JP6903705B2 - 感光性シロキサン組成物 - Google Patents

Description

本発明は、感光性シロキサン組成物に関するものである。また、本発明はそれを用いた硬化膜の製造方法、それから形成された硬化膜、およびその硬化膜を有する素子に関するものである。

近年、ディスプレイ、発光ダイオード、太陽電池などの光学素子において、光利用効率の向上や省エネルギーを目的としたさまざまな提案がなされている。例えば、液晶ディスプレイにおいて、透明な平坦化膜を薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子上に被覆形成し、この平坦化膜上に画素電極を形成させることにより、表示装置の開口率を上げる方法が知られている（特許文献１参照）。有機ＥＬデバイスの構成も、基板上に形成した透明画素電極上に発光層を蒸着形成し、発光を基板側から取り出す方式（ボトムエミッション）から、ＴＦＴ素子上に被覆形成された平坦化膜上の透明画素電極およびその上の発光層からの発光をＴＦＴ素子とは反対側に取り出す方式（トップエミッション）にすることにより、液晶ディスプレイと同様に開口率向上させる方法が提案されている（特許文献２参照）。

また、ディスプレイの高解像化・大型化および高画質化・３Ｄ表示等に伴い、配線上での信号遅延が問題になっている。画像情報の書き換え速度（フレーム周波数）の上昇により、ＴＦＴへの入力シグナルは短くなっているが、高解像化の要求から配線抵抗を下げるための配線幅の拡張には制限がある。このため、配線厚を大きくすることにより信号遅延の問題の解決が提案されている（非特許文献１参照）。

このようなＴＦＴ基板用平坦化膜の材料としては、アクリル系樹脂とキノンジアジド化合物を組み合わせた材料が知られている（特許文献３、４参照）。しかしながら、これらの材料は、２００℃以上の高温において材料特性が急激に劣化するものではないが、２３０℃以上では徐々に分解が始まり、膜厚の低下や基板の高温処理により透明膜が着色して、透過率が低下する傾向がある。このため、特に、当該透明膜材料の上に、ＰＥ−ＣＶＤ等の装置を用いて高温で膜形成するようなプロセスには使用することができない。また、有機ＥＬ素子においても、分解物は有機ＥＬ素子の発光効率や寿命に対して悪影響を与えるため、使用するには最適な材料とはいえない。また、耐熱性を付与したようなアクリル材料は、一般に誘電率が高くなる。このため、絶縁膜による寄生容量が大きくなることにより、消費電力が大きくなったり、液晶素子駆動信号の遅延などで画質の品質を低下させる。誘電率の大きい絶縁材料でも、たとえば膜厚を大きくすることにより容量を小さくすることができるが、均一な厚膜形成は一般的には困難であり、材料使用量も多くなり好ましくない。

高耐熱性、高透明性の材料としてポリシロキサン、特にシルセスキオキサンが知られている。シルセスキオキサンは、３官能性のシロキサン構造単位ＲＳｉ（Ｏ_１．５）からなるポリマーで、化学構造的には無機シリカ（ＳｉＯ_２）と有機シリコーン（Ｒ_２ＳｉＯ）の中間的存在であるが、有機溶剤に可溶ながら硬化物は無機シリカに特徴的な高い耐熱性を示す特異的な化合物である。ポリシロキサンにキノンジアジド化合物を組み合わせた材料が知られている（特許文献５参照）。この材料は透明性が高く、基板の高温処理によっても透明性は低下すること無く、高透明の硬化膜を得ることができるとされる。特許文献６にはシロキサンポリマーとアクリル樹脂を組み合わせた材料が開示される。

特許第２９３３８７９号明細書 特開２００６−２３６８３９号公報 特開平５−１６５２１４号公報 特開２００１−２４０７５７号公報 特開２００６−１７８４３６号公報 特開２００８−１７０９３７公報

ＩＭＩＤ／ＩＤＭＣ／ＡＳＩＡ ＤＩＳＰＬＡＹ ２００８ Ｄｉｇｅｓｔ（ｐ９−ｐ１２）

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、耐薬品性、耐熱性および解像性に優れた、低誘電性の硬化膜を形成させることができる、組成物を提供することを目的とするものである。また、それを用いた製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明による組成物は、
カルボキシル基を含む重合単位とアルコキシシリル基を含む重合単位とを含んでなる重合体である、アルカリ可溶性樹脂、
ポリシロキサン、
ジアゾナフトキノン誘導体、
熱または光により酸または塩基を発生する化合物、および
溶剤
を含んでなることを特徴とするものである。

また、本発明による硬化膜の形成方法は、
前記組成物を基板上に塗布して被膜を形成させ、
前記被膜に露光し、
アルカリ現像液で現像し、パターンを形成させ、
得られたパターンを加熱する
ことを含んでなることを特徴とするものである。

また、本発明による硬化膜は、
前記組成物を基板上に塗布して被膜を形成させ、
前記被膜に露光し、
アルカリ現像液で現像し、パターンを形成させ、
得られたパターンを加熱する
ことを含んでなる方法により形成されたことを特徴とするものである。

本発明の組成物は、耐薬品性、耐熱性および解像性に優れた、低誘電性の硬化膜を形成させることができるものである。そして、得られた硬化膜は平坦性、電気的絶縁特性も優れていることから、液晶表示素子や有機ＥＬ表示素子などのディスプレイのバックプレーンに使用される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板用平坦化膜や半導体素子の層間絶縁膜をはじめ、固体撮像素子、反射防止フィルム、反射防止板、光学フィルター、高輝度発光ダイオード、タッチパネル、太陽電池などにおける絶縁膜や透明保護膜などの各種膜形成材料、さらには光導波路などの光学素子として好適に使用することができる。

組成物
本発明による組成物は、カルボキシル基を含む重合単位とアルコキシシリル基を含む重合単位とを含んでなる重合体である、アルカリ可溶性樹脂、ポリシロキサン、ジアゾナフトキノン誘導体、熱または光により酸または塩基を発生する化合物、および溶剤を含んでなることを特徴とするものである。以下、本発明による組成物に含まれる各成分について、詳細に説明する。

（Ｉ）アルカリ可溶性樹脂
本発明による組成物は、カルボキシル基を含む重合単位とアルコキシシリル基を含む重合単位とを含んでなる重合体であるアルカリ可溶性樹脂を含んでなる。この重合体は、異なる単量体を重合させた共重合体であることが好ましい。

前記カルボキシル基を含む重合単位は、側鎖にカルボキシル基を含む重合単位であればよいが、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物またはこれらの混合物から誘導される重合単位が好ましい。

前記アルコキシシリル基を含む重合単位は、側鎖にアルコキシシリル基を含む重合単位であればよいが、以下の式（Ｉ）で表される単量体から誘導される重合単位が好ましい。
Ｘ−（ＣＨ_２）_ａ−Ｓｉ（ＯＲ）_ｂ（ＣＨ_３）_３−ｂ （Ｉ）
式中、Ｘはビニル基、スチリル基または（メタ）アクリロイルオキシ基であり、Ｒはメチル基またはエチル基であり、ａは０〜３の整数、ｂは１〜３の整数である。

また、前記重合体には、水酸基含有不飽和単量体から誘導される水酸基を含む重合単位を含有することが好ましい。

本発明によるアルカリ可溶性樹脂の質量平均分子量は、特に限定されないが、３０００〜５００００であることが好ましく、４０００〜３００００であることがより好ましい。ここで、質量平均分子量とは、ゲル浸透クロマトグラフィーによるスチレン換算質量平均分子量である。また、樹脂に含まれる酸基の量も特に限定されないが、反応性と保存性を両立するという観点から、固形分酸価が１０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましく、１５〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇであることがより好ましい。

次に、アルカリ可溶性樹脂の各構成要素について説明する。

（カルボキシル基を含む重合単位）
カルボキシル基を含む重合単位は、重合体をアルカリ性現像液により溶解させる役割を果たす。カルボキシル基を含む重合単位を形成するための不飽和カルボン酸としては、例えば（メタ）アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸およびケイ皮酸等が挙げられる。不飽和カルボン酸無水物としては、例えば無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水トリメリット酸および無水ピロメリット酸等が挙げられる。またこれらの不飽和カルボン酸と不飽和カルボン酸無水物との混合物を用いてもよい。

これらの中でも、（メタ）アクリル酸が好ましい。この理由は、（メタ）アクリル酸が現像液に対する溶解性を上げて、パターンの垂直性とコントラストを高くするためである。重合体中におけるカルボキシル基を含む重合単位の含有量は、アルカリ可溶性樹脂中のアルカリ性現像液により溶解させたい部分の溶解性を良くするために３質量％以上が好ましく、一方残存させたい部分を確実に残すためには、５０質量％以下が好ましい。このカルボキシル基を含む重合単位の含有量は、５〜３０質量％以下が好ましい。

（アルコキシシリル基を含む重合単位）
アルコキシシリル基を含む重合単位は、重合体中に架橋構造を形成させ、硬化膜の耐熱性、耐薬品性等の特性を発現させる機能を有する。アルコキシシリル基を含む重合単位を形成する前記式（Ｉ）で表される単量体としては、式（Ｉ）の条件を満たす単量体であれば、特に制限されないが、ｂが２または３であることが好ましい。ｂが１の場合、硬化膜の架橋密度が低くなり、十分な耐熱性や耐薬品性が得られない傾向を示す。

このような単量体としては、例えば３−（メタ）アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−（メタ）アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、３−（メタ）アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−（メタ）アクリロイルオ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、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、アクリルトリメトキシシラン等またはこれらの単量体をオリゴマー化またはポリマー化した化合物が挙げられる。

重合体におけるアルコキシシリル基を含む重合単位の含有量は、硬化膜の耐熱性および耐薬品性を得る上で１質量％以上が好ましく、高い貯蔵安定性を維持するために５０質量％以下が好ましい。このアルコキシシリル基を含む重合単位の含有量は、５〜４０質量％が特に好ましい。

（水酸基を含む重合単位）
水酸基を含む重合単位は、重合体に架橋構造を形成し、硬化膜に機械的強度等の特性を付与するために用いることができる。水酸基を含む重合単位を形成する水酸基含有不飽和単量体としては、水酸基を含有する単量体であれば特に制限されない。この水酸基含有不飽和単量体としては、例えば２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、５−ヒドロキシペンチル（メタ）アクリレート、６−ヒドロキシヘキシル（メタ）アクリレート、８−ヒドロキシオクチル（メタ）アクリレート等のアルキル基の炭素数が１〜１６の（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル、カプロラクトン変性２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等のカプロラクトン変性単量体、ジエチレングリコール（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート等のオキシアルキレン変性単量体、２−アクリロイルオキシエチル−２−ヒドロキシエチルフタル酸、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミド、１，４−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート等の第１級水酸基含有単量体；２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル−３−フェノキシプロピル（メタ）アクリレート、３−クロロ２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等の第２級水酸基含有単量体；２，２−ジメチル２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等の第３級水酸基含有単量体が挙げられる。

また、水酸基含有不飽和単量体としてジエチレングリコール（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート等のポリエチレングリコール誘導体、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート等のポリプロピレングリコール誘導体、ポリ（エチレングリコール−プロピレングリコール）モノ（メタ）アクリレート、ポリ（エチレングリコール−テトラメチレングリコール）モノ（メタ）アクリレート、ポリ（プロピレングリコール−テトラメチレングリコール）モノ（メタ）アクリレート等のオキシアルキレン変性単量体、グリセロール（メタ）アクリレートを用いてもよい。

重合体中における水酸基を含む重合単位の含有量は、硬化膜の機械的強度等の特性を得る上で３質量％以上が好ましく、高い貯蔵安定性を維持するために４０質量％以下が好ましい。この水酸基を含む重合単位の含有量は、５〜３５質量％が特に好ましい。

（その他の重合単位）
その他の重合単位は、重合体の主な骨格を形成し、硬化膜の機械的強度等の特性を改良ために用いることができる。その他の重合単位を形成するその他の共重合性単量体は、特に制限されない。その他の共重合性単量体として具体的には、スチレン、α−メチルスチレン、ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、ｏ−ビニルトルエン、ｍ−ビニルトルエン、ｐ−ビニルトルエン、ｐ−クロロスチレン、ｏ−メトキシスチレン、ｍ−メトキシスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｏ−ビニルベンジルメチルエーテル、ｍ−ビニルベンジルメチルエーテル、ｐ−ビニルベンジルメチルエーテル、ｏ−ビニルベンジルグリシジルエーテル、ｍ−ビニルベンジルグリシジルエーテル、およびｐ−ビニルベンジルグリシジルエーテル等の芳香族ビニル化合物、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｉ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉ‐ブチル（メタ）アクリレート、ｓｅｃ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、ｎ−ノニル（メタ）アクリレート、ｉ‐ノニル（メタ）アクリレート、ｎ−デシル（メタ）アクリレート、ｉ‐デシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレート、ｎ−ステアリル（メタ）アクリレート、ｉ‐ステアリル（メタ）アクリレート、ベヘニル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、２−メチル２−アダマンチル（メタ）アクリレート、２−エチル−２−アダマンチル（メタ）アクリレートおよび２−イソプロピル−２−アダマンチル（メタ）アクリレート、２−メトキシエチル（メタ）アクリレート、２−フェノキシエチル（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル（メタ）アクリレート、プロピレングリコールモノメチルエーテル（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３フェノキシプロピル（メタ）アクリレート、２−アミノエチル（メタ）アクリレート、２−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、２−アミノプロピル（メタ）アクリレート、２−ジメチルアミノプロピルアクリレート、３−アミノプロピル（メタ）アクリレート、３−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、２，２，２−トリフロロエチル（メタ）アクリレート、２，２，３，３−テトラフロロプロピル（メタ）アクリレート、２，２，３，３，３−ペンタフロロプロピル（メタ）アクリレート、２，２，３，４，４，４−ヘキサフロロブチル（メタ）アクリレート、２−（パーフロロブチル）エチル（メタ）アクリレート、３−パーフロロブチル−２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−（パーフロロヘキシル）エチル（メタ）アクリレート、３−パーフロロヘキシル−２−ヒドロキシループロピル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ，３Ｈ−テトラフロロプロピル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ−オクタフロロペンチル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ，７Ｈ−ドデカフロロヘプチル（メタ）アクリレート、パーフロロオクチルエチル（メタ）アクリレート等の不飽和カルボン酸エステル等が挙げられる。

重合体中におけるその他の重合単位の含有量は、硬化膜の機械的強度等の特性を得る上で１０質量％以上が好ましく、重合体中における有効成分を確保するために８０質量％以下が好ましい。

また、アルカリ可溶性樹脂とポリシロキサンの配合比も特に限定されないが、塗膜を厚膜にする場合はアルカリ可溶性樹脂の配合量が多いことが好ましく、一方で高温プロセスへ適用する場合や、透明性、硬化後の耐薬品性の観点からポリシロキサンの配合量が多いことが好ましい。このような理由からアルカリ可溶性樹脂とポリシロキサンの配合比は５：９５〜９５：５であることが好ましく、１０：９０〜８０：２０であることがより好ましい。

（ＩＩ）ポリシロキサン
本発明による組成物は、ポリシロキサンを主成分として含んでいる。ポリシロキサンは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む重合体をさすが、本発明においては非置換の無機ポリシロキサンのほかに有機基置換基により置換された有機ポリシロキサンも含めてポリシロキサンという。このようなポリシロキサンは一般にシラノール基またはアルコキシシリル基を有するものである。このようなシラノール基およびアルコキシシリル基とはシロキサン骨格を形成するケイ素に直接結合した水酸基およびアルコキシ基を意味する。ここで、シラノール基およびアルコキシシリル基は、組成物を用いて硬化膜を形成させるときに硬化反応を促進する作用があるほか、後述するシランカップリング剤との反応にも寄与するものと考えられている。このため、ポリシロキサンはこれらの基を有することが好ましい。

本発明において用いられるポリシロキサンは、その構造は特に制限されず、目的に応じて任意のものから選択することができる。ポリシロキサンの骨格構造は、ケイ素原子に結合している酸素数に応じて、シリコーン骨格（ケイ素原子に結合する酸素原子数が２）、シルセスキオキサン骨格（ケイ素原子に結合する酸素原子数が３）、およびシリカ骨格（ケイ素原子に結合する酸素原子数が４）に分類できる。本発明においては、これらのいずれであってもよい。ポリシロキサン分子が、これらの骨格構造の複数の組み合わせを含んだものであってもよい。

また、有機ポリシロキサンを用いる場合、それに含まれる置換基は本発明の効果を損なわない限り任意のものから選択することができる。このような置換基としては、シロキサン構造を構成するＳｉ−Ｏ結合を含まない置換基、具体的にはアルキル基、ヒドロキシアルキル基、およびアリール基、およびこれらの基の水素原子が不飽和炭化水素基に置換された基などが挙げられる。

なお、本発明の効果を損なわない範囲で、シラノール基またはアルコキシシリル基以外の反応性基、例えばカルボキシル基、スルホニル基、アミノ基などがシロキサン樹脂に含まれてもよいが、これらの反応性基は一般に塗布組成物の保存安定性を劣化させる傾向にあるため、少ないことが好ましい。具体的にはケイ素原子に結合している水素または置換基の総数に対して、１０ｍｏｌ％以下であることが好ましく、全く含まれないことが特に好ましい。

また、本発明による組成物は、基材上に塗布、像様露光、現像、および加熱によって硬化膜を形成させるためものである。このため、露光された部分と未露光の部分とで溶解性に差異が発生することが必要である。例えばジアゾナフトキノン誘導体を溶解抑止剤として添加した感光性シロキサン組成物に、現像液として２．３８重量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（以下、ＴＭＡＨという）水溶液を用いる場合、ポリシロキサンの２．３８％ＴＭＡＨ水溶液への溶解速度が１０Å／秒以上であれば膜厚１０００Å以上のフィルムに対して実用上、露光−現像によるポジ型パターン形成が可能である。ここで実用上とは、数分以内の現像時間を意味する。しかし、形成される被膜の膜厚や現像条件によって要求される溶解性が異なるので、現像条件に応じたポリシロキサンとアルカリ可溶性樹脂を適切に選択すべきである。組成物に含まれる感光剤の種類や添加量により異なるが、例えば、膜厚が０．１〜１０μｍ（１０００〜１０００００Å）であれば、２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度は５０〜５０００Å／秒が好ましい。

このようなポリシロキサンは、例えば
（Ｍ）プリベーク後の膜が、２．３８質量％ＴＭＡＨ水溶液に可溶であり、その溶解速度が２００〜３０００Å／秒であるポリシロキサン
が挙げられる。これにアルカリ可溶性樹脂で調整し、ＴＭＡＨ水溶液への溶解速度が５０Å／秒以上である組成物を得ることができる。
また、必要に応じ
（Ｌ）プリベーク後の膜が、５質量％ＴＭＡＨ水溶液に可溶であり、その溶解速度が１，０００Å／秒以下であるポリシロキサンまたは
（Ｈ）プリベーク後の膜の、２．３８質量％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度が４０００Å／秒以上あるポリシロキサンと
を混合し、所望の溶解速度を有する組成物を得ることができる。

このポリシロキサン（Ｍ）は、トリアルコキシシラン、テトラアルコキシシランおよびジアルコキシシランからなる群から選択されるシラン化合物（ｍ）を、酸性または塩基性触媒の存在下で加水分解させ、縮合させて得ることができる。

原料として用いられるトリアルコキシシラン、テトラアルコキシシランおよびジアルコキシシランからなる群から選択されるシラン化合物（ｍ）は、任意のものを用いることができるが、例えば下記一般式（ＩＩ）で表されるものを用いることが好ましい。
前記ポリシロキサンが、以下の一般式（ＩＩ）で表される。
Ｒ^１［Ｓｉ（ＯＲ^２）_３］_ｐ （ＩＩ）
式中、
ｐは１〜３の整数であり、
Ｒ^１は、水素、または炭素数が２０以下の、酸素または窒素を含んでいてもよい、直鎖状、分岐状もしくは環状の、価数がｐの炭化水素基であり、炭化水素基の任意の水素がフッ素で置き換えられていてもよく、
Ｒ^２は、それぞれ独立に、水素、または炭素数１〜１０のアルキル基、好ましくは炭素数１〜６のアルキル基である。

一般式（ＩＩ）において、Ｒ^１が１価基（ｐ＝１）であってアルコキシ基またはその誘導体以外である場合、Ｒ^１としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−デシル基、トリフルオロメチル基、２，２，２−トリフルオロエチル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、シクロヘキシル基、フェニル基、トリル基、グリシジル基、イソシアネート基、およびアミノ基等が挙げられる。Ｒ^１がメチル基の化合物は、原料が入手し易く、硬化後の膜硬度が高く、高い薬品耐性を有するため好ましい。また、フェニル基は、当該ポリシロキサンの溶剤への溶解度を高め、硬化膜がひび割れにくくなるため、好ましい。Ｒ^１がグリシジル基、イソシアネート基、またはアミノ基を有していると、基板との密着性が向上するため、好ましい。
また、Ｒ^１が２価基または３価基（ｐ＝２または３）であってアルコキシ基またはその誘導体以外である場合には、一般式（ＩＩ）のシラン化合物（ｍ）は便宜的にトリアルコキシシランに分類される。このような場合、Ｒ^１は、例えば、アルキレン、アリーレン、シクロアルキレン環、ピペリジン環、ピロリジン環、イソシアヌレート環、などを含むものが好ましい。

一方、一般式（ＩＩ）において、Ｒ^２としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、およびｎ−ブチル基などが挙げられる。一般式（ＩＩ）において、Ｒ^２は複数含まれるが、それぞれのＲ^２は、同じでも異なっていてもよい。

一般式（ＩＩ）で表されるトリアルコキシシラン化合物の具体例としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリｎ−ブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリｎ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｎ−ブチルトリメトキシシラン、ｎ−ブチルトリエトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、トリフルオロメチルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリエトキシシラン、３，３，３−トリフルオロプロピルトリメトキシシランなどが挙げられ、その中でもメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、フェニルトリメトキシシランが好ましい。

また、Ｒ^１がアルコキシ基である場合、一般式（ＩＩ）で表されるシラン化合物は、テトラアルコキシシランである。このようなテトラアルコキシシランの典型的なものは、Ｒ^１がＯＲ^２である場合であり、以下の式で表される。
Ｓｉ（ＯＲ^２）_４ （ＩＩ’）
（式中、Ｒ^２は上記したとおりである）
一般式（ＩＩ’）で表されるテトラアルコキシシラン化合物の具体例としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシランなどが挙げられ、その中でも、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどは反応性が高く、好ましい。

ポリシロキサン（Ｍ）の製造に用いられるシラン化合物（ｍ）は、１種類であっても、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。ここで、シラン化合物（ｍ）としてテトラアルコキシシランを用いると、パターンだれが低減する傾向がある。これは、ポリシロキサンの架橋密度が増加するためと考えられる。しかしながら、テトラアルコキシシランの配合比が多すぎるとシラン化合物の析出、または感度低下が起きる可能性がある。このため、ポリシロキサン（Ｍ）の原料としてテトラアルコキシシランを用いる場合には、シラン化合物の総モル数に対して、テトラアルコキシシランのモル数の比率が４０モル％以下であることが好ましく、２０モル％以下であることがより好ましい。

また、ポリシロキサン（Ｍ）の原料として、トリアルコキシシランおよび／またはテトラアルコキシシランに、必要に応じて、ジアルコキシシランを組み合わせて用いることもできる。ただし、高温耐性が要求される用途では、シラン化合物の総モル数に対して、ジアルコキシシランのモル数の比率が７０モル％以下であることが好ましく、４０モル％以下であることがより好ましい。

ここで、ジアルコキシシランは、以下の一般式で表される。
Ｒ^１ _２Ｓｉ（ＯＲ^２）_２
（式中、Ｒ^１およびＲ^２は、一般式（ＩＩ）に記載の通りであり、それぞれ独立である）
この一般式で表されるジアルコキシシラン化合物の具体例としては、例えば、ジメトキシシラン、ジエトキシシラン、ジプロポキシシラン、ジブトキシシラン、ジメトキシジメチルシラン、ジエトキシジメチルシラン、３−（２−アミノエチルアミノ）プロピルジメトキシメチルシラン、３−アミノプロピルジエトキシメチルシラン、３−アミノプロピルジメトキシメチルシラン、（３−クロロプロピル）ジエトキシ（メチル）シラン、（３−クロロプロピル）ジメトキシ（メチル）シラン、シクロヘキシル（ジメトキシ）メチルシラン、ジシクロペンチル（ジメトキシ）シラン、ジエトキシジメチルシラン、ジエトキシジフェニルシラン、ジエトキシ（３−グリシジロキシプロピル）メチルシラン、ジエトキシ（メチル）フェニルシラン、ジエトキシメチルシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジメトキシジメチルシラン、ジメトキシジフェニルシラン、ジメトキシジ−パラ−トシルシラン、ジメトキシメチルフェニルシラン、ジメトキシ（メチル）シラン、ジメトキシメチルビニルシラン、３−メルカプトプロピル（ジメトキシ）メチルシランなどが挙げられ、その中でも、ジメトキシジメチルシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジエトキシジフェニルシラン、ジエトキシ（メチル）フェニルシラン、ジエトキシメチルシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、ジメトキシジメチルシラン、ジメトキシジフェニルシラン、ジメトキシメチルフェニルシラン、ジメトキシメチルビニルシランなどが好ましい。

パターン形成させるためには、架橋密度指数が２．５〜６．０であることが好ましく、３．０〜５．０であることがより好ましい。ここで、「架橋密度指数」とは、ポリシロキサンの原料となるシラン化合物に含まれるアルコキシ基の総モル数を、用いるシラン化合物の総モル数で除した、アルコキシ基数の加重平均である。

ポリシロキサン（Ｍ）は、例えば、有機溶媒、塩基性触媒、および水からなる反応溶媒に、シラン化合物またはシラン化合物の混合物を滴下し、加水分解および縮合反応をさせ、必要に応じて中和や洗浄による精製、また濃縮を行った後、必要に応じて反応溶媒を所望の有機溶媒に置換することで製造することができる。

反応溶媒に使用する有機溶媒としては、例えば、ヘキサン、トルエン、キシレン、ベンゼンなどの炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエチルアセテートなどのエステル系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、１，３−ジプロパノールなどのアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒を挙げることができる、これらの有機溶媒は、単独もしくは複数を組み合わせて使用することができる。また、有機溶媒の使用量は、一般にシラン化合物の混合液の０．１〜１０質量倍であり、０．５〜５質量倍が好ましい。

加水分解および縮合反応を実施する反応温度は一般に０〜２００℃であり、５〜６０℃が好ましい。このとき、滴下するシラン化合物の温度と反応溶媒の温度が同じでも異なってよい。反応時間は、シラン化合物の種類などによっても異なるが、通常は数十分〜数十時間であり、好ましくは３０分以上である。加水分解および縮合反応における各種条件は、反応スケール、反応容器の大きさ、形状などを考慮して、例えば、塩基性触媒量、反応温度、反応時間などを設定することによって、目的とする用途に適した物性を得ることができる。

塩基性触媒としては、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、ジエチルアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、アミノ基を有するアルコキシシラン等の有機塩基、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基、陰イオン交換樹脂やテトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ＴＭＡＨ、コリン等の４級アンモニウム塩等が挙げられる。触媒量はシラン化合物の混合物に対して０．０００１〜１０モル倍が好ましい。このような塩基触媒を用いて合成されたポリシロキサンは、１５０℃以上の温度をかけると硬化が速やかに始まり、焼成後もパターンだれを起こすことなく綺麗な形状を維持することが出来るという特徴がある。

加水分解度は反応溶媒に添加する水の添加量により調整することができる。一般に、シラン化合物の加水分解性アルコキシ基に対し、水を０．０１〜１０モル倍、好ましくは０．１〜５モル倍の割合で反応させることが望ましい。水の添加量が上記範囲より少な過ぎると加水分解度が低くなり、組成物の被膜形成が困難となるので好ましくなく、一方、多過ぎるとゲル化を起こし易く、保存安定性が悪くなるので好ましくない。また、使用する水はイオン交換水または蒸留水が好ましい。

反応終了後は、酸性化合物を中和剤として用いて反応溶液を中性もしくは弱酸性にしてもよい。酸性化合物の例としては、リン酸、硝酸、硫酸、塩酸、またはフッ酸等の無機酸や、酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、乳酸、アクリル酸、シュウ酸、マレイン酸、コハク酸、またはクエン酸の多価カルボン酸およびその無水物、ｐ−トルエンスルホン酸、またはメタンスルホン酸等のスルホン酸等の有機酸が挙げられる。また陽イオン交換樹脂を用いて中和することもできる。

中和剤の量は、反応後の反応溶液のｐＨに応じて、適宜、選択されるが、塩基性触媒に対して、好ましくは０．５〜１．５モル倍、より好ましくは１〜１．１モル倍である。また、陽イオン交換樹脂を用いる場合には、陽イオン交換樹脂に含まれるイオン基の数が前記範囲内とすることが好ましい。

中和後の反応溶液を必要性に応じて、洗浄し精製することもできる。洗浄方法は特に限定されないが、例えば中和後の反応溶液に疎水性有機溶剤と必要に応じて水を添加し、撹拌して、ポリシロキサンに有機溶剤を接触させて、少なくともポリシロキサンを疎水性有機溶剤相に溶解させる。このとき疎水性有機溶剤としては、ポリシロキサンを溶解し、水と混和しない化合物を使用する。水と混和しないとは、水と疎水性有機溶剤とを十分混合した後、静置すると、水相及び有機相に分離することを意味する。

好ましい疎水性有機溶剤としては、ジエチルエーテルなどのエーテル系溶媒、酢酸エチルなどのエステル系溶媒、ブタノールなどの水に対し溶解性の乏しいアルコール系溶媒、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒等が挙げられる。洗浄に用いられる疎水性有機溶剤は、反応溶媒として用いられた有機溶媒と同一であってよいし、異なってもよく、また２種類以上を混合して使用してもよい。このような洗浄により、反応過程において使用した塩基性触媒、中和剤、ならびに中和により生成した塩、さらに反応の副生成物であるアルコールや水の大半は水層に含まれ、有機層から実質的に除かれる。洗浄回数は必要性に応じて変更することができる。

洗浄時の温度は、特に制限されないが、好ましくは０℃〜７０℃、より好ましくは１０℃〜６０℃である。また、水相と有機相とを分離する温度もまた、特に限定されないが、好ましくは０℃〜７０℃、分液時間を短縮する観点から、より好ましくは１０℃〜６０℃である。

このような洗浄をすることによって、組成物の塗布性や保存安定性を改良することができる場合がある。

洗浄後の反応溶液は、本発明による組成物にそのまま添加することもできるが、必要に応じて濃縮により溶媒や残存する反応の副生成物であるアルコールや水を除去して濃度を変更したり、さらに溶媒を他の溶媒に置換することもできる。濃縮を実施する場合、常圧（大気圧）または減圧下で実施することができ、濃縮度は留出量を制御することで任意に変更できる。濃縮時の温度は一般に３０〜１５０℃であり、好ましくは４０〜１００℃である。また目的の溶媒組成になるよう適時所望の溶媒を添加しさらに濃縮することで溶媒置換することもできる。

また、ポリシロキサン（Ｍ）の製造には、触媒として酸性触媒を用いることができる。
用いることができる酸性触媒としては、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、多価カルボン酸あるいはその無水物が挙げられる。触媒の添加量は、酸の強さにもよるが、シラン化合物の混合物に対して０．０００１〜１０モル倍が好ましい。

ポリシロキサン（Ｍ）の製造に酸性触媒を用いた場合、塩基性触媒を使用した場合と同様に、反応終了後に反応溶液を中和してもよい。この場合には、塩基性化合物が中和剤として使用される。中和に用いられる塩基性化合物の例としては、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、ジエチルアミン、トリエタノールアミン、またはジエタノールアミン、等の有機塩基、水酸化ナトリウム、または水酸化カリウム等の無機塩基、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ＴＭＡＨ等の４級アンモニウム塩等が挙げられる。陰イオン交換樹脂を用いることもできる。中和剤の量は、塩基性触媒を用いた場合と同様でよい。反応後の反応溶液のｐＨに応じて、適宜、選択されるが、酸性触媒に対して、好ましくは０．５〜１．５モル倍、より好ましくは１〜１．１モル倍である。

以上により本発明の組成物に用いられるポリシロキサン（Ｍ）を製造することができる。

ポリシロキサン（Ｌ）または（Ｈ）の製造方法の条件は、ポリシロキサン（Ｍ）の製造方法と同様の方法を用いることができる。また、目的の溶解速度を達成するために、反応溶媒、特に水の添加量、反応時間、反応温度などの条件が適切に調整される。ただし、ポリシロキサン（Ｌ）は、酸性触媒で製造すると塗膜を硬化する際に熱フローが起こりやすいため、塩基性触媒を用いて製造される。

なお、ポリシロキサン（Ｍ）の原料として、比較的多量のテトラアルコキシシランを用いた場合には、ポリシロキサン（Ｈ）や（Ｌ）の原料としてテトラアルコキシシランの配合比は低いことが好ましい。これは、全体としてテトラアルコキシシランの配合比が高いと、シラン化合物の析出が起こったり、形成される被膜の感度低下が起こったりするためである。このため、ポリシロキサン（Ｍ）、（Ｈ）および（Ｌ）の原料である、シラン化合物（ｍ）、（ｈ）および（ｌ）の総モル数に対して、テトラアルコキシシランの配合比が４０モル％以下であることが好ましく、２０モル％以下であることがより好ましい。

なお、ポリシロキサンの質量平均分子量は、８００〜１５０００であることが好ましく、１，０００〜１００００であることがより好ましい。また、ポリシロキサン混合物を用いる場合には、それぞれのポリシロキサンの質量平均分子量が上述の範囲であることが好ましい。ここで、質量平均分子量とは、ゲル浸透クロマトグラフィーによるスチレン換算質量平均分子量である。

本発明において、ポリシロキサンは、ＴＭＡＨ水溶液に対して特定の溶解速度を有する。ポリシロキサンのＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度は、次のように測定する。ポリシロキサンをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（以下、ＰＧＭＥＡという）に３５質量％になるように希釈し、室温でスターラーで１時間撹拌させながら溶解する。温度２３．０±０．５℃、湿度５０±５．０％雰囲気下のクリーンルーム内で、調製したポリシロキサン溶液を４インチ、厚さ５２５μｍのシリコンウエハ上にピペットを用い１ｃｃシリコンウエハの中央部に滴下し、２±０．１μｍの厚さになるようにスピンコーティングし、その後１００℃のホットプレート上で９０秒間加熱することにより溶剤を除去する。分光エリプソメーター（Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ社製）で、塗布膜の膜厚測定を行う。

次に、この膜を有するシリコンウエハを、２３．０±０．１℃に調整された、所定濃度のＴＭＡＨ水溶液１００ｍｌを入れた直径６インチのガラスシャーレ中に静かに浸漬後、静置して、被膜が消失するまでの時間を測定した。ここで、ＴＭＡＨ水溶液の濃度はポリシロキサンの種類に応じて変更した。具体的には、ポリシロキサン（Ｈ）、ポリシロキサン（Ｍ）とポリシロキサン（Ｈ）、（Ｍ）および（Ｌ）の混合物については、２．３８％水溶液、ポリシロキサン（Ｌ）については５％水溶液を用いた。溶解速度は、初期の膜厚をウエハ端部から１０ｍｍ内側の部分の膜が消失するまでの時間で除して求める。溶解速度が著しく遅い場合は、ウエハをＴＭＡＨ水溶液に一定時間浸漬した後、２００℃のホットプレート上で５分間加熱することにより溶解速度測定中に膜中に取り込まれた水分を除去した後、膜厚測定を行い、浸漬前後の膜厚変化量を浸漬時間で除することにより溶解速度を算出する。上記測定法を５回行い、得られた値の平均をポリシロキサンの溶解速度とする。

（ＩＩＩ）ジアゾナフトキノン誘導体
本発明による組成物は、ジアゾナフトキノン誘導体を含んでなる。ジアゾナフトキノン誘導体を含んでなる組成物は、露光された部分が、アルカリ現像液に可溶になることにより現像によって除去されるポジ像を形成する。すなわち、本発明による組成物は、一般的にはポジ型フォトレジスト組成物として機能する。本発明のジアゾナフトキノン誘導体は、フェノール性水酸基を有する化合物にナフトキノンジアジドスルホン酸がエステル結合した化合物であり、特に構造について制限されないが、好ましくはフェノール性水酸基を１つ以上有する化合物とのエステル化合物であることが好ましい。ナフトキノンジアジドスルホン酸としては、４−ナフトキノンジアジドスルホン酸、あるいは５−ナフトキノンジアジドスルホン酸を用いることができる。４−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物はｉ線（波長３６５ｎｍ）領域に吸収を持つため、ｉ線露光に適している。また、５−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物は広範囲の波長領域に吸収が存在するため、広範囲の波長での露光に適している。露光する波長によって４−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物、５−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物を選択することが好ましい。４−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物と５−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物を混合して用いることもできる。

フェノール性水酸基を有する化合物としては特に限定されないが、例えば、以下の化合物が挙げられる（商品名、本州化学工業（株）製）。

ジアゾナフトキノン誘導体の添加量は、ナフトキノンジアジドスルホン酸のエステル化率、あるいは使用されるポリシロキサンおよびアルカリ可溶性樹脂の物性、要求される感度・露光部と未露光部との溶解コントラストにより最適量は異なるが、好ましくはポリシロキサンおよびアルカリ可溶性樹脂の合計質量に対して１〜２０質量％であり、さらに好ましくは２〜１５質量％である。ジアゾナフトキノン誘導体の添加量が１質量％より少ない場合、露光部と未露光部との溶解コントラストが低すぎて、現実的な感光性を有さない。また、さらに良好な溶解コントラストを得るためには２質量％以上が好ましい。一方、ジアゾナフトキノン誘導体の添加量が２０質量％より多い場合、ポリシロキサンおよびアルカリ可溶性樹脂とキノンジアジド化合物との相溶性が悪くなることによる塗布膜の白化が起こったり、熱硬化時に起こるキノンジアジド化合物の分解による着色が顕著になるため硬化膜の無色透明性が低下することがある。また、ジアゾナフトキノン誘導体の耐熱性は、ポリシロキサンに比較すると劣るため、添加量が多くなると熱分解により硬化物の電気絶縁性の劣化やガス放出の原因となって、後工程の問題になることがある。また、硬化物がモノエタノールアミン等を主剤とするようなフォトレジスト剥離液に対する耐性が低下することがある。

（ＩＶ）熱または光により酸または塩基を発生する化合物
本発明による組成物は、熱または光により酸または塩基を発生する化合物（以下簡単に「本化合物」ということがある）を含んでなる。本化合物は、
（ｉ）光を照射すると分解して酸を放出する光酸発生剤、
（ｉｉ）光を照射すると分解して塩基を放出する光塩基発生剤、
（ｉｉｉ）熱によって分解し酸を放出する熱酸発生剤、および
（ｉｖ）熱によって分解し塩基を放出する熱塩基発生剤
に大別できる。これらは、硬化膜製造プロセスにおいて利用する重合反応や架橋反応に応じて選択される。ここで、光としては、可視光、紫外線、赤外線、Ｘ線、電子線、α線、またはγ線等を挙げることができる。

光酸発生剤または光塩基発生剤は、露光時に酸または塩基を発生するものであり、発生した酸または塩基は、ポリシロキサンおよびアルカリ可溶性樹脂の重合化に寄与すると考えられる。本発明による組成物を用いて例えばポジ型パターンを形成する場合、組成物を基板上に塗布して被膜を形成し、その被膜に露光し、アルカリ現像液で現像して、露光された部分を除去するのが一般的である。ここで本化合物は、その露光（以下、最初の露光という）ではなく、２回目に行う露光の際に、酸または塩基が発生することが好ましく、最初の露光時の波長には吸収が少ないことが好ましい。例えば、最初の露光をｇ線（ピーク波長４３６ｎｍ）および／またはｈ線（ピーク波長４０５ｎｍ）で行い、２回目の露光時の波長をｇ＋ｈ＋ｉ線（ピーク波長３６５ｎｍ）にするときは、光酸発生剤または光塩基発生剤は波長４３６ｎｍおよび／または４０５ｎｍにおける吸光度よりも、波長３６５ｎｍにおける吸光度が大きくなる方が好ましい。具体的には、波長３６５ｎｍにおける吸光度／波長４３６ｎｍにおける吸光度の比または波長３６５ｎｍにおける吸光度／波長４０５ｎｍにおける吸光度の比が５／１以上であることが好ましく、より好ましくは１０／１以上、さらに好ましくは１００／１以上である。

また、熱酸発生剤または熱塩基発生剤は、ポストベーク時に、酸または塩基を発生するものであり、発生した酸または塩基は、ポストベークの際に、ポリシロキサンの重合化に寄与すると考えられる。

本化合物の添加量は、分解して発生する活性物質の種類、発生量、要求される感度・露光部と未露光部との溶解コントラストにより最適量は異なるが、ポリシロキサンおよびアルカリ可溶性樹脂の総質量１００質量部に対して、好ましくは０．１〜１０質量部であり、さらに好ましくは０．５〜５質量部である。添加量が０．１質量部より少ないと、発生する酸または塩基の量が少なすぎて、ポストベークの際の重合が加速されず、パターンだれを起こしやすくなる。一方、硬化剤の添加量が１０質量部より多い場合、形成される被膜にクラックが発生したり、硬化剤の分解による着色が顕著になることがあるため、被膜の無色透明性が低下することがある。また、添加量が多くなると熱分解により硬化物の電気絶縁性の劣化やガス放出の原因となって、後工程の問題になることがある。さらに、被膜の、モノエタノールアミン等を主剤とするようなフォトレジスト剥離液に対する耐性が低下することがある。

前記光酸発生剤の例としては、一般的に使用されているものから任意に選択できるが、例えば、ジアゾメタン化合物、トリアジン化合物、スルホン酸エステル、ジフェニルヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウム塩、スルホニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、スルホンイミド化合物等が挙げられる。

上述のものを含めて、具体的に使用できる光酸発生剤としては、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムメタンスルホナート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボラート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウム−ｐ−トルエンスルホナート、４−フェニルチオフェニルジフェニルテトラフルオロボレート、４−フェニルチオフェニルジフェニルヘキサフルオロホスホネート、トリフェニルスルホニウムメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニルスルホニウム−ｐ−トルエンスルホナート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、４−フェニルチオフェニルジフェニルヘキサフルオロアルセネート、４−フェニルチオフェニルジフェニルーｐ−トルエンスルホナート、Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニルオキシ）スクシンイミド、Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニルオキシ）フタルイミド、５−ノルボルネン−２，３−ジカルボキシイミジルトリフレート、５−ノルボルネン−２，３−ジカルボキシイミジル−ｐ−トルエンスルホナート、４−フェニルチオフェニルジフェニルトリフルオロメタンスルホナート、４−フェニルチオフェニルジフェニルトリフルオロアセテート、Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニルオキシ）ジフェニルマレイミド、Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニルオキシ）ビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−エン−２，３−ジカルボキシイミド、Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニルオキシ）ナフチルイミド、Ｎ−（ノナフルオロブチルスルホニルオキシ）ナフチルイミド等を挙げることができる。
また、５−プロピルスルホニルオキシイミノ−５Ｈ−チオフェン−２−イリデン−（２−メチルフェニル）アセトニトリル、５−オクチルスルホニルオキシイミノ−５Ｈ−チオフェン−２−イリデン−（２−メチルフェニル）アセトニトリル、５−カンファースルホニルオキシイミノ−５Ｈ−チオフェン−２−イリデン−（２−メチルフェニル）アセトニトリル、５−メチルフェニルスルホニルオキシイミノ−５Ｈ−チオフェン−２−イリデン−（２−メチルフェニル）アセトニトリル等は、ｈ線の波長領域に吸収をもつため、ｈ線に吸収を持たせたくない場合には使用を避けるべきである。

前記光塩基発生剤の例としては、アミド基を有する多置換アミド化合物、ラクタム、イミド化合物もしくは該構造を含むものが挙げられる。

これらのうち、以下の一般式（Ａ）で表される光塩基発生剤の水和物または溶媒和物は組成物の経時安定性を改良することができるので好ましい。

ここで、ｘ１は、１以上６以下の整数であり、
Ｒ^１１〜Ｒ^１６は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、スルフィド基、シリル基、シラノール基、ニトロ基、ニトロソ基、スルフィノ基、スルホ基、スルホナト基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスホノ基、ホスホナト基、アミノ基、アンモウム基、置換基を含んでもよい炭素数１〜２０の脂肪族炭化水素基、置換基を含んでもよい炭素数６〜２２の芳香族炭化水素基、置換基を含んでもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基、または置換基を含んでもよい炭素数６〜２０のアリールオキシ基である。

これらのうち、Ｒ^１１〜Ｒ^１４は、特に水素原子、水酸基、炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基、または炭素数１〜６のアルコキシ基が好ましく、Ｒ^１５およびＲ^１６は、特に水素原子が好ましい。

Ｒ^１１〜Ｒ^１４のうち２つ以上が結合して環状構造を形成していてもよい。このとき、その環状構造はヘテロ原子を含んでいてもよい。

Ｎは含窒素複素環の構成原子であり、その含窒素複素環は１つ以上のヒドロキシアルキル基を有し、その含窒素複素環は３〜１０員環である。このヒドロキシアルキル基は、環のいずれの位置に結合していてもよいが、パラ位またはオルト位に結合していることが好ましい。その含窒素複素環は１つ以上の、前記ヒドロキシアルキルと異なる、置換基を含んでもよい炭素数１〜２０、特に１〜６の脂肪族炭化水素基をさらに有していてもよい。含窒素複素環においては、置換基に水酸基を有すると溶解性が上がり沸点が上がるので好ましい。

Ｒ^１１〜Ｒ^１４は、使用する露光波長により適宜選択することが好ましい。ディスプレイ向け用途においては、例えばｇ、ｈ、ｉ線に吸収波長をシフトさせるビニル基、アルキニル基などの不飽和炭化水素結合官能基や、アルコキシ基、ニトロ基などが用いられ、特にメトキシ基、エトキシ基が好ましい。

前記した、式（Ａ）で表される光塩基発生剤の具体例として、例えば以下のものが挙げられる。

前記熱酸発生剤の例としては、各種脂肪族スルホン酸とその塩、クエン酸、酢酸、マレイン酸等の各種脂肪族カルボン酸とその塩、安息香酸、フタル酸等の各種芳香族カルボン酸とその塩、芳香族スルホン酸とそのアンモニウム塩、各種アミン塩、芳香族ジアゾニウム塩及びホスホン酸とその塩など、有機酸を発生する塩やエステル等を挙げることができる。本発明で用いられる熱酸発生剤の中でも特に、有機酸と有機塩基からなる塩であることが好ましく、スルホン酸と有機塩基からなる塩が更に好ましい。

好ましいスルホン酸としては、ｐ−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−ドデシルベンゼンスルホン酸、１，４−ナフタレンジスルホン酸、メタンスルホン酸、などが挙げられる。これら酸発生剤は、単独又は混合して使用することが可能である。

前記熱塩基発生剤の例としては、イミダゾール、第三級アミン、第四級アンモニウム等の塩基を発生させる化合物、これらの混合物を挙げることができる。放出される塩基の例として、Ｎ−（２−ニトロベンジルオキシカルボニル）イミダゾール、Ｎ−（３−ニトロベンジルオキシカルボニル）イミダゾール、Ｎ−（４−ニトロベンジルオキシカルボニル）イミダゾール、Ｎ−（５−メチル−２−ニトロベンジルオキシカルボニル）イミダゾール、Ｎ−（４−クロロ−２−ニトロベンジルオキシカルボニル）イミダゾールなどのイミダゾール誘導体、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等が挙げられる。これら塩基発生剤は、酸発生剤と同様、単独又は混合して使用することが可能である。

（Ｖ）溶剤
本発明による組成物は溶剤を含んでなる。この溶剤は、前記ポリシロキサン、前記アルカリ可溶性樹脂、前記ジアゾナフトキノン誘導体、前記熱または光により酸または塩基を発生する化合物、および必要に応じて添加される添加剤を均一に溶解または分散させるものであれば特に限定されない。本発明に用いることができる溶剤の例としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルなどのエチレングリコールモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルなどのジエチレングリコールジアルキルエーテル類、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどのエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテートなどのプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、メチルエチルケトン、アセトン、メチルアミルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、グリセリンなどのアルコール類、乳酸エチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、３−メトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類、γ−ブチロラクトンなどの環状エステル類などが挙げられる。かかる溶剤は、それぞれ単独または２種以上を組み合わせて用いられ、その使用量は塗布方法や塗布後の膜厚の要求によって異なる。

本発明による組成物の溶剤含有率は、組成物を塗布する方法などに応じて任意に調整できる。例えば、スプレーコートによって組成物を塗布する場合は、組成物のうちの溶剤の割合が９０質量％以上とすることもできる。また、大型基板の塗布で使用されるスリット塗布では通常６０質量％以上、好ましくは７０質量％以上である。本発明の組成物の特性は、溶剤の量により大きく変わるものではない。

本発明による組成物は、前記した（Ｉ）〜（Ｖ）を必須とするものであるが、必要に応じて更なる化合物を組み合わせることができる。これらの組み合わせることができる材料について説明すると以下の通りである。なお、組成物全体にしめる（Ｉ）〜（Ｖ）以外の成分は、全体の質量に対して、１０％以下が好ましく、より好ましくは５％以下である。

（ＶＩ）添加剤
本発明による組成物は、必要に応じて、その他の添加剤を含んでもよい。
このような添加剤としては、現像液溶解促進剤、スカム除去剤、密着増強剤、重合阻害剤、消泡剤、界面活性剤、増感剤、架橋剤または着色剤などが挙げられる。

現像液溶解促進剤、またはスカム除去剤は、形成される被膜の現像液に対する溶解性を調整し、また現像後に基板上にスカムが残留するのを防止する作用を有するものである。
このような添加剤として、クラウンエーテルを用いることができる。クラウンエーテルとして、最も単純な構造を有するものは、一般式（−ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｏ−）_ｎで表されるものである。本発明において好ましいものは、これらのうち、ｎが４〜７のものである。
クラウンエーテルは、環を構成する原子総数をｘ、そのうちに含まれる酸素原子数をｙとして、ｘ−クラウン−ｙ−エーテルと呼ばれることがある。本発明においては、ｘ＝１２、１５、１８、または２１、ｙ＝ｘ／３であるクラウンエーテル、ならびにこれらのベンゾ縮合物およびシクロヘキシル縮合物からなる群から選択されるものが好ましい。より好ましいクラウンエーテルの具体例は、２１−クラウン−７エーテル、１８−クラウン−６−エーテル、１５−クラウン−５−エーテル、１２−クラウン−４−エーテル、ジベンゾ−２１−クラウン−７−エーテル、ジベンゾ−１８−クラウン−６−エーテル、ジベンゾ−１５−クラウン−５−エーテル、ジベンゾ−１２−クラウン−４−エーテル、ジシクロヘキシル−２１−クラウン−７−エーテル、ジシクロヘキシル−１８−クラウン−６−エーテル、ジシクロヘキシル−１５−クラウン−５−エーテル、およびジシクロヘキシル−１２−クラウン−４−エーテルである。本発明においては、これらのうち、１８−クラウン−６−エーテル、１５−クラウン−５−エーテルから選択されるものが最も好ましい。
その添加量はポリシロキサンおよびアルカリ可溶性樹脂の総質量１００質量部に対して、０．０５〜１５質量部が好ましく、さらに０．１〜１０質量部が好ましい。

密着増強剤は、本発明による組成物を用いて硬化膜を形成させたときに、焼成後にかかる応力によりパターンが剥がれることを防ぐ効果を有する。密着増強剤としては、イミダゾール類やシランカップリング剤などが好ましく、イミダゾール類では、２−ヒドロキシベンゾイミダゾール、２−ヒドロキシエチルベンゾイミダゾール、ベンゾイミダゾール、２−ヒドロキシイミダゾール、イミダゾール、２−メルカプトイミダゾール、２−アミノイミダゾールが好ましく、２−ヒドロキシベンゾイミダゾール、ベンゾイミダゾール、２−ヒドロキシイミダゾール、イミダゾールが特に好ましく用いられる。

シランカップリング剤は、公知のものが好適に使用され、エポキシシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、メルカプトシランカップリング剤等が例示され、具体的には、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が好ましい。これらは単独または複数を組み合わせて使用することができ、その添加量はポリシロキサンおよびアルカリ可溶性樹脂の総質量１００質量部に対して、０．０５〜１５質量部とすることが好ましい。

また、シランカップリング剤として、酸基を有するシラン化合物、シロキサン化合物などを用いることもできる。酸基としては、カルボキシル基、酸無水物基、フェノール性水酸基などが挙げられる。カルボキシル基やフェノール性水酸基のような一塩基酸基を含む場合には、単一のシランカップリング剤が複数の酸基を有することが好ましい。

このようなシランカップリング剤の具体例としては、以下の一般式（Ｂ）で表される化合物、もしくはそれを重合単位とした重合体が挙げられる。
Ｒ^１［Ｓｉ（ＯＲ^２）_３］_ｐ （Ｂ）
式中、
ｐは１〜３であり、
Ｒ^１は、水素、炭素数が２０以下の、酸素または窒素を含んでいてもよい、直鎖状、分岐状もしくは環状の、価数がｐの炭化水素基であり、炭化水素基の任意の水素がフッ素で置き換えられていてもよく、
Ｒ^２は、それぞれ独立に、水素または炭素数１〜１０のアルキル基、好ましくは炭素数１〜６のアルキル基である。

具体的には、前述で記載のシラン化合物、またはＲ^２としてメチル基、Ｒ^１としてカルボン酸無水物基をもつもの、ｐ＝１であるもの、例えば酸無水物基含有シリコーンが好ましい。例えば下記一般式（Ｂ−１）で表される化合物（Ｘ−１２−９６７Ｃ（商品名、信越化学工業株式会社製））や、それに相当する構造をシリコーン等のケイ素含有重合体の末端又は側鎖に含む重合体、また、ジメチルシリコーンの末端部にチオール、ホスホニウム、ボレート、カルボキシル、フェノール、ペルオキシド、ニトロ、シアノ、およびスルホ基等の酸基を付与した化合物が挙げられる。このような化合物としては下記一般式（Ｂ−２）および（Ｂ−３）で表される化合物（Ｘ−２２−２２９０ＡＳおよびＸ−２２−１８２１（いずれも商品名、信越化学工業株式会社製））が挙げられる。

シランカップリング剤がシリコーン構造を含む場合、分子量が大きすぎると、組成物中に含まれるポリシロキサンとの相溶性が乏しくなることがある。そのために現像液に対する溶解性が向上しない、膜内に反応性基が残って後工程に耐えうる薬液耐性が保てない等の可能性がある。このため、シランカップリング剤の質量平均分子量は、質量平均分子量が１，０００以下であることが好ましい。また、その添加量はポリシロキサンおよびアルカリ可溶性樹脂の総質量１００質量部に対して、０．０１〜１５質量部とすることが好ましい。

重合阻害剤としては、ニトロン、ニトロキシドラジカル、ヒドロキノン、カテコール、フェノチアジン、フェノキサジン、ヒンダードアミン及びこれらの誘導体の他、紫外線吸収剤を添加することが出来る。その中でもメチルヒドロキノン、カテコール、４−ｔ−ブチルカテコール、３−メトキシカテコール、フェノチアジン、クロルプロマジン、フェノキサジン、ヒンダードアミンとして、ＴＩＮＵＶＩＮ １４４、２９２、５１００（ＢＡＳＦ社製）、紫外線吸収剤として、ＴＩＮＵＶＩＮ ３２６、３２８、３８４−２、４００、４７７（ＢＡＳＦ社製）が好ましい。これらは単独または複数を組み合わせて使用することができ、その添加量はポリシロキサンおよびアルカリ可溶性樹脂の総質量１００質量部対して、０．０１〜２０質量部とすることが好ましい。

消泡剤としては、アルコール（Ｃ_１〜_１８）、オレイン酸やステアリン酸等の高級脂肪酸、グリセリンモノラウリレート等の高級脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）（Ｍｎ２００〜１００００）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）（Ｍｎ２００〜１００００）等のポリエーテル、ジメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フルオロシリコーンオイル等のシリコーン化合物、および下記に詳細を示す有機シロキサン系界面活性剤が挙げられる。これらは単独または複数を組み合わせて使用することができ、その添加量はポリシロキサンおよびアルカリ可溶性樹脂の総質量１００質量部対して、０．１〜３質量部とすることが好ましい。

また、本発明による組成物には、必要に応じ界面活性剤を含んでもよい。界面活性剤は、塗布特性、現像性等の向上を目的として添加される。本発明で使用することのできる界面活性剤としては、例えば非イオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。

上記非イオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルエーテル類やポリオキシエチレン脂肪酸ジエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸モノエステル、ポリオキシエチレンポリオキシピロピレンブロックポリマー、アセチレンアルコール、アセチレンアルコールのポリエトキシレートなどのアセチレンアルコール誘導体、アセチレングリコール、アセチレングリコールのポリエトキシレートなどのアセチレングリコール誘導体、フッ素含有界面活性剤、例えばフロラード（商品名、住友スリーエム株式会社製）、メガファック（商品名、ＤＩＣ株式会社製）、スルフロン（商品名、旭硝子株式会社製）、または有機シロキサン界面活性剤、例えばＫＰ３４１（商品名、信越化学工業株式会社製）などが挙げられる。前記アセチレングリコールとしては、３−メチル−１−ブチン−３−オール、３−メチル−１−ペンチン−３−オール、３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオール、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール、３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オール、２，５−ジメチル−３−ヘキシン−２，５−ジオール、２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオールなどが挙げられる。

またアニオン系界面活性剤としては、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸のアンモニウム塩または有機アミン塩、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸のアンモニウム塩または有機アミン塩、アルキルベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩または有機アミン塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸のアンモニウム塩または有機アミン塩、アルキル硫酸のアンモニウム塩または有機アミン塩などが挙げられる。

さらに両性界面活性剤としては、２−アルキル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン、ラウリル酸アミドプロピルヒドロキシスルホンベタインなどが挙げられる。

これら界面活性剤は、単独でまたは２種以上混合して使用することができ、その配合量は、本発明による組成物に対し、通常５０〜１００００ｐｐｍ、好ましくは１００〜８０００ｐｐｍである。

また、本発明による組成物には、必要に応じ増感剤を添加することができる。増感剤は光酸発生剤および光塩基発生剤の吸収波長と露光機の露光波長を考慮し適宜選択すれば良い。
本発明による組成物で好ましく用いられる増感剤としては、クマリン、ケトクマリンおよびそれらの誘導体、チオピリリウム塩、アセトフェノン類等、具体的には、ｐ−ビス（ｏ−メチルスチリル）ベンゼン、７−ジメチルアミノ−４−メチルキノロン−２、７−アミノ−４−メチルクマリン、４，６−ジメチル−７−エチルアミノクマリン、２−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−ピリジルメチルヨージド、７−ジエチルアミノクマリン、７−ジエチルアミノ−４−メチルクマリン、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−８−メチルキノリジノ−＜９，９ａ，１−ｇｈ＞クマリン、７−ジエチルアミノ−４−トリフルオロメチルクマリン、７−ジメチルアミノ−４−トリフルオロメチルクマリン、７−アミノ−４−トリフルオロメチルクマリン、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロキノリジノ−＜９，９ａ，１−ｇｈ＞クマリン、７−エチルアミノ−６−メチル−４−トリフルオロメチルクマリン、７−エチルアミノ−４−トリフルオロメチルクマリン、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−９−カルボエトキシキノリジノ−＜９，９ａ，１−ｇｈ＞クマリン、３−（２’−Ｎ−メチルベンズイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン、Ｎ−メチル−４−トリフルオロメチルピペリジノ−＜３，２−ｇ＞クマリン、２−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−ベンゾチアゾリルエチルヨージド、３−（２’−ベンズイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン、３−（２’−ベンゾチアゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン、並びに下記化学式で表されるピリリウム塩およびチオピリリウム塩などの増感色素が挙げられる。増感色素の添加により、高圧水銀灯（３６０〜４３０ｎｍ）などの安価な光源を用いたパターニングが可能となる。その添加量はポリシロキサンおよびアルカリ可溶性樹脂の総質量１００質量部に対して、０．０５〜１５質量部が好ましく、さらに０．１〜１０質量部が好ましい。

また、増感剤として、アントラセン骨格含有化合物を用いることもできる。具体的には、下記一般式（Ｃ）で表される化合物が挙げられる。

式中、Ｒ^３１はそれぞれ独立にアルキル基、アラルキル基、アリル基、ヒドロキシアルキル基、アルコキシアルキル基、グリシジル基、およびハロゲン化アルキル基からなる群から選択される置換基を示し、
Ｒ^３２はそれぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、スルホン酸基、水酸基、アミノ基、およびカルボアルコキシ基からなる群から選択される置換基を示し、
ｋはそれぞれ独立に０、１〜４から選ばれる整数である。

このようなアントラセン骨格を有する増感剤を使用する場合、その添加量はポリシロキサンおよびアルカリ可溶性樹脂の総質量１００質量部に対して、０．０１〜５質量部が好ましい。

また、本発明による組成物には、必要に応じ安定剤を添加することができる。安定剤としては一般に用いられるものから任意に選択して用いることができるが、本発明による組成物においては、芳香族アミンが安定化の効果が高いために好ましい。このような芳香族アミンのうち、ピリジン誘導体が好ましく、特に２位および６位に比較的嵩高い置換基を有するものが好ましい。具体的には、下記のようなものが挙げられる。

また、本発明による組成物には、必要に応じ架橋剤を添加することができる。
前記架橋剤の例としては、メチロール基、アルコキシメチル基などを持つメラミン化合物、イソシアネート化合物等が挙げられる。
前記架橋剤の具体例のうち、メラミン化合物を具体的に例示すると、イミノ基、メチロール基およびメトキシメチル基等を有しているニカラックＭＷ‐３９０、ニカラックＭＷ‐１００ＬＭ、ニカラックＭＸ‐７５０ＬＭ、ニカラックＭＸ‐２７０、ニカラックＭＸ‐２８０等が挙げられる。
イソシアネート化合物としては、ＫＢＭ−９６５９、Ｘ−１２−９６５９またはＫＢＭ−５８５（商品名、信越化学工業株式会社製）が挙げられる。また、これらの構造を含む重合体、またはこれらの構造の一部がシリコーン基により置換された重合体も好ましいものである。さらには、カレンズＡＯＩ（登録商標）、カレンズＭＯＩ−ＢＭ（登録商標）、カレンズＭＯＩ−ＢＰ（登録商標）、カレンズＢＥＩ（登録商標）（商品名、昭和電工株式会社製）、他、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネートなどを用いることもできる。

架橋剤の添加量は、ポリシロキサンおよびアルカリ可溶性樹脂の総質量１００部に対して０〜５０部、好ましくは２〜５０部、より好ましくは５〜２０部であり、５部以上であれば、十分な解像性の向上が得られ、５０部以下であれば、パターン間がつながって解像度が低下する恐れが少ない。また、単独で又は２種以上を混合して使用できる。

また、本発明による組成物には、必要に応じ着色剤を添加することができる。
着色剤としては、公知の種々の無機及び有機着色剤を使用することができるが、耐熱性を高める観点から、無機着色剤を使用することが好ましい。そのような着色剤として、例えば、カーボンブラック、チタン系黒色顔料、酸化鉄顔料および複合金属酸化物顔料などが挙げられる。

その添加量は、ポリシロキサンおよびアルカリ可溶性樹脂の総質量１００質量部に対して、０．１〜５０質量部が好ましい。０．１質量部より少ないと遮光の効果が十分得られず、５０質量部より多いと遮光効果が強く感光材料が感光せず、パターンが得られない場合がある。

硬化膜の形成方法
本発明による硬化膜の形成方法は、前記した組成物を基板表面に塗布し、それを加熱硬化することを含んでなるものである。硬化膜の形成方法を工程順に説明すると以下の通りである。

（１）塗布工程
まず、前記した組成物を基板に塗布する。本発明における組成物の塗膜の形成は、感光性組成物の塗布方法として従来知られた任意の方法により行うことができる。具体的には、浸漬塗布、ロールコート、バーコート、刷毛塗り、スプレーコート、ドクターコート、フローコート、スピンコート、およびスリット塗布等から任意に選択することができる。
また組成物を塗布する基材としては、シリコン基板、ガラス基板、樹脂フィルム等の適当な基材を用いることができる。これらの基材には、必要に応じて各種の半導体素子などが形成されていてもよい。基材がフィルムである場合には、グラビア塗布も利用可能である。所望により塗膜後に乾燥工程を別に設けることもできる。また、必要に応じて塗布工程を１回または２回以上繰り返して、形成される塗膜の膜厚を所望のものとすることができる。

（２）プリベーク工程
組成物を塗布することにより、塗膜を形成させた後、その塗膜を乾燥させ、且つ塗膜中の溶剤残存量を減少させるため、その塗膜をプリベーク（前加熱処理）することが好ましい。プリベーク工程は、一般に７０〜１５０℃、好ましくは９０〜１２０℃の温度で、ホットプレートによる場合には１０〜３００秒間、好ましくは３０〜１２０秒間、クリーンオーブンによる場合には１〜３０分間実施することができる。

（３）露光工程
塗膜を形成させた後、その塗膜表面に光照射を行う。なお、この工程を後述する全面露光と区別するために、最初の露光ということがある。光照射に用いる光源は、パターン形成方法に従来使用されている任意のものを用いることができる。このような光源としては、高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライド、キセノン等のランプやレーザーダイオード、ＬＥＤ等を挙げることができる。照射光としてはｇ線、ｈ線、ｉ線などの紫外線が通常用いられる。半導体のような超微細加工を除き、数μｍから数十μｍのパターニングでは３６０〜４３０ｎｍの光（高圧水銀灯）を使用することが一般的である。中でも、液晶表示装置の場合には４３０ｎｍの光を使用することが多い。このような場合に、本発明による組成物に増感色素を組み合わせると有利であることは上述した通りである。
照射光のエネルギーは、光源や塗膜の膜厚にもよるが、一般に５〜２，０００ｍＪ／ｃｍ^２、好ましくは１０〜１，０００ｍＪ／ｃｍ^２とする。照射光エネルギーが１０ｍＪ／ｃｍ^２よりも低いと十分な解像度が得られないことがあり、反対に２，０００ｍＪ／ｃｍ^２よりも高いと、露光過多となり、ハレーションの発生を招く場合がある。

光をパターン状に照射するためには一般的なフォトマスクを使用することができる。そのようなフォトマスクは周知のものから任意に選択することができる。照射の際の環境は、特に限定されないが、一般に周囲雰囲気（大気中）や窒素雰囲気とすればよい。また、基板表面全面に膜を形成する場合には、基板表面全面に光照射すればよい。本発明においては、パターン膜とは、このような基板表面全面に膜が形成された場合をも含むものである。

（４）露光後加熱工程
露光後、露光個所に発生した反応開始剤により露光部と未露光部の溶解コントラストを出すため、必要に応じて露光後加熱（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｉｎｇ）を行うことができる。この加熱処理は、後述する加熱工程（７）とは異なり、塗膜を完全に硬化させるために行うものではなく、現像後に所望のパターンだけが基板上に残し、それ以外の部分が現像により除去することが可能となるように行うものである。したがって、本願発明において必須ではない。一般的には、熱酸発生剤または熱塩基発生剤を使用する場合は、露光後加熱工程は行わない。

露光後加熱を行う場合、ホットプレート、オーブン、またはファーネス等を使用することができる。加熱温度は光照射によって発生した露光領域の酸が未露光領域まで拡散することは好ましくないため、過度に高くするべきではない。このような観点から露光後の加熱温度の範囲としては、４０℃〜１５０℃が好ましく、６０℃〜１２０℃が更に好ましい。組成物の硬化速度を制御するため、必要に応じて、段階的加熱を適用することもできる。また、加熱の際の雰囲気は特に限定されないが、組成物の硬化速度を制御することを目的として、窒素などの不活性ガス中、真空下、減圧下、酸素ガス中などから選択することができる。また、加熱時間は、ウエハ面内の温度履歴の均一性がより高く維持するために一定以上であることが好ましく、また発生した酸の拡散を抑制するためには過度に長くないことが好ましい。このような観点から、加熱時間は２０秒〜５００秒が好ましく、４０秒〜３００秒がさらに好ましい。

（５）現像工程
露光後、必要に応じて露光後加熱を行ったあと、塗膜を現像処理する。現像の際に用いられる現像液としては、従来、感光性組成物の現像に用いられている任意の現像液を用いることができる。本発明においてはポリシロキサンの溶解速度を特定することが必要な場合にはＴＭＡＨ水溶液を用いるが、硬化膜を形成させるときに用いる現像液はこれに限定されない。好ましい現像液としては、水酸化テトラアルキルアンモニウム、コリン、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属メタ珪酸塩（水和物）、アルカリ金属燐酸塩（水和物）、アンモニア、アルキルアミン、アルカノールアミン、複素環式アミンなどのアルカリ性化合物の水溶液であるアルカリ現像液が挙げられ、特に好ましいアルカリ現像液は、ＴＭＡＨ水溶液、水酸化カリウム水溶液、または水酸化ナトリウム水溶液である。これらアルカリ現像液には、必要に応じ更にメタノール、エタノールなどの水溶性有機溶剤、あるいは界面活性剤が含まれていてもよい。
現像方法も従来知られている方法から任意に選択することができる。具体的には、現像液への浸漬（ディップ）、パドル、シャワー、スリット、キャップコート、スプレーなどの方法挙げられる。この現像によって、パターンを得ることができ、現像液により現像が行われた後には、水洗がなされることが好ましい。

（６）全面露光
熱または光により酸または塩基を発生する化合物として、光酸発生剤または光塩基発生剤が選択される場合には、現像後に全面露光の工程を行うことが一般的である。この全面露光工程において、放射される光により酸または塩基を発生するためである。このほかに、全面露光をすることで、膜中に残存する未反応のジアゾナフトキノン誘導体が光分解して、膜の光透明性がさらに向上するので、透明性を求める場合は、全面露光工程を行うことが好ましい。熱または光により酸または塩基を発生する化合物として、熱酸発生剤または熱塩基発生剤が選択される場合には、全面露光は必須ではないが、上記の目的で全面露光を行うこともできる。全面露光の方法としては、ＰＬＡ（例えば、キヤノン製ＰＬＡ−５０１Ｆ）などの紫外可視露光機を用い、１００〜２０００ｍＪ／ｃｍ^２程度（波長３６５ｎｍ露光量換算）を全面に露光する方法がある。

（７）ポストベーク工程
現像後、得られたパターン膜を加熱することにより硬化させる。ポストベーク工程に使う加熱装置には、前記した露光後加熱に用いたものと同じものを用いることができる。この加熱工程における加熱温度としては、塗膜の硬化が行える温度であれば特に限定されず、任意に定めることができる。ただし、シラノール基が残存すると、硬化膜の薬品耐性が不十分となったり、硬化膜の誘電率が高くなることがある。このような観点から加熱温度は一般的には相対的に高い温度が選択される。具体的には３６０℃以下で加熱することで硬化させることが好ましく、硬化後の残膜率を高く保つために、硬化温度は３００℃以下であることがより好ましく、２５０℃以下であることが特に好ましい。一方で、硬化反応を促進し、十分な硬化膜を得るために、硬化温度は７０℃以上であることが好ましく、１００℃以上がより好ましく、１１０℃以上が特に好ましい。また、加熱時間は特に限定されず、一般に１０分〜２４時間、好ましくは３０分〜３時間とされる。なお、この加熱時間は、パターン膜の温度が所望の加熱温度に達してからの時間である。通常、加熱前の温度からパターン膜が所望の温度に達するまでには数分から数時間程度要する。

こうして得られた硬化膜は、優れた透明性、耐薬品性、耐環境性等を達成することができる。例えば２３０℃で硬化させた膜の光透過率は９５％以上、であり比誘電率も４以下を達成することができる。その後、６５℃、湿度９０％の条件下１０００時間経過後であっても比誘電率の低下が見られない。このため、従来使用されていたアクリル系材料にはない光透過率、比誘電率、耐薬品性、耐環境性を有しており、フラットパネルディスプレー（ＦＰＤ）など、前記したような各種素子の平坦化膜、低温ポリシリコン用層間絶縁膜あるいはＩＣチップ用バッファーコート膜、透明保護膜などとして多方面で好適に利用することができる。

以下に実施例、比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例、比較例により何ら限定されるものではない。

ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）は、ＨＬＣ−８２２０ＧＰＣ型高速ＧＰＣシステム（商品名、東ソー株式会社製）およびＳｕｐｅｒ Ｍｕｌｔｉｐｏｒｅ ＨＺ−Ｎ型ＧＰＣカラム（商品名、東ソー株式会社製）２本を用いて測定した。測定は、単分散ポリスチレンを標準試料とし、テトラヒドロフランを展開溶媒として、流量０．６ミリリットル／分、カラム温度４０℃の分析条件で行った。

＜合成例１（ポリシロキサンＡの合成）＞
撹拌機、温度計、冷却管を備えた２Ｌのフラスコに、２５質量％ＴＭＡＨ水溶液３２．５ｇ、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）８００ｍｌ、水２．０ｇを仕込み、次いで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン３９．７ｇ、メチルトリメトキシシラン３４．１ｇ、テトラメトキシシラン７．６ｇの混合溶液を調製した。その混合溶液を１０℃にて前記フラスコ内に滴下し、同温で３時間撹拌した後、１０％ＨＣｌ水溶液を加え中和した。中和液にトルエン４００ｍｌ、水１００ｍｌを添加し、２層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度４０質量％となるようにＰＧＭＥＡを添加調整した。
得られたポリシロキサンの分子量（ポリスチレン換算）をＧＰＣにて測定したところ、質量平均分子量（以下「Ｍｗ」と略記することがある。）＝１８００であった。また、得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が２μｍになるようにスピンコーター（ＭＳ−Ａ１００（ミカサ製））により塗布し、プリベーク後２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に対する溶解速度（以下「ＡＤＲ」と略記することがある。）を測定したところ、１２００Å／秒であった。また、架橋密度指数は３．１であった。

＜合成例２（ポリシロキサンＢの合成）＞
ＴＭＡＨ水溶液を２４．５ｇ、メチルトリメトキシシラン４０．８ｇに変更し、テトラメトキシシラン７．６ｇを除いた他は合成例１と同様に合成した。
得られたポリシロキサンのＭｗ＝１３５０、ＡＤＲ＝１５００Å／秒、架橋密度指数は３．０であった。

＜合成例３（ポリシロキサンＣの合成）＞
撹拌機、温度計、冷却管を備えた２Ｌのフラスコに、３５質量％塩酸（ＨＣｌ）水溶液２ｇ、ＰＧＭＥＡ４００ｍｌ、水１０．０ｇを仕込み、次いで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン３９．７ｇ、メチルトリメトキシシラン３４．１ｇ、トリス−（３−トリメトキシシリルプロピル）イソシアヌレート３０．８ｇ、トリメトキシシラン０．３ｇの混合溶液を調製した。その混合溶液を１０℃にて前記フラスコ内に滴下し、同温で３時間撹拌した。これにトルエン２００ｍｌ、水２００ｍｌを添加し、２層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度４０質量％となるようにＰＧＭＥＡを添加調整した。
得られたポリシロキサンのＭｗ＝７５００、ＡＤＲ＝６４００Å／秒、架橋密度指数は３．６であった。

＜合成例４（アルカリ可溶性樹脂Ａ〜Ｅの合成）＞
攪拌機、温度計、コンデンサーおよび窒素ガス導入管を備えたフラスコに、表２に示す溶媒を仕込み、窒素ガス雰囲気下で、開始剤の１０時間半減期温度を参考に、適正な温度まで昇温した。それとは別に、表１に示すモノマーおよび表２に示す開始剤を混合した混合液を調製し、その混合液を前記溶媒中に４時間かけて滴下した。その後、３時間反応させてアルカリ可溶性樹脂Ａ〜Ｅを調製し、樹脂溶液を得た。なお、表中の配合量は質量部を表す。

表中、ＡＡ：アクリル酸、ＭＡＡ：メタクリル酸、ＫＢＭ−５０３（商品名、信越化学工業株式会社製）：γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ＫＢＭ−５０２（商品名、信越化学工業株式会社製）：γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、ＨＥＭＡ：２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ＨＥＡ：２−ヒドロキシエチルアクリレート、ＭＭＡ：メチルメタクリレート、ＢＡ：ブチルアクリレート、Ｓｔｙ：スチレン、ＣＨＡ：シクロヘキシルアクリレート

表中、ＡＩＢＮ：アゾビスイソブチロニトリル、Ｖ−６５（商品名、和光純薬工業株式会社製）：２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、ＰＧＭＥＡ：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート

得られたアルカリ可溶性樹脂の質量平均分子量Ｍｗ、および固形分酸価は表３の通りであった。

＜実施例１＞
合成例４で得られたアルカリ可溶性樹脂Ａの溶液と、合成例１で得られたポリシロキサンＡの溶液とを、樹脂の固形分換算で１：９の比で混合させてポリマー混合物を得た。このポリマー混合物に、ジアゾナフトキノン誘導体として４，４’−（１−（４−（１−（４−ヒドロキシフェノール）−１−メチルエチル）フェニル）エチリデン）ビスフェノールのジアゾナフトキノン２．０モル変性体を１０質量部、光酸発生剤Ａとして１，８−ナフタルイミジルトリフレート（商品名「ＮＡＩ−１０５」、みどり化学株式会社製）を５質量部添加した。なお、この光酸発生剤は、波長４００〜８００ｎｍに吸収ピークをもたないものである。また界面活性剤として信越化学工業株式会社製 ＫＦ−５３を、０．１質量部加え、ＰＧＭＥＡを加えて３５％の溶液に調整し、組成物を得た。なお、ここで各成分の配合比率（重合部）は、ポリシロキサンおよびアルカリ可溶性樹脂の総質量１００質量部を基準とするものである。

この組成物を、スピンコートにてシリコンウエハ上に塗布し、塗布後ホットプレート上１００℃で９０秒間プリベークし、２μｍの膜厚になるように調整した。
プリベーク後の得られた膜はタックや粘着性がないことを確認したのち、ニコンＦＸ−６０４（ＮＡ＝０．１）のｇ、ｈ線露光機を用い２００ｍＪ／ｃｍ^２で露光し、２．３８％ＴＭＡＨ水溶液に６０秒間浸漬させ、３０秒間純水によるリンスを行った。その後、キヤノン製ＰＬＡ−５０１Ｆのｇ、ｈ、ｉ線露光機を用いて６００ｍＪ／ｃｍ^２で全面露光を行った。その後、２３０℃で１時間ポストベークを行った。その結果、３μｍのラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンおよびコンタクトホール（Ｃ／Ｈ）パターンが形成されていることが確認された。
また、硬化して得られた膜を１０ｍｇ削り取り、リガク社製Ｔｈｅｒｍｏ ｐｌｕｓ ＥＶＯ２／ＴＧ−ＤＴＡを用いてＡｉｒ雰囲気下、３０℃から２５０℃まで２０度／分で加熱し重量減少を測定したところ、０．８％であった。

＜実施例２〜１３、比較例１、２＞
実施例１に対して、表４に示す通りに組成を変更した組成物を調製し、実施例１と同様に評価した。得られた結果は表４に示す通りであった。

表中、
光酸発生剤Ｂ：
５−ノルボルネン−２，３−ジカルボキシイミジルトリフレート（商品名「ＮＤＩ１０５」、みどり化学株式会社製）、
光酸発生剤Ｃ：
商品名「ＴＭＥ−トリアジン」、株式会社三和ケミカル製）（光酸発生剤Ｃは、波長３６５ｎｍにおける吸光度／波長４０５ｎｍにおける吸光度の比が１以下である）、
熱塩基発生剤：
１，８−ジアザビシクロ（５．４．０）ウンデセン−７−オルソフタル酸塩
光塩基発生剤：
３−（２−ヒドロキシ−４−メトキシフェニル）−１−（１−（４−ヒドロキシメチルピぺリジン））−２−プロペン−１−オン（この光塩基発生剤は波長４００〜８００ｎｍに吸収ピークをもたないものである）。

各特性の評価基準は以下の通りとした。
解像性
ポストベーク後のパターンを光学顕微鏡で観察し、評価基準は以下の通りとした。
Ａ：３μｍ未満のラインアンドスペースを形成できる
Ｂ：３μｍ以上５μｍ未満のラインアンドスペースを形成できる
Ｃ：５μｍ以上１０μｍ未満のラインアンドスペースを形成できる
Ｄ：１０μｍ以上のラインアンドスペースを形成できない
耐薬品性
ポストベーク後のパターンを４０℃に加温した剥離液（東京応化工業株式会社製、ＴＯＫ−１０６）に２分浸漬させ、浸漬後に日本電子株式会社製走査電子顕微鏡ＪＳＭ−７１００Ｆでパターンの断面観察をした。
Ａ：２０μｍのコンタクトホールの基板との界面に剥がれなし
Ｂ：２０μｍのコンタクトホールの基板との界面に剥がれあり

Claims (13)

1. カルボキシル基を含む重合単位とアルコキシシリル基を含む重合単位と水酸基を含む重合単位とを含んでなる重合体である、アルカリ可溶性樹脂、
   ポリシロキサン、
   ジアゾナフトキノン誘導体、
   熱酸発生剤または熱塩基発生剤、および
   溶剤
   を含んでなることを特徴とする、組成物。
2. 前記カルボキシル基を含む重合単位が、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、またはこれらの混合物から誘導されるものである、請求項１に記載の組成物。
3. 前記アルコキシシリル基を含む重合単位が、以下の式（Ｉ）：
   Ｘ−（ＣＨ_２）_ａ−Ｓｉ（ＯＲ）_ｂ（ＣＨ_３）_３−ｂ （Ｉ）
   （式中、
   Ｘは、ビニル基、スチリル基、または（メタ）アクリロイルオキシ基であり、
   Ｒは、メチル基またはエチル基であり、
   ａは０〜３の整数、ｂは１〜３の整数である）
   で表される単量体から誘導されるものである、請求項１または２に記載の組成物。
4. 前記重合体における前記アルコキシシリル基を含む重合単位の含有量が、１〜５０質量％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の組成物。
5. 前記重合体中における前記水酸基を含む重合単位の含有量が、３〜４０質量％である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の組成物。
6. 前記ポリシロキサンが、以下の一般式（ＩＩ）：
   Ｒ^１［Ｓｉ（ＯＲ^２）_３］_ｐ （ＩＩ）（式中、
   ｐは１〜３の整数であり、
   Ｒ^１は、水素、または炭素数が２０以下の、酸素または窒素を含んでいてもよい、直鎖状、分岐状もしくは環状の、価数がｐの炭化水素基であり、炭化水素基の任意の水素がフッ素で置き換えられていてもよく、
   Ｒ^２は、それぞれ独立に、水素、または炭素数１〜１０のアルキル基である）で表される単量体から誘導されるものである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の組成物。
7. 前記アルカリ可溶性樹脂の質量平均分子量が３０００〜５００００である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の組成物。
8. 前記ポリシロキサンの質量平均分子量が８００〜１５０００である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の組成物。
9. 前記アルカリ可溶性樹脂と前記ポリシロキサンの混合比が質量比で、５：９５〜９５：５である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の組成物。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の組成物を基板上に塗布して被膜を形成させ、
    前記被膜に露光し、
    アルカリ現像液で現像し、パターンを形成させ、
    得られたパターンを加熱する
    ことを含んでなる硬化膜の形成方法。
11. 前記得られたパターンを加熱する前に、全面露光を行う工程を含んでなる、請求項１０に記載の硬化膜の形成方法。
12. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の組成物を基板上に塗布して被膜を形成させ、
    前記被膜に露光し、
    アルカリ現像液で現像し、パターンを形成させ、
    得られたパターンを加熱する
    ことを含んでなる方法により形成されたことを特徴とする硬化膜。
13. 請求項１２に記載の硬化膜を具備してなることを特徴とする素子。