ＴＦＴ平坦化膜形成用組成物及び表示装置
【課題】比較的低温の焼成温度でＴＦＴ素子上に低誘電率の平坦化膜を形成することが可能なＴＦＴ平坦化膜形成用組成物、及びそのような平坦化膜を有する表示装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物は、（Ａ）シロキサン樹脂、（Ｂ）重合促進剤、及び（Ｃ）有機溶剤を含有する。（Ｂ）重合促進剤としてはオニウム塩が好ましく、その含有量は、（Ａ）シロキサン樹脂のＳｉＯ２換算質量に対して１２０〜１０００質量ｐｐｍであることが好ましい。
【解決手段】本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物は、（Ａ）シロキサン樹脂、（Ｂ）重合促進剤、及び（Ｃ）有機溶剤を含有する。（Ｂ）重合促進剤としてはオニウム塩が好ましく、その含有量は、（Ａ）シロキサン樹脂のＳｉＯ２換算質量に対して１２０〜１０００質量ｐｐｍであることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＦＴ素子上に平坦化膜を形成するために用いられるＴＦＴ平坦化膜形成用組成物、及びそのような平坦化膜を有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子や液晶素子の基板製造において使用される層間絶縁膜や平坦化膜としてシリカ系被膜がよく用いられている。このシリカ系被膜は、アルコキシシランの加水分解縮合物等を含有するシリカ系被膜形成用組成物を、基材上にスピンコート法等により塗布した後、焼成することにより形成される。これまで、このようなシリカ系被膜形成用組成物に関して種々の提案がなされている（特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２００１−１３１４７９号公報
【特許文献２】特開２００１−１１５０２９号公報
【特許文献３】特開２００４−９６０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来のシリカ系被膜形成用組成物は、低誘電率のシリカ系被膜を得るために比較的高温での焼成が必要であったため、ＴＦＴ素子上の平坦化膜といった高温焼成が好ましくないディスプレイ用途には不向きであった。
【０００４】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、比較的低温の焼成温度でＴＦＴ素子上に低誘電率の平坦化膜を形成することが可能なＴＦＴ平坦化膜形成用組成物、及びそのような平坦化膜を有する表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた。その結果、従来のシリカ系被膜形成用組成物に重合促進剤を含有させることで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【０００６】
本発明の第一の態様は、（Ａ）シロキサン樹脂、（Ｂ）重合促進剤、及び（Ｃ）有機溶剤を含有するＴＦＴ平坦化膜形成用組成物である。
【０００７】
本発明の第二の態様は、本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物を用いてＴＦＴ素子上に形成された平坦化膜を有する表示装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の組成物によれば、比較的低温の焼成温度で低誘電率のシリカ系被膜を形成することができるため、ＴＦＴ素子上に平坦化膜を形成する際に好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
≪ＴＦＴ平坦化膜形成用組成物≫
本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物は、（Ａ）シロキサン樹脂、（Ｂ）重合促進剤、及び（Ｃ）有機溶剤を含有するものである。以下、ＴＦＴ平坦化膜形成用組成物に含有される各成分について詳細に説明する。
【００１０】
＜（Ａ）シロキサン樹脂＞
本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物は、（Ａ）シロキサン樹脂を含有する。この（Ａ）シロキサン樹脂としては、下記式（１）で表される少なくとも１種のシラン化合物の加水分解縮合物が挙げられる。
【００１１】
【化１】
（式（１）中、ＲはＨ原子若しくはＦ原子、若しくはＢ原子，Ｎ原子，Ａｌ原子，Ｐ原子，Ｓｉ原子，Ｇｅ原子，若しくはＴｉ原子を含む基、又は炭素数１〜２０の有機基を示し、Ｘは加水分解性基を示し、ｎは０〜２の整数を示す。ｎが２のとき、各Ｒは同一でも異なっていてもよい。）
【００１２】
上記式（１）中、Ｒで示される炭素数１〜２０の有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基等や、これらの置換基をグリシジル基、グリシジルオキシ基等のエポキシ含有基、アミノ基、アルキルアミノ基等のアミノ含有基等で置換した基が挙げられる。これらの中でも、メチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基等の炭素数１〜６のものが好ましく、特にはメチル基及びフェニル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
【００１３】
上記式（１）中、Ｘで示される加水分解性基としては、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、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基等のアルコキシ基、ビニロキシ基、２−プロペノキシ基等のアルケノキシ基、フェノキシ基、アセトキシ基等のアシロキシ基、ブタノキシム基等のオキシム基、アミノ基等が挙げられる。これらの中でも、炭素数１〜５のアルコキシ基が好ましく、特に加水分解縮合時の制御の容易さから、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、及びイソプロポキシ基が好ましい。
【００１４】
上記式（１）中、ｎは０又は１であることが好ましく、ｎが０であるシラン化合物とｎが１である化合物とを組み合わせて使用することがより好ましい。これにより架橋密度が向上し、被膜特性が向上する。
【００１５】
Ｘで示される加水分解性基がアルコキシ基であるシラン化合物（アルコキシシラン）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−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−ｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、テトラフェノキシシラン等の４官能シラン化合物（ｎ＝０の化合物）；
トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリ−ｎ−プロポキシシラン、トリイソプロポキシシラン、トリ−ｎ−ブトキシシラン、トリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、トリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、トリフェノキシシラン、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−ｎ−プロポキシシラン、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、メチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、メチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、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−ｎ−プロポキシシラン、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、エチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、エチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、エチルトリフェノキシシラン、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−ｎ−プロポキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ビニルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ビニルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、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−プロピルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｎ−プロピルトリイソプロポキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリフェノキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリ−ｎ−プロポキシシラン、イソプロピルトリイソプロポキシシラン、イソプロピルトリ−ｎ−ブトキシシラン、イソプロピルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、イソプロピルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、イソプロピルトリフェノキシシラン、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−ブチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｎ−ブチルトリイソプロポキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｎ−ブチルトリフェノキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリメトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリエトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリイソプロポキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリフェノキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリメトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリエトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリイソプロポキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリフェノキシシラン、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、フェニルトリ−ｎ−プロポキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリ−ｎ−ブトキシシラン、フェニルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、フェニルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、フェニルトリフェノキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ジビニルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等の３官能シラン化合物（ｎ＝１の化合物）；
ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジメチルジイソプロポキシシラン、ジメチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジメチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジメチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジメチルジフェノキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジエチルジイソプロポキシシラン、ジエチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジエチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジエチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジエチルジフェノキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジメトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジエトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジイソプロポキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジフェノキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、ジイソプロピルジエトキシシラン、ジイソプロピルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジイソプロピルジイソプロポキシシラン、ジイソプロピルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジイソプロピルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジイソプロピルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジイソプロピルジフェノキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジメトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジエトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジイソプロポキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジフェノキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジメトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジエトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジイソプロポキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジフェノキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジメトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジエトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジイソプロポキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジフェノキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジフェニルジイソプロポキシシラン、ジフェニルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジフェニルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジフェニルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジフェニルジフェノキシシラン等の２官能シラン化合物（ｎ＝２の化合物）が挙げられる。
【００１６】
また、Ｘで示される加水分解性基がアルケノキシ基、アシロキシ基、オキシム基、又はアミノ基であるシラン化合物の具体例としては、上述したアルコキシシランにおけるアルコキシ基がこれらの基で置換された化合物が挙げられる。
【００１７】
これらのシラン化合物から（Ａ）シロキサン樹脂を製造するには、例えば、上記式（１）で表されるシラン化合物の１種以上を、酸触媒、水、有機溶剤の存在下で加水分解縮合させればよい。酸触媒としては、硫酸、硝酸等の無機酸や、ギ酸、シュウ酸等の有機酸が挙げられる。この加水分解縮合反応により製造された（Ａ）シロキサン樹脂は、Ｓｉ原子がＯ原子を介して、すなわちシロキサン結合を介して直鎖状又は３次元網目状に結合され、Ｓｉ原子の少なくとも一部に上記Ｒで示される基が結合した構造を有するものとなる。
【００１８】
ここで、（Ａ）シロキサン樹脂においては、シロキサン結合を構成しているＳｉ原子１モルに対する、Ｓｉ原子に結合しているＨ原子，Ｆ原子，Ｂ原子，Ｎ原子，Ａｌ原子，Ｐ原子，Ｓｉ原子，Ｇｅ原子，Ｔｉ原子，及びＣ原子からなる群より選ばれる少なくとも１種の原子（以下、「特定原子」という。）の総含有割合Ｍが０．５０〜１．５モルであることが好ましい。すなわち、シロキサン結合を構成しているＳｉ原子１原子あたりに結合している特定原子の数が、平均して０．５０〜１．５原子であることが好ましい。Ｍの値を０．５０モル以上とすることにより、得られる平坦化膜の誘電率を下げることができ、かつ、平坦性及びクラック耐性を向上させることができる。また、Ｍの値を１．５モル以下とすることにより、得られる平坦化膜の膜強度を高めることができる。Ｍの値は、０．６５〜１．２モルであることがより好ましい。
【００１９】
このＭの値は、（Ａ）シロキサン樹脂の原料であるシラン化合物の仕込み量から、例えば、
Ｍ＝［Ｍ１＋（Ｍ２／２）＋（Ｍ３／３）］／ＭＳｉ
という式を用いて算出することができる。式中、Ｍ１は１つのＳｉ原子とのみ結合している特定原子の数を示し、Ｍ１は２つのＳｉ原子と結合している特定原子の数を示し、Ｍ３は３つのＳｉ原子と結合している特定原子の数を示し、ＭＳｉはシロキサン結合を構成しているＳｉ原子の総数を示す。
【００２０】
（Ａ）シロキサン樹脂の質量平均分子量（ＧＰＣによるポリスチレン換算質量。本明細書において同じ。）は、特に限定されないが、１０００〜３０００であることが好ましく、１２００〜２７００であることがより好ましい。
【００２１】
＜（Ｂ）重合促進剤＞
本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物は、（Ｂ）重合促進剤を含有する。この（Ｂ）重合促進剤を含有することにより、ＴＦＴ平坦化膜形成用組成物を塗布した後の重合反応が促進される。その結果、比較的低温の焼成温度で平坦化膜を形成することができる。また、得られる平坦化膜の誘電率を下げることができ、かつ、平坦化膜からの脱ガス量を低減することができる。この（Ｂ）重合促進剤としては、水酸化ナトリウム、塩化ナトリウム、水酸化カリウム、塩化カリウム等のアルカリ金属塩、オニウム塩等が挙げられる。これらの中でも、オニウム塩がより好ましい。これらの（Ｂ）重合促進剤は、１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００２２】
オニウム塩としては、アンモニウムヒドロキシド、フッ化アンモニウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、ヨウ化アンモニウム、燐酸アンモニウム塩、硝酸アンモニウム塩、ホウ酸アンモニウム塩、硫酸アンモニウム塩、ギ酸アンモニウム塩、マレイン酸アンモニウム塩、フマル酸アンモニウム塩、フタル酸アンモニウム塩、マロン酸アンモニウム塩、コハク酸アンモニウム塩、酒石酸アンモニウム塩、リンゴ酸アンモニウム塩、乳酸アンモニウム塩、クエン酸アンモニウム塩、酢酸アンモニウム塩、プロピオン酸アンモニウム塩、ブタン酸アンモニウム塩、ペンタン酸アンモニウム塩、ヘキサン酸アンモニウム塩、ヘプタン酸アンモニウム塩、オクタン酸アンモニウム塩、ノナン酸アンモニウム塩、デカン酸アンモニウム塩、シュウ酸アンモニウム塩、アジピン酸アンモニウム塩、セバシン酸アンモニウム塩、酪酸アンモニウム塩、オレイン酸アンモニウム塩、ステアリン酸アンモニウム塩、リノール酸アンモニウム塩、リノレン酸アンモニウム塩、サリチル酸アンモニウム塩、ベンゼンスルホン酸アンモニウム塩、安息香酸アンモニウム塩、ｐ−アミノ安息香酸アンモニウム塩、ｐ−トルエンスルホン酸アンモニウム塩、メタンスルホン酸アンモニウム塩、トリフルオロメタンスルホン酸アンモニウム塩、トリフルオロエタンスルホン酸アンモニウム塩等のアンモニウム塩化合物等が挙げられる。また、オニウム塩としては、上記アンモニウム塩化合物のアンモニウム部位が、メチルアンモニウム、ジメチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウム、エチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、プロピルアンモニウム、ジプロピルアンモニウム、トリプロピルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、ブチルアンモニウム、ジブチルアンモニウム、トリブチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、エタノールアンモニウム、ジエタノールアンモニウム、トリエタノールアンモニウム等に置換されたアンモニウム塩化合物等も挙げられる。これらの中でも、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）が好ましい。
【００２３】
（Ｂ）重合促進剤の含有量は、（Ａ）シロキサン樹脂のＳｉＯ２換算質量に対して１２０〜１０００質量ｐｐｍであることが好ましい。含有量を１２０質量ｐｐｍ以上とすることにより重合促進剤としての十分な効果が得られ、１０００質量ｐｐｍ以下とすることにより組成物の安定性を高めることができる。この含有量は、１５０〜９００質量ｐｐｍであることがより好ましい。
【００２４】
＜（Ｃ）有機溶剤＞
本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物は、（Ｃ）有機溶剤を含有する。この（Ｃ）有機溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ｎ−ブタノール等のアルコール類；エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等の多価アルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル−ｎ−アミルケトン、メチルイソアミルケトン、２−ヘプタノン等のケトン類；エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、又はジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、上記多価アルコール類又は上記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテル若しくはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体；ジオキサン等の環状エーテル類；乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル等のエステル類；アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、アミルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤等が挙げられる。これらの（Ｃ）有機溶剤は、１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００２５】
（Ｃ）有機溶剤の含有量は、特に限定されないが、（Ａ）シロキサン樹脂の濃度が３〜３５質量％となる量が好ましく、５〜３０質量％となる量がより好ましい。
【００２６】
＜（Ｄ）シリコーン系界面活性剤＞
本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物は、さらに、（Ｄ）シリコーン系界面活性剤を含有することが好ましい。この（Ｄ）シリコーン系界面活性剤としては、フッ素変性シリコーン系界面活性剤が特に好ましく、例えばＳＨ７ＰＡ、ＳＨ２１ＰＡ、ＳＨ２８ＰＡ、ＳＨ３０ＰＡ、ＳＴ９４ＰＡ（いずれも東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）等の市販品を好適に用いることができる。その中でも、ＳＨ７ＰＡ、ＳＨ２８ＰＡ、ＳＨ３０ＰＡ、ＦＳ１２６５、ＫＳ−６０４に相当するフッ素変性シリコーン系界面活性剤が特に好ましい。フッ素変性シリコーン系界面活性剤を用いることで、平坦性及び基材との密着性を高めることができる。
【００２７】
（Ｄ）シリコーン系界面活性剤の含有量は、特に限定されないが、ＴＦＴ平坦化膜形成用組成物の全量に対して１００〜１００００質量ｐｐｍであることが好ましい。
【００２８】
≪表示装置≫
本発明に係る表示装置は、本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物を用いてＴＦＴ素子上に形成された平坦化膜を有するものである。ＴＦＴ素子上に平坦化膜を形成する際には、先ず、本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物をスピンコート法等によりＴＦＴ素子上に塗布する。次いで、ホットプレート等を用いてこの塗膜にベーク処理を施す。ベーク温度は、８０〜３００℃が好ましい。このベーク処理は、ベーク温度を変えつつ複数段階で行ってもよい。その後、この塗膜を焼成することにより平坦化膜を得る。焼成温度は、通常は４００℃程度であるが、本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物では、２５０〜３５０℃という比較的低温の焼成温度で４．０以下、好ましくは３．５以下といった低誘電率の平坦化膜を形成することができる。
【実施例】
【００２９】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３０】
＜実施例１＞
メチルトリメトキシシラン ９５．１ｇ、テトラメトキシシラン ４５．６ｇ、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート １４０．６ｇを混合して撹拌し、シラン化合物の溶液を調製した。この溶液に水 １１８．７ｇ及び６０％硝酸 １１μＬを加え、さらに４時間撹拌した。その後、２３℃で１日間静置し、シラン化合物の加水分解縮合反応を進行させた。反応後に得られた溶液をエバポレーターで２３５．８ｇまで濃縮し、さらにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート １６１．４ｇ及び１％ＴＭＡＨ水溶液 １．８ｇを加えて混合することにより、シリカ系被膜形成用組成物を調製した。
得られたシリカ系被膜形成用組成物をスピンコート法によりＳｉウエハ上に塗布し、８０℃−１５０℃−２００℃の３段階の温度のホットプレート上で１分間ずつベークした。さらに、窒素雰囲気下、３００℃で２時間焼成し、膜厚５２０ｎｍのシリカ系被膜を形成した。誘電率を測定したところ３．３であった。結果を表１にまとめる。
【００３１】
＜実施例２＞
メチルトリメトキシシラン ５０７．７ｇ、テトラメトキシシラン ２４１．８ｇ、及びプロピレングリコールジメチルエーテル ６１３．６ｇを混合して撹拌し、シラン化合物の溶液を調製した。この溶液に水 ２３６．９ｇ及び６０％硝酸 ５８μＬを加え、さらに３時間撹拌した。その後、２３℃で３日間静置し、シラン化合物の加水分解縮合反応を進行させた。反応後に得られた溶液のうち４０ｇを取り、さらにプロピレングリコールジメチルエーテル ８．３ｇ、１％ＴＭＡＨ水溶液 ０．３ｇ、１％シリコーン系界面活性剤のイソプロパノール溶液（製品名：ＦＳ１２６５、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製） １．５ｇ、及び６０％硝酸 ２．９μＬを加えて混合することにより、シリカ系被膜形成用組成物を調製した。
得られたシリカ系被膜形成用組成物をスピンコート法によりＳｉウエハ上に塗布し、８０℃−１５０℃−２００℃の３段階の温度のホットプレート上で１分間ずつベークした。さらに、窒素雰囲気下、３５０℃で３０分間焼成し、膜厚８６０ｎｍのシリカ系被膜を形成した。誘電率を測定したところ３．１であった。
また、得られたシリカ系被膜形成用組成物をライン／スペース＝３．５μｍ／３．４μｍ、段差１μｍのパターン上に塗布し、上記と同様にベークし、焼成した。このシリカ系被膜の断面をＳＥＭで観察したところ、パターントップとパターンボトムとの差は４００Åであった。結果を表１にまとめる。また、ＳＥＭ像を図１に示す。
【００３２】
＜実施例３＞
メチルトリメトキシシラン ５０７．７ｇ、テトラメトキシシラン ２４１．８ｇ、及びプロピレングリコールジメチルエーテル ６１３．６ｇを混合して撹拌し、シラン化合物の溶液を調製した。この溶液に水 ２３６．９ｇ及び６０％硝酸 ５８μＬを加え、さらに３時間撹拌した。その後、２３℃で３日間静置し、シラン化合物の加水分解縮合反応を進行させた。反応後に得られた溶液のうち４０ｇを取り、さらにプロピレングリコールジメチルエーテル ８．３ｇ、１％硝酸テトラメチルアンモニウム水溶液 ０．３ｇ、１％シリコーン系界面活性剤のイソプロパノール溶液（製品名：ＦＳ１２６５、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製） １．５ｇを加えて混合することにより、シリカ系被膜形成用組成物を調製した。
得られたシリカ系被膜形成用組成物をスピンコート法によりＳｉウエハ上に塗布し、８０℃−１５０℃−２００℃の３段階の温度のホットプレート上で１分間ずつベークした。さらに、窒素雰囲気下、３５０℃で３０分間焼成し、膜厚８６０ｎｍのシリカ系被膜を形成した。誘電率を測定したところ３．３であった。結果を表１にまとめる。
【００３３】
＜実施例４＞
メチルトリメトキシシラン ３１７．４ｇ、テトラメトキシシラン ３５４．６ｇ、及びプロピレングリコールジメチルエーテル ６１３．６ｇを混合して撹拌し、シラン化合物の溶液を調製した。この溶液に水 ２９３．９ｇ及び６０％硝酸 ５１μＬを加え、さらに３時間撹拌した。その後、２３℃で３日間静置し、シラン化合物の加水分解縮合反応を進行させた。反応後に得られた溶液のうち４０ｇを取り、さらにプロピレングリコールジメチルエーテル ８．３ｇ、１％ＴＭＡＨ水溶液 ０．３ｇ、１％シリコーン系界面活性剤のイソプロパノール溶液（製品名：ＦＳ１２６５、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製） １．５ｇ、及び６０％硝酸 ２．９μＬを加えて混合することにより、シリカ系被膜形成用組成物を調製した。
得られたシリカ系被膜形成用組成物をスピンコート法によりＳｉウエハ上に塗布し、８０℃−１５０℃−２００℃の３段階の温度のホットプレート上で１分間ずつベークした。さらに、窒素雰囲気下、３５０℃で３０分間焼成し、膜厚８６０ｎｍのシリカ系被膜を形成した。誘電率を測定したところ３．５であった。
また、得られたシリカ系被膜形成用組成物をライン／スペース＝３．５μｍ／３．４μｍ、段差１μｍのパターン上に塗布し、上記と同様にベークし、焼成した。このシリカ系被膜の断面をＳＥＭで観察したところ、パターントップとパターンボトムとの差は２２００Åであった。結果を表１にまとめる。また、ＳＥＭ像を図２に示す。
【００３４】
＜比較例１＞
メチルトリメトキシシラン ９５．１ｇ、テトラメトキシシラン ４５．６ｇ、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート １４０．６ｇを混合して撹拌し、シラン化合物の溶液を調製した。この溶液に水 １１８．７ｇ及び６０％硝酸 １１μＬを加え、さらに４時間撹拌した。その後、２３℃で１日間静置し、シラン化合物の加水分解縮合反応を進行させた。反応後に得られた溶液をエバポレーターで２３５．８ｇまで濃縮し、さらにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート １６１．４ｇを加えて混合することにより、シリカ系被膜形成用組成物を調製した。
得られたシリカ系被膜形成用組成物をスピンコート法によりＳｉウエハ上に塗布し、８０℃−１５０℃−２００℃の３段階の温度のホットプレート上で１分間ずつベークした。さらに、窒素雰囲気下、３００℃で２時間焼成し、膜厚５２０ｎｍのシリカ系被膜を形成した。誘電率を測定したところ４．３であった。結果を表１にまとめる。
【００３５】
【表１】
【００３６】
表１から分かるように、重合促進剤を含有する実施例１〜４のシリカ系被膜形成用組成物を用いた場合には、３００〜３５０℃という比較的低い焼成温度で誘電率３．５以下という低誘電率のシリカ系被膜を形成することができた。また、シロキサン樹脂のＭの値が０．７０である実施例２のシリカ系被膜形成用組成物を用いた場合には、Ｍの値が０．５０である実施例４のシリカ系被膜形成用組成物を用いた場合よりもシリカ系被膜の平坦性が高かった。一方、重合促進剤を含有しない比較例１のシリカ系被膜形成用組成物を用いた場合、３００℃の焼成温度では、誘電率を低くすることが困難であった。これらのことから、重合促進剤を含有する実施例１〜４のシリカ系被膜形成用組成物は、ＴＦＴ素子上の平坦化膜といった高温焼成が好ましくないディスプレイ用途に好適であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例２で形成されたシリカ系被膜の断面を示すＳＥＭ像である。
【図２】実施例４で形成されたシリカ系被膜の断面を示すＳＥＭ像である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＦＴ素子上に平坦化膜を形成するために用いられるＴＦＴ平坦化膜形成用組成物、及びそのような平坦化膜を有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子や液晶素子の基板製造において使用される層間絶縁膜や平坦化膜としてシリカ系被膜がよく用いられている。このシリカ系被膜は、アルコキシシランの加水分解縮合物等を含有するシリカ系被膜形成用組成物を、基材上にスピンコート法等により塗布した後、焼成することにより形成される。これまで、このようなシリカ系被膜形成用組成物に関して種々の提案がなされている（特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２００１−１３１４７９号公報
【特許文献２】特開２００１−１１５０２９号公報
【特許文献３】特開２００４−９６０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来のシリカ系被膜形成用組成物は、低誘電率のシリカ系被膜を得るために比較的高温での焼成が必要であったため、ＴＦＴ素子上の平坦化膜といった高温焼成が好ましくないディスプレイ用途には不向きであった。
【０００４】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、比較的低温の焼成温度でＴＦＴ素子上に低誘電率の平坦化膜を形成することが可能なＴＦＴ平坦化膜形成用組成物、及びそのような平坦化膜を有する表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた。その結果、従来のシリカ系被膜形成用組成物に重合促進剤を含有させることで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【０００６】
本発明の第一の態様は、（Ａ）シロキサン樹脂、（Ｂ）重合促進剤、及び（Ｃ）有機溶剤を含有するＴＦＴ平坦化膜形成用組成物である。
【０００７】
本発明の第二の態様は、本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物を用いてＴＦＴ素子上に形成された平坦化膜を有する表示装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の組成物によれば、比較的低温の焼成温度で低誘電率のシリカ系被膜を形成することができるため、ＴＦＴ素子上に平坦化膜を形成する際に好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
≪ＴＦＴ平坦化膜形成用組成物≫
本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物は、（Ａ）シロキサン樹脂、（Ｂ）重合促進剤、及び（Ｃ）有機溶剤を含有するものである。以下、ＴＦＴ平坦化膜形成用組成物に含有される各成分について詳細に説明する。
【００１０】
＜（Ａ）シロキサン樹脂＞
本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物は、（Ａ）シロキサン樹脂を含有する。この（Ａ）シロキサン樹脂としては、下記式（１）で表される少なくとも１種のシラン化合物の加水分解縮合物が挙げられる。
【００１１】
【化１】
（式（１）中、ＲはＨ原子若しくはＦ原子、若しくはＢ原子，Ｎ原子，Ａｌ原子，Ｐ原子，Ｓｉ原子，Ｇｅ原子，若しくはＴｉ原子を含む基、又は炭素数１〜２０の有機基を示し、Ｘは加水分解性基を示し、ｎは０〜２の整数を示す。ｎが２のとき、各Ｒは同一でも異なっていてもよい。）
【００１２】
上記式（１）中、Ｒで示される炭素数１〜２０の有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基等や、これらの置換基をグリシジル基、グリシジルオキシ基等のエポキシ含有基、アミノ基、アルキルアミノ基等のアミノ含有基等で置換した基が挙げられる。これらの中でも、メチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基等の炭素数１〜６のものが好ましく、特にはメチル基及びフェニル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
【００１３】
上記式（１）中、Ｘで示される加水分解性基としては、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、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基等のアルコキシ基、ビニロキシ基、２−プロペノキシ基等のアルケノキシ基、フェノキシ基、アセトキシ基等のアシロキシ基、ブタノキシム基等のオキシム基、アミノ基等が挙げられる。これらの中でも、炭素数１〜５のアルコキシ基が好ましく、特に加水分解縮合時の制御の容易さから、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、及びイソプロポキシ基が好ましい。
【００１４】
上記式（１）中、ｎは０又は１であることが好ましく、ｎが０であるシラン化合物とｎが１である化合物とを組み合わせて使用することがより好ましい。これにより架橋密度が向上し、被膜特性が向上する。
【００１５】
Ｘで示される加水分解性基がアルコキシ基であるシラン化合物（アルコキシシラン）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−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−ｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、テトラフェノキシシラン等の４官能シラン化合物（ｎ＝０の化合物）；
トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリ−ｎ−プロポキシシラン、トリイソプロポキシシラン、トリ−ｎ−ブトキシシラン、トリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、トリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、トリフェノキシシラン、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−ｎ−プロポキシシラン、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、メチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、メチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、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−ｎ−プロポキシシラン、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、エチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、エチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、エチルトリフェノキシシラン、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−ｎ−プロポキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ビニルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ビニルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、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−プロピルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｎ−プロピルトリイソプロポキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリフェノキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリ−ｎ−プロポキシシラン、イソプロピルトリイソプロポキシシラン、イソプロピルトリ−ｎ−ブトキシシラン、イソプロピルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、イソプロピルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、イソプロピルトリフェノキシシラン、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−ブチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｎ−ブチルトリイソプロポキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｎ−ブチルトリフェノキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリメトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリエトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリイソプロポキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリフェノキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリメトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリエトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリイソプロポキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリフェノキシシラン、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、フェニルトリ−ｎ−プロポキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリ−ｎ−ブトキシシラン、フェニルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、フェニルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、フェニルトリフェノキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ジビニルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等の３官能シラン化合物（ｎ＝１の化合物）；
ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジメチルジイソプロポキシシラン、ジメチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジメチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジメチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジメチルジフェノキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジエチルジイソプロポキシシラン、ジエチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジエチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジエチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジエチルジフェノキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジメトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジエトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジイソプロポキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジフェノキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、ジイソプロピルジエトキシシラン、ジイソプロピルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジイソプロピルジイソプロポキシシラン、ジイソプロピルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジイソプロピルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジイソプロピルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジイソプロピルジフェノキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジメトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジエトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジイソプロポキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジフェノキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジメトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジエトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジイソプロポキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジフェノキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジメトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジエトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジイソプロポキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジフェノキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジ−ｎ−プロポキシシラン、ジフェニルジイソプロポキシシラン、ジフェニルジ−ｎ−ブトキシシラン、ジフェニルジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジフェニルジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジフェニルジフェノキシシラン等の２官能シラン化合物（ｎ＝２の化合物）が挙げられる。
【００１６】
また、Ｘで示される加水分解性基がアルケノキシ基、アシロキシ基、オキシム基、又はアミノ基であるシラン化合物の具体例としては、上述したアルコキシシランにおけるアルコキシ基がこれらの基で置換された化合物が挙げられる。
【００１７】
これらのシラン化合物から（Ａ）シロキサン樹脂を製造するには、例えば、上記式（１）で表されるシラン化合物の１種以上を、酸触媒、水、有機溶剤の存在下で加水分解縮合させればよい。酸触媒としては、硫酸、硝酸等の無機酸や、ギ酸、シュウ酸等の有機酸が挙げられる。この加水分解縮合反応により製造された（Ａ）シロキサン樹脂は、Ｓｉ原子がＯ原子を介して、すなわちシロキサン結合を介して直鎖状又は３次元網目状に結合され、Ｓｉ原子の少なくとも一部に上記Ｒで示される基が結合した構造を有するものとなる。
【００１８】
ここで、（Ａ）シロキサン樹脂においては、シロキサン結合を構成しているＳｉ原子１モルに対する、Ｓｉ原子に結合しているＨ原子，Ｆ原子，Ｂ原子，Ｎ原子，Ａｌ原子，Ｐ原子，Ｓｉ原子，Ｇｅ原子，Ｔｉ原子，及びＣ原子からなる群より選ばれる少なくとも１種の原子（以下、「特定原子」という。）の総含有割合Ｍが０．５０〜１．５モルであることが好ましい。すなわち、シロキサン結合を構成しているＳｉ原子１原子あたりに結合している特定原子の数が、平均して０．５０〜１．５原子であることが好ましい。Ｍの値を０．５０モル以上とすることにより、得られる平坦化膜の誘電率を下げることができ、かつ、平坦性及びクラック耐性を向上させることができる。また、Ｍの値を１．５モル以下とすることにより、得られる平坦化膜の膜強度を高めることができる。Ｍの値は、０．６５〜１．２モルであることがより好ましい。
【００１９】
このＭの値は、（Ａ）シロキサン樹脂の原料であるシラン化合物の仕込み量から、例えば、
Ｍ＝［Ｍ１＋（Ｍ２／２）＋（Ｍ３／３）］／ＭＳｉ
という式を用いて算出することができる。式中、Ｍ１は１つのＳｉ原子とのみ結合している特定原子の数を示し、Ｍ１は２つのＳｉ原子と結合している特定原子の数を示し、Ｍ３は３つのＳｉ原子と結合している特定原子の数を示し、ＭＳｉはシロキサン結合を構成しているＳｉ原子の総数を示す。
【００２０】
（Ａ）シロキサン樹脂の質量平均分子量（ＧＰＣによるポリスチレン換算質量。本明細書において同じ。）は、特に限定されないが、１０００〜３０００であることが好ましく、１２００〜２７００であることがより好ましい。
【００２１】
＜（Ｂ）重合促進剤＞
本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物は、（Ｂ）重合促進剤を含有する。この（Ｂ）重合促進剤を含有することにより、ＴＦＴ平坦化膜形成用組成物を塗布した後の重合反応が促進される。その結果、比較的低温の焼成温度で平坦化膜を形成することができる。また、得られる平坦化膜の誘電率を下げることができ、かつ、平坦化膜からの脱ガス量を低減することができる。この（Ｂ）重合促進剤としては、水酸化ナトリウム、塩化ナトリウム、水酸化カリウム、塩化カリウム等のアルカリ金属塩、オニウム塩等が挙げられる。これらの中でも、オニウム塩がより好ましい。これらの（Ｂ）重合促進剤は、１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００２２】
オニウム塩としては、アンモニウムヒドロキシド、フッ化アンモニウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、ヨウ化アンモニウム、燐酸アンモニウム塩、硝酸アンモニウム塩、ホウ酸アンモニウム塩、硫酸アンモニウム塩、ギ酸アンモニウム塩、マレイン酸アンモニウム塩、フマル酸アンモニウム塩、フタル酸アンモニウム塩、マロン酸アンモニウム塩、コハク酸アンモニウム塩、酒石酸アンモニウム塩、リンゴ酸アンモニウム塩、乳酸アンモニウム塩、クエン酸アンモニウム塩、酢酸アンモニウム塩、プロピオン酸アンモニウム塩、ブタン酸アンモニウム塩、ペンタン酸アンモニウム塩、ヘキサン酸アンモニウム塩、ヘプタン酸アンモニウム塩、オクタン酸アンモニウム塩、ノナン酸アンモニウム塩、デカン酸アンモニウム塩、シュウ酸アンモニウム塩、アジピン酸アンモニウム塩、セバシン酸アンモニウム塩、酪酸アンモニウム塩、オレイン酸アンモニウム塩、ステアリン酸アンモニウム塩、リノール酸アンモニウム塩、リノレン酸アンモニウム塩、サリチル酸アンモニウム塩、ベンゼンスルホン酸アンモニウム塩、安息香酸アンモニウム塩、ｐ−アミノ安息香酸アンモニウム塩、ｐ−トルエンスルホン酸アンモニウム塩、メタンスルホン酸アンモニウム塩、トリフルオロメタンスルホン酸アンモニウム塩、トリフルオロエタンスルホン酸アンモニウム塩等のアンモニウム塩化合物等が挙げられる。また、オニウム塩としては、上記アンモニウム塩化合物のアンモニウム部位が、メチルアンモニウム、ジメチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウム、エチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、プロピルアンモニウム、ジプロピルアンモニウム、トリプロピルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、ブチルアンモニウム、ジブチルアンモニウム、トリブチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、エタノールアンモニウム、ジエタノールアンモニウム、トリエタノールアンモニウム等に置換されたアンモニウム塩化合物等も挙げられる。これらの中でも、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）が好ましい。
【００２３】
（Ｂ）重合促進剤の含有量は、（Ａ）シロキサン樹脂のＳｉＯ２換算質量に対して１２０〜１０００質量ｐｐｍであることが好ましい。含有量を１２０質量ｐｐｍ以上とすることにより重合促進剤としての十分な効果が得られ、１０００質量ｐｐｍ以下とすることにより組成物の安定性を高めることができる。この含有量は、１５０〜９００質量ｐｐｍであることがより好ましい。
【００２４】
＜（Ｃ）有機溶剤＞
本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物は、（Ｃ）有機溶剤を含有する。この（Ｃ）有機溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ｎ−ブタノール等のアルコール類；エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等の多価アルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル−ｎ−アミルケトン、メチルイソアミルケトン、２−ヘプタノン等のケトン類；エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、又はジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、上記多価アルコール類又は上記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテル若しくはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体；ジオキサン等の環状エーテル類；乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル等のエステル類；アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、アミルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤等が挙げられる。これらの（Ｃ）有機溶剤は、１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００２５】
（Ｃ）有機溶剤の含有量は、特に限定されないが、（Ａ）シロキサン樹脂の濃度が３〜３５質量％となる量が好ましく、５〜３０質量％となる量がより好ましい。
【００２６】
＜（Ｄ）シリコーン系界面活性剤＞
本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物は、さらに、（Ｄ）シリコーン系界面活性剤を含有することが好ましい。この（Ｄ）シリコーン系界面活性剤としては、フッ素変性シリコーン系界面活性剤が特に好ましく、例えばＳＨ７ＰＡ、ＳＨ２１ＰＡ、ＳＨ２８ＰＡ、ＳＨ３０ＰＡ、ＳＴ９４ＰＡ（いずれも東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）等の市販品を好適に用いることができる。その中でも、ＳＨ７ＰＡ、ＳＨ２８ＰＡ、ＳＨ３０ＰＡ、ＦＳ１２６５、ＫＳ−６０４に相当するフッ素変性シリコーン系界面活性剤が特に好ましい。フッ素変性シリコーン系界面活性剤を用いることで、平坦性及び基材との密着性を高めることができる。
【００２７】
（Ｄ）シリコーン系界面活性剤の含有量は、特に限定されないが、ＴＦＴ平坦化膜形成用組成物の全量に対して１００〜１００００質量ｐｐｍであることが好ましい。
【００２８】
≪表示装置≫
本発明に係る表示装置は、本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物を用いてＴＦＴ素子上に形成された平坦化膜を有するものである。ＴＦＴ素子上に平坦化膜を形成する際には、先ず、本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物をスピンコート法等によりＴＦＴ素子上に塗布する。次いで、ホットプレート等を用いてこの塗膜にベーク処理を施す。ベーク温度は、８０〜３００℃が好ましい。このベーク処理は、ベーク温度を変えつつ複数段階で行ってもよい。その後、この塗膜を焼成することにより平坦化膜を得る。焼成温度は、通常は４００℃程度であるが、本発明に係るＴＦＴ平坦化膜形成用組成物では、２５０〜３５０℃という比較的低温の焼成温度で４．０以下、好ましくは３．５以下といった低誘電率の平坦化膜を形成することができる。
【実施例】
【００２９】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３０】
＜実施例１＞
メチルトリメトキシシラン ９５．１ｇ、テトラメトキシシラン ４５．６ｇ、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート １４０．６ｇを混合して撹拌し、シラン化合物の溶液を調製した。この溶液に水 １１８．７ｇ及び６０％硝酸 １１μＬを加え、さらに４時間撹拌した。その後、２３℃で１日間静置し、シラン化合物の加水分解縮合反応を進行させた。反応後に得られた溶液をエバポレーターで２３５．８ｇまで濃縮し、さらにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート １６１．４ｇ及び１％ＴＭＡＨ水溶液 １．８ｇを加えて混合することにより、シリカ系被膜形成用組成物を調製した。
得られたシリカ系被膜形成用組成物をスピンコート法によりＳｉウエハ上に塗布し、８０℃−１５０℃−２００℃の３段階の温度のホットプレート上で１分間ずつベークした。さらに、窒素雰囲気下、３００℃で２時間焼成し、膜厚５２０ｎｍのシリカ系被膜を形成した。誘電率を測定したところ３．３であった。結果を表１にまとめる。
【００３１】
＜実施例２＞
メチルトリメトキシシラン ５０７．７ｇ、テトラメトキシシラン ２４１．８ｇ、及びプロピレングリコールジメチルエーテル ６１３．６ｇを混合して撹拌し、シラン化合物の溶液を調製した。この溶液に水 ２３６．９ｇ及び６０％硝酸 ５８μＬを加え、さらに３時間撹拌した。その後、２３℃で３日間静置し、シラン化合物の加水分解縮合反応を進行させた。反応後に得られた溶液のうち４０ｇを取り、さらにプロピレングリコールジメチルエーテル ８．３ｇ、１％ＴＭＡＨ水溶液 ０．３ｇ、１％シリコーン系界面活性剤のイソプロパノール溶液（製品名：ＦＳ１２６５、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製） １．５ｇ、及び６０％硝酸 ２．９μＬを加えて混合することにより、シリカ系被膜形成用組成物を調製した。
得られたシリカ系被膜形成用組成物をスピンコート法によりＳｉウエハ上に塗布し、８０℃−１５０℃−２００℃の３段階の温度のホットプレート上で１分間ずつベークした。さらに、窒素雰囲気下、３５０℃で３０分間焼成し、膜厚８６０ｎｍのシリカ系被膜を形成した。誘電率を測定したところ３．１であった。
また、得られたシリカ系被膜形成用組成物をライン／スペース＝３．５μｍ／３．４μｍ、段差１μｍのパターン上に塗布し、上記と同様にベークし、焼成した。このシリカ系被膜の断面をＳＥＭで観察したところ、パターントップとパターンボトムとの差は４００Åであった。結果を表１にまとめる。また、ＳＥＭ像を図１に示す。
【００３２】
＜実施例３＞
メチルトリメトキシシラン ５０７．７ｇ、テトラメトキシシラン ２４１．８ｇ、及びプロピレングリコールジメチルエーテル ６１３．６ｇを混合して撹拌し、シラン化合物の溶液を調製した。この溶液に水 ２３６．９ｇ及び６０％硝酸 ５８μＬを加え、さらに３時間撹拌した。その後、２３℃で３日間静置し、シラン化合物の加水分解縮合反応を進行させた。反応後に得られた溶液のうち４０ｇを取り、さらにプロピレングリコールジメチルエーテル ８．３ｇ、１％硝酸テトラメチルアンモニウム水溶液 ０．３ｇ、１％シリコーン系界面活性剤のイソプロパノール溶液（製品名：ＦＳ１２６５、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製） １．５ｇを加えて混合することにより、シリカ系被膜形成用組成物を調製した。
得られたシリカ系被膜形成用組成物をスピンコート法によりＳｉウエハ上に塗布し、８０℃−１５０℃−２００℃の３段階の温度のホットプレート上で１分間ずつベークした。さらに、窒素雰囲気下、３５０℃で３０分間焼成し、膜厚８６０ｎｍのシリカ系被膜を形成した。誘電率を測定したところ３．３であった。結果を表１にまとめる。
【００３３】
＜実施例４＞
メチルトリメトキシシラン ３１７．４ｇ、テトラメトキシシラン ３５４．６ｇ、及びプロピレングリコールジメチルエーテル ６１３．６ｇを混合して撹拌し、シラン化合物の溶液を調製した。この溶液に水 ２９３．９ｇ及び６０％硝酸 ５１μＬを加え、さらに３時間撹拌した。その後、２３℃で３日間静置し、シラン化合物の加水分解縮合反応を進行させた。反応後に得られた溶液のうち４０ｇを取り、さらにプロピレングリコールジメチルエーテル ８．３ｇ、１％ＴＭＡＨ水溶液 ０．３ｇ、１％シリコーン系界面活性剤のイソプロパノール溶液（製品名：ＦＳ１２６５、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製） １．５ｇ、及び６０％硝酸 ２．９μＬを加えて混合することにより、シリカ系被膜形成用組成物を調製した。
得られたシリカ系被膜形成用組成物をスピンコート法によりＳｉウエハ上に塗布し、８０℃−１５０℃−２００℃の３段階の温度のホットプレート上で１分間ずつベークした。さらに、窒素雰囲気下、３５０℃で３０分間焼成し、膜厚８６０ｎｍのシリカ系被膜を形成した。誘電率を測定したところ３．５であった。
また、得られたシリカ系被膜形成用組成物をライン／スペース＝３．５μｍ／３．４μｍ、段差１μｍのパターン上に塗布し、上記と同様にベークし、焼成した。このシリカ系被膜の断面をＳＥＭで観察したところ、パターントップとパターンボトムとの差は２２００Åであった。結果を表１にまとめる。また、ＳＥＭ像を図２に示す。
【００３４】
＜比較例１＞
メチルトリメトキシシラン ９５．１ｇ、テトラメトキシシラン ４５．６ｇ、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート １４０．６ｇを混合して撹拌し、シラン化合物の溶液を調製した。この溶液に水 １１８．７ｇ及び６０％硝酸 １１μＬを加え、さらに４時間撹拌した。その後、２３℃で１日間静置し、シラン化合物の加水分解縮合反応を進行させた。反応後に得られた溶液をエバポレーターで２３５．８ｇまで濃縮し、さらにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート １６１．４ｇを加えて混合することにより、シリカ系被膜形成用組成物を調製した。
得られたシリカ系被膜形成用組成物をスピンコート法によりＳｉウエハ上に塗布し、８０℃−１５０℃−２００℃の３段階の温度のホットプレート上で１分間ずつベークした。さらに、窒素雰囲気下、３００℃で２時間焼成し、膜厚５２０ｎｍのシリカ系被膜を形成した。誘電率を測定したところ４．３であった。結果を表１にまとめる。
【００３５】
【表１】
【００３６】
表１から分かるように、重合促進剤を含有する実施例１〜４のシリカ系被膜形成用組成物を用いた場合には、３００〜３５０℃という比較的低い焼成温度で誘電率３．５以下という低誘電率のシリカ系被膜を形成することができた。また、シロキサン樹脂のＭの値が０．７０である実施例２のシリカ系被膜形成用組成物を用いた場合には、Ｍの値が０．５０である実施例４のシリカ系被膜形成用組成物を用いた場合よりもシリカ系被膜の平坦性が高かった。一方、重合促進剤を含有しない比較例１のシリカ系被膜形成用組成物を用いた場合、３００℃の焼成温度では、誘電率を低くすることが困難であった。これらのことから、重合促進剤を含有する実施例１〜４のシリカ系被膜形成用組成物は、ＴＦＴ素子上の平坦化膜といった高温焼成が好ましくないディスプレイ用途に好適であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例２で形成されたシリカ系被膜の断面を示すＳＥＭ像である。
【図２】実施例４で形成されたシリカ系被膜の断面を示すＳＥＭ像である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）シロキサン樹脂、（Ｂ）重合促進剤、及び（Ｃ）有機溶剤を含有するＴＦＴ平坦化膜形成用組成物。
【請求項２】
前記（Ｂ）重合促進剤がオニウム塩である請求項１記載のＴＦＴ平坦化膜形成用組成物。
【請求項３】
前記（Ｂ）重合促進剤の含有量が、前記（Ａ）シロキサン樹脂のＳｉＯ２換算質量に対して１２０〜１０００質量ｐｐｍである請求項１又は２記載のＴＦＴ平坦化膜形成用組成物。
【請求項４】
前記（Ａ）シロキサン樹脂のシロキサン結合を構成しているＳｉ原子１モルに対する、Ｓｉ原子に結合しているＨ原子，Ｆ原子，Ｂ原子，Ｎ原子，Ａｌ原子，Ｐ原子，Ｓｉ原子，Ｇｅ原子，Ｔｉ原子，及びＣ原子からなる群より選ばれる少なくとも１種の原子の総含有割合が０．５０〜１．５モルである請求項１から３のいずれか１項記載のＴＦＴ平坦化膜形成用組成物。
【請求項５】
さらに、（Ｄ）シリコーン系界面活性剤を含有する請求項１から４のいずれか１項記載のＴＦＴ平坦化膜形成用組成物。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項記載のＴＦＴ平坦化膜形成用組成物を用いてＴＦＴ素子上に形成された平坦化膜を有する表示装置。
【請求項１】
（Ａ）シロキサン樹脂、（Ｂ）重合促進剤、及び（Ｃ）有機溶剤を含有するＴＦＴ平坦化膜形成用組成物。
【請求項２】
前記（Ｂ）重合促進剤がオニウム塩である請求項１記載のＴＦＴ平坦化膜形成用組成物。
【請求項３】
前記（Ｂ）重合促進剤の含有量が、前記（Ａ）シロキサン樹脂のＳｉＯ２換算質量に対して１２０〜１０００質量ｐｐｍである請求項１又は２記載のＴＦＴ平坦化膜形成用組成物。
【請求項４】
前記（Ａ）シロキサン樹脂のシロキサン結合を構成しているＳｉ原子１モルに対する、Ｓｉ原子に結合しているＨ原子，Ｆ原子，Ｂ原子，Ｎ原子，Ａｌ原子，Ｐ原子，Ｓｉ原子，Ｇｅ原子，Ｔｉ原子，及びＣ原子からなる群より選ばれる少なくとも１種の原子の総含有割合が０．５０〜１．５モルである請求項１から３のいずれか１項記載のＴＦＴ平坦化膜形成用組成物。
【請求項５】
さらに、（Ｄ）シリコーン系界面活性剤を含有する請求項１から４のいずれか１項記載のＴＦＴ平坦化膜形成用組成物。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項記載のＴＦＴ平坦化膜形成用組成物を用いてＴＦＴ素子上に形成された平坦化膜を有する表示装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−３０２０８７（Ｐ２００９−３０２０８７Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５１２７９（Ｐ２００８−１５１２７９）
【出願日】平成２０年６月１０日（２００８．６．１０）
【出願人】（０００２２０２３９）東京応化工業株式会社 (1,407)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１０日（２００８．６．１０）
【出願人】（０００２２０２３９）東京応化工業株式会社 (1,407)
【Ｆターム（参考）】
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