JP2010532429A - 基材のパターニング方法 - Google Patents

Abstract

イオン化可能置換基を有する有機組成物を所定のパターンで基材上に適用する工程、およびイオン化可能置換基とイオン性種との間のイオン交換を行う工程を含む基材のパターニング方法。

Description

本出願は、２００７年７月２日に出願された米国仮特許出願番号第６０／９４７、５２７号明細書の利益を主張し、その内容を全て本明細書中に取り込む。

本開示は、基材上へのパターン、さらに特に、金属化パターンの調製に間する。

マイクロスケール形状の形成は、これまで、製造プロセスの進歩のために変わってきた目標である。物品の導電特性は全く異なっておらず、そしてまた、導電性トレースを提供する小スケールのパターニングを必要とすることができる。無電解析出法は、マイクロスケール形状の製造に使用されるめっき法である。無電解析出法の薬品および加工は、かなり長い間確立されており、そして一般的に市販されている。

イオン化可能置換基を有する有機組成物を所定のパターンで基材上に適用する工程、およびイオン化可能置換基とイオン性種との間でイオン交換を行う工程を含む、基材のパターニング方法が開示される。

ジアクリル酸亜鉛を含む有機組成物を所定のパターンで基材上に適用する工程、ＵＶ放射を用いて有機組成物を重合させる工程、少なくとも５５℃の脱イオン水を用いて重合した有機組成物をすすぐ工程、重合した有機組成物と、銀塩を含む浴との間でイオン交換を行う工程、イオン交換された重合した有機組成物を脱イオン水中ですすぐ工程、およびイオン交換された重合した有機組成物に無電解銅メッキを行う工程を含む、基材上への金属パターンの形成方法が開示される。

イオン化可能置換基を有する有機組成物を所定のパターンで基材上に適用する工程、パターン化された基材をすすぐ工程；イオン化可能置換基とイオン性種との間でイオン交換を行う工程；イオン交換された基材をすすぐ工程；イオン交換された基材上で無電解析出法を行う工程；および基材をすすぐ工程を含む、基材をパターニングする方法が開示される。

基材に放射線硬化性組成物を適用する工程；有機組成物の少なくとも一部分を硬化させる工程；硬化しなかった部分を除いて、硬化した有機組成物のパターンを形成させる工程、およびイオン交換を行って、イオン化可能置換基をイオン性種で置換させる工程を含む、基材をパターニングする方法が開示される。

基材、パターン化された有機組成物、およびパターン化された金属性被膜を含む、物品であって、このパターン化された有機組成物が全体形状を形成するパターン化された金属性被膜を用いて覆われ、そしてこの全体形状は、幅で少なくとも約１μｍおよび高さで少なくとも２０ｎｍである幅を有する。この金属性被膜が、少なくとも約１Åの厚さを有する、物品が開示される。

図１は、本明細書中に開示された例示的な方法を具体的に示す。 図２は、本明細書中に開示された例示的な方法を具体的に示す。 図３は、本明細書中に開示された例示的な方法を具体的に示す。 図４は、本明細書中に開示された方法が基材の上で行われた後の基材を具体的に示す。 図５は、本明細書中に開示された例示的な方法を具体的に示す。 図６ａは、例１に記載された例示的な方法の一部を具体的に示す。 図６ｂは、例１に記載された例示的な方法の一部を具体的に示す。 図７ａは、例２に記載された例示的な方法の一部を具体的に示す。 図７ｂは、例２に記載された例示的な方法の一部を具体的に示す。 図８は、例３に記載された例示的な方法の一部を具体的に示す。 図９ａは、例４に記載された例示的な方法の一部を具体的に示す。 図９ｂは、例４に記載された例示的な方法の一部を具体的に示す。 図９ｃは、例４に記載された例示的な方法の一部を具体的に示す。 図９ｄは、例４に記載された例示的な方法の一部を具体的に示す。 図１０ａは、例５に記載された例示的な方法の一部を具体的に示す。 図１０ｂは、例５に記載された例示的な方法の一部を具体的に示す。

当然のことながら、本明細書中で挙げたものを超えた態様が、本開示の範囲または精神を離れることなく考えられ、そして行うことができる。したがって、以下の詳細な記載は、限定的な意味で取られない。

本明細書中で使用されるすべての科学的および技術的用語は、ほかに特定しない限り、一般的に業界で使用される意味を有する。本明細書中で与えられる定義は、本明細書中でしばしば使用される、ある用語の理解を促進するために提供され、そして本開示の範囲を制限することを意図しない。

特に断らなければ、本明細書および請求項で使用される、形状のサイズ、量、および物理的特性を表わす全ての数は、すべての場合で「約」によって修飾されていると解される。従って、そうでないと示さない限り、先の明細書および付属の請求項に記述されている数値パラメーターは、本明細書中に開示された教示を利用することによって、当業者によって得ようとされる所望の特性によって変化できる近似である。

終点による数値範囲の詳述は、範囲（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、および５を含む。）内に含まれる全ての数およびその範囲内の任意の範囲を含む。

本明細書および付属の請求項において使用されるように、単数形「一つ」、「一つの」、および「この」、「それ」、「前記」は、そうでないと明らかに内容を示さない限り、複数の指示物を含む態様を包含する。本明細書および付属の請求項において使用されるように、「または」用語は、その内容がそうでないと明らかに示さない限り、「および／または」を含むその意味で一般的に用いられる。

本明細書中に開示されているのは、基材のパターニング方法である。基材のパターニングは、一般的に、表面上の一定の厚さを有さない被覆をいう。一態様では、基材のパターニングは、一般的に、より薄い領域とより厚い領域のパターンということができる。一態様では、基材のパターニングは、一般的に、材料を用いた、基材の選択された領域のみの被覆をいう。この選択された領域は、基材上での規則正しいもしくは繰り返しの幾何学的配置、基材上でのランダムな配置、またはランダムでも繰り返しでもないが対称の形もしくは繰り返す形を含むか、またはこれらがない特定のデザインのいずれかである配置を示すことができる。パターン化された基材は、基材表面のある領域上のみに材料を有することができ、またはパターン化された基材は、基材の両面の１つ以上の領域に存在できるが、パターン化された基材は、基材表面の全ての領域上に材料を有さない。

本明細書中に開示された方法で使用される基材または本明細書中に開示された物品の一部は、任意の好適な材料から調製されていることができる。本明細書中に開示された方法において使用される基材は、柔軟であるか、または剛体であることができる。いくつかの態様において、基材は、金属でできていることができる。基材中に含まれることのできる金属材料の例は、インジウム、および鉛を含むがこれらに限られない。

基材はまた、１種のポリマー材料または１種より多いのポリマー材料から調製できる。基材中に含まれることのできるポリマー材料の例は、熱可塑性ポリマーを含むがこれらに限られない。熱可塑性ポリマーの例は、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、およびポリエステルを含むがこれらに限られない。熱可塑性ポリマーのさらなる例は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ビスフェノール Ａのポリカーボネート、ポリビニルクロライド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、およびポリビニリデンフルオライドを含む。

基材はまた、ガラス材料、ガラスセラミック、セラミック、半導体、またはそれらの組み合わせから調製できる。有用なガラスの例は、シリケート、ゲルマネート（ｇｅｒｍａｎａｔｅｓ）、ホスフェート、およびカルコゲニドを含むがこれらに限られない。結晶化微細構造を含むガラスセラミックはまた、基材材料として有用であることができる。ガラスセラミックは、高い強度および強靱性と共に、ガラス形成能の容易さを提供する。基材はまた、セラミックを含むことができる。有用なセラミックの例は、酸化物、窒化物、ホウ化物、および炭化物を含む。基材はまた、半導体を含むことができる。有用な半導体の例は、第ＩＶ族元素、第ＩＩ属元素と第ＶＩ属元素の二成分化合物、第ＩＩＩ属元素と第Ｖ属元素の二成分化合物、およびそれらの種々の合金を含むがこれらに限られない。基材はまた上記のものを含むがこれらに限られない１超のクラスの材料から調製できる。例えば、基材は、ガラスまたはセラミック材料の被膜を有する半導体結晶を含むことができる。

利用される特別なタイプの基材は、利用されるであろうパターニング方法、製造される物品の最終用途、またはそれらの組み合わせを含むがこれらに限られない少なくとも部分的に多くの因子に基づいて選択できる。

図１は、イオン化可能置換基を有する有機組成物を所定のパターンで基材上に適用する工程１００、およびイオン化可能置換基とイオン性種との間でイオン交換を行う次の工程１０５を含む基材のパターニングの例示的な方法を具体的に示す。

イオン化可能置換基を有する有機組成物を所定のパターンで基材上に適用する工程１００は、所定のパターンで基材上に組成物を適用する当業者に公知の任意の技術の使用を伴うことができる。本明細書中において、イオン化可能置換基を有する有機組成物を所定のパターンで基材上に適用する工程はまた、所定のパターンで組成物を基材上に適用する工程をいう。本明細書を読んだ当業者は、この工程で利用できる種々の技術を知っているであろう。

基材上にパターンを作る例示的な技術は、ダイコーティング、スタンピング、マイクロ複製、（インクジェット印刷等の）ジェット印刷、スクライビング、スクリーン印刷、接着、フレキソ印刷、エンボス加工、熱転写、レーザー誘起サーマルイメージング（ＬＩＴＩ）、フォトリソグラフィー、フォトパターニング、および成形を含むがこれらに限られない。ある態様では、所定のパターンで組成物を基材上に適用する工程は、スタンピング、インクジェット印刷、マイクロフレキソ印刷、マイクロ複製、レーザー誘起サーマルイメージング、および成形を含む。

１つの例では、所定のパターンで組成物を基材上に適用する工程は、基材上で行われるあらゆる差し引き工程を含まない。例えば、例示的な態様では、所定のパターンで組成物を適用する工程は、層の一部を除去するために、エッチング、または全層の適用の次に、全層のパターニングを含まない。

ある例では、所定のパターンで組成物を基材上に適用する工程１００は、１より多い工程を含む。基材上に組成物のパターンを作るための多段階工程の例が、図２に具体的に説明されている。この例示的な多段階工程における第一工程は、パターンのない基材に放射線硬化性組成物を適用する工程１０１、有機組成物の少なくとも一部分を硬化させる工程１０２、そして次に硬化しなかった部分を除いて、硬化した有機組成物のパターンを形成させる工程１０３を含む。所定のパターンで組成物を適用する工程のそうした方法は、紫外（ＵＶ）放射の適用により硬化する有機組成物を用いて、有利に利用できる。

そうした態様では、放射線硬化性有機組成物を適用する工程１０１は、スピンコーティング、ナイフコーティング、バーコーティング、グラビアコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティングまたはダイコーティング等のコーティング方法を含むがこれらに限られない当業者に公知の任意の方法によって達成できる。有機組成物の少なくとも一部分を硬化させる工程１０２は、一部の有機組成物のみが硬化できるであろう放射線遮断材料を使用して達成できる。これらの範囲から放射線遮断材料を除くか、または有機組成物を硬化できるように放射線遮断材料に影響を与えることによってこの部分のみを硬化させることができる。一態様では、有機組成物の少なくとも一部分を硬化させる工程は、パターンが最終的に存在するであろう範囲にない放射線遮断材料を利用することによって達成できる。硬化しなかった部分を除いて、硬化した有機組成物のパターンを形成させる工程１０３は、適当な溶媒中で基材をすすぐ工程によって達成できる。硬化される有機組成物の一部は、架橋され、そしてそれによって溶媒に不溶性になるであろうが、一方、硬化されない有機組成物の一部は、架橋されず、したがって溶媒に可溶性であろう。

上記に記載したもの等の技術を使用して所定のパターンで組成物を基材上に適用する工程は、本明細書を読んだ当業者に公知であるので、達成できるであろう。

上に記載したように、本明細書中に開示された方法中の第一工程は、有機組成物を所定のパターンで基材上に適用する工程を含む。一態様では、本明細書中において利用される有機組成物は、放射線硬化性有機組成物である。放射線硬化性有機組成物は、熱放射、ＵＶ放射、および電子ビーム（ｅ−ｂｅａｍ）放射を含む任意の種類の放射線により硬化または架橋するものを含む。例示的な放射線硬化性有機組成物は、ＵＶ放射で硬化する有機組成物を含むことができる。ある例では、本明細書中において利用できる有機組成物は、放射線硬化性である必要はない。

本明細書中において一般的に利用できる有機組成物は、イオン化可能置換基を含む少なくとも１種のポリマー前駆体を含む。有機組成物が放射線硬化性有機組成物である場合、この組成物は、一般的にイオン化可能置換基を含む少なくとも１種のポリマー前駆体および少なくとも１種の光開始剤を含む。本明細書中で利用できる組成物はまた、イオン化可能置換基を含まない１種または２種以上のポリマー前駆体を含むことができる。本明細書中において利用されるいくつかの有機組成物は、イオン化可能置換基を含む少なくとも１種のポリマー前駆体、およびイオン化可能置換基を含まない少なくとも１種のポリマー前駆体を一般的に含む。本明細書中において一般的に利用されるいくつかの放射線硬化性有機組成物は、イオン化可能置換基を含む少なくとも１種のポリマー前駆体、イオン化可能置換基を含まない少なくとも１種のポリマー前駆体、および少なくとも１種の光開始剤を含む。

本明細書中で利用できる有機組成物はまた、イオン化可能置換基を含む１種より多くのポリマー前駆体を含むことができる。イオン化可能置換基を含む１種より多いポリマー前駆体を有する組成物では、少なくとも２種のポリマー前駆体は、異なるポリマー前駆体部分、異なるイオン化可能置換基、または異なるポリマー前駆体部分および異なるイオン化可能置換基を含むことができる。有機組成物が放射線硬化性有機組成物である態様では、ポリマー前駆体は、放射線硬化性有機組成物中に含まれた場合に放射線の適用によって硬化できる任意の種類のポリマー前駆体を含むことができる。放射線の適用によって硬化できるポリマー前駆体は、放射線の適用によって部分的に硬化できるものを含む。放射線硬化性であることが必要ない有機組成物は、基材およびパターン化された有機組成物が曝される次の処理工程において、分解されないポリマー前駆体を含むことができる。

放射線硬化性有機組成物において使用可能である例示的なポリマー前駆体（イオン化可能置換基を含むことができるもの、およびイオン化可能置換基を含まないもの）は、ＵＶ硬化性組成物を含むがこれに限られない。ある態様では、放射線硬化性有機組成物は、アクリレート、メタクリレート、エポキシ、オレフィンおよびそれらの組み合わせ等の材料を含むことができる。一態様では、アクリレートポリマー前駆体は、放射線硬化性有機組成物中で利用される。

必ずしも放射線硬化性でない有機組成物において使用可能である例示的なポリマー前駆体（イオン化可能置換基を含むことができるもの、およびイオン化可能置換基を含まないもの）は、ＵＶ硬化性組成物を含むがこれに限られない。ある態様では、放射線硬化性有機組成物は、アクリレート、メタクリレート、エポキシ、オレフィンおよびそれらの組み合わせ等の材料を含むことができる。

ポリマー前駆体は、モノマー、オリゴマー、またはモノマーとオリゴマーとの両方の組み合わせを含むことができる。少なくとも１種のモノマーおよび少なくとも１種のオリゴマーは、本明細書中で利用できる有機組成物中で利用できる。１つの例では、オリゴマーが有機組成物中に含まれる場合、モノマーは、オリゴマーの溶解度を高めるために利用できる。少なくとも１種のモノマーおよび少なくとも１種のオリゴマーを含む組成物において、この組成物は、組成物の重合を開始させるために固化できる。

本明細書中において利用される有機組成物中の少なくとも１種のポリマー前駆体は、少なくとも１種のイオン化可能置換基を含む。イオン化可能置換基は、イオン交換工程に参加できる化合物の一部分である。イオン交換工程に酸化できる化合物の一部分は、一般的にカチオンまたはアニオン、またはカチオン性またはアニオン性となることができる部分を含む。カチオンの例は、Ｈ^＋、Ｚｎ^＋２を含むがこれらに限られない。イオン化可能置換基の例は、カルボン酸、ホスホン酸、およびアクリル酸を含むがこれらに限られない。本明細書中において利用されるように、カルボン酸のイオン化可能置換基は、−ＣＯＯＨ基、−ＣＯＯＺｎＯＯＣ−基、−ＣＯＯＭＯＯＣ−基（式中、Ｍは、正の２電荷を有する金属イオンをいう。）を含む。−ＣＯＯＺｎＯＯＣ−基を含むポリマー前駆体において、このＺｎは、＋２の電荷を有し、そしてイオン交換工程に参加できる。

一般的に、イオン化可能置換基は、無電解析出法用触媒として機能できない材料を含まないか、または無電解析出法用触媒として機能できない材料でない。無電解析出法用の触媒として機能できる多くの材料は、比較的高価である。本明細書中に開示された方法は、最終の材料が無電解析出法の工程により堆積されるであろう基材に比較的高価な無電解析出法の触媒が付着するだけであるので、処理コストにおける利点を提供する。触媒を含む組成物で表面の全部を被覆し、次にその大部分を除去して触媒を廃棄する工程と比較した場合、これは経済的に好都合である。

有機組成物において利用できるイオン化可能置換基を含む特別なポリマー前駆体の例は、ＣＮ２４０４の商標名の下でＳａｒｔｏｍｅｒ Ｉｎｃ．（Ｅｘｔｏｎ ＰＡ）から市販されているジアクリル酸亜鉛等の金属アクリル酸塩オリゴマーを含むがこれらに限られない。Ｓａｒｔｏｍｅｒ（Ｅｘｔｏｎ ＰＡ）から入手可能である金属アクリル酸塩オリゴマーＣＮ２４００をまた利用できる。

放射線硬化性有機組成物において利用できるイオン化可能置換基を含まない特別なポリマー前駆体の例は、層分離しない任意のモノマーまたはオリゴマーを含むがこれらに限られない。イオン化可能置換基を含まない例示的なポリマー前駆体は、ウレタンアクリレート、超分岐オリゴマー、ポリエステルアクリレートオリゴマーを含むがこれらに限られない。ある態様は、ポリエステルとウレタンとの組み合わせを含む。利用できる他の特異的ポリマー前駆体は、ＳＲ４４４としてＳａｒｔｏｍｅｒ、Ｉｎｃ．（Ｅｘｔｏｎ ＰＡ）から商業的に入手可能であるペンタエリスリトールトリアクリレート、ＳＲ２３８としてＳａｒｔｏｍｅｒ、Ｉｎｃ．（Ｅｘｔｏｎ ＰＡ）から市販されている１、６ヘキサンジオールジアクリレート、およびＣｏｇｎｉｓ（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ、ＯＨ）から入手可能であるウレタンアクリレートオリゴマーを含むがこれらに限られない。これら２種の例示的な前駆体は、金属性アクリレートの溶解度を高めるために、ＣＮ２４０４および／またはＣＮ２４００が利用される組成物中で有利に利用される。

一般的に、ポリマー前駆体（単数種または複数種）は、パターン化されている基材に少なくとも部分的に基づいて選択できる。最終的に特別な基材に所望の付着力を有する有機組成物を生成するポリマー前駆体は、望ましい特性を有する最終物品を提供する上で好都合であることができる。ポリマー前駆体はまた、物品が使用される最終用途に少なくとも部分的に基づいて選択でき、そうした状況では、このポリマー前駆体は、最終物品における所望の特徴に少なくとも部分的に基づいて選択できる。

本明細書中に開示された方法において利用できる有機組成物は、固体または液体であることができる。有機組成物の形態は、組成物を作るために使用される材料、基材上に組成物をパターニングするために使用されるであろう特別な技術、他の処理工程、さらなる任意選択的処理工程、またはいくつかのそれらの組み合わせに少なくとも部分的に基づいて決定できる。有機組成物が液体である、ある例では、有機組成物を基材に接着させるために、液体有機組成物は固化できる。ある例では、液体有機組成物は、溶媒を蒸発させることによって固化できる。

イオン化可能置換基を有するポリマー前駆体の量は、利用される化合物の分子量、および利用される化合物の官能性に少なくとも部分的に依存する。本明細書中で利用できる有機組成物は、１００ｗｔ％のイオン化可能置換基を有するポリマー前駆体を有することができる。本明細書中で利用できる有機組成物は、一般的に３０ｗｔ％以下のイオン化可能置換基を有するポリマー前駆体を有する。本明細書中で利用できる有機組成物はまた、一般的に２０ｗｔ％以下のイオン化可能置換基を有するポリマー前駆体を有することができる。

イオン化可能置換基を有さないポリマー前駆体をまた含む有機組成物は、一般的にイオン化可能置換基を有するポリマー前駆体より、イオン化可能でない置換基を有するポリマー前駆体を、（重量で）多く有することができる。イオン化可能置換基を有するポリマー前駆体およびイオン化可能置換基を有さないポリマー前駆体を含む有機組成物は、一般的に、イオン化可能置換基を有さないポリマー前駆体を、イオン化可能置換基を有するポリマー前駆体の（重量で）少なくとも２倍有することができる。イオン化可能置換基を有するポリマー前駆体およびイオン化可能置換基を有さないポリマー前駆体を含む有機組成物は、一般的に、イオン化可能置換基を有さないポリマー前駆体を、イオン化可能置換基を有するポリマー前駆体の（重量で）約４倍有することができる。

放射線硬化性有機組成物である有機組成物はまた、少なくとも１種の光開始剤を含む。光開始剤は、光の吸収下で、光反応を受けて、反応性種を生成する化合物である。これらの種は、放射線硬化性有機組成物中の重合可能な成分の重合を開始できる。当業者に一般的に使用される光開始剤は、本明細書中に開示された方法において利用される放射線硬化性有機組成物において使用できる。本明細書中で使用できる光開始剤の例は、ＤＡＲＡＣＵＲ １１７３、ＤＡＲＯＣＵＲ ４２６５、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ６５１、ＩＲＧＡＣＵＲＥ １８００、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ３６９、ＩＲＧＡＣＵＲＥ １７００、およびＩＲＧＡＣＵＲＥ ９０７、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９の商品名でＣｉｂａ Ｇｅｉｇｙから商業的に入手可能なもの；ＢＡＳＦ（Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ、ＮＣ）から入手可能である２、４、６−トリメチルベンゾイ（ｂｅｎｚｏｙ）ジフェニルホスフィンオキサイドであるＬＵＣＩＲＩＮ ＴＰＯを含むホスフィンオキサイド誘導体；およびＳａｒｔｏｍｅｒ（Ｅｘｔｏｎ ＰＡ）から入手可能であるＥｓａｃｕｒｅ Ｏｎｅ ７５等のＥｓａｃｕｒｅ製品ラインで市販されているものを含むがこれらに限られない。１種より多い光開始剤をまた、放射線硬化性有機組成物において使用できる。

放射線硬化性有機組成物は、一般的に約０．１〜１０重量％の濃度で少なくとも１種の光開始剤を含む。放射線硬化性有機組成物はまた、一般的に約０．１〜５重量％の濃度で少なくとも１種の光開始剤を含むことができる。

本明細書中に記載された有機組成物はまた、当業者に認識されるであろうように、そうした組成物において有用であることができる１種または２種以上の他の有用な成分を含むことができる。そうした添加物の例は、界面活性剤、顔料、フィラー、重合阻害剤、酸化防止剤、および帯電防止剤を含むがこれらに限られない。そうした成分は、含まれる場合、効果的であるとして知られる量で含まれることができる。

本明細書中に記載された有機組成物はまた、１種または２種以上の溶媒を含むことができる。特別な溶媒およびそれらの量は、特別なタイプの適用技術、組成物が適用される基材、およびそれらの組み合わせに、少なくとも部分的に依存することができる。用いられる特別なパターニング技術に基づいた溶媒の量、および有機組成物の所望の特徴は、本明細書を読んだ当業者に公知であろう。

有機組成物がインクジェット印刷を使用して基材に適用される場合、高沸点溶媒を有利に利用できる。高沸点溶媒、例えば、ＤＧＭＥＡ（ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート）は、有機組成物中で利用できる。有機組成物がスタンピング技術を使用して基材に適用される場合、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、イソプロパノール、またはそれらの組み合わせを有利に利用できる。１種または２種以上の溶媒の混合物を利用することがまた好都合であることができる。例えば、トルエンとイソプロパノールとの混合物は、トルエンの乾燥特徴およびイソプロパノールによる静電荷を消失させる能力に基づいて良好な被膜性能を提供できる。他の適用技術はまた、特別な溶媒、または利用される場合好都合な特性を提供できるタイプの溶媒を用いることができる。当業者は、この技術、およびこれらの技術を用いて好都合な結果を提供できるであろうタイプの溶媒を知っているであろう。

（もし溶媒が利用される場合）有機組成物中で利用される溶媒（単数種または複数種）の量は、利用される適用技術のタイプ、組成物が適用される基材、またはそれらのいくつかの組み合わせに少なくとも部分的に基づくことができる。

有機組成物の粘度が重要であるある例では、ジアクリレート等のポリマー前駆体は、有機組成物の粘度を低下させるために有利に使用できる。ジアクリレート等のポリマー前駆体はまた、無電解析出法後のパターン化された組成物、および／または最終のパターン化された構造の収縮を制御するために、有機組成物中において有利に利用できる。同様に、表面を官能化されたシリカの使用は、無電解析出法後のパターン化された組成物、および／または最終のパターン化された構造の収縮を低下させるために、有機組成物に加えることができる。より長鎖のアクリレートを含む有機組成物はまた、例えば、パターン化された組成物、および／または無電解析出法後の最終のパターン化された構造の可撓性および機械的な特性を高めることができる。

本明細書中に記載されたような方法において利用できる例示的な放射線硬化性有機組成物は、イオン化可能置換基、１種または２種以上のモノマー、および光開始剤を含むオリゴマーを含むことができる。本明細書中に記載されたような方法において利用できる別の例示的な放射線硬化性有機組成物は、イオン化可能置換基、２種のモノマー、および光開始剤を含むオリゴマーを含むことができる。この組成物において、モノマー、またはモノマーは、多くの場合、溶解させることが難しい場合があるオリゴマーの溶解度を高めるために選択できる。

図１を再び参照すると、有機組成物が基材に適用された後で、この方法における次の工程は、イオン化可能置換基とイオン性種との間のイオン交換を行う工程１０５である。一般的に、イオン交換工程の目的は、イオン化可能置換基を、無電解析出法を触媒できる材料であるイオン性種で置き換えることである。本明細書を読んだ当業者は、イオン交換工程を行う技術を知っている。一般的に、イオン交換は、あるイオンを別のイオンと交換することによって起こる。一般的に、本明細書中に開示された方法において、イオン交換は、カチオン交換である。さらに具体的に言うと、ポリマー前駆体中のイオン化可能置換基は、無電解析出法を触媒できる別のイオンと置き換えられる。

イオン交換工程は、イオン性種がイオン化可能置換基との置き換わりを生じるであろう条件下で、イオン性種を含む溶液中に、パターン化された基材を浸すことによって起こることができる。１つの例では、イオン性種を含む溶液は、暖められることができる。１つの例では、イオン性種を含む溶液は、少なくとも約５０℃であることができる。１つの例では、イオン性種を含む溶液は、一般的に、約５０℃〜約５５℃である。

一般的に、この条件は、溶液中のイオン性種の濃度、溶液の温度、他の成分または溶液中のこれら以外のもの、および溶液中の溶媒を含むがこれらに限られない。これら、および他の条件はまた、工程の速度、工程の有効性、および他のパラメーターに影響を与えるために、選択できる。本明細書を読んだ当業者は、イオン交換工程を行うのに必要な適当なパラメーターをどう決定するかを知っているであろう。

一般的に、イオン性種は、無電解析出法を触媒するのに好適であるものであり、または無電解析出法を触媒するために好適にすることができる。好適なイオン性種の例は、パラジウム（Ｐｄ^＋２）、白金（Ｐｔ^＋２）、ロジウム（Ｒｈ^＋２）、銀（Ａｇ^＋２またはＡｇ^＋１）、金（Ａｕ^＋１）、銅（Ｃｕ^＋２）、ニッケル（Ｎｉ^＋２）、コバルト（Ｃｏ^＋２）、鉄（Ｆｅ^＋２）、および錫（Ｓｎ^＋２）を含むがこれらに限られない。ある例では、好適なイオン性種は、銅、銀、ニッケル、金、白金、およびパラジウムを含むがこれらに限られない。銀（Ａｇ^＋１）がイオン性種として利用される場合、イオン交換溶液は、硝酸銀（Ｉ）（ＡｇＮＯ_３）であることができる。イオン性種はまた、基材上に種のパターン化された被膜を作るために減少できる。

図３は、本明細書中に開示された例示的な方法を具体的に示し、この図は、イオン交換工程が行われた１０５後で、次に基材が無電解析出法工程１１０に曝されて、イオン性種を銅、ニッケル、銀、金、パラジウム、白金、または合金等の別の金属イオンと置き換えることができることを具体的に示す。図４は、図３中で具体的に説明された例示的な方法が基材の上で行われた後の基材２００を具体的に示す。図４を見ると分かるように、基材２００は、（第２の表面２１０とは反対側の）第１の表面２０５の上にパターン化された有機組成物２２０を有し、そしてパターン化された有機組成物２２０は、無電解析出法により金属性被膜２２５で被覆されている。

「無電解析出法」の用語は、金属の自己触媒的めっきのための方法をいう。この方法は、典型的には還元剤と共に、可溶性形態の堆積金属を含む無電解めっき溶液の使用を含む。可溶性形態の堆積金属は、通常、イオン性種または金属錯体（すなわち、１つまたは２つ以上の配位子に配位した金属種）である。一般的に、無電解析出法は、被覆される加工中の製品への電流の適用を含まない。ＭａｌｌｏｒｙおよびＨａｊｄｕによる書籍は、この方法を詳細に記載する（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ Ｐｌａｔｉｎｇ−Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｅｄ．Ｇ．Ｏ．Ｍａｌｌｏｒｙ ａｎｄＪ．Ｂ．Ｈａｊｄｕ、Ｗｉｌｌｉａｍ Ａｎｄｒｅｗ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ、Ｎｏｒｗｉｃｈ（１９９０））。いったん基材がイオン性種を含むためにイオン交換されると、基材は、適当なめっき浴中に浸漬される。触媒とも呼ばれるイオン性種は、めっき溶液からの堆積金属の堆積を触媒する。いったん開始すると、めっきは、それ自身の金属表面により触媒される、溶液の金属源の連続した還元により進行し、それ故に「自己触媒的」という。

無電解析出法を使用して生成できる金属性堆積物は、銅、ニッケル、金、銀、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、スズ、コバルト、亜鉛、およびこれらの金属同士またはこれらの金属とリンまたはホウ素との合金、およびこれらの金属同士またはこれらの金属とリンまたはホウ素との化合物を含む。１つの例では、金属性の堆積金属は、銅、銀、金、白金、パラジウム、またはそれらいくつかの組み合わせを含む。堆積金属およびイオン性種は、同一であるか、または相違なることができる。

堆積金属の触媒成長と別に、イオン性種の還元がまた行われることができる。そうした工程は、より速い速度で起こることができる利点を提供でき、処理の利点を可能にする。イオン性種は、光還元、化学的還元、熱還元、または電子ビーム還元により還元できる。化学的還元が利用されるある例では、好適な還元剤は、ホルムアルデヒド、ヒドラジン、アミノボラン、およびハイポホスファイトを含むがこれらに限られない。

図５は、本明細書中に開示された方法の別の例示的な態様を具体的に示す。この方法は、任意選択的なすすぎ工程を含む。第１のすすぎ工程１２０は、有機組成物が基材の上にパターン化された後で起こることができる。第１のすすぎ工程１２０は、硬化されていないか、基材に接着していないか、所望のパターン内でないか、またはそれらの組み合わせである有機組成物を除去するように機能できると考えられているが、確かではない。第１のすすぎ工程１２０はまた、この方法の後の工程で妨害するであろうしっかりと結合していないイオンを除去するように機能できる。この第１のすすぎ工程１２０は、一般的に溶媒を用いて、例えば、溶媒浴中で行うことができる。１つの例では、第１のすすぎ工程１２０は、脱イオン化（ＤＩ）水を用いて行うことができる。ＤＩ水は暖かいことができ、１つの例では、ＤＩ水は少なくとも約５０℃である。さらにある例では、ＤＩ水は、少なくとも約５５℃である。さらにある例では、ＤＩ水は、少なくとも約５７℃である。第１のすすぎ工程１２０はまた、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、またはイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の有機溶媒を用いて行うことができる。第１のすすぎ工程１２０は、一般的に、少なくとも約５分間行うことができる。１つの例では、第１のすすぎ工程１２０は、一般的に、少なくとも約７分間行うことができる。一般的に、すすぎ工程１２０は、すすぎ溶液の攪拌ありもしくはなし、またはすすぎ溶液内に基材ありもしくはなしで行うことができる。

いくつかの態様において、第１のすすぎ工程１２０は、次に脱イオン化（ＤＩ）水ですすぐことによって、塩基水溶液を使用した塩基すすぎとして最初に行うことができる。いくつかの態様において、すすぎ工程１２０は、次にＤＩ水ですすぐことによって水酸化アンモニウムの３％水溶液を使用した、第２のすすぎとして行うことができる。また他の態様では、次に脱イオン化（ＤＩ）水ですすぐことによって、水酸化ナトリウム水溶液は、典型的には、０．２〜１０ｗｔ％の濃度で、すすぎ工程１２０において使用できる。

図５を見ると分かるように、例示的な方法はまた、イオン交換が行われた１０５の後で起こることができる任意選択的な第２のすすぎ工程１３０を含むことができる。第２のすすぎ工程１３０は、基材から非イオン的に結合したイオン化可能置換基を除去するように機能できると考えられているが、確かではない。この第２のすすぎ工程１３０は、一般的に溶媒を用いて、例えば、溶媒浴中で行われることができる。１つの例では、第２のすすぎ工程１３０は、脱イオン化（ＤＩ）水を用いて行うことができる。ＤＩ水は、一般的に室温であることができ、１つの例では、ＤＩ水は、約２５℃である。第２のすすぎ工程１３０は、一般的に、少なくとも約５分間行うことができる。１つの例では、第２のすすぎ工程１３０は、一般的に、少なくとも約７分間行うことができる。一般的に、第２のすすぎ工程１２０は、すすぎ溶液の攪拌ありもしくはなし、またはすすぎ溶液内の基材ありもしくはなしで行うことができる。

また図５を見ると分かるように、例示的な方法はまた、無電解析出法が行われた１１０の後で起こることができる任意選択的な第３のすすぎ工程１４０を含むことができる。第３のすすぎ工程１４０は、基材上に残留する無電解析出法の薬品を除去するように機能できると考えられているが、確かではない。この第３のすすぎ工程１４０は、一般的に、溶媒を用いて、例えば、溶媒浴中で行われることができる。１つの例では、第３のすすぎ工程１４０は、脱イオン化（ＤＩ）水を用いて行うことができる。ＤＩ水は、一般的に、室温であることができ、１つの例では、ＤＩ水は、約２５℃である。第３のすすぎ工程１４０は、一般的に、少なくとも約５分間行うことができる。１つの例では、第３のすすぎ工程１４０は、一般的に、少なくとも約７分間行うことができる。一般的に、第３のすすぎ工程１４０は、すすぎ溶液の攪拌ありもしくはなし、またはすすぎ溶液内に基材ありもしくはなしで行うことができる。

また、開示されているのは、パターンなしで基材に放射線硬化性組成物を適用する工程、有機組成物の少なくとも一部分を硬化させる工程、未高架の部分を除いて硬化した有機組成物のパターンを形成する工程、そして次にイオン交換を行って、イオン化可能置換基をイオン性種で置換させる工程を含む基材のパターニング方法である。

また開示されているのは、イオン化可能置換基を有する有機組成物を所定のパターンで基材上に適用する工程、パターン化された基材をすすぐ工程、イオン化可能置換基とイオン性種との間でイオン交換を行う工程、イオン交換された基材をすすぐ工程、イオン交換された基材上で無電解析出法を行う工程、および基材をすすぐ工程の各ステップを含む基材のパターニング方法である。

また本明細書中に開示されているのは、本明細書中に記載された方法を使用して形成される物品である。開示された方法を使用して加工できる例示的な物品は、一般的にパターン化された金属性形状で被覆されたパターン化された有機組成物形状を有することができる。ある態様では、パターン化された金属性形状、すなわち、金属性被膜で被覆されたパターン化された有機組成物形状は、全体形状と呼ばれる。一般的に、パターン化された有機組成物の形状およびパターン化された金属性形状、すなわち、全体形状は、任意のサイズであることができる。ある態様では、全体形状のサイズは、パターン化された有機組成物形状の高さと、パターン化された金属性形状の高さの両方を含む。このように、全体形状のサイズは、幅で約１マイクロメートル（μｍ）以上、および高さで約２０ナノメートル（ｎｍ）以上であることができる。そうした物品では、パターン化された有機組成物形状のサイズは、幅で約１μｍ以上および高さで約２０ｎｍ以上であることができる。一般的に、パターン化された有機組成物上にパターン化された金属性形状の深さは、約１オングストローム（Å）以上である。当業者は、パターン化された金属性材料のより厚い層が、より長期間での材料のめっきによって得ることができることを理解するであろう。

本明細書中に記載され、そして形成された物品は、金属性材料のグリッドを有することができ、そしてそうした物品は、例えば、電磁波（ＥＭＩ）シールドとして使用できる。本明細書中に記載され、そして形成された例示的な物品は、微量の金属性材料を有することができ、そしてそうした物品は、反射性表示（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｉｎｄｉｃｉａ）を作るため、または（パターン化された金属性形状が親水性であることができ、そして非パターン化部分が疎水性であることができる）流体を流す（ｆｌｕｉｄ ｆｌｏｗ）機器を作るために、例えば、タッチスクリーン、センサー用途、回路で使用できる。本明細書中に記載され、そして形成された例示的な物品は、繰り返す金属性材料の点または島を有することができ、そしてそうした物品は、例えば、遮蔽効果を作り出すために使用できる。この物品は、電流を伝えるために使用できる金属性被覆のパターンを含む。

本明細書中に記載され、そして形成された物品は、物品全体の熱膨張特性が類似するように、基材、有機組成物、金属性材料、またはそれらいくつかの組み合わせを適合させて有利に有することができる。

例１
Ｅｘｔｏｎ、ＰＡのＳａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｉｎｃ．からＳＲ４４４として市販されている４０重量部のペンタエリスリトールジアクリレート；ＳａｒｔｏｍｅｒからＳＲ２３８として市販されている、４０重量部の１、６ヘキサンジオールジアクリレート；およびＳａｒｔｏｍｅｒからＣＮ２４０４として市販されている２０重量部の金属アクリル酸塩オリゴマーを混合することによって、イオン化可能置換基を有する有機組成物を調製した。この組成物に、Ｆｌｏｒｈａｍ Ｐａｒｋ、ＮＪのＢＡＳＦからＴＰＯ−Ｌとして市販されている１〜２重量％のエチル２、４、６−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィネート光開始剤を加えた。

この有機組成物を、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）の３０ｗｔ％固体溶液のレベルに希釈した、そして次にノッチバー（ｎｏｔｃｈ ｂａｒ）を用いて平面、無孔性表面上に拡げた。ＭＥＫを蒸発させて、平面上に約２０μｍ厚の有機組成物の被膜を生じた。次に、この被膜を、ゴム製手押し印の隆起した表面にインクを付けるために使用した（図６ａを参照のこと）。

インクを付けたスタンプを、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮからＳｃｏｔｃｈ ｐａｒ Ｐ５６として市販されている２ｍｉｌ（５０（μｍ））厚のポリエステルフィルムでできた基材に値して押しつけた。このように、イオン化可能な有機組成物は、所定のパターンで、基材に適用された。次に、Ｆｕｓｉｏｎ ＵＶ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐ．、Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ、Ｍｄ．から市販されており、３０ｗ／インチを提供するＨ−バルブを取り付けたＦｕｓｉｏｎ ＵＶ ＣｕｒｉｎｇシステムモデルＭＣ−６ＲＱＮを通すことによってＵＶ放射に曝すことにより、この組成物を固化させた。これは、透明な、硬いアクリレートパターンを基材上に有するポリエステルフィルム基材となった。

次に、パターン化された基材を、脱イオン水（１８ＭΩ）中、５７℃で５分間すすいで（脱イオン水の容器が入っているオイルバスは５７℃であるか、または特定の温度であった）、次の工程のためのパターン表面を用意した。次に、脱イオン水中硝酸銀（Ｉ）の５ｗｔ％溶液中に、パターン化された基材を、５７℃で５分間浸すことによりイオン交換を行った。イオン交換浴の後で、イオン交換されたパターン化された基材を、手短に脱イオン水中で、室温において、すすぐことにより、余分なイオン交換溶液を除去した。

μ−銅８５Ａ、μ−銅８５Ｂ、μ−銅８５Ｄ、およびμ−銅８５Ｇとラベルされた製品として、Ｔｏｒｙｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｉｔａｓｃａ ＩＬ）から商業的無電解めっき溶液成分を購入した。きれいなガラスビーカーまたはジャーの中に３３０ｇのＤＩ水を置くことにより浴を混合した。次に、磁性攪拌子を用いて攪拌する間に、成分を４０ｍＬのμ−銅８５Ｂ、１６ｍＬのμ−銅８５Ａ、１２ｍＬのμ−銅８５Ｄ、および０．８ｍＬのμ−銅８５Ｇの順番で加えた。これを３０分間攪拌させ、次に２ｍＬの３７ｗｔ％ホルムアルデヒド溶液（ＶＷＲカタログ番号ＪＴ２１０６−４）を加え、そしてこの溶液をさらに１５分間混合させた。溶液を使用するために、この溶液が約４７℃に維持され、そしてこの溶液の温度が使用前に定常状態に到達するようにされた攪拌されているオイルバスの中にあるビーカーの中に入れた。

次に、すすがれたイオン交換されパターン化された基材を、上記の無電解銅めっき浴に１５分間入れた。この浴の終わりに、基材上のパターンで金属性銅の強い付着性層を堆積した。図６ｂは、その半分を無電解銅めっき浴に入れず（図６ｂの左側）そしてその半分を無電解銅めっき浴に入れた（図６ｂの右側）基材を示す。パターン化された銅の電気的導通を、マルチメーターで試験し、そして約０．１Ω／ｃｍであることを見いだした。

例２
２０Ｇ ＳＲ−４４４、２０ｇのＳＲ−２３８、１５ｇのＣＮ−２４０４、および２ｇのＴＰＯ−Ｌで組成物を製造した以外は例１のように組成物を調製した。組成物の２０重量％のコーティング溶液を、８０ｗｔ％の７０：３０（重量比）トルエン：イソプロピルアルコール溶液を加えることによって製造した。顕微鏡スライドガラスを、約１μｍの乾燥被膜厚を残す０．５フィート／分の速度で引き上げて、ディップコートした。

スタンプをＣｙｒｅｌ（デュポン社）板の溶媒補助エンボス加工によって製造した。これは、際だったプリズム構造を有する滑らかな、平らな表面上に、３Ｍ（商標）輝度向上フィルム（ＢＥＦ、突起点間で〜２４μｍ間隔を有するバージョン）を配置することを含む。ＭＥＫをフィルム上に吹きかけ、溝を満たし、そしてＣｒｙｅｌ板を上に置き、そして約１２時間（一晩）放置した。まだラミネートされたままで、この構造物をＦｕｓｉｏｎ ＵＶ硬化システムに通してＣｙｒｅｌを硬化させた。Ｃｒｙｅｌ板を剥離した後で、さらにこの板を約１２時間、黒色光下で硬化させて、板の完全硬化を確実にした。

ガラスロールに両面テープでスタンプを貼り、そしてこの被覆されたスライドガラスにかけて、インクに（一回揺動させて）ロールさせた。次に、フィルムが横になっている間に。このインクの付いたスタンプを、３Ｍ（商標）Ｓｃｈｏｔｃｈｐａｒ（商標） Ｐ５６ ＰＥＴ ２ ｍｉｌフィルムの非印刷面上に、（一回揺動させて）押しつけて、印刷ラインのパッチを残した。次に、印刷フィルムを、Ｆｕｓｉｏｎ ＵＶ硬化システムを通して、印刷されたラインを硬化させた。

次に、フィルムＤＩ水中に、約６０℃で約５分間浸した。次に、このフィルムを（水中）５ｗｔ％の硝酸銀に、約６０℃で約５分間浸した。次に、このフィルムを素早く室温においてＤＩ水ですすぎ、次にこのフィルムを（例１に示したように）銅無電解めっき浴に２０分間置いた。図７ａと図７ｂとの間に見える画像を最終のＤＩ水のすすぎ、および空気乾燥させた後で、顕微鏡の下に持ったのが、サンプルエリアの代表的なものである。ラインの中心間は約２４μｍであり、形状の幅は、約１〜１０μｍであることを示す。図７ａはバックライトで、そして図７ｂは、正面から光を当てている。

例３
５．０グラムのＤＧＭＥＡ、４．０グラムのＳＲ−４４４（Ｓａｒｔｏｍｅｒ、Ｅｘｔｏｎ ＰＡ）、４．０グラムのＳＲ−２３８（Ｓａｒｔｏｍｅｒ、Ｅｘｔｏｎ ＰＡ）、１．８グラムのＣＮ−２４０４（Ｓａｒｔｏｍｅｒ、Ｅｘｔｏｎ ＰＡ）、および０．２グラムの Ｌｕｃｅｒｉｎ・ＴＰＯ−Ｌ（ＢＡＳＦ、Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ ＮＣ）を含む組成物を調製した。この混合物は、約１５センチポイズの粘度および３１ｍＮ／ｍ近辺の表面張力を有することが見いだされた。この組成物を、Ｄｉｍａｔｉｘ ＤＭＰ ２８３１（Ｄｉｍａｔｉｘ、Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ）インクジェット印刷ユニット上に印刷して、異なる幅のラインのパターンを作った。基材は、Ｑ６５（ＤｕＰｏｎｔ Ｔｅｉｊｉｎ、Ｈｏｐｅｗｅｌｌ ＶＡ）としてＤｕＰｏｎｔ Ｔｅｉｊｉｎから入手可能である５ｍｉｌ厚のポリ［エチレンナフタレート］（ＰＥＮ）であった。印刷プラテンを６０℃に設定して、いくらかの溶媒を蒸発させた。

生じたパターン化されたアクリレートをＨ−バルブおよび窒素パージを取り付けたＦｕｓｉｏｎ ＵＶ硬化システムモデルＭＣ−６ＲＱＮを通して、硬化させた。生じた硬化した形状が、基材上で２００〜５００ｎｍの高さを有すること見いだした。

次に、パターン化された基材を、５７℃で、５分間、脱イオン水（１８ＭΩ）中ですすぎ、次のステップのためのパターン用の表面を用意した。次に、イオン交換を、脱イオン水中硝酸銀（Ｉ）の５ｗｔ％溶液中に、パターン化された基材を５７℃で５分間浸して、行った。イオン交換浴の後で、イオン交換されたパターン化された基材を、脱イオン水中室温で手短にすすぐことによって、余分な交換溶液を除いた。

次に、すすがれたイオン交換されパターン化された基材を、（例１のような）従来の無電解銅めっき浴に１５分間入れた。この浴の終わりに、基材上のパターンで金属性銅の強い付着性層を堆積した。金属性銅パターンを有する基材の画像を図８に見ることができる。銅パターンの付着力を、パターン上に３Ｍ（商標）ブランドのＳｃｏｔｃｈ（商標）テープの一片を置き、そして基材からテープ上へ銅が除去されるであろうかどうかをテストした。このテープは、銅パターンのいずれも除去しなかった。

例４
４．０グラムのＳＲ−４４４（Ｓａｒｔｏｍｅｒ、Ｅｘｔｏｎ ＰＡ）、４．０グラムのＳＲ−２３８（Ｓａｒｔｏｍｅｒ、Ｅｘｔｏｎ ＰＡ）、１．８グラムのＣＮ−２４０４（Ｓａｒｔｏｍｅｒ、Ｅｘｔｏｎ ＰＡ）、および０．２グラムのＬｕｃｅｒｉｎ・ＴＰＯ−Ｌ（ＢＡＳＦ、Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ ＮＣ）（組成物は、それぞれの成分の重量比で２０：２０：１０：１を有した）を含む組成物を調製した。この混合物は、約１５センチポイズの粘度および３１ｍＮ／ｍ近辺の表面張力を有することが見いだされた。この組成物を、Ｄｉｍａｔｉｘ ＤＭＰ ２８３１（Ｄｉｍａｔｉｘ、Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ）インクジェット印刷ユニット上に印刷して、異なる幅のラインパターンを作った。基材は、Ｑ６５（ＤｕＰｏｎｔ Ｔｅｉｊｉｎ、 Ｈｏｐｅｗｅｌｌ ＶＡ）としてＤｕＰｏｎｔ Ｔｅｉｊｉｎから入手可能である５ｍｉｌ厚のポリ［エチレンナフタレート］（ＰＥＮ）であった。印刷プラテンは室温であり、プリンターヘッドを７０℃に設定して、一貫したインクジェット印刷のために溶液の粘度を下げた。

生じたパターン化されたアクリレートをＨ−バルブおよび窒素パージを取り付けたＦｕｓｉｏｎ ＵＶ硬化システムモデルＭＣ−６ＲＱＮを通して、硬化させた。生じた硬化した形状が、基材上で１〜２μｍの高さを有すること見いだした。

次に、パターン化された基材を、５７℃で、５分間、脱イオン水（１８ＭΩ）中ですすぎ、次のステップのためのパターン用の表面を用意した。次に、イオン交換を、脱イオン水中硝酸銀（Ｉ）の５ｗｔ％溶液中に、パターン化された基材を５７℃で５分間浸して、行った。イオン交換浴の後で、イオン交換されたパターン化された基材を、脱イオン水中室温で手短にすすぐことによって、余分な交換溶液を除いた。

次に、すすがれたイオン交換されパターン化された基材を、（例１のような）従来の無電解銅めっき浴に１５分間入れた。この浴の終わりに、基材上のパターンで金属性銅の強い付着性層を堆積した。金属性銅パターンを有する基材の画像を図８に見ることができる。

例５
親水性で、素早く固まる材料である（２組成物エポキシである）３Ｍ ＥＳＰＥ Ｅｘｐｒｅｓｓ（商標）・ビニルポリシロキサン印象材から、鋳型を製造した。印象材を基材上に置き、そして（図９に示す）スタンプをエポキシの上に置いた。材料を固めた後で、鋳型をスタンプから除去した。図９ｂに、この工程を使用して形成した鋳型を示す。

２０：２０：１０：１の重量比のＳＲ４４４（Ｓａｒｔｏｍｅｒ、Ｅｘｔｏｎ ＰＡ）、ＳＲ２３８（Ｓａｒｔｏｍｅｒ、Ｅｘｔｏｎ ＰＡ）、ＣＮ２４０４（Ｓａｒｔｏｍｅｒ、Ｅｘｔｏｎ ＰＡ）、およびＴＰＯ−Ｌ（ＢＡＳＦ、 Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ ＮＣ）を有する溶媒のない有機組成物を、ピペットで鋳型に適用した。次に、充填した鋳型を、１０ｍｉｌ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの２つのシートの間にラミネート加工した。１０ ｍｉｌ ＰＥＴ／有機組成物／鋳型／１０ｍｉｌ ＰＥＴの構造を有する多層物品が得られた。

ラミネート構造物を、Ｈ−バルブを取り付けたＦｕｓｉｏｎ ＵＶ硬化システムモデルＭＣ−６ＲＱＮ（Ｆｕｓｉｏｎ ＵＶ Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｉｎｃ．Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ ＭＤ）を通過させた。この組成物を硬化させ、そして構造物を剥がして分離した。図９ｃは、鋳型から剥離した後の（１０ｍｉｌ ＰＥＴフィルムの１つに接着した）成形された材料を示す。構造物を引き離した際に、厚い硬化した材料の脆性により、いくらかの割れが生じていた。

次に、ＰＥＴフィルム上の硬化した材料を、無電解析出法に曝した。次に、パターン化された基材を、５７℃で、５分間、脱イオン水（１８ＭΩ）中ですすぎ、次のステップのためのパターン用の表面を用意した。次に、イオン交換を、脱イオン水中硝酸銀（Ｉ）の５ｗｔ％溶液中に、パターン化された基材を５７℃で５分間浸して行った。イオン交換浴の後で、イオン交換されたパターン化された基材を、脱イオン水中室温で手短にすすぐことによって、余分な交換溶液を除いた。

次に、すすがれたイオン交換されパターン化された基材を、（例１のような）従来の無電解銅めっき浴に４５分間入れた。この浴の終わりに、基材上のパターンで金属性銅の強い付着性層を堆積した。金属性銅パターンを有する基材の画像を図８に見ることができる。めっきした成形された材料を図９ｄに見ることができる。サンプルが浴中に浸されなかった、または樹脂が気泡の存在により硬化されなかったところに銅メッキが存在しないことに注意のこと。

例６
きれいにペイントした缶の蓋中に、図１０ａに示すような約１インチ間隔で格子パターンに千枚通しを通し、そして、穴を開けることによって、フォトマスクを形作った。このマスクを、２０：２０：１０：１重量比でＳＲ４４４ （Ｓａｒｔｏｍｅｒ、Ｅｘｔｏｎ ＰＡ）、ＳＲ２３８（Ｓａｒｔｏｍｅｒ、Ｅｘｔｏｎ ＰＡ）、ＣＮ２４０４（Ｓａｒｔｏｍｅｒ、Ｅｘｔｏｎ ＰＡ）、およびＴＰＯ−Ｌ（ＢＡＳＦ、Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ ＮＣ）を有する組成物で被覆した３Ｍ Ｓｃｏｔｃｈｐａｒ（商標）Ｐ５６ ２ｍｉｌ厚ＰＥＴフィルムの一部の上に置いた。約６μｍ厚の被膜を形成するであろう２．５ｍｉｌのＭａｙｅｒ棒を使用して手で組成物を適用した。

その上にフォトマスクを有する被覆したフィルムを、Ｈ−バルブおよび窒素パージを取り付けたＦｕｓｉｏｎ ＵＶ硬化システムモデルＭＣ−６ＲＱＮを通した。生じた部分的に硬化した被覆された織物を、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）ですすいで、全ての未硬化のアクリレートを除いた。

次に、フィルムのパターン化された領域の一部分を、イオン交換および無電解析出法に曝した。次に、パターン化された基材を、５７℃で、５分間、脱イオン水（１８ＭΩ）中ですすぎ、次のステップのためのパターン用の表面を用意した。次に、イオン交換を、脱イオン水中硝酸銀（Ｉ）の５ｗｔ％溶液中に、パターン化された基材を５７℃で７分間浸して行った。イオン交換浴の後で、イオン交換されたパターン化された基材を、脱イオン水中室温で手短にすすぐことによって、余分な交換溶液を除いた。

次に、すすがれたイオン交換されパターン化された基材を、（例１のような）従来の無電解銅めっき浴に７５分間入れた。この浴の終わりに、基材上のパターンで金属性銅の強い付着性層を堆積した。図１０ｂは、生じためっきした点のいくつかの画像を示す。この「点」は、実際にＨ−バルブのパルスの性質の結果として丸い突起物を有することに注意のこと。また、硬化した領域は、光の回折の結果としてマスクの穴よりずっと大きい。

開示はそれらの種々の態様を参照して特に示され、そして記載されたが、本開示の精神および範囲を離れることなく、形態および詳細における種々の他の変化を行うことができることが当業者により理解されるであろう。

このように、基材のパターニング方法の態様が開示された。当業者は、本開示がこれらの開示された以外の態様で行われることができることを認識するであろう。開示された態様は、具体的な説明の目的で存在し、そして制限されず、そして本開示は、以下の請求項によってのみ限定される。

Claims (48)

1. イオン化可能置換基を有する有機組成物を所定のパターンで基材上に適用する工程、および前記イオン化可能置換基とイオン性種との間のイオン交換を行う工程を含んで成る、基材のパターニング方法。
2. 前記有機組成物が、液体であり、そして前記方法が、前記有機組成物を前記基材に接着させるために、前記有機組成物を固化させる工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記有機組成物が、溶媒を含み、そして前記固化が、前記溶媒を蒸発させる工程を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記有機組成物が、有機モノマー、有機オリゴマーまたはそれらの混合物を含み、そして前記固化が、前記有機組成物の重合を開始する工程を含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記重合が、放射線により開始される、請求項４に記載の方法。
6. 前記イオン交換を行う工程の前に、前記パターン化された基材をすすぐ工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記イオン交換を行う前に、前記パターン化された基材をすすぐ工程が、脱イオン水中で行われる、請求項６に記載の方法。
8. 前記脱イオン水が、５５℃超の温度である、請求項６に記載の方法。
9. 前記イオン交換を行う工程の前の、前記パターン化された基材をすすぐ工程が、塩基性水溶液中で行われて、次に脱イオン水中ですすぐ工程である、請求項６に記載の方法。
10. 前記塩基性水溶液が、水酸化アンモニウムの溶液である、請求項９に記載の方法。
11. 前記塩基性水溶液が、水酸化ナトリウムの溶液である、請求項に９記載の方法。
12. 前記イオン交換を行った後で、前記パターン化された基材をすすぐ工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
13. 前記イオン交換された基材上で、無電解めっきを行う工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
14. 前記イオン交換された金属イオンを還元する工程をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記イオン交換された金属イオンを還元する工程が、光還元、化学的還元、熱還元、および電子ビーム還元からなる群から選択される、請求項１４に記載の方法。
16. 前記無電解めっきが、銅、銀、ニッケル、金、白金、およびパラジウムからなる群から選択された層を堆積させる、請求項１３に記載の方法。
17. 前記金属塩が、銅、銀、ニッケル、金、白金、およびパラジウムからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
18. 前記金属塩が、銀である、請求項１に記載の方法。
19. 前記有機組成物が、アクリレートモノマーおよびオリゴマーからなる群から選択される化合物を含む、請求項１に記載の方法。
20. 前記有機組成物が、ジアクリル酸亜鉛を含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記所定のパターンでイオン化可能置換基を有する有機組成物を適用する工程が、スタンピング、ジェット印刷、スクライビング、フォトパターニング、成形、熱転写、スクリーン印刷、および接着からなる群から選択される方法によって達成される、請求項１に記載の方法。
22. ジアクリル酸亜鉛を含む有機組成物を所定のパターンで基材上に適用する工程、
    前記有機組成物をＵＶ放射で重合させる工程、
    前記重合した有機組成物を、塩基性水溶液ですすぎ、次に少なくとも５５℃の温度において脱イオン水中ですすぐ工程、
    前記重合した有機組成物と、銀塩を含む浴との間でイオン交換を行う工程、
    脱イオン水中で前記イオン交換された重合した有機組成物をすすぐ工程、および、
    前記イオン交換された重合した有機組成物に無電解銅メッキを行う工程、
    を含んで成る、基材上に金属パターンを形成する方法。
23. イオン化可能置換基を有する有機組成物を所定のパターンで基材上に適用する工程、
    前記パターン化された基材をすすぐ工程、
    前記イオン化可能置換基とイオン性種との間でイオン交換を行う工程。
    前記イオン交換された基材をすすぐ工程、
    前記イオン交換された基材上で無電解析出法を行う工程、および、
    前記基材をすすぐ工程、
    を含んで成る、基材のパターニング方法。
24. 基材に放射線硬化性組成物を適用する工程、
    前記有機組成物少なくとも一部分を硬化させる工程、
    前記未硬化部分を除いて、硬化した有機組成物のパターンを形成する工程、および、
    前記イオン化可能置換基をイオン性種で置き換えるために、イオン交換を行う工程、
    を含んで成る、基材のパターニング方法。
25. 前記有機組成物が、液体であり、そして前記方法が前記有機組成物を前記基材に接着させるために、前記有機組成物を固化させる工程をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
26. 前記有機組成物が、溶媒を含み、そして前記固化が、前記溶媒を蒸発させる工程を含む、請求項２５に記載の方法。
27. 前記有機組成物が、有機モノマー、有機オリゴマーまたはそれらの混合物を含み、そして前記固化が、前記有機組成物の重合を開始する工程を含む、請求項２５に記載の方法。
28. 前記重合が、放射線を用いて開始される、請求項２７に記載の方法。
29. 前記イオン交換を行う前に、前記パターン化された基材をすすぐ工程をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
30. イオン交換を行う前に、前記パターン化された基材をすすぐ工程が、５５℃超の温度において脱イオン水中で行われる、請求項２９に記載の方法。
31. 前記イオン交換を行う前の、前記パターン化された基材をすすぐ工程が、塩基性水溶液中で行われて、次に脱イオン水ですすぐ工程である、請求項２９に記載の方法。
32. 前記塩基性水溶液が、水酸化アンモニウムの溶液である、請求項３１に記載の方法。
33. 前記塩基性水溶液が、水酸化ナトリウムの溶液である、請求項３１に記載の方法。
34. 前記イオン交換を行った後で、前記パターン化された基材をすすぐ工程をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
35. 前記イオン交換された基材に、無電解めっきを行う工程をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
36. 前記イオン交換された金属イオンを還元する工程をさらに含む、請求項３５に記載の方法。
37. 前記イオン交換された金属イオンの還元が、光還元、化学的還元、熱還元、および電子ビーム還元からなる群から選択される、請求項３６に記載の方法。
38. 前記無電解めっきが、銅、銀、ニッケル、金、白金、およびパラジウムからなる群から選択される層を堆積させる、請求項３５に記載の方法。
39. 前記金属塩が、銅、銀、ニッケル、金、白金、およびパラジウムからなる群から選択される、請求項２１に記載の方法。
40. 前記金属塩が、銀である、請求項２４に記載の方法。
41. 前記有機組成物が、アクリレートモノマーおよびオリゴマーからなる群から選択された化合物を含む、請求項２４に記載の方法。
42. 前記有機組成物が、ジアクリル酸亜鉛を含む、請求項４１に記載の方法。
43. 前記所定のパターンでイオン化可能置換基を有する有機組成物を適用する工程が、スタンピング、ジェット印刷、スクライビング、フォトパターニング、成形、熱転写、スクリーン印刷、および接着からなる群から選択される方法によって達成される、請求項２４に記載の方法。
44. 基材、
    パターン化された有機組成物、および、
    パターン化された金属性被膜、
    を含んで成る、物品、
    前記パターン化された有機組成物は、前記パターン化された金属性被膜で覆われて、全体形状を形成し、そして前記全体形状は、幅で少なくとも約１μｍおよび高さで少なくとも２０ｎｍである幅を有する。
45. 前記パターン化された金属性被膜が、約１Å以上の厚さを有する、請求項４４に記載の物品。
46. 前記基材が、ポリマーを含む、請求項４４に記載の物品。
47. 前記ポリマーが、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、およびポリエステルを含み、熱可塑性ポリマーのさらなる例が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ビスフェノール Ａのポリカーボネート、ポリビニルクロライド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリビニリデンフルオライド、またはそれらの組み合わせを含む、請求項４４に記載の物品。
48. 前記基材が、ガラスを含む、請求項４４に記載の物品。

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