(57)【要約】【課題】従来のパターン形成方法とは全く異なった理論に基づく新規な機構のパターン形成方法を提供する。【解決手段】疎水性ポリマー表面をマスクパターンで被覆し、水中において活性酸素種と接触させ、露出部分をエッチングするパターン形成方法である。この方法においては、疎水性ポリマーがポリスチレン、ポリエチレン又はポリカーボネート、活性酸素種がヒドロキシラジカル又はスーパーオキシド、ヒドロキシラジカルがオゾン、紫外線又は超音波によって発生させたものが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
疎水性ポリマー表面をマスクパターンで被覆し、水中において活性酸素種と接触させ、露出部分をエッチングすることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
疎水性ポリマーがポリスチレン、ポリエチレン又はポリカーボネートである請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項３】
活性酸素種がヒドロキシラジカル又はスーパーオキシドである請求項１又は２記載のパターン形成方法。
【請求項４】
ヒドロキシラジカルがオゾン及び紫外線によって発生させたものである請求項３記載の形成方法。
【請求項５】
ヒドロキシラジカルが超音波によって発生させたものである請求項３記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学薬品を使用することなく、簡単に行いうる新規なパターン形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パターンを形成する技術としては、古くから感放射線材料を用いてフィルムにプリントする種々の写真印刷技術が知られているほか（非特許文献１参照）、感光性樹脂表面にマスクパターンを通して露光させたのち、未露光部又は露光部を現像液で除去する方法（非特許文献２参照）、感光性樹脂で金属表面にマスクパターンを形成させたのち、化学的又は電気的にエッチングさせて画像を形成させる方法（非特許文献３参照）、イオンビーム又はレーザービームを固体表面に照射し、原画に沿ってエッチングする方法、アルミニウム系材料やケイ素系材料をハロゲンイオンでエッチングしてパターンを形成する方法（非特許文献４参照）、液晶を用いる方法（非特許文献５参照）などが知られている。
【０００３】
【非特許文献１】
菊地真一、井上英一著、「写真と印刷」、大日本図書株式会社、昭和５６年４月１日、ｐ１８−２２
【非特許文献２】
永松元太郎、乾英夫著、「機能性高分子シリーズ、感光性高分子」、株式会社講談社、１９８４年２月１０日、ｐ１８−２２
【非特許文献３】
古関敬三著、「フォトエッチング」、日刊工業新聞社、昭和４４年１１月３０日、ｐ１０９−１５１
【非特許文献４】
江刺正喜監修、「マイクロマシン」、株式会社産業技術サービスセンター、２００２年２月１８日、ｐ４２−５２
【非特許文献５】
中田一郎、堀文一著、「液晶の製法と応用」、株式会社幸書房、昭和５７年１０月１５日、ｐ１５４−１６３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記した従来のパターン形成方法とは全く異なった理論に基づく新規な機構のパターン形成方法を提供するためになされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリカーボネートのような疎水性ポリマーの表面を改質するために種々研究を重ねた結果、この疎水性ポリマーを水中において活性酸素種と接触させると、表面が親水性となり、部分的に分解すること、したがって、この表面をあらかじめマスクパターンで被覆しておけば、被覆されていない部分が選択的にエッチングされて、パターンを形成しうることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、疎水性ポリマー表面をマスクパターンで被覆し、水中において活性酸素種と接触させ、露出部分をエッチングすることを特徴とするパターン形成方法を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明方法で用いる疎水性ポリマーとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレートなどがある。
【０００８】
次に、本発明方法で用いる活性酸素種としては、スーパーオキシド、ヒドロキシラジカルがあるが、これらは例えばオゾンに接触させながら紫外線照射するか、あるいは超音波処理や電磁波処理することによって発生することができる。
【０００９】
この際のオゾンとしては、常法に従い、乾燥空気又は酸素中で無声放電するか又は１８５ｎｍの紫外線を照射するか、低温で希硫酸を電解するか、液体酸素を加熱することにより生成させることができる。このオゾン濃度としては、１００〜５００ｐｐｍの範囲が選ばれるが、濃度を高くするほどエッチング速度が大きくなる。
【００１０】
また、この際照射する紫外線の線源としては、通常紫外線の線源として常用されているものの中から任意に選ぶことができ、特に制限はない。このような線源としては、例えば低圧水銀灯、石英水銀灯、水素放電管、キセノン放電管、ライマン放電管などがある。
【００１１】
次に、ヒドロキシラジカルは、水中での超音波処理の際にも発生する。この場合の超音波は、例えば水晶振動子、チタン酸バリウム系セラミックス振動子、金属磁歪振動子、フェライト振動子などの振動子を用いて発振させることができる。
【００１２】
また、ヒドロキシラジカルは、水中でＸ線又はγ線のような電磁波を照射することによっても発生することができるが、これらは人体に悪影響を及ぼすので、あまり好ましくない。
【００１３】
本発明方法においては、疎水性ポリマーに対し、上記の活性酸素種を接触させることにより、その表面を親水性に改質することができる。これは、疎水性ポリマーの表面に、水酸基やカルボキシル基のような親水性基が生成することによる。これらの親水性基の生成は、ＡＴＲ−ＩＲスペクトルにおいて、カルボニル基由来の１７００ｃｍ−１付近の吸収ピーク及び水酸基由来の３２００〜３５００ｃｍ−１の吸収ピークの出現によって確認することができる。
【００１４】
また、アニオン性の官能基が付加した場合、ζ電位は減少するが、活性酸素種との接触により疎水性ポリマーの表面のζ電位は低下するので、これによっても親水性基の生成を確認することができる。
他方、疎水性ポリマーの表面が親水性に改質されたことは、その表面の水に対する接触角が小さくなることによって確かめられる。
【００１５】
本発明方法によりパターンを形成するには、疎水性ポリマーの表面を、耐酸化性材料からなるマスクパターンで覆い、これを水中に入れて活性酸素種と接触させる。この際の耐酸化性材料としては、ポリフッ化エチレンフィルムのような耐食性プラスチックフィルムや、金属、金属酸化物などを用いることができる。そして、耐食性プラスチックフィルムの場合は、これを所定の形状に裁断したものを疎水性ポリマー表面に貼付することにより、また金属や金属酸化物は、化学蒸着や物理蒸着によって所定の形状に付着させることにより、マスクパターンを設けることができる。
【００１６】
次いで、このようにマスクパターンを施した疎水性ポリマーを水中に浸漬し、活性酸素種と接触させ、疎水性ポリマーの露出表面が十分にエッチングされるまで維持する。
【００１７】
次に本発明方法の好適な実施態様を添付図面に従って説明する。
図１は、本発明方法を実施するための装置の１例を示す説明図であって、石英セル１の中に水２とマスクパターンで覆った疎水性ポリマーフィルム３とを収容し、オゾンを供給管４を通して送入しながら、石英セル１の両側に配置した２本の低圧水銀灯５，５´から紫外線を照射する。
【００１８】
このようにして、２０〜１６０分間で１０〜２０００ｎｍの深さのエッチングが行われる。十分にエッチングが行われたならば、疎水性ポリマーを水中より取り出し、水洗後、マスクパターンを剥離するか、あるいは酸処理又はアルカリ処理して除去すれば所望のパターンを得ることができる。
【００１９】
【実施例】
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
【００２０】
参考例
ポリスチレンビーズ（和光純薬工業社製）を１８０℃で加熱融解させ、２枚のガラス基板に挟み押圧することによりポリスチレンフィルムを作製した。
次にこのポリスチレンフィルムを図１に示す装置を用い、蒸留水に浸漬し、オゾンを流速１．０リットル／分で通じながら、６Ｗ低圧水銀灯（λ＝２５４ｎｍ）を用いて紫外線照射した。
このようにして、３０分間（ｂ）、６０分間（ｃ）、９０分間（ｄ）、１２０分間（ｅ）処理した後のポリスチレンフィルムの表面についてＡＴＲ−ＩＲスペクトルを測定し、その結果を図２に示す。なお、この図２には、比較のため未処理のポリスチレンフィルム（ａ）のＡＴＲ−ＩＲスペクトルも示した。
この図から分るように、処理時間の増加に伴い、３４００ｃｍ−１付近のＯＨ伸縮振動に基づく吸収ピークと、１７００ｃｍ−１付近のＣ＝Ｏ伸縮振動に基づく吸収ピークが増大している。
また、１２０分間処理したものについてのＡＦＭ像から、１２００ｎｍ以上の深さにエッチングがされていることが確認された。
【００２１】
実施例１
ポリエチレン（ＰＥ）のフィルム（４０×２０ｍｍ）に半面だけポリフッ化エチレンでマスキングを施し、石英製試験管（内径２０ｍｍ、長さ３００ｍｍ）に収容し、蒸留水２０ｍｌを加え、図１に示す装置によりオゾン曝気中、両側の低圧水銀灯から波長２５４ｎｍの紫外線を照射した。この際の石英製試験管と低圧水銀灯との距離は３ｍｍであった。
このようにして１２０分間エッチング処理したのち、フィルムを取り出し、水洗後マスキングを剥離した。フィルムは目視によりマスキングしない半面がエッチングされたことが容易に判別された。
次に、これらのエッチング面のＡＦＭ像を観察し、その断面プロファイルからエッチング深さを測定したところ、９３ｎｍであった。
【００２２】
実施例２
ポリエチレンの代りにポリカーボネート（ＰＣ）を用い、実施例１と同様にしてエッチング処理したのち、エッチング深さを測定したところ、２２６ｎｍであった。
【００２３】
これらの例から分るように、本発明方法によりエッチングすれば、パターン形成が可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、全く新しい方式のパターン形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実施するための装置の１例を示す説明図。
【図２】ポリスチレンの親水化処理における経時的なＡＴＲ−ＩＲスペクトルパターン。
【符号の説明】
１  石英セル
２  水
３  疎水性ポリマーフィルム
４  オゾン供給管
５，５´低圧水銀灯
【図１】
2004238479.tif 000002
【図２】
2004238479.tif 000003