JP2002184752A - パターン形成体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロ・コンタクトプリンティングに適さ
ないような場合であっても、フォトリソグラフィ法を用
いることなく精細なパターン形成体を製造することが可
能なパターン形成体の製造方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 上記目的を達成するために、本発明は、
基材の表面材料を化学的に変性するために、版を用いて
基材の表面材料に前記表面材料を変性する変性剤をパタ
ーン状に付着させ、基材の表面材料に化学的に変性され
た領域のパターンを形成する工程を含むことを特徴とす
るパターン形成体の製造方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エレクトロニクス
素子、バイオ素子、光学素子、センサ、電磁波シールド
に用いられるパターン形成体の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エレクトロニクス素子等に用
いられる精細なパターンを必要とするパターン形成体
は、通常フォトリソグラフィ法により形成されてきた。
しかしながら、フォトリソグラフィ法は、フォトレジス
トの塗布、露光、現像等の多くの工程を行う必要がある
ことから、手間やコスト面で問題とされる場合があっ
た。

【０００３】特に、ガラスやプラスチックなどの非導電
性材料に対して導電性のパターンを形成するパターン・
メタライジングは、 １）スパッタ膜や金属箔が基材表面全面に形成されたも
のにフォトレジストを全面塗布し、フォトマスク越しに
露光し、現像した後に不要な金属部分を除去し、最後に
残りのレジストを除去する方法、 ２）基材にフォトレジストを塗布し、フォトマスク越し
に露光し、現像した後に基材表面を処理剤で変性／粗面
化し、その後その部分に触媒を付着させて無電解めっき
を施し、必要であれば電解めっきを併用し、最後に残り
のレジストを除去する方法、等の手法が用いられてき
た。これらは、いずれもフォトレジストを用いるため工
程が煩雑であり、廃液も多量に発生する。

【０００４】また、近年、フォトレジストレスの非導電
性基材へのパターン・メタライジング法として、光解像
性触媒を用いる手法が提案されているが（例えば、特開
平７−３３６０１８号公報等）、プロセス確立が従来の
無電解めっきの場合と比べて、困難で実用化に至ってい
ない。また、この方法でも、マスクを用いた露光工程は
必須であり、未露光部の不活性触媒を除くための現像工
程が必要な場合も多いという問題があった。

【０００５】一方、フォトレジスト法によらずに精細な
パターンを形成する方法として、マイクロ・コンタクト
プリンティング法が、ハーバード大学のジョージ Ｍ，
ホワイトサイズ(Jeorge M. Whitesides)により提唱され
ている（例えば、米国特許第５，５１２，１３１号、同
５，９００，１６０号、特開平９−２４０１２５号、特
開平１０−１２５４５号など）。このマイクロ・コンタ
クトプリンティング法は、比較的微細なパターンを高生
産性で量産する可能性のある手法として注目を浴びてい
る。この手法は、真空装置やガス処理装置などの半導体
設備投資が見合わない小ロット多品種、かつ納期の短い
半導体製品や、センサーチップやマイクロリアクターな
どのバイオ・化学分野における各種機能性素子の製造方
法として有望である。

【０００６】このマイクロ・コンタクトプリンティング
法は、ポリジメチルシロキサン類に代表されるエラスト
マーをスタンプとし、これにアルカンチオール類に代表
される有機チオール類を吸収させ、それを金に代表され
る金属表面を有する基板に所定時間密着させた後に剥が
すことにより（コンタクトプリンティング）、基板上に
自己組織化単分子膜(Self-Assembled Monolayer、以下S
AMとする。)を形成する手法である。

【０００７】ところで、一般に金表面以外でチオールの
ＳＡＭを形成することは困難である。また、シランカッ
プリング剤として知られるようなシラン化合物のＳＡＭ
を形成する場合は、ガラスや酸化シリコンのような水酸
基を多く有する表面が必要である。特にシラン化合物
は、大気中の水分と激しく反応するために、ＳＡＭを再
現性良く得るのは、一般に困難である。また、マイクロ
・コンタクトプリンティングによりパターン状に形成さ
れたＳＡＭは、フォトリソグラフィ無しで形成できるレ
ジストとして用いられるが、実用レベルまで点欠陥など
を無くすことは困難であると考えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、マイクロ・コンタクトプ
リンティングに適さないような場合であっても、フォト
リソグラフィ法を用いることなく精細なパターン形成体
を製造することが可能なパターン形成体の製造方法を提
供することを主目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、請求項１に記載するように、基材の表面
材料を化学的に変性するために、版を用いて基材の表面
材料に前記表面材料を変性する変性剤をパターン状に付
着させ、基材の表面材料に化学的に変性された領域のパ
ターンを形成する工程を含むことを特徴とするパターン
形成体の製造方法を提供する。

【００１０】本発明はこのように、版を用いて基材の表
面材料に変性剤をパターン状に付着させて、表面をパタ
ーン状に化学的に変性された領域を形成することが可能
であることから、フォトリソグラフィ法等を用いること
なく化学変性領域の微細なパターンを形成することが可
能である。

【００１１】この際、請求項２に記載するように、前記
変性剤が、基材の表面材料を化学的に除去することも可
能であるものであってもよい。化学的に変性されたパタ
ーンを形成する際に、さらに化学的に除去したパターン
とすることにより、得られるパターン形成体の用途が拡
大するからである。また、化学的に変性された領域のパ
ターンに他の機能性材料を密着させる場合等において
は、この化学的に変性された領域に凹部が形成されてい
ることにより、アンカー効果等により基板と機能性材料
とをより高い強度で密着させることが可能となるからで
ある。

【００１２】上記請求項１もしくは請求項２に記載され
た発明においては、請求項３に記載するように、前記基
材の表面材料が絶縁性の材料であり、かつ前記工程によ
り形成された化学的に変性された領域のパターンに導電
性材料を付着させる工程を含むものであってもよい。こ
のように化学的に変性された領域に導電性の材料を付着
させることにより、フォトリソグラフィ法を用いずに導
電層の精細なパターンを形成することが可能となる。

【００１３】さらに、上記請求項３に記載された発明に
おいては、請求項４に記載するように、前記化学的に変
性された領域のパターンに導電性材料を付着させる工程
が、化学的に変性された領域のパターンに触媒を付着さ
せる工程と、パターン状に触媒が付着した基材を無電解
めっきに供する工程とを含むものであってもよい。この
ような工程を有することにより、簡便に非導電性の基材
上に導電層のパターンを形成することが可能となる。

【００１４】また、本発明においては、請求項５に記載
するように、基材の表面材料を化学的に除去するため
に、版を用いて基材の表面材料に前記表面材料を除去す
る除去剤をパターン状に付着させ、基材表面に化学的に
除去された領域のパターンを形成する工程を含むことを
特徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。

【００１５】このようにして基材表面に化学的に除去さ
れた領域のパターンを形成することが可能となることか
ら、このパターン状に形成された凹部に機能性材料を付
着させることにより、機能性材料のパターンが形成され
たパターン形成体を、フォトリソグラフィ工程無しに容
易に形成することができる。

【００１６】上記請求項５に記載された発明において
は、請求項６に記載するように、前記基材が表面に前記
除去剤により除去可能な膜厚を有する薄層を有する基材
であり、前記除去剤が前記薄層の材料を化学的に除去す
ることができる除去剤であるものであってもよい。この
ように表面に薄層を有する基材であれば、この薄層を除
去剤で除去することにより、薄層が機能性材料であれ
ば、薄層のパターンを有するパターン形成体を、また基
材が機能性材料であれば、薄層によりパターン状にマス
クされた基材のパターンを有するパターン形成体を得る
ことができる。

【００１７】上記請求項６に記載された発明において
は、請求項７に記載するように、前記薄層が導電性を有
する薄層であり、基材が絶縁性の基材であるものを用い
ることができる。この場合は、薄層をパターン状に除去
することにより、導電層のパターンを容易に形成するこ
とが可能となる。

【００１８】上記請求項１から請求項７までのいずれか
の請求項に記載の発明においては、請求項８に記載する
ように、前記版が、凸版、平版および孔版のいずれかを
用いることができる。本発明においては、一般的な印刷
に用いられる凸版、平版および孔版を用いて印刷するこ
とにより、容易に上記変性剤もしくは除去剤を基材表面
にパターン状に付着させることが可能となる。

【００１９】一方、上記請求項１から請求項７までのい
ずれかの請求項に記載の発明においては、請求項９に記
載するように、前記版の版面上において、前記変性剤ま
たは前記除去剤を基材の表面材料に付着させる付着面
が、連続孔を形成した多孔質構造を有する材料で形成さ
れていることが好ましい。上記変性剤もしくは除去剤
が、従来の印刷法のように版の版面のみに付着したもの
である場合は、量的な問題から基材表面の変性もしくは
除去が十分に進まない可能性がある。この場合、このよ
うに多孔質構造を有する材料をこの部分に用いることに
より、変性剤もしくは除去剤を基材上の変性もしくは除
去すべき部分に十分に付着させることが可能となり、こ
れにより基材上の変性もしくは除去を十分に進ませるこ
とが可能となる。

【００２０】上記請求項９に記載された発明において
は、請求項１０に記載するように、上記付着面が、凸面
となっていることが好ましい。このように多孔質構造を
有する付着面を凸面とすることにより、基板上に精度良
くインクを付着させることが可能となるからである。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明のパターン形成体の製造方
法は、基材の表面材料をパターン状に変性することによ
りパターン形成体を製造する第１実施態様と、基材の表
面材料をパターン状に除去することによりパターン形成
体を製造する第２実施態様に分けることができる。以
下、それぞれの実施態様について説明する。

【００２２】１．第１実施態様 本発明のパターン形成体の製造方法の第１実施態様は、
基材の表面材料を化学的に変性するために、版を用いて
基材の表面材料に前記表面材料を変性する変性剤をパタ
ーン状に付着させ、基材の表面材料に化学的に変性され
た領域のパターンを形成する工程を含むことを特徴とす
る。

【００２３】このように、本実施態様においては、版を
用いて変性剤を基材表面にパターン状に付着させるもの
であり、これにより基材表面に化学的に変性された領域
のパターンを形成するものであるので、フォトリソグラ
フィ法を用いることなく基材表面に化学的に変性された
領域のパターンを形成することができる。この化学的に
変性された領域、もしくは化学的に変性されていない領
域に、機能性材料を付着させることにより、種々の有用
な機能性素子を得ることができる。

【００２４】例えば、基材の表面材料に無電解めっきの
ための触媒を付着させるための化学的な変性、すなわち
加水分解変性もしくは酸化分解変性された変性領域をパ
ターン状に形成することにより、ここに無電解めっきの
ための触媒を付着させることができる。この触媒がパタ
ーン状に付着した基材に無電解めっきを施すことによ
り、めっき層がパターン状に付着した基材を得ることが
できるのである。

【００２５】本発明のパターン形成体は、このようにパ
ターン状にめっき層を形成することにより機能性材料と
して導電層を形成した導電性パターン形成体としての用
途（以下、用途１とする場合がある。）の他、例えば、
ポリエチレングリコール、脂質（２分子）膜、ポリ（２
−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン）、ポ
リｎ−イソプロピルアクリルアミド、これらのモノマー
ユニットを１成分とする共重合体、ポリペプチド、ＤＮ
Ａなどの生体適合性材料、さらに、これらに架橋性を付
与した生体適合性材料をパターン状に付着させたマイク
ロカラムなどのマイクロ流体デバイス、バイオ−マイク
ロエレクトロメカニカルシステム（バイオＭＥＭＳ）、
バイオチップ、バイオセンサー、細胞培地等の用途（以
下、用途２とする場合がある。）を挙げることができ
る。

【００２６】さらに、他の用途としては、ポリアクリル
酸、ポリ４−スチレンスルホン酸、ポリアリルアミン、
ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドなどの高
分子電解質、これらのモノマーユニットを含むイオン性
高分子共重合体、さらにこれらのポリマーを用いたポリ
イオンコンプレックス、またポリｎ−イソプロピルアク
リルアミドなどの非イオン性水溶性高分子及び該モノマ
ーユニットを１成分とする共重合体などをパターン状に
付着させた、マイクロカラムなどのマイクロ流体デバイ
スなどの用途（以下、用途３とする場合がある。）、さ
らにシリカ、チタニア、アルミナなどの酸化物などをパ
ターン状に付着させた光学素子としての用途（以下、用
途４とする場合がある。）等を挙げることができる。

【００２７】本発明に用いられる基材は、その表面の材
料が、変性剤により化学的に変性され得るものであれば
特に限定されるものではなく、最終的に得られるパター
ン形成体の用途、すなわち機能性素子の種類に応じて種
々の材料を用いることができる。

【００２８】例えば、上述したように、基材表面に無電
解めっきによりめっき層がパターン状に形成された導電
性パターン形成体、すなわち上記用途１の場合に用いら
れる基材は、絶縁性である必要があり、さらに変性剤に
より加水分解変性もしくは酸化分解変性される必要があ
る材料が用いられる。具体的には、ポリイミド類、ポリ
エステル類、ポリアミド類、ポリウレタン類、セルロー
ス類、ポリ（メタ）アクリレート類などが好適に用いら
れる。

【００２９】また、上記用途２および用途３の場合に用
いられる基材としては、加工性、特に各種モールド成形
性が必要であり、光学的検出用途では、特に透明性が求
められる。このような用途において用いられる基材の具
体例としては、ポリエステル類、ポリカーボネート類、
セルロース類、ポリ（メタ）アクリレート類等を挙げる
ことができる。

【００３０】さらに、上記用途４、すなわち光学素子と
して用いる場合は、加工性、特に各種モールド成形性お
よび透明性が求められ、基材として用いることができる
具体的な材料としては、ポリエステル類、ポリカーボネ
ート類、脂環式ポリオレフィン類、ポリ（メタ）アクリ
レート類などを挙げることができる。

【００３１】なお、本発明に用いられる基材は、単一物
質である必要はなく、基材上に他の物質からなる表面層
が形成されているものであってもよいが、本発明でいう
基材の表面材料とは、このような基材の表面にある材料
を示すものであり、複数層で形成された基材であれば表
面層を形成するものがここでいう基材の表面材料に相当
するものである。

【００３２】本発明は、このような基材の表面材料を化
学的に変性するのであるが、この化学的変性は、主とし
て次の工程でこの変性部分に機能性材料を付着させるた
めの変性処理、もしくは機能性材料が付着しないように
するための変性処理をいう。すなわち、機能性材料が付
着するように化学的に変性処理された場合は、次工程に
おいて機能性材料を変性部位に付着させることにより、
機能性材料が付着しないように化学的に変性処理された
場合は、次工程において機能性材料を変性していない部
位に付着させることにより、機能性材料がパターン状に
基材上に付着した機能性素子を製造するものである。

【００３３】具体的には、上記用途１においては、例え
ば無電解めっきの触媒を付着させるための加水分解処理
もしくは酸化分解処理が行われる。また上記用途２にお
いては機能性材料としての生体適合性材料を付着させる
ために、加水分解変性、酸化（分解）変性（親水性、吸
着性の付与）が行われる。さらに上記用途３において
は、機能性材料としての高分子電解質、イオン性高分
子、ポリイオンコンプレックスを付着させるために、加
水分解変性、酸化（分解）変性（親水性、吸着性の付
与）が行われる。そして、上記用途４においては、機能
性材料としての上述した各種酸化物を付着させるため
に、加水分解変性、酸化（分解）変性（親水性、吸着性
の付与）が行われる。

【００３４】本発明においては、このような化学的な変
性を、版を用いて変性剤をパターン状に基材の表面材料
に付着させることにより行うものである。ここで用いる
ことができる変性剤としては、変性の種類により種々の
ものを用いることができる。具体的には、化学変性が加
水分解変性である場合に用いられる変性剤としては、水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、アミン
類などのアルカリ性物質及びこれらの溶液等を挙げるこ
とができる。また、化学変性が加水分解変性および酸化
（分解）変性である場合に用いられる変性剤としては、
塩酸、硫酸、クロム混酸、酢酸などの有機酸類などの酸
性物質及びこれらの溶液等を挙げることができる。

【００３５】上記変性剤を基材の表面材料上にパターン
状に付着させる方法として、本発明は版を用いた方法を
採用するものである。ここで、版を用いた方法とは、通
常印刷法等に用いられる版を用いた印刷法を示すもので
あり、このような版を用いた印刷法であれば本発明はい
かなる印刷法をも用いることができる。具体的には、凸
版を用いた凸版印刷法、平版を用いた平版印刷法、さら
には孔版を用いた孔版印刷法等を挙げることができる。
また、基材の表面材料への転写方法としては、じか刷り
であってもオフセットであってもよく、また加圧方法
は、平圧式、円圧式、さらには輪転式のいずれをも用い
ることができる。

【００３６】本発明においては、中でも凸版を用いるこ
とが好ましい。この凸版を用いる印刷法の中でも、加圧
方式が平圧式でじか刷りの方法を用いることが特に好ま
しい。

【００３７】本発明に用いられる版の素材としては、少
なくとも変性剤に対して化学的に安定なものであれば特
に限定されるものではなく、版の表面に変性剤を付着さ
せて基材に転写させる素材であっても、版が変性剤を吸
収しこれを基材に付着させるような素材であってもよ
い。

【００３８】版の表面に変性剤を付着させこれを基材に
転写させる版の素材としては、一般的な印刷に用いられ
る版の素材、すなわち金属や高分子物質等が用途に応じ
て適宜選択されて用いられる。また、このような版の場
合、変性剤が水系の場合は、版面をオゾン酸化などの方
法により親水化することが効果的である。

【００３９】一方、版が変性剤を吸収しこれを基材に付
着させるような素材としては、エラストマーやゲルを挙
げることができ、好ましいエラストマー材料としては、
マイクロ・コンタクトプリンティングにおいて汎用され
るシリコーン樹脂系エラストマー、好ましいゲル材料と
しては、化学結合で架橋された親水性ゲルや親油性ゲル
を挙げることができる。このようなエラストマーやゲル
を素材として用いた版の例は、Laurent Libioulle 等、
Langmuir、15巻、300-304ページ(1999)やBrettD. Marti
n 等、Langmuir、14巻、3971-3975ページ(1998)等に紹
介されている。

【００４０】本発明は、上述したように基材の表面材料
を直接化学変化させて変性させるところに特徴を有する
ものである。しかしながら、上述したような一般的な版
を用いた方法では、変性剤は版面に付着した量のみ供給
されることから、化学的な変性の種類によっては十分に
変性が進まない場合がある。このような観点から、本発
明においては、用いる版の版面上において、変性剤を基
材の表面材料に付着させる付着面が、連続孔を形成した
多孔質構造を有する材料で形成されている多孔質版を用
いることが好ましい。すなわち、変性剤を基材の表面材
料に付着させるパターン通りに版面に多孔質構造が形成
された多孔質版を用いることが好ましいのである。

【００４１】このような多孔質版の形状としては、上述
したように基材の表面材料に変性剤を付着させる付着面
が多孔質構造となっていれば特に限定されるものではな
いが、特に上記付着面が凸面となっている版を用いるこ
とが好ましい。

【００４２】このような多孔質版について、図面を用い
て説明する。図１は、本発明の多孔質版の一例を示すも
のである。この例では、多孔質版１の付着面２の部分に
多孔質構造３が配置された例であり多孔質構造３は多孔
質版１を貫通することなく版面側のみに形成されてい
る。この例に示すような構造の多孔質版の場合は、変性
剤は予め多孔質構造３内に浸透させておく必要がある。
すなわち、予め変性剤を付着面２に触れるようにして、
毛細管現象等により多孔質構造３内に変性剤を浸透させ
ておき、これを基材の表面材料に付着させるようにする
のである。

【００４３】図２に示す例では、多孔質版１の多孔質構
造３が、多孔質版１を貫通するように配置されている。
この場合は、上述したように予め変性剤を浸透させてお
くことも可能であるが、図２に概略的に記載したよう
に、多孔質版１の裏面側に変性剤４を供給する変性剤供
給手段５を設け、これにより裏面側から変性剤４を多孔
質構造３に連続的に供給するようにしてもよい。このよ
うにすることにより、変性剤を多量に付着面に供給する
ことが可能となる。

【００４４】図３は、多孔質版１のさらに異なる例を示
すものであり、この例では付着面２が凸面となるように
形成されている。またこの例では、多孔質版１全体が多
孔質構造３とされており、版面側において付着面を除く
凸部側面６および凹面７は表面に変性剤が漏れ出ないよ
うに多孔質構造３の孔を塞ぐような封止層８が形成され
ている。この例の場合も、変性剤は予め多孔質構造３内
に浸透させておいてもよいし、図２に示すような変性剤
供給手段を設けてもよい。

【００４５】また、図４は、図３と同様に付着面２が凸
面となり、さらに多孔質版１全体が多孔質構造３とされ
た例であって、図３において付着面２以外に形成された
封止層８が形成されていない例を示すものである。多孔
質版１全体が多孔質構造とされた場合であっても、図４
に示すように凸面を設けた場合は、封止層は必須とはな
らない。封止層を形成するか否かは、パターンに求めら
れる精細度、コスト、多孔質構造の種類等によって決定
されるものである。

【００４６】本発明の多孔質版は付着面が多孔質構造を
有する材料で形成されていればよく、したがって、図１
に示すように多孔質版の付着面の部分のみ多孔質構造と
してもよいし、図２に示すように多孔質版を貫通するよ
うに多孔質構造を設けてもよいし、さらに図３および図
４に示すように多孔質版全体を多孔質構造とするように
してもよい。なお、多孔質版全体を多孔質構造とした場
合は、図３に示すように付着面以外の部分から変性剤が
漏れ出ないような処理を施すことにより、より高精細な
パターンを形成することが可能となる。このような多孔
質構造の配置は、凸面を有する場合も有さない場合もい
ずれの配置をも採ることが可能であり、例えば図１また
は図２に示すような凸面を有さない構造であっても多孔
質版全体を多孔質構造とすることも可能であり、図３ま
たは図４に示すような凸面を有する構造であっても付着
面のみを多孔質構造とすることも可能である。

【００４７】本発明における多孔質構造としては、内部
に微細な連続孔を有する多孔質体と、繊維を挙げること
ができる。

【００４８】この内、多孔質体としては、多数の孔が三
次元的に連続して形成されているものが好ましく、その
孔径は用いる変性剤が粒子を含む場合は、その粒子径よ
りも大きなものでなければならない。また、変性剤が粒
子成分を含まない場合は、多孔質構造の孔径が小さいほ
ど、パターンを微細にできる。一般に、多孔質構造内の
液状物質の移動は、孔径が５０ｎｍより大きい場合は、
粘性流動(viscous flow)及び分子拡散(molecular diffu
sion)が支配的であり、孔径が２ｎｍ以上５０ｎｍ以下
の場合は、表面拡散(surface diffusion)及び毛細管移
動(capillary transport)が支配的であり、孔径が２ｎ
ｍ未満の場合は、活性化移動(activated transport)が
支配的であると言われている。この点を考慮すると、本
発明において望ましい孔径は、少なくとも２ｎｍ以上で
あり、好ましくは５ｎｍ〜５０μｍの範囲内、特に１０
ｎｍ〜５μｍの範囲内であることが好ましい。

【００４９】このような多孔質体としては、具体的には
スポンジ状発泡体、微粒子集積体を鋳型とした多孔質体
等を挙げることができ、多孔質化する手法は、種々の公
知の手法が適用可能である。

【００５０】また、この多孔質体は、例えば図２に示す
多孔質構造３’に示すように、極めて径の小さい貫通孔
が裏面側から版面側まで多数形成されたものや、微細な
ひび割れ状の隙間が多数裏面側から版面側まで通じてい
るもの等であってもよい。具体的には陽極酸化体（ポー
ラスアルミナ）等を挙げることができる。

【００５１】本発明に用いられる多孔質構造は、上述し
た多孔質体の他、繊維を用いることも可能である。この
場合各繊維が密に配置されたもの等が好適に用いられ
る。

【００５２】上述したような多孔質体もしくは繊維から
構成される多孔質構造に用いられる材料としては、アル
ミニウム等の金属類、シリカ、チタニア、アルミナなど
の金属酸化物類、加硫ゴム、ポリシラン類、ポリジメチ
ルシロキサン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリ（メ
タ）アクリレートなどの高分子類などを挙げることがで
きる。

【００５３】本発明に用いられる多孔質版が図３に示す
ような凸面を有する場合、この凸面のパターン形成方法
としては、金型などの鋳型を用いる方法、彫刻法、レー
ザー描画法などの直描法、露光・現像法、ドライまたは
ウェットエッチング法などを好適に用いることができ
る。

【００５４】本発明のパターン形成体の製造方法により
得られるパターン形成体は、上述したように、そのパタ
ーン上に種々の機能性材料を付着させることにより種々
の機能性素子とすることが可能であるが、本発明におい
ては、形成されたパターン上に導電層を形成することに
より得られる導電性パターンを有する機能性素子の製造
方法に用いることが特にその用途範囲の広さ等の理由か
ら好ましいといえる。

【００５５】このような導電性パターンを有する機能性
素子は、具体的には、プリント配線板、ディスプレイ用
電極板、センサー用電極板等の用途に用いることができ
る。

【００５６】このような導電性パターン形成体を製造す
るためには、まず、基材の表面材料として、上述したよ
うな絶縁性の材料が用いられる。そして、化学的に変性
された領域のパターンを形成する工程の後、その化学的
に変性された領域に導電層を付着させ、導電性のパター
ンを形成する工程が施される。

【００５７】このような導電性パターン形成体を製造す
る場合の化学的な変性方法は、導電層の付着方法によっ
て異なる。このような導電層の付着方法としては、例え
ば上述したような無電解めっきによる方法、ダイレクト
プレーティングによる方法、さらには金属箔を転写させ
る方法を挙げることができる。このような各方法におい
て用いられる化学的な変性方法としては、無電解めっき
により導電層を付着させる場合は、上述したように、無
電解めっき用触媒を付着させるために基板の表面材料に
加水分解処理もしくは酸化分解処理を施す。また、ダイ
レクトプレーティングの場合は、パラジウムやパラジウ
ム／スズなどの金属核を付着させるために基板の表面材
料に加水分解処理もしくは酸化分解処理を施す。また、
金属箔転写法の場合は、加水分解処理や酸化分解処理に
より表面材料を可塑化することにより粘着性を発現さ
せ、必要ならば加熱処理などの２次処理を施し、金属箔
を転写させる方法が用いられる。

【００５８】本発明においては、中でも無電解めっきに
よる方法が好ましい。無電解めっきによる方法の場合
は、例えば、従来の無電解めっきに用いられる基材表面
処理剤を変性剤として用いることにより、基材表面を所
望の部分のみ化学変性させることができる。これによ
り、触媒を付着させる場合に変性処理された部分のみに
触媒が付着し、その後の無電解めっき工程では触媒が付
着した部分のみがメタライジングされる。よって、結果
としてフォトレジスト・レス、露光工程無しで非導電性
基材上に金属パターンを形成することができる。用いら
れる変性剤は上述したように一般に基材を加水分解変性
あるいは酸化分解変性させるものである。用いることが
できる絶縁性の基材の表面材料としては、上述したもの
の他、エポキシ樹脂やＡＢＳ樹脂などのエンジニアプラ
スチックを用いることが可能であり、この場合も市販の
変性剤を用いて容易に基材の表面材料を化学的に変性す
ることができる。

【００５９】なお、このような無電解めっきによる方法
も、当然上述した多孔質版を用いる方法により行うこと
が好ましいのであるが、この場合、触媒液、めっき液を
多孔質版に充填する薬剤として用いることにより、全行
程を多孔質版による印刷法により行うことが可能とな
る。

【００６０】このようにして無電解めっきにより導電層
をパターン状に形成した後、さらに導電層を厚膜化する
ためには、電解めっきを併用してもよい。

【００６１】２．第２実施態様 本発明のパターン形成体の第２実施態様は、基材の表面
材料を化学的に除去するために、版を用いて基材の表面
材料に前記表面材料を除去する除去剤をパターン状に付
着させ、基材の表面材料に化学的に除去された領域のパ
ターンを形成する工程を含むことを特徴とするものであ
る。

【００６２】このように、本実施態様においては、版を
用いて除去剤を基材表面にパターン状に付着させるもの
であり、これにより基材表面を化学的に除去した領域の
パターンを形成するものであるので、フォトリソグラフ
ィ法を用いることなく基材表面を化学的に除去した領域
のパターンを形成することができる。この化学的に除去
した領域に、機能性材料を付着させることにより、種々
の有用な機能性素子を得ることができる。

【００６３】また、本実施態様において、基材は、単一
の材料で形成されたものであっても、基材の表面材料と
して、上記除去剤により除去可能であり、また除去可能
な膜厚である薄層を有する基材であってもよい。基材が
単一の材料で形成されている場合は、上述したように化
学的に除去した領域に機能性材料を付着させることによ
り機能性素子とすることができるのであるが、上述した
ように基材の表面材料が除去剤により除去されることが
可能な薄層である場合は、薄層自体が機能性材料とする
ことにより、もしくは薄層の下の基材材料自体を機能性
材料とすることにより、単に除去剤によりパターン状に
薄層を除去したパターン形成体自体が機能性素子となる
場合もある。

【００６４】具体的には、基材が単一の材料で形成され
ている場合の用途としては、マイクロ流体デバイス、バ
イオＭＥＭＳ等を挙げることが可能であり、この際用い
ることができる機能性材料としては、ガラスもしくは石
英等を挙げることができる。

【００６５】また、基材の表面材料として除去剤により
除去可能な薄層を有する基材を用いた場合の用途として
としては、例えば透明基材上にＩＴＯ(indium tin oxid
e)膜が形成されている場合に、酸性のエッチング液を用
いてパターン状にＩＴＯ膜を除去することにより、ＩＴ
Ｏ膜のパターンが形成された透明基板を得るといった用
途、薄層として銅、銀、および金を用いて電極とする用
途などを挙げることができる。

【００６６】本発明に用いられる基材としては、除去剤
により化学的に除去され得る材料で形成されているもの
であれば特に限定されるものではない。また上述したよ
うに、基材の表面材料として薄層を有する場合は、この
薄層、すなわち基材の表面材料のみが除去剤により除去
される材料で形成され、その下の基材自体は除去剤で化
学的に除去されない材料で形成されていることが好まし
い。

【００６７】本実施態様に用いられる除去剤およびそれ
により除去される基材の表面材料としては、その後の機
能性素子として用いることが可能な有用なものであれば
特に限定されるものではないが、具体的には上述したよ
うに基材の表面材料、すなわち薄層としてＩＴＯを用
い、除去剤として酸性のエッチング液を用いる組合せ、
薄層として銅、銀、金等を用い、めっき分野で用いられ
ている市販の除去剤を用いる組合せ（ディスプレイ用電
極用）等を挙げることができる。

【００６８】このような第２実施態様と上述した第１実
施態様の相違点は、変性剤の代わりに除去剤を用いた
点、および基材の表面材料が除去剤により除去され得る
ものである点である。したがって、これらの点を除けば
第１実施態様と第２実施態様とは同様であることから、
他の構成に関しては、上述した第１実施態様で説明した
方法等、例えば多孔質版を用いることができる等の点に
関してはそのまま第２実施態様に用いることが可能であ
る。よって、ここではこれらについての説明は省略す
る。

【００６９】３．第３実施態様（第１実施態様と第２実
施態様の組合せ） 本発明においては、変性剤が基材の表面材料を除去する
ことも可能な薬剤（以下、変性除去剤とする。）を用い
ることにより、基材の表面材料を化学的に変性させると
同時に化学的に除去させたパターンを有するパターン形
成体の製造方法をも提供する。

【００７０】このようなパターン形成体は、化学的に変
性され除去されたパターンを有するものであるので、そ
のパターンへの機能性材料の付着が容易であり、かつア
ンカー効果等により高い密着性を有しつつ機能性材料を
パターンに付着させることができる。

【００７１】具体的な例としては、上述した無電解めっ
きにより導電層のパターンを形成する方法において、基
材の表面材料を化学的に変性および除去することができ
る変性除去剤を用いることにより、より密着性の高い導
電層を無電解めっきにより得ることができるといった例
や、タンパク質や細胞などの生体材料を、凹凸を有しか
つ基材上に生体適合材料が付着した面に付着さることに
より、上記生体材料の活性の低下を抑えるようにした例
等を挙げることができる。

【００７２】本実施態様において用いられる変性除去剤
と基材の表面材料との組合せとしては、例えば市販され
ている無電解めっき用表面処理剤と、第１実施態様で説
明した絶縁性の基材との組合せを挙げることができる。
このような無電解めっき用の表面処理剤は、上記第１実
施態様では変性剤として例示したが、処理時間を増加さ
せる等により変性除去剤として用いることもできるので
ある。

【００７３】このような第３実施態様と上述した第１実
施態様の相違点は、変性剤の代わりに変性除去剤を用い
た点、および基材の表面材料が変性除去剤により変性さ
れ除去され得るものである点である。したがって、これ
らの点を除けば第１実施態様と第２実施態様とは同様で
あることから、他の構成に関しては、上述した第１実施
態様で説明した方法等、例えば多孔質版を用いることが
できる等の点に関してはそのまま第２実施態様に用いる
ことが可能である。よって、ここではこれらについての
説明は省略する。

【００７４】４．パターン形成体の製造手順の一例 以下、図面を用いて簡単に本発明のパターン形成体の製
造手順の一例を説明する。図５は、本発明のパターン形
成体の製造方法における第１実施態様の一例を示すもの
である。まず、図５（ａ）に示すように、図３で説明し
たような多孔質版１を調製し、これに変性剤を含浸させ
る。含浸方法は、多孔質版１の付着面２側から予め変性
剤を浸透させる方法であっても、多孔質版１の裏面側か
ら連続的に変性剤を供給する方法であってもよい。

【００７５】次に、図５（ｂ）に示すように、このよう
な多孔質版１を基板８に密着させる。この際付着面２に
おいて、変性剤が基板８の表面材料と接触し、化学的な
変性が行われる。そして、図５（ｃ）に示すように、基
材８の表面材料に化学的に変性された領域９のパターン
が形成される。なお、この化学的変性は、多孔質版１と
基板８とを付着させている間に生じさせるようにしても
よいし、多孔質版１からの変性剤を基板８上に付着させ
ておき、多孔質版１と基板８とを剥離した後においても
化学的な変性を行うようにしてもよい。ただし、精度面
を考慮すると、多孔質版１と基板８とを接触させ、その
間に化学的な変性を完了させることが好ましい。

【００７６】このように化学的に変性された領域９が形
成された基板８は、必要に応じて洗浄され、必要な機能
性材料１０をこの化学的に変性された領域９上に付着さ
せることにより、機能性材料１０を基板８上にパターン
状に有する機能性素子であるパターン形成体を得ること
ができる。

【００７７】また、図６は、本発明のパターン形成体の
製造方法における第２実施態様の一例を示すものであ
る。まず、図６（ａ）に示すように、図１で説明したよ
うな多孔質版１を調製し、この多孔質構造３に予め除去
剤を浸透させておく。

【００７８】次に、図６（ｂ）に示すように、表面材料
として薄層１１を有する基材８を多孔質版１の付着面２
が上記薄層１１と接触するように密着させる。このよう
に密着させることにより、上記薄層１１が除去剤により
除去され、薄層１１がパターン状に形成されたパターン
形成体を得ることができる（図６（ｃ））。なお、上記
薄層１１を除去する方法は、多孔質版１と基板８とを密
着させている間のみに限定されないことは上述した通り
である。

【００７９】このようにして得られたパターン形成体を
洗浄することにより、薄層１１が機能性材料であれば、
機能性材料がパターン状に形成された機能性素子である
パターン形成体を得ることができる。また、薄層１１が
除去された凹部に他の機能性材料を付着させることによ
り、機能性素子としてもよい。

【００８０】図６に示す例では、表面材料として薄層１
１を有する基材８を用いたが、上述したように、第２実
施態様では基材は単一の材料で形成されたものであって
もよく、このように基材が単一の材料で形成されている
場合は、上述したような方法で得た凹部に機能性材料を
付着させることにより、機能性材料が基材上にパターン
状に形成された機能性素子を得ることができる。

【００８１】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【００８２】

【実施例】以下、本発明のパターン形成体の製造方法に
ついて、実施例を通じてさらに具体的に説明する。

【００８３】［実施例１］ （多孔質版の形成）市販の発泡体（積水化学工業社製、
商品名：フォーマック＃１００５）を用い、凸面を有す
る多孔質版を彫刻法により作成した。

【００８４】（変性剤による基材表面材料の変性）市販
のトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム（富士写
真フィルム製、商品名：ＴＤ８０Ｕ）を基材として用い
た。この基材を６０℃のホットプレート上に設置し、変
性剤である２規定の水酸化カリウム水溶液が浸透された
上記多孔質版を上記基材上に載置し、１２ｇ・ｃｍ^-2の
印圧にて２分間処理した。その後、印圧を除き、処理後
の基材であるＴＡＣフィルムをイオン交換水で十分に洗
浄した。この結果、変性剤で処理した部分のみが加水分
解された基材を得た。

【００８５】（無電解めっき）上村工業社製触媒化剤で
ある、５％Ｓ−１０Ｘ（商品名）および５％Ａ−１０Ｘ
（商品名）を用いた。まず、５％Ｓ−１０Ｘに表面処理
後ＴＡＣフィルムを３分間浸漬し、その後、イオン交換
水で洗浄した。次いで、フィルムを５％Ａ−１０Ｘに３
分間浸漬し、その後イオン交換水で洗浄し、上記変性剤
で変性された領域のパターンに触媒を付着させた基材
（触媒化フィルム）を得た。この触媒化フィルムを、８
０℃の上村工業社製無電解ニッケルめっき液ＮＰＲ−４
（商品名）に浸漬したところ、変性剤で加水分解処理し
たパターンにのみ金属光沢のあるニッケル膜が形成され
た。めっき後は、基材表面の一部に黒味を帯びた汚れが
あったが、その汚れは、ワイパーにより容易かつ完全に
拭き取ることができた。このように汚れを拭き取ること
により、パターン状に形成されたニッケル膜が剥離する
ことはなかった。このニッケル膜のテープ剥離試験によ
る剥離は認められなかった。

【００８６】［実施例２］ （多孔質版の作成）バンドー化学社製浸透印用多孔質ポ
リ塩化ビニルを用い、レーザ製版により凸面を有する多
孔質版を形成した。

【００８７】（変性剤による基材表面材料の変性）ポリ
イミドフィルムを基材として、荏原ユージライト社製の
アルカリ粗面化薬液を変性剤として用い、実施例１と同
様にして、基材表面をパターン状に化学的に変性処理し
た。

【００８８】（無電解めっき）無電解銅めっき浴の組成
は、縄船らの論文（表面技術、４９巻、１２号、１３６
０−１３６１、１９９８年）を参考に調整した。浴温５
５℃で３０分間無電解銅めっきを行ったところ、基材の
表面材料を変性処理した部分にのみ、銅が析出した。多
少地汚れが認められたが、析出した銅を損なうことな
く、容易に拭き取ることができた。銅のテープ剥離試験
による剥離は認められなかった。

【００８９】［実施例３］ＩＴＯ膜が全面に形成された
透明導電性フィルムを基材として用い、酸性エッチング
液を除去剤として用いて、実施例１と同様にして５分
間、除去剤による化学的除去処理を行った。処理後、よ
く水洗して、版の付着面に相当する部分にのみＩＴＯが
エッチングされた透明導電性フィルムを得た。化学的除
去処理の前後で、ＩＴＯの表面抵抗値に変化はなかっ
た。

【００９０】

【発明の効果】本発明のパターン形成体の製造方法によ
れば、版を用いて基材の表面材料に変性剤もしくは除去
剤をパターン状に付着させて、その表面をパターン状に
化学的に変性された領域、もしくは化学的に除去された
領域を形成することが可能であることから、フォトリソ
グラフィ法等を用いることなく化学変性領域、もしくは
化学的除去領域の精細なパターンを形成することが可能
である。そして、この精細なパターン上に機能性材料を
付着させることにより、有用な機能性素子を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパターン形成体の製造方法に用いられ
る多孔質版の一例を示す概略断面図である。

【図２】本発明のパターン形成体の製造方法に用いられ
る多孔質版の他の例を示す概略断面図である。

【図３】本発明のパターン形成体の製造方法に用いられ
る多孔質版の他の例を示す概略断面図である。

【図４】本発明のパターン形成体の製造方法に用いられ
る多孔質版の他の例を示す概略断面図である。

【図５】本発明のパターン形成体の製造方法の一例を説
明するための工程図である。

【図６】本発明のパターン形成体の製造方法の他の例を
説明するための工程図である。

【符号の説明】

１ …… 多孔質版 ２ …… 付着面 ３ …… 多孔質構造 ８ …… 基材 １１ …… 薄層

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材の表面材料を化学的に変性するため
   に、版を用いて基材の表面材料に前記表面材料を変性す
   る変性剤をパターン状に付着させ、基材の表面材料に化
   学的に変性された領域のパターンを形成する工程を含む
   ことを特徴とするパターン形成体の製造方法。
2. 【請求項２】 前記変性剤が、基材の表面材料を化学的
   に除去することも可能であることを特徴とする請求項１
   記載のパターン形成体の製造方法。
3. 【請求項３】 前記基材の表面材料が絶縁性の材料であ
   り、かつ前記工程により形成された化学的に変性された
   領域のパターンに導電性材料を付着させる工程を含むこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパター
   ン形成体の製造方法。
4. 【請求項４】 前記化学的に変性された領域のパターン
   に導電性材料を付着させる工程が、化学的に変性された
   領域のパターンに触媒を付着させる工程と、パターン状
   に触媒が付着した基材を無電解めっきに供する工程とを
   含むことを特徴とする請求項３に記載のパターン形成体
   の製造方法。
5. 【請求項５】 基材の表面材料を化学的に除去するため
   に、版を用いて基材の表面材料に前記表面材料を除去す
   る除去剤をパターン状に付着させ、基材表面に化学的に
   除去された領域のパターンを形成する工程を含むことを
   特徴とするパターン形成体の製造方法。
6. 【請求項６】 前記基材が表面に前記除去剤により除去
   可能な膜厚を有する薄層を有する基材であり、前記除去
   剤が前記薄層の材料を化学的に除去することができる除
   去剤であることを特徴とする請求項５に記載のパターン
   形成体の製造方法。
7. 【請求項７】 前記薄層が導電性を有する薄層であり、
   基材が絶縁性の基材であることを特徴とする請求項６に
   記載のパターン形成体の製造方法。
8. 【請求項８】 前記版が、凸版、平版および孔版のいず
   れかであることを特徴とする請求項１から請求項７まで
   のいずれかの請求項に記載されたパターン形成体の製造
   方法。
9. 【請求項９】 前記版の版面上において、前記変性剤ま
   たは前記除去剤を基材の表面材料に付着させる付着面
   が、連続孔を形成した多孔質構造を有する材料で形成さ
   れていることを特徴とする請求項１から請求項７までの
   いずれかの請求項に記載されたパターン形成体の製造方
   法。
10. 【請求項１０】 前記付着面が、凸面となっていること
    を特徴とする請求項９記載のパターン形成体の製造方
    法。