JP2019143177A - Method for manufacturing structure having metal film, and structure having metal film - Google Patents

Method for manufacturing structure having metal film, and structure having metal film Download PDF

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Abstract

To provide a method for manufacturing a structure having a metal film, capable of easily forming a metal film on a structure having a surface consisting of a polymer, and the structure having a metal film available for various applications.SOLUTION: The method for manufacturing a structure having a metal film comprises: the pretreatment step of heating the structure having a surface consisting of a polymer in the presence of oxygen; and the film formation step of heating the structure at a temperature forming the metal in the presence of a mixed fluid obtained by dissolving a reducer and a metal precursor forming metal by the reduction of the reducer in a supercritical fluid to form a metal film on the surface of the structure.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、金属膜付き構造体の製造方法および金属膜付き構造体に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a structure with a metal film and a structure with a metal film.

従来から、ポリマーから構成された構造体に金属膜を形成する方法としては、物理気相成長法、化学気相成長法やめっき法等が知られている。一方、近年、3Dプリンターによってアスペクト比が高い孔部を有する構造体やマイクロ流路等の複雑な3次元構造を構造体が得られるようになってきた。   Conventionally, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, plating, and the like are known as methods for forming a metal film on a structure composed of a polymer. On the other hand, in recent years, it has become possible to obtain a structure having a complicated three-dimensional structure such as a structure having a hole with a high aspect ratio or a microchannel by a 3D printer.

しかしながら、このようなアスペクト比が高い孔部を有する構造体や複雑な3次元構造を有する構造体において、構造体の表面に物理気相成長法等により金属膜を形成しようとすると、一部のみに金属膜が形成されてしまうおそれがある。   However, in such a structure having a hole with a high aspect ratio or a structure having a complicated three-dimensional structure, if a metal film is formed on the surface of the structure by physical vapor deposition or the like, only part of the structure is formed. There is a risk that a metal film is formed on the surface.

一方、超臨界流体を用いて、ポリマーから構成された構造体に金属膜を形成する超臨界流体薄膜堆積法(Supercritical Fluid Deposition: SCFD)が知られている(特許文献1参照)が、超臨界流体薄膜堆積法においては、下地選択性があるために、ポリマーから構成された構造体の表面に金属膜を形成する場合には、そのままでは反応が進まない。   On the other hand, a supercritical fluid thin film deposition method (SCFD) in which a metal film is formed on a polymer structure using a supercritical fluid is known (see Patent Document 1). In the fluid thin film deposition method, since there is a substrate selectivity, when a metal film is formed on the surface of a structure composed of a polymer, the reaction does not proceed as it is.

このため、予め金属酸化膜の形成などの前処理が必要となる。例えば、特許文献1においては、所望の金属膜を形成する前処理として、RuO等の金属酸化物の前駆体と酸化剤を溶解させた超臨界流体を用いて、構造体の表面に金属酸化膜を形成し、その後、還元剤および金属前駆体を溶解させた超臨界流体を用いて、金属酸化膜を金属膜に還元するとともに、この金属膜上に金属前駆体を還元させて、所望の金属膜を形成している。 For this reason, pretreatment such as formation of a metal oxide film is required in advance. For example, in Patent Document 1, as a pretreatment to form a desired metal film, a metal oxide precursor such as RuO 2 and a supercritical fluid in which an oxidant is dissolved are used to perform metal oxidation on the surface of the structure. After forming a film, the metal oxide film is reduced to a metal film using a supercritical fluid in which a reducing agent and a metal precursor are dissolved, and the metal precursor is reduced on the metal film to obtain a desired film. A metal film is formed.

国際公開第2005/118910号International Publication No. 2005/118910

しかしながら、特許文献1においては、前処理として金属酸化膜を形成するものであるので、所望の金属膜を形成するための成膜条件のみならず、金属酸化膜を形成するための成膜条件も検討しなければならず、多大な手間を要する。   However, in Patent Document 1, since a metal oxide film is formed as a pretreatment, not only film formation conditions for forming a desired metal film but also film formation conditions for forming a metal oxide film are provided. It must be studied and requires a lot of work.

本発明は、上記問題を解決するためになされたものである。すなわち、ポリマーからなる表面を有する構造体に、容易に金属膜を形成することが可能な金属膜付き構造体の製造方法、および様々な用途に使用可能な金属膜付き構造体を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems. That is, the present invention provides a method for manufacturing a structure with a metal film that can easily form a metal film on a structure having a polymer surface, and a structure with a metal film that can be used for various applications. Objective.

本発明の一の態様によれば、酸素の存在下で、ポリマーからなる表面を有する構造体を加熱する前処理工程と、前記前処理工程後、超臨界流体に還元剤および前記還元剤の還元によって金属が生成する金属前駆体を溶解させた混合流体の存在下で、前記構造体を前記金属が生成する温度に加熱して、前記構造体の前記表面に金属膜を形成する成膜工程と、を備える、金属膜付き構造体の製造方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, a pretreatment step of heating a structure having a polymer surface in the presence of oxygen, and after the pretreatment step, a reducing agent and reduction of the reducing agent in a supercritical fluid Forming a metal film on the surface of the structure by heating the structure to a temperature at which the metal is generated in the presence of a mixed fluid in which a metal precursor generated by the metal is dissolved by A method for manufacturing a structure with a metal film is provided.

上記製造方法において、前記超臨界流体が、超臨界二酸化炭素であってもよい。   In the manufacturing method, the supercritical fluid may be supercritical carbon dioxide.

上記製造方法において、前記前処理工程時における前記酸素の圧力が大気圧以上であってもよい。   In the manufacturing method, the pressure of the oxygen during the pretreatment step may be equal to or higher than atmospheric pressure.

上記製造方法において、前記金属前駆体が、Cuを含んでいてもよい。   In the manufacturing method, the metal precursor may contain Cu.

上記製造方法において、前記還元剤が、水素であってもよい。   In the manufacturing method, the reducing agent may be hydrogen.

上記製造方法において、前記前処理工程における前記構造体の加熱が200℃以上の温度で行われてもよい。   In the manufacturing method, the structure may be heated at a temperature of 200 ° C. or higher in the pretreatment step.

上記製造方法において、前記構造体が、孔部を有し、前記孔部の開口面積に対する前記孔部の表面積の比が25以上であってもよい。   In the manufacturing method, the structure may include a hole, and a ratio of a surface area of the hole to an opening area of the hole may be 25 or more.

本発明の他の態様によれば、表面がポリマーからなる構造体と、前記構造体の少なくとも一部の前記表面に形成された金属膜とを備える金属膜付き構造体であって、前記構造体が、孔部を有し、前記孔部の開口面積に対する前記孔部の表面積の比が25以上であり、前記金属膜が、前記孔部の内表面の90%以上の領域に形成されている、金属膜付き構造体が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a structure with a metal film comprising a structure having a surface made of a polymer and a metal film formed on at least a part of the structure. Has a hole, the ratio of the surface area of the hole to the opening area of the hole is 25 or more, and the metal film is formed in a region of 90% or more of the inner surface of the hole. A structure with a metal film is provided.

本発明の一の態様によれば、ポリマーからなる表面を有する構造体に、容易に金属膜を形成することが可能な金属膜付き構造体の製造方法を提供でき、また様々な用途に使用可能な金属膜付き構造体を提供できる。   According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a structure with a metal film that can easily form a metal film on a structure having a surface made of a polymer, and can be used for various applications. A structure with a metal film can be provided.

図1は、実施形態に係る金属膜付き構造体の製造工程に用いる構造体の模式図である。Drawing 1 is a mimetic diagram of a structure used for a manufacturing process of a structure with a metal film concerning an embodiment. 図2(A)および図2(B)は、実施形態に係る金属膜付き構造体の製造工程を模式的に示した図である。FIG. 2A and FIG. 2B are diagrams schematically showing a manufacturing process of the structure with a metal film according to the embodiment. 図3(A)および図3(B)は、実施形態に係る金属膜付き構造体の製造工程を模式的に示した図である。FIG. 3A and FIG. 3B are diagrams schematically showing a manufacturing process of the structure with a metal film according to the embodiment. 図4(A)〜図4(C)は、実施形態に係る金属膜付き構造体の製造工程を模式的に示した図である。FIG. 4A to FIG. 4C are diagrams schematically illustrating a manufacturing process of the structure with a metal film according to the embodiment. 図5は実施形態に係る金属膜付き構造体の模式図である。FIG. 5 is a schematic view of the structure with a metal film according to the embodiment. 図6(A)は実施例1で用いた前処理工程や成膜工程が行われる前の構造体の外観写真であり、図6(B)は実施例1に係る金属膜付き構造体の外観写真である。6A is an appearance photograph of the structure before the pretreatment process and the film forming process used in Example 1, and FIG. 6B is an appearance of the structure with a metal film according to Example 1. FIG. It is a photograph. 図7の左写真は実施例2で用いた前処理工程や成膜工程が行われる前の構造体の外観写真であり、図7の中写真は比較例1に係る金属膜付き構造体の外観写真であり、図7の右写真は実施例2に係る金属膜付き構造体の外観写真である。The left photograph in FIG. 7 is an appearance photograph of the structure before the pretreatment process and the film forming process used in Example 2, and the middle photograph in FIG. 7 is the appearance of the structure with the metal film according to Comparative Example 1. 7 is a photograph of the right side of the structure with metal film according to the second embodiment. 図8(A)〜図8(C)は、実施例1に係る金属膜付き構造体の孔部の透過型電子顕微鏡による断面写真である。FIG. 8A to FIG. 8C are cross-sectional photographs of a hole portion of the structure with a metal film according to Example 1 using a transmission electron microscope.

以下、本発明の実施形態に係る金属膜付き構造体の製造方法および金属膜付き構造体について、図面を参照しながら説明する。図1は本実施形態に係る金属膜付き構造体の製造工程に用いる構造体の模式図であり、図2〜図4は本実施形態に係る金属膜付き構造体の製造工程を模式的に示した図であり、図5は本実施形態に係る金属膜付き構造体の模式図である。   Hereinafter, a manufacturing method of a structure with a metal film and a structure with a metal film according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of a structure used in a manufacturing process of a structure with a metal film according to this embodiment, and FIGS. 2 to 4 schematically show a manufacturing process of the structure with a metal film according to this embodiment. FIG. 5 is a schematic diagram of the structure with a metal film according to the present embodiment.

<金属膜付き構造体の製造方法>
まず、図1に示されるポリマーからなる表面11Aを有する構造体11を用意する。構造体11は、表面11Aがポリマーから構成されている。構造体11Aは、表面11Aのみならず、内部もポリマーから構成されているが、構造体は、表面がポリマーであれば、内部がポリマーでなくともよい。本明細書における「表面」とは、後述するように構造体が孔部を有する場合には、孔部の表面も含む概念である。
<Method for producing structure with metal film>
First, a structure 11 having a surface 11A made of a polymer shown in FIG. 1 is prepared. The structure 11 has a surface 11A made of a polymer. The structure 11A includes not only the surface 11A but also the inside thereof from a polymer. However, the structure may not be a polymer as long as the surface is a polymer. The “surface” in the present specification is a concept including the surface of the hole when the structure has a hole as described later.

ポリマーとしては、特に限定されないが、構造体11を3Dプリンターで造形することを想定すると、光硬化性樹脂組成物の硬化物を含むことが好ましい。光硬化性樹脂組成物は、光重合性化合物を含むものであり、架橋剤や重合開始剤をさらに含んでいていることが好ましい。架橋剤を含むことにより、構造体の耐熱温度をより向上させることができる。   Although it does not specifically limit as a polymer, When it assumes that the structure 11 is modeled with 3D printer, it is preferable that the hardened | cured material of a photocurable resin composition is included. The photocurable resin composition contains a photopolymerizable compound, and preferably further contains a crosslinking agent or a polymerization initiator. By including a crosslinking agent, the heat-resistant temperature of the structure can be further improved.

光重合性化合物としては、例えば、ラジカル重合性アクリル樹脂、カチオン重合性エポキシ樹脂等が挙げられる。   Examples of the photopolymerizable compound include a radical polymerizable acrylic resin and a cationic polymerizable epoxy resin.

架橋剤としては、例えば、1,6−ビス(アクリルイルオキシ)ヘキサン等が挙げられる。   Examples of the crosslinking agent include 1,6-bis (acrylyloxy) hexane.

構造体11は、孔部11Bを有している。ただし、構造体の形状は、特に限定されず、どのような形状であってもよい。例えば、構造体は、平板状であってもよく、また複雑な3次元構造であってもよい。   The structure 11 has a hole 11B. However, the shape of the structure is not particularly limited and may be any shape. For example, the structure may have a flat plate shape or a complicated three-dimensional structure.

構造体11は、孔部11Bの開口面積に対する孔部11Bの表面積の比(孔部の表面積/孔部の開口面積)が25以上となっていてもよい。物理気相成長法、化学気相成長法やめっき法等では、このような比を有する孔部の表面に金属膜を均一に形成することは困難であるので、このような比を有する構造体の表面に金属膜を形成する方法として、本発明の方法は特に有効である。本発明の方法は、上記比が100以上、150以上、または200以上の孔部を有する構造体にさらに有効である。上記比の下限は、20000以下、または2000以下とすることができる。   In the structure 11, the ratio of the surface area of the hole 11B to the opening area of the hole 11B (the surface area of the hole / the opening area of the hole) may be 25 or more. In physical vapor deposition, chemical vapor deposition, plating, etc., it is difficult to form a metal film uniformly on the surface of the hole having such a ratio. The method of the present invention is particularly effective as a method for forming a metal film on the surface. The method of the present invention is more effective for structures having pores with the above ratio of 100 or more, 150 or more, or 200 or more. The lower limit of the ratio can be 20000 or less, or 2000 or less.

図1に示される孔部11Bは、非貫通孔部となっているが、本明細書における「孔部」とは、非貫通孔部および貫通孔部のいずれであってもよい。また、「開口面積」とは、孔部の内部が入口から深さ方向にかけて一端窄まり、再び広がっている場合以外は、入口の開口面積とし、孔部の内部が入口から深さ方向にかけて一端窄まり、再び広がっている場合には、開口面積のうち最も小さい開口面積とする。上記孔部の表面積は、BET吸着法によって測定することができるが、孔部の形状から計算によって求めることも可能である。上記開口面積は、レーザー顕微鏡や光学顕微鏡を用いて測定することができるが、孔部の入口の形状から計算によって求めることも可能である。   The hole 11B shown in FIG. 1 is a non-through hole, but the “hole” in this specification may be either a non-through hole or a through hole. The “opening area” refers to the opening area of the inlet unless the inside of the hole is narrowed from the inlet to the depth direction and then widens again, and the inside of the hole is the end of the hole from the inlet to the depth direction. When it is narrowed and spread again, it is set to the smallest opening area among the opening areas. The surface area of the hole can be measured by the BET adsorption method, but can also be obtained by calculation from the shape of the hole. The opening area can be measured using a laser microscope or an optical microscope, but can also be obtained by calculation from the shape of the inlet of the hole.

構造体11は、孔部11Bの入口径に対する孔部11Bの深さの比(孔部の深さ/孔部の入口径:アスペクト比)は、12.5以上となっていてもよい。物理気相成長法、化学気相成長法やめっき法等では、このようなアスペクト比を有する孔部の表面に金属膜を均一に形成することは困難であるので、このようなアスペクト比を有する構造体の表面に金属膜を形成する方法として、本発明の方法は特に有効である。本発明の方法は、上記アスペクト比が50以上、75以上、または100以上の孔部を有する構造体にさらに有効である。上記アスペクト比の下限は、10000以下、または1000以下とすることができる。本明細書における「入口径」とは、孔部の入口が円形の場合には10箇所の直径を測定し、その直径の平均値を意味し、また孔部の入口が円形以外の場合は孔部の縁における向かい合う2点間の距離のうち最短の距離を意味するものとする。孔部が貫通孔である場合、孔部の入口が2つ存在するが、この場合には、入口径が最も小さいものを入口径とする。入口径は、レーザー顕微鏡や光学顕微鏡を用いて測定することができる。孔部11Bの深さは、マイクロメーターを用いて測定することができる。孔部11Bの深さは、10箇所測定し、その平均値とする。   In the structure 11, the ratio of the depth of the hole 11B to the inlet diameter of the hole 11B (hole depth / hole inlet diameter: aspect ratio) may be 12.5 or more. In physical vapor deposition, chemical vapor deposition, plating, etc., it is difficult to form a metal film uniformly on the surface of the hole having such an aspect ratio. The method of the present invention is particularly effective as a method for forming a metal film on the surface of the structure. The method of the present invention is more effective for a structure having a hole having an aspect ratio of 50 or more, 75 or more, or 100 or more. The lower limit of the aspect ratio can be 10000 or less, or 1000 or less. The “inlet diameter” in the present specification means the average value of the diameters measured when the hole entrance is circular, and means the average value of the diameters. It means the shortest distance among the distances between two opposing points on the edge of the part. When the hole is a through hole, there are two inlets of the hole. In this case, the inlet having the smallest inlet diameter is defined as the inlet diameter. The entrance diameter can be measured using a laser microscope or an optical microscope. The depth of the hole 11B can be measured using a micrometer. The depth of the hole 11B is measured at 10 locations, and the average value is taken.

このような上記比を有する構造体11の製造方法は、特に限定されないが、例えば、光造形装置(3Dプリンター、装置名「RECILS」、東京大学大学院理学系研究科付属フォトサイエンス研究機構製)によって得ることができる。   The manufacturing method of the structure 11 having the above-mentioned ratio is not particularly limited. For example, by a stereolithography apparatus (3D printer, apparatus name “RECILS”, manufactured by Photoscience Research Organization, Graduate School of Science, University of Tokyo) Can be obtained.

構造体11を用意した後、図2(A)に示されるように、反応容器20内のヒータ21上に孔部11Bが内部空間側となるように構造体11を配置する。次いで、図2(B)に示されるように、反応容器20内に、酸素を供給する。その後、図3(A)に示されるように、反応容器20内で、酸素の存在下で、構造体を加熱する前処理工程を行う。   After the structure 11 is prepared, as shown in FIG. 2A, the structure 11 is arranged on the heater 21 in the reaction vessel 20 so that the hole 11B is on the inner space side. Next, oxygen is supplied into the reaction vessel 20 as shown in FIG. Thereafter, as shown in FIG. 3A, a pretreatment step of heating the structure in the presence of oxygen is performed in the reaction vessel 20.

酸素は、構造体の表面を改質させるために用いている。本明細書における「改質」とは、構造体の表面の性質を変えるという意味であり、上記前処理工程の有無によって金属膜の付き方が変われば、構造体の表面の性質が変わったと判断することができる。なお、構造体の表面の色味が透明または白色である場合、上記前処理工程を行うと、構造体の表面が透明または白色から黒色または褐色に変化する。このため、改質されたか否かは、構造体の表面の色味から判断してもよい。   Oxygen is used to modify the surface of the structure. “Modification” in the present specification means to change the surface property of the structure, and if the method of attaching the metal film changes depending on the presence or absence of the pretreatment step, it is determined that the surface property of the structure has changed. can do. When the color of the surface of the structure is transparent or white, the surface of the structure changes from transparent or white to black or brown when the pretreatment step is performed. For this reason, it may be judged from the color of the surface of the structure whether or not it has been modified.

前処理工程時の構造体11の加熱温度は、200℃以上であることが好ましい。加熱温度が200℃以上であれば、構造体11の表面11Aを十分に改質させることができるからできる。前処理工程時の構造体11の加熱温度の下限は、215℃以上、230℃以上の順にさらに好ましい(温度が高いほど好ましい)。また、前処理工程時の構造体11の加熱温度の上限は、構造体11の構造維持を維持できる観点から、300℃以下であることが好ましい。構造体11の加熱は、ヒータ21によって行われる。   The heating temperature of the structure 11 during the pretreatment step is preferably 200 ° C. or higher. If the heating temperature is 200 ° C. or higher, the surface 11A of the structure 11 can be sufficiently modified. The lower limit of the heating temperature of the structure 11 during the pretreatment step is more preferable in the order of 215 ° C. or higher and 230 ° C. or higher (higher is preferable). Moreover, it is preferable that the upper limit of the heating temperature of the structure 11 at the time of a pre-processing process is 300 degrees C or less from a viewpoint which can maintain the structure maintenance of the structure 11. FIG. The structure 11 is heated by the heater 21.

前処理工程時の酸素の圧力は、大気圧以上であることが好ましい。この圧力が大気圧以上であれば、孔部の内表面全体に金属膜を形成できる。前処理工程時の酸素の下限は、1.4MPa以上、1.6MPa以上の順にさらに好ましい(数値が大きいほど好ましい)。前処理工程時の酸素の圧力の上限は、2MPa以下であってもよい。酸素の圧力は、小型圧力変換器によって3回測定して得られた値の算術平均値とする。   The oxygen pressure during the pretreatment step is preferably at least atmospheric pressure. If this pressure is equal to or higher than atmospheric pressure, a metal film can be formed on the entire inner surface of the hole. The lower limit of oxygen during the pretreatment step is more preferable in the order of 1.4 MPa or more and 1.6 MPa or more (the larger the value, the better). The upper limit of the pressure of oxygen during the pretreatment step may be 2 MPa or less. The oxygen pressure is the arithmetic average of the values obtained by measuring three times with a small pressure transducer.

前処理工程の保持時間は、1分以上であることが好ましい。保持時間を1分以上にすることにより、構造体11の表面11Aを十分に改質させることができる。「保持時間」とは、構造体を加熱した状態で酸素に晒しておく時間を意味する。   The holding time in the pretreatment step is preferably 1 minute or longer. By setting the holding time to 1 minute or longer, the surface 11A of the structure 11 can be sufficiently modified. “Retention time” means the time during which the structure is exposed to oxygen in a heated state.

次いで、図3(B)に示されるように、反応容器20から酸素を排出する。   Next, as shown in FIG. 3B, oxygen is discharged from the reaction vessel 20.

その後、図4(A)に示されるように、反応容器20内に、金属前駆体、還元剤および超臨界流体を供給する。そして、図4(B)に示すように、反応容器20内で、超臨界流体に還元剤および還元剤の還元によって金属が生成する金属前駆体を溶解させた混合流体の存在下で、構造体11を金属が生成する温度に加熱して、構造体11の表面11Aに金属膜12を形成する成膜工程を行う。ここで、成膜工程を行う前に前処理工程を行って、酸素により構造体のポリマーからなる表面を改質しているので、混合流体に含まれる金属前駆体を還元すれば、この改質された表面に金属膜を形成することができる。これにより、金属膜付き構造体が得られる。本明細書における「超臨界流体」とは、超臨界状態にある流体を意味するものとする。また、「金属膜」とは、金属から構成されており、金属酸化物を実質的に含まないものである。   Thereafter, as shown in FIG. 4A, a metal precursor, a reducing agent, and a supercritical fluid are supplied into the reaction vessel 20. Then, as shown in FIG. 4B, in the reaction vessel 20, in the presence of a mixed fluid obtained by dissolving a reducing agent and a metal precursor generated by reduction of the reducing agent in a supercritical fluid. 11 is heated to a temperature at which a metal is generated, and a film forming process for forming a metal film 12 on the surface 11A of the structure 11 is performed. Here, the pretreatment step is performed before the film formation step, and the surface made of the polymer of the structure is modified by oxygen. Therefore, if the metal precursor contained in the mixed fluid is reduced, this modification is performed. A metal film can be formed on the formed surface. Thereby, a structure with a metal film is obtained. The term “supercritical fluid” in the present specification means a fluid in a supercritical state. Further, the “metal film” is made of metal and does not substantially contain a metal oxide.

超臨界流体は、還元剤および金属前駆体を溶解させるために用いている。超臨界流体は、高い回り込み性を示すので、超臨界流体を用いることにより、極めて高い孔部を有する構造体や複雑な3次元構造を構造体の表面への金属膜形成が可能になる。超臨界流体としては、比較的低温低圧で超臨界状態になり、また化学的に安定であることから超臨界二酸化炭素が好ましい。   The supercritical fluid is used to dissolve the reducing agent and the metal precursor. Since the supercritical fluid exhibits high wraparound properties, the use of the supercritical fluid makes it possible to form a metal film on the surface of a structure having a very high hole or a complicated three-dimensional structure. As the supercritical fluid, supercritical carbon dioxide is preferable because it becomes a supercritical state at a relatively low temperature and low pressure and is chemically stable.

還元剤は、金属前駆体を還元するために用いている。還元剤としては、例えば、水素(H)や蟻酸(HCOOH)、シクロヘキサンが挙げられる。これらの中でも、還元力の観点から、水素が好ましい。 The reducing agent is used to reduce the metal precursor. Examples of the reducing agent include hydrogen (H 2 ), formic acid (HCOOH), and cyclohexane. Among these, hydrogen is preferable from the viewpoint of reducing power.

金属前駆体は、例えば、有機金属錯体である。金属前駆体は、形成する金属膜の種類によって異なるので、特に限定されないが、例えば、Cu、Ni、またはRuを含んでいる。   The metal precursor is, for example, an organometallic complex. The metal precursor varies depending on the type of metal film to be formed, and is not particularly limited, but includes, for example, Cu, Ni, or Ru.

Cuを含む金属前駆体としては、Cu(tmhd)[ビス(テトラメチルヘプタンジオナト)銅、化学式:C2238CuO]、Cu(acac)[ビス(アセチルアセトナト)銅、化学式:C1014CuO]およびCu(hfac)[ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト)銅、化学式:C1012CuO]が挙げられる。 As a metal precursor containing Cu, Cu (tmhd) 2 [bis (tetramethylheptanedionate) copper, chemical formula: C 22 H 38 CuO 4 ], Cu (acac) 2 [bis (acetylacetonato) copper, chemical formula : C 10 H 14 CuO 4 ] and Cu (hfac) 2 [bis (hexafluoroacetylacetonato) copper, chemical formula: C 10 H 2 F 12 CuO 2 ].

Niを含む金属前駆体としては、NiCp[ビス(シクロペンタジエニル)ニッケル]が挙げられ、またRuを含む金属前駆体としては、Ru(tmhd)[化学式:C3357Ru]等が挙げられる。 Examples of the metal precursor containing Ni include NiCp 2 [bis (cyclopentadienyl) nickel], and examples of the metal precursor containing Ru include Ru (tmhd) 3 [chemical formula: C 33 H 57 O 6 Ru ] Etc. are mentioned.

金属前駆体の量は、金属膜12においてどの程度の膜厚を得たいかによって調整する。すなわち、膜厚が厚い金属膜12を得ようとする場合には、金属前駆体の量を増やし、膜厚が薄い金属膜12を得ようとする場合には、金属前駆体の量を少なくする。例えば、金属前駆体を10mgとすると、膜厚100nm程度の金属膜が得られる。   The amount of the metal precursor is adjusted depending on how much film thickness is desired to be obtained in the metal film 12. That is, when trying to obtain a thick metal film 12, the amount of the metal precursor is increased, and when trying to obtain a thin metal film 12, the amount of the metal precursor is reduced. . For example, when the metal precursor is 10 mg, a metal film having a thickness of about 100 nm can be obtained.

上記「金属が生成する温度」とは、用いる金属前駆体によって異なるが、例えば、Cuを含む金属前駆体であれば、180℃以上、好ましくは200℃以上である。なお、温度は、金属が生成する温度以上であればよいが、構造体11の構造維持の観点から、300℃以下が好ましい。   The “temperature at which the metal is generated” varies depending on the metal precursor to be used. For example, in the case of a metal precursor containing Cu, the temperature is 180 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher. The temperature may be equal to or higher than the temperature at which the metal is generated, but is preferably 300 ° C. or lower from the viewpoint of maintaining the structure of the structure 11.

成膜工程時の混合流体の圧力は、7.4MPa以上であることが好ましい。この圧力が7.4MPa以上であれば、超臨界状態とすることができるので、還元剤および金属前駆体を溶解させることができる。成膜工程時の混合流体の圧力の下限は、100MPa以下であってもよい。   The pressure of the mixed fluid during the film forming process is preferably 7.4 MPa or more. If this pressure is 7.4 MPa or higher, the supercritical state can be obtained, and the reducing agent and the metal precursor can be dissolved. The lower limit of the pressure of the mixed fluid during the film forming process may be 100 MPa or less.

成膜工程後、図4(C)に示されるように、反応容器21から混合流体を排出し、減圧および降温する。その後、金属膜付き構造体を取り出す。   After the film forming step, as shown in FIG. 4C, the mixed fluid is discharged from the reaction vessel 21, and the pressure is reduced and the temperature is lowered. Thereafter, the structure with metal film is taken out.

本実施形態によれば、表面11Aがポリマーからなる構造体11に金属膜12を形成するための前処理工程として、酸素の存在下で構造体11を加熱するという極めて簡単な工程を行っているので、金属酸化膜の形成等やその成膜条件の検討などを必要としない。このため、ポリマーからなる表面11Aを有する構造体11Aに、容易に金属膜12を形成することができる。   According to the present embodiment, as a pretreatment process for forming the metal film 12 on the structure 11 whose surface 11A is made of a polymer, a very simple process of heating the structure 11 in the presence of oxygen is performed. Therefore, it is not necessary to form a metal oxide film or to examine the film forming conditions. For this reason, the metal film 12 can be easily formed on the structure 11A having the surface 11A made of a polymer.

本実施形態に係る金属膜付き構造体の製造方法は、例えば、ハイパスフィルター(特にテラヘルツ帯電磁波用ハイパスフィルター)、導波管(特にテラヘルツ帯電磁波用導波管)、マイクロ流路、マイクロラティス構造体、偏光制御用3次元カイラル構造、テラヘルツ帯電磁波用伝搬制御素子、またはテラヘルツ帯電磁波において負の屈折率を有する人工材料の製造方法に用いることができる。   The manufacturing method of the structure with a metal film according to the present embodiment includes, for example, a high-pass filter (particularly, a high-pass filter for terahertz band electromagnetic waves), a waveguide (particularly, a waveguide for terahertz band electromagnetic waves), a microchannel, and a microlattice structure. Body, a polarization control three-dimensional chiral structure, a terahertz electromagnetic wave propagation control element, or a method for manufacturing an artificial material having a negative refractive index in a terahertz electromagnetic wave.

テラヘルツ帯電磁波用伝搬制御素子としては、例えば、金属らせん構造が周期的に配列された広帯域円偏光フィルタ(ShengXi Li等、「Broadband terahertz circular polarizers with single- and double-helical array metamaterials」、Optical Society of America、January 2011 Vol. 28、pp.19-23)、積層された金属スリット構造から成る超高感度テラヘルツ帯電磁波用偏光子(「極限屈折率材料の探索とテラヘルツ波帯への応用」(鈴木 健二、応用物理第86巻第10号、2017、pp.897-902)の図9参照)、またはテラヘルツレンズ(Takahisa Togashi等、「Terahertz path-length lens composed of oblique metal slit array」、Applied Physics A、February 2015, Volume 118, Issue 2, pp.397&#8211;402)等が挙げられる。   Examples of propagation control elements for terahertz band electromagnetic waves include, for example, a broadband circular polarizing filter (ShengXi Li et al., “Broadband terahertz circular polarizers with single- and double-helical array metamaterials”, Optical Society of America, January 2011 Vol. 28, pp.19-23), ultra-sensitive terahertz band electromagnetic wave polarizer composed of laminated metal slit structures ("Search for limiting refractive index materials and application to terahertz wave band" (Suzuki) Kenji, Applied Physics, Vol. 86, No. 10, 2017, pp. 897-902)), or terahertz lens (Takaherisa path-length lens composed of oblique metal slit array, Applied Physics A , February 2015, Volume 118, Issue 2, pp.397 &#8211; 402).

テラヘルツ帯電磁波において負の屈折率を有する人工材料は、3次元金属周期構造(「Intra-connected three-dimensionally isotropic bulk negative index photonic metamaterial」、Optics Express Vol. 18 Issue 12、2010、pp.12348-12353)を例えば100倍の大きさに拡大して作製することにより得られるものである。   An artificial material having a negative refractive index in terahertz band electromagnetic waves is a three-dimensional metal periodic structure (“Intra-connected three-dimensionally isotropic bulk negative index photonic metamaterial”, Optics Express Vol. 18 Issue 12, 2010, pp.12348-12353. ) Is enlarged to 100 times the size, for example.

<金属膜付き構造体>
図5に示される金属膜付き構造体10は、上記金属膜付き構造体の製造方法によって得られたものであり、表面11Aがポリマーからなる構造体11と、構造体11の少なくとも一部の表面11Aに形成された金属膜12とを備えている。なお、図5において、図1等と同じ符号が付されている部材は、図1で示した部材と同じものであるので、下記以外、説明を省略するものとする。
<Structure with metal film>
A structure with a metal film 10 shown in FIG. 5 is obtained by the above-described method for manufacturing a structure with a metal film, and the surface 11A is made of a polymer 11 and at least a part of the surface of the structure 11 And a metal film 12 formed on 11A. In FIG. 5, members denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 and the like are the same as the members shown in FIG.

構造体11は、孔部11Bの開口面積に対する孔部11Bの表面積の比(孔部の表面積/孔部の開口面積)が25以上となっている。この比は100以上、150以上、または200以上であってもよい。また、この比の下限は、20000以下、または2000以下とすることができる。   In the structure 11, the ratio of the surface area of the hole 11B to the opening area of the hole 11B (the surface area of the hole / the opening area of the hole) is 25 or more. This ratio may be 100 or more, 150 or more, or 200 or more. Moreover, the lower limit of this ratio can be 20000 or less, or 2000 or less.

図5に示される孔部11Bは、非貫通孔部となっているが、本明細書における「孔部」とは、非貫通孔部および貫通孔部のいずれであってもよい。   The hole 11B shown in FIG. 5 is a non-through hole, but the “hole” in this specification may be either a non-through hole or a through hole.

構造体11は、孔部11Bの入口径に対する孔部11Bの深さの比(孔部の深さ/孔部の入口径:アスペクト比)は、12.5以上となっていることが好ましい。上記アスペクト比は50以上、75以上、または100以上であってもよい。上記アスペクト比の下限は、10000以下、または1000以下とすることができる。   In the structure 11, the ratio of the depth of the hole 11B to the inlet diameter of the hole 11B (hole depth / hole inlet diameter: aspect ratio) is preferably 12.5 or more. The aspect ratio may be 50 or more, 75 or more, or 100 or more. The lower limit of the aspect ratio can be 10000 or less, or 1000 or less.

金属膜12は、孔部11Bの内表面11Cの90%以上の領域に形成されている。金属膜12が孔部11Bの内表面11Cの90%以上の領域に形成されていれば、金属膜付き構造体を後述するような様々な用途に用いることができる。金属膜12は、孔部11Bの内表面11Cの95%以上の領域に形成されていることが好ましく、100%の領域に形成されていることが最も好ましい。   The metal film 12 is formed in a region of 90% or more of the inner surface 11C of the hole 11B. If the metal film 12 is formed in a region of 90% or more of the inner surface 11C of the hole 11B, the structure with a metal film can be used for various applications as described later. The metal film 12 is preferably formed in a region of 95% or more of the inner surface 11C of the hole 11B, and most preferably formed in a region of 100%.

金属膜12の膜厚は、特に限定されないが、例えば、金属膜付き構造体10をテラヘルツ帯電電磁波用パイパスフィルターやテラヘルツ帯電磁波用導波管を用いる場合には、テラヘルツ帯電磁波を制御するという観点から、500nm以上であることが好ましい。金属膜は、孔部に充填されていてもよい。   The film thickness of the metal film 12 is not particularly limited. For example, when a terahertz charged electromagnetic wave bypass filter or a terahertz band electromagnetic wave waveguide is used for the structure 10 with a metal film, the viewpoint of controlling the terahertz band electromagnetic wave. Therefore, the thickness is preferably 500 nm or more. The metal film may be filled in the hole.

金属膜付き構造体10の用途は、特に限定されないが、例えば、テラヘルツ帯電磁波用ハイパスフィルター、テラヘルツ帯電磁波用導波管、マイクロ流路、偏光制御用3次元カイラル構造、テラヘルツ帯電磁波用伝搬制御素子、またはテラヘルツ帯電磁波において負の屈折率を有する人工材料等が挙げられる。   Although the use of the structure 10 with a metal film is not particularly limited, for example, a high-pass filter for terahertz band electromagnetic waves, a waveguide for terahertz band electromagnetic waves, a microchannel, a three-dimensional chiral structure for polarization control, and propagation control for terahertz band electromagnetic waves. Examples thereof include an element or an artificial material having a negative refractive index in a terahertz band electromagnetic wave.

具体的には、金属膜付き構造体をテラヘルツ電磁波用ハイパスフィルターに適用した場合には、テラヘルツ電磁波用ハイパスフィルターは、例えば、表面がポリマーから構成され、かつ厚み方向に貫通した複数の矩形(好ましくは方形)の孔部を有する格子状の構造体と、構造体の表面(孔部の内表面を含む)に形成された金属膜とを備える。例えば、遮断周波数が0.1THz〜1THzのいずれかにあるハイパスフィルターに用いる場合、構造体の厚みは1mm以上10mm以下であり、孔部の1辺の長さは150μm以上1500μm以下であり、格子の周期は孔部の1辺の長さに100μmを加えた長さとすることができる。   Specifically, when the structure with a metal film is applied to a high-pass filter for terahertz electromagnetic waves, the high-pass filter for terahertz electromagnetic waves is, for example, a plurality of rectangles (preferably made of a polymer and penetrating in the thickness direction) Is provided with a lattice-like structure having square holes, and a metal film formed on the surface of the structure (including the inner surface of the holes). For example, when used for a high-pass filter having a cutoff frequency of 0.1 THz to 1 THz, the thickness of the structure is 1 mm or more and 10 mm or less, and the length of one side of the hole is 150 μm or more and 1500 μm or less. The period may be a length obtained by adding 100 μm to the length of one side of the hole.

金属膜付き構造体をテラヘルツ電磁波用導波管に適用した場合には、テラヘルツ帯電磁波用導波管は、例えば、表面がポリマーから構成され、かつ長手方向に貫通した矩形の孔部を有する構造体と、孔部の内表面に形成された金属膜とを備える。この場合、例えば、構造体の長さは1cm以上であり、孔部の縦の長さが86μm以上710μm以下であり、孔部の横の長さは孔部の横の長さの半分とすることができる。   When the structure with a metal film is applied to a terahertz electromagnetic wave waveguide, the terahertz electromagnetic wave waveguide has, for example, a structure in which the surface is made of a polymer and has a rectangular hole penetrating in the longitudinal direction. A body and a metal film formed on the inner surface of the hole. In this case, for example, the length of the structure is 1 cm or more, the vertical length of the hole is 86 μm or more and 710 μm or less, and the horizontal length of the hole is half of the horizontal length of the hole. be able to.

金属膜付き構造体をマイクロ流路に適用した場合には、マイクロ流路は、例えば、表面がポリマーから構成され、かつ貫通した孔部を有する構造体と、孔部の内表面に形成された金属膜とを備える。この場合、例えば、孔部の直径が300μm以下であり、孔部の長さが1cm以上とすることができる。   When the structure with a metal film is applied to the microchannel, the microchannel is formed on the inner surface of the hole and the structure having a surface made of a polymer and having a through hole, for example. A metal film. In this case, for example, the diameter of the hole can be 300 μm or less, and the length of the hole can be 1 cm or more.

本発明を詳細に説明するために、以下に実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの記載に限定されない。   In order to describe the present invention in detail, examples will be described below, but the present invention is not limited to these descriptions.

<実施例1>
まず、孔部を有し、かつポリマーからなる構造体を製造した。孔部は貫通孔であり、孔部の入口の形状は長方形であった。また、孔部の入口径の長辺の長さは7mmであり、短辺の長さは0.4mmであり、孔部の深さは5mmであった。したがって、開口面積は2.8mmであり、孔部の表面積は74mmであった。また、この構造体においては、孔部の開口面積に対する孔部の表面積の比は26.4であり、また孔部の短辺の長さに対する孔部の深さの比(アスペクト比)は12.5であった。
<Example 1>
First, the structure which has a hole and consists of a polymer was manufactured. The hole was a through hole, and the shape of the inlet of the hole was a rectangle. Moreover, the length of the long side of the inlet diameter of the hole was 7 mm, the length of the short side was 0.4 mm, and the depth of the hole was 5 mm. Therefore, the opening area was 2.8 mm 2 and the surface area of the hole portion was 74 mm 2 . In this structure, the ratio of the surface area of the hole to the opening area of the hole is 26.4, and the ratio of the depth of the hole to the length of the short side of the hole (aspect ratio) is 12 .5.

このような構造体は、市販のアクリル酸エステル系の光硬化性樹脂組成物(デクセリアルズ株式会社製、製品名「UV硬化型樹脂 SA1120SN」)を用いて、光造形装置(3Dプリンター、装置名「RECILS」、東京大学大学院理学系研究科付属フォトサイエンス研究機構製)によって得られた。具体的には、まず、平板と円筒板で挟まれた隙間に上記光硬化樹脂組成物を流しこみ、波長405nmの紫外線レーザーを、造形する構造に合わせて時間的に強度変調しながらライン状に走査した。隙間の大きさは40μmとした。1ラインの走査が終了したところで、平板をずらして次のラインを操作した。これを繰り返すことによって、一つの層を完成させた。一つの層が完成したら、平面板を縦方向にギャップ幅分だけ動かし、次の層を作製した。これを繰り返すことによって、3次元構造を有する上記構造体を作製した。   Such a structure uses a commercially available acrylic ester-based photocurable resin composition (manufactured by Dexerials Co., Ltd., product name “UV curable resin SA1120SN”), and an optical modeling apparatus (3D printer, apparatus name “ “RECILS”, manufactured by the Institute of Photoscience, the University of Tokyo Graduate School of Science. Specifically, first, the photocurable resin composition is poured into a gap between a flat plate and a cylindrical plate, and an ultraviolet laser having a wavelength of 405 nm is linearly modulated with time according to the structure to be shaped. Scanned. The size of the gap was 40 μm. When the scanning of one line was completed, the next line was operated by shifting the flat plate. By repeating this, one layer was completed. When one layer was completed, the plane plate was moved in the vertical direction by the gap width to produce the next layer. By repeating this, the above-mentioned structure having a three-dimensional structure was produced.

構造体を得た後、構造体を反応容器内に入れ、蓋を閉めた。次いで、前処理工程を行った。具体的には、まず、反応容器内に、酸素を室温、圧力1MPaの条件で供給した。その後、構造体を230℃まで加熱して、圧力を1.6MPaとした。酸素の圧力は、小型圧力変換器(型番「GM−200KD」、株式会社共和電業製)によって測定された。なお、酸素の圧力は、3回測定して得られた値の算術平均値とした。この状態で、30分間保持した。その後、酸素を排出した。   After obtaining the structure, the structure was placed in a reaction vessel and the lid was closed. Next, a pretreatment process was performed. Specifically, first, oxygen was supplied into the reaction vessel under conditions of room temperature and pressure of 1 MPa. Thereafter, the structure was heated to 230 ° C. to adjust the pressure to 1.6 MPa. The pressure of oxygen was measured by a small pressure transducer (model number “GM-200KD”, manufactured by Kyowa Denki Co., Ltd.). The oxygen pressure was the arithmetic average value of the values obtained by measuring three times. This state was maintained for 30 minutes. Thereafter, oxygen was discharged.

前処理工程を行った後、成膜工程を行った。具体的には、まず、反応容器内に、10mgのCu(tmhd)を反応容器内に入れた。次いで、反応容器内に、水素を室温、圧力1MPaの条件で供給し、さらに超臨界二酸化炭素を50℃、圧力9MPaの条件で供給した。この状態で、構造体を200℃まで加熱した。そして、保持時間を設けずに、その後、混合流体を排出し、0.1MPaまで減圧するとともに室温まで降温した。そして、蓋を開けて、反応容器から構造体を取り出した。これにより、金属膜としてCu膜が形成された金属膜付き構造体を得た。 After performing the pretreatment process, a film forming process was performed. Specifically, first, 10 mg of Cu (tmhd) 2 was placed in the reaction vessel. Subsequently, hydrogen was supplied into the reaction vessel under conditions of room temperature and a pressure of 1 MPa, and supercritical carbon dioxide was further supplied under conditions of 50 ° C. and a pressure of 9 MPa. In this state, the structure was heated to 200 ° C. And without providing holding time, after that, the mixed fluid was discharged | emitted, and it pressure-reduced to room temperature while reducing pressure to 0.1 MPa. Then, the lid was opened and the structure was taken out from the reaction vessel. Thereby, a structure with a metal film in which a Cu film was formed as a metal film was obtained.

<実施例2>
構造体として、以下の構造体を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、金属膜付き構造体を得た。構造体は、孔部を有し、かつポリマーからなるものであった。孔部は貫通孔であり、孔部の入口は円形であった。また、孔部の入口径は0.3mmであり、孔部の深さは1mmであった。この場合、開口面積は0.09mm、孔部の表面積は1.2mmであった。したがって、この構造体においては、孔部の開口面積に対する孔部の表面積の比は13.3であり、また孔部の入口径に対する孔部の深さの比(アスペクト比)は3.3であった。孔部の入口径は、光学顕微鏡によって測定され、孔部の深さは、マイクロメーターによって測定された。
<Example 2>
A structure with a metal film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the following structure was used as the structure. The structure had pores and consisted of a polymer. The hole was a through hole, and the inlet of the hole was circular. Moreover, the inlet diameter of the hole was 0.3 mm, and the depth of the hole was 1 mm. In this case, the opening area of 0.09 mm 2, the surface area of the holes was 1.2 mm 2. Therefore, in this structure, the ratio of the surface area of the hole to the opening area of the hole is 13.3, and the ratio of the depth of the hole to the inlet diameter of the hole (aspect ratio) is 3.3. there were. The inlet diameter of the hole was measured with an optical microscope, and the depth of the hole was measured with a micrometer.

<比較例1>
比較例1においては、前処理工程を行わずに、実施例1に記載した構造体に実施例1と同様の条件で成膜工程を行った。
<Comparative Example 1>
In Comparative Example 1, the film forming process was performed on the structure described in Example 1 under the same conditions as in Example 1 without performing the pretreatment process.

<比較例2>
比較例2においては、実施例2と同様の構造体を用い、かつ前処理工程を行わずに、実施例1と同様の条件で成膜工程を行った。
<Comparative Example 2>
In Comparative Example 2, the same structure as in Example 2 was used, and the film formation process was performed under the same conditions as in Example 1 without performing the pretreatment process.

<構造体の表面観察>
実施例1、2に係る金属膜付き構造体および比較例1、2に係る構造体の表面を目視観察したところ、比較例1に係る構造体の表面には金属膜が形成されず、また比較例2に係る構造体の表面にも金属膜が形成されていなかった(図7の中写真参照)。これに対し、実施例1に係る金属膜付き構造体の表面には金属膜が形成され(図6(B)参照)、また実施例2に係る金属膜付き構造体の表面にも金属膜が形成されていた(図7の右写真参照)。なお、図6(A)は実施例1で用いた前処理工程や成膜工程が行われる前の構造体の外観写真であり、図6(B)は実施例1に係る金属膜付き構造体の外観写真である。また、図7の左写真は、実施例2で用いた前処理工程や成膜工程が行われる前の製造直後の構造体の外観写真であり、図7の中写真は比較例1に係る金属膜付き構造体の外観写真であり、図7の右写真は実施例2に係る金属膜付き構造体の外観写真である。実施例1、2に係る金属膜付き構造体は、金属膜が形成されていたことから、前処理工程や成膜工程を行っていない構造体や金属膜が形成されていない比較例2に係る構造体とは、写真の色が異なっている。
<Surface observation of structure>
When the surfaces of the structures with metal films according to Examples 1 and 2 and the structures according to Comparative Examples 1 and 2 were visually observed, no metal film was formed on the surfaces of the structures according to Comparative Example 1 and No metal film was formed on the surface of the structure according to Example 2 (see the middle photo in FIG. 7). In contrast, a metal film is formed on the surface of the structure with a metal film according to Example 1 (see FIG. 6B), and the metal film is also formed on the surface of the structure with a metal film according to Example 2. It was formed (see the right photo in FIG. 7). 6A is a photograph of the appearance of the structure before the pretreatment process and the film forming process used in Example 1, and FIG. 6B is a structure with a metal film according to Example 1. It is an appearance photograph. Moreover, the left photograph of FIG. 7 is an external appearance photograph of the structure immediately after manufacture before the pretreatment process and film-forming process used in Example 2 are performed, and the middle photograph of FIG. 7 is a metal according to Comparative Example 1. 7 is an appearance photograph of the structure with a film, and the right photograph in FIG. 7 is an appearance photograph of the structure with a metal film according to the second embodiment. Since the metal film-equipped structures according to Examples 1 and 2 were formed with the metal film, the structures and metal films not subjected to the pretreatment process or the film forming process were compared with Comparative Example 2 in which the metal film was not formed. The color of the photograph is different from the structure.

<孔部の内部観察>
実施例1に係る金属膜付き構造体の孔部の断面を透過型電子顕微鏡で撮影したところ、孔部の内表面に金属膜が形成されていた(図8(A)〜図8(C)参照)。なお、図8(A)〜図8(C)は実施例1に係る金属膜付き構造体の孔部の断面を透過型電子顕微鏡で撮影した写真であるが、図8(A)は孔部の入口から0.12mmの深さの位置の写真であり、図8(B)は孔部の入口から2.10mmの深さの位置での写真であり、図8(C)は、孔部の入口から4.49mmの深さの位置での写真である。図8(A)〜図8(C)においては、孔部の深さ方向に沿って構造体を切断し、孔部の深さ方向が横方向(孔部の入口側が左側)となり、構造体が下側となるような状態で撮影した。さらに、実施例1に係る金属膜付き構造体の孔部の断面を光学顕微鏡で観察したところ、内表面全てに金属膜が形成されていた。このため、孔部の内表面の90%以上の領域に金属膜が形成されていたことが確認された。
<Internal observation of hole>
When the cross section of the hole part of the structure with a metal film which concerns on Example 1 was image | photographed with the transmission electron microscope, the metal film was formed in the inner surface of a hole part (FIG. 8 (A)-FIG. 8 (C)). reference). 8A to 8C are photographs obtained by photographing a cross section of the hole portion of the structure with a metal film according to Example 1 with a transmission electron microscope. FIG. 8A is a hole portion. FIG. 8B is a photograph at a position of a depth of 2.10 mm from the entrance of the hole, and FIG. 8C is a photograph of a position at a depth of 0.12 mm from the entrance of the hole. It is a photograph in the position of the depth of 4.49mm from the entrance. 8A to 8C, the structure is cut along the depth direction of the hole, and the depth direction of the hole is in the horizontal direction (the inlet side of the hole is on the left side). The photo was taken with the side facing down. Furthermore, when the cross section of the hole part of the structure with a metal film which concerns on Example 1 was observed with the optical microscope, the metal film was formed in all the inner surfaces. For this reason, it was confirmed that the metal film was formed in the area | region of 90% or more of the inner surface of a hole.

10…金属膜付き構造体
11…構造体
11A…表面
11B…孔部
11C…内表面
12…金属膜
20…反応容器
21…ヒータ

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Structure 11 with a metal film ... Structure 11A ... Surface 11B ... Hole 11C ... Inner surface 12 ... Metal film 20 ... Reaction vessel 21 ... Heater

Claims (8)

酸素の存在下で、ポリマーからなる表面を有する構造体を加熱する前処理工程と、
前記前処理工程後、超臨界流体に還元剤および前記還元剤による還元によって金属が生成する金属前駆体を溶解させた混合流体の存在下で、前記構造体を前記金属が生成する温度に加熱して、前記構造体の前記表面に金属膜を形成する成膜工程と、
を備える、金属膜付き構造体の製造方法。
A pretreatment step of heating a structure having a polymer surface in the presence of oxygen;
After the pretreatment step, the structure is heated to a temperature at which the metal is produced in the presence of a mixed fluid in which a reducing agent and a metal precursor that produces a metal by reduction with the reducing agent are dissolved in a supercritical fluid. Forming a metal film on the surface of the structure,
A method for producing a structure with a metal film.
前記超臨界流体が、超臨界二酸化炭素である、請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the supercritical fluid is supercritical carbon dioxide. 前記前処理工程における前記酸素の圧力が大気圧以上である、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method of Claim 1 whose pressure of the said oxygen in the said pre-processing process is more than atmospheric pressure. 前記金属前駆体が、Cuを含む、請求項1ないし3のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the metal precursor contains Cu. 前記還元剤が、水素である、請求項1ないし4のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the reducing agent is hydrogen. 前記前処理工程における前記構造体の加熱が200℃以上の温度で行われる、請求項1ないし5のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the structure is heated at a temperature of 200 ° C. or higher in the pretreatment step. 前記構造体が、孔部を有し、前記孔部の開口面積に対する前記孔部の表面積の比が25以上である、請求項1ないし6のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the structure has a hole, and a ratio of a surface area of the hole to an opening area of the hole is 25 or more. 表面がポリマーからなる構造体と、前記構造体の少なくとも一部の前記表面に形成された金属膜とを備える金属膜付き構造体であって、
前記構造体が、孔部を有し、前記孔部の開口面積に対する前記孔部の表面積の比が25以上であり、
前記金属膜が、前記孔部の内表面の90%以上の領域に形成されている、金属膜付き構造体。

A structure with a metal film, comprising: a structure having a polymer surface; and a metal film formed on at least a part of the structure;
The structure has a hole, and the ratio of the surface area of the hole to the opening area of the hole is 25 or more,
A structure with a metal film, wherein the metal film is formed in a region of 90% or more of the inner surface of the hole.

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JPS5342370A (en) * 1976-09-29 1978-04-17 Hitachi Chemical Co Ltd Method of producing chemically plated printed circuit board stacking board
JP5408462B2 (en) * 2008-04-28 2014-02-05 日立化成株式会社 Electroless plating method and activation pretreatment method
JP5569713B2 (en) * 2009-05-29 2014-08-13 日立化成株式会社 Electroless copper plating apparatus for thickening, electroless copper plating method for thickening, and manufacturing method of multilayer printed wiring board
JP2011208212A (en) * 2010-03-30 2011-10-20 Oike Ind Co Ltd Method for producing conductive particle

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