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WO2013080884A1 - ネガ型感光性シロキサン組成物 - Google Patents

ネガ型感光性シロキサン組成物 Download PDF

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Publication number
WO2013080884A1
WO2013080884A1 PCT/JP2012/080299 JP2012080299W WO2013080884A1 WO 2013080884 A1 WO2013080884 A1 WO 2013080884A1 JP 2012080299 W JP2012080299 W JP 2012080299W WO 2013080884 A1 WO2013080884 A1 WO 2013080884A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polysiloxane
group
negative photosensitive
film
pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/080299
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大志 横山
恵 高橋
崇司 福家
裕治 田代
泰明 田中
吉田　尚史
野中　敏章
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Merck Performance Materials IP Japan GK
EMD Performance Materials Corp
Original Assignee
AZ Electronic Materials IP Japan Co Ltd
AZ Electronic Materials USA Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AZ Electronic Materials IP Japan Co Ltd, AZ Electronic Materials USA Corp filed Critical AZ Electronic Materials IP Japan Co Ltd
Priority to JP2013547125A priority Critical patent/JP6173918B2/ja
Priority to KR1020147017766A priority patent/KR101992594B1/ko
Priority to CN201280058463.2A priority patent/CN103959168B/zh
Publication of WO2013080884A1 publication Critical patent/WO2013080884A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/075—Silicon-containing compounds
    • G03F7/0757—Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds

Definitions

  • the present invention relates to a negative photosensitive siloxane composition.
  • the present invention also relates to a method for producing a cured film using the same, a cured film formed therefrom, and an element having the cured film.
  • a transparent flattening film is formed on a thin film transistor (hereinafter also referred to as TFT) element, and a pixel electrode is formed on the flattening film, thereby increasing the aperture ratio of the display device.
  • TFT thin film transistor
  • a method is known (see Patent Document 1).
  • the structure of an organic electroluminescent element (hereinafter, also referred to as an organic EL element) is a TFT which is formed by depositing a light emitting layer on a transparent pixel electrode formed on a substrate and taking out light emission from the substrate side (bottom emission).
  • the aperture ratio is the same as that of a liquid crystal display by adopting a method (top emission) in which light emitted from the transparent pixel electrode on the planarizing film coated on the element and the light emitting layer thereon is extracted to the opposite side of the TFT element.
  • a method for improving this has been proposed (see Patent Document 2).
  • a negative photosensitive material mainly composed of a polysiloxane compound and a curing aid is known.
  • a polysiloxane compound is obtained by polymerizing a silane compound having a bifunctional functional group, for example, a dialkyl dialkoxysilane in the presence of a catalyst.
  • degassing may occur during the film forming process.
  • the gas generated here is a decomposition product derived from an organic group generated at a high temperature and often has an adverse effect on the light emission efficiency and life of the organic EL device, and thus is not an optimal material for use.
  • the decomposed product may increase the dielectric constant, and the parasitic capacitance due to the insulating film increases, resulting in increased power consumption, resulting in a delay in the liquid crystal element drive signal, resulting in higher image quality. May give problems. Even with an insulating material having a high dielectric constant, the capacitance can be reduced by increasing the film thickness, for example, but it is generally difficult to form a uniform thick film and the amount of material used is also increased. It is not preferable (see Patent Document 3).
  • the present invention has been made on the basis of the circumstances as described above, has high resolution, high heat resistance, and high transparency, does not contain an organic group that can be a polymerization site such as an acrylic group, and depends on the reaction system.
  • Another object of the present invention is to provide a planarized film for a TFT substrate, a cured film such as an interlayer insulating film formed from the above negative photosensitive siloxane composition, a solid-state imaging device including the cured film, and an antireflection coating.
  • An object of the present invention is to provide optical elements and semiconductor elements such as films, antireflection plates, optical filters, high-intensity light emitting diodes, touch panels, solar cells, and optical waveguides.
  • the negative photosensitive siloxane composition according to the present invention comprises (I) (Ia) hydrolyzing a silane compound (ia) selected from the group consisting of trialkoxysilane and tetraalkoxysilane in the presence of a basic catalyst.
  • the dissolution rate in a 38% by weight tetramethylammonium hydroxide aqueous solution is 150 kg / Polysiloxane mixture comprising polysiloxane with a higher, It comprises (II) a curing aid capable of generating an acid or base by heat or radiation, and (III) a solvent.
  • the method for producing a cured film according to the present invention comprises applying the negative photosensitive siloxane composition to a substrate to form a coating film, exposing the coating film, and heating.
  • the cured film according to the present invention is characterized in that it is formed from the above-mentioned negative photosensitive siloxane composition.
  • the element according to the present invention is characterized by comprising the above-mentioned cured film.
  • the negative photosensitive siloxane composition of the present invention has high sensitivity and high resolution, and the obtained cured film is excellent in heat resistance, chemical resistance, environmental resistance, transparency, and remaining film ratio, and is due to thermal sag. There is no reduction in resolution.
  • it since it has excellent flatness and electrical insulation characteristics, it is a flattening film for thin film transistor (TFT) substrates used for display backplanes such as liquid crystal display elements and organic EL display elements, and an interlayer insulating film for semiconductor elements.
  • TFT thin film transistor
  • Various film forming materials such as insulating films and transparent protective films in solid-state imaging devices, antireflection films, antireflection plates, optical filters, high-intensity light-emitting diodes, touch panels, solar cells, and optical elements such as optical waveguides Can be suitably used.
  • FIG. 2 is an optical microscope photograph of contact hole patterns of 3, 5, and 10 ⁇ m obtained in Example 3 after baking and curing at 250 ° C.
  • FIG. It is a photograph of the optical microscope of the contact hole pattern of 3, 5, and 10 micrometers after baking hardening at 250 degreeC obtained by the comparative example 1.
  • FIG. It is a photograph of the optical microscope which shows the state of thermal sag which is a deformation
  • Negative photosensitive polysiloxane composition is a mixture of polysiloxane having a specific dissolution rate with respect to tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (hereinafter referred to as TMAH aqueous solution), heat or It contains a curing aid capable of generating an acid or a base by radiation, and a solvent.
  • TMAH aqueous solution tetramethylammonium hydroxide aqueous solution
  • the polysiloxane mixture used in the present invention contains two kinds of polysiloxanes (Ia) and (Ib) described later.
  • the dissolution rate of the film formed by this composition needs to be appropriate.
  • a negative pattern can be formed by exposure-development if the dissolution rate of the formed film in a 2.38% TMAH aqueous solution is 50 kg / second or more.
  • TMAH aqueous solution is 50 kg / second or more.
  • the curing of the film is progressed by adding many curing aids, the pattern shape obtained will be deformed and the remaining film rate will decrease Decrease in transmittance may occur.
  • the polysiloxane synthesized using a base catalyst starts to cure quickly when a temperature of 150 ° C. or higher is applied, and can maintain a beautiful shape without causing thermal sag after firing. It became clear by examination of those.
  • the present inventors have found that the above-described problems can be solved simultaneously by using such a polysiloxane mixture containing a specific polysiloxane.
  • the ga-type photosensitive polysiloxane composition used in the present invention comprises at least two types of polysiloxanes.
  • the first polysiloxane is: (Ia) A polysiloxane obtained by hydrolyzing and condensing a silane compound (ia) selected from the group consisting of trialkoxysilane and tetraalkoxysilane in the presence of a basic catalyst, and a film after pre-baking Is a polysiloxane that is soluble in a 5% by weight tetramethylammonium hydroxide aqueous solution and has a dissolution rate of 3,000 kg / sec or less, preferably 2,000 k / sec or less, and 2.38% by itself. Those that are hardly soluble in an aqueous TMAH solution.
  • This first polysiloxane is obtained by hydrolyzing and condensing a silane compound (ia) selected from the group consisting of trialkoxysilane and tetraalkoxysilane in the presence of a basic catalyst.
  • any compound can be used as the silane compound (ia) selected from the group consisting of trialkoxysilane and tetraalkoxysilane used as a raw material.
  • a compound represented by the following general formula (i) should be used.
  • R 1 n Si (OR 2 ) 4-n (i) (Wherein R 1 is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms in which arbitrary methylene may be replaced with oxygen, or arbitrary hydrogen in 6 to 20 carbon atoms with fluorine. And n is 0 or 1, and R 2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.)
  • R 1 for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, t-butyl group, n-hexyl group, n-decyl group, trifluoromethyl group, 2, Examples include 2,2-trifluoroethyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, cyclohexyl group, phenyl group, tolyl group, and naphthyl group.
  • a compound in which R 1 is a methyl group is preferable because raw materials are easily available, film hardness after curing is high, and chemical resistance is high.
  • a phenyl group is preferred because it increases the solubility of the polysiloxane in a solvent and the cured film is less likely to crack.
  • examples of R 2 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group.
  • a plurality of R 2 are included, but each R 2 may be the same or different.
  • trialkoxysilane compound represented by the general formula (i) include, for example, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, methyltrin-butoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, and the like.
  • tetraalkoxysilane compound represented by the general formula (i) include, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, and the like. Among these, tetramethoxysilane, Tetraethoxysilane and the like are preferable because of their high reactivity.
  • the silane compound (ia) used for the production of polysiloxane (Ia) may be used alone or in combination of two or more.
  • thermal sag tends to be reduced. This is presumably because the crosslink density of the polysiloxane increases.
  • a sensitivity may fall.
  • the blending ratio is 0.1 to 40 mol% with respect to the total number of moles of trialkoxysilane and tetraalkoxysilane.
  • the thermal sagging increases, but such characteristics can also be used effectively.
  • an insulating film is formed to cover an element or the like provided on the surface of the substrate, it can be advantageously used that the thermal sag is large.
  • the polysiloxane (Ia) used in the present invention is produced by hydrolyzing and condensing the above silane compound in the presence of a basic catalyst.
  • a silane compound or a mixture of silane compounds is dropped into a reaction solvent consisting of an organic solvent, a basic catalyst, and water to cause hydrolysis and condensation reactions, and if necessary, purification or concentration by neutralization or washing is performed. After performing, it can manufacture by substituting the reaction solvent with the desired organic solvent as needed.
  • organic solvent used as the reaction solvent examples include hydrocarbon solvents such as hexane, toluene, xylene and benzene, ether solvents such as diethyl ether and tetrahydrofuran, ester solvents such as ethyl acetate and propylene glycol monomethyl ethyl acetate, Examples include alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, 1,3-dipropanol, and ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone. These organic solvents may be used alone or in combination. Can be used. Further, the amount of the organic solvent used is generally 0.1 to 10 times by weight, preferably 0.5 to 2 times by weight of the mixed solution of the silane compound.
  • the reaction temperature for carrying out the hydrolysis and condensation reaction is generally 0 to 200 ° C, preferably 10 to 60 ° C. At this time, the temperature of the dropping silane compound and the temperature of the reaction solvent may be the same or different.
  • the reaction time varies depending on the type of silane compound, but is usually from several tens of minutes to several tens of hours, preferably 30 minutes or more.
  • Various conditions in the hydrolysis and condensation reaction are set to the intended application by setting the amount of basic catalyst, reaction temperature, reaction time, etc., taking into account the reaction scale, reaction vessel size, shape, etc. Suitable physical properties can be obtained.
  • Examples of the basic catalyst include triethylamine, tripropylamine, tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, triheptylamine, trioctylamine, diethylamine, triethanolamine, diethanolamine, an organic base such as alkoxysilane having an amino group, Examples thereof include inorganic bases such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, anion exchange resins, and quaternary ammonium salts such as tetrabutylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and tetramethylammonium hydroxide.
  • the amount of catalyst is preferably 0.0001 to 10 moles per mole of the silane compound mixture.
  • the degree of hydrolysis can be adjusted by the amount of water added to the reaction solvent. In general, it is desirable to react water at a ratio of 0.01 to 10 moles, preferably 0.1 to 5 moles, with respect to the hydrolyzable alkoxy group of the silane compound. If the amount of water added is less than the above range, the degree of hydrolysis will be low and it will be difficult to form a film of the composition, which is not preferable. On the other hand, if too much, gelation will occur and storage stability will be poor. Absent.
  • the water used is preferably ion exchange water or distilled water.
  • the reaction solution may be neutral or weakly acidic using an acidic compound as a neutralizing agent.
  • acidic compounds include inorganic acids such as phosphoric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, or hydrofluoric acid, acetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, lactic acid, acrylic acid, oxalic acid, maleic acid, succinic acid, or citric acid
  • organic acids such as sulfonic acid such as p-toluenesulfonic acid or methanesulfonic acid.
  • it can also neutralize using a cation exchange resin.
  • the amount of the neutralizing agent is appropriately selected according to the pH of the reaction solution after the reaction, but is preferably 0.5 to 1.5 mole times, more preferably 1 to 1 with respect to the basic catalyst. .1 mole times. Moreover, when using a cation exchange resin, it is preferable that the number of the ionic groups contained in a cation exchange resin be in the said range.
  • the neutralized reaction solution can be washed and purified as necessary.
  • the washing method is not particularly limited.
  • at least polysiloxane (Ia) is obtained by adding a hydrophobic organic solvent and water as necessary to the reaction solution after neutralization, stirring, and bringing the polysiloxane into contact with the organic solvent. Is dissolved in the hydrophobic organic solvent phase.
  • a compound that dissolves polysiloxane (Ia) and is immiscible with water is used as the hydrophobic organic solvent.
  • “Immiscible with water” means that water and a hydrophobic organic solvent are sufficiently mixed and then allowed to stand to separate into an aqueous phase and an organic phase.
  • Preferred hydrophobic organic solvents include ether solvents such as diethyl ether, ester solvents such as ethyl acetate, alcohol solvents such as butanol, ketone solvents such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, and aromatic solvents such as toluene and xylene.
  • a solvent etc. are mentioned.
  • the hydrophobic organic solvent used for washing may be the same as or different from the organic solvent used as the reaction solvent, or a mixture of two or more types may be used. By such washing, most of the basic catalyst used in the reaction process, the neutralizing agent, the salt generated by the neutralization, and the alcohol and water that are by-products of the reaction are contained in the aqueous layer. Virtually eliminated. The number of washings can be changed according to need.
  • the temperature at the time of washing is not particularly limited, but is preferably 0 ° C. to 70 ° C., more preferably 10 ° C. to 60 ° C.
  • the temperature at which the aqueous phase and the organic phase are separated is also not particularly limited, but is preferably 0 ° C. to 70 ° C., and more preferably 10 ° C. to 60 ° C. from the viewpoint of shortening the liquid separation time.
  • the application property and storage stability of the composition may be improved.
  • the reaction solution after washing can be passed through to the composition according to the present invention as it is, but if necessary, the concentration can be changed by removing the solvent and residual by-products such as alcohol and water by concentration. Further, the solvent can be replaced with another solvent. When carrying out the concentration, it can be carried out under normal pressure (atmospheric pressure) or reduced pressure, and the degree of concentration can be arbitrarily changed by controlling the amount of distillation.
  • the temperature at the time of concentration is generally 30 to 150 ° C., preferably 40 to 100 ° C.
  • the solvent can be replaced by adding a desired solvent at appropriate times and further concentrating so as to obtain a target solvent composition.
  • the polysiloxane (Ia) used for the siloxane resin composition of the present invention can be produced by the above method.
  • the second polysiloxane is: (Ib) A polysiloxane obtained by hydrolyzing and condensing a silane compound (ib) selected from the group consisting of trialkoxysilane and tetraalkoxysilane in the presence of an acidic catalyst or a basic catalyst,
  • the latter film is a polysiloxane that is soluble in an aqueous 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide solution and has a dissolution rate of 150 ⁇ / second or more, preferably 500 ⁇ / second or more.
  • the polysiloxane (Ib) is produced by hydrolyzing and condensing a silane compound (ib) selected from the group consisting of trialkoxysilane and tetraalkoxysilane in the presence of an acidic or basic catalyst.
  • the same method as the production method of polysiloxane (Ia) can be used.
  • the reaction catalyst an acidic catalyst can be used in addition to the basic catalyst.
  • conditions such as the amount of reaction solvent, particularly the amount of water added, the reaction time, and the reaction temperature are appropriately prepared.
  • the silane compound (ib) may be the same as or different from the silane compound (ia) used as a raw material for the polysiloxane (Ia).
  • thermal sag tends to be reduced.
  • the compounding ratio of tetraalkoxysilane as the raw material for the second polysiloxane (Ib) is preferably low. . This is because precipitation of the silane compound occurs or sensitivity of the formed film is reduced when the compounding ratio of the tetraalkoxysilane is high as a whole. For this reason, the compounding ratio of tetraalkoxysilane is 1 to 40 mol% with respect to the total number of moles of silane compounds (ia) and (ib), which are raw materials of polysiloxanes (Ia) and (Ib). Preferably, it is 1 to 20 mol%.
  • an acidic catalyst can be used as a catalyst for the production of polysiloxane (Ib).
  • the acidic catalyst examples include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, acetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, polyvalent carboxylic acid, and anhydrides thereof.
  • the addition amount of the catalyst is preferably 0.0001 to 10 mol times with respect to the mixture of silane compounds, although it depends on the strength of the acid.
  • the reaction solution may be neutralized after completion of the reaction in the same manner as when a basic catalyst is used.
  • a basic compound is used as a neutralizing agent.
  • Examples of basic compounds used for neutralization include organic compounds such as triethylamine, tripropylamine, tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, triheptylamine, trioctylamine, diethylamine, triethanolamine, or diethanolamine.
  • Examples include bases, inorganic bases such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, and quaternary ammonium salts such as tetrabutylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and tetramethylammonium hydroxide.
  • An anion exchange resin can also be used.
  • the amount of the neutralizing agent may be the same as that when a basic catalyst is used. Although it is appropriately selected according to the pH of the reaction solution after the reaction, it is preferably 0.5 to 1.5 mol times, more preferably 1 to 1.1 mol times with respect to the acidic catalyst.
  • the polysiloxane (Ib) used in the siloxane resin composition of the present invention can be produced.
  • the dissolution rate of the polysiloxane (Ib) in the 2.38% TMAH aqueous solution needs to be 150 kg / second or more, and preferably 500 kg / second or more as described later.
  • the dissolution rate of the polysiloxane (Ib) in the 2.38% TMAH aqueous solution is less than 150 kg / sec
  • the dissolution rate of the mixture of the polysiloxane (Ia) and (Ib) in the 2.38% TMAH aqueous solution is 50 to 3
  • the content of the polysiloxane (Ia) is small, it is difficult to prevent thermal sag of the pattern. become.
  • the polysiloxane mixture (I) used in the present invention comprises the above polysiloxane (Ia) and polysiloxane (Ib). These blending ratios are not particularly limited, but the weight ratio of polysiloxane (Ia) / polysiloxane (Ib) contained in the polysiloxane mixture (I) is preferably 1/99 to 80/20, and 20/80 More preferably, it is ⁇ 50 / 50.
  • composition according to the present invention it is not essential to use a basic catalyst that is considered to be effective in improving thermal sag prevention and to use tetraalkoxysilane as a raw material in the production of polysiloxane (Ib).
  • a basic catalyst that is considered to be effective in improving thermal sag prevention and to use tetraalkoxysilane as a raw material in the production of polysiloxane (Ib).
  • the effects of the present invention can be obtained, and it may be preferable from the viewpoint of residue and sensitivity.
  • the effects of the present invention can be achieved without using tetraalkoxysilane as the raw material for polysiloxane (Ib).
  • the weight average molecular weight (Mw) of the polysiloxane mixture (I) is preferably 5,000 or less, and more preferably 1,000 to 4,000. If the weight average molecular weight is less than 1,000, the effect of preventing thermal sag is small. On the other hand, if it exceeds 5,000, sufficient resolution cannot be obtained due to undissolved residue during development, and the sensitivity is also lowered.
  • the weight average molecular weight means that measured by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard.
  • the dissolution rate of polysiloxane (Ia) in 5% TMAH aqueous solution is 3,000 kg / sec or less and the dissolution rate of polysiloxane (Ib) in 2.38% TMAH aqueous solution is 150 kg / sec or more, it remains undissolved and sensitivity decreases.
  • the polysiloxane mixture (I) can be dissolved in 2.38% TMAH aqueous solution. The speed can also be set as appropriate.
  • the dissolution rate of the polysiloxane mixture (I) can be adjusted by changing the mixing ratio of the polysiloxanes (Ia) and (Ib), and varies depending on the type and amount of the photosensitive agent contained in the negative photosensitive siloxane composition. For example, when the film thickness is 0.1 to 10 ⁇ m (1,000 to 100,000 mm), the dissolution rate in the 2.38% TMAH aqueous solution is preferably 50 to 3,000 mm / sec.
  • polysiloxanes (Ia) and (Ib) each have a specific dissolution rate in a TMAH aqueous solution.
  • the dissolution rate of the polysiloxane in the TMAH aqueous solution is measured as follows. Polysiloxane is diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter referred to as PGMEA) to 35% by weight and dissolved with stirring with a stirrer at room temperature for 1 hour. In a clean room with a temperature of 23.0 ⁇ 0.5 ° C.
  • PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
  • the prepared polysiloxane solution is pipetted onto a 4 inch, 525 ⁇ m thick silicon wafer and the center of a 1 cc silicon wafer. And then spin-coated to a thickness of 2 ⁇ 0.1 ⁇ m, and then heated on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds to remove the solvent.
  • the film thickness of the coating film is measured with a spectroscopic ellipsometer (manufactured by JA Woollam).
  • the silicon wafer having this film was gently immersed in a 6-inch diameter glass petri dish containing 100 ml of a TMAH aqueous solution having a predetermined concentration adjusted to 23.0 ⁇ 0.1 ° C., and then left to stand. The time until the film disappeared was measured. The dissolution rate is determined by dividing by the time until the film in the portion 10 mm inside from the edge of the wafer disappears. If the dissolution rate is extremely slow, the wafer is immersed in a TMAH aqueous solution for a certain period of time and then heated on a hot plate at 200 ° C. for 5 minutes to remove moisture taken into the film during the dissolution rate measurement. Thickness is measured, and the dissolution rate is calculated by dividing the amount of change in film thickness before and after immersion by the immersion time. The above measurement method is performed 5 times, and the average of the obtained values is taken as the dissolution rate of polysiloxane.
  • the negative photosensitive polysiloxane composition according to the present invention comprises a curing aid.
  • the curing aid includes a curing aid that generates an acid or a base by radiation and a curing aid that generates an acid or a base by heat.
  • the curing aid can improve the resolution by strengthening the shape of the pattern or increasing the contrast of development.
  • Curing aids used in the present invention include photoacid generators that release an acid that is an active substance that decomposes when irradiated with radiation to photocure the composition, photobase generators that release bases, and heat. Examples thereof include a thermal acid generator that releases an acid, which is an active substance that decomposes and thermally cures the composition, and a thermal base generator that releases a base.
  • the radiation include visible light, ultraviolet rays, infrared rays, X-rays, electron beams, ⁇ rays, and ⁇ rays.
  • the amount of curing aid added varies depending on the type of active substance generated by the decomposition of the curing aid, the amount generated, and the required sensitivity and dissolution contrast between the exposed and unexposed areas.
  • the amount is preferably 0.001 to 10 parts by weight, more preferably 0.01 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight. If the addition amount is less than 0.001 part by weight, the dissolution contrast between the exposed part and the unexposed part is too low, and the additive effect may not be obtained. On the other hand, if the addition amount of the curing aid is more than 10 parts by weight, cracks may occur in the formed coating, or coloring due to decomposition of the curing aid may become prominent, resulting in a decrease in the colorless transparency of the coating.
  • thermal decomposition may cause deterioration of the electrical insulation of the cured product or outgassing, which may cause a problem in the subsequent process.
  • the resistance of the coating to a photoresist stripping solution containing monoethanolamine or the like as a main ingredient may be reduced.
  • photoacid generator examples include diazomethane compounds, diphenyliodonium salts, triphenylsulfonium salts, sulfonium salts, ammonium salts, phosphonium salts, sulfonimide compounds, and the like.
  • the structure of these photoacid generators can be represented by general formula (A).
  • R + represents an organic ion selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, an acyl group, and an alkoxyl group modified with hydrogen, a carbon atom or other hetero atom, such as diphenyliodonium ion, triphenyl Represents a sulfonium ion.
  • X ⁇ is preferably any counter ion represented by the following general formula.
  • R a is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms substituted with a substituent selected from fluorine, a nitro group, and a cyano group
  • R b is hydrogen or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms
  • p is a number from 0 to 6
  • q is a number from 0 to 4.
  • Specific counter ions include BF 4 ⁇ , (C 6 F 5 ) 4 B ⁇ , ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 B ⁇ , PF 6 ⁇ , (CF 3 CF 2 ) 3 PF 3 ⁇ , SbF 6 ⁇ , (C 6 F 5 ) 4 Ga ⁇ , ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 Ga ⁇ , SCN ⁇ , (CF 3 SO 2 ) 3 C ⁇ , (CF 3 SO 2 ) 2 Selected from the group consisting of N ⁇ , formate ion, acetate ion, trifluoromethanesulfonic acid, nonafluorobutanesulfonic acid, methanesulfonic acid, butanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and sulfonic acid ion Is mentioned.
  • those that generate sulfonic acids are particularly preferable.
  • triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonic acid triphenylsulfonium camphorsulfonic acid
  • thermal acid generator examples include various aliphatic sulfonic acids and salts thereof, various aliphatic carboxylic acids and salts thereof such as citric acid, acetic acid, and maleic acid, and various aromatic carboxylic acids such as benzoic acid and phthalic acid.
  • thermal acid generators used in the present invention a salt composed of an organic acid and an organic base is preferable, and a salt composed of a sulfonic acid and an organic base is more preferable.
  • Preferred thermal acid generators containing sulfonic acid include p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-dodecylbenzenesulfonic acid, 1,4-naphthalenedisulfonic acid, methanesulfonic acid, and the like. These acid generators can be used alone or in combination.
  • photobase generator examples include polysubstituted amide compounds having an amide group, lactams, imide compounds, and those containing the structure.
  • thermal base generator examples include N- (2-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole, N- (3-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole, N- (4-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole, N- (5 -Methyl-2-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole, imidazole derivatives such as N- (4-chloro-2-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, third Secondary amines, quaternary ammonium salts, and mixtures thereof.
  • These base generators can be used alone or as a mixture, like the acid generator.
  • the negative photosensitive siloxane composition according to the present invention comprises a solvent.
  • the solvent is not particularly limited as long as it can uniformly dissolve or disperse the polysiloxane mixture (I), the curing aid, and the additive added as necessary.
  • Examples of the solvent that can be used in the present invention include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, Diethylene glycol dialkyl ethers such as diethylene glycol dipropyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, ethylene glycol alkyl ether acetates such as methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monoethyl ether acetate, Propylene glycol alkyl ether acetates such as propylene glycol monopropyl ether acetate, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ketones such as methyl
  • propylene glycol alkyl ether acetates and esters from the viewpoints of easy availability, easy handling, and polymer solubility.
  • These solvents are used singly or in combination of two or more, and the amount used varies depending on the coating method and the requirements of the film thickness after coating.
  • the solvent content of the negative photosensitive siloxane composition can be arbitrarily adjusted according to the method of applying the composition. For example, when the composition is applied by spray coating, the proportion of the solvent in the negative photosensitive siloxane composition can be 90% by weight or more. In the slit coating used for coating a large substrate, it is usually 60% by weight or more, preferably 70% by weight or more. The characteristics of the negative photosensitive siloxane composition of the present invention do not vary greatly depending on the amount of the solvent.
  • the negative photosensitive siloxane composition according to the present invention may contain other additives as required.
  • additives include a developer dissolution accelerator, a scum remover, an adhesion enhancer, a polymerization inhibitor, an antifoaming agent, a surfactant, and a sensitizer.
  • the developer dissolution accelerator or scum remover adjusts the solubility of the coating film to be formed in the developer, and has a function of preventing scum from remaining on the substrate after development.
  • crown ether can be used.
  • a crown ether having the simplest structure is represented by the general formula (—CH 2 —CH 2 —O—) n . Of these, those in which n is 4 to 7 are preferred in the present invention. Crown ethers are sometimes called x-crown-y-ethers, where x is the total number of atoms constituting the ring and y is the number of oxygen atoms contained therein.
  • Specific examples of more preferred crown ethers include 21-crown-7 ether, 18-crown-6-ether, 15-crown-5-ether, 12-crown-4-ether, dibenzo-21-crown-7-ether, Dibenzo-18-crown-6-ether, dibenzo-15-crown-5-ether, dibenzo-12-crown-4-ether, dicyclohexyl-21-crown-7-ether, dicyclohexyl-18-crown-6-ether, Dicyclohexyl-15-crown-5-ether, and dicyclohexyl-12-crown-4-ether.
  • the amount added is preferably 0.05 to 15 parts by weight, more preferably 0.1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polysiloxane mixture (I).
  • the adhesion enhancer has an effect of preventing a pattern from being peeled off by stress applied after firing when a cured film is formed using the negative photosensitive siloxane composition according to the present invention.
  • imidazoles and silane coupling agents are preferable.
  • imidazoles 2-hydroxybenzimidazole, 2-hydroxyethylbenzimidazole, benzimidazole, 2-hydroxyimidazole, imidazole, 2-mercaptoimidazole, 2 -Aminoimidazole is preferred, and 2-hydroxybenzimidazole, benzimidazole, 2-hydroxyimidazole, and imidazole are particularly preferably used.
  • silane coupling agents are preferably used, and examples include epoxy silane coupling agents, amino silane coupling agents, mercapto silane coupling agents, and the like.
  • the addition amount is preferably 0.05 to 15 parts
  • a silane coupling agent a silane compound having an acid group, a siloxane compound, or the like can be used.
  • the acid group include a carboxyl group, an acid anhydride group, and a phenolic hydroxyl group.
  • a monobasic acid group such as a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group is contained, it is preferable that a single silicon-containing compound has a plurality of acid groups.
  • silane coupling agents include the following general formula (B): X n Si (OR 3 ) 4-n (B) Or a polymer having the same as a polymerization unit. At this time, a plurality of polymer units having different X or R 3 can be used in combination.
  • R 3 includes a hydrocarbon group, for example, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group.
  • a hydrocarbon group for example, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group.
  • R 3 includes a hydrocarbon group, for example, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group.
  • X includes those having acid groups such as thiol, phosphonium, borate, carboxyl, phenol, peroxide, nitro, cyano, sulfo, and alcohol groups, and those acid groups represented by acetyl, aryl, amyl, benzyl, methoxymethyl, Examples thereof include those protected with mesyl, tolyl, trimethoxysilyl, triethoxysilyl, triisopropylsilyl, or a trityl group, and acid anhydride groups.
  • a compound represented by the following general formula (B-1) (X-12-967C (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)) and a corresponding structure having a silicon-containing polymer such as silicone.
  • the polymer contained in the terminal or side chain of is preferred.
  • a compound in which an acid group such as thiol, phosphonium, borate, carboxyl, phenol, peroxide, nitro, cyano, or sulfo group is added to the terminal portion of dimethyl silicone is also preferable.
  • Examples of such a compound include compounds represented by the following general formulas (B-2) and (B-3) (X-22-2290AS and X-22-1821 (both trade names, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)).
  • the silane coupling agent contains a silicone structure
  • the compatibility with the polysiloxane contained in the composition will be poor, the solubility in the developer will not be improved, and reactive groups will remain in the film.
  • the weight average molecular weight of a silicon containing compound is 5000 or less, and it is more preferable that it is 4,000 or less.
  • the polymer corresponding to (B-1) is preferably a relatively small polymer having a weight average molecular weight of 1,000 or less, but in the case of a polymer containing a silicone structure in other repeating units, The weight average molecular weight is preferably 1,000 or more. Further, when a silane compound having an acid group, a siloxane compound or the like is used as a silane coupling agent, the addition amount is preferably 0.01 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polysiloxane mixture (I). .
  • nitrone derivatives and nitroxide radical derivatives such as hydroquinone derivatives such as hydroquinone, methylhydroquinone and butylhydroquinone can be added. These can be used singly or in combination.
  • the addition amount is preferably 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polysiloxane mixture (I).
  • an alcohol C 1 ⁇ 18
  • higher fatty acids such as oleic acid and stearic acid
  • higher fatty acid esters such as glycerol monolaurate
  • PEG polyethylene glycol
  • PPG polypropylene glycol
  • dimethyl silicone oils dimethyl silicone oils
  • alkyl-modified silicone oils silicone compounds such as fluorosilicone oils, and organosiloxane surfactants described in detail below.
  • the amount of addition is preferably 0.1 to 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the polysiloxane mixture (I).
  • the negative photosensitive siloxane composition of the present invention may contain a surfactant as necessary.
  • the surfactant is added for the purpose of improving coating properties, developability and the like.
  • examples of the surfactant that can be used in the present invention include nonionic surfactants, anionic surfactants, and amphoteric surfactants.
  • nonionic surfactant examples include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene oleyl ether and polyoxyethylene cetyl ether, and polyoxyethylene fatty acids.
  • Acetylene glycol derivatives such as diesters, polyoxy fatty acid monoesters, polyoxyethylene polyoxypropylene block polymers, acetylene alcohol, acetylene glycol, polyethoxylates of acetylene alcohol, polyethoxylates of acetylene glycol, fluorine-containing surfactants such as Fluorado (Trade name, manufactured by Sumitomo 3M Limited), Megafuck (trade name, manufactured by DIC Corporation), Sulfron (trade name, Asahi Glass Co., Ltd.) Company Ltd.), or organosiloxane surfactants such as KP341 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
  • Fluorado Trade name, manufactured by Sumitomo 3M Limited
  • Megafuck trade name, manufactured by DIC Corporation
  • Sulfron trade name, Asahi Glass Co., Ltd.
  • organosiloxane surfactants such as KP341 (trade name, manufactured
  • acetylene glycol examples include 3-methyl-1-butyn-3-ol, 3-methyl-1-pentyn-3-ol, 3,6-dimethyl-4-octyne-3,6-diol, 2,4, 7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol, 3,5-dimethyl-1-hexyne-3-ol, 2,5-dimethyl-3-hexyne-2,5-diol, 2,5 -Dimethyl-2,5-hexanediol and the like.
  • Anionic surfactants include alkyl diphenyl ether disulfonic acid ammonium salt or organic amine salt, alkyl diphenyl ether sulfonic acid ammonium salt or organic amine salt, alkylbenzene sulfonic acid ammonium salt or organic amine salt, polyoxyethylene alkyl ether sulfate. And ammonium salts and organic amine salts of alkyl sulfates.
  • amphoteric surfactants include 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolium betaine, lauric acid amidopropyl hydroxysulfone betaine, and the like.
  • surfactants can be used alone or in admixture of two or more, and the blending amount thereof is usually 50 to 2,000 ppm, preferably 100 to 2,000, based on the negative photosensitive siloxane composition of the present invention. 1,000 ppm.
  • a sensitizer can be added to the negative photosensitive siloxane composition of the present invention as necessary.
  • Sensitizers preferably used in the negative photosensitive siloxane composition of the present invention include coumarins, ketocoumarins and their derivatives, thiopyrylium salts, acetophenones, etc., specifically p-bis (o-methylstyryl) benzene.
  • the amount added is preferably 0.05 to 15 parts by weight, more preferably 0.1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polysiloxane mixture (I).
  • each R 31 independently represents a substituent selected from the group consisting of an alkyl group, an aralkyl group, an allyl group, a hydroxyalkyl group, an alkoxyalkyl group, a glycidyl group, and a halogenated alkyl group
  • Each of R 32 independently represents a substituent selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a nitro group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, an amino group, and a carboalkoxy group
  • k is an integer independently selected from 0, 1 to 4.
  • Such a sensitizer having an anthracene skeleton is also disclosed in Patent Document 5 or 6 or the like.
  • the addition amount is preferably 0.01 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polysiloxane mixture (I).
  • a stabilizer can be added to the negative photosensitive siloxane composition according to the present invention as necessary.
  • the stabilizer can be arbitrarily selected from those generally used, but in the composition according to the present invention, an aromatic amine is preferable because of its high stabilizing effect.
  • aromatic amines pyridine derivatives are preferred, and those having relatively bulky substituents at the 2-position and the 6-position are particularly preferred. Specific examples include the following.
  • a method for forming a cured film according to the present invention comprises applying the above-described negative polysiloxane photosensitive composition to the surface of a substrate and curing it by heating.
  • the method for forming the cured film will be described in the order of steps as follows.
  • the negative photosensitive polysiloxane composition described above is applied to a substrate.
  • Formation of the coating film of the photosensitive polysiloxane composition in this invention can be performed by the arbitrary methods conventionally known as a coating method of the photosensitive composition. Specifically, it can be arbitrarily selected from dip coating, roll coating, bar coating, brush coating, spray coating, doctor coating, flow coating, spin coating, slit coating, and the like.
  • coats a composition suitable base materials, such as a silicon substrate, a glass substrate, and a resin film, can be used. Various semiconductor elements etc. may be formed in these base materials as needed.
  • the substrate is a film, gravure coating can also be used. If desired, a drying step can be separately provided after the coating. Further, if necessary, the coating process can be repeated once or twice or more to obtain a desired coating film thickness.
  • Pre-bake process After forming a coating film by applying a negative photosensitive siloxane composition, the coating film is dried and the residual solvent in the coating film is reduced.
  • Pre-baking preheating treatment
  • the pre-baking step is generally carried out at a temperature of 50 to 150 ° C., preferably 90 to 120 ° C., for 10 to 300 seconds when using a hot plate, preferably 30 to 120 seconds, and for 1 to 30 minutes when using a clean oven. be able to.
  • the coating film surface is irradiated with light.
  • the light source used for the light irradiation any one conventionally used in the pattern forming method can be used. Examples of such light sources include high pressure mercury lamps, low pressure mercury lamps, metal halide, xenon lamps, laser diodes, LEDs, and the like.
  • irradiation light ultraviolet rays such as g-line, h-line and i-line are usually used. Except for ultrafine processing such as semiconductors, light of 360 to 430 nm (high pressure mercury lamp) is generally used for patterning of several ⁇ m to several tens of ⁇ m.
  • the energy of the irradiation light is generally 10 to 2000 mJ / cm 2 , preferably 20 to 1000 mJ / cm 2 , although it depends on the light source and the film thickness of the coating film. If the irradiation light energy is lower than 10 mJ / cm 2 , sufficient resolution may not be obtained. Conversely, if the irradiation light energy is higher than 2000 mJ / cm 2 , overexposure may occur and halation may occur.
  • a general photomask can be used to irradiate light in a pattern. Such a photomask can be arbitrarily selected from known ones.
  • the environment at the time of irradiation is not particularly limited, but generally an ambient atmosphere (in the air) or a nitrogen atmosphere may be used.
  • an ambient atmosphere in the air
  • a nitrogen atmosphere may be used.
  • the pattern film includes the case where a film is formed on the entire surface of the substrate.
  • post-exposure baking can be performed as necessary in order to promote the interpolymer reaction in the film by the reaction initiator generated at the exposure site. This heat treatment is not performed in order to completely cure the coating film, but is performed so that only a desired pattern remains on the substrate after development and other portions can be removed by development. is there.
  • the heating temperature should not be excessively high because it is not desirable for the acid in the exposed areas generated by light irradiation to diffuse to the unexposed areas.
  • the range of the heating temperature after exposure is preferably 40 ° C. to 150 ° C., more preferably 60 ° C. to 120 ° C.
  • Stepwise heating can be applied as needed to control the cure rate of the composition.
  • the atmosphere during heating is not particularly limited, but can be selected from an inert gas such as nitrogen, a vacuum, a reduced pressure, and an oxygen gas for the purpose of controlling the curing rate of the composition. .
  • the heating time is preferably a certain value or more in order to maintain higher uniformity of temperature history in the wafer surface, and is preferably not excessively long in order to suppress the diffusion of the generated acid. From such a viewpoint, the heating time is preferably 20 seconds to 500 seconds, and more preferably 40 seconds to 300 seconds.
  • the coating film is developed.
  • a developing solution used in the development any developing solution that has been conventionally used for developing a known photosensitive siloxane composition can be used.
  • a TMAH aqueous solution is used to specify the dissolution rate of polysiloxane, but the developer used for forming a cured film is not limited thereto.
  • Preferred developers include tetraalkylammonium hydroxide, choline, alkali metal hydroxide, alkali metal metasilicate (hydrate), alkali metal phosphate (hydrate), ammonia, alkylamine, alkanolamine, complex
  • Examples include an alkaline developer that is an aqueous solution of an alkaline compound such as a cyclic amine.
  • a particularly preferred alkaline developer is an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution.
  • These alkaline developers may further contain a water-soluble organic solvent such as methanol and ethanol, or a surfactant, if necessary.
  • the developing method can be arbitrarily selected from conventionally known methods. Specific examples include immersion (dip) in a developer, paddle, shower, slit, cap coat, and spray. A pattern can be obtained by this development. After development with a developer, washing is preferably performed.
  • the obtained pattern film is cured by heating.
  • the heating apparatus used for the heating process the same apparatus as used for the post-exposure heating described above can be used.
  • the heating temperature in this heating step is not particularly limited as long as the coating film can be cured, and is usually 150 to 400 ° C., preferably 200 to 350 ° C. Below 150 ° C., unreacted silanol groups may remain. If silanol groups remain, the cured film may not exhibit sufficient chemical resistance or the dielectric constant of the cured film may increase. From such a viewpoint, the heating temperature is preferably 150 ° C. or higher.
  • the heating time is not particularly limited, and is generally 10 minutes to 24 hours, preferably 30 minutes to 3 hours. The heating time is a time after the temperature of the pattern film reaches a desired heating temperature. Usually, it takes about several minutes to several hours for the pattern film to reach a desired temperature from the temperature before heating.
  • the cured film thus obtained can achieve excellent heat resistance, transparency, relative dielectric constant, and the like.
  • the heat resistance is 400 ° C. or higher
  • the light transmittance of the effect film is 95% or higher
  • the relative dielectric constant is 4 or lower, preferably 3.3 or lower.
  • it has light transmittance and relative dielectric constant characteristics that are not found in acrylic materials that have been used in the past, such as flat panel display (FPD) and other flattening films of various elements as described above, low-temperature polysilicon It can be suitably used in various fields as an interlayer insulating film for use, a buffer coat film for IC chips, a transparent protective film, and the like.
  • a spin coater MS-A100 type (trade name, manufactured by Mikasa Co., Ltd.) was used for coating the composition, and the thickness of the formed film was a film thickness meter VM-1200 type (trade name, manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.). ).
  • the mixed solution was added dropwise to the reaction solvent using a dropping funnel at 10 ° C., stirred for 2 hours while maintaining at 10 ° C., and neutralized by adding 10% HCl aqueous solution.
  • 200 ml of toluene and 300 ml of water were added and shaken, and then separated into two layers.
  • the solvent was removed by concentrating the obtained organic layer under reduced pressure, and PGMEA was added to the concentrate to adjust the solid concentration to 40% by weight to prepare a solution containing polysiloxane Ia-1.
  • the obtained polysiloxane Ia-1 had an average weight molecular weight (polystyrene conversion) of 2,180.
  • the obtained polysiloxane solution was applied to a silicon wafer, and the dissolution rate in a 5% TMAH aqueous solution was measured under the above-mentioned conditions.
  • Example 1 negative photosensitive siloxane composition
  • the polysiloxane mixture was adjusted to a 35 wt% PGMEA solution.
  • the dissolution rate of this polysiloxane mixture in a 2.38% TMAH aqueous solution after pre-baking was measured, it was 105 kg / sec.
  • a photoacid generator A1 (acid releasing type) composed of triphenylsulfonium cation and sulfonate anion and capable of functioning by irradiation with g-line or i-line is added to polysiloxane.
  • KF-53 trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • a surfactant was added in an amount of 0.3% by weight based on the polysiloxane to obtain a negative photosensitive siloxane composition.
  • This photosensitive siloxane composition was applied on a silicon wafer by spin coating, and after application, pre-baked on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds to adjust the film thickness to 2 ⁇ m.
  • the film was allowed to stand for development for 60 seconds with a 38% TMAH aqueous solution and rinsed with pure water for 30 seconds.
  • the 10 ⁇ m line and space (L / S) pattern and the contact hole (C / H) pattern were left without any residue.
  • baking and curing were performed at 250 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a 10 ⁇ m pattern was retained.
  • the dielectric constant was measured by a mercury probe method using Solid State Measurements 495.
  • the relative dielectric constant was calculated from the saturation capacitance obtained by performing CV measurement at a measurement frequency of 100 KHz using a mercury probe type capacitance measuring device 495 (manufactured by Solid State Instrument).
  • the measurement sample was prepared by applying the photosensitive siloxane composition on a silicon wafer by spin coating, pre-baking on a hot plate at 100 ° C.
  • Example 2 negative photosensitive siloxane composition
  • the dissolution rate of the siloxane mixture was evaluated.
  • a negative photosensitive siloxane composition was prepared in the same manner as in Example 1. When this composition was applied to a substrate in the same manner as in Example 1 and exposed to 220 mJ / cm 2 to form a pattern, the 8 ⁇ m line-and-space pattern and the contact hole pattern could be left without any residue. confirmed. After pattern formation, baking and curing were performed at 250 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a cylindrical 8 ⁇ m pattern was retained.
  • Example 3 negative photosensitive siloxane composition
  • the dissolution rate of the siloxane mixture was evaluated.
  • a negative photosensitive siloxane composition was prepared in the same manner as in Example 1. This composition was applied to a substrate in the same manner as in Example 1 and exposed to 65 mJ / cm 2 to form a pattern. When a pattern of 3 and 10 ⁇ m line and space pattern and a contact hole pattern of 3 ⁇ m, 5 ⁇ m, and 10 ⁇ m was formed. In all cases, it was confirmed that there was no residue. After pattern formation, baking and curing were performed at 250 ° C., and the appearance of each pattern was observed with an optical microscope. FIG. 1 shows an optical micrograph of the contact hole. As is clear from FIG. 1, the contact hole patterns of any size were held in a good shape.
  • Example 4 negative photosensitive siloxane composition
  • the dissolution rate of the siloxane mixture was evaluated.
  • a negative photosensitive siloxane composition was prepared in the same manner as in Example 1. When this composition was applied to a substrate in the same manner as in Example 1 and exposed to 160 mJ / cm 2 to form a pattern, it was found that the 6 ⁇ m line and space pattern and the contact hole pattern were left without any residue. confirmed. After pattern formation, baking and curing were performed at 250 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a 6 ⁇ m pattern was well maintained.
  • Example 5 negative photosensitive siloxane composition
  • the dissolution rate of the siloxane mixture was evaluated.
  • a negative photosensitive siloxane composition was prepared in the same manner as in Example 1. When this composition was applied to the substrate in the same manner as in Example 1 and exposed to 160 mJ / cm 2 to form a pattern, it was confirmed that the 6 ⁇ m line and space pattern and the contact hole pattern were left without any residue. It was done. After pattern formation, baking and curing were performed at 250 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a 6 ⁇ m pattern was well maintained.
  • Example 6 negative photosensitive siloxane composition
  • the dissolution rate of the siloxane mixture was evaluated.
  • a negative photosensitive siloxane composition was prepared in the same manner as in Example 1. When this composition was applied to the substrate in the same manner as in Example 1 and exposed to 105 mJ / cm 2 to form a pattern, it was confirmed that the 6 ⁇ m line and space pattern and the contact hole pattern were left without any residue. It was done. After pattern formation, baking and curing were performed at 250 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a good shape was maintained with rounded corners, and a 6 ⁇ m pattern was maintained.
  • Example 7 negative photosensitive siloxane composition
  • the dissolution rate of the siloxane mixture was evaluated.
  • a negative photosensitive siloxane composition was prepared in the same manner as in Example 1. When this composition was applied to a substrate in the same manner as in Example 1 and exposed to 105 mJ / cm 2 to form a pattern, it was found that the 6 ⁇ m line and space pattern and the contact hole pattern were left without any residue. confirmed. After pattern formation, baking and curing were performed at 250 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a good shape was maintained with rounded corners, and a 6 ⁇ m pattern was maintained.
  • Example 8 negative photosensitive siloxane composition
  • the dissolution rate of the siloxane mixture was evaluated.
  • a negative photosensitive siloxane composition was prepared in the same manner as in Example 1. When this composition was applied to the substrate in the same manner as in Example 1 and exposed to 110 mJ / cm 2 to form a pattern, it was found that the 6 ⁇ m line and space pattern and the contact hole pattern were left without any residue. confirmed. After pattern formation, baking and curing were performed at 250 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a good shape was maintained with rounded corners, and a 6 ⁇ m pattern was maintained.
  • Example 9 negative photosensitive siloxane composition
  • the dissolution rate of the siloxane mixture was evaluated.
  • NCB-101 (B1, base releasing type) manufactured by Midori Chemical Co., Ltd. as a photobase generator and Anthracure UVS-1331 (as a sensitizer) based on the total weight of the polysiloxane.
  • Negative photosensitive siloxane composition with 0.01% by weight of trade name, manufactured by Kawasaki Kasei Kogyo Co., Ltd. and 0.3% by weight of KF-53 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as a surfactant.
  • KF-53 trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • Example 10 negative photosensitive siloxane composition
  • the dissolution rate of the siloxane mixture was evaluated.
  • a negative photosensitive siloxane composition was prepared in the same manner as in Example 1.
  • a 0.5 ⁇ m film was formed from this composition in the same manner as in Example 1, and was exposed to 109 mJ / cm 2 to form a pattern.
  • the 4 ⁇ m line and space pattern and the contact hole pattern were free of residues and the like. It was confirmed that it was missing.
  • baking and curing were performed at 250 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a pattern of 4 ⁇ m was well maintained.
  • Example 11 negative photosensitive siloxane composition
  • the dissolution rate of the siloxane mixture was evaluated.
  • a negative photosensitive siloxane composition was prepared in the same manner as in Example 1.
  • a 0.2 ⁇ m film was formed on this composition in the same manner as in Example 1 and exposed to 60 mJ / cm 2 to form a pattern, a 3 ⁇ m line-and-space pattern and contact hole) pattern was a residue, etc. It was confirmed that it was missing.
  • baking and curing were performed at 250 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a 3 ⁇ m pattern was well maintained.
  • Example 12 negative photosensitive siloxane composition
  • the dissolution rate of the siloxane mixture was evaluated.
  • a negative photosensitive siloxane composition was prepared in the same manner as in Example 1.
  • a 5 ⁇ m film was formed by the same method as in Example 1 except that the curing temperature was changed to 110 ° C., and a pattern was formed by exposure at 165 mJ / cm 2. It was confirmed that the space pattern and contact hole pattern were missing without residue.
  • baking and curing were performed at 250 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a pattern of 5 ⁇ m was well maintained.
  • a photoacid generator (A2, acid-releasing type) that can function by irradiation with g-line or i-line and having a cation part of a sulfonium salt and an anion part of borate is 2.0% with respect to polysiloxane. Weight percent was added. Further, KF-53 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as a surfactant was added in an amount of 0.3% by weight based on the polysiloxane to obtain a negative photosensitive siloxane composition.
  • A2 acid-releasing type
  • This photosensitive siloxane composition was applied onto a silicon wafer by spin coating, and after application, pre-baked on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds to adjust the film thickness to 1.5 ⁇ m. 1.
  • the film was allowed to stand for development for 60 seconds with a 38% TMAH aqueous solution and rinsed with pure water for 30 seconds.
  • This photosensitive siloxane composition was applied onto a silicon wafer by spin coating, and after application, pre-baked on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds to adjust the film thickness to 1.0 ⁇ m. 1.
  • the film was allowed to stand for development for 60 seconds with a 38% TMAH aqueous solution and rinsed with pure water for 30 seconds.
  • composition was applied onto a substrate, cured at 100 ° C. to form a 1.0 ⁇ m film, and exposed to 50 mJ / cm 2 to form a pattern. A 3 ⁇ m line and space pattern and a contact hole pattern were formed. It was confirmed that was removed without residue. After pattern formation, baking and curing were performed at 350 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a 3 ⁇ m pattern was well maintained.
  • Example 16 negative photosensitive siloxane composition
  • the polysiloxane mixture was adjusted to a 40% PGMEA solution.
  • the dissolution rate of this polysiloxane mixture in a 2.38% TMAH aqueous solution after pre-baking was measured, it was 3,000 kg / sec.
  • the same additive as in Example 13 was added to this siloxane mixture to obtain a negative photosensitive siloxane composition.
  • composition was applied onto a substrate, cured at 100 ° C. to form a 3.0 ⁇ m film, and exposed to 120 mJ / cm 2 to form a pattern. A 3 ⁇ m line and space pattern and a contact hole pattern were formed. It was confirmed that was removed without residue. After pattern formation, baking and curing were performed at 350 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a 3 ⁇ m pattern was well maintained.
  • composition was applied onto a substrate, cured at 100 ° C. to form a 1.0 ⁇ m film, and exposed to 50 mJ / cm 2 to form a pattern. A 3 ⁇ m line and space pattern and a contact hole pattern were formed. It was confirmed that was removed without residue. After pattern formation, baking and curing were performed at 350 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a 3 ⁇ m pattern was well maintained.
  • Example 18 negative photosensitive siloxane composition
  • the polysiloxane mixture was adjusted to a 20% PGMEA solution.
  • the dissolution rate of this polysiloxane mixture in a 2.38% TMAH aqueous solution after pre-baking was measured and found to be 1,220 kg / sec.
  • the same additive as in Example 13 was added to this siloxane mixture to obtain a negative photosensitive siloxane composition.
  • This composition was applied onto a substrate, cured at 100 ° C. to form a 1.0 ⁇ m film, and exposed at 35 mJ / cm 2 to form a pattern. A 10 ⁇ m line and space pattern and a contact hole pattern were formed. It was confirmed that was removed without residue. After pattern formation, baking and curing were performed at 350 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a 10 ⁇ m pattern was retained although slight thermal sag was observed. Such a composition having a relatively large thermal sag is effective when used for an insulating film covering an element or the like drawn on a substrate.
  • EL ethyl lactate
  • composition was applied onto a substrate, cured at 100 ° C. to form a 2.0 ⁇ m film, and exposed at 55 mJ / cm 2 to form a pattern.
  • a 4 ⁇ m line and space pattern and a contact hole pattern were formed. It was confirmed that was removed without residue.
  • baking and curing were performed at 200 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a pattern of 4 ⁇ m was well maintained.
  • Example 20 negative photosensitive siloxane composition
  • X-12-967C trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • silane coupling agent was added to the composition of Example 13 in an amount of 1.0% by weight based on the total weight of the polysiloxane mixture.
  • a negative photosensitive siloxane composition was obtained.
  • the composition was applied onto a substrate, cured at 100 ° C. to form a 2.0 ⁇ m film, and exposed to 30 mJ / cm 2 to form a pattern. A 5 ⁇ m line and space pattern and a contact hole pattern were formed. It was confirmed that was removed without residue. After pattern formation, baking and curing were performed at 350 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a pattern of 5 ⁇ m was well maintained. Moreover, when the sensitivity was evaluated about the formed film, it turned out that it is improving further with respect to Example 13. FIG.
  • Example 21 negative photosensitive siloxane composition
  • 2,6-di-tert-butyl-4-methylpyridine manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
  • amine-based additive was added to the total weight of the polysiloxane mixture by 0.3.
  • weight percent addition a negative photosensitive siloxane composition was obtained.
  • This composition was applied on a substrate, cured at 100 ° C. to form a 2.0 ⁇ m film, and exposed at 35 mJ / cm 2 to form a pattern. A 5 ⁇ m line and space pattern and a contact hole pattern were formed. It was confirmed that was removed without residue. After pattern formation, baking and curing were performed at 350 ° C., and when confirmed with an optical microscope, a pattern of 5 ⁇ m was well maintained. Moreover, when the storage stability at 40 ° C. was evaluated, it was found that the storage stability was further improved with respect to Example 13.
  • Example 22 For the composition of Example 13, as a photoacid generator, a photoacid generator comprising an iodonium salt in the cation portion and a borate in the anion portion, and ANTRACURE UVS-1331 (trade name, Kawasaki Kasei Kogyo Co., Ltd.) as the sensitizer. 4.0% by weight and 0.5% by weight with respect to the total weight of the polysiloxane mixture, respectively, to obtain a negative photosensitive siloxane composition.
  • a photoacid generator comprising an iodonium salt in the cation portion and a borate in the anion portion, and ANTRACURE UVS-1331 (trade name, Kawasaki Kasei Kogyo Co., Ltd.) as the sensitizer. 4.0% by weight and 0.5% by weight with respect to the total weight of the polysiloxane mixture, respectively, to obtain a negative photosensitive siloxane composition.
  • a negative photosensitive siloxane composition was prepared in the same manner as in Example 1. This composition was applied to a substrate in the same manner as in Example 1 and exposed to 20 mJ / cm 2 to form a pattern. As a result, 3 ⁇ m and 10 ⁇ m line and space patterns and 3 ⁇ m, 5 ⁇ m, and 10 ⁇ m contact hole patterns were obtained. confirmed. After the pattern formation, it was baked and cured at 250 ° C. and confirmed with an optical microscope. FIG. 2 shows an optical micrograph of the contact hole pattern. As is apparent from FIG. 2, thermal sagging occurred in Comparative Example 1, and the shape of any contact hole pattern or line and space pattern was not maintained.
  • a negative photosensitive siloxane composition was prepared in the same manner as in Example 1. This composition was applied to the substrate in the same manner as in Example 1, exposed at an exposure amount of 500 mJ / cm 2 or more, and post-exposure reheating was baked on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds, and a 2.38% TMAH aqueous solution. For 60 seconds and then rinsed with pure water for 30 seconds. As a result, the pattern could not be drawn due to insufficient sensitivity.
  • a negative photosensitive siloxane composition was prepared in the same manner as in Example 1. This composition was applied to the substrate in the same manner as in Example 1, exposed at an exposure amount of 500 mJ / cm 2 or more, and post-exposure reheating was baked on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds, and a 2.38% TMAH aqueous solution. For 60 seconds and then rinsed with pure water for 30 seconds. As a result, the pattern could not be drawn due to insufficient sensitivity.
  • a negative photosensitive siloxane composition was prepared in the same manner as in Example 1. When this composition was applied to a substrate in the same manner as in Example 1 and exposed at 155 mJ / cm 2 to form a pattern, it was confirmed that a 6 ⁇ m line and space pattern and a contact hole pattern were formed. However, a lot of scum and residue remained.
  • a negative photosensitive siloxane composition was prepared in the same manner as in Example 1. When this composition was applied to a substrate in the same manner as in Example 1 and exposed to 150 mJ / cm 2 to form a pattern, it was confirmed that a 6 ⁇ m line and space pattern and a contact hole pattern were formed. However, a lot of scum and residue remained.
  • Example 9 a negative photosensitive siloxane composition was prepared.
  • this composition was applied to a substrate in the same manner as in Example 1 and exposed at 195 mJ / cm 2 to form a pattern, it was confirmed that a 6 ⁇ m line and space pattern and a contact hole pattern were formed. However, a lot of scum and residue remained.

Landscapes

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Abstract

［課題］高解像度、高耐熱性、高透明性であり、架橋剤やシロキサン化合物の分子量を上げることなく熱硬化中に発生しやすい熱ダレが抑制された、高感度・高残膜率の特性を有する感光性シロキサン組成物を提供する。 ［解決手段］ （Ｉ）（Ｉａ）プリベーク後の膜が、５重量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が３，０００Å／秒以下であるポリシロキサン、および （Ｉｂ）、プリベーク後の膜が、２．３８重量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が１５０Å／秒以上あるポリシロキサン を含むポリシロキサン混合物、 （ＩＩ）硬化助剤、ならびに （ＩＩＩ）溶剤 を含んでなることを特徴とする、ネガ型感光性ポリシロキサン組成物。

Description

ネガ型感光性シロキサン組成物
　本発明は、ネガ型感光性シロキサン組成物に関するものである。また、本発明はそれを用いた硬化膜の製造方法、それから形成された硬化膜、およびその硬化膜を有する素子にも関するものである。
　近年、ディスプレイ、発光ダイオード、太陽電池などの光学素子において、光利用効率の向上や省エネルギーを目的としたさまざまな提案がなされている。例えば、液晶ディスプレイにおいて、透明な平坦化膜を薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴということがある）素子上に被覆形成し、この平坦化膜上に画素電極を形成させることにより、表示装置の開口率を上げる方法が知られている（特許文献１参照）。有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子ということがある）の構成も、基板上に形成した透明画素電極上に発光層を蒸着形成し、発光を基板側から取り出す方式（ボトムエミッション）から、ＴＦＴ素子上に被覆形成された平坦化膜上の透明画素電極およびその上の発光層からの発光をＴＦＴ素子とは反対側に取り出す方式（トップエミッション）にすることにより、液晶ディスプレイと同様に開口率向上させる方法が提案されている（特許文献２参照）。
　また、ディスプレイの高解像化、大型化、および高画質化のニーズが増え、また３Ｄ表示等の新たな技術の導入に伴い、配線上での信号遅延が問題になっている。画像情報の書き換え速度（フレーム周波数）の上昇により、ＴＦＴへのシグナルの入力時間は短くなっている。しかし、配線幅を拡張して配線抵抗を下げることによって応答速度を改善しようとしても、高解像化等の要求から配線幅の拡張には制限がある。このため、配線厚を大きくすることにより信号遅延の問題を解決することが提案されている（非特許文献１参照）。
　このようなＴＦＴ基板用平坦化膜の材料のひとつとして、ポリシロキサン化合物と硬化助剤を主としたネガ型感光性材料が知られている。このようなポリシロキサン化合物は、二官能の官能基を有するシラン化合物、例えばジアルキルジアルコキシシランを触媒の存在下に重合させたものである。しかし、このようなポリシロキサン化合物を用いた場合は、成膜プロセス中に脱ガスが起こることがある。ここで生じるガスは高温化で生じる有機基由来の分解物であり、有機ＥＬ素子の発光効率や寿命に対して悪影響を与えることが多いため、使用するには最適な材料とはいえない。また、発生した分解物が誘電率を高くする可能性があり、絶縁膜による寄生容量が大きくなるため、消費電力が大きくなり、結果的に液晶素子駆動信号の遅延などが起こって画質の品質に問題を与えることがある。誘電率の大きい絶縁材料でも、たとえば膜厚を大きくすることにより容量を小さくすることができるが、均一な厚膜の膜を形成することは一般的には困難であり、材料使用量も多くなり好ましくない（特許文献３参照）。
　二官能から四官能を含むシラン化合物、例えばアルコキシ基を２～４個含むシラン化合物を重合させることによって得られた、アモルファス構造のポリシロキサン化合物を含むネガ型感光性組成物は、ポリシロキサン化合物の分子量分布の広がりも大きいことから、成膜後の残膜率が乏しく、膜の硬化速度も緩やかに進行するため、多くの露光量が必要になることがある。また、焼成後のパターン形状を維持するために、より多くの酸発生剤を必要としているため、透過率が大きく減退する傾向がある（特許文献４参照）。
特許第２９３３８７９号明細書 特開２００６－２３６８３９号公報 特開２００９―２７６７７７号公報 特開２００６－１８２４９号公報 再表２００６－０７３０２１号公報 特開２０１１－１９０３３３号公報
ＩＭＩＤ／ＩＤＭＣ／ＡＳＩＡ　ＤＩＳＰＬＡＹ　２００８　Ｄｉｇｅｓｔ（９頁－１２頁）
　本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、高解像度、高耐熱性、高透明性であり、アクリル基のような重合拠点になりうる有機基を含まず、反応系により分子量域を制御して合成されたシロキサン化合物を用い、熱硬化中に発生しやすい熱ダレが抑制された、高感度・高残膜率の特性を有するネガ型感光性シロキサン組成物を提供するものである。また、本発明の他の目的は、上記のネガ型感光性シロキサン組成物から形成されたＴＦＴ基板用平坦化膜、層間絶縁膜などの硬化膜、およびこの硬化膜を含む固体撮像素子、反射防止フィルム、反射防止板、光学フィルター、高輝度発光ダイオード、タッチパネル、太陽電池、光導波路等の光学素子や半導体素子を提供することにある。
　本発明によるネガ型感光性シロキサン組成物は
（Ｉ）（Ｉａ）トリアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択されるシラン化合物（ｉａ）を、塩基性触媒の存在下で加水分解させ、縮合させて得られるポリシロキサンであって、プリベーク後の膜が、５重量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が３，０００Å／秒以下であるポリシロキサン、および
（Ｉｂ）トリアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択されるシラン化合物（ｉｂ）を、酸性あるいは塩基性触媒の存在下で加水分解・縮合させて得られるポリシロキサンであって、プリベーク後の膜の、２．３８重量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が１５０Å／秒以上あるポリシロキサン
を含むポリシロキサン混合物、
（ＩＩ）熱あるいは放射線で酸あるいは塩基を発生させることができる硬化助剤、ならびに
（ＩＩＩ）溶剤
を含んでなることを特徴とするものである。
　本発明による硬化膜の製造方法は、前記のネガ型感光性シロキサン組成物を基板に塗布して塗膜を形成させ、塗膜を露光し、加熱することを含んでなるものである。
　また、本発明による硬化膜は、前記のネガ型感光性シロキサン組成物から形成されたことを特徴とするものである。
　また、本発明による素子は、前記の硬化膜を具備してなることを特徴とするものである。
　本発明のネガ型感光性シロキサン組成物は、高感度、高解像度を有し、また得られた硬化膜は耐熱性、耐薬品性、環境耐性、透明性、残膜率に優れ、熱ダレによる解像度の低下もない。しかも、平坦性、電気的絶縁特性も優れていることから、液晶表示素子や有機ＥＬ表示素子などのディスプレイのバックプレーンに使用される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板用平坦化膜や半導体素子の層間絶縁膜をはじめ、固体撮像素子、反射防止フィルム、反射防止板、光学フィルター、高輝度発光ダイオード、タッチパネル、太陽電池などにおける絶縁膜や透明保護膜などの各種膜形成材料、さらには光導波路などの光学素子として好適に使用することができる。
実施例３で得られた、２５０℃で焼成硬化後の３、５、および１０μｍのコンタクトホールパターンの光学顕微鏡の写真である。 比較例１で得られた、２５０℃で焼成硬化後の３、５、および１０μｍのコンタクトホールパターンの光学顕微鏡の写真である。 加熱によるパターンの変形である熱ダレの状態を示す光学顕微鏡の写真である。
ネガ型感光性ポリシロキサン組成物
　本発明のネガ型感光性シロキサン組成物は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液（以下、ＴＭＡＨ水溶液という）に対して、特定の溶解速度を有するポリシロキサンの混合物、熱あるいは放射線により酸あるいは塩基を発生させることができる硬化助剤、および溶剤を含有することを特徴とするものである。以下、本発明のネガ型感光性シロキサン組成物で使用される、特定のポリシロキサン、熱あるいは放射線で酸あるいは塩基を発生させることができる硬化助剤、および溶剤について、順次詳細に説明する。
（Ｉ）ポリシロキサン混合物
　まず、本発明に用いられるポリシロキサン混合物（Ｉ）の特徴について説明する。
　本発明に用いられるポリシロキサン混合物は、後述する２種類のポリシロキサン（Ｉａ）および（Ｉｂ）を含むものである。
　一般にポリシロキサン化合物、硬化助剤、および溶媒を含むネガ型感光性シロキサン組成物を用いてパターンを形成しようとする場合、この組成物により形成される被膜の溶解速度が適当である必要がある。具体的には、形成される被膜の２．３８％ＴＭＡＨ水溶液への溶解速度が５０Å／秒以上であれば露光－現像によるネガ型パターンの形成が可能である。しかし、溶解性の高いポリシロキサンを用いた被膜の溶解度を調整するために、多くの硬化助剤を加えて被膜の硬化を進行させると、得られるパターン形状が変形する他、残膜率の低下、透過率の減退が起こることがある。
　このパターン形状の変形、残膜率の低下、透過率の減退については、溶解速度の低いポリシロキサンを使用することによって防止することが提案されている（例えば特許文献４）。しかしながら、特許文献４に記載されている、酸触媒を用いて合成されたアモルファス状態のランダムポリシロキサンを主とした組成物を採用すると、溶解速度を制御することによって過度な熱ダレ（ｒｅｆｌｏｗ）、残膜率の低下、透過率の減退を改善することができても熱ダレを完全に防ぐことが困難で、解像度の低下、あるいは低感度などの問題を引き起こしてしまうことがある。ここで熱ダレとは、図３に示されるようにパターンを加熱した際に、パターンが変形し、例えば断面が矩形であり、稜線が明確であったパターンが、加熱後に稜線部分が丸くなったり、垂直に近かった矩形形状の側面が傾斜したりする現象をいう。
　一方、塩基触媒を用いて合成されたポリシロキサンは、１５０℃以上の温度をかけると硬化が速やかに始まり、焼成後も熱ダレを起こすことなく綺麗な形状を維持することが出来ることが本発明者らの検討により明らかになった。そして、このような特定のポリシロキサンを含むポリシロキサン混合物を用いることにより、上記した課題を同時に解決できることが本発明者らにより見出された。
　すなわち、本発明に用いられるガ型感光性ポリシロキサン組成物は、少なくとも２種類のポリシロキサンを含んでなる。
　（ａ）第一のポリシロキサン
　第一のポリシロキサンは、
（Ｉａ）トリアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択されるシラン化合物（ｉａ）を、塩基性触媒の存在下で加水分解させ、縮合させて得られるポリシロキサンであって、プリベーク後の膜が、５重量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が３，０００Å／秒以下、好ましくは２，０００Å／秒以下、であるポリシロキサンであり、単独では２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に難溶性のものを指す。
　この第一のポリシロキサンは、トリアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択されるシラン化合物（ｉａ）を、塩基性触媒の存在下で加水分解させ、縮合させて得られるものである。
　原料として用いられるトリアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択されるシラン化合物（ｉａ）は、任意のものを用いることができるが、例えば下記一般式（ｉ）で表されるものを用いることができる。
　　　　Ｒ１ ｎＳｉ（ＯＲ２）４－ｎ　　　（ｉ）
（式中、Ｒ１は、任意のメチレンが酸素で置き換えられてもよい炭素数１～２０の直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、または炭素数６～２０で任意の水素がフッ素で置き換えられてもよいアリール基を表し、ｎは０または１であり、Ｒ２は、炭素数１～５のアルキル基を表す。）
　一般式（ｉ）において、Ｒ１としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｔ－ブチル基、ｎ－ヘキシル基、ｎ－デシル基、トリフルオロメチル基、２，２，２－トリフルオロエチル基、３，３，３－トリフルオロプロピル基、シクロヘキシル基、フェニル基、トリル基、およびナフチル基などが挙げられる。特にＲ１がメチル基の化合物は、原料が入手し易く、硬化後の膜硬度が高く、高い薬品耐性を有するため好ましい。また、フェニル基は、当該ポリシロキサンの溶剤への溶解度を高め、硬化膜がひび割れしにくくなるため、好ましい。
　一方、一般式（ｉ）において、Ｒ２としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基などが挙げられる。一般式（ｉ）において、Ｒ２は複数含まれるが、それぞれのＲ２は、同じでも異なっていてもよい。
　上記一般式（ｉ）で示されるトリアルコキシシラン化合物の具体例としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリｎ－ブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリｎ－ブトキシシラン、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、ｎ－ブチルトリメトキシシラン、ｎ－ブチルトリエトキシシラン、ｎ－ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ－ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ナフチルトリメトキシシラン、ナフチルトリエトキシシラン、ナフチルトリイソプロポキシシラン、ナフチルトリｎ－ブトキシシラン、トリフルオロメチルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリエトキシシラン、３，３，３－トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらの中で、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランは、入手しやすく好ましい化合物である。
　また、上記一般式（ｉ）で示されるテトラアルコキシシラン化合物の具体例としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシランなどが挙げられ、その中でも、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどは反応性が高く、好ましい。
　ポリシロキサン（Ｉａ）の製造に用いられるシラン化合物（ｉａ）は、１種類であっても、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。ここで、シラン化合物（ｉａ）としてテトラアルコキシシランを用いると、熱ダレが低減する傾向がある。これは、ポリシロキサンの架橋密度が増加するためと考えられる。しかしながら、テトラアルコキシランの配合比が多すぎると感度が低下する可能性がある。このため、ポリシロキサン（Ｉａ）の原料としてテトラアルコキシシランを用いる場合には、その配合比はトリアルコキシシランとテトラアルコキシシランの総モル数に対して、０．１～４０モル％であることが好ましく、１～２０モル％であることがより好ましい。なお、テトラアルコキシシランの配合比を少なくすると熱ダレが増大するが、そのような特性を有効に利用することもできる。例えば基板表面に設けられた素子等を被覆する絶縁膜を形成させるような場合には、熱ダレが大きいことを有利に利用できる。
　本発明に用いられるポリシロキサン（Ｉａ）は、上記のシラン化合物を、塩基性触媒の存在下で加水分解させ、縮合させることにより製造される。
　例えば、有機溶媒、塩基性触媒、および水からなる反応溶媒に、シラン化合物またはシラン化合物の混合物を滴下し、加水分解および縮合反応をさせ、必要に応じて中和や洗浄による精製、また濃縮を行った後、必要に応じて反応溶媒を所望の有機溶媒に置換することで製造することができる。
　反応溶媒に使用する有機溶媒としては、例えば、ヘキサン、トルエン、キシレン、ベンゼンなどの炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエチルアセテートなどのエステル系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、１，３－ジプロパノールなどのアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒を挙げることができる、これらの有機溶媒は、単独もしくは複数を組み合わせて使用することができる。また、有機溶媒の使用量は、一般にシラン化合物の混合液の０．１～１０重量倍であり、０．５～２重量倍が好ましい。
　加水分解および縮合反応を実施する反応温度は一般に０～２００℃であり、１０～６０℃が好ましい。このとき、滴下するシラン化合物の温度と反応溶媒の温度が同じでも異なってよい。反応時間は、シラン化合物の種類などによっても異なるが、通常は数十分～数十時間であり、好ましくは３０分以上である。加水分解および縮合反応における各種条件は、反応スケール、反応容器の大きさ、形状などを考慮して、例えば、塩基性触媒量、反応温度、反応時間などを設定することによって、目的とする用途に適した物性を得ることができる。
　塩基性触媒としては、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、ジエチルアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、アミノ基を有するアルコキシシラン等の有機塩基、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基、陰イオン交換樹脂やテトラブ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、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の４級アンモニウム塩等が挙げられる。触媒量はシラン化合物の混合物に対して０．０００１～１０モル倍が好ましい。
　加水分解度は反応溶媒に添加する水の添加量により調整することができる。一般に、シラン化合物の加水分解性アルコキシ基に対し、水を０．０１～１０モル倍、好ましくは０．１～５モル倍の割合で反応させることが望ましい。水の添加量が上記範囲より少な過ぎると加水分解度が低くなり、組成物の被膜形成が困難となるので好ましくなく、一方、多過ぎるとゲル化を起こし易く、保存安定性が悪くなるので好ましくない。また、使用する水はイオン交換水または蒸留水が好ましい。
　反応終了後は、酸性化合物を中和剤として用いて反応溶液を中性もしくは弱酸性にしてもよい。酸性化合物の例としては、リン酸、硝酸、硫酸、塩酸、またはフッ酸等の無機酸や、酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、乳酸、アクリル酸、シュウ酸、マレイン酸、コハク酸、またはクエン酸の多価カルボン酸およびその無水物、ｐ－トルエンスルホン酸、またはメタンスルホン酸等のスルホン酸等の有機酸が挙げられる。また陽イオン交換樹脂を用いて中和することもできる。
　中和剤の量は、反応後の反応溶液のｐＨに応じて、適宜、選択されるが、塩基性触媒に対して、好ましくは０．５～１．５モル倍、より好ましくは１～１．１モル倍である。また、陽イオン交換樹脂を用いる場合には、陽イオン交換樹脂に含まれるイオン基の数が前記範囲内とすることが好ましい。
　中和後の反応溶液を必要性に応じて、洗浄し精製することもできる。洗浄方法は特に限定されないが、例えば中和後の反応溶液に疎水性有機溶剤と必要に応じて水を添加し、撹拌して、ポリシロキサンに有機溶剤を接触させて、少なくともポリシロキサン（Ｉａ）を疎水性有機溶剤相に溶解させる。このとき疎水性有機溶剤としては、ポリシロキサン（Ｉａ）を溶解し、水と混和しない化合物を使用する。水と混和しないとは、水と疎水性有機溶剤とを十分混合した後、静置すると、水相及び有機相に分離することを意味する。
　好ましい疎水性有機溶剤としては、ジエチルエーテルなどのエーテル系溶媒、酢酸エチルなどのエステル系溶媒、ブタノールなどのアルコール系溶媒、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒等が挙げられる。洗浄に用いられる疎水性有機溶剤は、反応溶媒として用いられた有機溶媒と同一であってよいし、異なってもよく、また２種類以上を混合して使用してもよい。このような洗浄により、反応過程において使用した塩基性触媒、中和剤、ならびに中和により生成した塩、さらに反応の副生成物であるアルコールや水の大半は水層に含まれ、有機層から実質的に除かれる。洗浄回数は必要性に応じて変更することができる。
　洗浄時の温度は、特に制限されないが、好ましくは０℃～７０℃、より好ましくは１０℃～６０℃である。また、水相と有機相とを分離する温度もまた、特に限定されないが、好ましくは０℃～７０℃、分液時間を短縮する観点から、より好ましくは１０℃～６０℃である。
　このような洗浄をすることによって、組成物の塗布性や保存安定性を改良することができる場合がある。
　洗浄後の反応溶液は、本発明による組成物にそのまま転嫁することもできるが、必要に応じて濃縮により溶媒や残存する反応の副生成物であるアルコールや水を除去して濃度を変更したり、さらに溶媒を他の溶媒に置換することもできる。濃縮を実施する場合、常圧（大気圧）または減圧下で実施することができ、濃縮度は留出量を制御することで任意に変更できる。濃縮時の温度は一般に３０～１５０℃であり、好ましくは４０～１００℃である。また目的の溶媒組成になるよう適時所望の溶媒を添加しさらに濃縮することで溶媒置換することもできる。
　以上の方法により本発明のシロキサン樹脂組成物に用いられるポリシロキサン（Ｉａ）を製造することができる。
　（ｂ）第二のポリシロキサン
　第二のポリシロキサンは、
（Ｉｂ）トリアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択されるシラン化合物（ｉｂ）を、酸性触媒または塩基性触媒の存在下で加水分解させ、縮合させて得られるポリシロキサンであって、プリベーク後の膜が、２．３８重量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が１５０Å／秒以上、好ましくは５００Å／秒以上、であるポリシロキサン
である。
　このポリシロキサン（Ｉｂ）は、トリアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択されるシラン化合物（ｉｂ）を、酸性あるいは塩基性触媒の存在下で加水分解させ、縮合させることにより製造される。
　ここで、この製造方法の条件は、ポリシロキサン（Ｉａ）の製造方法と同様の方法を用いることができる。ただし、反応触媒としては、塩基性触媒のほかに酸性触媒を用いることができる。また、目的の溶解速度を達成するために、反応溶媒、特に水の添加量、反応時間、反応温度などの条件が適切に調製される。
　シラン化合物（ｉｂ）は、ポリシロキサン（Ｉａ）の原料として用いるシラン化合物（ｉａ）と同一であっても異なってもよい。ここで、シラン化合物（ｉｂ）として、テトラアルコキシシランを用いると熱ダレが低減される傾向がある。
　なお、第一のポリシロキサン（Ｉａ）の原料として、比較的多量のテトラアルコキシシランを用いた場合には、第二のポリシロキサン（Ｉｂ）の原料としてテトラアルコキシシランの配合比は低いことが好ましい。これは、全体としてテトラアルコキシシランの配合比が高いと、シラン化合物の析出が起こったり、形成される被膜の感度低下が起こったりするためである。このため、ポリシロキサン（Ｉａ）および（Ｉｂ）の原料である、シラン化合物（ｉａ）および（ｉｂ）の総モル数に対して、テトラアルコキシシランの配合比が１～４０モル％であることが好ましく、１～２０モル％であることがより好ましい。
　また、ポリシロキサン（Ｉｂ）の製造には、触媒として酸性触媒を用いることができる。用いることができる酸性触媒としては、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、多価カルボン酸あるいはその無水物が挙げられる。触媒の添加量は、酸の強さにもよるが、シラン化合物の混合物に対して０．０００１～１０モル倍が好ましい。
　ポリシロキサン（Ｉｂ）の製造に酸性触媒を用いた場合、塩基性触媒を使用した場合と同様に、反応終了後に反応溶液を中和してもよい。この場合には、塩基性化合物が中和剤として使用される。中和に用いられる塩基性化合物の例としては、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、ジエチルアミン、トリエタノールアミン、またはジエタノールアミン、等の有機塩基、水酸化ナトリウム、または水酸化カリウム等の無機塩基、テトラブ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、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の４級アンモニウム塩等が挙げられる。陰イオン交換樹脂を用いることもできる。中和剤の量は、塩基性触媒を用いた場合と同様でよい。反応後の反応溶液のｐＨに応じて、適宜、選択されるが、酸性触媒に対して、好ましくは０．５～１．５モル倍、より好ましくは１～１．１モル倍である。
　以上により本発明のシロキサン樹脂組成物に用いられるポリシロキサン（Ｉｂ）を製造することができる。
　ポリシロキサン（Ｉｂ）の２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度は、後記するとおり１５０Å／秒以上であることが必要であり、５００Å／秒以上であることが好ましい。ポリシロキサン（Ｉｂ）の２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度が１５０Å／秒未満であると、ポリシロキサン（Ｉａ）と（Ｉｂ）の混合物の２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度を５０～３，０００Å／秒とするためには、難溶性であるポリシロキサン（Ｉａ）の含有量を極力減らす必要があるが、ポリシロキサン（Ｉａ）の含有量が少ないとパターンの熱ダレを防止することが困難になる。
　（ｃ）ポリシロキサン混合物（Ｉ）
　本発明にもちいられるポリシロキサン混合物（Ｉ）は、上記のポリシロキサン（Ｉａ）とポリシロキサン（Ｉｂ）を含んでなる。これらの配合比は特に限定されないが、ポリシロキサン混合物（Ｉ）に含まれるポリシロキサン（Ｉａ）／ポリシロキサン（Ｉｂ）の重量比が１／９９～８０／２０であることが好ましく、２０／８０～５０／５０であることがより好ましい。
　本発明による組成物において、ポリシロキサン（Ｉｂ）の製造に、熱ダレ防止の改良に効果があると考えられる塩基性触媒を用いること、およびテトラアルコキシシランを原料に用いることは必須ではない。しかしながら、これらを用いることで、ポリシロキサン（Ｉａ）の配合量を減らしても、本発明の効果を得ることができるうえ、残渣や感度の点から好ましいこともある。一方でポリシロキサン（Ｉａ）の原料として用いるテトラアルコキシシランの配合量を多くすることにより、ポリシロキサン（Ｉｂ）の原料にテトラアルコキシシランを用いないでも本発明の効果を達成することもできる。しかしながら、ポリシロキサン（Ｉａ）の原料としてテトラアルコキシシランの配合量を多くすると熱ダレの改良効果は得られても、感度低下の問題等が発生する可能性がある。このため、ポリシロキサン（Ｉａ）およびポリシロキサン（Ｉｂ）のそれぞれに原料としてテトラアルコキシシランを用いることが好ましい。
　ポリシロキサン混合物（Ｉ）の重量平均分子量（Ｍｗ）は５，０００以下が好ましく、１，０００～４，０００であることがより好ましい。重量平均分子量が１，０００未満であると熱ダレ防止効果は小さく、一方５，０００を超えると、現像時の溶け残りで十分解像度が得られず、感度も低下する。ここで重量平均分子量とは、ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって測定されたものをいう。
　ポリシロキサン（Ｉａ）の５％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度が３，０００Å／秒以下、ポリシロキサン（Ｉｂ）の２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度が１５０Å／秒以上であれば、溶け残りや感度低下の問題は顕著でなくなるが、本発明のネガ型感光性シロキサン組成物から形成される硬化膜の膜厚や現像時間等に応じて、ポリシロキサン混合物（Ｉ）の２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度を適宜設定することもできる。ポリシロキサン混合物（Ｉ）の溶解速度は、ポリシロキサン（Ｉａ）及び（Ｉｂ）の混合割合を変えることで調整でき、ネガ型感光性シロキサン組成物に含まれる感光剤の種類や添加量により異なるが、例えば、膜厚が０．１～１０μｍ（１，０００～１００，０００Å）であれば、２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度は５０～３，０００Å／秒が好ましい。
　（ｄ）ＴＭＡＨ水溶液に対するアルカリ溶解速度
　本発明において、ポリシロキサン（Ｉａ）および（Ｉｂ）は、それぞれＴＭＡＨ水溶液に対して特定の溶解速度を有する。ポリシロキサンのＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度は、次のように測定する。ポリシロキサンをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（以下、ＰＧＭＥＡという）に３５重量％になるように希釈し、室温でスターラーで１時間撹拌させながら溶解する。温度２３．０±０．５℃、湿度５０±５．０％雰囲気下のクリーンルーム内で、調製したポリシロキサン溶液を４インチ、厚さ５２５μｍのシリコンウエハ上にピペットを用い１ｃｃシリコンウエハの中央部に滴下し、２±０．１μｍの厚さになるようにスピンコーティングし、その後１００℃のホットプレート上で９０秒間加熱することにより溶剤を除去する。分光エリプソメーター（Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ社製）で、塗布膜の膜厚測定を行う。
　次に、この膜を有するシリコンウエハを、２３．０±０．１℃に調整された、所定濃度のＴＭＡＨ水溶液１００ｍｌを入れた直径６インチのガラスシャーレ中に静かに浸漬後、静置して、被膜が消失するまでの時間を測定した。溶解速度は、ウエハ端部から１０ｍｍ内側の部分の膜が消失するまでの時間で除して求める。溶解速度が著しく遅い場合は、ウエハをＴＭＡＨ水溶液に一定時間浸漬した後、２００℃のホットプレート上で５分間加熱することにより溶解速度測定中に膜中に取り込まれた水分を除去した後、膜厚測定を行い、浸漬前後の膜厚変化量を浸漬時間で除することにより溶解速度を算出する。上記測定法を５回行い、得られた値の平均をポリシロキサンの溶解速度とする。
（ＩＩ）硬化助剤
　本発明によるネガ型感光性ポリシロキサン組成物は硬化助剤を含んでなる。この硬化助剤は、放射線により酸または塩基を発生する硬化助剤と、熱によりにより酸または塩基を発生する硬化助剤とがある。
　硬化助剤は、パターンの形状を強固にしたり、現像のコントラストをあげることにより解像度を改良することができる。本発明に用いられる硬化助剤としては、放射線を照射すると分解して組成物を光硬化させる活性物質である酸を放出する光酸発生剤、塩基を放出する光塩基発生剤、また、熱により分解して組成物を熱硬化させる活性物質である酸を放出する熱酸発生剤、塩基を放出する熱塩基発生剤等があげられる。ここで、放射線としては、可視光、紫外線、赤外線、Ｘ線、電子線、α線、またはγ線等を挙げることができる。
　硬化助剤の添加量は、硬化助剤が分解して発生する活性物質の種類、発生量、要求される感度・露光部と未露光部との溶解コントラストにより最適量は異なるが、ポリシロキサン混合物（Ｉ）１００重量部に対して、好ましくは０．００１～１０重量部であり、さらに好ましくは０．０１～５重量部である。添加量が０．００１重量部より少ないと、露光部と未露光部との溶解コントラストが低すぎて、添加効果を有さないことがある。一方、硬化助剤の添加量が１０重量部より多い場合、形成される被膜にクラックが発生したり、硬化助剤の分解による着色が顕著になることがあるため、被膜の無色透明性が低下することがある。また、添加量が多くなると熱分解により硬化物の電気絶縁性の劣化やガス放出の原因となって、後工程の問題になることがある。さらに、被膜の、モノエタノールアミン等を主剤とするようなフォトレジスト剥離液に対する耐性が低下することがある。
　前記光酸発生剤の例としては、ジアゾメタン化合物、ジフェニルヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウム塩、スルホニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、スルホンイミド化合物等が挙げられる。これら光酸発生剤の構造は、一般式（Ａ）で表すことができる。
　一般式（Ａ）：　Ｒ＋Ｘ－
　ここで、Ｒ＋は水素、炭素原子もしくはその他ヘテロ原子で修飾されたアルキル基、アリール基、アルケニル基、アシル基、およびアルコキシル基からなる群から選択される有機イオン、例えばジフェニルヨードニウムイオン、トリフェニルスルホニウムイオン、を表す。
　また、Ｘ－は、下記一般式で表されるいずれか対イオンであるものが好ましい。
ＳｂＹ６ －
ＡｓＹ６ －
Ｒａ ｐＰＹ６－ｐ －
Ｒａ ｑＢＹ４－ｑ －
Ｒａ ｑＧａＹ４－ｑ －
ＲａＳＯ３ －
（ＲａＳＯ２）３Ｃ－
（ＲａＳＯ２）２Ｎ－
ＲｂＣＯＯ－
ＳＣＮ－
（式中、
Ｙはハロゲン原子であり、
Ｒａは、フッ素、ニトロ基、およびシアノ基から選択された置換基で置換された、炭素数１～２０のアルキル基または炭素数６～２０のアリール基であり、
Ｒｂは、水素または炭素数１～８のアルキル基であり、
ｐは０～６の数であり、
ｑは０～４の数である。）
　具体的な対イオンとしてはＢＦ４ －、（Ｃ６Ｆ５）４Ｂ－、（（ＣＦ３）２Ｃ６Ｈ３）４Ｂ－、ＰＦ６ －、（ＣＦ３ＣＦ２）３ＰＦ３ －、ＳｂＦ６ －、（Ｃ６Ｆ５）４Ｇａ－、（（ＣＦ３）２Ｃ６Ｈ３）４Ｇａ－、ＳＣＮ－、（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ－、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ－、ギ酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸、ノナフルオロブタンスルホン酸、メタンスルホン酸、ブタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ－トルエンスルホン酸、およびスルホン酸イオンからなる群から選択されるものが挙げられる。
　本発明に用いられる光酸発生剤の中でも特に、スルホン酸類を発生させるものが良く、例えば、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホン酸、トリフェニルスルホニウムカンファースルホン酸、トリフェニルスルホニウムテトラ（パーフルオロフェニル）４－アセトキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、１－（４－ｎ－ブトキシナフタレン－１－イル）テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホン酸、１－（４，７－ジブトキシ－１－ナフタレニル）テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホン酸、ジフェニルヨードニウムテトラ（パーフルオロフェニル）ボレート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホン酸、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネートなどが挙げられる。
　前記熱酸発生剤の例としては、各種脂肪族スルホン酸とその塩、クエン酸、酢酸、マレイン酸等の各種脂肪族カルボン酸とその塩、安息香酸、フタル酸等の各種芳香族カルボン酸とその塩、芳香族スルホン酸とそのアンモニウム塩、各種アミン塩、芳香族ジアゾニウム塩及びホスホン酸とその塩など、有機酸を発生させる塩やエステル等を挙げることができる。本発明で用いられる熱酸発生剤の中でも特に、有機酸と有機塩基からなる塩であることが好ましく、スルホン酸と有機塩基からなる塩が更に好ましい。
　好ましいスルホン酸を含む熱酸発生剤としては、ｐ－トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ－ドデシルベンゼンスルホン酸、１，４－ナフタレンジスルホン酸、メタンスルホン酸、などが挙げられる。これら酸発生剤は、単独又は混合して使用することが可能である。
　前記光塩基発生剤の例としては、アミド基を有する多置換アミド化合物、ラクタム、イミド化合物もしくは該構造を含むものが挙げられる。
　前記熱塩基発生剤の例としては、Ｎ－（２－ニトロベンジルオキシカルボニル）イミダゾール、Ｎ－（３－ニトロベンジルオキシカルボニル）イミダゾール、Ｎ－（４－ニトロベンジルオキシカルボニル）イミダゾール、Ｎ－（５－メチル－２－ニトロベンジルオキシカルボニル）イミダゾール、Ｎ－（４－クロロ－２－ニトロベンジルオキシカルボニル）イミダゾールなどのイミダゾール誘導体、１，８－ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン－７、第三級アミン類、第四級アンモニウム塩、これらの混合物が挙げられる。これら塩基発生剤は、酸発生剤と同様、単独又は混合して使用することが可能である。
（ＩＩＩ）溶剤
　本発明によるネガ型感光性シロキサン組成物は溶剤を含んでなる。この溶剤は、前記のポリシロキサン混合物（Ｉ）、硬化助剤、および必要に応じて添加される添加剤を均一に溶解または分散させるものであれば特に限定されない。本発明に用いることができる溶剤の例としては、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モノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルなどのエチレングリコールモノアルキルエーテル類、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、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルなどのジエチレングリコールジアルキルエーテル類、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどのエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテートなどのプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、メチルエチルケトン、アセトン、メチルアミルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、グリセリンなどのアルコール類、乳酸エチル、３－エトキシプロピオン酸エチル、３－メトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類、γ－ブチロラクトンなどの環状エステル類などが挙げられる。これらのうち、入手容易性、取扱容易性、およびポリマーの溶解性などの観点から、プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類やエステル類を用いることが好ましい。かかる溶剤は、それぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて用いられ、その使用量は塗布方法や塗布後の膜厚の要求によって異なる。
　ネガ型感光性シロキサン組成物の溶剤含有率は、組成物を塗布する方法などに応じて任意に調整できる。例えば、スプレーコートによって組成物を塗布する場合は、ネガ型感光性シロキサン組成物のうちの溶剤の割合が９０重量％以上とすることもできる。また、大型基板の塗布で使用されるスリット塗布では通常６０重量％以上、好ましくは７０重量％以上である。本発明のネガ型感光性シロキサン組成物の特性は、溶剤の量により大きく変わるものではない。
（ＩＶ）添加剤
　本発明によるネガ型感光性シロキサン組成物は、必要に応じて、その他の添加剤を含んでもよい。このような添加剤としては、現像液溶解促進剤、スカム除去剤、密着増強剤、重合禁止剤、消泡剤、界面活性剤、または増感剤などが挙げられる。
　現像液溶解促進剤、またはスカム除去剤は、形成される被膜の現像液に対する溶解性を調整し、また現像後に基板上にスカムが残留するのを防止する作用を有するものである。このような添加剤として、クラウンエーテルを用いることができる。クラウンエーテルとして、最も単純な構造を有するものは、一般式（－ＣＨ２－ＣＨ２－Ｏ－）ｎで表されるものである。本発明において好ましいものは、これらのうち、ｎが４～７のものである。クラウンエーテルは、環を構成する原子総数をｘ、そのうちに含まれる酸素原子数をｙとして、ｘ－クラウン－ｙ－エーテルと呼ばれることがある。本発明においては、ｘ＝１２、１５、１８、または２１、ｙ＝ｘ／３であるクラウンエーテル、ならびにこれらのベンゾ縮合物およびシクロヘキシル縮合物からなる群から選択されるものが好ましい。より好ましいクラウンエーテルの具体例は、２１－クラウン－７エーテル、１８－クラウン－６－エーテル、１５－クラウン－５－エーテル、１２－クラウン－４－エーテル、ジベンゾ－２１－クラウン－７－エーテル、ジベンゾ－１８－クラウン－６－エーテル、ジベンゾ－１５－クラウン－５－エーテル、ジベンゾ－１２－クラウン－４－エーテル、ジシクロヘキシル－２１－クラウン－７－エーテル、ジシクロヘキシル－１８－クラウン－６－エーテル、ジシクロヘキシル－１５－クラウン－５－エーテル、およびジシクロヘキシル－１２－クラウン－４－エーテルである。本発明においては、これらのうち、１８－クラウン－６－エーテル、１５－クラウン－５－エーテルから選択されるものが最も好ましい。その添加量はポリシロキサン混合物（Ｉ）１００重量部に対して、０．０５～１５重量部が好ましく、さらに０．１～１０重量部が好ましい。
　密着増強剤は、本発明によるネガ型感光性シロキサン組成物を用いて硬化膜を形成させたときに、焼成後にかかる応力によりパターンが剥がれることを防ぐ効果を有する。密着増強剤としては、イミダゾール類やシランカップリング剤などが好ましく、イミダゾール類では、２－ヒドロキシベンゾイミダゾール、２－ヒドロキシエチルベンゾイミダゾール、ベンゾイミダゾール、２－ヒドロキシイミダゾール、イミダゾール、２－メルカプトイミダゾール、２－アミノイミダゾールが好ましく、２－ヒドロキシベンゾイミダゾール、ベンゾイミダゾール、２－ヒドロキシイミダゾール、イミダゾールが特に好ましく用いられる。
　シランカップリング剤は、公知のものが好適に使用され、エポキシシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、メルカプトシランカップリング剤等が例示され、具体的には、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トリエトキシシラン、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、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリエトキシシラン、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エトキシシラン、３－ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３－クロロ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－イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が好ましい。これらは単独または複数を組み合わせて使用することができ、その添加量はポリシロキサン混合物（Ｉ）１００重量部に対して、０．０５～１５重量部とすることが好ましい。
　また、シランカップリング剤として、酸基を有するシラン化合物、シロキサン化合物などを用いることもできる。酸基としては、カルボキシル基、酸無水物基、フェノール性水酸基などが挙げられる。カルボキシル基やフェノール性水酸基のような一塩基酸基を含む場合には、単一のケイ素含有化合物が複数の酸基を有することが好ましい。
　このようなシランカップリング剤の具体例としては、下記の一般式（Ｂ）：
　　　ＸｎＳｉ（ＯＲ３）４－ｎ　　　　（Ｂ）
で表わされる化合物、もしくはそれを重合単位とした重合体が挙げられる。このとき、ＸまたはＲ３が異なる重合単位を複数組み合わせて用いることができる。
　式中、Ｒ３としては、炭化水素基、例えば、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基などのアルキル基が挙げられる。一般式（Ａ）において、Ｒ３は複数含まれるが、それぞれのＲ３は、同じでも異なっていてもよい。
　Ｘとしては、チオール、ホスホニウム、ボレート、カルボキシル、フェノール、ペルオキシド、ニトロ、シアノ、スルホ、およびアルコール基等の酸基を持つもの、ならびに、これら酸基をアセチル、アリール、アミル、ベンジル、メトキシメチル、メシル、トリル、トリメトキシシリル、トリエトキシシリル、トリイソプロピルシリル、またはトリチル基等で保護されたもの、酸無水物基が挙げられる。
　これらのうち、Ｒ３としてメチル基、Ｘとしてカルボン酸無水物基をもつもの、例えば酸無水物基含有シリコーンが好ましい。より具体的には下記一般式（Ｂ－１）で表される化合物（Ｘ－１２－９６７Ｃ（商品名、信越化学工業株式会社製））や、それに相当する構造をシリコーン等のケイ素含有重合体の末端又は側鎖に含む重合体が好ましい。また、ジメチルシリコーンの末端部にチオール、ホスホニウム、ボレート、カルボキシル、フェノール、ペルオキシド、ニトロ、シアノ、およびスルホ基等の酸基を付与した化合物も好ましい。このような化合物としては下記一般式（Ｂ－２）および（Ｂ－３）で表される化合物（Ｘ－２２－２２９０ＡＳおよびＸ－２２－１８２１（いずれも商品名、信越化学工業株式会社製））が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　シランカップリング剤がシリコーン構造を含む場合、分子量が大きすぎると、組成物中に含まれるポリシロキサンとの相溶性が乏しくなり、現像液に対する溶解性が向上しない、膜内に反応性基が残り、後工程に耐えうる薬液耐性が保てない等の悪影響がある可能性がある。このため、ケイ素含有化合物の重量平均分子量は、５０００以下であることが好ましく、４，０００以下であることがより好ましい。なお、（Ｂ－１）に相当する重合体は、重量平均分子量が１，０００以下であるような比較的小さなものが好ましいが、その他の繰り返し単位にシリコーン構造を含む重合体の場合には、重量平均分子量が１，０００以上であることが好ましい。また、酸基を有するシラン化合物、シロキサン化合物などをシランカップリング剤として用いる場合、その添加量はポリシロキサン混合物（Ｉ）１００重量部に対して、０．０１～１５重量部とすることが好ましい。
　重合禁止剤としてはニトロン誘導体、ニトロキシドラジカル誘導体、例えばヒドロキノン、メチルヒドロキノン、ブチルヒドロキノン等のヒドロキノン誘導体を添加することができる。これらは単独または複数を組み合わせて使用することができ、その添加量はポリシロキサン混合物（Ｉ）１００重量部対して、０．１～１０重量部とすることが好ましい。
　消泡剤としては、アルコール（Ｃ１～１８）、オレイン酸やステアリン酸等の高級脂肪酸、グリセリンモノラウリレート等の高級脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）（Ｍｎ２００～１０，０００）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）（Ｍｎ２００～１０，０００）等のポリエーテル、ジメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フルオロシリコーンオイル等のシリコーン化合物、および下記に詳細を示す有機シロキサン系界面活性剤が挙げられる。これらは単独または複数を組み合わせて使用することができ、その添加量はポリシロキサン混合物（Ｉ）の合計１００重量部対して、０．１～３重量部とすることが好ましい。
　また、本発明のネガ型感光性シロキサン組成物には、必要に応じ界面活性剤を含んでもよい。界面活性剤は、塗布特性、現像性等の向上を目的として添加される。本発明で使用することのできる界面活性剤としては、例えば非イオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。
　上記非イオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、例えば、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オレイルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルエーテル類やポリオキシエチレン脂肪酸ジエステル、ポリオキシ脂肪酸モノエステル、ポリオキシエチレンポリオキシピロピレンブロックポリマー、アセチレンアルコール、アセチレングリコール、アセチレンアルコールのポリエトキシレート、アセチレングリコールのポリエトキシレートなどのアセチレングリコール誘導体、フッ素含有界面活性剤、例えばフロラード（商品名、住友スリーエム株式会社製）、メガファック（商品名、ＤＩＣ株式会社製）、スルフロン（商品名、旭硝子株式会社製）、または有機シロキサン界面活性剤、例えばＫＰ３４１（商品名、信越化学工業株式会社製）などが挙げられる。前記アセチレングリコールとしては、３－メチル－１－ブチン－３－オール、３－メチル－１－ペンチン－３－オール、３，６－ジメチル－４－オクチン－３，６－ジオール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール、３，５－ジメチル－１－ヘキシン－３－オール、２，５－ジメチル－３－ヘキシン－２，５－ジオール、２，５－ジメチル－２，５－ヘキサンジオールなどが挙げられる。
　またアニオン系界面活性剤としては、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸のアンモニウム塩または有機アミン塩、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸のアンモニウム塩または有機アミン塩、アルキルベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩または有機アミン塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸のアンモニウム塩または有機アミン塩、アルキル硫酸のアンモニウム塩または有機アミン塩などが挙げられる。
　さらに両性界面活性剤としては、２－アルキル－Ｎ－カルボキシメチル－Ｎ－ヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン、ラウリル酸アミドプロピルヒドロキシスルホンベタインなどが挙げられる。
　これら界面活性剤は、単独でまたは２種以上混合して使用することができ、その配合量は、本発明のネガ型感光性シロキサン組成物に対し、通常５０～２，０００ｐｐｍ、好ましくは１００～１，０００ｐｐｍである。
　また、本発明のネガ型感光性シロキサン組成物には、必要に応じ増感剤を添加することができる。本発明のネガ型感光性シロキサン組成物で好ましく用いられる増感剤としては、クマリン、ケトクマリンおよびそれらの誘導体、チオピリリウム塩、アセトフェノン類等、具体的には、ｐ－ビス（ｏ－メチルスチリル）ベンゼン、７－ジメチルアミノ－４－メチルキノロン－２、７－アミノ－４－メチルクマリン、４，６－ジメチル－７－エチルアミノクマリン、２－（ｐ－ジメチルアミノスチリル）－ピリジルメチルヨージド、７－ジエチルアミノクマリン、７－ジエチルアミノ－４－メチルクマリン、２，３，５，６－１Ｈ，４Ｈ－テトラヒドロ－８－メチルキノリジノ－＜９，９ａ，１－ｇｈ＞クマリン、７－ジエチルアミノ－４－トリフルオロメチルクマリン、７－ジメチルアミノ－４－トリフルオロメチルクマリン、７－アミノ－４－トリフルオロメチルクマリン、２，３，５，６－１Ｈ，４Ｈ－テトラヒドロキノリジノ－＜９，９ａ，１－ｇｈ＞クマリン、７－エチルアミノ－６－メチル－４－トリフルオロメチルクマリン、７－エチルアミノ－４－トリフルオロメチルクマリン、２，３，５，６－１Ｈ，４Ｈ－テトラヒドロ－９－カルボエトキシキノリジノ－＜９，９ａ，１－ｇｈ＞クマリン、３－（２’－Ｎ－メチルベンズイミダゾリル）－７－Ｎ，Ｎ－ジエチルアミノクマリン、Ｎ－メチル－４－トリフルオロメチルピペリジノ－＜３，２－ｇ＞クマリン、２－（ｐ－ジメチルアミノスチリル）－ベンゾチアゾリルエチルヨージド、３－（２’－ベンズイミダゾリル）－７－Ｎ，Ｎ－ジエチルアミノクマリン、３－（２’－ベンゾチアゾリル）－７－Ｎ，Ｎ－ジエチルアミノクマリン、並びに下記化学式で表されるピリリウム塩およびチオピリリウム塩などの増感色素が挙げられる。増感色素の添加により、高圧水銀灯（３６０～４３０ｎｍ）などの安価な光源を用いたパターニングが可能となる。その添加量はポリシロキサン混合物（Ｉ）１００重量部に対して、０．０５～１５重量部が好ましく、さらに０．１～１０重量部が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　また、増感剤として、アントラセン骨格含有化合物を用いることもできる。具体的には、下記一般式（Ｃ）で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 　式中、Ｒ３１はそれぞれ独立にアルキル基、アラルキル基、アリル基、ヒドロキシアルキル基、アルコキシアルキル基、グリシジル基、およびハロゲン化アルキル基からなる群から選択される置換基を示し、
Ｒ３２はそれぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、スルホン酸基、水酸基、アミノ基、およびカルボアルコキシ基からなる群から選択される置換基を示し、
ｋはそれぞれ独立に０、１～４から選ばれる整数である。
　このようなアントラセン骨格を有する増感剤は、特許文献５または６などにも開示されている。このようなアントラセン骨格を有する増感剤を使用する場合、その添加量はポリシロキサン混合物（Ｉ）１００重量部に対して、０．０１～５重量部が好ましい。
　また、本発明によるネガ型感光性シロキサン組成物には、必要に応じ安定剤を添加することができる。安定剤としては一般に用いられるものから任意に選択して用いることができるが、本発明による組成物においては、芳香族アミンが安定化の効果が高いために好ましい。このような芳香族アミンのうち、ピリジン誘導体が好ましく、特に２位および６位に比較的嵩高い置換基を有するものが好ましい。具体的には、下記のようなものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
硬化膜の形成方法
　本発明による硬化膜の形成方法は、前記のネガ型ポリシロキサン感光性組成物を基板表面に塗布し、それを加熱硬化することを含んでなるものである。硬化膜の形成方法を工程順に説明すると以下の通りである。
（１）塗布工程
　まず、前記したネガ型感光性ポリシロキサン組成物を基板に塗布する。本発明における感光性ポリシロキサン組成物の塗膜の形成は、感光性組成物の塗布方法として従来知られた任意の方法により行うことができる。具体的には、浸漬塗布、ロールコート、バーコート、刷毛塗り、スプレーコート、ドクターコート、フローコート、スピンコート、およびスリット塗布等から任意に選択することができる。また組成物を塗布する基材としては、シリコン基板、ガラス基板、樹脂フィルム等の適当な基材を用いることができる。これらの基材には、必要に応じて各種の半導体素子などが形成されていてもよい。基材がフィルムである場合には、グラビア塗布も利用可能である。所望により塗膜後に乾燥工程を別に設けることもできる。また、必要に応じて塗布工程を１回または２回以上繰り返して、形成される塗膜の膜厚を所望のものとすることができる。
（２）プリベーク工程
　ネガ型感光性シロキサン組成物を塗布することにより、塗膜を形成させた後、その塗膜を乾燥させ、且つ塗膜中の溶剤残存量を減少させるため、その塗膜をプリベーク（前加熱処理）することが好ましい。プリベーク工程は、一般に５０～１５０℃、好ましくは９０～１２０℃の温度で、ホットプレートによる場合には１０～３００秒間、好ましくは３０～１２０秒間、クリーンオーブンによる場合には１～３０分間実施することができる。
（３）露光工程
　塗膜を形成させた後、その塗膜表面に光照射を行う。光照射に用いる光源は、パターン形成方法に従来使用されている任意のものを用いることができる。このような光源としては、高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライド、キセノン等のランプやレーザーダイオード、ＬＥＤ等を挙げることができる。照射光としてはｇ線、ｈ線、ｉ線などの紫外線が通常用いられる。半導体のような超微細加工を除き、数μｍから数十μｍのパターニングでは３６０～４３０ｎｍの光（高圧水銀灯）を使用することが一般的である。中でも、液晶表示装置の場合には４３０ｎｍの光を使用することが多い。このような場合に、本発明のネガ型感光性シロキサン組成物に増感色素を組み合わせると有利であることは上述した通りである。照射光のエネルギーは、光源や塗膜の膜厚にもよるが、一般に１０～２０００ｍＪ／ｃｍ２、好ましくは２０～１０００ｍＪ／ｃｍ２とする。照射光エネルギーが１０ｍＪ／ｃｍ２よりも低いと十分な解像度が得られないことがあり、反対に２０００ｍＪ／ｃｍ２よりも高いと、露光過多となり、ハレーションの発生を招く場合がある。
　光をパターン状に照射するためには一般的なフォトマスクを使用することができる。そのようなフォトマスクは周知のものから任意に選択することができる。照射の際の環境は、特に限定されないが、一般に周囲雰囲気（大気中）や窒素雰囲気とすればよい。また、基板表面全面に膜を形成する場合には、基板表面全面に光照射すればよい。本発明においては、パターン膜とは、このような基板表面全面に膜が形成された場合をも含むものである。
（４）露光後加熱工程
　露光後、露光個所に発生した反応開始剤により膜内のポリマー間反応を促進させるため、必要に応じて露光後加熱（Ｐｏｓｔ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ　Ｂａｋｉｎｇ）を行うことができる。この加熱処理は、塗膜を完全に硬化させるために行うものではなく、現像後に所望のパターンだけが基板上に残し、それ以外の部分が現像により除去することが可能となるように行うものである。
　露光後加熱を行う場合、ホットプレート、オーブン、またはファーネス等を使用することができる。加熱温度は光照射によって発生した露光領域の酸が未露光領域まで拡散することは好ましくないため、過度に高くするべきではない。このような観点から露光後の加熱温度の範囲としては、４０℃～１５０℃が好ましく、６０℃～１２０℃が更に好ましい。組成物の硬化速度を制御するため、必要に応じて、段階的加熱を適用することもできる。また、加熱の際の雰囲気は特に限定されないが、組成物の硬化速度を制御することを目的として、窒素などの不活性ガス中、真空下、減圧下、酸素ガス中などから選択することができる。また、加熱時間は、ウエハ面内の温度履歴の均一性がより高く維持するために一定以上であることが好ましく、また発生した酸の拡散を抑制するためには過度に長くないことが好ましい。このような観点から、加熱時間は２０秒～５００秒が好ましく、４０秒～３００秒がさらに好ましい。
（５）現像工程
　露光後、必要に応じて露光後加熱を行ったあと、塗膜を現像処理する。現像の際に用いられる現像液としては、従来知感光性シロキサン組成物の現像に用いられている任意の現像液を用いることができる。本発明においてはポリシロキサンの溶解速度を特定するためにＴＭＡＨ水溶液を用いるが、硬化膜を形成させるときに用いる現像液はこれに限定されない。好ましい現像液としては、水酸化テトラアルキルアンモニウム、コリン、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属メタ珪酸塩（水和物）、アルカリ金属燐酸塩（水和物）、アンモニア、アルキルアミン、アルカノールアミン、複素環式アミンなどのアルカリ性化合物の水溶液であるアルカリ現像液が挙げられ、特に好ましいアルカリ現像液は、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液である。これらアルカリ現像液には、必要に応じ更にメタノール、エタノールなどの水溶性有機溶剤、あるいは界面活性剤が含まれていてもよい。現像方法も従来知られている方法から任意に選択することができる。具体的には、現像液への浸漬（ディップ）、パドル、シャワー、スリット、キャップコート、スプレーなどの方法挙げられる。この現像によって、パターンを得ることができる、現像液により現像が行われた後には、水洗がなされることが好ましい。　
（６）加熱工程
　現像後、得られたパターン膜を加熱することにより硬化させる。加熱工程に使う加熱装置には、前記した露光後加熱に用いたものと同じものを用いることができる。この加熱工程における加熱温度としては、塗膜の硬化が行える温度であれば特に限定されず、通常１５０～４００℃であり、好ましくは２００～３５０℃である。１５０℃未満では、未反応のシラノール基が残存することがある。シラノール基が残存すると、硬化膜が十分な薬品耐性を示さなかったり、硬化膜の誘電率が高くなることがある。このような観点から加熱温度は１５０℃以上であることが好ましい。また、加熱時間は特に限定されず、一般に１０分～２４時間、好ましくは３０分～３時間とされる。なお、この加熱時間は、パターン膜の温度が所望の加熱温度に達してからの時間である。通常、加熱前の温度からパターン膜が所望の温度に達するまでには数分から数時間程度要する。
　こうして得られた硬化膜は、優れた耐熱性、透明性、比誘電率等を達成することができる。例えば耐熱性は４００℃以上、また効果膜の光透過率は９５％以上、比誘電率も４以下、好ましくは３．３以下を達成することができる。このため、従来使用されていたアクリル系材料にはない光透過率、比誘電率特性を有しており、フラットパネルディスプレー（ＦＰＤ）など、前記したような各種素子の平坦化膜、低温ポリシリコン用層間絶縁膜あるいはＩＣチップ用バッファーコート膜、透明保護膜などとして多方面で好適に利用することができる。
　以下に実施例、比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例、比較例により何ら限定されるものではない。
＜合成例＞
　先ず、本発明に用いられるポリシロキサンの合成例を以下に示す。なお、測定にあたって、次の装置および条件を用いた。
　ゲル浸透クロマトグラフィーは、ＨＬＣ－８２２０ＧＰＣ型高速ＧＰＣシステム（商品名、東ソー株式会社製）およびＳｕｐｅｒ　Ｍｕｌｔｉｐｏｒｅ　ＨＺ－Ｎ型ＧＰＣカラム（商品名、東ソー株式会社製）２本を用いて測定した。測定は、単分散ポリスチレンを標準試料とし、テトラヒドロフランを展開溶媒として、流量０．６ミリリットル／分、カラム温度４０℃の分析条件で行った。
　組成物の塗布にはスピンコーターＭＳ－Ａ１００型（商品名、ミカサ株式会社製）を用い、形成された被膜の厚さは膜厚計ＶＭ－１２００型（商品名、大日本スクリーン製造株式会社製）を用いて測定した。
＜合成例１（Ｉａ－１の合成）＞
　撹拌機、温度計、冷却管を備えた２Ｌのフラスコ中で、２５重量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液３６．５ｇ、イソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡという）３００ｍｌ、および水１．５ｇを混合して反応溶媒を調製し、１０℃に維持した。また、フェニルトリメトキシシラン４４．６ｇ、メチルトリメトキシシラン３４．１ｇ、およびテトラメトキシシラン３．８ｇの混合溶液を調製した。その混合溶液を１０℃にて滴下ロートを用いて反応溶媒に滴下し、１０℃に維持しながら２時間撹拌した後、１０％ＨＣｌ水溶液を加え中和した。反応液にトルエン２００ｍｌ、および水３００ｍｌを添加して振とうした後、２層に分離させた。得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度４０重量％なるようにＰＧＭＥＡを添加調整して、ポリシロキサンＩａ－１を含む溶液を調整した。得られたポリシロキサンＩａ－１の平均重量分子量（ポリスチレン換算）は２，１８０であった。得られたポリシロキサン溶液をシリコンウエハに塗布して、前記した条件により５％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度を測定したところ、２８００Å／秒であった。
　合成例１に対して、モノマー配合比、混合溶媒配合比、反応時間、触媒種類を変更して、各種のポリシロキサン溶液を調整した。なお、酸触媒としては塩酸水溶液を用いた。得られたポリシロキサンについて、平均重量分子量および溶解速度を同様の方法で測定した。得られた結果は表１に示す通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
＜実施例１（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　ポリシロキサン（Ｉａ－１）：（Ｉｂ－７）＝（１０重量％）：（９０重量％）の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を３５重量％のＰＧＭＥＡ溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度を測定したところ、１０５Å／秒であった。このシロキサン混合物に、トリフェニルスルホニウムカチオンおよびスルホン酸アニオンからなる、ｇ線またはｉ線の照射によって機能し得る光酸発生剤Ａ１（酸放出型）を、ポリシロキサンに対して１．５重量％添加した。また界面活性剤としてＫＦ－５３（商品名、信越化学工業株式会社製）を、ポリシロキサンに対して０．３重量％加え、ネガ型感光性シロキサン組成物を得た。
　この感光性シロキサン組成物を、スピンコートにてシリコンウエハ上に塗布し、塗布後ホットプレート上１００℃で９０秒間プリベークし、２μｍの膜厚になるように調整した。プリベーク後、ニコンＦＸ－６０４（ＮＡ＝０．１）のｇ、ｈ線露光機を用い２２０ｍＪ／ｃｍ２で露光し、露光後再加熱をホットプレート上１００℃で９０秒間ベークを行い、２．３８％ＴＭＡＨ水溶液で６０秒間静置現像、３０秒間純水によるリンスを行った。その結果、１０μｍのラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンおよびコンタクトホール（Ｃ／Ｈ）パターンが、残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、２５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、１０μｍのパターンが保持されていた。誘電率測定は、Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ社４９５を用いて水銀プローブ法で行った。比誘電率は、水銀プローブ方式のキャパシタンス測定装置４９５型（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製）を用い、測定周波数１００ＫＨｚでＣ－Ｖ測定を実施し、得られた飽和キャパシタンスより算出した。このとき、測定サンプルの調製は、当該感光性シロキサン組成物をスピンコートにてシリコンウエハ上に塗布し、塗布後ホットプレート上１００℃で９０秒間プリベークし、０．５μｍの膜厚に調整した。次に、ニコンＦＸ－６０４（ＮＡ＝０．１）のｇ、ｈ線露光機を用いパターン形成時に照射する露光量（実施例１の場合は２２０ｍＪ／ｃｍ２）で全面露光した後、露光後再加熱をホットプレート上１００℃で９０秒間ベークを行い、２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に３０秒間浸漬させ、純水によるリンスを行った後、２５０℃で焼成硬化させた。得られた硬化物の比誘電率は３．０であった。
＜実施例２（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　実施例１で用いたポリシロキサン混合物に対して、ポリシロキサン混合物の配合比を、ポリシロキサン（Ｉａ－１）：（Ｉｂ－８）＝（１０重量％）：（９０重量％）に変更しポリシロキサン混合物の溶解速度を評価した。
　実施例１と同様にネガ型感光性シロキサン組成物を調製した。この組成物を実施例１と同様に基板に塗布し、２２０ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、８μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが、残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、２５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、円筒状の８μｍのパターンが保持されていた。
＜実施例３（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　実施例１で用いたポリシロキサン混合物に対して、ポリシロキサン混合物の配合比を、ポリシロキサン（Ｉａ－２）：（Ｉｂ－４）＝（３５重量％）：（６５重量％）に変更しポリシロキサン混合物の溶解速度を評価した。
　実施例１と同様にネガ型感光性シロキサン組成物を調製した。この組成物を実施例１と同様に基板に塗布し、６５ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、３μｍおよび１０μｍのラインアンドスペースパターンおよび３μｍ、５μｍ、および１０μｍのコンタクトホールパターンのいずれについても、残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、２５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で各パターンの外観を観察した。図１にコンタクトホールの光学顕微鏡写真を示す。図１から明らかなように、いずれのサイズのコンタクトホールパターンも良好な形状でパターンが保持されていた。
＜実施例４（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　実施例１で用いたポリシロキサン混合物に対して、ポリシロキサン混合物の配合比を、ポリシロキサン（Ｉａ－３）：（Ｉｂ－５）＝（１５重量％）：（８５重量％）に変更しポリシロキサン混合物の溶解速度を評価した。
　実施例１と同様にネガ型感光性シロキサン組成物を調製した。この組成物を実施例１と同様に基板に塗布し、１６０ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、６μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが、残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、２５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、６μｍのパターンが良好に保持されていた。
＜実施例５（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　実施例１で用いたポリシロキサン混合物に対して、ポリシロキサン混合物の配合比を、ポリシロキサン（Ｉａ－３）：（Ｉｂ－６）＝（１５重量％）：（８５重量％）に変更しポリシロキサン混合物の溶解速度を評価した。
　実施例１と同様にネガ型感光性シロキサン組成物を調製した。この組成物を実施例１と同様に基板に塗布し、１６０ｍＪ／ｃｍ２で露光しパターンを形成させたところ、６μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが、残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、２５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、６μｍのパターンが良好に保持されていた。　
＜実施例６（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　実施例１で用いたポリシロキサン混合物に対して、ポリシロキサン混合物の配合比を、ポリシロキサン（Ｉａ－２）：（Ｉｂ－１）＝（６０重量％）：（４０重量％）に変更しポリシロキサン混合物の溶解速度を評価した。
　実施例１と同様にネガ型感光性シロキサン組成物を調製した。この組成物を実施例１と同様に基板に塗布し、１０５ｍＪ／ｃｍ２で露光しパターンを形成させたところ、６μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが、残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、２５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、角が丸くなる程度で良好な形状を保っており、６μｍのパターンが保持されていた。
＜実施例７（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　実施例１で用いたポリシロキサン混合物に対して、ポリシロキサン混合物の配合比を、ポリシロキサン（Ｉａ－２）：（Ｉｂ－２）＝（６０重量％）：（４０重量％）に変更しポリシロキサン混合物の溶解速度を評価した。
　実施例１と同様にネガ型感光性シロキサン組成物を調製した。この組成物を実施例１と同様に基板に塗布し、１０５ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、６μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが、残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、２５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、角が丸くなる程度で良好な形状を保っており、６μｍのパターンが保持されていた。
＜実施例８（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　実施例１で用いたポリシロキサン混合物に対して、ポリシロキサン混合物の配合比を、ポリシロキサン（Ｉａ－２）：（Ｉｂ－３）＝（６０重量％）：（４０重量％）に変更しポリシロキサン混合物の溶解速度を評価した。
　実施例１と同様にネガ型感光性シロキサン組成物を調製した。この組成物を実施例１と同様に基板に塗布し、１１０ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、６μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが、残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、２５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、角が丸くなる程度で良好な形状を保っており、６μｍのパターンが保持されていた。
＜実施例９（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　実施例１で用いたポリシロキサン混合物に対して、ポリシロキサン混合物の配合比を、ポリシロキサン（Ｉａ－２）：（Ｉｂ－４）＝（３５重量％）：（６５重量％）に変更しポリシロキサン混合物の溶解速度を評価した。
　このポリシロキサン混合物に、ポリシロキサンの総重量に対して、光塩基発生剤としてミドリ化学社製ＮＣＢ－１０１（Ｂ１、塩基放出型）を１．５重量％、増感剤としてＡｎｔｈｒａｃｕｒｅ　ＵＶＳ－１３３１（商品名、川崎化成工業株式会社製）を０．０１重量％、界面活性剤としてＫＦ－５３（商品名、信越化学工業株式会社製）を０．３重量％添加してネガ型感光性シロキサン組成物を調製した。この組成物を実施例１と同様に基板に塗布し、１０８ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、４μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、２５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、４μｍのパターンが良好に保持されていた。
＜実施例１０（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　実施例１で用いたポリシロキサン混合物に対して、ポリシロキサン混合物の配合比を、ポリシロキサン（Ｉａ－２）：（Ｉｂ－４）＝（６０重量％）：（４０重量％）に変更しポリシロキサン混合物の溶解速度を評価した。
　実施例１と同様にネガ型感光性シロキサン組成物を調製した。この組成物を実施例１と同様の方法により０．５μｍの被膜を形成させ、１０９ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、４μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、２５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、４μｍのパターンが良好に保持されていた。
＜実施例１１（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　実施例１で用いたポリシロキサン混合物に対して、ポリシロキサン混合物の配合比を、ポリシロキサン（Ｉａ－２）：（Ｉｂ－６）＝（２５重量％）：（７５重量％）に変更しポリシロキサン混合物の溶解速度を評価した。
　実施例１と同様にネガ型感光性シロキサン組成物を調製した。この組成物を実施例１と同様の方法により０．２μｍの被膜を形成させ、６０ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、３μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホール）パターンが残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、２５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、３μｍのパターンが良好に保持されていた。
＜実施例１２（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　実施例１で用いたポリシロキサン混合物に対して、ポリシロキサン混合物の配合比を、ポリシロキサン（Ｉａ－２）：（Ｉｂ－４）＝（３５重量％）：（６５重量％）に変更しポリシロキサン混合物の溶解速度を評価した。
　実施例１と同様にネガ型感光性シロキサン組成物を調製した。この組成物を実施例１に対して硬化温度を１１０℃に変更した他は同様の方法により５μｍの被膜を形成させ、１６５ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、５μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、２５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、５μｍのパターンが良好に保持されていた。
＜実施例１３（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　ポリシロキサン（Ｉａ－２）：（Ｉｂ－４）＝（３０重量％）：（７０重量％）の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を２０％のＰＧＭＥＡ溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度を測定したところ、１，８００Å／秒であった。このシロキサン混合物に、カチオン部がスルホニウム塩、アニオン部がボレートからなる、ｇ線またはｉ線の照射によって機能し得る光酸発生剤（Ａ２、酸放出型）を、ポリシロキサンに対して２．０重量％添加した。また界面活性剤としてＫＦ－５３（商品名、信越化学工業株式会社製）を、ポリシロキサンに対して０．３重量％加え、ネガ型感光性シロキサン組成物を得た。
　この感光性シロキサン組成物を、スピンコートにてシリコンウエハ上に塗布し、塗布後ホットプレート上１００℃で９０秒間プリベークし、１．５μｍの膜厚になるように調整した。プリベーク後、ニコンＦＸ－６０４（ＮＡ＝０．１）のｇ、ｈ線露光機を用い４０ｍＪ／ｃｍ２で露光し、露光後再加熱をホットプレート上１００℃で９０秒間ベークを行い、２．３８％ＴＭＡＨ水溶液で６０秒間静置現像、３０秒間純水によるリンスを行った。その結果、３μｍのラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンおよびコンタクトホール（Ｃ／Ｈ）パターンが、残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、３５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、３μｍのパターンが保持されていた。
＜実施例１４（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　ポリシロキサン（Ｉａ－２）：（Ｉｂ－４）＝（３５重量％）：（６５重量％）の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を２０％のＰＧＭＥＡ溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度を測定したところ、１５２５Å／秒であった。このシロキサン混合物に、実施例１３と同様の添加剤を加え、ネガ型感光性シロキサン組成物を得た。
　この感光性シロキサン組成物を、スピンコートにてシリコンウエハ上に塗布し、塗布後ホットプレート上１００℃で９０秒間プリベークし、１．０μｍの膜厚になるように調整した。プリベーク後、ニコンＦＸ－６０４（ＮＡ＝０．１）のｇ、ｈ線露光機を用い３０ｍＪ／ｃｍ２で露光し、露光後再加熱をホットプレート上１００℃で９０秒間ベークを行い、２．３８％ＴＭＡＨ水溶液で６０秒間静置現像、３０秒間純水によるリンスを行った。その結果、３μｍのラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンおよびコンタクトホール（Ｃ／Ｈ）パターンが、残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、３５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、３μｍのパターンが保持されていた。
＜実施例１５（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　ポリシロキサン（Ｉａ－１）：（Ｉｂ－１）＝（７０重量％）：（３０重量％）の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を２０％のＰＧＭＥＡ溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度を測定したところ、１，５００Å／秒であった。このシロキサン混合物に、実施例１３と同様の添加剤を加え、ネガ型感光性シロキサン組成物を得た。
　この組成物を基板上に塗布し、１００℃で硬化させて１．０μｍの被膜を形成させ、５０ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、３μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、３５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、３μｍのパターンが良好に保持されていた。
＜実施例１６（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　ポリシロキサン（Ｉａ－１）：（Ｉｂ－１）＝（６０重量％）：（４０重量％）の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を４０％のＰＧＭＥＡ溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度を測定したところ、３，０００Å／秒であった。このシロキサン混合物に、実施例１３と同様の添加剤を加え、ネガ型感光性シロキサン組成物を得た。
　この組成物を基板上に塗布し、１００℃で硬化させて３．０μｍの被膜を形成させ、１２０ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、３μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、３５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、３μｍのパターンが良好に保持されていた。
＜実施例１７（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　ポリシロキサン（Ｉａ－１）：（Ｉｂ－２）＝（６０重量％）：（４０重量％）の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を２０％のＰＧＭＥＡ溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度を測定したところ、１，７００Å／秒であった。このシロキサン混合物に、実施例１３と同様の添加剤を加え、ネガ型感光性シロキサン組成物を得た。
　この組成物を基板上に塗布し、１００℃で硬化させて１．０μｍの被膜を形成させ、５０ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、３μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、３５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、３μｍのパターンが良好に保持されていた。
＜実施例１８（ネガ型感光性シロキサン組成物）
　ポリシロキサン（Ｉａ－４）：（Ｉｂ－９）＝（１０重量％）：（９０重量％）の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を２０％のＰＧＭＥＡ溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度を測定したところ、１，２２０Å／秒であった。このシロキサン混合物に、実施例１３と同様の添加剤を加え、ネガ型感光性シロキサン組成物を得た。
　この組成物を基板上に塗布し、１００℃で硬化させて１．０μｍの被膜を形成させ、３５ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、１０μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、３５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、若干の熱ダレが観察されたものの１０μｍのパターンが保持されていた。
　このような熱ダレが比較的大きい組成物は、基盤に描写された素子等を覆う絶縁膜用途に用いる際に有効である。
＜実施例１９（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　ポリシロキサン（Ｉａ－２）：（Ｉｂ－４）＝（３０重量％）：（７０重量％）の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を３５％の乳酸エチル（以下、ＥＬという）溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度を測定したところ、１，８００Å／秒であった。このシロキサン混合物に、実施例１３と同様の添加剤を加え、ネガ型感光性シロキサン組成物を得た。
　この組成物を基板上に塗布し、１００℃で硬化させて２．０μｍの被膜を形成させ、５５ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、４μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、２００℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、４μｍのパターンが良好に保持されていた。
＜実施例２０（ネガ型感光性シロキサン組成物）＞
　実施例１３の組成物に対して、シランカップリング剤としてＸ－１２－９６７Ｃ（商品名、信越化学工業株式会社製）をポリシロキサン混合物の総重量に対して１．０重量％添加したほかは同様にしてネガ型感光性シロキサン組成物を得た。
　この組成物を基板上に塗布し、１００℃で硬化させて２．０μｍの被膜を形成させ、３０ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、５μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、３５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、５μｍのパターンが良好に保持されていた。また、形成された被膜について感度を評価したところ、実施例１３に対してさらに改良されていることがわかった。
＜実施例２１（ネガ型感光性シロキサン組成物）
　実施例１３の組成物に対して、アミン系添加剤として２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルピリジン（東京化成工業株式会社製）をポリシロキサン混合物の総重量に対して０．３重量％添加し、ネガ型感光性シロキサン組成物を得た。
　この組成物を基板上に塗布し、１００℃で硬化させて２．０μｍの被膜を形成させ、３５ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、５μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、３５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、５μｍのパターンが良好に保持されていた。また、４０℃での貯蔵安定性を評価したところ、若干ではあるが実施例１３に対してさらに改良されていることがわかった。
＜実施例２２＞
　実施例１３の組成物に対して、光酸発生剤としてカチオン部にヨードニウム塩、アニオン部にボレートからなる光酸発生剤、および増感剤としてＡＮＴＨＲＡＣＵＲＥ　ＵＶＳ－１３３１（商品名、川崎化成工業株式会社製）を、それぞれポリシロキサン混合物の総重量に対して、４．０重量％、および０．５重量％加え、ネガ型感光性シロキサン組成物を得た。
　この組成物を基板上に塗布し、１００℃で硬化させて１．５μｍの被膜を形成させ、３５ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、５μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが残渣等なく抜けていることが確認された。パターン形成後、３５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、５μｍのパターンが良好に保持されていた。また、形成された被膜について光学顕微鏡を用いてパターン形状を評価したところ、適度な丸みを帯びてパターンが得られることが分かった。
＜比較例１＞
　実施例１で用いたポリシロキサン混合物に対して、ポリシロキサン混合物の配合比を、ポリシロキサン（Ｉａ－ｘ）：（Ｉｂ－１）＝（３５重量％）：（６５重量％）に変更しポリシロキサン混合物の溶解速度を評価した。
　実施例１と同様にネガ型感光性シロキサン組成物を調製した。この組成物を実施例１と同様に基板に塗布し、２０ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、３μｍおよび１０μｍのラインアンドスペースパターンおよび３μｍ、５μｍ、および１０μｍのコンタクトホールパターンが確認された。パターン形成後、２５０℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認した。図２にコンタクトホールパターンの光学顕微鏡写真を示す。図２から明らかなように、比較例１においては熱ダレが生じ、いずれのコンタクトホールパターン、ラインアンドスペースパターンもその形状は維持されていなかった。
＜比較例２＞
　実施例１で用いたポリシロキサン混合物に対して、ポリシロキサン混合物の配合比を、ポリシロキサン（Ｉａ－ｙ）：（Ｉｂ－ｘ）＝（１０重量％）：（９０重量％）に変更しポリシロキサン混合物の溶解速度を評価した。
　実施例１と同様にネガ型感光性シロキサン組成物を調製した。この組成物を実施例１と同様に基板に塗布し、５００ｍＪ／ｃｍ２以上の露光量で露光し、露光後再加熱をホットプレート上１００℃で９０秒間ベークを行い、２．３８％ＴＭＡＨ水溶液で６０秒間静置現像、３０秒間純水によるリンスを行った。その結果、感度不足の為、パターンを描くことが出来なかった。　
＜比較例３＞
　実施例１で用いたポリシロキサン混合物に対して、ポリシロキサン混合物の配合比を、ポリシロキサン（Ｉａ－ｙ）：（Ｉｂ－ｙ）＝（１０重量％）：（９０重量％）に変更しポリシロキサン混合物の溶解速度を評価した。
　実施例１と同様にネガ型感光性シロキサン組成物を調製した。この組成物を実施例１と同様に基板に塗布し、５００ｍＪ／ｃｍ２以上の露光量で露光し、露光後再加熱をホットプレート上１００℃で９０秒間ベークを行い、２．３８％ＴＭＡＨ水溶液で６０秒間静置現像、３０秒間純水によるリンスを行った。その結果、感度不足の為、パターンを描くことが出来なかった。
＜比較例４＞
　実施例１で用いたポリシロキサン混合物に対して、ポリシロキサン混合物の配合比を、ポリシロキサン（Ｉａ－ｚ）：（Ｉｂ－２）＝（６０重量％）：（４０重量％）に変更しポリシロキサン混合物の溶解速度を評価した。
　実施例１と同様にネガ型感光性シロキサン組成物を調製した。この組成物を実施例１と同様に基板に塗布し、１５５ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、６μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが形成されていることが確認されたが、スカム、残渣が多く残った。
＜比較例５＞
　実施例１で用いたポリシロキサン混合物に対して、ポリシロキサン混合物の配合比を、ポリシロキサン（Ｉａ－ｚ）：（Ｉｂ－４）＝（３０重量％）：（７０重量％）に変更しポリシロキサン混合物の溶解速度を評価した。
　実施例１と同様にネガ型感光性シロキサン組成物を調製した。この組成物を実施例１と同様に基板に塗布し、１５０ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、６μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが形成されていることが確認されたが、スカム、残渣が多く残った。
＜比較例６＞
　実施例１で用いたポリシロキサン混合物に対して、ポリシロキサン混合物の配合比を、ポリシロキサン（Ｉａ－ｚ）：（Ｉｂ－４）＝（３０重量％）：（７０重量％）に変更しポリシロキサン混合物の溶解速度を評価した。
　実施例９と同様にネガ型感光性シロキサン組成物を調製した。この組成物を実施例１と同様に基板に塗布し、１９５ｍＪ／ｃｍ２で露光してパターンを形成させたところ、６μｍのラインアンドスペースパターンおよびコンタクトホールパターンが形成されていることが確認されたが、スカム、残渣が多く残った。
　各実施例および比較例の結果は、表２に示す通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006

Claims (11)

  1. （Ｉ）（Ｉａ）トリアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択されるシラン化合物（ｉａ）を、塩基性触媒の存在下で加水分解させ、縮合させて得られるポリシロキサンであって、プリベーク後の膜が、５重量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が３，０００Å／秒以下であるポリシロキサン、および
    （Ｉｂ）トリアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択されるシラン化合物（ｉｂ）を、酸性あるいは塩基性触媒の存在下で加水分解・縮合させて得られるポリシロキサンであって、プリベーク後の膜の、２．３８重量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が１５０Å／秒以上あるポリシロキサン
    を含むポリシロキサン混合物、
    （ＩＩ）熱あるいは放射線で酸あるいは塩基を発生させることができる硬化助剤、ならびに
    （ＩＩＩ）溶剤
    を含んでなることを特徴とする、ネガ型感光性ポリシロキサン組成物。
  2. 　前記シラン化合物（ｉａ）および前記シラン化合物（ｉｂ）のうち、少なくとも一つが、下記一般式（ｉ）
    　　　　Ｒ１ ｎＳｉ（ＯＲ２）４－ｎ　　　（ｉ）
    （式中、Ｒ１は、任意のメチレンが酸素で置き換えられてもよい炭素数１～２０の直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、または炭素数６～２０で任意の水素がフッ素で置き換えられてもよいアリール基を表し、ｎは０または１であり、Ｒ２は、炭素数１～５のアルキル基を表す。）
    で表されるものである、請求項１に記載のネガ型感光性ポリシロキサン組成物。
  3. 　前記ポリシロキサン混合物（Ｉ）に含まれるポリシロキサン（Ｉａ）／ポリシロキサン（Ｉｂ）の重量比が１／９９～８０／２０である、請求項１または２に記載のネガ型感光性シロキサン組成物。
  4. 　前記ポリシロキサン混合物（Ｉ）のプリベーク後の膜の、２．３８重量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が５０～３，０００Å／秒である、請求項１～３のいずれか１項に記載のネガ型感光性シロキサン組成物。
  5. 　前記ポリシロキサン混合物（Ｉ）に含まれるモノマー単位の総計を基準として、０．１～４０モル％の、テトラアルコキシシランに由来するモノマー単位を含む、請求項１～４のいずれか１項に記載のネガ型感光性シロキサン組成物。
  6. 　ポリシロキサン混合物（Ｉ）１００重量部に対して０．００１～１０重量部の硬化助剤を含んでなる、請求項１～５のいずれか１項に記載のネガ型感光性シロキサン組成物
  7. 　前記硬化助剤が、下記一般式（Ａ）で表されるものである、請求項１～６のいずれか１項に記載のネガ型感光性シロキサン組成物。
    　Ｒ＋Ｘ－　（Ａ）
    （式中、
    Ｒ＋は水素、炭素原子もしくはその他ヘテロ原子で修飾されたアルキル基、アリール基、アルケニル基、アシル基、およびアルコキシル基からなる群から選択される有機イオン、Ｘ－は、下記一般式：
    ＳｂＹ６ －
    ＡｓＹ６ －
    Ｒａ ｐＰＹ６－ｐ －
    Ｒａ ｑＢＹ４－ｑ －
    Ｒａ ｑＧａＹ４－ｑ －
    ＲａＳＯ３ －
    （ＲａＳＯ２）３Ｃ－
    （ＲａＳＯ２）２Ｎ－
    ＲｂＣＯＯ－
    ＳＣＮ－
    （式中、
    Ｙはハロゲン原子であり、
    Ｒａは、フッ素、ニトロ基、およびシアノ基から選択された置換基で置換された、炭素数１～２０のアルキル基または炭素数６～２０のアリール基であり、
    Ｒｂは、水素または炭素数１～８のアルキル基であり、
    ｐは０～６の数であり、
    ｑは０～４の数である。）
    のいずれかの対イオンを表す。）
  8. 　密着増強剤、重合禁止剤、消泡剤、界面活性剤、光増感剤、および安定剤からなる群から選択される添加剤をさらに含んでなる、請求項１～７のいずれか１項に記載のネガ型感光性組成物。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載のネガ型感光性シロキサン組成物を基板に塗布して塗膜を形成させ、塗膜を露光し、加熱することを含んでなる、硬化膜の製造方法。
  10. 　請求項１～８のいずれか１項に記載のネガ型感光性シロキサン組成物から形成されたことを特徴とする硬化膜。
  11. 　請求項１０に記載の硬化膜を具備してなることを特徴とする素子。
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