説明

感光性樹脂組成物及びその製造方法、遮光性カラーフィルタ及びその製造方法、並びに固体撮像素子

【課題】遮光能に優れた遮光性カラーフィルタを作製でき、大サイズのウエハ上に塗布した場合においても塗布膜厚の均一性に優れる感光性樹脂組成物及びその製造方法を提供する。
【解決手段】チタンブラックと、分散剤と、樹脂と、重合性化合物と、光重合開始剤と、プロピレングリコールアルキルエーテル系溶剤及びプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤から選択される少なくとも1種と、前記プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤以外のエステル系溶剤から選択される少なくとも1種と、を含有する感光性樹脂組成物を製造する過程で、チタンブラック及び分散剤を含む混合液に対し、該チタンブラックの体積平均粒子径の変化が10nm/パス以下となるまで分散処理を行い、前記分散処理して得られた分散液に、更に分散剤を添加して分散処理を行う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、感光性樹脂組成物及びその製造方法、遮光性カラーフィルタ及びその製造方法、並びに固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置に用いられるカラーフィルタには着色画素間の光を遮蔽し、コントラストを向上させる等の目的で、ブラックマトリクスと呼ばれる遮光膜が備えられている。また、固体撮像素子においてもノイズ発生防止、画質の向上等を目的として遮光性カラーフィルタが設けられる。
液晶表示装置用のブラックマトリクスや固体撮像素子用の遮光性カラーフィルタを形成するための組成物としては、カーボンブラックやチタンブラック等の黒色色材を含有する感光性樹脂組成物が知られている。
【0003】
具体的には、液晶表示装置を主用途とする感光性樹脂組成物として、光学濃度の向上等を目的として、特定のX線回折ピーク強度比を有するチタンブラックを含む感光性樹脂組成物(例えば、特許文献1及び2参照)や、特定の窒素濃度や特定の結晶子径を有するチタンブラックを含む感光性樹脂組成物(例えば、特許文献3〜5参照)が検討されている。
また、固体撮像素子用の感光性樹脂組成物として、薄膜で高い遮光性を得ることを目的として、チタンブラックと樹脂成分とを含有する感光性樹脂組成物が検討されている(例えば、特許文献6参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第3724269号公報
【特許文献2】国際公開第2005/037926号パンフレット
【特許文献3】特開2006−182627号公報
【特許文献4】特開2006−206891号公報
【特許文献5】特開2006−209102号公報
【特許文献6】特開2007−115921号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年、固体撮像素子を作製するウエハの大サイズ化が進みつつあるが、特許文献1〜6に記載のチタンブラックを含む感光性樹脂組成物を大サイズの支持体上に塗布すると、カーボンブラックを含む感光性樹脂組成物を同じサイズの支持体上に塗布した場合と比較して、塗布膜厚の均一性が悪化する傾向があることが明らかとなった。
【0006】
本発明は上記に鑑みなされたものであり、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明は、遮光能に優れた遮光性カラーフィルタを作製でき、大サイズの支持体上に塗布した場合においても塗布膜厚の均一性に優れる感光性樹脂組成物及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、遮光能に優れ、膜厚の均一性に優れた遮光性カラーフィルタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、ノイズが少なく色再現性に優れた固体撮像素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するための具体的手段は以下のとおりである。
<1> チタンブラックと、分散剤と、樹脂と、重合性化合物と、光重合開始剤と、プロピレングリコールアルキルエーテル系溶剤及びプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤から選択される少なくとも1種と、前記プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤以外のエステル系溶剤から選択される少なくとも1種と、を含有する感光性樹脂組成物を製造する過程で、
チタンブラック及び分散剤を含む混合液に対し、該チタンブラックの体積平均粒子径の変化が10nm/パス以下となるまで分散処理を行い、
前記分散処理して得られた分散液に、更に分散剤を添加して分散処理を行う感光性樹脂組成物の製造方法である。
【0008】
<2> 前記混合液が、プロピレングリコールアルキルエーテル系溶剤及びプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤から選択される少なくとも1種を含む<1>に記載の感光性樹脂組成物の製造方法である。
<3> 前記エステル系溶剤が、カルボン酸エステル系溶剤である<1>又は<2>に記載の感光性樹脂組成物の製造方法である。
<4> 前記光重合開始剤が、オキシム系光重合開始剤である<1>〜<3>のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物の製造方法である。
【0009】
<5> <1>〜<4>のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物の製造方法によって製造された感光性樹脂組成物である。
<6> 固体撮像素子用の遮光性カラーフィルタの形成に用いられる<5>に記載の感光性樹脂組成物である。
【0010】
<7> 支持体上に、<5>又は<6>に記載の感光性樹脂組成物を塗布して感光性層を形成する工程と、前記感光性層をパターン状に露光する工程と、露光後の前記感光性層を現像して着色パターンを形成する工程と、を有する遮光性カラーフィルタの製造方法である。
【0011】
<8> <7>に記載の遮光性カラーフィルタの製造方法によって製造された遮光性カラーフィルタである。
<9> <8>に記載の遮光性カラーフィルタを備えた固体撮像素子である。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、遮光能に優れた遮光性カラーフィルタを作製でき、大サイズの支持体上に塗布した場合においても塗布膜厚の均一性に優れる感光性樹脂組成物及びその製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、遮光能に優れ、膜厚の均一性に優れた遮光性カラーフィルタ及びその製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、ノイズが少なく色再現性に優れた固体撮像素子を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
≪感光性樹脂組成物及びその製造方法≫
本発明の感光性樹脂組成物は、チタンブラックと、分散剤と、樹脂と、重合性化合物と、光重合開始剤と、プロピレングリコールアルキルエーテル系溶剤及びプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤から選択される少なくとも1種と、前記プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤以外のエステル系溶剤から選択される少なくとも1種と、を含有する感光性樹脂組成物を製造する過程で、チタンブラック及び分散剤を含む混合液に対し、該チタンブラックの体積平均粒子径の変化が10nm/パス以下となるまで分散処理を行い(以下、ここまでの分散処理を、「一段目の分散処理」ともいう)、前記分散処理して得られた分散液に、更に分散剤を添加して分散処理(以下、「二段目の分散処理」ともいう)を行う。
本発明においては、上記のような、一段目の分散処理及び二段目の分散処理を含む分散方法を「多段分散処理」ということがある。なお、本発明の感光性樹脂組成物の製造方法は、前記二段目の分散処理の後に、更に分散剤を添加して、三段目以降の分散処理を行う形態であってもよい。このような形態も前記「多段分散処理」に含まれるものとする。
また、本発明の感光性樹脂組成物は、前記本発明の感光性樹脂組成物の製造方法によって製造されたものである。
【0014】
近年、固体撮像素子を作製するウエハの大サイズ化が進みつつあるが、チタンブラックを含む感光性樹脂組成物を大サイズの支持体上に塗布すると、カーボンブラックを含む感光性樹脂組成物を同じサイズの支持体上に塗布した場合と比較して、塗布膜厚の均一性が悪化する傾向があることが、本発明者等の検討により明らかとなった。この原因は定かではないが、顔料としてチタンブラックを含む感光性樹脂組成物は、顔料としてカーボンブラックを含む感光性樹脂組成物と比較して顔料の沈降が起こりやすく、また、カーボンブラックを含む感光性樹脂組成物と比較して分散状態が悪化しやすいためと考えられる。但し、本発明はこの原因に限定されることはない。
そこで、感光性樹脂組成物及びその製造方法を上記本発明の構成とすることにより、チタンブラックを含む感光性樹脂組成物の問題である、大サイズのウエハ上に塗布した場合における塗布膜厚の均一性が改善される。
上記の効果が得られる理由は、上記構成によりチタンブラックの分散性が向上するためと推測されるが、本発明はこの理由に限定されることはない。
更に驚くべきことに、上記構成とすることにより、組成物の経時安定性が改善される。更には、遮光性カラーフィルタとしたときの剥がれ(特に、構造のある基板上に形成されたときの剥がれ)が抑制される。
【0015】
本発明の感光性樹脂組成物及びその製造方法では、チタンブラック、分散剤、樹脂(前記分散剤以外の樹脂)、重合性化合物、光重合開始剤、及び特定の溶剤成分(プロピレングリコールアルキルエーテル系溶剤及びプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤から選択される少なくとも1種と、前記プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤以外のエステル系溶剤から選択される少なくとも1種と、からなる溶剤成分。以下、単に「溶剤成分」ともいう。)を製造する過程で、前記一段目の分散処理及び前記二段目の分散処理が行われる限りにおいて、各成分を添加するタイミングには特に限定はない。
本発明の感光性樹脂組成物及びその製造方法は、例えば、前記一段目の分散処理及び前記二段目の分散処理によって、チタンブラック、分散剤、及び必要に応じ溶剤成分の一部を含む分散組成物を製造した後、製造された分散組成物に、感光性樹脂組成物の残りの成分(樹脂、重合性化合物、光重合開始剤、及び、残りの溶剤成分)を添加する形態とすることができる。
また、前記一段目の分散処理及び前記二段目の分散処理によって、チタンブラック、分散剤、及び必要に応じ溶剤成分の一部を含む分散組成物を製造する段階において、樹脂、重合性化合物、光重合開始剤、及び溶剤成分の少なくとも一部を予め添加しておき、製造された分散組成物に、感光性樹脂組成物の残りの成分を添加してもよい。
また、前記一段目の分散処理及び前記二段目の分散処理によって、チタンブラック、分散剤、及び必要に応じ溶剤成分の一部を含む分散組成物を製造する段階において、感光性樹脂組成物の全成分(樹脂、重合性化合物、光重合開始剤、及び溶剤成分等)を添加しておき、分散組成物として感光性樹脂組成物を作製してもよい。
【0016】
以下、本発明における一段目の分散処理及び二段目の分散処理について説明し、引き続き、本発明の感光性樹脂組成物に含まれる各成分について説明する。
【0017】
<一段目の分散処理>
本発明における一段目の分散処理は、チタンブラック及び分散剤を含む混合液に対し、該チタンブラックの体積平均粒子径の変化が10nm/パス以下となるまで行う分散処理である。
【0018】
ここで、「10nm/パス以下」とは、分散装置における1パス毎の体積平均粒子径の変化量が、10nm以下であることを指す。
「10nm/パス以下」の一例としては、以下のような状態が挙げられる。
即ち、混合液に対する分散処理を開始した当初は1パス毎に体積平均粒子径が小さくなっていき、分散が進むにつれて1パス毎の体積平均粒子径の変化が小さくなっていく系においては、1パス毎の体積平均粒子径の変化量が10nm以下となった状態が「10nm/パス以下」である。
【0019】
また、「パス」とは、分散装置において分散液の全量が分散装置を通過する回数を指す。
例えば、分散装置において、25L(リットル)の混合液を流量5L/hで分散処理する場合には、5hの分散処理が「1パス」となる。
パス回数は、以下の式Aで求められる。
【0020】
パス回数=(流量[L/h]×処理時間[h])/処理液量[L] … 式A
【0021】
本発明におけるチタンブラックの体積平均粒子径は、チタンブラックを含む混合液又は分散液を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで80倍に希釈し、得られた希釈液について動的光散乱法を用いて測定することにより得られた値を指す。
この測定は、日機装株式会社製ナノトラックUPA−EX150を用いて行うことができる。
【0022】
本発明における分散処理に用いる分散装置としては、上記混合液に対し繰り返し分散処理を行う分散装置(即ち、上記「パス」が定義できる分散装置)であれば特に限定はなく、循環式の分散装置等、市販されている公知の分散装置を用いることができる。
分散装置の例としては、例えば、寿工業株式会社製ウルトラアペックスミル、株式会社シンマルエンタープライセス製ダイノーミルECMシリーズ、などが挙げられる。
【0023】
また、分散処理時の温度としては特に限定はないが、分散安定性の観点から、5℃〜60℃が好ましく、20℃〜40℃がより好ましい。
また、分散処理はビーズを用いて行うことが好ましい。
ビーズの組成やビーズの直径については特に限定はなく、公知の組成や直径を適用できる。
例えば、ビーズの径としては、0.01mm〜0.10mmのビーズを好適に用いることができる。
【0024】
前記一段目の分散処理における混合液中において、チタンブラックに対する分散剤の質量比率〔分散剤/チタンブラック〕は、0.05〜1.00が好ましく、0.05〜0.50がより好ましい。質量比率が高すぎると分散進行が進みにくく好ましくない。一方質量比率が低すぎると分散安定性が得られがたくなり好ましくない。
【0025】
また、前記一段目の分散処理における混合液は、溶剤を含むことが好ましい。
前記混合液中の溶剤としては特に限定はないが、本発明の感光性樹脂組成物の溶剤成分(プロピレングリコールアルキルエーテル系溶剤及びプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤から選択される少なくとも1種と、前記プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤以外のエステル系溶剤から選択される少なくとも1種と、からなる溶剤成分)のうち少なくとも1種を用いることが好ましい。
特に、本発明による効果をより効果的に得る観点からは、前記混合液中の溶剤として、プロピレングリコールアルキルエーテル系溶剤及びプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤から選択される少なくとも1種から選択される少なくとも1種を含むことがより好ましい。
前記一段目の分散処理における混合液中において、チタンブラックに対する溶剤の質量比率〔溶剤/チタンブラック〕は、分散の容易さの観点から、1.0〜9.0が好ましく、1.0〜5.0がより好ましい。
【0026】
また、前記一段目の分散処理における混合液は、後述する感光性樹脂組成物の成分(例えば、樹脂、光重合開始剤、重合性化合物、等)を含有していてもよい。
【0027】
<二段目の分散処理>
本発明における二段目の分散処理は、前記一段目の分散処理によって得られた分散液に、更に分散剤を添加して行う分散処理である。
二段目の分散処理において添加する分散剤(以下、「二段目分散剤」ともいう)は、一段目の分散処理において添加した分散剤(以下、「一段目分散剤」ともいう)と同一種であってもよいし、異なる種であってもよい。
【0028】
二段目の分散処理において添加する二段目分散剤の量は、分散液中のチタンブラックに対し、質量比率〔二段目分散剤/チタンブラック〕で、0.05〜1.00が好ましく、0.05〜0.50がより好ましい。
また、二段目分散剤を添加するタイミングとしては、チタンブラックの体積平均粒子径の変化が10nm/パス以下となった時点以降であれば特に限定はない。
また、二段目分散剤は1回のみ添加してもよいし、2回以上にわけて添加してもよい。
【0029】
また、二段目の分散処理においては、二段目分散剤とともに溶剤を添加してもよい。
添加する溶剤としては、一段目の分散処理における混合液中に用いられ得る溶剤と同一種の溶剤であってもよいし、異なる種の溶剤であってもよい。
例えば、一段目の分散処理における混合液に、感光性樹脂組成物の溶剤成分の一部を含有させておき、二段目の分散処理において、感光性樹脂組成物の溶剤成分の残りの一部又は全部を添加してもよい。
更に、二段目の分散処理においては、前記二段目分散剤及び前記溶剤以外にも、後述する感光性樹脂組成物の成分(例えば、樹脂、光重合開始剤、重合性化合物、等)を添加してもよい。
【0030】
その他、二段目の分散処理の好ましい条件については、前述の一段目の分散処理の好ましい条件と同様である。但し、一段目の分散処理の条件と二段目の分散処理の条件とは、同一条件であっても、異なる条件であってもよい。
【0031】
本発明では、以上で説明した、一段目の分散処理及び二段目の分散処理を経て(必要に応じ更にその他の処理を得て)分散組成物(以下、「最終分散組成物」ともいう)が製造される。
得られた最終分散組成物の全質量中における溶剤の全質量としては、30質量%〜95質量%が好ましく、40質量%〜90質量%がより好ましく、50質量%〜80質量%が特に好ましい。
【0032】
また、得られた最終分散組成物において、チタンブラックに対する全分散剤の質量比率〔(一段目分散剤+二段目分散剤)/チタンブラック〕は、0.10〜2.00が好ましく、0.10〜1.00がより好ましい。
【0033】
得られた最終分散組成物の全質量中におけるチタンブラックの全質量としては、5質量%〜80質量%が好ましく、5質量%〜50質量%がより好ましく、5質量%〜30質量%が特に好ましい。
【0034】
<チタンブラック>
本発明の感光性樹脂組成物は、黒色色材(黒色顔料)としてチタンブラックを含む。
これにより、該組成物を遮光性カラーフィルタとしたときの遮光能が向上する。特に、固体撮像素子の遮光性カラーフィルタにおいては、可視域の遮光能に加え赤外域の遮光能を要求される場合があるが、チタンブラックを含む本発明の感光性樹脂組成物を遮光性カラーフィルタとしたときには、可視域の遮光能に優れ、かつ赤外域の遮光能にも優れる。
【0035】
本発明におけるチタンブラックは、チタン原子を有する黒色粒子(黒色顔料)である。
本発明におけるチタンブラックは、好ましくは低次酸化チタンやTiN(x,yは2未満の実数)で表される酸窒化チタン等である。
本発明におけるチタンブラックは、分散性向上、凝集性抑制などの目的で必要に応じ、表面を修飾することが可能である。具体的には、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウムで被覆することが可能であり、また、特開2007−302836号公報に示されるような撥水性物質での処理も可能である。
【0036】
前記チタンブラックの製造方法としては、二酸化チタンと金属チタンの混合体を還元雰囲気で加熱し還元する方法(特開昭49−5432号公報)、四塩化チタンの高温加水分解で得られた超微細二酸化チタンを水素を含む還元雰囲気中で還元する方法(特開昭57−205322号公報)、二酸化チタンまたは水酸化チタンをアンモニア存在下で高温還元する方法(特開昭60−65069号公報、特開昭61−201610号公報)、二酸化チタンまたは水酸化チタンにバナジウム化合物を付着させ、アンモニア存在下で高温還元する方法(特開昭61−201610号公報)などがあるが、これらに限定されるものではない。
【0037】
本発明におけるチタンブラックの平均一次粒子径は特に制限は無いが、分散性、着色性の観点から、3nm〜2000nmであることが好ましく、10nm〜500nmであることがより好ましく、10nm〜100nmであることが特に好ましい。
【0038】
前記チタンブラックの比表面積は、特に限定がないが、かかるチタンブラックを撥水化剤で表面処理した後の撥水性が所定の性能となるために、BET法にて測定した値が通常5m/g〜150m/g程度、中でも20m/g〜100m/g程度が好ましい。
【0039】
前記チタンブラックの市販品の例としては、三菱マテリアル社製(株式会社ジェムコ製)チタンブラック10S、12S、13R、13M、13M−C、13R、13R−N、赤穂化成(株)ティラック(Tilack)Dなどが挙げられる。
本発明においてチタンブラックは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0040】
また、本発明におけるチタンブラックには、必要に応じて体質顔料を添加してもよい。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、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、単独でまたは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、チタンブラック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、さらに好ましくは10〜40質量部である。本発明において、前記チタンブラックおよび体質顔料は、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。
【0041】
また、本発明の感光性樹脂組成物には遮光用顔料として、チタンブラック以外のものを混合して使用してもよい。
このような混合可能な遮光用顔料としては、可視光領域に吸光度を有するものであれば特に限定はされず、上記した体質顔料、カーボンブラック、C.I.Pigment Blue 1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,60,64,66,79,80、C.I.Pigment Violet 1,19,23,27,32,37,42、C.I.Pigment Brown 25,28、C.I.Pigment Black 1,7等の有機顔料等を挙げることができる。
チタンブラック以外の遮光用顔料を混合して使用する例として、チタンブラックとカーボンブラックを6:1で混合した物、チタンブラックと酸化チタンを3:1で混合した物などが挙げられる。
混合して使用するチタンブラック以外の遮光用顔料は、チタンブラック100質量部に対して、0.01〜99.99質量部の範囲で用いることができる。好ましくは、20〜70質量部の範囲である。
【0042】
<分散剤>
本発明の感光性樹脂組成物は分散剤を含有する。
該分散剤は、少なくとも前記一段目の分散処理及び前記二段目の分散処理に用いられるものである。本発明においては、前述のとおり、一段目の分散処理における分散剤(以下、「一段目分散剤」ともいう)と、二段目の分散処理における分散剤(以下、「二段目分散剤」ともいう)と、は同一種であっても異なる種であってもよい。
また、一段目分散剤及び二段目分散剤は、それぞれ、一種のみであっても二種以上であってもよい。
【0043】
本発明における分散剤(一段目分散剤又は二段目分散剤、以下同じ)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〕、及び、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルカノールアミン、顔料誘導体等を挙げることができる。
本発明における分散剤は、その構造から更に直鎖状高分子、末端変性型高分子、グラフト型高分子、ブロック型高分子に分類することができる。
【0044】
本発明における分散剤は、チタンブラックおよび所望により併用する顔料の表面に吸着し、再凝集を防止するように作用する。そのため、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、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、本発明における分散剤は顔料表面を改質することで、分散樹脂の吸着を促進させる効果を有する。
【0045】
本発明に用いうる分散剤の具体例としては、BYK Chemie社製「Disperbyk−101(ポリアミドアミン燐酸塩)、107(カルボン酸エステル)、110(酸基を含む共重合物)、130(ポリアミド)、161、162、163、164、165、166、170、180(高分子共重合物)」、「BYK−P104、P105(高分子量不飽和ポリカルボン酸)、EFKA社製「EFKA4047、4050、4010、4165(ポリウレタン系)、EFKA4330、4340(ブロック共重合体)、4400、4402(変性ポリアクリレート)、5010(ポリエステルアミド)、5765(高分子量ポリカルボン酸塩)、6220(脂肪酸ポリエステル)、6745(フタロシアニン誘導体)、6750(アゾ顔料誘導体)」、味の素ファインテクノ社製「アジスパーPB821、PB822」、共栄社化学社製「フローレンTG−710(ウレタンオリゴマー)」、「ポリフローNo.50E、No.300(アクリル系共重合体)」、楠本化成社製「ディスパロンKS−860、873SN、874、#2150(脂肪族多価カルボン酸)、#7004(ポリエーテルエステル)、DA−703−50、DA−705、DA−725」、花王社製「デモールRN、N(ナフタレンスルホン酸ホルマリン重縮合物)、MS、C、SN−B(芳香族スルホン酸ホルマリン重縮合物)」、「ホモゲノールL−18(高分子ポリカルボン酸)」、「エマルゲン920、930、935、985(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル)」、「アセタミン86(ステアリルアミンアセテート)」、ルーブリゾール社製「ソルスパース5000(フタロシアニン誘導体)、22000(アゾ顔料誘導体)、13240(ポリエステルアミン)、3000、17000、27000(末端部に機能部を有する高分子)、24000、28000、32000、38500(グラフト型高分子)」、日光ケミカル者製「ニッコールT106(ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート)、MYS−IEX(ポリオキシエチレンモノステアレート)」等が挙げられる。
これらの分散剤は、単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0046】
上記分散剤の酸価は、5.0mgKOH/g以上200mgKOH/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150mgKOH/g以下の範囲、更に好ましくは15mgKOH/g以上100mgKOH/g以下の範囲であることが好ましい。酸価が200mgKOH/g以下であれば現像時におけるパターン剥離が抑えられ、また、5.0mgKOH/g以上あればアルカリ現像性が良い。
【0047】
本発明において、分散剤の酸価は、例えば、分散剤中における酸基の平均含有量から算出することができる。また、分散剤を構成する酸基を含有するモノマー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。
【0048】
本発明における分散剤の重量平均分子量は、現像時のパターン剥離抑制と現像性の観点から、10,000以上300,000以下であることが好ましく、15,000以上200,000以下であることがより好ましく、20,000以上100,000以下であることが更に好ましく、25,000以上50,000以下であることが特に好ましい。なお、分散剤の重量平均分子量は、例えば、GPCによって測定することができる。
【0049】
(グラフト共重合体)
本発明においては、分散剤として、グラフト共重合体(以下、「特定樹脂」ともいう)を用いることも好ましい。
分散剤としてグラフト共重合体を用いることで、分散性及び保存安定性をより向上させることができる。
【0050】
前記グラフト共重合体としては、水素原子を除いた原子数が40〜10000の範囲であるグラフト鎖を有することが好ましく、この場合のグラフト鎖とは、共重合体の主鎖の根元から、主鎖から枝分かれしている基の末端までを示す。
分散組成物において、この特定樹脂は、チタンブラックに分散性を付与する分散樹脂であり、優れた分散性と、グラフト鎖による溶媒との親和性を有するために、チタンブラックの分散性、及び、経時後の分散安定性に優れる。また、感光性樹脂組成物としたとき、グラフト鎖による重合性化合物もしく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。
【0051】
また、この特定樹脂に、さらに、カルボン酸基などのアルカリ可溶性の部分構造を導入することで、アルカリ現像によるパターン形成のために現像性を付与する樹脂としての機能をも付与することができる。従って、前記グラフト共重合体に、アルカリ可溶性の部分構造を導入することで、本発明の感光性樹脂組成物は、チタンブラックの分散に不可欠の分散樹脂自体がアルカリ可溶性を有することになり、このような感光性樹脂組成物は、露光部の遮光性に優れ、且つ、未露光部のアルカリ現像性が向上されるため好ましい。
【0052】
グラフト鎖が長くなると立体反発効果が高くなり分散性は向上するが、一方グラフト鎖が長すぎるとチタンブラックへの吸着力が低下して分散性は低下してしまう。このため、本発明で使用されるグラフト共重合体としては、グラフト鎖1本あたりの水素原子を除いた原子数が40〜10000であることが好ましく、グラフト鎖1本あたりの水素原子を除いた原子数が50〜2000であることがより好ましく、グラフト鎖1本あたりの水素原子を除いた原子数が60〜500であることがさらに好ましい。
【0053】
グラフト鎖のポリマー構造としては、ポリ(メタ)アクリル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリエーテルなどを用いることができるが、グラフト部位と溶媒との相互作用性を向上させ、それにより分散性を高めるために、ポリ(メタ)アクリル構造、或いはポリ(メタ)アクリル、ポリエステル、ポリエーテル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、ポリエーテルを有することがより好ましい。
【0054】
このようなポリマー構造をグラフト鎖として有するマクロモノマーの構造としては、ポリマー主鎖部と反応可能な置換基を有し、且つ本発明の要件を満たしていれば、特に限定されないが、好ましくは、反応性二重結合性基を有するマクロモノマーを好適に使用することができる。
【0055】
特定樹脂の合成に好適に用いられる市販マクロモノマーとしては、AA−6(東亜合成社製)、AA−10(東亜合成社製)、AB−6(東亜合成社製)、AS−6(東亜合成社製)、AN−6(東亜合成社製)、AW−6(東亜合成社製)、AA−714(東亜合成社製)、AY−707(東亜合成社製)、AY−714(東亜合成社製)、AK−5(東亜合成社製)、AK−30(東亜合成社製)、AK−32(東亜合成社製)、ブレンマーPP−100(日油社製)、ブレンマーPP−500(日油社製)、ブレンマーPP−800(日油社製)、ブレンマーPP−1000(日油社製)、ブレンマー55−PET−800(日油社製)、ブレンマーPME−4000(日油社製)、ブレンマーPSE−400(日油社製)、ブレンマーPSE−1300(日油社製)、ブレンマー43PAPE−600B(日油社製)、などが用いられる。このなかでも、好ましくは、AA−6(東亜合成社製)、AA−10(東亜合成社製)、AB−6(東亜合成社製)、AS−6(東亜合成社製)、AN−6(東亜合成社製)、ブレンマーPME−4000(日油社製)などが用いられる。
【0056】
本発明に使用される特定樹脂におけるグラフト部位としては、少なくとも下記式(1)〜式(5)のいずれかで表される構造単位を含むことが好ましい。
【0057】
【化1】



【0058】
式(1)〜式(5)において、X、X、X、X、X、および、Xそれぞれ独立に水素原子或いは1価の有機基を表す。合成上の制約の観点から、好ましくは水素原子、或いは炭素数1から12のアルキル基であり、水素原子或い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(5)において、Y、Y、Y、Y、および、Yはそれぞれ独立に2価の連結基であり、特に構造上制約されない。具体的には、下記の(Y−1)から(Y−20)の連結基などが挙げられる。下記構造でA、Bはそれぞれ、式(1)〜式(5)における左末端基、右末端基との結合を意味する。下記に示した構造のうち、合成の簡便性から、(Y−2)、(Y−13)であることがより好ましい。
【0059】
【化2】

【0060】
式(1)〜式(5)において、Z、Z、Z、Z、およびZは、それぞれ独立に1価の有機基であり、特に、構造は限定されないが、具体的には、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、或いは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、或いはヘテロアリールチオエーテル基、アミノ基などが挙げられる。この中でも、特に分散性向上の観点から、立体反発効果を有することが好ましく、炭素数5から24のアルキル基が好ましく、その中でも、特に炭素数5から24の分岐アルキル基或いは炭素数5から24の環状アルキル基が好ましい。
式(1)〜式(5)において、n、m、p、q、および、rはそれぞれ1から500の整数である。
【0061】
本発明に使用される特定樹脂において、式(1)〜式(5)で表される構造単位は、質量換算で、特定樹脂の総質量に対し10%〜90%の範囲で含むことが好ましく、30%〜70%の範囲で含むことがより好ましい。この範囲内であるとチタンブラックの分散性が高く、レジストにした際の現像性が良好である。また、本発明に使用される特定樹脂において、2種以上の構造が異なるグラフト共重合体を含有することができる。
【0062】
式(5)中、Rは1価の有機基を表し、特に構造上限定はされないが、好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基であり、さらに好ましくは、水素原子、アルキル基である。また、Rとしては特定樹脂中に構造の異なるRを2種以上混合して用いても良い。
【0063】
本発明の特定樹脂として、グラフト部位以外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。その中で、例えば、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、反応性を有する構造単位などが挙げられる。
【0064】
前記酸基としては、例えば、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、フェノール性水酸基などがあり、特に好ましいものは、チタンブラックへの吸着力が良好で、且つ分散性が高いカルボン酸基である。これらを1種あるいは2種以上用いることができる。
このような酸基を導入することで、特定樹脂のアルカリ現像性を向上させるという利点をも有する。
本発明の特定樹脂に好適に使用されるこれら共重合成分の含有量は、0.1モル%以上50モル%以下であり、特に好ましくは、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、1モル%以上30モル%以下である。
【0065】
前記塩基性基としては、例えば、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、N原子を含むヘテロ環、アミド基などがあり、特に好ましいものは、顔料への吸着力が良好で且つ分散性が高い第3級アミノ基である。これらを1種あるいは1種以上用いることができる。本発明の特定樹脂に好適に使用されるこれら共重合成分の含有量は、0.01モル%以上50モル%以下であり、特に好ましくは、現像性阻害抑制という観点から、0.01モル%以上30モル%以下である。
【0066】
前記配位性基、反応性を有する基としては、例えば、アセチルアセトキシ基、トリアルコキシシリル基、イソシアネート基、酸無水物、酸塩化物などがあり、特に好ましいものは、顔料への吸着力が良好で分散性が高いアセチルアセトキシ基である。これらを1種あるいは1種以上用いることができる。本発明の特定樹脂に好適に使用されるこれら共重合成分の含有量は、0.5モル%以上50モル%以下であり、特に好ましくは、現像性阻害抑制という観点から、1モル%以上30モル%以下である。
【0067】
グラフト部位以外にチタンブラックと相互作用を形成しうる官能基の構造としては、上記のグラフト部位以外にチタンブラックと相互作用を形成しうる官能基を含有していればよく、特に限定はされないが、下記一般式(i)〜(iii)のいずれかで表される単量体から得られる繰り返し単位の少なくとも1種を有することが好ましい。
【0068】
【化3】



【0069】
上記式(i)〜(iii)中、R、R、及びRは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子(例えば、フッ素、塩素、臭素等)、又は炭素原子数が1〜6のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等)を表す。
、R、及びRは、より好ましくは水素原子、または炭素原子数が1〜3のアルキル基であり、最も好ましくは、水素原子またはメチル基である。R、及びRは、水素原子であることが特に好ましい。
Xは、酸素原子(−O−)又はイミノ基(−NH−)を表し、酸素原子であることが好ましい。
【0070】
Lは、単結合または2価の連結基である。2価の連結基としては、2価の脂肪族基(例えば、アルキレン基、置換アルキレン基、アルケニレン基、置換アルケニレン基、アルキニレン基、置換アルキニレン基)、2価の芳香族基(例えば、アリーレン基、置換アリーレン基)、2価の複素環基及びそれらと酸素原子(−O−)、硫黄原子(−S−)、イミノ基(−NH−)、置換イミノ基(−NR31−、ここでR31は脂肪族基、芳香族基又は複素環基)又はカルボニル基(−CO−)との組合せ等が挙げられる。
【0071】
前記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。前記脂肪族基の炭素原子数は、1〜20が好ましく、1〜15がより好ましく、1〜10が更に好ましい。脂肪族基は不飽和脂肪族基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、芳香族基および複素環基が挙げられる。
【0072】
前記2価の芳香族基の炭素原子数は、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、前記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。
【0073】
前記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、脂肪族環または芳香族環が縮合していてもよい。また、複素環基は置換基を有していてもよい。置換基の例としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、オキソ基(=O)、チオキソ基(=S)、イミノ基(=NH)、置換イミノ基(=N−R32、ここでR32は脂肪族基、芳香族基または複素環基)、脂肪族基、芳香族基及び複素環基を挙げられる。
【0074】
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−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。
【0075】
上記式(i)〜(iii)中、Zは、グラフト部位以外にチタンブラックと相互作用を形成しうる官能基を表し、カルボン酸、第三級アミノ基であることが好ましく、カルボン酸であることがより好ましい。また、Yは、メチン基又は窒素原子を表す。
【0076】
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)、または炭素原子数が1〜6のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等)、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。
【0077】
本発明においては、上記一般式(i)で表される単量体として、R、R、及びRが水素原子又はメチル基であって、Lがアルキレン基又はオキシアルキレン構造を含む2価の連結基であって、Xが酸素原子又はイミノ基であって、Zがカルボン酸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がカルボン酸であって、Yがメチン基である化合物が好ましい。また、上記一般式(iii)で表される単量体として、R、R、及びRが水素原子又はメチル基であって、Lが単結合又はアルキレン基であって、Zがカルボン酸である化合物が好ましい。
【0078】
以下に、式(i)〜(iii)で表される代表的な化合物の例を示す。
メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、分子内に付加重合性二重結合と水酸基を有する化合物(例えば、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)とコハク酸無水物の反応物、分子内に付加重合性二重結合と水酸基を有する化合物とフタル酸無水物の反応物、分子内に付加重合性二重結合と水酸基を有する化合物とテトラヒドロキシフタル酸無水物の反応物、分子内に付加重合性二重結合と水酸基を有する化合物と無水トリメリット酸の反応物、分子内に付加重合性二重結合と水酸基を有する化合物とピロメリット酸無水物の反応物、アクリル酸、アクリル酸ダイマー、アクリル酸オリゴマー、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、4−ビニル安息香酸、ビニルフェノール、4−ヒドロキシフェニルメタクリルアミドなどが挙げられる。
【0079】
特定樹脂中における酸性基を有する単量体などのチタンブラックと相互作用を形成しうる官能基の含有量は、チタンブラックとの相互作用、分散安定性、及び現像液への浸透性の観点から、特定樹脂に対して0.05から90質量%が好ましく、1.0から80質量%がより好ましく、10から70質量%が更に好ましい。
【0080】
さらに、本発明に係るチタンブラックの分散組成物に含まれる特定樹脂は、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、前記グラフト部位を有する構造単位及びチタンブラックと相互作用を形成しうる官能基に加えて、さらに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共重合成分として含むことができる。
【0081】
本発明に係る特定樹脂に共重合可能な共重合成分としては、例えば、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、スチレン類、アクリロニトリル類、メタクリロニトリル類などから選ばれるラジカル重合性化合物が挙げられる。
【0082】
これらを1種あるいは2種以上用いることができ、特定樹脂中、これら共重合成分の好適に使用される含有量は、0モル%以上90モル%以下であり、特に好ましくは、0モル%以上60モル%以下である。含有量が前記の範囲において十分なパターン形成が得られる。
【0083】
本発明の特定樹脂を合成する際に用いられる溶媒としては、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、乳酸エチルなどが挙げられる。これらの溶媒は単独あるいは2種以上混合してもよい。
【0084】
このような特定樹脂の具体例としては、以下の例示化合物1〜53が挙げられる。なお、各構成単位(主鎖部分)の添数字は質量%である。
【0085】
【化4】

【0086】
【化5】

【0087】
【化6】

【0088】
【化7】

【0089】
【化8】

【0090】
【化9】

【0091】
【化10】

【0092】
【化11】

【0093】
【化12】

【0094】
【化13】

【0095】
【化14】

【0096】
【化15】

【0097】
【化16】

【0098】
【化17】



【0099】
<溶剤成分>
本発明の感光性樹脂組成物は、溶剤成分として、プロピレングリコールアルキルエーテル系溶剤及びプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤から選択される少なくとも1種と、前記プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤以外のエステル系溶剤から選択される少なくとも1種と、を含有する。
本発明による効果をより効果的に得る観点からは、前記感光性樹脂組成物の溶剤成分の少なくとも一部を、第一の分散処理における混合液に含有させておくことが好ましい。更に、該混合液に含有させる溶剤は、プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤から選択される少なくとも1種であることがより好ましい。溶剤成分の一部を前記混合液に含有させた場合、前記感光性樹脂組成物の溶剤成分の残りは、第二の分散処理中又は第二の分散処理後に添加する。
【0100】
前記プロピレングリコールアルキルエーテル系溶剤としては特に限定はないが、本発明による効果をより効果的に得る観点から、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル、ジプロピレングリコールジアルキルエーテルが好ましい。中でも、プロピレングリコールモノアルキルエーテルがより好ましく、アルキル基の炭素数が1以上4以下であるプロピレングリコールモノアルキルエーテルが特に好ましい。
前記プロピレングリコールアルキルエーテル系溶剤としては、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、プロピレングリコールモノn−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノn−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテルが挙げられる。
【0101】
前記プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤としては特に限定はないが、本発明による効果をより効果的に得る観点から、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールジアルキルエーテルアセテートが好ましい。中でも、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテートがより好ましく、アルキル基の炭素数が1以上4以下であるプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテートが特に好ましい。
前記プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤としては、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、プロピレングリコールモノn−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノn−ブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテルアセテートが挙げられる。
【0102】
前記プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤以外のエステル系溶剤(以下、単に「エステル系溶剤」ともいう)としては、塗布膜厚の均一性の観点から、カルボン酸エステルが好ましい。
中でも、塗布膜厚の均一性の観点から、沸点150℃以上のカルボン酸エステルがより好ましい。
更には、沸点150℃〜200℃のカルボン酸エステルが更に好ましく、沸点160℃〜190℃のカルボン酸エステルが特に好ましい。
沸点が150℃以上であると塗布膜厚の均一性をより向上でき、沸点が200℃以下であると乾燥速度が速く生産性を向上することができる。
尚、本発明において「沸点」は、圧力1013.25Pa条件下での沸点を意味する。
本発明におけるエステル系溶剤としては、乳酸メチル(沸点145℃)、乳酸エチル(沸点155℃)、乳酸ブチル(沸点188℃)、酢酸ブチル(沸点125℃)、酢酸イソブチル(沸点118℃)、3−メトキシプロピオン酸エチル(沸点158℃)、3−エトキシプロピオン酸エチル(沸点169℃)、3−メトキシブチルアセテート(沸点171℃)、ピルビン酸メチル(沸点79.5℃)、ピルビン酸エチル(沸点88℃)、アセト酢酸メチル(沸点170℃)、アセト酢酸エチル(沸点181℃)、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点145℃)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点156℃)、酢酸エチル(沸点77℃)が挙げられる。
【0103】
本発明の感光性樹脂組成物において、溶剤成分に対する固形分の濃度は、2〜60質量%であることが好ましい。
また、本発明においては、プロピレングリコールアルキルエーテル系溶剤及びプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤から選択される少なくとも1種(以下、「第1溶剤」ともいう)と、前記プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤以外のエステル系溶剤(以下、「第2溶剤」ともいう)と、の質量比を調整することが好ましい。
具体的には、本発明の感光性樹脂組成物において、質量比〔第2溶剤/(第1溶剤+第2溶剤)〕は、0.01〜0.5が好ましく、0.02〜0.3がより好ましい。
前記質量比が0.01以上であると、塗布欠陥をより抑制できる。また前記質量比が0.5以下であると、経時安定性に優れる組成物を得ることができる。
【0104】
また、本発明の感光性樹脂組成物は、溶剤成分として、上記以外のその他の溶剤を含有してもよい。
その他の溶剤としては、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、アセチルアセトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、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、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、などが挙げられる。
【0105】
<樹脂>
本発明の感光性樹脂組成物は、樹脂(前記分散剤以外の樹脂)を含有する。
前記樹脂としては線状有機ポリマーを用いることが好ましい。このような「線状有機ポリマー」としては、公知のものを任意に使用できる。
本発明における樹脂としては、好ましくは水現像或いは弱アルカリ水現像を可能とするために、水或い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。
線状有機ポリマーは、皮膜形成剤としてだけでなく、水、弱アルカリ水或いは有機溶剤現像剤としての用途に応じて選択使用される。例えば、水可溶性有機ポリマーを用いると水現像が可能になる。
線状有機ポリマーとしては、側鎖にカルボン酸基を有するラジカル重合体、例えば特開昭59−44615号、特公昭54−34327号、特公昭58−12577号、特公昭54−25957号、特開昭54−92723号、特開昭59−53836号、特開昭59−71048号に記載されているもの、すなわち、カルボキシル基を有するモノマーを単独或いは共重合させた樹脂、酸無水物を有するモノマーを単独或いは共重合させ酸無水物ユニットを加水分解若しくはハーフエステル化若しくはハーフアミド化させた樹脂、エポキシ樹脂を不飽和モノカルボン酸及び酸無水物で変性させたエポキシアクリレート等が挙げられる。カルボキシル基を有するモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、4−カルボキシルスチレン等があげられ、酸無水物を有するモノマーとしては、無水マレイン酸等が挙げられる。
また、同様に側鎖にカルボン酸基を有する酸性セルロース誘導体がある。この他に水酸基を有する重合体に環状酸無水物を付加させたものなどが有用である。
前記線状有機ポリマーのうち、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を、以下、「アルカリ可溶性樹脂」といもいう。
【0106】
本発明における樹脂(例えば、アルカリ可溶性樹脂)として、共重合体を用いる場合、共重合させる化合物としては、先にあげたモノマー以外の他のモノマーを用いることもできる。他のモノマーの例としては、下記(1)〜(12)の化合物が挙げられる。
【0107】
(1)2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート等の脂肪族水酸基を有するアクリル酸エステル類、及びメタクリル酸エステル類。
(2)アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸アミル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸−2−クロロエチル、グリシジルアクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート、ビニルアクリレート、2−フェニルビニルアクリレート、1−プロペニルアクリレート、アリルアクリレート、2−アリロキシエチルアクリレート、プロパルギルアクリレート等のアルキルアクリレート。
【0108】
(3)メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸アミル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸−2−クロロエチル、グリシジルメタクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート、ビニルメタクリレート、2−フェニルビニルメタクリレート、1−プロペニルメタクリレート、アリルメタクリレート、2−アリロキシエチルメタクリレート、プロパルギルメタクリレート等のアルキルメタクリレート。
(4)アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−ヘキシルメタクリルアミド、N−シクロヘキシルアクリルアミド、N−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−ニトロフェニルアクリルアミド、N−エチル−N−フェニルアクリルアミド、ビニルアクリルアミド、ビニルメタクリルアミド、N,N−ジアリルアクリルアミド、N,N−ジアリルメタクリルアミド、アリルアクリルアミド、アリルメタクリルアミド等のアクリルアミド若しくはメタクリルアミド。
【0109】
(5)エチルビニルエーテル、2−クロロエチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル等のビニルエーテル類。
(6)ビニルアセテート、ビニルクロロアセテート、ビニルブチレート、安息香酸ビニル等のビニルエステル類。
(7)スチレン、α−メチルスチレン、メチルスチレン、クロロメチルスチレン、p−アセトキシスチレン等のスチレン類。
(8)メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、プロピルビニルケトン、フェニルビニルケトン等のビニルケトン類。
(9)エチレン、プロピレン、イソブチレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類。
【0110】
(10)N−ビニルピロリドン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等。
(11)マレイミド、N−アクリロイルアクリルアミド、N−アセチルメタクリルアミド、N−プロピオニルメタクリルアミド、N−(p−クロロベンゾイル)メタクリルアミド等の不飽和イミド。
(12)α位にヘテロ原子が結合したメタクリル酸系モノマー。例えば、特願2001−115595号明細書、特願2001−115598号明細書等に記載されている化合物を挙げる事ができる。
【0111】
上記の中で、側鎖にアリル基やビニルエステル基とカルボキシル基を有する(メタ)アクリル樹脂及び特開2000−187322号公報、特開2002−62698号公報に記載されている側鎖に二重結合を有するアルカリ可溶性樹脂や、特開2001−242612号公報に記載されている側鎖にアミド基を有するアルカリ可溶性樹脂が膜強度、感度、現像性のバランスに優れており、好適である。
【0112】
また、特公平7−12004号、特公平7−120041号、特公平7−120042号、特公平8−12424号、特開昭63−287944号、特開昭63−287947号、特開平1−271741号、特願平10−116232号等に記載される酸基を含有するウレタン系バインダーポリマーや、特開2002−107918に記載される酸基と二重結合を側鎖に有するウレタン系バインダーポリマーは、非常に、強度に優れるので、耐刷性・低露光適性の点で有利である。
また、欧州特許993966、欧州特許1204000、特開2001−318463等に記載の酸基を有するアセタール変性ポリビニルアルコール系バインダーポリマーは、膜強度、現像性のバランスに優れており、好適である。
更にこの他に水溶性線状有機ポリマーとして、ポリビニルピロリドンやポリエチレンオキサイド等が有用である。また硬化皮膜の強度を上げるためにアルコール可溶性ナイロンや2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−プロパンとエピクロロヒドリンのポリエーテル等も有用である。
【0113】
本発明の樹脂としては、以上で説明した樹脂のうち、重合性基を有する樹脂が好ましい。前記重合性基としては、二重結合を含む基が好ましく、アクリロイル基又はメタクリロイル基がより好ましい。樹脂は、ランダムポリマー、ブロックポリマー、グラフトポリマー等いずれでもよい。
【0114】
本発明における感光性樹脂組成物に含まれる樹脂の重量平均分子量としては、好ましくは5、000以上であり、更に好ましくは1万〜30万の範囲であり、数平均分子量については好ましくは1、000以上であり、更に好ましくは2、000〜25万の範囲である。多分散度(重量平均分子量/数平均分子量)は1以上が好ましく、更に好ましくは1.1〜10の範囲である。
【0115】
本発明における樹脂は、1種単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
本発明の感光性樹脂組成物の全固形分中における樹脂の含有量(2種以上の場合は総含有量)としては特に限定はないが、本発明の効果をより効果的に得る観点からは、5〜50質量%が好ましく、10〜40質量%がより好ましく、10〜35質量%が特に好ましい。
【0116】
<重合性化合物>
本発明の感光性樹脂組成物は重合性化合物を含有する。
前記重合性化合物としては、例えば、少なくとも一個のエチレン性不飽和二重結合を有する付加重合性化合物を用いることができ、具体的には、末端エチレン性不飽和結合を少なくとも1個、好ましくは2個以上有する化合物から選ばれる。このような化合物群は当該産業分野において広く知られるものであり、本発明においてはこれらを特に限定無く用いることができる。これらは、例えばモノマー、プレポリマー、すなわち2量体、3量体及びオリゴマー、又はそれらの混合物並びにそれらの(共)重合体などの化学的形態をもつ。
【0117】
モノマー及びその(共)重合体の例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)や、そのエステル類、アミド類、並びにこれらの(共)重合体が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド類、並びにこれらの(共)重合体である。また、ヒドロキシル基やアミノ基、メルカプト基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と単官能若しくは多官能イソシアネート類或いはエポキシ類との付加反応物、及び単官能若しくは、多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。また、イソシアネート基や、エポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との付加反応物、更にハロゲン基や、トシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との置換反応物も好適である。また、別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン、ビニルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。
【0118】
脂肪族多価アルコール化合物と不飽和カルボン酸とのエステルのモノマーの具体例としては、アクリル酸エステルとして、エチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、テトラメチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、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、トリメチロールエタントリアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、1,4−シクロヘキサンジオールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールジアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ソルビトールトリアクリレート、ソルビトールテトラアクリレート、ソルビトールペンタアクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ポリエステルアクリレートオリゴマー、イソシアヌール酸EO変性トリアクリレート等がある。
【0119】
メタクリル酸エステルとしては、テトラメチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールジメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ソルビトールトリメタクリレート、ソルビトールテトラメタクリレート、ビス〔p−(3−メタクリルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕ジメチルメタン、ビス−〔p−(メタクリルオキシエトキシ)フェニル〕ジメチルメタン等がある。
【0120】
イタコン酸エステルとしては、エチレングリコールジイタコネート、プロピレングリコールジイタコネート、1,3−ブタンジオールジイタコネート、1,4−ブタンジオールジイタコネート、テトラメチレングリコールジイタコネート、ペンタエリスリトールジイタコネート、ソルビトールテトライタコネート等がある。
クロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジクロトネート、テトラメチレングリコールジクロトネート、ペンタエリスリトールジクロトネート、ソルビトールテトラジクロトネート等がある。イソクロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジイソクロトネート、ペンタエリスリトールジイソクロトネート、ソルビトールテトライソクロトネート等がある。
マレイン酸エステルとしては、エチレングリコールジマレート、トリエチレングリコールジマレート、ペンタエリスリトールジマレート、ソルビトールテトラマレート等がある。
【0121】
その他のエステルの例として、例えば、特公昭51−47334号公報、特開昭57−196231号公報記載の脂肪族アルコール系エステル類や、特開昭59−5240号公報、特開昭59−5241号公報、特開平2−226149号公報記載の芳香族系骨格を有するもの、特開平1−165613号公報記載のアミノ基を含有するもの等も好適に用いられる。更に、前述のエステルモノマーは混合物としても使用することができる。
【0122】
また、脂肪族多価アミン化合物と不飽和カルボン酸とのアミドのモノマーの具体例としては、メチレンビス−アクリルアミド、メチレンビス−メタクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビス−アクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビス−メタクリルアミド、ジエチレントリアミントリスアクリルアミド、キシリレンビスアクリルアミド、キシリレンビスメタクリルアミド等がある。
その他の好ましいアミド系モノマーの例としては、特公昭54−21726記載のシクロへキシレン構造を有すものを挙げることができる。
【0123】
また、イソシアネートと水酸基の付加反応を用いて製造されるウレタン系付加重合性化合物も好適であり、そのような具体例としては、例えば、特公昭48−41708号公報中に記載されている1分子に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物に、下記一般式(A)で示される水酸基を含有するビニルモノマーを付加させた1分子中に2個以上の重合性ビニル基を含有するビニルウレタン化合物等が挙げられる。
【0124】
CH=C(R)COOCHCH(R)OH … (A)
(ただし、一般式(A)中、R及びRは、それぞれ、H又はCHを示す。)
【0125】
また、特開昭51−37193号、特公平2−32293号、特公平2−16765号に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58−49860号、特公昭56−17654号、特公昭62−39417号、特公昭62−39418号記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。更に、特開昭63−277653号、特開昭63−260909号、特開平1−105238号に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する付加重合性化合物類を用いることによっては、非常に感光スピードに優れた感光性樹脂組成物を得ることができる。
【0126】
その他の例としては、特開昭48−64183号、特公昭49−43191号、特公昭52−30490号、各公報に記載されているようなポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸を反応させたエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタクリレートを挙げることができる。また、特公昭46−43946号、特公平1−40337号、特公平1−40336号記載の特定の不飽和化合物や、特開平2−25493号記載のビニルホスホン酸系化合物等も挙げることができる。また、ある場合には、特開昭61−22048号記載のペルフルオロアルキル基を含有する構造が好適に使用される。更に、日本接着協会誌vol.20、No.7、300〜308ページ(1984年)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することができる。
【0127】
これらの重合性化合物について、その構造、単独使用か併用か、添加量等の使用方法の詳細は、感光性樹脂組成物の最終的な性能設計にあわせて任意に設定できる。例えば、次のような観点から選択される。
感度の点では1分子あたりの不飽和基含量が多い構造が好ましく、多くの場合、2官能以上が好ましい。また、硬化膜の強度を高くするためには、3官能以上のものがよく、更に、異なる官能数・異なる重合性基(例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン系化合物、ビニルエーテル系化合物)のものを併用することで、感度と強度の両方を調節する方法も有効である。
また、感光性樹脂組成物に含有される他の成分(例えば、光重合開始剤、着色剤(顔料、染料)等、バインダーポリマー等)との相溶性、分散性に対しても、重合性化合物の選択・使用法は重要な要因であり、例えば、低純度化合物の使用や、2種以上の併用により相溶性を向上させうることがある。また、支持体などの硬質表面との密着性を向上させる目的で特定の構造を選択することもあり得る。
【0128】
本発明の感光性樹脂組成物の全固形分中における重合性化合物の含有量(2種以上の場合は総含有量)としては特に限定はないが、本発明の効果をより効果的に得る観点からは、10〜80質量%が好ましく、15〜75質量%がより好ましく、20〜60質量%が特に好ましい。
【0129】
<光重合開始剤>
本発明の感光性樹脂組成物は光重合開始剤を含有する。
光重合開始剤としては、上記の光重合性化合物を重合させ得るものであれば、特に限定されないが、特性、開始効率、吸収波長、入手性、コスト等の観点で選ばれるのが好ましい。
【0130】
光重合開始剤としては、例えば、ハロメチルオキサジアゾール化合物及びハロメチル−s−トリアジン化合物から選択される少なくとも一つの活性ハロゲン化合物、3−アリール置換クマリン化合物、ロフィン2量体、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、オキシム系化合物、等が挙げられる。中でも、遮光性カラーフィルタの剥がれ(特に、構造のある基板上に遮光性カラーフィルタを形成したときの剥がれ)をより抑制する観点等から、オキシム系化合物が好ましい。
【0131】
前記オキシム系化合物(以下、「オキシム系光重合開始剤」ともいう)としては特に限定はなく、例えば、特開2000−80068号公報、WO−02/100903A1、特開2001−233842号公報などに記載のオキシム系化合物を用いることができる。
具体的な例としては、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−ブタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−ペンタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−ヘキサンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−ヘプタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−オクタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(メチルフェニルチオ)フェニル]−1,2−ブタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(エチルフェニルチオ)フェニル]−1,2−ブタンジオン、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(ブチルフェニルチオ)フェニル]−1,2−ブタンジオン、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−メチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−プロプル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(2−エチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(2−ブチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノンなどが挙げられる。但し、これらに限定されない。
【0132】
これらのうち、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−オクタンジオン、1−(O−アセチルオキシム)−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン、が特に好ましい。このようなオキシム系光重合性開始剤としては、CGI−124、CGI−242(以上、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)が挙げられる。
【0133】
これら光重合開始剤には、増感剤や光安定剤を併用することができる。
その具体例として、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、9−フルオレノン、2−クロロ−9−フルオレノン、2−メチル−9−フルオレノン、9−アントロン、2−ブロモ−9−アントロン、2−エチル−9−アントロン、9,10−アントラキノン、2−エチル−9,10−アントラキノン、2−t−ブチル−9,10−アントラキノン、2,6−ジクロロ−9,10−アントラキノン、キサントン、2−メチルキサントン、2−メトキシキサントン、2−エトキシキサントン、チオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、アクリドン、10−ブチル−2−クロロアクリドン、ベンジル、ジベンジルアセトン、p−(ジメチルアミノ)フェニルスチリルケトン、p−(ジメチルアミノ)フェニル−p−メチルスチリルケトン、ベンゾフェノン、p−(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(又はミヒラーケトン)、p−(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ベンゾアントロン等や特公昭51−48516号公報記載のベンゾチアゾール系化合物等や、チヌビン1130、同400等が挙げられる。
【0134】
また、本発明の感光性樹脂組成物には、上述の光重合開始剤のほかに他の公知の開始剤を使用してもよい。
具体的には、米国特許第2,367,660号明細書に開示されているビシナールポリケトルアルドニル化合物、米国特許第2,367,661号及び第2,367,670号明細書に開示されているα−カルボニル化合物、米国特許第2,448,828号明細書に開示されているアシロインエーテル、米国特許第2,722,512号明細書に開示されているα−炭化水素で置換された芳香族アシロイン化合物、米国特許第3,046,127号及び第2,951,758号明細書に開示されている多核キノン化合物、米国特許第3,549,367号明細書に開示されているトリアリルイミダゾールダイマー/p−アミノフェニルケトンの組合せ、特公昭51−48516号公報に開示されているベンゾチアゾール系化合物/トリハロメチール−s−トリアジン系化合物、等を挙げることができる。
【0135】
本発明の感光性樹脂組成物は光重合開始剤を1種のみ含有しても2種以上を含有してもよい。
本発明の感光性樹脂組成物の全固形分中における光重合開始剤の含有量(2種以上の場合は総含有量)は、本発明による効果をより効果的に得る観点からは、3〜20質量%が好ましく、4〜19質量%がより好ましく、5〜18質量%が特に好ましい。
【0136】
<その他の成分>
(増感剤)
本発明の感光性樹脂組成物は増感剤を含有してもよい。
前記増感剤としては、前述の光重合開始剤に対し、電子移動機構又はエネルギー移動機構で増感させるものが好ましい。
【0137】
前記増感剤としては、以下に列挙する化合物類に属しており、且つ、300nm〜450nmの波長領域に吸収波長を有するものが挙げられる。
即ち、例えば、多核芳香族類(例えば、フェナントレン、アントラセン、ピレン、ペリレン、トリフェニレン、9,10−ジアルコキシアントラセン)、キサンテン類、チオキサントン類、シアニン類、メロシアニン類、フタロシアニン類、チアジン類、アクリジン類、アントラキノン類、スクアリウム類(例えば、スクアリウム)、アクリジンオレンジ、クマリン類、ケトクマリン、フェノチアジン類、フェナジン類、スチリルベンゼン類、アゾ化合物、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、ジスチリルベンゼン類、カルバゾール類、ポルフィリン、スピロ化合物、キナクリドン、インジゴ、スチリル、ピリリウム化合物、ピロメテン化合物、ピラゾロトリアゾール化合物、ベンゾチアゾール化合物、バルビツール酸誘導体、チオバルビツール酸誘導体、アセトフェノン、ベンゾフェノン、チオキサントン、ミヒラーズケトンなどの芳香族ケトン化合物、N−アリールオキサゾリジノンなどのヘテロ環化合物などが挙げられる。
【0138】
本発明の感光性樹脂組成物が増感剤を含有する場合、感光性樹脂組成物中における増感剤の含有量は、深部への光吸収効率と開始分解効率の観点から、固形分換算で、0.1〜20質量%であることが好ましく、0.5〜15質量%がより好ましい。
【0139】
(共増感剤)
本発明の感光性樹脂組成物は共増感剤を含有してもよい。
前記共増感剤は、前記光重合開始剤や前記増感剤の活性放射線に対する感度を一層向上させる、或いは、酸素による光重合性化合物の重合阻害を抑制する等の作用を有する。
【0140】
このような共増感剤の例としては、アミン類(例えば、M.R.Sanderら著「Journal of Polymer Society」第10巻3173頁(1972)、特公昭44−20189号公報、特開昭51−82102号公報、特開昭52−134692号公報、特開昭59−138205号公報、特開昭60−84305号公報、特開昭62−18537号公報、特開昭64−33104号公報、Research Disclosure 33825号記載の化合物等が挙げられ、具体的には、トリエタノールアミン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、p−ホルミルジメチルアニリン、p−メチルチオジメチルアニリン等)、
【0141】
共増感剤の別の例としては、チオール及びスルフィド類(例えば、特開昭53−702号公報、特公昭55−500806号公報、特開平5−142772号公報記載のチオール化合物、特開昭56−75643号公報のジスルフィド化合物等が挙げられ、具体的には、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプト−4(3H)−キナゾリン、β−メルカプトナフタレン等)、
【0142】
また、共増感剤の別の例としては、アミノ酸化合物(例、N−フェニルグリシン等)、特公昭48−42965号公報記載の有機金属化合物(例、トリブチル錫アセテート等)、特公昭55−34414号公報記載の水素供与体、特開平6−308727号公報記載のイオウ化合物(例、トリチアン等)等が挙げられる。
【0143】
本発明の感光性樹脂組成物が共増感剤を含有する場合、該共増感剤の含有量は、重合成長速度と連鎖移動のバランスによる硬化速度の向上の観点から、感光性樹脂組成物の全固形分の質量に対し、0.1〜30質量%の範囲が好ましく、1〜25質量%の範囲がより好ましく、0.5〜20質量%の範囲が更に好ましい。
【0144】
(熱重合防止剤)
本発明の感光性樹脂組成物においては、組成物の製造中或いは保存中において、光重合性化合物の不要な熱重合を阻止するために少量の熱重合防止剤を添加することができる。
本発明に用いうる熱重合防止剤としては、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、t−ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、N−ニトロソフェニルヒドロキシアミン第一セリウム塩等が挙げられる。
【0145】
また必要に応じて、酸素による重合阻害を防止するためにベヘン酸やベヘン酸アミドのような高級脂肪酸誘導体等を添加して、塗布後の乾燥の過程で塗布膜の表面に偏在させてもよい。
【0146】
(密着向上剤)
本発明の感光性樹脂組成物においては、支持体などの硬質表面との密着性を向上させるために、密着向上剤を添加することができる。密着向上剤としては、シラン系カップリング剤、チタンカップリング剤等が挙げられる。
【0147】
更に、本発明の感光性樹脂組成物に対しては、硬化皮膜の物性を改良するために無機充填剤や、可塑剤、感脂化剤等の公知の添加剤を加えてもよい。
【0148】
本発明の感光性樹脂組成物には、必要に応じて連鎖移動剤、塗布の均一性を向上させるためのフッ素系界面活性剤やポリオキシエチレンアルキルエーテルのようなノニオン系界面活性剤、アゾ系化合物や過酸化物系化合物などの熱重合開始剤、熱重合成分、アルコキシベンゾフェノン等の紫外線吸収剤、ジオクチルフタレートなどの可塑剤、低分子量有機カルボン酸などの現像性向上剤、その他充填剤、上記のアルカリ可溶性樹脂以外の高分子化合物、酸化防止剤、凝集防止剤などの各種添加物、又、膜の強度、感度を高める目的で多官能チオールやエポキシ化合物を含有することができる。
また、露光、現像後に後加熱を実施し、膜の硬化度を上げる目的で熱硬化剤を添加することができる。熱硬化剤としては、アゾ化合物、過酸化物等の熱重合開始剤、ノボラック樹脂、レゾール樹脂、エポキシ化合物、スチレン化合物等の熱硬化材料を添加することが可能である。
【0149】
前記連鎖移動剤もしくは多官能チオールなどのチオール系化合物としては、N,N−ジアルキルアミノ安息香酸アルキルエステル、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプト−1フェニルベンズイミダゾール、3−メルカプト−4−メチル−5−フェニルー1,2,4−トリアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプト−5−メトキシベンゾチアゾール、2−メルカプト−5−メトキシベンゾイミダゾール、3−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトプロピオン酸メチル、3−メルカプトプロピオン酸エチル、3−メルカプトプロピオン酸n−オクチル、3,6−ジオキサ−1,8−オクタンジチオール、ペンタエリストールテトラ(メルカプトアセテート)、ペンタエリストールテトラ(3−メルカプトプロピオネート)などを挙げることができる。
これらのチオール系化合物は単独または2種以上を混合して使用することができる。
【0150】
≪遮光性カラーフィルタ≫
本発明の遮光性カラーフィルタは、前述の本発明の感光性樹脂組成物を用いて形成されたものである。
このため、本発明の遮光性カラーフィルタは、遮光能に優れ、膜厚均一性に優れる。更に、剥がれが抑制されている。
【0151】
本発明において「遮光性カラーフィルタ」とは、黒色色材、光重合性化合物、樹脂、光重合開始剤及び溶剤を少なくとも含む感光性樹脂組成物を露光し、現像して得られた遮光性パターンをいう。本発明における「遮光性カラーフィルタ」の色は、黒、灰色等の無彩色であってもよいし、有彩色の色味が混ざった黒色、灰色等であってもよい。
なお、「遮光性カラーフィルタ」は、黒色色材、光重合性化合物、樹脂、光重合開始剤及び溶剤を少なくとも含む感光性樹脂組成物を露光し、現像して得られたものなので、遮光膜又は遮光性フィルタと言い換えてもよい。
遮光性カラーフィルタは、例えば、固体撮像素子において、受光素子形成面における受光部以外の部分を遮光する用途、受光素子形成面の反対側の面を遮光する用途、色調整用の画素(黒、灰色等の無彩色の画素であってもよいし、有彩色の色味が混ざった黒色、灰色等の画素であってもよい)としての用途、など種々の用途に好適に用いることができる。
【0152】
遮光性カラーフィルタの膜厚としては特に限定はないが、本発明による効果をより効果的に得る観点からは、0.1μm〜10μmが好ましく、0.3μm〜5.0μmがより好ましく、0.5μm〜3.0μmが特に好ましい。
遮光性カラーフィルタのパターンサイズとしては特に限定はないが、本発明による効果をより効果的に得る観点からは、1000μm以下が好ましく、500μm以下がより好ましく、300μm以下が特に好ましい。下限についても特に限定はないが1μmが好ましい。
【0153】
また、本発明の遮光性カラーフィルタの分光特性としては特に限定はないが、固体撮像素子用として求められることがある赤外域の遮光能を向上させる観点、可視域と赤外域との遮光能のバランスの観点、本発明の効果をより効果的に得る観点等から、波長1200nmにおける光学濃度(OD1200)と波長365nmにおける光学濃度(OD365)との比〔OD1200/OD365〕が、0.5以上3以下であることが好ましい。
【0154】
前記光学濃度(OD)は、(株)島津製作所製UV-3600を用い、得られた膜の透過率測定を行い、得られた透過率(%T)を下記式Bにより変換しOD値とする。
【0155】
OD値=−Log(%T/100) … 式B
【0156】
本発明では、波長λnmにおける光学濃度を、「ODλ」と表記する。
更に、可視域と赤外域との遮光能のバランスの観点、及び本発明の効果をより効果的に得る観点より、遮光性カラーフィルタの光学濃度としては、以下の条件が好適である。
即ち、前記〔OD1200/OD365〕は、0.5以上2.5以下がより好ましく、0.7以上2.5以下が特に好ましい。
前記遮光性カラーフィルタの波長1200nmにおける光学濃度(OD1200)は、1.5以上10以下であることが好ましく、2以上10以下であることがより好ましい。
前記遮光性カラーフィルタの波長365nmにおける光学濃度(OD365)は、1以上7以下であることが好ましく、2以上6以下であることがより好ましい。
前記遮光性カラーフィルタの、900nm〜1300nmの波長領域における光学濃度は、2以上10以下であることが好ましく、2以上9以下であることがより好ましく、2以上8以下であることが特に好ましい。
前記遮光性カラーフィルタの比〔OD900/OD365〕は、0.5以上2.5以下であることが好ましく、1.1以上2.5以下であることがより好ましい。
前記遮光性カラーフィルタの比〔OD1100/OD365〕は、0.4以上2.5以下であることが好ましく、0.6以上2.5以下であることがより好ましい。
前記遮光性カラーフィルタの比〔OD1300/OD365〕は、0.4以上2.5以下であることが好ましく、0.5以上2.5以下であることがより好ましい。
【0157】
本発明の遮光性カラーフィルタは、例えば、CCDやCMOS等の固体撮像素子に好適に用いることができ、特に、100万画素を超えるようなCCDやCMOS等の固体撮像素子に好適である。
【0158】
≪遮光性カラーフィルタの製造方法≫
上記で説明した本発明の遮光性カラーフィルタを形成する方法については特に限定はないが、例えば、支持体上に感光性樹脂組成物を塗布して感光性層を形成する工程(以下、適宜「感光性層形成工程」と略称する。)と、前記感光性層をパターン状に露光する工程(以下、適宜「露光工程」と略称する。)と、露光後の前記感光性層を現像して着色パターンを形成する工程(以下、適宜「現像工程」と略称する。)と、を含んで構成される。
以下、本発明の遮光性カラーフィルタの製造方法における各工程について説明する。
【0159】
<感光性層形成工程>
感光性層形成工程では、支持体上に、本発明の感光性樹脂組成物を塗布して感光性層を形成する。
【0160】
本工程に用いうる支持体としては、例えば、固体撮像素子等に用いられる光電変換素子基板、例えばシリコン基板(シリコンウエハ)等や、相補性金属酸化膜半導体(CMOS)等が挙げられる。
また、これらの支持体上には、必要により、上部の層との密着改良、物質の拡散防止或いは基板表面の平坦化のために下塗り層を設けてもよい。
本発明の大サイズの塗布均一性の効果をより効果的に得る観点からは、前記支持体の面積は広い方が好ましい。具体的には、前記支持体の面積は、0.017m以上であることが好ましく、0.03m以上であることがより好ましく、0.049m以上であることが特に好ましい。前記支持体の面積の上限には特に限定はないが、0.20mが好ましい。
支持体として、シリコンウエハを用いる場合、直径150mm以上のシリコンウエハが好ましく、直径200mm以上のシリコンウエハがより好ましく、直径250mm以上のシリコンウエハが特に好ましい。前記シリコンウエハの直径の上限には特に限定はないが、500mmが好ましい。
【0161】
本発明の遮光性カラーフィルタ及びその製造方法においては、支持体として、構造のある基板(即ち、パターン構造物が形成された基板)を用いた場合に、本発明による剥がれ抑制の効果がより効果的に奏される。
前記パターン構造物としては、薄膜トランジスタ、光電変換素子、パッシベーション膜等の各種のパターン構造物を挙げることができる。また、前記パターン構造物としては、本発明において形成しようとする遮光性カラーフィルタに先立って、既に基板上に設けられている着色パターン(例えば、赤色パターン、緑色パターン、青色パターン、透明パターン等)であってもよい。
【0162】
支持体上への本発明の感光性樹脂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、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。
【0163】
遮光性カラーフィルタを製造する際には、感光性樹脂組成物の塗布膜厚(乾燥後)としては、解像度と現像性の観点から、0.35μm〜3.0μmが好ましく、0.50μm〜2.5μmがより好ましい。
【0164】
支持体上に塗布された感光性樹脂組成物は、通常、70℃〜130℃で2分〜4分程度の条件下で乾燥され、感光性層が形成される。
【0165】
<露光工程>
露光工程では、前記感光性層形成工程において形成された感光性層を、例えばマスクを介して、パターン状に露光して硬化させる(マスクを介して露光する場合には、光照射された塗布膜部分だけを硬化させる)。
露光は放射線の照射により行うことが好ましく、露光に際して用いることができる放射線としては、特に、g線、h線、i線等の紫外線が好ましく用いられ、高圧水銀灯がより好まれる。照射強度は5mJ〜3000mJが好ましく10mJ〜2000mJがより好ましく、10mJ〜1000mJが最も好ましい。
【0166】
<現像工程>
露光工程に次いで、露光後の感光性層を例えばアルカリ現像処理により現像してパターンを形成する(現像工程)。
現像工程では、露光工程における光未照射部分をアルカリ水溶液に溶出させる。これにより、光照射部分だけが残る。
現像液としては、下地の回路などにダメージを起さない点で、有機アルカリ現像液が望ましい。現像温度としては通常20℃〜30℃であり、現像時間は20〜240秒である。
【0167】
現像液に用いるアルカリとしては、例えば、アンモニア水、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ−[5、4、0]−7−ウンデセンなどの有機アルカリ性化合物を濃度が0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜1質量%となるように純水で希釈したアルカリ性水溶液が使用される。なお、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合には、一般に現像後純水で洗浄(リンス)する。
【0168】
なお、本発明の遮光性カラーフィルタの製造方法においては、上述した、感光性層形成工程、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を加熱及び/又は露光により硬化する硬化工程を含んでいてもよい。
【0169】
≪固体撮像素子≫
本発明の固体撮像素子は既述の本発明の遮光性カラーフィルタを備えて構成される。
本発明の固体撮像素子は、遮光能に優れ、膜厚均一性に優れた本発明の遮光性カラーフィルタが備えられているため、ノイズが低減され、色再現性に優れる。
本発明の固体撮像素子の構成としては、本発明の遮光性カラーフィルタが備えられた構成であり、固体撮像素子として機能する構成であれば特に限定はないが、例えば、支持体上に、固体撮像素子(CCDイメージセンサー、CMOSイメージセンサー、等)の受光エリアを構成する複数のフォトダイオード及びポリシリコン等からなる受光素子を有し、支持体の受光素子形成面側(例えば、受光部以外の部分や色調整用画素部、等)又は該形成面の反対側に本発明の遮光性カラーフィルタが備えられた構成が挙げられる。
【実施例】
【0170】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。尚、特に断りのない限り、「部」「%」は質量基準である。
【0171】
<特定樹脂1〜7の合成>
(特定樹脂1の合成)
500mL三口フラスコに、ε-カプロラクトン 600.0g、2-エチル-1-ヘキサノール 22.8gを導入し、窒素を吹き込みながら、攪拌溶解した。モノブチル錫オキシド 0.1gを加え、100℃に加熱した。8時間後、ガスクロマトグラフィーにて、原料が消失したのを確認後、80℃まで冷却した。2,6-ジt-ブチル−4−メチルフェノール 0.1gを添加した後、2-メタクリロイロキシエチルイソシアネート 27.2gを添加した。5時間後、H-NMRにて原料が消失したのを確認後、室温まで冷却し、固体状の前駆体M1〔下記構造〕を200g得た。M1であることは、H-NMR、IR、質量分析により確認した。
【0172】
【化18】



【0173】
前駆体M1 80.0g、メタクリル酸 20.0g、ドデシルメルカプタン 2.3g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 233.3gを、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して75℃まで昇温した。これに、2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬(株)製の「V−65」)を0.2g加え、75℃にて2時間加熱攪拌を行った。2時間後、さらにV−65を0.2g加え、3時加熱攪拌の後、下記に記載の特定樹脂1の30%溶液を得た。
【0174】
(特定樹脂2〜7の合成)
特定樹脂1の合成方法と同様の合成法により、下記に記載の特定樹脂2〜7を合成した。下記表1にその組成比、水素原子を除いたグラフト鎖の原子数、重量平均分子量を示した。
【0175】
【化19】

【0176】
【化20】



【0177】
【表1】

【0178】
〔実施例1〕
<チタンブラック分散液の調製>
下記組成の混合液に対し、分散装置(ビーズミル)として、寿工業株式会社製ウルトラアペックスミルを用いて分散処理を行った。
以下では、チタンブラック分散液調製時に用いる1種類目の溶剤を「分散時溶剤1」とし、2種類目の溶剤を「分散時溶剤2」とする。
〜組成〜
・株式会社ジェムコ製チタンブラック13M−T … 300部
・DISPERBYK180(ビックケミー・ジャパン株式会社;一段目分散剤)
… 90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;分散時溶剤1)
… 540部
・3−メトキシブチルアセテート(分散時溶剤2) … 60部
【0179】
このとき、分散装置は以下の条件で運転した。
・ビーズ径:φ0.05mm
・ビーズ充填率:75体積%
・周速:8m/sec
・ポンプ供給量:10kg/hour
・冷却水:水道水
・ビーズミル環状通路内容積:0.15L
・分散処理する混合液量:5kg
【0180】
分散開始後、30分間隔(1パスの時間)で体積平均粒子径の測定を行った。
体積平均粒子径は分散時間(パス回数)とともに減少していったが、次第にその変化量が少なくなっていった。
分散時間を30分間延長したときの体積平均粒子径変化が10nm以下となった時点(即ち、体積平均粒子径の変化が10nm/パス以下となった時点;ここまでが「一段目の分散処理」である)で、分散液に以下の組成を追加した。
【0181】
〜組成〜
・DISPERBYK180(ビックケミー・ジャパン株式会社;二段目分散剤)
… 90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(分散時溶剤1)… 162部
・3−メトキシブチルアセテート(分散時溶剤2) … 18部
【0182】
上記組成の追加後、更に分散処理を続け、体積平均粒子径の変化が30分間あたり10nm以下になった時点で(ここまでが「二段目の分散処理」である。)チタンブラック分散液の完成とした。
以上により、チタンブラック分散液(以下、「最終のチタンブラック分散液」ともいう)を得た。
【0183】
<感光性樹脂組成物の調製>
下記組成を混合し、感光性樹脂組成物を得た。
以下では、感光性樹脂組成物調製時に用いる1種類目の溶剤を「組成物調製時溶剤1」とし、2種類目の溶剤を「組成物調製時溶剤2」とする。
〜感光性樹脂組成物の組成〜
・上記で調製した最終のチタンブラック分散液 … 40部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(下記T−1) … 8部
・オキシム系光重合開始剤(下記K−1) … 5部
・樹脂(下記J−1;重量平均分子量(Mw)及び共重合比(モル比)は下記の通りである) … 10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(組成物調製時溶剤1)
… 30部
・3−メトキシブチルアセテート(組成物調製時溶剤2) … 3部
【0184】
【化21】

【0185】
<遮光性カラーフィルタの作製>
(パターン構造物付き基板の作製)
市販品の直径200mmのシリコンウエハに、日立化成工業株式会社製SR7200を塗布して塗布膜を形成し、得られた塗布膜をパターン露光し、現像し、200℃で30分間加熱処理してパターン構造物を形成した。
以上により、高さ15μm、パターンサイズ300μm×300μmのパターン構造物が規則的に配列された、パターン構造物付き基板を得た。
【0186】
(遮光性カラーフィルタの作製)
上記パターン構造物付き基板のパターン構造物形成面側に、上記で得られた感光性樹脂組成物をスピンコート法で塗布し、その後ホットプレート上で120℃で2分間加熱して感光性層を得た。
次いで、得られた感光性層に対し、i線ステッパーを用い、上記で作製したパターン構造物と一致するように(即ち、上記で作製したパターン構造物と同じパターンサイズとなるように)、露光を行った。ここで、感光性層の露光は、露光量50mJ/cmによる露光箇所と、露光量200mJ/cmによる露光箇所と、に分けて行った。
前記露光後の遮光膜に対し、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド0.3%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗し、膜厚2.0μmの遮光性カラーフィルタを得た。
なお、遮光性カラーフィルタは、前記パターン構造物の上に形成した。即ち、遮光性カラーフィルタは、前記パターン構造物と同じパターンサイズとし、かつ、前記パターン構造物と同じ位置に形成することにより、前記パターン構造物上に重なるようにした。
【0187】
<評価>
上記で得られた感光性樹脂組成物及び遮光性カラーフィルタについて、以下の評価を行った。
評価結果を下記表2に示す。
【0188】
(塗布均一性の評価)
市販品の直径300mmのシリコンウエハに、上記で得られた感光性樹脂組成物をスピンコート法で塗布し、その後ホットプレート上で120℃で2分間加熱して感光性層(遮光膜)を得た。
得られた感光性層(遮光膜)の膜厚を、アルバックイーエス株式会社製触針式表面形状測定器Dektak 6Mを用いて測定した。
得られた測定値を用い、下記式(C)により膜厚均一性を算出し、塗布均一性の評価を行った。
下記膜厚均一性の値が小さい程、塗布均一性に優れている。
【0189】
膜厚均一性(%)=(|ウエハ中心の膜厚−ウエハ中心から13.5cm離れた箇所の膜厚|/ウエハ中心の膜厚)×100 … 式(C)
【0190】
(遮光性カラーフィルタの剥がれの評価)
得られた遮光性カラーフィルタについて、光学顕微鏡観察(倍率1000倍)により剥がれの有無を観察し、下記評価基準に従って遮光性カラーフィルタの剥がれの評価を行った。
〜評価基準〜
A … 露光量50mJ/cmで形成された箇所に剥がれが無い。
B … 露光量50mJ/cmで形成された箇所には剥がれがあるが、露光量200mJ/cmで形成された箇所には剥がれが無い。
C … 露光量50mJ/cmで形成された箇所、及び露光量200mJ/cmで形成された箇所のいずれにおいても剥がれがある。
【0191】
(経時安定性)
まず、上記感光性樹脂組成物をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで500倍希釈し、希釈液の吸光度を測定し、吸光度(i)とした。
次に、上記感光性樹脂組成物を室温で1ヶ月静置した。
1ヶ月静置後、液面から2cmまでの感光性樹脂組成物をサンプリングした。サンプリングした感光性樹脂組成物を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで500倍希釈し、希釈液の吸光度を測定し、吸光度(ii)とした。
前記吸光度(i)及び前記吸光度(ii)から、1ヶ月静置前後における吸光度の変化率を求め、下記評価基準に従って経時安定性(保存安定性)を評価した。
【0192】
〜評価基準〜
A … 吸光度の変化率が3%未満であった。
B … 吸光度の変化率が3%以上10%未満であった。
C … 吸光度の変化率が10%以上であった。
【0193】
〔実施例2、3、6〜18〕
分散時溶剤1の種類、分散時溶剤2の種類、分散剤の種類、組成物調製時溶剤1の種類、組成物調製時溶剤2の種類、及び光重合開始剤の種類を、下記表2に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を作製した。
得られた感光性樹脂組成物を用い、実施例1と同様にしてパターン構造物付きウエハ上に遮光性カラーフィルタを作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を下記表2に示す。
【0194】
〔実施例4〕
組成物調製時溶剤2を用いず、組成物調製時溶剤1の量を33部に変更したこと以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を作製した。
得られた感光性樹脂組成物を用い、実施例1と同様にしてパターン構造物付きウエハ上に遮光性カラーフィルタを作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を下記表2に示す。
【0195】
〔実施例5〕
一段目の分散処理において、分散時溶剤2を用いず、かつ分散時溶剤1の量を600部に変更したこと、及び、二段目の分散処理において、分散時溶剤2を用いず、かつ分散時溶剤1の量を180部に変更したこと以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を作製した。
得られた感光性樹脂組成物を用い、実施例1と同様にしてパターン構造物付きウエハ上に遮光性カラーフィルタを作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を下記表2に示す。
【0196】
〔比較例1〕
一段目の分散処理において、分散時溶剤2を用いず、かつ分散時溶剤1の量を600部に変更したこと、二段目の分散処理において、分散時溶剤2を用いず、かつ分散時溶剤1の量を180部に変更したこと、及び、感光性樹脂組成物の調製において、組成物調製時溶剤2を用いず、かつ組成物調製時溶剤1の量を33部に変更したこと以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を作製した。
得られた感光性樹脂組成物を用い、実施例1と同様にしてパターン構造物付きウエハ上に遮光性カラーフィルタを作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を下記表2に示す。
【0197】
〔比較例2〕
一段目の分散処理において、一段目分散剤の量を180部、分散時溶剤1の量を702部、分散時溶剤2の量を78部、にそれぞれ変更したこと、及び、二段目の分散処理を行わなかったこと以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を作製した。
得られた感光性樹脂組成物を用い、実施例1と同様にしてパターン構造物付きウエハ上に遮光性カラーフィルタを作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を下記表2に示す。
【0198】
〔比較例3〕
一段目の分散処理において、一段目分散剤の量を180部、分散時溶剤1の量を780部、にそれぞれ変更し、分散時溶剤2を用いなかったこと、二段目の分散処理を行わなかったこと、及び、感光性樹脂組成物の調製において組成物調製時溶剤2を用いずかつ組成物調製時溶剤1の量を33部に変更したこと以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を作製した。
【0199】
下記表2中、特定樹脂1〜特定樹脂7は、前記で合成した樹脂である。
下記表2中、「化合物(VI)」は、下記トリアジン系光重合開始剤(化合物(VI))である。
下記表2中、「IRG369」は、下記アミノアルキルフェノン系光重合開始剤(イルガキュア369)である。
下記表2中、「K−2」は、既述のK−2で表されるオキシム系光重合開始剤である。

【0200】
【化22】

【0201】
【表2】

【0202】
〜表2の説明〜
・「PGMEA」はプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを表し、「PGME」はプロピレングリコールモノメチルエーテルを表す。
【0203】
表2に示すように、多段分散処理により、特定の溶剤成分を含む感光性樹脂組成物を調製した実施例1〜18では、大サイズのウエハ上に塗布した場合においても塗布均一性が良好であった。また、この実施例1〜18では、構造のある基板上に遮光性カラーフィルタを作製した場合における該遮光性カラーフィルタの剥がれが抑制されていた。更に、この実施例1〜18では、感光性樹脂組成物の経時安定性も優れていた。
【0204】
以上の実施例では、支持体としてパターン構造物付き基板(ウエハ)を用いた例について説明したが、支持体として、フォトダイオード等の受光素子が形成された固体撮像素子用基板を用いることで、ノイズが少なく色再現性に優れた固体撮像素子を作製することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
チタンブラックと、分散剤と、樹脂と、重合性化合物と、光重合開始剤と、プロピレングリコールアルキルエーテル系溶剤及びプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤から選択される少なくとも1種と、前記プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤以外のエステル系溶剤から選択される少なくとも1種と、を含有する感光性樹脂組成物を製造する過程で、
チタンブラック及び分散剤を含む混合液に対し、該チタンブラックの体積平均粒子径の変化が10nm/パス以下となるまで分散処理を行い、
前記分散処理して得られた分散液に、更に分散剤を添加して分散処理を行う感光性樹脂組成物の製造方法。
【請求項2】
前記混合液が、プロピレングリコールアルキルエーテル系溶剤及びプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート系溶剤から選択される少なくとも1種を含む請求項1に記載の感光性樹脂組成物の製造方法。
【請求項3】
前記エステル系溶剤が、カルボン酸エステル系溶剤である請求項1又は請求項2に記載の感光性樹脂組成物の製造方法。
【請求項4】
前記光重合開始剤が、オキシム系光重合開始剤である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物の製造方法。
【請求項5】
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物の製造方法によって製造された感光性樹脂組成物。
【請求項6】
固体撮像素子用の遮光性カラーフィルタの形成に用いられる請求項5に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項7】
支持体上に、請求項5又は請求項6に記載の感光性樹脂組成物を塗布して感光性層を形成する工程と、
前記感光性層をパターン状に露光する工程と、
露光後の前記感光性層を現像して着色パターンを形成する工程と、
を有する遮光性カラーフィルタの製造方法。
【請求項8】
請求項7に記載の遮光性カラーフィルタの製造方法によって製造された遮光性カラーフィルタ。
【請求項9】
請求項8に記載の遮光性カラーフィルタを備えた固体撮像素子。

【公開番号】特開2010−197511(P2010−197511A)
【公開日】平成22年9月9日(2010.9.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−39931(P2009−39931)
【出願日】平成21年2月23日(2009.2.23)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】