JP2006059937A

JP2006059937A - 絶縁膜用組成物および絶縁膜

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Publication number: JP2006059937A
Application number: JP2004238900A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Fujiki; 剛藤木; Hironori Sakamoto; 浩規阪本; Shinichi Kawasaki; 真一川崎; Hiroaki Murase; 裕明村瀬; Mitsuaki Yamada; 光昭山田; Shigeru Yamaki; 繁山木; Keiji Tsukamoto; 啓司塚本
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2004-08-18
Filing date: 2004-08-18
Publication date: 2006-03-02

Abstract

【課題】誘電特性および耐熱性に優れた絶縁膜を形成可能な絶縁膜用組成物を提供する。
【解決手段】絶縁膜用組成物を、ポリシランおよびポリシラザンで構成する。ポリシランとポリシラザンとの割合（重量比）は、ポリシラン／ポリシラザン＝５／９５〜９５／５程度であってもよい。前記ポリシランは、ポリアルキルアリールシラン（特にポリＣ_1-6アルキルＣ_6-20アリールシラン）で構成してもよい。このような組成物で形成された絶縁膜は、誘電特性に優れ、周波数１ＭＨｚで測定したときの比誘電率は、例えば、３．１以下であってもよい。
【選択図】なし

Description

本発明は、半導体装置や配線基板の層間絶縁膜、保護膜、ソルダーレジスト膜、液晶配向膜、液晶表示素子用絶縁膜などの絶縁膜を形成するために有用な絶縁膜用組成物、およびこの組成物により形成された絶縁膜に関する。

半導体装置や配線基板において、配線層間の絶縁膜や保護膜に使用される絶縁膜には、近年の電子デバイスの高速化、小型化に伴い、低比誘電率、高耐熱、高硬度などの特性への要求が厳しくなっている。

従来、このような絶縁膜や保護膜用の材料としては、大別して無機系と有機系の材料が挙げられるが、これまで、高性能化の要求に十分に応え得る材料は提供されていない。

例えば、無機系では化学気相法で作製した二酸化シリコン等の無機酸化膜が使用されている。しかし、無機酸化膜は比誘電率が高いことから近年の半導体装置の高速化への対応が困難になってきている。また、真空成膜装置が必要で、工程も煩雑であり、膜形成速度が遅いことから、コストや生産性の点で比較的膜厚の大きい配線基板等への適用は困難である。

一方、有機系材料は、塗布などのより簡便な装置で膜形成できることから、工程面・コスト面で無機材料よりも有利である。また、二酸化シリコンに比べて誘電率を低くできるものがある。このような有機系材料としては、ポリイミド、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などが使用されており、特にポリイミドは有機系材料としては耐熱性が高いことから、半導体装置等に使用されている。しかし、これらの有機系材料は、無機系材料に比べると耐熱性や機械強度が劣り、また比誘電率も十分に低い値（例えば、３以下）とはいえない。また、ポリイミドは吸湿性が高いことも問題であり、さらに透明性に劣ることから液晶表示素子などの透明性を要求される絶縁膜への適用は困難である。

このように、これらの絶縁膜材料を、低比誘電率、透明性、耐熱性などの性能が高いレベルで必要とされる用途において使用することは困難である。

一方、特開２００４−３５８３８号公報（特許文献１）には、ポリシラン及びポリシラザンで構成された、耐熱性、寸法安定性、機械強度に優れた光学素子用組成物が開示されている。
特開２００４−３５８３８号公報（特許請求の範囲）

従って、本発明の目的は、誘電特性（低比誘電率など）および耐熱性を高いレベルで両立できる絶縁膜用組成物、およびこの組成物で形成された絶縁膜を提供することにある。

本発明の他の目的は、誘電特性、耐熱性、透明性などの特性に優れ、簡便にかつ効率よく膜形成可能な絶縁膜用組成物、およびこの組成物で形成された絶縁膜を提供することにある。

本発明者らは、前記課題を達成するために鋭意検討した結果、ポリシランとポリシラザンとを組み合わせることにより、誘電率（低比誘電率など）および耐熱性を高レベルで両立でき、透明性や機械的強度などの特性にも優れた絶縁膜が得られることを見いだし、本発明を完成した。

すなわち、本発明の絶縁膜用組成物は、ポリシラン及びポリシラザンで構成されている。前記ポリシランとポリシラザンとの割合（重量比）は、ポリシラン／ポリシラザン＝５／９５〜９５／５程度であってもよい。前記ポリシランは、ポリアルキルアリールシラン（特にポリＣ_1-6アルキルＣ_6-20アリールシラン）で構成されていてもよい。

また、本発明には、前記絶縁膜用組成物で形成されている絶縁膜も含まれる。前記絶縁膜は、低比誘電率を有しており、周波数１ＭＨｚで測定したときの比誘電率が、例えば、３．１以下（例えば、２．０〜３．０程度）であってもよい。

本発明では、前記のように、ポリシランとポリシラザンとを組み合わせる（又はポリシラザンにポリシランを添加する）ことにより、絶縁膜として、種々の特性［誘電特性（低比誘電率）、耐熱性、透明性など］を向上又は改善することができる。そのため、本発明には、例えば、ポリシランおよびポリシラザンで絶縁膜（又は絶縁膜用組成物）を構成することにより、前記絶縁膜の耐熱性および誘電特性を改善（又は向上）させる方法なども含まれる。

本発明の絶縁膜用組成物（および絶縁膜）では、ポリシランとポリシラザンとを組み合わせることにより、誘電特性（低比誘電率など）および耐熱性を高いレベルで両立できる。また、本発明の絶縁膜用組成物（および絶縁膜）は、誘電特性、耐熱性、透明性などの特性（絶縁膜としての特性）に優れ、簡便にかつ効率よく膜形成可能である。

本発明の絶縁膜用組成物はポリシラン及びポリシラザンで構成されている。

［ポリシラン］
ポリシランは、通常、下記式（１）〜（３）で表される構造単位のうち少なくとも１つの構造単位を有するポリシランで構成されている。

（式中、Ｒ¹〜Ｒ³は、同一又は相異なって、水素原子、ヒドロキシル基、アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、シクロアルキル基、シクロアルキルオキシ基、シクロアルケニル基、アリール基、アリールオキシ基、アラルキル基、アラルキルオキシ基又はシリル基を示し、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ０以上の数を示し、ｘ、ｙ及びｚの合計は５〜４００である）
本発明において用いられるポリシランとしては、Ｓｉ−Ｓｉ結合を有する直鎖状、環状、分岐状、網目状の化合物であれば特に限定されないが、通常、前記式（１）〜（３）で表された構造単位のうち少なくとも１つの構造単位を有している場合が多い。このようなポリシランとしては、例えば、前記式（１）で表される構造単位を有する直鎖状又は環状ポリシラン、前記式（２）又は（３）で表される構造単位を有する分岐鎖状ポリシラン又は網目状ポリシラン、前記式（１）〜（３）で表される構造単位を組み合わせて有するポリシランなどが挙げられる。

前記式（１）及び（２）において、Ｒ¹〜Ｒ³で表される置換基としては、通常、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基等の炭化水素基である場合が多い。また、水素原子やヒドロキシル基、アルコキシ基、シリル基は末端に置換している場合が多い。

前記式（１）及び（２）のＲ¹〜Ｒ³において、アルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシルなどのＣ_1-14アルキル基（好ましくはＣ_1-10アルキル基、さらに好ましくはＣ_1-6アルキル基）が挙げられる。

アルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、ｔ−ブトキシ、ペンチルオキシなどのＣ_1-14アルコキシ基（好ましくはＣ_1-10アルコキシ基、さらに好ましくはＣ_1-6アルコキシ基）が挙げられる。

アルケニル基としては、ビニル、アリル、ブテニル、ペンテニル等のＣ_2-14アルケニル基（好ましくはＣ_2-10アルケニル基、さらに好ましくはＣ_2-6アルケニル基）が挙げられる。

シクロアルキル基としては、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロヘキシルなどのＣ_5-14シクロアルキル基（好ましくはＣ_5-10シクロアルキル基、さらに好ましくはＣ_5-8シクロアルキル基）が挙げられる。シクロアルキルオキシ基としては、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシなどのＣ_5-14シクロアルキルオキシ基（好ましくはＣ_5-10シクロアルキルオキシ基、さらに好ましくはＣ_5-8シクロアルキルオキシ基）が挙げられる。シクロアルケニル基としては、シクロペンテニル、シクロヘキセニルなどのＣ_5-14シクロアルケニル基（好ましくはＣ_5-10シクロアルケニル基、さらに好ましくはＣ_5-8シクロアルケニル基）が挙げられる。

アリール基としては、フェニル、メチルフェニル（トリル）、ジメチルフェニル（キシリル）、ナフチルなどのＣ_6-20アリール基（好ましくはＣ_6-15アリール基、さらに好ましくはＣ_6-12アリール基）が挙げられる。アリールオキシ基としては、フェノキシ、ナフチルオキシなどのＣ_6-20アリールオキシ基（好ましくはＣ_6-15アリールオキシ基、さらに好ましくはＣ_6-12アリールオキシ基）が挙げられる。アラルキル基としては、ベンジル、フェネチル、フェニルプロピルなどのＣ_6-20アリール−Ｃ_1-4アルキル基（好ましくはＣ_6-10アリール−Ｃ_1-2アルキル基）が挙げられる。アラルキルオキシ基としては、ベンジルオキシ、フェネチルオキシ、フェニルプロピルオキシなどのＣ_6-20アリール−Ｃ_1-4アルキルオキシ基（好ましくはＣ_6-10アリール−Ｃ_1-2アルキルオキシ基）が挙げられる。

シリル基としては、シリル基、ジシラニル基、トリシラニル基などのＳｉ_1-10シラニル基（好ましくはＳｉ_1-6シラニル基）が挙げられる。

また、Ｒ¹〜Ｒ³が、炭化水素基（アルキル基、アリール基など）又はシリル基である場合には、その水素原子の少なくとも１つが、置換基（又は官能基）により置換されていてもよい。このような置換基（又は官能基）としては、アルキル基、アリール基、アルコキシ基などの前記と同様の基が挙げられる。

これらの置換基Ｒ¹〜Ｒ³のうち、アリール基、アラルキル基、アリールオキシ基等の芳香族環を含む基、特にアリール基（例えば、フェニル基など）が好ましい。

ポリシランが非環状構造（直鎖状、分岐鎖状、網目状）の場合、末端置換基は、通常、水素原子、ヒドロキシル基、アルキル基、アルコキシ基、シリル基である。

好ましいポリシランとしては、Ｒ¹及びＲ²の少なくとも一方がアリール基（特にＣ_6-20アリール基）である構造単位（１）を含むポリシラン、特に、Ｒ¹がアリール基（特にＣ_6-20アリール基）であり、かつＲ²がアルキル基（特にＣ_1-6アルキル基）である構造単位（１）で構成されたポリシランが挙げられる。

このようなポリシランとしては、例えば、ポリジメチルシラン、ポリ（メチルプロピル）シラン、ポリ（メチルブチル）シラン、ポリ（メチルペンチル）シラン、ポリ（メチルフェニル）シラン、ポリ（ジブチル）シラン、ポリ（ジヘキシル）シラン、ポリ（ジフェニル）シランなどのホモポリマーや、ジメチルシラン−メチルへキシルシラン共重合体、ジメチルシラン−メチルフェニルシラン共重合体、ジメチルシラン−メチルナフチルシラン共重合体、メチルフェニルシラン−フェニルヘキシルシラン共重合体、ジメチルシラン−フェニルヘキシルシラン共重合体などのコポリマーが挙げられる。詳しくは、例えば、Ｒ．Ｄ．Ｍｉｌｌｅｒ、Ｊ．Ｍｉｃｈｌ；ＣｈｅｍｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ、第８９巻、１３５９頁（１９８９）、Ｎ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ；ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓ、第３７巻、５４２５頁（１９９８）などに例示されている。これらのうち、ポリジアリールシランやポリアルキルアリールシラン、アリールシラン単位を含むコポリマーなどが好ましく、特にポリメチルフェニルシランなどのポリＣ_1-6アルキルＣ_6-20アリールシラン（例えば、ポリＣ_1-3アルキルＣ_6-20アリールシラン）が好ましい。

これらのポリシランは単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。

ポリシランの重合度、すなわち構造単位（１）〜（３）におけるｘ、ｙおよびｚの合計は、５〜４００、好ましくは１０〜３５０、さらに好ましくは２０〜３００程度である。

ポリシランの分子量は、数平均分子量で３００〜１０００００、好ましくは４００〜５００００、さらに好ましくは５００〜２００００程度である。

前記ポリシランは、種々の公知の方法を用いて調製できる。これらのポリシランを製造するには、例えば、特定の構造単位を有するケイ素含有モノマーを原料として、マグネシウムを還元剤としてハロシラン類を脱ハロゲン縮重合させる方法（「マグネシウム還元法」、ＷＯ９８／２９４７６号公報など）、アルカリ金属の存在下でハロシラン類を脱ハロゲン縮重合させる方法（「キッピング法」、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１０，１２４（１９８８）、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２３，３４２３（１９９０）など）、電極還元によりハロシラン類を脱ハロゲン縮重合させる方法（Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，１１６１（１９９０）など）、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．８９７（１９９２）など）、金属触媒の存在下にヒドラジン類を脱水素縮重合させる方法（特開平４−３３４５５１号公報など）、ビフェニルなどで架橋されたジシレンのアニオン重合による方法（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２３，４４９４（１９９０）など）、環状シラン類の開環重合による方法などの方法が挙げられる。

これらの製造方法のうち、得られるポリシランの純度や分子量分布、樹脂（例えば、後述する熱又は光硬化性樹脂など）との相溶性が優れる点、ナトリウムや塩素含有量が少ない点や、製造コストや安全性などの工業性の点から、マグネシウム還元法が最も好ましい。

［ポリシラザン］
ポリシラザンは−Ｓｉ−Ｎ−結合を有するポリマーであり、例えば、ペルヒドロポリシラザン、ポリアルキルシラザン（ポリメチルシラザン、ポリプロピルシラザン、ポリヘキシルシラザンなどのポリＣ_1-6アルキルシラザンなど）、ポリジアルキルシラザン（ポリジメチルシラザン、ポリジエチルシラザン、ポリジプロピルシラザン、ポリジブチルシラザン、ポリジヘキシルシラザンなどのポリジＣ_1-6アルキルシラザンなど）、ポリアルキルアルケニルシラザン（ポリメチルビニルシラザンなどのポリＣ_1-6アルキルＣ_2-6アルケニルシラザンなど）、ポリジアリールシラザン（ポリジフェニルシラザンなどのポリジＣ_6-20アリールシラザンなど）、ポリアルキルアリールシラザン（ポリメチルフェニルシラザンなどのポリＣ_1-6アルキルＣ_6-20アリールシラザンなど）、ポリカルボシラザン、ポリウレアビニルメチルシラザンなどが挙げられる。詳しくは、例えば、Ｅ．Ｋｒｏｋｅ、他；ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、第Ｒ２６巻、９７頁（２０００）などに例示されている。

これらのポリシラザンは単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。

前記ポリシランとポリシラザンとの割合（重量比）は、前者／後者＝５／９５〜９５／５、好ましくは１０／９０〜９０／１０、さらに好ましくは２０／８０〜９０／１０（例えば、４０／６０〜８５／１５）程度であってもよく、通常、５０／５０〜９０／１０（例えば、６０／４０〜８５／１５）程度であってもよい。

前記絶縁膜用組成物は、第３成分として樹脂などの化合物を含んでいてもよい。前記化合物の種類は特に制限されず、耐熱性の観点より硬化性化合物が好ましい。

硬化性化合物（又は硬化性樹脂）としては、絶縁膜の目的、用途などに応じて適宜選択することができ、特に限定されないが、熱又は光硬化性化合物（熱又は光硬化性樹脂）、例えば、エポキシ化合物（又はエポキシ樹脂）、イソシアネート化合物又はシアネート化合物［ジイソシアネート類（ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート類、トリレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート類、キシリレンジイソシアネートなどの芳香脂肪族ジイソシアネート類など）などのポリイソシアネート類；ポリオール（例えば、トリメチロールプロパンなど）にこれらのポリイソシアネート類が付加した化合物（付加物、オリゴマー）など］、フェノール樹脂（レゾール、ノボラック型フェノール樹脂など）、ビスマレイミド化合物（ビスマレイミド樹脂）、アクリレート化合物又はメタクリレート化合物［二乃至多官能性（メタ）アクリレート類（ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート）など］、ビニル系化合物などが挙げられる。これらの硬化性化合物は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。

これらの硬化性化合物のうち、エポキシ化合物を好ましく用いることができる。エポキシ化合物は、化合物中に少なくとも１つのエポキシ基を有する化合物である。エポキシ化合物の構造は特に制限されず、直鎖状、環状、分岐状などが挙げられる。

エポキシ化合物としては、特に限定されないが、例えば、グリシジルエーテル型エポキシ化合物［エピ・ビス型グリシジルエーテル、フェノールノボラック型グリシジルエーテル、クレゾールノボラック型グリシジルエーテル、臭素化グリシジルエーテル、グリコール型グリシジルエーテル、脂環族ジオールのジグリシジルエーテル（１，４−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル）、テトラキス（グリシジルオキシフェニル）エタン（例えば、１，１，２，２−テトラキス（４−グリシジルオキシフェニル）エタン）、ジグリシジルオキシナフタレン（例えば、２，６−ジ（グリシジルオキシ）ナフタレンなど）など］、グリシジルエステル型エポキシ化合物、含フルオレン型エポキシ化合物［例えば、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル、ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテルなどのビス（ヒドロキシフェニル）フルオレン類又はそのアルキレンオキシド付加体のジグリシジルエーテルなど］、含窒素型エポキシ化合物、過酢酸酸化型エポキシ化合物、含ケイ素型エポキシ化合物、ジエポキシアルカン（１，２，３，４−ジエポキシブタンなど）、ジエポキシシクロアルカン（１，２，５，６−ジエポキシシクロオクタンなど）、これらの化合物のアクリル又はメタクリル変性エポキシ化合物などが挙げられる。

以下、代表的なエポキシ樹脂を例示する。

前記エピ・ビス型グリシジルエーテルには、例えば、下記式（１ａ）で表されるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、下記式（１ｂ）で表されるビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、下記式（１ｃ）で表されるビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、下記式（１ｄ）で表されるビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、下記式（１ｅ）で表されるビフェニル型エポキシ樹脂などが含まれる。

（式中、ｎは０以上の整数を示す。）
上記式において、ｎは、例えば、０〜１００、好ましくは０〜５０、さらに好ましくは０〜３０程度であってもよい。

前記フェノールノボラック型グリシジルエーテルには、例えば、下記式（２）で表されるエポキシ樹脂などが含まれる。

（式中、Ｒ₂は置換基を示す。ｎは前記と同じ。）
上記式において、置換基Ｒ₂としては、ヒドロキシル基、アルキル基（メチル基などのＣ_1-4アルキル基など）などの炭化水素基などが挙げられる。

前記臭素化グリシジルエーテルとしては、例えば、下記式（３ａ）又は（３ｂ）で表される臭素化されたビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、下記式（３ｃ）で表される臭素化されたノボラック型エポキシ樹脂などが含まれる。

（式中、ｍは０以上の整数を示す。ｎは前記と同じであり、ｎおよびｍは、同一又は異なっていてもよい）
上記式（３ｂ）において、ｍは、例えば、０〜１００、好ましくは０〜５０、さらに好ましくは０〜３０程度であってもよい。

グリコール型グリシジルエーテルには、例えば、下記式（４ａ）〜（４ｃ）で表される化合物などが含まれる。

（式中、Ｒはアルキレン基、Ｒ₃およびＲ₄は同一又は相異なって水素原子又はメチル基を示す。ｌおよびｍは同一又は相異なって０以上の整数を示し、ｎは前記と同じ。）
上記式において、Ｒで表されるアルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基などのＣ_2-6アルキレン基、好ましくはＣ_2-3アルキレン基などが挙げられる。また、上記式において、ｌおよびｍは、それぞれ、０〜１００、好ましくは０〜５０、さらに好ましくは０〜３０程度であってもよい。

グリシジルエステル型エポキシ樹脂には、下記式（５ａ）〜（５ｄ）で表される化合物、ダイマー酸グリシジルエステルなどが含まれる。

（式中、ｎは前記と同じ）
含窒素型エポキシ化合物には、下記式（６ａ）で表されるトリグリシジルイソシアヌレート、下記式（６ｂ）で表されるヒダントイン骨格を有するエポキシ樹脂、Ｎ，Ｎ−ジグリシジル−４−グリシジルオキシアニリンなどが含まれる。

（式中、Ｒ₅およびＲ₆は同一又は相異なってアルキル基を示す。）
上記式において、Ｒ₅およびＲ₆で表されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基などのＣ_1-10アルキル基、好ましくはＣ_1-8アルキル基、さらに好ましくはＣ_1-6アルキル基などが挙げられる。代表的なＲ₅およびＲ₆の組み合わせとしては、例えば、メチル基とメチル基、メチル基とエチル基、エチル基とペンチル基との組み合わせなどが挙げられる。

過酢酸酸化型エポキシ化合物には、例えば、下記式（７ａ）〜（７ｄ）で表される化合物、大豆油エポキシ油などが含まれる。

含ケイ素型エポキシ化合物には、例えば、下記式（８ａ）〜（８ｅ）で表される化合物などが含まれる。

（式中、Ｒはメチレン基又はアルキレン基、Ａは炭化水素基、ｘ、ｙ、ｚは同一又は相異なって０以上の整数を示す。ｎは前記と同じ。）
上記式において、Ｒで表されるアルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基などのＣ_2-6アルキレン基、好ましくはＣ_2-3アルキレン基などが挙げられる。また、上記式において、Ａで表される炭化水素基としては、例えば、アリール基（フェニル基などのＣ_6-10アリール基など）などの芳香族炭化水素基などが例示できる。さらに、上記式において、ｘ、ｙおよびｚは、それぞれ、例えば、０〜１００、好ましくは０〜５０、さらに好ましくは０〜３０程度であってもよい。

エポキシ化合物は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。

硬化性化合物の使用量（配合量）は、ポリシラン及びポリシラザンの総量１００重量部に対して、例えば、２００重量部以下（例えば、１〜１５０重量部程度）、好ましくは１００重量部以下（例えば、２〜８０重量部程度）、さらに好ましくは５０重量部以下（例えば、３〜３０重量部程度）、特に２０重量部以下（例えば、５〜１５重量部程度）であってもよい。

前記絶縁膜用組成物は、必要に応じて、硬化剤（又は硬化促進剤）を含んでいてもよい。硬化剤は、前記硬化性化合物と併用してもよく、硬化性化合物と併用することなく用いてもよい。硬化剤（または硬化促進剤）としては、当該分野で通常用いられる硬化剤であれば特に制限されず、前記硬化性化合物の種類などに応じて選択でき、例えば、ケイ素化合物［１，２−ジシリルエタン、アルキルシリケート（メチルシリケート、エチルシリケートなど）、ポリアルコキシシラン類など］、ホウ素化合物（フェニルジクロロボランなど）、縮合性有機金属化合物［有機チタン化合物（テトラアルコキシチタンなど）、有機アルミニウム化合物（トリスメトキシアルミニウムなどのトリアルコキシアルミニウム、トリスフェノキシアルミニウムなどのトリアリールオキシアルミニウムなど）など］、ラジカルを発生する化合物［過酸化物（ベンゾイルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイドなど）、アゾ化合物（アゾビスイソブチロニトリルなど）など］、塩基性化合物｛例えば、アミン化合物［トリエチルアミン、ピリジン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、メタキシレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、２−エチル−４−メチルイミダゾールなど］、アルカリ金属又はアルカリ土類金属アルコキシド（ナトリウムエトキシドなどのナトリウムアルコキシドなど）｝、アミド化合物（ダイマー酸ポリアミドなど）、酸無水物（無水フタル酸、テトラヒドロメチル無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水メチルナジック酸など）、フェノール類（フェノールノボラックなど）、ルイス酸錯体化合物（３フッ化ホウ素・エチルアミン錯体など）、硫黄化合物［ポリサルファイド、メルカプタン化合物（チオール化合物）など］、ハロゲン化物（クロロホルム、ジクロロメタン、トリクロロメタンなどのハロアルカン類など）などが挙げられる。

また、露光処理する場合には、硬化剤として、光分解型硬化剤（芳香族ジアゾニウム塩、ジアリルヨードニウム塩、トリアリルスルホニウム塩、トリアリルセレニウム塩など）、光増感剤（ベンゾフェノンおよびその誘導体、ｏ−ベンゾイル安息香酸エステルおよびその誘導体、アセトフェノンおよびその誘導体、ベンゾイン、ベンゾインエーテルおよびその誘導体、キサントンおよびその誘導体、チオキサントンおよびその誘導体、ジスルフィド化合物、キノン系化合物、ハロゲン化炭化水素基含有化合物、アミン類、色素など）などを使用してもよい。

これらの硬化剤（又は硬化促進剤）は、単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。

硬化剤（又は硬化促進剤）の割合（使用量）は、本発明の効果を損なわない範囲において、使用するポリシラン、ポリシラザンおよび第３成分の化合物の種類、割合などにより適宜設定すればよい。例えば、硬化剤（又は硬化促進剤）の割合（使用量）は、ポリシラン１００重量部に対して、例えば、５０重量部以下（例えば、０〜５０重量部）、好ましくは２０重量部以下（例えば、０．００１〜２０重量部）、さらに好ましくは１０重量部以下（例えば、０．００５〜１０重量部）程度であってもよい。

前記絶縁膜用組成物には、さらに他の添加剤、例えば、難燃剤（ホウ酸系難燃化合物やリン系難燃化合物などの無機系難燃化合物、チッソ系難燃化合物、ハロゲン系難燃化合物、有機系難燃化合物、コロイド難燃物質など）、無機フィラー（酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩、窒化物、炭素類、金属粉、セラミックス粉など）、安定剤（老化防止剤、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤など）、粘着付与剤、可塑剤、軟化剤、界面活性剤、溶解促進剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤、変性剤、染顔料などの着色剤、カップリング剤などの添加剤を適宜配合してもよい。

前記絶縁膜用組成物は、溶媒を含んでもよい。溶媒としては、例えば、炭化水素類（ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素類、シクロヘキサンなどの脂環族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類など）、アルコール類（メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルキルアルコール類など）、エーテル類（ジメチルエーテル、ジエチルエーテルなどの鎖状エーテル類、テトラヒドロフランなどの環状エーテル類など）、ケトン類（アセトン、エチルメチルケトンなどのジアルキルケトン類など）、エステル類（酢酸エチル、酢酸ブチルなどの酢酸エステル類など）、ジオール類（エチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルカンジオール類、ポリオキシエチレングリコールなど）、セロソルブ類（メチルセロソルブ、エチルセロソルブなど）、カルビトール類（カルビトールなど）などが挙げられる。これらの溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせて用いてもよい。

前記組成物において、溶媒の使用量は、特に限定されず、例えば、前記絶縁膜用組成物の固形分濃度が、０．１〜７０重量％、好ましくは０．２〜６０重量％、さらに好ましくは０．５〜５０％重量％程度となるように調整してもよい。また、溶媒と、ポリシラン及びポリシラザンの総量との割合は、前者／後者（重量比）＝９９．９／０．１〜３０／７０、好ましくは９９．８／０．２〜４０／６０、さらに好ましくは９９．５／０．５〜５０／５０程度であってもよい。

前記組成物は、ポリシラン、ポリシラザン、必要に応じて他の成分［溶媒、第３成分（前記硬化性化合物）、その他の添加剤など］を配合し、混合又は混練することにより調製できる。前記混合は、攪拌して行ってもよい。前記組成物は、通常、塗布液（コーティング組成物）の形態であってもよい。

［絶縁膜］
本発明の絶縁膜は、前記絶縁膜用組成物で形成できる。絶縁膜の厚み（膜厚）は、用途に応じて選択でき、特に限定されないが、例えば、０．０１〜１００μｍ、好ましくは０．０２〜５０μｍ、さらに好ましくは０．０３〜３０μｍ、特に好ましくは０．０５〜２０μｍ程度であってもよい。

本発明の絶縁膜は、ポリシランとポリシラザンとを組み合わせるので、絶縁膜としての種々の特性（耐熱性、誘電特性、透明性など）に優れている。

絶縁膜の比誘電率は、低い値であるのが好ましい。本発明では、ポリシランとポリシラザンとを組み合わせるので、耐熱性を低下させることなく、誘電特性を向上又は改善できる。例えば、前記絶縁膜の比誘電率は、周波数１ＭＨｚで測定したとき、通常、３．５以下（例えば１．０〜３．５）の範囲から選択でき、例えば、３．３以下（例えば、１．５〜３．２程度）、好ましくは３．１以下（例えば、２．０〜３．０程度）、さらに好ましくは２．９以下（例えば、２．２〜２．８程度）であってもよい。

前記絶縁膜は、耐熱性にも優れ、この耐熱性は、例えば、加熱前後における膜厚の減少率（膜厚減少率）により表すことができる。例えば、前記絶縁膜を２００℃で３時間加熱したとき、絶縁膜の膜厚減少率［すなわち、（加熱前の厚み−加熱後の厚み）／加熱前の厚み×１００（％）］は、例えば、３０％以下（例えば、０．１〜２５％）、好ましくは２０％以下（例えば、０．５〜１８％）、さらに好ましくは１５％以下（例えば、１〜１２％）程度であってもよい。なお、膜厚減少率は、通常、空気中で加熱することにより測定してもよい。

なお、前記絶縁膜の抵抗率は、例えば、体積抵抗率で、通常、１×１０¹¹〜１×１０¹⁸Ω・ｃｍ、好ましくは１×１０¹⁴〜１×１０¹⁸Ω・ｃｍ、さらに好ましくは１×１０¹⁵〜１×１０¹⁸Ω・ｃｍ程度であってもよい。

本発明の絶縁膜は、通常、透明性を有している場合が多く、可視光線に対する光線透過率は、例えば、９０％以上（例えば、９０〜１００％）、好ましくは９５％以上（９５〜１００％）、さらに好ましくは９７％以上（例えば、９７〜１００％）程度であってもよい。なお、透明性は、前記絶縁膜の白濁やクラックの程度などを目視で判断することにより評価することもできる。

このように、本発明では、ポリシランとポリシラザンとを組み合わせる（又はポリシラザンにポリシランを添加する）ことにより、絶縁膜としての特性［誘電特性（低比誘電率）、耐熱性、透明性など］を向上又は改善することができる。特に、本発明では、ポリシランおよびポリシラザンで絶縁膜（又は絶縁膜用組成物）を構成することにより、前記絶縁膜の耐熱性および誘電特性を改善又は向上できる。換言すれば、ポリシランおよびポリシラザンで絶縁膜（又は絶縁膜用組成物）を構成することにより、前記絶縁膜の耐熱性を維持又は保持しつつ、誘電特性を改善又は向上できる（例えば、比誘電率を低減できる）。

前記絶縁膜は、特に限定されないが、通常、前記絶縁膜用組成物（塗布液）を、基板（又は基体）に塗布することにより形成できる。絶縁膜に使用する基板は、例えば、樹脂、ガラス、セラミックなどの絶縁性基板、結晶シリコンやアモルファスシリコン等の半導体基板、金属等の導体基板、これらの基板上に導体層を形成したもの、さらにはこれらを複合したものなどが挙げられる。また、プリント配線板や液晶駆動回路基板、液晶カラーフィルタなどの構造体を基板として用いることもできる。導体基板に使用される材料および基板に形成される導体層の材料は、導電性のある物質であれば特に制限されないが、アルミニウム、銅、金、銀、白金、クロム、ニッケル、タングステン、インジウム、スズ、これらの合金、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）や酸化スズなどの金属酸化物などが挙げられる。

基板に塗膜（薄膜）を形成する塗布法としては、特に限定されないが、例えば、スピンコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法、スリットコーティング、グラヴィアコーティング法、スプレーコーティング法、ディッピング法、スクリーン印刷法などを挙げることができる。

基板に塗布した前記絶縁膜用組成物は、必要に応じて、乾燥処理（すなわちプリベーク）を行ってもよい。乾燥処理は、公知の方法を用いて行うことができる。乾燥処理は、例えば、常圧下、加圧下または減圧下において行ってもよく、加熱手段（ホットプレート、オーブンなど）により加温して行ってもよい。加温時の温度は、使用する溶媒や乾燥方法によっても異なるが、通常、４０〜２００℃、好ましくは５０〜１７０℃、さらに好ましくは６０〜１５０℃程度である。プリベークの温度が低すぎると乾燥が不十分となり、高すぎると硬化が急速に始まり、薄膜（塗膜）中に応力が残留してしまう虞がある。

基板に塗布された塗膜は、上記のように、必要に応じて乾燥処理されたのち、通常、硬化処理される。硬化処理は、水蒸気の存在する気体中又は空気中、通常、空気中において、加熱処理（すなわちポストベーク）して行うことができる。硬化において、加熱処理（ポストベーク）温度は、硬化性化合物や硬化剤の有無および種類によっても異なるが、通常、６０〜５００℃程度、好ましくは１００〜４５０℃程度、さらに好ましくは１５０〜４００℃程度、特に好ましくは１８０〜３５０℃程度であってもよい。ポストベークの温度が低すぎると硬化が不十分であり、高すぎると生産効率の低下を招く。プリベークとポストベークは、順次行ってもよいし、プリベークとポストベークを兼ねて一括して行ってもよい。

なお、加熱処理（プリベーク、ポストベーク）は、複数の工程に分割して行ってもよい、例えば、加熱処理を、昇温工程、一定温度に保持する工程および降温工程を任意に組み合わせて行ってもよい。昇温および降温の速度は特に限定されないが、通常、０．１℃／分〜５０℃／秒（３０００℃／分）、好ましくは０．５℃／分〜４０℃／秒（２４００℃／分）程度であってもよい。加熱処理を複数の工程に分けて徐々に温度を上げる（又は下げる）と、膜への応力を緩和でき、比較的膜厚の大きい膜であっても、クラックの発生を抑制できる。

また、必要に応じて、絶縁膜の形成過程の適当な段階において（例えば、加熱処理の前に、加熱処理と並行して）、塗膜を光照射（又は露光）してもよい。光照射により、（１）照射部が低屈折率、未照射部が高屈折率となる屈折率変調構造を導入でき、絶縁機能と光学機能との両方を備えた膜を形成できる。また、（２）露光によりポリシランを分解し、分解部を現像することによりポジ型パターンを形成できる。さらに、（３）光硬化触媒を添加した場合、露光によりポリシラザンを硬化させ、未露光部を現像することによりネガ型パターンを形成できる。このような光照射により形成されたネガ又はポジ型のパターンは、形状に応じて、例えば、スルーホールや配線用の溝などとすることができる。

光照射において、光源としては、特に制限されず、目的に応じて適宜選択でき、例えば、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、水素ランプ、重水素ランプ、蛍光灯、ハロゲンランプ、ＹＡＧレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー、Ｆ₂エキシマレーザー、窒素レーザー、色素レーザー、炭酸ガスレーザー、ヘリウム−カドミウムレーザー、ヘリウム−ネオンレーザー、アルゴンレーザーなどが挙げられる。また、光照射において、光照射エネルギー量としては、通常、１〜２００００ｍＪ／ｃｍ²程度、好ましくは１０〜５０００ｍＪ／ｃｍ²程度であってもよい。

光照射は、窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中、又は空気中において行ってもよい。また、光照射は、常圧下、加圧下または減圧下で行ってもよい。

前記絶縁膜は、単一又は複数の膜が積層した積層膜であってもよい。また、前記絶縁膜は、必要に応じて、前記絶縁膜上にさらに他の膜又は同一の絶縁膜を積層形成してもよい。このような他の膜としては、例えば、導体層膜、他の絶縁膜（本発明の絶縁膜の範疇に属さない絶縁膜）などが挙げられる。

本発明の絶縁膜用組成物（又は絶縁膜）では、誘電特性（低誘電率）および耐熱性を高いレベルでバランスよく両立できる。また、前記絶縁膜用組成物は、寸法安定性や機械的強度（例えば、硬度）においても優れており、しかも、塗布などの方法により、簡便にかつ効率よく膜形成可能である。そのため、本発明の絶縁膜用組成物（又は絶縁膜）は、近年の高速化、小型化されている半導体装置や配線基板、保護膜、ソルダーレジスト膜、液晶配向膜、液晶表示素子などに好適に利用できる。また、透明性においても優れているので、液晶配向膜、液晶表示素子などの透明性が求められる絶縁膜としても有用である。さらに、本発明の絶縁膜は、無機元素であるケイ素および酸素を多く含有するため、無機材料である二酸化珪素や金属表面、シリコンなどとの密着性も良好であり、基板や上部積層膜との密着性に優れた絶縁膜が得られる。

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、実施例及び比較例で調製した組成物の特性評価方法は以下の通りである。

［耐熱性］
実施例および比較例で得られた組成物をシリコン基板上にスピンコーティング法により塗布し、ホットプレートにて１００℃、６０秒でプリベークした。その後、耐熱性を調べるため、オーブンにて２００℃、３時間で加熱し、加熱前後の膜厚を測定することにより、膜厚減少率を算出した。

［比誘電率］
実施例および比較例で得られた組成物をＮ型ハイドープシリコンウェハ上にスピンコーティング法により塗布し、ホットプレートにて１００℃、６０秒でプリベークした。ついで、オーブンにて２００℃で２時間加熱し、誘電率評価用の薄膜試料を得た。この薄膜について、誘電率測定機（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ社製、ＳＳＭ４９５）を用い、水銀プローブ法にて１ＭＨｚでの比誘電率を測定した。

［透明性］
実施例および比較例で得られた組成物を無アルカリガラス基板上にスピンコーティング法により塗布し、ホットプレートにて１００℃、６０秒でプリベークした。ついで、オーブンにて２００℃で２時間加熱し、膜厚１．５μｍの薄膜（薄膜試料）を得た。得られた薄膜について、目視観察し、以下の基準で透明性を評価した。

◎：白濁、クラックおよび着色が全くない
○：わずかに白濁している
△：クラックが発生する。

［絶縁膜用組成物の調製］
ポリシランとして、ポリメチルフェニルシラン（大阪ガスケミカル（株）製、オグソールＳＩ−１０１０）をキシレン溶媒中に溶解し、固形分２０重量％のポリシラン溶液を得た。また、ポリシラザンとしてペルヒドロポリシラザン（ＮＶ１１０、クラリアント・ジャパン社製）の固形分２０重量％キシレン溶液を用いた。

（実施例１）
前記ポリシラン溶液と前記ポリシラザン溶液とを、ポリシランとポリシラザンとの重量比が、固形分換算で、ポリシラン／ポリシラザン（重量比）＝８／２となるように混合して６時間攪拌した後、一昼夜静置して塗工液（塗布液）として組成物を得た。得られた組成物を用いて、上記方法により、絶縁膜を形成し、耐熱性、比誘電率および透明性を評価した。

（実施例２）
ポリシラン／ポリシラザン（重量比）＝５／５となるように混合した以外は、実施例１と同様にして組成物を得た。得られた組成物を用いて、上記方法により、絶縁膜を形成し、耐熱性、比誘電率および透明性を評価した。

（比較例１）
前記ポリシラン溶液単独の組成物を用いて、上記方法により、絶縁膜を形成し、耐熱性、比誘電率および透明性を評価した。

（比較例２）
前記ポリシラザン溶液単独の組成物を用いて、上記方法により、絶縁膜を形成し、耐熱性、比誘電率および透明性を評価した。

結果を表１に示す。

表１の結果から明らかなように、実施例１及び２の絶縁膜では、比誘電率が低く、耐熱性および透明性に優れている。これに対して、比較例１の絶縁膜では、耐熱性が低く、かつ透明性が不十分であり、比較例２の絶縁膜では、比誘電率が高く、かつ透明性が不十分である。

Claims

ポリシラン及びポリシラザンで構成されている絶縁膜用組成物。
ポリシランとポリシラザンとの割合（重量比）が、ポリシラン／ポリシラザン＝５／９５〜９５／５である請求項１記載の絶縁膜用組成物。
ポリシランがポリアルキルアリールシランで構成されている請求項１記載の絶縁膜用組成物。
ポリシランがポリＣ_1-6アルキルＣ_6-20アリールシランで構成されている請求項１記載の絶縁膜用組成物。
請求項１記載の絶縁膜用組成物で形成されている絶縁膜。
周波数１ＭＨｚで測定したときの比誘電率が、３．１以下である請求項５記載の絶縁膜。
ポリシランおよびポリシラザンで絶縁膜を構成することにより、前記絶縁膜の耐熱性および誘電特性を向上させる方法。