本触媒(株)、固形分40%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 5.76質量部
重合開始剤:Irgacure OXE02(BASFジャパン社製) 1.73質量部
重合性化合物:KAYARAD DPHA(商品名:日本化薬(株)製) 6.00質量部
溶剤:シクロヘキサノン 12.4質量部
硬化性化合物:メガファックRS-72-K(DIC(株)製、固形分30%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 1.15質量部
シランカップリング剤:KBM-4803(信越化学(株)製) 1.73質量部
[実施例7:硬化性組成物7の調製]
 下記成分を混合することで、硬化性組成物7を得た。
TB分散液1 63.9質量部
アルカリ可溶性樹脂:特定樹脂2(固形分30%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 10.24質量部
重合開始剤:Irgacure OXE02(BASFジャパン社製) 1.81質量部
重合性化合物:KAYARAD DPHA(商品名:日本化薬(株)製) 6.94質量部
界面活性剤:DIC(株)社製メガファックF781F(DIC(株)製、含フッ素ポリマー型界面活性剤) 0.02質量部
溶剤:シクロヘキサノン 12.11質量部
硬化性化合物:含フッ素樹脂1 3.20質量部
シランカップリング剤:化合物1 1.08質量部
[実施例8:硬化性組成物8の調製]
 下記成分を混合することで、硬化性組成物8を得た。
TB分散液1 69.2質量部
アルカリ可溶性樹脂:アクリキュア-RD-F8(日本触媒(株)、固形分40%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 4.06質量部
重合開始剤:Irgacure OXE02(BASFジャパン社製) 1.57質量部
重合性化合物:KAYARAD DPHA(商品名:日本化薬(株)製) 5.45質量部
溶剤:シクロヘキサノン 16.34質量部
硬化性化合物:含フッ素樹脂1 1.73質量部
シランカップリング剤:KBM-4803(信越化学(株)製) 1.73質量部
[実施例9:硬化性組成物9の調製]
 下記成分を混合することで、硬化性組成物9を得た。
TB分散液1 69.2質量部
アルカリ可溶性樹脂:アクリキュア-RD-F8(日本触媒(株)、固形分40%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 4.06質量部
重合開始剤:Irgacure OXE02(BASFジャパン社製) 1.57質量部
重合性化合物:KAYARAD DPHA(商品名:日本化薬(株)製) 5.45質量部
溶剤:シクロヘキサノン 11.59質量部
硬化性化合物:メガファックRS-55(DIC(株)製、固形分40%、溶剤:メチルイソブチルケトン) 4.32質量部
シランカップリング剤:KBM-4803(信越化学(株)製) 1.730質量部
[実施例10:硬化性組成物10の調製]
 下記成分を混合することで、硬化性組成物10を得た。
TB分散液1 69.2質量部
アルカリ可溶性樹脂:アクリキュア-RD-F8(日本触媒(株)、固形分40%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 4.06質量部
重合開始剤:Irgacure OXE02(BASFジャパン社製) 1.57質量部
重合性化合物:KAYARAD DPHA(商品名:日本化薬(株)製) 5.45質量部
溶剤:シクロヘキサノン 11.59質量部
硬化性化合物:メガファックRS-56(DIC(株)製、固形分40%、溶剤:メチルイソブチルケトン) 4.32質量部
シランカップリング剤:KBM-4803(信越化学(株)製) 1.730質量部
[比較例1:硬化性組成物11の調製]
 下記成分を混合することで、硬化性組成物11を得た。
TB分散液1 69.2質量部
アルカリ可溶性樹脂:アクリキュア-RD-F8(日本触媒(株)、固形分40%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル) 6.19質量部
重合開始剤:Irgacure OXE02(BASFジャパン社製) 1.78質量部
重合性化合物:KAYARAD DPHA(商品名:日本化薬(株)製) 6.13質量部
シランカップリング剤:KBM-4803(信越化学(株)製) 1.730質量部
溶剤:シクロヘキサノン 12.9質量部
[比較例2:硬化性組成物12の調製]
 下記成分を混合することで、硬化性組成物12を得た。
TB分散液1 69.2質量部
アルカリ可溶性樹脂:アクリキュア-RD-F8(日本触媒(株)、固形分40%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 2.354質量部
重合開始剤:Irgacure OXE02(BASFジャパン社製) 1.41質量部
重合性化合物:KAYARAD DPHA(商品名:日本化薬(株)製) 4.91質量部
シランカップリング剤:KBM-4803(信越化学(株)製) 1.730質量部
以下の化合物2:3.11質量部
化合物2
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
[比較例3:硬化性組成物13の調製]
 下記成分を混合することで、硬化性組成物13を得た。
TB分散液1 69.2質量部
アルカリ可溶性樹脂:アクリキュア-RD-F8(日本触媒(株)、固形分40%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル) 4.48質量部
重合開始剤:Irgacure OXE02(BASFジャパン社製) 1.61質量部
重合性化合物:KAYARAD DPHA(商品名:日本化薬(株)製) 5.59質量部
硬化性化合物:メガファックRS-72-K(DIC(株)製、固形分30%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 10.38質量部
溶剤:シクロヘキサノン 6.65質量部
[比較例4]
 上述した特許文献1(特開2012-169556号公報)の段落0200に記載の黒色感放射線性組成物Aを作製して、後述する各種評価を実施した。なお、黒色感放射線性組成物Aには、硬化性化合物及びシランカップリング剤は含まれていなかった。
<遮光膜の作製>
 上記で作製した硬化性組成物1~10、11~13のいずれかを8inchガラス基板EagleXG(コーニング社製)にスピンコート法により塗布した後、80℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行い、ガラス基板上に組成物層を形成した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を使用して線形300μm(幅300μm、長さ4mm)を有するマスクを介して、200mJ/cmの露光量で、上記で得られた組成物層を露光した。次に、AD-1200(ミカサ(株)製)を使用して、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.01質量%を用いたパドル現像処理(現像時間:40秒間)を、露光された組成物層に対して施した。さらに、クリーンオーブンCLH-21CDH(光洋サーモ(株)製)を用いて、現像処理が施された組成物層に対して、150℃で1時間加熱処理(ポストベーク)を行うことにより、膜厚が2~2.5μmの遮光膜を形成した。
<OD(光学濃度)の評価>
 作製した遮光膜に、400~700nmの光を入射し、その透過率を日立ハイテクノロジー製分光器UV4100(商品名)により測定した。
<反射率の評価>
 作製した遮光膜に、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)により測定した。
<遮光膜の欠け評価:テーププルの評価>
 作製した線形300μm(幅300μm、長さ4mm)の遮光膜に、CT-18(ニチバン(株)製)を強く圧着させ、テープの端を45度の角度で一気に引き剥がし、光学顕微鏡MT-3600LW(FLOVEL社製)を使用して、テープ剥離(テーププル)後の遮光膜の状態をテーププル前の遮光膜の状態と比較して、以下のような評価基準で評価した。「2」以上を許容内とした。
 「3」:ガラス基板上において、300μm線形遮光膜のパターンエッジの破壊が確認されず、合格レベル
 「2」:ガラス基板上において、300μm線形遮光膜のパターンエッジの破壊が1箇所以上5箇所以下であり、合格レベル
 「1」:ガラス基板上において、300μm線形遮光膜のパターンエッジの破壊が6箇所以上であり、不合格レベル
<直線性の評価>
 光学顕微鏡MT‐3600LW(FLOVEL社製)を使用して、作製した線形300μmの遮光膜の線幅を255点測定して、線幅の3σを算出し、以下のような評価基準で評価した。尚、「2」以上を許容範囲とした。
 「3」:線形300μmの線幅の3σが1μm未満
 「2」:線形300μmの線幅の3σが1μm以上、5μm未満
 「1」:線形300μmの線幅の3σが5μm以上
 なお、以下の表1中の「遮光膜膜厚」は、平均膜厚を表す。平均膜厚の測定方法は上述の通りである。
 また、「黒色顔料濃度(質量%)」、「硬化性化合物」欄の「量(質量%)」、及び、「シランカップリング剤」欄の「量(質量%)」は、いずれも組成物中の全固形分に対する各成分の質量%を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
 表1に示すように、所定の成分を含む硬化性組成物より形成される遮光膜は優れた特性を有していた。なかでも、硬化性化合物の含有量が多くなるにつれて、各種効果がより優れることが確認された。
 一方、硬化性化合物を使用していない比較例1及び2、並びに、シランカップリング剤を使用していない比較例3においては、所望の効果は得られなかった。
 実施例3のチタンブラックをカーボンブラック(商品名「カラーブラック S170」、デグサ社製、平均一次粒子径17nm、BET比表面積200m/g、ガスブラック方式により製造されたカーボンブラック)に変えたほかは同様にして、硬化性組成物3-Aを得た。実施例3と同様の評価を行なったところ、欠けが「2」となった以外は実施例3と同等であることが分かった。
 実施例3の重合開始剤をIRGACURE-907(BASFジャパン社製)に変えたほかは同様にして、硬化性組成物3-Bを得た(実施例3-Bとする)。これを用い、実施例3と同様の評価を行なったところ、欠けが2となった以外は実施例3と同等であることが分かった。
 実施例3の重合開始剤をIrgacure OXE03(BASFジャパン社製)に変えたほかは同様にして、硬化性組成物3-Cを得た(実施例3-Cとする)。これを用い、実施例3と同様の評価を行なったところ、実施例3と同等であることが分かった。また、それぞれ膜厚を1.3倍として同様の評価を行なったところ、直線性、及び欠けが実施例3-Cが、実施例3に比べより優れることが分かった。
 実施例3の重合性化合物をKAYARAD DPHA(2.91質量部)及びPET-30(ペンタエリスリトールトリアクリレート、日本化薬(株)製)(2.0質量部)に変えたほかは同様にして硬化性組成物3-Dを得た。実施例3と同様の評価を行なったところ、実施例3と同等であることが分かった。
(黒色顔料分散液CBの調製)
 下記成分を混合することにより混合液を得て、得られた混合液に対してビーズミルにより分散処理を施すことにより黒色顔料分散液CBを得た。
 <組成>
 ・顔料(商品名「カラーブラック S170」、デグサ社製、平均一次粒子径17nm、BET比表面積200m/g、ガスブラック方式により製造されたカーボンブラック
)                              25.0質量部
 ・分散剤:商品名「Disperbyk111」(ビックケミージャパン製)
                               11.3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     31.9質量部
 ・ブチルアセテート                     31.9質量部
 上記を秤量、混合し攪拌することで混合液を得た。
 得られた混合液に対し、寿工業社製のWhole length-Sepa APEX MILLを使用して、下記分散条件にて分散処理を行なった。
 <分散条件>
 ・ビーズ径:φ0.03mm
 ・ビーズ種:ジルコニアビーズ(YTZボール、ニッカトー製)
 ・ビーズ充填率:40体積%
 ・ミル周速:4m/sec
 ・分散処理する混合液量:500g
 ・循環流量(ポンプ供給量):2kg/hour
 ・処理液温度:15~20℃
 ・冷却水:水道水
 実施例3のTB分散液1を黒色顔料分散液CBに変えたほかは同様にして硬化性組成物3-Eを得た。実施例3と同様の評価を行なったところ、欠けと直線性が2となった以外は実施例3と同等であることが分かった。
 黒色顔料分散液CBの調製において、顔料をピグメントレッド254(チバスペシャリティケミカルズ社製、商品名BK-CF)に変えたほかは同様にして、顔料分散液Rを得た。
 実施例3のTB分散液1の代わりに、TB分散液1を62.0質量部及び顔料分散液Rを7.2質量部使用したほかは同様にして、硬化性組成物3-Fを得た。実施例3と同様の評価を行なったところ、実施例3と同等である他、遮光性に優れることが分かった。
 2,20,30,40 固体撮像装置
 3 CMOSセンサ
 4 回路基板
 5 セラミック基板
 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
 10,11,21,31,41 遮光膜(遮光層)
 12 黒色層
 14 被覆層
 100 基板

Claims (12)

  1.  フッ素原子、珪素原子、炭素数8以上の直鎖アルキル基、及び、炭素数3以上の分鎖アルキル基からなる群から選択される1種以上、並びに、硬化性官能基を有する硬化性化合物と、
     シランカップリング剤と、
     黒色顔料と、を含む、硬化性組成物。
  2.  前記シランカップリング剤が、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、及び、オキセタニル基からなる群から選択される1種以上の硬化性官能基を有する分子量270以上のシランカップリング剤である、請求項1に記載の硬化性組成物。
  3.  前記硬化性化合物が、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、オキセタニル基、イソシアナート基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、アルコキシシリル基、メチロール基、ビニル基、(メタ)アクリルアミド基、スチリル基、及び、マレイミド基からなる群から選択される1種以上の硬化性官能基を有する、請求項1又は2に記載の硬化性組成物。
  4.  前記硬化性化合物が、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、及び、オキセタニル基からなる群から選択される1種以上の硬化性官能基を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  5.  さらに、重合性化合物、重合開始剤、アルカリ可溶性樹脂、及び、溶剤を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  6.  前記硬化性化合物が、前記硬化性化合物単独で波長550nmにおける屈折率が1.1~1.5の膜を形成可能である、請求項1~5のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  7.  前記シランカップリング剤の含有量が、硬化性組成物中の全固形分に対して、0.1~10質量%である、請求項1~6のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  8.  前記硬化性化合物の含有量が、硬化性組成物中の全固形分に対して、0.1~20質量%である、請求項1~7のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  9.  前記黒色顔料の含有量が、硬化性組成物中の全固形分に対して、20~80質量%である、請求項1~8のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  10.  前記黒色顔料がチタンブラックである、請求項1~9のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  11.  赤外光カットフィルタと、
     前記赤外光カットフィルタの表面上の少なくとも一部に配置された、請求項1~10のいずれか1項に記載の硬化性組成物より形成された遮光膜と、を有する、遮光膜付き赤外光カットフィルタ。
  12.  請求項11に記載の赤外光カットフィルタを備える、固体撮像装置。
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