WO2007102487A1 - 親水性領域と撥水性領域を有する処理基材およびその製造方法 - Google Patents

親水性領域と撥水性領域を有する処理基材およびその製造方法 Download PDF

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Yutaka Furukawa
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Definitions

  • the present invention produces a treated substrate having a hydrophilic region and a water-repellent region on its surface, a method for producing the treated substrate, and a member on which a pattern made of a functional material film is formed using the treated substrate. Regarding the method.
  • the functional thin film is obtained by placing a material having desired characteristics in a desired position and turning it.
  • the thin film is used as a wiring, an electrode, an insulating layer, a light emitting layer, and an optical thin film.
  • a photoresist pattern obtained by photolithography is an example.
  • the photolithography process is complicated and the utilization efficiency of energy, materials, etc. is low.
  • the equipment cost becomes expensive because it is carried out in a clean room.
  • An ink jet method has been proposed as a method for solving the problem of photolithography.
  • the WJ jet method is difficult to form a high-definition pattern with low positional accuracy, a water-repellent region that does not receive ink and a hydrophilic region that receives ink are previously formed on the substrate surface.
  • the following methods (1) and (2) have been proposed to improve the positional accuracy by forming an underlying film.
  • Patent Document 1 discloses that a silicone resin having a siloxane bond (one Si—O—) used as a binder for a photocatalyst as a main skeleton has an organic group bonded to a silicon atom due to photocatalysis. It is described that the wettability is improved by substitution with a containing group.
  • Patent Document 2 After hydrophilizing the substrate surface, forming an organic monomolecular film pattern of fluorinated alkylsilane by chemical vapor deposition, and using the monomolecular film as an etching resist film Law (see Patent Document 2).
  • Patent Document 2 as a hydrophilization treatment, the surface of a substrate such as single crystal silicon (natural oxide film surface SiO 2), polyethylene film, or glass is used as an Xe excimer.
  • a method of hydrophilization treatment with 22 pumps of ultraviolet light (172 nm) or oxygen plasma is disclosed.
  • formation of an organic monomolecular film of fluorinated alkylsilane is performed by irradiation with ultraviolet light (172 nm) or an electron beam.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11 344804
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-282240
  • the conventional method is a method that requires high-energy energy of less than 200 nm and requires long-time light irradiation.
  • the method also requires special equipment such as large-scale equipment, vacuum equipment, and high-energy light source. Further, since high energy light of 200 nm or less is used in this method, even organic matter in the thin film of noturn may be decomposed to form a pattern having a low contrast between the hydrophilic region and the water repellent region.
  • Composition (A) A composition comprising a compound (a) having one or more polymerizable functional groups and a water-repellent part, which are also selected from the group power that can be an acryloyl group and a methacryloyl group, and a photopolymerization initiator.
  • the compound (a) is a compound represented by the following formula (11), (12), (21) or (22):
  • Q 1 and Q 2 each independently represent a monovalent organic group.
  • Q 3 may contain an alkyl group having 4 or more carbon atoms or a monovalent organic group having the group as a partial structure, or an etheric oxygen atom having 1 or more carbon atoms, V, a fluoroalkyl group or the group. Indicates a monovalent organic group having a partial structure.
  • Q 4 includes an alkylene group having 4 or more carbon atoms, a divalent organic group having the group as a partial structure, or an etheric oxygen atom having 2 or more carbon atoms, which may be a fluoroalkylene group. Alternatively, it represents a divalent organic group having the group as a partial structure.
  • R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • n represents an integer of 0 or more, and k represents an integer of 1 to 5.
  • composition (A) is a compound (b) having three or more polymerizable functional groups that can also be selected from the group power that can also be an allyloyl group and a methacryloyl group (provided that the compound (b) is a compound (a) Or a compound other than the compound (a)).
  • ⁇ 4> The treatment substrate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the hydrophilic region has a water contact angle of 50 degrees or less and the water repellent region has a contact angle with water of 80 degrees or more. Wood.
  • ⁇ 5> The treated substrate according to ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the hydrophilic region and the water-repellent region form a desired pattern.
  • ⁇ 6> Use a hydrophilic base material or hydrophilize the surface of the base material to make the surface hydrophilic, and then form a film containing the following composition (A) on the surface.
  • the composition (A) is cured by irradiating a part of the surface of the film to form a water-repellent film with a film thickness of 0.1-: LOOnm, which is uncured on the surface of the substrate.
  • a method for producing a treated substrate comprising: obtaining a treated substrate having a hydrophilic region and a water-repellent region comprising a water-repellent film obtained by curing the composition (A) on the surface of the substrate.
  • Composition (A) A composition comprising a compound (a) having one or more polymerizable functional groups and a water-repellent part, which are also selected from the group power that can be an acryloyl group and a methacryloyl group, and a photopolymerization initiator.
  • ⁇ 7> The production according to ⁇ 6>, wherein the surface of the hydrophilic substrate is subjected to wet cleaning or light cleaning, or the surface of the substrate is hydrophilized by applying a hydrophilic compound to the surface of the substrate.
  • a film containing the hydrophilic compound and the following composition (A) is formed on the surface of the substrate, and the film is allowed to stand to move the hydrophilic compound to the substrate side.
  • the composition (A) is cured by irradiating a part of the surface of the film to form a water-repellent film having a film thickness of 0.1-: LOOnm, and exists on the surface of the substrate.
  • a water-repellent region comprising a hydrophilic region and a water-repellent film obtained by curing the composition (A) on the surface of the substrate by removing the uncured composition (A) to expose the hydrophilic surface.
  • Composition (A) A composition comprising a compound (a) having one or more polymerizable functional groups and a water-repellent part, which are also selected from the group power that can be an acryloyl group and a methacryloyl group, and a photopolymerization initiator.
  • ⁇ 9> The production method according to any one of ⁇ 6> to ⁇ 8>, wherein light having a wavelength of 200 nm or more is irradiated.
  • a hydrophilic liquid containing a functional material is applied to the surface of the treated substrate according to ⁇ 5>, and the hydrophilic liquid is adhered to the hydrophilic region where the pattern of the treated substrate is formed,
  • a pattern comprising a functional material film is formed by drying.
  • membrane of the functional material to form was formed.
  • 11> Apply a hydrophilic liquid containing a functional material to the surface of the treated substrate according to ⁇ 5>, and attach the hydrophilic liquid to the hydrophilic region where the pattern of the treated substrate is formed.
  • a pattern made of a functional material film is formed by forming a pattern made of the functional material film by drying, and then removing the water-repellent film obtained by curing the composition (A). Manufacturing method of formed member.
  • a treated substrate having a hydrophilic region and a water-repellent region with high contrast on the surface is obtained.
  • the treated substrate can be manufactured without using large-scale equipment, a vacuum apparatus, and a high-energy light source. In other words, using a simple apparatus and light source, a treated substrate can be produced in a short time with a low light intensity.
  • a member in which a pattern made of a film of a functional material is easily formed can be obtained and used for many applications.
  • a (meth) atallyloyl group is used as a term meaning a polymerizable functional group selected from the group power consisting of an allyloyl group and a methacryloyl group.
  • (Meta) attalate means attalate or metatalate.
  • the substrate used in the present invention includes glass; silicon wafer; Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, or Pb. Metals; PdO, SnO, In O,
  • Metal oxides such as PbO or SbO; HfB, ZrB, LaB, CeB, YB, or GdB
  • Borides such as TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC, or WC carbides such as TiN, ZrN,
  • a nitride such as HfN a semiconductor such as S or Ge; a carbon; a resin such as polyimide, polystyrene, polyethylene terephthalate, or polytetrafluoroethylene; .
  • the surface of the base material may be a base material having a hydrophilic material force, or may be a base material that is not hydrophilic, and the surface having a (hydrophobic) material force is not hydrophilic. Glass, silicon wafer, metal oxide or polyimide is preferred. these Of these, glass, silicon wafers and metal oxides are usually hydrophilic materials.
  • the shape of the substrate is not particularly limited, and a plane, a curved surface, or a plane that preferably has a partially curved surface is more preferable.
  • the area of the base material is not particularly limited, and a base material having a surface as large as a conventional coating method can be applied can be employed.
  • the treatment of the surface of the base material in the present invention is preferably performed on one side of the base material on a flat surface.
  • the method for producing a treated substrate of the present invention includes the following step [1] or the following step [2].
  • [1] First, use a hydrophilic substrate or hydrophilize the surface of the substrate to make the surface hydrophilic, and then add one or more (meth) atallyloyl groups and a water-repellent part to the surface. A step of forming a film containing a compound (a) and a composition (A) containing a photopolymerization initiator.
  • a part of the surface of the film is irradiated with light to cure the composition (A), and the film thickness is 0.1 to: LOOnm.
  • the treated substrate of the present invention can be obtained by forming a water-repellent film and then removing the uncured composition (A) present on the surface of the substrate to expose the hydrophilic surface. .
  • the substrate is preferably used after the surface is cleaned beforehand by washing or the like.
  • a substrate having a hydrophilic material force and having a hydrophilic surface can be used as it is.
  • a base material having a non-hydrophilic surface is used after hydrophilizing the surface. Even a substrate having a hydrophilic surface can be used after the surface is hydrophilized.
  • a method for cleaning the surface of the substrate a general method for cleaning the surface of plastic, metal, glass, ceramics, or the like is applicable.
  • a method of wet-cleaning the surface of the substrate, a method of photo-cleaning the surface of the substrate, and the like are preferable.
  • a method for hydrophilizing the surface of the substrate a general method for hydrophilizing the surface of plastic, metal, glass, ceramics, etc. can be applied.
  • a method of reacting a compound capable of hydrophilizing the surface by reacting with the surface a method of forming a hydrophilic compound layer by applying a hydrophilic compound to the surface of the base material, or a combination thereof. The method can be illustrated.
  • aqueous cleaner for wet cleaning of the substrate, water, an aqueous cleaner, or a non-aqueous cleaner (organic solvent, fluorine System solvents).
  • organic solvent fluorine System solvents
  • a low-boiling organic solvent such as isopropyl alcohol or ethyl alcohol to remove foreign matter or moisture on the surface.
  • a method of drying is preferred.
  • it is possible to add a process or omit a part of the process. Wet cleaning of substrates with organic stains is the first step to remove the stains.
  • the substrate is preferably immersed and cleaned with a cleaning agent or an organic solvent.
  • a cleaning agent or an organic solvent When performing immersion cleaning, ultrasonic cleaning may be used in combination.
  • glass instead of immersion cleaning or in combination with immersion cleaning, it is possible to use a method of polishing and cleaning with an abrasive containing cerium oxide fine particles, rinsing with pure water, and air drying.
  • UV / O cleaning ultraviolet light, ozone, or a combination of both
  • UV / O cleaning Light cleaning by matching
  • UVZO cleaning equipment can be used.
  • fine organic stains for example, residual detergent residue of a neutral detergent, suspended matter in a clean room, etc.
  • the above-described light cleaning does not have such a risk. Therefore, a method of removing relatively large dirt first by wet cleaning and then cleaning by light cleaning is also preferable.
  • Hydrolyzable silane compounds such as H Si (OCH 2 CH 3), or a part of the compound
  • the hydrophilic compound is applied as a solution in a solvent and dried to form a hydrophilic compound layer. It is preferable to use a hydrophilic polymer or polyhydric alcohol as an aqueous solution dissolved in water.
  • the hydrolyzable silane compound is preferably used after being dissolved in an alcohol solvent such as isopropyl alcohol.
  • the concentration of the hydrophilic compound or hydrolyzable silane compound in the solution is preferably from 0.01 to LO mass%, more preferably from 0.1 to 1 mass%.
  • the method for applying to the substrate is not particularly limited, and spin coating, dip coating, spraying, roll coating, meniscus coating, screen printing, and the like can be employed.
  • the surface of the substrate is made of different materials!
  • a method of hydrophilizing the surface of the substrate it is preferable to employ a method of hydrophilizing the surface of the substrate.
  • the same hydrophilicity can be imparted to the surface of different materials.
  • the composition (A) includes a compound ( a ) having one or more (meth) attalyloyl groups and a water-repellent moiety and a photopolymerization initiator.
  • the (meth) atalyloyl group of the compound (a) may be at any position in the molecule, but is particularly preferably present at the end of the molecule. Reactivity is higher when present at the end of the molecule.
  • a monovalent or divalent water repellent group is preferred.
  • the monovalent water-repellent group may contain a monovalent group having an organopolysiloxane skeleton, an alkyl group having 4 or more carbon atoms, or an etheric oxygen atom having 1 to 12 carbon atoms. Alkyl groups are preferred.
  • Examples of the divalent water-repellent group include a divalent group having an organopolysiloxane skeleton, an alkylene group having 4 or more carbon atoms, or an etheric oxygen atom having 2 to 12 carbon atoms. Loalkylene groups are preferred! /.
  • the organopolysiloxane skeleton has a polysiloxane skeleton and an organic group bonded to a silicon atom forming the skeleton.
  • the organic group bonded to the key atom is bonded by a carbon key bond. That is, this organic group is an organic group in which the terminal atom bonded to the carbon atom is a carbon atom.
  • One or more organic groups are bonded to the silicon atom in the organopolysiloxane skeleton, and in many cases, one or two organic groups are bonded except for the terminal silicon atom to form the organopolysiloxane skeleton.
  • the monovalent group has 3 for the terminal silicon atom. Up to organic groups are bonded.
  • the organopolysiloxane skeleton preferably has an unbranched linear structure or a linear structure having a small number of branches.
  • the organic group bonded to the silicon atom is preferably a hydrocarbon group or a fluorine-containing organic group.
  • the hydrocarbon group an alkyl group, an alkyl group, an alkyl group, and an aryl group are preferable.
  • the organic group bonded to the silicon atom is preferably an alkyl group having 4 or less carbon atoms, an alkenyl group or alkynyl group having 4 or less carbon atoms, or an aryl group having 8 or less carbon atoms. Of these, a methyl group, an ethyl group and a phenyl group are preferred, and a methyl group is particularly preferred.
  • a linear alkyl group or alkenyl group having 5 to 20 carbon atoms is particularly preferable as the organic group bonded to the silicon atom.
  • a straight-chain alkyl group having 6 to 16 carbon atoms is preferred.
  • the organic group bonded to the carbon atom is a polyfluoroalkyl which may contain an etheric oxygen atom which is preferably a fluorine-containing organic group. Groups are more preferred.
  • a polyfluoroalkyl group having a difluoromethylene chain and a polyfluoroalkyl group having a perfluoroalkylene group are preferred! /.
  • the compound (a) a compound having one (meth) atteroyl group and a monovalent water-repellent group, a compound having two (meth) attaroyl groups and a divalent water-repellent group, Can be mentioned.
  • the former include compound (11) or compound (12), and examples of the latter include compound (21) or compound (22).
  • the symbols in the formula have the same meaning as described above.
  • Q 4 corresponds to the water-repellent part.
  • Q 1 and Q 2 are each independently a monovalent organic group, which may contain a fluorine atom, and is preferably an alkyl having 1 to 4 carbon atoms, which is preferably a monovalent hydrocarbon group.
  • a methyl group is particularly preferred, with the group being more preferred. If the Q 1 there are a plurality (when n is 2 or more), and a plurality of Q 1 is different, even if,. And Q 2 Nitsu ⁇ is the same.
  • R 1 is a hydrogen atom or a methyl group.
  • n is an integer of 0 or more, and an integer of 1 or more is preferably an integer such that the molecular weight of the compound is 500 to 1,000,000.
  • k is 1 ⁇
  • Q 3 has an alkyl group having 4 or more carbon atoms or the group as a partial structure.
  • Q 3 is a monovalent organic group having an alkyl group or base having 4 or more carbon atoms as a partial structure
  • an alkyl group preferably fixture carbon number 4-18 alkyl group having 4 or more carbon atoms More preferable.
  • the alkyl group includes a straight chain structure, a branched structure, a ring structure, or a structure having a partial ring. A linear structure is preferred.
  • Q 3 is a alkyl group having 4 or more carbon atoms, include the following groups.
  • Q 3 contains an etheric oxygen atom having 1 or more carbon atoms, but is a fluoroalkyl group or a monovalent organic group having the group as a partial structure, it is represented by R n — Y—. that group is preferably! / ⁇ (R n is contains the number 1 or more etheric oxygen atoms carbon, I also showed Furuoro alkyl group, Y represents a divalent linking group containing no fluorine atom.) 0
  • R n groups contain an etheric oxygen atom 1 12 carbon atoms, I even, preferably Furuoroarukiru group, an etheric oxygen atom 1 12 carbon atoms, even I, Perufuruo port alkyl group Is more preferably a perfluoroalkyl group which may contain an etheric oxygen atom having 312 carbon atoms.
  • Examples of the structure of the R n group include a linear structure, a branched structure, a ring structure, or a structure having a partial ring, and a linear structure is preferable.
  • R n groups include the following groups.
  • a group represented by — is preferred.
  • m represents an integer of 1 5
  • R 2 represents a hydrogen atom, a methyl group or Echiru group.
  • Q 4 contains an alkylene group having 4 or more carbon atoms or a divalent organic group having the group as a partial structure, or an etheric oxygen atom having 2 or more carbon atoms, and may be a fluoroalkylene group or And divalent organic groups having the group as a partial structure.
  • Q 4 is an alkylene group having 4 or more carbon atoms or a divalent organic group having the group as a partial structure
  • an alkylene group having 4 or more carbon atoms is preferable to an alkylene group having 4 to 18 carbon atoms.
  • These groups have the advantage of exhibiting excellent water repellency.
  • Examples of the alkylene group include a straight chain structure, a branched structure, a ring structure, or a structure having a partial ring, and a straight chain structure is preferable.
  • Q 4 which is an alkylene group having 4 or more carbon atoms include the following groups.
  • Q 4 contains an etheric oxygen atom having 2 or more carbon atoms, but is a fluoroalkylene group or a divalent organic group having the group as a partial structure, it has 2 to 12 carbon atoms. It is preferable to be a fluoroalkylene group which may contain a monooxygen oxygen atom. It contains an etheric oxygen atom having 2 to 12 carbon atoms! /, May! /, Perfluoro More preferably, it is a cycloalkylene group.
  • the structure of the fluoroalkylene group may include a linear structure, a branched structure, a ring structure, or a structure having a partial ring, and a linear structure is preferable.
  • [0040] contains the number 2 or more etheric oxygen atoms carbon
  • Q 4 is a full O b alkylene groups include the following groups.
  • the compound (a) is preferably the compound (11), the compound (12) or the compound (21). Because of its excellent water repellency, compound (11) in which Q 1 and Q 2 are methyl groups, compound (21) in which Q 1 is a methyl group, Q 3 is a group represented by R n Y— It is more preferable to use the compound (12) in which n is a perfluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms.
  • a compound (11) in which Q 1 and Q 2 are methyl groups, a compound (2 1) in which Q 1 is a methyl group, and a compound having a molecular weight of 500 to 1,000,000 are particularly preferred. Especially preferred are those compounds wherein is from 1,000 to 100,000.
  • Compound (11) or Compound (21 ) Is usually obtained as a mixture of two or more compounds having different n, and n may be expressed as an average value of n in the mixture, in which case n is a positive number.
  • the photopolymerization initiator is a substance that initiates a polymerization reaction by absorbing light and generating radicals, and can be selected as a substance force that initiates the polymerization of a (meth) ataryloyl group.
  • the composition (A) preferably contains the compound (b) having three or more (meth) attalyloyl groups.
  • the compound (b) may be the compound (a) or a compound other than the compound (a). That is, the compound (b) which is the compound (a) means a compound having three or more (meth) atarylyl groups and a water-repellent part, and the compound (b) which is a compound other than the compound (a) Means a compound having 3 or more of (meth) atalyloyl groups and no water-repellent part.
  • the use of the compound (b) having three or more (meth) atallyloyl groups is effective in promoting the curing of the composition (A).
  • poly (meth) acrylate of a trivalent or higher polyol is preferable.
  • the number of (meth) atalyloyl groups in one molecule is preferably 8 or less.
  • the amount of the compound (b) which is a compound other than the compound (a) in the composition (A) is preferably 0.1 to LOO mass% with respect to the total amount of the compound (a) 5 to 50 mass%. Is more preferable. If the amount of the compound (b) is too large, the water repellency of the water-repellent region composed of a film obtained by curing the composition (A) may be lowered.
  • the composition (A) is allowed to contain the hydrophilic compound, applied to the surface of the substrate to form a film, and allowed to stand to transfer the hydrophilic compound to the substrate side.
  • a compound having a hydrophilic portion is a material having a high surface energy and is oriented toward the base material, and a compound having a water-repellent portion is a material having a low surface energy and thus is oriented at a gas phase interface.
  • the amount of the hydrophilic compound is preferably from 0.1 to LOO mass%, more preferably from 1 to 60 mass%, based on the amount of the compound (a).
  • the standing conditions are appropriately determined according to the type of compound (a), the type of hydrophilic compound, and the film thickness.
  • the substrate coated with the material may be heated! By heating above the glass transition temperature of the applied hydrophilic compound and Z or compound (a), a bilayer structure can be formed in a short time of several tens of seconds to several minutes.
  • hydrophilic compound In place of the hydrophilic compound, a compound that can react with the surface and hydrophilize the surface is used, and in the same manner as described above, the compound is transferred to the substrate surface and reacted with the substrate surface. Can be made hydrophilic. The amount and conditions of use of the compound are the same as in the case of using the hydrophilic compound.
  • the composition (A) in the step [1], the hydrophilic compound in the step [2] and the composition (A) are preferably applied as a solution containing a solvent.
  • a solvent alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, and hydrocarbons such as hexane are preferable.
  • the solid content concentration in the solution is preferably 0.01 to 50% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass.
  • a method of forming a film a method in which the above solution is applied to the surface of a substrate is preferable.
  • a coat coat, a dip coat, a wire coat, a blade coat, or a roll coat can be employed.
  • the application is preferably performed at room temperature or under heating.
  • the substrate on which the film is formed is preferably dried in the air or in a nitrogen stream.
  • the drying is preferably performed at room temperature. When drying is performed under heating, it is preferable to appropriately change the temperature and time depending on the heat resistance of the base material.
  • the light used for light irradiation is more preferably light with a wavelength of 300 nm or more, which is preferably light with a wavelength of 200 ⁇ m or more.
  • light having a wavelength of 365 nm or less is preferable, and light having a wavelength of 380 nm or less is more preferable.
  • Light having a wavelength of 200 nm or more has an advantage that there is little possibility of decomposing the substrate.
  • a photopolymerization initiator that initiates polymerization with light having a wavelength of 380 nm or less is available, and a light source is also inexpensive.
  • the irradiation time can be appropriately changed according to the wavelength of light, the intensity of light, the type of light source, the type of composition (A), and the like.
  • 2 to: LOOmwZcm 2 may be irradiated for 5 to 120 seconds.
  • a low-pressure mercury lamp a high-pressure mercury lamp, an ultrahigh-pressure mercury lamp, a xenon lamp, a sodium lamp, a gas laser such as nitrogen, a liquid laser of an organic dye solution, or a rare earth ion in an inorganic single crystal Solid laser and the like can be mentioned.
  • a light source other than a laser that can obtain monochromatic light light of a specific wavelength obtained by using an optical filter such as a band-pass filter or a cut-off filter for a broadband line spectrum or continuous spectrum can be used. Good.
  • a high-pressure mercury lamp or an ultrahigh-pressure mercury lamp is preferable because a large area can be irradiated at one time.
  • Light irradiation is preferably performed through a photomask.
  • a photomask By this method, it is possible to cause a curing reaction only in a desired region on the surface of the film, and it is possible to obtain a treated substrate in which a desired pattern is formed in the hydrophilic region and the water repellent region.
  • the atmosphere for light irradiation can be arbitrarily selected.
  • a water-repellent film obtained by curing a composition (A) with a film thickness of lOOnm or less it may be subject to inhibition of curing by oxygen, so light irradiation is performed in an inert gas atmosphere such as a nitrogen gas atmosphere.
  • the inert gas include gases that can be selected from nitrogen, argon, helium, carbon dioxide and other carbon atoms. Nitrogen gas is most preferable because it can be obtained at low cost.
  • the light irradiation is light having a wavelength that allows the base material to transmit light used for light irradiation, either surface side force of the base material may be applied.
  • the surface of the film containing the composition (A) of the base material is used. It is preferable to perform light irradiation from the side.
  • the uncured composition (A) present on the surface of the substrate is removed.
  • the hydrophilic surface is exposed.
  • a method of removing the uncured composition (A) when the compound (a) has a low molecular weight, a method of removing it by blowing a nitrogen stream is preferable.
  • the compound (a) has a high molecular weight, it does not evaporate easily. Therefore, it is preferable to wash the surface where the unreacted compound (a) remains with an organic solvent.
  • the organic solvent used for washing a solvent capable of dissolving the compound (a) is preferable.
  • the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, and hydrocarbons such as hexane.
  • the film thickness of the water-repellent film is from 0.1 to LOOnm, preferably from 0.1 to 50 nm, and more preferably from 0.1 to LOnm.
  • the water-repellent film is preferably thin. Applying a hydrophilic liquid containing a functional material to the surface of the treated substrate of the present invention, attaching the hydrophilic liquid to the hydrophilic region where the pattern of the treated substrate is formed, and then drying. After forming the pattern made of the functional material film by the step, the member having the pattern made of the functional material film formed by removing the water-repellent film obtained by curing the composition (A) can be manufactured. .
  • the member is useful as an electronic device.
  • the removal of the water-repellent film obtained by curing the composition (A) is a force that may affect the operation of the element when the member is used as an electronic element. Therefore, the water-repellent film is preferably thin from the viewpoint of easy removal.
  • a treated substrate having a hydrophilic region and a water-repellent region comprising a water-repellent film obtained by curing the composition (A) on the surface of the substrate.
  • the hydrophilic region and the water-repellent region can be distinguished by the contact angle with water.
  • the contact angle is represented by a measured value by a sessile drop method described in Examples.
  • the contact angle with respect to water in the hydrophilic region is preferably 50 ° or less, more preferably 40 ° or less, and particularly preferably 20 ° or less.
  • the contact angle for water in the water-repellent region is preferably 80 degrees or more, more preferably 100 degrees or more, and particularly preferably 110 degrees or more. That's right.
  • the difference in water contact angle between the water repellent area and the hydrophilic area is preferably 40 degrees or more, more preferably 70 degrees or more. The larger the difference, the higher the contrast and the higher the pattern.
  • the water-repellent region also becomes an oil-repellent region.
  • the oil-repellent region can repel lipophilic solvents (hydrocarbon solvents, etc.), thereby functioning in the water-repellent region even if a lipophilic solvent is used as the solvent for the functional material to form a functional film. It is possible to prevent the adhesive material from adhering.
  • the hydrophilic region can also have affinity for a lipophilic solvent. The oil-repellent region and the hydrophilic region can be distinguished by the contact angle with respect to the hydrocarbon compound.
  • the contact angle with respect to hexadecane in the oil-repellent region is preferably 40 ° or more, more preferably 60 ° or more, and particularly preferably 70 ° or more.
  • a hydrophilic region and a water-repellent region are used. Is obtained by forming a desired pattern. In addition, a pattern in which the line width between the hydrophilic region and the water repellent region is 10 ⁇ m or less can be formed.
  • a hydrophilic liquid containing a functional material is applied to the surface of the treated substrate of the present invention, and the hydrophilic liquid is adhered to the hydrophilic region where the pattern of the treated substrate is formed, and then dried.
  • a member on which a pattern made of a film of a functional material is formed can be manufactured.
  • Examples of the functional material include metal particle-dispersed paste forming a metal wiring, a dye material forming a color filter, a ceramic material forming an organic device organic display, an organic semiconductor material, and the like.
  • a hydrophilic liquid containing a functional material is a liquid obtained by dissolving a functional material in water or a highly polar organic solvent.
  • the highly polar organic solvent is more preferably an organic solvent miscible with water.
  • liquid application method examples include spin coating, dip coating, wire bar coating, blade coating, roll coating, and other coating methods, and printing methods for specific regions such as screen printing and ink jet printing. Of these, a pattern consisting of a water-repellent region and a hydrophilic region Screen printing and ink jet methods are preferred because they can be selectively applied to non-water-repellent areas on the screen.
  • Drying is preferably performed in the air or in a nitrogen stream.
  • the drying is preferably performed at room temperature or under heating. When drying is performed under heating, it is preferable to appropriately change the temperature and time depending on the heat resistance of the base material.
  • a member formed with a pattern made of a functional material film from which a water-repellent film is removed is useful.
  • the removal of the water-repellent film is preferably performed by subjecting the member to UVZO treatment.
  • a UV / O generator for example, as a UV / O generator
  • L7-200 manufactured by Senenjiring Co., Ltd.
  • the member can be a stamp. Furthermore, when the pattern of the hydrophilic region and the water-repellent region is precisely formed, it can be used as a stamp for microcontact printing.
  • a flexible substrate such as a plastic substrate
  • a plurality of rolls installed so that a roll-to-roll method (Roll to Roll method) can be carried out, and a plurality of rolls
  • a light processing substrate can be obtained with high throughput by installing an exposure machine and irradiating the substrate with light.
  • the contact angle to water was measured for each water drop by the sessile drop method in accordance with JIS R3257 “Testing method for wettability of substrate glass surface” on three measurement surfaces on the substrate.
  • the droplet was a 2 LZ droplet, and the measurement was performed at 20 ° C.
  • a sample bottle was charged with isopropanol (2.5 g).
  • Polydimethylsiloxane having methacryloyloxypropyl groups at both ends (DMS-R18, manufactured by Gelest, R 1 is a methyl group, Q 1 is a methyl group, and k is 3 in the above formula (21) compound, 10 weight molecular weight from 4500 to 5500) 0/0 isopropanol solution (0. lg) was example mosquitoes ⁇ .
  • a 1% by weight isopropanol solution (0.2 g) of trimethylolpropane triacrylate was added.
  • a 1% isopropanol solution (0.06 g) of IRG ACURE 369 (manufactured by Chinoku Gaigi Co., Ltd.) was added. The sample bottle was shaken several times to mix the solution.
  • the prepared coating solution was spin coated on a silicon wafer at 3000 rpm for 20 seconds to form a film.
  • the surface of the obtained film was irradiated with ultraviolet light having a high-pressure mercury lamp force at 5 mwZcm 2 for 15 seconds from the film side through a photomask having an opening pattern (2.5 cm ⁇ 5 cm) in a nitrogen atmosphere.
  • the substrate after the light irradiation was rinsed with isopropanol, rinsed with ethanol, and dried in a nitrogen gas stream as a treated substrate.
  • the thickness of the water repellent film was 8 nm.
  • the contact angle of water on the surface of the treated substrate obtained by the above process was 28 degrees for the non-irradiated part and 100 degrees for the ultraviolet-irradiated part. Formation of a water-repellent hydrophilic pattern having an aqueous region (contact angle of 100 degrees) was confirmed. The film thickness of the water repellent region was 38 nm.
  • Example 1 IRGACURE 369 is changed to IRGACURE 907 (manufactured by Chinoku "Gaigi") The same operation was performed except changing.
  • the thickness of the obtained film was 8 nm.
  • the contact angle of the surface of the treated substrate with respect to water is 21 degrees for the non-irradiated part and 100 degrees for the ultraviolet-irradiated part.Therefore, the hydrophilic area (contact angle 21 degrees) and the water-repellent area (contact) The formation of a water-repellent hydrophilic pattern having an angle of 100 degrees was confirmed.
  • Example 2 the same applies except that 1% aqueous solution (0.5 g) of polyvinyl alcohol (molecular weight 500, manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was added to the coating solution, and the coating solution was allowed to stand for 5 minutes after spin coating. The operation was performed. The resulting film thickness is estimated to be about 12 nm.
  • 1% aqueous solution 0.5 g
  • polyvinyl alcohol molecular weight 500, manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.
  • the contact angle of the surface of the treated substrate with respect to water is 29 ° for the non-irradiated part and 100 ° for the UV-irradiated part.
  • the formation of a water-repellent hydrophilic pattern having an angle of 100 degrees was confirmed.
  • Example 2 before applying the coating solution, a 1% by mass aqueous solution (2 mL) of polybulu alcohol (molecular weight 500, manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was applied by spin coating (3000 rpm, 20 seconds). Other operations were the same. The resulting film thickness is estimated to be about 12 nm.
  • the contact angle of the surface of the treated substrate with respect to water is 29 ° for the non-irradiated part and 100 ° for the UV-irradiated part. The formation of a water-repellent hydrophilic pattern having an angle of 100 degrees was confirmed.
  • Example 2 before applying the coating solution, the aminosilicone solution (2 mL) prepared above was applied by spin coating (3000 rpm, 20 seconds). Other operations were the same. The resulting film thickness is estimated to be about 15 nm.
  • the contact angle of water on the surface of the obtained treated substrate is 11 degrees for the non-irradiated part and 102 degrees for the ultraviolet-irradiated part.Therefore, the hydrophilic area (contact angle 11 degrees) and the water-repellent area (contact) The formation of a water-repellent hydrophilic pattern having an angle of 102 degrees was confirmed. [0069] [Example 6]
  • Example 1 the same operation was performed except that IRGACURE 369 was changed to IRGACURE 907, trimethylolpropane triatalylate was changed to dipentaerythritol hexaatalylate, and the light irradiation atmosphere was changed from a nitrogen atmosphere to an air atmosphere. went.
  • the resulting film thickness is about 8 nm.
  • the contact angle of the surface of the treated substrate with respect to water is 19 degrees for the non-irradiated area and 100 degrees for the ultraviolet-irradiated area.
  • the formation of a water-repellent hydrophilic pattern having an angle of 100 degrees was confirmed.
  • a fine pattern composed of a hydrophilic region and a water-repellent region can be formed without using a large-scale facility, a vacuum device and a light source.
  • functional ink is ejected onto the pattern surface using ink jet, the functional ink is retained only in the hydrophilic region and not in the water-repellent region.
  • the present invention can also be applied to circuit formation of electronic devices.
  • a thin film having a water-repellent hydrophilic pattern can also be used as a stamp for microcontact printing by containing a functional ink in a hydrophilic region and transferring it to another substrate.
  • the treated substrate having a hydrophilic region and a water-repellent region on the surface of the substrate of the present invention can also be used in the medical field.
  • a mask having a pattern in which the blood vessel portion of the capillary blood vessel becomes a hydrophilic portion is produced, and the capillary blood vessel pattern is transferred to the base material.
  • blood vessel skin cells can be dispersed, and the cells can proliferate only in the hydrophilic region to regenerate the capillary pattern.
  • the water-repellent region is used. Since it can also be an oleophilic region, oil-based ink can be held in the oleophilic part and can be used as a printing plate making.
  • the treated substrate having a hydrophilic region and a water-repellent region on the surface of the substrate of the present invention uses other reactivity such as hydroxyl groups present on the surface of the hydrophilic region to add another surface to the surface of the hydrophilic region. It is also possible to react a compound having the above properties to form a substrate having water repellency and other properties. It should be noted that the entire contents of the specification, claims, and abstract of Japanese Patent Application No. 2006-059495 filed on March 6, 2006 are cited here as disclosure of the specification of the present invention. Incorporate.

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Abstract

　コントラストの高い親水性領域と撥水性領域を表面に有する処理基材を提供する。また、特別な装置や高エネルギー光、長時間の光の照射を必須とせず、低光量により短時間で処理基材を製造する方法を提供する。 　基材の表面に親水性領域と撥水性領域とを有する処理基材であって、撥水性領域は（メタ）アクリロイル基の１個以上および撥水性部分を有する化合物（ａ）と光重合開始剤を含む組成物（Ａ）を硬化させた膜厚が０．１～１００ｎｍである撥水性の膜からなる処理基材。親水性の基材を使用するかまたは基材の表面を親水化処理して表面を親水性にし、該表面に組成物（Ａ）を含む膜を形成し、該膜の表面の一部に光を照射して組成物（Ａ）を硬化させ膜厚が０．１～１００ｎｍである撥水性の膜を形成し、基材の表面に存在する未硬化の組成物（Ａ）を除去して親水性の表面を露出させることによって、処理基材を製造する方法。

Description

明 細 書
親水性領域と撥水性領域を有する処理基材およびその製造方法 技術分野
[0001] 本発明は、表面に親水性領域と撥水性領域を有する処理基材およびその製造方 法、該処理基材を用いて機能性材料の膜からなるパターンが形成された部材を製造 する方法に関する。
背景技術
[0002] 半導体素子、ディスプレイ、発光素子などの分野において、多くの機能性薄膜が実 用化されている。機能性薄膜は、所望の特性を有する材料を所望位置に配置させて ノターンィ匕したものである。該薄膜は、配線、電極、絶縁層、発光層、および光学薄 膜等として利用される。
たとえば、フォトリソグラフィにより得たフォトレジストパターンはその一例である。しか しフォトリソグラフィの工程は複雑で、エネルギー、材料等の利用効率が低い。また、 クリーンルーム内で実施するために設備コストが高価となる問題がある。
フォトリソグラフィの問題を解決する方法として、インクジェット法が提案されて 、る。 しか Wンクジェット法は、位置精度が低ぐ高精細なパターンの形成が困難であるた め、予め基材表面上に、インクを受容しない撥水性領域とインクを受容する親水性領 域とをもつ下地膜を形成させて位置精度を上げる下記（1)および (2)の方法が提案 されている。
[0003] (1)酸ィ匕チタン等の光触媒を露光時に作用させることにより、界面活性剤の濡れ性 を変化させる、または光触媒分解性物質を分解除去することにより、印刷インクゃトナ 一を受容または反発するパターンを形成する方法 (特許文献 1参照)。特許文献 1に は、光触媒の結着剤に使用されるシロキサン結合（一 Si— O—）を主骨格として有す るシリコーン榭脂は、光触媒作用により、ケィ素原子に結合した有機基が酸素含有基 に置換されることによって濡れ性が向上することが記載されている。
(2)基材表面を親水化処理した後、化学気相蒸着法によりフッ化アルキルシランの 有機単分子膜のパターンを形成させ、該単分子膜をエッチングのレジスト膜にする方 法 (特許文献 2参照)。特許文献 2には、親水化処理として、単結晶シリコン（自然酸 化膜表面 SiO )、ポリエチレンフィルム、ガラスなどの基材の表面を、 Xeエキシマラ
2 2 ンプの紫外光（172nm)または酸素プラズマにより親水化処理する方法が開示され る。またフッ化アルキルシランの有機単分子膜形成は、紫外光（172nm)または電子 ビームを照射することにより行われることが記載されている。
[0004] 特許文献 1：特開平 11 344804号公報
特許文献 2：特開 2000 - 282240号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 従来の方法は、 200nm未満の高工ネルギ一光を必要とし、長時間の光の照射を 必要とする方法である。また、該方法は大規模な設備、真空装置、高エネルギー光 源などの特別な装置が必要になる。また、該方法は 200nm以下の高エネルギー光 が用いられるため、ノターンの薄膜中の有機物までもが分解し、親水性領域と撥水 性領域のコントラストの低いパターンとなることがある。
本発明は、コントラストの高い親水性領域と撥水性領域を表面に有する処理基材の 提供を目的とする。また本発明は、該処理基材を、特別な装置や高エネルギー光、 長時間の光の照射を必須とせず、低光量により短時間で製造できる方法の提供を目 的とする。さらに本発明は、該処理基材を用いて、機能性材料の膜からなるパターン が形成された部材を製造する方法の提供を目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] 上記目的は、以下の本発明により達成できる。
< 1 > 基材の表面に親水性領域と撥水性領域とを有する処理基材であって、撥 水性領域は下記組成物 (A)を硬化させた膜厚が 0. 1〜： LOOnmである撥水性の膜 からなることを特徴とする処理基材。
組成物 (A)：ァクリロイル基およびメタクリロイル基カもなる群力も選ばれる重合性官 能基の 1個以上および撥水性部分を有する化合物 (a)と光重合開始剤とを含む組成 物。
< 2> 前記化合物（a)は下式（11)、（12)、（21)または（22)で表される化合物で あるく 1 >に記載の処理基材。ただし、式中、 Q1および Q2は、それぞれ独立して、 1 価の有機基を示す。 Q3は、炭素数 4以上のアルキル基もしくは該基を部分構造とし て持つ 1価の有機基、または炭素数 1以上のエーテル性酸素原子を含んでいてもよ V、フルォロアルキル基もしくは該基を部分構造として持つ 1価の有機基を示す。 Q4は 、炭素数 4以上のアルキレン基もしくは該基を部分構造として持つ 2価の有機基、ま たは炭素数 2以上のエーテル性酸素原子を含んで 、てもよ 、フルォロアルキレン基 もしくは該基を部分構造として持つ 2価の有機基を示す。 R1は水素原子またはメチル 基を示す。 nは 0以上の整数を、 kは 1〜5の整数を示す。
[化 1]
Figure imgf000004_0001
O R1
II I
-0— C— C=CH2 (12)
Figure imgf000004_0002
< 3 > 組成物 (A)は、アタリロイル基およびメタクリロイル基カもなる群力も選ばれ る重合性官能基の 3個以上を有する化合物 (b) (ただし、該化合物 (b)は前記化合物 (a)であっても、前記化合物（a)以外の化合物であってもよい）を含む、く 1 >または < 2>に記載の処理基材。
<4> 親水性領域の水に対する接触角が 50度以下であり、撥水性領域の水に対 する接触角が 80度以上である < 1 >〜< 3 >の 、ずれかに記載の処理基材。
< 5 > 親水性領域と撥水性領域が所望のパターンを形成してなる < 1 >〜 < 4 > の!、ずれかに記載の処理基材。 < 6 > 親水性の基材を使用するかまたは基材の表面を親水化処理して表面を親 水性にし、つぎに該表面に下記組成物 (A)を含む膜を形成し、ついで該膜の表面の 一部に光を照射して組成物 (A)を硬化させ膜厚が 0. 1〜： LOOnmである撥水性の膜 を形成し、っ ヽで基材の表面に存在する未硬化の組成物 (A)を除去して親水性の 表面を露出させることによって、
基材の表面に親水性領域と組成物 (A)を硬化させた撥水性の膜からなる撥水性領 域とを有する処理基材を得ることを特徴とする処理基材の製造方法。
組成物 (A)：ァクリロイル基およびメタクリロイル基カもなる群力も選ばれる重合性官 能基の 1個以上および撥水性部分を有する化合物 (a)と光重合開始剤とを含む組成 物。
< 7> 親水性の基材の表面を湿式洗浄もしくは光洗浄する、または基材の表面に 親水性化合物を塗布することにより、基材の表面を親水化処理する、 < 6 >に記載の 製造方法。
< 8 > 基材の表面に親水性ィ匕合物と下記組成物 (A)とを含む膜を形成し、静置 することにより親水性ィ匕合物を基材側に移行させて、ついで該膜の表面の一部に光 を照射して組成物 (A)を硬化させ膜厚が 0. 1〜： LOOnmである撥水性の膜を形成し 、っ 、で基材の表面に存在する未硬化の組成物 (A)を除去して親水性の表面を露 出させることによって、基材の表面に親水性領域と組成物 (A)を硬化させた撥水性 の膜からなる撥水性領域とを有する処理基材を得ることを特徴とする処理基材の製 造方法。
組成物 (A)：ァクリロイル基およびメタクリロイル基カもなる群力も選ばれる重合性官 能基の 1個以上および撥水性部分を有する化合物 (a)と光重合開始剤とを含む組成 物。
< 9 > 200nm以上の波長を有する光を照射する、 < 6 >〜< 8 >のいずれかに 記載の製造方法。
< 10 > < 5 >に記載の処理基材の表面に機能性材料を含む親水性の液を塗布 して、処理基材のパターンを形成した親水性領域に該親水性の液を付着させ、つぎ に乾燥させることによって機能性材料の膜からなるパターンを形成させることを特徴と する機能性材料の膜からなるパターンが形成された部材の製造方法。 く 11 > < 5 >に記載の処理基材の表面に機能性材料を含む親水性の液を塗布 して、処理基材のパターンを形成した親水性領域に該親水性の液を付着させ、つぎ に乾燥させることによって機能性材料の膜からなるパターンを形成させた後、組成物 (A)を硬化させた撥水性の膜を除去することを特徴とする機能性材料の膜からなる パターンが形成された部材の製造方法。
発明の効果
[0010] 本発明によれば、コントラストの高い親水性領域と撥水性領域を表面に有する処理 基材が得られる。また、大規模な設備、真空装置および高エネルギー光源を用いる ことなく処理基材を製造できる。すなわち、簡便な装置および光源を用い、低光量に より短時間で、処理基材を製造できる。
また、本発明の処理基材を用いて、簡便に機能性材料の膜からなるパターンが形 成された部材を得ることができ、多くの用途に使用することができる。
発明を実施するための最良の形態
[0011] 以下、アタリロイル基およびメタクリロイル基力 なる群力 選ばれる重合性官能基 を意味する用語として (メタ)アタリロイル基を使用する。（メタ)アタリレートとはアタリレ ートまたはメタタリレートを意味する。
本明細書において、式（11)で表される化合物をィ匕合物（11)と記す。他式で表さ れる化合物も同様に記す。
[0012] 本発明で用いられる基材としては、ガラス；シリコンウェハー； Pd、 Pt、 Ru、 Ag、 Au 、 Ti、 In、 Cu、 Cr、 Fe、 Zn、 Sn、 Ta、 W、または Pb等の金属； PdO、 SnO、 In O、
2 2 3
PbO、または Sb O等の金属酸化物； HfB、 ZrB、 LaB、 CeB、 YB、または GdB
2 3 2 2 6 6 4
等の硼化物； TiC、 ZrC、 HfC、 TaC、 SiC、または WC等の炭化物； TiN、 ZrN、ま
4
たは HfN等の窒化物； Sほたは Ge等の半導体;カーボン；ポリイミド、ポリスチレン、ポ リエチレンテレフタレート、またはポリテトラフルォロエチレン等の榭脂；等の材料から なる基材カも選択できる。基材は、親水性の材料力もなる表面が親水性の基材であ つても、親水性ではな 、（疎水性の)材料力 なる表面が親水性ではな 、基材であつ てもよい。ガラス、シリコンウェハー、金属酸ィ匕物またはポリイミドが好ましい。これらの うち、ガラス、シリコンウェハーおよび金属酸ィ匕物は通常親水性の材料である。
[0013] 基材の形状としては、特に限定されず、平面、曲面、または部分的に曲面を有する 平面が好ましぐ平面がより好ましい。また基材の面積も特に限定されず、従来の塗 布方法が適用できる限りの大きさの面を有する基材を採用できる。また、本発明にお ける基材の表面の処理は、平面上の基材の片面で行うのが好ましい。
[0014] 本発明の処理基材の製造方法は、下記 [1]の工程または下記 [2]の工程を含む。
[1]まず、親水性の基材を使用するかまたは基材の表面を親水化処理して表面を親 水性にし、つぎに該表面に (メタ）アタリロイル基の 1個以上および撥水性部分を有す る化合物 (a)と光重合開始剤を含む組成物 (A)を含む膜を形成する工程。
[2]基材の表面に親水性化合物と下記組成物 (A)とを含む膜を形成し、静置するこ とにより親水性ィ匕合物を基材側に移行させる工程。
[0015] 上記 [1]の工程または上記 [2]の工程の後、膜の表面の一部に光を照射して組成 物 (A)を硬化させ膜厚が 0. 1〜： LOOnmである撥水性の膜を形成し、ついで基材の 表面に存在する未硬化の組成物 (A)を除去して親水性の表面を露出させることによ つて本発明の処理基材を得ることができる。
[0016] まず、上記 [1]の工程について説明する。基材は予め表面を洗浄などで清浄ィ匕し た後使用することが好ましい。親水性材料力 なる表面が親水性の基材はそのまま 使用できる。親水性ではな ヽ表面を有する基材は表面を親水化処理して使用する。 親水性の表面を有する基材であっても表面を親水化処理して使用することができる。 基材の表面を洗浄する方法としては、プラスチック、金属、ガラス、セラミックスなどの 表面を洗浄する一般的な方法が適用可能である。該方法としては、基材の表面を湿 式洗浄する方法、基材の表面を光洗浄する方法、などが好ましい。基材の表面を親 水化処理する方法としては、プラスチック、金属、ガラス、セラミックスなどの表面を親 水化処理する一般的な方法が適用可能である。該方法としては、表面に反応して表 面を親水化しうる化合物を反応させる方法、または基材の表面に親水性化合物を塗 布して親水性化合物の層を形成する方法、またはこれらを組み合わせた方法が例示 できる。
[0017] 基材の湿式洗浄には、水、水系洗浄剤、または非水系洗浄剤 (有機溶剤、フッ素 系溶剤等)を使用できる。特に基材を水または界面活性剤を含んだ水系洗浄剤を用 V、て洗浄した後に、イソプロピルアルコールやエチルアルコール等の低沸点の有機 溶剤を用いて、表面の異物や水分等を除去しつつ乾燥する方法が好ましい。さらに 基材の種類や汚れの種類'程度に応じて、工程の追加、または工程の一部の省略が できる。有機系の汚れが付着した基材の湿式洗浄は、まず該汚れを除去するために
、ジクロロペンタフルォロプロパン（旭硝子社製 AK— 225 ; CF CF CHC1と CC1F
3 2 2 2
CF CHC1Fの混合物）等のフッ素系溶剤であらかじめ洗浄しておき、つぎに水系洗
2
浄剤または有機溶剤で基材を浸漬洗浄するのが好ましい。浸漬洗浄する際には、超 音波洗浄を併用してもよい。ガラスについては、浸漬洗浄の代わりに、または浸漬洗 浄とともに、酸ィ匕セリウム系微粒子を含む研磨剤で研磨洗浄し、純水ですすいで風 乾して用いる方法を採用してもょ 、。
[0018] 基材を光洗浄する方法としては、 UV/O洗浄 (紫外光、オゾン、または両者の組
3
み合わせによる光洗浄）が好ましい。 UV/O洗浄の原理は（1)フオトンエネルギー
3
の高い紫外光で、汚れの主成分 (有機物)の結合を切り、汚れの結合が切れやすくな つた状態にし、（2)この状態にさらにオゾンや活性酸素種が作用して、有機物を酸ィ匕 し、二酸化炭素や水にして揮発させて洗浄するというものである。よって、紫外光とォ ゾンのそれぞれを単独でまたは併用して表面を清浄ィ匕でき、後者の方法が好ま ヽ 。市販の UVZO洗浄用装置を使用できる。
3
[0019] また、湿式洗浄のみでは微少な有機物の汚れ (例えば、中性洗剤の界面活性剤の 残り滓、クリーンルームの浮遊物など）が残りやすい。これに対して、上述の光洗浄は 、そのおそれがない。従って、最初に、湿式洗浄で比較的大きな汚れを除去し、その 後、光洗浄により洗浄する方法も好ましい。
[0020] 基材の表面の親水化処理に用いうる親水性ィ匕合物としては、ポリ（ビュルアルコー ル）、ポリ（ビュルピロリドン）、ポリ（エチレングリコール）等の親水性ポリマー；グリセリ ン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の多価アルコールが挙げられる。表面に反 応して表面を親水化しうる化合物としては、 Η— Si(OCH CH ) 、 NH CH CH C
2 3 3 2 2 2
H Si (OCH CH ) 等の加水分解性シランィ匕合物、または該化合物の一部または
2 2 3 3
全部が加水分解された化合物、または該化合物の加水分解縮合物が挙げられる。 [0021] 親水性化合物は溶媒に溶解させた溶液として塗布し乾燥して親水性化合物の層を 形成することが好ま U、。親水性ポリマーや多価アルコールは水に溶解させた水溶 液として使用することが好ま ヽ。加水分解性シランィ匕合物はイソプロピルアルコー ル等のアルコール系溶媒に溶解させて使用することが好ましい。溶液中の親水性ィ匕 合物や加水分解性シラン化合物の濃度は 0. 01〜： LO質量％が好ましぐ 0. 1〜1質 量％がより好ましい。
[0022] 基材への塗布方法は特に限定されず、スピンコート法、ディップコート法、スプレー 法、ロールコート法、メニスカスコート法、スクリーン印刷法等が採用できる。
基材の表面が異なる材料で形成されて！ヽる場合には、基材の表面を親水化処理 する方法を採用するのが好ましい。異なる材料の表面に対して、同じ親水性を付与 することができるカゝらである。
[0023] つぎに、基材の親水性の表面に、組成物 (A)を含む膜を形成する。組成物 (A)は（ メタ)アタリロイル基の 1個以上および撥水性部分を有する化合物 (a)と光重合開始 剤を含む。化合物（a)の (メタ）アタリロイル基は、分子中のどの位置にあってもよいが 分子末端に存在するのが特に好ま ヽ。分子の末端に存在する方が反応性が高 ヽ 力 である。
[0024] 化合物（a)の撥水性部分としては、 1価または 2価の撥水性の基が好ま 、。 1価の 撥水性の基としては、オルガノポリシロキサン骨格を有する 1価の基、炭素数 4以上の アルキル基、または炭素数 1〜 12のエーテル性酸素原子を含んで 、てもよ 、フルォ 口アルキル基が好ましい。 2価の撥水性の基としては、オルガノポリシロキサン骨格を 有する 2価の基、炭素数 4以上のアルキレン基、または炭素数 2〜 12のエーテル性 酸素原子を含んで 、てもよ 、フルォロアルキレン基が好まし！/、。
[0025] 該オルガノポリシロキサン骨格は、ポリシロキサン骨格とその骨格を形成するケィ素 原子に結合した有機基とを有する。ケィ素原子に結合した有機基は、炭素 ケィ素 結合で結合している。すなわち、この有機基はケィ素原子に結合する末端原子が炭 素原子である有機基である。オルガノポリシロキサン骨格中のケィ素原子には 1個以 上の有機基が結合し、多くの場合、末端ケィ素原子を除いて 1個または 2個の有機基 が結合し、オルガノポリシロキサン骨格を有する 1価の基では末端ケィ素原子には 3 個までの有機基が結合している。本発明においては、オルガノポリシロキサン骨格は 、分岐のない線状、または少数の分岐を有する線状の構造を有することが好ましい。
[0026] 上記ケィ素原子に結合している有機基としては、炭化水素基、または含フッ素有機 基が好ましい。炭化水素基としては、アルキル基、ァルケ-ル基、アルキ-ル基、ァリ ール基が好ましい。入手性の観点から、ケィ素原子に結合している有機基としては、 炭素数 4以下のアルキル基、炭素数 4以下のアルケニル基やアルキニル基、炭素数 8以下のァリール基が好ましい。そのうちでもメチル基、ェチル基およびフエニル基が 好ましぐ特にメチル基が好ましい。また、オルガノポリシロキサン骨格の撥水性を高 める観点から、ケィ素原子に結合している有機基としては、炭素数が 5〜20の直鎖状 のアルキル基やアルケニル基が好ましぐ特に炭素数 6〜16の直鎖状のアルキル基 が好ましい。また、オルガノポリシロキサン骨格の撥水性を特に高める観点から、ケィ 素原子に結合している有機基としては、含フッ素有機基が好ましぐエーテル性酸素 原子を含んでいてもよいポリフルォロアルキル基がより好ましい。特に、ジフルォロメ チレン連鎖を有するポリフルォロアルキル基、ペルフルォロォキシアルキレン基を有 するポリフルォロアルキル基が好まし！/、。
[0027] 化合物（a)としては、 1個の (メタ）アタリロイル基と 1価の撥水性の基を有する化合物 、 2個の (メタ)アタリロイル基と 2価の撥水性の基を有する化合物が挙げられる。前者 の例としては化合物（11)または化合物（12)が挙げられ、後者の例として化合物（21 )または化合物（22)が挙げられる。ただし、式中の記号は前記した意味と同じ意味で ある。
[0028] [化 2]
Figure imgf000011_0001
O R1
II I
-O— C— C=CH2 (12)
Figure imgf000011_0002
R1 O O R1
I II . II I
H2C=C— C— O— Q4— O— C— C=CH2 (22)
[0029] 化合物（11)ではオルガノポリシロキサン骨格を有する 1価の基力 化合物（12)で は Q3が、化合物（21)ではオルガノポリシロキサン骨格を有する 2価の基力 化合物（
22)では Q4が、それぞれ撥水性部分に相当する。
上記の式中、 Q1および Q2は、それぞれ独立して、 1価の有機基であり、フッ素原子 を含んでいてもよい 1価の炭化水素基が好ましぐ炭素数 1〜4のアルキル基がより好 ましぐメチル基が特に好ましい。 Q1が複数存在する場合 (nが 2以上の場合)、複数 の Q1は異なって 、てもよ 、。 Q2につ ヽても同様である。
[0030] R1は水素原子またはメチル基である。 nは 0以上の整数であり、 1以上の整数が好ま しぐ化合物の分子量が 500〜1, 000, 000となる整数であるのが好ましい。 kは 1〜
5の整数であり、 2〜4の整数が好ましぐ 3がより好ましい。
上記の式中、 Q3は、炭素数 4以上のアルキル基もしくは該基を部分構造として持つ
1価の有機基、または炭素数 1以上のエーテル性酸素原子を含んで 、てもよ 、フル ォロアルキル基もしくは該基を部分構造として持つ 1価の有機基である。
[0031] Q3が炭素数 4以上のアルキル基もしくは該基を部分構造として持つ 1価の有機基 である場合、炭素数 4以上のアルキル基が好ましぐ炭素数 4〜 18のアルキル基がよ り好ましい。炭素原子数が該範囲であると、優れた撥水性を発揮する利点がある。ァ ルキル基は、直鎖構造、分岐構造、環構造、または部分的に環を有する構造が挙げ られ、直鎖構造が好ましい。
[0032] 炭素数 4以上のアルキル基である Q3の具体例としては、以下の基が挙げられる。
H(CH ) H(CH ) H(CH ) H(CH ) H(CH ) H(CH )
2 4 2 6 2 8 2 10 2 12 2 1 H(CH ) H(CH )
4 2 16 2 18
[0033] Q3が炭素数 1以上のエーテル性酸素原子を含んで 、てもよ 、フルォロアルキル基 もしくは該基を部分構造として持つ 1価の有機基である場合、 Rn— Y—で表される基 が好まし!/ヽ (Rnは炭素数 1以上のエーテル性酸素原子を含んで 、てもよ 、フルォロ アルキル基を示し、 Yはフッ素原子を含まない 2価連結基を示す。 )0
[0034] Rn基は炭素数 1 12のエーテル性酸素原子を含んで 、てもよ 、フルォロアルキル 基が好ましく、炭素数 1 12のエーテル性酸素原子を含んで 、てもよ 、ペルフルォ 口アルキル基がより好ましぐ炭素数 3 12のエーテル性酸素原子を含んでいてもよ いペルフルォロアルキル基が特に好ましい。 Rn基の構造は、直鎖構造、分岐構造、 環構造、または部分的に環を有する構造が挙げられ、直鎖構造が好ましい。
[0035] Rn基の具体例としては、以下の基が挙げられる。
F(CF ) F(CF ) F(CF ) H(CF ) H(CF) H(CF)
2 4 2 6 2 8 2 4 2 6 2 8
CF CF OCF CF OCF CF CF OCF CF OCF CF CF CF OCF CF
3 2 2 2 2 3 2 2 2 2 2 3 2 2
OCF CF OCF CF OCF CF CF OCF CF OCF CF OCF CF OCF CF
CF CF CF OCF CF CF CF OCF CF CF CF CF OCF(CF ) C
3 2 2 2 3 2 2 2 2 3 2 2 3
F CF CF OCF(CF )CF CF CF CF OCF(CF )CF OCF CF CF CF
3 2 2 3 2 3 2 2 3 2 2 2 3
CF OCF(CF )CF OCF(CFト、 CF CF CF OCF(CF )CF OCF(CF )CF
2 2 3 2 3 3 2 2 3 2 3
2
[0036] Yとしては、―（CH ) ― -SO NR2- (CH ) ― - (C = 0)— NR2— (CH )
2 m 2 2 m 2 m
—で表される基が好ましい。ただし、 mは 1 5の整数を示し、 R2は水素原子、メチル 基、またはェチル基を示す。
[0037] Q4は、炭素数 4以上のアルキレン基もしくは該基を部分構造として持つ 2価の有機 基、または炭素数 2以上のエーテル性酸素原子を含んで 、てもよ 、フルォロアルキ レン基もしくは該基を部分構造として持つ 2価の有機基が挙げられる。 Q4が炭素数 4以上のアルキレン基もしくは該基を部分構造として持つ 2価の有機基 である場合、炭素数 4以上のアルキレン基が好ましぐ炭素数 4〜 18のアルキレン基 力 り好ましい。これらの基は優れた撥水性を発揮する利点がある。アルキレン基は、 直鎖構造、分岐構造、環構造、または部分的に環を有する構造が挙げられ、直鎖構 造が好ましい。
[0038] 炭素数 4以上のアルキレン基である Q4の具体例としては、以下の基が挙げられる。
(CH ) 一、 (CH ) 一、 (CH ) 一、 (CH ) 一、 (CH ) 一、 (CH
2 4 2 6 2 8 2 10 2 12 2
) 一、 _ (CH ) -、 _ (CH ) -。
14 2 16 2 18
[0039] Q4が炭素数 2以上のエーテル性酸素原子を含んで 、てもよ 、フルォロアルキレン 基もしくは該基を部分構造として持つ 2価の有機基である場合、炭素数 2〜12のェ 一テル性酸素原子を含んでいてもよいフルォロアルキレン基であるのが好ましぐ炭 素数 2〜 12のエーテル性酸素原子を含んで!/、てもよ!/、ペルフルォロアルキレン基で あるのがより好まし 、。エーテル性酸素原子を含んで 、てもよ 、フルォロアルキレン 基の構造は、直鎖構造、分岐構造、環構造、または部分的に環を有する構造が挙げ られ、直鎖構造が好ましい。
[0040] 炭素数 2以上のエーテル性酸素原子を含んで 、てもよ 、フルォロアルキレン基で ある Q4の具体例としては、以下の基が挙げられる。
(CF ) 一、 (CF ) 一、 (CF ) 一、 (CF ) 一、 (CF ) CF[OCF CF (
2 2 2 4 2 6 2 8 3 2
CF ) ]OCF (CF ) CF 0 [CF (CF ) CF 0]CF (CF ) —、
3 2 2 4 2 3 2 3
-CF CF OCF (CF ) CF[OCF CF (CF ) ]OCF 一、
2 2 2 3 2 3 2
(CF ) CF 0[CF (CF ) CF 0]CF (CF ) CF OCF CF 一。
2 4 2 3 2 3 2 2 2
[0041] 化合物（a)としては、化合物（11)、化合物（12)または化合物（21)が好ましい。撥 水性に優れることから、 Q1および Q2がメチル基である化合物（11)、 Q1がメチル基で ある化合物（21)、 Q3が Rn Y—で表される基であって Rnが炭素数 1〜12のペルフ ルォロアルキル基である化合物（12)を用いるのがより好ましい。
[0042] さらに、 Q1および Q2がメチル基である化合物（11)、 Q1がメチル基である化合物（2 1)であって、分子量が 500〜 1,000,000である化合物が特に好ましぐ分子量が 1, 000-100,000である該化合物がとりわけ好まし、。化合物（ 11 )または化合物（ 21 )は、通常は nが異なる 2種以上の化合物の混合物として入手され、 nは該混合物に おける nの平均値で表現されることもあり、その場合の nは正数となる。化合物（11)ま たは化合物（21)において、分子量が 500以上であると、基材表面からの蒸発を防止 できる利点があり、分子量が 1,000,000より小さいと、溶媒への溶解性が良好になる ため、作業性が向上する利点がある。
[0043] 光重合開始剤としては、光を吸収してラジカルを発生することにより重合反応を開 始させる物質であり、（メタ)アタリロイル基の重合を開始させる物質力 選択されうる。 例えば 2—ヒドロキシ一 2—メチル 1—フエ-ルプロパン一 1 オン (メルク社製、ダ 口キュア 1173)、 1—ヒドロキシシクロへキシルフエ-ルケトン（チノく'ガイギ一社製、ィ ルガキュア 184)、 1— (4—イソプロピルフエ-ル） 2 ヒドロキシ一 2—メチルプロパ ン— 1 オン (メルク社製、ダロキュア 1116)、ベンジルジメチルケタール（チバ'ガイ ギ一社製、ィルガキュア 651)、 2—メチルー 1 [4 （メチルチオ）フエ-ル ] 2 モ ルフォリノプロパン 1 オン（チノく'ガイギ一社製、ィルガキュア 907)、 2 べンジル —2—ジメチルァミノ一 1— (4—モルフォリノフエ-ル）一ブタノン一 1 (チノく'ガイギー 社製、ィルガキュア 369)、 2, 4 ジェチルチオキサントン（日本ィ匕薬社製、力ャキュ ァ DETX)を好ましい例としてあげることができる。これらは単独で用いても、 2種類以 上を混合して用いてもよい。光重合開始剤の量は、化合物（a)の総量に対して 0. 1 〜50質量％が好ましぐ 1〜10質量％がより好ましい。
[0044] 組成物 (A)は、（メタ）アタリロイル基の 3個以上を有する化合物 (b)を含むことが好 ま 、。ただし、該化合物 (b)は上記化合物（a)であっても、上記化合物（a)以外の 化合物であってもよい。すなわち、化合物（a)である化合物 (b)とは、（メタ）アタリロイ ル基の 3個以上と撥水性部分を有する化合物を意味し、化合物 (a)以外の化合物で ある化合物 (b)とは、（メタ)アタリロイル基の 3個以上を有し撥水性部分を有しな 、ィ匕 合物を意味する。（メタ)アタリロイル基の 3個以上を有する化合物 (b)の使用は、組成 物 (A)の硬化を促進するのに有効である。
[0045] 化合物（a)以外の化合物である化合物（b)としては、 3価以上のポリオールのポリ ( メタ）アタリレートが好ましい。 1分子中の（メタ）アタリロイル基の数は 8個以下が好まし い。具体的には、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アタリレート、ペンタエリスリトールテトラ (メタ）アタリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アタリレート、ジペンタエリスリト ールへキサ (メタ）アタリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アタリレート、ジトリメチ ロールプロパンテトラ (メタ)アタリレート等が挙げられる。組成物 (A)中の化合物（a) 以外の化合物である化合物 (b)の量は、化合物（a)の総量に対して 0. 1〜： LOO質量 %が好ましぐ 5〜50質量％がより好ましい。化合物（b)の量が多すぎると、組成物（ A)を硬化させた膜からなる撥水性領域の撥水性が低くなるおそれがある。
[0046] つぎに、上記 [2]の工程について説明する。上記組成物 (A)に上記親水性化合物 を含ませ、基材の表面に塗布して膜を形成し、静置することにより親水性化合物を基 材側に移行させる。親水性部分を有する化合物は高表面エネルギーの材料であるこ と力 基材側に配向し、撥水性部分を有する化合物は低表面エネルギーの材料であ ることから気相界面に配向する性質がある。この性質を利用して、親水性化合物と化 合物 (a)のバイレイヤー構造を形成させることができる。
[0047] 親水性ィ匕合物の量は化合物（a)の量に対して 0. 1〜： LOO質量％が好ましぐ 1〜6 0質量％がより好ましい。静置の条件は、化合物 (a)の種類、親水性化合物の種類、 膜厚に応じて適宜決められる。この現象を促進するために、材料を塗布した基材を 加熱してもよ!ヽ。塗布した親水性化合物および Zまたは化合物 (a)のガラス転移温度 以上に加熱することにより、数十秒〜数分程度の短時間で、バイレイヤー構造を形成 できる。
[0048] 親水性化合物の代わりに表面に反応して表面を親水化しうる化合物を使用して上 記と同様に該化合物を基材表面に移行させて基材表面に反応させ、基材表面を親 水性にすることができる。該化合物の使用量や使用条件は上記親水性化合物を使 用する場合と同様である。
[0049] 上記 [1]の工程における組成物 (A)、上記 [2]の工程における親水性ィ匕合物等と 組成物 (A)は、溶媒を含む溶液として塗布するのが好ましい。溶媒としては、メタノー ル、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、酢酸ェチル、酢酸ブチル等の エステル類、へキサン等の炭化水素類が好ましい。溶液中の固形分濃度は 0. 01〜 50質量％が好ましぐ 0. 1〜10質量％がより好ましい。
[0050] 膜を形成する方法としては、上記溶液を基材表面に塗布する方法が好ましぐスピ ンコート、ディップコート、ワイヤーノ ーコート、ブレードコート、ローノレコートなどの方 法が採用できる。塗布は、室温下または加熱下で行うことが好ましい。また膜を形成 した基材は、大気中または窒素気流中等で乾燥されることが好ましい。該乾燥は室 温で行うのが好ましい。乾燥を加熱下で行う場合には、基材の材質の耐熱性によつ て温度および時間を適宜変更するのが好ましい。
[0051] 膜を形成後、膜の表面の一部に光を照射する。光照射に用いる光は、波長 200η m以上の光が好ましぐ波長 300nm以上の光がより好ましい。また、波長 380nm以 下の光が好ましぐ波長 365nm以下の光がより好ましい。波長 200nm以上の光は、 基材を分解するおそれが少ない利点がある。また、波長 380nm以下の光により重合 を開始させる光重合開始剤は入手しやすぐ光源も安価である。照射時間は、光の 波長、光の強度'光源の種類、組成物 (A)の種類等に応じて、適宜変更しうる。超高 圧水銀ランプの場合、 2〜： LOOmwZcm2で 5〜120秒照射すればよい。高圧水銀ラ ンプの場合は一般に、超高圧水銀ランプより短時間の照射でよい。
[0052] 光源としては、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンラン プ、ナトリウムランプ、窒素等の気体レーザー、有機色素溶液の液体レーザー、無機 単結晶に希土類イオンを含有させた固体レーザー等が挙げられる。また、単色光が 得られるレーザー以外の光源としては、広帯域の線スペクトル、連続スペクトルをバン ドパスフィルター、カットオフフィルタ一等の光学フィルターを使用して取出した特定 波長の光を使用してもよい。一度に大きな面積を照射することができることから、光源 としては高圧水銀ランプまたは超高圧水銀ランプが好ましい。
[0053] 光の照射はフォトマスクを介して行うことが好ましい。この方法により、膜の表面の所 望の領域でのみ硬化反応を起こすことが可能であり、親水性領域と撥水性領域が所 望のパターンを形成した処理基材を得ることができる。
光照射する雰囲気は任意に選択することができる。膜厚 lOOnm以下の組成物 (A) を硬化させた撥水性の膜を形成する場合には、酸素による硬化阻害を受ける場合が あるため、窒素ガス雰囲気等の不活性ガス雰囲気下に光照射するのが好ましい。不 活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸ィ匕炭素等力も選ばれるガスが挙げ られ、安価に入手できるため窒素ガスが最も好ましい。 光照射は、基材が光照射に用いる光を透過する波長の光であれば、基材のどちら の面側力も行ってもよぐ通常は基材の組成物 (A)を含む膜の面側から光照射を行 うのが好ましい。
[0054] 組成物 (A)を硬化させた撥水性の膜を形成した後、基材の表面に存在する未硬化 の組成物 (A)を除去する。未硬化の組成物 (A)を除去することにより、親水性の表面 を露出させることとなる。未硬化の組成物 (A)を除去する方法としては、化合物（a)が 低分子量である場合には、窒素気流を吹き付けて除去する方法が好ましい。化合物 (a)が高分子量である場合には、容易に蒸発しないため、未反応の化合物 (a)が残 存する表面を有機溶媒で洗浄するのが好ましい。洗浄に用いる有機溶媒としては、 化合物（a)を溶解する溶媒が好ましい。該有機溶媒としては、メタノール、エタノール 、イソプロパノール等のアルコール類、酢酸ェチル、酢酸ブチル等のエステル類、へ キサン等の炭化水素類等が挙げられる。
[0055] 撥水性の膜の膜厚は 0. 1〜： LOOnmであり、 0. l〜50nmが好ましぐ 0. 1〜： LOn mがより好ましい。特に本発明の処理基材を電子部材として使用する場合は撥水性 の膜は薄 、ほうが好ま 、。本発明の処理基材の表面に機能性材料を含む親水性 の液を塗布して、処理基材のパターンを形成した親水性領域に該親水性の液を付 着させ、つぎに乾燥させることによって機能性材料の膜からなるパターンを形成させ た後、組成物 (A)を硬化させた撥水性の膜を除去して機能性材料の膜からなるバタ ーンが形成された部材を製造できる。該部材は電子素子として有用である。組成物（ A)を硬化させた撥水性の膜を除去するのは、該部材を電子素子として使用する場 合に、撥水性の膜が素子の動作に影響するおそれがある力 である。よって撥水性 の膜は除去しやすさの観点から薄 、ほうが好ま 、。
[0056] 本発明によれば、基材の表面に親水性領域と、組成物 (A)を硬化させた撥水性の 膜からなる撥水性領域とを有する処理基材が提供される。親水性領域と撥水性領域 は、水に対する接触角で区別できる。本明細書では該接触角は、実施例に記載する 静滴法による測定値で表す。親水性領域の水に対する接触角は、 50度以下が好ま しぐ 40度以下がより好ましぐ 20度以下が特に好ましい。撥水性領域の水に対する 接触角は、 80度以上が好ましぐ 100度以上がより好ましぐ 110度以上が特に好ま しい。撥水性領域と親水性領域との水に対する接触角の差は 40度以上が好ましぐ 70度以上がより好ま U、。この差が大き 、ほどコントラストの高 、パターンが得られる
[0057] また、化合物 (a)として含フッ素化合物を用いた場合には、撥水性領域は撥油性領 域にもなる。撥油性領域は親油性溶媒 (炭化水素系溶媒など)をはじくことができ、そ れによって機能性膜を形成するために機能性材料の溶媒として親油性溶媒を使用し ても撥水性領域に機能性材料が付着することを防止することができる。一方、親水性 領域にお 、ては親油性溶媒に対しても親和性をもたせることができる。撥油性領域と 親水性領域とは、炭化水素化合物に対する接触角で区別できる。具体的には、炭化 水素化合物としてへキサデカンを用いた場合、撥油性領域のへキサデカンに対する 接触角は、 40度以上が好ましぐ 60度以上がより好ましぐ 70度以上が特に好ましい
[0058] 本発明の処理基材の製造方法において、光重合反応に用いる光としてフォトマスク を解した光やレーザー光を用いて光照射を行った場合には、親水性領域と撥水性領 域が所望のパターンを形成してなる処理基材が得られる。また、親水性領域と撥水 性領域の線幅が 10 μ m以下であるパターンを形成できる。
本発明の処理基材の表面に機能性材料を含む親水性の液を塗布して、処理基材 のパターンを形成した親水性領域に該親水性の液を付着させ、つぎに乾燥させるこ とによって、機能性材料の膜からなるパターンが形成された部材を製造できる。
[0059] 機能性材料としては、金属配線を形成する金属粒子分散ペースト、カラーフィルタ を形成する色素材料、電子デバイス '有機ディスプレイを形成するセラミック材料、有 機半導体材料等が挙げられる。
機能性材料を含む親水性を有する液とは、機能性材料を水もしくは極性の高!ヽ有 機溶媒に溶解させた液を!ヽぅ。極性の高!ヽ有機溶媒は水と混和しうる有機溶媒であ ればさらに好適である。
[0060] 液の塗布方法としては、スピンコート、ディップコート、ワイヤーバーコート、ブレード コート、ロールコート等の塗布方法、スクリーン印刷、インクジェット法等の特定領域へ の印刷方法が挙げられる。これらのうち、撥水性領域と親水性領域とからなるパター ン上の非撥水性領域に選択的に塗布することが可能という点で、スクリーン印刷、ィ ンクジェット法が好ましい。
乾燥は大気中または窒素気流中等で行うことが好ましい。また、乾燥は室温または 加熱下で行うのが好ましい。乾燥を加熱下で行う場合には、基材の材質の耐熱性に よって温度および時間を適宜変更するのが好ましい。
[0061] 上記したように、電子素子などにおいては、撥水性の膜が除去された、機能性材料 の膜からなるパターンが形成された部材が有用である。撥水性の膜の除去は、部材 を UVZO処理することにより行うのが好ましい。例えば、 UV/O発生装置として Ρ
3 3
L7— 200 (センェジニアリング (株)製)を使用し、部材を 1〜3分照射することが好ま しい。
[0062] 本発明の処理基材に、機能性材料として親水性のインクを用い付着させた場合に は、該部材はスタンプとなりうる。さらに親水性領域と撥水性領域のパターンを精密に 形成した場合には、マイクロコンタクトプリンティング用のスタンプ等としても利用でき る。
また、本発明において、基材としてプラスチック基板等のフレキシブル基板を用いた 場合には、ロールツーロール法 (Roll to Roll法）が実施できるように設置した複数 のロールと、複数のロールの間に露光機を設置して基板への光照射を行うことにより 、高スループットで光処理基材を得ることができる。
実施例
[0063] 以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定され ない。
水に対する接触角は、静滴法により、 JIS R3257「基板ガラス表面のぬれ性試験 方法」に準拠して、基材上の測定表面の 3ケ所に水滴を載せ、各水滴について測定 した。液滴は 2 LZ滴であり、測定は 20°Cで行った。接触角は、 3測定値の平均値 (n=3)で示す。
[0064] [例 1]
(基板の洗浄）
5cm四方のシリコンウェハーをエタノールで洗浄後、 UVZO洗浄した。 (塗布用溶液の作製）
サンプル瓶にイソプロパノール（2. 5g)をとつた。両末端にメタクリロイルォキシプロ ピル基を有するポリジメチルシロキサン（DMS—R18、 Gelest社製、上記式（21)に おいて R1がメチル基、 Q1がメチル基、 kが 3で表される化合物、分子量 4500〜5500 )の 10質量0 /0イソプロパノール溶液 (0. lg)をカ卩えた。トリメチロールプロパントリァク リレートの 1質量％イソプロパノール溶液 (0. 2g)を加えた。光重合開始剤として IRG ACURE 369 (チノく'ガイギ一社製）の 1%イソプロパノール溶液（0. 06g)を加えた 。サンプル瓶を数回振って溶液を混合させた。
(溶液の塗布）
作製した塗布溶液をシリコンウェハーに、 3000rpm、 20秒の条件下スピンコートし て、膜を形成した。
(光照射）
得られた膜の表面に、窒素雰囲気下、膜側から、開孔パターン (2. 5cmX 5cm)を 有するフォトマスクを介して、高圧水銀ランプ力もの紫外線を 5mwZcm2で 15秒照 射した。
(基材の洗浄）
光照射後の基材を、イソプロパノールでリンスした後、エタノールでリンスし、窒素気 流で乾燥したものを処理基材とした。
(膜厚の測定）
得られた処理基材の光照射部の膜厚を原子間力顕微鏡 (Atomic Force Microsc ope； AFM)で測定した結果、撥水性膜の厚さは 8nmであった。
(接触角の測定）
上記工程により得られた処理基材の表面の水に対する接触角は、非照射部分が 2 8度、紫外線照射部分が 100度であったことから、親水性領域 (接触角 28度)と、撥 水性領域 (接触角 100度)とを有する撥水親水パターンの形成が確認された。撥水 性領域の膜厚は 38nmであった。
[例 2]
例 1において、 IRGACURE 369を IRGACURE 907 (チノく'ガイギ一社製）に 変更すること以外は、同様の操作を行った。得られた膜の厚さは 8nmであった。 得られた処理基材の表面の水に対する接触角は、非照射部分が 21度、紫外線照 射部分が 100度であることから、親水性領域 (接触角 21度)と、撥水性領域 (接触角 100度）とを有する撥水親水パターンの形成が確認された。
[0066] [例 3]
例 2において、塗布溶液にポリビニルアルコール (分子量 500、関東化学 (株)社製 )の 1%水溶 (0. 5g)をカ卩えたこと、スピンコートの後 5分間静置したことの他は同様の 操作を行った。得られた膜の厚さは約 12nmであると推測される。
得られた処理基材の表面の水に対する接触角は、非照射部分が 29度、紫外線照 射部分が 100度であることから、親水性領域 (接触角 29度)と、撥水性領域 (接触角 100度）とを有する撥水親水パターンの形成が確認された。
[0067] [例 4]
例 2において、塗布溶液を塗布する前に、ポリビュルアルコール (分子量 500、関東 化学 (株)社製)の 1質量％水溶液 (2mL)をスピンコート（3000rpm、 20秒)で塗布 した。他は同様の操作を行った。得られた膜の厚さは約 12nmであると推測される。 得られた処理基材の表面の水に対する接触角は、非照射部分が 29度、紫外線照 射部分が 100度であることから、親水性領域 (接触角 29度)と、撥水性領域 (接触角 100度）とを有する撥水親水パターンの形成が確認された。
[0068] [例 5]
NH CH CH CH -Si (OCH CH ) (0. lgゝ信越化学社製）をイソプロパノール
2 2 2 2 2 3 3
(lOOg)に溶解した後、蒸留水（0. 025g)を入れ、室温で 20時間撹拌して、アミノシ リコーン溶液を得た。
例 2において、塗布溶液を塗布する前に、上記で調製したァミノシリコーン溶液（2 mL)をスピンコート（3000rpm、 20秒)で塗布した。他は同様の操作を行った。得ら れた膜の厚さは約 15nmであると推測される。
得られた処理基材の表面の水に対する接触角は、非照射部分が 11度、紫外線照 射部分が 102度であることから、親水性領域 (接触角 11度)と、撥水性領域 (接触角 102度）とを有する撥水親水パターンの形成が確認された。 [0069] [例 6]
例 1において、 IRGACURE 369を IRGACURE 907に、トリメチロールプロパン トリアタリレートをジペンタエリスリトールへキサアタリレートに変更し、光照射の雰囲気 を窒素雰囲気から空気雰囲気に変更すること以外は、同様の操作を行った。得られ た膜の厚さは約 8nmである。
得られた処理基材の表面の水に対する接触角は、非照射部分が 19度、紫外線照 射部分が 100度であることから、親水性領域 (接触角 19度)と、撥水性領域 (接触角 100度）とを有する撥水親水パターンの形成が確認された。
産業上の利用可能性
[0070] 本発明の製造方法によれば、大規模な設備、真空装置および光源を用いることなく 親水性領域と撥水性領域とからなる微細なパターンを形成できる。該パターン面に、 インクジェットを利用して機能性インクを噴射した場合には、親水性領域にのみ機能 性インクが保持され、撥水性領域には保持されないことから、基材を機能性インクで ノターニングできる。また本発明は電子デバイスの回路形成にも応用できる。また、 撥水親水パターンを有する薄膜は、親水性領域に機能性インクを含ませ、別の基材 に転写することにより、マイクロコンタクトプリンティング用のスタンプとして使うこともで きる。
[0071] また、本発明の基材の表面に親水性領域と撥水性領域を有する処理基材は、医療 分野においても使用できる。例えば、毛細血管の血管部が親水部になるようなパター ンを持ったマスクを作製し、基材に毛細血管のパターンを転写する。その上に血管皮 細胞をばら撒いて、親水性領域のみで細胞増殖し、毛細血管のパターンを再生でき る。
[0072] また、化合物 (a)として撥水性を有し撥油性を有さな 、化合物 (例えば、フッ素不含 の炭化水素系撥水性ィ匕合物)を用いた場合には、撥水性領域は親油性領域ともなり うるため、油性のインクを親油部に保持させることができ、印刷の製版として利用でき る。
また、本発明の基材の表面に親水性領域と撥水性領域を有する処理基材は、親水 性領域の表面に存在する水酸基等の反応性を利用して、該親水性領域の表面に他 の性質を有する化合物を反応させ、撥水性と他の性質を有する基材を形成させるこ とも可能である。 なお、 2006年 3月 6曰に出願された曰本特許出願 2006— 059495号の明細書、 特許請求の範囲、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示とし て、取り入れるものである。

Claims

請求の範囲
[1] 基材の表面に親水性領域と撥水性領域とを有する処理基材であって、撥水性領域 は下記の組成物 (A)を硬化させた膜厚が 0. 1〜： LOOnmである撥水性の膜からなる ことを特徴とする処理基材。
組成物 (A)：ァクリロイル基およびメタクリロイル基カもなる群力も選ばれる重合性官 能基の 1個以上および撥水性部分を有する化合物 (a)と光重合開始剤とを含む組成 物。
[2] 前記化合物（a)は下式（11)、（12)、（21)または（22)で表される化合物である請 求項 1に記載の処理基材。
ただし、式中の記号は以下の意味を示す。
Q1および Q2は、それぞれ独立して、 1価の有機基。
Q3は、炭素数 4以上のアルキル基もしくは該基を部分構造として持つ 1価の有機基 、または炭素数 1以上のエーテル性酸素原子を含んで 、てもよ 、フルォロアルキル 基もしくは該基を部分構造として持つ 1価の有機基。
Q4は、炭素数 4以上のアルキレン基もしくは該基を部分構造として持つ 2価の有機 基、または炭素数 2以上のエーテル性酸素原子を含んで 、てもよ 、フルォロアルキ レン基もしくは該基を部分構造として持つ 2価の有機基。
R1は水素原子またはメチル基。
nは 0以上の整数、 kは 1〜5の整数。
[化 1]
Figure imgf000025_0001
O R1
II I
-O— C— C=CH2 (12)
Figure imgf000025_0002
R1 O O R1
I II . II I
H2C=C— C— O— Q4— O— C— C=CH2 (22)
[3] 組成物 (A)は、アタリロイル基およびメタクリロイル基カもなる群力も選ばれる重合性 官能基の 3個以上を有する化合物 (b) (ただし、該化合物 (b)は前記化合物 (a)であ つても、前記化合物（a)以外の化合物であってもよい）を含む、請求項 1または 2に記 載の処理基材。
[4] 親水性領域の水に対する接触角が 50度以下であり、撥水性領域の水に対する接 触角が 80度以上である請求項 1〜3のいずれかに記載の処理基材。
[5] 親水性領域と撥水性領域が所望のパターンを形成してなる請求項 1〜4のいずれ かに記載の処理基材。
[6] 親水性の基材を使用する力または基材の表面を親水化処理して表面を親水性に し、つぎに該表面に下記組成物 (A)を含む膜を形成し、
ついで該膜の表面の一部に光を照射して組成物 (A)を硬化させ膜厚が 0. 1〜10 Onmである撥水性の膜を形成し、
つ！、で基材の表面に存在する未硬化の組成物 (A)を除去して親水性の表面を露 出させることによって、
基材の表面に親水性領域と組成物 (A)を硬化させた撥水性の膜からなる撥水性領 域とを有する処理基材を得ることを特徴とする処理基材の製造方法。
組成物 (A)：ァクリロイル基およびメタクリロイル基カもなる群力も選ばれる重合性官 能基の 1個以上および撥水性部分を有する化合物 (a)と光重合開始剤とを含む組成 物。
[7] 親水性の基材の表面を湿式洗浄もしくは光洗浄する、または基材の表面に親水性 化合物を塗布することにより、基材の表面を親水化処理する、請求項 6に記載の製造 方法。
[8] 基材の表面に親水性ィ匕合物と下記組成物 (A)とを含む膜を形成し、静置すること により親水性ィ匕合物を基材側に移行させて、
ついで該膜の表面の一部に光を照射して組成物 (A)を硬化させ膜厚が 0. 1〜10 Onmである撥水性の膜を形成し、
つ！、で基材の表面に存在する未硬化の組成物 (A)を除去して親水性の表面を露 出させることによって、
基材の表面に親水性領域と組成物 (A)を硬化させた撥水性の膜からなる撥水性領 域とを有する処理基材を得ることを特徴とする処理基材の製造方法。
組成物 (A)：ァクリロイル基およびメタクリロイル基カもなる群力も選ばれる重合性官 能基の 1個以上および撥水性部分を有する化合物 (a)と光重合開始剤とを含む組成 物。
[9] 200nm以上の波長を有する光を照射する、請求項 6〜8のいずれかに記載の製造 方法。
[10] 請求項 5に記載の処理基材の表面に機能性材料を含む親水性の液を塗布して、 処理基材のパターンを形成した親水性領域に該親水性の液を付着させ、つぎに乾 燥させることによって機能性材料の膜からなるパターンを形成させることを特徴とする 機能性材料の膜からなるパターンが形成された部材の製造方法。
[11] 請求項 5に記載の処理基材の表面に機能性材料を含む親水性の液を塗布して、 処理基材のパターンを形成した親水性領域に該親水性の液を付着させ、つぎに乾 燥させることによって機能性材料の膜からなるパターンを形成させた後、組成物 (A) を硬化させた撥水性の膜を除去することを特徴とする機能性材料の膜からなるバタ ーンが形成された部材の製造方法。
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