JP2009013496A - 薄層金属膜材料及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】高密度に金属粒子が存在し、且つ、支持体に対する密着性に優れた画像様の金属膜を備えた薄層金属膜材料を提供すること。
【解決手段】本発明の薄層金属膜材料は、支持体と、該支持体上に重合性基を有するカップリング剤を用いて形成された中間層と、該中間層に対し、架橋性基を有する化合物を含む組成物を接触させた後、該組成物に画像様にエネルギーを付与して生成した、該中間層表面に直接結合してなるポリマーからなる画像様のポリマー層と、該画像様のポリマー層中に含有される金属粒子と、を有することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は薄層金属膜材料及びその製造方法に関し、より詳細には、遮光材料、特に、フォトマスクに好適な薄層金属膜材料及びその製造方法に関する。
近年、基材上の所望の領域に薄層の金属膜が形成された金属膜材料は、各種の金属配線や、電極、磁気材料等の多岐に亘る分野で用いられている。
また、フォトマスクとしても上記のような金属膜材料が用いられている。フォトマスクとは、平板上に形成されているパターンを、フォトリソグラフィ技術を用い、別の平板に転写するための原版である。従来のフォトマスクとしては、クロムブランクスや、ガラス支持体上にハロゲン化銀乳剤を塗布してなる写真感光材料を適用したガラス乾版(例えば、特許文献2参照。)が用いられていた。
クロムブランクスは、ガラスを研磨した上で、スパッタリング法で金属薄膜を形成し、更にスピナーで感光性レジストを塗布して製造される(例えば、特許文献1参照。)。
こうした研磨とスパッタリングのコストのため、クロムブランクスは高価である。また、クロムをエッチングする煩雑な工程があり、有害なクロムを用いるため環境上好ましくないという問題点であった。
一方、ガラス乾版は、膜強度の点で劣ることが問題点である。
一方、光開裂によりラジカル重合を開始しうる重合開始部位と基材結合部位とを有する化合物を基材に結合させ、そこにラジカル重合可能な不飽和化合物を接触させた後、パターン状に露光することで、グラフトポリマー生成領域を形成し、該グラフトポリマー生成領域に付与された金属イオン又は金属塩中の金属イオンを還元して金属を析出させることで、パターン状に金属膜が存在する金属膜材料を作製する方法が知られている(例えば、特許文献3参照)。
この方法では、微細で解像度及び導電性の高い画像様の金属膜(金属パターン)を得ることができる。しかしながら、この技術において、より低エネルギーで、より高密度に金属粒子が存在する金属膜を形成する点については、検討されていなかった。
以上のように、基材上の所望の領域に薄層の金属膜が形成された金属膜材料を得るために、高密度に金属粒子が存在し、且つ、密着性に優れた金属膜を、より低エネルギーで形成する技術が望まれているが、未だ提供されていないのが現状である。
特開平1−154060号公報 特開平5−53253号公報 特開2005−275173号公報
本発明は、前記従来技術における問題点を考慮してなされたものであり、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明の目的は、高密度に金属粒子が存在し、且つ、支持体に対する密着性に優れた画像様の金属膜を備えた薄層金属膜材料を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、高密度に金属粒子が存在し、且つ、支持体に対する密着性に優れた画像様の金属膜を備えた薄層金属膜材料を、容易に低エネルギーで製造しうる薄層金属膜材料の製造方法を提供することにある。
前記課題は、以下の薄層金属膜材料、及びその製造方法により解決された。
即ち、本発明の第1の薄層金属膜材料は、支持体と、該支持体上に重合性基を有するカップリング剤を用いて形成された中間層と、該中間層に対し、架橋性基を有する化合物を含む組成物を接触させた後、該組成物に画像様にエネルギーを付与して生成した、該中間層表面に直接結合してなるポリマーからなる画像様のポリマー層と、該画像様のポリマー層中に含有される金属粒子と、を有することを特徴とする。
本発明の第1の薄層金属膜材料は、後述する本発明の第1又は第2の薄層金属膜材料の製造方法により得られることが好ましい。
また、本発明の第2の薄層金属膜材料は、支持体と、該支持体上に、重合性基を有するカップリング剤と架橋性基を有する化合物とを含む組成物を接触させた後、該組成物に画像様にエネルギーを付与して生成した、前記支持体表面に直接結合してなるポリマーからなる画像様のポリマー層と、該画像様のポリマー層中に含有される金属粒子と、を有することを特徴とする。
本発明の第2の薄層金属膜材料は、後述する本発明の第3又は第4の薄層金属膜材料の製造方法により得られることが好ましい。
本発明の第1の薄層金属膜材料の製造方法は、支持体上に、重合性基を有するカップリング剤を用いて中間層を形成する工程と、該中間層上に架橋性基を有する化合物を含む組成物を接触させた後、該組成物に画像様にエネルギーを付与し、当該中間層表面に直接結合してなるポリマーを生成させて画像様のポリマー層を形成する工程と、該ポリマー層に金属イオンを付与した後、該金属イオンを還元して金属粒子を析出させる工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の第2の薄層金属膜材料の製造方法は、支持体上に、重合性基を有するカップリング剤を用いて中間層を形成する工程と、該中間層上に架橋性基を有する化合物、及び金属イオンを含む組成物を接触させた後、該組成物に画像様にエネルギーを付与し、当該中間層表面に直接結合してなるポリマーを生成させて画像様のポリマー層を形成する工程と、該ポリマー層中に含有される金属イオンを還元して金属粒子を析出させる工程と、を有することを特徴とする。
更に、本発明の第3の薄層金属膜材料の製造方法は、支持体上に、重合性基を有するカップリング剤と架橋性基を有する化合物とを含む組成物を接触させた後、該組成物上に画像様にエネルギーを付与し、前記支持体表面に直接結合してなるポリマーを生成させて画像様のポリマー層を形成する工程と、該ポリマー層に金属イオンを付与した後、該金属イオンを還元して金属粒子を析出させる工程と、を有することを特徴とする。
加えて、本発明の第4の薄層金属膜材料の製造方法は、支持体上に、重合性基を有するカップリング剤、架橋性基を有する化合物、及び金属イオンを含む組成物を接触させた後、該組成物上に画像様にエネルギーを付与し、前記支持体表面に直接結合してなるポリマーを生成させて画像様のポリマー層を形成する工程と、該ポリマー層中に含有される金属イオンを還元して金属粒子を析出させる工程と、を有することを特徴とする。
本発明の薄層金属膜材料、及び本発明の薄層金属膜材料の製造方法における好ましい態様について、以下に説明する。
即ち、本発明においては、架橋性基を有する化合物を含む組成物が、光開裂型ラジカル重合開始剤を更に含むことが好ましい。
また、重合性基を有するカップリング剤中の重合性基と、架橋性基を有する化合物中の架橋性基が同じ官能基であることが好ましい態様である。
更に、本発明において、重合性基を有するカップリング剤が、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有することが好ましい態様である。
一方、架橋性基を有する化合物が、アクリロイル基、又はメタクリロイル基を有すること、又は、ビニル基、又はエポキシ基を有することが好ましい。
本発明において、金属粒子が365nm以上の波長領域に吸収を有することが好ましい態様である。
また、ポリマー層の膜厚が200nm以上2000nm以下の範囲であることが好ましい。
本明細書において「画像様」とは、ポリマー層の存在領域と非存在領域とにより構成された二次元の模様を示す。例えば、本発明の薄層金属膜材料をフォトマスクに適用した場合には、ポリマー層の存在領域が遮光部となり、非存在領域が非遮光部となる。ここで、遮光部は、主に300nm〜400nmの光を透過しないことが必要である。また、非遮光部は、300nm〜400nmの透過率が90%以上であることが望ましい。また、遮光部及び非遮光部の細線の太さは、フォトマスクの用途によって変更する必要があるが、150nm〜1μmであることが望ましい。
本発明の作用は明確ではないが以下のように推定される。
本発明におけるポリマー層は、例えば、支持体と結合させた重合性基を有するカップリング剤よりなる中間層に、架橋性基を有する化合物を接触させ、該組成物にエネルギーを付与することで形成される。より具体的には、この組成物にエネルギーを付与すると、組成物中の架橋性基を有する化合物同士の反応が進むと共に、該組成物中の架橋性基を有する化合物と重合性基を有するカップリング剤との反応も進行する。なお、重合性基を有するカップリング剤は、支持体上に付与した時点から反応し、支持体と結合する。これらのことから、形成されたポリマー層は支持体との密着性に優れることになる。
中間層として、光重合開始部位が含まれる層を設けた場合には、十分な露光を行い該光重合開始剤部位からのラジカル又はカチオンの発生が起きないと、支持体との密着が起こらないため、その光重合開始剤部位の活性が低いと長時間の露光を要し、支持体との密着を遅延させてしまう。一方、本発明では、エネルギー付与による中間層からのラジカルまたはカチオンの発生を必要とせず、架橋性基を有する化合物を含む組成物中でラジカル又はカチオンが発生すれば、該架橋性基と該中間層の重合性基が速やかに共重合により結合するため、膜厚の大きなポリマー層を形成することができる。
なお、エネルギーを画像様に付与することで、支持体との密着性に優れた画像様のポリマー層が形成されることになる。
また、上記のように、膜厚の大きなポリマー層が形成されると、そのポリマー層中に含有する金属イオンの量も増えることから、より高密度の金属粒子が含まれるポリマー層を得ることができる。
本発明によれば、高密度に金属粒子が存在し、且つ、支持体に対する密着性に優れた画像様の金属膜を備えた薄層金属膜材料を提供することができる。
また、本発明によれば、上記薄層金属膜材料を容易に低エネルギーで製造しうる薄層金属膜材料の製造方法を提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の第1の薄層金属膜材料(以下、「本発明の薄層金属膜材料(1)」として説明する。)は、支持体と、該支持体上に重合性基を有するカップリング剤を用いて形成された中間層と、該中間層に対し、架橋性基を有する化合物を含む組成物を接触させた後、該組成物に画像様にエネルギーを付与して生成した、該中間層表面に直接結合してなるポリマーからなる画像様のポリマー層と、該画像様のポリマー層中に含有される金属粒子と、を有することを特徴とする。
本発明の薄層金属膜材料(1)は、後述する本発明の第1又は第2の薄層金属膜材料の製造方法により得られることが好ましい。
また、本発明の第2の薄層金属膜材料(以下、「本発明の薄層金属膜材料(2)」として説明する。)は、支持体と、該支持体上に、重合性基を有するカップリング剤と架橋性基を有する化合物とを含む組成物を接触させた後、該組成物に画像様にエネルギーを付与して生成した、前記支持体表面に直接結合してなるポリマーからなる画像様のポリマー層と、該画像様のポリマー層中に含有される金属粒子と、を有することを特徴とする。
本発明の第2の薄層金属膜材料は、後述する本発明の第3又は第4の薄層金属膜材料の製造方法により得られることが好ましい。
本発明の第1の薄層金属膜材料の製造方法(以下、「本発明の薄層金属膜材料の製造方法(1)」として説明する。)は、(a)支持体上に、重合性基を有するカップリング剤を用いて中間層を形成する工程(以下、「(a)中間層形成工程」と称する。)と、(b1)該中間層上に架橋性基を有する化合物を含む組成物を接触させた後、該組成物に画像様にエネルギーを付与し、当該中間層表面に直接結合してなるポリマーを生成させて画像様のポリマー層を形成する工程(以下、「(b1)ポリマー層形成工程」と称する。)と、(c1)該ポリマー層に金属イオンを付与した後、該金属イオンを還元して金属粒子を析出させる工程(以下、「(c1)金属粒子析出工程」と称する。)と、を有することを特徴とする。
また、本発明の第2の薄層金属膜材料の製造方法(以下、「本発明の薄層金属膜材料の製造方法(2)」として説明する。)は、(a)支持体上に、重合性基を有するカップリング剤を用いて中間層を形成する工程((a)中間層形成工程)と、(b2)該中間層上に架橋性基を有する化合物、及び金属イオンを含む組成物を接触させた後、該組成物に画像様にエネルギーを付与し、当該中間層表面に直接結合してなるポリマーを生成させて画像様のポリマー層を形成する工程(以下、「(b2)ポリマー層形成工程」と称する。)と、(c2)該ポリマー層中に含有される金属イオンを還元して金属粒子を析出させる工程(以下、「(c2)金属粒子析出工程」と称する。)と、を有することを特徴とする。
更に、本発明の第3の薄層金属膜材料の製造方法(以下、「本発明の薄層金属膜材料の製造方法(3)」として説明する。)は、(b3)支持体上に、重合性基を有するカップリング剤と架橋性基を有する化合物とを含む組成物を接触させた後、該組成物上に画像様にエネルギーを付与し、前記支持体表面に直接結合してなるポリマーを生成させて画像様のポリマー層を形成する工程(以下、「(b3)ポリマー層形成工程」と称する。)と、該ポリマー層に金属イオンを付与した後、該金属イオンを還元して金属粒子を析出させる工程(以下、適宜、「(c3)金属粒子析出工程」と称する。)と、を有することを特徴とする。
加えて、本発明の第4の薄層金属膜材料の製造方法(以下、「本発明の薄層金属膜材料の製造方法(4)」として説明する。)は、(b4)支持体上に、重合性基を有するカップリング剤、架橋性基を有する化合物、及び金属イオンを含む組成物を接触させた後、該組成物上に画像様にエネルギーを付与し、前記支持体表面に直接結合してなるポリマーを生成させて画像様のポリマー層を形成する工程(以下、「(b4)ポリマー層形成工程」と称する。)と、該ポリマー層中に含有される金属イオンを還元して金属粒子を析出させる工程(以下、適宜、「(c4)金属粒子析出工程」と称する。)と、を有することを特徴とする。
以下、本発明の薄層金属膜材料(1)及び(2)について、本発明の薄層金属膜材料の製造方法(1)〜(4)の各工程の説明を通じて詳述する。
〔(a)中間層形成工程〕
本発明の薄層金属膜材料の製造方法(1)及び(2)は、以下に示すような、(a)中間層形成工程を有する。
本工程では、支持体上に重合性基を有するカップリング剤を用いて中間層を形成する。
まず、本工程で用いられる重合性基を有するカップリング剤について説明する。
この重合性基を有するカップリング剤とは、重合性基、及び支持体と化学結合を形成することができる置換基を有する化合物である。この支持体と化学結合を形成することができる置換基としては、支持体と共有結合、イオン結合及び水素結合により化学結合が行われるものであれば特に限定されるものではないが、結合強度の観点から共有結合が形成される置換基が好ましい。
中でも、支持体と化学結合を形成することができる置換基としては、Si、Ti、Zr、Alから選択される元素のアルコキシド基、又はハライド基であることが好ましい。
以下、重合性基を有するカップリング剤として、重合性基及びシランカップリング基を有する化合物を例に挙げて説明する。
この重合性基及びシランカップリング基を有する化合物としては、一般的に使用されているシランカップリング剤で、その分子内に重合性基を有するものであれば特に限定されないが、例えば、下記一般式(1)で表される化合物であることが好ましい。
上記一般式(1)中、R、R、及びRは、各々独立に、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アシロキシ基、アシルアミノ基、又はハロゲン原子を表す。
前記アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ベンジルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、アダマンチルオキシ基、2,4−ジメチル−3−ペンチルオキシ基、フェノキシ基などが挙げられる。
前記アシロキシ基中のアシル基としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、イソバレリル基、ピバロイル基、ヘキサノイル基、ラウリル基、ベンゾイル基、メトキサロイル基、マロニル基、シクロヘキサンカルボニル基などが挙げられる。
前記アシルアミノ基としては、アセチルアミノ基、カルバモイル基、ベンゾイルアミノ基などが挙げられる。
前記ハロゲン原子としては、塩素、臭素、ヨウ素などが挙げられる。
また、一般式(1)におけるXは、重合性基を表し、該重合性基としては、ラジカル重合性基、カチオン重合性基等が挙げられるが、保存性、感度の点から、ラジカル重合性基が好ましい。
前記ラジカル重合性基としては、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基が好ましい。
前記カチオン重合性基としては、例えば、環状エーテル基(エポキシ基、オキセタン基等)、ビニル基、ラクトン基、アジリジン基等が挙げられ、これらの中でも、ビニル基、又はエポキシ基が好ましい。
一般式(1)におけるYは、重合性基とシランカップリング基をつなぐ連結基であり、重合若しくはシランカップリングを阻害しない官能基であれば特に限定されないが、例えば、アルキルレン基、アリーレン基、アルケニレン基、アルキニレン基などを用いることができる。
前記一般式(1)で表される化合物の具体例としては、トリメトキシシリルプロピルメタクリレート、トリメトキシシリルプロピルアクリレート、トリクロロシリルプロピルメタクリレート、トリクロロシリルプロピルアクリレート、トリメトキシシリルヘキシルメタクリレート、トリブロモシリルヘキシルメタクリレートなどが挙げられる。
中でも、支持体との反応時における面内均一性の点から、トリメトキシシリルプロピルメタクリレート又はトリメトキシシリルプロピルアクリレートが好ましい。
本工程では、前記重合性基を有するカップリング剤と、適当な溶剤とを用いて液状組成物を調製し、この組成物を塗布などにより支持体上に接触、配置し、溶剤を除去することにより中間層を成膜する。この成膜過程で、カップリング反応が生起し、重合性基を有するカップリング剤が、カップリング基により支持体表面に結合した中間層が形成される。
この結果、本発明では、重合性基を有する中間層が得られる。
前記液状組成物を調製する際に用いられる溶剤としては、沸点150℃以下のものであれば特に限定されないが、水、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、トルエン、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ジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、アセチルアセトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、3−メトキシプロパノール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、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、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3−メトキシプロピルアセテートなどが挙げられる。
このとき、液状組成物中の重合性基を有するカップリング剤の濃度としては、0.01質量%〜30質量%が好ましく、特に0.1質量%〜15質量%であることが好ましい。
重合性基を有するカップリング剤を支持体とカップリングさせる際の液状組成物の塗布量は、重合性基の反応防止、及び、膜性を維持して膜剥がれを防止するといった観点からは、乾燥後の質量で、0.1g/m〜20g/mが好ましく、更に、0.5g/m〜15g/mが好ましい。
また、接触させる場合の液状組成物の液温としては、0℃〜100℃が好ましい。接触時間としては、1秒〜50時間が好ましく、10秒〜10時間がより好ましい。
本発明における中間層は、液状組成物の溶剤を除去することにより成膜するが、この時、加熱を行って硬膜することが好ましい。
加熱温度と時間は、塗布溶剤が充分乾燥し得る条件を選択すればよいが、製造適正の点からは、温度が100℃以下、乾燥時間は30分以内が好ましく、乾燥温度40℃〜80℃、乾燥時間10分以内の範囲の加熱条件を選択することがより好ましい。
[支持体]
本発明における支持体としては、特に、その形状、材質は問わず、用途に応じたものを用いればよい。より具体的には、支持体としては、寸度的に安定な板状物であることが好ましく、例えば、ガラス基板、紙、プラスチック(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等)がラミネートされた紙、金属板(例えば、アルミニウム、亜鉛、銅等)、プラスチックフィルム(例えば、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、硝酸セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリイミド、エポキシ、ビスマレインイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド、液晶ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン等)、上記の如き金属がラミネート若しくは蒸着された紙又はプラスチックフィルム等が含まれる。
本発明に使用される支持体としては、エポキシ樹脂又はポリイミド樹脂が好ましい。
なお、本発明の薄層金属膜材料をフォトマスクに適用する場合には、支持体としてガラス基板を用いることが好ましい。
また、ガラス基板の厚みとしては、0.1mm〜20mmであることが好ましい。
〔(b1)及び(b2)ポリマー層形成工程〕
本発明において、(b1)ポリマー層形成工程の場合には、架橋性基を有する化合物を含む組成物を用い、また、(b2)ポリマー層形成工程の場合には、架橋性基を有する化合物、及び金属イオンを含む組成物を用いて、ポリマー層を形成することを要する。
具体的には、本工程では、中間層上に、上記の組成物のどちらかを接触させた後、該組成物に画像様にエネルギーを付与し、中間層中の重合性基と該架橋性基を有する化合物とを反応させて、該中間層表面に直接結合してなるポリマーを生成させて画像様のポリマー層を形成する。
以下、(b1)工程で用いられる架橋性基を有する化合物を含む組成物、及び、(b2)工程で用いられる、架橋性基を有する化合物及び金属イオンを含む組成物を、総じて、「反応性組成物」と称して、詳細に説明する。
[架橋性基を有する化合物]
まず、架橋性基を有する化合物(以下、単に「架橋性化合物」と称する。)について説明する。
本発明に用いられる架橋性化合物としては、架橋性基として、ラジカル重合性基やカチオン重合性基を有するものであれば、モノマーであっても、オリゴマーやポリマーであってもよい。中でも、金属イオンに対して親和性が高い化合物を用いることが好ましく、架橋性基と金属イオン吸着基とを有する化合物(以下、適宜、「特定架橋性化合物」と称する。)が好ましい。
前記架橋性化合物に含まれる架橋性基としては、上記のように、ラジカル重合性基やカチオン重合性基などが挙げられるが、前述の(a)工程で形成された中間層中の重合性基と充分な共重合性を持つものを選択することが望ましい。特に、重合性基を有するカップリング剤中の重合性基と、前記架橋性基を有する化合物中の架橋性基が同じ官能基であることが好ましい。
前記ラジカル重合性基としては、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基が好ましい。
また、前記カチオン重合性基としては、例えば、環状エーテル基(エポキシ基、オキセタン基等)、ビニル基、ラクトン基、アジリジン基、等が挙げられ、これらの中でも、ビニル基又はエポキシ基が好ましい。
本発明においては、保存性、感度の点から、ラジカル重合性基を有する化合物を好ましく用いることができる。
カチオン重合性基を有する化合物の一つであるビニル化合物の具体例としては、スチレン化合物、アルキルビニルエーテル化合物、アルケニルビニルエーテル化合物、アリールビニルエーテル化合物、多官能ビニル化合物、プロペニル化合物、イソプロペニル化合物、カチオン重合性窒素含有化合物等が挙げられる。
また、カチオン重合性基を有する化合物の一つであるエポキシ化合物の具体例としては、各種グリシジルエーテル型エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物、エポキシ化ビニル化合物等が挙げられる。
また、本発明における架橋性化合物中の金属イオン吸着基としては、例えば、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、イミノ基、ヒドラジン、イミダゾール基、イミド基、ウレア基、ピリジン基、アンモニウム基、ピロリドン基、シアナト基、イソシアナト基、チオシアナト基、イソチオシアナト基、アミド基、トリアジン環構造、カルバモイル基、ヒドラジノカルボニル基、イソシアヌル構造を含む基、ウレタン基、ニトロ基、ニトロソ基、アゾ基、ジアゾ基、アミジノ基、アジド基、シアネート基(R−O−CN)などの含窒素官能基、水酸基(フェノールも含む)、エーテル基、カルボニル基、カルボキシ基、ペルオキシカルボキシ基、エステル基、N−オキシド構造を含む基、S−オキシド構造を含む基、N−ヒドロキシ構造を含む基などの含酸素官能基、メルカプト基、スルフィド基、チオウレア基、チオキシ基、スルホキシド基、スルホン基、サルファイト基、スルホキシイミン構造を含む基、スルホキシニウム塩構造を含む基、チオカルボキシ基、ジチオカルボキシ基、スルホキシ基、スルフィノ基、スルフェノ基、オキシカルボニル基、スルホン酸エステル構造を含む基などの含硫黄官能基、フォスフィン基、ホスフィノ基、ホスフォノ基、ヒドロキシホスフォリル基などの含リン官能基、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基などの酸基、塩素、臭素、フッ素などのハロゲン原子を含む基、及びアルケン、アルキン、ベンゼン環などの不飽和炭素基などが挙げられる。中でも、金属イオンとの吸着性が高いことから、カルボキシ基やそのアルカリ金属塩が好ましい。
架橋性化合物の分子量としては、特に限定されるものではなく、塗布時に一般的な溶剤に溶解し、ろ過によって固形不要物を除去できるような分子量であればよい。
本発明に用いられる特定架橋性化合物としてのモノマーは、具体的には、例えば、(メタ)アクリル酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、イタコン酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、スチレンスルホン酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、2−スルホエチル(メタ)アクリレート若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、ホスホオキシポリオキシエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、ポリオキシエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、N−モノメチロール(メタ)アクリルアミド、N−ジメチロール(メタ)アクリルアミド、アリルアミン若しくはそのハロゲン化水素酸塩、N−ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、ビニルピリジン、ビニルチオフェン、スチレン、エチル(メタ)アクリル酸エステル、n−ブチル(メタ)アクリル酸エステルなど炭素数1〜24までのアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルなどを挙げることができる。
また、本発明に用いうる特定架橋性化合物としてのマクロモノマーは、前記モノマーを用いて公知の方法にて作製することができる。本態様に用いられるマクロモノマーの製造方法は、例えば、平成1年9月20日にアイピーシー出版局発行の「マクロモノマーの化学と工業」(編集者 山下雄也)の第2章「マクロモノマーの合成」に各種の製法が提案されている。
このようなマクロモノマーの有用な重量平均分子量は、500〜50万の範囲であり、特に好ましい範囲は1000〜5万である。
本発明に用いうる特定架橋性化合物としてのポリマーは、金属イオン吸着基と、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリル基などのエチレン付加重合性不飽和基(重合性基)と、を導入したポリマーであることが好ましい。このポリマーは、少なくとも末端又は側鎖にエチレン付加重合性不飽和基を有するものであり、側鎖にエチレン付加重合性不飽和基を有するものがより好ましく、末端及び側鎖にエチレン付加重合性不飽和基を有するものが更に好ましい。
このような高分子化合物の有用な重量平均分子量は、500〜50万の範囲で、特に好ましい範囲は1000〜5万である。
金属イオン吸着基と重合性基とを有する高分子化合物の合成方法としては、i)金属イオン吸着基を有するモノマーと重合性基を2つ以上有するモノマーとを共重合する方法、ii)金属イオン吸着基を有するモノマーと重合性基前駆体を有するモノマーとを共重合させ、次に塩基などの処理により二重結合を導入する方法、iii)金属イオン吸着基を有するポリマーと重合性基を有するモノマーとを反応させ、重合性基を導入する方法が挙げられる。
好ましい合成方法は、合成適性の観点から、ii)金属イオン吸着基を有するモノマーと重合性基前駆体を有するモノマーとを共重合させ、次に塩基などの処理により重合性基を導入する方法、iii)金属イオン吸着基を有するポリマーと重合性基を有するモノマーとを反応させ、重合性基を導入する方法である。
上記i)及びii)の合成方法に用いられる金属イオン吸着基を有するモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、イタコン酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、より具体的には、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、N−モノメチロール(メタ)アクリルアミド、N−ジメチロール(メタ)アクリルアミド、アリルアミン若しくはそのハロゲン化水素酸塩、3−ビニルプロピオン酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、ビニルスルホン酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、2−スルホエチル(メタ)アクリレート、ポリオキシエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ホスホオキシポリオキシエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、N−ビニルピロリドン(下記構造)、スチレンスルホン酸ナトリウム、ビニル安息香酸等が挙げられ、一般的には、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、アミノ基若しくはそれらの塩、水酸基、アミド基、ホスフィン基、イミダゾール基、ピリジン基、若しくはそれらの塩、並びにエーテル基などの官能基を有するモノマーが使用できる。特に、金属イオンとの吸着性が高いことから、カルボキシ基やそのアルカリ金属塩を有するモノマーを用いることが好ましい。
前記i)の合成方法において、上記金属イオン吸着基を有するモノマーと共重合する重合性基を2つ以上有するモノマーとしては、アリル(メタ)アクリレート、2−アリルオキシエチルメタクリレートが挙げられる。
また、上記ii)の合成方法に用いられる重合性基前駆体を有するモノマーとしては、2−(3−クロロ−1−オキソプロポキシ)エチルメタクリレー卜や、特開2003−335814号公報に記載の化合物(i−1〜i−60)が使用することができ、これらの中でも、特に下記化合物(i−1)が好ましい。
更に、上記iii)の合成方法に用いられる金属イオン吸着基を有するポリマー中の、カルボキシル基、アミノ基若しくはそれらの塩、水酸基、及びエポキシ基などの官能基との反応を利用して、重合性基を導入するために用いられる重合性基を有するモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル、2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレートなどがある。
上記ii)の合成方法における、金属イオン吸着基を有するモノマーと重合性基前駆体を有するモノマーとを共重合させた後の、塩基などの処理により重合性基を導入する方法については、例えば、特開2003−335814号公報に記載の手法を用いることができる。
本発明においては、特定架橋性化合物として、金属イオン吸着基として、カルボン酸基(カルボキシ基)、スルホン酸基、リン酸基などの酸基、そのアルカリ金属塩、又はアミノ基を有するポリマー(以下、「極性基含有架橋性ポリマー」と称する。)を用いることが好ましい。
特に、極性基含有架橋性ポリマーとしては、カルボン酸基(カルボキシ基)、スルホン酸基、リン酸基、これらのアルカリ金属塩、又はアミノ基を有するユニット、及び、後述する一般式(1)で表されるユニットを含む共重合体であることが好ましい。また、この共重合体は、その他のユニットを含む三元共重合体であってもよい。
カルボン酸基(カルボキシ基)、スルホン酸基、リン酸基、これらのアルカリ金属塩、又はアミノ基を有するユニットとしては、これらの官能基を有するモノマーに由来するユニット(繰り返し単位)であればよく、具体的には、前述した、i)及びii)の合成方法に用いられる金属イオン吸着基を有するモノマーなどに由来するユニットが挙げられる。
また、極性基含有架橋性ポリマーを構成する一般式(1)で表されるユニットについては、後述するシアノ基含有架橋性ポリマーを構成する一般式(1)で表されるユニットと同義であり、好ましい例も同様である。
ここで、極性基含有架橋性ポリマーは、共重合成分全体に対し、カルボン酸基(カルボキシ基)、スルホン酸基、リン酸基、又はアミノ基を有するユニット、一般式(1)で表されるユニットの割合が、それぞれ以下の範囲であることが好ましい。
即ち、カルボン酸基(カルボキシ基)、スルホン酸基、リン酸基、これらのアルカリ金属塩、又はアミノ基を有するユニットは、金属イオンの吸着性の点から、共重合成分全体に対し10mol%〜95mol%で含まれることが好ましく、更に好ましくは30mol%〜70mol%である。
また、一般式(1)で表されるユニットは、反応性(硬化性、重合性)と合成容易性との観点から、共重合成分全体に対し2mol%〜20mol%で含まれることが好ましく、更に好ましくは5mol%〜10mol%である。
本発明における極性基含有架橋性ポリマーの分子量(Mw)は、5000〜50000が好ましく、更に好ましくは7000〜25000である。
以下に、本発明における極性基含有架橋性ポリマーの具体例〔例示化合物(1)〜(21)〕を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
また、本発明において、特定架橋性化合物として、金属イオン吸着基としてシアノ基を有するポリマー(以下、「シアノ基含有架橋性ポリマー」と称する。)を用いることもできる。
本発明におけるシアノ基含有架橋性ポリマーは、例えば、下記式(1)で表されるユニット、及び、下記式(2)で表されるユニットを含む共重合体であることが好ましい。
上記式(1)及び式(2)中、R〜Rは、夫々独立して、水素原子、又は置換若しくは無置換のアルキル基を表し、X、Y及びZは、夫々独立して、単結合、置換若しく無置換の二価の有機基、エステル基、アミド基、又はエーテル基を表し、L及びLは、夫々独立して、置換若しくは無置換の二価の有機基を表す。
〜Rが、置換若しくは無置換のアルキル基である場合、無置換のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられ、また、置換アルキル基としては、メトキシ基、ヒドロキシ基、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等で置換された、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。
なお、Rとしては、水素原子、メチル基、或いはヒドロキシ基、又は臭素原子で置換されたメチル基が好ましい。
としては、水素原子、メチル基、或いはヒドロキシ基、又は臭素原子で置換されたメチル基が好ましい。
としては、水素原子が好ましい。
としては、水素原子が好ましい。
としては、水素原子、メチル基が好ましい。
X、Y及びZが、置換若しくは無置換の二価の有機基の場合、該二価の有機基としては、置換若しくは無置換の脂肪族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基が挙げられる。
置換若しくは無置換の脂肪族炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、又はこれらの基が、メトキシ基、ヒドロキシ基、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等で置換されたものが好ましい。
置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基としては、無置換のフェニル基、若しくは、メトキシ基、ヒドロキシ基、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等で置換されたフェニル基が好ましい。
中でも、−(CH−(nは1〜3の整数)が好ましく、更に好ましくは−CH−である。
は、ウレタン結合又はウレア結合を有する二価の有機基が好ましく、中でも、総炭素数1〜9であるものが好ましい。なお、ここで、Lの総炭素数とは、Lで表される置換若しくは無置換の二価の有機基に含まれる総炭素原子数を意味する。
の構造として、より具体的には、下記式(1−1)、又は、式(1−2)で表される構造であることが好ましい。
上記式(1−1)及び式(1−2)中、R及びRは、夫々独立して、置換若しくは無置換の、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、又はブチレン基を表す。
また、Lは、直鎖、分岐、若しくは環状のアルキレン基、芳香族基、又はこれらを組み合わせた基であることが好ましい。該アルキレン基と芳香族基とを組み合わせた基は、更に、エーテル基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレア基を介していてもよい。中でも、Lは総炭素数が1〜15であることが好ましく、特に無置換であることが好ましい。なお、ここで、Lの総炭素数とは、Lで表される置換若しくは無置換の二価の有機基に含まれる総炭素原子数を意味する。
具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、フェニレン基、及びこれらの基が、メトキシ基、ヒドロキシ基、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等で置換されたもの、更には、これらを組み合わせた基が挙げられる。
本発明におけるシアノ基含有架橋性ポリマーとしては、前記式(1)で表されるユニットが、下記式(3)で表されるユニットであることが好ましい。
上記式(3)中、R及びRは、夫々独立して、水素原子、又は置換若しく無置換のアルキル基を表し、Zは、単結合、置換若しくは無置換の二価の有機基、エステル基、アミド基、又はエーテル基を表し、Wは、窒素原子、又は酸素原子、Lは、置換若しくは無置換の二価の有機基を表す。
式(3)におけるR及びRは、前記式(1)におけるR及びRと同義であり、好ましい例も同様である。
式(3)におけるZは、前記式(1)におけるZと同義であり、好ましい例も同様である。
また、式(3)におけるLも、前記式(1)におけるLと同義であり、好ましい例も同様である。
本発明におけるシアノ基含有架橋性ポリマーとしては、前記式(3)で表されるユニットが、下記式(4)で表されるユニットであることが好ましい。
式(4)中、R及びRは、夫々独立して、水素原子、又は置換若しく無置換のアルキル基を表し、V及びWは、夫々独立して、窒素原子又は酸素原子を表し、Lは、置換若しくは無置換の二価の有機基を表す。
式(4)におけるR及びRは、前記式(1)におけるR及びRと同義であり、好ましい例も同様である。
式(4)におけるLは、前記式(1)におけるLと同義であり、好ましい例も同様である。
前記式(3)及び式(4)において、Wは、酸素原子であることが好ましい。
また、前記式(3)及び式(4)において、Lは、無置換のアルキレン基、或いは、ウレタン結合又はウレア結合を有する二価の有機基が好ましく、これら中でも、総炭素数1〜9であるものが特に好ましい。
また、本発明におけるシアノ基含有架橋性ポリマーとしては、前記式(2)で表されるユニットが、下記式(5)で表されるユニットであることが好ましい。
上記式(5)中、Rは、水素原子、又は置換若しく無置換のアルキル基を表し、Uは、窒素原子又は酸素原子を表し、Lは、置換若しくは無置換の二価の有機基を表す。
式(5)におけるRは、前記式(1)におけるR及びRと同義であり、水素原子であることが好ましい。
また、式(5)におけるLは、前記式(2)におけるLと同義であり、直鎖、分岐、若しくは環状のアルキレン基、芳香族基、又はこれらを組み合わせた基であることが好ましい。
特に、式(5)においては、Lが、シアノ基との連結部位に、直鎖、分岐、若しくは環状のアルキレン基を有する二価の有機基であることが好ましく、中でも、この二価の有機基が総炭素数1〜10であることが好ましい。
また、別の好ましい態様としては、式(5)におけるLが、シアノ基との連結部位に、芳香族基を有する二価の有機基であることが好ましく、中でも、該二価の有機基が、総炭素数6〜15であることが好ましい。
本発明におけるシアノ基含有架橋性ポリマーは、前記式(1)〜式(5)で表されるユニットを含んで構成されるものであり、重合性基とシアノ基とを側鎖に有するポリマーである。
このシアノ基含有架橋性ポリマーは、例えば、以下のように合成することができる。
重合反応の種類としては、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合が挙げられる。反応制御の観点から、ラジカル重合、カチオン重合を用いることが好ましい。
本発明におけるシアノ基含有架橋性ポリマーは、1)ポリマー主鎖を形成する重合形態と側鎖に導入される重合性基の重合形態とが異なる場合と、2)ポリマー主鎖を形成する重合形態と側鎖に導入される重合性基の重合形態とが同一の場合とで、その合成方法が異なる。
1)ポリマー主鎖を形成する重合形態と側鎖に導入される重合性基の重合形態が異なる場合
ポリマー主鎖を形成する重合形態と側鎖に導入される重合性基の重合形態が異なる場合は、1−1)ポリマー主鎖形成がカチオン重合で行われ、側鎖に導入される重合性基の重合形態がラジカル重合である態様と、1−2)ポリマー主鎖形成がラジカル重合で行われ、側鎖に導入される重合性基の重合形態がカチオン重合である態様と、がある。
1−1)ポリマー主鎖形成がカチオン重合で行われ、側鎖に導入される重合性基の重合形態がラジカル重合である態様
本発明において、ポリマー主鎖形成がカチオン重合で行われ、側鎖に導入される重合性基の重合形態がラジカル重合である態様で用いられるモノマーとしては、以下の化合物が挙げられる。
・重合性基含有ユニットを形成するために用いられるモノマー
本態様に用いられる重合性基含有ユニットを形成するために用いられるモノマーとしては、ビニル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、4−(メタ)アクリロイルブタンビニルエーテル、2−(メタ)アクリロイルエタンビニルエーテル、3−(メタ)アクリロイルプロパンビニルエーテル、(メタ)アクリロイロキシジエチレングリコールビニルエーテル、(メタ)アクリロイロキシトリエチレングリコールビニルエーテル、(メタ)アクリロイル1stテルピオネール、1−(メタ)アクリロイロキシ−2−メチル−2−プロペン、1−(メタ)アクリロイロキシ−3−メチル−3−ブテン、3−メチレン−2−(メタ)アクリロイロキシ−ノルボルナン、4,4’−エチリデンジフェノールジ(メタ)アクリレート、メタクロレインジ(メタ)アクリロイルアセタール、p−((メタ)アクリロイルメチル)スチレン、アリル(メタ)アクリレート、2−(ブロモメチル)アクリル酸ビニル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸アリル等が挙げられる。
・シアノ基含有ユニット形成するために用いられるモノマー
本態様に用いられるシアノ基含有ユニット形成するために用いられるモノマーとしては、2−シアノエチルビニルエーテル、シアノメチルビニルエーテル、3−シアノプロピルビニルエーテル、4−シアノブチルビニルエーテル、1−(p−シアノフェノキシ)−2−ビニロキシ−エタン、1−(o−シアノフェノキシ)−2−ビニロキシ−エタン、1−(m−シアノフェノキシ)−2−ビニロキシ−エタン、1−(p−シアノフェノキシ)−3−ビニロキシ−プロパン、1−(p−シアノフェノキシ)−4−ビニロキシ−ブタン、o−シアノベンジルビニルエーテル、m−シアノベンジルビニルエーテル、p−シアノベンジルビニルエーテル、アリルシアニド、アリルシアノ酢酸や、以下の化合物等が挙げられる。
重合方法は、実験化学講座「高分子化学」2章−4(p74)に記載の方法や、「高分子合成の実験方法」大津隆行著 7章(p195)に記載の一般的なカチオン重合法が使用できる。なお、カチオン重合には、プロトン酸、ハロゲン化金属、有機金属化合物、有機塩、金属酸化物及び固体酸、ハロゲンが開始剤として用いることができるが、この中で、活性が大きく高分子量が合成可能な開始剤として、ハロゲン化金属と有機金属化合物の使用が好ましい。
具体的には、3フッ化ホウ素、3塩化ホウ素、塩化アルミ、臭化アルミ、四塩化チタン、四塩化スズ、臭化スズ、5フッ化リン、塩化アンチモン、塩化モリブデン、塩化タングステン、塩化鉄、ジクロロエチルアルミニウム、クロロジエチルアルミニウム、ジクロロメチルアルミニウム、クロロジメチルアルミニウム、トリメチルアルミニウム、トリメチル亜鉛、メチルグリニアが挙げられる。
1−2)ポリマー主鎖形成がラジカル重合で行われ、側鎖に導入される重合性基の重合形態がカチオン重合である態様
本発明において、ポリマー主鎖形成がラジカル重合で行われ、側鎖に導入される重合性基の重合形態がカチオン重合である態様用いられるモノマーとしては、以下の化合物が挙げられる。
・重合性基含有ユニット形成するために用いられるモノマー
上記1−1)の態様で挙げた重合性基含有ユニット形成するために用いられるモノマーと同じものを用いることができる。
・シアノ基含有ユニット形成するために用いられるモノマー
本態様に用いられるシアノ基含有ユニット形成するために用いられるモノマーとしては、シアノメチル(メタ)アクリレート、2−シアノエチル(メタ)アクリレート、3−シアノプロピル(メタ)アクリレート、2−シアノプロピル(メタ)アクリレート、1−シアノエチル(メタ)アクリレート、4−シアノブチル(メタ)アクリレート、5−シアノペンチル(メタ)アクリレート、6−シアノヘキシル(メタ)アクリレート、7−シアノヘプチル(メタ)アクリレート、8−シアノオクチル(メタ)アクリレート、2−シアノエチル−(3−(ブロモメチル)アクリルレート)、2−シアノエチル−(3−(ヒドロキシメチル)アクリルレート)、p−シアノフェニル(メタ)アクリレート、o−シアノフェニル(メタ)アクリレート、m−シアノフェニル(メタ)アクリレート、5−(メタ)アクリロイル−2−カルボニトリロ−ノルボルネン、6−(メタ)アクリロイル−2−カルボニトリロ−ノルボルネン、1−シアノ−1−(メタ)アクリロイル−シクロヘキサン、1,1−ジメチル−1−シアノ−(メタ)アクリレート、1−メチル−1−エチル−1−シアノ−(メタ)アクリレート、o−シアノベンジル(メタ)アクリレート、m−シアノベンジル(メタ)アクリレート、p−シアノベンジル(メタ)アクリレート、1−シアノシクロヘプチルアクリレート、2−シアノフェニルアクリレート、3−シアノフェニルアクリレート、シアノ酢酸ビニル、1−シアノ−1−シクロプロパンカルボン酸ビニル、シアノ酢酸アリル、1−シアノ−1−シクロプロパンカルボン酸アリル、N,N−ジシアノメチル(メタ)アクリルアミド、N−シアノフェニル(メタ)アクリルアミド、アリルシアノメチルエーテル、アリル−o−シアノベンジルエーテル、アリル−m−シアノベンジルエーテル、アリル−p−シアノベンジルエーテルなどが挙げられる。
また、上記モノマーの水素の一部を、ヒドロキシル基、アルコキシ基、ハロゲン、シアノ基などで置換した構造を持つモノマーも使用可能である。
重合方法は、実験化学講座「高分子化学」2章−2(p34)に記載の方法や、「高分子合成の実験方法」大津隆行著 5章(p125)に記載の一般的なラジカル重合法が使用できる。なお、ラジカル重合の開始剤には、100℃以上の加熱が必要な高温開始剤、40℃〜100℃の加熱で開始する通常開始剤、極低温で開始するレドックス開始剤などが知られているが、開始剤の安定性、重合反応のハンドリングのし易さから、通常開始剤が好ましい。
通常開始剤としては、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、ペルオキソ2硫酸塩、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリルが挙げられる。
2)ポリマー主鎖を形成する重合形態と側鎖に導入される重合性基の重合形態とが同一の場合
ポリマー主鎖を形成する重合形態と側鎖に導入される重合性基の重合形態とが同一の場合は、2−1)両者がカチオン重合の態様と、2−2)両者がラジカル重合である態様と、がある。
2−1)両者がカチオン重合の態様
両者がカチオン重合の態様には、シアノ基を有するモノマーとして、前記1−1)の態様で挙げたシアノ基含有ユニット形成するために用いられるモノマーと同じものを用いることができる。
なお、重合中のゲル化を防止する観点から、シアノ基を有するポリマーを予め合成した後、該ポリマーと重合性基を有する化合物(以下、適宜、「反応性化合物」と称する。)とを反応させ、重合性基を導入する方法を用いることが好ましい。
なお、シアノ基を有するポリマーは、反応性化合物との反応のために、下記に示すような反応性基を有することが好ましい。
また、シアノ基を有するポリマーと反応性化合物とは、以下のような官能基の組み合わせとなるように、適宜、選択されることが好ましい。
具体的な組み合わせとしては、(ポリマーの反応性基、反応性化合物の官能基)=(カルボキシル基、カルボキシル基)、(カルボキシル基、エポキシ基)、(カルボキシル基、イソシアネート基)、(カルボキシル基、ハロゲン化ベンジル)、(水酸基、カルボキシル基)、(水酸基、エポキシ基)、(水酸基、イソシアネート基)、(水酸基、ハロゲン化ベンジル)(イソシアネート基、水酸基)、(イソシアネート基、カルキシル基)等を挙げることができる。
ここで、反応性化合物として、具体的には、以下に示す化合物を用いることができる。
即ち、アリルアルコール、4−ヒドロキシブタンビニルエーテル、2−ヒドロキシエタンビニルエーテル、3−ヒドロキシプロパンビニルエーテル、ヒドロキシトリエチレングリコールビニルエーテル、1stテルピオネール、2−メチル−2−プロペノール、3−メチル−3−ブテノール、3−メチレン−2−ヒドロキシ−ノルボルナン、p−(クロロメチル)スチレンである。
2−2)両者がラジカル重合である態様
両者がラジカル重合である態様では、合成方法としては、i)シアノ基を有するモノマーと重合性基を有するモノマーとを共重合する方法、ii)シアノ基を有するモノマーと二重結合前駆体を有するモノマーとを共重合させ、次に塩基などの処理により二重結合を導入する方法、iii)シアノ基を有するポリマーと重合性基を有するモノマーとを反応させ、二重結合を導入(重合性基を導入する)方法が挙げられる。好ましいのは、合成適性の観点から、ii)シアノ基を有するモノマーと二重結合前駆体を有するモノマーとを共重合させ、次に塩基などの処理により二重結合を導入する方法、iii)シアノ基を有するポリマーと重合性基を有するモノマーとを反応させ、重合性基を導入する方法である。
前記i)の合成方法で用いられる重合性基を有するモノマーとしては、アリル(メタ)アクリレートや、以下の化合物などが挙げられる。
前記ii)の合成方法で用いられる二重結合前駆体を有するモノマーとしては、下記式(a)で表される化合物などが挙げられる。
上記式(a)中、Aは重合性基を有する有機原子団、R〜Rは、夫々独立して、水素原子又は1価の有機基、B及びCは脱離反応により除去される脱離基であり、ここでいう脱離反応とは、塩基の作用によりCが引き抜かれ、Bが脱離するものである。Bはアニオンとして、Cはカチオンとして脱離するものが好ましい。
式(a)で表される化合物としては、具体的には以下の化合物を挙げることができる。
また、前記ii)の合成方法において、二重結合前駆体を二重結合に変換するには、下記に示すように、B、Cで表される脱離基を脱離反応により除去する方法、つまり、塩基の作用によりCを引き抜き、Bが脱離する反応を使用する。
上記の脱離反応において用いられる塩基としては、アルカリ金属類の水素化物、水酸化物又は炭酸塩、有機アミン化合物、金属アルコキシド化合物が好ましい例として挙げられる。アルカリ金属類の水素化物、水酸化物、又は炭酸塩の好ましい例としては、水素化ナトリウム、水素化カルシウム、水素化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウムなどが挙げられる。有機アミン化合物の好ましい例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジエチルメチルアミン、トリブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジエチルシクロヘキシルアミン、N−メチルジシクロヘキシルアミン、N−エチルジシクロヘキシルアミン、ピロリジン、1−メチルピロリジン、2,5−ジメチルピロリジン、ピペリジン、1−メチルピペリジン、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ピペラジン、1,4−ジメチルピペラジン、キヌクリジン、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]−オクタン、ヘキサメチレンテトラミン、モルホリン、4−メチルモルホリン、ピリジン、ピコリン、4−ジメチルアミノピリジン、ルチジン、1,8−ジアザビシクロ〔5,4,0〕−7−ウンデセン(DBU)、N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、ジイソプロピルエチルアミン、Schiff塩基などが挙げられる。金属アルコキシド化合物の好ましい例としては、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムt−ブトキシドなどが挙げられる。これらの塩基は、1種或いは2種以上の混合であってもよい。
また、前記脱離反応において、塩基を付与(添加)する際に用いられる溶媒としては、例えば、エチレンジクロリド、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、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、2−メトキシエチルアセテート、1−メトキシ−2−プロパノール、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、水などが挙げられる。これらの溶媒は単独或いは2種以上混合してもよい。
使用される塩基の量は、化合物中の特定官能基(B、Cで表される脱離基)の量に対して、当量以下であってもよく、また、当量以上であってもよい。また、過剰の塩基を使用した場合、脱離反応後、余剰の塩基を除去する目的で酸などを添加することも好ましい形態である。
前記iii)の合成方法において、シアノ基を有するポリマーと反応させる重合性基を有するモノマーとしては、シアノ基を有するポリマー中の反応性基の種類によって異なるが、以下の組合せの官能基を有するモノマーを使用することができる。
即ち、(ポリマーの反応性基、モノマーの官能基)=(カルボキシル基、カルボキシル基)、(カルボキシル基、エポキシ基)、(カルボキシル基、イソシアネート基)、(カルボキシル基、ハロゲン化ベンジル)、(水酸基、カルボキシル基)、(水酸基、エポキシ基)、(水酸基、イソシアネート基)、(水酸基、ハロゲン化ベンジル)(イソシアネート基、水酸基)、(イソシアネート基、カルキシル基)等を挙げることができる。
具体的には以下のモノマーを使用することができる。
以上のようにして合成された本発明におけるシアノ基含有架橋性ポリマーは、共重合成分全体に対し、重合性基含有ユニット、シアノ基含有ユニットの割合が以下の範囲であることが好ましい。
即ち、重合性基含有ユニットが、共重合成分全体に対し5mol%〜50mol%で含まれることが好ましく、更に好ましくは5mol%〜40mol%である。5mol%以下では反応性(硬化性、重合性)が落ち、50mol%以上では合成の際にゲル化しやすく合成しにくい。
また、シアノ基含有ユニットは、共重合成分全体に対し1mol%〜95mol%で含まれることが好ましく、更に好ましくは10mol%〜95mol%である。
なお、本発明におけるシアノ基含有架橋性ポリマーは、シアノ基含有ユニット、重合性基含有ユニット以外に、他のユニットを含んでいてもよい。この他のユニットを形成するために用いられるモノマーとしては、本発明の効果を損なわないものであれば、いかなるモノマーも使用することができる。
ただし、前述のように重合性基をポリマーに反応させて導入する場合は、100%導入することが困難な際には少量の反応性部分が残ってしまうことから、これが第3のユニットとなる可能性もある。
具体的には、ラジカル重合でポリマー主鎖を形成する場合は、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレートなどの無置換(メタ)アクリル酸エステル類、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、3,3,3−トリフルオロプロピル(メタ)アクリレート、2−クロロエチル(メタ)アクリレートなどのハロゲン置換(メタ)アクリル酸エステル類、2−(メタ)アクリルロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロライドなどのアンモニウム基置換(メタ)アクリル酸エステル類、ブチル(メタ)アクリルアミド、イソプロピル(メタ)アクリルアミド、オクチル(メタ)アクリルアミド、ジメチル(メタ)アクリルアミドなどの(メタ)アクリルアミド類、スチレン、ビニル安息香酸、p−ビニルベンジルアンモニウムクロライドなどのスチレン類、N−ビニルカルバゾール、酢酸ビニル、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルカプロラクタムなどのビニル化合物類や、その他にジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−エチルチオ−エチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどが使用できる。
また、上記記載のモノマーを用いて得られたマクロモノマーも使用できる。
カチオン重合でポリマー主鎖を形成する場合は、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、エチレングリコールビニルエーテル、ジ(エチレングリコール)ビニルエーテル、1,4−ブタンジオールビニルエーテル、2−クロロエチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、酢酸ビニル、2−ビニルオキシテトラヒドロピラン、ビニルベンゾエート、ビニルブチレートなどのビニルエーテル類、スチレン、p−クロロスチレン、p−メトキシスチレンなどのスチレン類、アリルアルコール、4−ヒドロキシ−1−ブテンなどの末端エチレン類を使用することができる。
本発明におけるシアノ基含有架橋性ポリマーの分子量(Mw)は、3000〜20万が好ましく、更に好ましくは4000〜10万である。
本発明におけるシアノ基含有架橋性ポリマーの具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。
なお、これらの具体例の重量平均分子量は、いずれも、3000〜100000の範囲である。
ここで、例えば、前記具体例の化合物2−2−11は、アクリル酸と2−シアノエチルアクリレートを、例えば、N−メチルピロリドンに溶解させ、重合開始剤として、例えば、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を用いてラジカル重合を行い、その後、グリシジルメタクリレートをベンジルトリエチルアンモニウムクロライドのような触媒を用い、ターシャリーブチルハイドロキノンのような重合禁止剤を添加した状態で付加反応することで合成することができる。
また、例えば、前記具体例の化合物2−2−19は、以下のモノマーと、p−シアノベンジルアクリレートを、N、N−ジメチルアクリルアミドのような溶媒に溶解させ、アゾイソ酪酸ジメチルのような重合開始剤を用いてラジカル重合を行い、その後、トリエチルアミンのような塩基を用いて脱塩酸を行うことで合成することができる。
なお、本発明においては、予め、分子内に金属イオンが導入された架橋性化合物を用い、ポリマー層を形成してもよい。なお、この架橋性化合物に導入される金属イオンとしては、銀イオン、銅(I)イオン、銅(II)イオン、パラジウム(II)イオン、パラジウム(IV)イオン、アルミニウムイオン、ニッケルイオン、鉄(II)イオン、鉄(III)イオン、ルテニウムイオン、ロジウムイオン、錫イオン等が挙げられ、中でも、容易に還元できるという観点から、銀イオン、パラジウムイオンが好ましい。
分子内に金属イオンが導入された架橋性化合物としては、アクリル酸銀、アクリル酸銅(I)、アクリル酸銅(II)、アクリル酸パラジウム(II)、3−アクリロイルオキシプロピオン酸銀などが挙げられる。
また、分子内に金属イオンが導入された架橋性化合物として、以下に示すポリマー〔例示化合物(M1)及び(M2)〕なども用いることができる。
本発明における架橋性化合物は、本工程で用いる反応性組成物中に、30質量%〜99質量%含まれることが好ましく、40質量%〜70質量%含まれることがより好ましい。
また、これらの架橋性化合物は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
[金属イオン]
(b2)ポリマー層形成工程では、前述の架橋性基を有する化合物に加え、金属イオンを含む反応性組成物を用いて、ポリマー層を形成することを要する。
ここで用いられる金属イオンとしては、銀イオン、銅(I)イオン、銅(II)イオン、パラジウム(II)イオン、パラジウム(IV)イオン、アルミニウムイオン、ニッケルイオン、鉄(II)イオン、鉄(III)イオン、ルテニウムイオン、ロジウムイオン、錫イオン等が挙げられ、中でも、容易に還元できるという観点から、銀イオン、パラジウムイオンが好ましい。
なお、金属イオンは、前述の架橋性化合物が金属イオン吸着基を有する場合、塩交換により、該化合物中に導入されてもよい。
本発明における金属イオンは、本工程で用いる反応性組成物中に、1質量%〜30質量%含まれることが好ましく、2質量%〜10質量%含まれることがより好ましい。
また、これらの金属イオンは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本工程において用いられる反応性組成物は、上記の成分以外に、必要に応じて、重合開始剤、増感剤、連鎖移動剤、重合禁止剤などを添加することができる。また、本工程で用いられる反応性組成物をエネルギー付与により重合させる場合、重合開始剤を用いず、該反応性組成物中に含まれる架橋性化合物の吸収波長に応じた光を照射することで重合を開始することができる。例えば、架橋性基としてアクリロイルオキシ基を有する架橋性化合物を用いる場合、254nmの光が好適に用いられる。
以下、ポリマー層を形成する際に用いられる反応性組成物に添加される各種成分について説明する。
[重合開始剤]
本発明に用いられる重合開始剤としては、所定のエネルギー、例えば、活性光線の照射、加熱、電子線の照射などにより、重合開始能を発現し得る公知の熱重合開始剤、光重合開始剤などを、目的に応じて、適宜選択して用いることができる。中でも、光重合を利用することが製造適性の観点から好適であり、このため、光重合開始剤を用いることが好ましい。つまり、本発明における反応性組成物は光重合開始剤を用いることで、光重合性の組成物であることが好ましい。
本発明における光重合開始剤としては、水素引き抜き型のラジカル重合開始剤、光開裂型のラジカル重合開始剤等を用いることもできる。
水素引き抜き型のラジカル重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーのケトン、ベンゾイルベンゾエート、ベンゾイン類、α−アシロキシムエステル、テトラメチルチウラムモノサルファイド、トリクロロメチルトリアジン及びチオキサントン等の公知のラジカル発生剤を使用できる。また、通常、光酸発生剤として用いられるスルホニウム塩やヨードニウム塩なども光照射によりラジカル発生剤として作用するため、本発明ではこれらを用いてもよい。
また、光開裂型のラジカル重合開始剤は、光により開裂する単結合を含む構造を有するものである。光により開裂する単結合としては、カルボニルのα開裂、β海裂反応、光フリー転移反応、フェナシルエステルの開裂反応、スルホンイミド開裂反応、スルホニルエステル開裂反応、N−ヒドロキシスルホニルエステル開裂反応、ベンジルイミド開裂反応、活性ハロゲン化合物の開裂反応、などを利用した開裂が可能な単結合が挙げられる。これらの反応により、光により開裂しうる単結合が切断される。この開裂しうる単結合としては、C−C結合、C−O結合、S−N結合、C−N結合、N−O結合及びC−Cl結合等が挙げられる。
このような光により開裂しうる単結合を有し、かつ、ラジカルを発生可能な重合開始剤としては、以下に挙げる基を含むものが挙げられる。
即ち、例えば、芳香族ケトン基、フェナシルエステル基、スルホンイミド基、スルホニルエステル基、N−ヒドロキシスルホニルエステル基、ベンジルイミド基、トリクロロメチル基、ベンジルクロライド基、オキシムエステル基などが挙げられる。
また、本発明においては、熱カチオン重合開始剤を用いることもできる。この熱カチオン重合開始剤としては、スルホニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩等のオニウム塩、シラノール・アルミニウム錯体等があり、例えば、旭電化工業(株)製CP−66、CP−77等従来公知のものも含め、熱カチオン重合開始作用を有するものであればどのようなものでも使用できる。スルホニウム塩系熱重合開始剤、例えば、旭電化工業(株)製CP−66、CP−77等が使用される。
また、上記熱カチオン重合による架橋形成反応における反応温度は、架橋が生成するように、適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。
本工程で用いる重合開始剤は、特に限定されず、付与されるエネルギーに応じて選択すればよく、後述する増感剤と組み合わせてもよい。
なお、本工程に用いる重合開始剤は、反応性組成物に用いられる架橋性化合物に含まれる重合性基に対応する重合開始能を発現し得るものを用いることが好ましい。
本発明における光重合開始剤は、本工程で用いる反応性組成物中に、0.01質量%〜20質量%含まれることが好ましく、0.1質量%〜10質量%含まれることがより好ましい。
また、これらの重合開始剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
[増感剤]
本発明に使用しうる増感剤としては、特に制限はなく、公知の増感剤の中から、付与されるエネルギー(特に、露光波長)に合わせて、適宜、選択することができる。
具体的には、例えば、公知の多核芳香族類(例えば、ピレン、ペリレン、トリフェニレン)、キサンテン類(例えば、フルオレセイン、エオシン、エリスロシン、ローダミンB、ローズベンガル)、シアニン類(例えば、インドカルボシアニン、チアカルボシアニン、オキサカルボシアニン)、メロシアニン類(例えば、メロシアニン、カルボメロシアニン)、チアジン類(例えば、チオニン、メチレンブルー、トルイジンブルー)、アクリジン類(例えば、アクリジンオレンジ、クロロフラビン、アクリフラビン)、アントラキノン類(例えば、アントラキノン)、スクアリウム類(例えば、スクアリウム)、アクリドン類(例えば、アクリドン、クロロアクリドン、N−メチルアクリドン、N−ブチルアクリドン、N−ブチル−クロロアクリドン等)、クマリン類(例えば、3−(2−ベンゾフロイル)−7−ジエチルアミノクマリン、3−(2−ベンゾフロイル)−7−(1−ピロリジニル)クマリン、3−ベンゾイル−7−ジエチルアミノクマリン、3−(2−メトキシベンゾイル)−7−ジエチルアミノクマリン、3−(4−ジメチルアミノベンゾイル)−7−ジエチルアミノクマリン、3,3'−カルボニルビス(5,7−ジ−n−プロポキシクマリン)、3,3’−カルボニルビス(7−ジエチルアミノクマリン)、3−ベンゾイル−7−メトキシクマリン、3−(2−フロイル)−7−ジエチルアミノクマリン、3−(4−ジエチルアミノシンナモイル)−7−ジエチルアミノクマリン、7−メトキシ−3−(3−ピリジルカルボニル)クマリン、3−ベンゾイル−5,7−ジプロポキシクマリンや、その他、特開平5−19475号、特開平7−271028号、特開2002−363206号、特開2002−363207号、特開2002−363208号、特開2002−363209号等の各公報に記載のクマリン化合物など)が挙げられる。
光重合開始剤と増感剤との組合せとしては、例えば、特開2001−305734号公報に記載の電子移動型開始系[(1)電子供与型開始剤及び増感色素、(2)電子受容型開始剤及び増感色素、(3)電子供与型開始剤、増感色素及び電子受容型開始剤(三元開始系)]などの組合せが挙げられる。
本工程で用いる反応性組成物中の増感剤の添加量は、重合開始剤に対して、10質量%〜500質量%の範囲であることが好ましく、50質量%〜200質量%の範囲であることがより好ましい。
また、これらの増感剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
[熱重合禁止剤]
本工程で用いる反応性組成物には、熱重合禁止剤を添加することもできる。熱重合禁止剤は、反応性組成物の熱的な重合や経時的な重合を防止するために添加するもので、これにより反応性組成物の調製時や、使用するまでの保存時の化学的な安定性を高めることができる。
熱重合禁止剤の例としては、p−メトキシフェノール、ハイドロキノン、ベンゾキノン、o−トルキノン、p−トルキノン、t−ブチルカテコール、ピロガロール、2−ヒドロキシベンゾフェノン、4−メトキシ2−ヒドロキシベンゾフェノン、塩化第一銅、フェノチアジン、フロラニル、クロラニル、ナフチルアミン、ピリジン、p−トルイジン、β−ナフトール、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ニトロベンゼン、ジニトロベンゼン、ピクリン酸、N−ニトロソフェニルヒドロキシルアミンのアルミニウム塩若しくはアンモニウム塩、メチレンブルー有機銅、サリチル酸メチル、アリールフォスファイト等が挙げられる。
熱重合禁止剤の好ましい添加量は、熱安定性、及び感度の観点から、反応性組成物の固形分に対して、0.001質量%〜10質量%、より好ましくは、0.01質量%〜3質量%である。
[溶剤]
上記の各成分を含有する反応性組成物は、支持体や中間層への接触を容易にするために液状組成物であることが好ましく、この液状組成物を調製するために、適当な溶剤を用いることが好ましい。
ここで用いられる溶剤としては、主成分である架橋性化合物を溶解或いは分散することが可能であれば特に制限はないが、水、水溶性溶剤などの水性溶剤が好ましく、これらの混合物であってもよい。
使用できる溶剤としては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコールモノメチルエーテルの如きアルコール系溶剤、酢酸の如き酸、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンの如きケトン系溶剤、ホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンの如きアミド系溶剤、アセトニトリル、プロピロニトリルの如きニトリル系溶剤、酢酸メチル、酢酸エチルの如きエステル系溶剤などが挙げられる。
この中でも、シアノ基含有架橋性ポリマーを用いた組成物とする場合には、アミド系、ケトン系、ニトリル系溶剤が好ましく、具体的には、アセトン、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、アセトニトリル、プロピオニトリル、N−メチルピロリドンが好ましい。
また、シアノ基含有架橋性ポリマーを含有する組成物を塗布する場合は、取り扱い易さから沸点が50℃〜150℃の溶剤が好ましい。なお、これらの溶剤は単一で使用しても良いし、混合して使用してもよい。
また、この液状組成物に対し、必要に応じて添加することのできる界面活性剤は、溶剤に溶解するものであればよく、そのような界面活性剤としては、例えば、n−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの如きアニオン性界面活性剤や、n−ドデシルトリメチルアンモニウムクロライドの如きカチオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル(市販品としては、例えば、エマルゲン910、花王(株)製など)、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(市販品としては、例えば、商品名「ツイーン20」など)、ポリオキシエチレンラウリルエーテルの如き非イオン性界面活性剤等が挙げられる。
(中間層に対する組成物の接触態様)
本工程において、少なくとも前述の架橋性化合物を含有する反応性組成物を、中間層に接触させる方法としては、任意の方法で行うことができるが、具体的には、液状の反応性組成物中に中間層が形成された支持体を浸漬する方法や、液状の反応性組成物を中間層上に塗布する方法が挙げられる。
また、取り扱い性や製造効率の観点からは、中間層上に液状の反応性組成物を塗布し、乾燥して、重合性層を形成する態様が好ましい。
重合性層を形成する場合、該重合性層の塗布量は、固形分換算で0.1g/m〜10g/mが好ましく、特に0.5g/m〜5g/mが好ましい。
(エネルギーの付与)
本工程においては、中間層中の重合性基と架橋性基を有する化合物とを反応させて、中間層表面に直接結合してなるポリマーを得るために、エネルギーの付与を行う。
ここで用いられるエネルギーの付与手段としては、例えば、活性光線の照射、加熱、電子線の照射などが挙げられる。中でも、画像様のエネルギーの付与を、容易に、且つ、精度よく行うために、エネルギーの付与手段としてパターン露光を用いることが好ましい。
−パターン露光−
パターン露光は、中間層中の重合性基と架橋性基を有する化合物とを反応させうる物であればよく、具体的には、360nm〜700nmの波長のレーザーを用いることが好ましい。
また、必要な露光量は重合性基を有するカップリング剤と、架橋性基を有する化合物と、光重合開始剤、増感色素によるが、25mJ/cm〜400mJ/cmが好ましい。
パターン露光としては、例えば、陰極線(CRT)を用いた走査露光を用いることができる。この露光に用いる陰極線管には、必要に応じてスペクトル領域に発光を示す各種発光体が用いられる。例えば、赤色発光体、緑色発光体、青色発光体のいずれか1種又は2種以上が混合されて用いられる。スペクトル領域は、上記の赤色、緑色及び青色に限定されず、黄色、橙色、紫色に発光する蛍光体も用いられる。
また、本工程においては、パターン露光は種々のレーザービームを用いて行うことができる。例えば、ガスレーザー、発光ダイオード、半導体レーザーなどのレーザー、半導体レーザー、又は半導体レーザーを励起光源に用いた固体レーザーと非線形光学結晶を組み合わせた第二高調波発光光源(SHG)、等の単色高密度光を用いた走査露光方式を好ましく用いることができる。更に、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、F2レーザー等も用いることができる。
本発明により形成される画像様のポリマー層の解像度は露光条件に左右される。つまり、ポリマー層を形成するためのパターン露光において、高精細のパターン露光を施すことにより、露光に応じた高精細パターンが形成される。高精細パターンの形成のための露光方法としては、光学系を用いた光ビーム走査露光、マスクを用いた露光などが挙げられ、所望のパターンの解像度に応じた露光方法をとればよい。
高精細パターン露光としては、具体的には、i線ステッパー、g線ステッパー、KrFステッパー、ArFステッパーのようなステッパー露光などが挙げられる。
以上説明した(b1)又は(b2)ポリマー層形成工程により、中間層上に、該中間層表面と直接結合してなるポリマーからなるポリマー層を画像様に形成することができる。
なお、(b2)ポリマー層形成工程を用いた場合には、金属イオンが含有したポリマー層が形成される。
〔(b3)及び(b4)ポリマー層形成工程〕
本発明においては、(b1)及び(b2)ポリマー層形成工程とは異なり、支持体上に直接、画像様のポリマー層を形成してもよい。
以下、(b3)及び(b4)ポリマー層形成工程について説明する。
本発明において、(b3)ポリマー層形成工程の場合には、重合性基を有するカップリング剤と架橋性基を有する化合物とを含む組成物を用い、これを支持体上に接触させた後、該組成物に画像様にエネルギーを付与し、支持体と重合性基を有するカップリング剤とを反応させると共に、重合性基を有するカップリング剤と架橋性基を有する化合物とを反応させて画像様のポリマー層を形成する。この際、必要に応じて、加熱などの処理を行うことで、支持体表面に直接結合してなる画像様のポリマー層を形成することができる。
また、(b4)ポリマー層形成工程の場合には、重合性基を有するカップリング剤、架橋性基を有する化合物、及び金属イオンを含む組成物を用い、これを支持体上に接触させた後、該組成物に画像様にエネルギーを付与し、支持体と重合性基を有するカップリング剤とを反応させると共に、重合性基を有するカップリング剤と架橋性基を有する化合物とを反応させて、画像様のポリマー層を形成する。この際、必要に応じて、加熱などの処理を行うことで、支持体表面に直接結合してなる画像様のポリマー層を形成することができる。
(b3)ポリマー層形成工程で用いられる、重合性基を有するカップリング剤は、前述の(a)工程で用いられた重合性基を有するカップリング剤と、また、架橋性基を有する化合物は、前述の(b1)及び(b2)工程で用いられた架橋性基を有する化合物と、同様のものである。
また、(b4)ポリマー層形成工程で用いられる、重合性基を有するカップリング剤は、前述の(a)工程で用いられた重合性基を有するカップリング剤と、また、架橋性基を有する化合物、並びに金属イオンは、前述の(b1)及び(b2)工程で用いられた架橋性基を有する化合物、並びに金属イオンと、同様のものであり、その好ましい例も同様である。
なお、本工程のように、重合性基を有するカップリング剤と架橋性基を有する化合物との両方を含む組成物の場合、重合性基を有するカップリング剤の濃度としては、反応性組成物中に、0.1質量%〜50質量%が好ましく、特に5質量%〜20質量%であることが好ましい。
また、重合性基を有するカップリング剤と架橋性基を有する化合物との両方を含む組成物の場合、架橋性基を有する化合物(架橋性化合物)は、反応性組成物中に、20質量%〜90質量%含まれることが好ましく、50質量%〜80質量%含まれることがより好ましい。
また、本工程で用いられる反応性組成物には、前述の(b1)及び(b2)工程で用いられた反応性組成物を構成する各種の任意成分(重合開始剤、増感剤、連鎖移動剤、重合禁止剤など)も添加することができる。また、これらの任意成分の好ましい添加量も、前述と同様である。
本工程で用いられる反応性組成物を支持体へと接触させる態様としては、任意の方法が用いられるが、具体的には、液状の反応性組成物中に支持体を浸漬する方法や、液状の反応性組成物を支持体上に塗布する方法、更には、支持体上に液状の反応性組成物を塗布し、乾燥して、重合性層を形成する方法が用いられる。なお、この重合性層の好ましい塗布量は、前述の(b1)及び(b2)工程において形成される重合性層と同様である。
なお、反応性組成物を用いて重合性層を形成する際に、重合性基を有するカップリング剤由来のカップリング基が支持体と結合してもよい。
本工程においては、支持体上に前述の反応性組成物を接触させた後にエネルギーが付与される。エネルギーの付与方法は、前述の(b1)及び(b2)工程において用いられるものと同様であり、好ましい態様も同様である。
以上説明した(b3)又は(b4)ポリマー層形成工程により、支持体上に、該支持体表面と直接結合してなるポリマーからなるポリマー層を画像様に形成することができる。
なお、(b4)ポリマー層形成工程を用いた場合には、金属イオンが含有したポリマー層が形成される。
なお、(b1)〜(b4)ポリマー層形成工程において、前述のように反応性組成物へのエネルギー付与を行った後には、支持体と重合性基を有するカップリング剤との結合を促進させるために、必要に応じて、加熱処理を行ってもよい。この加熱処理は、ポリマー層に対し、後述のような現像を行う前に行ってもよいし、現像後に行ってもよい。但し、画像様のポリマー層を形成する場合には、画像の精細化の観点から、現像後に行うことが好ましい。
加熱温度は、40℃〜150℃が好ましく、60℃〜80℃がより好ましい。
本発明において、以上のようにしてポリマー層が形成された支持体は、溶剤浸漬や溶剤洗浄などの処理が行われ、未反応の反応性組成物や支持体又は中間層に結合していないホモポリマー等を除去する(この処理は、現像処理とも呼ばれる)。
この処理には、具体的には、水や、アセトン、水酸化ナトリウム水溶液、重曹水溶液、塩酸、メチルエチルケトン、アセトン、エタノールが用いられる。なお、溶剤浸漬や溶剤洗浄などの処理後には、乾燥が行われることが好ましい。
なお、この処理時には、ベンコットなどの工業用ワイパーを併用してもよく、また、ホモポリマーの除去性の観点からは、超音波などの手段をとってもよい。
このような処理後は、未反応の反応性組成物や支持体又は中間層に結合していないホモポリマーが除去され、支持体又は中間層と強固に結合したポリマーのみが存在することになる。
形成されたポリマー層の膜厚は、200nm〜2000nmであることが好ましく、500nm〜1500nmが好ましく、600nm〜1000nmがより好ましい。ポリマー層の厚さがこの範囲であると、該ポリマー層中に金属粒子を多く含ませることができるため好ましい。
特に、本発明の薄層金属膜材料をフォトマスクに適用する場合、充分な遮光性を発現し得る金属粒子を含有させることができるため、ポリマー層の厚さが上記の範囲であることが好ましい。なお、ポリマー層の厚さが200nm未満であると、含有する金属粒子の量が不充分となるため、充分な遮光性が得られない場合がある。また、ポリマー層の厚さが2000nmを超えると作製したフォトマスクを用いて露光をする際に画像の解像度が低くなる場合がある。
本発明において、ポリマー層の厚さは、少なくとも架橋性化合物を含有する組成物を中間層上に接触させて、そこに付与されるエネルギー量(パターン露光の場合はその露光量)を制御することにより調整することができる。
ポリマー層の厚さは、AFM(NPX100M001、セイコーインスツルメンツ株式会社製)により、測定することができる。
〔(c1)〜(c4)金属粒子析出工程〕
本発明において、(c1)又は(c3)工程では、前述の(b1)又は(b3)工程で形成されたポリマー層に金属イオンを付与した後、該金属イオンを還元して金属粒子を析出させる。
また、(c2)又は(c4)工程では、前述の(b2)又は(b4)工程により既にポリマー層中に金属イオンが含有しているため、該金属イオンを還元して金属粒子を析出させる。
該薄層金属膜をフォトマスクとして使用する場合、遮光能の観点から析出した金属粒子は使用する露光波長の領域に吸収を有することが好ましく、特に365nm以上に吸収を有することが好ましい。
前記(c1)及び(c3)工程において金属イオンを付与させる方法としては、金属イオンを含有する溶液を、前述の(b1)及び(b3)工程で形成されたポリマー層上に塗布してもよいし、該溶液中に、ポリマー層が形成された支持体を浸漬させてもよい。
ここで用いられる金属イオンは、前述の(b2)工程で用いられる反応性組成物に用いられる金属イオンと同様のものが挙げられ、好ましい例も同様である。
また、金属イオンを含有する溶液中の金属イオンの濃度は、0.1質量%〜10質量%であることが好ましい。
なお、この溶液に用いられる溶剤としては、金属イオン源となる金属化合物を溶解できれば特に制限はないが、水、メタノール、エタノール、プロパノール、テトラヒドロフラン、ピリジン、アンモニア水等が好適に用いられる。
前記金属イオンを含有する溶液をポリマー層に接触させる時間としては、ポリマー層の組成、金属イオン濃度、用途等に応じて、適宜、決定すればよいが、通常、10秒〜10分の間であることが好ましい。
なお、この接触により、金属イオンは、ポリマー層が金属イオン吸着基を有するポリマーからなる場合、塩交換により、該ポリマー中に導入されてもよい。
上記のようにして、ポリマー層中に金属イオンが導入された後、このポリマー層中の金属イオンを還元することで、金属粒子が析出する。
金属イオンの還元には、還元剤が用いられる。この還元剤としては、ポリマー層中の金属イオンを還元するに充分な還元力があれば特に限定はされず、一般的な還元剤が用いられる。例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ヒドラジンなどの有機還元剤や、NaBH、LiAlH、ボランなどの金属、半金属還元剤を用いることができる。
また、金属イオンの還元方法としては、上記の還元剤を含む溶液に、ポリマー層が形成された支持体を浸漬する方法が簡便であり、好適に用いられる。還元剤の溶液に用いられる溶媒としては、用いる還元剤の反応性、危険性などを考慮して用いる必要があるが、水、メタノール、アセトン、トルエン、テトラヒドロフランなどの通常用いられる溶剤を用いることができる。
浸漬時間としては、ポリマー層中の金属イオン濃度や、溶液中の還元剤の含有量によって適宜決定されるが、通常、1秒〜600秒が好ましい。
本発明における(c1)〜(c4)工程は、それぞれ、前述の現像処理前に行ってもよいし、現像後に行ってもよいが、現像処理が容易であることから現像後に行うことが望ましい。
以上のようにして、金属粒子を含有する画像様のポリマー層を得ることができる。
本発明により得られた薄層金属膜材料(本発明の薄層金属膜材料)は、ポリマー層が形成された領域にのみ金属粒子が存在する。そのため、金属粒子を含有するポリマー層を遮光部としたフォトマスクをはじめ、電気配線基板、光反射材料、装飾材料、金属粒子転写用材料、カラーフィルターとして用いることができる。
本発明の薄層金属膜材料を適用したフォトマスクは、遮光性が高く耐久性に優れたものであり特に限定はされないが、例えば、LSI、LCD、PWB、PDP、パッケージ等おけるフォトマスクとして好適に用いられる。
以下、実施例、比較例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
〔合成例1:重合性基及び金属イオン吸着基を有するポリマーP1(前記例示化合物(1))の合成〕
ポリアクリル酸(平均分子量7,200)18gをDMAc(ジメチルアセトアミド)300gに溶解し、そこに、ハイドロキノン0.41gと2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート29.3gとジブチルチンジラウレート0.25gを添加し、65℃で4時間反応させた。その後、反応液を酢酸エチルに加えポリマーを沈殿させ、よく洗浄し、重合性基及び金属イオン吸着基を有するポリマーP1(前記例示化合物(1))を得た。得られたポリマーP1の酸価は10.50meq/gであった。
(合成例2:分子内に金属イオンが導入された重合性基を有するポリマーP2(前記例示化合物(M2))の合成)
ポリアクリル酸(平均分子量7,200)18gをDMAc(ジメチルアセトアミド)300gに溶解し、そこに、ハイドロキノン0.41gと2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート29.3gとジブチルチンジラウレート0.25gを添加し、65℃で4時間反応させた。ここで得られたポリマーの酸価は10.50meq/gであった。その後、1mol/lの水酸化ナトリウム水溶液でカルボキシル基を中和し、更に硝酸銀1mol/lを添加した後、この混合液をヘキサンに加えポリマーを沈殿させ、よく洗浄し、分子内に金属イオンが導入された重合性基を有するポリマーP2(前記例示化合物(M2))を得た。
[実施例1]
〔中間層形成工程〕
膜厚2mmのガラス基板を、アセトン、蒸留水で洗浄したのち、UVオゾンクリーナー(UV42、日本レーザー電子(株)製)を用いて5分間UVオゾン処理を行った。次に、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランをメチルエチルケトンに溶解して10.0質量%溶液を調製し、この溶液を上記のガラス基板上にスピンコートした。スピンコートは、まず、300rpmで5秒回転させ、次に1000rpmで20秒間回転させた。スピンコート後、100℃で1時間熱し、その表面をメチルエチルケトンで洗浄した。このようにして得られた中間層を有するガラス基板を基板A1とする。
〔ポリマー層形成工程〕
合成例1で得た重合性基及び金属イオン吸着基を有するポリマーP1:0.25g、イルガキュア(R)369:2.5mgをジメチルアセトアミド(DMAc)2.0g及びアセトニトリル1.0gの混合溶媒に溶かして、液状の反応性組成物を調製した。この液状の反応性組成物を基板A1の中間層表面にスピンコートした。スピンコーターは、まず300rpmで5秒間、その後1000rpmで20秒間回転させた。
その後、基板A1を80℃で5分間乾燥し、重合性層を得た。
(露光)
重合性層が形成された基板A1を、405nmの発信波長を有するレーザー露光機を用い、所定のパターンに従って120mJ/cmで露光した。露光後、重合性層表面をワイパー(ベンコット、小津産業社製)で軽くこすりながらアセトンで洗浄した後、窒素拭きつけを行った。
以上のようにして、中間層表面に直接結合したポリマーからなる画像様のポリマー層が形成されたガラス基板を得た。この画像様のポリマー層を有するガラス基板を基板B1とする。
得られた基板B1のパターンをAFM(ナノピクス1000,セイコーインスツルメンツ社製,AFMカンチレバー使用)で観察した。その結果、ガラス基板の表面に線幅10μm、空隙幅10μmが交互に存在するパターンが形成されていることが確認された。
また、画像様のポリマー層の膜厚は1000nmであった。
〔金属粒子析出工程〕
得られた基板B1を硝酸銀(和光純薬製)0.1%水溶液に5分間浸漬した後、ホルマリンに10分間浸漬した。その後、水50mLによりかけ洗い洗浄を行い、金属粒子を含有するポリマー層を備えた基板を得た。
これにより、実施例1の薄層金属膜材料を得た。
<評価>
得られた薄層金属膜材料について、ポリマー層の形成領域及び非形成領域の吸光度、並びに、ポリマー層(薄層金属膜)の鉛筆強度を測定することにより評価を行った。
得られた薄層金属膜材料のポリマー層(薄層金属膜)の365nmにおける吸光度を、下記測定方法により測定したところ3.5であった。また、400nmにおける吸光度を、下記測定方法により測定したところ3.4であった。
また、ポリマー層の非形成領域の365nmでの吸光度は0.2以下、400nmでの吸光度は0.1以下であった。
−吸光度の測定方法−
吸光度は、可視、近赤外分光光度計(UV−3600、島津)を用いて、得られた薄層金属膜材料の吸光度を測定した。365nmにおける吸光度が3.5以上であることが、実用上問題のない薄層金属膜材料(フォトマスク)の基準となる。
[実施例2]
〔ポリマー層形成工程〕
実施例1で用いた合成例1で用いた金属イオン吸着基を有するポリマーP1の代わりに、分子内に金属イオンが導入された重合性基を有するポリマーP2を用いた以外は、実施例1と同様な方法で画像様のポリマー層を有するガラス基板を得た。
この画像様のポリマー層を有するガラス基板を基板B2とする。
なお、画像様のポリマー層の膜厚は960nmであった。
〔金属粒子析出工程〕
得られた基板B2をホルマリンに10分間浸漬した。その後、水50mLによりかけ洗い洗浄を行い、金属粒子を含有するポリマー層を備えた基板を得た。
これにより、実施例2の薄層金属膜材料を得た。
<評価>
得られた薄層金属膜材料のポリマー層(薄層金属膜)の365nmにおける吸光度を、前記測定方法により測定したところ3.1であった。また、400nmにおける吸光度を、前記測定方法により測定したところ3.0であった。
また、ポリマー層の非形成領域の365nmでの吸光度は0.1以下、400nmでの吸光度は0.1以下であった。
[実施例3]
〔ポリマー層形成工程〕
膜厚2mmのガラス基板を、アセトン、蒸留水で洗浄したのち、UVオゾンクリーナー(UV42、日本レーザー電子(株)製)を用いて5分間UVオゾン処理を行った。
次に、合成例1で得た重合性基及び金属イオン吸着基を有するポリマーP1:0.25g、イルガキュア(R)369:2.5mg、及びアクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン0.05gを、ジメチルアセトアミド(DMAc)2.0g及びアセトニトリル1.0gの混合溶媒に溶かして、液状の反応性組成物を調製した。この液状の反応性組成物を、上記のようにオゾン処理されたガラス基板表面にスピンコートした。スピンコーターは、まず300rpmで5秒間、その後、1000rpmで20秒間回転させた。
その後、基板を80℃で5分間乾燥し、重合性層を得た。
(露光)
重合性層が形成された基板を実施例1と同様な方法で露光し、画像様のポリマー層を有するガラス基板をえた。この画像様のポリマー層を有するガラス基板を基板B3とする。
画像様のポリマー層の膜厚は800nmであった。
〔金属粒子析出工程〕
得られた基板B3を用い、実施例1と同様な方法により金属粒子を析出させ、金属粒子を含有するポリマー層を備えた基板を得た。
<評価>
得られた薄層金属膜材料のポリマー層(薄層金属膜)の365nmにおける吸光度を、前記測定方法により測定したところ2.7であった。また、400nmにおける吸光度を、前記測定方法により測定したところ2.6であった。
また、ポリマー層の非形成領域の365nmでの吸光度は0.1以下、400nmでの吸光度は0.1以下であった。
[比較例1]
実施例1において、中間層を有する基板A1を作製する際に用いたアクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランの代わりに、オクチルトリメトキシシランを用いた以外は、実施例1と同様の方法により、基板A2を作製した。
得られた基板A2を用いて、実施例1と同様にして、ポリマー層形成工程を行った。ここで、得られたポリマー層の膜厚をAFMで観察したところ、得られたポリマー層よりなる画像には欠陥が多く、また、ポリマー層の膜厚は、10nm以下であった。
続いて、実施例1と同様にして、金属粒子析出工程を行った。
以上の方法により得られた材料に対して、実施例1と同様にして、吸光度を測定した。結果を表1に示す。
[比較例2]
厚さ2mmのガラス基板を、アセトン、蒸留水で洗浄したのちUVオゾンクリーナー(UV42、日本レーザー電子社製)を用いて5分間UVオゾン処理を行った。次に、以下に示す重合開始部位と基板結合部位とを有する化合物を脱水トルエンに溶解して1.0質量%溶液を調製し、これを上記のガラス基板上にスピンコートした。スピンコートは、まず、300rpmで5秒回転させ、次に1000rpmで20秒間回転させた。スピンコート後、100℃で60秒間加熱し、表面をトルエン及びアセトンで洗浄した。スピンコーターは、まず300rpmで5秒間、その後1000rpmで20秒間回転させた。次に、ガラス基板を100℃で10分間乾燥し、表面をトルエン、アセトン、水で順に洗浄してエアーガンで乾燥した。このようにして得られた下記構造の化合物が結合したガラス基板を基板A3とする。
得られた基板A3を用いて、実施例1と同様にして、ポリマー層形成工程を行った。ここで、得られたポリマー層の膜厚をAFMで観察したところ、80nmであった。
続いて、実施例1と同様にして、金属粒子析出工程を行った。
以上の方法により得られた材料に対して、実施例1と同様にして、吸光度を測定した。結果を表1に示す。
表1から明らかなように、実施例にて得られたポリマー層(薄層金属膜)は、膜厚が大きく、吸光度が高いことがわかる。
このように実施例では、比較例と比べると、同じエネルギー量の付与であっても、形成されたポリマー層の膜厚が著しく大きいことが分かる。これにより、本発明のように、重合性基を有するカップリング剤と、架橋性基を有する化合物と、を併用した場合には反応に対する感度が高く、低エネルギーであっても、膜厚の大きなポリマー層が形成できることが分かる。その結果、高密度に金属粒子が存在する金属膜を得ることができ、優れた吸光度を得ることができる。

Claims (19)

  1. 支持体と、
    該支持体上に重合性基を有するカップリング剤を用いて形成された中間層と、
    該中間層に対し、架橋性基を有する化合物を含む組成物を接触させた後、該組成物に画像様にエネルギーを付与して生成した、該中間層表面に直接結合してなるポリマーからなる画像様のポリマー層と、
    該画像様のポリマー層中に含有される金属粒子と、
    を有することを特徴とする薄層金属膜材料。
  2. 支持体と、
    該支持体上に、重合性基を有するカップリング剤と架橋性基を有する化合物とを含む組成物を接触させた後、該組成物に画像様にエネルギーを付与して生成した、前記支持体表面に直接結合してなるポリマーからなる画像様のポリマー層と、
    該画像様のポリマー層中に含有される金属粒子と、
    を有することを特徴とする薄層金属膜材料。
  3. 前記架橋性基を有する化合物を含む組成物が、光開裂型ラジカル重合開始剤を更に含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の薄層金属膜材料。
  4. 前記重合性基を有するカップリング剤中の重合性基と、前記架橋性基を有する化合物中の架橋性基が同じ官能基であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の薄層金属膜材料。
  5. 前記重合性基を有するカップリング剤が、アクリロイル基、又はメタクリロイル基を有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の薄層金属膜材料。
  6. 前記架橋性基を有する化合物が、アクリロイル基、又はメタクリロイル基を有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の薄層金属膜材料。
  7. 前記架橋性基を有する化合物が、ビニル基、又はエポキシ基を有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の薄層金属膜材料。
  8. 前記金属粒子が365nm以上の波長領域に吸収を有することを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の薄層金属膜材料。
  9. 前記ポリマー層の膜厚が200nm以上2000nm以下の範囲であることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の薄層金属膜材料。
  10. 支持体上に、重合性基を有するカップリング剤を用いて中間層を形成する工程と、
    該中間層上に架橋性基を有する化合物を含む組成物を接触させた後、該組成物に画像様にエネルギーを付与し、当該中間層表面に直接結合してなるポリマーを生成させて画像様のポリマー層を形成する工程と、
    該ポリマー層に金属イオンを付与した後、該金属イオンを還元して金属粒子を析出させる工程と、
    を有することを特徴とする薄層金属膜材料の製造方法。
  11. 支持体上に、重合性基を有するカップリング剤を用いて中間層を形成する工程と、
    該中間層上に架橋性基を有する化合物、及び金属イオンを含む組成物を接触させた後、該組成物に画像様にエネルギーを付与し、当該中間層表面に直接結合してなるポリマーを生成させて画像様のポリマー層を形成する工程と、
    該ポリマー層中に含有される金属イオンを還元して金属粒子を析出させる工程と、
    を有することを特徴とする薄層金属膜材料の製造方法。
  12. 支持体上に、重合性基を有するカップリング剤と架橋性基を有する化合物とを含む組成物を接触させた後、該組成物上に画像様にエネルギーを付与し、前記支持体表面に直接結合してなるポリマーを生成させて画像様のポリマー層を形成する工程と、
    該ポリマー層に金属イオンを付与した後、該金属イオンを還元して金属粒子を析出させる工程と、
    を有することを特徴とする薄層金属膜材料の製造方法。
  13. 支持体上に、重合性基を有するカップリング剤、架橋性基を有する化合物、及び金属イオンを含む組成物を接触させた後、該組成物上に画像様にエネルギーを付与し、前記支持体表面に直接結合してなるポリマーを生成させて画像様のポリマー層を形成する工程と、
    該ポリマー層中に含有される金属イオンを還元して金属粒子を析出させる工程と、
    を有することを特徴とする薄層金属膜材料の製造方法。
  14. 前記架橋性基を有する化合物を含む組成物が、光開裂型ラジカル重合開始剤を更に含むことを特徴とする請求項11〜請求項13のいずれか1項に記載の薄層金属膜材料の製造方法。
  15. 前記重合性基を有するカップリング剤中の重合性基と、前記架橋性基を有する化合物中の架橋性基が同じ官能基であることを特徴とする請求項11〜請求項14のいずれか1項に記載の薄層金属膜材料の製造方法。
  16. 前記重合性基を有するカップリング剤が、アクリロイル基、又はメタクリロイル基を有することを特徴とする請求項11〜請求項15のいずれか1項に記載の薄層金属膜材料の製造方法。
  17. 前記架橋性基を有する化合物が、アクリロイル基、又はメタクリロイル基を有することを特徴とする請求項11〜請求項15のいずれか1項に記載の薄層金属膜材料の製造方法。
  18. 前記架橋性基を有する化合物が、ビニル基、又はエポキシ基を有することを特徴とする請求項11〜請求項15のいずれか1項に記載の薄層金属膜材料の製造方法。
  19. 前記金属粒子が365nm以上の波長領域に吸収を有することを特徴とする請求項10〜請求項18のいずれか1項に記載の薄層金属膜材料の製造方法。
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