JP2022015930A - Method for forming pattern film, pattern film, and structure - Google Patents

Method for forming pattern film, pattern film, and structure Download PDF

Info

Publication number
JP2022015930A
JP2022015930A JP2020119112A JP2020119112A JP2022015930A JP 2022015930 A JP2022015930 A JP 2022015930A JP 2020119112 A JP2020119112 A JP 2020119112A JP 2020119112 A JP2020119112 A JP 2020119112A JP 2022015930 A JP2022015930 A JP 2022015930A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
active energy
film
emulsion
energy ray
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020119112A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
喜己 稲葉
Yoshimi Inaba
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Printing Co Ltd filed Critical Toppan Printing Co Ltd
Priority to JP2020119112A priority Critical patent/JP2022015930A/en
Publication of JP2022015930A publication Critical patent/JP2022015930A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

To provide a technique allowing formation of a pattern film with a simple method.SOLUTION: A method for forming a pattern film of the present invention includes: forming, on a base having a plurality of concave parts, a film composed of an emulsion including dispersion particles including first liquid that is cured by irradiation with an active energy ray and a dispersion medium including second liquid that is not cured by irradiation of the active energy ray; irradiating the film with the active energy ray in a pattern shape to cure the first liquid in an area where the film is irradiated with the active energy ray; after the irradiation with the active energy ray, removing at least a part of the second liquid from the film; and curing the uncured first liquid included in the film from which at least a part of the second liquid is removed.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、パターン膜に関する。 The present invention relates to a patterned film.

パターン膜の形成方法として、紫外線や電子線などの活性エネルギー線の照射を利用する方法やブロック共重合体などの自己組織化材料を用いる方法など様々な方法が報告されている。 As a method for forming a pattern film, various methods such as a method using irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams and a method using a self-assembling material such as a block copolymer have been reported.

特開2009-260330号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-260330 特開2016-197176号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-197176

本発明は、簡便な方法でパターン膜の形成を可能にする技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique that enables the formation of a patterned film by a simple method.

本発明の第1側面によると、複数の凹部を有する下地上に、活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む分散粒子と、前記活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む分散媒とを含むエマルジョンからなる膜を形成することと、前記膜に前記活性エネルギー線をパターン状に照射して、前記活性エネルギー線を照射した領域で前記第1液体を硬化させることと、前記活性エネルギー線の照射後に、前記膜から前記第2液体の少なくとも一部を除去することと、前記第2液体の少なくとも一部を除去した前記膜が含んでいる未硬化の前記第1液体を硬化させることとを含むパターン膜の形成方法が提供される。 According to the first aspect of the present invention, on a substrate having a plurality of recesses, dispersion particles containing a first liquid that is cured by irradiation with active energy rays and dispersion containing a second liquid that is not cured by irradiation with the active energy rays. Forming a film made of an emulsion containing a medium, irradiating the film with the active energy rays in a pattern, and curing the first liquid in the region irradiated with the active energy rays, and the activity. After irradiation with energy rays, at least a part of the second liquid is removed from the film, and the uncured first liquid contained in the film from which at least a part of the second liquid is removed is cured. A method for forming a patterned film including the energy is provided.

本発明の第2側面によると、複数の凹部を有する下地上に、活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む分散粒子と、前記活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む分散媒とを含むエマルジョンからなる膜を、前記エマルジョンが前記複数の凹部を完全には埋め込まないように形成することと、前記膜に前記活性エネルギー線をパターン状に照射して、前記活性エネルギー線を照射した領域に、前記分散粒子の硬化物からなる粒状層を形成することと、前記活性エネルギー線の照射後に、前記膜から前記第2液体の少なくとも一部を除去して、前記活性エネルギー線を照射していない領域における未硬化の前記第1液体の少なくとも一部を、前記粒状層内の隙間及び前記複数の凹部の中へと移動させることと、その後、前記未硬化の前記第1液体を硬化させることとを含むパターン膜の形成方法が提供される。 According to the second aspect of the present invention, on a substrate having a plurality of recesses, dispersion particles containing a first liquid that is cured by irradiation with active energy rays and dispersion containing a second liquid that is not cured by irradiation with the active energy rays. A film made of an emulsion containing a medium is formed so that the emulsion does not completely embed the plurality of recesses, and the film is irradiated with the active energy rays in a pattern to obtain the active energy rays. After forming a granular layer made of a cured product of the dispersed particles in the irradiated region and irradiating the activated energy ray, at least a part of the second liquid is removed from the film to obtain the active energy ray. At least a part of the uncured first liquid in the unirradiated region is moved into the gaps in the granular layer and the plurality of recesses, and then the uncured first liquid is transferred. A method for forming a pattern film including curing is provided.

本発明の第3側面によると、基材上に、第1活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む第1分散粒子と、前記第1活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む第1分散媒とを含む第1エマルジョンからなる第1膜を形成することと、前記第1膜に前記第1活性エネルギー線を照射して、前記第1液体を硬化させることと、前記第1活性エネルギー線の照射後に、前記第1膜から前記第2液体を除去して、前記第1液体の硬化物からなる多孔質層を得ることと、前記多孔質層上に、第2活性エネルギー線の照射により硬化する第3液体を含む第2分散粒子と、前記第2活性エネルギー線の照射により硬化しない第4液体を含む第2分散媒とを含む第2エマルジョンからなる第2膜を形成することと、前記第2膜に前記第2活性エネルギー線をパターン状に照射して、前記第2活性エネルギー線を照射した領域で前記第3液体を硬化させることと、前記第2活性エネルギー線の照射後に、前記第2膜から前記第4液体の少なくとも一部を除去することと、前記第4液体の少なくとも一部を除去した前記第2膜が含んでいる未硬化の前記第3液体を硬化させることとを含むパターン膜の形成方法が提供される。 According to the third aspect of the present invention, a first dispersed particle containing a first liquid that is cured by irradiation with a first active energy ray and a second liquid that is not cured by irradiation with the first active energy ray are formed on a substrate. Forming a first film composed of a first emulsion containing a first dispersion medium, irradiating the first film with the first active energy ray to cure the first liquid, and the first. After irradiation with 1 active energy ray, the second liquid is removed from the first film to obtain a porous layer made of a cured product of the first liquid, and the second active energy is placed on the porous layer. A second film composed of a second emulsion containing a second dispersion particle containing a third liquid that is cured by irradiation with a ray and a second dispersion medium containing a fourth liquid that is not cured by irradiation with the second active energy ray is formed. By irradiating the second film with the second active energy ray in a pattern, the third liquid is cured in the region irradiated with the second active energy ray, and the second active energy ray is applied. After the irradiation, at least a part of the fourth liquid is removed from the second film, and the uncured third liquid contained in the second film from which at least a part of the fourth liquid is removed is removed. A method for forming a patterned film, including curing, is provided.

本発明の第4側面によると、基材上に、第1活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む第1分散粒子と、前記第1活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む第1分散媒とを含む第1エマルジョンからなる第1膜を形成することと、前記第1膜に前記第1活性エネルギー線を照射して、前記第1分散粒子の硬化物からなる多孔質層を形成することと、前記多孔質層から前記第2液体を除去することと、前記多孔質層上に、第2活性エネルギー線の照射により硬化する第3液体を含む第2分散粒子と、前記第2活性エネルギー線の照射により硬化しない第4液体を含む第2分散媒とを含む第2エマルジョンからなる第2膜を形成することと、前記第2膜に前記第2活性エネルギー線をパターン状に照射して、前記第2活性エネルギー線を照射した領域に、前記第2分散粒子の硬化物からなる粒状層を形成することと、前記第2活性エネルギー線の照射後に、前記第2膜から前記第4液体の少なくとも一部を除去して、前記第2活性エネルギー線を照射していない領域における未硬化の前記第3液体の少なくとも一部を、前記粒状層及び前記多孔質層中へと移動させることと、その後、前記未硬化の前記第3液体を硬化させることとを含むパターン膜の形成方法が提供される。 According to the fourth aspect of the present invention, a first dispersed particle containing a first liquid that is cured by irradiation with a first active energy ray and a second liquid that is not cured by irradiation with the first active energy ray are formed on a substrate. A porous material made of a cured product of the first dispersed particles is formed by forming a first film containing the first dispersion medium containing the first dispersion medium and irradiating the first film with the first active energy ray. A second dispersed particle containing a third liquid that is cured by forming a layer, removing the second liquid from the porous layer, and irradiating the porous layer with a second active energy ray. Forming a second film composed of a second emulsion containing a second dispersion medium containing a fourth liquid that is not cured by irradiation with the second active energy ray, and patterning the second active energy ray on the second film. After irradiating in a shape to form a granular layer made of a cured product of the second dispersed particles in the region irradiated with the second active energy ray, and after irradiating the second active energy ray, the second film. At least a part of the fourth liquid is removed from the liquid, and at least a part of the uncured third liquid in the region not irradiated with the second active energy ray is put into the granular layer and the porous layer. A method for forming a pattern film is provided, which comprises moving the liquid and then curing the uncured third liquid.

本発明の第5側面によると、第1乃至第4側面の何れかに係る方法により形成されるパターン膜が提供される。 According to the fifth aspect of the present invention, there is provided a pattern film formed by the method according to any one of the first to fourth aspects.

本発明の第6側面によると、複数の凹部を有する下地と、前記下地を部分的に被覆した粒状層と、前記複数の凹部と前記粒状層の隙間とを少なくとも部分的に埋め込んだ硬化物とを備えた構造体が提供される。 According to the sixth aspect of the present invention, a substrate having a plurality of recesses, a granular layer partially covering the substrate, and a cured product in which the gaps between the plurality of recesses and the granular layer are at least partially embedded. A structure comprising the above is provided.

本発明によれば、簡便な方法でパターン膜の形成を可能にする技術が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, there is provided a technique that enables the formation of a patterned film by a simple method.

本発明の実施形態に係るパターン膜の形成方法における、第1エマルジョンからなる第1膜の形成工程を概略的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a step of forming a first film made of a first emulsion in the method for forming a pattern film according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るパターン膜の形成方法における、第1活性エネルギー線の照射工程を概略的に示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an irradiation step of a first active energy ray in the method for forming a pattern film according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るパターン膜の形成方法における、第2液体の除去工程後に得られる構造を概略的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a structure obtained after a step of removing a second liquid in the method for forming a pattern film according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るパターン膜の形成方法における、第2エマルジョンからなる第2膜の形成工程を概略的に示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a process of forming a second film composed of a second emulsion in the method for forming a pattern film according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るパターン膜の形成方法における、第2活性エネルギー線の照射工程を概略的に示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an irradiation step of a second active energy ray in the method for forming a pattern film according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るパターン膜の形成方法における、第4液体の除去工程を概略的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a step of removing a fourth liquid in the method for forming a pattern film according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るパターン膜の形成方法における、第4液体の除去工程後に得られる構造を概略的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a structure obtained after a step of removing a fourth liquid in the method for forming a pattern film according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るパターン膜の形成方法における、未硬化の第3液体の硬化工程を概略的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a curing step of an uncured third liquid in the method for forming a pattern film according to an embodiment of the present invention. 多孔質層を省略したこと以外は図1乃至図8の方法と同様のパターン膜の形成方法において、活性エネルギー線をパターン状に照射した直後における膜を、試料の背後に黒色層を設置して撮像した光学顕微鏡写真。In the pattern film forming method similar to the methods of FIGS. 1 to 8 except that the porous layer is omitted, the film immediately after being irradiated with the active energy rays in a pattern and the black layer are placed behind the sample. An optical micrograph taken. 多孔質層を省略したこと以外は図1乃至図8の方法と同様のパターン膜の形成方法において、活性エネルギー線のパターン状照射を完了してから20分経過後における膜を、試料の背後に黒色層を設置して撮像した光学顕微鏡写真。In the pattern film forming method similar to the methods of FIGS. 1 to 8 except that the porous layer is omitted, the film 20 minutes after the completion of the patterned irradiation of the active energy rays is placed behind the sample. An optical micrograph taken with a black layer installed. 多孔質層を省略したこと以外は図1乃至図8の方法と同様のパターン膜の形成方法において、活性エネルギー線のパターン状照射を完了してから40分経過後における膜を、試料の背後に黒色層を設置して撮像した光学顕微鏡写真。In the pattern film forming method similar to the methods of FIGS. 1 to 8 except that the porous layer is omitted, the film 40 minutes after the completion of the patterned irradiation of the active energy rays is placed behind the sample. An optical micrograph taken with a black layer installed. 多孔質層を省略したこと以外は図1乃至図8の方法と同様のパターン膜の形成方法において、活性エネルギー線のパターン状照射を完了してから50分経過後における膜を、試料の背後に黒色層を設置して撮像した光学顕微鏡写真。In the pattern film forming method similar to the method of FIGS. 1 to 8 except that the porous layer is omitted, the film 50 minutes after the completion of the patterned irradiation of the active energy rays is placed behind the sample. An optical micrograph taken with a black layer installed. 多孔質層を省略したこと以外は図1乃至図8の方法と同様のパターン膜の形成方法において、活性エネルギー線のパターン状照射を完了してから60分経過後における膜を、試料の背後に黒色層を設置して撮像した光学顕微鏡写真。In the pattern film forming method similar to the methods of FIGS. 1 to 8 except that the porous layer is omitted, the film 60 minutes after the completion of the patterned irradiation of the active energy rays is placed behind the sample. An optical micrograph taken with a black layer installed. 多孔質層を省略したこと以外は図1乃至図8の方法と同様のパターン膜の形成方法において、活性エネルギー線のパターン状照射を完了してから70分経過後における膜を、試料の背後に黒色層を設置して撮像した光学顕微鏡写真。In the pattern film forming method similar to the methods of FIGS. 1 to 8 except that the porous layer was omitted, the film 70 minutes after the completion of the patterned irradiation of the active energy rays was placed behind the sample. An optical micrograph taken with a black layer installed. 図14の膜を、試料の背後に白色層を設置して撮像した光学顕微鏡写真。An optical micrograph of the film of FIG. 14 with a white layer placed behind the sample. 多孔質層を省略したこと以外は図1乃至図8の方法と同様のパターン膜の形成方法において、活性エネルギー線のパターン状照射を完了してから120分経過後における膜を、試料の背後に黒色層を設置して撮像した光学顕微鏡写真。In the pattern film forming method similar to the methods of FIGS. 1 to 8 except that the porous layer is omitted, the film 120 minutes after the completion of the patterned irradiation of the active energy rays is placed behind the sample. An optical micrograph taken with a black layer installed. 図16の膜を、試料の背後に白色層を設置して撮像した光学顕微鏡写真。An optical micrograph of the film of FIG. 16 with a white layer placed behind the sample. 図16の膜に金をスパッタリングして撮像した光学顕微鏡写真。An optical micrograph taken by sputtering gold on the film of FIG. 16. エマルジョンの粒度分布を示すグラフ。The graph which shows the particle size distribution of an emulsion. 多孔質層の空隙が毛細管であると仮定して求めた、多孔質層へのオリゴマーの浸透深さと経過時間との関係を示すグラフ。The graph which showed the relationship between the penetration depth of an oligomer into a porous layer, and the elapsed time, which was obtained assuming that the void of a porous layer is a capillary tube. 多孔質層の空隙が毛細管であると仮定して求めた、多孔質層へのオリゴマーの浸透体積と経過時間との関係を示すグラフ。The graph which showed the relationship between the permeation volume of an oligomer into a porous layer and the elapsed time, which was obtained assuming that the void of a porous layer is a capillary tube. 図1乃至図8の方法において、第1分散粒子の平均粒径及び第2分散粒子の平均粒径をそれぞれ49.8μm及び28.1μmとし、第1エマルジョンの量及び第2エマルジョンの量の各々を75μLとした場合に得られた膜を斜入射光で照明して撮像した光学顕微鏡写真。In the methods of FIGS. 1 to 8, the average particle size of the first dispersed particles and the average particle size of the second dispersed particles are 49.8 μm and 28.1 μm, respectively, and the amount of the first emulsion and the amount of the second emulsion are respectively. An optical micrograph taken by illuminating the film obtained when the particle size is 75 μL with oblique incident light. 図1乃至図8の方法において、第1分散粒子の平均粒径及び第2分散粒子の平均粒径をそれぞれ49.8μm及び28.1μmとし、第1エマルジョンの量及び第2エマルジョンの量をそれぞれ75μL及び82μLとした場合に得られた膜を斜入射光で照明して撮像した光学顕微鏡写真。In the methods of FIGS. 1 to 8, the average particle size of the first dispersed particles and the average particle size of the second dispersed particles are 49.8 μm and 28.1 μm, respectively, and the amount of the first emulsion and the amount of the second emulsion are set respectively. Optical micrographs taken by illuminating the films obtained at 75 μL and 82 μL with oblique incident light. 図1乃至図8の方法において、第1分散粒子の平均粒径及び第2分散粒子の平均粒径をそれぞれ49.8μm及び28.1μmとし、第1エマルジョンの量及び第2エマルジョンの量をそれぞれ75μL及び90μLとした場合に得られた膜を斜入射光で照明して撮像した光学顕微鏡写真。In the methods of FIGS. 1 to 8, the average particle size of the first dispersed particles and the average particle size of the second dispersed particles are 49.8 μm and 28.1 μm, respectively, and the amount of the first emulsion and the amount of the second emulsion are set respectively. Optical micrographs taken by illuminating the films obtained at 75 μL and 90 μL with oblique incident light. 図1乃至図8の方法において、第1分散粒子の平均粒径及び第2分散粒子の平均粒径をそれぞれ49.8μm及び28.1μmとし、第1エマルジョンの量及び第2エマルジョンの量をそれぞれ75μL及び100μLとした場合に得られた膜を斜入射光で照明して撮像した光学顕微鏡写真。In the methods of FIGS. 1 to 8, the average particle size of the first dispersed particles and the average particle size of the second dispersed particles are 49.8 μm and 28.1 μm, respectively, and the amount of the first emulsion and the amount of the second emulsion are set respectively. Optical micrographs taken by illuminating the films obtained at 75 μL and 100 μL with oblique incident light. 図1乃至図8の方法において、第1分散粒子の平均粒径及び第2分散粒子の平均粒径をそれぞれ49.8μm及び28.1μmとし、第1エマルジョンの量及び第2エマルジョンの量をそれぞれ75μL及び112μLとした場合に得られた膜を斜入射光で照明して撮像した光学顕微鏡写真。In the methods of FIGS. 1 to 8, the average particle size of the first dispersed particles and the average particle size of the second dispersed particles are 49.8 μm and 28.1 μm, respectively, and the amount of the first emulsion and the amount of the second emulsion are set respectively. Optical micrographs taken by illuminating the films obtained at 75 μL and 112 μL with oblique incident light. 図1乃至図8の方法において、第1分散粒子の平均粒径及び第2分散粒子の平均粒径をそれぞれ28.1μm及び49.8μmとし、第1エマルジョンの量及び第2エマルジョンの量の各々を75μLとした場合に得られた膜を斜入射光で照明して撮像した光学顕微鏡写真。In the methods of FIGS. 1 to 8, the average particle size of the first dispersed particles and the average particle size of the second dispersed particles are set to 28.1 μm and 49.8 μm, respectively, and the amount of the first emulsion and the amount of the second emulsion are respectively. An optical micrograph taken by illuminating the film obtained when the particle size is 75 μL with oblique incident light. 図1乃至図8の方法において、第1分散粒子の平均粒径及び第2分散粒子の平均粒径をそれぞれ28.1μm及び49.8μmとし、第1エマルジョンの量及び第2エマルジョンの量をそれぞれ75μL及び112μLとした場合に得られた膜を斜入射光で照明して撮像した光学顕微鏡写真。In the methods of FIGS. 1 to 8, the average particle size of the first dispersed particles and the average particle size of the second dispersed particles are set to 28.1 μm and 49.8 μm, respectively, and the amount of the first emulsion and the amount of the second emulsion are set respectively. Optical micrographs taken by illuminating the films obtained at 75 μL and 112 μL with oblique incident light. 図22及び図27の膜に対する三次元形状測定によって得られた断面プロファイルを示すグラフ。The graph which shows the cross-sectional profile obtained by the three-dimensional shape measurement with respect to the membrane of FIG. 22 and FIG. 27. 図26及び図28の膜に対する三次元形状測定によって得られた断面プロファイルを示すグラフ。The graph which shows the cross-sectional profile obtained by the three-dimensional shape measurement with respect to the membrane of FIG. 26 and FIG. 28.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Components that exhibit similar or similar functions are given the same reference numbers throughout the drawings, and duplicate explanations are omitted.

以下、パターン膜の形成方法について、工程順に説明する。各工程の理解を助けるために、各工程における膜の状態の一例を図1乃至図8に示し、これら図面を以下の説明で参照する。 Hereinafter, the method for forming the pattern film will be described in the order of steps. In order to help understanding of each step, an example of the state of the film in each step is shown in FIGS. 1 to 8, and these drawings will be referred to in the following description.

<第1エマルジョンの調製>
先ず、第1活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む第1分散粒子と、第1活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む第1分散媒とを含む第1エマルジョンを調製する。
<Preparation of the first emulsion>
First, a first emulsion containing a first dispersion particle containing a first liquid that is cured by irradiation with a first active energy ray and a first dispersion medium containing a second liquid that is not cured by irradiation with a first active energy ray is prepared. do.

第1エマルジョンは、水中油型(O/W型)エマルジョンであってもよいし、油中水型(W/O型)エマルジョンであってもよい。 The first emulsion may be an oil-in-water (O / W-type) emulsion or a water-in-oil (W / O-type) emulsion.

第1分散粒子は、第1活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む。第1活性エネルギー線としては、例えば、紫外線、電子線、及びX線が挙げられる。第1液体としては、例えば、アクリル系モノマー若しくはオリゴマー、メタクリル系モノマー若しくはオリゴマー、エポキシ系モノマー若しくはオリゴマー、又はそれらの1以上を含んだ混合物を用いることができる。第1液体としては、選択肢が広いことや物性調整の自由度が大きいことなどの利点から、アクリル系モノマー若しくはオリゴマー、又は、メタクリル系モノマー若しくはオリゴマーを用いることが好適である。第1液体としては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレートなどを用いることができる。第1液体中にモノマー及びオリゴマーが占める割合は、例えば30乃至100質量%である。 The first dispersed particles include a first liquid that is cured by irradiation with the first active energy ray. Examples of the first active energy ray include ultraviolet rays, electron beams, and X-rays. As the first liquid, for example, an acrylic monomer or oligomer, a methacrylic monomer or oligomer, an epoxy monomer or oligomer, or a mixture containing one or more of them can be used. As the first liquid, it is preferable to use an acrylic monomer or an oligomer, or a methacrylic monomer or an oligomer because of the advantages such as a wide range of choices and a large degree of freedom in adjusting the physical properties. As the first liquid, for example, trimethylolpropane triacrylate or the like can be used. The proportion of the monomer and the oligomer in the first liquid is, for example, 30 to 100% by mass.

なお、第1活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体は、親油性であるもののほうが、親水性であるものよりも種類が多い。従って、O/W型エマルジョンのほうが、W/O型エマルジョンよりも材料選択の自由度が高い。 There are more types of first liquids that are cured by irradiation with the first active energy rays that are lipophilic than those that are hydrophilic. Therefore, the O / W type emulsion has a higher degree of freedom in material selection than the W / O type emulsion.

第1分散媒は、第1活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む。第1液体が親油性である場合、第2液体は、親水性液体、例えば水、メタノールやエタノールなどの低級アルコール、又はそれらの混合物とすることができる。他方、第1液体が親水性液体である場合、第2液体は、親油性液体、例えばイソパラフィン系溶剤やミネラルスピリットなどとすることができる。 The first dispersion medium contains a second liquid that is not cured by irradiation with the first active energy ray. If the first liquid is lipophilic, the second liquid can be a hydrophilic liquid, such as water, a lower alcohol such as methanol or ethanol, or a mixture thereof. On the other hand, when the first liquid is a hydrophilic liquid, the second liquid can be a lipophilic liquid, for example, an isoparaffin solvent or a mineral spirit.

一例によれば、第1分散粒子の平均粒径は、5μm乃至0.5mmの範囲内にある。ここで、「平均粒径」は、レーザー回折・散乱法に従った粒度分布測定によって得られる重量平均径である。第1分散粒子が上記サイズを有すると、後の工程で、後述する未硬化の第3液体を、第1分散粒子が硬化してなる第1硬化粒子間の隙間へ効率良く浸透させることができる。 According to one example, the average particle size of the first dispersed particles is in the range of 5 μm to 0.5 mm. Here, the "average particle size" is a weight average diameter obtained by measuring the particle size distribution according to the laser diffraction / scattering method. When the first dispersed particles have the above size, the uncured third liquid described later can be efficiently permeated into the gaps between the first cured particles formed by curing the first dispersed particles in a later step. ..

第1分散粒子の平均粒径は、後述する第2分散粒子の平均粒径と等しくてもよく、異なっていてもよい。後者の場合、第1分散粒子の平均粒径は、第2分散粒子の平均粒径よりも小さくてもよいが、第2分散粒子の平均粒径よりも大きいことが好ましい。第1分散粒子の平均粒径が第2分散粒子の平均粒径よりも大きい場合、形状精度に関してより優れたパターン膜を形成することができる。第1分散粒子の平均粒径D1と第2分散粒子の平均粒径D2との比D1/D2は、0.02乃至20の範囲内にあることが好ましく、0.1乃至10の範囲内にあることがより好ましい。 The average particle size of the first dispersed particles may be equal to or different from the average particle size of the second dispersed particles described later. In the latter case, the average particle size of the first dispersed particles may be smaller than the average particle size of the second dispersed particles, but it is preferably larger than the average particle size of the second dispersed particles. When the average particle size of the first dispersed particles is larger than the average particle size of the second dispersed particles, a pattern film having better shape accuracy can be formed. The ratio D1 / D2 of the average particle size D1 of the first dispersed particles to the average particle size D2 of the second dispersed particles is preferably in the range of 0.02 to 20, and preferably in the range of 0.1 to 10. It is more preferable to have.

第1エマルジョン中に第1分散粒子が占める割合は、好ましくは25質量%以上である。第1分散粒子が第1エマルジョン中で上記割合を占めると、第1活性エネルギー線を照射した領域の温度を、重合熱を有効に利用して上昇させることによって、第1液体を含む第1分散粒子の分散状態を不安定化させると同時に第1凝集層を形成させることができる。第1エマルジョン中に第1分散粒子が占める割合の上限は、第1エマルジョンの転相が生じない範囲であればよく、特に限定するものではない。一例によれば、この割合は70質量%以下である。 The proportion of the first dispersed particles in the first emulsion is preferably 25% by mass or more. When the first dispersed particles occupy the above ratio in the first emulsion, the temperature of the region irradiated with the first active energy ray is raised by effectively utilizing the heat of polymerization, so that the first dispersion containing the first liquid is contained. The first aggregate layer can be formed at the same time as destabilizing the dispersed state of the particles. The upper limit of the proportion of the first dispersed particles in the first emulsion is not particularly limited as long as the phase inversion of the first emulsion does not occur. According to one example, this ratio is 70% by mass or less.

第1液体は、光重合開始剤を更に含んでいてもよい。光重合開始剤としては、公知の光重合開始剤、例えば、アルキルフェノン系光重合開始剤を用いることができる。アルキルフェノン系光重合開始剤としては、例えば、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが挙げられる。第1液体は、光重合開始剤を、モノマー及びオリゴマーの合計量100質量部に対して、例えば0.1乃至10質量部の量で含むことができる。 The first liquid may further contain a photopolymerization initiator. As the photopolymerization initiator, a known photopolymerization initiator, for example, an alkylphenone-based photopolymerization initiator can be used. Examples of the alkylphenone-based photopolymerization initiator include 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone. The first liquid can contain the photopolymerization initiator in an amount of, for example, 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the monomer and the oligomer.

第1エマルジョンが例えばO/W型である場合、第1分散粒子は、第1液体に加えて、ハイドロホーブを含んでいてもよい。ハイドロホーブとしては、例えば、セチルアルコールなど水への溶解性が低い高級アルコール、ヘキサデカン、炭化水素鎖の分子量が比較的大きいラウリルメタクリレートやステアリルメタクリレートなどの重合性モノマー、疎水性色素、ポリメチルメタクリレートやポリスチレンなどの高分子等が挙げられる。ハイドロホーブは、第1エマルジョンを安定化する役割を果たす。ハイドロホーブは、100質量部の第1液体に対して、例えば0.1乃至10質量部の量で含むことができる。 When the first emulsion is, for example, O / W type, the first dispersed particles may contain a hydrohove in addition to the first liquid. Hydrohove includes, for example, higher alcohols having low solubility in water such as cetyl alcohol, hexadecane, polymerizable monomers such as lauryl methacrylate and stearyl methacrylate having a relatively large molecular weight of hydrocarbon chains, hydrophobic dyes, polymethyl methacrylate and the like. Examples include polymers such as polystyrene. Hydrohove serves to stabilize the first emulsion. The hydrohove can be contained, for example, in an amount of 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the first liquid.

第1分散媒は、界面活性剤を更に含んでいてもよい。界面活性剤としては、例えば、乳化重合の用途で市販されているものを使用することができる。界面活性剤としては、例えば、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムなどのスルホサクシネート型界面活性剤を使用することができる。第1エマルジョンは、界面活性剤を、第1エマルジョンの総質量に対して、例えば0.1乃至5.0質量%の量で含むことができる。 The first dispersion medium may further contain a surfactant. As the surfactant, for example, those commercially available for use in emulsion polymerization can be used. As the surfactant, for example, a sulfosuccinate-type surfactant such as sodium dioctyl sulfosuccinate can be used. The first emulsion can contain the surfactant in an amount of, for example, 0.1 to 5.0% by mass, based on the total mass of the first emulsion.

第1エマルジョンがO/W型エマルジョンである場合、エマルジョン化と第1分散粒子の安定性とを確保するために、第1分散媒は、界面活性剤を含むことが一般的である。また、このO/W型エマルジョンは、第1エマルジョンの長期保存安定性を改善するために、第1分散媒中に水溶性の高分子やセルロースナノファイバ等を含むこともできる。更に必要に応じて、このO/W型エマルジョンは、第1分散媒中に粘度調整剤や消泡剤を含むこともできる。 When the first emulsion is an O / W type emulsion, the first dispersion medium generally contains a surfactant in order to ensure emulsification and stability of the first dispersed particles. Further, in order to improve the long-term storage stability of the first emulsion, the O / W type emulsion may contain a water-soluble polymer, cellulose nanofibers, or the like in the first dispersion medium. Further, if necessary, the O / W type emulsion may contain a viscosity modifier and an antifoaming agent in the first dispersion medium.

一方、第1エマルジョンがW/O型エマルジョンである場合、安定なエマルジョンを調製するために、第1分散媒は、適した親水親油バランス(HLB)価を有するノニオン系界面活性剤や高分子系の分散安定剤を含むことができる。必要に応じて、このW/O型エマルジョンは、第1分散媒中にイオン性の界面活性剤を含むこともできる。 On the other hand, when the first emulsion is a W / O type emulsion, in order to prepare a stable emulsion, the first dispersion medium is a nonionic surfactant or a polymer having a suitable hydrophilic lipophilic (HLB) value. A system dispersion stabilizer can be included. If desired, the W / O emulsion may also contain an ionic surfactant in the first dispersion medium.

第1エマルジョンは、公知の乳化・分散技術、例えば、ペイントシェイカ、超音波ホモジナイザ、コロイドミル、ホモジナイザ、及び膜乳化法などを利用することで調製することができる。 The first emulsion can be prepared by utilizing known emulsification / dispersion techniques such as paint shaker, ultrasonic homogenizer, colloid mill, homogenizer, membrane emulsification method and the like.

<第1膜の形成>
次に、上記第1エマルジョンからなる第1膜を基材上に形成する。以下、「第1エマルジョンからなる第1膜」を第1液膜ともいう。具体的には、上記第1エマルジョンを基材上に塗布することにより、第1液膜を基材上に形成することができる。基材としては、任意の基材を使用することができ、例えばフィルムやシートなどを使用することができる。
<Formation of the first film>
Next, a first film composed of the first emulsion is formed on the substrate. Hereinafter, the "first film composed of the first emulsion" is also referred to as a first liquid film. Specifically, the first liquid film can be formed on the substrate by applying the first emulsion on the substrate. As the base material, any base material can be used, and for example, a film or a sheet can be used.

塗布方法は、特に限定されないが、第1液膜の厚みに応じて適切な塗布方法、例えば、ダイコート、コンマコート、又はカーテンコートを選択することができる。第1液膜の厚みは、例えば10乃至3000μmとすることができる。また、少量の第1エマルジョンを塗布して小さい面積の第1液膜を形成する場合には、必要に応じてディスペンサなどを利用することもできる。 The coating method is not particularly limited, but an appropriate coating method, for example, a die coat, a comma coat, or a curtain coat can be selected depending on the thickness of the first liquid film. The thickness of the first liquid film can be, for example, 10 to 3000 μm. Further, when a small amount of the first emulsion is applied to form a first liquid film having a small area, a dispenser or the like can be used as needed.

図1は、第1エマルジョンからなる第1膜が基材上に形成された状態の一例を概略的に示している。図1において、基材1の上に、第1分散粒子21a1と第1分散媒22a1とから構成される第1エマルジョンからなる第1膜2a1が形成されている。 FIG. 1 schematically shows an example of a state in which a first film made of a first emulsion is formed on a substrate. In FIG. 1, a first film 2a1 made of a first emulsion composed of a first dispersion particle 21a1 and a first dispersion medium 22a1 is formed on a base material 1.

<第1活性エネルギー線の照射>
次に、形成された第1膜に第1活性エネルギー線を照射する。第1活性エネルギー線としては、上記の通り、例えば、紫外線、電子線、X線などが挙げられる。
<Irradiation of the first active energy ray>
Next, the formed first film is irradiated with the first active energy ray. As described above, examples of the first active energy ray include ultraviolet rays, electron beams, and X-rays.

第1活性エネルギー線は、第1膜の全体に照射してもよく、第1膜に対してパターン状に照射してもよい。パターン照射は、例えば、マスクなどを介して第1活性エネルギー線を場所選択的に照射することや、レーザー光を位置選択的に照射することにより実施することができる。ここでは、一例として、第1活性エネルギー線は第1膜の全体に照射することとする。 The first active energy ray may irradiate the entire first film or may irradiate the first film in a pattern. The pattern irradiation can be performed, for example, by irradiating the first active energy ray regioselectively through a mask or the like, or by irradiating the laser beam regioselectively. Here, as an example, the first active energy ray is applied to the entire first film.

第1活性エネルギー線の照射により、第1膜のうち第1活性エネルギー線が照射された領域(以下、第1照射領域ともいう)では、第1分散粒子に含まれる第1液体が重合により硬化する。これにより、第1分散粒子の硬化物からなる多孔質層を形成することができる。 In the region of the first film irradiated with the first active energy ray (hereinafter, also referred to as the first irradiation region) by the irradiation with the first active energy ray, the first liquid contained in the first dispersed particles is cured by polymerization. do. This makes it possible to form a porous layer made of a cured product of the first dispersed particles.

図2は、紫外線照射により、第1分散粒子の硬化物からなる多孔質層が形成された状態の一例を概略的に示している。図2に示すように、紫外線が照射された領域では、第1分散粒子21a1に含まれる第1液体が重合により硬化して、第1分散粒子21a1は硬化物21b1になる。これら硬化物21b1は凝集して積層し、結果として、硬化物21b1からなる多孔質層2b1が形成される。他方、第1分散媒22a1に含まれる第2液体は硬化しないため、第1分散媒22a1は多孔質層2b1内に、具体的には、硬化物21b1間の隙間に存在する。一方、図2において、紫外線が照射されなかった領域において、第1分散粒子21a1に含まれる第1液体は未硬化のままである。 FIG. 2 schematically shows an example of a state in which a porous layer made of a cured product of the first dispersed particles is formed by irradiation with ultraviolet rays. As shown in FIG. 2, in the region irradiated with ultraviolet rays, the first liquid contained in the first dispersed particles 21a1 is cured by polymerization, and the first dispersed particles 21a1 become a cured product 21b1. These cured products 21b1 are aggregated and laminated, and as a result, a porous layer 2b1 made of the cured product 21b1 is formed. On the other hand, since the second liquid contained in the first dispersion medium 22a1 does not cure, the first dispersion medium 22a1 exists in the porous layer 2b1, specifically, in the gap between the cured products 21b1. On the other hand, in FIG. 2, in the region not irradiated with ultraviolet rays, the first liquid contained in the first dispersed particles 21a1 remains uncured.

第1照射領域における硬化物21b1の凝集は、予め第1分散媒中に架橋剤を配合しておくことで促進してもよい。こうすると、第1活性エネルギー線照射時に、粒子間での架橋形成を生じ易くなり、その結果、粒子の凝集が促進される。 Aggregation of the cured product 21b1 in the first irradiation region may be promoted by preliminarily blending a cross-linking agent in the first dispersion medium. This facilitates the formation of crosslinks between the particles during irradiation with the first active energy ray, and as a result, the aggregation of the particles is promoted.

<第2液体の除去>
第1活性エネルギー線の照射後に、多孔質層から第2液体を除去する。第2液体の除去は、例えば、多孔質層を乾燥させることにより実施することができる。第2液体の除去は、多孔質層を室温に放置することにより実施してもよいが、多孔質層を加熱乾燥させることにより実施することが好ましい。加熱乾燥は、例えば、多孔質層を40乃至100℃の範囲内の温度で0.1乃至1時間に亘って加熱することにより行うことができる。
<Removal of second liquid>
After irradiation with the first active energy ray, the second liquid is removed from the porous layer. The removal of the second liquid can be carried out, for example, by drying the porous layer. The removal of the second liquid may be carried out by leaving the porous layer at room temperature, but it is preferably carried out by heating and drying the porous layer. The heat drying can be performed, for example, by heating the porous layer at a temperature in the range of 40 to 100 ° C. for 0.1 to 1 hour.

図3は、第2液体を除去した多孔質層の一例を概略的に示している。図3に示す多孔質層2b1は、硬化物21b1の凝集体からなる。多孔質層2b1は、硬化物21b1間に隙間を有している。 FIG. 3 schematically shows an example of a porous layer from which the second liquid has been removed. The porous layer 2b1 shown in FIG. 3 is composed of an aggregate of the cured product 21b1. The porous layer 2b1 has a gap between the cured products 21b1.

<第2エマルジョンの調製>
上記のようにして多孔質層を形成する一方で、第2活性エネルギー線の照射により硬化する第3液体を含む第2分散粒子と、第2活性エネルギー線の照射により硬化しない第4液体を含む第2分散媒とを含む第2エマルジョンを調製する。第2エマルジョンの調製は、多孔質層の形成と並行して行ってもよく、多孔質層の形成に先立って行ってもよく、多孔質層の形成後に行ってもよい。
<Preparation of second emulsion>
While forming the porous layer as described above, it contains a second dispersed particle containing a third liquid that is cured by irradiation with a second active energy ray, and a fourth liquid that is not cured by irradiation with a second active energy ray. A second emulsion containing the second dispersion medium is prepared. The preparation of the second emulsion may be carried out in parallel with the formation of the porous layer, may be carried out prior to the formation of the porous layer, or may be carried out after the formation of the porous layer.

第2エマルジョンは、水中油型(O/W型)エマルジョンであってもよいし、油中水型(W/O型)エマルジョンであってもよい。 The second emulsion may be an oil-in-water (O / W-type) emulsion or a water-in-oil (W / O-type) emulsion.

第2分散粒子は、第2活性エネルギー線の照射により硬化する第3液体を含む。
第2活性エネルギー線としては、例えば、紫外線、電子線、及びX線が挙げられる。第2活性エネルギー線は、第1活性エネルギー線と同じであってもよく、異なっていてもよい。
The second dispersed particle contains a third liquid that is cured by irradiation with a second active energy ray.
Examples of the second active energy ray include ultraviolet rays, electron beams, and X-rays. The second active energy ray may be the same as or different from the first active energy ray.

第3液体としては、例えば、アクリル系モノマー若しくはオリゴマー、メタクリル系モノマー若しくはオリゴマー、エポキシ系モノマー若しくはオリゴマー、又はそれらの1以上を含んだ混合物を用いることができる。第3液体としては、選択肢が広いことや物性調整の自由度が大きいことなどの利点から、アクリル系モノマー若しくはオリゴマー、又は、メタクリル系モノマー若しくはオリゴマーを用いることが好適である。第3液体としては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレートなどを用いることができる。第3液体中にモノマー及びオリゴマーが占める割合は、例えば30乃至100質量%である。第3液体は、第1液体と同じであってもよく、異なっていてもよい。 As the third liquid, for example, an acrylic monomer or oligomer, a methacrylic monomer or oligomer, an epoxy monomer or oligomer, or a mixture containing one or more of them can be used. As the third liquid, it is preferable to use an acrylic monomer or an oligomer, or a methacrylic monomer or an oligomer because of the advantages such as a wide range of choices and a large degree of freedom in adjusting the physical properties. As the third liquid, for example, trimethylolpropane triacrylate or the like can be used. The proportion of the monomer and the oligomer in the third liquid is, for example, 30 to 100% by mass. The third liquid may be the same as or different from the first liquid.

なお、第2活性エネルギー線の照射により硬化する第3液体は、親油性であるもののほうが、親水性であるものよりも種類が多い。従って、O/W型エマルジョンのほうが、W/O型エマルジョンよりも材料選択の自由度が高い。 The third liquid, which is cured by irradiation with the second active energy ray, has more lipophilic ones than hydrophilic ones. Therefore, the O / W type emulsion has a higher degree of freedom in material selection than the W / O type emulsion.

第2分散媒は、第2活性エネルギー線の照射により硬化しない第4液体を含む。第3液体が親油性である場合、第4液体は、親水性液体、例えば水、メタノールやエタノールなどの低級アルコール、又はそれらの混合物とすることができる。他方、第3液体が親水性液体である場合、第4液体は、親油性液体、例えばイソパラフィン系溶剤やミネラルスピリットなどとすることができる。 The second dispersion medium contains a fourth liquid that is not cured by irradiation with a second active energy ray. If the third liquid is lipophilic, the fourth liquid can be a hydrophilic liquid, such as water, a lower alcohol such as methanol or ethanol, or a mixture thereof. On the other hand, when the third liquid is a hydrophilic liquid, the fourth liquid can be a lipophilic liquid, for example, an isoparaffin solvent or a mineral spirit.

第2分散粒子は、形成すべきパターンサイズにも依存するが、0.5μm乃至0.5mmの平均粒径を有することが好ましい。第2分散粒子が上記サイズを有すると、後の工程で、未硬化の第3液体を粒子間の隙間へ効率良く浸透させることができる。 The second dispersed particles preferably have an average particle size of 0.5 μm to 0.5 mm, although it depends on the pattern size to be formed. When the second dispersed particles have the above size, the uncured third liquid can be efficiently permeated into the gaps between the particles in a later step.

第2エマルジョン中に第2分散粒子が占める割合は、好ましくは25質量%以上である。第2分散粒子が第2エマルジョン中で上記割合を占めると、第2活性エネルギー線を照射した領域の温度を、重合熱を有効に利用して上昇させることによって、第3液体を含む第2分散粒子の分散状態を不安定化させると同時に凝集層を形成させることができる。また、第2エマルジョン中に第2分散粒子が占める割合の上限は、第2エマルジョンの転相が生じない範囲であればよく、特に限定するものではない。一例によれば、この割合は70質量%以下である。 The proportion of the second dispersed particles in the second emulsion is preferably 25% by mass or more. When the second dispersed particles occupy the above ratio in the second emulsion, the temperature of the region irradiated with the second active energy ray is raised by effectively utilizing the heat of polymerization, so that the second dispersion containing the third liquid is contained. It is possible to destabilize the dispersed state of particles and at the same time form an aggregated layer. Further, the upper limit of the ratio of the second dispersed particles in the second emulsion is not particularly limited as long as the phase inversion of the second emulsion does not occur. According to one example, this ratio is 70% by mass or less.

第3液体は、光重合開始剤を更に含んでいてもよい。光重合開始剤としては、公知の光重合開始剤、例えば、アルキルフェノン系光重合開始剤を用いることができる。アルキルフェノン系光重合開始剤としては、例えば、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが挙げられる。第3液体は、光重合開始剤を、モノマー及びオリゴマーの合計量100質量部に対して、例えば0.1乃至10質量部の量で含むことができる。 The third liquid may further contain a photopolymerization initiator. As the photopolymerization initiator, a known photopolymerization initiator, for example, an alkylphenone-based photopolymerization initiator can be used. Examples of the alkylphenone-based photopolymerization initiator include 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone. The third liquid can contain the photopolymerization initiator in an amount of, for example, 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the monomer and the oligomer.

第2エマルジョンが例えばO/W型である場合、第2分散粒子は、第3液体に加えて、ハイドロホーブを含んでいてもよい。ハイドロホーブとしては、例えば、セチルアルコールなど水への溶解性が低い高級アルコール、ヘキサデカン、炭化水素鎖の分子量が比較的大きいラウリルメタクリレートやステアリルメタクリレートなどの重合性モノマー、疎水性色素、ポリメチルメタクリレートやポリスチレンなどの高分子等が挙げられる。ハイドロホーブは、第2エマルジョンを安定化する役割を果たす。ハイドロホーブは、100質量部の第1液体に対して、例えば0.1乃至10質量部の量で含むことができる。 When the second emulsion is, for example, O / W type, the second dispersed particles may contain a hydrohove in addition to the third liquid. Hydrohove includes, for example, higher alcohols having low solubility in water such as cetyl alcohol, hexadecane, polymerizable monomers such as lauryl methacrylate and stearyl methacrylate having a relatively large molecular weight of hydrocarbon chains, hydrophobic dyes, polymethyl methacrylate and the like. Examples include polymers such as polystyrene. The hydrohove serves to stabilize the second emulsion. The hydrohove can be contained, for example, in an amount of 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the first liquid.

第2分散媒は、界面活性剤を更に含んでいてもよい。界面活性剤としては、例えば、乳化重合の用途で市販されているものを使用することができる。界面活性剤としては、例えば、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムなどのスルホサクシネート型界面活性剤を使用することができる。第2エマルジョンは、界面活性剤を、第2エマルジョンの総質量に対して、例えば0.1乃至5.0質量%の量で含むことができる。 The second dispersion medium may further contain a surfactant. As the surfactant, for example, those commercially available for use in emulsion polymerization can be used. As the surfactant, for example, a sulfosuccinate-type surfactant such as sodium dioctyl sulfosuccinate can be used. The second emulsion can contain the surfactant in an amount of, for example, 0.1 to 5.0% by mass, based on the total mass of the second emulsion.

第2エマルジョンがO/W型エマルジョンである場合、エマルジョン化と第2分散粒子の安定性とを確保するために、第2分散媒は、界面活性剤を含むことが一般的である。また、このO/W型エマルジョンは、第2エマルジョンの長期保存安定性を改善するために、第2分散媒中に水溶性の高分子やセルロースナノファイバ等を含むこともできる。更に必要に応じて、このO/W型エマルジョンは、第2分散媒中に粘度調整剤や消泡剤を含むこともできる。 When the second emulsion is an O / W type emulsion, the second dispersion medium generally contains a surfactant in order to ensure emulsification and stability of the second dispersed particles. Further, in order to improve the long-term storage stability of the second emulsion, the O / W type emulsion may contain a water-soluble polymer, cellulose nanofibers, or the like in the second dispersion medium. Further, if necessary, the O / W type emulsion can also contain a viscosity modifier and an antifoaming agent in the second dispersion medium.

一方、第2エマルジョンがW/O型エマルジョンである場合、安定なエマルジョンを調製するために、第2分散媒は、適した親水親油バランス(HLB)価を有するノニオン系界面活性剤や高分子系の分散安定剤を含むことができる。必要に応じて、このW/O型エマルジョンは、第2分散媒中にイオン性の界面活性剤を含むこともできる。 On the other hand, when the second emulsion is a W / O type emulsion, in order to prepare a stable emulsion, the second dispersion medium is a nonionic surfactant or a polymer having a suitable hydrophilic lipophilic (HLB) value. A system dispersion stabilizer can be included. If desired, the W / O emulsion can also contain an ionic surfactant in the second dispersion medium.

第2エマルジョンは、公知の乳化・分散技術、例えば、ペイントシェイカ、超音波ホモジナイザ、コロイドミル、ホモジナイザ、及び膜乳化法などを利用することで調製することができる。 The second emulsion can be prepared by utilizing known emulsification / dispersion techniques such as paint shaker, ultrasonic homogenizer, colloid mill, homogenizer, membrane emulsification method and the like.

<第2膜の形成>
次に、上記第2エマルジョンからなる第2膜を多孔質層上に形成する。以下、「第2エマルジョンからなる第2膜」を第2液膜ともいう。具体的には、上記第2エマルジョンを多孔質層上に塗布することにより、第2液膜を多孔質層上に形成することができる。
<Formation of the second film>
Next, a second film composed of the second emulsion is formed on the porous layer. Hereinafter, the "second film composed of the second emulsion" is also referred to as a second liquid film. Specifically, by applying the second emulsion on the porous layer, the second liquid film can be formed on the porous layer.

塗布方法は、特に限定されないが、第2液膜の厚みに応じて適切な塗布方法、例えば、ダイコート、コンマコート、又はカーテンコートを選択することができる。第2液膜の厚みは、例えば10乃至3000μmとすることができる。また、少量の第2エマルジョンを塗布して小さい面積の第2液膜を形成する場合には、必要に応じてディスペンサなどを利用することもできる。 The coating method is not particularly limited, but an appropriate coating method, for example, a die coat, a comma coat, or a curtain coat can be selected depending on the thickness of the second liquid film. The thickness of the second liquid film can be, for example, 10 to 3000 μm. Further, when a small amount of the second emulsion is applied to form a second liquid film having a small area, a dispenser or the like can be used if necessary.

なお、第1分散粒子の硬化物が親水性であり、第3液体が親水性であり、第4液体が疎水性である場合、この段階では、第2エマルジョンは多孔質層に浸透しない。第1分散粒子の硬化物が疎水性であり、第3液体が疎水性であり、第4液体が親水性である場合も、この段階では、第2エマルジョンは多孔質層に浸透し難い。また、第1分散粒子の硬化物が親水性であり、第3液体が疎水性であり、第4液体が親水性である場合、この段階では、第4液体の一部は多孔質層に浸透する可能性があるが、第3液体は多孔質層に浸透せず、それ故、第2エマルジョンは多孔質層に殆ど浸透しない。第1分散粒子の硬化物が疎水性であり、第3液体が親水性であり、第4液体が疎水性である場合も、この段階では、第4液体の一部は多孔質層に浸透する可能性があるが、第3液体は多孔質層に浸透せず、それ故、第2エマルジョンは多孔質層に殆ど浸透しない。 When the cured product of the first dispersed particles is hydrophilic, the third liquid is hydrophilic, and the fourth liquid is hydrophobic, the second emulsion does not penetrate into the porous layer at this stage. Even when the cured product of the first dispersed particles is hydrophobic, the third liquid is hydrophobic, and the fourth liquid is hydrophilic, the second emulsion is difficult to penetrate into the porous layer at this stage. When the cured product of the first dispersed particles is hydrophilic, the third liquid is hydrophobic, and the fourth liquid is hydrophilic, a part of the fourth liquid permeates the porous layer at this stage. However, the third liquid does not penetrate the porous layer and therefore the second emulsion hardly penetrates the porous layer. Even when the cured product of the first dispersed particles is hydrophobic, the third liquid is hydrophilic, and the fourth liquid is hydrophobic, a part of the fourth liquid permeates the porous layer at this stage. There is a possibility, but the third liquid does not penetrate the porous layer, and therefore the second emulsion hardly penetrates the porous layer.

図4は、第2エマルジョンからなる第2膜が多孔質層上に形成された状態の一例を概略的に示している。図4において、多孔質層2b1の上には、第2分散粒子21a2と第2分散媒22a2とから構成される第2エマルジョンからなる第2膜2a2が形成されている。 FIG. 4 schematically shows an example of a state in which a second film composed of a second emulsion is formed on a porous layer. In FIG. 4, a second film 2a2 made of a second emulsion composed of a second dispersion particle 21a2 and a second dispersion medium 22a2 is formed on the porous layer 2b1.

<第2活性エネルギー線の照射>
次に、形成された第2膜に第2活性エネルギー線をパターン状に照射する。第2活性エネルギー線としては、上記の通り、例えば、紫外線、電子線、X線などが挙げられる。パターン照射は、例えば、マスクなどを介して第2活性エネルギー線を場所選択的に照射することや、レーザー光を位置選択的に照射することにより実施することができる。
<Irradiation of the second active energy ray>
Next, the formed second film is irradiated with the second active energy ray in a pattern. As described above, examples of the second active energy ray include ultraviolet rays, electron beams, and X-rays. The pattern irradiation can be performed, for example, by irradiating the second active energy ray regioselectively through a mask or the like, or by irradiating the laser beam regioselectively.

第2活性エネルギー線のパターン照射により、第2活性エネルギー線が照射された領域(以下、第2照射領域ともいう)では、第2分散粒子に含まれる第3液体が重合により硬化する。これにより、第2分散粒子の硬化物からなる粒状層を形成することができる。 In the region irradiated with the second active energy ray (hereinafter, also referred to as the second irradiation region) by the pattern irradiation of the second active energy ray, the third liquid contained in the second dispersed particles is cured by polymerization. This makes it possible to form a granular layer made of a cured product of the second dispersed particles.

図5は、紫外線のパターン照射により、紫外線を照射した領域に、第2分散粒子の硬化物からなる粒状層が形成された状態の一例を概略的に示している。図5に示すように、紫外線が照射された領域では、第2分散粒子21a2に含まれる第3液体が重合により硬化して、第2分散粒子21a2は硬化物21b2になる。これら硬化物21b2は凝集して積層し、結果として、硬化物21b2からなる粒状層2b2が形成される。紫外線が照射された領域において、第2分散媒22a2に含まれる第4液体は硬化しないため、第2分散媒22a2は粒状層2b2内に、具体的には、硬化物21b2間の隙間に存在する。一方、図5において、紫外線が照射されなかった領域(以下、非照射領域ともいう)において、第2分散粒子21a2に含まれる第3液体は未硬化のままである。 FIG. 5 schematically shows an example of a state in which a granular layer made of a cured product of the second dispersed particles is formed in a region irradiated with ultraviolet rays by pattern irradiation of ultraviolet rays. As shown in FIG. 5, in the region irradiated with ultraviolet rays, the third liquid contained in the second dispersed particles 21a2 is cured by polymerization, and the second dispersed particles 21a2 become the cured product 21b2. These cured products 21b2 are aggregated and laminated, and as a result, a granular layer 2b2 made of the cured product 21b2 is formed. Since the fourth liquid contained in the second dispersion medium 22a2 does not cure in the region irradiated with ultraviolet rays, the second dispersion medium 22a2 exists in the granular layer 2b2, specifically, in the gap between the cured products 21b2. .. On the other hand, in FIG. 5, in the region not irradiated with ultraviolet rays (hereinafter, also referred to as non-irradiated region), the third liquid contained in the second dispersed particles 21a2 remains uncured.

第2照射領域における硬化物21b2の凝集メカニズムについて、本発明者は、この理由を以下のように考えている。 The present inventor considers the reason for the aggregation mechanism of the cured product 21b2 in the second irradiation region as follows.

第2活性エネルギー線の照射により、第2分散粒子21a2は重合発熱し、これにより第2照射領域の温度が上昇する。この温度上昇により、第2分散粒子21a2表面に吸着して第2分散粒子21a2を分散安定化させていた界面活性剤が脱着する。これにより、重合が進行した第2分散粒子21a2の表面電位が低下する。その結果、第2分散粒子21a2又はその硬化物21b2の分散が不安定となり、粒子の凝集が促進される。また、粒子が凝集し、粒子同士が接触する過程において、粒子間で重合架橋を生じる可能性もある。 Irradiation with the second active energy ray causes the second dispersed particles 21a2 to generate heat due to polymerization, whereby the temperature of the second irradiation region rises. Due to this temperature rise, the surfactant that has been adsorbed on the surface of the second dispersed particles 21a2 and has stabilized the second dispersed particles 21a2 is desorbed. As a result, the surface potential of the second dispersed particles 21a2 in which the polymerization has proceeded decreases. As a result, the dispersion of the second dispersed particles 21a2 or the cured product 21b2 thereof becomes unstable, and the aggregation of the particles is promoted. In addition, there is a possibility that polymerization cross-linking may occur between the particles in the process of agglomeration of the particles and contact between the particles.

また、この凝集は、重合発熱による温度上昇によって脱離した界面活性剤が粒子に再吸着する前に完了する。これにより、凝集した粒子は、再分散されずにその凝集状態を維持する。 In addition, this aggregation is completed before the surfactant desorbed due to the temperature rise due to the heat of polymerization is re-adsorbed on the particles. As a result, the agglomerated particles maintain their agglomerated state without being redispersed.

第2照射領域における硬化物21b2の凝集は、予め分散媒中に架橋剤を配合しておくことで促進してもよい。こうすると、活性エネルギー線照射時に、粒子間での架橋形成を生じ易くなり、その結果、粒子の凝集が促進される。 Aggregation of the cured product 21b2 in the second irradiation region may be promoted by preliminarily blending a cross-linking agent in the dispersion medium. This facilitates the formation of crosslinks between the particles when irradiated with active energy rays, and as a result, the aggregation of the particles is promoted.

<第4液体の除去>
第2活性エネルギー線の照射後に、第2膜から第4液体の少なくとも一部を除去する。この工程では、第4液体の少なくとも一部を除去すればよいが、第4液体の全てを除去してもよい。第4液体の除去は、例えば、第2膜を乾燥させることにより実施することができる。乾燥は、第4液体が、第2液膜を形成した直後の第4液体の量の30質量%以下の量になるまで行うことが好ましく、5質量%以下の量になるまで行うことがより好ましい。第4液体の除去は、第2膜を室温に放置することにより実施してもよいが、第2膜を加熱乾燥させることにより実施することが好ましい。加熱乾燥は、例えば、第2膜を40乃至100℃の範囲内の温度で0.1乃至1時間に亘って加熱することにより行うことができる。
<Removal of 4th liquid>
After irradiation with the second active energy ray, at least a part of the fourth liquid is removed from the second membrane. In this step, at least a part of the fourth liquid may be removed, but all of the fourth liquid may be removed. The removal of the fourth liquid can be carried out, for example, by drying the second membrane. Drying is preferably performed until the amount of the fourth liquid is 30% by mass or less of the amount of the fourth liquid immediately after forming the second liquid film, and more preferably 5% by mass or less. preferable. The removal of the fourth liquid may be carried out by leaving the second film at room temperature, but it is preferably carried out by heating and drying the second film. The heat drying can be performed, for example, by heating the second film at a temperature in the range of 40 to 100 ° C. for 0.1 to 1 hour.

この工程では、第4液体の除去により、未硬化の第3液体の少なくとも一部を、非照射領域から第2分散粒子の硬化物からなる粒状層へと移動させる。非照射領域から粒状層への未硬化の第3液体の移動は、その全てが粒状層へと移動するように行ってもよく、その一部のみが粒状層へ移動するように行ってもよい。未硬化の第3液体の一部のみが照射領域から粒状層へ移動する場合、未硬化の第3液体の他の一部は多孔質層に吸収させることができる。 In this step, by removing the fourth liquid, at least a part of the uncured third liquid is moved from the non-irradiated region to the granular layer composed of the cured product of the second dispersed particles. The movement of the uncured third liquid from the non-irradiated region to the granular layer may be performed so that all of the uncured third liquid moves to the granular layer, or only a part thereof moves to the granular layer. .. If only part of the uncured third liquid moves from the irradiated area to the granular layer, the other part of the uncured third liquid can be absorbed by the porous layer.

この移動は、第1分散粒子の硬化物が親水性であり且つ第3液体が親水性である場合、又は、第1分散粒子の硬化物が疎水性であり且つ第3液体が疎水性である場合に、特に速やかに進行する。但し、第1分散粒子の硬化物が親水性であり且つ第3液体が疎水性である場合、又は、第1分散粒子の硬化物が疎水性であり且つ第3液体が親水性である場合であっても、上記の移動は生じ得る。 This movement occurs when the cured product of the first dispersed particles is hydrophilic and the third liquid is hydrophilic, or when the cured product of the first dispersed particles is hydrophobic and the third liquid is hydrophobic. In some cases, it progresses especially quickly. However, when the cured product of the first dispersed particles is hydrophilic and the third liquid is hydrophobic, or when the cured product of the first dispersed particles is hydrophobic and the third liquid is hydrophilic. Even so, the above movements can occur.

なお、この方法では、第2活性エネルギー線の照射後に現像工程、即ち、未硬化の第3液体の現像液を用いた除去は行う必要はない。 In this method, it is not necessary to perform a developing step after irradiation with the second active energy ray, that is, removal using an uncured third liquid developer.

図6及び図7は、第2液体の除去により起こる第2膜の状態変化の一例を概略的に示している。図6は、第2膜からの第4液体の除去を開始することにより、非照射領域において第2分散粒子の合一が起こった状態の一例を概略的に示している。図7は、第2分散粒子の合一体が、第1分散粒子の硬化物からなる多孔質層と、第2分散粒子の硬化物からなる粒状層とに浸透した状態の一例を概略的に示している。 6 and 7 schematically show an example of the state change of the second film caused by the removal of the second liquid. FIG. 6 schematically shows an example of a state in which the second dispersed particles are united in the non-irradiated region by starting the removal of the fourth liquid from the second film. FIG. 7 schematically shows an example of a state in which the union of the second dispersed particles permeates into the porous layer made of the cured product of the first dispersed particles and the granular layer made of the cured product of the second dispersed particles. ing.

第2分散媒22a2に含まれる第4液体の一部を第2膜2a2から除去すると、図6に示すように、第2照射領域では、粒状層2b2内の粒子間の隙間を満たしていた第4液体が減少し、非照射領域では、第4液体が減少するとともに、第2分散粒子21a2の合一が起こる。そして、図7に示すように、第2分散粒子21a2が合一してなる合一体21a2’、即ち未硬化の第3液体は、一部が粒状層2b2内の隙間へ浸透して粒状層2b2内へ拡散し、他の一部が多孔質層2b1内の隙間へ浸透して多孔質層2b1内へ拡散する。この浸透及び拡散は、毛細管力により進行すると考えられる。第4液体の除去が完了すると、非照射領域から粒状層2b2及び多孔質層2b1への未硬化の第3液体の移動は完了する。その結果、例えば、図7に示す構造が得られる。なお、第2膜から第4液体を完全に除去すると、膜中に残留している液体は、例えば、第2分散粒子21a2の合一体21a2’を構成している液体のみになる。 When a part of the fourth liquid contained in the second dispersion medium 22a2 was removed from the second film 2a2, as shown in FIG. 6, in the second irradiation region, the gaps between the particles in the granular layer 2b2 were filled. 4 The liquid decreases, and in the non-irradiated region, the fourth liquid decreases and the second dispersed particles 21a2 coalesce. Then, as shown in FIG. 7, the united integrated 21a2'in which the second dispersed particles 21a2 are united, that is, the uncured third liquid partially permeates into the gaps in the granular layer 2b2 and is formed in the granular layer 2b2. It diffuses inward, and another part penetrates into the gap in the porous layer 2b1 and diffuses into the porous layer 2b1. This penetration and diffusion is thought to proceed by capillary force. When the removal of the fourth liquid is completed, the transfer of the uncured third liquid from the non-irradiated region to the granular layer 2b2 and the porous layer 2b1 is completed. As a result, for example, the structure shown in FIG. 7 is obtained. When the fourth liquid is completely removed from the second film, the liquid remaining in the film is, for example, only the liquid constituting the combined 21a2'of the second dispersed particles 21a2.

<パターンの定着>
最後に、第4液体を除去した膜が含んでいる未硬化の第3液体を硬化させる。未硬化の第3液体の硬化は、例えば、第2活性エネルギー線を膜全体に照射することにより行うことができる。これにより、パターン膜が形成される。
<Fixing of pattern>
Finally, the uncured third liquid contained in the film from which the fourth liquid has been removed is cured. Curing of the uncured third liquid can be performed, for example, by irradiating the entire membrane with a second active energy ray. As a result, a pattern film is formed.

図8は、紫外線の全面照射により、未硬化の第3液体を硬化させた状態の一例を概略的に示している。図8に示すように、紫外線を膜全体に照射すると、未硬化の第3液体は、重合により硬化する。その結果、重合相21b2’が形成される。また、粒状層2b2を構成している硬化物21b2では、紫外線照射により更なる重合が進行する。そして、多孔質層2b1を構成している硬化物21b1でも、紫外線照射により更なる重合が進行する。 FIG. 8 schematically shows an example of a state in which an uncured third liquid is cured by irradiating the entire surface with ultraviolet rays. As shown in FIG. 8, when the entire film is irradiated with ultraviolet rays, the uncured third liquid is cured by polymerization. As a result, the polymerization phase 21b2'is formed. Further, in the cured product 21b2 constituting the granular layer 2b2, further polymerization proceeds by irradiation with ultraviolet rays. Further, even in the cured product 21b1 constituting the porous layer 2b1, further polymerization proceeds by irradiation with ultraviolet rays.

これにより、複数の凹部を有する下地である多孔質層2b1と、この下地を部分的に被覆した粒状層2b2と、多孔質層2b1が提供する凹部及び粒状層2b2の隙間とを少なくとも部分的に埋め込んだ硬化物である重合相21b2’とを備えた構造体が得られる。なお、この構造体において、多孔質層2b1と重合相21b2’の一部とは第1層2B1を構成し、粒状層2b2と重合相21b2’の他の一部とは、第1層2B1を部分的に被覆したパターン膜としての第2層2B2を構成している。 As a result, the porous layer 2b1 which is a base having a plurality of recesses, the granular layer 2b2 partially covering the base, and the gaps between the recesses and the granular layer 2b2 provided by the porous layer 2b1 are at least partially separated from each other. A structure having a polymerization phase 21b2'which is an embedded cured product can be obtained. In this structure, the porous layer 2b1 and a part of the polymerization phase 21b2'conform the first layer 2B1, and the other part of the granular layer 2b2 and the polymerization phase 21b2' forms the first layer 2B1. It constitutes the second layer 2B2 as a partially covered pattern film.

上述の通り、未硬化の第3液体の硬化は、非照射領域に存在している未硬化の第3液体の全てが、この領域から粒状層及び多孔質層へと移動した後に行うことができる。或いは、未硬化の第3液体の硬化は、非照射領域に存在している未硬化の第3液体の一部のみが、この領域から粒状層及び多孔質層へと移動したときに行うこともできる。例えば、第2活性エネルギー線の膜全体への照射を、膜から第4液体を完全に除去する前(即ち、非照射領域の第3液体が粒状層及び多孔質層に浸透し、それらの中で拡散していく途中の段階)に行ってもよい。こうすると、非照射領域に厚さを有し、第2照射領域が非照射領域よりも厚いパターン膜を得ることができる。 As described above, the curing of the uncured third liquid can be performed after all of the uncured third liquid existing in the non-irradiated region has moved from this region to the granular layer and the porous layer. .. Alternatively, the curing of the uncured third liquid may be performed when only a part of the uncured third liquid existing in the non-irradiated region moves from this region to the granular layer and the porous layer. can. For example, irradiation of the entire membrane with the second active energy ray is performed before the fourth liquid is completely removed from the membrane (that is, the third liquid in the non-irradiated region permeates the granular layer and the porous layer, and the inside thereof. You may go to the stage in the middle of spreading with. By doing so, it is possible to obtain a pattern film having a thickness in the non-irradiated region and a thicker second irradiated region than the non-irradiated region.

<効果>
上記方法は、複数の凹部を有する下地上に形成した第2エマルジョンの膜に対して、第2活性エネルギー線をパターン照射し、その後、第4液体を除去するだけで、パターンを自発的(自己組織化的)に形成することができる。上記方法は、ガイドパターンを予め基材上に設ける必要はないし、現像工程も必要としない。従って、上記方法は簡便な方法である。
<Effect>
In the above method, the film of the second emulsion formed on the substrate having a plurality of recesses is irradiated with a pattern of the second active energy ray, and then the pattern is spontaneously (self-made) by simply removing the fourth liquid. Can be organized). The above method does not require a guide pattern to be provided on the substrate in advance and does not require a developing step. Therefore, the above method is a simple method.

また、従来技術により実現できるパターンサイズは、例えば、数nm乃至数百μmの線幅や数nm乃至数百μmの高低差であったところ、上記方法によれば、幅広い範囲のパターンサイズを実現可能である。例えば、上記方法によると、線幅や高低差が大きいパターン膜、例えば、マイクロオーダーからミリオーダーまでの線幅やマイクロオーダーからミリオーダーまでの高低差を有するパターン膜を形成することが可能である。一例によれば、上記方法によると、線幅が10μm乃至5mmの範囲内にあるパターン膜や高低差が10μm乃至2mmの範囲内にあるパターン膜を形成することができる。 Further, the pattern size that can be realized by the conventional technique is, for example, a line width of several nm to several hundred μm or a height difference of several nm to several hundred μm. However, according to the above method, a wide range of pattern sizes can be realized. It is possible. For example, according to the above method, it is possible to form a pattern film having a large line width and height difference, for example, a pattern film having a line width from micro-order to millimeter order and a height difference from micro-order to millimeter order. .. According to one example, according to the above method, it is possible to form a pattern film having a line width in the range of 10 μm to 5 mm and a pattern film having a height difference in the range of 10 μm to 2 mm.

更に、上記方法は、パターンの形やサイズの制御性に優れており、種々の形やサイズのパターン膜を形成することが可能である。特に、この方法では、第2エマルジョンの膜を、平坦な下地上ではなく、複数の凹部を有する下地上に形成するので、以下に説明するように、形状精度に優れたパターン膜を形成することができる。 Further, the above method is excellent in controllability of the shape and size of the pattern, and can form a pattern film having various shapes and sizes. In particular, in this method, the film of the second emulsion is formed not on a flat substrate but on a substrate having a plurality of recesses. Therefore, as described below, a pattern film having excellent shape accuracy is formed. Can be done.

高密度なパターンを形成する場合、例えば、ライン幅とスペース幅との比が大きいラインアンドスペースパターンを形成する場合、図6及び図7を参照しながら説明した第4液体の除去により生じる合一体21a2’を構成する第3液体の量は少ない。従って、下地が平坦である場合、即ち、下地が第3液体を吸収できない場合であっても、粒状層2b2は、非照射領域の第3液体のほぼ全量を吸収することができる。従って、形状精度に優れたパターン膜を形成することができる。 When forming a high-density pattern, for example, when forming a line-and-space pattern in which the ratio of the line width to the space width is large, the coalescence caused by the removal of the fourth liquid described with reference to FIGS. 6 and 7 The amount of the third liquid constituting 21a2'is small. Therefore, even when the base is flat, that is, when the base cannot absorb the third liquid, the granular layer 2b2 can absorb almost the entire amount of the third liquid in the non-irradiated region. Therefore, it is possible to form a pattern film having excellent shape accuracy.

これに対し、低密度なパターンを形成する場合、例えば、ライン幅とスペース幅との比が小さいラインアンドスペースパターンを形成する場合、図6及び図7を参照しながら説明した第4液体の除去により生じる合一体21a2’を構成する第3液体の量は多い。従って、下地が平坦である場合、即ち、下地が第3液体を吸収できない場合、粒状層2b2は、非照射領域の第3液体の一部しか吸収することができず、残りの第3液体は、非照射領域に残留する可能性がある。従って、この場合、形状精度に優れたパターン膜を形成できない可能性がある。 On the other hand, when forming a low-density pattern, for example, when forming a line-and-space pattern in which the ratio of the line width to the space width is small, the removal of the fourth liquid described with reference to FIGS. 6 and 7 is performed. The amount of the third liquid constituting the combined 21a2'generated by the above is large. Therefore, when the substrate is flat, that is, when the substrate cannot absorb the third liquid, the granular layer 2b2 can absorb only a part of the third liquid in the non-irradiated region, and the remaining third liquid , May remain in the non-irradiated area. Therefore, in this case, it may not be possible to form a pattern film having excellent shape accuracy.

図1乃至図8を参照しながら説明した方法では、複数の凹部を有する下地として多孔質層2b1を形成する。それ故、粒状層2b2が非照射領域の第3液体の一部しか吸収できない場合であっても、余剰の第3液体は多孔質層2b1によって吸収され得る。従って、この方法によると、形状精度に優れたパターン膜を形成することができる。 In the method described with reference to FIGS. 1 to 8, the porous layer 2b1 is formed as a base having a plurality of recesses. Therefore, even if the granular layer 2b2 can absorb only a part of the third liquid in the non-irradiated region, the excess third liquid can be absorbed by the porous layer 2b1. Therefore, according to this method, it is possible to form a pattern film having excellent shape accuracy.

<変形例>
図1乃至図8を参照しながら説明した方法では、複数の凹部を有する下地を提供するべく、第2分散粒子の硬化物からなる多孔質層を形成している。多孔質層は、第1エマルジョンを使用する方法の代わりに、他の方法によって形成してもよい。また、基材の少なくとも表面領域が多孔質であれば、多孔質層は形成しなくてもよい。また、複数の凹部を有する下地は、表面に複数の溝が設けられた下地であってもよい。
<Modification example>
In the method described with reference to FIGS. 1 to 8, a porous layer made of a cured product of the second dispersed particles is formed in order to provide a base having a plurality of recesses. The porous layer may be formed by another method instead of the method using the first emulsion. Further, if at least the surface region of the base material is porous, the porous layer may not be formed. Further, the base having a plurality of recesses may be a base having a plurality of grooves on the surface.

何れの場合であっても、下地表面において、凹部の各々の幅又は径は、5μm乃至300μmの範囲内にあることが好ましく、10μm乃至200μmの範囲内にあることがより好ましい。また、下地表面において、隣り合った凹部の平均中心間距離は、10μm乃至500μmの範囲内にあることが好ましく、20μm乃至350μmの範囲内にあることがより好ましい。 In any case, the width or diameter of each of the recesses on the surface of the substrate is preferably in the range of 5 μm to 300 μm, and more preferably in the range of 10 μm to 200 μm. Further, on the surface of the base, the average distance between the centers of the adjacent recesses is preferably in the range of 10 μm to 500 μm, and more preferably in the range of 20 μm to 350 μm.

[1]試験1
本試験では、多孔質層を形成しなかったこと以外は、図1乃至図8を参照しながら説明したのと同様の方法によりパターン膜を形成し、その形状精度を調べた。
[1] Test 1
In this test, a pattern film was formed by the same method as described with reference to FIGS. 1 to 8 except that the porous layer was not formed, and the shape accuracy thereof was examined.

<エマルジョンの調製>
下記材料を用いて、第2エマルジョンとしてO/W型エマルジョンを調製した。
トリメチロールプロパントリアクリレート:ライトアクリレートTMP-A(共栄社化学株式会社)
光重合開始剤:Lunacure200(DKSHジャパン株式会社)
界面活性剤:サンモリンOT-70<86.7%水溶液>(三洋化成株式会社)
第4液体:水(蒸留水)
容量50mLの褐色バイアル瓶に、光重合開始剤(Lunacure200)0.375g、界面活性剤(サンモリンOT-70)0.259g、及びトリメチロールプロパントリアクリレート(ライトアクリレートTMP-A)7.5gをこの順序で仕込み、ボールミルロール上で回転混合処理を行った。次いで、蒸留水9gを加えることにより、第2エマルジョンの前駆体となる混合液を得た。その後、この混合液に対して、ホモジナイザを用いた乳化分散処理を施した。続いて、バイアル瓶の回転混合を30分間行った。以上のようにして、第2エマルジョンを得た。
<Preparation of emulsion>
An O / W type emulsion was prepared as a second emulsion using the following materials.
Trimethylolpropane Triacrylate: Light Acrylate TMP-A (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.)
Photopolymerization Initiator: Lunarure200 (DKSH Japan Co., Ltd.)
Surfactant: Sanmorin OT-70 <86.7% aqueous solution> (Sanyo Chemical Industries, Ltd.)
Fourth liquid: water (distilled water)
In a brown vial with a capacity of 50 mL, 0.375 g of a photopolymerization initiator (Lunacure200), 0.259 g of a surfactant (Sammorin OT-70), and 7.5 g of trimethylolpropane triacrylate (light acrylate TMP-A) are added. They were charged in order and subjected to rotary mixing treatment on a ball mill roll. Then, 9 g of distilled water was added to obtain a mixed solution as a precursor of the second emulsion. Then, this mixed solution was subjected to emulsification and dispersion treatment using a homogenizer. Subsequently, rotary mixing of the vial was performed for 30 minutes. As described above, the second emulsion was obtained.

<液膜の形成>
顕微鏡用スライドグラスの表面に対して、その長辺方向に沿って、幅20mm、厚み80μmのスリーエム社製マスキングテープを5層貼り付けた。そして、その中心部を長方形状に切り抜き、これにより、深さ400μm、面積10mm×30mmの液溜めを有するセル(以下、液溜めセルという)を作製した。
次に、マイクロピペットによって、112μLのエマルジョンを採取した。これを液溜めセルに展開、充填することで、比重を考慮した計算値としての厚みが約375μmの第2エマルジョンからなる膜(即ち第2液膜)を作製した。
<Formation of liquid film>
Five layers of 3M masking tape having a width of 20 mm and a thickness of 80 μm were attached to the surface of the microscope slide glass along the long side direction. Then, the central portion thereof was cut out in a rectangular shape, thereby producing a cell having a liquid reservoir having a depth of 400 μm and an area of 10 mm × 30 mm (hereinafter referred to as a liquid reservoir cell).
Next, 112 μL of emulsion was collected by a micropipette. By developing and filling this in a liquid reservoir cell, a film (that is, a second liquid film) made of a second emulsion having a thickness of about 375 μm as a calculated value considering the specific gravity was prepared.

<エネルギー線の照射>
次いで、第2液膜上に、幅が2mmのスリット状開口を有する厚みが0.25mmの銅製マスクを、厚み1mmのアルミ製スペーサを介して液面と接触しないように設置した。次に、UV平行光露光機(SAN-EI ELECTRONIC社製 UVC-2502S)を使用して、照度4.6mW/cmの紫外線をマスク上から8秒間照射することで、液膜に積算光量36.8mJ/cmの露光を与えた。これにより、紫外線を照射した領域で、第3液体を重合させて、第2分散粒子の硬化物からなる粒状層を形成した。
<Irradiation of energy rays>
Next, a copper mask having a thickness of 0.25 mm and having a slit-shaped opening having a width of 2 mm was placed on the second liquid film so as not to come into contact with the liquid surface via an aluminum spacer having a thickness of 1 mm. Next, using a UV parallel light exposure machine (UVC-2502S manufactured by SAN-EI ELECTRONIC), the liquid film is irradiated with ultraviolet rays having an illuminance of 4.6 mW / cm 2 for 8 seconds to achieve an integrated light amount of 36. An exposure of .8 mJ / cm 2 was given. As a result, the third liquid was polymerized in the region irradiated with ultraviolet rays to form a granular layer made of a cured product of the second dispersed particles.

<膜の乾燥>
次いで、紫外線露光後の膜に対して、室温下で45分間の自然乾燥(23℃、57%RH)を行った。乾燥過程の膜の状態を示す写真を図9乃至図18に示す。図9に示すように、露光直後の時点で、照射領域には凝集パターンが形成されていた。そして、図9乃至図18に示すように、乾燥の進行に伴い、非照射領域において未硬化のエマルジョン液滴が合一し、それらを構成している第3液体の一部は、照射領域における粒状層(硬化したエマルジョン液滴の凝集層)に浸透・吸収された。しかしながら、非照射領域における第3液体の残りは、粒状層によって吸収されず、粒状層に隣接した不定形の層を形成した。このように、この試験では、銅製マスクの開口に対応した形状を有するパターン膜は得られなかった。
<Drying the membrane>
Next, the film after exposure to ultraviolet rays was naturally dried (23 ° C., 57% RH) for 45 minutes at room temperature. The photographs showing the state of the film in the drying process are shown in FIGS. 9 to 18. As shown in FIG. 9, an agglutination pattern was formed in the irradiation region immediately after the exposure. Then, as shown in FIGS. 9 to 18, as the drying progresses, the uncured emulsion droplets coalesce in the non-irradiated region, and a part of the third liquid constituting them is in the irradiated region. It penetrated and was absorbed into the granular layer (aggregated layer of cured emulsion droplets). However, the rest of the third liquid in the non-irradiated region was not absorbed by the granular layer, forming an amorphous layer adjacent to the granular layer. Thus, in this test, no patterned film having a shape corresponding to the opening of the copper mask was obtained.

[2]試験2
本試験では、図1乃至図8を参照しながら説明したのと同様の方法によりパターン膜を形成した。そして、パターン膜の形状精度に、第1及び第2分散粒子の平均粒径が及ぼす影響を調べた。
[2] Test 2
In this test, a pattern film was formed by the same method as described with reference to FIGS. 1 to 8. Then, the influence of the average particle size of the first and second dispersed particles on the shape accuracy of the pattern film was investigated.

<エマルジョンの調製>
ホモジナイザを用いた乳化分散処理におけるシャフト回転数を4000rpm及び5000rpmとしたこと以外は試験1で行ったのと同様の方法により、エマルジョンE1及びE2をそれぞれ調製した。なお、この乳化分散処理時の室温は24.8℃であった。
<Preparation of emulsion>
Emulsions E1 and E2 were prepared by the same method as in Test 1 except that the shaft rotation speeds in the emulsification and dispersion treatment using a homogenizer were 4000 rpm and 5000 rpm, respectively. The room temperature during this emulsification / dispersion treatment was 24.8 ° C.

これらエマルジョンE1及びE2について、粒度分布測定を行った。ここでは、日機装社製の粒度分布計測装置Microtrac MT3300EXIIに、同じく日機装社製の液循環ポンプMicrotrac USVRを装着した計測システムで重量平均径を測定した。 The particle size distribution of these emulsions E1 and E2 was measured. Here, the weight average diameter was measured by a measurement system equipped with Nikkiso Co., Ltd.'s particle size distribution measuring device Microtrac MT3300EXII and Nikkiso Co., Ltd.'s liquid circulation pump Microtrac USVR.

図19は、エマルジョンE1及びE2に対して行った粒度分布測定の結果を示すグラフである。図19において、曲線C1はエマルジョンE1の粒度分布を表し、曲線C2はエマルジョンE2の粒度分布を表している。この粒度分布測定の結果、エマルジョンE1における分散粒子の平均粒径は49.8μmであり、エマルジョンE2における分散粒子の平均粒径は28.1μmであった。 FIG. 19 is a graph showing the results of particle size distribution measurements performed on emulsions E1 and E2. In FIG. 19, the curve C1 represents the particle size distribution of the emulsion E1 and the curve C2 represents the particle size distribution of the emulsion E2. As a result of this particle size distribution measurement, the average particle size of the dispersed particles in the emulsion E1 was 49.8 μm, and the average particle size of the dispersed particles in the emulsion E2 was 28.1 μm.

<試料1の作製>
マイクロピペットによって、75μLのエマルジョンE1を採取した。これを、試験1で行ったのと同様の方法により作製した液溜めセルに展開、充填することで、比重を考慮した計算値としての厚みが約187.5μmの第1エマルジョンからなる膜(即ち第1液膜)を形成した。
<Preparation of sample 1>
75 μL of emulsion E1 was collected by a micropipette. By developing and filling this in a liquid reservoir cell prepared by the same method as in Test 1, a film made of a first emulsion having a thickness of about 187.5 μm as a calculated value considering the specific gravity (that is, that is). The first liquid film) was formed.

次に、第1液膜の全体に、照度4.6mW/cmの紫外線を30秒間照射することで、第1液膜に積算光量138mJ/cmの露光を与えた。これにより、紫外線を照射した領域で、第1液体を重合させて、第1分散粒子の硬化物からなる多孔質層を形成した。 Next, by irradiating the entire first liquid film with ultraviolet rays having an illuminance of 4.6 mW / cm 2 for 30 seconds, the first liquid film was exposed to an integrated light amount of 138 mJ / cm 2 . As a result, the first liquid was polymerized in the region irradiated with ultraviolet rays to form a porous layer made of a cured product of the first dispersed particles.

次いで、多孔質層を形成した液溜めセルを、80℃に加熱したホットプレート上に、スペーサを間に挟んで設置した。スペーサとしては、ホットプレートから液溜めセルまでの距離が1mmとなるものを使用した。この状態で、10分間の加熱乾燥を行った。以上のようにして、多孔質層を乾燥させた。 Next, the liquid reservoir cell on which the porous layer was formed was placed on a hot plate heated to 80 ° C. with a spacer in between. As the spacer, a spacer having a distance of 1 mm from the hot plate to the liquid reservoir cell was used. In this state, heating and drying was performed for 10 minutes. As described above, the porous layer was dried.

マイクロピペットによって75μLのエマルジョンE2を採取し、これを、多孔質層上に滴下、展開することで、比重を考慮した計算値としての厚みが約187.5μmの第2エマルジョンからなる膜(即ち第2液膜)を形成した。 By collecting 75 μL of emulsion E2 with a micropipette, dropping it on a porous layer, and developing it, a membrane composed of a second emulsion having a thickness of about 187.5 μm as a calculated value considering specific gravity (that is, a first film). A two-component film) was formed.

次に、第2液膜上に、幅が2mmのスリット状開口を有する厚みが0.25mmの銅製マスクを、厚み1mmのアルミ製スペーサを介して液面と接触しないように設置した。次いで、UV平行光露光機(SAN-EI ELECTRONIC社製 UVC-2502S)を使用して、照度4.6mW/cmの紫外線をマスク上から8秒間照射することで、第2液膜に積算光量36.8mJ/cmの露光を与えた。これにより、紫外線を照射した領域で第3液体を重合させて、第2分散粒子の硬化物からなる粒状層を形成した。 Next, a copper mask having a thickness of 0.25 mm and having a slit-shaped opening having a width of 2 mm was placed on the second liquid film so as not to come into contact with the liquid surface via an aluminum spacer having a thickness of 1 mm. Next, using a UV parallel light exposure machine (UVC-2502S manufactured by SAN-EI ELECTRONIC), ultraviolet rays with an illuminance of 4.6 mW / cm 2 are irradiated from the mask for 8 seconds, whereby the integrated light amount is applied to the second liquid film. An exposure of 36.8 mJ / cm 2 was given. As a result, the third liquid was polymerized in the region irradiated with ultraviolet rays to form a granular layer made of a cured product of the second dispersed particles.

その後、粒状層を形成した液溜めセルを、80℃に加熱したホットプレート上に、スペーサを間に挟んで設置した。スペーサとしては、ホットプレートから液溜めセルまでの距離が1mmとなるものを使用した。この状態で、10分間の加熱乾燥を行った。以上のようにして、粒状層を乾燥させた。 Then, the liquid reservoir cell on which the granular layer was formed was placed on a hot plate heated to 80 ° C. with a spacer in between. As the spacer, a spacer having a distance of 1 mm from the hot plate to the liquid reservoir cell was used. In this state, heating and drying was performed for 10 minutes. As described above, the granular layer was dried.

最後に、多孔質層及び粒状層を含む各積層構造の全体に対して、照度4.6mW/cmの紫外線を90秒間照射することで、これに積算光量414mJ/cmの露光を与えた。以上のようにしてパターンを定着させて、試料1を得た。 Finally, the entire laminated structure including the porous layer and the granular layer was irradiated with ultraviolet rays having an illuminance of 4.6 mW / cm 2 for 90 seconds, thereby giving an exposure of an integrated light amount of 414 mJ / cm 2 . .. The pattern was fixed as described above to obtain Sample 1.

<試料2の作製>
エマルジョンE2の量を75μLから82μLへ変更したこと以外は、試料1と同様の方法により、試料2を作製した。
<Preparation of sample 2>
Sample 2 was prepared by the same method as that of Sample 1 except that the amount of Emulsion E2 was changed from 75 μL to 82 μL.

<試料3の作製>
エマルジョンE2の量を75μLから90μLへ変更したこと以外は、試料1と同様の方法により、試料3を作製した。
<Preparation of sample 3>
Sample 3 was prepared by the same method as that of Sample 1 except that the amount of Emulsion E2 was changed from 75 μL to 90 μL.

<試料4の作製>
エマルジョンE2の量を75μLから100μLへ変更したこと以外は、試料1と同様の方法により、試料4を作製した。
<Preparation of sample 4>
Sample 4 was prepared by the same method as that of Sample 1 except that the amount of Emulsion E2 was changed from 75 μL to 100 μL.

<試料5の作製>
エマルジョンE2の量を75μLから112μLへ変更したこと以外は、試料1と同様の方法により、試料5を作製した。
<Preparation of sample 5>
Sample 5 was prepared by the same method as that of Sample 1 except that the amount of Emulsion E2 was changed from 75 μL to 112 μL.

<試料6の作製>
第1液膜の形成に75μLのエマルジョンE1を使用する代わりに75μLのエマルジョンE2を使用し、第2液膜の形成に75μLのエマルジョンE2を使用する代わりに75μLのエマルジョンE1を使用したこと以外は、試料1と同様の方法により、試料6を作製した。
<Preparation of sample 6>
Except that 75 μL emulsion E2 was used instead of 75 μL emulsion E1 to form the first liquid film, and 75 μL emulsion E1 was used instead of 75 μL emulsion E2 to form the second liquid film. , Sample 6 was prepared by the same method as that of Sample 1.

<試料7の作製>
第1液膜の形成に75μLのエマルジョンE1を使用する代わりに75μLのエマルジョンE2を使用し、第2液膜の形成に75μLのエマルジョンE2を使用する代わりに112μLのエマルジョンE1を使用したこと以外は、試料1と同様の方法により、試料7を作製した。
<Preparation of sample 7>
Except that 75 μL emulsion E2 was used instead of 75 μL emulsion E1 to form the first liquid film and 112 μL emulsion E1 was used instead of 75 μL emulsion E2 to form the second liquid film. , Sample 7 was prepared by the same method as that of Sample 1.

<メカニズムから予想される結果>
パターン膜の形状精度には、図6及び図7を参照しながら説明した、多孔質層や粒状層への第3液体の移動速度、即ち、浸透体積の時間変化が影響を及ぼす。試料1乃至7の作製に使用したエマルジョンは、エマルジョンE1及びE2のみである。そして、エマルジョンE1及びE2は、組成が互いに等しく、分散粒子の平均粒径が異なっている。分散粒子の平均粒径は、浸透体積の時間変化に影響を及ぼす。従って、本試験では、パターン膜の形状精度に影響を及ぼすのは、分散粒子の平均粒径であると考えられる。
<Results expected from the mechanism>
The shape accuracy of the pattern film is affected by the rate of movement of the third liquid to the porous layer or the granular layer, that is, the time change of the permeation volume, which has been described with reference to FIGS. 6 and 7. The emulsions used to prepare the samples 1 to 7 are only emulsions E1 and E2. The emulsions E1 and E2 have the same composition and different average particle sizes of the dispersed particles. The average particle size of the dispersed particles affects the change in permeation volume over time. Therefore, in this test, it is considered that it is the average particle size of the dispersed particles that affects the shape accuracy of the pattern film.

一般的に、多孔質体への液体浸透の解析には、Lucas-Washburn式と呼ばれる下記式(1)が利用されることが多い。ここで、Lは液体の浸透深さであり、tは時間であり、eは毛細管半径であり、γは液体の表面張力であり、ηは液体の粘度であり、cosθは液体と毛細管面との接触角である。 In general, the following formula (1) called the Lucas-Washburn formula is often used for the analysis of liquid permeation into the porous body. Here, L p is the penetration depth of the liquid, t is the time, e is the capillary radius, γ is the surface tension of the liquid, η is the viscosity of the liquid, and cos θ is the liquid and the capillary surface. The contact angle with.

Figure 2022015930000001
Figure 2022015930000001

式(1)より、多孔質体の空隙への液体の浸透速度は、毛細管半径eが大きいほど高いことが分かる。分散粒子の平均粒径が大きなエマルジョンから得られた多孔質体は、分散粒子の平均粒径が小さなエマルジョンから得られた多孔質体と比較して、空隙の径がより大きい。そして、多孔質体の空隙は、毛細管の集合であるとみなすことができる。従って、試料1乃至5は、試料6及び7と比較して、パターン膜がより高い形状精度を有していると予想される。 From the formula (1), it can be seen that the permeation rate of the liquid into the voids of the porous body increases as the capillary radius e increases. A porous body obtained from an emulsion having a large average particle size of dispersed particles has a larger void diameter than a porous body obtained from an emulsion having a small average particle size of dispersed particles. The voids in the porous body can be regarded as a collection of capillaries. Therefore, in Samples 1 to 5, it is expected that the pattern film has higher shape accuracy as compared with Samples 6 and 7.

エマルジョンE1及びE2の一方を第1エマルジョンとして使用し、それらの他方を第2エマルジョンとして使用した場合について、第3液体の多孔質体への浸透深さ及び浸透体積の時間変化に関するシミュレーションを行った。これについて、以下に説明する。 When one of the emulsions E1 and E2 was used as the first emulsion and the other was used as the second emulsion, a simulation was performed on the permeation depth and permeation volume of the third liquid into the porous body over time. .. This will be described below.

式(1)から液体の浸透深さLの時間変化を算出するに際しては、毛細管半径e、液体の表面張力γ、液体の粘度η、及び、液体と毛細管面との接触角cosθを求めておく必要がある。 When calculating the time change of the liquid penetration depth Lp from the equation (1), the capillary radius e, the surface tension γ of the liquid, the viscosity η of the liquid, and the contact angle cos θ between the liquid and the capillary surface are obtained. Need to keep.

トリメチロールプロパントリアクリレートの粘度は、カタログ値によれば100mPa・s(25℃)である。従って、液体の粘度ηとしては、このカタログ値を使用する。また、液体と毛細管面との接触角cosθについては、トリメチロールプロパントリアクリレートとその硬化物とは、同一のオリゴマー成分で構成されることから、1であると仮定する。 The viscosity of trimethylolpropane triacrylate is 100 mPa · s (25 ° C.) according to the catalog value. Therefore, this catalog value is used as the viscosity η of the liquid. Further, the contact angle cosθ between the liquid and the capillary surface is assumed to be 1 because the trimethylolpropane triacrylate and the cured product thereof are composed of the same oligomer component.

液体の表面張力γと密度との間には、下記式(2)で表されるマクレオド(Maclead)の関係がある。ここで、Cは物質固有の定数であり、ρは飽和液体の密度(g/cm)であり、ρは飽和蒸気の密度(g/cm)である。 There is a relationship of McLeod represented by the following formula (2) between the surface tension γ L of the liquid and the density. Here, C is a substance-specific constant, ρ L is the density of the saturated liquid (g / cm 3 ), and ρ V is the density of the saturated steam (g / cm 3 ).

Figure 2022015930000002
Figure 2022015930000002

定数Cは、化学構造で決まる値であり、パラコールP(Parachor)として下記式(3)で定義される。ここで、Mは分子量である。 The constant C is a value determined by the chemical structure and is defined by the following equation (3) as Parachor. Here, M is a molecular weight.

Figure 2022015930000003
Figure 2022015930000003

使用した液体(トリメチロールプロパントリアクリレート)はオリゴマーであり、飽和蒸気の密度ρは飽和液体の密度ρと比較して遥かに小さい。それ故、飽和蒸気の密度ρは無視することができ、式(3)から下記式(4)を導くことができる。 The liquid used (trimethylolpropane triacrylate) is an oligomer, and the density ρ V of the saturated vapor is much smaller than the density ρ L of the saturated liquid. Therefore, the density ρ V of the saturated vapor can be ignored, and the following equation (4) can be derived from the equation (3).

Figure 2022015930000004
Figure 2022015930000004

トリメチロールプロパントリアクリレートについて、パラコールの原子群に対する加算因子を合算することで、その表面張力γを37.0mN/mと見積もった。なお、トリメチロールプロパントリアクリレートの分子量は296.3であり、その飽和液体の密度ρは1.11(g/mL)とした。 For trimethylolpropane triacrylate, the surface tension γ L was estimated to be 37.0 mN / m by adding the addition factors to the atomic group of paracol. The molecular weight of trimethylolpropane triacrylate was 296.3, and the density ρ L of the saturated liquid was 1.11 (g / mL).

粒子が凝集してなる多孔質体における粒子の充填が六方最密充填であると仮定した場合、その充填率は74.05体積%、空隙率は25.95体積%となる。ここでは、単純化のために、多孔質体における粒子の充填が六方最密充填であり、粒子が充填されている部分及び空隙部の各々は円柱形であると仮定する。以上の仮定のもとで、下記式(5)から、下記式(6)を導出した。ここで、fは、粒子充填部が円柱形であると仮定した場合における、その円柱の半径である。eは、空隙部を円柱形と仮定した場合における、その円柱の半径である。Lは、円筒の長さである。 Assuming that the packing of the particles in the porous body formed by agglomeration of the particles is hexagonal close-packed, the filling rate is 74.05% by volume and the porosity is 25.95% by volume. Here, for the sake of simplicity, it is assumed that the particle filling in the porous body is hexagonal close-packed, and each of the particle-filled portion and the void portion is cylindrical. Based on the above assumptions, the following equation (6) was derived from the following equation (5). Here, f is the radius of the cylinder when it is assumed that the particle filling portion has a cylindrical shape. e is the radius of the cylinder when the void portion is assumed to be a cylinder. L is the length of the cylinder.

Figure 2022015930000005
Figure 2022015930000005

Figure 2022015930000006
Figure 2022015930000006

半径fがエマルジョンにおける分散粒子の平均粒径の1/2であると仮定すると、エマルジョンE1及びE2から得られる多孔質体について、式(6)から以下の表1に示す半径f及びeを算出することができる。 Assuming that the radius f is 1/2 of the average particle size of the dispersed particles in the emulsion, the radii f and e shown in Table 1 below are calculated from the formula (6) for the porous bodies obtained from the emulsions E1 and E2. can do.

Figure 2022015930000007
Figure 2022015930000007

式(1)は、下記式(7)へ変換することができる。 The equation (1) can be converted into the following equation (7).

Figure 2022015930000008
Figure 2022015930000008

式(7)と上記の値とから、図20に示す浸透深さLと経過時間との関係が得られる。なお、図20において、曲線C3及びC4は、それぞれ、エマルジョンE1及びE2から得られた多孔質体について得られた上記関係を示している。 From the formula (7) and the above values, the relationship between the penetration depth Lp and the elapsed time shown in FIG. 20 can be obtained. In FIG. 20, curves C3 and C4 show the above-mentioned relationships obtained for the porous bodies obtained from the emulsions E1 and E2, respectively.

また、浸透体積Vと経過時間との関係は、下記式(8)で表すことができる。ここで、浸透体積Vは、円柱形状を有している1本の毛細管に浸透する液体の体積である。 Further, the relationship between the permeation volume Ve and the elapsed time can be expressed by the following equation (8). Here, the permeation volume Ve is the volume of the liquid that permeates into one capillary tube having a cylindrical shape.

Figure 2022015930000009
Figure 2022015930000009

式(7)及び(8)と上記の値とから、図21に示す浸透体積Vと経過時間との関係が得られる。なお、図21において、曲線C5及びC6は、それぞれ、エマルジョンE1及びE2から得られた多孔質体について得られた上記関係を示している。 From the formulas (7) and (8) and the above values, the relationship between the permeation volume Ve shown in FIG. 21 and the elapsed time can be obtained. In FIG. 21, curves C5 and C6 show the above-mentioned relationships obtained for the porous bodies obtained from the emulsions E1 and E2, respectively.

図20及び図21に示すように、エマルジョンE1から得られる多孔質体には、エマルジョンE2から得られる多孔質体と比較して、第3液体はより高い速度で浸透すると予想される。従って、試料1乃至5は、試料6及び7と比較して、パターン膜がより高い形状精度を有していると予想される。 As shown in FIGS. 20 and 21, the porous body obtained from the emulsion E1 is expected to permeate the third liquid at a higher rate than the porous body obtained from the emulsion E2. Therefore, in Samples 1 to 5, it is expected that the pattern film has higher shape accuracy as compared with Samples 6 and 7.

<積層構造の撮像>
ズームレンズ(HOZAN社製L-815)を装着したデジタルカメラ(HOZAN社製L-835)を使用し、試料1乃至7の各々について、向かって斜め上方から照明し、右斜め上方から各積層構造の表面を撮影した。このようにして得られた画像を、図22乃至図28に示す。
図22乃至図28と図9乃至図18との対比から明らかなように、多孔質層を形成した場合、多孔質層を省略した場合と比較して、より形状精度に優れたパターン膜を形成することができた。
<Image of laminated structure>
Using a digital camera (HOZAN L-835) equipped with a zoom lens (HOZAN L-815), each of Samples 1 to 7 is illuminated from diagonally above, and each laminated structure is illuminated from diagonally above right. I photographed the surface of. The images thus obtained are shown in FIGS. 22 to 28.
As is clear from the comparison between FIGS. 22 to 28 and FIGS. 9 to 18, when the porous layer is formed, a pattern film having more excellent shape accuracy is formed as compared with the case where the porous layer is omitted. We were able to.

<三次元形状測定>
積層構造に対して金をスパッタリングした試料1乃至7の各々について、キーエンス社製ワンショット3D形状測定機を使用して、積層構造表面の三次元画像及び断面プロファイルを取得した。結果の一部を、図29及び図30並びに表2に示す。
<Three-dimensional shape measurement>
For each of Samples 1 to 7 obtained by sputtering gold on the laminated structure, a three-dimensional image and a cross-sectional profile of the surface of the laminated structure were obtained using a one-shot 3D shape measuring machine manufactured by KEYENCE. Some of the results are shown in FIGS. 29 and 30 and Table 2.

Figure 2022015930000010
Figure 2022015930000010

図29において、曲線C7及びC8は、それぞれ、試料1及び6について得られた断面プロファイルを表している。また、図30において、曲線C9及びC10は、それぞれ、試料5及び7について得られた断面プロファイルを表している。 In FIG. 29, curves C7 and C8 represent cross-sectional profiles obtained for Samples 1 and 6, respectively. Also, in FIG. 30, curves C9 and C10 represent cross-sectional profiles obtained for samples 5 and 7, respectively.

試料1及び6について得られた結果の対比並びに試料5及び7について得られた結果の対比から明らかなように、第1分散粒子の平均粒径が第2分散粒子の平均粒径と比較してより大きい場合、第1分散粒子の平均粒径が第2分散粒子の平均粒径と比較してより小さい場合と比較して、断面プロファイルにおける最大傾きが大きかった。この結果は、メカニズムから予想される上記の結果と整合している。 As is clear from the comparison of the results obtained for Samples 1 and 6 and the comparison of the results obtained for Samples 5 and 7, the average particle size of the first dispersed particles is compared with the average particle size of the second dispersed particles. When it was larger, the maximum inclination in the cross-sectional profile was larger than when the average particle size of the first dispersed particles was smaller than the average particle size of the second dispersed particles. This result is consistent with the above results expected from the mechanism.

1…基材、2a1…第1膜、2a2…第2膜、2b1…多孔質層、2b2…粒状層、2B1…第1層、2B2…第2層、21a1…第1分散粒子、21a2…第2分散粒子、21a2’…合一体、21b1…硬化物、21b2…硬化物、21b2’…重合相、22a1…第1分散媒、22a2…第2分散媒、C1…曲線、C2…曲線、C3…曲線、C4…曲線、C5…曲線、C6…曲線、C7…曲線、C8…曲線、C9…曲線、C10…曲線。 1 ... base material, 2a1 ... first film, 2a2 ... second film, 2b1 ... porous layer, 2b2 ... granular layer, 2B1 ... first layer, 2B2 ... second layer, 21a1 ... first dispersed particles, 21a2 ... first 2 dispersed particles, 21a2'... coalesced, 21b1 ... cured product, 21b2 ... cured product, 21b2' ... polymer phase, 22a1 ... first dispersion medium, 22a2 ... second dispersion medium, C1 ... curve, C2 ... curve, C3 ... Curve, C4 ... curve, C5 ... curve, C6 ... curve, C7 ... curve, C8 ... curve, C9 ... curve, C10 ... curve.

Claims (10)

複数の凹部を有する下地上に、活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む分散粒子と、前記活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む分散媒とを含むエマルジョンからなる膜を形成することと、
前記膜に前記活性エネルギー線をパターン状に照射して、前記活性エネルギー線を照射した領域で前記第1液体を硬化させることと、
前記活性エネルギー線の照射後に、前記膜から前記第2液体の少なくとも一部を除去することと、
前記第2液体の少なくとも一部を除去した前記膜が含んでいる未硬化の前記第1液体を硬化させることと
を含むパターン膜の形成方法。
A film composed of an emulsion containing dispersed particles containing a first liquid that is cured by irradiation with active energy rays and a dispersion medium containing a second liquid that is not cured by irradiation with active energy rays is formed on a substrate having a plurality of recesses. To form and
The film is irradiated with the active energy rays in a pattern, and the first liquid is cured in the region irradiated with the active energy rays.
After irradiation with the active energy rays, at least a part of the second liquid is removed from the membrane, and
A method for forming a pattern film, which comprises curing the uncured first liquid contained in the film from which at least a part of the second liquid has been removed.
複数の凹部を有する下地上に、活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む分散粒子と、前記活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む分散媒とを含むエマルジョンからなる膜を、前記エマルジョンが前記複数の凹部を完全には埋め込まないように形成することと、
前記膜に前記活性エネルギー線をパターン状に照射して、前記活性エネルギー線を照射した領域に、前記分散粒子の硬化物からなる粒状層を形成することと、
前記活性エネルギー線の照射後に、前記膜から前記第2液体の少なくとも一部を除去して、前記活性エネルギー線を照射していない領域における未硬化の前記第1液体の少なくとも一部を、前記粒状層内の隙間及び前記複数の凹部の中へと移動させることと、
その後、前記未硬化の前記第1液体を硬化させることと
を含むパターン膜の形成方法。
A film composed of an emulsion containing dispersed particles containing a first liquid that is cured by irradiation with active energy rays and a dispersion medium containing a second liquid that is not cured by irradiation with active energy rays is formed on a substrate having a plurality of recesses. The emulsion is formed so as not to completely fill the plurality of recesses.
The film is irradiated with the active energy rays in a pattern to form a granular layer made of a cured product of the dispersed particles in the region irradiated with the active energy rays.
After irradiation with the active energy rays, at least a part of the second liquid is removed from the membrane, and at least a part of the uncured first liquid in the region not irradiated with the active energy rays is granulated. Moving into the gaps in the layer and into the plurality of recesses,
After that, a method for forming a pattern film, which comprises curing the uncured first liquid.
前記下地は多孔質である請求項1又は2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein the substrate is porous. 基材上に、第1活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む第1分散粒子と、前記第1活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む第1分散媒とを含む第1エマルジョンからなる第1膜を形成することと、
前記第1膜に前記第1活性エネルギー線を照射して、前記第1液体を硬化させることと、
前記第1活性エネルギー線の照射後に、前記第1膜から前記第2液体を除去して、前記第1液体の硬化物からなる多孔質層を得ることと、
前記多孔質層上に、第2活性エネルギー線の照射により硬化する第3液体を含む第2分散粒子と、前記第2活性エネルギー線の照射により硬化しない第4液体を含む第2分散媒とを含む第2エマルジョンからなる第2膜を形成することと、
前記第2膜に前記第2活性エネルギー線をパターン状に照射して、前記第2活性エネルギー線を照射した領域で前記第3液体を硬化させることと、
前記第2活性エネルギー線の照射後に、前記第2膜から前記第4液体の少なくとも一部を除去することと、
前記第4液体の少なくとも一部を除去した前記第2膜が含んでいる未硬化の前記第3液体を硬化させることと
を含むパターン膜の形成方法。
A first dispersion medium containing a first liquid that is cured by irradiation with the first active energy ray and a second liquid that is not cured by irradiation with the first active energy ray is contained on the substrate. Forming a first film consisting of one emulsion,
Irradiating the first film with the first active energy ray to cure the first liquid, and
After irradiation with the first active energy ray, the second liquid is removed from the first membrane to obtain a porous layer made of a cured product of the first liquid.
On the porous layer, a second dispersion particle containing a third liquid that is cured by irradiation with a second active energy ray and a second dispersion medium containing a fourth liquid that is not cured by irradiation with the second active energy ray. Forming a second film consisting of a second emulsion containing
The second membrane is irradiated with the second active energy ray in a pattern, and the third liquid is cured in the region irradiated with the second active energy ray.
After irradiation with the second active energy ray, at least a part of the fourth liquid is removed from the second membrane, and
A method for forming a pattern film, which comprises curing the uncured third liquid contained in the second film from which at least a part of the fourth liquid has been removed.
基材上に、第1活性エネルギー線の照射により硬化する第1液体を含む第1分散粒子と、前記第1活性エネルギー線の照射により硬化しない第2液体を含む第1分散媒とを含む第1エマルジョンからなる第1膜を形成することと、
前記第1膜に前記第1活性エネルギー線を照射して、前記第1分散粒子の硬化物からなる多孔質層を形成することと、
前記多孔質層から前記第2液体を除去することと、
前記多孔質層上に、第2活性エネルギー線の照射により硬化する第3液体を含む第2分散粒子と、前記第2活性エネルギー線の照射により硬化しない第4液体を含む第2分散媒とを含む第2エマルジョンからなる第2膜を形成することと、
前記第2膜に前記第2活性エネルギー線をパターン状に照射して、前記第2活性エネルギー線を照射した領域に、前記第2分散粒子の硬化物からなる粒状層を形成することと、
前記第2活性エネルギー線の照射後に、前記第2膜から前記第4液体の少なくとも一部を除去して、前記第2活性エネルギー線を照射していない領域における未硬化の前記第3液体の少なくとも一部を、前記粒状層及び前記多孔質層中へと移動させることと、
その後、前記未硬化の前記第3液体を硬化させることと
を含むパターン膜の形成方法。
A first dispersion medium containing a first liquid that is cured by irradiation with the first active energy ray and a second liquid that is not cured by irradiation with the first active energy ray is contained on the substrate. Forming a first film consisting of one emulsion,
By irradiating the first film with the first active energy ray to form a porous layer made of a cured product of the first dispersed particles,
Removing the second liquid from the porous layer and
On the porous layer, a second dispersion particle containing a third liquid that is cured by irradiation with a second active energy ray and a second dispersion medium containing a fourth liquid that is not cured by irradiation with the second active energy ray. Forming a second film consisting of a second emulsion containing
The second film is irradiated with the second active energy ray in a pattern to form a granular layer made of a cured product of the second dispersed particles in the region irradiated with the second active energy ray.
After irradiation with the second active energy ray, at least a part of the fourth liquid is removed from the second membrane, and at least the uncured third liquid in the region not irradiated with the second active energy ray. To move a part into the granular layer and the porous layer,
After that, a method for forming a pattern film, which comprises curing the uncured third liquid.
前記第1分散粒子は、前記第2分散粒子と比較して平均粒径がより大きい請求項4又は5に記載の方法。 The method according to claim 4 or 5, wherein the first dispersed particles have a larger average particle size than the second dispersed particles. 前記第1エマルジョン及び前記第2エマルジョンの各々は水中油型エマルジョンである請求項4乃至6の何れか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 4 to 6, wherein each of the first emulsion and the second emulsion is an oil-in-water emulsion. 前記第1活性エネルギー線の照射は、前記第2膜のうち前記第1活性エネルギー線が照射される領域の少なくとも一部と、前記第2膜のうち前記第1活性エネルギー線が照射されない領域の少なくとも一部とが、前記多孔質層上に位置するように行う請求項4乃至7の何れか1項に記載の方法。 Irradiation of the first active energy ray is performed on at least a part of the region of the second membrane to be irradiated with the first active energy ray and a region of the second membrane not irradiated with the first active energy ray. The method according to any one of claims 4 to 7, wherein at least a part thereof is located on the porous layer. 請求項1乃至8の何れか1項に記載の方法により形成されるパターン膜。 A pattern film formed by the method according to any one of claims 1 to 8. 複数の凹部を有する下地と、
前記下地を部分的に被覆した粒状層と、
前記複数の凹部と前記粒状層の隙間とを少なくとも部分的に埋め込んだ硬化物と
を備えた構造体。
A base with multiple recesses and
A granular layer partially covering the substrate and
A structure including a cured product in which the plurality of recesses and gaps between the granular layers are at least partially embedded.
JP2020119112A 2020-07-10 2020-07-10 Method for forming pattern film, pattern film, and structure Pending JP2022015930A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020119112A JP2022015930A (en) 2020-07-10 2020-07-10 Method for forming pattern film, pattern film, and structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020119112A JP2022015930A (en) 2020-07-10 2020-07-10 Method for forming pattern film, pattern film, and structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022015930A true JP2022015930A (en) 2022-01-21

Family

ID=80121103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020119112A Pending JP2022015930A (en) 2020-07-10 2020-07-10 Method for forming pattern film, pattern film, and structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022015930A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7253958B2 (en) Tunable micro-lens arrays
Ortega-Vinuesa et al. Colloidal stability of polymer colloids with different interfacial properties: mechanisms
Joanicot et al. Ripening of cellular latex films
Grigoriev et al. Contact angle determination of micro-and nanoparticles at fluid/fluid interfaces: the excluded area concept
Ferrarese Lupi et al. Hierarchical order in dewetted block copolymer thin films on chemically patterned surfaces
Rajabalinia et al. Coupling HAADF-STEM tomography and image reconstruction for the precise characterization of particle morphology of composite polymer latexes
Wei et al. Swelling-induced deformation of spherical latex particles
Khan et al. Microfluidic conceived Trojan microcarriers for oral delivery of nanoparticles
JP2022015930A (en) Method for forming pattern film, pattern film, and structure
JP7211180B2 (en) Method for forming pattern film and pattern film
US20100021697A1 (en) Photonic crystals composed of uncharged polymer particles
Travelet et al. Amphiphilic copolymers based on polyoxazoline and grape seed vegetable oil derivatives: self-assemblies and dynamic light scattering
Kaneko et al. Ultrarapid Molecular Release from Poly (N‐isopropylacrylamide) Hydrogels Perforated Using Silica Nanoparticle Networks
KR101654790B1 (en) Fabrication Method for Multicompartmental Microparticles
DE102016125690A1 (en) Process for the production of microstructures
JP7396152B2 (en) Method for forming patterned film, patterned film and article
DE112015003426T5 (en) Method of making a master, transfer copying and embossing master
Nagashima et al. Size dependence of polymer composition in the surface layer of poly (acrylamide-co-acrylic acid) hydrogel microspheres
JP2022015953A (en) Pattern film and method for forming the same
JP2021068814A (en) Patterned film and article
JP2021009920A (en) Pattern film, formation method of pattern film, manufacturing method of imprint mold and manufacturing method of pattern structure
Vauthier et al. One‐step production of polyelectrolyte nanoparticles
Wang et al. Cationic “hard–soft” Janus particles for hydrophobic modification of cellulose paper
Saadé et al. Response surface optimization of miniemulsion: application to UV synthesis of hexyl acrylate nanoparticles
US20200347198A1 (en) Method of producing porous molded body

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20230104

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240305

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240416

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240604

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240710