JP7211180B2 - Method for forming pattern film and pattern film - Google Patents

Method for forming pattern film and pattern film Download PDF

Info

Publication number
JP7211180B2
JP7211180B2 JP2019048707A JP2019048707A JP7211180B2 JP 7211180 B2 JP7211180 B2 JP 7211180B2 JP 2019048707 A JP2019048707 A JP 2019048707A JP 2019048707 A JP2019048707 A JP 2019048707A JP 7211180 B2 JP7211180 B2 JP 7211180B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
film
active energy
emulsion
dispersed particles
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.)
Active
Application number
JP2019048707A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020149010A (en
Inventor
喜己 稲葉
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 Inc
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 Inc filed Critical Toppan Inc
Priority to JP2019048707A priority Critical patent/JP7211180B2/en
Publication of JP2020149010A publication Critical patent/JP2020149010A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7211180B2 publication Critical patent/JP7211180B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

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

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。 Various methods have been reported as methods for forming a patterned film, such as a method utilizing irradiation of active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams, and a method using a self-organizing material such as a block copolymer.

特開2009-260330号公報JP 2009-260330 A 特開2016-197176号公報JP 2016-197176 A

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 formation of a pattern film by a simple method.

本発明の第1側面によると、基材上に、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, 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 are included on a substrate. forming a film made of an emulsion; irradiating the film with the active energy ray in a pattern to cure the first liquid in the region irradiated with the active energy ray; and irradiating the active energy ray. subsequently removing at least a portion of the second liquid from the film; and curing the uncured first liquid contained in the film from which the at least a portion of the second liquid has been removed. A method of forming a patterned film is provided.

本発明の第2側面によると、基材上に、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、未硬化の前記第1液体の少なくとも一部を、前記活性エネルギー線を照射していない領域から前記粒状層へと移動させることと、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 second aspect of the present invention, 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 are included on a substrate. forming a film made of an emulsion; and irradiating the film with the active energy ray 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 ray. and removing at least part of the second liquid from the film after irradiation with the active energy ray, and removing at least part of the uncured first liquid from the region not irradiated with the active energy ray. A method is provided for forming a patterned film comprising transferring to a granular layer and curing the uncured first liquid contained in the film from which at least a portion of the second liquid has been removed.

本発明の第3側面によると、第1又は第2側面に係る方法により形成されるパターン膜が提供される。 A third aspect of the present invention provides a patterned film formed by the method according to the first or second aspect.

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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which enables formation of a pattern film by a simple method is provided.

エマルジョンからなる膜が基材上に形成された状態の一例を概略的に示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of a state in which a film made of emulsion is formed on a substrate; 紫外線のパターン照射により、紫外線を照射した領域に、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す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an example of a state in which a granular layer made of a cured product of dispersed particles is formed in the region irradiated with ultraviolet rays by pattern irradiation of ultraviolet rays. 膜からの第2液体の除去を開始することにより、非照射領域において分散粒子の合一が起こった状態の一例を概略的に示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an example of a state in which dispersed particles coalesce in a non-irradiated region by starting to remove the second liquid from the film; 非照射領域において分散粒子の合一が更に進行し、分散粒子の合一体が、分散粒子の硬化物からなる粒状層に浸透し、拡散していく状態の一例を概略的に示す断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing an example of a state in which coalescence of the dispersed particles further progresses in the non-irradiated region, and the coalescence of the dispersed particles permeates and diffuses into a granular layer made of a cured product of the dispersed particles. 第2液体の除去が完了し、分散粒子の合一体が粒状層に完全に移動した状態の一例を概略的に示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of a state in which the removal of the second liquid is completed and the coalescence of the dispersed particles has completely moved to the granular layer; 紫外線の全面照射により、未硬化の第1液体を硬化させた状態の一例を概略的に示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an example of a state in which an uncured first liquid is cured by irradiating the entire surface with ultraviolet rays; エマルジョンの光学顕微鏡写真。Optical micrograph of the emulsion. 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. エマルジョンを液溜めセルに充填した状態を示す写真。A photograph showing a state in which an emulsion is filled in a reservoir cell. 液溜めセルの上にスペーサを介してメタルマスクを設置した状態を示す写真。A photograph showing a state in which a metal mask is placed on a liquid reservoir cell via a spacer. メタルマスク上から紫外線の平行光を照射した状態を示す写真。The photograph which shows the state which irradiated the parallel light of the ultraviolet-ray from the metal mask. 露光終了直後の膜の状態を示す写真。A photograph showing the state of the film immediately after the end of exposure. 露光後にエマルジョンの室温乾燥を開始して1分後の膜の状態を示す写真。A photograph showing the state of the film 1 minute after starting room-temperature drying of the emulsion after exposure. 露光後にエマルジョンの室温乾燥を開始して5分後の膜の状態を示す写真。The photograph which shows the state of the film|membrane 5 minutes after starting room temperature drying of an emulsion after exposure. 露光後にエマルジョンの室温乾燥を開始して10分後の膜の状態を示す写真。A photograph showing the state of the film 10 minutes after starting room-temperature drying of the emulsion after exposure. 露光後にエマルジョンの室温乾燥を開始して15分後の膜の状態を示す写真。A photograph showing the state of the film 15 minutes after starting to dry the emulsion at room temperature after exposure. 露光後にエマルジョンの室温乾燥を開始して20分後の膜の状態を示す写真。A photograph showing the state of the film 20 minutes after starting room-temperature drying of the emulsion after exposure. 露光後にエマルジョンの室温乾燥を開始して30分後の膜の状態を示す写真。The photograph which shows the state of the film|membrane 30 minutes after starting room temperature drying of the emulsion after exposure. 露光後にエマルジョンの室温乾燥を開始して45分後の膜の状態を示す写真。A photograph showing the state of the film 45 minutes after starting room temperature drying of the emulsion after exposure. 露光後にエマルジョンの室温乾燥を開始して1分後に全面露光を施し、続いて残留分散媒を除去することにより得た試料の状態を示す写真。A photograph showing the state of a sample obtained by starting room-temperature drying of the emulsion after exposure, then exposing the entire surface one minute later, and then removing the residual dispersion medium. 露光後にエマルジョンの室温乾燥を開始して5分後に全面露光を施し、続いて残留分散媒を除去することにより得た試料の状態を示す写真。A photograph showing the state of a sample obtained by drying the emulsion at room temperature after exposure, then exposing the entire surface 5 minutes later, and then removing the residual dispersion medium. 露光後にエマルジョンの室温乾燥を開始して10分後に全面露光を施し、続いて残留分散媒を除去することにより得た試料の状態を示す写真。A photograph showing the state of a sample obtained by drying the emulsion at room temperature after exposure, then exposing the entire surface 10 minutes later, and then removing the residual dispersion medium. 露光後にエマルジョンの室温乾燥を開始して15分後に全面露光を施し、続いて残留分散媒を除去することにより得た試料の状態を示す写真。A photograph showing the state of a sample obtained by starting room-temperature drying of the emulsion after exposure, performing overall exposure 15 minutes later, and then removing the residual dispersion medium. 露光後にエマルジョンの室温乾燥を開始して20分後に全面露光を施し、続いて残留分散媒を除去することにより得た試料の状態を示す写真。A photograph showing the state of a sample obtained by starting room-temperature drying of the emulsion after exposure, performing overall exposure 20 minutes later, and then removing the residual dispersion medium. 露光後にエマルジョンの室温乾燥を開始して30分後に全面露光を施し、続いて残留分散媒を除去することにより得た試料の状態を示す写真。A photograph showing the state of a sample obtained by starting room-temperature drying of the emulsion after exposure, performing overall exposure 30 minutes later, and then removing the residual dispersion medium. 露光後にエマルジョンの室温乾燥を開始して45分後に全面露光を施し、続いて残留分散媒を除去することにより得た試料の状態を示す写真。A photograph showing the state of a sample obtained by starting room-temperature drying of the emulsion after exposure, performing overall exposure 45 minutes later, and then removing the residual dispersion medium. 図10Aの試料(乾燥膜)上にアルミ蒸着を施した後、その立体形状を計測した画像を示す図。FIG. 10B is a diagram showing an image obtained by measuring the three-dimensional shape of the sample (dried film) of FIG. 10A after aluminum vapor deposition. 図10Bの試料(乾燥膜)上にアルミ蒸着を施した後、その立体形状を計測した画像を示す図。The figure which shows the image which measured the three-dimensional shape after performing aluminum vapor deposition on the sample (dry film) of FIG. 10B. 図10Cの試料(乾燥膜)上にアルミ蒸着を施した後、その立体形状を計測した画像を示す図。The figure which shows the image which measured the three-dimensional shape after performing aluminum vapor deposition on the sample (dry film) of FIG. 10C. 図10Dの試料(乾燥膜)上にアルミ蒸着を施した後、その立体形状を計測した画像を示す図。The figure which shows the image which measured the three-dimensional shape after performing aluminum vapor deposition on the sample (dry film) of FIG. 10D. 図10Eの試料(乾燥膜)上にアルミ蒸着を施した後、その立体形状を計測した画像を示す図。The figure which shows the image which measured the three-dimensional shape after performing aluminum vapor deposition on the sample (dry film) of FIG. 10E. 図10Fの試料(乾燥膜)上にアルミ蒸着を施した後、その立体形状を計測した画像を示す図。The figure which shows the image which measured the three-dimensional shape after performing aluminum vapor deposition on the sample (dry film) of FIG. 10F. 図10Gの試料(乾燥膜)上にアルミ蒸着を施した後、その立体形状を計測した画像を示す図。The figure which shows the image which measured the three-dimensional shape after performing aluminum vapor deposition on the sample (dry film) of FIG. 10G. エマルジョンの乾燥時間と、照射領域と非照射領域との高低差との関係を示すグラフ。4 is a graph showing the relationship between the drying time of the emulsion and the height difference between the irradiated area and the non-irradiated area. 露光直後の膜の状態を示す写真。A photograph showing the state of the film immediately after exposure. エマルジョンのホットプレート乾燥を開始して2分後の膜の状態を示す写真。The photograph which shows the state of the film|membrane 2 minutes after starting hotplate drying of emulsion. エマルジョンのホットプレート乾燥を開始して2分30秒後の膜の状態を示す写真。A photograph showing the state of the film after 2 minutes and 30 seconds from the start of hot plate drying of the emulsion. エマルジョンのホットプレート乾燥を開始して2分40秒後の膜の状態を示す写真。A photograph showing the state of the film after 2 minutes and 40 seconds from the start of hot plate drying of the emulsion. エマルジョンのホットプレート乾燥を開始して3分30秒後の膜の状態を示す写真。A photograph showing the state of the film after 3 minutes and 30 seconds from the start of hot plate drying of the emulsion. エマルジョンのホットプレート乾燥を開始して5分後の膜の状態を示す写真。The photograph which shows the state of the film|membrane 5 minutes after starting hot plate drying of emulsion.

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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Components having the same or similar functions are denoted by the same reference numerals throughout the drawings, and overlapping descriptions 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6に示し、これら図面を以下の説明で参照する。 The method for forming the pattern film will be described below in the order of steps. In order to facilitate understanding of each step, examples of the state of the film in each step are shown in FIGS. 1 to 6, and these drawings will be referred to in the following description.

<エマルジョンの調製>
先ず、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、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を調製する。
<Preparation of emulsion>
First, 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 prepared.

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 emulsion may be an oil-in-water (O/W) emulsion or a water-in-oil (W/O) emulsion.

分散粒子は、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。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 dispersed particles contain a first liquid that is cured by irradiation with active energy rays. Active energy rays include, for example, 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 thereof can be used. As the first liquid, it is preferable to use acrylic monomers or oligomers or methacrylic monomers or oligomers because of the advantages of a wide range of options and a large degree of freedom in adjusting physical properties. As the first liquid, for example, trimethylolpropane triacrylate can be used. The ratio of monomers and oligomers in the first liquid is, for example, 30 to 100% by mass.

なお、活性エネルギー線の照射により硬化する液体は、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。 It should be noted that there are more types of liquids that are lipophilic than those that are hydrophilic as liquids that are cured by irradiation with active energy rays. Therefore, the O/W type emulsion has a higher degree of freedom in material selection than the W/O type emulsion.

分散媒は、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 dispersion medium contains a second liquid that is not cured by irradiation with active energy rays. 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 mixtures thereof. On the other hand, if the first liquid is a hydrophilic liquid, the second liquid can be a lipophilic liquid such as an isoparaffinic solvent or mineral spirits.

分散粒子のサイズは、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。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。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1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。 Although the size of the dispersed particles depends on the pattern size to be formed, it is preferable to have an average particle size of 0.5 μm to 0.5 mm. Here, the "average particle diameter" is the weight average diameter obtained by particle size distribution measurement according to the laser diffraction/scattering method. When the dispersed particles have the above size, the uncured first liquid can efficiently permeate the gaps between the particles in a later step.

また、エマルジョン中に分散粒子が占める割合は、好ましくは25質量%以上である。分散粒子がエマルジョン中で上記割合を占めると、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、エマルジョン中に分散粒子が占める割合の上限は、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60質量%以下である。 Moreover, the proportion of the dispersed particles in the emulsion is preferably 25% by mass or more. When the dispersed particles occupy the above proportion in the emulsion, the temperature of the region irradiated with the active energy ray is raised by effectively utilizing the heat of polymerization, thereby destabilizing the dispersed state of the dispersed particles containing the first liquid. It is possible to form a cohesive layer at the same time. Moreover, the upper limit of the proportion of the dispersed particles in the emulsion is not particularly limited as long as it does not cause phase inversion of the emulsion. According to one example, this proportion is 60% by weight 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 such as an alkylphenone photopolymerization initiator can be used. Examples of alkylphenone-based photopolymerization initiators include 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone. The first liquid may contain a photopolymerization initiator in an amount of, for example, 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the monomer and oligomer.

エマルジョンが例えばO/W型である場合、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、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。 If the emulsion is of the O/W type, for example, the dispersed particles may contain hydrophobes in addition to the first liquid. Hydrophobes include, for example, higher alcohols with low solubility in water such as cetyl alcohol, hexadecane, polymerizable monomers such as lauryl methacrylate and stearyl methacrylate with relatively large molecular weights of hydrocarbon chains, hydrophobic dyes, polymethyl methacrylate and Examples include polymers such as polystyrene. Hydrophobes serve to stabilize emulsions. The hydrohove can be included in an amount of, for example, 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the first liquid.

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。エマルジョンは、界面活性剤を、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 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 dioctyl sodium sulfosuccinate can be used. The emulsion may contain surfactants in an amount of, for example, 0.1 to 5.0% by weight relative to the total weight of the emulsion.

O/W型エマルジョンの場合、エマルジョン化と分散粒子の安定性とを確保するために、分散媒は、界面活性剤を含むことが一般的である。また、O/W型エマルジョンは、エマルジョンの長期保存安定性を改善するために、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、O/W型エマルジョンは、分散媒中に粘度調整剤や消泡剤を含むこともできる。 In the case of an O/W emulsion, the dispersion medium generally contains a surfactant in order to ensure emulsification and stability of the dispersed particles. In addition, the O/W emulsion may contain a water-soluble polymer, cellulose nanofibers, etc. in the dispersion medium in order to improve the long-term storage stability of the emulsion. Furthermore, if necessary, the O/W emulsion may contain a viscosity modifier and an antifoaming agent in the dispersion medium.

一方、W/O型エマルジョンの場合、安定なエマルジョンを調製するために、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、W/O型エマルジョンは、分散媒中にイオン性の界面活性剤を含むことも有効である。 On the other hand, in the case of a W/O type emulsion, the dispersion medium contains a nonionic surfactant or a polymeric dispersion stabilizer having a suitable hydrophilic-lipophilic balance (HLB) value in order to prepare a stable emulsion. be able to. If necessary, the W/O emulsion may effectively contain an ionic surfactant in the dispersion medium.

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。 Emulsions can be prepared using known emulsification/dispersion techniques such as paint shakers, ultrasonic homogenizers, colloid mills, homogenizers, and membrane emulsification methods.

<膜の形成>
次に、上記エマルジョンからなる膜を基材上に形成する。以下、「エマルジョンからなる膜」を液膜ともいう。具体的には、上記エマルジョンを基材上に塗布することにより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 film>
Next, a film made of the above emulsion is formed on the substrate. Hereinafter, "film made of emulsion" is also referred to as liquid film. Specifically, a liquid film can be formed on a substrate by applying the above emulsion onto the substrate. Any base material can be used as the base material, for example, a film or a sheet can be used.

塗布方法は、特に限定されないが、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。液膜の厚みは、例えば10乃至3000μmとすることができる。また、少量のエマルジョンを塗布して小さい面積の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 such as die coating, comma coating, or curtain coating can be selected according to the thickness of the liquid film. The thickness of the liquid film can be, for example, 10 to 3000 μm. Moreover, when applying a small amount of emulsion to form a liquid film with a small area, a dispenser or the like can be used as necessary.

図1は、エマルジョンからなる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、分散粒子21aと分散媒22とから構成されるエマルジョンからなる膜2aが形成されている。 FIG. 1 schematically shows an example of a state in which a film made of emulsion is formed on a substrate. In FIG. 1, a film 2a made of an emulsion composed of dispersed particles 21a and a dispersion medium 22 is formed on a substrate 1. As shown in FIG.

<活性エネルギー線の照射>
次に、形成された膜に活性エネルギー線をパターン状に照射する。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 active energy rays>
Next, the formed film is irradiated with an active energy ray in a pattern. Examples of active energy rays include ultraviolet rays, electron beams, and X-rays, as described above. Pattern irradiation can be carried out, for example, by selectively irradiating an active energy ray through a mask or by selectively irradiating a laser beam.

活性エネルギー線のパターン照射により、活性エネルギー線が照射された領域(以下、照射領域ともいう)では、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、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。 Due to the pattern irradiation of the active energy rays, the first liquid contained in the dispersed particles is cured by polymerization in the regions irradiated with the active energy rays (hereinafter also referred to as irradiation regions). Thereby, a granular layer made of a cured product of the dispersed particles can be formed.

図2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、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2に示すように、紫外線が照射された領域では、分散粒子21aに含まれる第1液体が重合により硬化して、分散粒子21aは、分散粒子の硬化物21b1になる。分散粒子の硬化物21b1は凝集して積層し、結果として、分散粒子の硬化物21b1からなる粒状層21bが形成される。紫外線が照射された領域において、分散媒22に含まれる第2液体は硬化しないため、分散媒22は粒状層21b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(以下、非照射領域ともいう)において、分散粒子21a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 granular layer made of a cured product of dispersed particles is formed in the region irradiated with ultraviolet rays by pattern irradiation of ultraviolet rays. As shown in FIG. 2, in the region irradiated with the ultraviolet rays, the first liquid contained in the dispersed particles 21a is cured by polymerization, and the dispersed particles 21a become a cured product 21b1 of the dispersed particles. The cured product 21b1 of the dispersed particles aggregates and stacks, and as a result, the granular layer 21b composed of the cured product 21b1 of the dispersed particles is formed. Since the second liquid contained in the dispersion medium 22 is not cured in the region irradiated with the ultraviolet rays, the dispersion medium 22 exists in the granular layer 21b, specifically, in the gaps between the cured products 21b1. On the other hand, in FIG. 2, the first liquid contained in the dispersed particles 21a remains uncured in the regions not irradiated with ultraviolet rays (hereinafter also referred to as non-irradiated regions).

照射領域における硬化物21b1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 21b1 in the irradiated area as follows.

活性エネルギー線の照射により、分散粒子21aは重合発熱し、これにより照射領域の温度が上昇する。この温度上昇により、分散粒子21a表面に吸着して分散粒子21a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、重合が進行した分散粒子21aの表面電位が低下する。その結果、分散粒子21a又はその硬化物21b1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 of the active energy rays causes the dispersed particles 21a to generate heat due to polymerization, which raises the temperature of the irradiated region. Due to this temperature rise, the surfactant adsorbed on the surface of the dispersed particles 21a to stabilize the dispersion of the dispersed particles 21a is desorbed. As a result, the surface potential of the dispersed particles 21a in which the polymerization has progressed is lowered. As a result, the dispersion of the dispersed particles 21a or the cured product 21b1 thereof becomes unstable, promoting aggregation of the particles. In addition, polymerization and cross-linking may occur between particles during the process of particles aggregating and coming into contact with each other.

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。 Moreover, this aggregation is completed before the surfactant desorbed due to the temperature rise due to the heat generated by the polymerization is re-adsorbed to the particles. Thereby, the aggregated particles maintain their aggregation state without being re-dispersed.

照射領域における硬化物21b1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 21b1 in the irradiated area may be promoted by adding a cross-linking agent to the dispersion medium in advance. This facilitates the formation of cross-links between particles during irradiation with active energy rays, and as a result, promotes aggregation of the particles.

<第2液体の除去>
活性エネルギー線の照射後に、膜から第2液体の少なくとも一部を除去する。この工程では、第2液体の少なくとも一部を除去すればよいが、第2液体の全てを除去してもよい。第2液体の除去は、例えば、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2液体が、液膜を形成した直後の第2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2液体の除去は、膜を室温に放置することにより実施してもよいが、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、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。第2液体の除去により、未硬化の第1液体の少なくとも一部を、活性エネルギー線を照射していない領域から、分散粒子の硬化物からなる粒状層へと移動させることができる。
<Removal of Second Liquid>
At least part of the second liquid is removed from the film after the irradiation with the active energy ray. At least part of the second liquid may be removed in this step, but all of the second liquid may be removed. Removal of the second liquid can be performed, for example, by drying the membrane. Drying is preferably performed until the amount of the second liquid is 30% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, of the amount of the second liquid immediately after forming the liquid film. The removal of the second liquid may be carried out by leaving the film at room temperature, but is preferably carried out by heating and drying the film. Heat drying can be performed by heating the film at a temperature within the range of 40 to 100° C. for 0.1 to 1 hour, for example. By removing the second liquid, at least part of the uncured first liquid can be moved from the region not irradiated with the active energy ray to the granular layer composed of the cured dispersed particles.

この工程では、第2液体の除去により、未硬化の第1液体の少なくとも一部を、非照射領域から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1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。 In this step, the removal of the second liquid causes at least a portion of the uncured first liquid to migrate from the non-irradiated areas to the granular layer of cured dispersed particles. The movement of the uncured first liquid from the non-irradiated areas to the granular layer may be performed so that all of it moves to the granular layer, or only a portion of it moves to the granular layer. .

なお、この方法では、活性エネルギー線の照射後に現像工程、即ち、未硬化の第1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 the development step, that is, the removal of the uncured first liquid using a developer after the irradiation of the active energy ray.

図3乃至図5は、第2液体の除去により起こる膜の状態変化の一例を概略的に示している。図3は、膜からの第2液体の除去を開始することにより、非照射領域において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4は、非照射領域において分散粒子の合一が更に進行し、分散粒子の合一体が、分散粒子の硬化物からなる粒状層に浸透し、拡散していく状態の一例を概略的に示している。図5は、第2液体の除去が完了し、分散粒子の合一体が粒状層に完全に移動した状態の一例を概略的に示している。 3 to 5 schematically show an example of the film state change caused by the removal of the second liquid. FIG. 3 schematically illustrates an example of a situation in which coalescence of dispersed particles has occurred in non-irradiated areas by initiating removal of the second liquid from the membrane. FIG. 4 schematically shows an example of a state in which the coalescence of the dispersed particles further progresses in the non-irradiated region, and the coalescence of the dispersed particles permeates and diffuses into the granular layer composed of the cured product of the dispersed particles. ing. FIG. 5 schematically shows an example of a state in which the removal of the second liquid is completed and the coalescence of the dispersed particles has completely moved to the granular layer.

分散媒22に含まれる第2液体の一部を膜2aから除去すると、図3に示すように、照射領域では、粒状層21b内の粒子間の隙間を満たしていた第2液体が減少し、非照射領域では、第2液体が減少するとともに、分散粒子21aの合一が起こり、それらの合一体21a’が形成される。そして、図4に示すように、これら合一体21a’を形成している未硬化の第1液体は、粒状層21b内の隙間へ浸透し、粒状層21b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2液体の除去が完了すると、非照射領域から粒状層21bへの未硬化の第1液体の移動は完了する。その結果、例えば、図5に示す構造が得られる。なお、膜から第2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、分散粒子21a又はそれらの合一体21a’を構成している液体のみになる。 When part of the second liquid contained in the dispersion medium 22 is removed from the film 2a, as shown in FIG. In the non-irradiated area, as the second liquid decreases, the dispersed particles 21a coalesce to form a coalesced body 21a'. Then, as shown in FIG. 4, the uncured first liquid that forms these coalesced bodies 21a' permeates the gaps in the granular layer 21b and diffuses into the granular layer 21b. This permeation and diffusion are thought to proceed by capillary forces. When the removal of the second liquid is completed, the transfer of the uncured first liquid from the non-irradiated areas to the granular layer 21b is completed. As a result, for example, the structure shown in FIG. 5 is obtained. When the second liquid is completely removed from the film, the liquid remaining in the film is, for example, only the liquid that constitutes the dispersed particles 21a or their combined bodies 21a'.

<パターンの定着>
最後に、第2液体を除去した膜が含んでいる未硬化の第1液体を硬化させる。未硬化の第1液体の硬化は、例えば、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。
<Pattern fixation>
Finally, the uncured first liquid contained in the film from which the second liquid has been removed is cured. Curing of the uncured first liquid can be performed, for example, by irradiating the entire film with active energy rays. A pattern film is thus formed.

図6は、紫外線の全面照射により、未硬化の第1液体を硬化させた状態の一例を概略的に示している。図6に示すように、紫外線を膜全体に照射すると、未硬化の第1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21bを構成している硬化物21b1では、紫外線照射により更なる重合が進行する。これにより、分散粒子の硬化物21b1と重合相21b2とからなるパターン膜2bが形成される。 FIG. 6 schematically shows an example of a state in which the uncured first liquid is cured by irradiating the entire surface with ultraviolet rays. As shown in FIG. 6, when the entire film is irradiated with ultraviolet rays, the uncured first liquid is cured by polymerization. As a result, a polymerized phase 21b2 is formed. Further, in the cured product 21b1 forming the granular layer 21b, further polymerization progresses due to ultraviolet irradiation. As a result, the pattern film 2b composed of the cured product 21b1 of the dispersed particles and the polymerized phase 21b2 is formed.

上述の通り、未硬化の第1液体の硬化は、非照射領域に存在している未硬化の第1液体の全てが、この領域から粒状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1液体の硬化は、非照射領域に存在している未硬化の第1液体の一部のみが、この領域から粒状層へと移動したときに行うこともできる。例えば、活性エネルギー線の膜全体への照射を、膜から第2液体を完全に除去する前(即ち、非照射領域の第1液体が粒状層に浸透し、粒状層内へと拡散していく途中の段階、例えば図4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、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 mentioned above, the curing of the uncured first liquid can take place after all of the uncured first liquid present in the non-irradiated areas has migrated from these areas into the granular layer. Alternatively, curing of the uncured first liquid can also take place when only a portion of the uncured first liquid present in the non-irradiated areas migrates from these areas into the granular layer. For example, irradiation of the entire film with active energy rays is performed before the second liquid is completely removed from the film (that is, the first liquid in the non-irradiated area penetrates the granular layer and diffuses into the granular layer). An intermediate stage, such as the stage in FIG. 4, may be performed. In this way, it is possible to obtain a pattern film having a thickness in the non-irradiated regions and the irradiated regions being thicker than the non-irradiated regions.

<効果>
上記方法は、エマルジョンの膜に対して、活性エネルギー線をパターン照射し、その後、第2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, patterns can be formed spontaneously (in a self-organizing manner) simply by pattern-irradiating an emulsion film with active energy rays and then removing the second liquid. The above method does not require a guide pattern to be provided on the substrate in advance, nor does it require a development 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。 In addition, the pattern size that can be realized by the conventional technique is, for example, a line width of several nanometers to several hundreds of micrometers and a height difference of several nanometers to several hundred micrometers. It is possible. For example, according to the above method, it is possible to form a pattern film having a large line width or height difference, for example, a pattern film having a line width of micro-order to milli-order or a height difference of micro-order to milli-order. . According to one example, according to the above method, 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 can be formed.

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。 Furthermore, the above method is excellent in controllability of pattern shape and size, and can form pattern films of various shapes and sizes.

<エマルジョンの調製>
以下の材料を用いてO/W型エマルジョンを調製した。
モノマー又はオリゴマー:トリメチロールプロパントリアクリレート
光重合開始剤:α-ヒドロキシケトン(BASF社製IRGACURE(登録商標)184)
界面活性剤:ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム(三洋化成工業製サンモリン(登録商標)OT-70)
第2液体:水
先ず、界面活性剤2.60gを第2液体90mL中に溶解させた。次いで、この溶液中に、トリメチロールプロパントリアクリレート75mLに光重合開始剤3.75gを予め溶解させることにより調製した第1液体を軽くプロペラ攪拌しながら滴下し、粗い粒度の液滴分散液を調製した。この液滴分散液から20mLを採取し、容量50mLの褐色バイアル瓶に移した。次に、この液滴分散液を封入した褐色バイアル瓶を浅田鉄工社製ペイントシェイカーPC1171に装着し、30秒間の振とうを加えることで乳化処理を施した。これによって、粒度分布(平均粒径:87.3μm)を持つエマルジョンを得た。粒度分布は、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。得られたエマルジョンは、第1液体を含む分散粒子(以下、エマルジョン液滴ともいう)と、第2液体を含む分散媒とから構成される。作製したエマルジョンの光学顕微鏡写真を図7に、粒度分布を図8に示す。
<Preparation of emulsion>
An O/W emulsion was prepared using the following materials.
Monomer or oligomer: trimethylolpropane triacrylate Photoinitiator: α-hydroxyketone (IRGACURE (registered trademark) 184 manufactured by BASF)
Surfactant: sodium dioctyl sulfosuccinate (Sunmorin (registered trademark) OT-70 manufactured by Sanyo Chemical Industries)
Second Liquid: Water First, 2.60 g of surfactant was dissolved in 90 mL of the second liquid. Next, a first liquid prepared by pre-dissolving 3.75 g of a photoinitiator in 75 mL of trimethylolpropane triacrylate was added dropwise to this solution while lightly stirring with a propeller to prepare a coarse droplet dispersion. bottom. A 20 mL aliquot was taken from this droplet dispersion and transferred to a 50 mL brown vial. Next, the brown vial containing the liquid droplet dispersion was mounted on a paint shaker PC1171 manufactured by Asada Iron Works Co., Ltd., and emulsified by shaking for 30 seconds. This gave an emulsion with a particle size distribution (average particle size: 87.3 μm). For the particle size distribution, the weight average diameter was measured by a measuring system comprising a particle size distribution measuring device Microtrac MT3300EXII manufactured by Nikkiso Co., Ltd. and a liquid circulation pump Microtrac USVR also manufactured by Nikkiso Co., Ltd. attached. The resulting emulsion is composed of dispersed particles (hereinafter also referred to as emulsion droplets) containing the first liquid and a dispersion medium containing the second liquid. An optical microscope photograph of the prepared emulsion is shown in FIG. 7, and the particle size distribution is shown in FIG.

<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、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。
<Formation of film>
Five layers of masking tape manufactured by 3M with a width of 20 mm and a thickness of 80 μm were pasted along the long side of the surface of a microscope slide glass, and the central portion was cut out in a rectangular shape, resulting in a depth of 400 μm. , a cell having a liquid reservoir with an area of 10 mm x 30 mm (hereinafter referred to as a liquid reservoir cell) was produced.

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、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のエマルジョンからなる膜(即ち液膜)を作製した。エマルジョンを液溜めセルに充填した状態を示す写真を図9Aに示す。 Next, 112 μL of the emulsion is sampled with a micropipette, and this is developed and filled in a liquid reservoir cell to prepare an emulsion film (i.e., liquid film) having a thickness of about 375 μm as a calculated value considering specific gravity. bottom. FIG. 9A shows a photograph showing the state in which the emulsion is filled in the reservoir cell.

<紫外線の照射>
上記液膜上に、厚み0.25mmで2mmピッチのストライプ状開口を有する銅製マスクを、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。銅製マスクを設置した状態を示す写真を図9Bに示す。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。液膜に紫外線を照射した状態を示す写真を図9Cに示す。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、分散粒子の硬化物からなる粒状層を形成した。
<Irradiation of UV rays>
A 0.25 mm-thick copper mask having striped openings with a pitch of 2 mm was placed on the liquid film via a 1 mm-thick aluminum spacer so as not to come into contact with the liquid surface. FIG. 9B shows a photograph showing the state in which the copper mask is installed. Next, using a UV parallel light exposure machine (UVC-2502S manufactured by SAN-EI ELECTRONIC), ultraviolet light with an illuminance of 4.6 mW/cm 2 is irradiated from the mask for 8 seconds, so that the liquid film has an integrated light amount of 36. An exposure of 0.8 mJ/cm 2 was given. FIG. 9C shows a photograph showing a state in which the liquid film is irradiated with ultraviolet rays. As a result, the first liquid was polymerized in the region irradiated with the ultraviolet rays to form a granular layer made of a cured product of the 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9D乃至9Kに示す。露光直後には、すでに照射領域に凝集パターンが形成され(図9D参照)、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、破壊されつつ、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・吸収されていく様子がわかる(図9E乃至9K参照)。非照射領域において未硬化のエマルジョン液滴が、乾燥の進行に伴い合一し、大きい液滴に変化していることは、図9D及び図9Iからわかる。これにより、紫外線を照射しなかった領域で、未重合の第1液体を含む分散粒子の合一を進行させると共に、分散粒子の合一体を粒状層へ移動させて、凹凸パターンを形成した。
<Drying of membrane>
Then, the film after exposure to ultraviolet light was naturally dried at room temperature for 45 minutes (23° C., 57% RH). Photographs showing the state of the membrane during the drying process are shown in Figures 9D-9K. Immediately after exposure, an agglomerated pattern has already been formed in the irradiated area (see FIG. 9D), and as drying progresses, uncured emulsion droplets in the non-irradiated area coalesce and break, forming a granular layer in the irradiated area. (See Figures 9E to 9K). It can be seen from FIGS. 9D and 9I that the uncured emulsion droplets in the non-irradiated areas coalesce as drying progresses and change into larger droplets. As a result, coalescence of the dispersed particles containing the unpolymerized first liquid was promoted in the regions not irradiated with ultraviolet rays, and the coalesced particles were moved to the granular layer to form an uneven pattern.

さらに、乾燥による凹凸パターンの形成過程を定量的に把握するために、乾燥の経過時間ごとに積算光量36.8mJ/cmの紫外線の全面露光を加えることで、非照射領域における未硬化のエマルジョン液滴にも硬化処理を施し、その時点での液膜内の凹凸構造を固定した。続いて、まだ残留している分散媒の水(第2液体)を2時間の室温乾燥で除去することによって、乾燥経過時間の異なる凹凸パターン試料を作製した。最後に、仮定着として積算光量138mJ/cmの紫外線を全面露光した。その凹凸パターン試料の写真を図10A乃至10Gに示す。 Furthermore, in order to quantitatively grasp the formation process of the concave-convex pattern due to drying, the uncured emulsion in the non-irradiated area was exposed to UV light with an integrated light intensity of 36.8 mJ/ cm2 for each elapsed drying time. The liquid droplets were also subjected to a curing treatment to fix the uneven structure in the liquid film at that time. Subsequently, by removing the remaining water (second liquid) of the dispersion medium by drying at room temperature for 2 hours, uneven pattern samples with different drying elapsed times were produced. Finally, as temporary adhesion, the entire surface was exposed to ultraviolet light with an integrated light amount of 138 mJ/cm 2 . Photographs of the uneven pattern samples are shown in FIGS. 10A to 10G.

図10A乃至10Gに示す試料における照射領域と非照射領域との高低差を計測するために、試料表面に日本電子社製の真空蒸着機VC-500Pを用いて、厚み約800Åのアルミ蒸着を施した後、キーエンス社製のワンショット3D形状測定機VR3100を使用して立体形状を計測した。その画像を図11A乃至11Gに示す。図11A乃至11Gに示す画像は、膜の深さ方向に3倍引き伸ばして立体感を強調したものである。また、照射領域と非照射領域との高低差の計測値のn=5平均値を図12に示す。図12の結果より、露光直後にパターンが現れ、乾燥1分経過の初期段階で約200μmの高低差があり、乾燥の進行とともに、さらに高低差が大きくなっていき、45分経過時点で約400μmの高低差が得られた。尚、乾燥5分経過の時点で若干高低差が小さくなっているが、これは、照射領域において重合発熱によって生じた液膜内での浮力による上昇流れに引き込まれる形で、一旦、照射領域の縁に集まった非照射領域のエマルジョン液滴の一部が、露光終了と共にもとの非照射領域に落ち込んでくるためである。 In order to measure the height difference between the irradiated area and the non-irradiated area in the samples shown in FIGS. After that, the three-dimensional shape was measured using a one-shot 3D shape measuring machine VR3100 manufactured by Keyence Corporation. The images are shown in FIGS. 11A-11G. The images shown in FIGS. 11A to 11G are stretched three times in the depth direction of the film to enhance the three-dimensional effect. Also, FIG. 12 shows n=5 average values of the measured values of the height difference between the irradiated area and the non-irradiated area. From the results of FIG. 12, a pattern appeared immediately after exposure, and there was a height difference of about 200 μm at the initial stage after 1 minute of drying. was obtained. It should be noted that the height difference is slightly reduced after 5 minutes of drying. This is because some of the emulsion droplets in the non-irradiated area gathered at the edge fall back into the original non-irradiated area when the exposure is finished.

<パターンの定着>
最後に、パターン形成が完了した膜に対して、積算光量276mJ/cmの紫外線を全面露光した。これによりパターンを定着させた。n=5平均値としてのパターン膜の線幅は2.46mmであり、高低差は390μmであった。
<Pattern fixation>
Finally, the entire surface of the film on which pattern formation was completed was exposed to ultraviolet light with an integrated light amount of 276 mJ/cm 2 . This fixed the pattern. The line width of the pattern film as an average value of n=5 was 2.46 mm, and the height difference was 390 μm.

エマルジョンの調製や膜の形成、紫外線の照射方法や条件などは実施例1と同様とし、乾燥条件のみを変更してパターンを作製した。 The preparation of the emulsion, the formation of the film, the irradiation method and conditions of the ultraviolet rays were the same as in Example 1, and the pattern was produced by changing only the drying conditions.

パターン露光直後の液溜めセルを、100℃に加熱したホットプレート上にスペーサを使用して空中に1mm浮かせた状態で加熱乾燥した。経過時間ごとの液膜の変化を示す写真を図13A乃至13Fに示す。約5分で乾燥が完了し、実施例1と同様のパターンが形成され、n=5平均値での高低差が397μm、線幅が2.28mmであった。加熱により水の蒸発が早まると同時に、非照射領域における未硬化のエマルジョン液滴の粘度が下がることによって、照射領域の粒状層への浸透吸収速度が上がることでパターン形成が早く完了する。
以下に、本願の出願当初の請求項を実施の態様として付記する。
[1] 基材上に、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。
[2] 基材上に、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、未硬化の前記第1液体の少なくとも一部を、前記活性エネルギー線を照射していない領域から前記粒状層へと移動させることと、
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。
[3] 前記活性エネルギー線を照射していない領域に存在している未硬化の前記第1液体の一部のみが、この領域から前記粒状層へと移動したときに、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[2]に記載の方法。
[4] 前記膜から前記第2液体を完全に除去する前に、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を含む[1]乃至[3]の何れか1に記載の方法。
[5] 前記分散媒は界面活性剤を更に含む[1]乃至[4]の何れか1に記載の方法。
[6] 前記エマルジョンは水中油型エマルジョンである[1]乃至[5]の何れか1に記載の方法。
[7] 前記分散粒子はハイドロホーブを更に含む[6]に記載の方法。
[8] [1]乃至[7]の何れか1に記載の方法により形成されるパターン膜。
Immediately after the pattern exposure, the liquid reservoir cell was dried by heating on a hot plate heated to 100° C. using a spacer while being suspended in the air by 1 mm. Photographs showing changes in the liquid film over time are shown in FIGS. 13A to 13F. Drying was completed in about 5 minutes, and a pattern similar to that of Example 1 was formed, with a height difference of 397 μm and a line width of 2.28 mm at n=5 average. Heating accelerates the evaporation of water and at the same time lowers the viscosity of uncured emulsion droplets in the non-irradiated areas, thereby increasing the rate of permeation and absorption into the granular layer in the irradiated areas, thereby quickly completing pattern formation.
The claims as originally filed for the present application are described below as embodiments.
[1] A film made 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. and
irradiating the film with the active energy ray in a pattern to cure the first liquid in the region irradiated with the active energy ray;
removing at least a portion of the second liquid from the film after irradiation with the active energy ray;
curing the uncured first liquid contained in the film from which at least a portion of the second liquid has been removed;
A method of forming a patterned film comprising:
[2] Forming, on a substrate, a film made 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 the active energy rays. and
irradiating the film with the active energy ray 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 ray;
After the irradiation with the active energy ray, at least part of the second liquid is removed from the film, and at least part of the uncured first liquid is removed from the region not irradiated with the active energy ray into the granular form. moving to a layer; and
curing the uncured first liquid contained in the film from which at least a portion of the second liquid has been removed;
A method of forming a patterned film comprising:
[3] When only a part of the uncured first liquid present in the region not irradiated with the active energy ray moves from this region to the granular layer, the film contains The method of [2], wherein the uncured first liquid is cured.
[4] The method according to any one of [1] to [3], including curing the uncured first liquid contained in the film before completely removing the second liquid from the film. the method of.
[5] The method according to any one of [1] to [4], wherein the dispersion medium further contains a surfactant.
[6] The method according to any one of [1] to [5], wherein the emulsion is an oil-in-water emulsion.
[7] The method according to [6], wherein the dispersed particles further include hydrohove.
[8] A pattern film formed by the method according to any one of [1] to [7].

1…基材、2a…膜、2b…パターン膜、21a…分散粒子、21a’…分散粒子の合一体、21b…粒状層、21b1…分散粒子の硬化物、21b2…重合相、22…分散媒。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Base material 2a... Film 2b... Pattern film 21a... Dispersed particles 21a'... Union of dispersed particles 21b... Granular layer 21b1... Cured product of dispersed particles 21b2... Polymer phase 22... Dispersion medium .

Claims (8)

基材上に、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乾燥により除去することと、
これに続けて、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。
forming, on a substrate, a film made 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 the active energy rays; ,
irradiating the film with the active energy ray in a pattern to cure the first liquid in the region irradiated with the active energy ray;
removing at least part of the second liquid from the film by drying after the irradiation with the active energy ray;
subsequently curing the uncured first liquid contained in the film from which at least part of the second liquid has been removed;
基材上に、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、未硬化の前記第1液体の少なくとも一部を、前記活性エネルギー線を照射していない領域から前記粒状層へと移動させることと、
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。
forming, on a substrate, a film made 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 the active energy rays; ,
irradiating the film with the active energy ray 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 ray;
After the irradiation with the active energy ray, at least part of the second liquid is removed from the film, and at least part of the uncured first liquid is removed from the region not irradiated with the active energy ray into the granular form. moving to a layer; and
and curing the uncured first liquid contained in the film from which at least part of the second liquid has been removed.
前記活性エネルギー線を照射していない領域に存在している未硬化の前記第1液体の一部のみが、この領域から前記粒状層へと移動したときに、前記膜が含んでいる未硬化の前記第1液体を硬化させる請求項2に記載の方法。 When only part of the uncured first liquid existing in the region not irradiated with the active energy ray moves from this region to the granular layer, the uncured liquid contained in the film 3. The method of claim 2, wherein the first liquid is cured. 前記膜から前記第2液体を完全に除去する前に、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を含む請求項1乃至3の何れか1項に記載の方法。 4. A method according to any one of the preceding claims, comprising curing the uncured first liquid contained in the film before completely removing the second liquid from the film. 前記分散媒は界面活性剤を更に含む請求項1乃至4の何れか1項に記載の方法。 5. The method of any one of claims 1-4, wherein the dispersion medium further comprises a surfactant. 前記エマルジョンは水中油型エマルジョンである請求項1乃至5の何れか1項に記載の方法。 6. The method of any one of claims 1-5, wherein the emulsion is an oil-in-water emulsion. 前記分散粒子はハイドロホーブを更に含む請求項6に記載の方法。 7. The method of claim 6, wherein said dispersed particles further comprise hydrophobes. 請求項1乃至7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であって、前記第2液体を完全に除去したパターン膜A patterned film formed by the method according to any one of claims 1 to 7 , wherein the second liquid is completely removed .
JP2019048707A 2019-03-15 2019-03-15 Method for forming pattern film and pattern film Active JP7211180B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019048707A JP7211180B2 (en) 2019-03-15 2019-03-15 Method for forming pattern film and pattern film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019048707A JP7211180B2 (en) 2019-03-15 2019-03-15 Method for forming pattern film and pattern film

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020149010A JP2020149010A (en) 2020-09-17
JP7211180B2 true JP7211180B2 (en) 2023-01-24

Family

ID=72429899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019048707A Active JP7211180B2 (en) 2019-03-15 2019-03-15 Method for forming pattern film and pattern film

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7211180B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7396152B2 (en) 2020-03-25 2023-12-12 Toppanホールディングス株式会社 Method for forming patterned film, patterned film and article

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004345205A (en) 2003-05-22 2004-12-09 Murata Mfg Co Ltd Manufacturing method for screen printing plate
JP2007062089A (en) 2005-08-30 2007-03-15 Fujifilm Corp Method for manufacturing lithographic printing plate for on-the-machine development
JP2014040579A (en) 2012-07-23 2014-03-06 Canon Inc Method for producing pigment including resin dispersion and inkjet ink

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02127644A (en) * 1988-11-08 1990-05-16 Tokyo Process Service Kk Production of thick film screen printing plate
JP3349843B2 (en) * 1994-10-12 2002-11-25 富士通株式会社 Ionizing radiation irradiation composition and ionizing radiation irradiation method
DE69613078T2 (en) * 1995-11-09 2001-11-22 Agfa Gevaert Nv Heat-sensitive recording element and method for producing a printing form therewith
JP3837188B2 (en) * 1996-08-15 2006-10-25 日本化研株式会社 Photocurable resin composition and screen printing plate

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004345205A (en) 2003-05-22 2004-12-09 Murata Mfg Co Ltd Manufacturing method for screen printing plate
JP2007062089A (en) 2005-08-30 2007-03-15 Fujifilm Corp Method for manufacturing lithographic printing plate for on-the-machine development
JP2014040579A (en) 2012-07-23 2014-03-06 Canon Inc Method for producing pigment including resin dispersion and inkjet ink

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7396152B2 (en) 2020-03-25 2023-12-12 Toppanホールディングス株式会社 Method for forming patterned film, patterned film and article

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020149010A (en) 2020-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102377461B1 (en) Method for manufacturing three-dimensional object and apparatus thereof
KR102202291B1 (en) Imprint lithography method, pattern formation method, and semiconductor device manufacturing method
JP6605155B2 (en) Removal of substrate pretreatment composition in nanoimprint lithography
JP6141500B2 (en) Substrate pretreatment to reduce filling time in nanoimprint lithography
US7056840B2 (en) Direct photo-patterning of nanoporous organosilicates, and method of use
JP7211180B2 (en) Method for forming pattern film and pattern film
KR20190112748A (en) Substrate Pretreatment Composition for Nanoimprint Lithography
DE3304648A1 (en) METHOD FOR MATTING RECORDING MATERIALS
US20210087301A1 (en) Method for producing a three-dimensional object by a multiphoton photopolymerisation process, and associated device
Tanabe et al. Discharge of viscous UV-curable resin droplets by screen printing for UV nanoimprint lithography
US11726236B2 (en) Graded pore structure without phase mask
WO2018114590A1 (en) Process for the production of microstructures
JP7338269B2 (en) Pattern film, pattern film forming method, imprint mold manufacturing method, and pattern structure manufacturing method
JP7396152B2 (en) Method for forming patterned film, patterned film and article
US20220017662A1 (en) Method for producing porous microstructure
KR101654790B1 (en) Fabrication Method for Multicompartmental Microparticles
KR101098249B1 (en) Forming method for pattern of microstructures using selective wetting of emulsion drops
JP2004530033A (en) Non-crosslinked foam made from emulsion
Pathreeker et al. Superhydrophobic Polymer Composite Surfaces Developed via Photopolymerization
JP2022015953A (en) Pattern film and method for forming the same
An et al. A thermo-sensitive imaging coating derived from polymer nanoparticles containing infrared absorbing dye
JP2022015930A (en) Method for forming pattern film, pattern film, and structure
JP2016182553A (en) Laminated film
JP2021068814A (en) Patterned film and article
US20220195129A1 (en) Method for producing microparticles

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220224

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220921

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220927

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221128

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221213

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7211180

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150