(57)【要約】      （修正有）【課題】煩雑な工程を要せずに、アスペクト比の高い所望の形状のパターンを形成することのできるパターン形成方法、このパターン形成方法を用いた電子装置または光学装置の製造方法、並びに、このパターン形成方法を用いた電子装置または光学装置の製造装置を提供する。【解決手段】誘電率及び／又は磁化率が異なる２以上の物質からなるネガパターンに電場及び／又は磁場を印加して電気力線及び／又は磁力線の疎密差を前記ネガパターンの近傍に発生させ、前記電気力線及び／又は磁力線の疎密差に沿って少なくとも１以上の流動性のある物質を移動させて所望のポジパターンを形成する方法であって、前記ネガパターンの内部に前記流動性のある物質の少なくとも一部が進入することでポジパターンを形成し、その後少なくとも１以上の流動性のある物質の少なくとも一部を固化形成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電率及び／又は磁化率が異なる２以上の物質からなるネガパターンに電場及び／又は磁場を印加して電気力線及び／又は磁力線の疎密差を前記ネガパターンの近傍に発生させ、前記電気力線及び／又は磁力線の疎密差に沿って少なくとも１以上の流動性のある物質を移動させて所望のポジパターンを形成する方法であって、前記ネガパターンの内部に前記流動性のある物質の少なくとも一部が進入することでポジパターンを形成し、更に該ポジパターンの少なくとも一部を固化形成することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記ネガパターンを形成する物質に１以上の開口部を有するネガパターンが形成されており、前記開口部を有するネガパターン内部に空気よりもポジパターンを形成する流動性を有する物質との比重差が小さく、空気よりもポジパターンを形成する流動性を有する物質との誘電率及び／又は磁化率の差が大きい流動性を有する物質が入っており、電場及び／又は磁場を印加することで前記開口部内部の流動性を有する物質とポジパターンを形成する流動性を有する物質の少なくとも一部が置換されることによりポジパターンを形成し、更に該ポジパターンの少なくとも一部を固化形成することを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記ネガパターンを固化形成可能な流動性を有する物質の表面で任意の方向に移動させることにより連続的にパターンを形成し、かつ連続的に前記パターンの少なくとも一部分を固化形成することを特徴とする請求項１または２記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記流動性のある物質として液体を用いて基板表面にポジパターンを形成する場合に、前記液体と電気力及び／又は磁気力により前記液体を集める部分の基板表面との濡れ性を良くすることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載のパターン形成法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項記載のパターン形成方法を繰り返すことによって、２以上の層を有するパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項６】
電子装置の製造法であって、請求項１〜５の何れか1項記載のパターン形成方法を用いて電子製品に所望のパターンを形成することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項７】
光学装置の製造法であって、請求項１〜５の何れか１項記載のパターン形成方法を用いて光学装置に所望のパターンを形成することを特徴とする光学装置の製造方法。
【請求項８】
電子装置の製造装置であって、請求項１〜５の何れか１項記載のパターン形成方法を用いて電子装置に所望のパターンを形成することを特徴とする電子装置の製造装置。
【請求項９】
光学装置の製造装置であって、請求項１〜５の何れか１項記載のパターン形成方法を用いて光学装置に所望のパターンを形成することを特徴とする光学装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動性のある物質に電場及び／又は磁場を印加することによって、所望の形状のパターン（固形物）を形成するパターン形成方法、並びに、このパターン形成方法を用いて電子装置または光学装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のパターン形成方法としては、例えば、フォトリソグラフィー、エッチング等のパターン加工が広く用いられており、特に、半導体の分野においては、集積半導体回路に代表される電子装置の微細化が進み、多層構造の電子装置の必要性が高まっている。この多層構造をフォトソリグラフィー、エッチングで形成する場合、マスキングを始めとする非常に多くの工程が必要となるため、この工程を減らしてコスト削減を図るための様々な提案がなされている。例えば、特許文献１で提案された製造プロセスでは、必要なマスクの枚数を減らすことによってコスト削減を図っている。
また、光学装置においては、ＣＣＤカメラを構成するマイクロレンズパターンを、型やフォトリソグラフィーで製造する方法が用いられているが、微細で表面が鏡面状のパターンを型で形成するのはコストがかかり、またフォトリソグラフィーについては、上記のような問題点を有する。
【０００３】
磁場を用いる技術については、強磁性体のように、磁場に対する相互作用が大きい物質については、磁石がＦｅやＮｉ、Ｃｏ等を引き付けることが知られており、従来から極めて多くの実用例が存在する。
【０００４】
一方、ガラス、紙、水のような弱磁性体は自発磁化が無く、磁場によって誘起される磁気相互作用も非常に小さいため、物質移動に利用できるほどの力は発生しない。従って、弱磁性体を磁場によって物質移動させて利用する技術は、ほとんど用いられていない。
しかし、強磁場を用いると、磁場中で誘起された磁気相互作用が大きくなるため、流動性のある物質に強磁場を印加する場合には、弱磁性体であっても自身の形状を変える駆動力になる。このような強磁場を用いた技術の例として、磁気アルキメデス効果を利用した結晶成長方法（特許文献２参照）、磁気異方性がある結晶を結晶軸がそろうように配向させる方法（特許文献３参照）、物質界面を変化させる方法（特許文献４参照）、磁場を用いて異種微粒子を同時配列させる方法（特許文献５参照）、等が提案されている。
【特許文献１】特開平０６−２８３５２５
【特許文献２】特開平１１−３３５２００
【特許文献３】特開２００３−３４２１００
【特許文献４】特開平８−３２３１９２
【特許文献５】特開２００６−２１２６１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された発明は、従来のフォトリソグラフィーやエッチングを用いたパターン形成方法のコスト削減を図るものであるが、あくまで従来技術の一部を改良したものである。従って、依然として、マスクの位置合わせ、露光、現像、洗浄等の各種の煩雑な工程が必要であり、パターン形成のためのコストが大幅に下がることは期待できない。また、これらの工程の結果生じる廃液の処理の問題も生じる。
【０００６】
一方、弱磁性体に磁場を印加する技術に関しては、特許文献２も特許文献３も、強磁場を用いて結晶の成長方向を制御するものであり、弱磁性体自体を物質移動させたり、変形させたりするものではない。
【０００７】
特許文献４には、磁場応答により流動性のある物質の界面の位置を変化させる技術が開示されているが、物質を流動性のある状態のまま扱うものであって、磁場の印加を停止させると、この界面の変化を維持することはできず、その界面の形状を保存することはできない。よって、この技術を適用するためには、常に磁場を印加し続ける必要があり、利用分野も限定される。
【０００８】
特許文献５には、磁場を印加することにより、磁化率の異なる２以上の物質からなるネガパターンに近接した流動性のある粒子を、このネガパターン沿って任意の位置に配列させる方法が開示されている。しかし、この発明において、例えば、ネガパターンの位置から離れる方向に向かって粒子を高く積み上げた高アスペクト比のポジパターンを形成することはできず、形成可能な形状には限界がある。
【０００９】
従って、本発明の目的は、上述の課題を解決して、固化可能な流動性のある物質に磁場及び／又は電場の印加、あるいは重力及び磁場、重力及び電場、または重力、磁場及び電場の印加によって、各種の煩雑な工程を要せずに、アスペクト比の高い所望の形状のパターンを形成することのできるパターン形成方法、このパターン形成方法を用いた電子装置または光学装置の製造方法、並びに、このパターン形成方法を用いた電子装置または光学装置の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、誘電率及び／又は磁化率が異なる物質で形成したネガパターンに電場及び／又は磁場を印加することにより、固化可能な流動性のある物質を電気力及び／又は磁気力で移動させて所望の形状を形成し、かつネガパターンの内部に固化可能な流動性のある物質の少なくとも一部を進入させ、次いで、この流動性のある物質を固化させることによって、この流動性のある物質の形状を固定して、アスペクト比の高い所望の形状のパターンを形成することを知見し、本発明を完成させるに至った。
ここで、「ネガパターンの内部」としては、例えば、ネガパターンの凹部または空洞部を例示することができ、ネガパターンにより形作られ、開口部から流動性を有する物質の一部が入り込むことができる内部空間であれば任意の空間が該当する。
【００１１】
また、ネガパターンと流動性を有する物質との位置を変えながらポジパターンを形成することも可能で、例えばペン型に形成したネガパターンを、流動性を有する物質の表面で任意のパターンになるように動かし逐次固化させることで、任意の形状を自由に形成することができることを知見し、本発明を完成させるに至った。
【００１２】
また、空気よりもポジパターンを形成する流動性を有する物質との比重差が小さく、空気よりもポジパターンを形成する流動性を有する物質との誘電率及び／又は磁化率の差が大きい流動性のある物質を用いることで、ポジパターンを形成する流動性を有する物質の移動を浮力でアシストし、更に誘電率及び／又は磁化率の差を大きくすることで、電気力及び／又は磁気力を増強させてポジパターンを形成する流動性を有する物質の移動を増強し、所望のパターンの形状の変化を大きくし更に短時間でパターンを形成できることも知見し、本発明を完成させるに至った。
更に、上記のパターン形成方法を用いて電子装置や光学装置に所望のパターンを形成すること、及び電子装置や光学装置に所望のパターンを形成する製造装置も知見し、本発明を完成させるに至った。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のパターン形成方法の１つの実施態様によれば、従来のフォトリソグラフィーやエッチングを用いたパターン形成方法に比べて、パターン形成のための煩雑な工程を必要とせず、低いコストで短時間に、所望の形状のパターン形成することができ、廃液処理の必要もなく、環境面においても有利である。
また、ネガパターンの内部に流動性を有する物質の少なくとも一部を進入させてパターンを形成するため、従来の流動性を有する物質を電場及び／又は磁場を用いてパターン形成する方法よりも、アスペクト比の高いパターンが形成できるため、作製できるパターンの幅が広がる。
【００１４】
また、本発明のパターン形成方法のその他の実施態様によれば、空気よりもポジパターンを形成する流動性を有する物質との比重差が小さく、空気よりもポジパターンを形成する流動性を有する物質との誘電率及び／又は磁化率の差が大きい流動性のある物質を用いることによって、１つの流動性のある物質を用いるよりも弱い電場及び／又は磁場を用いて、弱誘電体または弱磁性体の流動性のある物質から、所望のパターンを得ることができ、設備、製造コストを低減でき、安全性においても有利なパターン形成方法である。
更に、本発明のパターン形成方法を用いた電子装置または光学装置の製造方法及び製造装置においても、上記と同様な効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
全般的な説明
始めに、本発明のパターン形成方法、及びこのパターン形成方法を用いた電子装置または光学装置の製造方法の実施形態について、その全般的な説明を行なう。
本発明のパターン形成方法の第1の実施形態では、誘電率及び／又は磁化率が異なる２以上の物質からなるネガパターンに、電場及び／又は磁場を印加することで前記ネガパターン近傍に電気力線及び／又は磁力線の疎密差を形成し、前記電気力線及び／又は磁力線の疎密差に沿って流動性のある物質を電気力及び／又は磁気力によって移動させ、次いで、流動性のある物質を固化させることによって、所望の形状のポジパターン（固形物）を形成し、前記流動性を有する物質の少なくとも一部分が前記ネガパターンの内部に侵入することで、アスペクト比の高いパターンを形成することができる。
ここで、本明細書におけるＡ及び／又はＢの記載は、Ａだけの場合、Ｂだけの場合、Ａ及びＢの場合を含む。
【００１６】
（電気力線及び／又は磁力線の疎密差を任意の分布にする方法）
電気力線及び／又は磁力線の疎密差は、誘電率及び／又は磁化率が異なる２以上の物質からなるネガパターンを用いて発生させることが可能であり、電気力線及び／又は磁力線が、誘電率及び／又は磁化率が相対的に大きい物質に吸い込まれる現象を利用した方法である。
ここで、図１は、物質１と物質２とからなるネガパターンに電場及び／又は磁場を印加したときの、電気力線及び／又は磁力線４の様子を横から見た図であり、物質１の誘電率及び／又は磁化率が、物質２の誘電率及び／又は磁化率がよりも相対的に大きい。
【００１７】
図１のように、誘電率及び／又は磁化率の異なる物質を交互に並べて作製したネガパターンに、法線方向である矢印３の方向から電場及び／又は磁場を印加すると、電気力線及び／又は磁力線４は、相対的に誘電率及び／又は磁化率の大きい物質１に吸い込まれる。図１において、色の濃い部分は電束密度及び／又は磁束密度の高い部分であり、色の薄い部分は電束密度及び／又は磁束密度の低い部分である。流動性を有する物質を、図１に示すように、電束密度及び／又は磁束密度に疎密差がある場に置くと、その疎密差に応じた電気力及び／又は磁気力を受けるため、電束密度及び／又は磁束密度の疎密差に概略沿った形に流動性を有する物質は移動する。
【００１８】
（電気力線及び／又は磁力線の疎密差で流動性を有する物質をパターニングする方法）
図２は、ネガパターンの近傍に流動性を有する物質を静置したときの様子を模式的に示した図であり、流動性を有する物質の誘電率及び／又は磁化率が、空気の誘電率及び／又は磁化率よりも相対的に大きい場合（図２（ａ）参照）には、物質１上部の電束密度及び／又は磁束密度の高い部分５に引きつけられることにより、液面６に、物質１の領域で山になったうねりパターンが形成される。一方、流動性を有する物質誘電率及び／又は磁化率が、空気の誘電率及び／又は磁化率よりも相対的に小さい場合（図２（ｂ）参照）には、流動性を有する物質は、物質１上部の電束密度及び／又は磁束密度の高い部分５から反発力を受けることにより、液面７に、物質１の領域で谷になったうねりパターンが形成される。
【００１９】
以上のように、流動性を有する物体が空気よりも誘電率及び／又は磁化率が相対的に大きいか小さいかによって、概略逆転したパターンを形成することができる。
【００２０】
また、流動性を有する物質が誘電率及び／又は磁化率が異なる３以上の粒子の混合物である場合、図２２に示すように、ネガパターンを傾けて用いることで、重力と誘電率及び／又は磁化率とが釣り合う位置に３以上の粒子をパターニングすることができる。
【００２１】
（高アスペクト比のパターンを形成する方法）
従来の誘電率及び／又は磁化率が異なる２以上の物質からなるネガパターンは、概略板状に形成されているため、流動性を有する物質が電気力及び／又は磁気力によって流動し、形成するパターンはネガパターンの表面上に形成される。また、電気力線及び／又は磁力線の疎密差は、ネガパターンから離れると緩和されるため、図３に示すように、ネガパターンのパターン幅８に対して、およそ１倍以上の距離９にパターンを形成することは困難である。
【００２２】
本発明に係るネガパターンでは、図４（ａ）に示すように、内部に空洞１０を有し、かつ表面に対して開口部１１を有しているため、図５（ｂ）に示すように、流動性を有する物質を電気力及び／又は磁気力によって空洞内部に流動させ、空洞の形状に概略沿った形のパターン１２を形成することができる。
例えば、細長い空洞を有するネガパターンを用いることで、従来の電場及び／又は磁場を用いた方法では作製できなかったアスペクト比の高いパターン１２を形成することができる。なお、パターン１２は、電気的及び／又は磁気的な反発力をネガパターンから受けるため、ネガパターンとパターン１２は非接触であり、パターン１２はネガパターンよりも小さいポジパターンになる。
【００２３】
また、本発明に係るネガパターンでは、ネガパターンより小さいポジパターンが形成されることから、図５（ａ）に示すような逆テーパー形状のポジパターン１２や、図５（ｂ）に示すようなマッシュルーム形状のポジパターン１２等の、従来の型では抜くことのできなかった形状を作製することもできる。
【００２４】
以上のように、本発明においては、従来法では型抜きできなかった形状を一括形成することができる。
【００２５】
（ネガパターンに対する電場及び／又は磁場の印加方向を変えることによって異なる形状のパターンを形成する方法）
図１には、電気力線及び／又は磁力線とネガパターンとが概略直交する面に流動性のある物質が位置する例を示してあるが、図６には、電気力線及び／又は磁力線とネガパターンとが概略平行となる面に流動性のある物質が位置する例を示す。
【００２６】
図６（a）に示すように、空気よりも相対的に誘電率及び／又は磁化率が小さい流動性を有する物質７は、電束密度及び／又は磁束密度が高い空洞１０に入り込むことができない。一方、図６（ｂ）に示すように、空気よりも相対的に誘電率及び／又は磁化率が大きい流動性を有する物質６は、空洞１０に入り込むことができる。この場合、物質６は、ネガパターンから電気的及び／又は磁気的な反発力を受けないため、ネガパターンに付着する。
【００２７】
以上のようなネガパターンを形成する誘電率及び／又は磁化率が異なる物質は、３以上用いることもでき、各々の物質の誘電率及び／又は磁化率の差とその形状に沿って、電気力線及び／又は磁力線が吸い込まれ、電気力線及び／又は磁力線の疎密差が形成される。
【００２８】
以上のような手法で電気力線及び／又は磁力線を集中させることによって、所望の電束密度及び／又は磁束密度分布を得ることができる。また、電場及び／又は磁場は任意の方向から印加することができ、電場及び／又は磁場を切り替えながらパターンの一部を逐次固化させたり、電場及び／又は磁場の印加方向や強度を時間変動させながらパターンを形成して、その一部又は全部を固化させることもできる。
【００２９】
本発明においては、ポジパターンを形成する流動性を有する物質として、固化形成可能な任意の物質を利用可能であり、溶融状態の固体、粉体、液体、気体等の中から選択することができるし、２以上を組み合わせて用いることもできる。また、２以上を組み合わせる場合には、少なくとも１つを固化してパターンを得ることもできる。
【００３０】
溶融状態の固体としては、ホットメルト型の樹脂や低融点金属等を利用することが可能で、低融点金属の場合、電子装置の導通接続用のはんだバンプ（金属突起）の形成に、好ましく応用することができる。
【００３１】
ポジパターンを形成する流動性を有する物質として、流動性を有する粉体を用いることも可能であり、粉体の摩擦抵抗によって固化したり、焼結して固化したり、粉体を固化可能な液体に分散させておき、粉体のみ、または粉体と液体とをパターニングした後、液体を固化することによりパターンを得ることもできる。
【００３２】
ポジパターンを形成する流動性を有する物質として、液体を用いることも可能であり、冷却して固化したり、液状のプレポリマーを用いたりすることが可能であり、中でも活性エネルギー線で固化するプレポリマーを用いる場合には、短時間に所望のパターンを得ることができる。この場合、短時間で固化できることから、磁場を印加し続ける時間を短縮でき、更に、特に加熱を必要としないため、非耐熱性材料への展開においても有利である。
また、活性エネルギー線の照射を遮蔽するマスクを用いることによって、所望の領域のみを固化させることもできる。
【００３３】
ポジパターンを形成する流動性を有する物質として、気体を用いることも可能であり、冷却して固化したり、蒸着したりすることも可能である。
【００３４】
本発明のパターン形成方法のその他の実施形態として、流動性のある物質が２以上の流動性のある物質を含み、流動性のある物質に電場及び／又は磁場を印加して所望の形状のパターンを形成後、流動性のある物質の少なくとも１つを固化させることが考えられる。
【００３５】
本実施形態においては、図７に示すように、誘電率及び／又は磁化率の異なる２以上の流動性のある物質を併用することによって、２以上の流動性のある物質の間に生じる電気的及び／又は磁気的な引力と斥力の相互作用の差が、流動性のある物質移動の駆動力として足し合わされる。
【００３６】
この場合、固化形成する流動性のある物質７との間の誘電率及び／又は磁化率の差が、空気の場合より大きい流動性のある物質１１を、物質７と組み合わせることによって、空気中で実施するよりも、流動性のある物質の移動が増強される。流動性のある物質１１として液体を用いる方法のほかに、誘電率及び／又は磁化率の相対的な差を大きくする方法として、高圧ガスを用いることも考えられる。この場合、空気よりもポジパターンを形成する流動性を有する物質との誘電率／及びまた磁化率の差が大きくなるガスを選ぶことによって、空気中で実施する場合よりも、流動性のある物質との間の誘電率及び／又は磁化率の差を大きくすることができる。
また、誘電率及び／又は磁化率が物質７とは異なる物質１１が空洞１０内に存在する態様の１つとしては、上記の液体、気体を用いる場合だけでなく、空洞１０内が真空になっている（物質が存在しない）場合も含まれる。
【００３７】
上記の電場及び／又は磁場応答による流動性のある物質の移動の増強のほかに、流動性のある物質による浮力の効果も付加することができる。流動性のある物質間の比重差が小さいほど効果があり、流動性のある物質の移動をアシストすることができる。更に、パターンを形成する液体の上部に、物質の移動を増強する流動性を有する物質が位置する場合、パターンを形成する流動性のある物質と移動を増強する流動性のある物質の位置関係が逆転しない範囲内において、移動を増強する流動性のある物質の比重が大きいものを用いることが好ましい。
【００３８】
上記のような手法を用いることにより、誘電率及び／又は磁化率が小さい材料を永久磁石が発生する弱い磁場及び／又は通常の電源で発生できる弱い電場で移動させることができる。
【００３９】
本発明のパターン形成方法のその他の実施形態として、図８に示すように、流動性のある物質が液体であり、かつパターンを形成するための土台となる基板と液体とが接している場合が考えられる。このとき、電気力及び／又は磁気力により液を集める部分の表面１２と液体との間の接触角θａと、電気力及び／又は磁気力により液をはじく部分１３の表面と液体との間の接触角θｂとが、θａ＜θｂの関係にあるとき、液の濡れ性によって、電場及び／又は磁場による液体の移動をアシストすることができる。
【００４０】
更に、液体が２つの液体を含む場合において、第１の液体と電気力及び／又は磁気力により第１の液体を集める部分の基板表面との間の接触角をθｃ、第１の液体とそれ以外の部分の基板表面との間の接触角をθｄ、第２の液体と電気力及び／又は磁気力により第１の液体を集める部分の基板表面との間の接触角をθｅ、第２の液体とそれ以外の部分の基板表面との間の接触角をθｆとするとき、θｃ、θｄ、θｅ、θｆが、θｃ−θｄ＜θｅ―θｆのような関係にあるとき、第１の液体と第２の液体の電気力及び／又は磁気力による移動は、液の濡れ性によって有利に増強される。
【００４１】
流動性のある物質が２つの液体を含む場合において、第１の液体を基板に塗布し、次いで、第２の液体を塗布する場合、第１の液体による層が基板の表面と接して界面張力により束縛されているときには、第１の液体による層と第２の液体による層とが基板面に対して反転しない範囲内において、第２の液体の比重は大きいほど好ましい。このような誘電率及び／又は磁化率χと比重ρとの関係については、液体移動の増強効果は、Δχ／Δρが大きいほど高い。この場合、第１の液と第２の液は概略不溶であるほうが好ましい。
【００４２】
上記に例示した手法により、弱い電場及び／又は磁場を用いて流動性のある物質の移動を行うことができる。また、２以上の流動性のある物質を用いる場合、少なくとも１つの物質だけを固化してパターンを形成し、残りの流動性のある物質を取り除くこともできるし、すべての流動性のある物質を固化させてパターンを得ることもできる。固化後、本実施形態に示される手法で作製したパターンを基板より剥離して、パターンのみ得ることもできる。
【００４３】
本発明のパターン形成方法のその他の実施形態として、上記のパターン形成方法を繰り返すことによって、２以上の層を有するパターンを形成することが考えられる。本実施形態によれば、従来のような多くの工程を繰り返すことなく、複数の層を有するパターンを得ることができる。
【００４４】
本発明のその他の実施形態として、上述のパターン形成方法を用いて、電子装置に所望のパターンを形成することが考えられる。
本実施形態によれば、上記のあらゆるパターン形成方法を用いることによって、電子製品上に所望のパターンを形成できる。形成するパターンとしては、任意のパターンが考えられるが、例えば、電子装置の製造方法においては、半導体を含む絶縁体を形成することも考えられるし、金属の電極や配線などの導電体や、めっき核をパターニングしそれを核にめっきすることで金属パターンを形成することも考えられる。
【００４５】
本発明のその他の実施形態として、上記のパターン形成方法を用いて、光学装置に所望のパターンを形成することが考えられる。
本実施形態によれば、上記のあらゆるパターン形成方法を用いることによって、光学装置上に所望のパターンを形成できる。形成するパターンとしては、任意のパターンが考えられるが、例えば、センサーの開口部や、導波路、拡散板、反射板などを形成することが考えられる。
【００４６】
また、上記のパターン形成方法を用いて、電子装置に所望のパターンを形成する電子装置の製造装置または製造システムや、上記のパターン形成方法を用いて、光学装置に所望のパターンを形成する光学装置の製造装置または製造システムを提供することもできる。この製造装置または製造システムでは、基板やネガパターンを配置するネガパターン配置部と、流動性ある物質を基板やネガパターンに供給する流動性物質供給手段と、ネガパターン配置部に配置された基板やネガパターンに所定の電場及び／又は磁場を印加する電場び／又は磁場印加手段と、必要に応じて、形成されたパターンを固化させるパターン固化手段とを備える。
【００４７】
（発明の効果）
上記の実施形態によれば、従来のフォトリソグラフィーやエッチングを用いたパターン形成方法に比べて、パターン形成のための煩雑な工程を必要とせずに、低いコストで短時間に、所望の形状のパターン形成することができる。また、上記の実施形態によれば、従来のフォトリソグラフィーやエッチングを用いたパターン形成方法のような廃液が生じないため、廃液処理の必要もなく、環境面においても有利である。
【００４８】
また、上記の実施形態によれば、誘電率及び／又は磁化率の異なる流動性のある物質を用いることによって、１つの流動性のある物質を用いるよりも弱い磁場及び／又は電場を用いて、弱磁性体や弱誘電体の流動性のある物質から所望のパターンを得ることができるので、設備、製造コストを低減でき、安全性においても有利である。
【００４９】
また、上記の実施形態によれば、ネガパターンの内部に流動性を有する物質の少なくとも一部を進入させてパターンを形成するため、従来の流動性を有する物質を電場及び／又は磁場を用いてパターン形成する方法よりも、アスペクト比の高いパターンが形成できるため、作製できるパターンの幅が広がる。
【００５０】
更に、上記のパターン形成方法を用いた電子装置または光学装置の製造方法によれば、上記と同様の効果が得られ、従来に比べて、コスト的、時間的メリットを有し、安全面や環境面においても有利である。
【００５１】
具体的な実施形態の説明
次に、図面や表を用いながら、主に磁場を用いた場合を例にとって、本発明に係るパターン形成方法、このパターン形成方法を用いた電子装置または光学装置の製造方法、並びに、このパターン形成方法を用いた電子装置または光学装置の製造装置に関する具体的な実施形態の説明を行なう。なお、電場を用いたパターン形成法も同じように説明することができ、磁場を用いたパターン形成法における磁化率、磁力線、磁束密度、磁気力を、電場を用いたパターン形成方法における誘電率、電気力線、電束密度、電気力に置き換えることにより、同様に説明することができる。
また、パターン形成には磁場のみ、電場のみ、磁場及び電場の両方を適時組み合わせて用いることができる。すなわち、本発明は、電場及び／又は磁場を流動性のある物質に印加することによって、電気的及び／又は磁気的引力、斥力で流動性のある物質を所望の形状にし、次いで、この流動性のある物質を固化して所望の形状のパターンを得るパターン形成方法に関する。
【００５２】
ここで、本発明で言う磁場（磁界）Ｈ（単位はＡＴ/ｍ＝アンペア-ターン/メートル）とは、電荷が動くことによって生じる渦状の場を意味し、電荷の動きに力を及ぼす。磁場の強さは磁束密度Ｂ（単位はＴ＝テスラ）で表され、磁界と垂直な面積Ｓ（ｍ２）を貫く磁束線の数φ（単位はＷｂ＝ウェーバー）を面積で割ったものである。
式１ Ｂ＝φ/Ｓ （Ｗｂ/ｍ２＝Ｔ）
【００５３】
代表的な磁場の発生源と、その磁束密度を図９の表に示す。このような磁場は、電磁石のように電流を流すことで発生させたり、永久磁石のように物質が持つ電子スピンの磁気モーメントの方向を揃えることで発生させたりすることができる。また、磁束密度Ｂと磁場Ｈの関係は、真空中では以下の関係式が成り立つ。
式２ Ｂ＝μ０Ｈ
【００５４】
ここで、μ０は真空の透磁率で、有理単位で４π×１０−７（ヘンリー/メートル＝Ｈ/ｍ）、非有理単位で１（無名数）であり、磁束密度Ｂと磁場強度Ｈとを結びつける係数である。また、磁場中に物質を置いた際の磁束密度Ｂと磁場の強さＨとの比μをμ０で割ったものを透磁率Ｋ（ヘンリー/メートル＝Ｈ/ｍ）という。
式３ Ｋ＝μ/μ０
【００５５】
磁場による物質の相互作用の強さは磁化率χで示され、その絶対値が大きい方がより強く物質に磁場が誘起され、誘起した磁場と強い磁気的相互作用を起こす。そして、上記の透磁率Ｋとは非有理単位で以下の関係式が成り立つ。
式４ Ｋ＝１＋χ
【００５６】
以下の説明においては、特に断りが無い限り、磁化率χは非有理単位で示す。
【００５７】
次に、代表的な物質の非有理単位での磁化率χ（cgs・emu）を図１０から図１３の表に示す。図１０の表は単体の磁化率を示し、図１１の表は有機化合物のグラム磁化率を示し、図１２の表は常磁性遷移元素のモル磁化率を示し、図１３の表は強磁性体のモル磁化率を示す。
【００５８】
上記のように、磁場と物質との相互作用は、磁場の強さ及び磁化率χの絶対値で決まり、磁場が強く磁化率χの絶対値が大きい方（つまり、強い磁場と磁化率χの絶対値が大きい物質の組み合わせ）がパターン形成に有利である。具体的には、例えば、一般的に入手できる永久磁石（０．５Ｔ程度）は、磁化率χの大きいＦｅやＮｉ、Ｃｏを引き付けるが、磁化率χが小さいガラスやアルミ、紙やプラスティック、水を引き付けない。
【００５９】
このような差は、ＦｅやＮｉ、Ｃｏのような磁化率χが大きい材料（強磁性体）は磁場によって強く磁化され、強く引き付けられるが、ガラスやアルミ、紙やプラスティック水は磁化率χが非常に小さいため、物質移動が行えるほど磁場と強い相互作用を起こさないことから説明できる。
【００６０】
一方、このような磁化率χが小さい物質（弱磁性体）に対しても、強磁場を用いれば物質移動を起こさせることが可能で、具体的には、磁束密度は２Ｔ（テスラ）以上であることが好ましく、更に好ましくは１０Ｔ以上である。その効果は、磁場の強さの２乗に比例するため、より強力な磁場を用いることによって、強磁性体以外の物質に対する本発明の適応範囲が広がる。
【００６１】
また、図１０から図１３の表に、磁化率χ＞０となる物質と、磁化率χ＜０となる物質を例示したが、前者は常磁性体、後者は反磁性体と呼ばれている。磁化率χが負の値を示す反磁性体は、磁場により同じ極の磁化が誘起され、磁力線から遠ざかる方向に力が働く。ちょうど、磁石のＮ極とＮ極、Ｓ極とＳ極同士が反発するのと同じである。逆に、磁化率χが正の値を示す常磁性体は、磁場により逆の磁化が誘起され、磁力線に引き付けられる方向に力が働く。ちょうど、磁石のＮ極とＳ極が引き付け合うのと同じである。
【００６２】
流動性のある物質に対して印加する磁場は、あらゆる磁場源を利用して印加することが可能であり、磁場強度を変化させたり、磁場を移動させたり回転させたり、直流磁場を用いたり、交流磁場を用いたりすることもできる。
【００６３】
＜磁化率の異なる２つの液体を用いる場合＞
次に、磁化率の異なる２つの流動性のある物質に磁場を印加する場合を考える。概略互いに混ざり合わない第１の流動性のある物質と第２の流動性のある物質とにおいて、もし、第１の流動性のある物質の磁化率χ１と第２の流動性のある物質の磁化率χ２とが、χ１＞χ２の関係にある場合には、第１の流動性のある物質と第２の流動性のある物質とが２層になった系に磁場を印加すると、第１の流動性のある物質は磁場に引き寄せられ、第２の流動性のある物質は磁場からはじかれる。
【００６４】
更に詳細に説明すると、第１の流動性のある物質及び第２の流動性のある物質のどちらが磁場へ集まるかという点に関しては、磁化率の相対的な差で定まる。上記の説明において、ただ一つの流動性のある物質を用いる場合には、磁化率χ＞０となる流動性のある物質が磁場に引き寄せられると記載したが、第２の流動性のある物質が存在する場合には、χが大きいほうの流動性のある物質が相対的に引き寄せられる。仮に、第１の流動性のある物質の磁化率χ１が負の値であっても、第２の流動性のある物質の磁化率χ２がχ１より小さい場合は、第１の流動性のある物質が磁場へ集まる。つまり、第２の流動性のある物質が第１の流動性のある物質よりも強く磁場にはじかれることによって、第１の流動性のある物質が磁場へ集まるようになる。また、後述するように、磁力線を集中させる場合には、同様に、第１の流動性のある物質が磁束密度の高い部分に集まることになる。
【００６５】
＜磁場を集中させる方法＞
磁場を所定の位置に集中させる方法としては、所定の形状に加工した磁石を所定の位置に設置して磁場を印加する方法や、磁力線がより磁化率χの大きい物質に集中することを利用することができる。前者の場合、永久磁石の微細加工が難しいこと、磁石の体積が小さくなると、磁場が弱くなること等が欠点として挙げられ、微細な領域に磁力線を絞るのは難しい。一方、電磁石についても、所望の磁束密度分布を微細化するには電磁石も小さくする必要があり、自ずと限界が生じる。
【００６６】
ここでは、磁場を更に微細な領域に選択的に集中させる方法を考える。つまり、相対的に磁化率χが大きい物質に対して、磁場を印加することによって、磁化率χが大きい物質に磁力線が集中することを応用する。
【００６７】
磁化率が異なる２以上の物質からなるネガパターンに磁場を印加することにより、ネガパターン近傍に磁力線の疎密差を形成することができる。磁力線の疎密差に沿って、流動性のある物質を磁気力によって移動させ、次いで、流動性のある物質を固化させることによって所望の形状のポジパターン（固形物）を形成することができる。このとき、流動性を有する物質の少なくとも一部分がネガパターンの内部に侵入することにより、スペクトラム比の高いパターンを形成することができる。
【００６８】
磁力線の疎密差は、磁化率が異なる２以上の物質からなるネガパターンを用いて発生させることが可能で、磁化率が相対的に大きい物質に磁力線が吸い込まれる現象を利用した方法である。
【００６９】
この、ネガパターンの近傍に流動性を有する物質を静置すると、空気よりも相対的に磁化率が大きい物質は、ネガパターンの磁化率の大きい物質上部の磁束密度の高い部分に引きつけられ、これによりパターンが形成され、逆に、空気よりも相対的に磁化率が小さい物質は、磁化率が低い物質上部の磁束密度の高い部分から反発力を受け、これによりパターンが形成される。
【００７０】
従来の磁化率が異なる２以上の物質からなるネガパターンは、概略板状に形成されているため、流動性を有する物質が磁気力によって流動し形成するパターンは、ネガパターンの表面上に形成される。また、磁力線の疎密差は、ネガパターンから離れると緩和されるため、ネガパターンのパターン幅に対して、およそ１倍以上の距離にパターンを形成することは困難である。
【００７１】
本発明に係るネガパターンは内部に空洞を有し、かつ表面に対して開口部を有しているため、流動性を有する物質を、磁気力によってこの空洞内部に流動させ、空洞の形状に概略沿った形のパターンを形成することができる。例えば、細長い空洞を有するネガパターンを用いることにより、従来の磁場を用いた方法では作製できなかったアスペクト比の高いパターンを形成することができる。パターンは磁気的な反発力をネガパターンから受けるため、ネガパターンとパターンは非接触であり、パターンはネガパターンよりも小さいポジパターンになる。
【００７２】
ネガパターンより小さいポジパターンが形成されることから、逆テーパー形状やマッシュルーム形状など、従来の型では抜くことのできなかった形状を作製することもできる。
【００７３】
ネガパターンを形成する磁化率が異なる物質は、３以上用いることもでき、各々の物質の磁化率の差とその形状に沿って、磁力線が吸い込まれ磁力線の疎密差が形成される。
【００７４】
以上のような手法で磁力線を集中させることによって、所望の磁束密度分布を得ることができる。
【００７５】
こうして少なくとも１以上の流動性のある物質を移動させて所望の形状が得られた後、これらの流動性のある物質のうち少なくとも１以上を熱、光、湿気硬化、エネルギー線の照射など任意の手段で固めて、所望のパターンを得ることができる。この場合、２以上の流動性のある物質を用いる場合には、流動性のある物質の少なくとも１つを固めてパターンを得ることもできるし、２以上の流動性のある物質を固めて、パターンを得ることもできる。更に、このパターンの上に固化可能な流動性のある物質を載せて、電場及び／又は磁場を印加して形状を作り、次いで固化させることによって、パターンを積層させることもできる。こうして得られたパターンを、磁力線を集中させるために用いた基板表面から取り外して、パターン単体として利用することもできる。
【００７６】
＜濡れに付いて＞
流動性のある物質が液体であり、かつパターンを形成するための基板とこの液が接している場合において、電場及び／又は磁場応答により液体を集めてパターンを形成する位置の表面を濡れやすく改質することが考えられる。ここでいう改質とは、電場及び／又は磁場応答により液体を集めてパターンを形成する表面を濡れやすくすること、パターンを形成しない表面を濡れにくくすること、またはその両方を併用することを言う。また、界面自由エネルギーに関して言えば、改質とは、電場及び／又は磁場応答により液体を集めてパターンを形成する部分と液体との間の界面自由エネルギーが、電場及び／又は磁場応答により液体をはじく部分と液体との間の界面自由エネルギーよりも大きくすることを言う。基板表面の改質方法としては、例えば、濡れやすい材質を選ぶ、任意の部分が濡れ易くなるようにプラズマ処理を行う、シランカップリング剤で任意の部分の表面をコーティングする等の手法を実施することができる。
【００７７】
例えば、液体と電気力及び／又は磁気力により液を集める部分の表面との間の接触角θａと、液体とその他の部分の表面との間の接触角θｂとが、θａ＜θｂの関係にあるとき、液の濡れ性によって、電場及び／又は磁場による液体の移動が増強される。
【００７８】
更に、液体が２つの液体を含む場合において、第１の液体と電気力及び／又は磁気力により第１の液体を集める部分の基板表面との間の接触角をθｃ、第１の液体とそれ以外の部分の基板表面との間の接触角をθｄ、第２の液体と電気力及び／又は磁気力により第１の液体を集める部分の基板表面との間の接触角をθｅ、第２の液体とそれ以外の部分の基板表面との間の接触角をθｆとするとき、θｃ、θｄ、θｅ、θｆが、θｃ−θｄ＜θｅ―θｆのような関係にあるとき、第１の液体と第２の液体の電気力及び／又は磁気力による移動は、濡れ性の差によって増強される。
【００７９】
ここで、本発明に用いることができる液体の少なくとも１つに、界面張力及び濡れを調節するために、各種界面活性剤を配合することができる。このような界面活性剤としては、アニオン界面活性剤として、石ケン、ラウリル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸、Ｎ−アシルアミノ酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、メチルタウリン酸塩等が挙げられ、両性界面活性剤としては、塩酸アルキルジアミノエチルグリシン、２−アルキル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルベタイン、脂肪酸アルキルベタイン、スルホベタイン、アミオキサイド等が挙げられ、非イオン（ノニオン）型界面活性剤としては、ポリエチレングリコールのアルキルエステル型化合物、トリエチレングリコールモノブチルエーテルなどのアルキルエーテル型化合物、ポリオキシソルビタンエステルなどのエステル型化合物、アルキルフェノール型化合物、フッ素型化合物、シリコーン型化合物等が挙げられる。これらの化合物は、１種類、または２種類以上を適宜組み合わせて使用することができる。
【００８０】
＜流動性のある物質について＞
電場及び／又は磁場を用いたパターン形成で用いる流動性のある物質として、電場及び／又は磁場応答で所望の形状に流動性のある物質を動かした後、固化できる物質であればあらゆるものを用いることができる。
【００８１】
特に、流動性のある物質が液体である場合が好ましく、液体の粘度が低いほど電場及び／又は磁場による移動をスムーズに行えるため、更に好ましい。これ以外にも、流動性がある粉体や、気体に対しても適応可能であり、物質の形態にはとらわれない。
【００８２】
この流動性のある物質として、硬化性の有機成分及び無機成分を適宜用いることができる。これらのうち、有機成分としては、各種エポキシ化合物、シロキサン化合物等のほか、硬化性のモノマーやオリゴマーなどのプレポリマーを使用することができ、これらをポリマーの状態で融解させたり、溶媒に溶解させて使用したり、流動性のある微粉末を使用したりすることもできる。これらのうち、熱可塑性樹脂としては、酢酸ビニル、ビニルアルコール、ビニルブチラール、塩化ビニル、メタクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、スチレン、エチレン、アミド、セルロース、イソブチレン、ビニルエーテル等からなるプレポリマーやポリマーを挙げることができる。また、熱硬化性樹脂としては、尿素、メラミン、フェノール、レゾルシノール、エポキシ、エピスルフィド、イソシアネート、イミド等からなるプレポリマーやポリマーを挙げることができる。これらの化合物は、１種類、または２種類以上を適宜組み合わせて使用することができる。
【００８３】
このような硬化性のプレポリマーを流動性のある物質に配合する際には、プレポリマーを硬化させるための硬化剤、重合開始剤を必要に応じて配合することもできる。これらの硬化剤、重合開始剤の種類は、配合するプレポリマーの種類に応じて適宜選択することができる。このような硬化剤、重合開始剤としてエネルギー線により反応を開始する化合物を好ましく用いることができる。例えば、アクリルモノマー・オリゴマーの光ラジカル重合型樹脂、ポリエン-チオール硬化系の光マイケル付加型樹脂、エポキシ、及びオキセタン及びビニルエーテルモノマー・オリゴマーの光カチオン重合型樹脂が例示できる。また、これら配合には各種公知の光反応増感剤を使用することもできる。
【００８４】
活性エネルギー線としては、紫外線、電子線などが挙げられるが、特にこれらに制限されるものではない。また、活性エネルギー線を照射する際、その雰囲気に限定されるものではなく、大気、窒素やアルゴンなどの不活性ガス、真空中など様々な雰囲気下、温度環境下で照射することができる。
【００８５】
また、パターン形成するために使用できる無機成分としては、各種金属アルコキシド、各種金属塩化物、水ガラス、コロイダルシリカ、各種ケイ素酸化物、ケイ素窒化物、ケイ素フッ化物、金属酸化物、金属窒化物、金属ケイ化物、金属ホスフェートの溶液を使用したり、流動性のある微粉末を使用したりすることができる。
【００８６】
このような無機成分を含む流動性のある物質は、ゾルゲル反応や高温焼付けなどを用いることで無機のパターンにすることができるが、この場合は、ゾルゲル反応の触媒も流動性のある物質に配合することができる。
【００８７】
上記ゾルゲル反応の触媒としては、無機成分を加水分解し重縮合させる、塩酸のような酸；水酸化ナトリウムのようなアルカリ、アミン、あるいはジブチルスズジアセテ−ト、ジブチルスズジオクテ−ト、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジマレート、ジオクチルスズジラウレート、ジオクチルスズジマレート、オクチル酸スズなどの有機スズ化合物；イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、テトラアルキルチタネートなどの有機チタネート化合物；テトラブチルジルコネート、テトラキス（アセチルアセトナート）ジルコニウム、テトライソブチルジルコネート、ブトキシトリス（アセチルアセトナート）ジルコニウム、ナフテン酸ジルコニウムなどの有機ジルコニウム化合物；トリス（エチルアセトアセテート）アルミニウム、トリス（アセチルアセトナート）アルミニウムなどの有機アルミニウム化合物；ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸コバルトなどの有機金属触媒等を挙げることができる。これらの中でも、市販品としてジブチルスズ化合物（三共有機化学（株）製ＳＣＡＴ−２４）を具体的に挙げることができる。これらの化合物は、１種類、または２種類以上を適宜組み合わせて使用することができる。これらの有機成分及び無機成分は、必要に応じて単体でも、有機・無機の組み合わせでも適宜組み合わせて使用することができる。
【００８８】
本発明で用いることができる流動性のある物質には、更に必要に応じて、溶媒を配合成分に応じて適宜選択することができる。このような溶媒としては、具体的には炭化水素（プロパン、ｎ−ブタン、ｎ−ペンタン、イソヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−オクタン、イソオクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、アミルベンゼン、テレビン油、ピネンなど）、ハロゲン系炭化水素（塩化メチル、クロロホルム、四塩化炭素、塩化エチレン、臭化メチル、臭化エチル、クロロベンゼン、クロロブロモメタン、ブロモベンゼン、フルオロジクロロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ジフルオロクロロエタンなど）、アルコール（メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−アミルアルコール、イソアミルアルコール、ｎ−ヘキサノール、ｎ−ヘプタノール、２−オクタノール、ｎ−ドデカノール、ノナノール、シクロヘキサノール、グリシドールなど）、エーテル、アセタール（エチルエーテル、ジクロロエチルエーテル、イソプロピルエーテル、ｎ−ブチルエーテル、ジイソアミルエーテル、メチルフェニルエーテル、エチルベンジルエーテル、フラン、フルフラール、２−メチルフラン、シネオール、メチラール）、ケトン（アセトン、メチルエチルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、メチル−ｎ−アミルケトン、ジイソブチルケトン、ホロン、イソホロン、シクロヘキサノン、アセトフェノンなど）、エステル（ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸−ｎ−アミル、酢酸メチルシクロヘキシル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、ステアリン酸ブチルなど）、多価アルコールとその誘導体（エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメトキシエタノール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノエチルエーテルなど）、脂肪酸及びフェノール（ギ酸、酢酸、無水酢酸、プロピオン酸、無水プロピオン酸、酪酸、イソ吉草酸、フェノール、クレゾール、ｏ−クレゾール、キシレノールなど）、窒素化合物（ニトロメタン、ニトロエタン、１−ニトロプロパン、ニトロベンゼン、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジアミルアミン、アニリン、モノメチルアニリン、ｏ−トルイジン、ｏ−クロロアニリン、ジクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、モノエタノールアミン、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、アセトニトリル、ピリジン、α−ピコリン、２，４−ルチジン、キノリン、モルホリンなど）、硫黄、リン、その他化合物（二硫化炭素、ジメチルスルホキシド、４，４−ジエチル−１，２−ジチオラン、ジメチルスルフィド、ジメチルジスルフィド、メタンチオール、プロパンスルトン、リン酸トリエチル、リン酸トフェニル、炭酸ジエチル、炭酸エチレン、ホウ酸アミル等）、無機溶剤（液体アンモニア、シリコーンオイルなど）、水等を挙げることができる。
【００８９】
本発明に用いる液体には、更に必要に応じて、安定剤、カップリング剤などを適宜選択して配合することができる。このような安定剤としては、具体的には２，６−ジ−tert−ブチル−フェノール、２，４−ジ−tert−ブチル−フェノール、２，６−ジ−tert−ブチル−４−エチル−フェノール、２，４−ビス−（ｎ−オクチルチオ）−６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−tert−ブチル−アニリノ）−１，３，５−トリアジンなどによって例示されるフェノール系酸化防止剤、アルキルジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、６−エトキシ−２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン、Ｎ−フェニル−Ｎ′−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミンなどによって例示される芳香族アミン系酸化防止剤、ジラウリル−３，３′−チオジプロピオネート、ジトリデシル−３，３′−チオジプロピオネート、ビス［２−メチル−４−｛３−ｎ−アルキルチオプロピオニルオキシ｝−５−tert−ブチル−フェニル］スルフィド、２−メルカプト−５−メチル−ベンゾイミダゾールなどによって例示されるサルファイド系ヒドロペルオキシド分解剤、トリス（イソデシル）ホスファイト、フェニルジイソオクチルホスファイト、ジフェニルイソオクチルホスファイト、ジ（ノニルフェニル）ペンタエリトリトールジホスファイト、３，５−ジ−tert−ブチル−４−ヒドロキシ−ベンジルホスファートジエチルエステル、ナトリウムビス（４−tert−ブチルフェニル）ホスファートなどによって例示されるリン系ヒドロペルオキシド分解剤、フェニルサリチラート、４−tert−オクチルフェニルサリチラートなどによって例示されるサリチレート系光安定剤、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン−５−スルホン酸などによって例示されるベンゾフェノン系光安定剤、２−（２′−ヒドロキシ−５′−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２，２′−メチレンビス［４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）−６−（２Ｎ−ベンゾトリアゾール−２−イル）フェノール］などによって例示されるベンゾトリアゾール系光安定剤、フェニル−４−ピペリジニルカルボナート、セバシン酸ビス−［２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニル］などによって例示されるヒンダードアミン系光安定剤、［２，２′−チオ−ビス（４−ｔ−オクチルフェノラート）］−２−エチルヘキシルアミン−ニッケル−（II）によって例示されるＮｉ系光安定剤、シアノアクリレート系光安定剤、シュウ酸アニリド系光安定剤などを挙げることができる。またこのようなカップリング剤としては、具体的にはフッ素系のシランカップリング剤として、（（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリエトキシシラン、エポキシ変性シランカップリング剤として（信越化学工業株式会社製 ＫＢＭ−４０３）、オキセタン変性シランカップリング剤として（東亞合成株式会社製 ＴＥＳＯＸ）、あるいは、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤や、トリエタノールアミンチタネート、チタニウムアセチルアセトネート、チタニウムエチルアセトアセテート、チタニウムラクテート、チタニウムラクテートアンモニウム塩、テトラステアリルチタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチル）チタネート、ジクミルフェニルオキシアセテートチタネート、イソプロピルトリオクタイノルチタネート、イソプロピルジメタクリイソステアロイルチタネート、チタニウムラクテートエチルエステル、オクチレングリコールチタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、トリイソステアリルイソプロピルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、テトラ（２−エチルヘキシル）チタネート、ブチルチタネートダイマー、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジ−トリデシル）ホスファイトチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、テトラ−ｉ−プロピルチタネート、テトラ−ｎ−ブチルチタネート、ジイソステアロイルエチレンチタネート等のチタン系カップリング剤を挙げることができる。これらの化合物は、１種類、または２種類以上を適宜組み合わせて使用することができる。
【００９０】
また、必要に応じて、流動性のある物質のパターン形成の状況を容易に確認するため、またはパターンに光学的な機能を付加するために、各種色素や顔料を流動性のある物質に配合することもできる。このような色素としては、アントラキノン系色素、アミニウム系色素、ポリメチン系色素、ジイモニウム系色素、シアニン系色素、フタロシアニン染料、ピラゾロン染料、ニグロシン染料、アントラキノン染料、アゾ染料、クロム錯塩染料等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、このような顔料としては、無色または有色の顔料が例示でき、具体的には、二酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、磁性酸化鉄、ウルトラマリン、群青、紺青、亜鉛黄、ベンガラ、黄鉛、鉛白、チタン白、カーボンブラック、透明酸化鉄、アルミ粉等の無機顔料や、アゾ系、トリフェニルメタン系、キノリン系、アントラキノン系、フタロシアニン系、レーキ顔料、イソインドリン顔料、キナクリドン顔料等の有機顔料や、カーボンブラック、金属コロイド等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの色素や顔料は、１種類、または２種類以上を適宜組み合わせて使用することができる。
【００９１】
本発明に用いる流動性のある物質には、形成されるパターンの機械的強度や熱的特性、電気的特性を向上させるために、必要に応じて各種のフィラーを配合することができる。絶縁性フィラーとしてはアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニアなどの金属酸化物の粉末や、コロイダルシリカやチタニアゾル、アルミナゾルなどのゾル、タルク、カオリナイト、スメクタイト等の粘土鉱物、炭化ケイ素、炭化チタンなどの炭化物、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタンなどの窒化物、窒化ホウ素、ホウ化チタン、酸化ホウ素などのホウ化物、ムライト等の複合酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水酸化物などが挙げられる。導電性フィラーとしては、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｐｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｆｅ、Ｚｎ等の金属粉末やフレーク、あるいはコロイドを用いることができ、Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｚｎ系の合金粉末やフレーク、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラックやグラファイト、グラファイト繊維、グラファイトフィブリル、カーボンファイバー、活性炭、木炭、カーボンナノチューブ、フラーレン等の導電性炭素系材料、金属酸化物系導電性フィラーとしては、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン（二酸化チタン、一酸化チタンなど）等のうち格子欠陥の存在により余剰電子が生成し導電性を示すフィラーが挙げられる。このようなフィラーは、１種類、または２種類以上を適宜組み合わせて使用することができ、更に表面をカップリング剤等で処理したフィラーを利用することも好ましい。
【００９２】
上記の添加剤に磁気異方性があるものを用いることで、添加剤の磁場配向とパターニングを同時に行うこともできる。
【００９３】
また、本発明に用いる流動性のある物質には、誘電率及び／又は磁化率を調整するために（以上例示した物質以外にも）各種物質を配合することができる。このような物質は、流動性のある物質が液体である場合、液体に溶けていても良いし、溶けずに分散していても良い。あるいは、任意の溶媒に溶かしておき、この液体に乳化させて使用しても良い。このような磁化率を調整するための物質の内、磁化率を大きくする物質として、常磁性遷移元素化合物のほかに、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等の強磁性体を液体に添加することができる。また、誘電率を大きくする材料として、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛を例示することができる。この際、誘電率及び／又は磁化率を調整する添加剤のみが、電場及び／又は磁場と相互作用を起こし流動性のある物質と分離しないように、溶解して加えたり、１００nm以下の微粒子で加えたりすることが好ましく、後者の場合には、その粒子径は２０〜１０nmの範囲が更に好ましい。
【００９４】
また、磁化率を小さくする物質としては、超伝導体、ビスマス等が挙げられる。誘電率を低くする物質としては、ジルコン酸鉛、リン酸一アンモニウム等が挙げられる。また、これらの物質は、１種類、または２種類以上を適宜組み合わせて使用することができる。更に、流動性のある物質を構成する上記のような各種配合成分の配合割合は、配合成分に応じて適宜決定することができる。
【００９５】
＜電気力線及び／又は磁力線を集中させるための物質の構成＞
電気力線及び／又は磁力線を集中させるためには、パターン形成したい形の電極及び／又は磁石を利用したり、相対的に誘電率及び／又は磁化率の大きい物質に、電気力線及び／又は磁力線が集中する原理を利用したりすることができる。後者の場合には、誘電率及び／又は磁化率の差が大きい物質を組み合わせて適宜選択することによって、選択した相対的に誘電率及び／又は磁化率の大きい物質に電気力線及び／又は磁力線を集中させ、任意の電束密度及び／又は磁束密度分布を持つ電場及び／又は磁場を形成し、パターン形成に利用することができる。このような電気力線及び／又は磁力線は、誘電率及び／又は磁化率が相対的に大きいほうに集まるので、誘電率及び／又は磁化率の差がある物質全てに適応できるが、特に、誘電率及び／又は磁化率の差が大きい物質の組み合わせを用いることが好ましい。また、基板に誘電率及び／又は磁化率の異なる物質を印刷することにより、誘電率及び／又は磁化率の異なる２以上の物質を含む基板を得て、パターン形成を行うことも可能である。
【００９６】
＜電場及び／又は磁場応答を増強する流動性のある物質の組み合わせについて＞
本発明のパターン形成方法において、電場及び／又は磁場応答を増強させる第２の流動性のある物質については、上記のように、第１の流動性のある物質に対して完全に溶解せず、第１の流動性のある物質からなる層と、第２の流動性のある物質からなる層の２層が形成される任意の流動性のある物質を適宜選択することができる。また、電場及び／又は磁場応答を増強するために、これらの流動性のある物質は、誘電率及び／又は磁化率の差が大きいものが好ましく、具体的には、空気よりも誘電率及び／又は磁化率の差が大きくなる組み合わせが好ましい。
【００９７】
上記の電場及び／又は磁場応答による液体移動の増強のほかに、第２の流動性のある物質によって、第１の流動性のある物質に対して重力による押し付けを行なうことができる効果がある。第２の流動性のある物質の比重が空気よりも重いと効果があり、第２の流動性のある物質が、第１の流動性のある物質を押し付けることにより、流動性のある物質体の移動がアシストされる。好ましくは、第１の流動性のある物質の比重を超えない範囲で、第２の流動性のある物質の比重が大きい方が良い。
【００９８】
流動性のある物質が液体である場合において、第１の液体を基板に塗布した後に第２の液体を塗布して、第１の液体による層が基板の表面と接して界面張力により束縛されているときには、第１の液体による層と第２の液体による層が、基板面に対して反転しない範囲内において、第２の液体の比重は大きいほど好ましい。
【００９９】
このような誘電率及び／又は磁化率χと比重ρとの関係における液体移動の増強効果は、第１の流動性のある物質の磁化率の差Δχ、第２の流動性のある物質の比重の差Δρとの関係式Δχ／Δρが大きいほど有利になる。
【０１００】
上記の成分を溶媒と合わせて、撹拌することによって溶液または懸濁液とすることができる。撹拌は、プロペラ式ミキサー、プラネタリーミキサー、ハイブリッドミキサー、ニーダー、乳化用ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー等の各種撹拌装置を適宜選択して行うことができる。また、必要に応じて、加熱、または冷却しながら撹拌することもできる。
【０１０１】
以上のように、誘電率、磁化率、比重の異なる２以上の流動性のある物質を用いれば、引力と斥力の相互作用や重力によって流動性のある物質の移動力を高め、また、流動性のある物質が液体である場合には、界面自由エネルギーによって、更に磁場応答による物質移動を有利に進めることができる。このような磁場応答を増強させる手法を用いることによって、高価な強磁場発生装置を用いなくても、一般的な磁場発生装置を用いて弱磁性体を移動させることができる。そして、電場及び／又は磁場応答により得られた所望の形状の流動性のある物質を固化することによって、所望のパターンを得ることができる。以下に、本発明のパターン形成方法を用いた実施例を説明する。
【実施例１】
【０１０２】
実施例１では、本発明のパターン形成方法を用いて、電化結合素子イメージセンサー（ＣＣＤイメージセンサー）の画素上に連続したレンズ形状を製造した。その製造方法の例を、ＣＣＤイメージセンサーの側面断面図である図１４ａ〜図１４ｅに示す。
【０１０３】
ここで、図１４ａに模式的に示す装置は、光学装置の一種のＣＣＤイメージセンサーであり、本発明の説明に直接関係していない部品は省略して示している。参照番号１４で示す部材はフォトディテクターであり、この部分に光を集光することにより、ＣＣＤイメージセンサーの光感度を向上させることができる。図１４ｂは、高屈折率透明液状のＵＶ硬化性樹脂（反磁性）１５がＣＣＤイメージセンサー表面に塗布された状態を示しており、更に強磁性体からなるネガパターン１６を、ＣＣＤイメージセンサーの直上に位置するように配置する。この場合、空孔１１がフォトディテクター１４の上部に位置するように配置する。図１４ｃは、更に常磁性を示す液体である塩化マンガン水溶液（２ ｍｏｌ／ｌ）の層１７を塗膜１５上に形成した様子を示している。図１４ｄは、磁場３をネガパターン１５の法線方向から印加することにより(矢印参照)、ポジパターン１８を形成した様子を示している。このようにして形成したポジパターン１８にＵＶを照射して、ポジパターン１８を固化した後、塩化マンガン水溶液層１５を取り除くことにより、図１４ｅに示すように、レンズ形状が表面に形成されたＣＣＤイメージセンサーを製造することができる。Ｆ
【０１０４】
なお、例えば、下記に示すような製造装置またはシステムを用いることにより、図１４ｅに示すようなレンズ形状が表面に形成されたＣＣＤイメージセンサー（光学装置）を、短時間に、低い製造コストで、安全に安定して製造することができる。
このＣＣＤイメージセンサー（光学装置）の製造装置としては、図１４ａ、１４ｂに示すように、フォトディテクター１４が装着された基板を設置し、その上部にネガパターン１６を配置するネガパターン配置部と、図１４ｂ、１４ｃに示すように、流動性ある物質（ＵＶ硬化性樹脂１５、塩化マンガン水溶液１７）を基板やネガパターン１６に供給する流動性物質供給手段と、図１４ｄに示すように、基板に所定の磁場３を印加する磁場印加手段と、形成されたパターン１８にＵＶを照射して固化させ、図１４ｅに示すような製品を得るパターン固化手段とを備えることが考えられる。
【０１０５】
（図１５に示す光学装置の製造方法）
図１５に示す光学装置は、下記のような方法で製造した。まず、反磁性を示すＵＶ硬化性の高透明高屈折率の塗布液をＣＣＤイメージセンサー表面に塗布し、次いで、ＣＣＤイメージセンサーに形成されたフォトディテクターの配置に沿って、空孔が形成された強磁性体からなるネガパターンを、この空孔が各フォトディテクター上に位置するように配置し、ネガパターンの法線方向から磁場を印加することによって、磁力線をネガパターンの強磁性体部分に集中させ、磁場応答により反磁性を持つ塗布液を空孔方向にはじいた。次に、塗布液を硬化させることによって、フォトディテクター上にレンズ構造を有するパターン１８を作製した。以下に、更に詳細に説明する。
【０１０６】
（ＵＶ硬化性の高透明高屈折率液状樹脂組成物）
ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製 EPICLON 850S）１００部、エポキシ変性シランカップリング剤（信越化学工業株式会社製 ＫＢＭ−４０３）２部、光カチオン開始剤（旭電化工業株式会社製 アデカオプトマーＳＰ−１７０）４部、オキセタン樹脂（東亞合成株式会社製ＯＸＴ−２１１）３０部を冷却ジャケット付きプラネタリーミキサーに投入し、均一な溶液体になるまで撹拌して、光硬化性樹脂組成物を得た。この際、撹拌時に発生する熱で塗布液が反応を起こさないように、液温が２５℃を超えない範囲で冷却しながら撹拌した。
【０１０７】
（塗布）
上記で作製した塗布液を、図１４ａに示される電子装置上に１０μmの液厚になるように塗布した。
【０１０８】
（ネガパターンの作製）
２５×２５×０．０５ｍｍの純度９９．９９８％の鉄箔にフェムト秒レーザーを用いて、φ０．０２ｍｍの貫通孔を１００×１００個空けて、ネガパターンを作製した。
【０１０９】
（ネガパターンの位置決め）
上記で作製したネガパターンの貫通孔がＣＣＤイメージセンサーの各フォトディテクターの直上に位置するように調整をし、更に塗布液表面から５μｍの距離に位置するように近接させた。
【０１１０】
（磁化率の差を大きくする液の注入）
このネガパターンの貫通孔から塩化マンガン水溶液（２ ｍｏｌ／ｌ）を注入し、貫通孔内が塩化マンガン水溶液で満たされるようにした。
【０１１１】
（磁場の印加）
ネガパターンに対して垂直に０．５Ｔ（テスラ）の縦磁場を３０秒印加して、ＵＶ硬化性樹脂を、ネガパターンの貫通孔の直下にレンズ形状を形成するようにパターニングした。
【０１１２】
（塗布液体の硬化）
次に、上記の磁場を印加しながら、浜松ホトニクス社製メタルハライドランプ（ＬＩＧＨＴＮＩＮＧＣＵＲＥ ＬＣ５）を用いて、波長３６５nmのＵＶを６０００mJ/cm2照射し、塗膜を硬化させた後、磁場の印加を停止して、フォトディテクター上にレンズが形成されたＣＣＤイメージセンサーを製造した。
【０１１３】
（レンズ形成状態の確認）
図１５に示すように、ＵＶ硬化性樹脂の表面がうねりレンズ形状になっていることを確認した。
【実施例２】
【０１１４】
実施例２では、本発明のパターン形成方法により、基板上にアスペクト比の高い突起パターンを形成した。その製造方法の実施例を、側面断面図である図１６ａ〜図１６ｅに示す。
ここで、図１６ａは、反磁性のＵＶ硬化性樹脂塗膜１５を形成したガラス基板１９を示している。図１６ｂは、強磁性体で作製したネガパターン１６を、塗膜１５に接近させた状態で固定した様子を示している。図１６ｃは、常磁性かつ塗膜１５に概略不溶の液体からなる層１７を形成した様子を示している。図１６ｄは、磁場をネガパターンの法線方向から印加し、塗膜の液面をうねらせてパターン１２を形成した様子を示している。図１６ｅは、パターン１２をＵＶ硬化した後、ネガパターンと常磁性体の層を取り除いて突起パターンを形成した様子を示している。
【０１１５】
（塗布液体の作製）
オキセタン変性シルセスキオキサン（東亞合成（株）製 ＯＸ−ＳＱＨ）５０部、脂環型エポキシ樹脂（ダイセル化学工業（株）製 セロキサイド２０２１Ｐ）１０部、光熱カチオン開始剤（ＳＩ-１００）５部を冷却ジャケットつきプラネタリーミキサーに入れ、均一な溶液体になるまで攪拌し液体を得た。この際、攪拌時に発生する熱で塗布液が反応を起こさないように、液温が２５℃を超えない範囲で冷却しながら攪拌し、塗布液を得た。この塗布液体の、概略の磁化率は−０．６（10-6cm3g-1）である。
【０１１６】
（塗布）
上記で作製した塗布液を、図１６ａに示されるガラス基板上に、５０μmの液厚になるように塗布した。
【０１１７】
（ネガパターンの作製）
５０×５０×０．３ｍｍの純度９９．９９８％の鉄箔に、ドリルを用いて、φ０．１ｍｍの貫通孔を１０×１０空けて、ネガパターンを作製した。
【０１１８】
（ネガパターンの設置）
上記で作製したネガパターンを、図１６ｂに示すように、塗膜を形成した基板上に設置し、更に塗布液表面から１０μｍの距離に位置するように近接させた。
【０１１９】
（磁化率の差を大きくする液の注入）
図１６ｃに示すように、ネガパターンの貫通孔から塩化マンガン水溶液（２ ｍｏｌ／ｌ）を注入し、貫通孔内が塩化マンガン水溶液で満たされるようにした。
【０１２０】
（磁場の印加）
図１６ｄに示すように、ネガパターンに対して垂直に０．５Ｔ（テスラ）の縦磁場を３０秒印加して、ＵＶ硬化性樹脂をパターニングした。
【０１２１】
（塗布液体の硬化）
次に、上記の磁場を印加しながら、浜松ホトニクス社製メタルハライドランプ（ＬＩＧＨＴＮＩＮＧＣＵＲＥ ＬＣ５）を用いて、波長３６５nmのＵＶを６０００mJ/cm2照射し、塗膜を硬化させた後磁場の印加を停止し、図１６ｅに示すように、アスペクト比の高いポジパターンを形成した。
【０１２２】
（パターン形成状態の確認）
以上の結果、図１７に示すように、アスペクト比の高いパターンが形成されていることが確認できた。
【実施例３】
【０１２３】
実施例３では、本発明のパターン形成方法により、基板上に型抜きできないパターンを形成した。その製造方法の例を、側面断面図である図１８ａ〜図１８ｅに示す。
ここで、図１８ａは、反磁性のＵＶ硬化性樹脂塗膜１５を形成したガラス基板１９を示している。図１８ｂは、強磁性体で作製したネガパターン２０を塗膜１５に接近させた状態で固定した様子を示している。図１８ｃは、常磁性かつ塗膜１５に概略不溶の液体からなる層１７を形成した様子を示している。図１８ｄは、磁場をネガパターンの法線方向から印加し、塗膜の液面をうねらせパターン２１を形成した様子を示している。図１８ｅは、パターン２１をＵＶ硬化した後、ネガパターンと常磁性体の層を取り除き突起パターンを形成した様子を示している。
【０１２４】
（塗布液体の作製）
実施例１と同じ塗布液を作製した。
【０１２５】
（塗布）
上記で作製した塗布液を、図１８ａに示されるガラス基板上に５０μmの液厚になるように塗布した。
【０１２６】
（ネガパターンの作製）
５０×５０×０．３ｍｍの純度９９．９９８％の鉄箔に、ドリルを用いて、φ０．１ｍｍの貫通孔を１０×１０空けた後、φ０．１５ｍｍのドリルを用いて、この貫通孔を中心に一回り大きい孔を貫通しないように空けることにより、内部にテーパー形状を有するネガパターン２０を作製した。
【０１２７】
（ネガパターンの設置）
図１８ｂに示すように、上記で作製したネガパターンを前記塗膜を形成した基板上に設置し、更に塗布液表面から１０μｍの距離に位置するように近接させた。
【０１２８】
（磁化率の差を大きくする液の注入）
図１８ｃに示すように、ネガパターンの貫通孔から塩化マンガン水溶液（２ ｍｏｌ／ｌ）を注入し、貫通孔内が塩化マンガン水溶液で満たされるようにした。
【０１２９】
（磁場の印加）
図１８ｄに示すように、ネガパターンに対して垂直に０．５Ｔ（テスラ）の縦磁場を３０秒印加して、ＵＶ硬化性樹脂をパターニングした。
【０１３０】
（塗布液体の硬化）
次に、上記の磁場を印加しながら、浜松ホトニクス社製メタルハライドランプ（ＬＩＧＨＴＮＩＮＧＣＵＲＥ ＬＣ５）を用いて、波長３６５nmのＵＶを６０００mJ/cm2照射し、塗膜を硬化させた後磁場の印加を停止し、図１８ｅに示すように、マッシュルーム形状のパターンを形成した。
【０１３１】
（パターン形成状態の確認）
以上の結果、図１９に示すように、従来法では型抜きできないマッシュルーム形状を形成することができた。
【実施例４】
【０１３２】
実施例４では、本発明のパターン形成方法により、基板上に、無電解めっき用の触媒核と絶縁膜とを一括形成した。その製造方法の例を、側面断面図である図２０ａ〜図２０eに示す。
ここで、図２０ａは、反磁性のホットメルト粒子２２と、触媒核及び強磁性体のナノ粒子を練り込んだホットメルト粒子２３とを溶媒２４に分散させて作製した分散液を、ガラス基板に塗布した様子を示している。図２０ｂは、強磁性体で作製したネガパターン２０を、粒子２２及び２３に接近させた状態で固定した様子を示している。図２０ｃは、磁場をネガパターンの法線方向から印加し、粒子２２をネガパターンの孔の中に、粒子２３をネガパターンを形成する強磁性体の下に集合させた様子を示している。図２０ｄは、磁場印加を停止した後、ネガパターンを取り外し、次いで溶媒を蒸散させ、更に、過熱することでホットメルトを融着させることにより、パターンを形成した様子を示している。図２０eは、無電解めっきを行うことにより、表面２６に無電解めっきパターン２７を形成した様子を示している。
【０１３３】
（分散液体の作製）
ポリビニルアルコール（株式会社クレハ製；PVA124）５部、酸化鉄ナノ粒子（シーアイ化成株式会社製；NanoTek Fe2O3） １部、水１００部を８０℃×１２時間超音波ホモジナイザー（株式会社エス・エム・テー製；UH-600S）を用いて分散させた後、室温まで冷却し、ピロメリト酸３部、六フッ化クロム０．２部、塩化パラジウム０．０８部を加え室温で１時間攪拌した。このとき、液温が上がらないように冷却しながら攪拌した。これをテフロンシートに薄く広げて、乾燥させてフィルムを得た後、細かく砕いて約１μｍの粉末２３を作製した。この粉末２３及びポリスチレン粒子２２（モリテックス株式会社製５０００シリーズ、粒子径１μm）を各１０部ずつをエタノール１００部に分散させ、分散液体を作製した。
【０１３４】
（塗布）
上記で作製した分散液体を、図２０ａに示されるガラス基板上に、２００μmの液厚になるように塗布し、各粒子が沈降するまで静置した。
【０１３５】
（ネガパターンの作製）
５０×５０×０．３ｍｍの純度９９．９９８％の鉄箔１０枚を、５０×２５×０．３ｍｍのPETフィルム９枚をギャップにして、２片を合わせて重ね合わせ、一辺にギャップ０．３ｍｍの空間を有する鉄箔の積層体を作製し、これをネガパターン２０とした。
【０１３６】
（ネガパターンの設置）
図２０ｂに示すように、上記で作製したネガパターンを、塗膜を形成した基板上に設置し、更に、沈降した粒子層から５μｍの距離に位置するように近接させた。
【０１３７】
（磁場の印加）
図２０ｃに示すように、ネガパターンに対して垂直に０．５Ｔ（テスラ）の縦磁場を３０秒印加して、粒子２２をネガパターンのギャップの下に、粒子２３を鉄箔の下に集合させた。
【０１３８】
（粒子パターンの乾燥、固化）
次に、図２０ｄに示すように、磁場の印加を停止した後、ネガパターン２０をゆっくりと引き抜いた後、室温で２４時間かけて粒子のパターンを乾燥させた。次いで、粒子からなるパターンを200℃で６０分間加熱することにより、粒子同士を融着し、更に冷却することで固化した。
【０１３９】
（無電解めっき）
水５０部に硝酸銀３．７部を溶かした後、アンモニア水溶液（２８％）をｐＨが９．５になるまで加えた溶液に、ブドウ糖水溶液（５％）を５０部加えたものを作製した。そこに、希塩酸（０．５N）で３０分間洗浄した後、純水で３０分間洗浄したパターンを１時間浸漬し、図２０ｅに示すように、パターン２６表面に銀メッキ２７を析出させた。
【０１４０】
（パターン形成状態の確認）
作製したパターンを光学顕微鏡で観察した結果、図２１に示すように、基板表面に銀メッキのライン２８が形成されていることが確認できた。
【０１４１】
なお、例えば、下記に示すような製造装置またはシステムを用いることにより、図２１に示すような電子部材（装置）を、短時間に、低い製造コストで、安全に安定して製造することができる。
電子部材（装置）の製造装置としては、図２０ａ、２０ｂに示すように、ガラス基板を設置し、その上部にネガパターン２０を配置するネガパターン配置部と、図２０ａに示すように、分散液体２２、２３、２４をガラス基板に供給する流動性物質供給手段と、図２０ｃに示すように、ガラス基板に所定の磁場３を印加する磁場印加手段と、形成されたパターンを乾燥、融着させて固化させるパターン固化手段とを備えることが考えられる。
【０１４２】
以上のように、本発明のパターン形成方法を用いることにより、ネガパターンとポジパターンを非接触で作製することが可能であり、離型の問題や型の磨耗に伴う寿命の問題を解決することができる。また、電場及び／又は磁場を用いたパターン形成法は、ネガパターンの極細かい傷を、電気力線及び／又は磁力線同士の反発に伴う緩和によって無効化させることができるので、比較的荒いパターンでも鏡面パターニングを行うことができる。また、電場及び／又は磁場を用いたパターン形成法は、電場及び／又は磁場の印加方向を変えることにより、ネガパターンよりも一回り小さいポジパターンを形成できるため、型抜き困難なアスペクト比の高いパターンや首周りが小さいマッシュルーム形状もパターニングすることができる。
また、ネガパターンの内部に電気力及び／又は磁気力で流動性を有する物質が押し込まれるため、細長いパターンでも液の入り込みが良く、パターンの転写性度を上げることができる。また、誘電率及び／又は磁化率の異なる物質を一括でパターニングすることも可能である。このような特性を利用することにより、マイクロレンズ形状や、ＬＥＤの透明封止剤の成型、マイクロサイズのマジックテープ（登録商標）、めっきパターンと絶縁膜との一括形成に好ましく応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】相対的に誘電率及び／又は磁化率が大きい物質１と相対的に誘電率及び／又は磁化率が小さい物質２とからなる概略板状のネガパターンに、法線方向から電場及び／又は磁場３を印加することで電気力線及び／又は磁力線４を１に吸い込ませ、電束及び／又は磁束密度の高い領域５をネガパターンに沿って発生させた様子を表す図である。
【図２】（ａ）は、空気よりも相対的に誘電率及び／又は磁化率が大きい流動性を有する物質に、電場及び／又は磁場を印加したときの表面のうねりの形状を示す図であり、（ｂ）は、空気よりも相対的に誘電率及び／又は磁化率が小さい流動性を有する物質に、電場及び／又は磁場を印加したときの表面のうねりの形状を示す図である。
【図３】誘電率及び／又は磁化率が異なる物質で作製したネガパターンに、電場及び／又は磁場を印加したときに発生する電束及び／又は磁束密度の粗密差からなるパターンの有効距離を示す模式図である。
【図４】（a）は、電場及び／又は磁場を印加する前の流動性を有する物質の表面と、ネガパターンの位置関係を示す図であり、（ｂ）は、電場及び／又は磁場を印加した後の流動性を有する物質の表面形状の変化を示す図である。
【図５】（ａ）は、逆テーパーを有するネガパターンに沿って転写された空気よりも相対的に誘電率及び／又は磁化率が小さい流動性を有する物質の表面形状を示す図であり、（ｂ）は、開口部が空孔よりも小さいネガパターンに沿って転写された空気よりも相対的に誘電率及び／又は磁化率が小さい流動性を有する物質の表面形状を示す図である。
【図６】（ａ）は、ネガパターン面に概略平行に電場及び／又は磁場を印加したときの電束及び／又は磁束密度分布と、空気よりも相対的に誘電率及び／又は磁化率が小さい流動性を有する物質の表面形状を示す図であり、（ｂ）は、ネガパターン面に概略平行に電場及び／又は磁場を印加したときの電束及び／又は磁束密度分布と、空気よりも相対的に誘電率及び／又は磁化率が大きい流動性を有する物質の表面形状を示す図である。
【図７】固化形成することでポジパターンを形成する流動性を有する物質と、誘電率及び／又は磁化率の異なる第二の流動性のある物質で二層構造を形成し、電気力及び／又は磁気力による流動性を有する物質の移動を増強する方法を示す図である。
【図８】流動性を有する物質が液体である場合、電気力及び／又は磁気力によるパターニンングを、基板表面との濡れ性の差によってアシストする方法を示す図である。
【図９】代表的な磁場の発生源と、その磁束密度を表す表である。
【図１０】単体のグラム磁化率を示す表である。
【図１１】有機化合物のグラム磁化率を示す表である。
【図１２】常磁性遷移元素のモル磁化率を示す表である。
【図１３】強磁性体のモル磁化率を示す表である。
【図１４ａ】ＣＣＤイメージセンサーの模式図である。
【図１４ｂ】ネガパターンの開口部がＣＣＤイメージセンサーのフォトディテクター部の直上に位置するように配した模式図である。
【図１４ｃ】磁気力によるパターニングをアシストする第二の液体の層を形成した様子を示す図である。
【図１４ｄ】磁気力で流動性を有する物質と第二の液体の界面をレンズ形状にうねらせた様子を示す図である。
【図１４ｅ】作製したレンズ形状を模式的に示した図である。
【図１５】ＣＣＤイメージセンサー表面に形成したマイクロレンズの光学顕微鏡写真である。
【図１６ａ】ＵＶ硬化性の透明液状樹脂を塗布したガラス基板を示す図である。
【図１６ｂ】ネガパターンを塗膜に近接させた状態を示す図である。
【図１６ｃ】磁気力によるパターニングをアシストする第二の液体の層を形成した様子を示す図である。
【図１６ｄ】磁気力で流動性を有する物質と第二の液体の界面をうねらせ、ネガパターンの空孔内部まで侵入させた様子を示す図である。
【図１６ｅ】作製した高アスペクト比パターンを模式的に示した図である。
【図１７】高アスペクト比パターンの光学顕微鏡写真である。
【図１８ａ】反磁性のＵＶ硬化性樹脂塗膜を形成したガラス基板を示す図である。
【図１８ｂ】強磁性体で作製したネガパターンを塗膜１５に接近させた状態で固定した様子を示す図である。
【図１８ｃ】常磁性かつ塗膜に概略不溶の液体からなる層を形成した様子を示す図である。
【図１８ｄ】磁場をネガパターンの法線方向から印加し、塗膜の液面をうねらせパターンを形成した様子を示す図である。
【図１８ｅ】パターンをＵＶ硬化した後、ネガパターンと常磁性体の層を取り除き突起パターンを形成した様子を示す図である。
【図１９】マッシュルーム形状の突起パターンの光学顕微鏡写真である。
【図２０ａ】反磁性のホットメルト粒子と、触媒核と、強磁性体のナノ粒子を練り込んだホットメルト粒子とを溶媒に分散させて作製した分散液を、ガラス基板に塗布した様子を示す図である。
【図２０ｂ】強磁性体で作製したネガパターンを粒子に接近させた状態で固定した様子を示す図である。
【図２０ｃ】磁場をネガパターンの法線方向から印加し、反磁性を示す粒子をネガパターンの孔の中に、強磁性を示す粒子をネガパターンを形成する強磁性体の下に集合させた様子を示す図である。
【図２０ｄ】磁場印加を停止した後ネガパターンを取り外し、次いで溶媒を蒸散させ、更に加熱することでホットメルトを融着させることにより、パターンを形成した様子を示す図である。
【図２０ｅ】無電解めっきを行うことにより触媒核を練り込んだ樹脂の表面に無電解めっきパターンを形成した様子を示す図である。
【図２１】無電解めっきパターンの光学顕微鏡写真である。
【図２２】ネガパターンを傾けて用いることで、重力と誘電率及び／又は磁化率とが釣り合う位置に３以上の粒子をパターニングする場合を示す図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１  相対的に誘電率及び／又は磁化率が大きい物質
２  相対的に誘電率及び／又は磁化率が小さい物質
３  電場及び／又は磁場の印加方向
４  電気力線及び／又は磁力線
５  電束及び／又は磁束密度が相対的に高い領域
６  空気よりも相対的に誘電率及び／又は磁化率が大きい流動性を有する物質に電場及び／又は磁場を印加したときの表面のうねりの形状
７  空気よりも相対的に誘電率及び／又は磁化率が小さい流動性を有する物質に電場及び／又は磁場を印加したときの表面のうねりの形状
８  パターンの幅
９  電束及び／又は磁束密度の粗密差が緩和する距離
１０  ネガパターンに形成された空孔
１１  開口部
１２  ネガパターンに形成された空孔に電気力及び／又は磁気力によって吸い込まれた相対的に空気よりも誘電率及び／又は磁化率が小さい流動性を有する物質の表面
１３  ポジパターンを形成する流動性を有する物質と概略混ざらず、更に誘電率及び／又は磁化率が異なる流動性を有する物質
１２  流動性を有する物質と相対的に濡れ易い基板
１３  流動性を有する物質と相対的に濡れにくい基板
１４  フォトディテクター
１５  高屈折率で透明な液状のＵＶ硬化性樹脂
１６  強磁性体で形成したネガパターン
１７  塩化マンガン水溶液
１８  レンズ形状のポジパターン１９  ガラス基板
２０  開口部が狭くなった空孔を有する強磁性体で形成したネガパターン
２１  マッシュルーム形状の突起パターン
２２  ポリスチレン粒子（反磁性のホットメルト粒子）
２３  酸化鉄ナノ粒子、塩化パラジウム、六フッ化クロム、ピロメリト酸が複合されたポリビニルアルコールの粒子（ナノ粒子を練り込んだホットメルト粒子）
２４  エタノール（溶媒）
２５  融着したポリスチレン
２６  融着したポリビニルアルコール複合体
２７  銀メッキ層
２８  銀メッキ
【図４】
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【図５】
2010000419.tif 000004
【図７】
2010000419.tif 000005
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010000419.tif 000009
【図１２】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【図１４ｄ】
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【図１４ｅ】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１６ｃ】
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【図１６ｄ】
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【図１６ｅ】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１８ｃ】
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【図１８ｄ】
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【図１８ｅ】
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【図２０ａ】
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【図２０ｂ】
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【図２０ｃ】
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【図２０ｄ】
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【図２０ｅ】
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【図２２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年8月4日(2008.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010000419.tif 000041
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2010000419.tif 000042
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2010000419.tif 000043
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2010000419.tif 000044