WO2017175545A1 - 組成物、膜、硬化膜、光学センサおよび膜の製造方法 - Google Patents

組成物、膜、硬化膜、光学センサおよび膜の製造方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a composition, a film, a cured film, an optical sensor, and a film manufacturing method.
  • Patent Document 1 discloses that at least one of a polymerizable hydrocarbon monomer and a polymerizable hydrocarbon polymer, a porosity is 30% by volume or more and 99% by volume or less, and an average primary particle size is 0.
  • the photosensitive composition containing the hollow particle and photoinitiator which are 0.1 micrometer or more and 20 micrometers or less is described.
  • Patent Document 2 discloses a method for synthesizing spherical porous titanium oxide nanoparticles comprising a step of reacting titanium isopropoxide and carboxylic acid in a supercritical fluid, wherein the supercritical fluid is supercritical methanol, Describes a method for synthesizing spherical porous titanium oxide nanoparticles which are formic acid, acetic acid, benzoic acid, orthophthalic acid, fumaric acid or maleic acid.
  • methanol is added with titanium isopropoxide, tetrachloroauric acid tetrahydrate or gold acetate, and at least one selected from formic acid, acetic acid, benzoic acid and orthophthalic acid.
  • a step of preparing a solution, and a step of heating the methanol solution at a temperature at which methanol becomes supercritical methanol, wherein the temperature rising rate during heating is 20 ° C./min or less, and Au doped with Au atoms A method for synthesizing doped spherical porous anatase titanium oxide nanoparticles is described.
  • JP 2011-75786 A International Publication WO2013-61621 Japanese Patent Laying-Open No. 2015-164881
  • the film using the composition containing resin and particles can be used as an optical sensor using a semiconductor as a white film.
  • a shielding film having a shielding degree capable of concealing the optical sensor is required although the film is a thin film.
  • the film needs to have a whiteness of L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 of 35 or more. Therefore, in order to make the shielding degree appropriate, it is required to be a film having L * of 35 or more.
  • L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 (International Commission on Illumination) when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed is 35 or more. And providing a composition having excellent liquid-time stability.
  • a film using a composition containing particles and a resin using hollow particles and porous particles described in Patent Documents 1 to 3 has a thickness of 3 It has been found that further improvement is required for at least one of L * and liquid aging stability in the L * a * b * color system of CIE 1976 when a 0.0 ⁇ m film is formed.
  • the inventor has found that the above problem can be solved by adopting the following configuration, and has completed the present invention.
  • the present invention and preferred configurations of the present invention are as follows.
  • Inorganic particles include at least one of hollow inorganic particles, solid inorganic particles and porous inorganic particles, The composition whose refractive index with respect to the light of wavelength 589nm of the inorganic substance contained in an inorganic particle is 1.65 or more.
  • the composition according to [1], wherein the composition is a curable composition.
  • the composition according to [1] or [2], wherein the inorganic particles include hollow inorganic particles or porous inorganic particles.
  • composition according to any one of [1] to [4], wherein the inorganic particles are white pigments.
  • the inorganic particles include titanium oxide.
  • the inorganic particles have an average particle size of 100 to 1000 nm.
  • the content of the inorganic particles is 25 to 75% by mass with respect to the total solid content of the composition.
  • the resin is an alkali-soluble resin.
  • the resin is a polysiloxane resin.
  • composition according to any one of [1] to [11], wherein the composition further comprises at least one of a curable compound and a polymerization initiator.
  • the inorganic particles include at least one of hollow inorganic particles, solid inorganic particles and porous inorganic particles,
  • membrane whose refractive index with respect to the light of wavelength 589nm of the inorganic substance contained in an inorganic particle is 1.65 or more.
  • [21] The film according to any one of [17] to [20], having a thickness of 10 ⁇ m or less.
  • a cured film obtained by curing the film according to any one of [17] to [21].
  • An optical sensor having the cured film according to [22].
  • a composition in which L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed is 35 or more and liquid stability with time is excellent. it can.
  • membrane can be provided.
  • 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.
  • substitution and unsubstituted includes the group (atomic group) which has a substituent with the group (atomic group) which does not have a substituent.
  • the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
  • “(Meth) acrylate” represents acrylate and methacrylate
  • “(meth) acryl” represents acryl and methacryl
  • “(meth) acryloyl” represents acryloyl and methacryloyl.
  • exposure includes not only exposure using light but also drawing using particle beams such as electron beams and ion beams.
  • the light used for exposure includes an active ray or radiation such as an emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by an excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV), X-rays, and electron beams.
  • a weight average molecular weight and a number average molecular weight are defined as a polystyrene conversion value measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) are, for example, HLC-8220 (manufactured by Tosoh Corp.) and TSKgel Super AWM-H (manufactured by Tosoh Corp., 6.0 mm (inner diameter)) as a column.
  • ⁇ 15.0 cm) can be determined by using a 10 mmol / L lithium bromide NMP (N-methylpyrrolidinone) solution as the eluent.
  • composition of the present invention includes inorganic particles and a resin, Inorganic particles include at least one of hollow inorganic particles, solid inorganic particles and porous inorganic particles,
  • the refractive index of the inorganic substance contained in the inorganic particles with respect to light having a wavelength of 589 nm is 1.65 or more.
  • inorganic particles containing an inorganic material having a refractive index of 1.65 or more with respect to light having a wavelength of 589 nm whiteness can be improved along with improvement in reflectivity on the particle surface, and a film having a thickness of 3.0 ⁇ m It is easy to control L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 to be 35 or more.
  • Hollow inorganic particles, solid inorganic particles and porous inorganic particles have a smaller bulk specific gravity (apparent density) than inorganic particles having a uniform composition, and therefore, in the composition of inorganic particles containing an inorganic substance having a refractive index of 1.65 or more.
  • “hollow particle” means a particle having a structure having a cavity inside and having a cavity surrounded by an outer shell.
  • a hollow inorganic particle is a hollow particle and means a particle containing an inorganic substance.
  • “Solid particles” are particles having a core (also referred to as inner core) and a shell layer (also referred to as outer shell), preferably the density of the shell layer constituting the particles is the density of the core constituting the particles Refers to larger particles.
  • “Solid inorganic particles” refers to solid particles that contain an inorganic substance.
  • the solid inorganic particles may be organic or inorganic in the core, but the core is preferably organic and the shell is preferably inorganic.
  • Porous particles refers to particles that are porous with many cavities. The porous particles are preferably particles in which the primary particles have many cavities.
  • Porous inorganic particles refers to particles that are porous particles and contain an inorganic substance.
  • the composition of the present invention is preferably a curable composition.
  • the “curable composition” refers to a composition containing a curable compound described later.
  • the curable composition may be a photocurable composition or a thermosetting composition. Details of the characteristics of the composition of the present invention will be described.
  • L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 is 35 or more, and 35 to 75 Is preferred.
  • L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 is 75 or less, light transmission is increased, and sufficient light is passed to drive the optical sensor to detect a change in the amount of received light.
  • a shielding film is preferable.
  • the lower limit of L * in the CIE 1976 L * a * b * color system is more preferably 50 or more, and particularly preferably 60 or more. preferable.
  • the value of L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 is a value measured by the method described in Examples described later.
  • a * in the L * a * b * color system of CIE 1976 is preferably ⁇ 30 to 30, and ⁇ 20 to 20 Is more preferable, and ⁇ 10 to 10 is particularly preferable.
  • b * in the L * a * b * color system of CIE 1976 is preferably ⁇ 35 to 30, and ⁇ 33 to 10 Is more preferable, and ⁇ 30 to 0 is particularly preferable.
  • the composition of the present invention preferably has a solid content sedimentation rate of 10% by mass or less when centrifuged at room temperature (25 ° C.) under conditions of 3500 rpm (revolutions per minute) for 47 minutes. The mass% or less is more preferable.
  • a method for lowering the solid content sedimentation rate of the composition a method for increasing the viscosity of the composition, a method for lowering the solid content concentration of the composition, or increasing the dispersibility of the solid content (preferably particles) in the composition. Examples thereof include a method, a method of reducing the particle density, and a method of reducing the particle diameter of the particles.
  • Solid content means “solid content before centrifugation” described below, unless otherwise specified.
  • the solid content sedimentation rate is a percentage obtained by dividing the difference between “solid content after centrifugation” and “solid content before centrifugation” described below by “solid content before centrifugation” multiplied by 100. is there.
  • the solid content concentration of the composition is preferably 20 to 75% by mass.
  • the upper limit is more preferably 60% by mass or less.
  • the lower limit is more preferably 30% by mass or more.
  • composition of the composition will be described in detail.
  • the composition of the present invention includes inorganic particles, the inorganic particles include at least one of hollow inorganic particles, solid inorganic particles, and porous inorganic particles, and the refractive index of the inorganic substance contained in the inorganic particles with respect to light having a wavelength of 589 nm. Is 1.65 or more.
  • the average particle diameter of the inorganic particles is 100 to 1000 nm, and it is easy to control L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed to 35 to 75. From the viewpoint, it is preferable.
  • the average particle diameter of the inorganic particles is more preferably from 100 to 800 nm, particularly preferably from 150 to 600 nm.
  • the inorganic particles are preferably circular particles in an image obtained by photographing with a transmission electron microscope (TEM) (hereinafter also referred to as “TEM image”).
  • TEM image transmission electron microscope
  • the inorganic particles may not be strictly circular particles but may be particles having a major axis and a minor axis.
  • the particles having a major axis and a minor axis are preferably rod-shaped particles or elliptical particles in the TEM image.
  • the “major axis of the particle” means the longest diameter of the particle observed from the TEM image of the particle.
  • “Small axis of particle” refers to the shortest diameter of a particle observed from a TEM image of the particle.
  • the major axis of the particles can be, for example, an average major axis length of 50 to 150 nm, and the minor axis of the particles can be, for example, an average minor axis length of 5 to 50 nm.
  • the composition of the present invention preferably contains 30 to 60% by mass of inorganic particles having an average particle size of 100 to 1000 nm, and 35 to 50% by mass of inorganic particles having an average particle size of 100 to 1000 nm. It is more preferable to contain in the ratio.
  • L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed is 35 to 75. It is easy to provide a composition that is easily controlled and has excellent liquid aging stability.
  • the particle diameter of the inorganic particles including at least one of hollow inorganic particles, solid inorganic particles, and porous inorganic particles is obtained by the following method.
  • the particle diameter of the inorganic particles can be determined by observing the powder inorganic particles with a transmission electron microscope and observing the portion where the inorganic particles are not aggregated.
  • the particle size distribution of the inorganic particles is an image obtained using an image processing device after photographing hollow inorganic particles, solid inorganic particles, or porous inorganic particles, which are aggregates of primary particles, using a transmission electron microscope. To measure the particle size distribution.
  • the average particle diameter of the hollow inorganic particles, solid inorganic particles, or porous inorganic particles is the average particle diameter based on the arithmetic average diameter based on the number calculated from the particle size distribution.
  • the particle size distribution can be measured using an electron microscope (H-7000) manufactured by Hitachi, Ltd. as a transmission electron microscope and a Luzex AP manufactured by Nireco Co., Ltd. as an image processing apparatus.
  • the true specific gravity of the inorganic particles is preferably 1.0 to 6.0 g / cm 3 .
  • Lower limit, 2.5 g / cm 3 or more, more preferably, 3.0 g / cm 3 or more is more preferable.
  • the upper limit is more preferably 4.5 g / cm 3 or less. As the true specific gravity of the inorganic particles is smaller than the upper limit of the preferred range, the particles are less likely to settle in the composition, and the liquid aging stability, pattern shape and defects can be improved more effectively.
  • the proportion of inorganic particles having a true specific gravity of 2.5 g / cm 3 or more (preferably 3.0 g / cm 3 or more) in the total amount of inorganic particles is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more. preferable.
  • the upper limit may be 100% by mass or 99% by mass or less.
  • the refractive index with respect to the light of wavelength 589nm of the inorganic substance contained in an inorganic particle is 1.65 or more.
  • the refractive index of the inorganic substance contained in the inorganic particles with respect to light having a wavelength of 589 nm is preferably 1.8 or more, more preferably 1.8 to 2.8, and 1.90 to 2.80. Is particularly preferred, with 2.10-2.75 being more preferred, and 2.50-2.75 being most preferred.
  • the refractive index of the inorganic substance contained in the inorganic particles with respect to light having a wavelength of 589 nm is 1.65 or more
  • the refractive index of the inorganic substance contained in the inorganic particles can be obtained by a method for measuring the refractive index of the following particles. First, using a dispersant having a known refractive index and PGMEA, particles (inorganic particles) are dispersed to prepare a dispersion.
  • the prepared dispersion and a resin having a known refractive index are mixed so that the concentration in the solid content of the particles is 10% by mass, 20% by mass, 30% by mass, and 40% by mass. Is made.
  • the refractive index of the resulting film is measured using ellipsometry (Lambda Ace RE-3300 (trade name), Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.). Thereafter, the particle concentration and refractive index are plotted and extrapolated to derive the particle refractive index.
  • the refractive index of the inorganic substance contained in the inorganic particles can be measured by the above method after the inorganic particles are taken out from the composition, film or cured film by the following method.
  • a method for taking out the inorganic particles from the film for example, a film or a cured film (if it is a composition, it is applied to form a film)
  • An inorganic particle component is obtained by adding a basic solution of 2 to 6 mol / L to 10 to 30% by mass of the film or cured film, heating and refluxing for 12 hours, and filtering and washing. Further, it can also be measured by the method disclosed in ⁇ 0033> to ⁇ 0034> of JP-A-2001-233611. The contents of this publication are incorporated herein.
  • the inorganic particles are not particularly limited as long as they include at least one of hollow inorganic particles, solid inorganic particles, and porous inorganic particles.
  • Examples of the inorganic particles include conventionally known various inorganic particles. Many inorganic particles have a higher density than organic particles, and particles having a higher density are more likely to settle in the composition. Since inorganic particles including at least one of hollow inorganic particles, solid inorganic particles, and porous inorganic particles are suppressed in settling, a composition having excellent liquid aging stability can be provided.
  • the inorganic particles are preferably particles containing a metal. In the composition of the present invention, it is more preferable that the inorganic particles contain a single metal or a metal oxide.
  • inorganic particles examples include pigments, ceramic materials, magnetic materials, and other particles, and pigments are preferred.
  • the inorganic particles are preferably white pigments.
  • a white pigment as the inorganic particles, it is easy to control L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 to a preferable range when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed using the composition.
  • the white pigment includes not only pure white but also a light gray (for example, grayish white or light gray) pigment close to white.
  • White pigments tend to have a high density, and sedimentation tends to occur in the composition.
  • a white pigment of hollow inorganic particles, solid inorganic particles, or porous inorganic particles is used, it is possible to provide a composition that suppresses precipitation of the white pigment and has excellent liquid aging stability.
  • White pigments include, for example, titanium oxide, strontium titanate, barium titanate, cerium oxide, zinc oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, barium sulfate, silica, talc, mica, aluminum hydroxide, calcium silicate, silica Examples thereof include aluminum acid and zinc sulfide.
  • the white pigment is preferably particles having a titanium atom, and more preferably titanium oxide. That is, the inorganic particles preferably include titanium oxide.
  • the inorganic particles may be inorganic particles other than the white pigment.
  • examples of inorganic particles other than the white pigment include diamond, boron nitride, aluminum nitride, lanthanum oxide, and titanium nitride.
  • the titanium oxide preferably has a purity of titanium dioxide (TiO 2 ) of 70% or more, more preferably 80% or more, and still more preferably 85% or more.
  • TiO 2 titanium dioxide
  • the content of low-order titanium oxide, titanium oxynitride and the like represented by Ti n O 2n-1 (where n represents a number of 2 to 4) is preferably 30% by mass or less, The content is more preferably no more than mass%, and even more preferably no more than 15 mass%.
  • the titanium oxide may be rutile type titanium oxide or anatase type titanium oxide, but rutile type titanium oxide is preferred from the viewpoint of colorability and liquid aging stability.
  • Anatase-type titanium oxide may be baked and converted into a rutile type.
  • a cured film obtained by curing a composition using rutile-type titanium oxide has little change in color difference even when the cured film is heated, and has good colorability.
  • the rutile ratio of titanium oxide is preferably 95% or more, and more preferably 99% or more.
  • a well-known thing can be used as a rutile type titanium oxide. There are two types of production methods for rutile titanium oxide, a sulfuric acid method and a chlorine method.
  • the sulfuric acid method uses ilmenite ore or titanium slag as a raw material, dissolves this in concentrated sulfuric acid, separates iron as iron sulfate, and hydrolyzes the solution to obtain a hydroxide precipitate.
  • rutile titanium oxide is taken out by baking at a high temperature.
  • the chlorine method uses synthetic rutile and natural rutile as raw materials, reacts with chlorine gas and carbon at a high temperature of about 1000 ° C to synthesize titanium tetrachloride, and oxidizes this to produce rutile titanium oxide.
  • the rutile type titanium oxide is preferably a rutile type titanium oxide obtained by a chlorine method.
  • Titanium oxide particles having an average particle diameter of 100 to 1000 nm can scatter light and appear white, and when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed using the composition, an L * a * b * table of CIE 1976 It is easy to control L * in the color system to 35-75.
  • the preferable range of the average particle size of the titanium oxide particles is the same as the preferable range of the average particle size of the inorganic particles.
  • the pH (power of hydrogen) of titanium oxide is preferably 6-8.
  • the oil absorption (g / 100 g) of titanium oxide is preferably 10 to 60 (g / 100 g), and more preferably 10 to 40 (g / 100 g).
  • the total amount of Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiO 2 , Nb 2 O 5 , and Na 2 O is preferably 0.1% by mass or less, and 0.05% by mass or less. More preferably, it is more preferably 0.02% by mass or less, and it is particularly preferable that these are not substantially contained.
  • isotropic shapes for example, spherical shape, polyhedral shape, etc.
  • anisotropic shapes for example, needle shape, rod shape, plate shape, etc.
  • irregular shapes and the like can be mentioned.
  • the hardness (Mohs' hardness) of titanium oxide is preferably 5 to 8, and more preferably 7 to 7.5.
  • the true specific gravity (density) of titanium oxide is preferably 1.0 to 6.0 g / cm 3 , and more preferably 3.9 to 4.5 g / cm 3 .
  • the bulk specific gravity of titanium oxide is preferably 0.1 g / cm 3 to 1.0 g / cm 3 .
  • the inorganic particles such as titanium oxide may be surface-treated with a surface treatment agent such as an organic compound.
  • a surface treatment agent such as an organic compound.
  • the surface treatment agent used for the surface treatment include polyol, aluminum oxide, aluminum hydroxide, silica (silicon oxide), hydrous silica, alkanolamine, stearic acid, organosiloxane, zirconium oxide, hydrogen dimethicone, silane coupling agent, Examples include titanate coupling agents. Of these, silane coupling agents are preferred.
  • the inorganic particles such as titanium oxide are preferably those treated with one or more surface treatment agents selected from the group consisting of Al (aluminum), Si (silicon), Zr, and organic matter, It is more preferable that it has been treated with a surface treatment agent of Al, Si and organic matter, and it is particularly preferred that it has been treated with any one surface treatment agent selected from the group consisting of Al compounds and organic matter. . Since the surface of the inorganic particles such as titanium oxide is coated, the photocatalytic activity of the inorganic particles such as titanium oxide can be suppressed, and the light resistance is improved.
  • the surface treatment may be carried out by using a single type of surface treatment agent or by combining two or more types of surface treatment agents. It is also preferable that the surface of inorganic particles such as titanium oxide is covered with an oxide such as aluminum oxide, silica, or zirconium oxide. Thereby, light resistance and dispersibility improve more.
  • inorganic particles such as titanium oxide are coated with a basic metal oxide or a basic metal hydroxide.
  • the basic metal oxide or the basic metal hydroxide include metal compounds containing magnesium, zirconium, cerium, strontium, antimony, barium, calcium, or the like.
  • the inorganic particles coated with the basic metal oxide or basic metal hydroxide can be obtained, for example, as follows. Inorganic particles are dispersed in water or a liquid containing water as a main component to obtain a slurry. If necessary, the inorganic particles are pulverized by a sand mill or a ball mill. The pH of the slurry is then made neutral or alkaline, optionally acidic. Thereafter, a water-soluble salt as a raw material for the coating material is added to the slurry to coat the surface of the inorganic particles. Thereafter, the slurry is neutralized and the inorganic particles are recovered. The recovered inorganic particles may be dried or dry pulverized.
  • Inorganic particles such as titanium oxide preferably have a surface treatment with a compound having an acidic site and capable of reacting with the acidic site.
  • the compound capable of reacting with the acidic site of the inorganic pigment include polymethyl alcohol such as trimethylolpropane, trimethylolethane, ditrimethylolpropane, trimethylolpropane ethoxylate or pentaerythritol, monoethanolamine, monopropanolamine, diethanolamine, diethanolamine, Examples include alkanolamines such as propanolamine, triethanolamine, and tripropanolamine, chlorosilane, and alkoxysilane.
  • the inorganic particles include at least one of hollow inorganic particles, solid inorganic particles, and porous inorganic particles.
  • the inorganic particles include hollow inorganic particles or porous inorganic particles from the viewpoints of coating suitability, defects, and colorability.
  • the inorganic particles are not limited to those composed of a single inorganic substance, and particles combined with other materials may be used.
  • preferred embodiments of the hollow inorganic particles, the solid inorganic particles, and the porous inorganic particles will be described.
  • the hollow inorganic particles may be primary particles or secondary particles.
  • the hollow inorganic particles are preferably secondary particles.
  • Examples of the hollow inorganic particles include single-hole hollow particles having a single hollow portion and porous hollow particles having a plurality of hollow portions.
  • the hollow inorganic particles are preferably single-hole hollow particles.
  • the diameter of the hollow part of the hollow inorganic particles is not particularly limited. The diameter of the hollow part of the hollow inorganic particles is preferably 5 to 900 nm, more preferably 20 to 800 nm, and particularly preferably 50 to 500 nm.
  • the material of the hollow inorganic particle that is, the material surrounding the hollow portion of the hollow inorganic particle is not particularly limited, except that the refractive index of the inorganic substance contained in the inorganic particle with respect to light having a wavelength of 589 nm is 1.65 or more.
  • Inorganic materials are used.
  • Examples of the material of the hollow inorganic particles include zinc sulfide, barium sulfate, lead carbonate, lead oxide, antimony oxide, potassium titanate, barium titanate, zinc oxide, zirconium oxide, cerium oxide, lanthanum oxide, and titanium oxide.
  • the material of the hollow inorganic particles is preferably titanium oxide.
  • the hollow inorganic particles preferably have an average particle size (preferably an average secondary particle size) of 100 to 1000 nm, more preferably 150 to 600 nm, and particularly preferably 200 to 500 nm.
  • the void ratio of the hollow inorganic particles is preferably 5 to 90% by volume, more preferably 10 to 80% by volume, and particularly preferably 30 to 70% by volume.
  • the porosity is the total volume% of the hollow part of the hollow inorganic particles when the total volume of the hollow inorganic particles is 100% by volume. The porosity can be determined by calculation using the refractive index of the hollow inorganic particles and the theoretical value of the refractive index calculated from the material of the hollow inorganic particles.
  • the porosity of the hollow inorganic particles is determined by, for example, cutting the cured product of the composition containing the hollow inorganic particles, and the shapes of the numerous hollow inorganic particles appearing on the cut surface and the hollow portions of the numerous hollow inorganic particles and It can also be determined by observing the size and calculating the total volume of the hollow inorganic particles and the total volume of the hollow portions of the hollow inorganic particles.
  • the method for preparing the hollow inorganic particles is preferably a solvothermal method.
  • the hollow inorganic particles can be synthesized, for example, in a method for preparing porous inorganic particles described later, by using a solvothermal method to control the temperature rising rate when heating to a temperature that becomes a supercritical fluid within the range described later. it can.
  • Solid inorganic particles may be primary particles or secondary particles.
  • the solid inorganic particles are preferably secondary particles.
  • the solid inorganic particles may have an organic or inorganic core, and are preferably organic from the viewpoint of reducing the density.
  • Solid inorganic particles include, for example, solid inorganic particles having inorganic particles different from the shell layer in the core, solid inorganic particles in which a large number of inorganic particles are attached to the core particles, polymer particles and shell layers constituting the core.
  • the composite particle of a core and a shell layer which consists of the inorganic particle to comprise can be mentioned. Among these, composite particles of a core and a shell layer, and solid inorganic particles in which a large number of inorganic particles are attached to the core particles are preferable.
  • the polymer particles constituting the core are preferably polymer particles having an average particle size of 1 to 500 ⁇ m, and more preferably polymer particles having an average particle size of 3 to 300 ⁇ m.
  • the polymer particles are preferably polymer particles obtained by polymerizing a monomer containing one or more of a crosslinked or non-crosslinked styrene-based, acrylic-based, methacrylic-based polymer and derivatives thereof.
  • polymer particles having an average particle diameter of 1 to 900 nm are preferable, and polymer particles having 10 to 500 nm are more preferable.
  • the inorganic particles constituting the shell layer are preferably smaller than the polymer particles, and more preferably have an average particle size of 1/5 to 1 / 100,000 of the average particle size of the polymer particles.
  • inorganic particles having an average particle diameter of 0.01 to 10 ⁇ m can be used, and inorganic particles having an average particle diameter of preferably 0.02 to 2 ⁇ m can be used.
  • the inorganic particles for example, diamond, cerium oxide (ceria), titanium oxide (titania), boron nitride, aluminum nitride, and zirconium dioxide (zirconia) can be used. Among these, cerium oxide and titanium oxide are preferable, and titanium oxide is more preferable.
  • the above polymer particles and inorganic particles can be arbitrarily combined.
  • the thickness of the shell layer can be changed by adjusting the temperature and pressure of carbon dioxide in a liquid or supercritical state and the amount of inorganic nanoparticles added.
  • the thickness of the shell layer can be evaluated by a method of directly observing a cross section of solid inorganic particles with an electron microscope, a method of burning polymer particles in a heating furnace and measuring the mass of the residue (inorganic particles), etc. it can.
  • the refractive index difference between the core and the shell layer in the solid inorganic particles is preferably 0.1 to 2.0, more preferably 0.5 to 1.6, and 0.8 to 1.4. It is particularly preferred.
  • the solid inorganic particles are preferably particles produced by a solvothermal method.
  • the polymer particles constituting the core and the inorganic particles constituting the shell layer are brought into contact with liquid or supercritical carbon dioxide to soften the surface of the polymer particles.
  • this step it is preferable not to use an organic solvent.
  • This step is preferably performed, for example, in a pressure-resistant vessel at a predetermined pressure (5 to 50 MPa) and temperature (10 to 200 ° C.) at which liquid or supercritical carbon dioxide is present. It is preferable to return the temperature to room temperature after fixing the inorganic nanoparticles on the softened polymer surface to form a composite. Subsequently, it is preferable to remove carbon dioxide by returning the pressure to atmospheric pressure to obtain solid inorganic particles.
  • the atmosphere when the polymer particles constituting the core and the inorganic particles constituting the shell layer are combined is preferably liquid or supercritical carbon dioxide.
  • the condition for maintaining carbon dioxide in the liquid state lies in the combination of pressure and temperature above the triple point ( ⁇ 56.6 ° C., 0.52 MPa), and above the critical point (31.1 ° C., 7.4 MPa).
  • Carbon dioxide is in a supercritical state at a certain pressure and temperature. It is preferable to maintain the temperature in the range of 10 to 200 ° C. and the pressure in the range of 5 to 50 MPa. A combination of a temperature of 20 to 50 ° C. and a pressure of 20 to 35 MPa is more preferable.
  • the surface of the core particle is softened by swelling and / or plasticizing the surface of the core particle with liquid or supercritical carbon dioxide.
  • Inorganic particles easily adhere to the surface of the softened core particles, and further, by removing carbon dioxide in a liquid or supercritical state, the inorganic particles are fixed on the surface of the polymer particles to form a shell layer. Easy to become particles.
  • the temperature is lowered to room temperature and stirring is stopped, the exhaust valve of the pressure vessel is gradually opened, and liquid carbon dioxide in the vessel is gradually discharged from the pressure vessel as a gas. Is preferred. After removing the carbon dioxide, the pressure vessel can be opened to take out the solid inorganic particles.
  • solid inorganic particles that are the composite particles of the core and the shell layer
  • the description in paragraphs 0012 to 0042 of JP-A-2015-47520 can be referred to, and the contents thereof are incorporated herein.
  • porous inorganic particles There is no restriction
  • the porous inorganic particles may be primary particles or secondary particles.
  • the porous inorganic particles are preferably secondary particles having a high density in which a high-order network in which many entanglements between primary particles are formed is formed.
  • the porous inorganic particles are preferably porous particles with little entanglement between primary particles and many voids.
  • the “porous inorganic particles” are preferably porous inorganic particles having pores having a pore diameter of 10 nm or more on the particle surface, which can be identified by observation using a scanning electron microscope (SEM).
  • the porous inorganic particles preferably have a large number of pores of 2 nm to 100 nm, and more preferably have a number of pores of 10 nm to 50 nm.
  • the average particle diameter of the porous inorganic particles is preferably 50 nm or more and 1 ⁇ m or less. By setting the average particle diameter of the porous inorganic particles within this range, L * in the L * a * b * color system of CIE1976 can be easily increased.
  • the porous inorganic particles are preferably spherical in order to exhibit excellent properties such as excellent stability, monodispersibility, high light condensing properties, and ease of reuse.
  • the specific surface area of the particles is one index indicating the degree of porosity of the particles, and particles having a high specific surface area are considered to be more porous particles.
  • the more porous particles have a smaller specific gravity of the particles, so that the sedimentation of the particles can be further suppressed.
  • Examples of the material of the porous inorganic particles include zinc sulfide, barium sulfate, lead carbonate, lead oxide, antimony oxide, potassium titanate, barium titanate, zinc oxide, zirconium oxide, cerium oxide, and titanium oxide.
  • the material of the hollow inorganic particles is preferably titanium oxide.
  • the method for preparing porous inorganic particles includes a step of hydrolyzing and polycondensing compound A selected from the group comprising titanium alkoxide and titanium chloride, and includes at least a basic catalyst, water, and compound A.
  • An example is a method for producing titanium oxide particles having a step of hydrolyzing compound A in the presence of compound B that suppresses one hydrolysis or polycondensation reaction.
  • a solvothermal method is preferable as a method for preparing the porous inorganic particles.
  • the solvothermal method is a preparation method in a supercritical fluid.
  • Supercritical fluid refers to a state of a substance at a temperature and pressure above the critical point, which is said to be indistinguishable between gas and liquid, and has gas diffusibility and liquid solubility.
  • Supercritical methanol is preferably used as the supercritical fluid.
  • the solvothermal method in a supercritical fluid preferably includes the following two steps.
  • Step A To a solvent (preferably methanol) used as a supercritical fluid, inorganic particles and carboxylic acid (preferably one or more selected from formic acid, acetic acid, benzoic acid and orthophthalic acid) are added to form a solution.
  • Step B Step of preparing Step of heating the solution prepared in Step A above at a temperature that becomes a supercritical fluid
  • the concentration of the carboxylic acid with respect to the solvent is preferably 0.05 to 5.0 mol / L.
  • spherical porous inorganic particles By reacting inorganic particles with the carboxylic acid in a supercritical fluid, spherical porous inorganic particles can be generated without separation of primary particles.
  • the reaction temperature is preferably 200 ° C or higher, more preferably 300 to 400 ° C.
  • the reaction temperature is 200 ° C. or higher, the pore size is increased by increasing the primary particle size, and porous inorganic particles are easily formed.
  • the shape of the inorganic particles can be controlled by increasing or decreasing the heating rate (heating rate) when heating to a temperature that becomes a supercritical fluid, that is, whether heating is performed rapidly (rapid heating) or slowly (slow heating). .
  • heating is preferably performed slowly.
  • the heating rate is preferably 20 ° C./min or less, and more preferably 0.1 to 10 ° C./min.
  • the heating rate exceeds 20 ° C./min, it is easy to obtain porous inorganic particles, and it is more preferably 200 to 1000 ° C./min.
  • the heating time after reaching the heating temperature is preferably at least 1 second or more, more preferably 1 to 10 minutes.
  • porous inorganic particles descriptions of ⁇ 0016> to ⁇ 0049> of JP-A-2015-199637 and ⁇ 0013> to ⁇ 0120> of JP-A-2015-164881 can be referred to. The contents of these publications are incorporated herein.
  • the composition may further include inorganic particles having other shapes other than hollow inorganic particles, solid inorganic particles, or porous inorganic particles.
  • the inorganic particles having other shapes include particles having an average primary particle size of 50 to 300 nm, preferably 50 to 150 nm, which are not hollow inorganic particles, solid inorganic particles, or porous inorganic particles. And particles having an average major axis length of 50 to 150 nm.
  • particles used as inorganic particles having other shapes include pigments, ceramic materials, magnetic materials, and other particles, and pigments are preferred.
  • the inorganic particles having other shapes are preferably white pigments.
  • L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 is controlled within a preferable range when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed using the composition. It's easy to do.
  • the white pigment can be not only pure white but also light gray (for example, grayish white, light gray, etc.) pigments close to white. White pigments tend to have a high density, and sedimentation tends to occur in the composition.
  • a white pigment is used as the inorganic particles of other shapes.
  • White pigments used as inorganic particles of other shapes include, for example, titanium oxide, strontium titanate, barium titanate, zinc oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, barium sulfate, silica, talc, mica, aluminum hydroxide , Calcium silicate, aluminum silicate, hollow resin particles, zinc sulfide and the like.
  • the white pigment used as inorganic particles having other shapes is preferably particles having titanium atoms, and more preferably titanium oxide.
  • Titanium oxide used as inorganic particles of other shapes preferably has a titanium dioxide (TiO 2 ) purity of 70% or more, more preferably 80% or more, and even more preferably 85% or more.
  • Titanium oxide used as inorganic particles of other shapes has a content of 30% by mass of low-order titanium oxide, titanium oxynitride, etc. represented by Ti n O 2n-1 (n represents a number of 2 to 4). % Or less, more preferably 20% by mass or less, and further preferably 15% by mass or less.
  • Titanium oxide used as inorganic particles of other shapes may be rutile type titanium oxide or anatase type titanium oxide, but rutile type titanium oxide is preferred from the viewpoint of colorability and liquid aging stability.
  • a cured film obtained by curing a composition using rutile-type titanium oxide has little change in color difference even when the cured film is heated, and has good colorability.
  • the rutile ratio of titanium oxide is preferably 95% or more, and more preferably 99% or more.
  • a well-known thing can be used as rutile type titanium oxide used as inorganic particles of other shapes. There are two types of production methods of rutile titanium oxide used as inorganic particles of other shapes, the sulfuric acid method and the chlorine method.
  • the sulfuric acid method uses ilmenite ore or titanium slag as a raw material, dissolves this in concentrated sulfuric acid, separates iron as iron sulfate, and hydrolyzes the solution to obtain a hydroxide precipitate.
  • rutile titanium oxide is taken out by baking at a high temperature.
  • the chlorine method uses synthetic rutile and natural rutile as raw materials, reacts with chlorine gas and carbon at a high temperature of about 1000 ° C to synthesize titanium tetrachloride, and oxidizes this to produce rutile titanium oxide.
  • the rutile type titanium oxide used as inorganic particles of other shapes is preferably a rutile type titanium oxide obtained by a chlorine method.
  • Particles having an average primary particle size of 50 to 300 nm preferably titanium oxide particles having an average major axis length of 50 to 150 nm and particles having an average major axis length of 50 to 150 nm, which are used as inorganic particles of other shapes, are scattered white When a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed using the composition, it is easy to control L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 to 35 to 75.
  • the titanium oxide particles having an average primary particle size of 50 to 150 nm used as inorganic particles having other shapes preferably have an average primary particle size of 50 to 150 nm, and an average primary particle size of preferably 60 to 140 nm. More preferably, it is 80 to 130 nm.
  • the particles having an average primary particle diameter of 50 to 150 nm are preferably circular particles in a transmission electron microscope photograph of the particles.
  • the particles having an average primary particle diameter of 50 to 150 nm are not strictly circular particles but may be particles having the above-mentioned major axis and minor axis.
  • Particles having an average major axis length of 50 to 150 nm used as inorganic particles of other shapes preferably have an average major axis length of 60 to 140 nm, and more preferably 80 to 130 nm.
  • Particles having an average major axis length of 50 to 150 nm used as inorganic particles of other shapes are preferably particles having a major axis and a minor axis.
  • Particles having an average major axis length of 50 to 150 nm used as inorganic particles of other shapes preferably have an average minor axis length of 5 to 50 nm, more preferably 10 to 30 nm, and more preferably 10 to 20 nm. It is particularly preferred. Particles with an average major axis length of 50 to 150 nm used as inorganic particles of other shapes preferably have an average major axis length of 2 to 10 times the average minor axis length, more preferably 3 to 6 times. It is preferably 4 to 5 times.
  • the refractive index with respect to light having a wavelength of 589 nm of particles having an average primary particle diameter of 50 to 300 nm, preferably 50 to 150 nm and particles having an average major axis length of 50 to 150 nm used as inorganic particles of other shapes is 1.75.
  • CIE 1976 when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed if the refractive index with respect to light having a wavelength of 589 nm of particles having an average primary particle diameter of 50 to 150 nm and particles having an average major axis length of 50 to 150 nm is 2.1 or more.
  • L * in the L * a * b * color system can be increased, which is preferable.
  • the specific surface area of titanium oxide used as inorganic particles of other shapes is preferably 10 to 400 m 2 / g, measured by the BET (Brunauer, Emmett, Teller) method, and preferably 10 to 200 m 2 / g. More preferably, it is more preferably 10 to 150 m 2 / g, particularly preferably 10 to 40 m 2 / g, and most preferably 10 to 20 m 2 / g.
  • the pH (power of hydrogen) of titanium oxide used as inorganic particles of other shapes is preferably 6-8.
  • the oil absorption (g / 100 g) of titanium oxide used as inorganic particles having other shapes is preferably 10 to 60 (g / 100 g), more preferably 10 to 40 (g / 100 g).
  • Titanium oxide used as inorganic particles of other shapes preferably has a total amount of Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiO 2 , Nb 2 O 5 and Na 2 O of 0.1% by mass or less. 0.05 mass% or less is more preferable, 0.02 mass% or less is further preferable, and it is particularly preferable that these are not substantially included.
  • shapes such as isotropic shapes (for example, spherical shape, polyhedral shape), anisotropic shapes (for example, needle shape, rod shape, plate shape, etc.), indeterminate shapes and the like can be mentioned.
  • the hardness (Mohs's hardness) of titanium oxide used as inorganic particles having other shapes is preferably 5 to 8, and more preferably 7 to 7.5.
  • the true specific gravity (density) of titanium oxide used as inorganic particles having other shapes is preferably 1.0 to 6.0 g / cm 3 , and more preferably 3.9 to 4.5 g / cm 3. preferable.
  • the bulk specific gravity of titanium oxide used as inorganic particles having other shapes is preferably 0.1 g / cm 3 to 1.0 g / cm 3 , and preferably 0.2 g / cm 3 to 0.4 g / cm 3. Is more preferable.
  • inorganic particles having other shapes commercially available particles can be preferably used.
  • Commercially available products of titanium oxide used as inorganic particles of other shapes include, for example, trade names TPEKE R-550, R-580, R-630, R-670, R-680, R manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.
  • titanium oxide described in paragraphs 0025 to 0027 of JP-A-2015-67794 can be used.
  • Examples of commercially available strontium titanate include SW-100 (manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.).
  • Examples of commercially available barium sulfate include BF-1L (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.).
  • Examples of commercially available products of zinc oxide include Zincox Super F-1 (manufactured by Hakutech Co., Ltd.).
  • Examples of commercially available zirconium oxide include Z-NX (manufactured by Taiyo Mining Co., Ltd.).
  • a commercial product of titanium oxide may be used in the composition of the present invention as an inorganic particle having other shapes after classification treatment. For example, a classified product of CR-90-2 or a classified product of MPT-141 can be preferably used.
  • the inorganic particles are preferably particles produced by a solvothermal method.
  • the solvothermal method is preferably a method described as an example of a method for preparing hollow inorganic particles, solid inorganic particles, and porous inorganic particles.
  • the content of the inorganic particles is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, particularly preferably 5% by mass or more, based on the total solid content of the composition, and 25% by mass. % Or more is more preferable, and 35% by mass or more is most preferable.
  • % Or more is more preferable, and 35% by mass or more is most preferable.
  • limiting in particular as an upper limit It is more preferable that it is 75 mass% or less with respect to the total solid of a composition, It is more preferable that it is 60 mass% or less, It is most preferable that it is 55 mass% or less.
  • the composition of the present invention may contain only one kind of inorganic particles or two or more kinds.
  • the composition of this invention contains 2 or more types of inorganic particles, it is preferable that the total amount is in the said range. Moreover, 50 mass% or more is preferable and, as for the ratio of at least 1 type in a hollow inorganic particle, a solid inorganic particle, and a porous inorganic particle in an inorganic particle, 80 mass% or more is more preferable.
  • the upper limit may be 100% by mass or 99% by mass or less.
  • the proportion of the white pigment in the inorganic particles is preferably 50% by mass or more, and more preferably 80% by mass or more.
  • the upper limit may be 100% by mass or 99% by mass or less.
  • 99 mass% or less is preferable from a viewpoint of whiteness, the transmittance
  • the proportion of particles having a true specific gravity of 1.0 to 6.0 g / cm 3 in the inorganic particles is preferably 50% by mass or more, and more preferably 80% by mass or more.
  • the upper limit may be 100% by mass or 99% by mass or less. 99 mass% or less is preferable from a viewpoint of whiteness, the transmittance
  • the composition may contain other colorants other than inorganic particles.
  • a * and b * in the L * a * b * color system of CIE 1976 are controlled within a preferable range when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed using the composition.
  • Cheap examples of other colorants include chromatic colorants and black colorants.
  • the composition can contain a chromatic colorant.
  • the chromatic colorant means a colorant other than a white colorant (including a white pigment) and a black colorant.
  • a chromatic colorant for example, it is possible to stabilize fluctuations in the visual evaluation of the color of the composition (L *, a *, and b * in the CIE 1976 L * a * b * color system) due to, for example, heating over time Can be made.
  • the chromatic colorant is preferably a colorant having a maximum absorption in a wavelength range of 400 nm or more and less than 650 nm.
  • the chromatic colorant may be a chromatic pigment or a dye.
  • the chromatic pigment is preferably an organic pigment. It does not specifically limit as an organic pigment, A well-known chromatic color pigment can be used. Examples of organic pigments include the following. However, the present invention is not limited to these. Color Index (CI) Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 24, 31, 32, 34, 35, 35: 1, 36, 36: 1, 37, 37: 1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 86, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 125, 126, 127, 128, 129, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164
  • C. I. Pigment Red 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 14, 17, 22, 23, 31, 38, 41, 48: 1, 48: 2, 48: 3, 48: 4 49, 49: 1, 49: 2, 52: 1, 52: 2, 53: 1, 57: 1, 60: 1, 63: 1, 66, 67, 81: 1, 81: 2, 81: 3 83, 88, 90, 105, 112, 119, 122, 123, 144, 146, 149, 150, 155, 166, 168, 169, 170, 171, 172, 175, 176, 177, 178, 179, 184 185, 187, 188, 190, 200, 202, 206, 207, 208, 209, 210, 216, 220, 224, 22
  • dye there is no restriction
  • Chemical structures include pyrazole azo, anilino azo, triphenyl methane, anthraquinone, anthrapyridone, benzylidene, oxonol, pyrazolotriazole azo, pyridone azo, cyanine, phenothiazine, pyrrolopyrazole azomethine, Xanthene, phthalocyanine, benzopyran, indigo, and pyromethene dyes can be used. Moreover, you may use the multimer of these dyes.
  • the dyes described in JP-A-2015-028144 and JP-A-2015-34966 can also be used.
  • acid dyes and derivatives thereof can be preferably used.
  • direct dyes, basic dyes, mordant dyes, acid mordant dyes, azoic dyes, disperse dyes, oil-soluble dyes, food dyes, and derivatives thereof can also be used effectively.
  • Specific examples of the acid dye are shown below, but are not limited thereto. Examples thereof include the following dyes and derivatives of these dyes.
  • Acid Alizarin violet N Acid Blue 1, 7, 9, 15, 18, 23, 25, 27, 29, 40 to 45, 62, 70, 74, 80, 83, 86, 87, 90, 92, 103, 112, 113, 120, 129, 138, 147, 158, 171, 182, 192, 243, 324: 1, Acid Chrome violet K, Acid Fuchsin; acid green 1,3,5,9,16,25,27,50, Acid Orange 6, 7, 8, 10, 12, 50, 51, 52, 56, 63, 74, 95, Acid Red 1, 4, 8, 14, 17, 18, 26, 27, 29, 31, 34, 35, 37, 42, 44, 50, 51, 52, 57, 66, 73, 80, 87, 88, 91, 92, 94, 97, 103, 111, 114, 129, 133, 134, 138, 143, 145, 150, 151, 158, 176, 183, 198, 211, 215, 216, 217, 249, 252 257, 260, 26
  • azo, xanthene and phthalocyanine acid dyes are also preferred.
  • Acidic dyes such as Solvent orange 45; Rhodamine B, Rhodamine 110, and derivatives of these dyes are also preferably used.
  • the content of the chromatic colorant is preferably 0.1 to 70% by mass in the total solid content of the composition of the present invention.
  • the lower limit is more preferably 0.5% by mass or more, and particularly preferably 1.0% by mass or more.
  • the upper limit is more preferably 60% by mass or less, and particularly preferably 50% by mass or less.
  • the composition of this invention contains 2 or more types of chromatic colorants, it is preferable that the total amount is in the said range.
  • the composition can contain a black colorant.
  • the black colorant may be an inorganic black colorant or an organic black colorant.
  • Examples of the organic black colorant include bisbenzofuranone compounds, azomethine compounds, perylene compounds, and azo compounds, and bisbenzofuranone compounds and perylene compounds are preferable.
  • Examples of the bisbenzofuranone compounds include those described in JP-T 2010-534726, JP-2012-515233, JP-2012-515234, and the like, for example, “Irgaphor Black” manufactured by BASF It is available.
  • Examples of perylene compounds include C.I. I. Pigment Black 31, 32 and the like.
  • Examples of the azomethine compound include those described in JP-A-1-170601, JP-A-2-34664, etc., and can be obtained, for example, as “Chromofine Black A1103” manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.
  • the inorganic black colorant is not particularly limited, and known ones can be used.
  • carbon black, titanium black, graphite, etc. are mentioned, carbon black and titanium black are preferable, and titanium black is more preferable.
  • Titanium black is black particles containing titanium atoms, and low-order titanium oxide and titanium oxynitride are preferable.
  • the surface of titanium black can be modified as necessary for the purpose of improving dispersibility and suppressing aggregation.
  • the surface of titanium black can be coated with silicon oxide, titanium oxide, germanium oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, or zirconium oxide. Further, treatment with a water-repellent substance as disclosed in JP 2007-302836 A is also possible.
  • Specific examples of black pigments include C.I. I. Pigment Black 1, 7, titanium black pigment and the like.
  • Titanium black preferably has a small primary particle size and average primary particle size for each particle. Specifically, an average primary particle diameter in the range of 10 nm to 45 nm is preferable.
  • titanium black is not particularly limited, BET (Brunauer, Emmett, Teller ) is preferably measured value is less than 5 m 2 / g or more 150 meters 2 / g by method, 20 m 2 / g or more 120 m 2 / More preferably, it is g or less.
  • Examples of commercially available titanium black include titanium black 10S, 12S, 13R, 13M, 13M-C, 13R, 13R-N, 13M-T (trade name: manufactured by Mitsubishi Materials Corporation), Tilack D (trade name: manufactured by Ako Kasei Co., Ltd.) and the like.
  • Titanium black can also be used as a dispersion.
  • the description in paragraphs 0020 to 0105 of JP2012-169556A can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
  • the composition of the present invention contains a resin.
  • the resin is blended, for example, for the purpose of dispersing particles such as pigments in the composition and the use of a binder.
  • a resin mainly used for dispersing particles in a composition is also referred to as a dispersant.
  • a dispersant such use of the resin is an example, and the resin can be used for purposes other than such use.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the resin is preferably from 1,000 to 200,000, more preferably from 2,000 to 100,000. These ranges are preferred from the viewpoints of compatibility and whiteness.
  • the resin content is preferably 5 to 90% by mass, more preferably 10 to 60% by mass, based on the total solid content of the composition. These ranges are preferable from the viewpoints of pattern shape, heat resistance, and L *. Only one type of resin may be included, or two or more types of resins may be included. 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 binder as a resin.
  • a binder as a resin.
  • the film characteristics are improved.
  • Any known binder can be used.
  • a resin that is soluble or swellable in water or weak alkaline water is selected to enable water development or weak alkaline water development.
  • alkali development can be performed.
  • resins include radical polymers having a carboxy group in the side chain, such as JP-A-59-44615, JP-B-54-34327, JP-B-58-12777, and JP-B-54-25957.
  • Examples thereof include polymers described in JP-A-54-92723, JP-A-59-53836, and JP-A-59-71048. That is, a resin in which a monomer having a carboxy group is homopolymerized or copolymerized, a resin in which an acid anhydride unit is hydrolyzed or half-esterified or half-amidated by homopolymerizing or copolymerizing a monomer having an acid anhydride, epoxy Examples thereof include epoxy acrylate obtained by modifying a resin with an unsaturated monocarboxylic acid and an acid anhydride.
  • Examples of the monomer having a carboxy group include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid and 4-carboxystyrene.
  • Examples of the monomer having an acid anhydride include maleic anhydride. It is done.
  • the polymer which added the cyclic acid anhydride to the polymer which has a hydroxyl group is also mentioned.
  • the binder is also preferably a resin that is soluble in an alkali developer.
  • the composition of the present invention preferably contains an alkali-soluble resin.
  • a resin that is a thermosetting compound such as an epoxy resin or a melamine resin can be used.
  • the alkali-soluble resin can be appropriately selected from polymers having at least one group that promotes alkali dissolution.
  • the number average molecular weight (Mn) of the alkali-soluble resin is preferably 1000 to 20,000.
  • the acid value of the alkali-soluble resin is preferably 30 to 500 mgKOH / g.
  • the lower limit is more preferably 50 mgKOH / g or more, and still more preferably 70 mgKOH / g or more.
  • the upper limit is more preferably 400 mgKOH / g or less, further preferably 200 mgKOH / g or less, particularly preferably 150 mgKOH / g or less, and most preferably 120 mgKOH / g or less.
  • the alkali-soluble resin is preferably a polyhydroxystyrene resin, a polysiloxane resin, an acrylic resin, an acrylamide resin, or an acrylic / acrylamide copolymer resin from the viewpoint of heat resistance.
  • a resin, an acrylamide resin, and an acrylic / acrylamide copolymer resin are preferable.
  • the group that promotes alkali dissolution include a carboxy group, a phosphate group, a sulfo group, and a phenolic hydroxy group, and a carboxy group is preferable. There may be only one type of acid group, or two or more types of acid groups.
  • the alkali-soluble resin can be synthesized by, for example, a known radical polymerization method.
  • Polymerization conditions such as temperature, pressure, type and amount of radical initiator, type of solvent, etc. when producing an alkali-soluble resin by radical polymerization can be easily set by those skilled in the art, and the conditions are determined experimentally. You can also.
  • the alkali-soluble resin is preferably a polymer having a carboxy group in the side chain, such as a methacrylic acid copolymer, an acrylic acid copolymer, an itaconic acid copolymer, a crotonic acid copolymer, a maleic acid copolymer, and a partially esterified malein.
  • a polymer having a carboxy group in the side chain such as a methacrylic acid copolymer, an acrylic acid copolymer, an itaconic acid copolymer, a crotonic acid copolymer, a maleic acid copolymer, and a partially esterified malein.
  • examples include an acid copolymer, an alkali-soluble phenol resin such as a novolak resin, an acidic cellulose derivative having a carboxy group in the side chain, and a polymer having a hydroxy group added with an acid anhydride.
  • Examples of other monomers copolymerizable with (meth) acrylic acid include monomers described in paragraphs 0017 to 0019 of JP-A-2015-34961.
  • alkyl (meth) acrylate, aryl (meth) acrylate, a vinyl compound, etc. are mentioned.
  • alkyl (meth) acrylate and aryl (meth) acrylate methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, Hexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, tolyl (meth) acrylate, naphthyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, glycidyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, etc.
  • Vinyl compounds include styrene, ⁇ -methylstyrene, vinyltoluene, acrylonitrile, vinyl acetate, N-vinylpyrrolidone, polystyrene Macromonomer, polymethylmethacrylate macromonomer, as N-position-substituted maleimide monomer described in JP-A-10-300922, may be mentioned N- phenylmaleimide, an N- cyclohexyl maleimide and the like. In addition, only 1 type may be sufficient as the other monomer copolymerizable with these (meth) acrylic acid, and 2 or more types may be sufficient as it.
  • Alkali-soluble resins include benzyl (meth) acrylate / (meth) acrylic acid copolymer, benzyl (meth) acrylate / (meth) acrylic acid / 2-hydroxyethyl (meth) acrylate copolymer, benzyl (meth) acrylate / Multi-component copolymers composed of (meth) acrylic acid / other monomers can be preferably used.
  • FF-426 made by Fujikura Kasei Co., Ltd.
  • an alkali-soluble resin having a polymerizable group may be used as the alkali-soluble resin.
  • the solvent resistance of the obtained film tends to be improved.
  • the polymerizable group include a (meth) allyl group and a (meth) acryloyl group.
  • the alkali-soluble resin having a polymerizable group an alkali-soluble resin having a polymerizable group in the side chain is useful.
  • the alkali-soluble resin having a polymerizable group include a dial NR series (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.), Photomer 6173 (COOH-containing polyurethane acrylic oligomer.
  • Diamond Shamrock Co., Ltd. shows a variety of materials that are used for the following reasons: Diamond Shamrock Co., Ltd., Viscoat R-264, KS resist. 106 (both manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.), Cyclomer P series (for example, ACA230AA), Plaxel CF200 series (both manufactured by Daicel Corporation), Ebecryl 3800 (manufactured by Daicel UCB Co., Ltd.), Acryl And RD-F8 (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.).
  • Cyclomer P series for example, ACA230AA
  • Plaxel CF200 series both manufactured by Daicel Corporation
  • Ebecryl 3800 manufactured by Daicel UCB Co., Ltd.
  • Acryl And RD-F8 manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.
  • the alkali-soluble resin is a monomer containing at least one of a compound represented by the following formula (ED1) and a compound represented by the following formula (ED2) (hereinafter, these compounds may be referred to as “ether dimers”). It is also preferable to include a polymer obtained by polymerizing the components. For details of a polymer obtained by polymerizing a monomer component containing an ether dimer, paragraphs 0022 to 0031 of JP-A-2015-34961 can be referred to, the contents of which are incorporated herein.
  • R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 25 carbon atoms which may have a substituent.
  • R represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 30 carbon atoms.
  • the description in JP 2010-168539 A can be referred to.
  • ether dimer for example, paragraph 0317 of JP2013-29760A can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification. Only one type of ether dimer may be used, or two or more types may be used.
  • the alkali-soluble resin may contain a structural unit derived from a compound represented by the following formula (X).
  • R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
  • R 2 represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms
  • R 3 represents a hydrogen atom or a benzene ring that may contain a benzene ring.
  • n represents an integer of 1 to 15.
  • the alkylene group of R 2 preferably has 2 to 3 carbon atoms. Further, the alkyl group of R 3 has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms.
  • Examples of the alkyl group containing a benzene ring represented by R 3 include a benzyl group and a 2-phenyl (iso) propyl group.
  • alkali-soluble resin examples include the following resins. Moreover, the resin described in JP-A-2015-34961, paragraph 0037 is also included. Among these resins, alkali-soluble resins having a polymerizable group such as C-2 below are preferable from the viewpoint of solvent resistance.
  • a resin having a refractive index of 1.5 or less for light with a wavelength of 589 nm may be used.
  • the resin having a refractive index of 1.5 or less with respect to light having a wavelength of 589 nm include a fluorine-based resin and a polysiloxane-based resin that is also the above-described alkali-soluble resin.
  • the resin is preferably a polysiloxane resin, more preferably a polysiloxane resin having a refractive index of 1.5 or less with respect to light having a wavelength of 589 nm, and a refractive index with respect to light having a wavelength of 589 nm.
  • a polysiloxane resin that is also an alkali-soluble resin that is 1.5 or less is particularly preferable.
  • the refractive index of the resin can be measured in an uncured state by the following method.
  • a specific measuring method is that after a film made of only a resin to be measured is formed on a Si wafer to a thickness of 300 nm, the refractive index of the obtained film is determined by ellipsometry (Lambda Ace RE-3300 (trade name). ), Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.).
  • the fluorine-based resin is not particularly limited as long as the resin contains a fluorine atom.
  • Rf represents a fluoroalkyl group or a perfluoroalkyl group-containing substituent
  • n 1 or 2
  • R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • Rf is preferably a fluoroalkyl group having 9 or more fluorine atoms or a perfluoroalkyl group-containing substituent.
  • Specific examples of the fluoroalkyl group or perfluoroalkyl group-containing substituent having 9 or more fluorine atoms include the following fluoroalkyl (meth) acrylates.
  • CH 2 CRCO 2 (CH 2 ) m C n F 2n + 1 (M represents 1 or 2, n represents an integer of 4 to 12, and R represents a hydrogen atom or a methyl group.)
  • CH 2 CRCO 2 (CH 2 ) m (CF 2 ) n H (M represents 1 or 2, n represents an integer of 4 to 12.
  • R represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • the number of fluorine atoms per substituent containing a fluoroalkyl group or perfluoroalkyl group is preferably 9 to 30, and more preferably 13 to 25.
  • a polymer compound having a repeating unit derived from a fluorine atom-containing unsaturated monomer as the fluorine resin.
  • the fluorine atom-containing unsaturated monomer include a radical polymerizable monomer having a polyfluoroalkyl group or a polyfluoroether group
  • examples of the perfluoroalkyl group include a perfluoromethyl group, a perfluoroethyl group, a perfluoroethyl group, and a perfluoroethyl group.
  • a fluoropropyl group, a perfluorobutyl group, a perfluorohexyl group, a perfluorooctyl group, a perfluorodecyl group, a perfluorododecyl group, and a perfluorotetradecyl group are preferred.
  • a fluorine atom containing unsaturated monomer can be used individually by 1 type, or can also use 2 or more types together.
  • a commercial item can also be used as a fluorine atom containing unsaturated monomer.
  • trade name light ester FM-108, light ester M-3F, light ester M-4F trade name CHEMINOX FAAC, CHEMINOX FAMAC, CHEMINOX FAAC-M, CHEMINOX FAMAC-M, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. CHEMINOX PFAE, CHEMINOX PFOE, etc.
  • (A) a polymer having a repeating unit derived from the monomer represented by formula (F1) or a repeating unit derived from a fluorine atom-containing unsaturated monomer, and a repeating unit having a group that promotes alkali dissolution;
  • the compound can be used as a fluorine-based resin.
  • the preferred range of the group that promotes alkali dissolution is the same as the preferred range of the group that promotes alkali dissolution of the alkali-soluble resin.
  • fluorine-based resin As an example of the fluorine-based resin, the fluorine-based surfactants described in the lower right column on page 6 to the upper right column on page 9 of JP-A-2-804 can be referred to, and the contents thereof are incorporated herein.
  • polysiloxane resin- There is no restriction
  • a polysiloxane resin a polysiloxane resin obtained by hydrolytic condensation of a compound represented by the following general formula (1) alone, a compound represented by the following general formula (1) and other silane compounds
  • a polysiloxane resin obtained by cohydrolysis and condensation can be used.
  • the description of ⁇ 0014> to ⁇ 0035> in JP-A No. 2014-66988 can be referred to as the polysiloxane resin, and the contents thereof are incorporated herein.
  • the polysiloxane-based resin is a polysiloxane resin obtained by cohydrolysis condensation of an alkoxysilane compound containing a compound represented by the following general formula (2). It is preferable to use from the viewpoint of improving solvent resistance.
  • the polysiloxane resin is a polysiloxane resin obtained by cohydrolyzing and condensing an alkoxysilane compound containing a compound represented by the following general formula (3). It is preferable to use from the viewpoint of increasing the acid value of the polysiloxane resin and improving the pattern shape.
  • a polysiloxane resin obtained by cohydrolytic condensation of an alkoxysilane compound containing a compound represented by the following general formula (3) can also be used as an alkali-soluble resin.
  • each R 1 independently represents an alkyl group or a phenyl group
  • each R 2 independently represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • R 1 and R 2 in the general formula (1) are preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Particularly preferred is an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, and most preferred is a methyl group.
  • R 1 and R 2 in the general formula (1) may be linear, branched or cyclic, and is preferably linear.
  • R 3 represents a methyl group or a hydrogen atom
  • R 4 represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms
  • R 5 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • R 6 represents each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
  • n represents an integer of 1 to 3.
  • R 4 in the general formula (2) is preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, and more preferably an alkylene group having 3 carbon atoms.
  • the preferred ranges of R 6 and R 5 in the general formula (2) are the same as the preferred ranges of R 1 and R 2 in the general formula (1), respectively.
  • N in the general formula (2) is preferably 2 or 3, and more preferably 3.
  • l represents an integer of 0 to 2
  • m represents an integer of 0 to 3
  • R 7 represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms
  • R 8 each independently represents a hydrogen atom or
  • R 1 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • each R 9 independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • l is more preferably 1.
  • M in the general formula (3) is preferably 2 or 3, and more preferably 3.
  • R 7 in the general formula (3) is preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, and more preferably an alkylene group having 3 carbon atoms.
  • the preferable ranges of R 9 and R 8 in the general formula (3) are the same as the preferable ranges of R 1 and R 2 in the general formula (1), respectively.
  • Examples of the compound represented by the general formula (1) include dimethoxydimethylsilane, diethoxydimethylsilane, dimethoxydiphenylsilane, diethoxydiphenylsilane, dihydroxydiphenylsilane, dimethoxy (methyl) (phenyl) silane, diethoxy (methyl) ( Phenyl) silane, dimethoxy (methyl) (phenethyl) silane, dicyclopentyldimethoxysilane or cyclohexyldimethoxy (methyl) silane, methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, Phenyltriethoxysilane.
  • the compound represented by the general formula (1) is preferably dimethoxydimethylsilane, dimethoxydiphenylsilane, or phenyl
  • the proportion of the compound represented by the general formula (1) in the alkoxysilane compound to be subjected to cohydrolysis condensation is preferably 25 to 75 mol%, more preferably 35 to 75 mol%, and more preferably 50 to It is especially preferable that it is 70 mol%.
  • the proportion of dimethoxydiphenylsilane, diethoxydiphenylsilane and dihydroxydiphenylsilane in the alkoxysilane compound to be subjected to cohydrolysis condensation is preferably 0 to 50 mol%, and preferably 0 to 45 mol%. More preferably, it is 0 to 30 mol%, particularly preferably 0 to 10 mol%.
  • Examples of the compound represented by the general formula (2) include 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, Examples include 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-acryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, or 3-acryloxypropylmethyldiethoxysilane.
  • the compound represented by the general formula (2) is preferably 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane.
  • the proportion of the compound represented by the general formula (2) in the alkoxysilane compound subjected to cohydrolysis condensation is preferably 10 to 45 mol%, more preferably 10 to 30 mol%, It is especially preferable that it is 20 mol%.
  • Examples of the compound represented by the general formula (3) include 3-trimethoxysilylpropyl succinic anhydride, 3-triethoxysilylpropyl succinic anhydride, 3-trimethoxysilylethyl succinic anhydride, and 3-trimethoxysilylbutyl.
  • Examples thereof include succinic anhydride, 3-diethoxymethylsilylpropyl succinic anhydride, 3-dimethoxymethylsilylethyl succinic anhydride, and 3-dimethoxymethylsilylbutyl succinic anhydride.
  • the compound represented by the general formula (3) is preferably 3-trimethoxysilylpropyl succinic anhydride.
  • the proportion of the compound represented by the general formula (3) in the alkoxysilane compound to be subjected to cohydrolysis condensation is 1 to 30 mol% from the viewpoint of improving the pattern shape by increasing the acid value of the polysiloxane resin. It is preferably 1 to 25 mol%, more preferably 1 to 20 mol%, particularly preferably from the viewpoint of suppressing density unevenness after one month.
  • the alkoxysilane compound to be subjected to cohydrolysis condensation further contains a compound represented by the general formula (5).
  • R 12 in the general formula (5) represents a monovalent organic group having an epoxy group
  • R 13 each independently represents an alkyl group.
  • the monovalent organic group having an epoxy group represented by R 12 in the general formula (5) preferably has 1 to 5 epoxy groups, more preferably 1 or 2 epoxy groups. Particularly preferred.
  • the monovalent organic group having an epoxy group represented by R 12 in the general formula (5) is preferably a group having an epoxy group bonded to the end via a linking group, and an alkylene group (preferably having 1 carbon atom). More preferably, it is a group having an epoxy group bonded to the terminal via at least one of ⁇ 10, more preferably 1 to 6 carbon atoms, particularly preferably 1 to 3 carbon atoms and oxygen atoms.
  • the preferable range of R 13 in the general formula (5) is the same as the preferable range of R 2 in the general formula (1).
  • Examples of the compound represented by the general formula (5) include 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane, 3- (3,4-epoxycyclohexyl) propyltrimethoxysilane, 3 -(3,4-epoxycyclohexyl) propyltriethoxysilane.
  • the compound represented by the general formula (5) is preferably 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane or 3- (3,4-epoxycyclohexyl) propyltrimethoxysilane.
  • the proportion of the compound represented by the general formula (5) in the alkoxysilane compound to be subjected to cohydrolysis condensation is preferably 10 mol% or less, more preferably 8 mol% or less, and 5 mol% or less. It is particularly preferred that
  • the alkoxysilane compound to be subjected to cohydrolysis condensation may contain other alkoxysilane compounds other than the compounds represented by the general formulas (1) to (3) and (5).
  • Other alkoxysilane compounds other than the compounds represented by the general formulas (1) to (3) and (5) include, for example, phenethyltrimethoxysilane, naphthyltrimethoxysilane, phenethyltriethoxysilane, naphthyltriethoxysilane, tetra Examples include methoxysilane or tetraethoxysilane.
  • the proportion of the other alkoxysilane compound in the alkoxysilane compound subjected to the co-hydrolysis condensation is preferably 3 mol% or less from the viewpoint of suppressing concentration unevenness after lapse of one month and improving solvent resistance. It is more preferably 2 mol% or less, and particularly preferably 1 mol% or less.
  • 20 mol% or more (preferably 40 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, particularly preferably 60 mol% or more) of the side chain of the polysiloxane resin is an alkyl having 1 to 4 carbon atoms. It is preferable that it is at least one of a group and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms from the viewpoint of easily controlling the refractive index with respect to light having a wavelength of 589 nm to 1.5 or less.
  • 20 mol% or more (preferably 40 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, particularly preferably 60 mol% or more) is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms and carbon number.
  • the side chain containing a phenyl group is preferably 20 mol% or less from the viewpoint of lowering the refractive index of the polysiloxane resin, more preferably 10 mol% or less. It is particularly preferable that the amount is not more than mol%.
  • the polysiloxane resin can be obtained by co-hydrolysis condensation, that is, hydrolysis and partial condensation of an alkoxysilane compound.
  • a general method can be used for cohydrolytic condensation. For example, a method of adding an organic solvent, water and, if necessary, a catalyst to the mixture and heating and stirring at 50 to 150 ° C. for about 0.5 to 100 hours can be used. During heating and stirring, if necessary, hydrolysis by-products (alcohols such as methanol) and condensation by-products (water) may be distilled off by distillation.
  • polysiloxane resins obtained by cohydrolyzing and condensing monomers that are alkoxysilane compounds described in the following table.
  • DMDS is an abbreviation for dimethyldimethoxysilane.
  • MPTMS is an abbreviation for 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane.
  • MPTES is an abbreviation for 3-methacryloxypropyltriethoxysilane.
  • TMSPSAn is an abbreviation for 3-trimethoxysilylpropyl succinic anhydride.
  • TESPSAn is an abbreviation for 3-triethoxysilylpropyl succinic anhydride.
  • GOPTS is an abbreviation for 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane.
  • GOPTES is an abbreviation for 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane.
  • TEOS is an abbreviation for tetraethoxysilane.
  • PTMS is an abbreviation for phenyltrimethoxysilane.
  • the composition of the present invention can contain a dispersant as a resin.
  • the dispersant preferably contains one or more selected from acidic resins, basic resins and amphoteric resins, and more preferably at least one selected from acidic resins and amphoteric resins. According to this aspect, the dispersibility of the particles is good.
  • the acidic resin means a resin having an acid group and having an acid value of 5 mgKOH / g or more and an amine value of less than 5 mgKOH / g.
  • the acidic resin preferably does not have a basic group.
  • an acid group which acidic resin has a carboxy group, a phosphoric acid group, a sulfonic acid group, a phenolic hydroxyl group etc. are mentioned, for example, A phosphoric acid group and a carboxy group are preferable.
  • the acid value of the acidic resin is preferably 5 to 200 mgKOH / g.
  • the lower limit of the acid value is more preferably 10 mgKOH / g or more, and further preferably 20 mgKOH / g or more.
  • the upper limit of the acid value is more preferably 100 mgKOH / g or less, and still more preferably 60 mgKOH / g or less.
  • the amine value of the acidic resin is preferably 2 mgKOH / g or less, and more preferably 1 mgKOH / g or less.
  • the basic resin means a resin having a basic group and having an amine value of 5 mgKOH / g or more and an acid value of less than 5 mgKOH / g.
  • the basic resin preferably does not have an acid group.
  • an amino group is preferable.
  • the amine value of the basic resin is preferably 5 to 200 mgKOH / g, more preferably 5 to 150 mgKOH / g, and still more preferably 5 to 100 mgKOH / g.
  • the amphoteric resin means a resin having an acid group and a basic group and having an acid value of 5 mgKOH / g or more and an amine value of 5 mgKOH / g or more.
  • the acid group include those described above, and a carboxy group is preferable.
  • the basic group an amino group is preferable.
  • the amphoteric resin preferably has an acid value of 5 to 200 mgKOH / g.
  • the lower limit is more preferably 10 mgKOH / g or more, and further preferably 20 mgKOH / g or more.
  • the upper limit is more preferably 150 mgKOH / g or less, and even more preferably 100 mgKOH / g or less.
  • the amine value is preferably 5 to 200 mgKOH / g.
  • the lower limit of the amine value is more preferably 10 mgKOH / g or more, and further preferably 20 mgKOH / g or more.
  • the upper limit of the amine value is more preferably 150 mgKOH / g or less, and even more preferably 100 mgKOH / g or less.
  • the dispersant examples include polymer dispersants [for example, resins having amine groups (polyamideamine and salts thereof), oligoimine resins, polycarboxylic acids and salts thereof, high molecular weight unsaturated acid esters, modified polyurethanes, modified polyesters, Modified poly (meth) acrylate, (meth) acrylic copolymer, naphthalenesulfonic acid formalin polycondensate, etc.].
  • the polymer dispersant can be further classified into a linear polymer, a terminal-modified polymer, a graft polymer, and a block polymer according to the structure.
  • the dispersant has a site having an adsorption ability for the pigment (hereinafter, collectively referred to as “adsorption site”).
  • Adsorption sites include acid groups, urea groups, urethane groups, groups having coordinating oxygen atoms, groups having basic nitrogen atoms, heterocyclic groups, alkyloxycarbonyl groups, alkylaminocarbonyl groups, carboxy groups, sulfonamides And monovalent substituents having at least one group selected from the group consisting of a group, an alkoxysilyl group, an epoxy group, an isocyanate group and a hydroxyl group.
  • the adsorption site is preferably an acid-based adsorption site. An acid group etc.
  • an acid type adsorption site is at least one of a phosphorus atom containing group or a carboxy group.
  • the phosphorus atom-containing group include a phosphate group, a polyphosphate group, and a phosphate group.
  • the resin (dispersant) is preferably a resin represented by the following formula (111).
  • R 1 represents an (m + n) -valent linking group
  • R 2 represents a single bond or a divalent linking group
  • a 1 is an acid group, a urea group, a urethane group, a group having a coordinating oxygen atom, a group having a basic nitrogen atom, a heterocyclic group, an alkyloxycarbonyl group, an alkylaminocarbonyl group, a carboxy group, a sulfonamide group
  • the n A 1 and R 2 may be the same or different.
  • m represents a positive number of 8 or less
  • n represents 1 to 9, and m + n satisfies 3 to 10.
  • P 1 represents a monovalent polymer chain.
  • the m P 1 may be the same or different.
  • the resin represented by the formula (111) can interact with a pigment (for example, inorganic particles such as titanium oxide), the resin represented by the formula (111) is n By having one (1 to 9) substituents A 1 , it is possible to improve the dispersibility of the pigment in the composition by strongly interacting with the pigment (for example, inorganic particles such as titanium oxide). Further, the m polymer chains P 1 of the resin represented by the formula (111) can function as a steric repulsion group, and exhibiting a good steric repulsion force by having m polymer chains P 1.
  • the pigment for example, inorganic particles such as titanium oxide
  • the pigment for example, inorganic particles such as titanium oxide
  • the (m + n) -valent linking group has 1 to 100 carbon atoms, 0 to 10 nitrogen atoms, 0 to 50 oxygen atoms, 1 to 200 hydrogen atoms, and 0 to 20 atoms. Including a group consisting of the sulfur atom.
  • R 1 include a group composed of a combination of two or more of the following structural units or the following structural units (which may form a ring structure).
  • P 1 represents a monovalent polymer chain.
  • the monovalent polymer chain is preferably a monovalent polymer chain having a repeating unit derived from a vinyl compound.
  • paragraphs 0087 to 0098 of JP-A-2007-277514 can be referred to, the contents of which are incorporated herein.
  • R 2 represents a single bond or a divalent linking group.
  • the divalent linking group includes 1 to 100 carbon atoms, 0 to 10 nitrogen atoms, 0 to 50 oxygen atoms, 1 to 200 hydrogen atoms, and 0 to 20 A group consisting of a sulfur atom is included and may be unsubstituted or may further have a substituent.
  • Specific examples of the divalent linking group include a group constituted by combining two or more of the following structural units or the following structural units. For details of the divalent linking group, paragraphs 0071 to 0075 of JP-A-2007-277514 can be referred to, the contents of which are incorporated herein.
  • Examples of the polymer compound represented by the above formula (111) include paragraphs 0039 of JP-A-2007-277514 (corresponding to ⁇ 0053> of US 2010/0233595) and JP-A-2015. No. 34961, paragraphs 0081 to 0117 can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
  • a graft copolymer including a repeating unit represented by any one of the following formulas (11) to (14) can also be used.
  • W 1 , W 2 , W 3 , and W 4 each independently represent an oxygen atom or NH
  • X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , and X 5 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent group
  • Y 1 , Y 2 , Y 3 , and Y 4 each independently represent a divalent linking group
  • Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 independently represents a monovalent group
  • R 3 represents an alkylene group
  • R 4 represents a hydrogen atom or a monovalent group
  • n, m, p, and q are each independently an integer of 1 to 500 J and k each independently represents an integer of 2 to 8.
  • W 1 , W 2 , W 3 , and W 4 are preferably oxygen atoms.
  • X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , and X 5 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably each independently a hydrogen atom or a methyl group, A methyl group is particularly preferred.
  • 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.
  • the monovalent group represented by Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 is not particularly limited, and specifically includes an alkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, a heteroaryloxy group, and an alkylthioether group. , Arylthioether group, heteroarylthioether group, amino group and the like.
  • 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.
  • J and k in the formulas (11) and (12) are preferably integers of 4 to 6 and most preferably 5 from the viewpoints of dispersion stability and developability.
  • R 3 is preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 2 or 3 carbon atoms.
  • the monovalent group represented by R 4 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.
  • R 4 is an alkyl group, 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 is preferable, and 1 to 20 carbon atoms is preferable.
  • linear alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms are particularly preferable.
  • q is 2 ⁇ 500
  • X 5 a plurality present in the graft copolymer may be different from one another the same.
  • the resin (dispersant) is also preferably an oligoimine dispersant containing a basic nitrogen atom in at least one of the main chain and the side chain.
  • the oligoimine dispersant include a repeating unit including a partial structure X having a functional group with a pKa (power of Ka; Ka is an acid dissociation constant) of 14 or less, an oligomer chain or a polymer chain Y having 40 to 10,000 atoms.
  • a resin having a basic nitrogen atom in at least one of the main chain and the side chain are examples of the oligoimine dispersant.
  • This resin interacts with a pigment (for example, inorganic particles such as titanium oxide) both with a nitrogen atom and a functional group having a pKa of 14 or less contained in the partial structure X, and the resin further has 40 to 10 atoms. Since the oligomer chain or polymer chain Y functions as a steric repulsion group, it exhibits good dispersibility and makes inorganic particles such as titanium oxide uniform. Can be dispersed. Moreover, when the oligomer chain or polymer chain Y interacts with the solvent, precipitation of inorganic particles such as titanium oxide can be suppressed for a long period of time.
  • a pigment for example, inorganic particles such as titanium oxide
  • the oligomer chain or polymer chain Y functions as a steric repulsion group, thereby preventing aggregation of pigments (for example, inorganic particles such as titanium oxide). For this reason, even if the content of the pigment (preferably inorganic particles such as titanium oxide) is increased, excellent dispersibility can be obtained.
  • pigments for example, inorganic particles such as titanium oxide
  • the basic nitrogen atom is not particularly limited as long as it is a basic nitrogen atom, but the resin includes a structure having a nitrogen atom having a pKb (power of Kb; Kb is a base dissociation constant) of 14 or less. It is preferable that pKb includes a structure having 10 or less nitrogen atoms.
  • pKb base strength refers to pKb at a water temperature of 25 ° C., and is one of the indexes for quantitatively expressing the strength of the base.
  • the base strength pKb is synonymous with the basicity constant.
  • the functional group having a pKa of 14 or less contained in the partial structure X is not particularly limited, and the structure is not particularly limited as long as the physical properties satisfy this condition.
  • a functional group having a pKa of 12 or less is preferable, and a functional group having a pKa of 11 or less is most preferable.
  • a carboxy group (about pKa 3 to 5), a sulfo group (about pKa -3 to -2), a —COCH 2 CO— group (about pKa 8 to 10), a —COCH 2 CN group (pKa) About 8 to 11), —CONHCO— group, phenolic hydroxyl group, —R F CH 2 OH group or — (R F ) 2 CHOH group (R F represents a perfluoroalkyl group; pKa about 9 to 11), sulfonamide Group (about pKa 9 to 11) and the like.
  • the partial structure X having a functional group having a pKa of 14 or less is preferably directly bonded to the basic nitrogen atom in the repeating unit having a nitrogen atom, but the basic nitrogen atom and the partial structure of the repeating unit having a basic nitrogen atom are preferred.
  • X may be linked not only to a covalent bond but also to form a salt by ionic bond.
  • the oligoimine dispersant includes a repeating unit having a basic nitrogen atom to which a partial structure X having a functional group having a pKa of 14 or less is bonded, and an oligomer chain or polymer chain Y having 40 to 10,000 atoms in the side chain. It is preferable that it is resin to have.
  • the oligoimine-based dispersant includes (i) a poly (lower alkylene imine) -based repeating unit, a polyallylamine-based repeating unit, a polydiallylamine-based repeating unit, a metaxylenediamine-epichlorohydrin polycondensate-based repeating unit, and a polyvinylamine-based repeating unit.
  • the oligoimine-based dispersant is also preferably a resin having (ii) an oligomer chain having 40 to 10,000 atoms or a polymer chain Y in the side chain.
  • the term “lower” in the poly (lower alkyleneimine) means that it has 1 to 5 carbon atoms
  • the term “lower alkyleneimine” means an alkyleneimine having 1 to 5 carbon atoms.
  • Examples of the oligomer chain or polymer chain Y having 40 to 10,000 atoms include known polymer chains such as polyester, polyamide, polyimide, and poly (meth) acrylate that can be connected to the main chain portion of the resin.
  • the bonding site between the oligomer chain or polymer chain Y and the resin is preferably the terminal of the oligomer chain or polymer chain Y.
  • the oligomer chain or polymer chain Y is selected from poly (lower alkylene imine) -based repeating units, polyallylamine-based repeating units, polydiallylamine-based repeating units, metaxylenediamine-epichlorohydrin polycondensate-based repeating units, and polyvinylamine-based repeating units. It is preferably bonded to a nitrogen atom of a repeating unit having at least one kind of nitrogen atom.
  • At least one nitrogen atom selected from poly (lower alkyleneimine) -based repeating units, polyallylamine-based repeating units, polydiallylamine-based repeating units, metaxylenediamine-epichlorohydrin polycondensate-based repeating units, and polyvinylamine-based repeating units
  • the bonding mode between the main chain portion such as a repeating unit containing bismuth and Y is a covalent bond, an ionic bond, or a mixture of a covalent bond and an ionic bond.
  • Y is preferably ion-bonded to a nitrogen atom of a repeating unit containing a nitrogen atom as an amide bond or carboxylate.
  • the number of atoms of the oligomer chain or polymer chain Y is preferably 50 to 5,000, more preferably 60 to 3,000, from the viewpoint of dispersibility, dispersion stability, and developability. Moreover, the number average molecular weight of Y can be measured by the polystyrene conversion value by GPC method. The number average molecular weight of Y is preferably 1,000 to 50,000, and more preferably 1,000 to 30,000.
  • the oligoimine dispersant includes, for example, at least one of a repeating unit represented by the formula (I-1), a repeating unit represented by the formula (I-2), and a repeating unit represented by the formula (I-2a). And the like.
  • R 1 , R 2 , R 8 and R 9 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms).
  • a independently represents an integer of 1 to 5;
  • L is a single bond, an alkylene group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), an alkenylene group (preferably having 2 to 6 carbon atoms), an arylene group (preferably having 6 to 24 carbon atoms), a heteroarylene group (having 1 to 6 carbon atoms).
  • an imino group preferably having a carbon number of 0 to 6
  • an ether group preferably having a carbon number of 0 to 6
  • a thioether group a carbonyl group, or a combination group thereof.
  • each independently R 5 and R 6 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group (1-6 carbon atoms are preferred).
  • R 7 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • L a is a structural site to form a ring together with CR 8 CR 9 and N, it is preferable together with the carbon atom of CR 8 CR 9 is a structural site that form a non-aromatic heterocyclic ring having 3 to 7 carbon atoms .
  • X represents a group having a functional group having a pKa of 14 or less.
  • Y represents an oligomer chain or a polymer chain having 40 to 10,000 atoms.
  • the dispersant (oligoimine-based dispersant) further contains one or more kinds selected from repeating units represented by formula (I-3), formula (I-4) and formula (I-5) as a copolymerization component. You may do it.
  • the dispersant contains such a repeating unit, the dispersibility of the particles can be further improved.
  • R 1 , R 2 , R 8 , R 9 , L, La, a and * are as defined in the formulas (I-1), (I-2) and (I-2a).
  • Ya represents an oligomer chain or a polymer chain having an anion group and having 40 to 10,000 atoms.
  • oligoimine-based dispersant the description in paragraphs 0118 to 0190 of JP-A-2015-34961 can be referred to, and the above contents are incorporated in the present specification.
  • the oligoimine dispersant for example, the following resins and the resins described in paragraphs 0169 to 0190 of JP-A-2015-34961 can be used.
  • the dispersant is also available as a commercial product. Specific examples of such a dispersant include “Disperbyk-101 (polyamidoamine phosphate), 107 (carboxylic acid ester), 110, 180 (acid) manufactured by BYK Chemie Co., Ltd. Copolymer containing groups), 130 (polyamide), 161, 162, 163, 164, 165, 166, 170 (polymer copolymer) ”,“ BYK-P104, P105 (high molecular weight) manufactured by BYK Chemie Co., Ltd.
  • a dispersant having a phosphorus atom-containing group for example, a phosphate group
  • Copolymers and oligoimine dispersants are preferred.
  • a dispersant having a phosphorus atom-containing group as an acid-based adsorption site and a graft copolymer containing a repeating unit represented by any one of formulas (11) to (14) are more preferable from the viewpoint of pattern shape.
  • a dispersant having a polyester structure as a steric repulsion group preferably a polyester structure obtained by ring-opening polymerization of ⁇ -caprolactone or ⁇ -valerolactone is preferred from the viewpoint of dispersion stability.
  • a dispersant having a phosphorus atom-containing group as an acid-based adsorption site, “Sulsperse 26000” (Solsperse 26000), 36000 (having a polyester structure), 41000 (having a polyether structure) manufactured by Lubrizol Co., Ltd. ) ". These can be used suitably.
  • Dispersants having a phosphorus atom-containing group as an acid-based adsorption site Lubrizol Corp. Solsperse 36000 (Solsperse 36000) is preferable.
  • One type of dispersant can be used alone, or two or more types can be used in combination.
  • a resin used as a binder may be used.
  • a resin having a refractive index of 1.5 or less with respect to light having a wavelength of 589 nm may be used.
  • the composition of the present invention may contain a dispersion aid having an acid group and a crosslinkable group as a dispersion aid.
  • Preferred acid groups include sulfonic acid groups, phosphoric acid groups, phosphonic acid groups and carboxylic acid groups, with phosphoric acid groups being more preferred.
  • the crosslinkable group include a group containing an ethylenically unsaturated bond, an epoxy group and a mercapto group, and a group containing an ethylenically unsaturated bond is more preferable.
  • the group containing an ethylenically unsaturated bond include addition-polymerizable ethylene groups mentioned in the description of the polymerizable compound.
  • dispersion aids include light ester P-1M, light ester P-2M, light ester HO-MS, light ester HO-HH (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) Phosmer M, Phosmer PE, Phosmer MH , Hosmer CL, Hosmer PP (above, Unichemical Co., Ltd.), TBAS-Q, TBAS-R (above, MRC Unitech Co., Ltd.) and the like.
  • the content of the dispersant is preferably 1 to 80% by mass based on the total solid content of the composition from the viewpoint of pattern shape and adhesion.
  • the upper limit is preferably 70% by mass or less, and more preferably 60% by mass or less.
  • the lower limit is preferably 1.5% by mass or more, and more preferably 2% by mass or more.
  • the content of the dispersant is preferably 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pigment.
  • the upper limit is preferably 80 parts by mass or less, and more preferably 60 parts by mass or less.
  • the lower limit is preferably 2.5 parts by mass or more, and more preferably 5 parts by mass or more.
  • the content of the dispersant is preferably 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic pigment.
  • the upper limit is preferably 80 parts by mass or less, and more preferably 60 parts by mass or less.
  • the lower limit is preferably 2.5 parts by mass or more, and more preferably 5 parts by mass or more.
  • the content of the dispersant is preferably 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of titanium oxide.
  • the upper limit is preferably 80 parts by mass or less, and more preferably 60 parts by mass or less.
  • the lower limit is preferably 2.5 parts by mass or more, and more preferably 5 parts by mass or more.
  • the composition of the present invention preferably contains a solvent.
  • the solvent can be composed of various organic solvents.
  • Organic solvents include acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexane, ethyl acetate, ethylene dichloride, tetrahydrofuran, toluene, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, acetylacetone, cyclohexanone , Diacetone alcohol, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, 3-methoxypropanol, methoxymethoxyethanol, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene Recall monoethyl ether, diethylene glyco
  • the solvent it is preferable to use a solvent having a low metal content.
  • the metal content of the solvent is preferably 10 mass ppb (parts per billion) or less, for example.
  • a high-purity solvent having a mass ppt (parts per trigger) level may be used.
  • Such a high-purity solvent is available, for example, from Toyo Gosei Co., Ltd. (Chemical Industry Daily, November 13, 2015).
  • Examples of the method for removing impurities such as metals from the solvent include distillation (molecular distillation, thin film distillation, etc.) and filtration using a filter.
  • the filter pore size (pore size) of the filter used for filtration is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less, and even more preferably 3 nm or less.
  • a filter made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon is preferable.
  • the solvent may contain isomers (compounds having the same number of atoms and different structures). Further, only one type of isomer may be included, or a plurality of types may be included.
  • the content of the solvent is preferably such that the solid concentration of the composition is 25 to 70% by mass, and more preferably the amount of solid content of the composition is 30 to 60% by mass.
  • the composition of the present invention preferably contains a curable compound.
  • a curable compound a compound that can be crosslinked (including polymerization and condensation) by a radical, an acid, or heat can be used.
  • the curable compound used in the present invention include a compound having a group containing an ethylenically unsaturated bond, a compound having an epoxy group, a compound having a methylol group, etc., and a compound having a group containing an ethylenically unsaturated bond Is preferred.
  • the group containing an ethylenically unsaturated bond include a vinyl group, a (meth) acryl group, and a (meth) acryloyl group.
  • the curable compound is preferably a radical polymerizable compound.
  • the radical polymerizable compound include compounds having a group containing an ethylenically unsaturated bond.
  • the composition of this invention may contain the compound which has the below-mentioned epoxy group as a sclerosing
  • the content of the curable compound is preferably 1 to 70% by mass with respect to the total solid content of the composition.
  • the lower limit is preferably 3% by mass or more, and more preferably 5% by mass or more.
  • the upper limit is preferably 60% by mass or less, and more preferably 50% by mass or less. These ranges are preferable from the viewpoints of pattern shape, heat resistance, and L *.
  • the curable compound used in the composition may be only one type or two or more types. In the case of two or more types, the total amount is preferably within the above range.
  • the content of the polymerizable compound is preferably 1 to 70% by mass with respect to the total solid content of the composition.
  • the lower limit is preferably 3% by mass or more, and more preferably 5% by mass or more.
  • the upper limit is preferably 60% by mass or less, and more preferably 50% by mass or less.
  • the polymerizable compound used in the composition may include only one type or two or more types. When two or more kinds of polymerizable compounds are included, the total amount is preferably within the above range.
  • the content of the polymerizable compound is preferably 10 to 100% by mass, more preferably 30 to 100% by mass, based on the total mass of the curable compound.
  • Polymerizable compound As the polymerizable compound, a compound having a group containing at least one ethylenically unsaturated bond is preferable, and a compound having at least one, preferably 2 or more groups containing a terminal ethylenically unsaturated bond is more preferable.
  • the polymerizable compound is preferably a compound having 6 or more groups containing an ethylenically unsaturated bond, or a compound having 3 to 4 groups containing an ethylenically unsaturated bond, and containing an ethylenically unsaturated bond. More preferred are compounds having 3 to 4 groups.
  • the group containing an ethylenically unsaturated bond is preferably a (meth) acryloyl group or a (meth) acryloyloxy group.
  • the polymerizable compound is preferably a radical polymerizable compound.
  • the polymerizable compound may be in the form of either a monomer or a polymer, but is preferably a monomer.
  • the monomer type polymerizable compound preferably has a molecular weight of 100 to 3,000.
  • the upper limit is preferably 2000 or less, and more preferably 1500 or less.
  • the lower limit is preferably 150 or more, and more preferably 250 or more.
  • the polymerizable compound is preferably a 3 to 15 functional (meth) acrylate compound, more preferably a 3 to 6 functional (meth) acrylate compound, and more preferably a 3 to 4 functional (meth) acrylate compound. It is more preferable from the viewpoint of the pattern shape. According to this aspect, the solvent resistance of the film obtained, the adhesion to the substrate, and the pattern shape can be improved.
  • the polymerizable compound is also preferably a hexafunctional or higher (meth) acrylate compound.
  • the polymerizable compound is also preferably a compound having a group containing an ethylenically unsaturated bond having at least one addition-polymerizable ethylene group and having a boiling point of 100 ° C. or higher under normal pressure.
  • monofunctional acrylates and methacrylates such as polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, and phenoxyethyl (meth) acrylate; polyethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolethanetri ( (Meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, hexaned
  • polymerizable compounds represented by the following formulas (MO-1) to (MO-5) can also be suitably used.
  • n is an integer from 0 to 14
  • m is an integer from 1 to 8.
  • a plurality of R and T present in the same molecule may be the same or different.
  • T is an oxyalkylene group
  • the terminal on the carbon atom side is bonded to R.
  • at least one of the plurality of R is —OC ( ⁇ O) CH ⁇ CH 2 or —OC A group represented by ( ⁇ O) C (CH 3 ) ⁇ CH 2 is represented.
  • polymerizable compounds represented by the above formulas (MO-1) to (MO-5) include compounds described in paragraphs 0248 to 0251 of JP-A No. 2007-267979. Further, a compound described in JP-A No. 10-62986 and (meth) acrylated after addition of ethylene oxide or propylene oxide to a polyfunctional alcohol can also be used as the polymerizable compound.
  • Polymerizable compounds are pentaerythritol tetraacrylate (as a commercial product, NK ester A-TMMT; manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), dipentaerythritol triacrylate (as a commercial product, KAYARAD D-330; Nippon Kayaku ( ), Dipentaerythritol tetraacrylate (as a commercial product, KAYARAD D-320; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) dipentaerythritol penta (meth) acrylate (as a commercial product, KAYARAD D-310; Nippon Kayaku ( Co., Ltd.), dipentaerythritol hexa (meth) acrylate (as a commercial product, KAYARAD DPHA; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) is preferred, and pentaerythritol tetraacrylate is more preferred from the viewpoint
  • the polymerizable compound may have an acid group such as a carboxy group, a sulfo group, or a phosphoric acid group.
  • the polymerizable compound having an acid group can be obtained by a method in which a part of the hydroxy group of the polyfunctional alcohol is (meth) acrylated, and an acid anhydride is added to the remaining hydroxy group to form a carboxy group.
  • Examples of the polymerizable compound having an acid group include esters of aliphatic polyhydroxy compounds and unsaturated carboxylic acids.
  • the polymerizable compound having an acid group is preferably an ester compound in which an acid group is introduced by reacting an unreacted hydroxy group of an aliphatic polyhydroxy compound with a non-aromatic carboxylic acid anhydride.
  • ester compound a compound in which the aliphatic polyhydroxy compound is pentaerythritol or dipentaerythritol is particularly preferable.
  • Commercially available products include, for example, Aronix series M-305, M-510, and M-520 as polybasic acid-modified acrylic oligomers manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • the acid value of the polymerizable compound having an acid group is preferably from 0.1 to 40 mgKOH / g.
  • the lower limit is preferably 5 mgKOH / g or more.
  • the upper limit is preferably 30 mgKOH / g or less.
  • the polymerizable compound is preferably a polymerizable compound having a caprolactone structure.
  • the polymerizable compound having a caprolactone structure is not particularly limited as long as it has a caprolactone structure in the molecule.
  • a polyhydric alcohol such as trimethylolethane, ditrimethylolethane, trimethylolpropane, ditrimethylolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, glycerin, diglycerol, trimethylolmelamine, (meth) acrylic acid and Mention may be made of ⁇ -caprolactone-modified polyfunctional (meth) acrylates obtained by esterifying ⁇ -caprolactone.
  • the polymerizable compound having a caprolactone structure is preferably a compound represented by the following formula (Z-1).
  • R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
  • m represents an integer of 1 or 2
  • “*” represents a bond.
  • R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
  • “*” represents a bond
  • a compound represented by the formula (Z-4) or (Z-5) can also be used.
  • each E independently represents — ((CH 2 ) y CH 2 O) — or — ((CH 2 ) y CH (CH 3 ) O) —.
  • Each represents independently an integer of 0 to 10
  • each X independently represents a (meth) acryloyl group, a hydrogen atom, or a carboxy group.
  • the total number of (meth) acryloyl groups is 3 or 4
  • each m independently represents an integer of 0 to 10
  • the total of each m is an integer of 0 to 40.
  • the total number of (meth) acryloyl groups is 5 or 6
  • each n independently represents an integer of 0 to 10, and the total of each n is an integer of 0 to 60.
  • m is preferably an integer of 0 to 6, and more preferably an integer of 0 to 4.
  • the total of each m is preferably an integer of 2 to 40, more preferably an integer of 2 to 16, and particularly preferably an integer of 4 to 8.
  • n is preferably an integer of 0 to 6, and more preferably an integer of 0 to 4.
  • the total of each n is preferably an integer of 3 to 60, more preferably an integer of 3 to 24, and particularly preferably an integer of 6 to 12.
  • — ((CH 2 ) y CH 2 O) — or — ((CH 2 ) y CH (CH 3 ) O) — represents the oxygen atom side.
  • a form in which the terminal of X is bonded to X is preferred.
  • the compounds represented by formula (Z-4) or formula (Z-5) may be used singly or in combination of two or more.
  • a form in which all six Xs are acryloyl groups is preferable.
  • the total content of the compound represented by the formula (Z-4) or the formula (Z-5) in the polymerizable compound is preferably 20% by mass or more, and more preferably 50% by mass or more.
  • the compound represented by formula (Z-4) or formula (Z-5) can be synthesized by a known method.
  • pentaerythritol or dipentaerythritol is bonded to a ring-opening skeleton by a ring-opening addition reaction of ethylene oxide or propylene oxide, and, for example, (meth) acryloyl chloride is reacted with a terminal hydroxy group of the ring-opening skeleton.
  • a compound represented by the formula (Z-4) or the formula (Z-5) can be synthesized.
  • a pentaerythritol derivative or a dipentaerythritol derivative is more preferable.
  • Specific examples include compounds represented by the following formulas (a) to (f) (hereinafter also referred to as “exemplary compounds (a) to (f)”).
  • exemplary compounds (a), (f) b), (e) and (f) are preferred.
  • Examples of commercially available polymerizable compounds represented by the formulas (Z-4) and (Z-5) include SR-494, a tetrafunctional acrylate having four ethyleneoxy groups manufactured by Sartomer Co., Ltd. Examples thereof include DPCA-60, which is a hexafunctional acrylate having 6 pentyleneoxy groups, and TPA-330, which is a trifunctional acrylate having 3 isobutyleneoxy groups.
  • polymerizable compound examples include urethane acrylates described in JP-B-48-41708, JP-A-51-37193, JP-B-2-32293, JP-B-2-16765, Urethane compounds having an ethylene oxide skeleton described in JP-B-58-49860, JP-B-56-17654, JP-B-62-39417, and JP-B-62-39418 are also suitable. Also preferred are 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.
  • polymerizable compounds include urethane oligomers UAS-10, UAB-140 (manufactured by Sanyo Kokusaku Pulp Co., Ltd.), U-4HA, U-6LPA, UA-32P, U-10HA, U-10PA, UA- 122P, UA-1100H, UA-7200 (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), DPHA-40H (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), UA-306H, UA-306T, UA-306I, AH-600, T -600, AI-600 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), UA-9050, UA-9048 (manufactured by BASF Corp.) and the like.
  • a polymerizable compound having a Si atom in the molecule is also a preferred embodiment.
  • Commercially available polymerizable compounds having Si atoms in the molecule include EBECRYL 1360 (manufactured by Daicel Ornex Co., Ltd.), a polyfunctional acrylate containing a siloxane bond, and VINYLTRIISOPROPRONOXYSILANE (Azumax Corporation), which is a polyfunctional vinyl compound containing Si atoms. Manufactured).
  • the details of the use method such as the structure, single use or combined use, and addition amount of these polymerizable compounds can be arbitrarily set in accordance with the final performance design of the composition.
  • a structure having a high unsaturated group content per molecule is preferable, and in many cases, a bifunctional or higher functionality is preferable.
  • a compound having three or more functional groups is preferable, and at least one of the functional number and the polymerizable group (for example, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, styrene compound, vinyl ether compound) is included.
  • a method of adjusting both sensitivity and intensity by using different compounds in combination is also effective.
  • a trifunctional or higher functional compound having different ethylene oxide chain lengths According to this aspect, the developability of the composition can be adjusted, and excellent pattern formation can be obtained.
  • at least one of the selection and use method of the polymerizable compound is compatible with at least one of compatibility and dispersibility with other components (eg, photopolymerization initiator, resin, etc.) included in the composition. This is an important factor. For example, compatibility or the like can be improved by using a low-purity compound or using two or more kinds in combination.
  • a compound having an epoxy group in the composition of the present invention, can also be used as the curable compound. According to this aspect, the solvent resistance of the obtained film can be improved.
  • the compound having an epoxy group include monofunctional or polyfunctional glycidyl ether compounds and polyfunctional aliphatic glycidyl ether compounds.
  • the compound which has epoxy groups such as glycidyl (meth) acrylate and allyl glycidyl ether, as a part of glycidyl group, and the compound which has an alicyclic epoxy group can also be used.
  • Examples of the compound having an epoxy group include compounds having one or more epoxy groups per molecule. It is preferable to have 1 to 100 epoxy groups per molecule.
  • the upper limit may be 10 or less, and may be 5 or less.
  • the lower limit is preferably 2 or more.
  • the compound having an epoxy group may be either a low molecular weight compound (for example, a molecular weight of less than 1000) or a high molecular weight compound (for example, a molecular weight of 1000 or more, and in the case of a polymer, the weight average molecular weight is 1000 or more).
  • the weight average molecular weight of the compound having an epoxy group is preferably 200 to 100,000, more preferably 500 to 50,000.
  • the upper limit of the weight average molecular weight is preferably 10,000 or less, more preferably 5000 or less, and still more preferably 3000 or less.
  • the compound having an epoxy group is preferably an aliphatic epoxy resin from the viewpoint of solvent resistance.
  • Compounds having an epoxy group are the compounds described in paragraphs 0034 to 0036 of JP2013-011869A, paragraphs 0147 to 0156 of JP2014043556A, and paragraphs 0085 to 0092 of JP2014089408A. Can also be used. These contents are incorporated herein.
  • bisphenol A type epoxy resin jER825, jER827, jER828, jER834, jER1001, jER1002, jER1003, jER1055, jER1007, jER1009, jER1010 (above, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), EPICLON860, EPICLON1050 , EPICLON1051, EPICLON1055 (manufactured by DIC Corporation), etc.
  • bisphenol F-type epoxy resins include jER806, jER807, jER4004, jER4005, jER4007, jER4010 (above, Mitsubishi Chemical Corporation), EPICLON830, EPICLON835.
  • Cresol novolac type epoxy resins include EPICLON N-660, EPICLON N-665, EPICLON N-670, EPICLON N-673, EPICLON N-680, EPICLON N-690, EPICLON N-695 (or more DIC Co., Ltd.), EOCN-1020 (Nippon Kayaku Co., Ltd.), etc., and aliphatic epoxy resins are ADEKA RESIN EP-4080S, EP-4085S, etc.
  • P-4088S (above, manufactured by ADEKA Corporation), Celoxide 2021P, Celoxide 2081, Celoxide 2083, Celoxide 2085, EHPE3150, EPOLEEAD PB 3600, PB 4700 (above, manufactured by Daicel Corporation), Denacol EX-212L, EX -214L, EX-216L, EX-321L, EX-850L (manufactured by Nagase ChemteX Corporation).
  • ADEKA RESIN EP-4000S, EP-4003S, EP-4010S, EP-4010S, EP-4011S (above, manufactured by ADEKA Corporation), NC-2000, NC-3000, NC-7300, XD-1000, EPPN-501, EPPN-502 (above, manufactured by ADEKA Corporation), jER1031S (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and the like.
  • the composition of the present invention preferably contains a polymerization initiator.
  • the content of the polymerization initiator is preferably 0.1 to 50% by mass with respect to the total solid content of the composition from the viewpoint of solvent resistance and colorability, and more preferably 0.5 to 30% by mass. More preferably, it is 1 to 20% by mass.
  • the composition may contain only one type of polymerization initiator, or may contain two or more types. When two or more types are included, the total amount is preferably within the above range.
  • As the polymerization initiator a photopolymerization initiator or a thermal polymerization initiator is preferable, and a photopolymerization initiator is preferable.
  • limiting in particular as a thermal-polymerization initiator A well-known compound can be used.
  • the composition of the present invention can contain a photopolymerization initiator.
  • a photopolymerization initiator there is no restriction
  • a radical photopolymerization initiator is 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).
  • the photopolymerization initiator examples include halogenated hydrocarbon derivatives (for example, those having a triazine skeleton, those having an oxadiazole skeleton), acylphosphine compounds such as acylphosphine oxide, hexaarylbiimidazoles, oxime derivatives, etc. Oxime compounds, organic peroxides, thio compounds, ketone compounds, aromatic onium salts, ketoxime ethers, aminoacetophenone compounds, hydroxyacetophenones, and the like.
  • halogenated hydrocarbon compound having a triazine skeleton examples 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
  • compounds selected from the group consisting of compounds, benzothiazole compounds, benzophenone compounds, acetophenone compounds and derivatives thereof, cyclopentadiene-benzene-iron complexes and salts thereof, halomethyloxadiazole compounds, and 3-aryl substituted coumarin compounds are preferred.
  • 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-based initiator IRGACURE 184, DAROCUR 1173, IRGACURE 500, IRGACURE 2959, IRGACURE 127 (trade names: all manufactured by BASF Corporation) can be used.
  • aminoacetophenone-based initiator commercially available products IRGACURE 907, IRGACURE 369, IRGACURE 379, IRGACURE 379EG (trade names: all manufactured by BASF Corporation) 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-based initiator commercially available products such as IRGACURE 819 and IRGACURE TPO (trade names: both manufactured by BASF Corporation) can be used.
  • an oxime compound, an aminoacetophenone-based initiator or an acylphosphine-based initiator is preferable, and from the viewpoint of colorability and adhesion, an oxime compound having a nitro group or an acylphosphine-based initiator is more preferable.
  • An oxime compound can also be preferably used as the photopolymerization initiator.
  • an oxime ester compound is more preferable.
  • Specific examples of the oxime compound include compounds described in JP-A No. 2001-233842, compounds described in JP-A No. 2000-80068, compounds described in JP-A No. 2006-342166, and JP-A No. 2016-21012. The compounds described in the publication can be used.
  • J.H. C. S. Perkin II (1979) pp. 1653-1660
  • TR-PBG-304 manufactured by Changzhou Powerful Electronic New Materials Co., Ltd.
  • Adeka Arkles NCI-930 manufactured by ADEKA Corporation
  • Adeka Optomer N-1919 manufactured by ADEKA Corporation
  • Photopolymerization initiator 2 described in JP 14052 can also be used.
  • oxime compounds other than the above compounds described in JP-A-2009-519904 in which oxime is linked to carbazole N position, compounds described in US Pat. No. 7,626,957 in which a hetero substituent is introduced into the benzophenone moiety, and dyes
  • a compound described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-15025 and US Patent Publication No. 2009-292039 in which a nitro group is introduced a ketoxime compound described in International Publication WO2009 / 131189, a triazine skeleton and an oxime skeleton in the same molecule
  • the compound described in JP-A-2009-221114 having a maximum absorption at 405 nm and good sensitivity to a g-ray light source and JP-A-2014-137466 Compounds described in paragraphs 0076-0079 Or the like may be used.
  • paragraphs 0274 to 0275 of JP 2013-29760 A can be referred to, the contents of which are incorporated herein.
  • the oxime compound is preferably a compound represented by the following formula (OX-1).
  • the oxime compound may be an oxime compound in which the N—O bond of the oxime is an (E) isomer, or an oxime compound in which the N—O bond of the oxime is a (Z) isomer. ) It may be a mixture with the body.
  • 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 or 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 fluorene ring can also be used as a photopolymerization initiator.
  • Specific examples of the oxime compound having a fluorene ring include compounds described in JP-A-2014-137466. This content is incorporated herein.
  • 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. Compound (C-3). This content is incorporated herein.
  • an oxime compound having a nitro group can be used as a photopolymerization initiator.
  • the oxime compound having a nitro group is also preferably a dimer.
  • Specific examples of the oxime compound having a nitro group include compounds described in paragraphs 0031 to 0047 of JP2013-114249A, paragraphs 0008 to 0012 and 0070 to 0079 of JP2014-137466A, and patent 4223071.
  • ADEKA ARKLES NCI-831 manufactured by ADEKA Co., Ltd.).
  • An oxime compound having a benzofuran skeleton can also be used as a photopolymerization initiator.
  • Specific examples include OE-01 to OE-75 described in International Publication No. WO2015 / 036910.
  • oxime compounds that are preferably used in the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • the oxime compound is preferably a compound having a maximum absorption wavelength in a wavelength region of 350 nm to 500 nm, more preferably a compound having an absorption wavelength in a wavelength region of 360 nm to 480 nm, and particularly preferably a compound having high absorbance at 365 nm and 405 nm.
  • the molar extinction coefficient at 365 nm or 405 nm of the oxime compound is preferably 1,000 to 300,000, more preferably 2,000 to 300,000, more preferably 5,000 to 200,000 from the viewpoint of sensitivity. 000 is particularly preferred.
  • a known method can be used to measure the molar extinction coefficient of the compound. Specifically, for example, ethyl acetate is used with an ultraviolet-visible spectrophotometer (Varian Inc., Cary-5 spectrophotometer). It is preferable to measure at a concentration of 0.01 g / L.
  • a photopolymerization initiator having an extinction coefficient of 365 nm in methanol of 1.0 ⁇ 10 3 mL / gcm or more and an extinction coefficient of 365 nm in methanol of 1.0 ⁇ 10 2 mL / gcm or less It is also preferred to use a photopolymerization initiator having an extinction coefficient of 254 nm of 1.0 ⁇ 10 3 mL / gcm or more in combination.
  • a photopolymerization initiator having an extinction coefficient of 254 nm of 1.0 ⁇ 10 3 mL / gcm or more can be mentioned.
  • a film having excellent curability can be produced even under low temperature conditions.
  • the composition in the pattern formation process, by exposing the composition in two stages before the development process and after the development process, the composition can be appropriately cured in the first exposure, and the entire composition is almost completely exposed in the next exposure. It can be cured. For this reason, the curability of the composition can be improved even under low temperature conditions.
  • the composition of the present invention preferably contains a coloring inhibitor.
  • the anti-coloring agents described herein can also be used as antioxidants, and the antioxidants can also be used as anti-coloring agents.
  • the coloring inhibitor include phenol compounds, phosphite compounds, thioether compounds, and the like, and phenol compounds having a molecular weight of 500 or more, phosphite compounds having a molecular weight of 500 or more, or thioether compounds having a molecular weight of 500 or more are more preferable.
  • the coloring inhibitor is preferably a phenol compound, and more preferably a phenol compound having a molecular weight of 500 or more.
  • phenolic compound any phenolic compound known as a phenolic anti-coloring agent can be used.
  • Preferable phenolic compounds include hindered phenolic compounds.
  • a compound having a substituent at a site (ortho position) adjacent to the phenolic hydroxyl group is preferable.
  • a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 22 carbon atoms is preferable.
  • polysubstituted phenolic compounds are particularly preferably used.
  • R is a substituent, having a hydrogen atom, a halogen atom, an amino group that may have a substituent, or a substituent.
  • an amino group that may have a substituent an alkyl group that may have a substituent, an aryl group that may have a substituent, an alkoxy group that may have a substituent, and a substituent
  • An aryloxy group which may be substituted, an alkylamino group which may have a substituent, and an arylamino group which may have a substituent are preferable.
  • a more preferable form is a composite anti-coloring agent in which a plurality of structures expressing the anti-coloring function represented by the above formulas (A) to (C) are present in the same molecule.
  • the above formula (A) A compound in which 2 to 4 structures expressing the anti-coloring function represented by (C) are present in the same molecule is preferable.
  • a formula (B) semi hindered type is more preferable from a viewpoint of coloring property.
  • the phenolic hydroxyl group-containing compound include paramethoxyphenol, di-t-butyl-paracresol, pyrogallol, t-butylcatechol, 4,4-thiobis (3-methyl-6-t-butylphenol), 2,2 ′.
  • a compound selected from the group consisting of -methylenebis (4-methyl-6-t-butylphenol), phenol resins, and cresol resins Typical examples of commercially available products include (A) Sumilizer BHT (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Irganox 1010, 1222 (manufactured by BASF), Adekastab AO-20, AO-50, AO-60 (manufactured by ADEKA) and the like. is there.
  • Examples of (B) include Sumilizer BBM-S (manufactured by Sumitomo Chemical), Irganox 245 (manufactured by BASF), Adeka Stub AO-80 (manufactured by ADEKA), and the like.
  • Examples of (C) include ADK STAB AO-30 and AO-40 (manufactured by ADEKA).
  • phosphite compound tris [2-[[2,4,8,10-tetrakis (1,1-dimethylethyl) dibenzo [d, f] [1,3,2] dioxaphosphin-6 -Yl] oxy] ethyl] amine, tris [2-[(4,6,9,11-tetra-tert-butyldibenzo [d, f] [1,3,2] dioxaphosphin-2-yl And at least one compound selected from the group consisting of) oxy] ethyl] amine and ethylbisphosphite (2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl).
  • a typical example of a commercially available phosphite compound is ADK STAB PEP-36A (manufactured by ADEKA Corporation).
  • thioether compound examples include dialkylthiodipropionates such as dilauryl thiodipropionate, dimyristyl thiodipropionate, and distearyl thiodipropionate, and pentaerythritol tetra ( ⁇ -alkylthiopropionic acid) esters; pentaerythrityl Tetrakis (3-laurylthiopropionate), dilauryl-3,3′-thiodipropionate, dimyristyl-3,3′-thiodipropionate, distearyl-3,3′-thiodipropionate, etc .; tetrakis [Methylene-3- (laurylthio) propionate] methane, bis (methyl-4- [3-n-alkyl (C12 / C14) thiopropionyloxy] 5-t-butylphenyl) sulfide, ditridecyl-3
  • Typical examples of commercially available thioether compounds include ADK STAB AO-412S (CAS: 29598-76-3, manufactured by ADEKA Corporation), ADK STAB AO-503 (CAS: 10595-72-9, ADEKA Corporation). And KEMINOX PLS (CAS: 29598-76-3, manufactured by Chemipro Kasei Co., Ltd.).
  • Anti-coloring agents are readily available as commercial products.
  • ADK STAB AO-50F, ADK STAB AO-60G, ADK STAB AO-330 (Adeka Co., Ltd.), etc. Can be mentioned.
  • the content of the anti-coloring agent is preferably 0.01 to 20% by mass with respect to the total solid content of the composition from the viewpoint of colorability and solvent resistance, and more preferably 0.1 to 15% by mass. 0.3 to 5% by mass is particularly preferable. Only one type of anti-coloring agent or two or more types may be used. In the case of two or more types, the total amount is preferably within the above range.
  • the composition of the present invention may contain an ultraviolet absorber.
  • the ultraviolet absorber is preferably a conjugated diene compound, and more preferably a compound represented by the following formula (I).
  • R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and R 1 and R 2 are Although they may be the same or different from each other, they do not represent a hydrogen atom at the same time.
  • R 1 and R 2 may form a cyclic amino group together with the nitrogen atom to which R 1 and R 2 are bonded. Examples of the cyclic amino group include piperidino group, morpholino group, pyrrolidino group, hexahydroazepino group, piperazino group and the like.
  • R 1 and R 2 are each independently preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and still more preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • R 3 and R 4 represent an electron withdrawing group.
  • the electron withdrawing group is an electron withdrawing group having a Hammett's substituent constant ⁇ p value (hereinafter simply referred to as “ ⁇ p value”) of 0.20 or more and 1.0 or less.
  • ⁇ p value Hammett's substituent constant
  • R 3 and R 4 may combine with each other to form a ring.
  • R 3 and R 4 are preferably acyl, carbamoyl, alkyloxycarbonyl, aryloxycarbonyl, cyano, nitro, alkylsulfonyl, arylsulfonyl, sulfonyloxy, sulfamoyl, acyl, carbamoyl Group, alkyloxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, cyano group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, sulfonyloxy group, and sulfamoyl group are more preferable.
  • At least one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be in the form of a polymer derived from a monomer bonded to a vinyl group via a linking group. It may be a copolymer with another monomer.
  • the content of the ultraviolet absorber is preferably 0.1 to 10% by mass with respect to the total solid content of the composition from the viewpoint of pattern shape and solvent resistance, and preferably 0.1 to 7% by mass. Is more preferably 0.1 to 5% by mass, and particularly preferably 0.1 to 3% by mass. Moreover, in this invention, only one type may be sufficient as an ultraviolet absorber, and two or more types may be sufficient as it. In the case of two or more types, the total amount is preferably within the above range.
  • Yubinal A manufactured by BASF
  • an ultraviolet absorber such as an aminodiene compound, a salicylate compound, a benzophenone compound, a benzotriazole compound, an acrylonitrile compound, a triazine compound, or the like
  • Specific examples include the compounds described in JP2013-68814A. Is mentioned.
  • MYUA series Chemical Industry Daily, February 1, 2016 manufactured by Miyoshi Oil and Fat may be used.
  • the composition of the present invention preferably further contains an adhesive.
  • an adhesive agent A well-known adhesive agent can be used.
  • the adhesive include a silane coupling agent.
  • the adhesion of the film to the substrate can be improved.
  • the silane coupling agent means a silane compound having a hydrolyzable group and other functional groups.
  • the hydrolyzable group refers to a substituent that is directly bonded to a silicon atom and can form a siloxane bond by at least one of a hydrolysis reaction and a condensation reaction.
  • a hydrolysable group a halogen atom, an alkoxy group, an acyloxy group etc.
  • the silane coupling agent is preferably a compound having an alkoxysilyl group.
  • functional groups other than a hydrolysable group have a group which interacts with resin or forms a bond and shows affinity. Examples include (meth) acryloyl group, phenyl group, mercapto group, epoxy group, and oxetanyl group, and (meth) acryloyl group and epoxy group are preferable.
  • the silane coupling agent is preferably a compound having an alkoxysilyl group and at least one of a (meth) acryloyl group and an epoxy group.
  • the number of carbon atoms of the alkoxy group in the alkoxysilyl group is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, and particularly preferably 1 or 2.
  • the number of alkoxysilyl groups is preferably 2 or more, more preferably 2 to 3 in the same molecule.
  • silane coupling agent examples include, for example, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 3- Mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, octyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, 1,6-bis (trimethoxys
  • silane coupling agent examples include compounds described in paragraphs 0018 to 0036 of JP-A-2009-288703, and compounds described in paragraphs 0056 to 0066 of JP-A-2009-242604. Incorporated in the description. Moreover, the compound which has an alkoxy silyl group in a side chain can also be used for the compound which has an alkoxy silyl group. As the silane coupling agent, the specific silane compounds described in ⁇ 0011> to ⁇ 0037> of JP-A-2009-288703 can also be used, the contents of which are incorporated herein.
  • the content of the adhesive is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 7% by mass, and particularly preferably 1 to 5% by mass with respect to the total solid content of the composition. These ranges are preferred from the viewpoints of adhesion and defects.
  • the adhesive agent which a composition contains may be only 1 type, and 2 or more types may be sufficient as it. In the case of two or more types, the total amount is preferably within the above range.
  • the composition of the present invention preferably contains a chain transfer agent. According to this aspect, curing of the film surface (pattern surface) can be promoted by exposure during pattern formation. For this reason, the reduction
  • chain transfer agent examples include N, N-dialkylaminobenzoic acid alkyl esters and thiol compounds, and thiol compounds are preferred.
  • the thiol compound is preferably a compound having 2 or more (preferably 2 to 8, more preferably 3 to 6) mercapto groups in the molecule.
  • thiol compound examples include 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzoxazole, 2-mercaptobenzimidazole, N-phenylmercaptobenzimidazole, 1,3,5-tris (3-mercaptobutyloxyethyl) -1 , 3,5-triazine-2,4,6 (1H, 3H, 5H) -trione and other thiol compounds having a heterocyclic ring, pentaerythritol tetrakis (3-mercaptobutyrate), 1,4-bis (3-mercapto) And aliphatic thiol compounds such as butyryloxy) butane.
  • chain transfer agents include PEMP (manufactured by SC Organic Chemical Co., Ltd., thiol compound), Sunseller M (manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd., thiol compound), Karenz MT BD1 (Showa Denko Co., Ltd.) And thiol compounds). Moreover, it is also preferable to use the following compound.
  • the content of the chain transfer agent is preferably 0.2 to 5.0% by mass, more preferably 0.4 to 3.0% by mass, based on the total solid content of the composition.
  • the content of the chain transfer agent is preferably 1 to 40 parts by mass and more preferably 2 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable compound. Only one type of chain transfer agent may be used, or two or more types may be used. In the case of two or more types, the total amount is preferably within the above range.
  • the composition of the present invention may contain a sensitizer for the purpose of improving the radical generation efficiency of the photopolymerization initiator and increasing the photosensitive wavelength.
  • a photosensitizer that is sensitized by an electron transfer mechanism or an energy transfer mechanism is preferable.
  • the sensitizer include those having an absorption wavelength in a wavelength region of 300 nm to 450 nm.
  • the description of paragraphs 0231 to 0253 of JP 2010-106268 A (corresponding ⁇ 0256> to ⁇ 0273> of US Patent Application Publication No. 2011/0124824) can be referred to. Incorporated herein.
  • the content of the sensitizer is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 15% by mass, based on the total solid content of the composition. Only one type of sensitizer may be used, or two or more types may be used. In the case of two or more types, the total amount is preferably within the above range.
  • the composition of the present invention preferably further contains a co-sensitizer.
  • the co-sensitizer has functions such as further improving the sensitivity of the photopolymerization initiator and the sensitizer to actinic radiation, or suppressing inhibition of polymerization of the oxygen-polymerizable compound.
  • JP 2010-2010 A -106268 paragraphs 0254 to 0257 (corresponding to ⁇ 0277> to ⁇ 0279> of US Patent Application Publication No. 2011/0124824) can be referred to, and the contents thereof are incorporated herein.
  • the content of the co-sensitizer is preferably 0.1 to 30% by mass with respect to the total solid content of the composition from the viewpoint of improving the polymerization growth rate and the curing rate, and is 1 to 25% by mass. More preferred is 1.5 to 20% by mass.
  • a polymerization inhibitor is preferably added in order to prevent unnecessary polymerization of a polymerizable compound or the like during production or storage of the composition.
  • Polymerization inhibitors include the following compounds: Phenolic hydroxyl group-containing compounds (preferably hydroquinone, paramethoxyphenol, di-t-butyl-paracresol, pyrogallol, t-butylcatechol, benzoquinone, 4,4-thiobis (3-methyl-6-t-butylphenol) 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT), phenolic resins, and cresol resins Compound); N-oxide compounds (preferably 5,5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide, 4-methylmorpholine N-oxide, pyridine N-oxide, 4-nitropyridine N-oxide, 3-hydroxypyridine N-oxide , A compound selected from Phenolic hydroxyl group-containing compounds
  • the polymerization inhibitor may be a complex compound in which a plurality of structures that exhibit a polymerization inhibition function such as a phenol skeleton and a phosphorus-containing skeleton exist in the same molecule.
  • a polymerization inhibition function such as a phenol skeleton and a phosphorus-containing skeleton exist in the same molecule.
  • the compounds described in JP-A-10-46035 are also preferably used.
  • polymerization inhibitor examples include compounds described in JP-A-2015-34961, paragraphs 0211 to 0223, the contents of which are incorporated herein.
  • the content of the polymerization inhibitor is preferably 0.01 to 10 parts by weight, more preferably 0.01 to 8 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the photopolymerization initiator. Most preferred is 01 to 5 parts by weight.
  • the composition of the present invention may contain various types of surfactants from the viewpoint of further improving coating suitability.
  • various types of surfactants such as a fluorosurfactant, a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant, and a silicone surfactant can be used.
  • the liquid properties (particularly fluidity) when prepared as a coating liquid can be further improved, and the uniformity of coating thickness and liquid saving can be further improved. it can. That is, in the case of forming a film using a coating liquid to which a composition containing a fluorosurfactant is applied, the interfacial tension between the coated surface and the coating liquid decreases, and the wettability to the coated surface is reduced. This improves the applicability to the coated surface. For this reason, it is possible to more suitably form a film having a uniform thickness with small thickness unevenness.
  • the fluorine content in the fluorosurfactant is preferably 3 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, and particularly preferably 7 to 25% by mass.
  • a fluorine-based surfactant having a fluorine content within this range is effective in terms of uniformity of coating film thickness and liquid-saving properties, and has good solubility in the composition.
  • fluorosurfactant examples include the surfactants described in paragraphs 0060 to 0064 of JP-A-2014-41318 (paragraphs 0060-0064 of the corresponding international publication WO2014 / 17669 pamphlet), JP-A-2011 Examples include surfactants described in paragraphs 0117 to 0132 of JP-A-1252503, the contents of which are incorporated herein.
  • fluorosurfactants include, for example, Megafac F171, F172, F173, F176, F177, F141, F142, F143, F144, R30, F437, F475, F479, F482, F554, F780, F780 (above DIC Corporation), Florard FC430, FC431, FC171 (above, Sumitomo 3M Limited), Surflon S-382, SC-101, SC-103, SC-104, SC-105, SC-1068, SC-381, SC-383, S-393, KH-40 (above, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), PolyFox PF636, PF656, PF6320, PF6520, PF7002 (made by OMNOVA) etc. are mentioned.
  • the fluorine-based surfactant has a molecular structure having a functional group containing a fluorine atom, and an acrylic compound in which the fluorine atom is volatilized by cleavage of the functional group containing the fluorine atom when heated is suitably used.
  • a fluorosurfactant include Megafac DS series manufactured by DIC Corporation (Chemical Industry Daily, February 22, 2016) (Nikkei Sangyo Shimbun, February 23, 2016). -21, which can be used.
  • a block polymer can be used. Examples thereof include compounds described in JP2011-89090A.
  • the fluorine-based surfactant has a repeating unit derived from a (meth) acrylate compound having a fluorine atom and 2 or more (preferably 5 or more) alkyleneoxy groups (preferably ethyleneoxy group or propyleneoxy group) (meth).
  • a fluorine-containing polymer compound containing a repeating unit derived from an acrylate compound can also be preferably used.
  • the following compounds are also exemplified as the fluorosurfactant used in the present invention.
  • the weight average molecular weight of the above compound is preferably 3,000 to 50,000, for example, 14,000.
  • a fluoropolymer having a group containing an ethylenically unsaturated bond in the side chain can also be used.
  • Specific examples thereof include compounds described in JP-A 2010-164965, paragraphs 0050 to 0090 and paragraphs 0289 to 0295, for example, Megafac RS-101, RS-102, RS-718K, RS manufactured by DIC Corporation. -72-K and the like.
  • the fluorine-based surfactant compounds described in paragraphs 0015 to 0158 of JP-A No. 2015-117327 can also be used.
  • Nonionic surfactants include glycerol, trimethylolpropane, trimethylolethane and their ethoxylates and propoxylates (eg, glycerol propoxylate, glycerol ethoxylate, etc.), polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, Polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol distearate, sorbitan fatty acid ester, Pluronic L10, L31, L61, L62, 10R5, 17R2, 25R2 (BASF ), Tetronic 304, 701, 704, 901, 904, 150R1 (BASF) Solsperse 20000 (manufactured by Nippon Lubrizol Co., Ltd.), NCW-101, NCW-1001, NCW-1002 (manufactured by Wako Pure
  • cationic surfactants examples include organosiloxane polymer KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), (meth) acrylic acid (co) polymer polyflow No. 75, no. 90, no. 95 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), W001 (manufactured by Yusho Co., Ltd.) and the like.
  • anionic surfactant examples include W004, W005, W017 (manufactured by Yusho Co., Ltd.), Sandet BL (manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.), and the like.
  • silicone-based surfactants include Torre Silicone DC3PA, Torre Silicone SH7PA, Torre Silicone DC11PA, Torresilicone SH21PA, Torree Silicone SH28PA, Torree Silicone SH29PA, Torree Silicone SH30PA, Torree Silicone SH8400 (above, Toray Dow Corning Co., Ltd.) )), TSF-4440, TSF-4300, TSF-4445, TSF-4460, TSF-4442 (above, manufactured by Momentive Performance Materials), KP341, KF6001, KF6002 (above, manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) , BYK307, BYK323, BYK330 (above, manufactured by BYK Chemie) and the like.
  • the surfactant content is preferably 0.001 to 2.0 mass%, more preferably 0.005 to 1.0 mass%, based on the total solid content of the composition.
  • a known additive such as a plasticizer or a sensitizer may be added to the composition in order to improve the physical properties of the film or cured film.
  • the plasticizer include dioctyl phthalate, didodecyl phthalate, triethylene glycol dicaprylate, dimethyl glycol phthalate, tricresyl phosphate, dioctyl adipate, dibutyl sebacate, triacetyl glycerin and the like. It is preferable that content of a plasticizer is 10 mass% or less with respect to the total amount of a polymeric compound and resin.
  • the aforementioned composition can be prepared by mixing the aforementioned components.
  • the respective components may be blended together, or the respective components may be blended sequentially in a solvent and dissolved or dispersed.
  • the process for dispersing the pigment include a process using compression, squeezing, impact, shearing, cavitation and the like as the mechanical force used for dispersing the pigment. Specific examples of these processes include a bead mill, a sand mill, a roll mill, a high speed impeller, a sand grinder, a flow jet mixer, high pressure wet atomization, and ultrasonic dispersion.
  • a filter for the purpose of removing foreign substances or reducing defects.
  • a filter if it is conventionally used for the filtration use etc., it can use without being specifically limited.
  • fluorine resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyamide resins such as nylon (eg nylon-6, nylon-6,6), polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene (PP) (high density, ultra high (Including those having a molecular weight) and the like.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • nylon eg nylon-6, nylon-6,6)
  • polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene (PP) (high density, ultra high (Including those having a molecular weight) and the like.
  • PP polypropylene
  • nylon high density polypropylene
  • nylon are preferable.
  • the pore size of the filter is suitably about 0.01 to 7.0 ⁇ m, preferably about 0.01 to 3.0 ⁇ m, more preferably about 0.05 to 0.5 ⁇ m. By setting it as this range, the composition from which the fine foreign material was removed reliably can be prepared, and a uniform and smooth composition layer can be formed in a post process. It is also preferable to use a fiber filter.
  • the fiber filter include polypropylene fiber, nylon fiber, and glass fiber. Specifically, SBP type series (SBP008 etc.), TPR type series (TPR002, TPR005 etc.), SHPX type manufactured by Loki Techno Co., Ltd. Series (such as SHPX003) filter cartridges can be used.
  • the filtering by the first filter may be performed only once or may be performed twice or more.
  • the first filter may be a combination of filters having different pore diameters within the above-described range.
  • the pore diameter here can refer to the nominal value of the filter manufacturer.
  • filters for example, among various types of filters provided by Nippon Pole Co., Ltd. (DFA4201NXEY, etc.), Advantech Toyo Co., Ltd., Japan Integris Co., Ltd. (formerly Nihon Microlith Co., Ltd.) You can choose from.
  • the second filter a filter formed of the same material as the first filter described above can be used.
  • the filtering with the first filter may be performed only with the dispersion liquid, and after the other components are mixed, the filtering with the second filter may be performed.
  • membrane of this invention is a film
  • the second aspect of the membrane of the present invention includes inorganic particles and a resin, and the inorganic particles include at least one of hollow inorganic particles, solid inorganic particles, and porous inorganic particles, and are included in the inorganic particles. It is a film
  • L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 is preferably 35 or more, and more preferably 35 to 75.
  • the lower limit of L * in the CIE 1976 L * a * b * color system is more preferably 50 or more, and particularly preferably 60 or more.
  • a * in the CIE 1976 L * a * b * color system is preferably ⁇ 30 to 30, more preferably ⁇ 20 to 20, and particularly preferably ⁇ 10 to 10.
  • b * in the CIE 1976 L * a * b * color system is preferably ⁇ 35 to 30, more preferably ⁇ 33 to 10, and particularly preferably ⁇ 30 to 0.
  • the film of the present invention preferably has a thickness of 10 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or less, and particularly preferably 1 ⁇ m or less.
  • the lower limit value of the thickness is preferably 0.5 ⁇ m or more.
  • the average transmittance in the wavelength range of 400 to 700 nm is preferably 1% or more, more preferably 10% or more, and more preferably 30% or more. Is particularly preferred.
  • the upper limit of the average transmittance in the wavelength range of 400 to 700 nm is preferably 50% or less.
  • the film of the present invention can be used by being incorporated in various types of sensors such as a solid-state imaging device or an image display device (for example, a liquid crystal display device or an organic electroluminescence (organic EL) display device). Moreover, it can also be used as a material for the purpose of adjusting the appearance of the optical member.
  • the film of the present invention can be incorporated into various types of sensors, image display devices, and the like, and can be used as a member that appropriately blocks or transmits light or a member that scatters light. It can also be used for light emitting diode (LED) reflection applications, organic EL light scattering layer applications, conductive materials, insulating materials, solar cell materials, and the like.
  • LED light emitting diode
  • the cured film of the present invention is a cured film obtained by curing the film of the present invention.
  • the cured film is preferably a film obtained by removing the solvent from the film of the present invention.
  • a cured film is what hardened
  • the cured film preferably has an L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 of 35 to 75.
  • the upper limit of L * of the cured film is preferably 70 or less.
  • the lower limit of L * of the cured film is preferably 40 or more, and more preferably 50 or more.
  • optical sensor of the present invention is an optical sensor having the cured film of the present invention.
  • optical sensor include a solid-state image sensor.
  • the method for producing a film of the present invention comprises a step of exposing the composition of the present invention through a mask having a pattern; And developing the exposed composition to form a pattern.
  • the step of exposing the composition of the present invention through a mask having a pattern it is preferable to pass a step of forming a film by applying the composition of the present invention to a substrate or the like and a step of drying the film.
  • a step of forming a film by applying the composition of the present invention to a substrate or the like and a step of drying the film.
  • a known method can be used as a method for applying the composition.
  • a dropping method drop casting
  • a slit coating method for example, a spray method; a roll coating method; a spin coating method (spin coating); a casting coating method; a slit and spin method; a pre-wet method (for example, JP 2009-145395 A).
  • Methods described in the publication inkjet (for example, on-demand method, piezo method, thermal method), ejection printing such as nozzle jet, flexographic printing, screen printing, gravure printing, reverse offset printing, metal mask printing method, etc.
  • Examples of each type of printing method include: a transfer method using a mold or the like; and a nanoimprint method.
  • the application method using the ink jet is not particularly limited as long as the composition can be ejected.
  • spin coating is preferably performed by spin coating in the range of 300 to 6000 rpm, and more preferably spin coating in the range of 400 to 3000 rpm.
  • the substrate temperature during spin coating is preferably 10 to 100 ° C, more preferably 20 to 70 ° C. If it is said range, it will be easy to manufacture the film
  • a dropping region of a composition having a photoresist as a partition on a substrate so that a uniform film can be obtained with a predetermined thickness.
  • a film having a desired thickness can be obtained by controlling the dropping amount and solid content concentration of the composition and the area of the dropping region.
  • a base material there is no limitation in particular as a base material, According to a use, it can select suitably.
  • a base material For example, alkali-free glass, soda glass, Pyrex (registered trademark) glass, quartz glass used for liquid crystal display devices, etc., and substrates obtained by attaching a transparent conductive film to these, photoelectric conversion element groups used for solid-state imaging devices, etc. Examples include materials, silicon substrates, and complementary metal oxide semiconductors (CMOS).
  • CMOS complementary metal oxide semiconductors
  • an undercoat layer may be provided on these base materials, if necessary, in order to improve adhesion to the upper layer, prevent diffusion of substances, or flatten the surface.
  • the undercoat layer is preferably provided (preferably applied) on the substrate in order to improve adhesion.
  • the drying conditions are preferably, for example, a temperature of 60 to 150 ° C. and 30 seconds to 15 minutes.
  • Examples of the step of exposing the composition of the present invention through a mask having a pattern and the step of developing the exposed composition to form a pattern include, for example, applying the composition of the present invention on a substrate to form a film. And a method including a step of forming a shaped composition layer, a step of exposing the composition layer to a pattern shape, and a step of developing and removing an unexposed portion to form a pattern.
  • a pattern may be formed by a photolithography method, or a pattern may be formed by a dry etching method.
  • the exposure step it is preferable to expose the film formed on the substrate into a pattern shape.
  • the pattern exposure can be performed by exposing the film on the base material through a mask having a predetermined mask pattern using an exposure apparatus such as a stepper. Thereby, an exposed part can be hardened.
  • radiation light
  • ultraviolet rays such as g-line and i-line are preferable (particularly preferably i-line).
  • Irradiation dose exposure dose
  • the oxygen concentration at the time of exposure can be appropriately selected.
  • a low oxygen atmosphere having an oxygen concentration of 19% by volume or less for example, 15% by volume or less, further 5% by volume or less, particularly May be exposed in a substantially oxygen-free manner
  • a high oxygen atmosphere with an oxygen concentration exceeding 21% by volume for example, 22% by volume or more, further 30% by volume or more, particularly 50% by volume or more.
  • the exposure illuminance can be appropriately set, and is usually 1000 W / m 2 to 100,000 W / m 2 (for example, 5000 W / m 2 or more, further 15000 W / m 2 or more, particularly 35000 W / m 2 or more). You can choose from a range.
  • Conditions of the oxygen concentration and the exposure illuminance may be combined as appropriate, for example, illuminance 10000 W / m 2 at an oxygen concentration of 10 vol%, oxygen concentration of 35 vol% can be such illuminance 20000W / m 2.
  • the development removal of the unexposed portion can be performed using a developer.
  • the developer is preferably an alkaline developer that does not cause damage to the underlying circuit. You may develop using the solvent as described in this specification as a developing solution.
  • the temperature of the developer is preferably 20 to 30 ° C., for example.
  • the development time is preferably 20 to 180 seconds, more preferably 20 to 90 seconds.
  • alkaline agent used in the alkaline developer examples include ammonia water, ethylamine, diethylamine, dimethylethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, benzyltrimethylammonium hydroxy.
  • organic alkaline compounds such as 1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecene, dimethylbis (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide.
  • the inorganic alkali for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate and the like are preferable.
  • a surfactant may be used for the developer. Examples of the surfactant include the surfactant described in the above-described composition, and a nonionic surfactant is preferable.
  • the film manufacturing method may include other steps. There is no restriction
  • the surface treatment process of a base material, a pre-heating process (pre-baking process), a post-heating process (post-baking process), etc. are mentioned. After development, at least one of heating and exposure may be further performed. According to this aspect, the film can be further cured to produce a film that is more firmly cured.
  • the heating temperature in the preheating step and the postheating step is preferably 80 to 200 ° C.
  • the upper limit is preferably 150 ° C. or lower.
  • the lower limit is more preferably 90 ° C. or higher.
  • the heating time in the preheating step and the postheating step is more preferably 30 to 240 seconds.
  • the upper limit is more preferably 180 seconds or less.
  • the lower limit is more preferably 60 seconds or more.
  • the heat treatment method a method of heating the entire surface of the formed film can be mentioned.
  • the film strength of the pattern is increased by the heat treatment.
  • the heating temperature is preferably 100 to 260 ° C.
  • the lower limit is more preferably 120 ° C. or higher, and particularly preferably 160 ° C. or higher.
  • the upper limit is more preferably 240 ° C. or less, and particularly preferably 220 ° C. or less.
  • the heating time is preferably 1 to 180 minutes.
  • the lower limit is more preferably 3 minutes or more.
  • the upper limit is more preferably 120 minutes or less.
  • limiting in particular as a heating apparatus According to the objective, it can select suitably from well-known apparatuses, For example, a dry oven, a hot plate, an infrared heater etc. are mentioned.
  • the acid value represents the mass of potassium hydroxide required to neutralize acidic components per gram of solid content.
  • the measurement sample was neutralized and titrated with a 1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution.
  • the acid value was calculated by the following formula using the inflection point of the titration pH curve as the titration end point.
  • A 56.11 ⁇ Vs ⁇ 0.5 ⁇ f / w
  • Vs Amount of 0.1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution required for titration (mL)
  • f Potency of 0.1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution
  • w Mass of measurement sample (g) (solid content conversion)
  • the amine value is expressed by the mass of potassium hydroxide (KOH) equivalent to the basic component per gram of the solid content.
  • KOH potassium hydroxide
  • a sample is dissolved in acetic acid to prepare a measurement sample, and using a potentiometric titrator (trade name: AT-510, manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.), the measurement sample is 0.1 mol / L perchloric acid / acetic acid solution at 25 ° C. And neutralization titration.
  • the amine value was calculated by the following formula using the inflection point of the titration pH curve as the titration end point.
  • Vs Amine value (mgKOH / g)
  • Vs Amount of 0.1 mol / L perchloric acid / acetic acid solution required for titration (mL)
  • f 0.1 mol / L perchloric acid / acetic acid solution titer
  • mass g of measurement sample (in solid content)
  • Comparative pigments 1 to 3 are shown in Table 4.
  • the primary particle size was determined by observing the powdered inorganic particles with a transmission electron microscope (TEM) and observing the primary particles in which the inorganic particles were not aggregated.
  • TEM transmission electron microscope
  • the particle size distribution of the inorganic particles after taking a TEM image of the powdered inorganic particles as the primary particles, the particle size distribution was measured from the TEM image using an image processing apparatus.
  • the average primary particle diameter of the inorganic particles was defined as the average primary particle diameter based on the arithmetic average diameter based on the number calculated from the particle size distribution.
  • An electron microscope (H-7000) manufactured by Hitachi, Ltd. was used as the transmission electron microscope, and Luzex AP manufactured by Nireco Co., Ltd. was used as the image processing apparatus.
  • the average particle size of the powdered inorganic particles was measured by the following method. The powder inorganic particles were observed with a transmission electron microscope (TEM), and the particle diameter was determined by observing the portion where the inorganic particles were not aggregated.
  • TEM transmission electron microscope
  • the particle size distribution of the hollow inorganic particles, solid inorganic particles and porous inorganic particles is obtained by taking a TEM image of the hollow inorganic particles, solid inorganic particles and porous inorganic particles which are aggregates of primary particles.
  • the particle size distribution was measured from the TEM image using an image processing apparatus.
  • the average particle size of the hollow inorganic particles, solid inorganic particles, and porous inorganic particles is defined as the average particle size based on the arithmetic average size based on the number calculated from the particle size distribution.
  • the particle size distribution was measured using an electron microscope (H-7000) manufactured by Hitachi, Ltd. as a transmission electron microscope and a Luzex AP manufactured by Nireco Co., Ltd. as an image processing apparatus.
  • ⁇ Composition of liquid mixture >> Particles listed in the table below: 30 parts by mass Dispersant listed in the table below: Amount listed in the table below Dispersing aid listed in the table below: Amount listed in the table propylene glycol-1-monomethyl ether-2-acetate (PGMEA): Amount described in the following table ⁇ dispersion condition >>> Bead diameter: 0.2 mm diameter Bead filling rate: 65% by volume Circumferential speed: 6 m / sec Pump supply amount: 10.8 kg / hour Cooling water: Tap water bead mill annular passage Internal volume: 0.15 L Liquid mixture amount to be dispersed: 0.65 kg
  • the average particle size of the particles was measured at 30 minute intervals.
  • the average particle diameter of the particles decreased with the lapse of the dispersion time, but the amount of change gradually decreased.
  • Dispersion was terminated when there was no change in d50 (integrated value 50%) in the particle size distribution.
  • the compositions of the obtained dispersions 1 to 15 are shown in the following table.
  • porous titanium oxide particles were precipitated using a centrifuge and then washed with ethanol to obtain porous titanium oxide particles A-1. Observation using a scanning electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, model number S-4800) confirmed that porous titanium oxide particles having a structure having a large number of pores having a pore diameter of 10 nm to 100 nm on the surface were obtained. The average particle size of the porous titanium oxide particles A-1 was about 750 nm. The refractive index of the porous titanium oxide particles A-1 was 2.7.
  • a sample stirrer coated with Teflon (registered trademark) was placed in the sample tube, and set in a pressure vessel (made by Pressure Glass Industry Co., Ltd.) and sealed. Using a syringe pump (manufactured by TELEDYNE ISCO, product name: 260D), the pressure was increased to 8 MPa, and liquefied carbon dioxide was added to the pressure vessel to be filled. The pressure vessel was immersed in a water bath, and the temperature was raised to 50 ° C. while rotating the stir bar at 300 rpm with a magnetic stirrer. After the temperature increase, the pressure was adjusted to 34 MPa, and the mixture was further stirred for 6 hours.
  • solid cerium oxide particles A-2 were obtained in the pressure vessel.
  • the refractive index of the core was 1.6
  • the refractive index of the shell layer was 2.2
  • the refractive index difference between the core and the shell layer was 0.6.
  • a sample stirrer coated with Teflon (registered trademark) was placed in the sample tube, and set in a pressure vessel (made by Pressure Glass Industry Co., Ltd.) and sealed. Using a syringe pump, the pressure was increased to 8 MPa, and the liquefied carbon dioxide was added to the pressure vessel and filled. The pressure vessel was immersed in a water bath, and the temperature was raised to 50 ° C. while rotating the stir bar at 300 rpm with a magnetic stirrer. After the temperature increase, the pressure was adjusted to 20 MPa, and the mixture was further stirred for 6 hours. Thereafter, the temperature was lowered to room temperature (about 20 ° C.), and stirring was stopped.
  • Teflon registered trademark
  • solid titanium oxide particles A-3 were obtained in the pressure vessel.
  • the refractive index of the core was 1.6
  • the refractive index of the shell layer was 2.7
  • the refractive index difference between the core and the shell layer was 1.1.
  • porous titanium oxide particles porous inorganic particles
  • Titanium isopropoxide 0.1 mmol
  • orthophthalic acid 0.5 mmol
  • 3.5 mL of the obtained mixture was transferred to a SUS316 reaction tube and heated to 300 ° C. at a heating rate of 800 ° C./min, so that methanol was brought into a supercritical state and the mixture was reacted for 10 minutes.
  • the product was then centrifuged, washed with methanol and dried.
  • white solid spherical porous anatase-type titanium oxide nanoparticles porous titanium oxide particles A-4) were obtained.
  • porous titanium oxide particles having a structure having many pores having a pore diameter of 2 nm to 50 nm on the surface were obtained.
  • the average particle diameter of the porous titanium oxide particles A-4 was 800 nm.
  • the refractive index of the porous titanium oxide particles A-4 was 2.6.
  • -A-5 Preparation of hollow titanium oxide particles (hollow inorganic particles)- Titanium isopropoxide (0.1 mmol) and orthophthalic acid (0.5 mmol) were mixed with 10 mL of methanol and stirred overnight. 3.5 mL of the obtained mixture was transferred to a SUS316 reaction tube and heated to 300 ° C. at a heating rate of 6.0 ° C./min, so that methanol was brought into a supercritical state and the mixture was reacted for 10 minutes. The product was then centrifuged, washed with methanol and dried. As a result, white hollow spherical porous anatase-type titanium oxide nanoparticles (hollow titanium oxide particles A-5) were obtained. The average particle size of the hollow titanium oxide particles A-5 was 700 nm. The refractive index of the hollow titanium oxide particles A-5 was 2.6.
  • -Comparative pigment 4 Preparation of hollow resin particles- 40 parts by mass of methyl methacrylate, 10 parts by mass of trimethylolpropane triacrylate, 0.25 parts by mass of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator, and sorbitan monooleate as a (W / O) type emulsifier 5 parts by mass was mixed and stirred to obtain a monomer solution. Next, osmotic pressure was adjusted by adding sodium chloride to ion-exchanged water so as to have a concentration of 1% by mass to prepare 50 parts by mass of an aqueous sodium chloride solution.
  • a polymerizer equipped with a stirrer, jacket, reflux condenser and thermometer was prepared, and then the inside of the polymerizer was depressurized, deoxygenated, and then purged with nitrogen to make the inside of the polymerizer a nitrogen atmosphere. .
  • the obtained (W / O / W) type composite emulsion suspension was charged all at once into the polymerization vessel and stirred at room temperature for a predetermined time. Since the amount of the (W / O) type emulsifier in the polymerization vessel is small, the state of oil droplets in which minute water droplets are contained is unstable, and as time passes, they are slowly combined to become one ( A (W / O / W) type composite emulsion suspension was obtained.
  • the obtained (W / O / W) type composite emulsion suspension was confirmed to contain single large water droplets in oil droplets using an optical microscope.
  • the temperature of the polymerization vessel was raised to 60 ° C., and polymerization was performed for 4 hours. Thereafter, the mixture was aged for 1 hour, and the polymerization vessel was cooled to room temperature to obtain a suspension.
  • the obtained suspension was dehydrated using a dehydrator and then vacuum-dried to obtain single-hole hollow resin particles (comparative pigment 4) using a (meth) acrylic compound.
  • the average particle diameter of the hollow resin particles of Comparative Pigment 4 was 1.0 ⁇ m.
  • the refractive index of the hollow resin particles of the comparative pigment 4 was 1.5.
  • the refractive index of the particles was measured by the following method.
  • a dispersant having a known refractive index and PGMEA are dispersed to prepare a dispersion, and a resin and a dispersion having a known refractive index are dispersed at a concentration of particles of 10% by mass and 20% by mass, respectively. , 30% by mass and 40% by mass were mixed to prepare four types of coating solutions.
  • the refractive index of the obtained film was determined using ellipsometry (Lambda Ace RE-3300 (trade name), Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.). Measured. Subsequently, the particle concentration and the refractive index were plotted and extrapolated to derive the particle refractive index.
  • H-1 Solsperse 36000 Lubrizol Co., Ltd.
  • H-2 Solsperse 41000 Lubrizol Co., Ltd.
  • the numerical value written together with each repeating unit represented by (H-3) and (H-4) represents the content (mass ratio) of each repeating unit.
  • the numerical value written together with the repeating part of the side chain indicates the number of repeating parts.
  • Dispersions 1 to 15 The above dispersions 1 to 15.
  • E-1 IRGACURE OXE01 (manufactured by BASF)
  • E-2 IRGACURE 379 (BASF)
  • E-3 IRGACURE TPO (manufactured by BASF)
  • E-4 IRGACURE 819 (manufactured by BASF)
  • E-5 Adeka Arkles NCI-831 (manufactured by ADEKA Corporation)
  • F-1 ADK STAB PEP-36A (manufactured by ADEKA Corporation, following structure, CAS (Chemical Abstracts Service) registration number: 80693-00-1)
  • F-2 ADK STAB AO-50 (manufactured by ADEKA, following structure, CAS registration number: 2082-79-3)
  • F-3 ADK STAB AO-80 (manufactured by ADEKA Corporation, following structure, CAS registration number: 90498-90-1)
  • F-4 ADK STAB AO-412S (manufactured by ADEKA Corporation, following structure, CAS registration number: 29598-76-3)
  • G-1 EHPE3150 (manufactured by Daicel Corporation)
  • G-2 EPICLON N-695 (manufactured by DIC Corporation)
  • a mask having a pattern of 2 cm ⁇ 2 cm is irradiated with light having a wavelength of 365 nm so that the exposure amount is 1000 mJ / cm 2.
  • the coating film was exposed.
  • the glass wafer on which the coating film after exposure was formed was placed on a horizontal rotary table of a spin shower developing machine (DW-30 type, manufactured by Chemitronics), and tetramethylammonium hydroxide (TMAH) Paddle development was performed at 23 ° C. for 60 seconds using a 0.3 mass% aqueous solution. In this way, a white pattern was formed on the glass wafer.
  • DW-30 type manufactured by Chemitronics
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • a glass wafer on which a white pattern is formed is fixed to a horizontal rotary table by a vacuum chuck method, and pure water is supplied in the form of a shower from an ejection nozzle above the rotation center while rotating at a rotation speed of 50 rpm by a rotating device. Rinse.
  • the glass wafer was then spray dried. L * was measured in a state where the solvent contained in the film was 1% by mass or less.
  • a spectrophotometer a D65 light source is used, the observation field of view is 2 °, and the white reference is set using the white patch on the calibration reference plate attached to X-rite 528 (trade name, manufactured by X-rite).
  • the L * value in the L * a * b * color system of CIE 1976 of the obtained white pattern was measured.
  • X-rite 528 (trade name, manufactured by X-rite) was used as a spectrophotometer. The results were evaluated according to the following criteria. If the evaluation is A, B or C, it is determined that there is no practical problem. An evaluation of A or B is preferable, and an evaluation of A is more preferable. The results obtained are listed in the table below.
  • A: L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed is 60 or more and 75 or less.
  • B L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed is 50 or more and less than 60.
  • C L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed is 35 or more and less than 50.
  • D L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed is 30 or more and less than 35.
  • E L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed is less than 30.
  • A Under the fluorescent lamp and under the sodium light source, there is no streak-like unevenness on the coated surface.
  • B 1 to 5 streaky irregularities were observed only under a sodium light source.
  • C 6 to 10 streaky irregularities were observed only under a sodium light source.
  • D 1 to 5 or more streaky irregularities were observed under a fluorescent lamp.
  • E Six or more streaky irregularities were observed under a fluorescent lamp. If the evaluation is A to C, it is judged that there is no practical problem. An evaluation of A or B is preferable, and an evaluation of A is more preferable. The results obtained are listed in the table below.
  • the liquid aging stability was evaluated based on the following criteria by the solid content sedimentation rate. If the evaluation is A to C, it is judged that there is no practical problem. An evaluation of A or B is preferable, and an evaluation of A is more preferable. The results obtained are listed in the table below.
  • C The solid content sedimentation rate is in the range of more than 5% by mass and 10% by mass or less.
  • D Solid content sedimentation rate is in the range of more than 10% by mass and 15% by mass or less.
  • E The solid content sedimentation rate exceeds 15% by mass.
  • Each composition obtained above is dried to a thickness of 3.0 ⁇ m on an 8-inch glass wafer with an undercoat layer (CT-4000L manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd .; thickness 0.1 ⁇ m).
  • CT-4000L manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd .
  • thickness 0.1 ⁇ m As described above, coating was performed using a spin coater, and heat treatment (pre-baking) was performed for 120 seconds using a 110 ° C. hot plate to form a coating film.
  • FPA-3000i5 + manufactured by Canon Co., Ltd.
  • a mask having a pattern of 2 cm ⁇ 2 cm is irradiated with light having a wavelength of 365 nm so that the exposure amount is 1000 mJ / cm 2.
  • the glass wafer on which the coating film after exposure was formed was placed on a horizontal rotary table of a spin shower developing machine (DW-30 type, manufactured by Chemitronics), and tetramethylammonium hydroxide (TMAH) Paddle development was performed at 23 ° C. for 60 seconds using a 0.3 mass% aqueous solution. In this way, a white pattern was formed on the glass wafer.
  • a glass wafer on which a white pattern is formed is fixed to a horizontal rotary table by a vacuum chuck method, and pure water is supplied in the form of a shower from an ejection nozzle above the rotation center while rotating at a rotation speed of 50 rpm by a rotating device. Rinse.
  • the glass wafer was then spray dried. Thereafter, the glass wafer was heat-treated (post-baked) for 5 minutes using a 230 ° C. hot plate.
  • MCPD-3000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.
  • a value obtained by dividing the difference in transmittance at each wavelength by the transmittance of the white pattern is expressed as a percentage, and is defined as spectral variation ( ⁇ T%).
  • the fluctuation at the wavelength having the largest spectral fluctuation was defined as ⁇ Tmax, and the solvent resistance was evaluated.
  • the results obtained are listed in the table below.
  • composition obtained above is applied to an 8-inch silicon wafer with an undercoat layer (CT-4000L manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd .; thickness 0.1 ⁇ m) to a thickness of 3.0 ⁇ m after application.
  • CT-4000L manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd .
  • thickness 0.1 ⁇ m a thickness of 3.0 ⁇ m after application.
  • the coating was performed by spin coating. Thereafter, the silicon wafer was heated for 2 minutes using a hot plate at 100 ° C. to obtain a composition layer.
  • FPA-3000i5 + manufactured by Canon Inc.
  • the obtained composition layer was exposed to a 20 ⁇ m square island pattern through a mask (exposure amount: 50 to 1700 mJ / cm 2). )did.
  • composition layer after exposure was developed using a developing device (Act 8 manufactured by Tokyo Electron).
  • the developer used was a 0.3% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), and shower development was performed at 23 ° C. for 60 seconds. Then, it rinsed with the spin shower using a pure water, and the pattern was obtained.
  • the obtained pattern was observed (magnification: 5000 times) using a scanning electron microscope (SEM) (S-4800H, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), and the shape was evaluated based on the following evaluation criteria. It is preferably an evaluation of A, B, C or D, more preferably an evaluation of A, B or C, particularly preferably an evaluation of A or B, and more particularly an evaluation of A. preferable.
  • ⁇ Adhesion> Among the patterns produced by the evaluation of the pattern shape, a pattern group having a pattern size of 20 ⁇ m was observed with an optical microscope (manufactured by Olympus Corporation) to evaluate the adhesion.
  • the evaluation of adhesion was performed based on the following evaluation criteria by calculating the rate of pattern peeling or chipping for all island patterns. It is preferably an evaluation of A, B, C or D, more preferably an evaluation of A, B or C, particularly preferably an evaluation of A or B, and more particularly an evaluation of A. preferable.
  • the results obtained are listed in the table below.
  • C Peeling or chipping of the observed pattern is 5% or more and less than 10%.
  • D Peeling or chipping of the observed pattern is 10% or more and less than 30%.
  • E Peeling or chipping of the observed pattern is 30% or more.
  • spectral L *, a *, b * of the pattern produced by the same method as in the solvent resistance evaluation was measured using a spectrophotometer (X-rite 528 (trade name, manufactured by X-rite)). Spectroscopic measurement was performed using a D65 light source, an observation field of view of 2 °, and a white reference set using a white patch on a calibration reference plate attached to X-rite 528 (trade name, manufactured by X-rite). It was. The measurement was performed by placing the glass wafer on which the pattern was formed on a table (black table) covered with a black resist.
  • the black resist layer on the black platform has an OD (Optical Density) of 3.5 (transmittance 0.03%) at 400 nm, 3.2 (transmittance 0.06) at 550 nm, and 2. 5 (transmittance 0.32%), and the average reflectance in the range of 400 nm to 700 nm was 7%.
  • the OD of the black table was measured by “MCPD-3000” manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., and the average reflectance was measured by “SPECTROPHOTOTER CM-2600” manufactured by Konica Minolta Co., Ltd.
  • the produced pattern was heated on a hot plate at 265 ° C. for 15 minutes, and the spectrum of the heated pattern was measured.
  • the color difference ⁇ E * ab of the pattern before and after heating in the CIE1976 L * a * b * color system was calculated.
  • the colorability was evaluated based on the following evaluation criteria using the color difference ⁇ E * ab.
  • C Color difference ⁇ E * ab is 1.0 or more and less than 2.0.
  • D Color difference ⁇ E * ab is 2.0 or more and less than 3.0.
  • E Color difference ⁇ E * ab is 3.0 or more. It is preferably an evaluation of A, B, C or D, more preferably an evaluation of A, B or C, particularly preferably an evaluation of A or B, and more particularly an evaluation of A. preferable. The results obtained are listed in the table below.
  • Each composition obtained above is dried on an 8-inch silicon wafer with an undercoat layer (CT-4000L manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd .; thickness 0.1 ⁇ m) to a thickness of 3.0 ⁇ m after drying.
  • the coating was performed using a spin coater.
  • the silicon wafer was heat-treated (prebaked) for 120 seconds using a 110 ° C. hot plate to form a composition layer.
  • size of 5.0 micrometers or more in the formed composition layer was counted using the defect evaluation apparatus ComPLUS (made by Applied Materials).
  • the foreign matter increase rate was calculated by (number of foreign matters after one month at room temperature / number of foreign matters immediately after preparation). It is preferably an evaluation of A, B, C or D, more preferably an evaluation of A, B or C, particularly preferably an evaluation of A or B, and more particularly an evaluation of A. preferable. The results obtained are listed in the table below. A: Less than 1.1. B: 1.1 or more and less than 1.3. C: 1.3 or more and less than 1.5. D: 1.5 or more and less than 3.0. E: 3.0 or more.
  • the composition of each example has an L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 of 35 or more when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed, and the liquid aging stability is excellent. all right.
  • the compositions of Comparative Examples 1 and 2 using uniform inorganic particles were inferior in liquid aging stability.
  • the composition of Comparative Example 3 using the inorganic particles having a refractive index of less than 1.65 with respect to light having a wavelength of 589 nm of the inorganic substance contained in the inorganic particles is CIE 1976 L * a when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed.
  • the composition of Comparative Example 4 using hollow organic particles has a CIE 1976 L * a * b * color system of less than 35 in the L * a * b * color system when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed. It turned out to be inferior.
  • Example 101 In Example 1 above, evaluation was performed using the same method except that the alkali-soluble resin was changed from C-1 to C-3 below. The evaluation results were the same as in Example 1.
  • ⁇ Average transmittance> The transmittance in the wavelength range of 400 to 700 nm was measured at a 5 nm pitch using a MCPD-3000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. The average value was defined as the average transmittance. As a result, it was found that the film of each example had an average transmittance of 1 to 45% in the wavelength range of 400 to 700 nm when the thickness was 3.0 ⁇ m.
  • the film formed from the composition of the present invention has an L * in the L * a * b * color system of CIE 1976 of 35 or more when a film having a thickness of 3.0 ⁇ m is formed, and is stable over time. Is an excellent film.
  • a film is cured and used as a cured film for various types of optical sensors such as a solid-state imaging device, it can exhibit a good optical sensor function and has high industrial applicability.

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Abstract

厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が35以上であり、かつ、液経時安定性が優れる組成物;膜;硬化膜;光学センサ;膜の製造方法を提供する。組成物は、無機粒子と、樹脂とを含み、無機粒子が中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子のうち少なくとも1種類を含み、無機粒子に含まれる無機物の波長589nmの光に対する屈折率が1.65以上である。

Description

組成物、膜、硬化膜、光学センサおよび膜の製造方法
 本発明は、組成物、膜、硬化膜、光学センサおよび膜の製造方法に関する。
 中空粒子および多孔質粒子は、粒径などを調整できるため、様々な用途で用いられている(例えば特許文献1~3参照)。
 特許文献1には、重合性炭化水素単量体及び重合性炭化水素重合体の内の少なくとも一方の成分と、空隙率が30体積%以上99体積%以下であり、かつ平均一次粒子径が0.1μm以上20μm以下である中空粒子と光重合開始剤とを含む、感光性組成物が記載されている。
 特許文献2には、超臨界流体中でチタンイソプロポキシドとカルボン酸とを反応させる工程を備える球状多孔質酸化チタンナノ粒子の合成方法であって、超臨界流体が超臨界メタノールであり、カルボン酸が、ギ酸、酢酸、安息香酸、オルトフタル酸、フマル酸又はマレイン酸である球状多孔質酸化チタンナノ粒子の合成方法が記載されている。
 特許文献3には、メタノールに、チタンイソプロポキシドと、テトラクロロ金酸四水和物又は酢酸金と、ギ酸、酢酸、安息香酸及びオルトフタル酸から選択される1種類以上とを添加してメタノール溶液を調製する工程と、メタノールが超臨界メタノールとなる温度でメタノール溶液を加熱する工程と、を備え、加熱の際の昇温速度が20℃/分以下である、Au原子がドープされたAuドーピング型球状多孔質アナターゼ型酸化チタンナノ粒子の合成方法が記載されている。
特開2011-75786号公報 国際公開WO2013-61621号 特開2015-164881号公報
 樹脂および粒子を含む組成物を用いた膜は、白色の膜として、半導体を用いた光学センサ用途に用いることができる。半導体を用いた光学センサ用途の膜では、膜は薄膜でありながら光学センサを隠蔽可能な遮蔽度を持つ遮蔽膜が求められる。薄膜とした場合も光学センサを隠蔽させる観点から、膜は白色度としてCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が35以上であることが必要である。そのため、遮蔽度を適切にするためにはL*が35以上である膜であることが求められている。
 また、粒子および樹脂を含む組成物を用いて膜を製造する場合、組成物の液経時安定性が低いと、粒子などが沈降することがある。特に、半導体を用いた光学センサ用途には、粒子などが沈降し難い組成物であることが求められる。
 本発明の解決しようとする課題は、厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976(国際照明委員会;International Commission on Illumination)のL*a*b*表色系におけるL*が35以上であり、かつ、液経時安定性が優れる組成物を提供することにある。
 かかる状況のもと、本発明者が鋭意検討を行った結果、特許文献1~3に記載の中空粒子および多孔質粒子を用いて、粒子および樹脂を含む組成物を用いる膜は、厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*および液経時安定性のうち少なくとも一方について、さらなる改善が求められることがわかった。
 本発明者は、以下の構成とすることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。本発明および本発明の好ましい構成は以下のとおりである。
[1] 無機粒子と、樹脂とを含み、
 無機粒子が中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子のうち少なくとも1種類を含み、
 無機粒子に含まれる無機物の波長589nmの光に対する屈折率が1.65以上である組成物。
[2] 組成物が硬化性組成物である[1]に記載の組成物。
[3] 無機粒子が中空無機粒子または多孔質無機粒子を含む[1]または[2]に記載の組成物。
[4] 無機粒子が金属単体または金属酸化物を含む[1]~[3]のいずれか一つに記載の組成物。
[5] 無機粒子は、白色顔料である[1]~[4]のいずれか一つに記載の組成物。
[6] 無機粒子が酸化チタンを含む[1]~[5]のいずれか一つに記載の組成物。
[7] 無機粒子の平均粒子径が100~1000nmである[1]~[6]のいずれか一つに記載の組成物。
[8] 無機粒子の含有量は、組成物の全固形分に対して25~75質量%である[1]~[7]のいずれか一つに記載の組成物。
[9] 無機粒子に含まれる無機物の波長589nmの光に対する屈折率が1.8以上である[1]~[8]のいずれか一つに記載の組成物。
[10] 樹脂がアルカリ可溶性樹脂である[1]~[9]のいずれか一つに記載の組成物。
[11] 樹脂がポリシロキサン系樹脂である[1]~[10]のいずれか一つに記載の組成物。
[12] 組成物が硬化性化合物および重合開始剤のうち少なくとも一方をさらに含む[1]~[11]のいずれか一つのいずれか一項に記載の組成物。
[13] 組成物が、ラジカル重合性化合物および光重合開始剤をさらに含む[1]~[12]のいずれか一つに記載の組成物。
[14] 組成物が、さらに着色防止剤をさらに含む[1]~[13]のいずれか一つに記載の組成物。
[15] 組成物が、さらに連鎖移動剤をさらに含む[1]~[14]のいずれか一つに記載の組成物。
[16] 組成物が、分散剤および分散助剤のうち少なくとも一方をさらに含む[1]~[15]のいずれか一つに記載の組成物。
[17] [1]~[16]のいずれか一つに記載の組成物を用いて形成された、膜。
[18] 無機粒子と、樹脂とを含み、
 無機粒子が、中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子のうち少なくとも1種類を含み、
 無機粒子に含まれる無機物の波長589nmの光に対する屈折率が1.65以上である、膜。
[19] CIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が35~75である[17]または[18]に記載の膜。
[20] 厚さ3.0μmの場合に波長400~700nmの範囲における平均透過率が1%以上である[17]~[19]のいずれか一つに記載の膜。
[21] 厚さが10μm以下である[17]~[20]のいずれか一つに記載の膜。
[22] [17]~[21]のいずれか一つに記載の膜を硬化した、硬化膜。
[23] [22]に記載の硬化膜を有する光学センサ。
[24] [1]~[16]のいずれか一つに記載の組成物を、パターンを有するマスクを介して露光する工程と、
 露光された組成物を現像してパターン形成する工程とを含む、膜の製造方法。
 本発明によれば、厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が35以上であり、かつ、液経時安定性が優れる組成物を提供できる。
 また、本発明によれば、膜、硬化膜、光学センサおよび膜の製造方法を提供できる。
パターン形状の評価の基準を示す図である。
 以下において、本発明の内容について詳細に説明する。
 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ない。
 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。
 本明細書における基(原子団)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含する。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。
 「(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、アクリル及びメタクリルを表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル及びメタクリロイルを表す。
 「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた描画も露光に含める。また、露光に用いられる光としては、一般的に、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV)、X線、電子線等の活性光線または放射線が挙げられる。
 重量平均分子量および数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定したポリスチレン換算値として定義される。重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、例えば、HLC-8220(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてTSKgel Super AWM-H(東ソー(株)製、6.0mm(内径)×15.0cm)を、溶離液として10mmol/L リチウムブロミドNMP(N-メチルピロリジノン)溶液を用いることによって求めることができる。
[組成物]
 本発明の組成物は、無機粒子と、樹脂とを含み、
 無機粒子が中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子のうち少なくとも1種類を含み、
 無機粒子に含まれる無機物の波長589nmの光に対する屈折率が1.65以上である。
 このような構成により、厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が35以上であり、かつ、液経時安定性が優れる組成物を提供できる。
 波長589nmの光に対する屈折率が1.65以上である無機物を含む無機粒子を用いることで、粒子表面での反射能向上に伴って白色度を向上することができ、厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*を35以上に制御しやすい。
 中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子は均一な組成の無機粒子よりも嵩比重(見かけ密度)が小さいため、屈折率が1.65以上である無機物を含む無機粒子の組成物中での沈降を抑制でき、液経時安定性が優れる組成物を提供できる。
 本明細書中、「中空粒子」とは、内部に空洞を有する構造のものであり、外殻に包囲された空洞を有する粒子のことを言う。
 中空無機粒子とは、中空粒子であって、無機物を含む粒子のことを言う。
 「中実粒子」とは、コア(内核とも言われる)とシェル層(外殻とも言われる)を有する粒子であって、好ましくは粒子を構成するシェル層の密度が粒子を構成するコアの密度より大きい粒子のことを言う。
 「中実無機粒子」とは、中実粒子であって、無機物を含む粒子のことを言う。ただし、中実無機粒子は、コアが有機物であっても無機物であってもよいが、コアが有機物、シェルが無機物であることが好ましい。
 「多孔質粒子」とは、多数の空洞を有する多孔質である粒子のことを言う。多孔質粒子は、一次粒子が多数の空洞を有する粒子であることが好ましい。
 「多孔質無機粒子」とは、多孔質粒子であって、無機物を含む粒子のことを言う。
 以下、本発明の組成物の好ましい態様について説明する。
<特性>
 本発明の組成物は、硬化性組成物であることが好ましい。「硬化性組成物」とは、後述する硬化性化合物を含む組成物をいう。硬化性組成物は、光硬化性組成物であってもよく、熱硬化性組成物であってもよい。
 本発明の組成物の特性の詳細を説明する。
<<L*>>
 本発明の組成物は、組成物を用いて厚さ3.0μmの膜を形成した場合にCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が35以上であり、35~75であることが好ましい。CIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が75を以下とすることで、光の透過率を高め、光学センサを駆動させて受光量の変化を検出するために十分な光を通す遮蔽膜とすることが好ましい。組成物を用いて厚さ3.0μmの膜を形成した場合にCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*の下限は50以上であることがより好ましく、60以上であることが特に好ましい。なお、CIE1976のL*a*b*表色系におけるL*の値は、後述する実施例に記載の方法で測定した値である。
<<a*およびb*>>
 本発明の組成物は、組成物を用いて厚さ3.0μmの膜を形成した場合にCIE1976のL*a*b*表色系におけるa*は-30~30が好ましく、-20~20がより好ましく、-10~10が特に好ましい。
 本発明の組成物は、組成物を用いて厚さ3.0μmの膜を形成した場合にCIE1976のL*a*b*表色系におけるb*は-35~30が好ましく、-33~10がより好ましく、-30~0が特に好ましい。
<<固形分沈降率>>
 本発明の組成物は、室温(25℃)にて、3500rpm(revolutions per minute)の条件で47分間遠心分離した時の組成物の固形分沈降率が10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下がより好ましい。組成物の固形分沈降率を低くする方法としては、組成物の粘度を高める方法や、組成物の固形分濃度を下げる方法や、組成物中における固形分(好ましくは粒子)の分散性を高める方法や、粒子の密度を低くする方法や、粒子の粒子径を小さくする方法などが挙げられる。「固形分」は、特に断りが無い限り、後述の「遠心処理前の固形分」を意味する。固形分沈降率は、後述の「遠心処理後の固形分」と「遠心処理前の固形分」との差を、「遠心処理前の固形分」で除した値に、100を乗じた百分率である。
<<固形分濃度>>
 組成物の固形分濃度は、20~75質量%が好ましい。上限は、60質量%以下がより好ましい。下限は、30質量%以上がより好ましい。組成物の固形分濃度を上記の範囲とすることで、組成物の粘度を高めて、粒子の沈降などを効果的に抑制でき、組成物の液経時安定性を改良できる。
<組成物の組成>
 以下、組成物の組成について詳細に説明する。
<<無機粒子>>
 本発明の組成物は、無機粒子を含み、無機粒子が中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子のうち少なくとも1種類を含み、無機粒子に含まれる無機物の波長589nmの光に対する屈折率が1.65以上である。
(平均粒子径)
 無機粒子の平均粒子径は、100~1000nmであることが、厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*を35~75に制御しやすい観点から、好ましい。
 無機粒子の平均粒子径は、100~800nmであることがより好ましく、150~600nmであることが特に好ましい。無機粒子は、透過型電子顕微鏡(TEM)で撮影して得られた画像(以下、「TEM画像」とも言う。)において、円状粒子であることが好ましい。無機粒子は、厳密な円状粒子ではなく、長軸と短軸を有する粒子であってもよい。長軸と短軸を有する粒子は、TEM画像において、棒状粒子または楕円状粒子であることが好ましい。本明細書中、「粒子の長軸」とは、粒子のTEM画像から観測される、粒子の最も長い径のことを言う。「粒子の短軸」とは、粒子のTEM画像から観測される、粒子の最も短い径のことを言う。粒子の長軸は、例えば、平均長軸長を50~150nmとすることができ、粒子の短軸は、例えば、平均短軸長を5~50nmとすることができる。
 本発明の組成物は、100~1000nmの平均粒子径を有する無機粒子を30~60質量%の割合で含有することが好ましく、100~1000nmの平均粒子径を有する無機粒子を35~50質量%の割合で含有することがより好ましい。100~1000nmの平均粒子径を有する無機粒子が30質量%以上であると、厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*を35~75に制御しやすく、かつ、液経時安定性が優れる組成物を提供しやすい。
 中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子のうち少なくとも1種類を含む無機粒子の粒子径は、以下の方法で求める。
 無機粒子の粒子径は、粉体無機粒子を透過型電子顕微鏡で観察し、無機粒子が凝集していない部分を観測することで求めることができる。無機粒子の粒度分布は、一次粒子の集合体である中空無機粒子、中実無機粒子または多孔質無機粒子を、透過型電子顕微鏡を用いて撮影した後、画像処理装置を用いて得られた画像から粒度分布を測定する。本発明において、中空無機粒子、中実無機粒子または多孔質無機粒子の平均粒子径は、粒度分布から算出された個数基準の算術平均径をもって平均粒子径とした。粒度分布は、透過型電子顕微鏡として(株)日立製作所製電子顕微鏡(H-7000)を用い、画像処理装置として(株)ニレコ製ルーゼックスAPを用いて測定できる。
(真比重)
 無機粒子の真比重は、1.0~6.0g/cm3が好ましい。下限は、2.5g/cm3以上がより好ましく、3.0g/cm3以上がさらに好ましい。上限は、4.5g/cm3以下がより好ましい。無機粒子の真比重が好ましい範囲の上限値より小さいほど、組成物中に粒子の沈降が生じにくく、液経時安定性、パターン形状および欠陥をより効果的に改善することができる。また、無機粒子全量中における、真比重が2.5g/cm3以上(好ましくは、3.0g/cm3以上)の無機粒子の割合は、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましい。上限は、100質量%とすることもでき、99質量%以下とすることもできる。
(屈折率)
 本発明では、無機粒子に含まれる無機物の波長589nmの光に対する屈折率が1.65以上である。
 無機粒子に含まれる無機物の波長589nmの光に対する屈折率は、1.8以上であることが好ましく、1.8~2.8であることがより好ましく、1.90~2.80であることが特に好ましく、2.10~2.75であることがより特に好ましく、2.50~2.75であることが最も好ましい。無機粒子に含まれる無機物の波長589nmの光に対する屈折率が1.65以上であれば、厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*を大きくすることができ、好ましい。
 無機粒子に含まれる無機物の屈折率は、以下の粒子の屈折率を測定する方法により求めることができる。
 まず、屈折率が既知である分散剤とPGMEAを用いて、粒子(無機粒子)を分散させて分散液を作製する。その後、作製した分散液と屈折率が既知の樹脂を、粒子の固形分中の濃度が10質量%、20質量%、30質量%、40質量%になるように混合し、4種類の塗布液を作製する。これらの塗布液をSiウェハ上に300nmで製膜した後、得られる膜の屈折率をエリプソメトリー(ラムダエースRE-3300(商品名)、大日本スクリーン製造(株))を用いて測定する。その後、粒子濃度と屈折率をプロットし、外挿し、粒子の屈折率を導出する。
 無機粒子に含まれる無機物の屈折率は、組成物、膜または硬化膜から無機粒子を以下の方法により取り出した後で、上記の方法で測定できる。
 膜または硬化膜から取り出した無機粒子に含まれる無機物について屈折率を測定する場合、無機粒子を膜から取り出す方法として、例えば、膜または硬化膜(組成物であれば塗布し、膜にする)に2~6mol/Lの塩基性溶液を膜または硬化膜の10~30質量%加え、12時間加熱還流後、ろ過および洗浄することで無機粒子成分を得る。
 また、特開2001-233611号公報の<0033>~<0034>に開示されている方法でも測定することができる。この公報の内容は本明細書に組み込まれる。
(種類)
 無機粒子は、中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子のうち少なくとも1種類を含んでいれば、特に制限されない。
 無機粒子としては、従来公知の種々の無機粒子を挙げることができる。無機粒子は、有機粒子に比べて密度が大きいものが多く、密度が大きい粒子ほど組成物中において沈降が生じやすい。中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子のうち少なくとも1種類を含む無機粒子は、沈降が抑制されるため、液経時安定性が優れる組成物を提供できる。
 無機粒子は、金属を含む粒子であることが好ましい。本発明の組成物は、無機粒子が金属単体または金属酸化物を含むことがより好ましい。
 無機粒子としては、顔料、セラミック材料、磁性体材料やその他の粒子などを挙げることができ、顔料が好ましい。
 無機粒子は、白色顔料であることが好ましい。無機粒子として白色顔料を用いることで、組成物を用いて厚さ3.0μmの膜を形成した場合にCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*を好ましい範囲に制御しやすい。本発明において、白色顔料は純白色のみならず、白に近い明るい灰色(例えば灰白色、薄灰色など)の顔料などを含む。
 白色顔料は、密度が大きい傾向にあり、組成物中において沈降が生じやすい。本発明によれば、中空無機粒子、中実無機粒子または多孔質無機粒子の白色顔料を用いると、白色顔料の沈降を抑制して、液経時安定性が優れる組成物を提供できる。
 白色顔料は、例えば、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、シリカ、タルク、マイカ、水酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、硫化亜鉛などが挙げられる。白色顔料は、チタン原子を有する粒子が好ましく、酸化チタンがより好ましい。すなわち、無機粒子は、酸化チタンを含むことが好ましい。
 無機粒子は、白色顔料以外の無機粒子を用いてもよい。白色顔料以外の無機粒子の例としては、ダイヤモンド、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化ランタン、窒化チタンなどを挙げることができる。
 酸化チタンは、二酸化チタン(TiO2)の純度が70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、85%以上であることが更に好ましい。酸化チタンについて、Tin2n-1(nは2~4の数を表す。)で表される低次酸化チタン、酸窒化チタン等の含有量は30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、15質量%以下であることが更に好ましい。
 酸化チタンは、ルチル型酸化チタンでもアナターゼ型酸化チタンでもよいが、着色性、液経時安定性の観点から、ルチル型酸化チタンが好ましい。アナターゼ型酸化チタンを、焼成してルチル型へと変換してもよい。特にルチル型酸化チタンを用いた組成物を硬化して得られる硬化膜は、硬化膜を加熱しても、色差の変化が少なく、良好な着色性を有している。また、酸化チタンのルチル化率は、95%以上が好ましく、99%以上がより好ましい。
 ルチル型酸化チタンとしては、公知のものを使用することができる。ルチル型酸化チタンの製造方法には、硫酸法と塩素法の2種類あり、本発明では、いずれの製造方法により製造されたものも好適に使用することができる。ここで、硫酸法は、イルメナイト鉱石やチタンスラグを原料とし、これを濃硫酸に溶解して鉄分を硫酸鉄として分離し、溶液を加水分解することにより水酸化物の沈殿物を得、これを高温で焼成してルチル型酸化チタンを取り出す製造方法をいう。一方、塩素法は、合成ルチルや天然ルチルを原料とし、これを約1000℃の高温で塩素ガスとカーボンに反応させて四塩化チタンを合成し、これを酸化してルチル型酸化チタンを取り出す製造方法をいう。ルチル型酸化チタンは、塩素法で得られるルチル型酸化チタンが好ましい。
 平均粒子径100~1000nmの酸化チタン粒子は、光を散乱して白色に見せることができ、組成物を用いて厚さ3.0μmの膜を形成した場合にCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*を35~75に制御しやすい。酸化チタン粒子の平均粒子径の好ましい範囲は、無機粒子の平均粒子径の好ましい範囲と同様である。
 酸化チタンのpH(power of hydrogen)は、6~8が好ましい。
 酸化チタンの吸油量(g/100g)は、10~60(g/100g)であることが好ましく、10~40(g/100g)であることがより好ましい。
 酸化チタンにおいては、Fe23、Al23、SiO2、Nb25、Na2Oの合計量が、0.1質量%以下であることが好ましく、0.05質量%以下であることがより好ましく、0.02質量%以下であることがさらに好ましく、これらを実質的に含まないことが特に好ましい。
 酸化チタンの形状には特に制限はない。例えば、等方性形状(例えば、球状、多面体状等)、異方性形状(例えば、針状、棒状、板状等)、不定形状などの形状が挙げられる。
 酸化チタンの硬度(モース硬度)は、5~8であることが好ましく、7~7.5であることがより好ましい。
 酸化チタンの真比重(密度)は、1.0~6.0g/cm3であることが好ましく、3.9~4.5g/cm3であることがより好ましい。
 酸化チタンの嵩比重は0.1g/cm3~1.0g/cm3であることが好ましい。
 酸化チタンなどの無機粒子は、有機化合物などの表面処理剤により表面処理されたものであってもよい。表面処理に用いる表面処理剤の例には、ポリオール、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、シリカ(酸化ケイ素)、含水シリカ、アルカノールアミン、ステアリン酸、オルガノシロキサン、酸化ジルコニウム、ハイドロゲンジメチコン、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤などが挙げられる。中でもシランカップリング剤が好ましい。また、酸化チタンなどの無機粒子は、Al(アルミニウム)、Si(ケイ素)、Zrおよび有機物よりなる群より選択されるいずれか1つ以上の表面処理剤で処理されたものであることが好ましく、Al、Si及び有機物の表面処理剤で処理されたものであることがより好ましく、Al化合物および有機物よりなる群より選択されるいずれか1つの表面処理剤で処理されたものであることが特に好ましい。酸化チタンなどの無機粒子の表面がコートされるので、酸化チタンなどの無機粒子の光触媒活性を抑制することができ、耐光性が向上する。表面処理は、1種類単独の表面処理剤でも、2種類以上の表面処理剤を組み合わせて実施してもよい。また、酸化チタンなどの無機粒子の表面が、酸化アルミニウム、シリカ、酸化ジルコニウムなどの酸化物により覆われていることもまた好ましい。これにより、耐光性および分散性がより向上する。
 酸化チタンなどの無機粒子は、塩基性金属酸化物又は塩基性金属水酸化物により被覆されていることも好ましい。塩基性金属酸化物又は塩基性金属水酸化物として、マグネシウム、ジルコニウム、セリウム、ストロンチウム、アンチモン、バリウム又はカルシウム等を含有する金属化合物が挙げられる。
 塩基性金属酸化物又は塩基性金属水酸化物により被覆された無機粒子は、例えば以下のようにして得ることができる。
 水又は水を主成分とする液中に無機粒子を分散させ、スラリーを得る。必要に応じてサンドミル又はボールミル等により、無機粒子を粉砕する。次いで、スラリーのpHを中性又はアルカリ性、場合によっては酸性にする。その後、被覆材料の原料となる水溶性塩をスラリーに添加し、無機粒子の表面を被覆する。その後、スラリーを中和し、無機粒子を回収する。回収した無機粒子は、乾燥又は乾式粉砕してもよい。
 酸化チタンなどの無機粒子は、酸性部位を有し、酸性部位と反応可能な化合物により表面処理されていることが好ましい。無機顔料の酸性部位と反応可能な化合物としては、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ジトリメチロールプロパン、トリメチロールプロパンエトキシレートもしくはペンタエリスリトール等の多価アルコール、モノエタノールアミン、モノプロパノールアミン、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、トリエタノールアミンもしくはトリプロパノールアミン等のアルカノールアミン、クロロシラン又はアルコキシシラン等が挙げられる。
 無機粒子と、無機粒子の酸性部位と反応可能な化合物とを反応させる方法として、(1)流体エネルギー粉砕機もしくは衝撃粉砕機等の乾式粉砕機に上記化合物と無機粒子とを投入し、無機顔料を粉砕する方法、(2)ヘンシェルミキサーもしくはスーパーミキサー等の高速撹拌機を用いて、上記化合物と、乾式粉砕した無機粒子とを撹拌し、混合する方法、(3)無機粒子の水性スラリー中に上記化合物を添加し、撹拌する方法等が挙げられる。
 本発明の組成物は、無機粒子が中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子のうち少なくとも1種類を含む。
 本発明では、無機粒子が中空無機粒子または多孔質無機粒子を含むことが、塗布適性、欠陥、着色性の観点から好ましい。
 無機粒子は、単一の無機物からなるものだけでなく、他の素材と複合させた粒子を用いてもよい。例えば、内部に空孔を有する中空無機粒子、内部に他の素材を有する中実無機粒子、コア粒子に無機粒子を多数付着させた中実無機粒子、ポリマー粒子からなるコア粒子と無機ナノ粒子からなるシェル層とからなる、コアおよびシェル複合粒子を挙げることができる。
 以下、中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子の好ましい態様について説明する。
-中空無機粒子-
 中空無機粒子としては特に制限はない。中空無機粒子は一次粒子であっても、二次粒子であってもよい。中空無機粒子は二次粒子であることが好ましい。
 中空無機粒子としては、単一の中空部を有する単孔中空粒子、複数の中空部を有する多孔中空粒子が挙げられる。中空無機粒子は単孔中空粒子であることが好ましい。
 中空無機粒子の中空部の直径は特に制限はない。中空無機粒子の中空部の直径は5~900nmであることが好ましく、20~800nmであることがより好ましく、50~500nmであることが特に好ましい。
 中空無機粒子の材料、すなわち中空無機粒子の中空部を取り囲む材料としては、無機粒子に含まれる無機物の波長589nmの光に対する屈折率が1.65以上であること以外は特に限定されず、様々な無機物が用いられる。中空無機粒子の材料としては、硫化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸鉛、酸化鉛、酸化アンチモン、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化ランタン、及び酸化チタン等が挙げられる。中空無機粒子の材料は、酸化チタンであることが好ましい。
 中空無機粒子は、平均粒子径(好ましくは平均二次粒子径)が100~1000nmであることが好ましく、150~600nmであることがより好ましく、200~500nmであることが特に好ましい。
 中空無機粒子の空隙率は5~90体積%であることが好ましく、10~80体積%であることがより好ましく、30~70体積%であることが特に好ましい。
 空隙率は、中空無機粒子の全体の体積を100体積%とした場合の、中空無機粒子の中空部の総体積%である。空隙率は、中空無機粒子の屈折率と、中空無機粒子の材料から計算した屈折率との理論値とを用いて、算出することにより求めることができる。さらに、中空無機粒子の空隙率は、例えば、中空無機粒子を含む組成物の硬化物を切断し、切断面に現れている多数の中空無機粒子と多数の中空無機粒子の中空部との形状及び大きさを観察し、中空無機粒子の総体積と、中空無機粒子の中空部の総体積とを算出することにより求めることもできる。
 中空無機粒子を調製する方法としては特に制限はない。
 中空無機粒子を調製する方法は、ソルボサーマル法が好ましい。中空無機粒子は、例えば後述の多孔質無機粒子の調製方法において、ソルボサーマル法を用いて、超臨界流体となる温度まで加熱する際の昇温速度を後述の範囲に制御して合成することができる。
 中空無機粒子として、特開2015-164881号公報の<0013>~<0120>の記載を参照することができる。これらの公報の内容は本明細書に組み込まれる。
-中実無機粒子-
 中実無機粒子としては特に制限はない。中実無機粒子は一次粒子であっても、二次粒子であってもよい。中実無機粒子は二次粒子であることが好ましい。
 中実無機粒子は、コアが有機物であっても無機物であってもよく、有機物であることが密度を小さくする観点から好ましい。
 中実無機粒子としては、例えば、コアにシェル層とは異なる無機粒子を有する中実無機粒子、コア粒子に無機粒子を多数付着させた中実無機粒子、コアを構成するポリマー粒子とシェル層を構成する無機粒子とからなる、コアおよびシェル層の複合粒子を挙げることができる。この中でも、コアおよびシェル層の複合粒子、コア粒子に無機粒子を多数付着させた中実無機粒子が好ましい。
 コアを構成するポリマー粒子としては、平均粒子径1~500μmのポリマー粒子が好ましく、平均粒子径3~300μmのポリマー粒子がより好ましい。
 ポリマー粒子は、架橋又は非架橋のスチレン系、アクリル系、メタクリル系ポリマー及びこれらの誘導体の1種類以上を含むモノマーを重合させて得られるポリマー粒子であることが好ましい。
 また、コアを構成するポリマー粒子の別の好ましい態様としては、平均粒子径1~900nmのポリマー粒子が好ましく、10~500nmのポリマー粒子であることが更に好ましい。
 シェル層を構成する無機粒子としては、ポリマー粒子よりも小さいことが好ましく、ポリマー粒子の平均粒子径の1/5~1/100,000の平均粒子径を有することがより好ましい。例えば、0.01~10μmの平均粒子径を有する無機粒子を用いることができ、好ましくは0.02~2μmの平均粒子径を有する無機粒子を用いうる。
 無機粒子としては、例えば、ダイヤモンド、酸化セリウム(セリア)、酸化チタン(チタニア)、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、二酸化ジルコニウム(ジルコニア)を用いることができる。これらの中でも、酸化セリウムおよび酸化チタンが好ましく、酸化チタンがより好ましい。
 コアとシェル層との組み合わせとしては、上記ポリマー粒子と無機粒子とを任意に組み合わせることができる。
 シェル層の厚さは、液体又は超臨界状態の二酸化炭素の温度及び圧力、無機ナノ粒子の添加量を調節することによって変えることができる。シェル層の厚さは、中実無機粒子の断面を電子顕微鏡で直接観察する方法、加熱炉中でポリマー粒子を燃焼させて残さ(無機粒子)の質量を測定する方法などで、評価することができる。
 中実無機粒子におけるコアとシェル層の屈折率差は0.1~2.0であることが好ましく、0.5~1.6であることがより好ましく、0.8~1.4であることが特に好ましい。
 中実無機粒子を調製する方法としては特に制限はない。
 中実無機粒子は、ソルボサーマル法により製造された粒子であることが好ましい。例えば、コアを構成するポリマー粒子と、シェル層を構成する無機粒子とを、液体又は超臨界状態の二酸化炭素と接触させ、ポリマー粒子の表面を軟化させることが好ましい。この工程では、有機溶剤を使用しないことが好ましい。この工程は、例えば、耐圧容器内にて、液体又は超臨界状態の二酸化炭素が存在する所定圧力(5~50MPa)及び温度(10~200℃)において行うことが好ましい。
 軟化したポリマー表面に無機ナノ粒子を固定して複合化した後、温度を室温に戻すことが好ましい。
 次いで圧力を大気圧に戻すことにより、二酸化炭素を除去して、中実無機粒子を得ることが好ましい。
 コアを構成するポリマー粒子と、シェル層を構成する無機粒子とを複合化する際の雰囲気としては、液体又は超臨界状態の二酸化炭素中であることが好ましい。液体状態の二酸化炭素を維持するための条件は、三重点(-56.6℃、0.52MPa)以上の圧力と温度との組み合わせにあり、臨界点(31.1℃、7.4MPa)以上の圧力と温度においては、二酸化炭素は超臨界状態となる。温度10~200℃で且つ圧力5~50MPaの範囲に維持することが好ましい。温度20~50℃及び圧力20~35MPaの組み合わせがより好ましい。コア粒子表面が液体又は超臨界状態の二酸化炭素により膨潤および/または加熱によって可塑化することにより、コア粒子表面が軟化することが好ましい。軟化したコア粒子表面には、無機粒子が付着しやすくなり、さらに液体又は超臨界状態の二酸化炭素を除去することでポリマー粒子の表面に無機粒子が固定されてシェル層が形成され、中実無機粒子となりやすい。
 中実無機粒子が形成された後、温度を室温まで低下させて撹拌を止め、耐圧容器の排気バルブを徐々に開放して、容器内の液体二酸化炭素を気体として徐々に耐圧容器から排出させることが好ましい。二酸化炭素を除去した後、耐圧容器を開けて、中実無機粒子を取り出すことができる。
 コアおよびシェル層の複合粒子である中実無機粒子としては、例えば、特開2015-47520号公報の段落0012~0042の記載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。
-多孔質無機粒子-
 多孔質無機粒子としては特に制限はない。
 多孔質無機粒子は一次粒子であっても、二次粒子であってもよい。多孔質無機粒子は、一次粒子間の絡み合いが多数形成された高次ネットワークが形成されていて、密度の高い二次粒子であることが好ましい。また、多孔質無機粒子は、一次粒子間の絡み合いが少なく空隙の多い、多孔質化した粒子であることが好ましい。
 「多孔質無機粒子」は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察で判別できる孔径10nm以上の細孔を粒子表面に有する多孔質無機粒子であることが好ましい。また、多孔質無機粒子は2nm以上100nm以下の細孔を多数有することが好ましく、10nm以上50nm以下の細孔を多数有することがより好ましい。
 多孔質無機粒子の平均粒子径は50nm以上1μm以下であることが好ましい。多孔質無機粒子の平均粒子径をこの範囲とすることで、CIE1976のL*a*b*表色系におけるL*を高くしやすい。
 多孔質無機粒子が球状であることが、優れた安定性、単分散性、高い集光特性、再利用の容易さなどの優れた特性を示すために好ましい。
 表面に細孔を多数有する粒子は、比表面積も大きい傾向がある。よって、粒子の比表面積は粒子の多孔質化の程度を表す一つの指標といえ、比表面積が高い粒子はより多孔質な粒子と考えられる。より多孔質な粒子は粒子の比重がより小さいため、粒子の沈降をより抑制することができる。
 多孔質無機粒子の材料としては、硫化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸鉛、酸化鉛、酸化アンチモン、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、及び酸化チタン等が挙げられる。中空無機粒子の材料は、酸化チタンであることが好ましい。
 多孔質無機粒子の調製方法としては、特に制限はない。
 多孔質無機粒子の調製方法としては、水熱法、ゾル-ゲル法、自己集合(自己組織化)法、ソルボサーマル法などがある。
 多孔質無機粒子の調製方法としては、チタンアルコキシドおよびチタン塩化物を含む群から選ばれる化合物Aを加水分解し、縮重合させる工程を有し、塩基性触媒と、水と、化合物Aのうち少なくとも一つの加水分解または縮重合反応を抑制する化合物Bと、の存在下で、化合物Aの加水分解を行う工程を有する酸化チタン粒子の製造方法を挙げることができる。
 多孔質無機粒子の調製方法としてはソルボサーマル法が好ましい。
 ソルボサーマル法は、超臨界流体中における調製方法である。
 「超臨界流体」とは、臨界点以上の温度及び圧力下においた物質の状態のことをいい、気体と液体の区別がつかない状態といわれ、気体の拡散性と液体の溶解性をもつ。超臨界流体として超臨界メタノールが好ましく用いられる。
 超臨界流体中におけるソルボサーマル法は、以下の二つの工程を備えていることが好ましい。
(工程A)超臨界流体とする溶媒(好ましくはメタノール)に、無機粒子と、カルボン酸(好ましくはギ酸、酢酸、安息香酸及びオルトフタル酸から選択される1種類以上)とを添加して溶液を調製する工程
(工程B)超臨界流体となる温度で、上記工程Aで調製した溶液を加熱する工程
 上記カルボン酸の溶媒(好ましくはメタノール)に対する濃度としては、0.05~5.0mol/Lが好ましい。
 超臨界流体中で、無機粒子と上記カルボン酸とを反応させることにより、一次粒子同士が分離することなく球状の多孔質無機粒子を生成することができる。
 反応温度は200℃以上が好ましく、300~400℃がより好ましい。反応温度が200℃以上の場合、一次粒子径が大きくなることにより孔径が大きくなり、多孔質無機粒子を形成しやすい。
 超臨界流体となる温度まで加熱する際の昇温速度(加熱速度)の大小、即ち急激に加熱(急加熱)するか、緩やかに加熱(遅加熱)するかによって、無機粒子の形状を制御できる。
 工程Bにおいて、加熱は緩やかに行うことが好ましい。具体的には、この加熱速度を、20℃/分以下とすることが好ましく、0.1~10℃/分とすることがより好ましい。加熱速度を上記数値範囲とすることにより、中空無機粒子を得やすい。
 一方、加熱速度が20℃/分を超えると、多孔質無機粒子を得やすく、200~1000℃/分とすることがより好ましい。
 無機粒子の形状を制御する方法としては、E. K. C. Pradeep, T. Habu, H. Tooriyama, M. Ohtani, K. Kobiro,J. Supercrit. Fluids 2015, 97, 217-223の記載を参照することができる。
 加熱温度に達してからの加熱時間は少なくとも1秒間以上が好ましく、1~10分間がより好ましい。
 多孔質無機粒子として、特開2015-199637号公報の<0016>~<0049>、特開2015-164881号公報の<0013>~<0120>の記載を参照することができる。これらの公報の内容は本明細書に組み込まれる。
-その他の形状の無機粒子-
 組成物は、中空無機粒子、中実無機粒子または多孔質無機粒子以外のその他の形状の無機粒子をさらに含んでもよい。
 その他の形状の無機粒子としては、中空無機粒子、中実無機粒子、または多孔質無機粒子のいずれでもない50~300nmの平均一次粒子径を有する粒子、好ましくは50~150nmの平均一次粒子径を有する粒子および平均長軸長が50~150nmの粒子を挙げることができる。
 その他の形状の無機粒子として用いられる粒子としては、顔料、セラミック材料、磁性体材料やその他の粒子などを挙げることができ、顔料が好ましい。
 本発明の組成物では、その他の形状の無機粒子は、白色顔料であることが好ましい。その他の形状の無機粒子として白色顔料を用いることで、組成物を用いて厚さ3.0μmの膜を形成した場合にCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*を好ましい範囲に制御しやすい。本発明において、白色顔料は純白色のみならず、白に近い明るい灰色(例えば灰白色、薄灰色など)の顔料などを用いることができる。
 白色顔料は、密度が大きい傾向にあり、組成物中において沈降が生じやすい。その他の形状の無機粒子として平均一次粒子径50~150nmの粒子および平均長軸長が50~150nmの粒子のうち少なくとも一方を用いると、その他の形状の無機粒子として白色顔料を用いる場合であっても、白色顔料の沈降を抑制して、液経時安定性が優れる組成物を提供しやすい。
 その他の形状の無機粒子として用いられる白色顔料は、例えば、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、シリカ、タルク、マイカ、水酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、中空樹脂粒子、硫化亜鉛などが挙げられる。その他の形状の無機粒子として用いられる白色顔料は、チタン原子を有する粒子が好ましく、酸化チタンがより好ましい。
 その他の形状の無機粒子として用いられる酸化チタンは、二酸化チタン(TiO2)の純度が70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、85%以上であることが更に好ましい。その他の形状の無機粒子として用いられる酸化チタンは、Tin2n-1(nは2~4の数を表す。)で表される低次酸化チタン、酸窒化チタン等の含有量は30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、15質量%以下であることが更に好ましい。
 その他の形状の無機粒子として用いられる酸化チタンは、ルチル型酸化チタンでもアナターゼ型酸化チタンでもよいが、着色性、液経時安定性の観点から、ルチル型酸化チタンが好ましい。特にルチル型酸化チタンを用いた組成物を硬化して得られる硬化膜は、硬化膜を加熱しても、色差の変化が少なく、良好な着色性を有している。また、酸化チタンのルチル化率は、95%以上が好ましく、99%以上がより好ましい。
 その他の形状の無機粒子として用いられるルチル型酸化チタンとしては、公知のものを使用することができる。その他の形状の無機粒子として用いられるルチル型酸化チタンの製造方法には、硫酸法と塩素法の2種類あり、本発明では、いずれの製造方法により製造されたものも好適に使用することができる。ここで、硫酸法は、イルメナイト鉱石やチタンスラグを原料とし、これを濃硫酸に溶解して鉄分を硫酸鉄として分離し、溶液を加水分解することにより水酸化物の沈殿物を得、これを高温で焼成してルチル型酸化チタンを取り出す製造方法をいう。一方、塩素法は、合成ルチルや天然ルチルを原料とし、これを約1000℃の高温で塩素ガスとカーボンに反応させて四塩化チタンを合成し、これを酸化してルチル型酸化チタンを取り出す製造方法をいう。その他の形状の無機粒子として用いられるルチル型酸化チタンは、塩素法で得られるルチル型酸化チタンが好ましい。
 その他の形状の無機粒子として用いられる平均一次粒子径50~300nmの粒子、好ましくは50~150nmの酸化チタン粒子および平均長軸長が50~150nmの酸化チタン粒子は、光を散乱して白色に見せることができ、組成物を用いて厚さ3.0μmの膜を形成した場合にCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*を35~75に制御しやすい。
 その他の形状の無機粒子として用いられる平均一次粒子径50~150nmの酸化チタン粒子は、平均一次粒子径が50~150nmであることが好ましく、平均一次粒子径が60~140nmであることが好ましく、80~130nmであることがより好ましい。平均一次粒子径50~150nmの粒子は、粒子を撮影した透過型電子顕微鏡の写真において、円状粒子であることが好ましい。平均一次粒子径50~150nmの粒子は、厳密な円状粒子ではなく、前述の長軸と短軸を有する粒子であってもよい。
 その他の形状の無機粒子として用いられる平均長軸長が50~150nmの粒子は、平均長軸長が60~140nmであることが好ましく、80~130nmであることがより好ましい。
 その他の形状の無機粒子として用いられる平均長軸長が50~150nmの粒子は、長軸と短軸を有する粒子であることが好ましい。
 その他の形状の無機粒子として用いられる平均長軸長が50~150nmの粒子は、平均短軸長が5~50nmであることが好ましく、10~30nmであることがより好ましく、10~20nmであることが特に好ましい。その他の形状の無機粒子として用いられる平均長軸長が50~150nmの粒子は、平均長軸長が平均短軸長の2~10倍であることが好ましく、3~6倍であることがより好ましく、4~5倍であることが特に好ましい。
 その他の形状の無機粒子として用いられる平均一次粒子径50~300nmの粒子、好ましくは50~150nmの粒子および平均長軸長が50~150nmの粒子の波長589nmの光に対する屈折率は、1.75~2.80であることが好ましく、1.90~2.80であることがより好ましく、2.10~2.75であることが更に好ましく、2.50~2.75であることが特に好ましい。平均一次粒子径50~150nmの粒子および平均長軸長が50~150nmの粒子の波長589nmの光に対する屈折率が2.1以上であれば、厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*を大きくすることができ、好ましい。
 その他の形状の無機粒子として用いられる酸化チタンの比表面積は、BET(Brunauer, Emmett, Teller)法にて測定した値が10~400m2/gであることが好ましく、10~200m2/gであることがより好ましく、10~150m2/gであることが更に好ましく、10~40m2/gであることが特に好ましく、10~20m2/gであることが最も好ましい。
 その他の形状の無機粒子として用いられる酸化チタンのpH(power of hydrogen)は、6~8が好ましい。
 その他の形状の無機粒子として用いられる酸化チタンの吸油量(g/100g)は、10~60(g/100g)であることが好ましく、10~40(g/100g)であることがより好ましい。
 その他の形状の無機粒子として用いられる酸化チタンは、Fe23、Al23、SiO2、Nb25、Na2Oの合計量が、0.1質量%以下であることが好ましく、0.05質量%以下であることがより好ましく、0.02質量%以下であることがさらに好ましく、これらを実質的に含まないことが特に好ましい。
 その他の形状の無機粒子として用いられる酸化チタンの形状には特に制限はない。例えば、等方性形状(例えば、球状、多面体状等)、異方性形状(例えば、針状、棒状、板状等)、不定形状等などの形状が挙げられる。
 その他の形状の無機粒子として用いられる酸化チタンの硬度(モース硬度)は、5~8であることが好ましく、7~7.5であることがより好ましい。
 その他の形状の無機粒子として用いられる酸化チタンの真比重(密度)は、1.0~6.0g/cm3であることが好ましく、3.9~4.5g/cm3であることがより好ましい。
 その他の形状の無機粒子として用いられる酸化チタンの嵩比重は0.1g/cm3~1.0g/cm3であることが好ましく、0.2g/cm3~0.4g/cm3であることがより好ましい。
 その他の形状の無機粒子は、市販されているものを好ましく用いることができる。その他の形状の無機粒子として用いられる酸化チタンの市販品としては、例えば、石原産業(株)製の商品名タイペークR-550、R-580、R-630、R-670、R-680、R-780、R-780-2、R-820、R-830、R-850、R-855、R-930、R-980、CR-50、CR-50-2、CR-57、CR-58、CR-58-2、CR-60、CR-60-2、CR-63、CR-67、CR-Super70、CR-80、CR-85、CR-90、CR-90-2、CR-93、CR-95、CR-953、CR-97、PF-736、PF-737、PF-742、PF-690、PF-691、PF-711、PF-739、PF-740、PC-3、S-305、CR-EL、PT-301、PT-401M、PT-401L、PT-501A、PT-501R、UT771、TTO-51C、TTO-80A、TTO-S-2、A-220、MPT-136、MPT-140、MPT-141;
 堺化学工業(株)製の商品名R-3L、R-5N、R-7E、R-11P、R-21、R-25、R-32、R-42、R-44、R-45M、R-62N、R-310、R-650、SR-1、D-918、GTR-100、FTR-700、TCR-52、A-110、A-190、SA-1、SA-1L、STR-100A-LP、STR-100C-LP、TCA-123E;
 テイカ(株)製の商品名JR、JRNC、JR-301、JR-403、JR-405、JR-600A、JR-600E、JR-603、JR-605、JR-701、JR-800、JR-805、JR-806、JR-1000、MT-01、MT-05、MT-10EX、MT-100S、MT-100TV、MT-100Z、MT-100AQ、MT-100WP、MT-100SA、MT-100HD、MT-150EX、MT-150W、MT-300HD、MT-500B、MT-500SA、MT-500HD、MT-600B、MT-600SA、MT-700B、MT-700BS、MT-700HD、MT-700Z;
 チタン工業(株)製の商品名KR-310、KR-380、KR-380N、ST-485SA15;
 富士チタン工業(株)製の商品名TR-600、TR-700、TR-750、TR-840、TR-900;
 白石カルシウム(株)製の商品名Brilliant1500等が挙げられる。また、特開2015-67794号公報の段落0025~0027に記載の酸化チタンを用いることもできる。
 チタン酸ストロンチウムの市販品としては、SW-100(チタン工業(株)製)などが挙げられる。硫酸バリウムの市販品としては、BF-1L(堺化学工業(株)製)などが挙げられる。酸化亜鉛の市販品としては、Zincox Super F-1(ハクスイテック(株)製)などが挙げられる。酸化ジルコニウムの市販品としては、Z-NX(太陽鉱工(株)製)などが挙げられる。
 酸化チタンの市販品を、分級処理してからその他の形状の無機粒子として本発明の組成物に用いてもよい。例えば、CR-90-2の分級処理品やMPT-141の分級処理品を好ましく用いることができる。
(無機粒子の調製方法)
 無機粒子の調製方法としては特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。
 本発明では、無機粒子がソルボサーマル法により製造された粒子であることが好ましい。
 ソルボサーマル法は、中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子を調製する方法の例として記載した方法が好ましい。
(含有量)
 無機粒子の含有量は、組成物の全固形分に対して1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上であることが特に好ましく、25質量%以上であることがより特に好ましく、35質量%以上であることが最も好ましい。上限としては特に制限はないが、組成物の全固形分に対して75質量%以下であることがより好ましく、60質量%以下であることがさらに好ましく、55質量%以下であることが最も好ましい。本発明の組成物は、無機粒子を1種類のみ含んでいてもよく、2種類以上含んでいてもよい。本発明の組成物が無機粒子を2種類以上含む場合、その合計量が上記範囲内であることが好ましい。
 また、無機粒子中における、中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子のうち少なくとも1種類の割合は、50質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。上限は、100質量%とすることもでき、99質量%以下とすることもできる。
 また、無機粒子中における、白色顔料の割合は50質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。上限は、100質量%とすることもでき、99質量%以下とすることもできる。白色度、透過率、リソグラフィー特性、耐光性の観点から99質量%以下が好ましく、95質量%以下が更に好ましい。
 また、無機粒子中における、酸化チタンの割合は、50質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。上限は、100質量%とすることもでき、99質量%以下とすることもできる。白色度、透過率、リソグラフィー特性、耐光性の観点から99質量%以下が好ましく、95質量%以下が更に好ましい。
 また、無機粒子中における、真比重が1.0~6.0g/cm3の粒子の割合は、50質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。上限は、100質量%とすることもでき、99質量%以下とすることもできる。白色度、透過率、リソグラフィー特性、耐光性の観点から99質量%以下が好ましく、95質量%以下が更に好ましい。
<<その他の着色剤>>
 組成物は無機粒子以外の、その他の着色剤を含有してもよい。その他の着色剤を含有することで、組成物を用いて厚さ3.0μmの膜を形成した場合にCIE1976のL*a*b*表色系におけるa*およびb*を好ましい範囲に制御しやすい。その他の着色剤としては、有彩色着色剤や黒色着色剤などが挙げられる。
(有彩色着色剤)
 組成物は、有彩色着色剤を含有することができる。本発明において、有彩色着色剤とは、白色着色剤(白色顔料を含む)および黒色着色剤以外の着色剤を意味する。
 有彩色着色剤を含有することで、例えば経時、加熱などによる組成物の色味(CIE1976のL*a*b*表色系におけるL*、a*およびb*)の目視評価の変動を安定させることができる。
 有彩色着色剤は、波長400nm以上650nm未満の範囲に極大吸収を有する着色剤であることが好ましい。
 有彩色着色剤は、有彩色顔料であってもよく、染料であってもよい。
 有彩色顔料は、有機顔料であることが好ましい。有機顔料としては特に限定されず、公知の有彩色顔料を用いることができる。有機顔料として、例えば、以下のものを挙げることができる。但し本発明は、これらに限定されない。
 カラーインデックス(C.I.)Pigment Yellow 1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,14,15,16,17,18,20,24,31,32,34,35,35:1,36,36:1,37,37:1,40,42,43,53,55,60,61,62,63,65,73,74,77,81,83,86,93,94,95,97,98,100,101,104,106,108,109,110,113,114,115,116,117,118,119,120,123,125,126,127,128,129,137,138,139,147,148,150,151,152,153,154,155,156,161,162,164,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,179,180,181,182,185,187,188,193,194,199,213,214等(以上、黄色顔料)、
 C.I.Pigment Orange 2,5,13,16,17:1,31,34,36,38,43,46,48,49,51,52,55,59,60,61,62,64,71,73等(以上、オレンジ色顔料)、
 C.I.Pigment Red 1,2,3,4,5,6,7,9,10,14,17,22,23,31,38,41,48:1,48:2,48:3,48:4,49,49:1,49:2,52:1,52:2,53:1,57:1,60:1,63:1,66,67,81:1,81:2,81:3,83,88,90,105,112,119,122,123,144,146,149,150,155,166,168,169,170,171,172,175,176,177,178,179,184,185,187,188,190,200,202,206,207,208,209,210,216,220,224,226,242,246,254,255,264,270,272,279等(以上、赤色顔料)、
 C.I.Pigment Green 7,10,36,37,58,59等(以上、緑色顔料)、
 C.I.Pigment Violet 1,19,23,27,32,37,42等(以上、紫色顔料)、
 C.I.Pigment Blue 1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,60,64,66,79,80等(以上、青色顔料)。
 有機顔料は、単独または2つ以上を組合せて用いることができる。
 染料としては特に制限はなく、公知の染料が使用できる。化学構造としては、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリフェニルメタン系、アントラキノン系、アントラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサンテン系、フタロシアニン系、ベンゾピラン系、インジゴ系、ピロメテン系等の染料が使用できる。また、これらの染料の多量体を用いてもよい。また、特開2015-028144号公報、特開2015-34966号公報に記載の染料を用いることもできる。
 また、染料は、酸性染料およびその誘導体が好適に使用できる。その他、直接染料、塩基性染料、媒染染料、酸性媒染染料、アゾイック染料、分散染料、油溶染料、食品染料及びこれらの誘導体等も有用に使用することができる。以下に酸性染料の具体例を挙げるが、これらに限定されない。例えば、以下の染料、及び、これらの染料の誘導体が挙げられる。
 Acid Alizarin violet N、
 Acid Blue 1,7,9,15,18,23,25,27,29,40~45,62,70,74,80,83,86,87,90,92,103,112,113,120,129,138,147,158,171,182,192,243,324:1、
 Acid Chrome violet K、
 Acid Fuchsin;acid green 1,3,5,9,16,25,27,50、
 Acid Orange 6,7,8,10,12,50,51,52,56,63,74,95、
 Acid Red 1,4,8,14,17,18,26,27,29,31,34,35,37,42,44,50,51,52,57,66,73,80,87,88,91,92,94,97,103,111,114,129,133,134,138,143,145,150,151,158,176,183,198,211,215,216,217,249,252,257,260,266,274、
 Acid Violet 6B,7,9,17,19、
 Acid Yellow 1,3,7,9,11,17,23,25,29,34,36,42,54,72,73,76,79,98,99,111,112,114,116,184,243、
 Food Yellow 3。
 また、上記以外の、アゾ系、キサンテン系、フタロシアニン系の酸性染料も好ましく、C.I.Solvent Blue 44、38;C.I.Solvent orange 45;Rhodamine B、Rhodamine 110等の酸性染料及びこれらの染料の誘導体も好ましく用いられる。
 本発明の組成物が、有彩色着色剤を含有する場合、有彩色着色剤の含有量は、本発明の組成物の全固形分中0.1~70質量%とすることが好ましい。下限は、0.5質量%以上がより好ましく、1.0質量%以上が特に好ましい。上限は、60質量%以下がより好ましく、50質量%以下が特に好ましい。本発明の組成物が、有彩色着色剤を2種類以上含む場合、その合計量が上記範囲内であることが好ましい。
(黒色着色剤)
 組成物は、黒色着色剤を含有することができる。黒色着色剤としては、無機系黒色着色剤であってもよく、有機系黒色着色剤であってもよい。
 有機系黒色着色剤としては、例えば、ビスベンゾフラノン化合物、アゾメチン化合物、ペリレン化合物、アゾ系化合物などが挙げられ、ビスベンゾフラノン化合物、ペリレン化合物が好ましい。ビスベンゾフラノン化合物としては、特表2010-534726号公報、特表2012-515233号公報、特表2012-515234号公報などに記載のものが挙げられ、例えば、BASF社製の「Irgaphor Black」として入手可能である。ペリレン化合物としては、C.I.Pigment Black 31、32などが挙げられる。アゾメチン化合物としては、特開平1-170601号公報、特開平2-34664号公報などに記載のものが挙げられ、例えば、大日精化社製の「クロモファインブラックA1103」として入手できる。
 無機系黒色着色剤としては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。例えば、カーボンブラック、チタンブラック、グラファイト等が挙げられ、カーボンブラック、チタンブラックが好ましく、チタンブラックがより好ましい。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り、低次酸化チタンや酸窒化チタンが好ましい。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。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の表面を被覆することが可能である。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。黒色顔料として、具体的には、C.I.Pigment Black 1,7,チタンブラック顔料等が挙げられる。
 チタンブラックは、個々の粒子の一次粒子径及び平均一次粒子径のいずれもが小さいものが好ましい。具体的には、平均一次粒子径で10nm~45nmの範囲のものが好ましい。
 チタンブラックの比表面積は特に制限されないが、BET(Brunauer, Emmett, Teller)法にて測定した値が5m2/g以上150m2/g以下であることが好ましく、20m2/g以上120m2/g以下であることがより好ましい。チタンブラックの市販品の例としては、チタンブラック10S、12S、13R、13M、13M-C、13R、13R-N、13M-T(商品名:三菱マテリアル(株)製)、ティラック(Tilack)D(商品名:赤穂化成(株)製)などが挙げられる。
 チタンブラックは、分散物として用いることもできる。例えば、チタンブラック粒子とシリカ粒子とを含み、分散物中のSi原子とTi原子との含有比を0.20~0.50の範囲に制御した分散物などが挙げられる。上記分散物については、特開2012-169556号公報の段落0020~0105の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
<<樹脂>>
 本発明の組成物は、樹脂を含む。樹脂は、例えば、顔料などの粒子を組成物中で分散させる用途、バインダーの用途で配合される。なお、主に粒子を組成物中で分散させるために用いられる樹脂を分散剤ともいう。ただし、樹脂のこのような用途は一例であって、このような用途以外の目的で使用することもできる。
 樹脂の重量平均分子量(Mw)は、1000~200000が好ましく、より好ましくは2000~100000である。これらの範囲であると、相溶性と白味の観点から好ましい。
 樹脂の含有量は、組成物の全固形分に対して5~90質量%であることが好ましく、より好ましくは10~60質量%である。これらの範囲であるとパターン形状、耐熱性、L*の観点から好ましい。樹脂を、1種類のみ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。
(バインダー)
 本発明の組成物は、樹脂としてバインダーを含有することが好ましい。バインダーを含有することで、膜特性が向上する。バインダーは、公知のものを任意に使用できる。好ましくは水現像あるいは弱アルカリ水現像を可能とするために、水あるいは弱アルカリ水に可溶性又は膨潤性の樹脂が選択される。例えば、アルカリ可溶性樹脂を用いるとアルカリ現像が可能になる。このような樹脂としては、側鎖にカルボキシ基を有するラジカル重合体、例えば特開昭59-44615号公報、特公昭54-34327号公報、特公昭58-12577号公報、特公昭54-25957号公報、特開昭54-92723号公報、特開昭59-53836号公報、特開昭59-71048号公報に記載されているポリマーが挙げられる。すなわち、カルボキシ基を有するモノマーを単独重合ある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重合ある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、側鎖にカルボキシ基を有する酸性セルロース誘導体がある。また、水酸基を有する重合体に環状酸無水物を付加させた重合体も挙げられる。バインダーは、アルカリ現像液に可溶な樹脂であることも好ましい。本発明の組成物はアルカリ可溶性樹脂を含むことが好ましい。また、バインダーとして、エポキシ樹脂やメラミン樹脂などの熱硬化性化合物である樹脂を用いることもできる。
 アルカリ可溶性樹脂は、少なくとも1つのアルカリ溶解を促進する基を有するポリマーから適宜選択することができる。
 アルカリ可溶性樹脂の数平均分子量(Mn)は、1000~20,000であることが好ましい。
 アルカリ可溶性樹脂の酸価は、30~500mgKOH/gが好ましい。下限は、50mgKOH/g以上がより好ましく、70mgKOH/g以上が更に好ましい。上限は、400mgKOH/g以下がより好ましく、200mgKOH/g以下がさらに好ましく、150mgKOH/g以下が特に好ましく、120mgKOH/g以下が最も好ましい。
 アルカリ可溶性樹脂は、耐熱性の観点からは、ポリヒドロキシスチレン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましく、現像性制御の観点からは、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましい。アルカリ溶解を促進する基(以下、「酸基」ともいう。)としては、例えば、カルボキシ基、リン酸基、スルホ基、フェノール性ヒドロキシ基などが挙げられ、カルボキシ基が好ましい。酸基は、1種類のみであってもよいし、2種類以上であってもよい。
 アルカリ可溶性樹脂は、例えば、公知のラジカル重合法で合成できる。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およびその量、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こともできる。
 アルカリ可溶性樹脂は、側鎖にカルボキシ基を有するポリマーが好ましく、メタクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体、ノボラック型樹脂などのアルカリ可溶性フェノール樹脂等、並びに側鎖にカルボキシ基を有する酸性セルロース誘導体、ヒドロキシ基を有するポリマーに酸無水物を付加させたものが挙げられる。特に、(メタ)アクリル酸と、これと共重合可能な他のモノマーとの共重合体が、アルカリ可溶性樹脂として好適である。(メタ)アクリル酸と共重合可能な他のモノマーとしては、特開2015-34961号公報の段落0017~0019に記載のモノマーが挙げられる。例えば、アルキル(メタ)アクリレート、アリール(メタ)アクリレート、ビニル化合物などが挙げられる。
 アルキル(メタ)アクリレートおよびアリール(メタ)アクリレートとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、トリル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、グリシジルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート等、ビニル化合物としては、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、アクリロニトリル、ビニルアセテート、N-ビニルピロリドン、ポリスチレンマクロモノマー、ポリメチルメタクリレートマクロモノマー等、特開平10-300922号公報に記載のN位置換マレイミドモノマーとして、N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド等を挙げることができる。なお、これらの(メタ)アクリル酸と共重合可能な他のモノマーは1種類のみであってもよいし、2種類以上であってもよい。
 アルカリ可溶性樹脂は、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート共重合体、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/他のモノマーからなる多元共重合体が好ましく用いることができる。また、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートを共重合したもの、特開平7-140654号公報に記載の、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート/ポリメチルメタクリレートマクロモノマー/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2-ヒドロキシエチルメタクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/メチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2-ヒドロキシエチルメタクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体なども好ましく用いることができる。また、市販品としては、例えばFF-426(藤倉化成(株)製)などを用いることもできる。
 また、アルカリ可溶性樹脂は、重合性基を有するアルカリ可溶性樹脂を使用してもよい。この態様によれば、得られる膜の耐溶剤性が向上する傾向にある。重合性基としては、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基等が挙げられる。重合性基を有するアルカリ可溶性樹脂は、重合性基を側鎖に有するアルカリ可溶性樹脂等が有用である。重合性基を有するアルカリ可溶性樹脂としては、ダイヤナ-ルNRシリーズ(三菱レイヨン(株)製)、Photomer6173(COOH含有 polyurethane acrylic oligomer.Diamond Shamrock Co.,Ltd.製)、ビスコートR-264、KSレジスト106(いずれも大阪有機化学工業(株)製)、サイクロマーPシリーズ(例えば、ACA230AA)、プラクセル CF200シリーズ(いずれも(株)ダイセル製)、Ebecryl3800(ダイセルユーシービー(株)製)、アクリキュアーRD-F8(日本触媒(株)製)などが挙げられる。
 アルカリ可溶性樹脂は、下記式(ED1)で示される化合物および下記式(ED2)で表される化合物(以下、これらの化合物を「エーテルダイマー」と称することもある。)のうち少なくとも一方を含むモノマー成分を重合してなるポリマーを含むことも好ましい。エーテルダイマーを含むモノマー成分を重合してなるポリマーの詳細については、特開2015-34961号公報の段落0022~0031を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 式(ED1)中、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素原子または置換基を有していてもよい炭素数1~25の炭化水素基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

 式(ED2)中、Rは、水素原子または炭素数1~30の有機基を表す。式(ED2)の具体例としては、特開2010-168539号公報の記載を参酌できる。
 エーテルダイマーの具体例としては、例えば、特開2013-29760号公報の段落0317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。エーテルダイマーは、1種類のみであってもよいし、2種類以上であってもよい。
 アルカリ可溶性樹脂は、下記式(X)で示される化合物に由来する構造単位を含んでいてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

 式(X)において、R1は、水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素数2~10のアルキレン基を表し、R3は、水素原子またはベンゼン環を含んでもよい炭素数1~20のアルキル基を表す。nは1~15の整数を表す。
 上記式(X)において、R2のアルキレン基の炭素数は、2~3が好ましい。また、R3のアルキル基の炭素数は1~20であるが、より好ましくは1~10である。R3で表されるベンゼン環を含むアルキル基としては、ベンジル基、2-フェニル(イソ)プロピル基等を挙げることができる。
 アルカリ可溶性樹脂の具体例としては、例えば、下記の樹脂が挙げられる。また、特開2015-34961号公報の段落0037に記載の樹脂も挙げられる。これらの樹脂の中でも、下記C-2などの重合性基を有するアルカリ可溶性樹脂であることが、耐溶剤性の観点から好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 アルカリ可溶性樹脂は、特開2012-208494号公報の段落0558~0571(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の<0685>~<0700>)の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。さらに、特開2012-32767号公報に記載の段落0029~0063に記載の共重合体(B)および実施例で用いられているアルカリ可溶性樹脂、特開2012-208474号公報の段落0088~0098に記載のバインダー樹脂および実施例で用いられているバインダー樹脂、特開2012-137531号公報の段落0022~0032に記載のバインダー樹脂および実施例で用いられているバインダー樹脂、特開2013-024934号公報の段落0132~0143に記載のバインダー樹脂および実施例で用いられているバインダー樹脂、特開2011-242752号公報の段落0092~0098および実施例で用いられているバインダー樹脂、特開2012-032770号公報の段落0030~0072に記載のバインダー樹脂を用いることもできる。これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 バインダーとして、波長589nmの光に対する屈折率が1.5以下である樹脂を用いてもよい。
 波長589nmの光に対する屈折率が1.5以下である樹脂としては、フッ素系樹脂や、上述のアルカリ可溶性樹脂でもあるポリシロキサン系樹脂などを挙げることができる。本発明では、樹脂が、ポリシロキサン系樹脂であることが好ましく、波長589nmの光に対する屈折率が1.5以下であるポリシロキサン系樹脂であることがより好ましく、波長589nmの光に対する屈折率が1.5以下であるアルカリ可溶性樹脂でもあるポリシロキサン系樹脂であることが特に好ましい。
 樹脂の屈折率は、以下の方法により未硬化の状態で測定することができる。
 具体的な測定方法は、Siウェハ上に測定対象となる樹脂のみからなる膜を300nmの厚さに製膜した後、得られた膜の屈折率をエリプソメトリー(ラムダエースRE-3300(商品名)、大日本スクリーン製造(株))を用いて測定する。
-フッ素系樹脂-
 フッ素系樹脂としては、樹脂にフッ素原子が含まれていれば特に限定されない。例えば、(a)一般式(F1)で示されるモノマーに由来する繰り返し単位を有する高分子化合物をフッ素系樹脂として用いることも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005

 一般式(F1)中、Rfは、フルオロアルキル基またはパーフルオロアルキル基含有の置換基を表し、nは1または2を表し、R1は水素原子またはメチル基を表す。
 Rfはフッ素原子の数が9以上のフルオロアルキル基またはパーフルオロアルキル基含有の置換基であることが好ましい。フッ素原子の数が9以上のフルオロアルキル基またはパーフルオロアルキル基含有の置換基としては、具体的には次のようなフルオロアルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。
 CH2=CRCO2(CH2mn2n+1
(mは1または2を、nは4~12の整数を示す。また、Rは水素原子またはメチル基を表す。)
 CH2=CRCO2(CH2m(CF2n
(mは1または2、nは4~12の整数を示す。またRは水素原子またはメチル基を表す。)
 特に、フルオロアルキル基またはパーフルオロアルキル基含有の置換基あたりのフッ素原子の数が9~30のものが好ましく、より好ましくは、13~25である。
 また、フッ素原子含有不飽和単量体に由来する繰り返し単位を有する高分子化合物をフッ素系樹脂として用いることも好ましい。フッ素原子含有不飽和単量体としては、ポリフルオロアルキル基またはポリフルオロエーテル基を有するラジカル重合性単量体が挙げられ、パーフルオロアルキル基としては、パーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロデシル基、パーフルオロドデシル基、パーフルオロテトラデシル基が好適である。
 このようなフッ素原子含有不飽和単量体としては、CH2=C(CH3)COOCH2(CF24CF3、CH2=C(CH3)COOCH2CH2(CF26CF3、CH2=CHCOO(CF26CF3、CH2=CHCOOCH2CH2(CF27CF3、CH2=CHCOOCH2CH2(CF25CF(CF32、CH2=C(CH3)COOCH(OCOCH3)CH2(CF26CF(CF32、CH2=CHCOOCH2CH(OH)CH2(CF26CF(CF32、CH2=CHCOOCH2CH2(CF28CF3、CH2=C(CH3)COOCH2CH2NHCO(CF28CF3、CH2=CHOCONHCO(CF27CF(CF2Cl)CF3、CH2=CHCOOCH2CH2N(C37)SO2(CF27CF3、CH2=CHCOOCH2CH2CH2CH2(CF27CF3、CH2=C(CH3)COOCH2CH2N(C25)SO2(CF27CF3、CH2=CHCOOCH2CH2NHCO(CF27CF3、CH2=CHCOO(CH23(CF26CF(CF32、CH2=CHCOOCH2(CF210H、CH2=C(CH3)COOCH2(CF210CF2Cl、CH2=CHCONHCH2CH2OCOCF(CF3)OC37、CH2=CHCONHCH2CH2OCOCF(CF3)(OC362OC37が好適である。
 フッ素原子含有不飽和単量体は、1種類を単独で使用することができ、または2種類以上を併用することもできる。フッ素原子含有不飽和単量体としては、市販品を使用することもできる。例えば、共栄社化学社製、商品名ライトエステルFM-108、ライトエステルM-3F、ライトエステルM-4F;日本メクトロン社製、商品名CHEMINOX FAAC、CHEMINOX FAMAC、CHEMINOX FAAC-M、CHEMINOX FAMAC-M、CHEMINOX PFAE、CHEMINOX PFOE等がある。
 また、(a)一般式(F1)で示されるモノマーに由来する繰り返し単位またはフッ素原子含有不飽和単量体に由来する繰り返し単位と、アルカリ溶解を促進する基を有する繰り返し単位とを有する高分子化合物を、フッ素系樹脂として用いることができる。アルカリ溶解を促進する基の好ましい範囲は、前述のアルカリ可溶性樹脂が有するアルカリ溶解を促進する基の好ましい範囲と同様である。
 フッ素系樹脂の例として、特開平2-804号公報の第6ページ右下カラムから第9ページ右上カラムに記載のフッ素系界面活性剤も参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
 フッ素系樹脂の好ましい具体例を以下に記載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
-ポリシロキサン系樹脂-
 ポリシロキサン系樹脂としては特に制限はない。例えば、ポリシロキサン系樹脂としては、下記一般式(1)で示される化合物を単独で加水分解縮合して得られるポリシロキサン系樹脂や、下記一般式(1)で示される化合物と他のシラン化合物と共加水分解縮合して得られるポリシロキサン系樹脂を用いることができる。ポリシロキサン系樹脂として、特開2014-66988号公報の<0014>~<0035>の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
 ポリシロキサン系樹脂は、下記一般式(1)で示される化合物に加えて、さらに下記一般式(2)で示される化合物を含むアルコキシシラン化合物を共加水分解縮合して得られるポリシロキサン系樹脂を用いることが、耐溶剤性を高める観点から好ましい。
 ポリシロキサン系樹脂は、下記一般式(1)で示される化合物に加えて、さらに下記一般式(3)で示される化合物を含むアルコキシシラン化合物を共加水分解縮合して得られるポリシロキサン系樹脂を用いることが、ポリシロキサン系樹脂の酸価を高くし、パターン形状を改善する観点から好ましい。また、下記一般式(3)で示される化合物を含むアルコキシシラン化合物を共加水分解縮合して得られるポリシロキサン系樹脂は、アルカリ可溶性樹脂として用いることもできる。
一般式(1)
 R1 2Si(OR22
 一般式(1)におけるR1はそれぞれ独立してアルキル基またはフェニル基を表し、R2はそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基を表す。
 一般式(1)におけるR1およびR2は炭素数1~6のアルキル基であることが好ましく、炭素数1~4のアルキル基であることがより好ましく、炭素数1~3のアルキル基であることが特に好ましく、炭素数1または2のアルキル基であることがより特に好ましく、メチル基であることが最も好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられ、中でも、メチル基又はエチル基が特に好ましい。なお、同一分子内にR1が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。一般式(1)におけるR2においても同様である。一般式(1)におけるR1およびR2におけるアルキル基は、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでもよく、直鎖状であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 一般式(2)におけるR3はメチル基又は水素原子を表し、R4は炭素数1~4のアルキレン基を表し、R5はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表し、R6はそれぞれ独立して炭素数1~6のアルキル基を表し、nは1~3の整数を表す。
 一般式(2)におけるR4は炭素数1~3のアルキレン基であることが好ましく、炭素数3のアルキレン基であることがより好ましい。
 一般式(2)におけるR6およびR5の好ましい範囲は、それぞれ一般式(1)におけるR1およびR2の好ましい範囲と同様である。
 一般式(2)におけるnは2または3であることが好ましく、3であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 一般式(3)におけるlは0~2の整数を表し、mは0~3の整数を表し、R7は炭素数1~4のアルキレン基を表し、R8はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表し、R9はそれぞれ独立して炭素数1~6のアルキル基を表す。
 一般式(3)におけるlは1であることがより好ましい。
 一般式(3)におけるmは2または3であることが好ましく、3であることがより好ましい。
 一般式(3)におけるR7は炭素数1~3のアルキレン基であることが好ましく、炭素数3のアルキレン基であることがより好ましい。
 一般式(3)中のR9およびR8の好ましい範囲は、それぞれ一般式(1)におけるR1およびR2の好ましい範囲と同様である。
 一般式(1)で示される化合物としては、例えば、ジメトキシジメチルシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジメトキシジフェニルシラン、ジエトキシジフェニルシラン、ジヒドロキシジフェニルシラン、ジメトキシ(メチル)(フェニル)シラン、ジエトキシ(メチル)(フェニル)シラン、ジメトキシ(メチル)(フェネチル)シラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン又はシクロヘキシルジメトキシ(メチル)シラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、が挙げられる。
 一般式(1)で示される化合物は、ジメトキシジメチルシラン、ジメトキシジフェニルシラン、フェニルトリメトキシシランが好ましく、ジメトキシジメチルシランがより好ましい。
 共加水分解縮合に供するアルコキシシラン化合物に占める、一般式(1)で示される化合物の割合は、25~75モル%であることが好ましく、35~75モル%であることがより好ましく、50~70モル%であることが特に好ましい。また、共加水分解縮合に供するアルコキシシラン化合物に占める、ジメトキシジフェニルシラン、ジエトキシジフェニルシラン及びジヒドロキシジフェニルシランの割合は、0~50モル%であることが好ましく、0~45モル%であることがより好ましく、0~30モル%であることが特に好ましく、0~10モル%であることがより特に好ましい。
 一般式(2)で示される化合物としては、例えば、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン又は3-アクリロキシプロピルメチルジエトキシシランが挙げられる。
 一般式(2)で示される化合物は、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
 共加水分解縮合に供するアルコキシシラン化合物に占める、一般式(2)で示される化合物の割合は、10~45モル%であることが好ましく、10~30モル%であることがより好ましく、15~20モル%であることが特に好ましい。共加水分解縮合に供するアルコキシシラン化合物として一般式(2)で示される化合物を用いることで、耐溶剤性を高めることができる。
 一般式(3)で示される化合物としては、例えば、3-トリメトキシシリルプロピル無水コハク酸、3-トリエトキシシリルプロピル無水コハク酸、3-トリメトキシシリルエチル無水コハク酸又は3-トリメトキシシリルブチル無水コハク酸、3-ジエトキシメチルシリルプロピル無水コハク酸、3-ジメトキシメチルシリルエチル無水コハク酸又は3-ジメトキシメチルシリルブチル無水コハク酸が挙げられる。
 一般式(3)で示される化合物は、3-トリメトキシシリルプロピル無水コハク酸が好ましい。
 共加水分解縮合に供するアルコキシシラン化合物に占める、一般式(3)で示される化合物の割合は、ポリシロキサン系樹脂の酸価を高めてパターン形状を改善する観点から1~30モル%であることが好ましく、1~25モル%であることがより好ましく、1~20モル%であることがさらに一ヶ月経時後の濃度ムラも抑制する観点から特に好ましい。
 共加水分解縮合に供するアルコキシシラン化合物は、一般式(5)で示される化合物をさらに含むことが好ましい。
一般式(5)
 R12Si(OR133
 一般式(5)におけるR12はエポキシ基を有する1価の有機基を表し、R13はそれぞれ独立して、アルキル基を表す。
 一般式(5)におけるR12で表されるエポキシ基を有する1価の有機基は、エポキシ基を1~5個有することが好ましく、1または2個有することがより好ましく、1個有することが特に好ましい。一般式(5)におけるR12で表されるエポキシ基を有する1価の有機基は、連結基を介して末端にエポキシ基が結合した基であることが好ましく、アルキレン基(好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~6、特に好ましくは炭素数1~3)および酸素原子のうち少なくとも一方を介して末端にエポキシ基が結合した基であることがより好ましい。
 一般式(5)におけるR13の好ましい範囲は、一般式(1)におけるR2の好ましい範囲と同様である。
 一般式(5)で示される化合物としては、例えば、3-グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシジロキシプロピルトリエトキシシラン、3-(3,4-エポキシシクロヘキシル)プロピルトリメトキシシラン、3-(3,4-エポキシシクロヘキシル)プロピルトリエトキシシランが挙げられる。
 一般式(5)で示される化合物は、3-グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン、3-(3,4-エポキシシクロヘキシル)プロピルトリメトキシシランが好ましい。
 共加水分解縮合に供するアルコキシシラン化合物に占める、一般式(5)で示される化合物の割合は、10モル%以下であることが好ましく、8モル%以下であることがより好ましく、5モル%以下であることが特に好ましい。
 共加水分解縮合に供するアルコキシシラン化合物は、一般式(1)~(3)及び(5)で示される化合物以外のその他のアルコキシシラン化合物を含んでいてもよい。一般式(1)~(3)及び(5)で示される化合物以外のその他のアルコキシシラン化合物としては、例えば、フェネチルトリメトキシシラン、ナフチルトリメトキシシラン、フェネチルトリエトキシシラン、ナフチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン又はテトラエトキシシランが挙げられる。
 共加水分解縮合に供するアルコキシシラン化合物に占める、その他のアルコキシシラン化合物の割合は、一ヶ月経時後の濃度ムラを抑制し、耐溶剤性を改善する観点から、3モル%以下であることが好ましく、2モル%以下であることがより好ましく、1モル%以下であることが特に好ましい。
 本発明では、ポリシロキサン系樹脂の側鎖のうち20モル%以上(好ましくは40モル%以上、より好ましくは50モル%以上、特に好ましくは60モル%以上)が、炭素数1~4のアルキル基および炭素数1~4のアルコキシ基のうち少なくとも一方であることが、波長589nmの光に対する屈折率を1.5以下に制御しやすい観点から好ましい。ポリシロキサン系樹脂の側鎖のうち20モル%以上(好ましくは40モル%以上、より好ましくは50モル%以上、特に好ましくは60モル%以上)が、炭素数1~3のアルキル基および炭素数1~3のアルコキシ基のうち少なくとも一方であることがより好ましく、炭素数1または2のアルキル基および炭素数1または2のアルコキシ基のうち少なくとも一方であることが特に好ましく、炭素数1または2のアルキル基であることがより特に好ましい。
 ポリシロキサン系樹脂の側鎖のうちフェニル基を含む側鎖が20モル%以下であることがポリシロキサン系樹脂の屈折率を低くする観点から好ましく、10モル%以下であることがより好ましく、5モル%以下であることが特に好ましい。
 ポリシロキサン系樹脂は、アルコキシシラン化合物を共加水分解縮合、すなわち、加水分解及び部分縮合させることにより得られる。共加水分解縮合には、一般的な方法を用いることができる。例えば、混合物に有機溶剤、水及び必要に応じて触媒を添加し、50~150℃で0.5~100時間程度加熱撹拌する方法を用いることができる。なお、加熱撹拌中、必要に応じて、蒸留によって加水分解副生物(メタノール等のアルコール)や縮合副生物(水)の留去を行っても構わない。
 ポリシロキサン系樹脂の好ましい例として、下記表に記載のアルコキシシラン化合物であるモノマーを共加水分解縮合させることにより得られるポリシロキサン系樹脂を挙げることができる。
 下記表中、DMDSはジメチルジメトキシシランの略称である。MPTMSは3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの略称である。MPTESは3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシランの略称である。TMSPSAnは3-トリメトキシシリルプロピル無水コハク酸の略称である。TESPSAnは3-トリエトキシシリルプロピル無水コハク酸の略称である。GOPTSは3-グリシジロキシプロピルトリメトキシシランの略称である。GOPTESは3-グリシジロキシプロピルトリエトキシシランの略称である。TEOSはテトラエトキシシランの略称である。PTMSはフェニルトリメトキシシランの略称である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
(分散剤)
 本発明の組成物は、樹脂として分散剤を含有することができる。分散剤は、酸性樹脂、塩基性樹脂および両性樹脂から選ばれる1種類以上を含むことが好ましく、酸性樹脂および両性樹脂から選ばれる少なくとも1種類がより好ましい。この態様によれば、粒子の分散性が良好である。
 本発明において、酸性樹脂とは、酸基を有する樹脂であって、酸価が5mgKOH/g以上、アミン価が5mgKOH/g未満の樹脂を意味する。酸性樹脂は、塩基性基を有さないことが好ましい。酸性樹脂が有する酸基としては、例えば、カルボキシ基、リン酸基、スルホン酸基、フェノール性ヒドロキシ基などが挙げられ、リン酸基、カルボキシ基が好ましい。酸性樹脂の酸価は、5~200mgKOH/gが好ましい。酸価の下限は、10mgKOH/g以上がより好ましく、20mgKOH/g以上がさらに好ましい。酸価の上限は、100mgKOH/g以下がより好ましく、60mgKOH/g以下がさらに好ましい。また、酸性樹脂のアミン価は、2mgKOH/g以下が好ましく、1mgKOH/g以下がより好ましい。
 本発明において、塩基性樹脂とは、塩基性基を有する樹脂であって、アミン価が5mgKOH/g以上、酸価が5mgKOH/g未満の樹脂を意味する。塩基性樹脂は、酸基を有さないことが好ましい。塩基性樹脂が有する塩基性基としては、アミノ基が好ましい。塩基性樹脂のアミン価は、5~200mgKOH/gが好ましく、5~150mgKOH/gがより好ましく、5~100mgKOH/gがさらに好ましい。
 本発明において、両性樹脂とは、酸基と塩基性基を有する樹脂であって、酸価が5mgKOH/g以上で、アミン価が5mgKOH/g以上である樹脂を意味する。酸基としては、前述したものが挙げられ、カルボキシ基が好ましい。塩基性基としては、アミノ基が好ましい。
 両性樹脂は、酸価が、5~200mgKOH/gが好ましい。下限は、10mgKOH/g以上がより好ましく、20mgKOH/g以上がさらに好ましい。上限は、150mgKOH/g以下がより好ましく、100mgKOH/g以下がさらに好ましい。アミン価は、5~200mgKOH/gが好ましい。アミン価の下限は、10mgKOH/g以上がより好ましく、20mgKOH/g以上がさらに好ましい。アミン価の上限は、150mgKOH/g以下がより好ましく、100mgKOH/g以下がさらに好ましい。両性樹脂の酸価とアミン価の比率は、酸価:アミン価=1:4~4:1が好ましく、1:3~3:1がより好ましい。
 分散剤としては、高分子分散剤〔例えば、アミン基を有する樹脂(ポリアミドアミンとその塩など)、オリゴイミン系樹脂、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重縮合物等〕が挙げられる。高分子分散剤は、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できる。
 分散剤は、顔料に対する吸着能を有する部位を有することが好ましい(以下、「吸着部位」と総称する)。吸着部位としては、酸基、ウレア基、ウレタン基、配位性酸素原子を有する基、塩基性窒素原子を有する基、複素環基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、カルボキシ基、スルホンアミド基、アルコキシシリル基、エポキシ基、イソシアネート基及び水酸基よりなる群から選択される基を少なくとも1種類有する1価の置換基等が挙げられる。吸着部位は、酸系吸着部位であることが好ましい。酸系吸着部位としては酸基等が挙げられる。なかでも、酸系吸着部位がリン原子含有基またはカルボキシ基の少なくとも一方であることが好ましい。リン原子含有基としては、リン酸エステル基、ポリリン酸エステル基、リン酸基等が挙げられる。吸着部位の詳細については、特開2015-34961号公報の段落0073~0080を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
 本発明において、樹脂(分散剤)は、下記式(111)で表される樹脂が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 上記式(111)中、R1は、(m+n)価の連結基を表し、R2は単結合又は2価の連結基を表す。A1は、酸基、ウレア基、ウレタン基、配位性酸素原子を有する基、塩基性窒素原子を有する基、複素環基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、カルボキシ基、スルホンアミド基、アルコキシシリル基、エポキシ基、イソシアネート基及び水酸基よりなる群から選択される基を少なくとも1種類有する1価の置換基を表す。n個のA1及びR2は、それぞれ、同一であっても、異なっていてもよい。mは8以下の正の数を表し、nは1~9を表し、m+nは3~10を満たす。P1は1価のポリマー鎖を表す。m個のP1は、同一であっても、異なっていてもよい。
 式(111)で表される樹脂が有する、置換基A1は、顔料(例えば、酸化チタンなどの無機粒子)と相互作用することができるので、式(111)で表される樹脂は、n個(1~9個)の置換基A1を有することにより、顔料(例えば、酸化チタンなどの無機粒子)と強固に相互作用して、組成物中における顔料の分散性を向上できる。また、式(111)で表される樹脂が有するm個のポリマー鎖P1は立体反発基として機能することができ、ポリマー鎖P1をm個有することにより良好な立体反発力を発揮して、顔料(例えば、酸化チタンなどの無機粒子)を均一に分散することができる。
 (m+n)価の連結基は、1から100個の炭素原子、0個から10個の窒素原子、0個から50個の酸素原子、1個から200個の水素原子、および0個から20個の硫黄原子から成り立つ基を含む。Rの具体例として、下記の構造単位または以下の構造単位が2以上組み合わさって構成される基(環構造を形成していてもよい)が挙げられる。(m+n)価の連結基の詳細は、特開2007-277514号公報の段落0076~0084を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 式(111)において、P1は、1価のポリマー鎖を表す。1価のポリマー鎖は、ビニル化合物由来の繰り返し単位を有する1価のポリマー鎖が好ましい。ポリマー鎖の詳細については、特開2007-277514号公報の段落0087~0098を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
 式(111)において、R2は単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、1から100個の炭素原子、0個から10個の窒素原子、0個から50個の酸素原子、1個から200個の水素原子、および0個から20個の硫黄原子から成り立つ基が含まれ、無置換でも置換基を更に有していてもよい。2価の連結基は、具体的な例として、下記の構造単位または以下の構造単位が2以上組み合わさって構成される基を挙げることができる。2価の連結基の詳細については、特開2007-277514号公報の段落0071~0075を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 式(111)において、A1が表す1価の置換基の詳細については、特開2007-277514号公報の段落0041~0070を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
 上記式(111)で表される高分子化合物としては、特開2007-277514号公報の段落0039(対応する米国特許出願公開第2010/0233595号明細書の<0053>)の記載及び特開2015-34961号公報の段落0081~0117の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 本発明において、樹脂(分散剤)は、下記式(11)~式(14)のいずれかで表される繰り返し単位を含むグラフト共重合体を用いることもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 式(11)~式(14)において、W1、W2、W3、及びW4はそれぞれ独立に酸素原子、または、NHを表し、X1、X2、X3、X4、及びX5はそれぞれ独立に水素原子又は1価の基を表し、Y1、Y2、Y3、及びY4はそれぞれ独立に2価の連結基を表し、Z1、Z2、Z3、及びZ4はそれぞれ独立に1価の基を表し、R3はアルキレン基を表し、R4は水素原子又は1価の基を表し、n、m、p、及びqはそれぞれ独立に1~500の整数を表し、j及びkはそれぞれ独立に2~8の整数を表す。式(13)において、pが2~500のとき、複数存在するR3は互いに同じであっても異なっていてもよく、式(14)において、qが2~500のとき、複数存在するX5及びR4は互いに同じであっても異なっていてもよい。
 W1、W2、W3、及びW4は酸素原子であることが好ましい。X1、X2、X3、X4、及びX5は、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。Y1、Y2、Y3、及びY4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。Z1、Z2、Z3、及びZ4が表す1価の基は、特に限定されないが、具体的には、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、アルキルチオエーテル基、アリールチオエーテル基、ヘテロアリールチオエーテル基、及びアミノ基などが挙げられる。これらの中でも、Z1、Z2、Z3、及びZ4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5~24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5~24の分岐状アルキル基、炭素数5~24の環状アルキル基、又は、炭素数5~24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、環状のいずれでもよい。
 式(11)及び式(12)におけるj及びkは、分散安定性、現像性の観点から、4~6の整数が好ましく、5が最も好ましい。
 式(13)中、R3は炭素数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。
 式(14)中、R4で表される1価の基としては特に構造上限定はされない。R4として好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、及びヘテロアリール基が挙げられ、更に好ましくは、水素原子、又はアルキル基である。R4がアルキル基である場合、炭素数1~20の直鎖状アルキル基、炭素数3~20の分岐状アルキル基、又は炭素数5~20の環状アルキル基が好ましく、炭素数1~20の直鎖状アルキル基がより好ましく、炭素数1~6の直鎖状アルキル基が特に好ましい。式(14)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X5及びR4は互いに同じであっても異なっていてもよい。
 上記グラフト共重合体については、特開2012-255128号公報の段落0025~0094の記載を参酌でき、本明細書には上記内容が組み込まれる。上記グラフト共重合体の具体例としては、例えば、以下の樹脂が挙げられる。また、特開2012-255128号公報の段落0072~0094に記載の樹脂が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 本発明において、樹脂(分散剤)は、主鎖及び側鎖の少なくとも一方に塩基性窒素原子を含むオリゴイミン系分散剤も好ましい。オリゴイミン系分散剤としては、pKa(power of Ka;Kaは酸解離定数)が14以下の官能基を有する部分構造Xを含む繰り返し単位と、原子数40~10,000のオリゴマー鎖又はポリマー鎖Yを含む側鎖とを有し、かつ主鎖及び側鎖の少なくとも一方に塩基性窒素原子を有する樹脂が好ましい。この樹脂は、窒素原子と、部分構造Xに含まれるpKaが14以下の官能基との双方で、顔料(例えば、酸化チタンなどの無機粒子)と相互作用し、さらに樹脂が原子数40~10,000のオリゴマー鎖又はポリマー鎖Yを有するために、例えば、オリゴマー鎖又はポリマー鎖Yが立体反発基として機能することにより、良好な分散性を発揮して、酸化チタンなどの無機粒子を均一に分散することができる。また、オリゴマー鎖又はポリマー鎖Yと溶剤とが相互作用することにより、酸化チタンなどの無機粒子の沈降を長期間抑制することができる。さらに、オリゴマー鎖又はポリマー鎖Yが立体反発基として機能することで顔料(例えば、酸化チタンなどの無機粒子)の凝集が防止される。このため、顔料(好ましくは、酸化チタンなどの無機粒子)の含有量を高くしても、優れた分散性が得られる。
 ここで、塩基性窒素原子とは、塩基性を呈する窒素原子であれば特に制限はないが、樹脂はpKb(power of Kb;Kbは塩基解離定数)が14以下の窒素原子を有する構造を含むことが好ましく、pKbが10以下の窒素原子を有する構造を含むことがより好ましい。本発明においてpKb(塩基強度)とは、水温25℃でのpKbをいい、塩基の強さを定量的に表すための指標のひとつである。塩基強度pKbは塩基性度定数と同義である。塩基強度pKbと、酸強度pKaとは、pKb=14-pKaの関係にある。
 部分構造Xに含まれるpKaが14以下の官能基は、特に限定はなく、物性がこの条件を満たすものであれば、その構造などは特に限定されない。特にpKaが12以下の官能基が好ましく、pKaが11以下の官能基が最も好ましい。具体的には、例えば、カルボキシ基(pKa 3~5程度)、スルホ基(pKa -3~-2程度)、-COCH2CO-基(pKa 8~10程度)、-COCH2CN基(pKa 8~11程度)、-CONHCO-基、フェノール性水酸基、-RFCH2OH基又は-(RF2CHOH基(RFはペルフルオロアルキル基を表す。pKa 9~11程度)、スルホンアミド基(pKa 9~11程度)等が挙げられる。pKaが14以下の官能基を有する部分構造Xは、窒素原子を有する繰り返し単位における塩基性窒素原子に直接結合することが好ましいが、塩基性窒素原子を有する繰り返し単位の塩基性窒素原子と部分構造Xとは、共有結合のみならず、イオン結合して塩を形成する態様で連結していてもよい。
 オリゴイミン系分散剤は、pKaが14以下の官能基を有する部分構造Xが結合する塩基性窒素原子を有する繰り返し単位と、側鎖に原子数40~10,000のオリゴマー鎖又はポリマー鎖Yとを有する樹脂であることが好ましい。
 また、オリゴイミン系分散剤は、(i)ポリ(低級アルキレンイミン)系繰り返し単位、ポリアリルアミン系繰り返し単位、ポリジアリルアミン系繰り返し単位、メタキシレンジアミン-エピクロルヒドリン重縮合物系繰り返し単位、及びポリビニルアミン系繰り返し単位から選択される少なくとも1種類の、塩基性窒素原子を有する繰り返し単位であって、塩基性窒素原子に結合し、かつ、pKaが14以下の官能基を有する部分構造Xを含む繰り返し単位が好ましい。オリゴイミン系分散剤は、側鎖に(ii)原子数40~10,000のオリゴマー鎖又はポリマー鎖Yを有する樹脂も好ましい。なお、本発明において、ポリ(低級アルキレンイミン)における低級とは炭素数が1~5であることを示し、低級アルキレンイミンとは炭素数1~5のアルキレンイミンを表す。
 原子数40~10,000のオリゴマー鎖又はポリマー鎖Yとしては、樹脂の主鎖部と連結できるポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリ(メタ)アクリル酸エステル等の公知のポリマー鎖が挙げられる。オリゴマー鎖又はポリマー鎖Yと樹脂との結合部位は、オリゴマー鎖又はポリマー鎖Yの末端であることが好ましい。
 オリゴマー鎖又はポリマー鎖Yは、ポリ(低級アルキレンイミン)系繰り返し単位、ポリアリルアミン系繰り返し単位、ポリジアリルアミン系繰り返し単位、メタキシレンジアミン-エピクロルヒドリン重縮合物系繰り返し単位、及びポリビニルアミン系繰り返し単位から選択される少なくとも1種類の窒素原子を有する繰り返し単位の窒素原子と結合していることが好ましい。ポリ(低級アルキレンイミン)系繰り返し単位、ポリアリルアミン系繰り返し単位、ポリジアリルアミン系繰り返し単位、メタキシレンジアミン-エピクロルヒドリン重縮合物系繰り返し単位、及びポリビニルアミン系繰り返し単位から選択される少なくとも1種類の窒素原子を含有する繰り返し単位などの主鎖部とYとの結合様式は、共有結合、イオン結合、又は、共有結合及びイオン結合の混合である。主鎖部とYとの結合様式の比率は、共有結合:イオン結合=100:0~0:100であるが、95:5~5:95が好ましい。Yは、窒素原子を含有する繰り返し単位の窒素原子とアミド結合、又はカルボン酸塩としてイオン結合していることが好ましい。
 オリゴマー鎖又はポリマー鎖Yの原子数としては、分散性、分散安定性および現像性の観点から、50~5,000が好ましく、60~3,000がより好ましい。また、Yの数平均分子量はGPC法でのポリスチレン換算値により測定することができる。Yの数平均分子量は、1,000~50,000が好ましく、1,000~30,000がより好ましい。
 オリゴイミン系分散剤は、例えば、式(I-1)で表される繰り返し単位と、式(I-2)で表される繰り返し単位および式(I-2a)で表される繰り返し単位の少なくとも一方とを含む樹脂などが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017

 R1、R2、R8及びR9は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基(炭素数1~6が好ましい)を表す。
 aは、各々独立に、1~5の整数を表す。*は繰り返し単位間の連結部を表す。
 Lは単結合、アルキレン基(炭素数1~6が好ましい)、アルケニレン基(炭素数2~6が好ましい)、アリーレン基(炭素数6~24が好ましい)、ヘテロアリーレン基(炭素数1~6が好ましい)、イミノ基(炭素数0~6が好ましい)、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、またはこれらの組合せに係る連結基である。なかでも、単結合もしくは-CR56-NR7-(イミノ基がXもしくはYの方になる)であることが好ましい。ここで、R5及びR6は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基(炭素数1~6が好ましい)を表す。R7は水素原子または炭素数1~6のアルキル基である。
 LaはCR8CR9とNとともに環を形成する構造部位であり、CR8CR9の炭素原子と合わせて炭素数3~7の非芳香族複素環を形成する構造部位であることが好ましい。さらに好ましくは、CR8CR9の炭素原子及びN(窒素原子)とともに5~7員の非芳香族複素環を形成する構造部位であり、より好ましくは5員の非芳香族複素環を形成する構造部位であり、ピロリジンを形成する構造部位であることが特に好ましい。この構造部位はさらにアルキル基等の置換基を有していてもよい。XはpKaが14以下の官能基を有する基を表す。Yは原子数40~10,000のオリゴマー鎖又はポリマー鎖を表す。
 上記分散剤(オリゴイミン系分散剤)は、さらに式(I-3)、式(I-4)及び式(I-5)で表される繰り返し単位から選ばれる1種類以上を共重合成分として含有していてもよい。上記分散剤が、このような繰り返し単位を含むことで、粒子の分散性を更に向上させることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 R1、R2、R8、R9、L、La、a及び*は式(I-1)、(I-2)、(I-2a)における定義と同義である。Yaはアニオン基を有する原子数40~10,000のオリゴマー鎖又はポリマー鎖を表す。
 オリゴイミン系分散剤については、特開2015-34961号公報の段落0118~0190の記載を参酌でき、本明細書には上記内容が組み込まれる。オリゴイミン系分散剤の具体例としては、例えば、下記の樹脂や、特開2015-34961号公報の段落0169~0190に記載の樹脂を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 分散剤は、市販品としても入手可能であり、そのような具体例としては、BYK Chemie(株)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、180(酸基を含む共重合体)、130(ポリアミド)、161、162、163、164、165、166、170(高分子共重合体)」、BYK Chemie(株)製「BYK-P104、P105(高分子量不飽和ポリカルボン酸)」、EFKA(株)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(株)製「アジスパーPB821、PB822」、共栄社化学(株)製「フローレンTG-710(ウレタンオリゴマー)」、共栄社化学(株)製「ポリフローNo.50E、No.300(アクリル系共重合体)」、楠本化成(株)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(株)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)」、花王(株)製「ホモゲノールL-18(高分子ポリカルボン酸)」、花王(株)製「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)」、Lubrizol(株)製「ソルスパース5000(Solsperse 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、26000、28000、32000、36000、38500(グラフト型高分子)、41000、46000」、日光ケミカルズ(株)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アート)、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。
 また、分散剤の中でも、酸系吸着部位としてリン原子含有基(例えば、リン酸基等)を有する分散剤、式(11)~式(14)のいずれかで表される繰り返し単位を含むグラフト共重合体およびオリゴイミン系分散剤が好ましい。酸系吸着部位としてリン原子含有基を有する分散剤および式(11)~式(14)のいずれかで表される繰り返し単位を含むグラフト共重合体がパターン形状の観点からより好ましい。
 また、酸系吸着部位以外に立体反発基としてポリエステル構造、好ましくはε-カプロラクトン、δ-バレロラクトンを開環重合したポリエステル構造を有する分散剤が分散安定性の観点から好ましい。
 酸系吸着部位としてリン原子含有基を有する分散剤の市販品として、Lubrizol(株)製「ソルスパース26000(Solsperse 26000)、36000(ポリエステル系の構造を有する)、41000(ポリエーテル系の構造を有する)」が挙げられる。これらを好適に用いることができる。酸系吸着部位としてリン原子含有基を有する分散剤の市販品の中でも、Lubrizol(株)製ソルスパース36000(Solsperse 36000)が好ましい。
 分散剤は、1種類単独で、あるいは2種類以上を組み合わせて用いることができる。
 分散剤は、バインダーとして用いられる樹脂を用いてもよい。また、分散剤は、波長589nmの光に対する屈折率が1.5以下である樹脂を用いてもよい。
 本発明の組成物は、分散助剤として、酸基と架橋性基を有する分散助剤を含有していてもよい。好ましい酸基としてはスルホン酸基、リン酸基、ホスホン酸基およびカルボン酸基が挙げられ、リン酸基がより好ましい。架橋性基としては、エチレン性不飽和結合を含む基、エポキシ基およびメルカプト基等が挙げられ、エチレン性不飽和結合を含む基がより好ましい。エチレン性不飽和結合を含む基としては、重合性化合物の説明で挙げる付加重合可能なエチレン基も含まれる。
 分散助剤の市販品としては、ライトエステルP-1M、ライトエステルP-2M、ライトエステルHO-MS、ライトエステルHO-HH(以上、共栄社化学(株)製)ホスマーM、ホスマーPE、ホスマーMH、ホスマーCL、ホスマーPP(以上、ユニケミカル(株)製)、TBAS-Q、TBAS-R(以上、MRCユニテック(株)製)などが挙げられる。
 分散剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、1~80質量%であることがパターン形状および密着性の観点から好ましい。上限は、70質量%以下が好ましく、60質量%以下がさらに好ましい。下限は、1.5質量%以上が好ましく、2質量%以上がさらに好ましい。
 また、分散剤の含有量は、顔料100質量部に対して、1~100質量部が好ましい。上限は、80質量部以下が好ましく、60質量部以下がさらに好ましい。下限は、2.5質量部以上が好ましく、5質量部以上がさらに好ましい。
 また、分散剤の含有量は、無機顔料100質量部に対して、1~100質量部が好ましい。上限は、80質量部以下が好ましく、60質量部以下がさらに好ましい。下限は、2.5質量部以上が好ましく、5質量部以上がさらに好ましい。
 また、分散剤の含有量は、酸化チタン100質量部に対して、1~100質量部が好ましい。上限は、80質量部以下が好ましく、60質量部以下がさらに好ましい。下限は、2.5質量部以上が好ましく、5質量部以上がさらに好ましい。
<<溶剤>>
 本発明の組成物は溶剤を含有することが好ましい。溶剤は種々の有機溶剤を用いて構成することができる。有機溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、酢酸エチル、エチレンジクロライド、テトラヒドロフラン、トルエン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、アセチルアセトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、3-メトキシプロパノール、メトキシメトキシエタノール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3-メトキシプロピルアセテート、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、乳酸メチル、乳酸エチルなどが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独にて、あるいは混合して使用することができる。
 溶剤は、金属含有量が少ない溶剤を用いることが好ましい。溶剤の金属含有量は、例えば、10質量ppb(parts per billion)以下であることが好ましい。必要に応じて質量ppt(parts per trillion)レベルの高純度溶剤を用いてもよい。そのような高純度溶剤は、例えば、東洋合成社から入手可能である(化学工業日報、2015年11月13日)。
 溶剤から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、蒸留(分子蒸留や薄膜蒸留等)やフィルタを用いた濾過を挙げることができる。濾過に用いるフィルタのフィルタ孔径(ポアサイズ)としては、10nm以下が好ましく、5nm以下がより好ましく、3nm以下が更に好ましい。フィルタとしては、ポリテトラフルオロエチレン製、ポリエチレン製、または、ナイロン製のフィルタが好ましい。
 溶剤には、異性体(同じ原子数で異なる構造の化合物)が含まれていてもよい。また、異性体は、1種類のみが含まれていてもよいし、複数種類含まれていてもよい。
 溶剤の含有量は、組成物の固形分濃度が25~70質量%となる量が好ましく、組成物の固形分濃度が30~60質量%となる量がより好ましい。
<<硬化性化合物>>
 本発明の組成物は、硬化性化合物を含有することが好ましい。
 硬化性化合物としては、ラジカル、酸または熱により架橋(重合および縮合を含む)可能な化合物を用いることができる。本発明で用いる硬化性化合物は、例えば、エチレン性不飽和結合を含む基を有する化合物、エポキシ基を有する化合物、メチロール基を有する化合物などが挙げられ、エチレン性不飽和結合を含む基を有する化合物が好ましい。エチレン性不飽和結合を含む基としては、ビニル基、(メタ)アクリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられる。
 本発明において、硬化性化合物は、ラジカル重合性化合物が好ましい。ラジカル重合性化合物としては、エチレン性不飽和結合を含む基を有する化合物などが挙げられる。本発明の組成物は硬化性化合物として、後述のエポキシ基を有する化合物を含んでもよい。以下において、特に断りが無く重合性化合物という場合は、ラジカル重合性化合物のことを言う。
 硬化性化合物の含有量は、組成物の全固形分に対して、1~70質量%が好ましい。下限は、3質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。上限は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。これらの範囲であるとパターン形状、耐熱性、L*の観点から好ましい。組成物に用いられる硬化性化合物は、1種類のみでもよく、2種類以上でもよい。2種類以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
 硬化性化合物として、重合性化合物を用いる場合、重合性化合物の含有量は、組成物の全固形分に対し、1~70質量%が好ましい。下限は、3質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。上限は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。組成物に用いられる重合性化合物は、1種類のみ含んでもよく、2種類以上含んでもよい。2種類以上の重合性化合物を含む場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
 また、重合性化合物の含有量は、硬化性化合物の全質量に対して、10~100質量%が好ましく、30~100質量%がより好ましい。
(重合性化合物)
 重合性化合物としては、少なくとも1個のエチレン性不飽和結合を含む基を有する化合物が好ましく、末端エチレン性不飽和結合を含む基を少なくとも1個、好ましくは2個以上有する化合物がより好ましい。また、重合性化合物は、エチレン性不飽和結合を含む基を6個以上有する化合物であるか、エチレン性不飽和結合を含む基を3~4個有する化合物が好ましく、エチレン性不飽和結合を含む基を3~4個有する化合物がより好ましい。エチレン性不飽和結合を含む基は、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基が好ましい。また、重合性化合物は、ラジカル重合性化合物であることが好ましい。
 重合性化合物は、モノマー、ポリマーのいずれの形態であってもよいがモノマーが好ましい。モノマータイプの重合性化合物は、分子量が100~3000であることが好ましい。上限は、2000以下が好ましく、1500以下が更に好ましい。下限は、150以上が好ましく、250以上が更に好ましい。
 重合性化合物は、3~15官能の(メタ)アクリレート化合物であることが好ましく、3~6官能の(メタ)アクリレート化合物であることがより好ましく、3~4官能の(メタ)アクリレート化合物であることがパターン形状の観点からさらに好ましい。この態様によれば、得られる膜の耐溶剤性や、基材との密着性、パターン形状を改善できる。また、重合性化合物は、6官能以上の(メタ)アクリレート化合物であることも好ましい。
 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基を有する、常圧下で100℃以上の沸点を持つエチレン性不飽和結合を含む基を持つ化合物も好ましい。その例としては、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等の単官能のアクリレートやメタアクリレート;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(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、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(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート及びこれらの混合物を挙げることができ、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートであることが好ましい。
 重合性化合物は、下記式(MO-1)~(MO-5)で表される重合性化合物も好適に用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 上記式(MO-1)~(MO-5)において、nは0~14の整数であり、mは1~8の整数である。同一分子内に複数存在するR、T、は、各々同一であっても、異なっていてもよい。式中、Tがオキシアルキレン基の場合には、炭素原子側の末端がRに結合する。
 上記式(MO-1)~(MO-5)で表される重合性化合物の各々において、複数のRの内の少なくとも1つは、-OC(=O)CH=CH2、又は、-OC(=O)C(CH3)=CH2で表される基を表す。
 上記式(MO-1)~(MO-5)で表される重合性化合物の具体例としては、特開2007-269779号公報の段落0248~0251に記載されている化合物が挙げられる。
 また、特開平10-62986号公報に記載の、多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後に(メタ)アクリレート化した化合物も、重合性化合物として用いることができる。
 重合性化合物は、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(市販品としては、NKエステル A-TMMT;新中村化学工業(株)製)、ジペンタエリスリトールトリアクリレート(市販品としては KAYARAD D-330;日本化薬(株)製)、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート(市販品としては KAYARAD D-320;日本化薬(株)製)ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート(市販品としては KAYARAD D-310;日本化薬(株)製)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(市販品としては KAYARAD DPHA;日本化薬(株)製)が好ましく、ペンタエリスリトールテトラアクリレートがパターン形状の観点からより好ましい。
 重合性化合物は、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基等の酸基を有していてもよい。酸基を有する重合性化合物は、多官能アルコールの一部のヒドロキシ基を(メタ)アクリレート化し、残ったヒドロキシ基に酸無水物を付加反応させてカルボキシ基とするなどの方法で得られる。酸基を有する重合性化合物としては、脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステルなどが挙げられる。酸基を有する重合性化合物は、脂肪族ポリヒドロキシ化合物の未反応のヒドロキシ基に、非芳香族カルボン酸無水物を反応させて酸基を導入したエステル化合物が好ましい。このエステル化合物において、脂肪族ポリヒドロキシ化合物がペンタエリスリトールまたはジペンタエリスリトールである化合物が特に好ましい。市販品としては、例えば、東亞合成(株)製の多塩基酸変性アクリルオリゴマーとして、アロニックスシリーズのM-305、M-510、M-520などが挙げられる。酸基を有する重合性化合物の酸価は、0.1~40mgKOH/gが好ましい。下限は5mgKOH/g以上が好ましい。上限は、30mgKOH/g以下が好ましい。
 また、重合性化合物は、カプロラクトン構造を有する重合性化合物も好ましい態様である。カプロラクトン構造を有する重合性化合物としては、分子内にカプロラクトン構造を有する限り特に限定されない。例えば、トリメチロールエタン、ジトリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、グリセリン、ジグリセロール、トリメチロールメラミン等の多価アルコールと、(メタ)アクリル酸及びε-カプロラクトンをエステル化することにより得られる、ε-カプロラクトン変性多官能(メタ)アクリレートを挙げることができる。カプロラクトン構造を有する重合性化合物は、下記式(Z-1)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 式(Z-1)中、6個のRは全てが式(Z-2)で表される基であるか、又は6個のRのうち1~5個が式(Z-2)で表される基であり、残余が式(Z-3)で表される基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022

 式(Z-2)中、R1は水素原子又はメチル基を示し、mは1又は2の整数を示し、「*」は結合手であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023

 式(Z-3)中、R1は水素原子又はメチル基を示し、「*」は結合手であることを示す。
 カプロラクトン構造を有する重合性化合物は、例えば、日本化薬(株)からKAYARAD DPCAシリーズとして市販されている。KAYARAD DPCA-20(上記式(Z-2)においてm=1、式(Z-2)で表される基の数=2、R1が全て水素原子である化合物)、DPCA-30(同式においてm=1、式(Z-2)で表される基の数=3、R1が全て水素原子である化合物)、DPCA-60(同式においてm=1、式(Z-2)で表される基の数=6、R1が全て水素原子である化合物)、DPCA-120(同式においてm=2、式(Z-2)で表される基の数=6、R1が全て水素原子である化合物)等が挙げられる。
 重合性化合物は、式(Z-4)又は(Z-5)で表される化合物を用いることもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 式(Z-4)及び(Z-5)中、Eは、各々独立に、-((CH2yCH2O)-、又は-((CH2yCH(CH3)O)-を表し、yは、各々独立に0~10の整数を表し、Xは、各々独立に、(メタ)アクリロイル基、水素原子、又はカルボキシ基を表す。
 式(Z-4)中、(メタ)アクリロイル基の合計は3個又は4個であり、mは各々独立に0~10の整数を表し、各mの合計は0~40の整数である。
 式(Z-5)中、(メタ)アクリロイル基の合計は5個又は6個であり、nは各々独立に0~10の整数を表し、各nの合計は0~60の整数である。
 式(Z-4)中、mは、0~6の整数が好ましく、0~4の整数がより好ましい。
 また、各mの合計は、2~40の整数が好ましく、2~16の整数がより好ましく、4~8の整数が特に好ましい。
 式(Z-5)中、nは、0~6の整数が好ましく、0~4の整数がより好ましい。
 また、各nの合計は、3~60の整数が好ましく、3~24の整数がより好ましく、6~12の整数が特に好ましい。
 また、式(Z-4)又は式(Z-5)中の-((CH2yCH2O)-又は-((CH2yCH(CH3)O)-は、酸素原子側の末端がXに結合する形態が好ましい。
 式(Z-4)又は式(Z-5)で表される化合物は1種類単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。特に、式(Z-5)において、6個のX全てがアクリロイル基である形態が好ましい。
 また、式(Z-4)又は式(Z-5)で表される化合物の重合性化合物中における全含有量としては、20質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましい。
 式(Z-4)又は式(Z-5)で表される化合物は、公知の方法により合成することができる。例えば、ペンタエリスリト-ル又はジペンタエリスリトールにエチレンオキシド又はプロピレンオキシドを開環付加反応により開環骨格を結合する工程と、開環骨格の末端ヒドロキシ基に、例えば(メタ)アクリロイルクロライドを反応させて(メタ)アクリロイル基を導入する工程と、により、式(Z-4)又は式(Z-5)で表される化合物を合成することができる。
 式(Z-4)又は式(Z-5)で表される化合物の中でも、ペンタエリスリトール誘導体またはジペンタエリスリトール誘導体がより好ましい。
 具体的には、下記式(a)~(f)で表される化合物(以下、「例示化合物(a)~(f)」とも称する。)が挙げられ、中でも、例示化合物(a)、(b)、(e)、(f)が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 式(Z-4)、(Z-5)で表される重合性化合物の市販品としては、例えばサートマー(株)製のエチレンオキシ基を4個有する4官能アクリレートであるSR-494、日本化薬(株)製のペンチレンオキシ基を6個有する6官能アクリレートであるDPCA-60、イソブチレンオキシ基を3個有する3官能アクリレートであるTPA-330などが挙げられる。
 重合性化合物としては、特公昭48-41708号公報、特開昭51-37193号公報、特公平2-32293号公報、特公平2-16765号公報に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58-49860号公報、特公昭56-17654号公報、特公昭62-39417号公報、特公昭62-39418号公報に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。また、特開昭63-277653号公報、特開昭63-260909号公報、特開平1-105238号公報に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する付加重合性化合物類も好ましい。
 重合性化合物の市販品としては、ウレタンオリゴマーUAS-10、UAB-140(山陽国策パルプ(株)製)、U-4HA、U-6LPA、UA-32P、U-10HA、U-10PA、UA-122P、UA-1100H、UA-7200(新中村化学工業(株)製)、DPHA-40H(日本化薬(株)製)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(共栄社化学(株)製)、UA-9050、UA-9048(BASF(株)製)などが挙げられる。
 また、重合性化合物としては、分子内にSi原子を有する重合性化合物も好ましい態様である。分子内にSi原子を有する重合性化合物の市販品としては、シロキサン結合含有の多官能アクリレートであるEBECRYL1360(ダイセルオルネクス(株)製)、Si原子含有多官能ビニル化合物であるVINYLTRIISOPROPENOXYSILANE(アヅマックス株式会社製)などが挙げられる。
 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、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、感度の観点では、1分子あたりの不飽和基含量が多い構造が好ましく、多くの場合は2官能以上が好ましい。また、硬化膜の強度を高める観点では、3官能以上の化合物が好ましく、さらに、官能数および重合性基(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)のうち少なくとも一方が異なる化合物を併用することで、感度と強度の両方を調節する方法も有効である。さらに、3官能以上の化合物であって、エチレンオキサイド鎖長の異なる重合性化合物を併用することも好ましい。この態様によれば、組成物の現像性を調節することができ、優れたパターン形成が得られる。また、組成物に含まれる他の成分(例えば、光重合開始剤、樹脂等)との相溶性および分散性のうち少なくとも一方に対しても、重合性化合物の選択および使用方法のうち少なくとも一方は重要な要因であり、例えば、低純度化合物の使用や2種類以上の併用により、相溶性などを向上することができる。
(エポキシ基を有する化合物)
 本発明の組成物は、硬化性化合物としてエポキシ基を有する化合物を用いることもできる。この態様によれば、得られる膜の耐溶剤性を向上できる。エポキシ基を有する化合物としては、単官能または多官能グリシジルエーテル化合物や、多官能脂肪族グリシジルエーテル化合物などが挙げられる。また、グリシジル(メタ)アクリレートやアリルグリシジルエーテル等のエポキシ基をグリシジル基の一部として有する化合物や、脂環式エポキシ基を有する化合物を用いることもできる。
 エポキシ基を有する化合物としては、1分子にエポキシ基を1つ以上有する化合物が挙げられる。エポキシ基は、1分子に1~100個有することが好ましい。上限は、例えば、10個以下とすることもでき、5個以下とすることもできる。下限は、2個以上が好ましい。
 エポキシ基を有する化合物は、エポキシ当量(=エポキシ基を有する化合物の分子量/エポキシ基の数)が500g/当量以下であることが好ましく、100~400g/当量であることがより好ましく、100~300g/当量であることがさらに好ましい。
 エポキシ基を有する化合物は、低分子化合物(例えば、分子量1000未満)でもよいし、高分子化合物(macromolecule)(例えば、分子量1000以上、ポリマーの場合は、重量平均分子量が1000以上)のいずれでもよい。エポキシ基を有する化合物の重量平均分子量は、200~100000が好ましく、500~50000がより好ましい。重量平均分子量の上限は、10000以下が好ましく、5000以下がより好ましく、3000以下が更に好ましい。
 エポキシ基を有する化合物は、脂肪族エポキシ樹脂であることが、耐溶剤性の観点から好ましい。
 エポキシ基を有する化合物は、特開2013-011869号公報の段落0034~0036、特開2014-043556号公報の段落0147~0156、特開2014-089408号公報の段落0085~0092に記載された化合物を用いることもできる。これらの内容は、本明細書に組み込まれる。市販品としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、jER825、jER827、jER828、jER834、jER1001、jER1002、jER1003、jER1055、jER1007、jER1009、jER1010(以上、三菱化学(株)製)、EPICLON860、EPICLON1050、EPICLON1051、EPICLON1055(以上、DIC(株)製)等であり、ビスフェノールF型エポキシ樹脂としては、jER806、jER807、jER4004、jER4005、jER4007、jER4010(以上、三菱化学(株)製)、EPICLON830、EPICLON835(以上、DIC(株)製)、LCE-21、RE-602S(以上、日本化薬(株)製)等であり、フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、jER152、jER154、jER157S70、jER157S65(以上、三菱化学(株)製)、EPICLON N-740、EPICLON N-770、EPICLON N-775(以上、DIC(株)製)等であり、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、EPICLON N-660、EPICLON N-665、EPICLON N-670、EPICLON N-673、EPICLON N-680、EPICLON N-690、EPICLON N-695(以上、DIC(株)製)、EOCN-1020(日本化薬(株)製)等であり、脂肪族エポキシ樹脂としては、ADEKA RESIN EP-4080S、同EP-4085S、同EP-4088S(以上、(株)ADEKA製)、セロキサイド2021P、セロキサイド2081、セロキサイド2083、セロキサイド2085、EHPE3150、EPOLEAD PB 3600、同PB 4700(以上、(株)ダイセル製)、デナコール EX-212L、EX-214L、EX-216L、EX-321L、EX-850L(以上、ナガセケムテックス(株)製)等である。その他にも、ADEKA RESIN EP-4000S、同EP-4003S、同EP-4010S、同EP-4011S(以上、(株)ADEKA製)、NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501、EPPN-502(以上、(株)ADEKA製)、jER1031S(三菱化学(株)製)等が挙げられる。
 エポキシ基を有する化合物は、特開2009-265518号公報の段落0045等に記載の化合物を用いることもでき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
<<重合開始剤>>
 本発明の組成物は、重合開始剤を含むことが好ましい。
 重合開始剤の含有量は、組成物の全固形分に対し0.1~50質量%であることが耐溶剤性、着色性の観点から好ましく、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。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。
 重合開始剤としては、光重合開始剤または熱重合開始剤が好ましく、光重合開始剤が好ましい。熱重合開始剤としては特に制限は無く、公知の化合物を用いることができる。
(光重合開始剤)
 本発明の組成物は、光重合開始剤を含有することができる。特に、組成物が、重合性化合物を含む場合、光重合開始剤を含有することが好ましい。光重合開始剤としては、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領域の光線に対して感光性を有するものが好ましい。光重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤が好ましい。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種類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、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号公報に記載の化合物、独国特許3337024号明細書記載の化合物、F.C.Schaeferら著、J.Org.Chem.;29、1527(1964)記載の化合物、特開昭62-58241号公報に記載の化合物、特開平5-281728号公報に記載の化合物、特開平5-34920号公報に記載の化合物、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、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。
 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、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、IRGACURE 127(商品名:いずれもBASF(株)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 379、IRGACURE 379EG(商品名:いずれもBASF(株)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号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やIRGACURE TPO(商品名:いずれもBASF(株)製)を用いることができる。
 着色性の観点からオキシム化合物、アミノアセトフェノン系開始剤またはアシルホスフィン系開始剤が好ましく、着色性および密着性の観点からニトロ基を有するオキシム化合物またはアシルホスフィン系開始剤がより好ましい。
 光重合開始剤は、オキシム化合物を好ましく用いることもできる。オキシム化合物としては、オキシムエステル化合物がより好ましい。オキシム化合物の具体例としては、特開2001-233842号公報に記載の化合物、特開2000-80068号公報に記載の化合物、特開2006-342166号公報に記載の化合物、特開2016-21012号公報に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-ベンゾイルオキシイミノブタン-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-ベンゾイルオキシイミノ-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号公報に記載の化合物、特開2000-80068号公報、特表2004-534797号公報、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、IRGACURE OXE02、IRGACURE-OXE03、IRGACURE-OXE04(以上、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-930((株)ADEKA製)、アデカオプトマーN-1919((株)ADEKA製、特開2012-14052号公報に記載の光重合開始剤2)も用いることができる。
 また上記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WO2009/131189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、405nmに極大吸収を有しg線光源に対して良好な感度を有する特開2009-221114号公報に記載の化合物、特開2014-137466号公報の段落0076~0079に記載された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。オキシム化合物は、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、オキシムのN-O結合が(Z)体のオキシム化合物であってもよく、(E)体と(Z)体との混合物であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 式(OX-1)中、Rおよび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。
 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、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または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、アリール基等が挙げられる。
 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。
 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、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、フルオレン環を有するオキシム化合物を用いることもできる。フルオレン環を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2014-137466号公報に記載の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。
 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号公報に記載の化合物、特表2014-500852号公報に記載の化合物24、36~40、特開2013-164471号公報に記載の化合物(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。
 本発明は、光重合開始剤として、ニトロ基を有するオキシム化合物を用いることができる。ニトロ基を有するオキシム化合物は、二量体とすることも好ましい。ニトロ基を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2013-114249号公報の段落0031~0047、特開2014-137466号公報の段落0008~0012、0070~0079に記載されている化合物、特許4223071号公報の段落0007~0025に記載されている化合物、アデカアークルズNCI-831((株)ADEKA製)が挙げられる。
 光重合開始剤として、ベンゾフラン骨格を有するオキシム化合物を用いることもできる。具体例としては、国際公開WO2015/036910号公報に記載されるOE-01~OE-75が挙げられる。
 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ない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 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化合物が好ましく、360nm~480nmの波長領域に吸収波長を有する化合物がより好ましく、365nm及び405nmの吸光度が高い化合物が特に好ましい。
 オキシム化合物の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であることが特に好ましい。化合物のモル吸光係数の測定は、公知の方法を用いることができるが、具体的には、例えば、紫外可視分光光度計(Varian(株)製、Cary-5 spectrophotometer)にて、酢酸エチルを用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
 本発明において、光重合開始剤は、2種類以上を併用することも好ましい。例えば、メタノール中での365nmの吸光係数が1.0×103mL/gcm以上の光重合開始剤と、メタノール中での365nmの吸光係数が1.0×102mL/gcm以下であり、254nmの吸光係数が1.0×103mL/gcm以上の光重合開始剤とを併用することも好ましい。具体例として、アミノアセトフェノン化合物と、オキシム化合物との併用が挙げられる。この態様によれば、低温条件下であっても、硬化性に優れた膜を製造することができる。例えば、パターン形成工程において、現像工程前および現像工程後の2段階で組成物を露光することにより、最初の露光で組成物を適度に硬化させることができ、次の露光で組成物全体をほぼ硬化させることができる。このため、低温条件でも、組成物の硬化性を向上させることができる。
<<着色防止剤>>
 本発明の組成物は、着色防止剤を含有することが好ましい。
 本明細書に記載の着色防止剤は酸化防止剤としても使用でき、酸化防止剤は着色防止剤としても使用できる。
 着色防止剤としては、フェノール化合物、亜リン酸エステル化合物、チオエーテル化合物などが挙げられ、分子量500以上のフェノール化合物、分子量500以上の亜リン酸エステル化合物又は分子量500以上のチオエーテル化合物がより好ましい。また、着色防止剤は、フェノール化合物が好ましく、分子量500以上のフェノール化合物がより好ましい。
 フェノール化合物としては、フェノール系着色防止剤として知られる任意のフェノール化合物を使用することができる。好ましいフェノール化合物としては、ヒンダードフェノール化合物が挙げられる。特に、フェノール性水酸基に隣接する部位(オルト位)に置換基を有する化合物が好ましい。前述の置換基としては炭素数1~22の置換又は無置換のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピオニル基、イソプロピオニル基、ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、t-ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、2-エチルへキシル基がより好ましい。また、同一分子内にフェノール基と亜リン酸エステル基を有する化合物も好ましい。
 フェノール系水酸基含有化合物類としては、特に多置換フェノール系化合物が好適に用いられる。
 多置換フェノール系化合物には、安定なフェノキシラジカル生成に起因する捕捉するパーオキシラジカルへの反応性から、置換位置および構造の異なる3種類:下記式(A)ヒンダードタイプ、式(B)セミヒンダードタイプおよび式(C)レスヒンダードタイプがある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030

 着色防止機能を発現する構造部分である上記式(A)~(C)において、Rは置換基であり、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアルキルアミノ基、置換基を有してもよいアリールアミノ基、置換基を有してもよいアルキルスルホニル基、置換基を有してもよいアリールスルホニル基などが挙げられる。中でも置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアルキルアミノ基、置換基を有してもよいアリールアミノ基が好ましい。
 さらに好ましい形態は、上記式(A)~(C)で表される着色防止機能を発現する構造が同一分子内に複数存在する複合系着色防止剤であり、具体的には上記式(A)~(C)で表される着色防止機能を発現する構造が同一分子内に2~4個存在する化合物が好ましい。これらの中では、式(B)セミヒンダードタイプが着色性の観点からより好ましい。
 フェノール系水酸基含有化合物としては、例えばパラメトキシフェノール、ジ-t-ブチル-パラクレゾール、ピロガロール、t-ブチルカテコール、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)、フェノール樹脂類、及びクレゾール樹脂類からなる群より選択される化合物などが挙げられる。
 市販品として入手できる代表例には、(A)としてはSumilizer BHT(住友化学製)、Irganox 1010、1222(BASF製)、アデカスタブAO-20、AO-50、AO-60(ADEKA製)などがある。(B)としてはSumilizer BBM-S(住友化学製)、Irganox 245(BASF製)、アデカスタブAO-80(ADEKA製)などがある。(C)としてはアデカスタブAO-30、AO-40(ADEKA製)などがある。
 亜リン酸エステル化合物としてはトリス[2-[[2,4,8,10-テトラキス(1,1-ジメチルエチル)ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン-6-イル]オキシ]エチル]アミン、トリス[2-[(4,6,9,11-テトラ-tert-ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン-2-イル)オキシ]エチル]アミン、および亜リン酸エチルビス(2,4-ジ-tert-ブチル-6-メチルフェニル)からなる群から選ばれる少なくとも1種類の化合物が挙げられる。
 市販品として入手できる亜リン酸エステル化合物の代表例には、アデカスタブ PEP-36A((株)ADEKA製)を挙げることができる。
 チオエーテル化合物としては、例えば、チオジプロピオン酸ジラウリル、チオジプロピオン酸ジミリスチル、チオジプロピオン酸ジステアリル等のジアルキルチオジプロピオネート類及びペンタエリスリトールテトラ(β-アルキルチオプロピオン酸)エステル類;ペンタエリスリチルテトラキス(3-ラウリルチオプロピオネート)、ジラウリル-3,3’-チオジプロピオネート、ジミリスチル-3,3’-チオジプロピオネート、ジステアリル-3,3’-チオジプロピオネート等;テトラキス[メチレン-3-(ラウリルチオ)プロピオネート]メタン、ビス(メチル-4-[3-n-アルキル(C12/C14)チオプロピオニルオキシ]5-t-ブチルフェニル)スルファイド、ジトリデシル-3,3’-チオジプロピオネート、ジラウリル-3,3’-チオジプロピオネート、ジミリスチル-3,3’-チオジプロピオネート、ジステアリル-3,3’-チオジプロピオネート、ラウリル/ステアリルチオジプロピオネート、4,4’-チオビス(6-t-ブチル-メタクレゾール)、2,2’-チオビス(6-t-ブチル-パラクレゾール)、ジステアリル-ジサルファイドが好ましい。
 市販品として入手できるチオエーテル化合物の代表例には、アデカスタブ AO-412S(CAS:29598-76-3、(株)ADEKA製)、アデカスタブ AO-503(CAS:10595-72-9、(株)ADEKA製)、KEMINOX PLS(CAS:29598-76-3、ケミプロ化成(株)製)を挙げることができる。
 着色防止剤は、市販品として容易に入手可能であり、市販品として入手できる上述の代表例のほかに、アデカスタブ AO-50F、アデカスタブ AO-60G、アデカスタブ AO-330((株)ADEKA)などが挙げられる。
 着色防止剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.01~20質量%であることが着色性および耐溶剤性の観点から好ましく、0.1~15質量%がより好ましく、0.3~5質量%が特に好ましい。着色防止剤は、1種類のみでもよく、2種類以上でもよい。2種類以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<紫外線吸収剤>>
 本発明の組成物は、紫外線吸収剤を含有してもよい。紫外線吸収剤は、共役ジエン系化合物が好ましく、下記式(I)で表される化合物がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 式(I)において、R1及びR2は、各々独立に、水素原子、炭素原子数1~20のアルキル基、又は炭素原子数6~20のアリール基を表し、R1とR2とは互いに同一でも異なっていてもよいが、同時に水素原子を表すことはない。
 R1及びR2は、R1及びR2が結合する窒素原子と共に、環状アミノ基を形成してもよい。環状アミノ基としては、例えば、ピペリジノ基、モルホリノ基、ピロリジノ基、ヘキサヒドロアゼピノ基、ピペラジノ基等が挙げられる。
 R1及びR2は、各々独立に、炭素原子数1~20のアルキル基が好ましく、炭素原子数1~10のアルキル基がより好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基がさらに好ましい。
 R3及びR4は、電子求引基を表す。ここで電子求引基は、ハメットの置換基定数σp値(以下、単に「σp値」という。)が、0.20以上1.0以下の電子求引基である。好ましくは、σp値が0.30以上0.8以下の電子求引基である。R3及びR4は互いに結合して環を形成してもよい。R3及びR4は、アシル基、カルバモイル基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルホニルオキシ基、スルファモイル基が好ましく、アシル基、カルバモイル基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、シアノ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルホニルオキシ基、スルファモイル基がより好ましい。
 上記のR1、R2、R3、及びR4の少なくとも1つは、連結基を介してビニル基と結合したモノマーより導かれるポリマーの形になっていてもよい。他のモノマーとの共重合体であっても良い。
 式(I)で示される紫外線吸収剤の置換基の説明は、WO2009/123109号公報の段落0024~0033(対応する米国特許出願公開第2011/0039195号明細書の<0040>~<0059>)の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。式(I)で表される化合物の好ましい具体例は、WO2009/123109号公報の段落0034~0037(対応する米国特許出願公開第2011/0039195号明細書の<0060>)の例示化合物(1)~(14)の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 式(I)で示される紫外線吸収剤の具体例としては、下記化合物(後述の実施例で用いる紫外線吸収剤J-1)が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 紫外線吸収剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.1~10質量%であることがパターン形状および耐溶剤性の観点から好ましく、0.1~7質量%であることがより好ましく、0.1~5質量%であることが特に好ましく、0.1~3質量%であることがより特に好ましい。また、本発明においては、紫外線吸収剤は、1種類のみでもよく、2種類以上でもよい。2種類以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
 紫外線吸収剤は、ユビナールA(BASF社製)を用いることもできる。また、紫外線吸収剤は、アミノジエン化合物、サリシレート化合物、ベンゾフェノン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、アクリロニトリル化合物、トリアジン化合物等の紫外線吸収剤を用いることができ、具体例としては特開2013-68814号に記載の化合物が挙げられる。ベンゾトリアゾール化合物としてはミヨシ油脂製のMYUAシリーズ(化学工業日報、2016年2月1日)を用いてもよい。
<<密着剤>>
 本発明の組成物は、さらに密着剤を含有することが好ましい。密着剤としては特に制限は無く、公知の密着剤が使用できる。密着剤としては、例えば、シランカップリング剤を挙げることができる。この態様によれば、膜の基材との密着性を改善できる。
 本発明において、シランカップリング剤は、加水分解性基とそれ以外の官能基とを有するシラン化合物を意味する。また、加水分解性基とは、ケイ素原子に直結し、加水分解反応および縮合反応のうち少なくとも一方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、アシルオキシ基などが挙げられ、アルコキシ基が好ましい。すなわち、シランカップリング剤は、アルコキシシリル基を有する化合物が好ましい。また、加水分解性基以外の官能基は、樹脂との間で相互作用するか、もしくは結合を形成して親和性を示す基を有することが好ましい。例えば、(メタ)アクリロイル基、フェニル基、メルカプト基、エポキシ基、オキセタニル基が挙げられ、(メタ)アクリロイル基およびエポキシ基が好ましい。即ち、シランカップリング剤は、アルコキシシリル基と、(メタ)アクリロイル基およびエポキシ基のうち少なくとも一方と、を有する化合物が好ましい。
 アルコキシシリル基におけるアルコキシ基の炭素数は、1~5が好ましく、1~3がより好ましく、1または2が特に好ましい。アルコキシシリル基は、同一分子内に2個以上有することが好ましく、2~3個有することがさらに好ましい。
 シランカップリング剤の具体例としては、例えば、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、1,6-ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、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、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、パラスチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、N-2-(アミノメチルエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。また、上記以外にアルコキシオリゴマーを用いることができる。また、下記化合物を用いることもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 市販品としては、信越シリコーン(株)製のKBM-13、KBM-22、KBM-103、KBE-13、KBE-22、KBE-103、KBM-3033、KBE-3033、KBM-3063、KBM-3066、KBM-3086、KBE-3063、KBE-3083、KBM-3103、KBM-3066、KBM-7103、SZ-31、KPN-3504、KBM-1003、KBE-1003、KBM-303、KBM-402、KBM-403、KBE-402、KBE-403、KBM-1403、KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503、KBM-5103、KBM-602、KBM-603、KBM-903、KBE-903、KBE-9103、KBM-573、KBM-575、KBM-9659、KBE-585、KBM-802、KBM-803、KBE-846、KBE-9007、X-40-1053、X-41-1059A、X-41-1056、X-41-1805、X-41-1818、X-41-1810、X-40-2651、X-40-2655A、KR-513、KC-89S、KR-500、KR-516、KR-517、X-40-9296、X-40-9225、X-40-9246、X-40-9250、KR-401N、X-40-9227、X-40-9247、KR-510、KR-9218、KR-213、X-40-2308、X-40-9238などが挙げられる。また、シランカップリング剤は、特開2009-288703号公報の段落0018~0036に記載の化合物、特開2009-242604号公報の段落0056~0066に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 また、アルコキシシリル基を有する化合物は、アルコキシシリル基を側鎖に有するポリマーを用いることもできる。
 シランカップリング剤として、特開2009-288703号公報の<0011>~<0037>に記載の特定シラン化合物も参酌して使用でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
 密着剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.01~10質量%が好ましく、0.1~7質量%がより好ましく、1~5質量%が特に好ましい。これらの範囲であると密着性と欠陥の観点から好ましい。また、本発明においては、組成物が含有する密着剤は、1種類のみでもよく、2種類以上でもよい。2種類以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<連鎖移動剤>>
 本発明の組成物は、連鎖移動剤を含有することが好ましい。この態様によれば、パターン形成時の露光により膜表面(パターン表面)の硬化を促進できる。このため、露光時の膜の厚さの減少などを抑制でき、より矩形性および密着性に優れたパターンを形成しやすい。
 連鎖移動剤としては、N,N-ジアルキルアミノ安息香酸アルキルエステルや、チオール化合物などが挙げられ、チオール化合物が好ましい。チオール化合物は、分子内に2個以上(好ましくは2~8個、より好ましくは3~6個)のメルカプト基を有する化合物が好ましい。チオール化合物の具体例としては、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、N-フェニルメルカプトベンゾイミダゾール、1,3,5-トリス(3-メルカプトブチルオキシエチル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオンなどの複素環を有するチオール化合物、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)、1,4-ビス(3-メルカプトブチリルオキシ)ブタンなどの脂肪族系のチオール化合物などが挙げられる。
 また、連鎖移動剤の市販品としては、PEMP(SC有機化学株式会社製、チオール化合物)、サンセラー M(三新化学工業(株)製、チオール化合物)、カレンズMT BD1(昭和電工社(株)製、チオール化合物)などが挙げられる。
 また、下記化合物を用いることも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 連鎖移動剤の含有量は、組成物の全固形分に対して0.2~5.0質量%であることが好ましく、0.4~3.0質量%であることがより好ましい。
 連鎖移動剤の含有量は、重合性化合物の100質量部に対し、1~40質量部であることが好ましく、2~20質量部であることがより好ましい。
 連鎖移動剤は、1種類のみでもよく、2種類以上でもよい。2種類以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<増感剤>>
 本発明の組成物は、光重合開始剤のラジカル発生効率の向上、感光波長の長波長化の目的で、増感剤を含有していてもよい。増感剤としては、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。増感剤は、300nm~450nmの波長領域に吸収波長を有するものが挙げられる。具体的には、特開2010-106268号公報の段落0231~0253(対応する米国特許出願公開第2011/0124824号明細書の<0256>~<0273>)の説明を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 増感剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.1~20質量%であることが好ましく、0.5~15質量%であることがより好ましい。増感剤は、1種類のみでもよく、2種類以上でもよい。2種類以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<共増感剤>>
 本発明の組成物は、更に共増感剤を含有することも好ましい。共増感剤は、光重合開始剤や増感剤の活性放射線に対する感度を一層向上させる、あるいは、酸素の重合性化合物の重合阻害を抑制する等の作用を有する。共増感剤としては、具体的には、特開2010
-106268号公報の段落0254~0257(対応する米国特許出願公開第2011/0124824号明細書の<0277>~<0279>)の説明を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 共増感剤の含有量は、重合成長速度と硬化速度の向上の観点から、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、1~25質量%であることがより好ましく、1.5~20質量%であることが更に好ましい。共増感剤は1種類のみでもよく、2種類以上でもよい。2種類以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<重合禁止剤>>
 本発明の組成物は、組成物の製造中あるいは保存中において重合性化合物などの不要な重合を阻止するために、重合禁止剤を添加することが好ましい。
 重合禁止剤としては、次の化合物類が挙げられる:
 フェノール系水酸基含有化合物類(好ましくは、ハイドロキノン、パラメトキシフェノール、ジ-t-ブチル-パラクレゾール、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)、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール(BHT)、フェノール樹脂類、及びクレゾール樹脂類からなる群より選択される化合物);
 N-オキシド化合物類(好ましくは、5,5-ジメチル-1-ピロリンN-オキシド、4-メチルモルホリンN-オキシド、ピリジンN-オキシド、4-ニトロピリジンN-オキシド、3-ヒドロキシピリジンN-オキシド、ピコリン酸N-オキシド、ニコチン酸N-オキシド、及びイソニコチン酸N-オキシドからなる群より選択される化合物);
 ピペリジン1-オキシルフリーラジカル化合物類(好ましくは、ピペリジン1-オキシルフリーラジカル、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシルフリーラジカル、4-オキソ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシルフリーラジカル、4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシルフリーラジカル、4-アセトアミド-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシルフリーラジカル、4-マレイミド-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシルフリーラジカル、及び4-ホスホノキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシルフリーラジカルからなる群より選択される化合物);
 ピロリジン1-オキシルフリーラジカル化合物類(好ましくは、3-カルボキシプロキシルフリーラジカル(3-カルボキシ-2,2,5,5-テトラメチルピロリジン1-オキシルフリーラジカル));
 N-ニトロソフェニルヒドロキシアミン類(好ましくは、N-ニトロソフェニルヒドロキシアミン第一セリウム塩及びN-ニトロソフェニルヒドロキシアミンアルミニウム塩からなる化合物群から選択される化合物);
 ジアゾニウム化合物類(好ましくは、4-ジアゾフェニルジメチルアミンの硫酸水素塩、4-ジアゾジフェニルアミンのテトラフルオロホウ酸塩、及び3-メトキシ-4-ジアゾジフェニルアミンのヘキサフルオロリン酸塩からなる群より選択される化合物);
 カチオン染料類;
 スルフィド基含有化合物類;
 ニトロ基含有化合物類;および
 FeCl3、CuCl2等の遷移金属化合物類。
 また、重合禁止剤は、これらの化合物類において、フェノール骨格やリン含有骨格などの重合禁止機能を発現する構造が同一分子内に複数存在する複合系化合物であってもよい。例えば特開平10-46035号公報に記載の化合物なども好適に用いられる。
 重合禁止剤の具体例としては、特開2015-34961号公報の段落0211~0223に記載の化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
 重合禁止剤の含有量は、光重合開始剤100質量部に対して、0.01質量部~10質量部であることが好ましく、0.01~8質量部であることがより好ましく、0.01~5質量部であることが最も好ましい。上記範囲とすることで、非画像部における硬化反応抑制及び画像部における硬化反応促進が充分おこなわれ、パターン形状及び感度が良好となる。重合禁止剤は、1種類のみでもよく、2種類以上でもよい。2種類以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<界面活性剤>>
 本発明の組成物は、塗布適性をより向上させる観点から、各種類の界面活性剤を含有させてもよい。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種類の界面活性剤を使用できる。
 上記組成物にフッ素系界面活性剤を含有させることで、塗布液として調製したときの液特性(特に、流動性)がより向上し、塗布厚の均一性や省液性をより改善することができる。即ち、フッ素系界面活性剤を含有する組成物を適用した塗布液を用いて膜形成する場合においては、被塗布面と塗布液との界面張力が低下して、被塗布面への濡れ性が改善され、被塗布面への塗布適性が向上する。このため、厚さムラの小さい均一厚の膜形成をより好適に行うことができる。
 フッ素系界面活性剤中のフッ素含有率は、3~40質量%であることが好ましく、より好ましくは5~30質量%であり、特に好ましくは7~25質量%である。フッ素含有率がこの範囲内であるフッ素系界面活性剤は、塗布膜の厚さの均一性や省液性の点で効果的であり、組成物中における溶解性も良好である。
 フッ素系界面活性剤として具体的には、特開2014-41318号公報の段落0060~0064(対応する国際公開WO2014/17669号パンフレットの段落0060~0064)等に記載の界面活性剤、特開2011-132503号公報の段落0117~0132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。フッ素系界面活性剤の市販品としては、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(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SC-1068、同SC-381、同SC-383、同S-393、同KH-40(以上、旭硝子(株)製)、PolyFox PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(OMNOVA社製)等が挙げられる。
 また、フッ素系界面活性剤は、フッ素原子を含有する官能基を持つ分子構造で、熱を加えるとフッ素原子を含有する官能基の部分が切断されてフッ素原子が揮発するアクリル系化合物も好適に使用できる。このようなフッ素系界面活性剤としては、DIC(株)製のメガファックDSシリーズ(化学工業日報、2016年2月22日)(日経産業新聞、2016年2月23日)、例えばメガファックDS-21が挙げられ、これらを用いることができる。
 フッ素系界面活性剤は、ブロックポリマーを用いることもできる。例えば特開2011-89090号公報に記載された化合物が挙げられる。フッ素系界面活性剤は、フッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、アルキレンオキシ基(好ましくはエチレンオキシ基、プロピレンオキシ基)を2以上(好ましくは5以上)有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、を含む含フッ素高分子化合物も好ましく用いることができる。下記化合物も本発明で用いられるフッ素系界面活性剤として例示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035

 上記の化合物の重量平均分子量は、好ましくは3,000~50,000であり、例えば、14,000である。
 また、フッ素系界面活性剤は、エチレン性不飽和結合を含む基を側鎖に有する含フッ素重合体を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および段落0289~0295に記載された化合物、例えばDIC(株)製のメガファックRS-101、RS-102、RS-718K、RS-72-K等が挙げられる。フッ素系界面活性剤は、特開2015-117327号公報の段落0015~0158に記載の化合物を用いることもできる。
 ノニオン系界面活性剤としては、グリセロール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン並びにそれらのエトキシレート及びプロポキシレート(例えば、グリセロールプロポキシレート、グリセリンエトキシレート等)、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ソルビタン脂肪酸エステル、プルロニックL10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2(BASF社製)、テトロニック304、701、704、901、904、150R1(BASF社製)、ソルスパース20000(日本ルーブリゾール(株)製)、NCW-101、NCW-1001、NCW-1002(和光純薬工業(株)製)、パイオニンD-6112、D-6112-W、D-6315(竹本油脂(株)製)、オルフィンE1010、サーフィノール104、400、440(日信化学工業(株)製)などが挙げられる。
 カチオン系界面活性剤としては、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)、(メタ)アクリル酸系(共)重合体ポリフローNo.75、No.90、No.95(共栄社化学(株)製)、W001(裕商(株)製)等が挙げられる。
 アニオン系界面活性剤としては、W004、W005、W017(裕商(株)製)、サンデットBL(三洋化成(株)製)等が挙げられる。
 シリコーン系界面活性剤としては、例えば、トーレシリコーンDC3PA、トーレシリコーンSH7PA、トーレシリコーンDC11PA、トーレシリコーンSH21PA、トーレシリコーンSH28PA、トーレシリコーンSH29PA、トーレシリコーンSH30PA、トーレシリコーンSH8400(以上、東レ・ダウコーニング(株)製)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)、KP341、KF6001、KF6002(以上、信越シリコーン株式会社製)、BYK307、BYK323、BYK330(以上、ビックケミー社製)等が挙げられる。
 界面活性剤は、1種類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。
 界面活性剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.001~2.0質量%であることが好ましく、0.005~1.0質量%であることがより好ましい。
<<その他の添加剤>>
 更に、組成物に対しては、膜または硬化膜の物性を改良するために可塑剤や感脂化剤等の公知の添加剤を加えてもよい。可塑剤としては、例えば、ジオクチルフタレート、ジドデシルフタレート、トリエチレングリコールジカプリレート、ジメチルグリコールフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルアジペート、ジブチルセバケート、トリアセチルグリセリン等が挙げられる。可塑剤の含有量は、重合性化合物と樹脂との合計量に対し10質量%以下であることが好ましい。
<組成物の調製方法>
 上述の組成物は、前述の成分を混合して調製できる。
 組成物の調製は、各成分を一括配合してもよいし、溶剤に各成分を逐次配合して溶解または分散させてもよい。また、配合する際の投入順序や作業条件は特に制約を受けない。
 また、顔料を分散させるプロセスとしては、顔料の分散に用いる機械力として、圧縮、圧搾、衝撃、剪断、キャビテーションなどを使用するプロセスが挙げられる。これらプロセスの具体例としては、ビーズミル、サンドミル、ロールミル、高速インペラー、サンドグラインダー、フロージェットミキサー、高圧湿式微粒化、超音波分散などが挙げられる。また「分散技術大全、株式会社情報機構発行、2005年7月15日」や「サスペンション(固/液分散系)を中心とした分散技術と工業的応用の実際 総合資料集、経営開発センター出版部発行、1978年10月10日」に記載のプロセス及び分散機を好適に使用出来る。
 組成物の調製にあたり、異物の除去や欠陥の低減などの目的で、フィルタでろ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、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂、ナイロン(例えばナイロン-6、ナイロン-6,6)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、超高分子量のものを含む)等を用いたフィルタが挙げられる。これらの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)およびナイロンが好ましい。
 フィルタの孔径は、0.01~7.0μm程度が適しており、好ましくは0.01~3.0μm程度、さらに好ましくは0.05~0.5μm程度である。この範囲とすることにより、微細な異物が確実に除去された組成物を調製でき、後工程において均一及び平滑な組成物層が形成できる。また、ファイバ状のフィルタを用いることも好ましい。ファイバ状のフィルタとしては例えばポリプロピレンファイバ、ナイロンファイバ、グラスファイバ等が挙げられ、具体的にはロキテクノ(株)製のSBPタイプシリーズ(SBP008など)、TPRタイプシリーズ(TPR002、TPR005など)、SHPXタイプシリーズ(SHPX003など)のフィルタカートリッジを用いることができる。
 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。
 また、第1のフィルタは、上述した範囲内で異なる孔径のフィルタを組み合わせたものであってもよい。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(DFA4201NXEYなど)、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)又は株式会社キッツマイクロフィルタ等が提供する各種類の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。
 例えば、第1のフィルタでのフィルタリングは、分散液のみで行い、他の成分を混合した後で、第2のフィルタでのフィルタリングを行ってもよい。
[膜]
 本発明の膜の第1の態様は、本発明の組成物を用いて形成された膜である。
 本発明の膜の第2の態様は、無機粒子と、樹脂とを含み、無機粒子が、中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子のうち少なくとも1種類を含み、無機粒子に含まれる無機物の波長589nmの光に対する屈折率が1.65以上である、膜である。
<L*>
 本発明の膜は、CIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が35以上であることが好ましく、35~75であることがより好ましい。膜は、CIE1976のL*a*b*表色系におけるL*の下限は50以上であることがより好ましく、60以上であることが特に好ましい。
<a*およびb*>
 本発明の膜によれば、CIE1976のL*a*b*表色系におけるa*は-30~30が好ましく、-20~20がより好ましく、-10~10が特に好ましい。
 本発明の膜によれば、CIE1976のL*a*b*表色系におけるb*は-35~30が好ましく、-33~10がより好ましく、-30~0が特に好ましい。
<厚さ>
 本発明の膜は、厚さが10μm以下であることが好ましく、3μm以下であることがより好ましく、1μm以下であることが特に好ましい。厚さの下限値は、0.5μm以上であることが好ましい。
<平均透過率>
 本発明の膜は、厚さ3.0μmの場合に波長400~700nmの範囲における平均透過率が1%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましく、30%以上であることが特に好ましい。波長400~700nmの範囲における平均透過率の上限値は、50%以下であることが好ましい。
<用途>
 本発明の膜は、固体撮像素子などの各種類のセンサや、画像表示装置(例えば、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)表示装置など)に組み込んで用いることができる。また、光学部材の外観を調整する用途の材料として用いることもできる。
 本発明の膜は、例えば、各種類のセンサや、画像表示装置などに組み込んで、光を適度に遮光または透過する部材や、光を散乱する部材として用いることもできる。また、発光ダイオード(LED)反射用途、有機EL光散乱層用途、導電材料、絶縁材料、太陽電池用材料などに用いることもできる。
[硬化膜]
 本発明の硬化膜は、本発明の膜を硬化した硬化膜である。硬化膜は、本発明の膜から溶剤が除去されたものであることが好ましい。また、硬化膜は、本発明の膜における重合性化合物を重合して硬化されたものであることが好ましい。
 硬化膜は、CIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が35~75であることが好ましい。硬化膜のL*の上限は70以下であることが好ましい。硬化膜のL*の下限は40以上であることが好ましく、50以上であることがより好ましい。
[光学センサ]
 本発明の光学センサは、本発明の硬化膜を有する光学センサである。光学センサとしては、固体撮像素子などを挙げることができる。
[膜の製造方法]
 本発明の膜の製造方法は、本発明の組成物を、パターンを有するマスクを介して露光する工程と、
 露光された組成物を現像してパターン形成する工程とを含む。
 本発明の組成物をパターンを有するマスクを介して露光する工程の前に、本発明の組成物を基材などに適用して膜を形成する工程、膜を乾燥する工程を経ることが好ましい。膜の厚さ、積層構造などについては、目的に応じて適宜選択することができる。
 膜を形成する工程において、組成物の適用方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、滴下法(ドロップキャスト);スリットコート法;スプレー法;ロールコート法;回転塗布法(スピンコーティング);流延塗布法;スリットアンドスピン法;プリウェット法(たとえば、特開2009-145395号公報に記載されている方法);インクジェット(例えばオンデマンド方式、ピエゾ方式、サーマル方式)、ノズルジェット等の吐出系印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、反転オフセット印刷、メタルマスク印刷法などの各種類の印刷法;金型等を用いた転写法;ナノインプリント法などが挙げられる。インクジェットを用いた適用方法としては、組成物を吐出可能であれば特に限定されず、例えば「広がる・使えるインクジェット-特許に見る無限の可能性-、2005年2月発行、住ベテクノリサーチ」に示された特許公報に記載の方法(特に115ページ~133ページ)や、特開2003-262716、特開2003-185831、特開2003-261827、特開2012-126830、特開2006-169325などにおいて、吐出する組成物を本発明の組成物に置き換える方法が挙げられる。スピンコート法での塗布は、塗布適性の観点から、300~6000rpmの範囲でスピン塗布することが好ましく、400~3000rpmの範囲でスピン塗布することが更に好ましい。また、スピンコート時における基材温度は、10~100℃が好ましく、20~70℃がより好ましい。上記の範囲であれば、塗布均一性に優れた膜を製造しやすい。
 滴下法(ドロップキャスト)の場合、所定の厚さで、均一な膜が得られるように、基材上にフォトレジストを隔壁とする組成物の滴下領域を形成することが好ましい。組成物の滴下量および固形分濃度、滴下領域の面積を制御することで、所望の厚さの膜が得られる。乾燥後の膜の厚さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
 基材としては、特に限定は無く、用途に応じて適宜選択できる。例えば、液晶表示装置等に用いられる無アルカリガラス、ソーダガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、石英ガラス、及びこれらに透明導電膜を付着させた基材、固体撮像素子等に用いられる光電変換素子基材、シリコン基材、相補性金属酸化膜半導体(CMOS)等が挙げられる。
 また、これらの基材上には、必要により、上部の層との密着性の改良、物質の拡散防止あるいは表面の平坦化のために下塗り層を設けてもよい。下塗り層は密着性を高めるために基材上に設けられる(好ましくは塗布される)ことが好ましい。
 膜を乾燥する工程において、乾燥条件は、各成分及び溶剤の種類、又は使用割合等によって変化させることが好ましい。乾燥条件は、例えば、60~150℃の温度、30秒間~15分間が好ましい。
 本発明の組成物をパターンを有するマスクを介して露光する工程と、露光された組成物を現像してパターン形成する工程としては、例えば、本発明の組成物を基材上に適用して膜状の組成物層を形成する工程と、組成物層をパターン形状に露光する工程と、未露光部を現像除去してパターンを形成する工程とを含む方法などが挙げられる。パターンを形成する工程としては、フォトリソグラフィ法でパターン形成してもよいし、ドライエッチング法でパターンを形成してもよい。
 露光工程では、基材上に形成された膜をパターン形状に露光することが好ましい。例えば、基材上の膜に対し、ステッパー等の露光装置を用いて、所定のマスクパターンを有するマスクを介して露光することで、パターン露光することができる。これにより、露光部分を硬化することができる。
 露光に際して用いることができる放射線(光)としては、g線、i線等の紫外線が好ましく(特に好ましくはi線)用いられる。照射量(露光量)は、例えば、0.03~2.5J/cm2が好ましく、0.05~1.0J/cm2がより好ましい。
 露光時における酸素濃度については適宜選択することができ、大気下で行う他に、例えば酸素濃度が19体積%以下の低酸素雰囲気下(例えば、15体積%以下、さらには5体積%以下、特には実質的に無酸素)で露光してもよく、酸素濃度が21体積%を超える高酸素雰囲気下(例えば、22体積%以上、さらには30体積%以上、特には50体積%以上)で露光してもよい。また、露光照度は適宜設定することが可能であり、通常1000W/m2~100000W/m2(例えば、5000W/m2以上、さらには15000W/m2以上、特には35000W/m2以上)の範囲から選択することができる。酸素濃度と露光照度の条件は適宜組み合わせてよく、例えば、酸素濃度10体積%で照度10000W/m2、酸素濃度35体積%で照度20000W/m2などとすることができる。
 次に、未露光部を現像除去してパターンを形成することが好ましい。未露光部の現像除去は、現像液を用いて行うことができる。これにより、露光工程における未露光部の組成物層が現像液に溶出し、光硬化した部分だけが残る。現像液としては、下地の回路などにダメージを起さない、アルカリ現像液が望ましい。現像液として、本明細書に記載の溶剤を用いて現像してもよい。現像液の温度は、例えば、20~30℃が好ましい。現像時間は、20~180秒間が好ましく、20~90秒間がより好ましい。
 アルカリ現像液に用いるアルカリ剤としては、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、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、1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン、ジメチルビス(2-ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシドなどの有機アルカリ性化合物が挙げられる。これらのアルカリ剤を濃度が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現像液として好ましく使用される。
 また、現像液には無機アルカリを用いてもよい。無機アルカリとしては、例えば、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、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウムなどが好ましい。
 また、現像液には、界面活性剤を用いてもよい。界面活性剤の例としては、上述した組成物で説明した界面活性剤が挙げられ、ノニオン系界面活性剤が好ましい。
 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)することが好ましい。
 膜の製造方法は、その他の工程を含んでいても良い。その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、基材の表面処理工程、前加熱工程(プリベーク工程)、後加熱工程(ポストベーク工程)などが挙げられる。現像後に、更に、加熱および露光のうち少なくとも一方を行ってもよい。この態様によれば、膜の硬化をさらに進行させて、より強固に硬化した膜を製造できる。
 前加熱工程および後加熱工程における加熱温度は、80~200℃が好ましい。上限は150℃以下が好ましい。下限は90℃以上がより好ましい。また、前加熱工程および後加熱工程における加熱時間は、30~240秒間がより好ましい。上限は180秒間以下がより好ましい。下限は60秒間以上がより好ましい。
 加熱処理の方法としては、形成された上記膜の全面を加熱する方法が挙げられる。加熱処理により、パターンの膜強度が高められる。加熱温度は、100~260℃が好ましい。下限は120℃以上がより好ましく、160℃以上が特に好ましい。上限は240℃以下がより好ましく、220℃以下が特に好ましい。加熱温度が上記範囲であれば、強度に優れた膜が得られやすい。加熱時間は、1~180分間が好ましい。下限は3分間以上がより好ましい。上限は120分間以下がより好ましい。加熱装置としては、特に制限はなく、公知の装置の中から、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ドライオーブン、ホットプレート、赤外線ヒータなどが挙げられる。
 以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。なお、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
 粘度は、E型粘度計(東機産業製RE85L)を用いて測定した。測定は、1°34’ ×R24のコーンローターを用いて、回転数を5rpmとする条件で行った。この条件で測定できない場合は、適宜、回転数を変更して測定した。
<重量平均分子量の測定>
 樹脂の重量平均分子量は、以下の方法で測定した。
カラムの種類:TOSOH TSKgel Super HZM-Hと、TOSOH TSKgel Super HZ4000と、TOSOH TSKgel Super HZ2000とを連結したカラム
展開溶媒:テトラヒドロフラン
カラム温度:40℃
流量(サンプル注入量):1.0μL(サンプル濃度:0.1質量%)
装置名:東ソー(株)製 HLC-8220
GPC検出器:RI(屈折率)検出器
検量線ベース樹脂:ポリスチレン
<酸価の測定方法>
 酸価は、固形分1gあたりの酸性成分を中和するのに要する水酸化カリウムの質量を表したものである。試料をテトラヒドロフラン/水=9/1(質量比)混合溶媒に溶解して測定サンプルを調製し、電位差滴定装置(商品名:AT-510、京都電子工業製)を用いて、25℃の0.1mol/L水酸化ナトリウム水溶液で測定サンプルを中和滴定した。滴定pH曲線の変曲点を滴定終点として、次式により酸価を算出した。
 A=56.11×Vs×0.5×f/w
 A:酸価(mgKOH/g)
 Vs:滴定に要した0.1mol/L水酸化ナトリウム水溶液の使用量(mL)
 f:0.1mol/L水酸化ナトリウム水溶液の力価
 w:測定サンプル質量(g)(固形分換算)
<アミン価の測定>
 アミン価は、固形分1gあたりの塩基性成分と当量の水酸化カリウム(KOH)の質量で表したものである。試料を酢酸に溶解して測定サンプルを調製し、電位差滴定装置(商品名:AT-510、京都電子工業製)を用いて、測定サンプルを25℃の0.1mol/L過塩素酸/酢酸溶液で中和滴定した。滴定pH曲線の変曲点を滴定終点として次式によりアミン価を算出した。
 B=56.11×Vs×0.1×f/w
 B:アミン価(mgKOH/g)
 Vs:滴定に要した0.1mol/L過塩素酸/酢酸溶液の使用量(mL)
 f:0.1mol/L過塩素酸/酢酸溶液の力価
 w:測定サンプルの質量(g)(固形分換算)
<無機粒子の平均粒子径の測定>
 比較顔料1~3について、以下の方法で粉体無機粒子の平均一次粒子径を測定した。比較顔料1~3を表4に示す。
 粉体無機粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察し、無機粒子が凝集していない一次粒子を観測することにより、一次粒子径を求めた。無機粒子の粒度分布について、一次粒子である粉体無機粒子のTEM画像を撮影した後、画像処理装置を用いてTEM画像から粒度分布を測定した。無機粒子の平均一次粒子径は、粒度分布から算出された個数基準の算術平均径をもって平均一次粒子径とした。透過型電子顕微鏡として(株)日立製作所製電子顕微鏡(H-7000)を用い、画像処理装置として(株)ニレコ製ルーゼックスAPを用いた。
 中空無機粒子A-5および比較顔料4、中実無機粒子A-2~A-4、ならびに、多孔質無機粒子A-1について、以下の方法で粉体無機粒子の平均粒子径を測定した。
 粉体無機粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察し、無機粒子が凝集していない部分を観測することで粒子径求めた。本発明において、中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子の粒度分布は、一次粒子の集合体である中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子のTEM画像を撮影した後、画像処理装置を用いてTEM画像から粒度分布を測定した。本発明において、中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子の平均粒子径は、粒度分布から算出された個数基準の算術平均径をもって平均粒子径とした。粒度分布は、透過型電子顕微鏡として(株)日立製作所製電子顕微鏡(H-7000)を用い、画像処理装置として(株)ニレコ製ルーゼックスAPを用いて測定した。
[実施例1~27、比較例1~4]
<分散液の製造>
 下記に示す組成の混合液に対し、循環型分散装置(ビーズミル、寿工業(株)製ウルトラアペックスミル)を用いて、下記分散条件で分散処理し、分散液を製造した。
<<混合液の組成>>
下記表に記載の粒子:30質量部
下記表に記載の分散剤:下記表に記載の量
下記表に記載の分散助剤:下記表に記載の量
プロピレングリコール-1-モノメチルエーテル-2-アセテート(PGMEA):下記表に記載の量
<<分散条件>>
ビーズ径:直径0.2mmビーズ
充填率:65体積%
周速:6m/秒
ポンプ供給量:10.8kg/時
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:0.65kg
 分散開始後、30分間隔で、粒子の平均粒子径を測定した。粒子の平均粒子径は分散時間が経過する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。粒度分布におけるd50(積算値50%)の変化量がなくなった時点で分散を終了した。
 得られた分散液1~15の組成を下記表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000036
(粒子)
 A-1~A-5および比較顔料1~4として、以下の粒子を用いた。
-A-1:多孔質酸化チタン粒子(多孔質無機粒子)の調製-
 エタノール(EtOH)溶液にチタニウムn-ブトキシド(TBOT)(多孔質無機粒子)を添加し、溶液を得た。得られた溶液に、TBOTの加水分解または縮重合反応を抑制するアセト酢酸エチル(EAcAc)(β-ケトエステル化合物)を添加したのち、室温で約2時間撹拌して溶液aを作製した。溶液aに、エタノールと1質量%アンモニア水(NH3水溶液)の混合液を添加し、約6時間撹拌することで、多孔質酸化チタン粒子を含む溶液を得た。各原料のモル比は、TBOT:EtOH:EAcAc:NH3水溶液=1:100:1:4.5とした。遠心分離機を用いて多孔質酸化チタン粒子を沈降させ、その後エタノールにより洗浄後、多孔質酸化チタン粒子A-1を得た。
 走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製、型番S-4800)を用いた観察により、孔径10nm~100nmの細孔を表面に多数有する構造の多孔質酸化チタン粒子が得られたことを確認した。多孔質酸化チタン粒子A-1の平均粒子径は約750nmであった。多孔質酸化チタン粒子A-1の屈折率は2.7であった。
-A-2:中実酸化セリウム粒子(中実無機粒子)の調製-
 シェル層を形成する無機ナノ粒子として酸化セリウム粒子(太陽鉱工(株)製、製品名:セリコCH-501、平均一次粒子径:0.6μm)と、コアとなるポリマー粒子として非架橋ポリスチレン粒子(積水化成品工業(株)製、製品名:デュオマスターS-20、平均一次粒子径:300μm)とを用いて、複合粒子を調製した。
 酸化セリウム粒子0.05gおよび非架橋ポリスチレン粒子1.0gをサンプル管に量り取り、サンプル管を軽く振り混ぜた。
 サンプル管にテフロン(登録商標)コートされたマグネット撹拌子を入れて耐圧容器(耐圧硝子工業(株)製)にセットし密閉した。シリンジポンプ(TELEDYNE ISCO社製、製品名:260D)を使って、8MPaに加圧し、液化させた二酸化炭素を耐圧容器に加えて充満させた。耐圧容器をウォーターバスに浸漬し、マグネチックスターラーで撹拌子を300rpmで回転させながら、温度を50℃まで上昇させた。昇温後、圧力を34MPaに調整し、さらに6時間撹拌した。
 その後、室温(約20℃)まで温度を下げ、撹拌を止めた。次いで、液化させた二酸化炭素を約2分間かけて徐々に耐圧容器内から除去した。これにより、耐圧容器に複合粒子(中実酸化セリウム粒子A-2)が得られた。
 中実酸化セリウム粒子A-2は、コアの屈折率が1.6であり、シェル層の屈折率が2.2であり、コアとシェル層の屈折率差は0.6であった。
-A-3:中実酸化チタン粒子(中実無機粒子)の調製-
 シェル層を形成する無機ナノ粒子として酸化チタン粒子(Aldrich社製、ルチル型、平均一次粒子径:28nm)と、コアとなるポリマー粒子として非架橋ポリスチレン粒子(積水化成品工業(株)製、製品名:デュオマスターS-20、平均一次粒子径:300μm)とを用いて、複合粒子を調製した。
 酸化チタン粒子0.05gおよび非架橋ポリスチレン粒子1.0gをサンプル管に量り取り、サンプル管を軽く振り混ぜた。
 サンプル管にテフロン(登録商標)コートされたマグネット撹拌子を入れて耐圧容器(耐圧硝子工業(株)製)にセットし密閉した。シリンジポンプを使って、8MPaに加圧し、液化させた二酸化炭素を耐圧容器に加えて充満させた。耐圧容器をウォーターバスに浸漬し、マグネチックスターラーで撹拌子を300rpmで回転させながら、温度を50℃まで上昇させた。昇温後、圧力を20MPaに調整し、さらに6時間撹拌した。
 その後、室温(約20℃)まで温度を下げ、撹拌を止めた。次いで、液化させた二酸化炭素を約2分間かけて徐々に耐圧容器内から除去した。これにより、耐圧容器に複合粒子(中実酸化チタン粒子A-3)が得られた。
 中実酸化チタン粒子A-3は、コアの屈折率が1.6であり、シェル層の屈折率が2.7であり、コアとシェル層の屈折率差は1.1であった。
-A-4:多孔質酸化チタン粒子(多孔質無機粒子)の調製-
 チタンイソプロポキシド(0.1mmol)、及びオルトフタル酸(0.5mmol)を10mLのメタノールと混合し、一晩撹拌した。得られた混合物3.5mLをSUS316反応管に移して、昇温速度800℃/分で300℃まで昇温することにより、メタノールを超臨界状態とし、混合物を10分間反応させた。次いで、生成物を遠心分離したのち、メタノールを用いて洗浄し、乾燥させた。これにより、白色の中実球状多孔質アナターゼ型酸化チタンナノ粒子(多孔質酸化チタン粒子A-4)が得られた。
 走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製、型番S-4800)を用いた観察により、孔径2nm~50nmの細孔を表面に多数有する構造の多孔質酸化チタン粒子が得られたことを確認した。多孔質酸化チタン粒子A-4の平均粒子径は800nmであった。多孔質酸化チタン粒子A-4の屈折率は2.6であった。
-A-5:中空酸化チタン粒子(中空無機粒子)の調製-
 チタンイソプロポキシド(0.1mmol)、及びオルトフタル酸(0.5mmol)を10mLのメタノールと混合し、一晩撹拌した。得られた混合物3.5mLをSUS316反応管に移して、昇温速度6.0℃/分で300℃まで昇温することにより、メタノールを超臨界状態とし、混合物を10分間反応させた。次いで、生成物を遠心分離したのち、メタノールを用いて洗浄し、乾燥させた。これにより、白色の中空球状多孔質アナターゼ型酸化チタンナノ粒子(中空酸化チタン粒子A-5)が得られた。
 中空酸化チタン粒子A-5の平均粒子径は700nmであった。中空酸化チタン粒子A-5の屈折率は2.6であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000037
-比較顔料4:中空樹脂粒子の調製-
 メチルメタクリレート40質量部と、トリメチロールプロパントリアクリレート10質量部と、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル0.25質量部と、(W/O)型乳化剤としてのソルビタンモノオレエート0.5質量部とを混合し、撹拌して、モノマー溶液を得た。
 次に、イオン交換水に塩化ナトリウムを1質量%の濃度となるように添加することにより、浸透圧を調整し、塩化ナトリウム水溶液50質量部を調製した。
 得られたモノマー溶液に、得られた塩化ナトリウム水溶液を加え、撹拌分散装置を用いて、ミクロンサイズの(W/O)型(油中水型)のエマルジョンとなるように混合液を緩やかに撹拌した。1質量%濃度のポリビニルアルコール(分散剤)及び0.02質量%濃度の亜硝酸ナトリウム(水溶性重合禁止剤)を含む水溶液300質量部を得られた(W/O)型エマルジョンに加え、撹拌分散装置を用いて撹拌し、(W/O/W)型(水相の中に油相があり、その油相の中にさらに水相が含まれている状態)複合エマルジョン懸濁液を得た。
 撹拌機、ジャケット、還流冷却機および温度計を備えた重合器を用意し、次いで、重合器内を減圧して、脱酸素を行った後、窒素置換して、重合器内を窒素雰囲気とした。重合器内に、得られた(W/O/W)型複合エマルジョン懸濁液を一括投入し、室温で所定の時間撹拌した。重合器中の(W/O)型乳化剤の量が少ないために、微小な水滴が内包された油滴は状態が不安定であり、時間の経過とともにそれらが緩やかに合わさって一つとなり、(W/O/W)型複合エマルジョン懸濁液が得られた。得られた(W/O/W)型複合エマルジョン懸濁液は、光学顕微鏡を用いて、油滴中に単一の大きな水滴が内包されていることを確認した。次いで、重合器を60℃に昇温し、4時間重合した。その後、1時間熟成させ、重合器を室温まで冷却して、懸濁体を得た。得られた懸濁体を脱水装置を用いて脱水し、次いで真空乾燥することにより、(メタ)アクリル化合物を用いた単孔の中空樹脂粒子(比較顔料4)を得た。
 比較顔料4の中空樹脂粒子の平均粒子径は1.0μmであった。比較顔料4の中空樹脂粒子の屈折率は1.5であった。
-無機粒子の屈折率-
 粒子の屈折率を以下の方法で測定した。
 屈折率が既知である分散剤とPGMEAとを分散させて、分散液を作製し、屈折率が既知の樹脂と分散液とを、固形分中の粒子の濃度がそれぞれ10質量%、20質量%、30質量%、40質量%になるように混合して、4種類の塗布液を作製した。これらの塗布液をSiウェハ上に300nmの膜厚で製膜した後、得られた膜の屈折率をエリプソメトリー(ラムダエースRE-3300(商品名)、大日本スクリーン製造(株))を用いて測定した。その後、粒子濃度と屈折率をプロットし、外挿し、粒子の屈折率を導出した。
(分散剤)
H-1:Solsperse 36000 Lubrizol(株)製
H-2:Solsperse 41000 Lubrizol(株)製
H-3:下記構造の樹脂(酸価=51.7mgKOH/g、Mw=13000)
H-4:下記構造の樹脂(酸価=32mgKOH/g、アミン価=45mgKOH/g、Mw=15000)
 (H-3)及び(H-4)で示される各繰り返し単位に併記した数値は、各繰り返し単位の含有量〔質量比〕を表す。側鎖の繰り返し部位に併記される数値は、繰り返し部位の繰り返し数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
(分散助剤)
X-1:ライトエステルP-1M、共栄社化学(株)製
<組成物の調製>
 表5に示される各成分を混合して、実施例1~27および比較例1~4の各組成物を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000039
<<原料>>
 表5に示される各成分の詳細を以下に示す。
(分散液)
 分散液1~15:上記分散液1~15。
(アルカリ可溶性樹脂)
 C-1:下記構造の樹脂(酸価113mgKOH/g、Mw=33000) C-2:下記構造の樹脂(酸価32mgKOH/g、Mw=14000)
 (C-1)及び(C-2)で示される各繰り返し単位に併記した数値は、各繰り返し単位の含有量〔質量比〕を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
(重合性化合物)
 D-1:KAYARAD DPHA(日本化薬(株)製)
 D-2:NKエステル A-TMMT(新中村化学工業(株)製)
(光重合開始剤)
 E-1:IRGACURE OXE01(BASF製)
 E-2:IRGACURE 379(BASF製)
 E-3:IRGACURE TPO(BASF製)
 E-4:IRGACURE 819(BASF製)
 E-5:アデカアークルズNCI-831((株)ADEKA製)
(溶剤)
 PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
 PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
(着色防止剤)
 F-1:アデカスタブ PEP-36A((株)ADEKA製、下記構造、CAS(Chemical Abstracts Service)登録番号:80693-00-1)
 F-2:アデカスタブ AO-50((株)ADEKA製、下記構造、CAS登録番号:2082-79-3)
 F-3:アデカスタブ AO-80((株)ADEKA製、下記構造、CAS登録番号:90498-90-1)
 F-4:アデカスタブ AO-412S((株)ADEKA製、下記構造、CAS登録番号:29598-76-3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
(エポキシ基を有する化合物)
 G-1:EHPE3150((株)ダイセル製)
 G-2:EPICLON N-695(DIC(株)製)
(紫外線吸収剤)
 J-1:特開2009-217221号公報の化合物III、下記構造。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
(密着剤)
 I-1:特開2009-288703号公報に記載の化合物C、下記構造。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
[評価]
<L*>
 上記で得られた各組成物を、下塗り層(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製CT-4000L;厚さ0.1μm)付き8インチ(1インチは2.54cmである)ガラスウェハ上に乾燥後の厚さが3.0μmになるようにスピンコータを用いて塗布し、110℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行って塗布膜を形成した。
 次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を使用して、365nmの波長の光を、露光量が1000mJ/cm2となるように、2cm×2cmのパターンを有するマスクを介して照射し、塗布膜を露光した。
 その後、露光後の塗布膜が形成されたガラスウェハを、スピンシャワー現像機(DW-30型、(株)ケミトロニクス製)の水平回転テーブル上に載置し、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像した。このようにして、ガラスウェハ上に白色パターンを形成した。
 白色パターンが形成されたガラスウェハを、真空チャック方式で水平回転テーブルに固定し、回転装置によって回転数50rpmで回転させつつ、その回転中心の上方より噴出ノズルからシャワー状に純水を供給してリンス処理した。次いで、ガラスウェハをスプレー乾燥した。
 L*は、膜に含まれる溶剤が1質量%以下になった状態で測定した。
 分光測光器を用いて、D65光源を用い、観測視野を2°とし、白色基準はX-rite528(商品名、X-rite社製)に付属のキャリブレーション基準板のホワイトパッチを用いて設定し、得られた白色パターンのCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*値を測定した。分光測光器として、X-rite528(商品名、X-rite社製)を用いた。
 その結果を、以下の基準で評価した。A、BまたはCの評価であれば実用上問題ないと判断する。AまたはBの評価であることが好ましく、Aの評価であることがより好ましい。得られた結果を下記表に記載した。
 A:厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が60以上75以下である。
 B:厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が50以上60未満である。
 C:厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が35以上50未満である。
 D:厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が30以上35未満である。
 E:厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が30未満である。
<塗布適性>
 上記で得られた各組成物を、ミカサ製スピンコータMS-B100を用い、下塗り層(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製CT-4000L;厚さ0.1μm)付き4インチシリコンウェハ上に乾燥後の厚さが3.0μmになるように塗布した。次いで、110℃のホットプレートを用いてシリコンウェハを120秒間加熱処理(プリベーク)した。加熱処理後のシリコンウェハを、蛍光灯下およびナトリウム光源下で、目視にて塗布面のスジ状のムラを観察した。観察されたスジ状のムラの数により、以下の基準に基づいて塗布適正を評価した。
 A:蛍光灯下及びナトリウム光源下、いずれも塗布面にスジ状のムラが全くない。
 B:ナトリウム光源下でのみスジ状のムラが1~5本観察された。
 C:ナトリウム光源下でのみスジ状のムラが6~10本観察された。
 D:蛍光灯下でスジ状のムラが1~5本以上観察された。
 E:蛍光灯下でスジ状のムラが6本以上観察された。
 A~Cの評価であれば実用上問題ないと判断する。AまたはBの評価であることが好ましく、Aの評価であることがより好ましい。得られた結果を下記表に記載した。
<液経時安定性>
 上記で得られた各組成物を、オーブンを用いて160℃1時間の条件で揮発分を乾燥させた。乾燥前後の質量を測定し減量から揮発量を求め、各組成物の乾燥前の質量と揮発量との差を計算して、「遠心処理前の固形分」を算出した。
 また、得られた各組成物を、室温で47分間、3500rpmの条件で遠心処理し、得られた上澄み液について、上記と同様の方法により「遠心処理後の固形分」を算出した。
 「遠心処理後の固形分」と「遠心処理前の固形分」との差を、「遠心処理前の固形分」で割り、百分率として固形分沈降率を算出した。固形分沈降率により下記基準に基づいて液経時安定性を評価した。
 A~Cの評価であれば実用上問題ないと判断する。AまたはBの評価であることが好ましく、Aの評価であることがより好ましい。得られた結果を下記表に記載した。
 A:固形分沈降率が2質量%以下の範囲であるもの。
 B:固形分沈降率が2質量%を超え、5質量%以下の範囲であるもの。
 C:固形分沈降率が5質量%を超え、10質量%以下の範囲であるもの。
 D:固形分沈降率が10質量%を超え、15質量%以下の範囲であるもの。
 E:固形分沈降率が15質量%を超えるもの。
<耐溶剤性>
 上記で得られた各組成物を、下塗り層(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製CT-4000L;厚さ0.1μm)付き8インチガラスウェハ上に乾燥後の厚さが3.0μmになるようにスピンコータを用いて塗布し、110℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行って塗布膜を形成した。
 次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を使用して、365nmの波長の光を、露光量が1000mJ/cm2となるように、2cm×2cmのパターンを有するマスクを介して照射し、塗布膜を露光した。
 その後、露光後の塗布膜が形成されたガラスウェハを、スピンシャワー現像機(DW-30型、(株)ケミトロニクス製)の水平回転テーブル上に載置し、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像した。このようにして、ガラスウェハ上に白色パターンを形成した。
 白色パターンが形成されたガラスウェハを、真空チャック方式で水平回転テーブルに固定し、回転装置によって回転数50rpmで回転させつつ、その回転中心の上方より噴出ノズルからシャワー状に純水を供給してリンス処理した。次いで、ガラスウェハをスプレー乾燥した。その後、230℃のホットプレートを用いてガラスウェハを5分間加熱処理(ポストベーク)した。
 得られた白色パターンと、白色パターンをN-メチル-2-ピロリジノン中に5分間浸漬後の白色パターンの波長400~700nmにおける透過率をMCPD-3000(大塚電子(株)製)を使用して測定した。各波長における透過率の差を白色パターンの透過率で割った値を、百分率で表し、分光変動(ΔT%)とした。その分光変動について、最も分光変動が大きい波長での変動をΔTmaxとし、耐溶剤性の評価とした。変動が小さいほど耐溶剤性が良好であり、より望ましい。A、B、CまたはDの評価であることが好ましく、A、BまたはCの評価であることがより好ましく、AまたはBの評価であることが特に好ましく、Aの評価であることがより特に好ましい。得られた結果を下記表に記載した。
 A:ΔTmax<0.5%。
 B:0.5%≦ΔTmax<1.0%。
 C:1.0%≦ΔTmax<3.0%。
 D:3.0%≦ΔTmax<5.0%。
 E:ΔTmax≧5.0%。
<パターン形状>
 上記で得られた各組成物を、下塗り層(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製CT-4000L;厚さ0.1μm)付き8インチシリコンウェハ上に塗布後の厚さが3.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。その後100℃のホットプレートを用いてシリコンウェハを2分間加熱して組成物層を得た。
 次いで、得られた組成物層に対し、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用い、20μm四方のアイランドパターンを、マスクを介して露光(露光量50~1700mJ/cm2)した。
 次いで、露光後の組成物層に対し、現像装置(東京エレクトロン製Act8)を使用して現像を行った。現像液は水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、シャワー現像は23℃で60秒間行った。その後、純水を用いたスピンシャワーにてリンスを行い、パターンを得た。得られたパターンを走査型電子顕微鏡(SEM)(S-4800H、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて観察(倍率:5000倍)し、下記評価基準に基づいて形状を評価した。
 A、B、CまたはDの評価であることが好ましく、A、BまたはCの評価であることがより好ましく、AまたはBの評価であることが特に好ましく、Aの評価であることがより特に好ましい。得られた結果を下記表に記載した。
 A:図1(a)のようにパターンの一辺が直線である。
 B:図1(b)のようにパターンの角がやや丸まっている。
 C:図1(c)のようにパターンの一辺がやや丸まっている。
 D:図1(d)のようにパターンが丸まっている。
 E:図1(e)のようにパターンが丸い。
<密着性>
 パターン形状の評価で作製したパターンの中で、パターンサイズが20μmのパターン群を光学顕微鏡(オリンパス(株)製)にて観察し、密着性を評価した。密着性の評価は、全てのアイランドパターンに対するパターンの剥がれまたは欠けの発生割合を算出し、下記評価基準に基づいて行った。
 A、B、CまたはDの評価であることが好ましく、A、BまたはCの評価であることがより好ましく、AまたはBの評価であることが特に好ましく、Aの評価であることがより特に好ましい。得られた結果を下記表に記載した。
 A:パターンに剥がれまたは欠けなし。
 B:観察されるパターンの剥がれまたは欠けが0%超5%未満である。
 C:観察されるパターンの剥がれまたは欠けが5%以上10%未満である。
 D:観察されるパターンの剥がれまたは欠けが10%以上30%未満である。
 E:観察されるパターンの剥がれまたは欠けが30%以上である。
<着色性>
 耐溶剤性の評価と同様の方法で作製したパターンの分光L*,a*,b*を分光測光器(X-rite528(商品名、X-rite社製))を用いて測定した。分光の測定は、D65光源を用い、観察視野を2°とし、白色基準をX-rite528(商品名、X-rite社製)に付属のキャリブレーション基準板のホワイトパッチを用いて設定して行った。測定は、パターンを形成したガラスウェハを、黒色レジストで被覆した台(黒色台)に置いて行った。黒色台の黒色レジスト層は、OD(Optical Density)が、400nmで3.5(透過率0.03%)であり、550nmで3.2(透過率0.06)であり、700nmで2.5(透過率0.32%)であり、400nm~700nmの範囲における平均反射率が7%であった。黒色台のODは大塚電子(株)製「MCPD-3000」で測定し、平均反射率はコニカミノルタ(株)製「SPECTROPHOTOMETER CM-2600」で測定した。
 次いで、作製したパターンを、265℃のホットプレートで15分間加熱し、加熱後のパターンの分光を測定した。CIE1976のL*a*b*表色系における加熱前後のパターンの色差ΔE*abを算出した。色差ΔE*abは下記式により算出される。
 ΔE*ab=〔(ΔL*2+(Δa*2+(Δb*21/2
 色差ΔE*abにより下記評価基準に基づいて着色性を評価した。
 A:色差ΔE*abが0以上0.5未満である。
 B:色差ΔE*abが0.5以上1.0未満である。
 C:色差ΔE*abが1.0以上2.0未満である。
 D:色差ΔE*abが2.0以上3.0未満である。
 E:色差ΔE*abが3.0以上である。
 A、B、CまたはDの評価であることが好ましく、A、BまたはCの評価であることがより好ましく、AまたはBの評価であることが特に好ましく、Aの評価であることがより特に好ましい。得られた結果を下記表に記載した。
<欠陥>
 上記で得られた各組成物を、下塗り層(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製CT-4000L;厚さ0.1μm)付き8インチシリコンウェハ上に乾燥後の厚さが3.0μmになるようにスピンコータを用いて塗布した。その後110℃のホットプレートを用いてシリコンウェハを120秒間加熱処理(プリベーク)して組成物層を形成した。
 次いで、欠陥評価装置ComPLUS(アプライド・マテリアルズ社製)を使用して、形成した組成物層中の、5.0μm以上の大きさを有する異物をカウントした。
 組成物層の調製直後と、組成物層の調製直後から室温(23℃)で経時1ヶ月後において、組成物層中の異物のカウントを行い、異物増加率を算出して下記評価基準に基づいて欠陥を評価した。
 異物増加率は、(室温で経時1ヶ月後の異物数/調製直後の異物数)で算出した。
 A、B、CまたはDの評価であることが好ましく、A、BまたはCの評価であることがより好ましく、AまたはBの評価であることが特に好ましく、Aの評価であることがより特に好ましい。得られた結果を下記表に記載した。
A:1.1未満。
B:1.1以上1.3未満。
C:1.3以上1.5未満。
D:1.5以上3.0未満。
E:3.0以上。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000044
 各実施例の組成物は、厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が35以上であり、かつ、液経時安定性が優れることがわかった。
 これに対し、均一な無機粒子を用いた比較例1および2の組成物は、液経時安定性が劣ることがわかった。
 無機粒子に含まれる無機物の波長589nmの光に対する屈折率が1.65未満の無機粒子を用いた比較例3の組成物は、厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が35未満であり、液経時安定性も劣ることがわかった。
 中空有機粒子を用いた比較例4の組成物は、厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が35未満であり、液経時安定性も劣ることがわかった。
[実施例101]
 上記実施例1において、アルカリ可溶性樹脂をC-1から下記C-3に変更した以外は全て同様の手法を用いて評価を行った。評価結果は実施例1と同様であった。
C-3:表2に示される具体例54のポリシロキサン系樹脂(Mw=10000)
 ポリシロキサン系樹脂C-3は、WO2014/126013号公報の<0117>の合成例11および<0107>の合成例1を参考にして、以下の手順にしたがって合成した。この公報の内容は本明細書に組み込まれる。
 下記組成に示される各成分をナスフラスコに加え、室温で撹拌しながらそこへ、2gのリン酸を54gの水で溶かした水溶液を30分間かけて滴下した。その後溶液を40℃で30分間撹拌した後、次いで70℃で30分間撹拌し、最後に110℃で3時間加熱し、反応を終了した。反応後の溶液から溶媒をエバポレータで取り除いてポリシロキサン系樹脂C-3を得た。
-組成-
ジメトキシジメチルシラン:84質量部(70モル%)
3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン:47質量部(20モル%)
3-トリメトキシシリルプロピル無水コハク酸:13質量部(5モル%)
3-グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン:14質量部(5モル%)
PGMEA:102質量部
<平均透過率>
 耐溶剤性を評価した各実施例の厚さ3.0μmの白色パターン(膜)について、波長400~700nmの範囲における透過率を、大塚電子(株)製MCPD-3000を用いて5nmピッチで測定し、その平均値を平均透過率とした。
 その結果、各実施例の膜は、厚さ3.0μmの場合に波長400~700nmの範囲における平均透過率が1~45%であることがわかった。
<現像液の影響>
 パターン形状の評価で用いた現像液の代わりに、本明細書に記載の溶剤で現像しても同様のパターンが得られる。
 各実施例の組成物に、本明細書に記載の界面活性剤を添加することで、塗布適性が向上し、厚さムラの小さい均一な膜が得られた。
 各実施例の組成物に、本明細書に記載の有彩色着色剤をさらに添加しても、同様の効果が得られた。
 各実施例の組成物に、本明細書に記載の連鎖移動剤をさらに添加することで、密着性に優れた膜が得られた。
 各実施例の分散液、粒子、アルカリ可溶性樹脂、重合性化合物、光重合開始剤、溶剤、着色防止剤、エポキシ基を有する化合物、紫外線吸収剤、密着剤の量(質量部)を本明細書に記載の範囲内で変更しても同様の効果が得られる。
 本発明の組成物から形成された膜は、厚さ3.0μmの膜を形成した場合のCIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が35以上であり、かつ、液経時安定性が優れる膜である。このような膜は、硬化して硬化膜として固体撮像素子などの各種類の光学センサに利用した場合に、良好な光学センサ機能を発揮でき、産業上の利用可能性が高い。
 

Claims (24)

  1.  無機粒子と、樹脂とを含み、
     前記無機粒子が中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子のうち少なくとも1種類を含み、
     前記無機粒子に含まれる無機物の波長589nmの光に対する屈折率が1.65以上である組成物。
  2.  前記組成物が硬化性組成物である、請求項1に記載の組成物。
  3.  前記無機粒子が中空無機粒子または多孔質無機粒子を含む、請求項1または2に記載の組成物。
  4.  前記無機粒子が金属単体または金属酸化物を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の組成物。
  5.  前記無機粒子は、白色顔料である、請求項1~4のいずれか一項に記載の組成物。
  6.  前記無機粒子が酸化チタンを含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の組成物。
  7.  前記無機粒子の平均粒子径が100~1000nmである、請求項1~6のいずれか一項に記載の組成物。
  8.  前記無機粒子の含有量は、前記組成物の全固形分に対して25~75質量%である、請求項1~7のいずれか一項に記載の組成物。
  9.  前記無機粒子に含まれる無機物の波長589nmの光に対する屈折率が1.8以上である、請求項1~8のいずれか一項に記載の組成物。
  10.  前記樹脂がアルカリ可溶性樹脂である、請求項1~9のいずれか一項に記載の組成物。
  11.  前記樹脂がポリシロキサン系樹脂である、請求項1~10のいずれか一項に記載の組成物。
  12.  前記組成物が硬化性化合物および重合開始剤のうち少なくとも一方をさらに含む、請求項1~11のいずれか一項に記載の組成物。
  13.  前記組成物が、ラジカル重合性化合物および光重合開始剤をさらに含む、請求項1~12のいずれか一項に記載の組成物。
  14.  前記組成物が、着色防止剤をさらに含む、請求項1~13のいずれか一項に記載の組成物。
  15.  前記組成物が、連鎖移動剤をさらに含む、請求項1~14のいずれか一項に記載の組成物。
  16.  前記組成物が、分散剤および分散助剤のうち少なくとも一方をさらに含む、請求項1~15のいずれか一項に記載の組成物。
  17.  請求項1~16のいずれか一項に記載の組成物を用いて形成された、膜。
  18.  無機粒子と、樹脂とを含み、
     前記無機粒子が、中空無機粒子、中実無機粒子および多孔質無機粒子のうち少なくとも1種類を含み、
     前記無機粒子に含まれる無機物の波長589nmの光に対する屈折率が1.65以上である、膜。
  19.  CIE1976のL*a*b*表色系におけるL*が35~75である、請求項17または18に記載の膜。
  20.  厚さ3.0μmの場合に波長400~700nmの範囲における平均透過率が1%以上である、請求項17~19のいずれか一項に記載の膜。
  21.  厚さが10μm以下である、請求項17~20のいずれか一項に記載の膜。
  22.  請求項17~21のいずれか一項に記載の膜を硬化した、硬化膜。
  23.  請求項22に記載の硬化膜を有する光学センサ。
  24.  請求項1~16のいずれか一項に記載の組成物を、パターンを有するマスクを介して露光する工程と、
     露光された前記組成物を現像してパターン形成する工程とを含む、膜の製造方法。
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