JP2017052812A - Composition for forming alkali-soluble developable high refractive index film and pattern forming method - Google Patents

Composition for forming alkali-soluble developable high refractive index film and pattern forming method Download PDF

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JP2017052812A JP2014012673A JP2014012673A JP2017052812A JP 2017052812 A JP2017052812 A JP 2017052812A JP 2014012673 A JP2014012673 A JP 2014012673A JP 2014012673 A JP2014012673 A JP 2014012673A JP 2017052812 A JP2017052812 A JP 2017052812A
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加藤 拓
Hiroshi Kato
拓 加藤
中島 誠
Makoto Nakajima
誠 中島
淳平 小林
Junpei Kobayashi
淳平 小林
雅規 永井
Masaki Nagai
雅規 永井
正睦 鈴木
Masamutsu Suzuki
正睦 鈴木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film-forming composition and a pattern forming method suitable for producing a film having a high refractive index, high transparency, high heat resistance, high light fastness and high hardness, for increasing light extraction efficiency to achieve a longer service life and low power consumption of a light-emitting diode (LED).SOLUTION: The film-forming composition comprises: a silicon compound (A) having a weight average molecular weight of 700 to 4000, which is a hydrolysis condensate of a hydrolyzable silane comprising hydrolyzable silane compounds respectively represented by formula (a1) and formula (a2); inorganic particles (B) having an average particle diameter of 1 to 100 nm and a refractive index of 1.50 to 2.70; and a solvent (C). In the formulae, Rand Reach represent an alkoxy group, an acyloxy group or a halogen group; and L represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、膜形成組成物に関し、さらに、ポリシロキサンおよび無機微粒子を含む膜形成組成物及びパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a film forming composition, and further relates to a film forming composition containing polysiloxane and inorganic fine particles and a pattern forming method.

発光ダイオード(LED)は各種ディスプレイのバックライト光源、信号機、照明、レーザー、バイオセンサーなどとして利用されており、民生用途として広く普及している。 Light emitting diodes (LEDs) are used as backlight light sources for various displays, traffic lights, lighting, lasers, biosensors, and the like, and are widely used for consumer use.

LEDは更なる長寿命且つ低消費電力を達成するために、光取出し効率を高めるデバイス開発が主流となってきている。これらの潮流の中で、光取出し効率を高めるための素子構造及び材料の開発が行われている。   In order to achieve a longer life and lower power consumption, LEDs have been developed mainly for device development that enhances light extraction efficiency. In these currents, element structures and materials for improving light extraction efficiency are being developed.

光取出し効率を高めるために、光学的な屈折率をコントロールする方法があり、封止材料を高屈折率化する検討が報告されている。   In order to increase the light extraction efficiency, there is a method of controlling the optical refractive index, and studies have been reported to increase the refractive index of the sealing material.

例えば酸化ジルコニウム、酸化チタンおよびこれらの複合体からなる群から選択される少なくとも1種の金属酸化物の微粒子と、重量平均分子量が1,000〜100,000の範囲にあるアルコキシ基含有シロキサンポリマー(b1)と、重量平均分子量が500〜100,000である水酸基含有ポリシロキサン(b2)と、β−ジケトン、ケトエステル、ジカルボン酸およびその誘導体、ヒドロキシカルボン酸およびその誘導体、ケトアルコール、ジヒドロキシ化合物、オキシアルデヒド化合物、な
らびにアミン化合物およびその誘導体からなる群から選択される少なくとも1種のキレート化剤を含有する高屈折材料形成用組成物(特許文献1参照)、
アルキル基、アリール基、水酸基等を含むオルガノポリシロキサンと、縮合触媒と、無機粒子とを含む光関連デバイス封止用樹脂組成物(特許文献2参照)、
炭素数1〜20のアルキル基、又は炭素数1〜8の炭化水素基を有していてもよいフェニル基を有するトリアルコキシシラン(A)と、反応性環状エーテル基を含有する置換基を有するトリアルコキシシラン(B)とを共加水分解、共縮合することによって得られるラダー型又はランダム型構造のシルセスキオキサン誘導体、及び、無機微粒子を主成分とする、Bステージ化された光素子用封止樹脂組成物が開示されている(特許文献3参照)。
For example, fine particles of at least one metal oxide selected from the group consisting of zirconium oxide, titanium oxide and composites thereof, and an alkoxy group-containing siloxane polymer having a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 100,000 ( b1), a hydroxyl group-containing polysiloxane (b2) having a weight average molecular weight of 500 to 100,000, a β-diketone, a ketoester, a dicarboxylic acid and a derivative thereof, a hydroxycarboxylic acid and a derivative thereof, a ketoalcohol, a dihydroxy compound, an oxy A composition for forming a high refractive material containing an aldehyde compound and at least one chelating agent selected from the group consisting of an amine compound and a derivative thereof (see Patent Document 1);
An optical device sealing resin composition containing an organopolysiloxane containing an alkyl group, aryl group, hydroxyl group, etc., a condensation catalyst, and inorganic particles (see Patent Document 2),
A trialkoxysilane (A) having a phenyl group which may have an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, and a substituent containing a reactive cyclic ether group For a B-staged optical device comprising a ladder-type or random-type silsesquioxane derivative obtained by co-hydrolysis and co-condensation with trialkoxysilane (B), and inorganic fine particles as main components A sealing resin composition is disclosed (see Patent Document 3).

目的とする高屈折率材料には、高透明性、高耐熱性、高耐光性、高硬度が求められ、これらを一度に満たす材料は困難である。   The target high refractive index material is required to have high transparency, high heat resistance, high light resistance, and high hardness, and it is difficult to satisfy the material at once.

無機粒子を加える場合は膜硬度が低下する場合がある。ポリシロキサンは膜硬度が高い反面、高屈折率を発現しない。これらの背景から無機粒子とポリシロキサンとを組み合わせて高屈折率材料とする方法が公知技術として知られている。   When inorganic particles are added, the film hardness may decrease. Polysiloxane has a high film hardness but does not exhibit a high refractive index. From these backgrounds, a method of combining inorganic particles and polysiloxane to obtain a high refractive index material is known as a known technique.

LED用の高屈折率膜はアルカリ現像性が求められ、10μm以下のパターンを作製するには、アルカリに対し溶解現像性が求められる。そのため、高屈折率組成物自体に感光性を付与し、パターンを得ることが考えられるが感光剤などを含むため、LED素子の部材として長期の耐光性と信頼性を満たすことが困難である。   The high refractive index film for LED is required to have alkali developability, and in order to produce a pattern of 10 μm or less, dissolution developability is required for alkali. Therefore, it is conceivable that the high refractive index composition itself is imparted with photosensitivity to obtain a pattern. However, since it contains a photosensitizer, it is difficult to satisfy long-term light resistance and reliability as a member of an LED element.

ポリシロキサンと無機粒子とを含む高屈折率組成物はその上にリコートした感光性材料を利用してパターニングしようとする検討は知られておらず、LEDを作製するプロセスを考慮して、10μm以下のパターニングをしようとする検討も知られていない。   A high refractive index composition containing polysiloxane and inorganic particles has not been studied for patterning using a photosensitive material recoated thereon, and 10 μm or less is considered in consideration of a process for manufacturing an LED. There are no known studies on patterning.

特開2006−316264JP 2006-316264 A 特開2006−328315JP 2006-328315 A 特開2008−202008JP2008-202008

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高屈折率を有し、高透明性、高耐熱性、高耐光性、高硬度を達成し得る表示デバイス用膜作製に好適な膜形成組成物及びパターン形成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and has a high refractive index and is suitable for producing a film for a display device that can achieve high transparency, high heat resistance, high light resistance, and high hardness. An object is to provide a film forming composition and a pattern forming method.

本願発明は第1観点として、加水分解性シラン(a1)と加水分解性シラン(a2): As a first aspect of the present invention, hydrolyzable silane (a1) and hydrolyzable silane (a2):

(式中、R及びRはそれぞれアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、Lは炭素数3〜6の直線、分岐又は環状のアルキル基を示す。)とを含む加水分解性シランの加水分解縮合物であり且つ重量平均分子量700乃至4000のケイ素化合物(A)、1乃至100nmの平均粒子径と1.50乃至2.70の屈折率を有する無機粒子(B)、及び溶剤(C)を含む膜形成組成物、
第2観点として、ケイ素化合物(A)が、加水分解性シラン(a1)と加水分解性シラン(a2)の割合として、加水分解性シラン(a1)が90モル%乃至50モル%であり、加水分解性シラン(a2)が10モル%乃至50モル%で含有する加水分解性シランを加水分解し縮合したポリマーである第1観点に記載の膜形成組成物、
第3観点として、無機粒子(B)がジルコニアである第1観点又は第2観点に記載の膜形成組成物、
第4観点として、加水分解性シラン(a1)と加水分解性シラン(a2)とを含む加水分解性シランを溶剤(c1)中で加水分解し、重量平均分子量700〜4000のケイ素化合物(A)のワニスを得る工程、
動的光散乱法による平均粒子径が1乃至100nmの平均粒子径と1.50〜2.70の屈折率を有する無機粒子(B)が分散媒(c2)に分散したゾルを得る工程、
ケイ素化合物(A)のワニスと無機粒子(B)のゾルを混合し、ケイ素化合物(A)と無機粒子(B)と溶剤(C)とを含む膜形成組成物を得る工程、を含む第1観点乃至第3観点のいずれか一つに記載の膜形成組成物の製造方法、
第5観点として、第1観点乃至第3観点のいずれか一つに記載の膜形成用組成物から得られる膜の上に感光性レジストを塗布、乾燥、光照射、現像、及びレジスト剥離を行うパターン形成方法、
第6観点として、第1観点乃至第3観点のいずれか一つに記載の膜形成組成物を基板上に被覆し加熱して得られ、波長633nmで1.50〜1.90の屈折率を有する膜、
第7観点として、膜表面の水の接触角が60°乃至80°であることを特徴とする第6観点に記載の膜、
第8観点として、光取りだし膜、又は保護膜として用いられる第6観点又は第7観点に記載の膜、
第9観点として、第6観点乃至第8観点のいずれか一つに記載の膜を有する電子デバイスを有する装置、及び
第10観点として、電子デバイスがLEDである第9観点に記載の装置である。
(Wherein R 1 and R 2 each represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group, and L represents a linear, branched, or cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms). A silicon compound (A) having a weight average molecular weight of 700 to 4000, an inorganic particle (B) having an average particle diameter of 1 to 100 nm and a refractive index of 1.50 to 2.70, and a solvent ( A film-forming composition comprising C),
As a second aspect, the silicon compound (A) has a hydrolyzable silane (a1) and hydrolyzable silane (a2) ratio of 90 to 50 mol% hydrolyzable silane (a1). The film-forming composition according to the first aspect, which is a polymer obtained by hydrolyzing and condensing hydrolyzable silane containing 10 mol% to 50 mol% of decomposable silane (a2),
As a third aspect, the film forming composition according to the first aspect or the second aspect, wherein the inorganic particles (B) are zirconia,
As a fourth aspect, a hydrolyzable silane containing hydrolyzable silane (a1) and hydrolyzable silane (a2) is hydrolyzed in a solvent (c1) to obtain a silicon compound (A) having a weight average molecular weight of 700 to 4000. Obtaining a varnish of
A step of obtaining a sol in which inorganic particles (B) having an average particle diameter of 1 to 100 nm and a refractive index of 1.50 to 2.70 are dispersed in a dispersion medium (c2) by a dynamic light scattering method;
A step of mixing a varnish of a silicon compound (A) and a sol of inorganic particles (B) to obtain a film-forming composition containing the silicon compound (A), inorganic particles (B), and a solvent (C). A method for producing the film-forming composition according to any one of the viewpoints to the third aspect,
As a fifth aspect, a photosensitive resist is applied on a film obtained from the film-forming composition according to any one of the first to third aspects, and drying, light irradiation, development, and resist peeling are performed. Pattern formation method,
As a sixth aspect, the film-forming composition according to any one of the first to third aspects is coated on a substrate and heated, and has a refractive index of 1.50 to 1.90 at a wavelength of 633 nm. A membrane having,
As a seventh aspect, the film according to the sixth aspect, wherein the contact angle of water on the film surface is 60 ° to 80 °,
As an eighth aspect, the film according to the sixth aspect or the seventh aspect used as a light extraction film or a protective film,
As a ninth aspect, an apparatus having an electronic device having the film according to any one of the sixth aspect to the eighth aspect, and as a tenth aspect, an apparatus according to the ninth aspect, in which the electronic device is an LED. .

LED用の光取出し膜及び保護膜などの部材には、高屈折率で且つ、アルカリ現像性が求められ、10μm以下のパターンを作製する必要がある。10μm以下のパターンを作製するには、ケイ素化合物(A)と無機粒子(B)と溶剤(C)とからなる組成物から作製された被膜にアルカリ現像性が求められる。アルカリ現像性は、溶解現像と剥離現像とに区別される。溶解現像とは、アルカリ溶液が膜を溶解させながらパターン形成される現像であり、剥離現像とは、アルカリ溶液が膜を溶解させにくく、膜の膨潤及びクラックを発生させながら、パターン形成される現像である。ここで、10μm以下のパターンを形成させるには溶解現像性が必須であり、剥離現像では困難である。剥離現像では、クラックが発生するサイズを10μm以下に抑制することができず、均一な10μm以下のパターンを得ることができない。   Members such as light extraction films and protective films for LEDs are required to have a high refractive index and alkali developability, and it is necessary to produce a pattern of 10 μm or less. In order to produce a pattern of 10 μm or less, alkali developability is required for a film produced from a composition comprising a silicon compound (A), inorganic particles (B), and a solvent (C). Alkali developability is distinguished between dissolution development and release development. Dissolution development is development in which an alkaline solution dissolves a film, and pattern development is performed. Release development is development in which an alkaline solution hardly dissolves a film, and pattern formation is performed while causing swelling and cracking of the film. It is. Here, in order to form a pattern of 10 μm or less, dissolution developability is indispensable, and it is difficult to perform peeling development. In peeling development, the size at which cracks occur cannot be suppressed to 10 μm or less, and a uniform pattern of 10 μm or less cannot be obtained.

本願発明の膜形成組成物は重量平均分子量700乃至4000のケイ素化合物(A)と、1乃至100nmの平均粒子径と1.50〜2.70の屈折率を有する無機粒子(B)と、溶剤(C)とを含む膜形成組成物である。   The film-forming composition of the present invention comprises a silicon compound (A) having a weight average molecular weight of 700 to 4000, inorganic particles (B) having an average particle diameter of 1 to 100 nm and a refractive index of 1.50 to 2.70, a solvent A film-forming composition containing (C).

ケイ素化合物(A)は重量平均分子量を700乃至4000であり、更に、加水分解性シラン(a1)に極めて特定の種類の加水分解性シラン(a2)を特定された比率で共重合することで、無機粒子(B)とからなる組成物から作製された被膜がアルカリ溶液に対して溶解現像性を発現し、10μm以下のパターン形成された高屈折率な被膜が得られる。   The silicon compound (A) has a weight average molecular weight of 700 to 4000, and further, by copolymerizing the hydrolyzable silane (a1) with a very specific type of hydrolyzable silane (a2) at a specified ratio, The film produced from the composition comprising the inorganic particles (B) exhibits dissolution and developability with respect to the alkaline solution, and a high refractive index film having a pattern of 10 μm or less is obtained.

また、加水分解性シラン(a2)の種類を特定することで、本加熱した際のリング状の低分子化合物の昇華を抑制でき、加熱時若しくは信頼性試験時の屈折率の低下及び膜密度の低下を防止できる。
無機粒子(B)が動的光散乱法による平均粒子径が1乃至100nmであることで、ろ過性が良好であり、膜形成組成物の高透過率を達成できる。
また、ケイ素化合物(A)はポリシロキサンであり、無機粒子(B)は高屈折率を示すジルコニアであるが、無機化合物で構成された組成物であることから耐光性が良好である。
ケイ素化合物(A)と無機粒子(B)との表面に存在する水酸基は外部刺激として熱がかかったときに、重縮合を開始し、強固で高硬度な膜を形成できる。
本願発明のポリシロキサンと平均粒子径が1乃至100nm以下の無機粒子とから成る組成物はアルカリ溶液に対して、溶解現像性を有しているため感光性レジストを用いて10μm以下のパターニングが可能である。ドライエッチングなどのプロセスを経ないため、工程が簡略化され、生産コストを低下できる。
そして、本願発明によって得られた膜は高屈折率、高透明性、高耐熱性、高耐光性、高硬度を一度に満たすことが可能であり、パターニングが可能であることから液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、カソードレイチューブ、有機発光ディスプレイ、電子ペーパー、LED、固体撮像素子、太陽電池、有機薄膜トランジスタなどの電子デバイスとして好適に用いることができる。特に高耐光性が要求されるLED用部材として好適に用いることができる。
Also, by specifying the type of hydrolyzable silane (a2), sublimation of the ring-shaped low molecular weight compound during the main heating can be suppressed, and the refractive index drop and the film density during heating or reliability test can be suppressed. Decline can be prevented.
When the inorganic particles (B) have an average particle diameter of 1 to 100 nm according to the dynamic light scattering method, the filterability is good and high transmittance of the film-forming composition can be achieved.
The silicon compound (A) is polysiloxane, and the inorganic particles (B) are zirconia having a high refractive index. However, since the composition is composed of an inorganic compound, the light resistance is good.
The hydroxyl groups present on the surfaces of the silicon compound (A) and the inorganic particles (B) start polycondensation when heated as an external stimulus and can form a strong and high hardness film.
Since the composition comprising the polysiloxane of the present invention and inorganic particles having an average particle diameter of 1 to 100 nm or less has dissolution developability in an alkaline solution, patterning of 10 μm or less is possible using a photosensitive resist. It is. Since a process such as dry etching is not performed, the process is simplified and the production cost can be reduced.
The film obtained by the present invention can satisfy high refractive index, high transparency, high heat resistance, high light resistance, and high hardness at a time, and can be patterned, so that it can be used for liquid crystal displays and plasma displays. , Cathode ray tubes, organic light-emitting displays, electronic paper, LEDs, solid-state imaging devices, solar cells, organic thin film transistors, and other electronic devices. In particular, it can be suitably used as an LED member that requires high light resistance.

実施例1のポリマーにTT73を用いた場合のパターン観察図Pattern observation when TT73 is used for the polymer of Example 1 実施例2のポリマーにTI73を用いた場合のパターン観察図Pattern observation when TI73 is used for the polymer of Example 2 実施例3のポリマーにTH73を用いた場合のパターン観察図Pattern observation when TH73 is used as the polymer of Example 3 実施例8のポリマーにTI73M1を用いた場合のパターン観察図Pattern observation when TI73M1 is used for the polymer of Example 8 比較例1のポリマーにpTEOSを用いた場合のパターン観察図Pattern observation when pTEOS is used for the polymer of Comparative Example 1 比較例5のポリマーにTI73M4を用いた場合のパターン観察図Pattern observation when TI73M4 is used for the polymer of Comparative Example 5

本願発明は加水分解性シラン(a1)と加水分解性シラン(a2)とを含む加水分解性シランの加水分解縮合物であり且つ重量平均分子量700乃至4000のケイ素化合物(A)、1乃至100nmの平均粒子径と1.50乃至2.70の屈折率を有する無機粒子(B)、及び溶剤(C)を含む膜形成組成物である。式(1)式(2)中、R1及びR2はそれぞれアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、Lは炭素数3〜6の直線、分岐又は環状のアルキル基を示す。
上記膜形成組成物の固形分濃度は、目的の膜形成用被膜の膜厚を得られるように調製されていれば良く、0.1〜50質量%、又は1〜30質量%、又は5〜20質量%の濃度範囲とすることができる。固形分は膜形成組成物から溶剤を除去した残りの割合である。
固形分中におけるケイ素化合物(A)と無機粒子(B)の含有量は50〜100質量%、又は70〜100質量%、又は70〜99質量%とすることができる。
固形分換算で無機粒子(B)を100質量部としたときに、ケイ素化合物(A)を0.1〜200質量部の範囲で加えることができ、好ましくは0.1〜100質量部であり、膜質を保持し、保存安定性を保持するために、より好ましくは0.1〜50質量部である。
本願発明に用いられるケイ素化合物(A)は式(a1)で示される加水分解性シランと式(a2)で示される加水分解性シランとを加水分解し共重合した加水分解縮合物である。この加水分解縮合物には加水分解物を含んでいても良い。
The present invention is a hydrolyzable condensate of hydrolyzable silane containing hydrolyzable silane (a1) and hydrolyzable silane (a2), and a silicon compound (A) having a weight average molecular weight of 700 to 4000 and having a thickness of 1 to 100 nm A film-forming composition comprising inorganic particles (B) having an average particle diameter and a refractive index of 1.50 to 2.70, and a solvent (C). Formula (1) In formula (2), R1 and R2 each represent an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group, and L represents a linear, branched, or cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.
The solid content concentration of the film-forming composition only needs to be adjusted so as to obtain the film thickness of the target film-forming film, and is 0.1 to 50% by mass, or 1 to 30% by mass, or 5 to 5%. The concentration range can be 20% by mass. The solid content is the remaining ratio after the solvent is removed from the film-forming composition.
Content of the silicon compound (A) and inorganic particle (B) in solid content can be 50-100 mass%, 70-100 mass%, or 70-99 mass%.
When the inorganic particles (B) are 100 parts by mass in terms of solid content, the silicon compound (A) can be added in the range of 0.1 to 200 parts by mass, preferably 0.1 to 100 parts by mass. In order to maintain film quality and storage stability, the amount is more preferably 0.1 to 50 parts by mass.
The silicon compound (A) used in the present invention is a hydrolysis condensate obtained by hydrolyzing and copolymerizing a hydrolyzable silane represented by the formula (a1) and a hydrolyzable silane represented by the formula (a2). This hydrolysis-condensation product may contain a hydrolysis product.

ケイ素化合物(A)は、加水分解性シラン(a1)と加水分解性シラン(a2)の割合として、加水分解性シラン(a1)が90モル%乃至50モル%、又は80モル%乃至60モル%、又は70モル%であり、加水分解性シラン(a2)が10モル%乃至50モル%、又は20モル%乃至40モル%、又は30モル%で含有する加水分解性シランを加水分解し縮合したポリマーである。
加水分解性シラン(a1)が95モル%以上含有し製造されたケイ素化合物(A)はアルカリ溶液の現像性が剥離現像となり、本願発明の重要な目的である溶解現像性を発現しない。また、(a2)が55モル%以上含し製造されたケイ素化合物は疎水性が高まり、アルカリ溶液をはじくようになり、現像性自体を失ってしまう。
加水分解物はシランモノマーの加水分解基が加水分解を生じシラノール基を生成したものである。その加水分解縮合物は加水分解物中のシラノール基同士が脱水縮合を起こした加水分解縮合物であり、ポリシロキサンを形成したものであり、縮合物の末端は通常、シラノール基を有している。ケイ素化合物(A)は加水分解縮合物(ポリシロキサン)であるが、その前駆体である加水分解物を有していても良い。
式(a1)及び式(a2)中のR、Rはアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示す。
The silicon compound (A) has a hydrolyzable silane (a1) and hydrolyzable silane (a2) ratio of 90 mol% to 50 mol%, or 80 mol% to 60 mol%. Or hydrolyzable silane (a2) containing 10 mol% to 50 mol%, or 20 mol% to 40 mol%, or 30 mol% of the hydrolyzable silane. It is a polymer.
The silicon compound (A) produced by containing 95 mol% or more of the hydrolyzable silane (a1) has a developability of an alkaline solution as a peel development, and does not exhibit the melt developability which is an important object of the present invention. Further, the silicon compound produced by containing (a2) in an amount of 55 mol% or more has increased hydrophobicity, repels an alkaline solution, and loses developability itself.
The hydrolyzate is a product in which the hydrolyzable group of the silane monomer is hydrolyzed to produce a silanol group. The hydrolyzed condensate is a hydrolyzed condensate in which silanol groups in the hydrolyzed product undergo dehydration condensation and forms a polysiloxane, and the terminal of the condensate usually has a silanol group. . The silicon compound (A) is a hydrolyzed condensate (polysiloxane), but may have a hydrolyzate that is a precursor thereof.
R 1 and R 2 in formula (a1) and formula (a2) represent an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group.

アルコキシ基としては炭素数1〜20のアルコキシ基が例示され、直鎖、分岐、環状のアルキル部分を有するアルコキシ基が挙げられ、例えばメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペントキシ基、1−メチル−n−ブトキシ基、2−メチル−n−ブトキシ基、3−メチル−n−ブトキシ基、1,1−ジメチル−n−プロポキシ基、1,2−ジメチル−n−プロポキシ基、2,2−ジメチル−n−プロポキシ基、1−エチル−n−プロポキシ基、n−ヘキシルオキシ基、1−メチル−n−ペンチルオキシ基、2−メチル−n−ペンチルオキシ基、3−メチル−n−ペンチルオキシ基、4−メチル−n−ペンチルオキシ基、1,1−ジメチル−n−ブトキシ基、1,2−ジメチル−n−ブトキシ基、1,3−ジメチル−n−ブトキシ基、2,2−ジメチル−n−ブトキシ基、2,3−ジメチル−n−ブトキシ基、3,3−ジメチル−n−ブトキシ基、1−エチル−n−ブトキシ基、2−エチル−n−ブトキシ基、1,1,2−トリメチル−n−プロポキシ基、1,2,2,−トリメチル−n−プロポキシ基、1−エチル−1−メチル−n−プロポキシ基、及び1−エチル−2−メチル−n−プロポキシ基等が挙げられる。 Examples of the alkoxy group include an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, and examples thereof include an alkoxy group having a linear, branched or cyclic alkyl moiety, such as a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, n -Butoxy group, isobutoxy group, s-butoxy group, t-butoxy group, n-pentoxy group, 1-methyl-n-butoxy group, 2-methyl-n-butoxy group, 3-methyl-n-butoxy group, 1 , 1-dimethyl-n-propoxy group, 1,2-dimethyl-n-propoxy group, 2,2-dimethyl-n-propoxy group, 1-ethyl-n-propoxy group, n-hexyloxy group, 1-methyl -N-pentyloxy group, 2-methyl-n-pentyloxy group, 3-methyl-n-pentyloxy group, 4-methyl-n-pentyloxy group, 1,1-dimethyl n-butoxy group, 1,2-dimethyl-n-butoxy group, 1,3-dimethyl-n-butoxy group, 2,2-dimethyl-n-butoxy group, 2,3-dimethyl-n-butoxy group, 3 , 3-Dimethyl-n-butoxy group, 1-ethyl-n-butoxy group, 2-ethyl-n-butoxy group, 1,1,2-trimethyl-n-propoxy group, 1,2,2, -trimethyl- Examples include an n-propoxy group, a 1-ethyl-1-methyl-n-propoxy group, and a 1-ethyl-2-methyl-n-propoxy group.

アシルオキシ基としては炭素数2〜20のアシルオキシ基が例示され、例えばメチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、n−プロピルカルボニルオキシ基、イソプロピルカルボニルオキシ基、n−ブチルカルボニルオキシ基、イソブチルカルボニルオキシ基、s−ブチルカルボニルオキシ基、t−ブチルカルボニルオキシ基、n−ペンチルカルボニルオキシ基、1−メチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、2−メチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、3−メチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、1,1−ジメチル−n−プロピルカルボニルオキシ基、1,2−ジメチル−n−プロピルカルボニルオキシ基、2,2−ジメチル−n−プロピルカルボニルオキシ基、1−エチル−n−プロピルカルボニルオキシ基、n−ヘキシルカルボニルオキシ基、1−メチル−n−ペンチルカルボニルオキシ基、2−メチル−n−ペンチルカルボニルオキシ基、3−メチル−n−ペンチルカルボニルオキシ基、4−メチル−n−ペンチルカルボニルオキシ基、1,1−ジメチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、1,2−ジメチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、1,3−ジメチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、2,2−ジメチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、2,3−ジメチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、3,3−ジメチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、1−エチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、2−エチル−n−ブチルカルボニルオキシ基、1,1,2−トリメチル−n−プロピルカルボニルオキシ基、1,2,2−トリメチル−n−プロピルカルボニルオキシ基、1−エチル−1−メチル−n−プロピルカルボニルオキシ基、1−エチル−2−メチル−n−プロピルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基、及びトシルカルボニルオキシ基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、加水分解基としてのハロゲン基はフッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
上記の加水分解性シラン(a1)は例えば以下に例示される。
Examples of the acyloxy group include an acyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, such as a methylcarbonyloxy group, an ethylcarbonyloxy group, an n-propylcarbonyloxy group, an isopropylcarbonyloxy group, an n-butylcarbonyloxy group, and an isobutylcarbonyloxy group. , S-butylcarbonyloxy group, t-butylcarbonyloxy group, n-pentylcarbonyloxy group, 1-methyl-n-butylcarbonyloxy group, 2-methyl-n-butylcarbonyloxy group, 3-methyl-n- Butylcarbonyloxy group, 1,1-dimethyl-n-propylcarbonyloxy group, 1,2-dimethyl-n-propylcarbonyloxy group, 2,2-dimethyl-n-propylcarbonyloxy group, 1-ethyl-n- Propylcarbonyloxy group, n-hexylca Bonyloxy group, 1-methyl-n-pentylcarbonyloxy group, 2-methyl-n-pentylcarbonyloxy group, 3-methyl-n-pentylcarbonyloxy group, 4-methyl-n-pentylcarbonyloxy group, 1,1 -Dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, 1,2-dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, 1,3-dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, 2,2-dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, 2 1,3-dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, 3,3-dimethyl-n-butylcarbonyloxy group, 1-ethyl-n-butylcarbonyloxy group, 2-ethyl-n-butylcarbonyloxy group, 1,1 1,2-trimethyl-n-propylcarbonyloxy group, 1,2,2-trimethyl-n-propylcarbonyloxy group, Examples include, but are not limited to, ethyl-1-methyl-n-propylcarbonyloxy group, 1-ethyl-2-methyl-n-propylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group, and tosylcarbonyloxy group. is not.
Examples of the halogen group as the hydrolyzable group include fluorine, chlorine, bromine and iodine.
Said hydrolysable silane (a1) is illustrated below, for example.

テトラメトキシシラン、テトラアセトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラn−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラn−ブトキシシラン、テトラアセトキシシラン、テトラクロルシラン、等が挙げられるが、4官能(4つの加水分解性基を有する)のシロキサンモノマーであれば良く、これらに限定されるものではない。これらの中でもテトラメトキシシラン、テトラエトキシシランは好適に使用することができる。加水分解性シランは、市販品を用いることができる。 Examples include tetramethoxysilane, tetraacetoxysilane, tetraethoxysilane, tetra n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra n-butoxysilane, tetraacetoxysilane, tetrachlorosilane, and the like. The siloxane monomer having a functional group is not limited to these. Among these, tetramethoxysilane and tetraethoxysilane can be preferably used. A commercially available product can be used as the hydrolyzable silane.

加水分解性シラン(a2)中のLは炭素数3乃至6の直線、分岐若しくは環状のアルキル基を示す。
n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、1−メチル−n−ブチル基、2−メチル−n−ブチル基、3−メチル−n−ブチル基、1,1−ジメチル−n−プロピル基、1,2−ジメチル−n−プロピル基、2,2−ジメチル−n−プロピル基、1−エチル−n−プロピル基、n−ヘキシル基、1−メチル−n−ペンチル基、2−メチル−n−ペンチル基、3−メチル−n−ペンチル基、4−メチル−n−ペンチル基、1,1−ジメチル−n−ブチル基、1,2−ジメチル−n−ブチル基、1,3−ジメチル−n−ブチル基、2,2−ジメチル−n−ブチル基、2,3−ジメチル−n−ブチル基、3,3−ジメチル−n−ブチル基、1−エチル−n−ブチル基、2−エチル−n−ブチル基、1,1,2−トリメチル−n−プロピル基、1,2,2,−トリメチル−n−プロピル基、1−エチル−1−メチル−n−プロピル基、及び1−エチル−2−メチル−n−プロピル基、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロへキシル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
L in the hydrolyzable silane (a2) represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.
n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, 1-methyl-n-butyl group, 2-methyl-n-butyl group, 3 -Methyl-n-butyl group, 1,1-dimethyl-n-propyl group, 1,2-dimethyl-n-propyl group, 2,2-dimethyl-n-propyl group, 1-ethyl-n-propyl group, n-hexyl group, 1-methyl-n-pentyl group, 2-methyl-n-pentyl group, 3-methyl-n-pentyl group, 4-methyl-n-pentyl group, 1,1-dimethyl-n-butyl Group, 1,2-dimethyl-n-butyl group, 1,3-dimethyl-n-butyl group, 2,2-dimethyl-n-butyl group, 2,3-dimethyl-n-butyl group, 3,3- Dimethyl-n-butyl group, 1-ethyl-n-butyl group, 2-ethyl -N-butyl, 1,1,2-trimethyl-n-propyl, 1,2,2, -trimethyl-n-propyl, 1-ethyl-1-methyl-n-propyl, and 1-ethyl Examples include, but are not limited to, a 2-methyl-n-propyl group, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl group and the like.

上記加水分解性シラン(a2)は例えば以下に例示される。例えば、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、イソプロピルトリエトキシシラン、シクロプロピルトリエトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、sec−ブチルトリエトキシシラン、t−ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、シクロブチルトリエトキシシラン、n−ペンチルトリエトキシシラン、t−ペンチルトリエトキシシラン、トリエトキシ(ペンタン−2−イル)シラン、トリエトキシ(ペンタン−3−イル)シラン、シクロペンチルトリメトキシシラン、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、トリエトキシ(ヘキサン−2−イル)シラン、トリエトキシ(ヘキサン−3−イル)シラン、トリエトキシ(4−メチルペンタン−2−イル)シラン、トリエトキシ(2−メチルペンタン−2−イル)シラン、トリエトキシ(3−メチルペンタン−3−イル)シラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
これらの中でも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、イソ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は好適に使用することができる。加水分解性シランは、市販品を用いることができる。
The hydrolyzable silane (a2) is exemplified below. For example, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, isopropyltriethoxysilane, cyclopropyltriethoxysilane, n-butyltriethoxysilane, sec-butyltriethoxysilane, t-butyltriethoxysilane, isobutyltri Ethoxysilane, cyclobutyltriethoxysilane, n-pentyltriethoxysilane, t-pentyltriethoxysilane, triethoxy (pentan-2-yl) silane, triethoxy (pentan-3-yl) silane, cyclopentyltrimethoxysilane, n- Hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, triethoxy (hexane-2-yl) silane, triethoxy (hexane-3-yl) silane, triethoxy (4-methylpentan-2-yl Silane, triethoxy (2-methyl-2-yl) silane, triethoxy (3-methyl-3-yl) silane, cyclohexyl trimethoxy silane, but and the like, but is not limited thereto.
Among these, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, and n-hexyltrimethoxysilane can be preferably used. A commercially available product can be used as the hydrolyzable silane.

式(a1)の加水分解性シランと式(a2)の加水分解性シランとを含む加水分解性シランを加水分解し縮合しその加水分解縮合物を含む共重合体であるケイ素化合物(A)は、重量平均分子量700乃至4000、又は1000〜2000の縮合物とすることができる。これらの分子量はGPC分析によるポリスチレン換算で得られる分子量である。重量平均分子量が700未満の場合、ポリマーが低分子量すぎて、均一な膜が得られない。また、重量平均分子量が4000超の場合、ポリマーが高分子量化しすぎて、アルカリ溶液に対して剥離現像となってしまう。
加水分解触媒としての有機酸は、例えば酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、シュウ酸、マレイン酸、メチルマロン酸、アジピン酸、セバシン酸、没食子酸、酪酸、メリット酸、アラキドン酸、2−エチルヘキサン酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレイン酸、サリチル酸、安息香酸、p−アミノ安息香酸、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸等を挙げることができる。
加水分解触媒としての無機酸は、例えば塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸等を挙げることができる。
A silicon compound (A), which is a copolymer containing a hydrolysis condensate obtained by hydrolyzing and condensing a hydrolyzable silane containing the hydrolyzable silane of the formula (a1) and the hydrolyzable silane of the formula (a2), , And a condensate having a weight average molecular weight of 700 to 4000 or 1000 to 2000. These molecular weights are molecular weights obtained in terms of polystyrene by GPC analysis. When the weight average molecular weight is less than 700, the polymer is too low in molecular weight and a uniform film cannot be obtained. On the other hand, when the weight average molecular weight is more than 4000, the polymer becomes too high in molecular weight, resulting in peeling development with respect to the alkaline solution.
Organic acids as hydrolysis catalysts are, for example, acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, oxalic acid, maleic acid, methylmalonic acid, adipic acid, sebacin Acid, gallic acid, butyric acid, merit acid, arachidonic acid, 2-ethylhexanoic acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, linolenic acid, salicylic acid, benzoic acid, p-aminobenzoic acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfone Examples include acid, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, malonic acid, sulfonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, tartaric acid and the like.
Examples of the inorganic acid as the hydrolysis catalyst include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, and phosphoric acid.

加水分解触媒としての有機塩基は、例えばピリジン、ピロール、ピペラジン、ピロリジン、ピペリジン、ピコリン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルモノエタノールアミン、モノメチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジアザビシクロオクタン、ジアザビシクロノナン、ジアザビシクロウンデセン、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン等を挙げることができる。
無機塩基としては、例えばアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウム等を挙げることができる。これら触媒の内、金属キレート化合物、有機酸、無機酸が好ましく、これらは1種あるいは2種以上を同時に使用しても良い。
加水分解触媒は揮発性の無機酸、例えば塩酸を好適に用いることができる。アルコキシシリル基、アシロキシシリル基、ハロゲン化シリル基の加水分解には、上記加水分解基の1モル当たり、0.1〜100モル、又は0.1〜10モル、又は1〜5モル、又は2〜3.5モルの水を用いる。
加水分解と縮合を行う際の反応温度は、通常は20℃(室温)から加水分解に用いられる溶剤の常圧下の還流温度の範囲で行われる。また、加圧下で行うことができ、例えば液温200℃程度まで昇温することができる。
Organic bases as hydrolysis catalysts include, for example, pyridine, pyrrole, piperazine, pyrrolidine, piperidine, picoline, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, dimethylmonoethanolamine, monomethyldiethanolamine, triethanolamine, diazabicyclooctane, diazine. Examples thereof include zabicyclononane, diazabicycloundecene, tetramethylammonium hydroxide, 1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecene and the like.
Examples of the inorganic base include ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide and the like. Of these catalysts, metal chelate compounds, organic acids, and inorganic acids are preferred, and these may be used alone or in combination of two or more.
As the hydrolysis catalyst, a volatile inorganic acid such as hydrochloric acid can be preferably used. For hydrolysis of an alkoxysilyl group, an acyloxysilyl group, or a halogenated silyl group, 0.1 to 100 mol, or 0.1 to 10 mol, or 1 to 5 mol, or 1 mol per mol of the hydrolyzable group, or Use 2 to 3.5 moles of water.
The reaction temperature for carrying out the hydrolysis and condensation is usually in the range of 20 ° C. (room temperature) to the reflux temperature under normal pressure of the solvent used for the hydrolysis. Moreover, it can carry out under pressure, for example, can heat up to about 200 degreeC of liquid temperature.

加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)を得る方法としては、例えば、加水分解性シラン、溶剤、純水及び酸触媒の混合物を加熱する方法が挙げられる。具体的には、あらかじめ溶剤に加水分解性シランを溶解させ、塩酸と純水を加えて塩酸水溶液とした後、これを加水分解性シラン溶液中に滴下し、加熱する方法である。その際、塩酸の量は、加水分解性シランが有する全加水分解基(全アルコキシ基)の1モルに対して0.0001〜0.5モルとすることが一般的である。この方法における加熱は、液温50〜180℃で行うことができ、好ましくは、液の蒸発、揮散等が起こらないように、例えば、密閉容器中の還流下で数十分から十数時間行われる。 Examples of the method for obtaining the silicon compound (A) containing the hydrolysis condensate (polysiloxane) include a method of heating a mixture of a hydrolyzable silane, a solvent, pure water and an acid catalyst. Specifically, the hydrolyzable silane is dissolved in a solvent in advance, and hydrochloric acid and pure water are added to form an aqueous hydrochloric acid solution, which is then dropped into the hydrolyzable silane solution and heated. In that case, it is common that the quantity of hydrochloric acid shall be 0.0001-0.5 mol with respect to 1 mol of all the hydrolysis groups (all alkoxy groups) which hydrolyzable silane has. The heating in this method can be performed at a liquid temperature of 50 to 180 ° C., and is preferably performed, for example, for several tens of minutes to several tens of hours under reflux in a sealed container so that the liquid does not evaporate or volatilize. Is called.

加水分解と縮合に用いられる溶剤(c1)としては、例えばn−ペンタン、イソペンタン、n−ヘキサン、イソヘキサン、n−ヘプタン、イソヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、イソオクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶剤;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンセン、イソプロピルベンセン、ジエチルベンゼン、イソブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−イソプロピルベンセン、トリメチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−イソブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−イソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン系溶剤;エチルエーテル、イソプロピルエーテル、n−ブチルエーテル、n−ヘキシルエーテル、2−エチルヘキシルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等のエーテル系、トルエン、p−キシレン、o−キシレン、スチレン、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール、プロピ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エチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリ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モノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、1−オクタノール、エチレングリコール、ヘキシレングリコール、トリメチレングリコール、1−メトキシー2−ブタノール、シクロヘキサノール、ジアセトンアルコール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、プロピレングリコール、ベンジルアルコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、γ−ブチルラクトン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルノーマルブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸イソプロピルケトン、酢酸ノーマルプロピル、酢酸イソブチル、酢酸ノーマルブチル、メタノール、エタノール、イソプロパノール、tert−ブタノール、アリルアルコール、ノーマルプロパノール、2−メチル−2−ブタノール、イソブタノール、ノーマルブタノール、2−メチル−1−ブタノール、1−ペンタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−エチルヘキサノール、1−オクタノール、エチレングリコール、ヘキシレングリコール、トリメチレングリコール、1−メトキシー2−ブタノール、ジアセトンアルコール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、プロピレングリコール、ベンジルアルコール、イソプロピルエーテル、1,4−ジオキサン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、N−シクロヘキシル−2−ピロリジノン等を挙げることができる。これらの溶剤は1種又は2種以上の組み合わせで用いることができる。
加水分解性シランを溶剤(c1)中で加水分解し、その加水分解物を縮合反応することによって加水分解縮合物(ポリシロキサン)が得られ、その縮合物は加水分解溶剤中に溶解しているポリシロキサンワニスとして得られる。
Examples of the solvent (c1) used for hydrolysis and condensation include n-pentane, isopentane, n-hexane, isohexane, n-heptane, isoheptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, isooctane, cyclohexane, Aliphatic hydrocarbon solvents such as methylcyclohexane; benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propyl benzene, isopropyl benzene, diethyl benzene, isobutyl benzene, triethyl benzene, di-isopropyl benzene, trimethyl benzene, etc. Aromatic hydrocarbon solvents; acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-isobutyl ketone, methyl-n-pentyl , Ketone solvents such as ethyl-n-butyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, di-isobutyl ketone, cyclohexanone, methylcyclohexanone; ethyl ether, isopropyl ether, n-butyl ether, n-hexyl ether, 2-ethylhexyl ether, Ethers such as tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran, toluene, p-xylene, o-xylene, styrene, ethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl Ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol methyl ether acetate, Pyrene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether , Triethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol, 1-octanol, ethylene glycol, hexylene glycol, trimethylene glycol, 1-methoxy-2-butanol, cyclohexanol, diacetone alcohol Lucol, furfuryl alcohol, tetrahydrofurfuryl alcohol, propylene glycol, benzyl alcohol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, γ-butyllactone, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isopropyl ketone , Diethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl normal butyl ketone, cyclohexanone, ethyl acetate, isopropyl ketone, normal propyl acetate, isobutyl acetate, normal butyl acetate, methanol, ethanol, isopropanol, tert-butanol, allyl alcohol, normal propanol, 2 -Methyl-2-butanol, isobutanol, normal butanol, 2-methyl-1-butanol, 1-pentanol, 2-methyl-1- Butanol, 2-ethylhexanol, 1-octanol, ethylene glycol, hexylene glycol, trimethylene glycol, 1-methoxy-2-butanol, diacetone alcohol, furfuryl alcohol, tetrahydrofurfuryl alcohol, propylene glycol, benzyl alcohol, isopropyl ether 1,4-dioxane, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, dimethyl sulfoxide, N-cyclohexyl-2-pyrrolidinone, etc. Can be mentioned. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
Hydrolyzable silane is hydrolyzed in a solvent (c1), and the hydrolyzate is subjected to a condensation reaction to obtain a hydrolyzed condensate (polysiloxane), which is dissolved in the hydrolyzing solvent. Obtained as a polysiloxane varnish.

上記加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)のワニスの希釈や置換等に用いる溶剤(C)は、加水分解性シランの加水分解と縮重合に用いた溶媒(c1)と同じでも良いし別の溶剤でも良い。そして加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)のワニス中の溶剤は、上記溶剤(C)とすることができる。
ケイ素化合物(A)のワニスとして用いる場合に、ワニス中でのケイ素化合物(A)の濃度は0.1〜60質量%の範囲で用いることができる。
本発明の(C)成分は溶剤である。溶剤は(A)成分を得た溶剤と同様の溶剤が好ましいが、本発明の膜形成用塗布液の保存安定性を著しく損ねなければ特に限定されない。上述した、一般的な有機溶剤を用いることができる。
The solvent (C) used for diluting or replacing the varnish of the silicon compound (A) containing the hydrolysis condensate (polysiloxane) is the same as the solvent (c1) used for hydrolysis and condensation polymerization of the hydrolyzable silane. However, another solvent may be used. And the solvent in the varnish of the silicon compound (A) containing a hydrolysis-condensation product (polysiloxane) can be said solvent (C).
When used as a varnish of the silicon compound (A), the concentration of the silicon compound (A) in the varnish can be used in the range of 0.1 to 60% by mass.
The component (C) of the present invention is a solvent. The solvent is preferably the same solvent as the solvent from which component (A) was obtained, but is not particularly limited as long as the storage stability of the film-forming coating solution of the present invention is not significantly impaired. The general organic solvent mentioned above can be used.

加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)と、平均粒子径が1〜100nmの無機粒子(B)との相溶性の観点から、溶剤(C)はより好ましくは、ブタノール、ジアセトンアルコール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、へキシレングリコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテル、シクロヘキサノン、酢酸メチルエステル、酢酸エチルエステル、乳酸エチルエステル等が挙げられる。 From the viewpoint of compatibility between the silicon compound (A) containing the hydrolysis condensate (polysiloxane) and the inorganic particles (B) having an average particle diameter of 1 to 100 nm, the solvent (C) is more preferably butanol, di- Acetone alcohol, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, hexylene glycol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, ethyl carbitol, butyl carbitol, diethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, Examples include propylene glycol monobutyl ether, cyclohexanone, acetic acid methyl ester, acetic acid ethyl ester, and lactate ethyl ester.

本願発明の加水分解性シラン(a1)と(a2)とを含む加水分解性シランの加水分解縮合物であるケイ素化合物(A)は、(a2)が炭素数3乃至6の直線、分岐又は環状のアルキル基を有し、3つの加水分解性基を有する加水分解性シランであり、(a1)が90mol%乃至50mol%であり、(a2)が10mol%乃至50mol%の割合で縮合物を製造し、質量平均分子量を700乃至4000とすることができる。それにより、ケイ素化合物(A)と無機粒子(B)と溶剤(C)とを含む組成物から得られる膜は、アルカリ溶液に対して、溶解現像性を有しているため感光性レジストを用いて10μm以下のパターニングが可能であり、高屈折率、高耐光性、感光性レジストのインターミキシング防止を同時に満たすことができる。 The silicon compound (A), which is a hydrolyzable condensate of hydrolyzable silane containing the hydrolyzable silane (a1) and (a2) of the present invention, is a straight, branched or cyclic (a2) having 3 to 6 carbon atoms. A hydrolyzable silane having three alkyl groups, (a1) is 90 to 50 mol%, and (a2) is 10 to 50 mol%. In addition, the mass average molecular weight can be set to 700 to 4000. As a result, a film obtained from the composition containing the silicon compound (A), the inorganic particles (B), and the solvent (C) has a dissolution developability with respect to an alkaline solution, and therefore a photosensitive resist is used. Therefore, patterning of 10 μm or less is possible, and high refractive index, high light resistance, and prevention of intermixing of a photosensitive resist can be satisfied at the same time.

ケイ素化合物(A)の質量平均分子量を規定し、加水分解性シラン(a1)と(a2)との加水分解縮合物中の共重合比率を規定することで、協和界面科学株式会社製 の全自動接触角計、商品名 Drop Masterシリーズ DM700を用いて、純水をサイズが22Gの針から液滴を作製し、被膜表面に着液した液滴を液滴法(θ/2法)で算出した水の接触角が60°乃至80°となり、アルカリ溶液に対して溶解現像となる。
水接触角はアルカリ溶液に対する溶解現像性と直接的に関わる重要な膜物性であり、被膜の水接触角が60°未満であると剥離現像となり、80°超であるとアルカリ溶液をはじいて、現像性を発現しなくなる。水接触角が60°未満の場合、シラノールが多く親水性が比較的高いため、膜中にアルカリ溶液が浸透しやすくなる。アルカリ溶液が浸透した場合、被膜に内在するケイ素化合物のシラノールが塩基と直接接することで溶解する前に重縮合が開始し、高分子量化が進行してしまう。高分子量化が進行することで、溶解現像とならずに剥離現像となってしまう。また、水接触角は80°超の場合、被膜表面の疎水性が高まることでアルカリ溶液をはじいてしまい、現像自体ができなくなり、パターンを形成することができなくなる。
By specifying the mass average molecular weight of the silicon compound (A) and the copolymerization ratio in the hydrolysis condensate of hydrolyzable silanes (a1) and (a2), fully automatic made by Kyowa Interface Science Co., Ltd. Using a contact angle meter, product name Drop Master series DM700, a droplet of pure water was prepared from a needle having a size of 22G, and the droplet deposited on the coating surface was calculated by the droplet method (θ / 2 method). The contact angle of water is 60 ° to 80 °, and dissolution development is performed with respect to an alkaline solution.
The water contact angle is an important film physical property that is directly related to dissolution and developability in an alkaline solution. When the water contact angle of the coating is less than 60 °, peeling development occurs, and when it exceeds 80 °, the alkaline solution is repelled. It will not develop developability. When the water contact angle is less than 60 °, the amount of silanol is large and the hydrophilicity is relatively high, so that the alkaline solution easily penetrates into the film. When the alkali solution permeates, polycondensation starts before the silanol of the silicon compound existing in the coating comes into direct contact with the base and dissolves, and the molecular weight increases. As the increase in the molecular weight proceeds, peeling development occurs instead of dissolution development. On the other hand, when the water contact angle is more than 80 °, the hydrophobicity of the coating surface increases, so that the alkaline solution is repelled, development itself cannot be performed, and a pattern cannot be formed.

被膜の水の接触角が60°乃至80°となるように、質量平均分子量、共重合比率、粒子(B)との混合比、仮加熱温度条件をコントロールすることでアルカリ溶液に対する最適な溶解現像性を発現することが初めて可能となる。
本願発明に用いられる無機粒子(B)成分は1〜100nmの平均粒子径を有する無機粒子(B)であり、上記無機粒子(B)の屈折率は1.50〜2.70、又は1.50〜1.70、又は1.60〜2.00、又は1.90〜2.20、又は2.20〜2.70の範囲を選択することができる。
上述したポリシロキサンと共に本発明の組成物を構成する無機粒子(B)の種類としては、ジルコニアが挙げられる。
なお、無機粒子は単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
Optimum dissolution and development in an alkaline solution by controlling the weight average molecular weight, copolymerization ratio, mixing ratio with particles (B), and preheating temperature conditions so that the water contact angle of the coating is 60 ° to 80 °. It becomes possible for the first time to express sex.
The inorganic particle (B) component used in the present invention is an inorganic particle (B) having an average particle diameter of 1 to 100 nm, and the refractive index of the inorganic particle (B) is 1.50 to 2.70, or 1. A range of 50 to 1.70, or 1.60 to 2.00, or 1.90 to 2.20, or 2.20 to 2.70 can be selected.
Zirconia is mentioned as a kind of inorganic particle (B) which comprises the composition of this invention with the polysiloxane mentioned above.
The inorganic particles may be used alone or in combination of two or more.

金属酸化物の具体例としては、SiO、HfOを含んだ複合酸化物などが挙げられる。複合酸化物とは、粒子の製造段階で2種以上の無機酸化物を混合させたものである。 Specific examples of the metal oxide include composite oxides containing SiO 2 and HfO 2 . The composite oxide is a mixture of two or more inorganic oxides in the particle production stage.

さらに、これらの化合物は、単独でまたは2種以上を混合して用いることができ、さらに上記の酸化物と混合して用いてもよい。
本願発明に用いられる無機粒子(B)成分は動的光散乱法による平均粒子径が1乃至100nm、又は5〜50nm、又は1〜10nmの無機粒子を用いることができる。
上記粒子径については平均粒子径の異なる粒子を混合して用いても良い。
Furthermore, these compounds can be used alone or in admixture of two or more, and may be used in admixture with the above oxides.
As the inorganic particle (B) component used in the present invention, inorganic particles having an average particle diameter of 1 to 100 nm, 5 to 50 nm, or 1 to 10 nm by a dynamic light scattering method can be used.
As for the particle size, particles having different average particle sizes may be mixed and used.

また、上記無機粒子(B)を用いる際には、粒子をそのまま用いてもよく、粒子を水または有機溶媒に予め分散させたコロイド状態のもの(コロイド粒子を分散媒に分散したもの。即ち、ゾル)を用いてもよい。ゾル中での無機粒子の濃度は0.1〜60質量%の範囲で用いることができる。
水性媒体に無機粒子を分散した水ゾルの分散媒を、水から有機溶媒に置換した有機溶媒ゾルを用いることができる。この分散媒(c2)は、加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)のワニスの希釈や置換等に用いる溶剤(C)と合体して本願発明に用いられる溶剤(C)とすることができる。
Moreover, when using the said inorganic particle (B), you may use particle | grains as it is, the thing of the colloid state (The colloid particle was disperse | distributed to the dispersion medium) which dispersed the particle | grains beforehand in water or the organic solvent. Sol) may be used. The density | concentration of the inorganic particle in sol can be used in 0.1-60 mass%.
An organic solvent sol in which a dispersion medium of a water sol in which inorganic particles are dispersed in an aqueous medium is substituted from water to an organic solvent can be used. This dispersion medium (c2) is combined with the solvent (C) used in the present invention in combination with the solvent (C) used for diluting or replacing the varnish of the silicon compound (A) containing the hydrolysis condensate (polysiloxane). can do.

従って、分散媒(c2)は上記溶剤(C)と同じものを用いることができる。
さらに、無機粒子(B)を、酸化ケイ素、有機ケイ素化合物、有機金属化合物などにより処理した粒子を用いてもよい。
なお、酸化ケイ素による処理とは、無機粒子(B)を含む分散体中で粒子表面に、酸化ケイ素粒子を公知の方法で成長させるものである。有機ケイ素化合物、有機金属化合物による処理とは、無機粒子(B)を含む分散体中に、これらの化合物を添加し、無機粒子の表面にこれらの化合物、又はこれらの化合物の反応生成物を吸着又は結合させるものである。
Therefore, the same dispersion medium (c2) as the solvent (C) can be used.
Furthermore, particles obtained by treating the inorganic particles (B) with silicon oxide, an organosilicon compound, an organometallic compound, or the like may be used.
The treatment with silicon oxide is to grow silicon oxide particles on the particle surface in a dispersion containing inorganic particles (B) by a known method. Treatment with an organosilicon compound or an organometallic compound means that these compounds are added to a dispersion containing inorganic particles (B), and these compounds or reaction products of these compounds are adsorbed on the surfaces of the inorganic particles. Or they are to be combined.

上記有機ケイ素化合物としては、シランカップリング剤やシランが挙げられ、シランカップリング剤の具体例としては、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクロキシプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチ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−トリエトキシシリル−N−(1、3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
また、シランの具体例としては、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシランフェニルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられる。
Examples of the organosilicon compound include silane coupling agents and silanes. Specific examples of the silane coupling agent include vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, and 2- (3,4-epoxycyclohexyl). ) Ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethylditriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyl Dimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-2- (A Noethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyltriethoxysilane, 3-amino Propyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltri Examples include methoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, and 3-isocyanatopropyltriethoxysilane.
Specific examples of silane include methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, phenyltrichlorosilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldisilane. Ethoxysilane phenyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, hexamethyldisilazane, etc. It is done.

上記有機金属化合物としては、チタネート系カップリング剤やアルミニウム系カップリング剤が挙げられ、チタネート系カップリング剤の具体例としては、プレンアクト KR TTS,KR 46B、KR 38B、KR 138S、KR238S、338X、KR 44、KR 9SA、KR ET5、KR ET(味の素ファインテクノ(株)製)、アルミニウム系カップリング剤の具体例としては、プレンアクトAL−M(味の素ファインテクノ(株)製)等が挙げられる。
これら有機ケイ素化合物、有機金属化合物の使用量は、上記無機粒子(B)100質量部に対して2〜100質量部が好ましい。
無機粒子(B)に用いられる金属酸化物コロイド粒子は、公知の方法、例えば、イオン交換法、解こう法、加水分解法、反応法により製造することができる。
イオン交換法としては、例えば、上記金属の塩をイオン交換樹脂で処理し、対イオンを除去して粒子を生成する方法が挙げられる。
Examples of the organometallic compound include titanate coupling agents and aluminum coupling agents, and specific examples of titanate coupling agents include Preneact KR TTS, KR 46B, KR 38B, KR 138S, KR238S, 338X, Specific examples of KR 44, KR 9SA, KR ET5, KR ET (manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd.) and aluminum coupling agents include Plenact AL-M (manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd.) and the like.
As for the usage-amount of these organosilicon compounds and organometallic compounds, 2-100 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of said inorganic particles (B).
The metal oxide colloidal particles used for the inorganic particles (B) can be produced by a known method such as an ion exchange method, a peptization method, a hydrolysis method, or a reaction method.
Examples of the ion exchange method include a method in which the metal salt is treated with an ion exchange resin to remove counter ions and generate particles.

解こう法としては、上記金属の塩を酸、又は塩基で中和する、又は上記金属のアルコキシドを加水分解、または上記金属の塩基性塩を加熱下で加水分解して得られた沈殿物又はゲルから、不要の電解質を除去する又は分散に必要なイオンを添加する方法などが挙げられる。反応法の例としては、上記金属の粉末と酸とを反応させる方法等が挙げられる。
本発明の(被)膜形成組成物を調製する方法は特に限定されない。(A)成分、(B)成分及び(C)成分が均一に混合した状態であれば良い。成分(A)乃至成分(C)を混合する際の順序は均一なワニスが得られれば問題なく、特に限定されない。
例えば、加水分解性シラン(a1)と加水分解性シラン(a2)とを含む加水分解性シランを溶剤(c1)中で加水分解し、重量平均分子量700〜4000のケイ素化合物(A)のワニスを得る工程、
動的光散乱法による平均粒子径が1乃至100nmの平均粒子径と1.50〜2.70の屈折率を有する無機粒子(B)が分散媒(c2)に分散したゾルを得る工程、
ケイ素化合物(A)のワニスと無機粒子(B)のゾルを混合し、ケイ素化合物(A)と無機粒子(B)と溶剤(C)とを含む膜形成組成物を得る工程、を含む膜形成組成物の製造方法が挙げられる。
Peptides include a precipitate obtained by neutralizing the metal salt with an acid or base, hydrolyzing the metal alkoxide, or hydrolyzing the metal basic salt under heating, or Examples thereof include a method of removing unnecessary electrolyte from the gel or adding ions necessary for dispersion. Examples of the reaction method include a method of reacting the metal powder with an acid.
The method for preparing the film forming composition of the present invention is not particularly limited. It suffices if the (A) component, (B) component, and (C) component are uniformly mixed. The order of mixing components (A) to (C) is not particularly limited as long as a uniform varnish can be obtained.
For example, a hydrolyzable silane containing hydrolyzable silane (a1) and hydrolyzable silane (a2) is hydrolyzed in a solvent (c1), and a varnish of a silicon compound (A) having a weight average molecular weight of 700 to 4000 is obtained. Obtaining step,
A step of obtaining a sol in which inorganic particles (B) having an average particle diameter of 1 to 100 nm and a refractive index of 1.50 to 2.70 are dispersed in a dispersion medium (c2) by a dynamic light scattering method;
Forming a film comprising: mixing a varnish of a silicon compound (A) and a sol of inorganic particles (B) to obtain a film-forming composition containing the silicon compound (A), inorganic particles (B), and a solvent (C) The manufacturing method of a composition is mentioned.

膜形成組成物の固形分中にはケイ素化合物(A)と無機粒子(B)を含むが、それ以外の成分を含有してもよい。
本発明においては、本発明の効果を損なわない限りにおいて、成分(A)、成分(B)、及び成分(C)以外にその他の成分、例えばレベリング剤、界面活性剤等の成分が含まれていてもよい。
界面活性剤としては、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ステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフエノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフエノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロツクコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤、商品名エフトップEF301、EF303、EF352(株式会社トーケムプロダクツ製)、商品名メガファックF171、F173、F−553、F−554、R−08、R−30、R−30−N(大日本インキ化学工業株式会社製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム株式会社製)、商品名アサヒガードAG710,サーフロンS−382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子株式会社製)等のフッ素系界面活性剤、及びオルガノシロキサンポリマ−KP341(信越化学工業株式会社製)、BYK−302、BYK−307、BYK−322、BYK−323、BYK−330、BYK−333、BYK−370、BYK−375、BYK−378(ビックケミー・ジャパン株式会社製)、等を挙げることができる。これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また二種以上の組み合わせで使用することもできる。界面活性剤が使用される場合、その割合としては、ケイ素化合物(A)100質量部に対して0.0001〜5質量部、または0.001〜1質量部、または0.01〜0.5質量部である。
上記の他の成分、溶剤、レベリング剤若しくは界面活性剤を混合する方法は、ケイ素化合物(A)に無機粒子(B)及び溶剤(C)を添加すると同時でも、成分(A)乃至成分(C)混合後であっても良く、特に限定されない。
The solid content of the film-forming composition contains the silicon compound (A) and inorganic particles (B), but may contain other components.
In the present invention, in addition to the component (A), the component (B), and the component (C), other components such as a leveling agent and a surfactant are included as long as the effects of the present invention are not impaired. May be.
Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octyl phenol ether, polyoxyethylene, and the like. Polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as nonylphenol ether, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan trioleate Sorbitan fatty acid esters such as stearate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as bitane monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, trade name EFTOP EF301, EF303, EF352 (manufactured by Tochem Products Co., Ltd.), trade names MegaFuck F171, F173, F-553, F-554, R-08, R-30, R-30-N (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) ), Fluorads FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), trade names Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) Activator, and organosiloxane polymer-KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), BYK-302, BYK-307, BYK-322, BYK-323, BYK-330, BYK-333, BYK-370, BYK-375, BYK-378 (manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.) and the like can be mentioned. These surfactants may be used alone or in combination of two or more. When a surfactant is used, the proportion thereof is 0.0001-5 parts by mass, or 0.001-1 parts by mass, or 0.01-0.5 with respect to 100 parts by mass of the silicon compound (A). Part by mass.
The method of mixing the other components, the solvent, the leveling agent or the surfactant described above may be performed simultaneously with the addition of the inorganic particles (B) and the solvent (C) to the silicon compound (A). ) It may be after mixing and is not particularly limited.

<被膜の形成>
本発明の膜形成組成物は、基材に塗布し熱硬化することで所望の被膜を得ることができる。塗布方法は、公知又は周知の方法を採用できる。例えば、スピンコート法、ディップ法、フローコート法、インクジェット法、スプレー法、バーコート法、グラビアコート法、スリットコート法、ロールコート法、転写印刷法、刷毛塗り、ブレードコート法、エアーナイフコート法等の方法を採用できる。その際に用いる基材は、シリコン、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレン(PE)、アイオノマー(IO)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリシクロオレフィン(PCO)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリプロピレン(PP)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、ポリアクリロニトリル(PAN)、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)、エチレンメタクリル酸共重合体(EMMA)、ポリメタクリル酸(PMMA)、ナイロン、プラスチック、ガラス、サファイア、石英、ダイヤモンド、セラミックス、アルミニウムガリウムヒ素(AlGaAs)、ガリウムヒ素リン(GaAsP)、インジウム窒化ガリウム(InGaN)、窒化ガリウム(GaN)、アルミニウム窒化ガリウム(AlGaN)、リン化ガリウム(GaP)、セレン化亜鉛(ZnSe)、アルミニウムインジウムガリウムリン(AlGaInP)、酸化亜鉛(ZnO)等からなる基材を挙げることができる。
<Formation of coating>
The film-forming composition of the present invention can be applied to a substrate and thermally cured to obtain a desired film. A known or well-known method can be adopted as the coating method. For example, spin coating method, dip method, flow coating method, ink jet method, spray method, bar coating method, gravure coating method, slit coating method, roll coating method, transfer printing method, brush coating, blade coating method, air knife coating method Etc. can be adopted. The base materials used in this case are silicon, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), polyethylene terephthalate (PET), triacetyl cellulose (TAC), polyethylene (PE), ionomer (IO), polyimide (PI), polyamide (PA), polyvinyl chloride (PVC), polycycloolefin (PCO), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinyl alcohol (PVA), polypropylene (PP), polycarbonate (PC), polystyrene (PS) , Polyacrylonitrile (PAN), ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene vinyl alcohol copolymer (EVOH), ethylene methacrylic acid copolymer (EMMA), polymethacrylic acid (PMMA), nylon, plastic, glass, S Dia, quartz, diamond, ceramics, aluminum gallium arsenide (AlGaAs), gallium arsenide phosphorus (GaAsP), indium gallium nitride (InGaN), gallium nitride (GaN), aluminum gallium nitride (AlGaN), gallium phosphide (GaP), selenium Examples thereof include a base material made of zinc halide (ZnSe), aluminum indium gallium phosphide (AlGaInP), zinc oxide (ZnO), or the like.

加熱機器としては、特に限定されるものではなく、例えば、ホットプレート、オーブン、ファーネスを用いて、適切な雰囲気下、すなわち大気、窒素等の不活性ガス、真空中等で加熱させればよい。これにより、均一な製膜面を有する被膜を得ることが可能である。
加熱温度は、溶媒を蒸発させる目的では、特に限定されないが、例えば、40〜200℃で行うことができる。これらの場合、より高い均一製膜性を発現させたり、基材上で反応を進行させたりする目的で2段階以上の温度変化をつけてもよい。
加熱温度及び加熱時間は目的とする電子デバイスのプロセス工程に適合した条件を選択すれば良く、ポリシロキサン被膜の物性値が電子デバイスの要求特性に適合した加熱条件を選択できる。
本願発明の加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)と無機粒子(B)と溶剤(C)とを含む膜形成組成物は、これら各成分をハイブリッド化してなる膜形成組成物(ワニス)が均一分散液となっていることが好ましい。
ここで、ハイブリッド化とは、広義では異なった性質の溶質を混合し、溶液の状態で混和することを意味し、異なる溶質同士が化学的または物理的に相互作用を有していても、有していなくてもよく、分散性が保持されていればよい。
The heating device is not particularly limited, and may be heated in an appropriate atmosphere, that is, in an inert gas such as air or nitrogen, in a vacuum, or the like using, for example, a hot plate, an oven, or a furnace. Thereby, it is possible to obtain a film having a uniform film forming surface.
The heating temperature is not particularly limited for the purpose of evaporating the solvent, but can be performed at 40 to 200 ° C., for example. In these cases, the temperature may be changed in two or more steps for the purpose of expressing a higher uniform film forming property or allowing the reaction to proceed on the substrate.
The heating temperature and the heating time may be selected in accordance with the process steps of the target electronic device, and the heating conditions in which the physical property value of the polysiloxane film is compatible with the required characteristics of the electronic device can be selected.
The film-forming composition comprising the silicon compound (A) containing the hydrolysis condensate (polysiloxane), the inorganic particles (B) and the solvent (C) of the present invention is a film-forming composition obtained by hybridizing these components. (Varnish) is preferably a uniform dispersion.
Here, in a broad sense, hybridization means mixing solutes having different properties and mixing them in a solution state. Even if different solutes have chemical or physical interaction, they are present. The dispersibility may be maintained as long as it is not necessary.

ハイブリッド化は、最終的な膜形成組成物(ワニス)の安定性が得られる限りにおいて、その調製方法は特に限定されない。   The method for preparing the hybrid is not particularly limited as long as the stability of the final film-forming composition (varnish) can be obtained.

例えば、(1)加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)を、溶液状態(ワニス)で無機粒子(B)の分散液(ゾル)に混合させる、(2)加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)を溶液中(ワニス中)で無機粒子(B)を分散させる、など種々の方法が挙げられるが、ハンドリング性の観点から、加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)を溶液(ワニス)の状態で無機粒子(B)の分散液(ゾル)に混合させる方法が好ましい。
ハイブリッド化した最終的なワニスの安定性は、分散性の低下による析出、1次粒子径または2次粒子径の大幅な変化、塗布性の悪化、着色(白化、黄変)、膜質の悪化を引き起こさなければよい。
組成物中における無機粒子の含有量は、得られる最終的なワニスの分散性が損なわれない範囲であればよく、作製する被膜の目的とする屈折率、透過率、耐熱性に合わせてコントロールすることが可能である。
For example, (1) a silicon compound (A) containing a hydrolysis condensate (polysiloxane) is mixed with a dispersion (sol) of inorganic particles (B) in a solution state (varnish), (2) a hydrolysis condensate There are various methods such as dispersing the inorganic particles (B) in the solution (in the varnish) of the silicon compound (A) containing (polysiloxane). From the viewpoint of handling properties, hydrolysis condensate (polysiloxane) ) Containing a silicon compound (A) is preferably mixed with a dispersion (sol) of inorganic particles (B) in a solution (varnish) state.
The stability of the final hybridized varnish is due to precipitation due to reduced dispersibility, drastic changes in primary particle size or secondary particle size, poor applicability, coloring (whitening, yellowing), and poor film quality. Don't cause it.
The content of the inorganic particles in the composition may be in a range that does not impair the dispersibility of the final varnish obtained, and is controlled in accordance with the intended refractive index, transmittance, and heat resistance of the coating film to be produced. It is possible.

本発明の加水分解縮合物(ポリシロキサン)を含むケイ素化合物(A)と無機粒子(B)と溶剤(C)とを含む膜形成組成物(塗布液)は、分散性の低下による析出、1次粒子径または2次粒子径の大幅な変化、塗布性の悪化、着色(白化、黄変)、膜質の悪化を引き起こさない保管条件であれば特に限定されない。例えば、23℃(室温保管)、5℃(冷蔵保管)及び−20℃(冷凍保管)で保管すれば良く、ワニス状態で水酸基同士が反応するのを防止するために−20℃(冷凍保管)で保管することが好ましい。
本願発明では、上記膜形成組成物を基板上に被覆し加熱して得られ、波長633nmで1.50〜1.90、又は1.50〜1.70、又は1.70〜1.90の屈折率と、JIS規格 K 5600によって定められた鉛筆硬度がH〜9H、又はH〜5H、又はH〜3Hの硬度とを有する膜となる。
The film-forming composition (coating liquid) containing the silicon compound (A) containing the hydrolysis condensate (polysiloxane) of the present invention, the inorganic particles (B), and the solvent (C) is deposited due to a decrease in dispersibility. The storage conditions are not particularly limited as long as the storage conditions do not cause a significant change in the secondary particle size or secondary particle size, deterioration in applicability, coloring (whitening, yellowing), and deterioration in film quality. For example, it may be stored at 23 ° C. (room temperature storage), 5 ° C. (refrigerated storage) and −20 ° C. (frozen storage), and −20 ° C. (freezer storage) to prevent hydroxyl groups from reacting in the varnish state. It is preferable to store in
In the present invention, the film-forming composition is coated on a substrate and heated, and is 1.50 to 1.90, 1.50 to 1.70, or 1.70 to 1.90 at a wavelength of 633 nm. The film has a refractive index and a hardness of H-9H, H-5H, or H-3H, as determined by JIS standard K5600.

<被膜のパターニング方法>
本願発明の上記膜形成組成物自体には感光性はないが、アルカリ溶液に対して溶解現像性を有しているため感光性レジストを利用することで10μm以下のパターニングが可能である。上記膜形成組成物に感光性を付与しない理由は、感光性材料とするときに添加する感光剤が耐光性を悪化させる原因となるためである。
パターニングする方法は以下の工程1乃至工程9を得て完成する。
工程1:膜形成組成物を基材に塗布する。
工程2:基材上の膜を仮乾燥する。
工程3:膜形成用組成物の上に感光性レジストを塗布する。
工程4:感光性レジストを乾燥する。
工程5:感光性レジストの上からマスクを介して光照射する。
工程6:アルカリ現像する。
工程7:純水でリンスする。
工程8:レジストを剥離する。
工程9:パターニングされた膜形成組成物を本加熱する。
<Pattern patterning method>
The film-forming composition itself of the present invention itself is not photosensitive, but has a pattern of 10 μm or less by using a photosensitive resist because it has solubility and developability in an alkaline solution. The reason for not imparting photosensitivity to the film-forming composition is that the photosensitizer added when the photosensitive material is used causes deterioration in light resistance.
The patterning method is completed by obtaining the following steps 1 to 9.
Step 1: A film-forming composition is applied to a substrate.
Step 2: The film on the substrate is temporarily dried.
Step 3: A photosensitive resist is applied on the film-forming composition.
Step 4: The photosensitive resist is dried.
Step 5: Light is irradiated from above the photosensitive resist through a mask.
Step 6: Alkali development.
Step 7: Rinse with pure water.
Step 8: Strip the resist.
Step 9: Mainly heat the patterned film-forming composition.

工程2は膜形成組成物を仮乾燥させる工程であり、工程3の感光性レジストの主溶剤に溶解しなくなるまで加熱すれば特に限定されないが、40℃乃至200℃、又は80℃乃至150℃、又は90℃乃至120℃で加熱すれば良く、加熱時間は30秒乃至300秒、又は60秒乃至120秒、又は180秒乃至240秒、加熱すれば良い。   Step 2 is a step of pre-drying the film-forming composition and is not particularly limited as long as it is heated until it is not dissolved in the main solvent of the photosensitive resist of Step 3, but 40 ° C to 200 ° C, or 80 ° C to 150 ° C, Alternatively, heating may be performed at 90 ° C. to 120 ° C., and the heating time may be 30 seconds to 300 seconds, or 60 seconds to 120 seconds, or 180 seconds to 240 seconds.

工程3は感光性レジストを塗布する工程であり、市販されている一般的なポジ型感光性レジスト又はネガ型感光性レジストを用いれば良い。例えば、ポジ型フォトレジストとしてはTHMR−iP1800(東京応化工業(株)製)、AZ3100、AZ1500(A Z ELECTRONIC MATERIALS社製)などを用いれば良い。   Step 3 is a step of applying a photosensitive resist, and a commercially available general positive photosensitive resist or negative photosensitive resist may be used. For example, as the positive photoresist, THMR-iP1800 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), AZ3100, AZ1500 (manufactured by AZ ELECTRONIC MATERIALS) or the like may be used.

工程5はマスクを介して光照射する工程であり、一般的な露光機を用いれば良い。例えば、アライナー PLA−600FA(キヤノン(株)製)、i線ステッパー NSR−2205i12D((株)ニコン製)などを用いれば良い。
工程6はアルカリ現像する工程であり、アルカリ現像液としては一般的なテトラメチルアンモニウムハイドライド(TMAH)水溶液を用いれば良い。TMAHの濃度は0.1質量%乃至2.38質量%、又は0.5質量%乃至1.0質量%、又は1.0質量%乃至2.0質量%であれば良く、現像時間は10秒乃至180秒、又は20秒乃至60秒、又は90秒乃至120秒であれば良い。また、アルカリ現像液は炭酸ナトリウム及び水酸化ナトリウム、水酸化カリウム水溶液などの無機塩基でも良い。
Step 5 is a step of irradiating light through a mask, and a general exposure machine may be used. For example, aligner PLA-600FA (manufactured by Canon Inc.), i-line stepper NSR-2205i12D (manufactured by Nikon Corporation), or the like may be used.
Step 6 is a step of alkali development, and a common tetramethylammonium hydride (TMAH) aqueous solution may be used as the alkali developer. The concentration of TMAH may be 0.1% to 2.38%, 0.5% to 1.0%, or 1.0% to 2.0% by weight, and the development time is 10%. Second to 180 seconds, 20 seconds to 60 seconds, or 90 seconds to 120 seconds may be sufficient. The alkaline developer may be an inorganic base such as sodium carbonate, sodium hydroxide, or potassium hydroxide aqueous solution.

工程8はレジストを剥離する工程であり、一般的なレジスト溶剤であれば良い。例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ピルビン酸エチルなどが挙げられる。
工程9は膜形成組成物を本加熱する工程であり、80℃乃至300℃、又は100℃乃至150℃、又は180℃乃至230℃、又は250℃乃至300℃で加熱すれば良い。
Step 8 is a step of stripping the resist, and any common resist solvent may be used. Examples thereof include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, and ethyl pyruvate.
Step 9 is a step of subjecting the film-forming composition to main heating, which may be performed at 80 ° C. to 300 ° C., 100 ° C. to 150 ° C., 180 ° C. to 230 ° C., or 250 ° C. to 300 ° C.

以上のようなパターニング方法を経ることで、膜形成組成物が非感光性材料であるにも関わらず、アルカリ現像性を有することでパターニングすることが可能となる。
このようにして得られた本発明の組成物からなる膜は、高屈折率、高透明性、高耐熱性、高耐光性、高硬度を一度に満たすことが可能であり、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、カソードレイチューブ、有機発光ディスプレイ、電子ペーパー、LED、固体撮像素子、太陽電池、有機薄膜トランジスタなどの電子デバイスとして好適に用いることができる。特に高耐光性が要求されるLED用部材として好適に用いることができる。
Through the patterning method as described above, it is possible to perform patterning by having alkali developability even though the film forming composition is a non-photosensitive material.
The film made of the composition of the present invention thus obtained can satisfy a high refractive index, high transparency, high heat resistance, high light resistance, and high hardness at the same time. , Cathode ray tubes, organic light-emitting displays, electronic paper, LEDs, solid-state imaging devices, solar cells, organic thin film transistors, and other electronic devices. In particular, it can be suitably used as an LED member that requires high light resistance.

より具体的には、各種ディスプレイのバックライト光源、信号機、照明、レーザー、バイオセンサーなどとして好適に用いることができる。   More specifically, it can be suitably used as a backlight light source for various displays, traffic lights, illumination, lasers, biosensors, and the like.

以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお、実施例で用いた各測定装置は以下のとおりである。
[GPC]
装置:東ソー(株)製 HLC−8200 GPC
カラム:Shodex KF−804L+KF−805L
カラム温度:40℃
溶媒:テトラヒドロフラン(以下、THF)
検出器:UV(254nm)
検量線:標準ポリスチレン
[被膜の屈折率/エリプソメーター]
装置:ジェー・エー・ウーラム・ジャパン製 多入射角分光エリプソメーターVASE。波長450nmで測定。
〔粒子の屈折率〕
装置:ジェー・エー・ウーラム・ジャパン製 多入射角分光エリプソメーターVASE。波長450nmで測定。
無機粒子(B)を膜厚が100nmになるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルで希釈し、シリコン基板にスピンコートし、100℃で1分間、ホットプレートで加熱後、200℃で5分間、ホットプレートで加熱した膜の屈折率を測定した。
〔平均粒子径〕
装置:Beckman Coulter製 N5
無機粒子(B)の分散液を分散媒と同じ溶媒で希釈し、動的光散乱法の粒子径(Unimodalモード、強度平均粒子径)を測定した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to the following Example. In addition, each measuring apparatus used in the Example is as follows.
[GPC]
Equipment: HLC-8200 GPC manufactured by Tosoh Corporation
Column: Shodex KF-804L + KF-805L
Column temperature: 40 ° C
Solvent: Tetrahydrofuran (hereinafter THF)
Detector: UV (254 nm)
Calibration curve: Standard polystyrene [refractive index of coating / ellipsometer]
Apparatus: Multi-angle-of-incidence spectroscopic ellipsometer VASE manufactured by JA Woollam Japan. Measured at a wavelength of 450 nm.
[Refractive index of particles]
Apparatus: Multi-angle-of-incidence spectroscopic ellipsometer VASE manufactured by JA Woollam Japan. Measured at a wavelength of 450 nm.
The inorganic particles (B) are diluted with propylene glycol monomethyl ether so as to have a film thickness of 100 nm, spin-coated on a silicon substrate, heated on a hot plate at 100 ° C. for 1 minute, and then heated at 200 ° C. for 5 minutes. The refractive index of the heated film was measured.
[Average particle size]
Device: N5 made by Beckman Coulter
The dispersion of the inorganic particles (B) was diluted with the same solvent as the dispersion medium, and the particle size (Unimodal mode, intensity average particle size) of the dynamic light scattering method was measured.

〔スピンコート〕
装置:東京エレクトロン(株)製 クリーントラック ACT8
〔露光〕
装置:(株)ニコン製 i線ステッパー NSR−2205i12D
〔水接触角〕
協和界面科学株式会社製 全自動接触角計Drop Masterシリーズ DM700を用いて、純水をサイズが22Gの針から液滴を作製し、被膜表面に着液した液滴を液滴法(θ/2法)で水接触角を算出した。
〔光学顕微鏡〕
装置:Nikon社製 ECLIPSE E600 POL
光学顕微鏡は倍率が50倍で観察した。
〔電子顕微鏡〕
装置:株式会社日立ハイテクノロジーズ社製S−4800
[Spin coat]
Equipment: Clean Electron ACT8 manufactured by Tokyo Electron Ltd.
〔exposure〕
Device: Nikon i-line stepper NSR-2205i12D
[Water contact angle]
Using a fully automatic contact angle meter Drop Master series DM700 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd., droplets were made from pure water using a 22G size needle, and the droplets deposited on the coating surface were subjected to the droplet method (θ / 2 Method) to calculate the water contact angle.
(Optical microscope)
Equipment: ECLIPSE E600 POL made by Nikon
The optical microscope was observed at a magnification of 50 times.
〔electronic microscope〕
Apparatus: S-4800 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation

[合成例1]
29.17gのテトラエトキシシラン、116.66gのプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGMEと略す)を300mlのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら0.01モル/Lの塩酸10.09gを混合溶液に滴下した。添加後、100℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で240分間反応させた。その後、反応溶液を室温まで冷却し、反応溶液に116.66gのPGMEを加え、反応副生物であるエタノール、水、塩酸を減圧留去し、濃縮して加水分解縮合物(ポリマー)のPGME溶液を得た。次いで、140℃における固形残物換算で14質量パーセントとなるようにPGMEを加え調整した。得られたポリマーは(a1)成分のみで構成されたポリシロキサン(pTEOSと略す)のワニスである。得られたpTEOSのGPCによる重量平均分子量はポリスチレン換算でMw1800であった。
[Synthesis Example 1]
29.17 g of tetraethoxysilane and 116.66 g of propylene glycol monomethyl ether (abbreviated as PGME) were placed in a 300 ml flask, and the mixed solution was stirred with a magnetic stirrer and 0.019 g of 0.01 mol / L hydrochloric acid. Was dropped into the mixed solution. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 100 ° C., and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Thereafter, the reaction solution is cooled to room temperature, 116.66 g of PGME is added to the reaction solution, and ethanol, water, and hydrochloric acid as reaction byproducts are distilled off under reduced pressure, and concentrated to a PGME solution of hydrolysis condensate (polymer). Got. Subsequently, PGME was added and adjusted so that it might become 14 mass% in conversion of the solid residue in 140 degreeC. The obtained polymer is a varnish of polysiloxane (abbreviated as pTEOS) composed only of the component (a1). The weight average molecular weight by GPC of the obtained pTEOS was Mw1800 in terms of polystyrene.

[合成例2]
29.17gのテトラエトキシシラン、10.70gのメチルトリエトキシシラン、159.46gのPGMEを300mlのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら0.01モル/Lの塩酸13.33gを混合溶液に滴下した。添加後、100℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で240分間反応させた。その後、合成例1と同様に操作し、140℃における固形残物換算で14質量パーセントとなるように調整した。得られたポリマーは70モル%の(a1)と、(a2)の代わりに炭素数が1のメチル基と3つの加水分解性基を有するシランモノマーとを30モル%の割合で加水分解し共重合したポリシロキサン(TM73と略す)のワニスである。得られたTM73のGPCによる重量平均分子量はポリスチレン換算でMw1155であった。
[Synthesis Example 2]
29.17 g of tetraethoxysilane, 10.70 g of methyltriethoxysilane, and 159.46 g of PGME were placed in a 300 ml flask, and 0.01 mol / L hydrochloric acid 13. 33 g was added dropwise to the mixed solution. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 100 ° C., and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Then, it operated similarly to the synthesis example 1, and adjusted so that it might become 14 mass% in conversion of the solid residue in 140 degreeC. The obtained polymer was hydrolyzed with 70 mol% of (a1) and 30 mol% of a silane monomer having a methyl group having 1 carbon atom and three hydrolyzable groups instead of (a2). It is a varnish of polymerized polysiloxane (abbreviated as TM73). The weight average molecular weight of the obtained TM73 by GPC was Mw1155 in terms of polystyrene.

[合成例3]
29.17gのテトラエトキシシラン、11.54gのエチルトリエトキシシラン、162.82gのPGMEを300mlのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら0.01モル/Lの塩酸13.33gを混合溶液に滴下した。添加後、100℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で240分間反応させた。その後、合成例1と同様に操作し、140℃における固形残物換算で14質量パーセントとなるように調整した。得られたポリマーは70mol%の(a1)と、(a2)の代わりに炭素数が2のエチル基と3つの加水分解性基を有するシランモノマーとを30モル%の割合で加水分解し共重合したポリシロキサン(TE73と略す)のワニスである。得られたTE73のGPCによる重量平均分子量はポリスチレン換算でMw1310であった。
[Synthesis Example 3]
29.17 g of tetraethoxysilane, 11.54 g of ethyltriethoxysilane and 162.82 g of PGME were placed in a 300 ml flask, and the mixed solution was stirred with a magnetic stirrer and 0.01 mol / L hydrochloric acid 13. 33 g was added dropwise to the mixed solution. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 100 ° C., and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Then, it operated similarly to the synthesis example 1, and adjusted so that it might become 14 mass% in conversion of the solid residue in 140 degreeC. The obtained polymer was copolymerized by hydrolyzing 70 mol% of (a1) and 30 mol% of a silane monomer having an ethyl group having 2 carbon atoms and three hydrolyzable groups instead of (a2). A varnish of polysiloxane (abbreviated as TE73). The weight average molecular weight of the obtained TE73 by GPC was Mw1310 in terms of polystyrene.

[合成例4]
29.17gのテトラエトキシシラン、9.86gのプロピルトリメトキシシラン、156.09gのPGMEを300mlのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら0.01モル/Lの塩酸13.33gを混合溶液に滴下した。添加後、100℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で240分間反応させた。その後、合成例1と同様に操作し、140℃における固形残物換算で14質量パーセントとなるように調整した。得られたポリマーは70モル%の(a1)と、(a2)として炭素数が3のプロピル基と3つの加水分解性基を有するシランモノマーとを30モル%の割合で加水分解し共重合したポリシロキサン(TT73と略す)のワニスである。得られたTT73のGPCによる重量平均分子量はポリスチレン換算でMw1041であった。
[Synthesis Example 4]
29.17 g of tetraethoxysilane, 9.86 g of propyltrimethoxysilane and 156.09 g of PGME were placed in a 300 ml flask, and the mixed solution was stirred with a magnetic stirrer to 0.01 mol / L hydrochloric acid. 33 g was added dropwise to the mixed solution. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 100 ° C., and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Then, it operated similarly to the synthesis example 1, and adjusted so that it might become 14 mass% in conversion of the solid residue in 140 degreeC. The obtained polymer was copolymerized by hydrolyzing 70 mol% of (a1) and a silane monomer having 3 propyl groups and 3 hydrolyzable groups as (a2) at a ratio of 30 mol%. It is a varnish of polysiloxane (abbreviated as TT73). The weight average molecular weight of the obtained TT73 by GPC was Mw1041 in terms of polystyrene.

[合成例5]
29.17gのテトラエトキシシラン、13.22gのイソブチルトリエトキシシラン、169.56gのPGMEを300mlのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら0.01モル/Lの塩酸13.33gを混合溶液に滴下した。添加後、100℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で240分間反応させた。その後、合成例1と同様に操作し、140℃における固形残物換算で14質量パーセントとなるように調整した。得られたポリマーは70モル%の(a1)と、(a2)として炭素数が4のイソブチル基と3つの加水分解性基を有するシランモノマーとを30モル%の割合で加水分解し共重合したポリシロキサン(TI73と略す)のワニスである。得られたTI73のGPCによる重量平均分子量はポリスチレン換算でMw1087であった。
[Synthesis Example 5]
29.17 g of tetraethoxysilane, 13.22 g of isobutyltriethoxysilane, and 169.56 g of PGME were placed in a 300 ml flask, and the mixed solution was stirred with a magnetic stirrer to 0.01 mol / L hydrochloric acid. 33 g was added dropwise to the mixed solution. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 100 ° C., and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Then, it operated similarly to the synthesis example 1, and adjusted so that it might become 14 mass% in conversion of the solid residue in 140 degreeC. The obtained polymer was copolymerized by hydrolyzing 70 mol% of (a1) and 30 mol% of a silane monomer having 4 isobutyl groups and three hydrolyzable groups as (a2). It is a varnish of polysiloxane (abbreviated as TI73). The weight average molecular weight of the obtained TI73 by GPC was Mw1087 in terms of polystyrene.

[合成例6]
29.17gのテトラエトキシシラン、12.38gのn−ヘキシルトリメトキシシラン、166.19gのPGMEを300mlのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら0.01モル/Lの塩酸13.33gを混合溶液に滴下した。添加後、100℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で240分間反応させた。その後、合成例1と同様に操作し、140℃における固形残物換算で14質量パーセントとなるように調整した。得られたポリマーは70モル%の(a1)と、(a2)として炭素数が6のn−ヘキシル基と3つの加水分解性基を有するシランモノマーとを30モル%の割合で加水分解し共重合したポリシロキサン(TH73と略す)のワニスである。得られたTH73のGPCによる重量平均分子量はポリスチレン換算でMw1060であった。
[Synthesis Example 6]
29.17 g of tetraethoxysilane, 12.38 g of n-hexyltrimethoxysilane, 166.19 g of PGME were placed in a 300 ml flask, and the mixed solution was stirred with a magnetic stirrer and 0.01 mol / L hydrochloric acid. 13.33 g was dripped at the mixed solution. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 100 ° C., and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Then, it operated similarly to the synthesis example 1, and adjusted so that it might become 14 mass% in conversion of the solid residue in 140 degreeC. The obtained polymer was hydrolyzed at a ratio of 30 mol% of 70 mol% of (a1) and, as (a2), an n-hexyl group having 6 carbon atoms and a silane monomer having three hydrolyzable groups. It is a varnish of polymerized polysiloxane (abbreviated as TH73). The weight average molecular weight of the obtained TH73 by GPC was Mw 1060 in terms of polystyrene.

[合成例7]
29.17gのテトラエトキシシラン、3.43gのイソブチルトリエトキシシラン、130.38gのPGMEを300mlのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら0.01モル/Lの塩酸10.93gを混合溶液に滴下した。添加後、100℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で240分間反応させた。その後、合成例1と同様に操作し、140℃における固形残物換算で14質量パーセントとなるように調整した。得られたポリマーは90モル%の(a1)と、(a2)として炭素数が4のイソブチル基と3つの加水分解性基を有するシランモノマーとを10モル%の割合で加水分解し共重合したポリシロキサン(TI91と略す)のワニスである。得られたTI91のGPCによる重量平均分子量はポリスチレン換算でMw1237であった。
[Synthesis Example 7]
29.17 g of tetraethoxysilane, 3.43 g of isobutyltriethoxysilane, and 130.38 g of PGME were placed in a 300 ml flask, and the mixed solution was stirred with a magnetic stirrer to 0.01 mol / L hydrochloric acid. 93 g was added dropwise to the mixed solution. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 100 ° C., and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Then, it operated similarly to the synthesis example 1, and adjusted so that it might become 14 mass% in conversion of the solid residue in 140 degreeC. The obtained polymer was copolymerized by hydrolyzing 90 mol% of (a1) and a silane monomer having 4 isobutyl groups and 3 hydrolyzable groups as (a2) at a ratio of 10 mol%. It is a varnish of polysiloxane (abbreviated as TI91). The weight average molecular weight of the obtained TI91 by GPC was Mw1237 in terms of polystyrene.

[合成例8]
29.17gのテトラエトキシシラン、7.71gのイソブチルトリエトキシシラン、147.52gのPGMEを300mlのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら0.01モル/Lの塩酸11.98gを混合溶液に滴下した。添加後、100℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で240分間反応させた。その後、合成例1と同様に操作し、140℃における固形残物換算で14質量パーセントとなるように調整した。得られたポリマーは80モル%の(a1)と、(a2)として炭素数が4のイソブチル基と3つの加水分解性基を有するシランモノマーとを20モル%の割合で加水分解し共重合したポリシロキサン(TI82と略す)のワニスである。得られたTI82のGPCによる重量平均分子量はポリスチレン換算でMw1235であった。
[Synthesis Example 8]
29.17 g of tetraethoxysilane, 7.71 g of isobutyltriethoxysilane, and 147.52 g of PGME were placed in a 300 ml flask, and the mixed solution was stirred with a magnetic stirrer to 0.01 mol / L hydrochloric acid. 98 g was added dropwise to the mixed solution. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 100 ° C., and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Then, it operated similarly to the synthesis example 1, and adjusted so that it might become 14 mass% in conversion of the solid residue in 140 degreeC. The obtained polymer was copolymerized by hydrolyzing 80 mol% of (a1) and (a2) 20 mol% of a silane monomer having an isobutyl group having 4 carbon atoms and three hydrolyzable groups. It is a varnish of polysiloxane (abbreviated as TI82). The weight average molecular weight of the obtained TI82 by GPC was Mw1235 in terms of polystyrene.

[合成例9]
20.83gのテトラエトキシシラン、14.69gのイソブチルトリエトキシシラン、140.10gのPGMEを300mlのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら0.01モル/Lの塩酸10.81gを混合溶液に滴下した。添加後、100℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で240分間反応させた。その後、合成例1と同様に操作し、140℃における固形残物換算で14質量パーセントとなるように調整した。得られたポリマーは60モル%の(a1)と、(a2)として炭素数が4のイソブチル基と3つの加水分解性基を有するシランモノマーとを40モル%の割合で加水分解し共重合したポリシロキサン(TI64と略す)のワニスである。得られたTI64のGPCによる重量平均分子量はポリスチレン換算でMw1051であった。
[Synthesis Example 9]
20.83 g of tetraethoxysilane, 14.69 g of isobutyltriethoxysilane, and 140.10 g of PGME were placed in a 300 ml flask, and the mixed solution was stirred with a magnetic stirrer to 0.01 mol / L hydrochloric acid. 81 g was added dropwise to the mixed solution. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 100 ° C., and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Then, it operated similarly to the synthesis example 1, and adjusted so that it might become 14 mass% in conversion of the solid residue in 140 degreeC. The polymer obtained was copolymerized by hydrolyzing 60 mol% of (a1) and (a2) 40 mol% of a silane monomer having 4 isobutyl groups and 3 hydrolyzable groups. It is a varnish of polysiloxane (abbreviated as TI64). The weight average molecular weight of the obtained TI64 by GPC was Mw1051 in terms of polystyrene.

[合成例10]
20.83gのテトラエトキシシラン、22.04gのイソブチルトリエトキシシラン、171.48gのPGMEを300mlのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら0.01モル/Lの塩酸12.61gを混合溶液に滴下した。添加後、100℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で240分間反応させた。その後、合成例1と同様に操作し、140℃における固形残物換算で14質量パーセントとなるように調整した。得られたポリマーは50モル%の(a1)と、(a2)として炭素数が4のイソブチル基と3つの加水分解性基を有するシランモノマーとを50モル%の割合で加水分解し共重合したポリシロキサン(TI55と略す)のワニスである。得られたTI55のGPCによる重量平均分子量はポリスチレン換算でMw1025であった。
[Synthesis Example 10]
20.83 g of tetraethoxysilane, 22.04 g of isobutyltriethoxysilane, and 171.48 g of PGME were placed in a 300 ml flask, and the mixed solution was stirred with a magnetic stirrer and 0.01 mol / L hydrochloric acid 12. 61 g was added dropwise to the mixed solution. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 100 ° C., and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Then, it operated similarly to the synthesis example 1, and adjusted so that it might become 14 mass% in conversion of the solid residue in 140 degreeC. The polymer obtained was copolymerized by hydrolyzing 50 mol% of (a1) and 50 mol% of a silane monomer having 4 isobutyl groups and three hydrolyzable groups as (a2). It is a varnish of polysiloxane (abbreviated as TI55). The weight average molecular weight of the obtained TI55 by GPC was Mw 1025 in terms of polystyrene.

[合成例11]
16.67gのテトラエトキシシラン、26.45gのイソブチルトリエトキシシラン、172.45gのPGMEを300mlのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら0.01mol/Lの塩酸12.25gを混合溶液に滴下した。添加後、100℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で240分間反応させた。その後、合成例1と同様に操作し、140℃における固形残物換算で14質量パーセントとなるように調整した。得られたポリマーは40モル%の(a1)と、(a2)として炭素数が4のイソブチル基と3つの加水分解性基を有するシランモノマーとを60モル%の割合で加水分解し共重合したポリシロキサン(TI46と略す)のワニスである。得られたTI46のGPCによる重量平均分子量はポリスチレン換算でMw1015であった。
[Synthesis Example 11]
16.67 g of tetraethoxysilane, 26.45 g of isobutyltriethoxysilane, and 172.45 g of PGME were placed in a 300 ml flask, and the mixed solution was stirred with a magnetic stirrer and 12.25 g of 0.01 mol / L hydrochloric acid. Was dropped into the mixed solution. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 100 ° C., and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Then, it operated similarly to the synthesis example 1, and adjusted so that it might become 14 mass% in conversion of the solid residue in 140 degreeC. The obtained polymer was copolymerized by hydrolyzing 40 mol% of (a1) and 60 mol% of a silane monomer having 4 isobutyl groups and three hydrolyzable groups as (a2). It is a varnish of polysiloxane (abbreviated as TI46). The weight average molecular weight of the obtained TI46 by GPC was Mw1015 in terms of polystyrene.

[合成例12]
合成例5で得たTI73を100℃のオイルバス中で9時間の加熱攪拌し、ポリスチレン換算でMw2097となったことを確認し、ポリシロキサン(TI73M1と略す)のワニスを得た。
[合成例13]
合成例5で得たTI73を100℃のオイルバス中で20時間の加熱攪拌し、ポリスチレン換算でMw3014となったことを確認し、ポリシロキサン(TI73M2と略す)のワニスを得た。
[合成例14]
合成例5で得たTI73を100℃のオイルバス中で32時間の加熱攪拌し、ポリスチレン換算でMw4235となったことを確認し、ポリシロキサン(TI73M3と略す)のワニスを得た。
[合成例15]
合成例5で得たTI73を100℃のオイルバス中で62時間の加熱攪拌し、ポリスチレン換算でMw6357となったことを確認し、ポリシロキサン(TI73M4と略す)のワニスを得た。
[Synthesis Example 12]
TI73 obtained in Synthesis Example 5 was heated and stirred in an oil bath at 100 ° C. for 9 hours to confirm that it became Mw2097 in terms of polystyrene, and a varnish of polysiloxane (abbreviated as TI73M1) was obtained.
[Synthesis Example 13]
TI73 obtained in Synthesis Example 5 was heated and stirred in an oil bath at 100 ° C. for 20 hours to confirm that it became Mw3014 in terms of polystyrene, and a varnish of polysiloxane (abbreviated as TI73M2) was obtained.
[Synthesis Example 14]
TI73 obtained in Synthesis Example 5 was heated and stirred for 32 hours in an oil bath at 100 ° C., and it was confirmed that it became Mw4235 in terms of polystyrene to obtain a varnish of polysiloxane (abbreviated as TI73M3).
[Synthesis Example 15]
TI73 obtained in Synthesis Example 5 was heated and stirred in an oil bath at 100 ° C. for 62 hours to confirm that it became Mw6357 in terms of polystyrene, and a varnish of polysiloxane (abbreviated as TI73M4) was obtained.

[合成例16]
10.42gのテトラエトキシシラン、4.72gのイソブチルトリエトキシシラン、136.25gのPGMEを300mlのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら0.01モル/Lの塩酸4.76gを混合溶液に滴下した。添加後、100℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で240分間反応させた。その後、合成例1と同様に操作し、140℃における固形残物換算で14質量パーセントとなるように調整した。得られたポリマーは70モル%の(a1)と、(a2)として炭素数が4のイソブチル基と3つの加水分解性基を有するシランモノマーとを30モル%の割合で加水分解し共重合したポリシロキサン(TI73L1と略す)のワニスである。得られたTI73L1のGPCによる重量平均分子量はポリスチレン換算でMw760であった。
[Synthesis Example 16]
10.42 g of tetraethoxysilane, 4.72 g of isobutyltriethoxysilane, and 136.25 g of PGME were placed in a 300 ml flask, and the mixed solution was stirred with a magnetic stirrer to 0.01 mol / L hydrochloric acid. 76 g was added dropwise to the mixed solution. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 100 ° C., and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Then, it operated similarly to the synthesis example 1, and adjusted so that it might become 14 mass% in conversion of the solid residue in 140 degreeC. The obtained polymer was copolymerized by hydrolyzing 70 mol% of (a1) and 30 mol% of a silane monomer having 4 isobutyl groups and three hydrolyzable groups as (a2). It is a varnish of polysiloxane (abbreviated as TI73L1). The weight average molecular weight by GPC of the obtained TI73L1 was Mw 760 in terms of polystyrene.

[合成例17]
5.21gのテトラエトキシシラン、2.36gのイソブチルトリエトキシシラン、143.82gのPGMEを300mlのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら0.01モル/Lの塩酸2.38gを混合溶液に滴下した。添加後、100℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で240分間反応させた。その後、合成例1と同様に操作し、140℃における固形残物換算で14質量パーセントとなるように調整した。得られたポリマーは70モル%の(a1)と、(a2)として炭素数が4のイソブチル基と3つの加水分解性基を有するシランモノマーとを30モル%の割合で加水分解し共重合したポリシロキサン(TI73L2と略す)のワニスである。得られたTI73L2のGPCによる重量平均分子量はポリスチレン換算でMw652であった。
[Synthesis Example 17]
5.21 g of tetraethoxysilane, 2.36 g of isobutyltriethoxysilane, and 143.82 g of PGME were placed in a 300 ml flask, and the mixed solution was stirred with a magnetic stirrer and 0.01 mol / L hydrochloric acid. 38 g was added dropwise to the mixed solution. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 100 ° C., and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Then, it operated similarly to the synthesis example 1, and adjusted so that it might become 14 mass% in conversion of the solid residue in 140 degreeC. The obtained polymer was copolymerized by hydrolyzing 70 mol% of (a1) and 30 mol% of a silane monomer having 4 isobutyl groups and three hydrolyzable groups as (a2). It is a varnish of polysiloxane (abbreviated as TI73L2). The weight average molecular weight by GPC of the obtained TI73L2 was Mw652 in terms of polystyrene.

[合成例18]
20.83gのテトラエトキシシラン、9.62gのn−オクチルトリメトキシシラン、121.80gのPGMEを300mlのフラスコに入れ、混合溶液をマグネチックスターラーにて撹拌しながら0.01モル/Lの塩酸9.52gを混合溶液に滴下した。添加後、100℃に調整されたオイルバスにフラスコを移し、加温還流下で240分間反応させた。その後、合成例1と同様に操作し、140℃における固形残物換算で14質量パーセントとなるように調整した。得られたポリマーは70モル%の(a1)と、(a2)の代わりに炭素数が8のn−オクチル基と3つの加水分解性基を有するシランモノマーとを30モル%の割合で加水分解し共重合したポリシロキサン(TO73と略す)のワニスである。得られたTO73のGPCによる重量平均分子量はポリスチレン換算でMw998であった。
[Synthesis Example 18]
20.83 g of tetraethoxysilane, 9.62 g of n-octyltrimethoxysilane and 121.80 g of PGME were placed in a 300 ml flask, and the mixed solution was stirred with a magnetic stirrer and 0.01 mol / L hydrochloric acid. 9.52 g was added dropwise to the mixed solution. After the addition, the flask was transferred to an oil bath adjusted to 100 ° C., and reacted for 240 minutes under heating and reflux. Then, it operated similarly to the synthesis example 1, and adjusted so that it might become 14 mass% in conversion of the solid residue in 140 degreeC. The obtained polymer hydrolyzed 70 mol% of (a1) and 30 mol% of a silane monomer having 8 n-octyl groups and three hydrolyzable groups instead of (a2). And varnish of polysiloxane (abbreviated as TO73). The weight average molecular weight of the obtained TO73 by GPC was Mw998 in terms of polystyrene.

[参考例1]
ジルコニア分散液;アルコキシシランにより表面処理されたジルコニア粒子を30.5質量%含むプロピレングリコールモノメチルエーテル分散液(D1と略す)(日産化学工業(株)製)
参考例1で得た無機粒子ゾルの各物性値を表1に示す。
[Reference Example 1]
Zirconia dispersion: Propylene glycol monomethyl ether dispersion (abbreviated as D1) containing 30.5% by mass of zirconia particles surface-treated with alkoxysilane (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.)
Table 1 shows each physical property value of the inorganic particle sol obtained in Reference Example 1.

〔表1〕
表1 無機粒子ゾルの各物性値
――――――――――――――――――――――――――――
略称 D1
粒子種 ジルコニア
平均粒子径(nm) 14
粒子屈折率 1.66
固形分(wt%) 30.5
B型粘度(BLアダプター) 4.3
(mPa・s、20℃)
――――――――――――――――――――――――――――
[Table 1]
Table 1 Properties of inorganic particle sols ――――――――――――――――――――――――――――
Abbreviation D1
Particle type Zirconia
Average particle size (nm) 14
Particle refractive index 1.66
Solid content (wt%) 30.5
B-type viscosity (BL adapter) 4.3
(MPa · s, 20 ° C)
――――――――――――――――――――――――――――

<膜形成組成物および被膜の作製>
[実施例1]
50mLナス型フラスコに参考例1で得られた6.5000gのD1を秤量し、次いで、23.8851gのPGMEを加え、合成例4で得た4.9563gのTT73(D1の固形分に対して、ポリシロキサンの固形分が35質量%)を加え、界面活性剤として大日本インキ化学工業(株)製のR−30−NをPGMEで希釈し1質量%とした溶液0.3965gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が7.5質量%のワニス(V1と略す)を得た。
<Production of film-forming composition and film>
[Example 1]
6.5000 g of D1 obtained in Reference Example 1 was weighed into a 50 mL eggplant-shaped flask, then 23.8851 g of PGME was added, and 4.9563 g of TT73 obtained in Synthesis Example 4 (based on the solid content of D1). The solid content of polysiloxane was 35% by mass), and 0.3965 g of a solution obtained by diluting R-30-N manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc. with PGME as a surfactant to 1% by mass, The mixture was mixed until it became completely uniform at room temperature to obtain a varnish (abbreviated as V1) having a total solid content of 7.5% by mass.

得られたV1はパターニング特性を評価した。V1はヘキサメチルジシラザン(HMDS)で処理した8inchのシリコン基板に膜厚が100nmとなるように東京エレクトロン(株)製 クリーントラック ACT8を用いてスピンコートし、ホットプレートを用いて、150℃1分間で加熱を行った。次いで、得られたV1の被膜の上からAZ3100(A Z ELECTRONIC MATERIALS社製)を膜厚が1.5μmとなるようにスピンコートし、ホットプレートを用いて、100℃1分間で加熱を行った。その後、(株)ニコン製 i線ステッパー NSR−2205i12Dを用いて300mJ/cmの露光量をマスク越しに光照射した。光照射後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムハイドライド(TMAHと略す)を用いて30秒現像し、純水リンス1分後、エアーで乾燥させた。さらに、感光性レジストをPGMEに2分浸漬させ、レジストを剥離し、Line:Spaceが1:1の5μmの箇所を光学顕微鏡で観察した。光学顕微鏡で観察した結果、Line:Spaceが1:1の5μm付近になっている例を○、Line:Spaceが1:1の5μmから離れている例若しくは残膜している例を×と評価した。光学顕微鏡で観察した結果を図1に示す。 Obtained V1 evaluated the patterning characteristic. V1 is spin-coated on a 8 inch silicon substrate treated with hexamethyldisilazane (HMDS) using a clean track ACT8 manufactured by Tokyo Electron Co., Ltd. so as to have a film thickness of 100 nm. Heating was performed in minutes. Next, AZ3100 (manufactured by AZ ELECTRONIC MATERIALS) was spin-coated on the obtained V1 film so as to have a film thickness of 1.5 μm, and heated at 100 ° C. for 1 minute using a hot plate. . Thereafter, an exposure amount of 300 mJ / cm 2 was irradiated through a mask using an i-line stepper NSR-2205i12D manufactured by Nikon Corporation. After light irradiation, development was performed for 30 seconds using 2.38 mass% tetramethylammonium hydride (abbreviated as TMAH), and after 1 minute of pure water rinse, the film was dried with air. Furthermore, the photosensitive resist was immersed in PGME for 2 minutes, the resist was peeled off, and the 5 μm portion where Line: Space was 1: 1 was observed with an optical microscope. As a result of observation with an optical microscope, an example in which Line: Space is close to 5 μm of 1: 1 is evaluated as ○, an example in which Line: Space is 1: 1 from 5 μm, or an example in which the remaining film is left is evaluated as ×. did. The results observed with an optical microscope are shown in FIG.

また、Line:Spaceが1:1の5μmの箇所において、Space部分を電子顕微鏡を用いてパターンのトップ方向から測長した。測長した結果、Space部分の幅は5.15μmであった。ここでSpace部分はアルカリ現像液に溶解する部分であり、5μmに近ければ近いほど、良好にパターンが形成できていることを示している。   In addition, at the 5 μm portion where Line: Space is 1: 1, the Space portion was measured from the top direction of the pattern using an electron microscope. As a result of the measurement, the width of the Space portion was 5.15 μm. Here, the space portion is a portion that dissolves in the alkaline developer, and the closer to 5 μm, the better the pattern can be formed.

得られたV1は耐熱屈折率を評価した。シリコン基板上にV1の膜厚が100nmとなるようにスピンコートし、ホットプレートを用いて、150℃1分間で加熱を行った。加熱後、450nmの屈折率を測定した。次いで、ホットプレートで300℃1時間加熱を行い、450nmの屈折率を測定後、300℃加熱前後の屈折率を比較した。屈折率の比較の結果を表2に示す。   Obtained V1 evaluated the heat-resistant refractive index. It spin-coated so that the film thickness of V1 might be set to 100 nm on a silicon substrate, and it heated at 150 degreeC for 1 minute using the hotplate. After heating, the refractive index at 450 nm was measured. Next, heating was performed at 300 ° C. for 1 hour using a hot plate, and after measuring the refractive index at 450 nm, the refractive indexes before and after heating at 300 ° C. were compared. The results of the refractive index comparison are shown in Table 2.

得られたV1は水接触角を測定した。シリコン基板上にV1の膜厚が100nmとなるようにスピンコートし、ホットプレートを用いて、150℃1分間で加熱を行い、次いで、100℃1分間で加熱を行った。このホットプレートにおける2段階加熱は感光性レジストを塗布し、乾燥することを踏まえたアルカリ現像前の熱履歴を再現した加熱条件である。
得られた被膜は協和界面科学株式会社製 全自動接触角計 Drop MasterシリーズDM700を用いて、純水をサイズが22Gの針から液滴を作製し、被膜表面に着液した液滴を液滴法(θ/2法)で水接触角を算出した。その結果を表2に示す。
Obtained V1 measured the water contact angle. It spin-coated so that the film thickness of V1 might be set to 100 nm on a silicon substrate, and it heated at 150 degreeC 1 minute using the hotplate, and then heated at 100 degreeC 1 minute. The two-step heating in this hot plate is a heating condition that reproduces the thermal history before alkali development in consideration of applying a photosensitive resist and drying.
The obtained film was made from Kyowa Interface Science Co., Ltd. fully automatic contact angle meter Drop Master series DM700. The water contact angle was calculated by the method (θ / 2 method). The results are shown in Table 2.

[実施例2]
実施例1のTT73を合成例5で得たTI73に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、アルカリ現像性、耐熱性、水接触角を測定した。その結果を表2に示す。パターンの光学顕微鏡観察した結果を図2に示す。
また、Line:Spaceが1:1の5μmの箇所において、Space部分を電子顕微鏡を用いてパターンのトップ方向から測長した。測長した結果、Space部分の幅は5.12μmであった。
[実施例3]
実施例1のTT73を合成例6で得たTH73に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、アルカリ現像性、耐熱性、水接触角を測定した。その結果を表2に示す。パターンの光学顕微鏡観察した結果を図3に示す。
また、Line:Spaceが1:1の5μmの箇所において、Space部分を電子顕微鏡を用いてパターンのトップ方向から測長した。測長した結果、Space部分の幅は5.12μmであった。
[Example 2]
The alkali developability, heat resistance, and water contact angle were measured in the same manner as in Example 1 except that TT73 in Example 1 was replaced with TI73 obtained in Synthesis Example 5. The results are shown in Table 2. The result of the optical microscope observation of the pattern is shown in FIG.
In addition, at the 5 μm portion where Line: Space is 1: 1, the Space portion was measured from the top direction of the pattern using an electron microscope. As a result of measurement, the width of the space portion was 5.12 μm.
[Example 3]
The alkali developability, heat resistance, and water contact angle were measured in the same manner as in Example 1 except that TT73 in Example 1 was replaced with TH73 obtained in Synthesis Example 6. The results are shown in Table 2. The result of optical microscope observation of the pattern is shown in FIG.
In addition, at the 5 μm portion where Line: Space is 1: 1, the Space portion was measured from the top direction of the pattern using an electron microscope. As a result of measurement, the width of the space portion was 5.12 μm.

[実施例4]
実施例1のTT73を合成例7で得たTI91に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、アルカリ現像性、耐熱性、水接触角を測定した。その結果を表2に示す。
[実施例5]
実施例1のTT73を合成例8で得たTI82に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、アルカリ現像性、耐熱性、水接触角を測定した。その結果を表2に示す。
[実施例6]
実施例1のTT73を合成例9で得たTI64に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、アルカリ現像性、耐熱性、水接触角を測定した。その結果を表2に示す。
[実施例7]
実施例1のTT73を合成例10で得たTI55に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、アルカリ現像性、耐熱性、水接触角を測定した。その結果を表2に示す。
[実施例8]
実施例1のTT73を合成例12で得たTI73M1に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、アルカリ現像性、耐熱性、水接触角を測定した。その結果を表2に示す。パターンの光学顕微鏡観察した結果を図4に示す。
また、Line:Spaceが1:1の5μmの箇所において、Space部分を電子顕微鏡を用いてパターンのトップ方向から測長した。測長した結果、Space部分の幅は5.15μmであった。
[Example 4]
The alkali developability, heat resistance, and water contact angle were measured in the same manner as in Example 1 except that TT73 in Example 1 was replaced with TI91 obtained in Synthesis Example 7. The results are shown in Table 2.
[Example 5]
The same procedure as in Example 1 was conducted except that TT73 in Example 1 was replaced with TI82 obtained in Synthesis Example 8, and alkali developability, heat resistance, and water contact angle were measured. The results are shown in Table 2.
[Example 6]
The alkali developability, heat resistance, and water contact angle were measured in the same manner as in Example 1 except that TT73 in Example 1 was replaced with TI64 obtained in Synthesis Example 9. The results are shown in Table 2.
[Example 7]
The alkali developability, heat resistance, and water contact angle were measured in the same manner as in Example 1 except that TT73 in Example 1 was replaced with TI55 obtained in Synthesis Example 10. The results are shown in Table 2.
[Example 8]
The alkali developability, heat resistance, and water contact angle were measured in the same manner as in Example 1 except that TT73 in Example 1 was replaced with TI73M1 obtained in Synthesis Example 12. The results are shown in Table 2. The result of observing the pattern with an optical microscope is shown in FIG.
In addition, at the 5 μm portion where Line: Space is 1: 1, the Space portion was measured from the top direction of the pattern using an electron microscope. As a result of the measurement, the width of the Space portion was 5.15 μm.

[実施例9]
実施例1のTT73を合成例13で得たTI73M2に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、アルカリ現像性、耐熱性、水接触角を測定した。その結果を表2に示す。
[実施例10]
実施例1のTT73を合成例16で得たTI73L1に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、アルカリ現像性、耐熱性、水接触角を測定した。その結果を表2に示す。
[実施例11]
実施例1のTT73を合成例11で得たTI46に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、アルカリ現像性、耐熱性、水接触角を測定した。その結果を表2に示す。
[Example 9]
The alkali developability, heat resistance, and water contact angle were measured in the same manner as in Example 1 except that TT73 in Example 1 was replaced with TI73M2 obtained in Synthesis Example 13. The results are shown in Table 2.
[Example 10]
The alkali developability, heat resistance, and water contact angle were measured in the same manner as in Example 1 except that TT73 in Example 1 was replaced with TI73L1 obtained in Synthesis Example 16. The results are shown in Table 2.
[Example 11]
The alkali developability, heat resistance, and water contact angle were measured in the same manner as in Example 1 except that TT73 in Example 1 was replaced with TI46 obtained in Synthesis Example 11. The results are shown in Table 2.

[比較例1]
実施例1のTT73を合成例1で得たpTEOSに置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、アルカリ現像性、耐熱性、水接触角を測定した。その結果を表2に示す。パターンの光学顕微鏡観察した結果を図5に示す。
[比較例2]
実施例1のTT73を合成例2で得たTM73に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、アルカリ現像性、耐熱性、水接触角を測定した。その結果を表2に示す。
[比較例3]
実施例1のTT73を合成例3で得たTE73に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、アルカリ現像性、耐熱性、水接触角を測定した。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 1]
The alkali developability, heat resistance, and water contact angle were measured in the same manner as in Example 1 except that TT73 in Example 1 was replaced with pTEOS obtained in Synthesis Example 1. The results are shown in Table 2. The result of the optical microscope observation of the pattern is shown in FIG.
[Comparative Example 2]
The alkali developability, heat resistance, and water contact angle were measured in the same manner as in Example 1 except that TT73 in Example 1 was replaced with TM73 obtained in Synthesis Example 2. The results are shown in Table 2.
[Comparative Example 3]
The alkali developability, heat resistance, and water contact angle were measured in the same manner as in Example 1 except that TT73 in Example 1 was replaced with TE73 obtained in Synthesis Example 3. The results are shown in Table 2.

[比較例4]
実施例1のTT73を合成例14で得たTI73M3に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、アルカリ現像性、耐熱性、水接触角を測定した。その結果を表2に示す。
[比較例5]
実施例1のTT73を合成例15で得たTI73M4に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、アルカリ現像性、耐熱性、水接触角を測定した。その結果を表2に示す。パターンの光学顕微鏡観察した結果を図6に示す。
[比較例6]
実施例1のTT73を合成例17で得たTI73L2に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、アルカリ現像性、耐熱性、水接触角を測定した。その結果を表2に示す。TI73L2を用いて得られたスピンコート膜は放射線状の塗布ムラが目視で確認できるほど著しく発現しており、製膜性が悪いことが分かった。
[比較例7]
実施例1のTT73を合成例18で得たTO73に置き換えた以外は実施例1と同様に操作し、アルカリ現像性、耐熱性、水接触角を測定した。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 4]
The alkali developability, heat resistance, and water contact angle were measured in the same manner as in Example 1 except that TT73 in Example 1 was replaced with TI73M3 obtained in Synthesis Example 14. The results are shown in Table 2.
[Comparative Example 5]
The alkali developability, heat resistance, and water contact angle were measured in the same manner as in Example 1 except that TT73 in Example 1 was replaced with TI73M4 obtained in Synthesis Example 15. The results are shown in Table 2. The result of the optical microscope observation of the pattern is shown in FIG.
[Comparative Example 6]
The alkali developability, heat resistance, and water contact angle were measured in the same manner as in Example 1 except that TT73 in Example 1 was replaced with TI73L2 obtained in Synthesis Example 17. The results are shown in Table 2. It was found that the spin coat film obtained using TI73L2 was remarkably developed so that radial coating unevenness could be visually confirmed, and the film forming property was poor.
[Comparative Example 7]
The alkali developability, heat resistance, and water contact angle were measured in the same manner as in Example 1 except that TT73 in Example 1 was replaced with TO73 obtained in Synthesis Example 18. The results are shown in Table 2.

〔表2〕
表2
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
(a2)の アルカリ 屈折率[波長450nm] 水接触角
Lの炭素数 現像性 試験前 → 試験後 結果 [°]
実施例1 3 ○ 1.612 → 1.612 ○ 66.4
実施例2 4 ○ 1.608 → 1.608 ○ 76.7
実施例3 6 ○ 1.601 → 1.601 ○ 78.5
実施例4 4 ○ 1.609 → 1.609 ○ 75.5
実施例5 4 ○ 1.608 → 1.608 ○ 76.1
実施例6 4 ○ 1.604 → 1.604 ○ 76.8
実施例7 4 ○ 1.603 → 1.603 ○ 79.9
実施例8 4 ○ 1.608 → 1.608 ○ 76.0
実施例9 4 ○ 1.609 → 1.609 ○ 76.6
実施例10 4 ○ 1.608 → 1.608 ○ 76.6
実施例11 4 ○ 1.602 → 1.602 ○ 83.0
比較例1 0 × 1.622 → 1.622 ○ 52.5
比較例2 1 ○ 1.618 → 1.585 × 65.4
比較例3 2 ○ 1.615 → 1.591 × 66.3
比較例4 4 × 1.608 → 1.608 ○ 71.3
比較例5 4 × 1.609 → 1.609 ○ 70.2
比較例7 8 × 1.600 → 1.600 ○ 88.7
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
[Table 2]
Table 2
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
Alkali refractive index of [a2] [wavelength 450 nm] water contact angle
Carbon number of L Developability Before test → After test Result [°]
Example 1 3 ○ 1.612 → 1.612 ○ 66.4
Example 2 4 ○ 1.608 → 1.608 ○ 76.7
Example 3 6 ○ 1.601 → 1.601 ○ 78.5
Example 4 4 ○ 1.609 → 1.609 ○ 75.5
Example 5 4 ○ 1.608 → 1.608 ○ 76.1
Example 6 4 ○ 1.604 → 1.604 ○ 76.8
Example 7 4 ○ 1.603 → 1.603 ○ 79.9
Example 8 4 ○ 1.608 → 1.608 ○ 76.0
Example 9 4 ○ 1.609 → 1.609 ○ 76.6
Example 10 4 ○ 1.608 → 1.608 ○ 76.6
Example 11 4 ○ 1.602 → 1.602 ○ 83.0
Comparative Example 1 0 × 1.622 → 1.622 ○ 52.5
Comparative Example 2 1 ○ 1.618 → 1.585 × 65.4
Comparative Example 3 2 ○ 1.615 → 1.591 × 66.3
Comparative Example 4 4 × 1.608 → 1.608 ○ 71.3
Comparative Example 5 4 × 1.609 → 1.609 ○ 70.2
Comparative Example 7 8 × 1.600 → 1.600 ○ 88.7
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

表2の結果について、実施例1乃至実施例11及び比較例1乃至比較例7を比較する。
実施例1乃至実施例11及び比較例2乃至比較例3は、比較例4乃至比較例5及び比較例7と比較して、10μm以下である5μmのパターニングを見たアルカリ現像性が良好なことが分かった。
実施例11は質量平均分子量が700乃至4000の範囲内であるものの、ケイ素化合物(A)を構成する(a1)が40mol%、(a2)が60mol%で共重合された組成であるが、水接触角が若干好ましい範囲を外れるが、用途によっては使用可能である。
比較例4及び比較例5はケイ素化合物(A)を構成する(a1)が70mol%、(a2)が30mol%で共重合された重合割合が範囲内の組成であるものの、質量平均分子量が700乃至4000の範囲外である。
比較例7は質量平均分子量が700乃至4000の範囲内で、且つ、ケイ素化合物(A)を構成する(a1)が70mol%、(a2)が30mol%で共重合された重合割合が範囲内であるものの、(a2)のLが炭素数8のアルキル基であり、炭素数3乃至6の直線、分岐若しくは環状のアルキル基の範囲外である。
With respect to the results in Table 2, Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 7 are compared.
Examples 1 to 11 and Comparative Examples 2 to 3 have better alkali developability as compared with Comparative Examples 4 to 5 and 7 in view of patterning of 5 μm which is 10 μm or less. I understood.
Although Example 11 has a mass average molecular weight in the range of 700 to 4000, the composition (a1) constituting the silicon compound (A) was copolymerized at 40 mol% and (a2) at 60 mol%, Although the contact angle is slightly outside the preferred range, it can be used depending on the application.
Although Comparative Example 4 and Comparative Example 5 are compositions having a polymerization ratio within the range of 70 mol% (a1) constituting the silicon compound (A) and 30 mol% (a2), the mass average molecular weight is 700. Or out of the range of 4000.
Comparative Example 7 has a mass average molecular weight in the range of 700 to 4000, and a polymerization ratio of 70 mol% (a1) and 30 mol% (a2) constituting the silicon compound (A) is within the range. However, L in (a2) is an alkyl group having 8 carbon atoms, and is outside the range of a linear, branched or cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.

実施例1乃至実施例11及び比較例1及び比較例4乃至5及び比較例7は、比較例2及び比較例3と比較して、屈折率の熱時変化が良好なことがわかった。
比較例2及び比較例3は(a2)のLが炭素数1及び2のアルキル基であり、炭素数3乃至6の直線、分岐若しくは環状のアルキル基の範囲外である。屈折率が熱時で低下する現象はLが炭素数1及び2のケイ素化合物(A)を用いた場合、ポリマー中でリングとなった低分子化合物が熱時に昇華し、空気層となることに起因していると考えられる。空気は屈折率が1.0のため、膜中に空気層が混入した場合、膜の屈折率は低下することが知られている。
実施例1乃至実施例11及び比較例1乃至比較例7の水接触角を比較する。実施例1乃至実施例10は協和界面科学株式会社製 全自動接触角計 Drop Masterシリーズ DM700を用いて、純水をサイズが22Gの針から液滴を作製し、被膜表面に着液した液滴を液滴法(θ/2法)で算出した水の接触角が60°乃至80°であり、範囲内である。比較例2、比較例3、比較例4及び比較例5は水の接触角が60°乃至80°であり、範囲内であるものの、屈折率の熱時変化が不良であったり、10μm以下である5μmのパターニングを見たアルカリ現像性が不良であったりと、目的とする被膜として性能不足である。
In Examples 1 to 11, Comparative Example 1, Comparative Examples 4 to 5, and Comparative Example 7, it was found that the change in refractive index during heating was better than that of Comparative Example 2 and Comparative Example 3.
In Comparative Examples 2 and 3, L in (a2) is an alkyl group having 1 and 2 carbon atoms, and is outside the range of a linear, branched or cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms. The phenomenon that the refractive index decreases when heated is that when L is a silicon compound (A) having 1 and 2 carbon atoms, the low molecular weight compound that has become a ring in the polymer sublimes when heated and forms an air layer. It is thought to be caused. Since air has a refractive index of 1.0, it is known that the refractive index of a film decreases when an air layer is mixed in the film.
The water contact angles of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 7 are compared. Examples 1 to 10 are droplets in which pure water was made from a 22 G size needle using a fully automatic contact angle meter Drop Master series DM700 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd., and landed on the coating surface The contact angle of water calculated by the droplet method (θ / 2 method) is in the range of 60 ° to 80 °. In Comparative Example 2, Comparative Example 3, Comparative Example 4 and Comparative Example 5, the contact angle of water is 60 ° to 80 °, which is within the range, but the change in refractive index with heat is poor or less than 10 μm. When the alkali developability is poor when a certain pattern of 5 μm is seen, the performance as a target film is insufficient.

本願発明の膜形成組成物はケイ素化合物(A)の質量平均分子量が700乃至4000の範囲であり、構成する(a1)が90mol%乃至50mol%であり、(a2)が10mol%乃至50mol%で共重合された範囲であり、(a2)のLが炭素数3乃至6の直線、分岐若しくは環状のアルキル基の範囲であり、水接触角が60°乃至80°の範囲とした、極めて特徴的な組成を用いることで、LED用の被膜として有用な10μm以下のパターニングを見たアルカリ現像性が良好で、屈折率の熱時変化が良好な永久膜をドライプロセスなどの工程を経ずに得ることができる。
本願発明によって得られた膜は高屈折率、高透明性、高耐熱性、高耐光性、10μm以下のパターニング特性を一度に満たすことが可能であることから、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、カソードレイチューブ、有機発光ディスプレイ、電子ペーパー、LED、固体撮像素子、太陽電池、有機薄膜トランジスタなどの電子デバイスとして好適に用いることができる。特に高耐光性が要求されるLED用部材として好適に用いることができる。
In the film-forming composition of the present invention, the silicon compound (A) has a mass average molecular weight in the range of 700 to 4000, constituting (a1) is 90 mol% to 50 mol%, and (a2) is 10 mol% to 50 mol%. It is a copolymerized range, L in (a2) is a range of a linear, branched or cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and the water contact angle is in the range of 60 ° to 80 °. By using such a composition, a permanent film having a good alkali developability and a good change in refractive index when heated is obtained without undergoing a process such as a dry process. be able to.
Since the film obtained by the present invention can satisfy high refractive index, high transparency, high heat resistance, high light resistance and patterning characteristics of 10 μm or less at a time, liquid crystal display, plasma display, cathode ray tube It can be suitably used as an electronic device such as an organic light emitting display, electronic paper, LED, solid-state imaging device, solar cell, or organic thin film transistor. In particular, it can be suitably used as an LED member that requires high light resistance.

Claims (10)

加水分解性シラン(a1)と加水分解性シラン(a2):

(式中、R及びRはそれぞれアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、Lは炭素数3〜6の直線、分岐又は環状のアルキル基を示す。)とを含む加水分解性シランの加水分解縮合物であり且つ重量平均分子量700乃至4000のケイ素化合物(A)、1乃至100nmの平均粒子径と1.50乃至2.70の屈折率を有する無機粒子(B)、及び溶剤(C)を含む膜形成組成物。
Hydrolyzable silane (a1) and hydrolyzable silane (a2):

(Wherein R 1 and R 2 each represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group, and L represents a linear, branched, or cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms). A silicon compound (A) having a weight average molecular weight of 700 to 4000, an inorganic particle (B) having an average particle diameter of 1 to 100 nm and a refractive index of 1.50 to 2.70, and a solvent ( A film-forming composition comprising C).
ケイ素化合物(A)が、加水分解性シラン(a1)と加水分解性シラン(a2)の割合として、加水分解性シラン(a1)が90モル%乃至50モル%であり、加水分解性シラン(a2)が10モル%乃至50モル%で含有する加水分解性シランを加水分解し縮合したポリマーである請求項1に記載の膜形成組成物。 When the silicon compound (A) is hydrolyzable silane (a1) and hydrolyzable silane (a2), the hydrolyzable silane (a1) is 90 mol% to 50 mol%. 2. The film-forming composition according to claim 1, which is a polymer obtained by hydrolyzing and condensing a hydrolyzable silane containing 10 mol% to 50 mol%. 無機粒子(B)がジルコニアである請求項1又は請求項2に記載の膜形成組成物。 The film-forming composition according to claim 1 or 2, wherein the inorganic particles (B) are zirconia. 加水分解性シラン(a1)と加水分解性シラン(a2)とを含む加水分解性シランを溶剤(c1)中で加水分解し、重量平均分子量700〜4000のケイ素化合物(A)のワニスを得る工程、
動的光散乱法による平均粒子径が1乃至100nmの平均粒子径と1.50〜2.70の屈折率を有する無機粒子(B)が分散媒(c2)に分散したゾルを得る工程、
ケイ素化合物(A)のワニスと無機粒子(B)のゾルを混合し、ケイ素化合物(A)と無機粒子(B)と溶剤(C)とを含む膜形成組成物を得る工程、を含む請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の膜形成組成物の製造方法。
A step of hydrolyzing a hydrolyzable silane containing hydrolyzable silane (a1) and hydrolyzable silane (a2) in a solvent (c1) to obtain a varnish of a silicon compound (A) having a weight average molecular weight of 700 to 4000. ,
A step of obtaining a sol in which inorganic particles (B) having an average particle diameter of 1 to 100 nm and a refractive index of 1.50 to 2.70 are dispersed in a dispersion medium (c2) by a dynamic light scattering method;
A step of mixing a varnish of a silicon compound (A) and a sol of inorganic particles (B) to obtain a film-forming composition containing the silicon compound (A), inorganic particles (B) and a solvent (C). The manufacturing method of the film forming composition of any one of Claim 1 thru | or 3.
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の膜形成用組成物から得られる膜の上に感光性レジストを塗布、乾燥、光照射、現像、及びレジスト剥離を行うパターン形成方法。 The pattern formation method which apply | coats a photosensitive resist on the film | membrane obtained from the film forming composition of any one of Claims 1 thru | or 3, a drying, light irradiation, image development, and resist peeling. 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の膜形成組成物を基板上に被覆し加熱して得られ、波長633nmで1.50〜1.90の屈折率を有する膜。 A film having a refractive index of 1.50 to 1.90 at a wavelength of 633 nm, obtained by coating the film-forming composition according to any one of claims 1 to 3 on a substrate and heating. 膜表面の水の接触角が60°乃至80°であることを特徴とする請求項6に記載の膜。 7. The membrane according to claim 6, wherein the contact angle of water on the membrane surface is 60 ° to 80 °. 光取りだし膜、又は保護膜として用いられる請求項6又は請求項7に記載の膜。 The film according to claim 6 or 7, which is used as a light extraction film or a protective film. 請求項6乃至請求項8のいずれか1項に記載の膜を有する電子デバイスを有する装置。 The apparatus which has an electronic device which has a film | membrane of any one of Claim 6 thru | or 8. 電子デバイスがLEDである請求項9に記載の装置。 The apparatus of claim 9, wherein the electronic device is an LED.
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