特許 6572769 ネガ型感光性樹脂組成物、それを硬化させてなる硬化膜およびその製造方法ならびにそれを具備する光学デバイスおよび裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6572769

(24)【登録日】2019年8月23日

(45)【発行日】2019年9月11日

(54)【発明の名称】ネガ型感光性樹脂組成物、それを硬化させてなる硬化膜およびその製造方法ならびにそれを具備する光学デバイスおよび裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサ

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/027 20060101AFI20190902BHJP

   G03F 7/004 20060101ALI20190902BHJP

   G03F 7/075 20060101ALI20190902BHJP

   G02B 5/20 20060101ALI20190902BHJP

   C08F 2/44 20060101ALI20190902BHJP

   C08F 283/12 20060101ALI20190902BHJP

【ＦＩ】

   G03F7/027

   G03F7/004 501

   G03F7/075 521

   G03F7/027 502

   G02B5/20 101

   C08F2/44 C

   C08F283/12

【請求項の数】16

【全頁数】37

(21)【出願番号】特願2015-504792(P2015-504792)

(86)(22)【出願日】2015年1月21日

(86)【国際出願番号】JP2015051490

(87)【国際公開番号】WO2015111607

(87)【国際公開日】20150730

【審査請求日】2018年1月12日

(31)【優先権主張番号】特願2014-10948(P2014-10948)

(32)【優先日】2014年1月24日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003159

【氏名又は名称】東レ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】飯森 弘和

(72)【発明者】

【氏名】日比野 利保

(72)【発明者】

【氏名】諏訪 充史

【審査官】 高橋 純平

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／１２９２１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０８２３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１５８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２０４２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２８４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３７４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／００８３８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−２６６０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６５３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０５９９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ ７／００４−７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

以下の（ａ）〜（ｄ）を含有するネガ型感光性樹脂組成物であって、
（ａ）金属化合物粒子
（ｂ）ポリシロキサン化合物
（ｃ）α,β−不飽和カルボン酸エステル構造を含む基を１つ以上有する化合物
（ｄ）光重合開始剤
さらに（ｅ）マレイミド基を有する化合物を含有し、かつ、
前記（ａ）金属化合物粒子と前記（ｂ）ポリシロキサン化合物が部分結合していることを特徴とするネガ型感光性組成物。

【請求項2】

以下の（ａ）〜（ｄ）を含有するネガ型感光性樹脂組成物であって、
（ａ）金属化合物粒子
（ｂ）ポリシロキサン化合物
（ｃ）α,β−不飽和カルボン酸エステル構造を含む基を１つ以上有する化合物
（ｄ）光重合開始剤
さらに（ｅ）マレイミド基を有する化合物を含有し、かつ、
前記（ｃ）α,β−不飽和カルボン酸エステル構造を含む基を１つ以上有する化合物が、下記一般式（５）〜（１０）から選ばれる化合物であることを特徴とするネガ型感光性組成物。

【化1】

（一般式（５）中、Ｒ^５は単結合、炭素数１〜１０かつ酸素数１〜３の鎖状脂肪族基または炭素数３〜１６の環状脂肪族炭化水素基を表し、複数のＲ^５はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。Ｒ^６は水素またはメチル基を表し、複数のＲ^６はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。ｈは０〜３の整数を表し、ｉ、ｊは０〜２の整数を表し、ｉ＋ｊ＝１〜２である。）

【化2】

（一般式（６）中、Ｒ^７は単結合、炭素数１〜１０かつ酸素数１〜３の鎖状脂肪族基または炭素数３〜１６の環状脂肪族炭化水素基を表し、複数のＲ^７はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。Ｒ^８は水素またはメチル基を表し、複数のＲ^８はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。ｋは１〜２の整数を表す。）

【化3】

（一般式（７）中、Ｒ^９は単結合、炭素数１〜１０かつ酸素数１〜３の鎖状脂肪族基または炭素数３〜１６の環状脂肪族炭化水素基を表し、複数のＲ^９はそれぞれ同じでも異なってもよい。Ｒ^１０は水素またはメチル基を表し、複数のＲ^１０はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。Ｒ^１１は水素または炭素数１〜１０かつ酸素数１〜３の鎖状脂肪族基または炭素数３〜１６の環状脂肪族炭化水素基を表し、複数のＲ^１１はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。ｌ、ｍは０〜２の整数を表し、ｌ＋ｍ＝１〜２である。）

【化4】

（一般式（８）中、Ｒ^１２は単結合、炭素数１〜１０かつ酸素数１〜３の鎖状脂肪族基または炭素数３〜１６の環状脂肪族炭化水素基を表し、複数のＲ^１２はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。ｏは１〜２の整数を表す。）

【化5】

（一般式（９）中、Ｒ^１３は単結合、炭素数１〜１０かつ酸素数１〜３の鎖状脂肪族基または炭素数３〜１６の環状脂肪族炭化水素基を表し、複数のＲ^１３はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。ｐは１〜２の整数を表す。）

【化6】

（一般式（１０）中、ｑは０〜３の整数を表し、Ｒ^１４は炭素数１〜１０かつ酸素数１〜３の鎖状脂肪族を表す）

【請求項3】

（ｂ）ポリシロキサン化合物が、一般式（１）および／または（２）で示される構造単位を含むポリシロキサン化合物である請求項１または２に記載のネガ型感光性樹脂組成物。

【化7】

（Ｒ^１はカルボキシル基および／またはジカルボン酸無水物構造を有する有機基、Ｒ^２は、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアシル基または炭素数６〜１６のアリール基を表す。）

【請求項4】

（ｂ）ポリシロキサン化合物が、さらに一般式（３）および／または（４）で示される構造単位を含む請求項３に記載のネガ型感光性樹脂組成物。

【化8】

（Ｒ^３は炭素数２〜１０のアルケニル基を有する有機基、Ｒ^４は水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアシル基、炭素数２〜１０のアルケニル基を有する有機基または炭素数６〜１６のアリール基を表す。）

【請求項5】

Ｒ^３が、アリル基、ビニル基、（メタ）アクリロイル基またはスチリル基である請求項４に記載のネガ型感光性樹脂組成物。

【請求項6】

前記（ｂ）ポリシロキサン化合物のＲ^１が下記一般式（１１）〜（１３）のいずれかで表されるジカルボン酸無水物を有する有機基である請求項３〜５のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物。

【化9】

（上記一般式（１１）〜（１３）中、Ｒ^１５、Ｒ^１６およびＲ^１７は、単結合、または炭素数１〜１０の鎖状脂肪族炭化水素基、炭素数３〜１６の環状脂肪族炭化水素基、炭素数２〜６のアルキルカルボニルオキシ基、カルボニル基、エーテル基、エステル基、アミド基、炭素数６〜１６の芳香族基、もしくはこれらのいずれかを有する２価の基を表す。これらの基の水素原子が炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数２〜１０のアルケニル基、炭素数６〜１６のアリール基、炭素数２〜６のアルキルカルボニルオキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシル基またはチオール基で置換されていてもよい。ｒ、ｓ、ｔおよびｕは０〜３の整数を表す。）

【請求項7】

（ｂ）ポリシロキサン化合物のＳｉ原子モル数に対する、当該ポリシロキサン化合物を構成する一般式（１)および／または（２）で示される構造単位中のＳｉ原子モルの比が、５モル％以上３０モル％以下である請求項３〜６のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物。

【請求項8】

前記（ａ）金属化合物粒子がアルミニウム化合物粒子、スズ化合物粒子、チタン化合物粒子およびジルコニウム化合物粒子から選ばれる１以上の金属化合物粒子またはアルミニウム化合物、スズ化合物、チタン化合物およびジルコニウム化合物から選ばれる１以上の金属化合物とケイ素化合物との複合粒子である請求項１〜７のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物。

【請求項9】

前記（ａ）金属化合物粒子と前記（ｂ）ポリシロキサン化合物が部分結合している請求項２〜８のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物。

【請求項10】

前記（ａ）金属化合物粒子の数平均粒子径が、１ｎｍ〜４００ｎｍである請求項１〜９のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物。

【請求項11】

前記（ａ）金属化合物粒子が、（ｂ）ポリシロキサン化合物１００重量部に対して、１０重量部以上５００重量部以下である請求項１〜１０のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物。

【請求項12】

請求項１〜１１のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物を硬化させてなる硬化膜。

【請求項13】

請求項１〜１１のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布し、露光した後に現像し、次いで熱硬化させる硬化膜の製造方法。

【請求項14】

請求項１２に記載の硬化膜を具備するＬＥＤ照明。

【請求項15】

請求項１２に記載の硬化膜を具備するイメージセンサ。

【請求項16】

少なくとも、光電変換層、カラーフィルターおよび平坦化層を順に有する裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサであって、前記カラーフィルターは、請求項１〜１１のいずれかに記載のネガ型感光性樹脂組成物から得られるパターンによって着色画素が区分されており、前記平坦化層の屈折率が前記パターンの屈折率よりも小さい、ＣＭＯＳイメージセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高透明性と高屈折率が要求される固体撮像素子等に形成される集光用マイクロレンズと光センサー部間に作成されるピクセル材料に適した、紫外−可視光線で露光した部分がアルカリ水溶液に溶解するネガ型感光性樹脂組成物に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、デジタルカメラやカメラ付携帯電話等の急速な発展に伴って、固体撮像素子の小型化、高画素化が要求されている。固体撮像素子は光センサー部と集光レンズ間にカラーレジスト材料を配置して、目的の波長の光のみを光センサー部まで導いている。一方で固体撮像素子を小型化、高画素化すると集光効率、感度が低下してしまうという問題がある。このためカラーレジスト材料と同じ層に高屈折率の透明ピクセルや隔壁を形成することにより光を効率的に集光し、デバイス感度の低下を防いでいる。このピクセルや隔壁については一般的な作製方法としては、ＣＶＤ法などにより形成した無機膜をドライエッチングで加工する方法や、樹脂を塗布し加工する方法が挙げられる。前者の方法は、レンズ、あるいは光導波路に最適な１．６５〜２．００の屈折率を得ることが難しいことから、現在後者の方法が注目されている。

【0003】

これまでに、例えば、ポリシロキサン化合物、キノンジアジド化合物、溶剤および熱架橋性化合物を含有する感光性シロキサン組成物（例えば、特許文献１参照）、カルボキシル基および／またはフェノール性水酸基と、エチレン性不飽和二重結合基を有する重合体、光ラジカル重合開始剤、および水酸基を有する不飽和カルボン酸エステル構造を含む基を１分子中に３個以上有する化合物を含有するネガ型感光性樹脂組成物（例えば、特許文献２参照）や、芳香族炭化水素基を有するシロキサン化合物を含む高屈折率材料（例えば、特許文献３参照）が提案されている）。しかしながら、これらの材料ではＣＭＯＳイメージセンサ用のレンズ材料等に求められる高い屈折率を有する硬化膜を得ることは困難であった。このためＣＭＯＳイメージセンサー用の透明レンズ材料には屈折率を向上させることを目的に酸化チタンや酸化ジルコニウムといった金属化合物粒子を用いることが一般的となっている。たとえばポリアミド酸、フェノール性水酸基を持つ化合物、キノンジアジド化合物および無機粒子を含有するポジ型感光性樹脂組成物（例えば、特許文献４）や、フェノール単位を有するシルセスキオキサンと縮合多環式炭化水素基を有するシリコーン共重合体（例えば、特許文献５参照）が提案されている。しかしながら、硬化時にポリアミド酸、あるいはフェノール性水酸基により着色するため、透明性が低下するという課題があった。

【0004】

高い屈折率と透明性を有する材料としては、オルガノシラン、シロキサンオリゴマーおよび金属酸化物の微粒子および／またはゾルを含有するコーティング組成物（例えば、特許文献６参照）や、金属酸化物粒子とアルコキシシランとを共重合したシロキサン系樹脂組成物（例えば、特許文献７参照）が開示されている。これらの材料は非感光性であるものが主のため、パターンを形成する際には、通常、薬液を用いたウェットエッチング法、あるいはプラズマを用いるドライエッチング法により加工される。

【0005】

またポジ型感光性による高い屈折率と透明性を有するシロキサン系樹脂組成物（例えば、特許文献８参照）が提案されている。しかしながら、２００〜２２０℃の低温キュアでは硬化膜の耐溶剤性が無く、高いキュア温度が必須であった。一方でネガ型感光性による高い屈折率と透明性を有する材料としてはシリカ被覆酸化チタン粒子とアクリルロイル基を２個以上有する化合物、光重合開始剤組成物（例えば特許文献９参照）や無機酸化物微粒子とアルコキシシラン化合物の反応物、無機酸化物微粒子、光重合開始剤組成物（例えば、特許文献１０参照）が提案されているものの、ピクセル形成、隔壁形成に用いると所望の高いテーパー角度を有する、市松形状や矩形形状が形成できないという課題があり、これらの特性を両立する材料が求められていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６−２９３３３７号公報

【特許文献2】特開２０１０−１６０３００号公報

【特許文献3】特開２００８−２４８３２号公報

【特許文献4】特開２００３−７５９９７号公報

【特許文献5】特開２００６−３１２７１７号公報

【特許文献6】特開２００１−８１４０４号公報

【特許文献7】特開２００７−２４６８７７号公報

【特許文献8】国際公開２０１１／０４０２４８号

【特許文献9】特開２００９-１７９６７８号公報

【特許文献10】特開２０１４−８４３６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来の高屈折率と高透明性を両立した材料は、非感光性の場合はエッチング法によるパターン形成が必須であるため、作業工程が煩雑である上、エッチング時の薬液やプラズマにより配線部が劣化するという問題があった。また感光性のものについては、室温における長期保管後にも露光における感度、解像度を高く保つことはできず、生産性に問題があった。さらにポジ型感光性のものについては透明性に問題があり、透明性を高めるために現像後に後露光プロセスを追加する必要があった。

【0008】

本発明の目的は、高屈折率、後露光プロセスを追加せずに高透明性の特性を有しており、露光において高い感度を有し、パターン形成後の解像性、耐溶剤性に優れ、ピクセル形成、隔壁形成に適した矩形断面のパターンを得られる、ネガ型感光性樹脂組成物を開発することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。すなわち、
以下の（ａ）〜（ｄ）を含有するネガ型感光性樹脂組成物であって、
（ａ）金属化合物粒子
（ｂ）ポリシロキサン化合物
（ｃ）α,β−不飽和カルボン酸エステル構造を含む基を１つ以上有する化合物
（ｄ）光重合開始剤
さらに（ｅ）マレイミド基を有する化合物を含有することを特徴とするネガ型感光性組成物である。

【発明の効果】

【0010】

本発明の感光性組成物によれば、高屈折率、後露光プロセスを追加せずに高透明性の特性を有しており、室温における長期保管後も露光において高い感度を有し、パターン形成後の解像性、耐溶剤性に優れ、ピクセル形成、隔壁形成に適した矩形断面のパターンを得られるネガ型感光性樹脂組成物を提供することが出来る。また本発明によれば、エッチング法によるパターン形成が不要であるため、作業工程の簡素化が可能であり、かつエッチング時の薬液やプラズマによる配線部の劣化を回避することができる。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、以下の（ａ）〜（ｄ）を含有するネガ型感光性樹脂組成物であって、
（ａ）金属化合物粒子、
（ｂ）ポリシロキサン化合物、
（ｃ）α,β−不飽和カルボン酸エステル構造を含む基を１つ以上有する化合物、
（ｄ）光重合開始剤
さらに（ｅ）マレイミド基を有する化合物を含有することを特徴とするネガ型感光性組成物である。

【0012】

本発明のネガ型感光性樹脂組成物で用いられる（ａ）金属化合物粒子は特に限定されないが、アルミニウム化合物粒子、スズ化合物粒子、チタン化合物粒子およびジルコニウム化合物粒子から選ばれる１以上の金属化合物粒子またはアルミニウム化合物、スズ化合物、チタン化合物およびジルコニウム化合物から選ばれる１以上の金属化合物とケイ素化合物との複合粒子を用いると屈折率が向上し、光集光率をさらに上げることができる点で好ましい。

【0013】

さらに（ａ）金属化合物粒子の数平均粒子径が１ｎｍ〜４００ｎｍであることが好ましい。（ａ）金属化合物粒子の数平均粒子径が１ｎｍ以上であることにより厚膜形成時のクラック発生をより抑制することができ、かかる観点から５ｎｍ以上であることがより好ましい。

【0014】

また（ａ）金属化合物粒子の数平均粒子径が４００ｎｍ以下であることにより硬化膜の可視光に対する透明性をより向上させることができ、かかる観点から７０ｎｍ以下であることがより好ましい。ここで、（ａ）金属化合物粒子の数平均粒子径は、ガス吸着法や動的光散乱法、Ｘ線小角散乱法、透過型電子顕微鏡や走査型電子顕微鏡により粒子径を直接測定する方法などにより測定することができるが、本発明においては、動的光散乱法により測定した値を指す。測定に用いる機器は特に限定されないが、ダイナミック光散乱高度計ＤＬＳ−８０００（大塚電子（株）製）などを挙げることができる。

【0015】

（ａ）金属化合物粒子の例としては、酸化スズ−酸化チタン複合粒子の“オプトレイクＴＲ−５０２”、“オプトレイクＴＲ−５０４”、酸化ケイ素−酸化チタン複合粒子の“オプトレイクＴＲ−５０３”、“オプトレイクＴＲ−５１３”、“オプトレイクＴＲ−５２０”、“オプトレイクＴＲ−５２７”、“オプトレイクＴＲ−５２８”、“オプトレイクＴＲ−５２９”、“オプトレイクＴＲ−５４３”、“オプトレイクＴＲ−５４４”、“オプトレイクＴＲ−５５０”、酸化チタン粒子の“オプトレイクＴＲ−５０５”（以上、“オプトレイク”は登録商標、触媒化成工業（株）製）、ＮＯＤ−７７７１ＧＴＢ（商品名、ナガセケムテックス（株）製）、酸化ジルコニウム粒子（（株）高純度化学研究所製）、酸化スズ−酸化ジルコニウム複合粒子（触媒化成工業（株）製）、酸化スズ粒子（（株）高純度化学研究所製）、“バイラール”（登録商標）Ｚｒ−Ｃ２０（酸化チタン粒子；平均粒径＝２０ｎｍ；多木化学（株）製）、ＺＳＬ−１０Ａ（酸化チタン粒子；平均粒径＝６０−１００ｎｍ；第一稀元素株式会社製）、“ナノユース”（登録商標）ＯＺ−３０Ｍ（酸化チタン粒子；平均粒径＝７ｎｍ；日産化学工業（株）製）、ＳＺＲ−Ｍ若しくはＳＺＲ−Ｋ（以上酸化ジルコニウム粒子；いずれも堺化学（株）製）、ＨＸＵ−１２０ＪＣ（酸化ジルコニア粒子；住友大阪セメント（株）製）、ＺＲ−０１０（酸化ジルコニア粒子；株式会社ソーラー）又はＺＲＰＭＡ（ジルコニア粒子；シーアイ化成株式会社）が挙げられる。

【0016】

本発明のネガ型感光性組成物で用いられる、（ｂ）ポリシロキサン化合物について説明する。

【0017】

本発明に用いる（ｂ）ポリシロキサン化合物は、主骨格がシロキサン、つまりＳｉ−Ｏ結合を有するポリマーであれば特に限定はされないが、アルカリ溶解性を向上させ、非パーターン部の現像液溶解性を向上させることによりパターン形成（以後非パターン部を現像液へ溶解させることによりパターンを形成することをパターニングと記すこともある）がより容易になり、また露光における感度をより高く保つという点から、主骨格中に一般式（１)および／または（２）で示される構造単位が含まれることが好ましい。

【0018】

【化1】

【0019】

（Ｒ^１はカルボキシル基および／またはジカルボン酸無水物構造を有する有機基、Ｒ^２は、水素、炭素１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアシル基または炭素数６〜１６のアリル基を表す。）
Ｒ^１としては、３−コハク酸無水物プロピル基、３−コハク酸無水物プロピル基、プロピオン酸基、３−マレイン酸プロピル基、３−フタル酸プロピル基、３−無水ナフタル酸プロピル基、３−（ｐ−安息香酸）プロピル基、３−（ｍ−安息香酸）プロピル基、３−（ｏ−安息香酸）プロピル基、などが挙げられる。

【0020】

Ｒ^２は水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアシル基または炭素数６〜１６のアリール基を表し、アルキル基としてはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基などがあげられ、アシル基としてはアセチル基、プロピオニル基、アクリロイル基などがあげられ、アリール基としてはフェニル基、ナフチル基、などがあげられる。

【0021】

前記一般式（１)および／または（２）の化合物のＲ^１が下記一般式（１１）〜（１３）のいずれかで表されるジカルボン酸無水物を有する有機基であることが好ましい。

【0022】

【化2】

【0023】

（上記一般式（１１）〜（１３）中、Ｒ^１５、Ｒ^１６およびＲ^１７は、単結合、または炭素数１〜１０の鎖状脂肪族炭化水素基、炭素数３〜１６の環状脂肪族炭化水素基、炭素数２〜６のアルキルカルボニルオキシ基、カルボニル基、エーテル基、エステル基、アミド基、炭素数６〜１６の芳香族基、もしくはこれらのいずれかを有する２価の基を表す。これらの基の水素原子が炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数２〜１０のアルケニル基、炭素数６〜１６のアリール基、炭素数２〜６のアルキルカルボニルオキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシル基またはチオール基で置換されていてもよい。ｒ、ｓ、ｔおよびｕは０〜３の整数を表す。）
なお、単結合とは、Ｒ^１５、Ｒ^１６またはＲ^１７が、結合基としては存在せず、Ｒ^１５、Ｒ^１６またはＲ^１７が、結合しうる位置に、Ｓｉ原子が直接結合していることを示す。

【0024】

また一般式（１)および／または（２）で示される構造単位中のＳｉ原子モル数の比が、５モル％以上であると現像時にアルカリ現像液でパターニングがより確実にでき、３０モル％以下であると硬化膜にした際に耐湿熱性ががより向上するという点から、ポリシロキサン化合物のＳｉ原子モル数に対する、当該ポリシロキサン化合物を構成する一般式（１)および／または（２）で示される構造単位中のＳｉ原子モル数の比が、５モル％以上３０モル％以下であることが好ましい。

【0025】

（ｂ）ポリシロキサン化合物が、一般式（１)および／または（２）で示される構造単位に加えて、さらに一般式（３）および／または（４）で示される構造単位を含むと、露光時にポリマーが光架橋することにより硬化膜の架橋密度が上がり、耐薬品性がより向上したり、パターンの断面形状がより矩形になるという点でより好ましい。

【0026】

【化3】

【0027】

（Ｒ^３は炭素数２〜１０のアルケニル基を有する有機基、Ｒ^４は水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアシル基、炭素数２〜１０のアルケニル基を有する有機基または炭素数６〜１６のアリール基を表す。）
Ｒ^４としては、前述の一般式（１）におけるＲ^２とに記載した基から選ばれる基を用いることができる。このとき、一般式（１）におけるＲ^２と一般式（３）におけるＲ^４とは、同じ基であってもよいし、異なる基であってもよい。

【0028】

Ｒ^３としてはビニル基、アリル基、スチリル基、γ−アクリロイルプロピル基、メタクリロイル基、アクリロイル基（メタクリロイル基とアクリロイル基を総称して、「（メタ）アクリロイル基」と記すこともある。：以降も同様）、アクリロイルプロピルメチル、グリシドキ基、などが挙げられる。これらを２種以上組み合わせて使用してもよい。これらの中でも、反応性が高くより感度が高く、架橋密度が上がるという点でアリル基、ビニル基、（メタ）アクリロイル基またはスチリル基であることが好ましい。

【0029】

本発明のネガ型感光性組成物で用いられる、（ｂ）ポリシロキサン化合物に適用し得る、その他の構造単位は特に限定されないが、下記一般式（１４）および／または（１５）のシランモノマーを重縮合して得られる構造単位があげられる。

【0030】

【化4】

【0031】

一般式（１４）で表されるオルガノシランにおいて、Ｒ^１８は炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数２〜１０のアルケニル基、炭素数６〜１５のアリール基のいずれかを表し、複数のＲ^１８はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。ここで、「複数のＲ^１８」とは、ｎが２または３である場合について示したものである。また、これらのアルキル基、アリール基はいずれも無置換体、置換体のいずれでもよく、組成物の特性に応じて選択できる。アルキル基およびその置換体の具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、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、３，３，３−トリフルオロプロピル基、３−グリシドキシプロピル基、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基、〔（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ〕プロピル基、３−アミノプロピル基、３−メルカプトプロピル基、３−イソシアネートプロピル基、１−（ｐ−ヒドロキシフェニル）エチル基、２−（ｐ−ヒドロキシフェニル）エチル基、４−ヒドロキシ−５−（ｐ−ヒドロキシフェニルカルボニルオキシ）ペンチル基などが挙げられる。アリール基およびその置換体の具体例としては、フェニル基、トリル基、ｐ−ヒドロキシフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。

【0032】

一般式（１４）のＲ^１９は水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアシル基、炭素数６〜１５のアリール基のいずれかを表し、複数のＲ^１９はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。ここで、「複数のＲ^１９」とは、４−ｎが２〜４である場合について示したものである。また、これらのアルキル基、アシル基、アリール基はいずれも無置換体、置換体のどちらでもよく、組成物の特性に応じて選択できる。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基が挙げられる。アシル基の具体例としては、アセチル基が挙げられる。アリール基の具体例としては、フェニル基が挙げられる。

【0033】

一般式（１４）のｎは０から３の整数を表す。ｎ＝０の場合は４官能性シラン、ｎ＝１の場合は３官能性シラン、ｎ＝２の場合は２官能性シラン、ｎ＝３の場合は１官能性シランである。

【0034】

一般式（１４）で表されるオルガノシランの具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラアセトキシシラン、テトラフェノキシシランなどの４官能性シラン、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、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ｐ−ヒドロキシフェニルトリメトキシシラン、１−（ｐ−ヒドロキシフェニル）エチルトリメトキシシラン、２−（ｐ−ヒドロキシフェニル）エチルトリメトキシシラン、４−ヒドロキシ−５−（ｐ−ヒドロキシフェニルカルボニルオキシ）ペンチルトリメトキシシラン、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、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−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、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、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、〔（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ〕プロピルトリメトキシシラン、〔（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ〕プロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、１−ナフチルトリメトキシシラン、１−ナフチルトリエトキシシラン、１−ナフチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、２−ナフチルトリメトキシシラン、１−アントラセニルトリメトキシシラン、９−アントラセニルトリメトキシシラン、９−フェナントレニルトリメトキシシラン、９−フルオレニルトリメトキシシラン、２−フルオレニルトリメトキシシラン、２−フルオレノンイルトリメトシキシラン、１−ピレニルトリメトキシシラン、２−インデニルトリメトキシシラン、５−アセナフテニルトリメトキシシランなどの３官能シラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシラン、ジメチルジアセトキシシラン、ジｎ−ブチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、（３−グリシドキシプロピル）メチルジメトキシシラン、（３−グリシドキシプロピル）メチルジエトキシシランなどの２官能シラン、トリメチルメトキシシラン、トリｎ−ブチルエトキシシラン、（３−グリシドキシプロピル）ジメチルメトキシシラン、（３−グリシドキシプロピル）ジメチルエトキシシランなどの１官能シランが挙げられる。なお、これらのオルガノシランは単独で使用しても、２種以上を組み合わせて使用してもよい。これらのオルガノシランの中でも、硬化膜の耐クラック性や硬度の点から３官能シランが好ましく用いられる。

【0035】

【化5】

【0036】

一般式（１５）で表されるオルガノシランにおいて、式中、Ｒ^２０からＲ^２３はそれぞれ独立に水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアシル基、炭素数６〜１５のアリール基のいずれかを表す。これらのアルキル基、アシル基、アリール基はいずれも無置換体、置換体のどちらでもよく、組成物の特性に応じて選択できる。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基が挙げられる。アシル基の具体例としては、アセチル基が挙げられる。アリール基の具体例としては、フェニル基が挙げられる。一般式（１５）のｖは２から８の整数であり、ｖは分布を有してもよい。

【0037】

一般式（１５）で表されるオルガノシランを用いることで、高い耐熱性や透明性を維持しつつ、感度と解像度により優れたポジ型感光性組成物が得られる。一般式（１５）で表されるオルガノシランの具体例としては、メチルシリケート５１（扶桑化学工業株式会社製）、Ｍシリケート５１、シリケート４０、シリケート４５（多摩化学工業株式会社製）、メチルシリケート５１、メチルシリケート５３Ａ、エチルシリケート４０、エチルシリケート４８（コルコート株式会社製）などが挙げられる。

【0038】

（ｂ）ポリシロキサン化合物を合成する際に、前記（ａ）金属化合物粒子と混合した状態で合成することにより、（ａ）金属化合物粒子と（ｂ）ポリシロキサン化合物とを部分結合させることができる。本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、（ａ）金属化合物粒子と（ｂ）ポリシロキサン化合物が部分結合していることにより（ａ）金属化合物粒子の分散性が向上するため保存安定性がより向上する点で好ましい。

【0039】

また（ａ）金属化合物粒子が（ｂ）ポリシロキサン化合物１００重量部に対して１０重量部以上であると硬化膜にした際により屈折率が高くなり光集光効率がより向上し、また５００重量部以下であると硬化膜にする際の空気層の形成をより抑制することができ、屈折率の低下をより抑制できることから（ａ）金属化合物粒子が、（ｂ）ポリシロキサン化合物１００重量部に対して、１０重量部以上５００重量部以下であることが好ましい。

【0040】

本発明のネガ型感光性組成物は（ｃ）α,β−不飽和カルボン酸エステル構造を含む基を１つ以上有する化合物を含有する。

【0041】

α,β−不飽和カルボン酸エステル構造を含む基を１つ有する化合物としては、エトキシ化ｏ−フェニルフェノールアクリレート、メトキシポリエチレングリコール＃４００アクリレート、メトキシポリエチレングリコール＃５５０アクリレート、フェノキシポリエテレングリコールアクリレート、２−アクリロイルオキシエチルスクシネート、イソステアリルアクリレート、２−メタクリロイルオキシエチルフタル酸、メトキシポリエチレングリコール＃４００メタクリレート、メトキシポリエチレングリコール＃１０００メタクリレート、フェノキシエチレングリコールメタクリレート、ステアリルメタクリレート、２−メタクリロイルオキシエチルスクシネート、イソアミルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、エトキシ−ジエチレングリコールアクリレート、メトキシ−トリエチレングリコールアクリレート、２−エチルヘキシル−ジグリコールアクリレート、メトキシ−ポリエチレングリコールアクリレート、メトキシプロピレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシ−ポリエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物アクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボニルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシブチルアクリレート、２−アクリロイルオキシエチル−コハク酸、２−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸、２−アクリロイルオキシエチル−フタル酸、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、ネオペンチルグリコール−アクリル酸−安息香酸エステル、２−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェートなどが挙げられる。

【0042】

またフェノールエチレンオキシド変性アクリレート（以降、「エチレンオキシド変性」を「ＥＯ変性」と略記することもある）、ｏ−フェニルフェノールＥＯ変性アクリレート、パラクミルフェノールＥＯ変性アクリレート、ノニルフェノールプロピレンオキシド変性アクリレート（以降、「プロピレンオキシド変性」を「ＰＯ変性」と略記することもある）、ノニルフェノールＥＯ変性アクリレート、２−エチルヘキシルＥＯ変性アクリレートなども挙げることができる。

【0043】

アルケニル基を２つ有する化合物としてはエチレングリコールジメチルエーテルジメタクリレート、ジエチレングリコールジメメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジメタクリレート、１，１０−デカンジオールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、１，９−ノナンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、グリセリンジメタクリレート、２−ヒドロキシ−３−アクリロイルオキシプロピルメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート、プロポキシ化ビスフェノールＡジアクリレート、１，１０−デカンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ビスフェノールＦのＥＯ変性ジアクリレート、ビスフェノールＡのＥＯ変性ジアクリレート、イソシアヌル酸ＥＯ変性ジアクリレート、などが挙げられる。

【0044】

前記（ｃ）α,β−不飽和カルボン酸エステル構造を含む基を１つ以上有する化合物は特に制限されないが、骨格に剛直な有機基を有し、より解像度に優れるという点から、下記一般式（５）〜（１０）から選ばれる１以上であることが好ましい。

【0045】

【化6】

【0046】

（一般式（５）中、Ｒ^５は単結合、炭素数１〜１０かつ酸素数１〜３の鎖状脂肪族基または炭素数３〜１６の環状脂肪族炭化水素基を表し、複数のＲ^５はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。Ｒ^６は水素またはメチル基を表し、複数のＲ^６はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。ｈは０〜３の整数を表し、ｉ、ｊは０〜２の整数を表し、ｉ＋ｊ＝１〜２である。）
なお、単結合とは、Ｒ^５が、結合基としては存在せず、Ｒ^５が、結合しうる位置に、Ｏ原子が直接結合していることを示す（以降についても同様である）。また、「複数のＲ^５」および「複数のＲ^６」とあるのは、上記においてｉ＋ｊ＝２である場合について示したものである（以降についても同様である）。

【0047】

一般式（５）で表される化合物としては、ジメチロールトリシクロデカンアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレートが挙げられる。

【0048】

【化7】

【0049】

（一般式（６）中、Ｒ^７は単結合、炭素数１〜１０かつ酸素数１〜３の鎖状脂肪族基または炭素数３〜１６の環状脂肪族炭化水素基を表し、複数のＲ^７はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。Ｒ^８は水素またはメチル基を表し、複数のＲ^８はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。ｋは１〜２の整数を表す。）
一般式（６）で表される化合物としては１−ナフチルアクリレート、１−ナフチルメタクリレート、２−ナフチルアクリレート、２−ナフチルメタクリレート、１，４−ナフチルジアクリレート、９，９-ビス [４-（２-アクリロイルオキシエトキシ）フェニル]フルオレン、１，４−エチレンオキシドジメタクリレートナフタレンが挙げられる。

【0050】

【化8】

【0051】

（一般式（７）中、Ｒ^９は単結合、炭素数１〜１０かつ酸素数１〜３の鎖状脂肪族基または炭素数３〜１６の環状脂肪族炭化水素基を表し、複数のＲ^９はそれぞれ同じでも異なってもよい。Ｒ^１０は水素またはメチル基を表し、複数のＲ^１０はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。Ｒ^１１は水素または炭素数１〜１０かつ酸素数１〜３の鎖状脂肪族基または炭素数３〜１６の環状脂肪族炭化水素基を表し、複数のＲ^１１はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。ｌ、ｍは０〜２の整数を表し、ｌ＋ｍ＝１〜２である。）
化合物（７）で表される化合物としては、９，９−ビス［４−（２−アクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオレン、９，９−ビス［４−（２−メタクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオレン、９，９−ビス［４−（２−メタクリロイルオキシエトキシ）−３−メチルフェニル］フルオレン、９，９−ビス［４−（２−アクリロイルオキシエトキシ）−３、５−ジメチルフェニル］フルオレン、９，９−ビス［４−（２−メタクリロイルオキシエトキシ）−３、５−ジメチルフェニル］フルオレンが挙げられる。なお、一般式（７）では、２つあるフェニレン基にそれぞれ１つのＲ^１１が、記されているが、１つのフェニレン基に複数のＲ^１１が、結合していてもよい。

【0052】

【化9】

【0053】

（一般式（８）中、Ｒ^１２は単結合、炭素数１〜１０かつ酸素数１〜３の鎖状脂肪族基または炭素数３〜１６の環状脂肪族炭化水素基を表し、複数のＲ^１２はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。ｏは１〜２の整数を表す。）
一般式（８）で表される化合物としてはノルボルネンモノアクリレート、ノルボルネンジアクリレート、ノルボルネンエチレンオキシドアクリレート、ノルボルネンオキシドジアクリレートが挙げられる。

【0054】

【化10】

【0055】

（一般式（９）中、Ｒ^１３は単結合、炭素数１〜１０かつ酸素数１〜３の鎖状脂肪族基または炭素数３〜１６の環状脂肪族炭化水素基を表し、複数のＲ^１３はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。ｐは１〜２の整数を表す。）
一般式（９）で表される化合物としてはアダマンタンモノアクリレート、アダマンタンジアクリレート、アダマンタンエチレンオキシドアクリレート、アダマンタンエチレンオキシドジアクリレートが挙げられる。

【0056】

【化11】

【0057】

（一般式（１０）中、ｑは０〜３の整数を表し、Ｒ^１４は炭素数１〜１０かつ酸素数１〜３の鎖状脂肪族を表す）
一般式（１０）で表される化合物としては、Ｎ−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミドが挙げられる。

【0058】

本発明のネガ型感光性シロキサン組成物は、（ｄ）光重合開始剤を含有する。ここで光重合開始剤とは、光（紫外線および電子線を含む）により分解および／又は反応し、ラジカルを発生させる化合物をいう。

【0059】

光重合開始剤としては、例えば、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１−オン、２−ジメチルアミノ−２−（４−メチルベンジル）−１−（４−モルホリン−４−イル−フェニル）−ブタン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタノン−１、２，４，６−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィンオキシド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィンオキシド、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−（２，４，４−トリメチルペンチル）−ホスフィンオキシド、１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，２−オクタンジオン，１−［４−（フェニルチオ）−２−（ｏ−ベンゾイルオキシム）］、１−フェニル−１，２−ブタジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニルプロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、エタノン，１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］−，１−（０−アセチルオキシム）、４，４−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチル、２−エチルヘキシル−ｐ−ジメチルアミノベンゾエート、ｐ−ジエチルアミノ安息香酸エチル、ジエトキシアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、ベンジルジメチルケタール、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル−（２−ヒドロキシ−２−プロピル）ケトン、１−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、４，４−ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチル−ジフェニルサルファイド、アルキル化ベンゾフェノン、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−［２−（１−オキソ−２−プロペニルオキシ）エチル］ベンゼンメタンアミニウムブロミド、（４−ベンゾイルベンジル）トリメチルアンモニウムクロリド、２−ヒドロキシ−３−（４−ベンゾイルフェノキシ）−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−１−プロペンアミニウムクロリド一水塩、２−イソプロピルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジクロロチオキサントン、２−ヒドロキシ−３−（３，４−ジメチル−９−オキソ−９Ｈ−チオキサンテン−２−イロキシ）−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−１−プロパンアミニウムクロリド、２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４’，５’−テトラフェニル−１，２−ビイミダゾール、１０−ブチル−２−クロロアクリドン、２−エチルアンスラキノン、ベンジル−９，１０−フェナントレンキノン、カンファーキノン、メチルフェニルグリオキシエステル、η５−シクロペンタジエニル−η６−クメニル−アイアン（１＋）−ヘキサフルオロホスフェート（１−）、ジフェニルスルフィド誘導体、ビス（η５−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）−フェニル）チタニウム、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、４−ベンゾイル−４−メチルフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、２，３−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニル−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、ｐ−ｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、ベンジルメトキシエチルアセタール、アントラキノン、２−ｔ−ブチルアントラキノン、２−アミノアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンズスベロン、メチレンアントロン、４−アジドベンザルアセトフェノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）シクロヘキサン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、ナフタレンスルホニルクロリド、キノリンスルホニルクロリド、Ｎ−フェニルチオアクリドン、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホスフィン、四臭素化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイル若しくはエオシン又はメチレンブルーなどの光還元性の色素とアスコルビン酸若しくはトリエタノールアミンなどの還元剤との組み合わせが挙げられる。

【0060】

硬化膜の硬度をより高くするためには、α−アミノアルキルフェノン化合物、アシルホスフィンオキシド化合物、オキシムエステル化合物、アミノ基を有するベンゾフェノン化合物又はアミノ基を有する安息香酸エステル化合物が好ましい。

【0061】

α−アミノアルキルフェノン化合物としては、例えば、２−メチル−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１−オン、２−ジメチルアミノ−２−（４−メチルベンジル）−１−（４−モルホリン−４−イル−フェニル）−ブタン−１−オン又は２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタノン−１が挙げられる。

【0062】

アシルホスフィンオキシド化合物としては、例えば、２，４，６−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィンオキシド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィンオキシド又はビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−（２，４，４−トリメチルペンチル）−ホスフィンオキシドが挙げられる。

【0063】

オキシムエステル化合物のとしては、例えば、１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，２−オクタンジオン，１−［４−（フェニルチオ）−２−（ｏ−ベンゾイルオキシム）］、１−フェニル−１，２−ブタジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニルプロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム又はエタノン，１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］−，１−（０−アセチルオキシム）が挙げられる。

【0064】

アミノ基を有するベンゾフェノン化合物としては、例えば、４，４−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン又は４，４−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンなどが挙げられる。

【0065】

アミノ基を有する安息香酸エステル化合物としては、例えば、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチル、２−エチルヘキシル−ｐ−ジメチルアミノベンゾエート又はｐ−ジエチルアミノ安息香酸エチルが挙げられる。

【0066】

本発明のネガ型感光性樹脂組成物は（ｅ）マレイミド基を有する化合物を含有する。マレイミド化合物とはマレイミド基を有する化合物であり、パターニングに先立つ露光時にラジカル反応だけではなく、酸素障害を受けない光二量化反応を起こすことが知られており、パターンの酸素に触れる表面でも光２量化反応が進行するため従来ラジカル反応だけでは反応しにくい表面が光反応しやすくなる。さらにその高い疎水性からアルカリ水溶液にさらに表面が溶解しにくくなることから、パターンの断面形状がより矩形になりやすい。

【0067】

（ｅ）マレイミド化合物としては、Ｎ−フェニルマレイミド（日本触媒 “イミレックス−Ｐ”（登録商標））、Ｎ−（４−アミノフェニル）マレイミド、Ｎ−［４−（２−ベンシイミダゾリル）フェニル］マレイミド、１，４−ビス（マレイミド）ブタン、１，２−ビス（マレイミド）エタン、４，４’−ビスマレイミドジフェニルメタン、１，２−ビス（マレイミド）エタン、１，６−ビス（マレイミド）ヘキサン、Ｎ−ｔ−ブチルマレイミド、Ｎ−ジクロヘキシルマレイミド、Ｎ−エチルマレイミド、フルオレセシン−５−マレイミド、４−マレイミドブタン酸、６−マレイミドヘキサン酸、３−マレイミドプロピオン酸、Ｎ−メトキシカルボニルマレイミド、フェニルメタンマレイミド、ｍ−フェニレンビスマレイミド、ビスフェノールＡジフェニルエーテルビスマレイミド、３，３’−ジメチル−５，５’−ジエチル−４，４’−ジフェニルメタンビスマレイミド、４−メチル−１，３−フェニレンビスマレイミド、１，６’−ビスマレイミド−（２，２，４−トリメチル）ヘキサン、４，４’−ジフェニルエーテルビスマレイミド、４，４’−ジフェニルスルホンビスマレイミド、１，３−ビス（３−マレイミドフェノキキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−マレイミドフェノキシ）ベンゼン（大和化成工業(株)）４，４’−ジフェニルメタンビスマレイミド（ＢＭＩ）、ビス−（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル）メタン（ＢＭＩ−７０）、２、２’−ビス［４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル］プロパン（ケイ・アイ化成株式会社）、などがあげられる。光二量化反応により分子量がより増大するため、マレイミド基を２個以上有する化合物がより好ましい。添加量としては光硬化反応により耐薬品性がより向上するという点から含有量は（ａ）金属化合物粒子、（ｂ）ポリシロキサン化合物、（ｃ）α,β−不飽和カルボン酸エステル構造を含む基を１つ以上有する化合物の合計を１００重量部とした時に４重量部以上が好ましい。また（ｂ）ポリシロキサン化合物との相溶性が良く光硬化時により光反応するという点からマレイミド化合物の分子量は２０００以下が好ましく、さらに８００以下がより好ましい。

【0068】

本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、（ｆ）溶剤を含有することが好ましい。溶剤は特に制限はないが、アルコール性水酸基を有する化合物を溶剤に用いることが好ましい（以降、アルコール性水酸基を有する化合物を溶剤に用いた場合の溶剤を、「アルコール性水酸基を有する溶剤」と略記する）。アルコール性水酸基を有する溶剤を用いると、（ｂ）ポリシロキサン化合物の安定性を向上させ、ネガ型感光性樹脂組成物から得られる塗布膜の透明性をより向上させることができる。

【0069】

アルコール性水酸基を有する溶剤は特に制限されないが、大気圧下の沸点が１１０〜２５０℃である化合物が好ましい（以降、「大気圧下の沸点」を、「沸点」と略記する）。沸点が１１０℃以上であれば、塗布膜形成時の乾燥が適度に進み、表面外観の良好な塗布膜を容易に得ることができる。一方、沸点が２５０℃以下であれば、溶剤の除去が容易である。

【0070】

アルコール性水酸基を有する溶剤の具体例としては、アセトール（沸点：１４７℃）、３−ヒドロキシ−３−メチル−２−ブタノン（沸点：１４０℃）、４−ヒドロキシ−３−メチル−２−ブタノン（沸点：７３℃）、５−ヒドロキシ−２−ペンタノン（沸点：１４４℃）、４−ヒドロキシ−４−メチル−２−ペンタノン（ジアセトンアルコール）（沸点：１６６℃）、乳酸エチル（沸点：１５１℃）、乳酸ブチル（沸点：１８６℃）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（沸点：１１８℃）、プロピレングリコールモノエチルエーテル（沸点：１３２℃）、プロピレングリコールモノｎ−プロピルエーテル（沸点：約１５０℃）、プロピレングリコールモノｎ−ブチルエーテル（沸点：１７０℃）、ジエチレングリコールモノメチルエーテル（沸点：１９４℃）、ジエチレングリコールモノエチルエーテル（沸点：２０２℃）、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル（沸点：約１９０℃）、３−メトキシ−１−ブタノール（沸点：１６１℃）、３−メチル−３−メトキシ−１−ブタノール（沸点：１７４℃）などが挙げられる。これらを２種以上含有してもよい。

【0071】

また、上記アルコール性水酸基を有する溶剤とともに、または上記溶剤にかえて、その他の溶剤を含有してもよい。その他の溶剤としては、酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、３−メトキシ−１−ブチルアセテート、３−メチル−３−メトキシ−１−ブチルアセテート、アセト酢酸エチルなどのエステル類、メチルイソブチルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、アセチルアセトンなどのケトン類、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジｎ−ブチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、炭酸プロピレン、Ｎ−メチルピロリドン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノンなどが挙げられる。

【0072】

本発明のネガ型感光性樹脂組成物が（ｆ）溶剤を含有する場合における（ｆ）溶剤の含有量に特に制限はないが、（ａ）金属化合物粒子と（ｂ）ポリシロキサン化合物との合計量に対して１００〜２，０００重量部の範囲であることが好ましい。

【0073】

本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、塗布時のフロー性向上のために、各種のフッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤の種類に特に制限はなく、例えば、“メガファック（登録商標）”Ｆ１４２Ｄ、同Ｆ１７２、同Ｆ１７３、同Ｆ１８３、同Ｆ４４５、同Ｆ４７０、同Ｆ４７５、同Ｆ４７７（以上、大日本インキ化学工業（株）製）、ＮＢＸ−１５、ＦＴＸ−２１８、ＤＦＸ−１８（（株）ネオス製）などのフッ素系界面活性剤、ＢＹＫ−３３３、ＢＹＫ−３０１、ＢＹＫ−３３１、ＢＹＫ−３４５、ＢＹＫ−３０７（ビックケミージャパン（株）製）などのシリコーン系界面活性剤、ポリアルキレンオキシド系界面活性剤、ポリ（メタ）アクリレート系界面活性剤などを用いることができる。これらを２種以上用いてもよい。

【0074】

さらに、本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、必要に応じて、シランカップリング剤、架橋剤、架橋促進剤、増感剤、熱ラジカル発生剤、溶解促進剤、溶解抑止剤、安定剤、消泡剤などの添加剤を含有することもできる。

【0075】

本発明の硬化膜は、本発明のネガ型感光性樹脂組成物を硬化させてなる。また本発明の硬化膜は、本発明のネガ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布し、露光した後に現像し、次いで熱硬化させる製造方法により得ることができる。以下に具体的な例を挙げて説明するが、同等の効果を有する範囲であれば、本発明の硬化膜は、これらの例に記載の条件により得られるものに限定されるものではない。

【0076】

本発明のネガ型感光性樹脂組成物を、スピン塗布やスリット塗布などの公知の方法によって基板上に塗布し、ホットプレート、オーブンなどの加熱装置を用いて加熱（プリベーク）し組成物中の溶媒を蒸発させる。プリベークは、５０〜１５０℃の温度範囲で３０秒〜３０分間行うことが好ましい。プリベーク後の膜厚は０．１〜１５μｍが好ましい。

【0077】

プリベーク後、ステッパー、ミラープロジェクションマスクアライナー（ＭＰＡ）、パラレルライトマスクアライナー（ＰＬＡ）などの紫外可視露光機を用い、所望のマスクを介して１０〜４０００Ｊ／ｍ^２程度（波長３６５ｎｍ露光量換算）露光を行い、露光部を架橋させ現像液への溶解性を減少させるかまたは不溶性とする。

【0078】

露光後、現像により未露光部を溶解除去し、ネガパターンを得る。パターンの解像度は、好ましくは８μｍ以下である。現像方法としては、シャワー、ディップ、パドルなどの方法で現像液に５秒〜１０分間浸漬することが好ましい。現像液としては、公知のアルカリ現像液を用いることができ、例えば、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩などの無機アルカリ、２−ジエチルアミノエタノール、モノエタノールアミン、ジエタノールアミンなどのアミン類、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、コリンなどの４級アンモニウム塩の水溶液などが挙げられる。これらを２種以上用いてもよい。また、現像後は水でリンスすることが好ましく、必要であればホットプレート、オーブンなどの加熱装置で５０〜１５０℃の温度範囲で脱水乾燥ベークを行ってもよい。

【0079】

この様にして現像された膜を、必要に応じホットプレート、オーブンなどの加熱装置で５０〜２５０℃の温度範囲で３０秒〜３０分間加熱（ソフトベーク）を行った後、ホットプレート、オーブンなどの加熱装置で１５０〜４５０℃の温度範囲で３０秒〜２時間程度加熱（キュア）することで、硬化膜を得る。

【0080】

本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、パターン形成における生産性の観点から、露光時の感度が１５００Ｊ／ｍ^２以下であることが好ましく、１０００Ｊ／ｍ^２以下であることがより好ましい。このような高い感度は、カルボキシル基および／またはジカルボン酸無水物構造を有するオルガノシランを用いたポリシロキサン化合物を含有するネガ型感光性樹脂組成物を用いるとより容易に得ることができる。

【0081】

露光時の感度は、以下の方法により求められる。ネガ型感光性樹脂組成物をシリコンウェハー上にスピンコーターを用いて任意の回転数でスピン塗布し、ホットプレートを用いて１２０℃で３分間プリベークし、膜厚１μｍのプリベーク膜を作製する。ＰＬＡ（キヤノン（株）製ＰＬＡ−５０１Ｆ）を用いて、超高圧水銀灯により感度測定用の１〜１０μｍのライン・アンド・スペースパターンを有するグレースケールマスクを介してプリベーク膜を露光した後、自動現像装置（滝沢産業（株）製ＡＤ−２０００）を用いて２．３８重量％ＴＭＡＨ水溶液で９０秒間シャワー現像し、次いで水で３０秒間リンスする。形成されたパターンにおいて、設計寸法１００μｍの正方形パターンが現像後に剥がれず、基板上に残って形成される露光量（以下、これを最適露光量という）を感光感度とする。

【0082】

その後、熱硬化工程として、ホットプレートを用いて２２０℃で５分間キュアして硬化膜を作製し、前記感光感度における最小パターン寸法をキュア後解像度として求める。

【0083】

本発明のネガ型感光性樹脂組成物を硬化させてなる硬化膜は、波長４００ｎｍにおける膜厚１μｍあたりの光透過率が９０％以上であることが好ましく、さらに好ましくは９２％以上である。なお、本発明において「透過率」は、透明性の指標として用いている。このような高い透過率は、例えば透明性の高いポリシロキサン化合物を樹脂成分として用いたネガ型感光性樹脂組成物により容易に得ることができる。なお、ここでの「膜厚１μｍあたりの光透過率」とは、測定時の膜厚の実測値が１μｍである場合にはその膜厚での光透過率を、測定時の膜厚の実測値が１μｍでない場合には、膜厚が１μｍである場合に換算した光透過率をいうものとする。

【0084】

硬化膜の波長４００ｎｍにおける膜厚１μｍあたりの透過率は、以下の方法により求められる。ネガ型感光性樹脂組成物をテンパックスガラス板にスピンコーターを用いて任意の回転数でスピンコートし、ホットプレートを用いて１００℃で３分間プリベークする。ホットプレートを用いて大気中２２０℃で５分間熱硬化して膜厚１μｍの硬化膜を作製する。得られた硬化膜の紫外可視吸収スペクトルを（株）島津製作所製ＭｕｌｔｉＳｐｅｃ−１５００を用いて測定し、波長４００ｎｍでの透過率を求める。別の方法としては、対象硬化膜の各波長λによる消衰係数ｋ、膜厚ｔを大塚電子（株）製分光エリプソメータＦＥ５０００により測定し、下記式により求めることができる。
透過率＝ｅｘｐ（−４πｋｔ／λ）
なお、作製した硬化膜の膜厚が１μｍからはずれた際には、以下の式にて計算できる。
膜厚が１μｍあたりの透過率={（透過率/１００）^ (1／t)}＊１００にて計算できる。
ただし、ｋは消衰係数、ｔは膜厚、λは測定波長、を表す。

【0085】

本発明のネガ型感光性樹脂組成物および硬化膜は、イメージセンサ（固体撮像素子）、光学フィルター、ディスプレイ、ＬＥＤ照明、などの光学デバイスに好ましく用いられる。本発明の硬化膜を具備する光学デバイスとして、中でもＬＥＤ照明が好ましいものとして挙げられる。ＬＥＤ照明とは、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いた照明である。発光ダイオードは、化合物半導体の特性を用いて、電気エネルギーを光エネルギーに変換するＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子の一種であり、３−５族化合物半導体を利用したものが実用化されている。その３−５族化合物半導体は直接遷移型半導体であり、他の半導体を用いた素子より高温で安定した動作が可能である。更に３−５族化合物半導体は、エネルギー変換効率が良いことや長寿命であることから種々の照明デバイスやイルミネーション、電子機器などに多く使われている。このような発光ダイオードの光を多く取り出すために本発明のネガ型感光性樹脂組成物を用いて高屈折率の膜、もしくは高屈折率パターンを用いることで、消費電力が少なくより明るいＬＥＤ照明が実現できる。

【0086】

また、本発明の硬化膜を具備する光学デバイスの別の好ましい例として、イメージセンサが挙げられる。より具体的には、イメージセンサなどの固体撮像素子に形成される集光用マイクロレンズや光導波路、光学フィルターとして設置される反射防止膜、などが挙げられる。これらの中でも、高い透明性と高い屈折率を両立できることから、固体撮像素子上に形成される集光用マイクロレンズや、集光用マイクロレンズと光センサー部を繋ぐ光導波路として特に好適に用いられる。

【0087】

また、本発明の硬化膜を具備するイメージセンサとして、少なくとも、光電変換層、カラーフィルターおよび平坦化層を順に有する裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサであって、前記カラーフィルターが、本発明のネガ型感光性樹脂組成物から得られるパターンによって着色画素が区分されており、前記平坦化層の屈折率が前記パターンの屈折率よりも小さいものが好ましい。本発明のネガ型組成物はテーパー角の高い形状を形成できるためイメージセンサの着色画素の透明隔壁材料と使用することができ、着色画素を区分し、さらに上部にそれよりも屈折率の低い平坦化層を形成することにより、屈折率差や、高透明隔壁により、集光効率を向上させることができるためである。

【0088】

これらの他にも、ディスプレイ用ＴＦＴ基板の平坦化材、液晶ディスプレイなどのカラーフィルターおよびその保護膜、位相シフターなどが本発明の硬化膜を具備する光学デバイスの別の好ましい例として、挙げられる。また、半導体装置のバッファコート、層間絶縁膜や、各種保護膜として用いることもできる。本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、エッチング法によるパターン形成が不要であるため作業の簡略化が可能であり、エッチング薬液やプラズマによる配線部の劣化を回避することができる。

【実施例】

【0089】

以下、実施例を挙げて、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に限定されない。合成例および実施例に用いた化合物のうち、略語を使用しているものについて、以下に示す。
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
ＤＡＡ：ジアセトンアルコール
ポリシロキサン化合物の溶液の固形分濃度は、以下の方法により求めた。アルミカップにポリシロキサン化合物の溶液を１．５ｇ秤取し、ホットプレートを用いて２５０℃で３０分間加熱して液分を蒸発させた。加熱後のアルミカップに残った固形分を秤量して、ポリシロキサン化合物の溶液の固形分濃度を求めた。

【0090】

（合成例１） カルボキシル基含有シラン化合物（Ａ）の合成
３００ｍｌのナスフラスコにｐ−アミノ安息香酸を２３．２３ｇ、ＰＧＭＥＡを２０９．０５ｇ仕込み、室温にて３０分間撹拌してｐ−アミノ安息香酸を溶解させた。得られた溶液に、イソシアネートプロピルトリエトキシシランを４６．５３ｇ、ジラウリン酸ジブチルスズを１．１９ｇ仕込み、７０℃のオイルバスで１時間撹拌した。その後室温まで放冷し、析出した固体をガラスフィルターにて濾取、乾燥させ、カルボキシル基含有シラン化合物（Ａ）を得た。収量は４６．７ｇだった。

【0091】

（合成例２） カルボキシル基含有シラン化合物（Ｂ）の合成
３００ｍｌのナスフラスコにｐ−ヒドロキシ安息香酸を２３．３９ｇ、ＰＧＭＥＡを２１０．５ｇ仕込み、室温にて３０分間撹拌してｐ−ヒドロキシ安息香酸を溶解させた。得られた溶液に、イソシアネートプロピルトリエトキシシランを４６．５３ｇ、ジラウリン酸ジブチルスズを１．１９ｇ仕込み、４０℃のオイルバスで３時間撹拌した。その後室温まで放冷し、析出した固体をガラスフィルターにて濾取、乾燥させ、カルボキシル基含有シラン化合物（Ｂ）を得た。収量は４２．４ｇだった。

【0092】

（調製例１） （ａ）金属化合物粒子が分散した、（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液の調製（ポリシロキサン化合物の合成ステップを含む：以降の調製例も同様）
５００ｍｌの三口フラスコに３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランを７．０３ｇ（０．０３ｍｏｌ）、カルボキシル基含有シラン化合物（Ａ）を１５．３７ｇ（０．０４ｍｏｌ）、１−ナフチルトリメトキシシラン７．４５ｇ（０．０３ｍｏｌ）、酸化チタン−酸化ケイ素複合粒子のメタノール分散液（２０．６重量％）である“オプトレイク” （登録商標）ＴＲ−５２７（商品名、日揮触媒化成（株）製、数平均粒子径は１５ｎｍ）を１５６ｇ（オルガノシランが完全縮合した場合の重量（２２．３ｇ）１００重量部に対して、粒子含有量１５０重量部）、ＤＡＡを８３．８４ｇ仕込み、室温で撹拌しながら水５．４ｇにリン酸０．２１７ｇを溶かしたリン酸水溶液を１０分間かけて添加した。なお前記数平均粒子径はダイナミック光散乱高度計ＤＬＳ−８０００（大塚電子（株）製）を用いて、動的光散乱法により測定した。

【0093】

その後、フラスコを４０℃のオイルバスに浸けて６０分間撹拌した後、オイルバスを３０分間かけて１１５℃まで昇温した。昇温開始１時間後に溶液の内温が１００℃に到達し、そこから２時間加熱撹拌し（内温は１００〜１１０℃）、（ａ）金属化合物粒子として酸化チタン−酸化ケイ素複合粒子が分散した（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液を得た。得られた溶液の固形分濃度を３５重量％になるようにＤＡＡにて希釈した。なお、実施例での組成において、本調製例１にて得た溶液に含まれる（ａ）金属化合物粒子と（ｂ）ポリシロキサン化合物とを総称して「ＰＳ−０１」と記す。すなわちＰＳ−０１の重量部は、溶液に含まれる（ａ）金属化合物粒子と（ｂ）ポリシロキサン化合物との合計の部数であって、溶媒やその他の成分は含まない（以降のＰＳ−０２〜ＰＳ−０９についても同様）。

【0094】

（調製例２） （ａ）金属化合物粒子が分散した、（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液の調製
５００ｍｌの三口フラスコに３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランを５．８６ｇ（０．０２５ｍｏｌ）、カルボキシル基含有シラン化合物（Ｂ）を１９．２６ｇ（０．０５ｍｏｌ）、１−ナフチルトリメトキシシラン６．２１ｇ（０．０２５ｍｏｌ）、酸化チタン粒子のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液（２０．２重量％）（登録商標）ＮＯＤ−７７７１ＧＴＢ（商品名、ナガセケムテックス（株）製、数平均粒子径は２５ｎｍ）を１８１．４ｇ（オルガノシランが完全縮合した場合の重量（２４．４ｇ）１００重量部に対して、粒子含有量１５０重量部）、ＤＡＡを８９．１２ｇ仕込み、室温で撹拌しながら水５．４ｇにリン酸０．１５７ｇを溶かしたリン酸水溶液を１０分間かけて添加した。その後、調製例１と同様に加熱撹拌して（ａ）金属化合物粒子として酸化チタン粒子が分散した（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液を得た。得られた溶液の固形分濃度を３５重量％になるようにＤＡＡにて希釈した。なお、実施例での組成において、本調製例２にて得た溶液に含まれる（ａ）金属化合物粒子と（ｂ）ポリシロキサン化合物とを総称して「ＰＳ−０２」と記す。

【0095】

（調製例３） （ａ）金属化合物粒子が分散した、（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液の調製
５００ｍｌの三口フラスコにｐ−スチリルトリメトキシシラン５．６１ｇ（０．０２５ｍｏｌ）、カルボキシル基含有シラン化合物（Ｂ）を１９．２１ｇ（０．０５ｍｏｌ）、１−アントラセニルトリメトキシシラン７．４５ｇ（０．０２５ｍｏｌ）、酸化チタン−酸化ケイ素複合粒子のメタノール分散液（２０．６重量％）である（登録商標）“オプトレイク”ＴＲ−５５０（商品名、日揮触媒化成（株）製、数平均粒子径は２０ｎｍ）を１７５．７ｇ（オルガノシランが完全縮合した場合の重量（２４．１ｇ）１００重量部に対して、粒子含有量１５０重量部）、ＤＡＡを８８．０３ｇ仕込み、室温で撹拌しながら水５．４ｇにリン酸０．１５５ｇを溶かしたリン酸水溶液を１０分間かけて添加した。その後、調製例１と同様に加熱撹拌して（ａ）金属化合物粒子として酸化チタン−酸化ケイ素複合粒子が分散した（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液を得た。得られた溶液の固形分濃度を３５重量％になるようにＤＡＡにて希釈した。なお、実施例での組成において、本調製例３にて得た溶液に含まれる（ａ）金属化合物粒子と（ｂ）ポリシロキサン化合物とを総称して「ＰＳ−０３」と記す。

【0096】

（調製例４） （ａ）金属化合物粒子が分散した、（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液の調製
５００ｍｌの三口フラスコにｐ−スチリルトリメトキシシラン１１．２２ｇ（０．０５ｍｏｌ）、３−トリメトキシシリルプロピルコハク酸を６．５６ｇ（０．０２５ｍｏｌ）、１−ナフチルシランを６．２１ｇ（０．０２５ｍｏｌ）、２３．４％の酸化チタン分散液である“ナノユース”（登録商標）ＯＺ−３０Ｍ（酸化チタン粒子、日産化学工業（株）製、数平均粒子径は７ｎｍ）１１２．３８ｇ（オルガノシランが完全縮合した場合の重量（１７．５ｇ）１００重量部に対して、粒子含有量１５０重量部）、ＤＡＡを６４．６３ｇ仕込み、室温で撹拌しながら水５．８５ｇにリン酸０．１２０ｇを溶かしたリン酸水溶液を１０分間かけて添加した。その後、調製例１と同様に加熱撹拌して（ａ）金属化合物粒子として酸化チタン粒子が分散した（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液を得た。得られた溶液の固形分濃度を３５重量％になるようにＤＡＡにて希釈した。なお、実施例での組成において、本調製例４にて得た溶液に含まれる（ａ）金属化合物粒子と（ｂ）ポリシロキサン化合物とを総称して「ＰＳ−０４」と記す。

【0097】

（調製例５） （ａ）金属化合物粒子が分散した、（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液の調製
５００ｍｌの三口フラスコにｐ−スチリルトリメトキシシラン１１．２２ｇ（０．０５ｍｏｌ）、３−トリメトキシシリルプロピルコハク酸を６．５６ｇ（０．０２５ｍｏｌ）、１−ナフチルシランを６．２１ｇ（０．０２５ｍｏｌ）、２３．４％の酸化チタン分散液である“ナノユース”（登録商標）ＯＺ−３０Ｍ（酸化チタン粒子、日産化学工業（株）製、数平均粒子径は７ｎｍ）１１２．３８ｇ（オルガノシランが完全縮合した場合の重量（１８．９ｇ）１００重量部に対して、粒子含有量１５０重量部）、ＤＡＡを６４．６３ｇ仕込み、室温で撹拌しながら水５．８５ｇにリン酸０．１２０ｇを溶かしたリン酸水溶液を１０分間かけて添加した。その後、調製例１と同様に加熱撹拌して（ａ）金属化合物粒子として酸化チタン粒子が分散した（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液を得た。得られた溶液の固形分濃度を３５重量％になるようにＤＡＡにて希釈した。なお、実施例での組成において、本調製例５にて得た溶液に含まれる（ａ）金属化合物粒子と（ｂ）ポリシロキサン化合物とを総称して「ＰＳ−０５」と記す。

【0098】

（調製例６） （ａ）金属化合物粒子が分散した、（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液の調製
３−メタクリロキシプロピリトリメトキシシラン１３．０２ｇ（０．０５モル）、３−トリメトキシシリルプロピルコハク酸を６．５６ｇ（０．０２５ｍｏｌ）、１−アントラセニルトリメトキシシランを７．４５ｇ（０．０２５ｍｏｌ）、２０．６重量％の酸化チタン−酸化ケイ素複合粒子メタノール分散液である“オプトレイク” （登録商標）ＴＲ−５５０（商品名、日揮触媒化成（株）製、数平均粒子径は２０ｎｍ）を１４９．８６ｇ（オルガノシランが完全縮合した場合の重量（２０．６ｇ）１００重量部に対して、粒子含有量１５０重量部）、ＤＡＡを７５．８９ｇ仕込み、室温で撹拌しながら水５．８５ｇにリン酸０．１３５ｇを溶かしたリン酸水溶液を１０分間かけて添加した。その後、調製例１と同様に加熱撹拌して（ａ）金属化合物粒子として酸化チタン−酸化ケイ素複合粒子が分散した（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液を得た。得られた溶液の固形分濃度を３５重量％になるようにＤＡＡにて希釈した。なお、実施例での組成において、本調製例６にて得た溶液に含まれる（ａ）金属化合物粒子と（ｂ）ポリシロキサン化合物とを総称して「ＰＳ−０６」と記す。

【0099】

（調製例７） （ａ）金属化合物粒子が分散した、（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液の調製
５００ｍｌの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを５．４５ｇ（０．０４ｍｏｌ）、フェニルトリメトキシシランを９．９ｇ（０．０５ｍｏｌ）、３−トリメトキシシリルプロピルコハク酸を２．６ｇ（０．０１ｍｏｌ）、２２．０重量％の酸化チタン−酸化ケイ素複合粒子メタノール分散液である“オプトレイク” （登録商標）ＴＲ−５２７（商品名、日揮触媒化成（株）製、数平均粒子径は２０ｎｍ）を７６．９ｇ（オルガノシランが完全縮合した場合の重量（２０．５ｇ）１００重量部に対して、粒子含有量１５０重量部）、ＤＡＡを４０．７ｇ仕込み、室温で撹拌しながら水５．６ｇにリン酸０．０９ｇを溶かしたリン酸水溶液を１０分間かけて添加した。その後、調製例１と同様に加熱撹拌して（ａ）金属化合物粒子として酸化チタン−酸化ケイ素複合粒子が分散した（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液を得た。得られた溶液の固形分濃度を３５重量％になるようにＤＡＡにて希釈した。なお、実施例での組成において、本調製例７にて得た溶液に含まれる（ａ）金属化合物粒子と（ｂ）ポリシロキサン化合物とを総称して「ＰＳ−０７」と記す。

【0100】

（調製例８） （ａ）金属化合物粒子が分散した、（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液の調製
５００ｍｌの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを５．４５ｇ（０．０４ｍｏｌ）、３−トリメトキシシリルプロピルコハク酸を５．２５ｇ（０．０２ｍｏｌ）、１−ナフチルトリメトキシシランを９．９３ｇ（０．０４ｍｏｌ）、２０．６重量％の酸化チタン−酸化ケイ素複合粒子メタノール分散液である“オプトレイク” （登録商標）ＴＲ−５５０（商品名、日揮触媒化成（株）製、数平均粒子径は２０ｎｍ）を１０２．６ｇ（オルガノシランが完全縮合した場合の重量（１４．１ｇ）１００重量部に対して、粒子含有量１５０重量部）、ＤＡＡを５２．３ｇ仕込み、室温で撹拌しながら水５．７６ｇにリン酸０．１０３ｇ（仕込みモノマーに対して０．５０重量％）を溶かしたリン酸水溶液を１０分間かけて添加した。その後、調製例１と同様に加熱撹拌して（ａ）金属化合物粒子として酸化チタン−酸化ケイ素複合粒子が分散した（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液を得た。得られた溶液の固形分濃度を３５重量％になるようにＤＡＡにて希釈した。なお、実施例での組成において、本調製例８にて得た溶液に含まれる（ａ）金属化合物粒子と（ｂ）ポリシロキサン化合物とを総称して「ＰＳ−０８」と記す。

【0101】

（調製例９） （ａ）金属化合物粒子が分散した、（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液の調製
５００ｍｌの三口フラスコに３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランを５．８６ｇ（０．０２５ｍｏｌ）、カルボキシル基含有シラン化合物（Ｂ）を１９．２６ｇ（０．０５ｍｏｌ）、フェニルトリメトキシシラン４．９６ｇ（０．０２５ｇ）、酸化チタン粒子のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液（２０．２重量％）（登録商標）ＮＯＤ−７７７１ＧＴＢ（商品名、ナガセケムテックス（株）製、数平均粒子径は２５ｎｍ）を１７２．１ｇ（オルガノシランが完全縮合した場合の重量（２３．２ｇ）１００重量部に対して、粒子含有量１５０重量部）、ＤＡＡを８９．１２ｇ仕込み、室温で撹拌しながら水５．４ｇにリン酸０．１５７ｇを溶かしたリン酸水溶液を１０分間かけて添加した。その後、調製例１と同様に加熱撹拌して（ａ）金属化合物粒子として酸化チタン粒子が分散した（ｂ）ポリシロキサン化合物の溶液を得た。得られた溶液の固形分濃度を３５重量％になるようにＤＡＡにて希釈した。なお、実施例での組成において、本調製例１０にて得た溶液に含まれる（ａ）金属化合物粒子と（ｂ）ポリシロキサン化合物とを総称して「ＰＳ−０９」と記す。

【0102】

また得られたネガ型感光性樹脂組成物の各評価は、以下の方法で行った。なお各評価はｎ＝２で行い、その平均値を表８〜１０に記載した。

【0103】

（１）膜厚
ラムダエースＳＴＭ−６０２（商品名、大日本スクリーン製）を用いて、屈折率１．７０でプリベーク膜の膜厚、現像後膜の露光部膜厚および硬化膜の膜厚を測定した。

【0104】

（２）残膜率
残膜率は以下の式に従って算出した。
残膜率（％）＝現像後膜の露光部膜厚÷プリベーク膜の膜厚×１００
（３）感光感度の算出
得られたプリベーク膜をＰＬＡ（キヤノン（株）製ＰＬＡ−５０１Ｆ）を用いて、超高圧水銀灯により、感度測定用のグレースケールマスク（Ｏｐｔｏ−Ｌｉｎｅ製 Ｍｕｌｔｉ ｄｅｎｓｉｔｙ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｍａｓｋ）を介してパターン露光した。設計寸法１００μｍの正方形パターンが現像後に剥がれず、残って形成される最小露光量を感光感度とした。

【0105】

（４）解像度
得られた現像後膜について、全ての露光量での正方形パターンを観察し、最小パターン寸法を現像後解像度とした。同様に得られた硬化膜について、全ての正方形パターンを観察し、最小パターン寸法をキュア後解像度として観察を行った。

【0106】

（５）屈折率
得られた硬化膜について、大塚電子（株）製分光エリプソメータＦＥ５０００を用いて、２２℃での５５０ｎｍにおける屈折率を測定した。

【0107】

（６）光透過率（４００ｎｍ波長、１μｍ換算）
得られた硬化膜の４００ｎｍ波長による消衰係数を大塚電子（株）製分光エリプソメータＦＥ５０００により測定し、下記式により４００ｎｍ波長における膜厚１μｍ換算での光透過率（％）を求めた。
光透過率＝ｅｘｐ（−４πｋｔ／λ）
ただし、ｋは消衰係数、tは膜厚(μm)、λは測定波長（ｎｍ）を表す。なお、作製した硬化膜の膜厚が１μｍからはずれた際には、以下の式にて計算した。
膜厚が１μｍあたりの透過率={（透過率/１００）^ (1／t)}＊１００。

【0108】

（７）耐溶剤性
得られた硬化膜について、ＰＧＭＥＡ溶剤に２５℃２分間浸漬し、その前後での残膜率が９９％以上のときにきわめて良好（Ａ）、９５％以上であるとき良好（Ｂ）、９５％未満であるとき不良（Ｄ）であると判定した。なお残膜率は以下の式に従って算出した。
残膜率（％）＝ＰＧＭＥＡ溶剤浸漬後膜厚÷ＰＧＭＥＡ溶剤浸漬前膜厚×１００
膜厚については、上記（１）膜厚測定に記載の方法で測定した。

【0109】

（８）テーパー角
１．５μｍ角の市松模様のマスクを用いて露光後、パタ。ーニングして得られた硬化膜についてそれぞれの露光量での断面ＳＥＭ写真からパターンの断面のテーパー角度を求めた。すべての露光量にて１．５μｍのパターンが解像していない場合はＤ、すべての露光量のうちで一番高いテーパー角度が４５°〜６０°の場合をＣ、６０°〜７５°をＢ、７５°〜９０°をＡと表記した。

【0110】

（実施例１）
表１の組成物１の比率となるよう調合し、フッ素系界面活性剤として、ＤＦＸ−１８（（株）ネオス製）を３０ｐｐｍ添加し、黄色灯下で混合、撹拌して均一溶液とした後、０．２０μｍのフィルターで濾過して組成物１を調製した。

【0111】

組成物１を調製直後に８インチシリコンウェハーにスピンコーター（ミカサ（株）製１Ｈ−３６０Ｓ）を用いてスピン塗布した後、ホットプレート（大日本スクリーン製造（株）製ＳＣＷ−６３６）を用いて１００℃で３分間加熱し、膜厚１．０μｍのプリベーク膜を作製した。得られたプリベーク膜を用いて、（１）膜厚測定、（３）感光感度の算出を行った。

【0112】

得られたプリベーク膜をi−線ステッパー（ニコン（株）製ｉ９Ｃ）を用いて、１００ｍｓｅｃ〜１０００ｍｓｅｃまで５０ｍｓｅｃ刻みで露光を行った。露光を行った後に、自動現像装置（滝沢産業（株）製ＡＤ−２０００）を用いて２．３８重量％ＴＭＡＨ水溶液で９０秒間シャワー現像し、次いで水で３０秒間リンスして、現像後膜１を得た。その後、ホットプレートを用いて２２０℃で５分間キュアして硬化膜１を作製した。得られた現像後膜１、硬化膜１を用いて、（４）解像度、（８）テーパー角度の評価を行った。

【0113】

また得られたプリベーク膜をＰＬＡ（キヤノン（株）製ＰＬＡ−５０１Ｆ）を用いて、超高圧水銀灯により１５００Ｊ／ｍ^２露光を膜全面に対して行った。露光を行った後に、自動現像装置（滝沢産業（株）製ＡＤ−２０００）を用いて２．３８重量％ＴＭＡＨ水溶液で９０秒間シャワー現像し、次いで水で３０秒間リンスして、現像後膜２を得た。その後、ホットプレートを用いて２２０℃で５分間キュアして硬化膜２を作製した。

【0114】

得られた現像後膜２、硬化膜２を用いて（１）膜厚の測定を行った。また上記のプリベーク膜の膜厚の測定値と本現像後膜２の膜厚の測定値を用いて、（２）残膜率の算出を行った。またさらに得られた硬化膜２を用いて、（５）屈折率の算出、（６）光透過率の測定、（７）耐溶剤性評価を行った。これらの結果を表７に示す。

【0115】

（実施例２〜１４、比較例１〜２１）
組成物の成分を表１〜６に示すとおりに変更したほかは実施例１と同様にして組成物２〜３５を調製した。得られた各組成物を用いて、実施例１と同様にしてプリベーク膜、現像後膜、硬化膜を作製し、評価を行った。評価結果を表７〜９に示す。

【0116】

なお（５）屈折率の算出、（６）光透過率の測定、（７）耐溶剤性評価において、現像にて膜が全部溶解して評価が出来なかった場合は、現像を行わない以外は実施例１と同様にして硬化膜を作製し評価を行った。

【0117】

【表1】

【0118】

【表2】

【0119】

【表3】

【0120】

【表4】

【0121】

【表5】

【0122】

【表6】

【0123】

【表7】

【0124】

【表8】

【0125】

【表9】