JP4383095B2 - パターン形成体の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細な金属配線を有する導電性パターン形成体等の、各種の用途に使用可能な、高精細なパターンを有す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、基材上に図案、画像、文字、回路等の種々のパターンを形成するパターン形成体の製造方法としては、各種のものが製造されている。
【０００３】
例えば、印刷を例に挙げて説明すると、印刷方法の一種である平版印刷に使用する平版印刷版は、インクを受容する親油性部位と、印刷インクを受容しない部位とからなるパターンを有する平版を製造し、この平版を用いて親油性部位に印刷すべきインクの画像を形成し、形成した画像を紙等に転写して印刷している。こうした印刷では、このように印刷版原版に、文字、図形等のパターンを形成してパターン形成体である印刷版を製造し、印刷機に装着して使用している。代表的な平版印刷版であるオフセット印刷用の印刷版原版には、数多くのものが提案されている。
【０００４】
例えば、オフセット印刷用の印刷版は、印刷版原版にパターンを描いたマスクを介して露光して現像する方法、あるいは電子写真方式によって直接に露光して印刷版原版上に直接に製版する方法等によって作製することができる。電子写真式のオフセット印刷版原版は、導電性基材上に酸化亜鉛等の光導電性粒子および結着樹脂を主成分とした光導電層を設け、これを感光体として電子写真方式によって露光し、感光体表面に親油性の高い画像を形成させ、続いて不感脂化液で処理し非画像部分を親水化することによってオフセット原版、すなわちパターン形成体を得る方法によって作製されている。親水性部分は水等によって浸漬して疎油性とされ、親油性の画像部分に印刷インクが受容されて紙等に転写される。しかしながら、パターン形成に当たっては不感脂化液での処理等の種々の露光後の処理が必要となる。
【０００５】
また、高精細なパターンを形成する方法として、基材上に塗布したフォトレジスト層にパターン露光を行い、露光後、フォトレジストを現像し、さらにエッチングを行ったり、フォトレジストに機能性を有する物質を用いて、フォトレジストの露光によって目的とするパターンを直接形成する等のフォトリソグラフィーによるパターン形成体の製造方法が知られている。
【０００６】
フォトリソグラフィーによる高精細パターンの形成は、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタの着色パターンの形成、マイクロレンズの形成、精細な電気回路基板の製造、パターンの露光に使用するクロムマスクの製造等に用いられているが、これらの方法によっては、フォトレジストを用いると共に、露光後に液体現像液によって現像を行ったり、エッチングを行う必要があるので、廃液を処理する必要が生じる等の問題点があり、またフォトレジストとして機能性の物質を用いた場合には、現像の際に使用されるアルカリ液等によって劣化する等の問題点もあった。
【０００７】
カラーフィルタ等の高精細なパターンを印刷等によって形成することも行われているが、印刷で形成されるパターンには、位置精度等の問題があり、高精度なパターンの形成は困難であった。
【０００８】
一方、高精細なパターンを形成する方法として、光触媒の作用により特性が変化する特性変化層を基材上に形成し、光触媒を含有する光触媒含有層を用いてエネルギー照射を、光触媒含有層側から行うことにより、上記特性変化層の特性が変化した特性パターンを形成するパターン形成体の製造方法等が本発明者等において検討されてきた（例えば、特許文献１）。
【０００９】
しかしながら、この方法においては、照射するエネルギーを平行光とし、マスクを通して特性変化層にエネルギー照射を行うプロキシミティ方式であるため、マスクの位置合せ等が必要であり、数十μｍ程度のパターンを容易な工程で形成することは可能であったが、例えば金属配線等の、さらに高精細なパターンの形成を行う際に精度の面で問題となる場合があった。
【００１０】
ここで、ディスプレイや半導体を製造する際に、プロキシミティ方式より高精細なパターンを形成する方法として、投影露光方式が知られている。この投影露光方式によれば、レンズやミラーを用いて結像させることから、位置合せ精度や解像度が優れている。しかしながら、上記光触媒含有層を用いる方法に投影露光方式を用いた場合、投影露光によりパターン化されたエネルギーが、光触媒含有層を透過しなければならず、パターン化されたエネルギーが上記光触媒含有層内部でのエネルギーの吸収や散乱等してしまい、高精細なパターンを形成することが困難であった。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−２４９８２１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、簡易な方法で、高精細なパターンを形成可能なパターン形成体の製造方法の提供が望まれている。
【００１３】
本発明は、パターン形成体の製造方法であって、透明基材および、上記透明基材上に形成されたエネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する特性変化層を有するパターン形成体用基板と、光触媒を含有する光触媒含有層および基体を有する光触媒含有層側基板とを、上記特性変化層および上記光触媒含有層が２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置した後、上記透明基材側から投影露光方式によりエネルギーを照射し、上記特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成し、上記特性変化層は、膜厚が１０Å〜１０００Åの範囲内であり、上記特性変化層は、照射される上記エネルギーのエネルギー透過率が７０％〜９９．５％の範囲内であり、上記光触媒含有層側基板が、照射されるエネルギーに対して反射防止機能を有する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。
【００１４】
本発明によれば、投影露光方式によりエネルギーを照射することによって、光触媒含有層に含有される光触媒を高精細なパターン状に励起させることが可能となる。この励起された光触媒の作用により、対向されて配置されている特性変化層の特性を変化させることができ、高精細な特性変化パターンを有するパターン形成体を製造することができるのである。またこの際、パターン形成体用基板の透明基材側からエネルギー照射が行われ、光触媒含有層をエネルギーが透過する必要がないことから、エネルギーが乱反射等することなく、光触媒含有層に到達することができ、高精細な特性変化パターンを形成することが可能となるのである。
【００１５】
本発明においては、上記投影露光方式が、ミラープロジェクション方式、またはステッパー方式であることが好ましい。これらの方式によりエネルギー照射を行うことにより、高精細にパターンの照射を行うことが可能となるからである。
【００１６】
また、本発明は、パターン形成体の製造方法であって、透明基材および、上記透明基材上に形成されたエネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する特性変化層を有するパターン形成体用基板と、光触媒を含有する光触媒含有層および基体を有する光触媒含有層側基板とを、上記特性変化層および上記光触媒含有層が２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置した後、上記透明基材側から光描画方式によりエネルギーを照射し、上記特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成し、上記特性変化層は、膜厚が１０Å〜１０００Åの範囲内であり、上記特性変化層は、照射される上記エネルギーのエネルギー透過率が７０％〜９９．５％の範囲内であり、上記光触媒含有層側基板が、照射されるエネルギーに対して反射防止機能を有する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。
【００１７】
本発明によれば、光描画方式を用いてエネルギー照射を行うことにより、目的とする高精細なパターン状に、光触媒含有層に含有される光触媒を励起させることが可能となり、この光触媒の作用により特性変化層の特性が変化した高精細な特性変化パターンを形成することができるのである。またこの際、パターン形成体用基板の透明基材側からエネルギー照射が行われ、光触媒含有層をエネルギーが透過する必要がないことから、エネルギーが乱反射等することなく、光触媒含有層に到達することができ、高精細な特性変化パターンを形成することが可能となる。
【００１８】
本発明において、上記特性変化層は、膜厚が１０Å〜１０００Åの範囲内であることが好ましい。これにより、エネルギーが特性変化層を透過する際に乱反射等することを防止することができ、高精細なパターン状に光触媒含有層にエネルギーを到達させることが可能となるからである。
【００１９】
本発明においてはまた、上記特性変化層は、照射されるエネルギーのエネルギーの透過率が７０％〜９９．５％の範囲内であることが好ましい。これにより、照射されたエネルギーが特性変化層により吸収等されることなく、光触媒含有層に効率よく到達させることができるからである。
【００２０】
また、本発明においては、上記特性変化層が、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する濡れ性変化層とすることができる。これにより、エネルギー照射に伴う光触媒の作用によって、濡れ性が変化した親液性領域と、濡れ性の変化していない撥液性領域とを形成することができ、この濡れ性の差を利用して、例えばインクジェット法等により、容易に機能性部が形成可能なパターン形成体とすることができるからである。
【００２１】
この際、上記濡れ性変化層がオルガノポリシロキサンを含有する層とすることができる。これにより、上述したように濡れ性変化層の濡れ性を変化させることが可能となるからである。
【００２２】
また、本発明においては、上記オルガノポリシロキサンが、Ｙ_ｎＳｉＸ_{（４−ｎ）}（ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基、クロロアルキル基、イソシアネート基、もしくはエポキシ基、またはこれらを含む有機基であり、Ｘはアルコキシル基またはハロゲンを示す。ｎは０〜３までの整数である。）で示される珪素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。このようなオルガノポリシロキサンを用いることにより、上述したような濡れ性の変化に対する特性をより発揮することができるからである。
【００２３】
またさらに、上記オルガノポリシロキサンを構成するＹの炭素数が１〜２０の範囲内であることが好ましい。これにより、上記Ｙによりエネルギー照射前のオルガノポリシロキサンを撥液性とすることができ、またエネルギー照射による光触媒の作用によって、上記Ｙが分解除去等されることにより、親液性とすることができるからである。
【００２４】
また、本発明においては、上記濡れ性変化層が単分子膜とすることができる。これにより、上記濡れ性変化層を緻密で均一な膜とすることができ、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により濡れ性が変化した特性変化パターンに、高精細かつ均一な機能性部を形成することが可能となるからである。
【００２５】
この際、上記単分子膜が、有機鎖を有するシラン化合物からなることが好ましい。このようなシラン化合物を用いることにより、容易に上記単分子膜を形成することができるからである。
【００２６】
またさらに、上記有機鎖を構成する炭素の数が、１〜２０の範囲内であることが好ましい。上記有機鎖によりエネルギー照射前の単分子膜を撥液性とすることができ、またエネルギー照射に伴う光触媒の作用により上記有機鎖が分解等されて、親液性とすることが可能となるからである。
【００２７】
本発明においては、上記シラン化合物がフルオロアルキルシランであることが好ましい。これにより、エネルギー未照射部の撥液性を高いものとすることができることから、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により親液性領域とされた特性変化パターンとの濡れ性の差を高いものとすることができるからである。
【００２８】
また、本発明においては、上記特性変化層が、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により分解除去される分解除去層とすることができる。これにより、特性変化層表面に特性変化パターンとして凹部を形成することができ、表面の凹凸を利用して、容易に例えばインクジェット法等により機能性部を形成することが可能となるからである。
【００２９】
この際、上記分解除去層の表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上であり、上記透明基材の表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、９°以下であることが好ましい。これにより、分解除去層が分解除去されて露出した領域を親液性領域、分解除去層上を撥液性領域とすることが可能となることから、表面の凹凸だけでなく、濡れ性の差も利用して機能性部を形成することが可能となり、さらに高精細な機能性部が形成可能なパターン形成体とすることができるからである。
【００３０】
ここで、上記分解除去層が単分子膜であることが好ましい。これにより、上記分解除去層を緻密で均一な層とすることができ、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、分解除去層を効率よく、かつ均一に分解除去することが可能となるからである。
【００３１】
また本発明においては、前記光触媒含有層側基板が、照射されるエネルギーに対して反射防止機能を有するものであることが好ましい。これにより、照射されたエネルギーを光触媒含有層側基板が反射し、エネルギーが照射されていない領域の光触媒含有層中の光触媒を励起することを防ぐことが可能となり、エネルギー照射された領域のみの特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成することが可能となるからである。
【００３２】
上記発明においては、上記特性変化パターンの幅が、０．２μｍ〜５００μｍの範囲内であることが好ましい。これにより、上記特性変化パターンを利用して、容易に金属配線等の機能性部を高精細に形成可能なパターン形成体とすることができるからである。
【００３３】
本発明はまた、上述したパターン形成体の製造方法により製造されたパターン形成体の特性変化パターンに沿って機能性部が形成されたことを特徴とする機能性素子を提供する。
【００３４】
本発明によれば、高精細に形成された上記特性変化パターンに沿って、容易に例えばインクジェット法等により機能性部を形成することができ、例えば金属配線等の機能性部が高精細に形成された機能性素子とすることができる。
【００３５】
また本発明は、上記機能性素子における上記機能性部が金属配線であることを特徴とする導電性パターン形成体を提供する。
【００３６】
本発明によれば、上記特性変化パターンに沿って、容易にノズル吐出法等により高精細に形成された金属配線を有する導電性パターン形成体とすることができる。
【００３７】
またさらに本発明は、基体と、前記基体上に形成され、かつ光触媒を含有する光触媒含有層とを有し、パターン形成体の製造に際して照射されるエネルギーに対して反射防止機能を有するパターン形成体製造用光触媒含有層側基板であって、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する特性変化層を有するパターン形成体用基板における上記特性変化層と、上記光触媒含有層とを所定の間隙をおいて配置し、上記パターン形成体用基板側から投影露光法によりエネルギー照射することにより、上記特性変化層の特性が変化したパターン形成体を形成することを特徴とするパターン形成体製造用光触媒含有層側基板を提供する。
【００３８】
本発明によれば、上記パターン形成体製造用光触媒含有層側基板が、反射防止機能を有することにより、パターン形成体の形成に際して照射されるエネルギーが、パターン形成体製造用光触媒含有層側基板によって反射され、エネルギー照射されていない領域の光触媒含有層中の光触媒を励起することを防ぐことが可能となる。これにより、高精細なパターンを有する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製造用光触媒含有層側基板とすることができるのである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明は、微細な金属配線を有する導電性パターン形成体等の、各種の用途に使用可能な、高精細なパターンを有するパターン形成体の製造方法、およびそのパターン形成体を用いた機能性素子、さらにパターン形成体の製造に用いられるパターン形成体製造用光触媒含有層側基板に関するものである。以下、それぞれわけて説明する。
【００４０】
Ａ．パターン形成体の製造方法
まず、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法は、エネルギー照射の方法によって、二つの実施態様がある。第１の実施態様としては、透明基材および、上記透明基材上に形成されたエネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する特性変化層を有するパターン形成体用基板と、光触媒を含有する光触媒含有層および基体を有する光触媒含有層側基板とを、上記特性変化層および上記光触媒含有層が２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置した後、上記透明基材側から投影露光方式によりエネルギーを照射し、上記特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成するものである。また、第２の実施態様としては、透明基材および、上記透明基材上に形成されたエネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する特性変化層を有するパターン形成体用基板と、光触媒を含有する光触媒含有層および基体を有する光触媒含有層側基板とを、上記特性変化層および上記光触媒含有層が２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置した後、上記透明基材側から光描画方式によりエネルギーを照射し、上記特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成するものである。
【００４１】
本発明によれば、投影露光方式、または光描画方式により、エネルギーを照射することから、どちらの実施態様においても、高精細なパターン状のエネルギーによって、光触媒含有層に含有される光触媒を励起させることが可能となり、この光触媒の作用により特性変化層の特性が変化した高精細な特性変化パターンを形成することができるのである。ここで、エネルギーが光触媒含有層側基板を透過する場合には、光触媒含有層が含有する光触媒等によって、光触媒含有層内部でエネルギーの吸収や散乱等が起こる可能性が高く、高精細なパターンを形成することが困難となる場合がある。本発明においては、エネルギー照射がパターン形成体用基板の透明基材側からエネルギー照射が行われることから、エネルギーが光触媒含有層側基板を透過しない。これにより、エネルギーを乱反射させることなく、光触媒含有層に到達させることができ、高精細な特性変化パターンを形成することが可能となる。またさらに、光触媒含有層側基板にエネルギー透過性を必要とされないことから、上記光触媒含有層の膜厚や、基体の種類等が限定されることがなく、製造されたパターン形成体をコストや製造効率等の面からも好ましいものとすることができる。
【００４２】
以下、本発明のパターン形成体の製造方法における各構成を、各実施態様ごとに、それぞれ説明する。
【００４３】
１．第１実施態様
まず、本発明のパターン形成体の製造方法における第１実施態様について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法における第１実施態様は、透明基材および、上記透明基材上に形成されたエネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する特性変化層を有するパターン形成体用基板と、光触媒を含有する光触媒含有層および基体を有する光触媒含有層側基板とを、上記特性変化層および上記光触媒含有層が２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置した後、上記透明基材側から投影露光方式によりエネルギーを照射し、上記特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成するものである。
【００４４】
本実施態様のパターン形成体は、例えば図１に示すように、透明基材１と、その透明基材１上に形成された特性変化層２とを有するパターン形成体用基板３、および基体４と、その基体４上に形成された光触媒含有層５とを有する光触媒含有層側基板６を準備し、そのパターン形成体用基板３と光触媒含有層側基板６とを、所定の間隙をおいて配置する（図１（ａ））。次に、目的とするパターンが形成されたマスク７等を用いて、エネルギー８を例えば投影露光装置１１を通して投影露光し、パターン状のエネルギー８´を上記パターン形成体用基板３の透明基材１側から照射する（図１（ｂ））。このエネルギー８´により光触媒含有層５中の光触媒が励起され、対向する特性変化層２の特性が変化する。すなわち、エネルギー８´に対応するパターン状に、特性変化層２の特性が変化した特性変化パターン９が形成されたパターン形成体を製造することができるのである（図１（ｃ））。
【００４５】
本実施態様によれば、上述したように、投影露光方式により、エネルギーを照射することから、高精細なパターン状のエネルギーによって、光触媒含有層に含有される光触媒を励起させることが可能となり、この光触媒の作用により特性変化層の特性が変化した高精細な特性変化パターンを形成することができるのである。
【００４６】
以下、本実施態様のパターン形成体の製造方法の特徴であるエネルギー照射についてまず説明し、その後、本実施態様に用いられる光触媒含有層側基板およびパターン形成体用基板について説明する。
【００４７】
ａ．エネルギー照射
まず、本実施態様のパターン形成体の製造方法におけるエネルギー照射について説明する。本実施態様のパターン形成体の製造方法においては、後述する光触媒含有層側基板における光触媒含有層と、後述するパターン形成体用基板における特性変化層とを、所定の間隙をおいて配置し、パターン形成体用基板における透明基材側から、投影露光方式によりエネルギーを照射することにより、上記特性変化層の特性が変化した特性変化パターンが形成されたパターン形成体を製造することができる。
【００４８】
以下、このようなエネルギー照射を行う際の、パターン形成体用基板と光触媒含有層側基板との配置、投影露光方式によるエネルギー照射について説明する。
【００４９】
（パターン形成体用基板と光触媒含有層側基板との配置）
まず、本実施態様におけるエネルギー照射の際のパターン形成体用基板と光触媒含有層側基板との配置について説明する。
【００５０】
本実施態様においては、後述するパターン形成体用基板における特性変化層と、後述する光触媒含有層側基板における光触媒含有層とを、所定の間隙をおいて配置し、所定の方向からエネルギーを照射することにより、特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成することができる。
【００５１】
上記の配置とは、実質的に光触媒の作用が特性変化層表面に及ぶような状態で配置された状態をいうこととし、実際に物理的に接触している状態の他、所定の間隔を隔てて上記光触媒含有層と特性変化層とが配置された状態とする。この間隙は、２００μｍ以下であることが好ましい。
【００５２】
本実施態様において上記間隙は、パターン精度が極めて良好であり、光触媒の感度も高く、したがって特性変化層の特性変化の効率が良好である点を考慮すると特に０．２μｍ〜１０μｍの範囲内、好ましくは１μｍ〜５μｍの範囲内とすることが好ましい。このような間隙の範囲は、特に間隙を高い精度で制御することが可能である小面積の特性変化層に対して特に有効である。
【００５３】
一方、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍ以上といった大面積の特性変化層に対して処理を行う場合は、接触することなく、かつ上述したような微細な間隙を光触媒含有層側基板と特性変化層との間に形成することは極めて困難である。したがって、特性変化層が比較的大面積である場合は、上記間隙は、１０〜１００μｍの範囲内、特に５０〜７５μｍの範囲内とすることが好ましい。間隙をこのような範囲内とすることにより、パターンがぼやける等のパターン精度の低下の問題や、光触媒の感度が悪化して特性変化の効率が悪化する等の問題が生じることなく、さらに特性変化層上の特性変化にムラが発生しないといった効果を有するからである。
【００５４】
このように比較的大面積の特性変化層をエネルギー照射する際には、エネルギー照射装置内の光触媒含有層側基板と特性変化層との位置決め装置における間隙の設定を、１０μｍ〜２００μｍの範囲内、特に２５μｍ〜７５μｍの範囲内に設定することが好ましい。設定値をこのような範囲内とすることにより、パターン精度の大幅な低下や光触媒の感度の大幅な悪化を招くことなく、かつ光触媒含有層側基板と特性変化層とが接触することなく配置することが可能となるからである。
【００５５】
このように光触媒含有層と特性変化層表面とを所定の間隔で離して配置することにより、酸素と水および光触媒作用により生じた活性酸素種が脱着しやすくなる。すなわち、上記範囲より光触媒含有層と特性変化層との間隔を狭くした場合は、上記活性酸素種の脱着がしにくくなり、結果的に特性変化速度を遅くしてしまう可能性があることから好ましくない。また、上記範囲より間隔を離して配置した場合は、生じた活性酸素種が特性変化層に届き難くなり、この場合も特性変化の速度を遅くしてしまう可能性があることから好ましくない。
【００５６】
また、このような極めて狭い間隙を均一に形成して光触媒含有層と特性変化層とを配置する方法としては、例えばスペーサを用いる方法を挙げることができる。そして、このようにスペーサを用いることにより、均一な間隙を形成することができると共に、このスペーサが接触する部分は、光触媒の作用が特性変化層表面に及ばないことから、このスペーサを目的とする特性変化パターンと同様のパターンを有するものとすることにより、特性変化層上に所定の特性変化パターンを形成することが可能となる。また、このようなスペーサを用いることにより、光触媒の作用により生じた活性酸素種が拡散することなく、高濃度で特性変化層表面に到達することから、効率よく高精細な特性変化パターンを形成することができる。
【００５７】
本実施態様においては、このような光触媒含有層側基板とパターン形成体用基板との配置状態は、少なくともエネルギー照射の間だけ維持されればよい。
【００５８】
（投影露光方式によるエネルギー照射）
次に、投影露光方式によるエネルギー照射について説明する。本実施態様においては、上述したような配置を維持した状態で、上記パターン形成体用基板の透明基材側から、投影露光方式によりエネルギー照射が行われる。ここで、本実施態様でいう投影露光方式とは、レンズ、またはミラーを通して目的とするパターン状に像を形成する、一般的に投影露光方式として用いられる方法であれば、特に限定されるものではなく、具体的には、ミラープロジェクション方式やステッパー方式等が挙げられる。ここで、目的とするパターン状のマスクは通常、光源と、レンズまたはミラーとの間に設置される。本実施態様においては、このような投影露光方式を用いることにより、高精細なパターン状に、光触媒含有層にエネルギーを照射することが可能となり、このエネルギーが照射された領域の光触媒の作用により、特性変化層の特性を高精細なパターン状に変化させることが可能となるのである。
【００５９】
ここで本実施態様においては、上記パターン形成体用基板における透明基材側からエネルギーの照射を行う。光触媒含有層側基板側からエネルギー照射を行った場合、投影露光によりパターン化されたエネルギーが、光触媒含有層を透過しなければならず、この光触媒含有層内部でのエネルギーの吸収や散乱等によって、高精細なパターンを形成することが困難となる場合があるからである。また、パターン形成体用基板側から、エネルギー照射を行うことにより、光触媒含有層側基板内におけるエネルギーの干渉等を考慮する必要がないことから、後述するように、上記光触媒含有層側基板における光触媒含有層の膜厚を、特性変化層の特性を変化させるために最適なものとすることができ、効率よくパターン形成体を製造することができるのである。またさらに、この場合、光触媒含有層側基板における基体が、照射されるエネルギーを透過させる必要がないことから、後述するように基体の種類が限定されず、コスト等の面からも好ましいものとすることができるのである。
【００６０】
上述したような、投影露光法により投影されるエネルギーは、光触媒含有層による特性変化層表面の特性を変化させることが可能ないかなるエネルギー線の照射をも含む概念であり、可視光の照射に限定されるものではない。
【００６１】
通常このようなエネルギー照射に用いる光の波長は、４５０ｎｍ以下の範囲、好ましくは３８０ｎｍ以下の範囲から設定される。これは、上述したように光触媒含有層に用いられる好ましい光触媒が二酸化チタンであり、この二酸化チタンにより光触媒作用を活性化させるエネルギーとして、上述した波長の光が好ましいからである。
【００６２】
このようなエネルギー照射に用いることができる光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ、その他種々の光源を挙げることができる。
【００６３】
また、エネルギー照射に際してのエネルギーの照射量は、特性変化層表面が光触媒含有層中の光触媒の作用により特性変化層表面の特性の変化が行われるのに必要な照射量とする。
【００６４】
この際、光触媒含有層を加熱しながらエネルギー照射することにより、感度を上昇させることが可能となり、効率的な特性の変化を行うことができる点で好ましい。具体的には３０℃〜８０℃の範囲内で加熱することが好ましい。
【００６５】
上述したエネルギー照射が行われることにより、本実施態様においては、特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを有するパターン形成体が製造されるのである。
【００６６】
ここで、本実施態様で形成されるパターン形成体に形成される特性変化パターンの幅は、パターン形成体の種類や目的により、異なるものであるが、通常０．２μｍ〜５００μｍ、中でも１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。これにより、上記特性変化パターンを利用して、容易に金属配線等の機能性部を高精細に形成可能なパターン形成体とすることができるからである。
【００６７】
ｂ．光触媒含有層側基板
次に、本実施態様において、上述したエネルギー照射に用いられる光触媒含有層側基板について説明する。本実施態様に用いられる光触媒含有層側基板は、光触媒を含有する光触媒含有層および基体を有するものであり、通常、基体と、その基体上に光触媒含有層が形成されているものである。
【００６８】
また、本実施態様においては、この光触媒含有層側基板が、照射されるエネルギーに対して、反射防止機能を有するものであることが好ましい。ここで、反射防止機能とは、例えばエネルギーを吸収することや、透過することによって、照射されたエネルギーを反射しない機能をいう。これにより、上述したエネルギー照射の際、照射されたエネルギーを光触媒含有層側基板が反射し、エネルギーが照射されていない領域の光触媒含有層中の光触媒を励起することを防ぐことが可能となり、エネルギー照射された領域のみの特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成することが可能となるからである。以下、本工程に用いられる光触媒含有層側基板の各構成について説明する。
【００６９】
（１）光触媒含有層
まず、光触媒含有層側基板に用いられる光触媒含有層について説明する。本実施態様に用いられる光触媒含有層は、光触媒含有層中の光触媒が、対向する特性変化層の特性を変化させるような構成であれば、特に限定されるものではなく、光触媒とバインダとから構成されているものであってもよく、光触媒単体で製膜されたものであってもよい。また、その表面の特性は特に親液性であっても撥液性であってもよい。
【００７０】
本実施態様で使用する光触媒としては、光半導体として知られる例えば二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、および酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）を挙げることができ、これらから選択して１種または２種以上を混合して用いることができる。
【００７１】
本実施態様においては、特に二酸化チタンが、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性もなく、入手も容易であることから好適に使用される。二酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり本実施態様ではいずれも使用することができるが、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい。アナターゼ型二酸化チタンは励起波長が３８０ｎｍ以下にある。
【００７２】
このようなアナターゼ型二酸化チタンとしては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（石原産業（株）製ＳＴＳ−０２（平均粒径７ｎｍ）、石原産業（株）製ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製ＴＡ−１５（平均粒径１２ｎｍ））等を挙げることができる。
【００７３】
光触媒の粒径は小さいほど光触媒反応が効果的に起こるので好ましく、平均粒径が５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下の光触媒を使用するのが特に好ましい。
【００７４】
本実施態様における光触媒含有層は、上述したように光触媒単独で形成されたものであってもよく、またバインダと混合して形成されたものであってもよい。
【００７５】
光触媒のみからなる光触媒含有層の場合は、特性変化層上の特性の変化に対する効率が向上し、処理時間の短縮化等のコスト面で有利である。一方、光触媒とバインダとからなる光触媒含有層の場合は、光触媒含有層の形成が容易であるという利点を有する。
【００７６】
光触媒のみからなる光触媒含有層の形成方法としては、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等の真空製膜法を用いる方法を挙げることができる。真空製膜法により光触媒含有層を形成することにより、均一な膜でかつ光触媒のみを含有する光触媒含有層とすることが可能であり、これにより特性変化層上の特性を均一に変化させることが可能であり、かつ光触媒のみからなることから、バインダを用いる場合と比較して効率的に特性変化層上の特性を変化させることが可能となる。
【００７７】
また、光触媒のみからなる光触媒含有層の形成方法の他の例としては、例えば光触媒が二酸化チタンの場合は、基材上に無定形チタニアを形成し、次いで焼成により結晶性チタニアに相変化させる方法等が挙げられる。ここで用いられる無定形チタニアとしては、例えば四塩化チタン、硫酸チタン等のチタンの無機塩の加水分解、脱水縮合、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラ−ｎ−プロポキシチタン、テトラブトキシチタン、テトラメトキシチタン等の有機チタン化合物を酸存在下において加水分解、脱水縮合によって得ることができる。次いで、４００℃〜５００℃における焼成によってアナターゼ型チタニアに変性し、６００℃〜７００℃の焼成によってルチル型チタニアに変性することができる。
【００７８】
また、バインダを用いる場合は、バインダの主骨格が上記の光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものが好ましく、例えばオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。
【００７９】
このようにオルガノポリシロキサンをバインダとして用いた場合は、上記光触媒含有層は、光触媒とバインダであるオルガノポリシロキサンとを必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗工液を調製し、この塗工液を基材上に塗布することにより形成することができる。使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。バインダとして紫外線硬化型の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬化処理を行うことにより光触媒含有層を形成することができる。
【００８０】
また、バインダとして無定形シリカ前駆体を用いることができる。この無定形シリカ前駆体は、一般式ＳｉＸ_４で表され、Ｘはハロゲン、メトキシ基、エトキシ基、またはアセチル基等であるケイ素化合物、それらの加水分解物であるシラノール、または平均分子量３０００以下のポリシロキサンが好ましい。
【００８１】
具体的には、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラメトキシシラン等が挙げられる。また、この場合には、無定形シリカの前駆体と光触媒の粒子とを非水性溶媒中に均一に分散させ、基材上に空気中の水分により加水分解させてシラノールを形成させた後、常温で脱水縮重合することにより光触媒含有層を形成できる。シラノールの脱水縮重合を１００℃以上で行えば、シラノールの重合度が増し、膜表面の強度を向上できる。また、これらの結着剤は、単独あるいは２種以上を混合して用いることができる。
【００８２】
バインダを用いた場合の光触媒含有層中の光触媒の含有量は、５〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の範囲で設定することができる。
【００８３】
本実施態様においては、上述したように、エネルギーがパターン形成体用基板側から照射されることから、光触媒含有層が照射されるエネルギーに対して透過性を有する必要がなく、またさらに光触媒含有層内におけるエネルギーの干渉等を考慮する必要がない。従って、本実施態様に用いられる光触媒含有層は、後述するパターン形成体用基板における特性変化層の特性を効率よく変化させることができるような膜厚とすることができるのである。このような膜厚として具体的には、特性を変化させる特性変化層の種類や膜厚等により、適宜選択されるものであるが、通常０．０１μｍ〜１０μｍの範囲内、好ましくは０．０５μｍ〜５μｍの範囲内、特に好ましくは０．１μｍ〜２μｍの範囲内とすることができる。
【００８４】
また、本実施態様に用いられる光触媒含有層には上記の光触媒、バインダの他に、界面活性剤を含有させることができる。具体的には、日光ケミカルズ（株）製ＮＩＫＫＯＬ ＢＬ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ＺＯＮＹＬ ＦＳＮ、ＦＳＯ、旭硝子（株）製サーフロンＳ−１４１、１４５、大日本インキ化学工業（株）製メガファックＦ−１４１、１４４、ネオス（株）製フタージェントＦ−２００、Ｆ２５１、ダイキン工業（株）製ユニダインＤＳ−４０１、４０２、スリーエム（株）製フロラードＦＣ−１７０、１７６等のフッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることができ、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。
【００８５】
さらに、光触媒含有層には上記の界面活性剤の他にも、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマー等を含有させることができる。
【００８６】
（２）基体
次に、光触媒含有層側基板に用いられる基体について説明する。本実施態様においては、図１に示すように、光触媒含有層側基板６は、少なくとも基体４と、この基体４上に形成された光触媒含有層５とを有するものである。本実施態様においては、上述したように、エネルギー照射が、パターン形成体用基板側から行われることから、基体が照射されるエネルギーに対して透過性を有する必要が無く、例えば樹脂性フィルムや、ガラス基板、金属等を用いることができる。本実施態様においては、コストや強度等の面から好ましいものとすることができる点から、上記の中でも樹脂性フィルムであることが好ましい。また、本実施態様に用いられる基体は、可撓性を有するものであってもよく、また可撓性を有しないものであってもよい。またさらに不透明な材料であっても用いることが可能である。
【００８７】
また、本実施態様においては、上述したように光触媒含有層側基板が、照射されるエネルギーに対して反射防止機能を有することが好ましく、例えば上記基体が上述したエネルギーを吸収するものとしてもよい。上記基体に、上記エネルギーを吸収させる方法としては、例えば基体を黒色にする方法や、基体の材料にエネルギー吸収剤を含有させる方法等が挙げられる。
【００８８】
またさらに、本実施態様においては、基体表面と光触媒含有層との密着性を向上させるために、基体上にアンカー層を形成するようにしてもよい。このようなアンカー層としては、例えば、シラン系、チタン系のカップリング剤等を挙げることができる。
【００８９】
（３）その他
本実施態様においては、上述したように、パターン形成体用基板が、照射されるエネルギーに対して反射防止機能を有するものであることが好ましく、反射防止機能を付与するために、上記基体および上記光触媒含有層以外に、例えばエネルギー吸収層や反射防止層を、光触媒含有層側基板が有するものであってもよい。
【００９０】
本実施態様に用いられるエネルギー吸収層としては、照射されたエネルギーを吸収する層であれば、特に限定されるものではなく、例えば黒色の層や、エネルギー吸収剤を含有する層等が挙げられる。このようなエネルギー吸収層は、上記基体と上記光触媒含有層との間に形成されるものであってもよく、また上記光触媒含有層が形成される側と反対側の基体表面に形成されるものであってもよい。またさらに、基体の両面に形成されるものであってもよい。
【００９１】
本実施態様においては、上記のエネルギー吸収層は、照射されるエネルギーを１％〜１００％の範囲内、中でも１０％〜１００％の範囲内吸収するものであることが好ましい。これにより、照射されたエネルギーが反射等することを防止することができ、高精細なパターン形成体を製造することができるからである。
【００９２】
また、本実施態様に用いられる反射防止層としては、照射されたエネルギーが反射することを防止する層であれば特に限定されるものではなく、例えばシリカ（ＳｉＯ_２）等の無機材料の微粒子、またはポリマー類の微粒子等の層等が挙げられる。このような反射防止層においても、上記基体と上記光触媒含有層との間に形成されるものであってもよく、また上記光触媒含有層が形成される側と反対側の基体表面に形成されるものであってもよい。またさらに、基体の両面に形成されるものであってもよい。
【００９３】
ｃ．パターン形成体用基板
次に、本実施態様に用いられるパターン形成体用基板について説明する。本実施態様に用いられるパターン形成体用基板は、透明基材と、その透明基材上に形成されたエネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する特性変化層とを有するものである。以下、パターン形成体用基板の各構成について説明する。
【００９４】
（１）特性変化層
まず、本実施態様のパターン形成体に用いられる特性変化層について説明する。本実施態様のパターン形成体に用いられる特性変化層は、上述したエネルギー照射の際、対向して配置された光触媒含有層の、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化した特性変化パターンが形成される層である。本実施態様においては、この特性変化層の特性が変化した領域と、特性が未変化の領域との特性の差を利用して、例えばインクジェット法等により機能性部を形成することが可能なパターン形成体とすることができるのである。
【００９５】
ここで、本実施態様においては、上述したように、パターン形成体用基板側からエネルギーの照射が行われる。したがって、本実施態様の特性変化層は照射されるエネルギーに対して透過性を有するものであり、また、エネルギーを吸収や散乱、干渉等させないことが高精細な特性変化パターンを形成する点から好ましい。そのため、本実施態様において、特性変化層の膜厚は１０Å〜１０００Å、中でも１０Å〜１００Åの範囲内であることが好ましく、また、特性変化パターン形成の際に照射されるエネルギーの透過率が７０％〜９９．５％の範囲内であることが好ましい。これにより、照射されたエネルギーを光触媒含有層に効率よく到達させることが可能となり、エネルギーの散乱や干渉等を防止することができるからである。
【００９６】
また、本実施態様においては、特性変化層が光触媒を含有しない層であることが好ましい。これにより、パターン形成体が経時的に光触媒の影響を受ける心配をする必要がなく、長期間に渡り問題なく使用することが可能だからである。
【００９７】
上述したような特性変化層の特性の変化の種類等は特に限定されるものではないが、本実施態様においては、中でも特性変化層が光触媒の作用により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する濡れ性変化層である場合、および特性変化層が光触媒の作用により分解除去される分解除去層である場合の二つの場合が、特に特性変化パターン上に機能性部を形成することが容易となる点から好ましい。以下、これらの濡れ性変化層および分解除去層について説明する。
【００９８】
（濡れ性変化層）
まず、本実施態様に用いられる濡れ性変化層について説明する。本実施態様に用いられる濡れ性変化層は、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する層である。このように、エネルギー照射により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する濡れ性変化層を用いることにより、濡れ性変化層表面に、エネルギー照射された領域を親液性領域、エネルギー未照射の領域を撥液性領域とすることができる。これにより、例えばインクジェット法等により、親液性領域のみに、例えば金属配線等の機能性部を形成する機能性部形成用塗工液を付着させることが可能となり、高精細なパターン状に機能性部を形成することが可能となるからである。
【００９９】
ここで、親液性領域とは、液体との接触角が小さい領域であり、機能性部を形成する機能性部形成用塗工液に対する濡れ性の良好な領域をいうこととする。また、撥液性領域とは、液体との接触角が大きい領域であり、上記機能性部形成用塗工液に対する濡れ性が悪い領域をいうこととする。
【０１００】
上記濡れ性変化層は、エネルギー照射していない部分、すなわち撥液性領域においては、４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、１０°以上、特に表面張力２０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上の濡れ性を示すことが好ましい。これは、エネルギー照射していない領域は、本実施態様においては撥液性が要求される領域であることから、液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、例えば上記機能性部形成用塗工液を塗布した際に、撥液性領域上にも機能性部形成用塗工液が残存する可能性があり、好ましくないからである。
【０１０１】
また、上記濡れ性変化層は、エネルギー照射された部分、すなわち親液性領域においては、４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、９°以下、特に表面張力６０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下となるような層であることが好ましい。エネルギー照射された部分、すなわち親液性領域における液体との接触角が高い場合は、例えば、上記機能性部形成用塗工液を塗布した際に、親液性領域においても機能性部形成用塗工液をはじいてしまう可能性があり、親液性領域上に機能性部パターニングすることが難しくなる可能性があるからである。
【０１０２】
なお、ここでいう液体との接触角は、種々の表面張力を有する液体との接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）し、その結果から、もしくはその結果をグラフにして得たものである。また、この測定に際して、種々の表面張力を有する液体としては、純正化学株式会社製のぬれ指数標準液を用いた。
【０１０３】
本実施態様に用いられる濡れ性変化層は、上述したような特性を有し、かつ光触媒の作用により劣化、分解しにくい主鎖を有するものであれば、特に限定されるものではないが、本実施態様においては、中でも（１）上記濡れ性変化層中にオルガノポリシロキサンが含有される場合、および（２）上記濡れ性変化層が単分子膜である場合が好ましい。以下、これらの２つの場合についてそれぞれ説明する。
【０１０４】
▲１▼オルガノポリシロキサンが含有される場合
まず、上記濡れ性変化層中にオルガノポリシロキサンが含有される場合について説明する。本実施態様においては、上記濡れ性変化層中にオルガノポリシロキサンが含有されることにより、上述したように、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により濡れ性が低下するものとすることができる。
【０１０５】
本実施態様に含有されるオルガノポリシロキサンとしては、例えば、（ａ）ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、（ｂ）撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等のオルガノポリシロキサンを挙げることができる。
【０１０６】
上記の（ａ）の場合、一般式：
Ｙ_ｎＳｉＸ_{( ４−ｎ )}
（ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基、クロロアルキル基、イソシアネート基、もしくはエポキシ基、またはこれらを含む有機基であり、Ｘはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示す。ｎは０〜３までの整数である。）
で示される珪素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。なお、ここでＸで示されるアルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基であることが好ましい。また、Ｙで示される有機基全体の炭素数は１〜２０の範囲内、中でも５〜１０の範囲内であることが好ましい。
【０１０７】
これにより、上記濡れ性変化層を形成した際に、オルガノポリシロキサンを構成するＹにより表面を撥液性とすることができ、またエネルギー照射に伴う光触媒の作用により、そのＹが分解等されることによって、親液性とすることが可能となるからである。
【０１０８】
また、特に上記オルガノポリシロキサンを構成するＹがフルオロアルキル基であるオルガノポリシロキサンを用いた場合には、エネルギー照射前の濡れ性変化層を、特に撥液性の高いものとすることができることから、高い撥液性が要求される場合等には、これらのフルオロアルキル基を有するオルガノポリシロキサンを用いることが好ましい。このようなオルガノポリシロキサンとして、具体的には、下記のフルオロアルキルシランの１種または２種以上の加水分解縮合物、共加水分解縮合物が挙げられ、一般にフッ素系シランカップリング剤として知られたものを使用することができる。
【０１０９】
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃；
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃；
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃；
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₉ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃；
（ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₄ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃；
（ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₆ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃；
（ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₈ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃；
ＣＦ₃（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃；
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃；
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃；
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃；
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂；
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂；
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂；
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₉ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂；
（ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₄ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂；
（ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₆ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ ＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂；
（ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₈ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ ＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂；
ＣＦ₃（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂；
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂；
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂；
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂；
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₃；
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₃；
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₃；
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₉ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₃；および
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＳＯ₂Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）Ｃ₂Ｈ₄ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃。
【０１１０】
また、上記の（ｂ）の反応性シリコーンとしては、下記一般式で表される骨格をもつ化合物を挙げることができる。
【０１１１】
【化１】

【０１１２】
ただし、ｎは２以上の整数であり、Ｒ¹，Ｒ²はそれぞれ炭素数１〜１０の置換もしくは非置換のアルキル、アルケニル、アリールあるいはシアノアルキル基であり、モル比で全体の４０％以下がビニル、フェニル、ハロゲン化フェニルである。また、Ｒ¹、Ｒ²がメチル基のものが表面エネルギーが最も小さくなるので好ましく、モル比でメチル基が６０％以上であることが好ましい。また、鎖末端もしくは側鎖には、分子鎖中に少なくとも１個以上の水酸基等の反応性基を有する。
【０１１３】
また、上記のオルガノポリシロキサンとともに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応をしない安定なオルガノシリコン化合物を混合してもよい。
【０１１４】
本実施態様における濡れ性変化層には、さらに界面活性剤を含有させることができる。具体的には、日光ケミカルズ（株）製ＮＩＫＫＯＬ ＢＬ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ＺＯＮＹＬ ＦＳＮ、ＦＳＯ、旭硝子（株）製サーフロンＳ−１４１、１４５、大日本インキ化学工業（株）製メガファックＦ−１４１、１４４、ネオス（株）製フタージェントＦ−２００、Ｆ２５１、ダイキン工業（株）製ユニダインＤＳ−４０１、４０２、スリーエム（株）製フロラードＦＣ−１７０、１７６等のフッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることかでき、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。
【０１１５】
また、濡れ性変化層には上記の界面活性剤の他にも、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマー等を含有させることができる。
【０１１６】
このような濡れ性変化層は、上述した成分を必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗工液を調製し、この塗工液を後述する光触媒含有層上に塗布することにより形成することができる。使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。また、紫外線硬化型の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬化処理を行うことにより濡れ性変化層を形成することができる。
【０１１７】
本実施態様において、上述した濡れ性変化層の厚みは、光触媒による濡れ性の変化速度等の関係より、１０Å〜１０００Å、中でも１０Å〜１００Åの範囲内であることが好ましい。
【０１１８】
▲２▼単分子膜である場合
次に、上記濡れ性変化層が単分子膜である場合について説明する。上記濡れ性変化層が単分子膜であることにより、上記濡れ性変化層を均一かつ緻密な層とすることができ、後述する機能性部を均一かつ高精細に形成することが可能となるのである。このような単分子膜としては、例えば自己組織化単分子膜が挙げられる。
【０１１９】
ここで、自己組織化単分子膜とは、固体／液体もしくは固体／気体界面で、有機分子同士が自発的に集合し、会合体を形成しながら自発的に単分子膜を形作っていく有機薄膜である。例として、ある特定の材料でできた基板を、その基板材料と化学的親和性の高い有機分子の溶液または蒸気にさらすと、有機分子は基板表面で化学反応し吸着する。その有機分子が、化学的親和性の高い官能基と、基板との化学反応を全く起こさない有機鎖との２つのパートからなり、親和性の高い官能基がその末端にある場合、分子は反応性末端が基板側を向き、有機鎖が外側を向いて吸着する。有機鎖同士が集合すると、全体として安定になるため、化学吸着の過程で有機分子同士は自発的に集合する。分子の吸着には、基板と末端官能基との間で化学反応が起こることが必要であることから、いったん基板表面が有機分子でおおわれ単分子膜ができあがると、それ以降は分子の吸着は起こらない。その結果、分子が密に集合し、配向性のそろった有機単分子膜ができるものである。
【０１２０】
本実施態様においては、上記濡れ性変化層が上記自己組織化単分子膜である場合、エネルギー照射に伴う光触媒の作用によって、濡れ性変化層表面に存在する撥水性を有する有機鎖が、エネルギー照射に伴う光触媒の作用によって除去されることにより、容易に表面を親水性とすることが可能であり、効率的に特性変化パターンの形成を行うことが可能となるのである。
【０１２１】
このような上記濡れ性変化層として用いられる単分子膜を構成する材料としては、上述した特性を有するものであれば、特に限定されるものではないが、本実施態様においては、有機鎖を有するシラン化合物であることが好ましい。これにより、単分子膜の形成が容易であり、かつ上述した特性を発揮することが可能となるからである。ここで、上記有機鎖を構成する炭素の数は、１〜２０の範囲内、中でも５〜１０の範囲内であることが好ましい。これにより、エネルギー照射前の濡れ性変化層を撥液性とすることができ、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により上記有機鎖が分解等され、親液性とすることが可能となるのである。
【０１２２】
上記有機鎖を有するシラン化合物として、具体的には、上述したオルガノポリシロキサンの項で説明した材料等を用いることができ、中でもフルオロアルキルシランであることが好ましい。
【０１２３】
このような単分子膜からなる濡れ性変化層は、熱ＣＶＤ法やディップコート法、等により形成することができるが、本実施態様においては、熱ＣＶＤ法であることが製造効率等の面から好ましい。熱ＣＶＤ法の好ましい成膜条件としては、後述する透明基材等の耐熱温度以下であれば、原料となる物質の気化温度以上であり、かつ分解温度以下であれば特に限定されるものではないが、通常５０℃〜２００℃の範囲内であることが好ましい。
【０１２４】
また、本実施態様においては、公知である減圧熱ＣＶＤ法を用いてもよい。この減圧熱ＣＶＤ処理時における真空度として、十分な材料の蒸気圧が得られるように設定することができる。この蒸気圧は材料の種類により適宜選択されるものであるが、通常０．０１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒ、中でも５Ｔｏｒｒ以下とすることができる。またこの際、透明基材表面との反応を促進するために、透明基材を加熱しながら減圧ＣＶＤ法を行い、濡れ性変化層を形成することが好ましい。この場合の加熱温度は、透明基材および濡れ性変化層の材料によって適宜選択されるものではあるが、通常４０℃〜１００℃の範囲内、中でも８０℃以下とされる。
【０１２５】
本実施態様において形成される濡れ性変化層の膜厚としては、その単分子膜の種類にもより決定されるものであるが、通常１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲とされる。
【０１２６】
（分解除去層）
次に、本実施態様に用いられる特性変化層が分解除去層である場合について説明する。本実施態様に用いられる分解除去層は、エネルギー照射された際に光触媒含有層中の光触媒の作用により、エネルギー照射された部分の分解除去層が分解除去される層である。このように分解除去層は、エネルギー照射された部分が光触媒の作用により分解除去されることから、現像工程や洗浄工程を行うことなく分解除去層のある部分と無い部分とからなるパターン、すなわち凹凸を有するパターンを形成することができる。
【０１２７】
なお、この分解除去層は、エネルギー照射による光触媒の作用により酸化分解され、気化等されることから、現像・洗浄工程等の特別な後処理なしに除去されるものであるが、分解除去層の材質によっては、洗浄工程等を行ってもよい。
【０１２８】
また、本実施態様に用いられる分解除去層は、凹凸を形成するのみならず、この分解除去層が、後述する透明基材と比較して、液体との接触角が高いことが好ましい。これにより、分解除去層が分解除去され、透明基材が露出した領域を親液性領域、上記分解除去層が残存する領域を撥液性領域とすることが可能となり、表面の凹凸だけでなく、濡れ性の差も利用して、機能性部を形成することが可能となるからである。
【０１２９】
ここで、親液性領域とは、液体との接触角が小さい領域であり、機能性部を形成する機能性部形成用塗工液に対する濡れ性の良好な領域をいうこととする。また、撥液性領域とは、液体との接触角が大きい領域であり、機能性部形成用塗工液に対する濡れ性が悪い領域をいうこととする。
【０１３０】
また、上記分解除去層は、４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、１０°以上、特に表面張力２０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上の濡れ性を示すことが好ましい。これは、本実施態様は、残存する特性変化層が、撥液性が要求される部分であることから、液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、機能性部を形成しない撥液性領域にまで機能性部形成用塗工液が残存する可能性が生じるため好ましくないからである。
【０１３１】
また、本実施態様において、後述する透明基材は、４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、エネルギーが照射されていない部分において９°以下、特に表面張力６０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下となるような層であることが好ましい。本実施態様においては透明基材が、親液性が要求される部分であることから、機能性部形成用塗工液の塗布に際して、親液性領域においても機能性部形成用塗工液をはじいてしまう可能性があり、親液性領域上に機能性部をパターニングすることが難しくなる可能性があるからである。ここで、液体との接触角は、上述した方法により測定した値である。
【０１３２】
この場合、後述する透明基材は表面を親液性となるように、表面処理したものであってもよい。材料の表面を親液性となるように表面処理した例としては、アルゴンや水などを利用したプラズマ処理による親液性表面処理が挙げられ、透明基材上に形成する親液性の層としては、例えばテトラエトキシシランのゾルゲル法によるシリカ膜等を挙げることができる。
【０１３３】
上記のような分解除去層に用いることができる膜としては、具体的にはフッ素系や炭化水素系の撥液性を有する樹脂等による膜を挙げることができる。これらのフッ素系や炭化水素系の樹脂は、撥液性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、これらの樹脂を溶媒に溶解させ、例としてスピンコート法等の一般的な成膜方法により形成することが可能である。
【０１３４】
また、本実施態様においては、機能性薄膜、すなわち、自己組織化単分子膜、ラングミュア−ブロケット膜、および交互吸着膜等を用いることにより、欠陥のない膜を形成することが可能であることから、このような成膜方法を用いることがより好ましいといえる。
【０１３５】
ここで、本実施態様に用いられる自己組織化単分子膜、ラングミュア−ブロケット膜、および交互吸着膜について具体的に説明する。
【０１３６】
▲１▼自己組織化単分子膜
本実施態様に用いられる自己組織化膜形成能のある材料としては、例えば、脂肪酸などの界面活性剤分子、アルキルトリクロロシラン類やアルキルアルコキシド類などの有機ケイ素分子、アルカンチオール類などの有機イオウ分子、アルキルフォスフェート類などの有機リン酸分子などが挙げられる。分子構造の一般的な共通性は、比較的長いアルキル鎖を有し、片方の分子末端に透明基材表面と相互作用する官能基が存在することである。アルキル鎖の部分は分子同士が２次元的にパッキングする際の分子間力の源である。もっとも、ここに示した例は最も単純な構造であり、分子のもう一方の末端にアミノ基やカルボキシル基などの官能基を有するもの、アルキレン鎖の部分がオキシエチレン鎖のもの、フルオロカーボン鎖のもの、これらが複合したタイプの鎖のものなど様々な分子から成る自己組織化単分子膜が報告されている。また、複数の分子種から成る複合タイプの自己組織化単分子膜もある。また、最近では、デンドリマーに代表されるような粒子状で複数の官能基（官能基が一つの場合もある）を有する高分子や直鎖状（分岐構造のある場合もある）の高分子が一層透明基材表面に形成されたもの（後者はポリマーブラシと総称される）も自己組織化単分子膜と考えられる場合もあるようである。本実施態様は、これらも自己組織化単分子膜に含める。
【０１３７】
▲２▼ラングミュア−ブロジェット膜
本実施態様に用いられるラングミュア−ブロジェット膜(Langmuir-Blodgett Film)は、透明基材上に形成されてしまえば形態上は上述した自己組織化単分子膜との大きな相違はない。ラングミュア−ブロジェット膜の特徴はその形成方法とそれに起因する高度な２次元分子パッキング性（高配向性、高秩序性）にあると言える。すなわち、一般にラングミュア−ブロジェット膜形成分子は気液界面上に先ず展開され、その展開膜がトラフによって凝縮されて高度にパッキングした凝縮膜に変化する。実際は、これを適当な透明基材に移しとって用いる。ここに概略を示した手法により単分子膜から任意の分子層の多層膜まで形成することが可能である。また、低分子のみならず、高分子、コロイド粒子なども膜材料とすることができる。様々な材料を適用した最近の事例に関しては宮下徳治らの総説“ソフト系ナノデバイス創製のナノテクノロジーへの展望” 高分子 50巻 9月号 644-647 (2001)に詳しく述べられている。
【０１３８】
▲３▼交互吸着膜
交互吸着膜(Layer-by-Layer Self-Assembled Film)は、一般的には、最低２個の正または負の電荷を有する官能基を有する材料を逐次的に透明基材上に吸着・結合させて積層することにより形成される膜である。多数の官能基を有する材料の方が膜の強度や耐久性が増すなど利点が多いので、最近ではイオン性高分子（高分子電解質）を材料として用いることが多い。また、タンパク質や金属や酸化物などの表面電荷を有する粒子、いわゆる“コロイド粒子”も膜形成物質として多用される。さらに最近では、水素結合、配位結合、疎水性相互作用などのイオン結合よりも弱い相互作用を積極的に利用した膜も報告されている。比較的最近の交互吸着膜の事例については、静電的相互作用を駆動力にした材料系に少々偏っているがPaula T. Hammondによる総説“Recent Explorations in Electrostatic Multilayer Thin Film Assembly”Current Opinion in Colloid & Interface Science, 4, 430-442 (2000)に詳しい。交互吸着膜は、最も単純なプロセスを例として説明すれば、正（負）電荷を有する材料の吸着−洗浄−負（正）電荷を有する材料の吸着−洗浄のサイクルを所定の回数繰り返すことにより形成される膜である。ラングミュア−ブロジェット膜のように展開−凝縮−移し取りの操作は全く必要ない。また、これら製法の違いより明らかなように、交互吸着膜はラングミュア−ブロジェット膜のような２次元的な高配向性・高秩序性は一般に有さない。しかし、交互吸着膜及びその作製法は、欠陥のない緻密な膜を容易に形成できること、微細な凹凸面やチューブ内面や球面などにも均一に成膜できることなど、従来の成膜法にない利点を数多く有している。
【０１３９】
また、分解除去層の膜厚としては、エネルギーに伴う光触媒の作用により分解除去される程度の膜厚であれば特に限定されるものではない。具体的な膜厚としては、照射されるエネルギーの種類や分解除去層の材料等により大きく異なるものではあるが、一般的には、１０Å〜１０００Å、中でも１０Å〜１００Åの範囲内とすることが好ましい。
【０１４０】
（２）透明基材
次に、本実施態様に用いられるパターン形成体用基板における基体について説明する。本実施態様に用いられる基体は、特性変化パターン形成の際に照射されるエネルギーに対して、透過性を有し、かつ上述した特性変化層が形成可能なものであれば特に限定されるものではないが、本実施態様においては、上述したように、パターン形成体用基板側からエネルギー照射が行われるものであることから、透明基材が照射されたエネルギーを吸収や散乱、干渉等させないことが好ましい。そのため、上述した照射されるエネルギーの透過率が５％〜９５％、中でも５０％〜９５％の範囲内であることが好ましい。これにより、照射されたエネルギーを光触媒含有層に効率よく到達させることが可能となるからである。
【０１４１】
このような透明基材としては、例えば石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材等が挙げられる。
【０１４２】
本実施態様において、必要に応じてアルカリ溶出防止用やガスバリア性付与その他の目的の表面処理を施したものを用いてもよい。
【０１４３】
本実施態様においては、上記の中でも、エネルギーの透過性等の面から、パイレックス（登録商標）ガラスまたは透明樹脂フィルムであることが特に好ましい。
【０１４４】
２．第２実施態様
次に、本発明のパターン形成体の製造方法における第２実施態様について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法における第２実施態様は、透明基材および、上記透明基材上に形成されたエネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する特性変化層を有するパターン形成体用基板と、光触媒を含有する光触媒含有層および基体を有する光触媒含有層側基板とを、上記特性変化層および上記光触媒含有層が２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置した後、上記透明基材側から光描画方式によりエネルギーを照射し、上記特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成するものである。
【０１４５】
本実施態様のパターン形成体は、例えば図２に示すように、透明基材１と、その透明基材１上に形成された特性変化層２とを有するパターン形成体用基板３、および基体４と、その基体４上に形成された光触媒含有層５とを有する光触媒含有層側基板６を準備し、そのパターン形成体用基板３と光触媒含有層側基板６とを、所定の間隙をおいて配置する（図２（ａ））。次に、光描画方式により目的とするパターン状にのエネルギー８を上記パターン形成体用基板３の透明基材１側から照射する（図２（ｂ））。このエネルギー８により光触媒含有層５中の光触媒が励起され、対向する特性変化層２の特性が変化する。すなわち、エネルギー８に対応するパターン状に、特性変化層２の特性が変化した特性変化パターン９が形成されたパターン形成体を製造することができるのである（図２（ｃ））。
【０１４６】
本実施態様によれば、上述したように、光描画方式により、エネルギーを照射することから、目的とするパターン状に照射されたエネルギーによって、光触媒含有層に含有される光触媒を励起させることが可能となり、この光触媒の作用により特性変化層の特性が変化した高精細な特性変化パターンを形成することができるのである。
【０１４７】
ここで、本実施態様に用いられる光触媒含有層側基板およびパターン形成体用基板、およびパターン形成体用基板と光触媒含有層側基板との配置については、上述した第１実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略し、以下、本実施態様のパターン形成体の製造方法の特徴である光描画方式によるエネルギー照射について説明する。
【０１４８】
（光描画方式によるエネルギー照射）
本実施態様においては、上記パターン形成体用基板および上記光触媒含有層側基板を、上述したような配置を維持した状態で、上記パターン形成体用基板の透明基材側から、光描画方式によりエネルギー照射が行われる。ここで、本実施態様でいう光描画方式とは、エキシマ、ＹＡＧ、遠紫外線等のレーザを用いて目的とするパターン状に描画照射する方法である。
【０１４９】
本実施態様においては、このような光描画方式を用いることにより、高精細なパターン状に、光触媒含有層にエネルギーを照射することが可能となり、このエネルギーが照射された領域の光触媒の作用により、特性変化層の特性を高精細なパターン状に変化させることが可能となるのである。
【０１５０】
ここで本実施態様においても、上記パターン形成体用基板における透明基材側からエネルギーの照射を行う。光触媒含有層側基板側からエネルギー照射を行った場合、投影露光によりパターン化されたエネルギーが、光触媒含有層を透過しなければならず、この光触媒含有層内部でのエネルギーの吸収や散乱等によって、高精細なパターンを形成することが困難となるからである。また、パターン形成体用基板側から、エネルギー照射を行うことにより、光触媒含有層側基板内におけるエネルギーの干渉等を考慮する必要がないことから、上述したように、上記光触媒含有層側基板における光触媒含有層の膜厚を、特性変化層の特性を変化させるために最適なものとすることができ、高精細な特性変化パターンが形成されたパターン形成体を効率よく製造することができるのである。
【０１５１】
Ｂ．機能性素子
次に、本発明の機能性素子について説明する。本発明の機能性素子は、上述したパターン形成体の製造方法により製造されたパターン形成体の特性変化パターンに沿って機能性部が形成されたものである。
【０１５２】
本発明においては、上述したパターン形成体の製造方法により製造されたパターン形成体の。特性の変化したパターンに沿って機能性部を形成することから、高精細な機能性部を形成することができるのである。
【０１５３】
ここで機能性とは、光学的（光選択吸収、反射性、偏光性、光選択透過性、非線形光学性、蛍光あるいはリン光等のルミネッセンス、フォトクロミック性等）、磁気的（硬磁性、軟磁性、非磁性、透磁性等）、電気・電子的（導電性、絶縁性、圧電性、焦電性、誘電性等）、化学的（吸着性、脱着性、触媒性、吸水性、イオン伝導性、酸化還元性、電気化学特性、エレクトロクロミック性等）、機械的（耐摩耗性等）、熱的（伝熱性、断熱性、赤外線放射性等）、生体機能的（生体適合性、抗血栓性等）のような各種の機能を意味するものである。
【０１５４】
本発明において用いられる機能性部を形成する機能性部形成用組成物としては、上述したように機能性素子の機能、機能性素子の形成方法等によって大きく異なるものであるが、例えば、紫外線硬化型モノマー等に代表される溶剤で希釈されていない組成物や、溶剤で希釈した液体状の組成物等を用いることができる。また、機能性部形成用組成物としては粘度が低いほど短時間にパターンが形成できることから特に好ましい。ただし、溶剤で希釈した液体状組成物の場合には、パターン形成時に溶剤の揮発による粘度の上昇、表面張力の変化が起こるため、溶剤が低揮発性であることが望ましい。
【０１５５】
本発明に用いられる機能性部形成用組成物としては、上記親液性領域に付着等させて配置されることにより機能性部となるものであってもよく、また親液性領域上に配置された後、薬剤により処理され、もしくは紫外線、熱等により処理された後に機能性部となるものであってもよい。この場合、機能性部形成用組成物の結着剤として、紫外線、熱、電子線等で効果する成分を含有している場合には、硬化処理を行うことにより素早く機能性部が形成できることから好ましい。
【０１５６】
本発明においては、上記機能性部を形成する機能性部形成工程を行う方法としては、ディップコート、ロールコート、ブレードコート、スピンコート等の塗布手段、インクジェット、電界ジェット、ディスペンサーを用いる方法等を含むノズル吐出手段等の手段を用いることが好ましい。これらの方法を用いることにより、機能性部を均一かつ高精細に形成することが、可能となるからである。
【０１５７】
本発明の機能性素子としては、例えば機能性部として画素部を形成したカラーフィルタや、機能性部としてレンズを形成したマイクロレンズ、機能性部として金属配線を形成した導電性パターン形成体等が挙げられ、本発明においては、上記の中でも高精細なパターンが形成可能である本発明の利点を活用できる点から、後述する導電性パターン形成体であることが好ましい。
【０１５８】
Ｃ．導電性パターン形成体
次に、本発明の導電性パターン形成体について説明する。本発明の導電性パターン形成体は、上述した機能性素子における機能性部が、金属配線であるものである。本発明においては、上述したパターン形成体の製造方法により製造されたパターン形成体における特性変化パターンを、高精細なものとすることができることから、この特性変化パターンの例えば濡れ性等の差を利用して、例えばノズル吐出法等によって金属配線を形成することにより、高精細な金属配線が形成された導電性パターン形成体とすることができるのである。
【０１５９】
本発明においては、金属配線の形成方法は、上述したパターン形成体の特性変化パターンにおける特性の差を利用して、形成することが可能であれば、特に限定されるものではなく、一般的に金属配線を形成する際に用いられる材料を用いて、例えばインクジェット法や電界ジェット法、ディスペンサーを用いる方法等のノズル吐出法や、オフセット印刷法、スクリーン印刷法等により形成することができる。
【０１６０】
また、本発明においては、このように形成される金属配線の幅は、目的とする導電性パターン形成体の種類等により適宜選択されるものであるが、通常０．２μｍ〜５００μｍ、中でも１μｍ〜１００μｍの範囲内とすることができる。
【０１６１】
Ｄ．パターン形成体製造用光触媒含有層側基板
次に、本発明のパターン形成体製造用光触媒含有層側基板について説明する。本発明のパターン形成体製造用光触媒含有層側基板は、基体と、上記基体上に形成され、かつ光触媒を含有する光触媒含有層とを有し、パターン形成体の製造に際して照射されるエネルギーに対して反射防止機能を有するパターン形成体製造用光触媒含有層側基板であって、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する特性変化層を有するパターン形成体用基板における上記特性変化層と、上記光触媒含有層とを所定の間隙をおいて配置し、上記パターン形成体用基板側から投影露光法によりエネルギー照射することにより、上記特性変化層の特性が変化したパターン形成体を形成するものである。
【０１６２】
すなわち、本発明のパターン形成体製造用光触媒含有層側基板は、パターン形成体を製造する際に用いられるものであり、パターン形成体用基板における上記特性変化層と、上記光触媒含有層とを対向して配置し、パターン形成体用基板側からエネルギーを照射することにより、特性変化層の特性が変化したパターン形成体を形成するものである。
【０１６３】
本発明においては、上記パターン形成体製造用光触媒含有層側基板がパターンの形成に際して照射されるエネルギーに対して、反射防止機能を有することから、照射されたエネルギーが反射されて、エネルギー照射されていない領域の光触媒含有層中の光触媒を励起させることがなく、高精細なパターンが形成されたパターン形成体を製造することができるのである。本発明においては、パターン形成体製造用光触媒含有層側基板に反射防止機能を付与することが可能であれば、その方法は特に限定されず、例えば基体がエネルギー吸収性を有するものであってもよく、また基体表面にエネルギー吸収層や、反射防止層を有するもの等であってもよい。
【０１６４】
また、本発明においては、上記光触媒含有層の膜厚が通常０．０１μｍ〜１０μｍの範囲内、中でも０．０５μｍ〜５μｍの範囲内、特に０．１μｍ〜２μｍの範囲内であることが好ましい。これにより、上記特性変化層の特性を効率よく変化させることができ、高精細なパターンを有するパターン形成体を効率よく製造することが可能なパターン形成体製造用光触媒含有層側基板とすることができるからである。
【０１６５】
ここで、本発明のパターン形成体製造用光触媒含有層側基板に用いられる基体や光触媒含有層、エネルギー吸収層、反射防止層等については、上述した「Ａ．パターン形成体の製造方法」の光触媒含有層側基板の項で説明したものと同様のものを用いることが可能であるので、ここでの説明は省略する。
【０１６６】
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。
【０１６７】
【実施例】
以下、本発明について、実施例を通じてさらに詳述する。
【０１６８】
[実施例１]
まず、フルオロアルキルシラン（ＧＥ東芝シリコーン社製 ＴＳＬ８２３３）５ｇに０．０１Ｎ塩酸を１．５ｇ添加して２４時間攪拌した後、イソプロピルアルコールにより１００倍に希釈して塗布液作製した。この塗布液を、スピンコート法により、無アルカリガラス基板上に塗布後乾燥させて、厚さ０．１μｍの濡れ性変化層を形成し、パターン形成体用基板とした。
【０１６９】
次に、ＰＥＴフィルム上に、光触媒含有層として、光触媒無機コーティング剤であるＳＴ−Ｋ０３（石原産業（株）製）を厚さ０．１５μｍとなるように塗布し、光触媒含有層側基板を形成した。
【０１７０】
続いて、上記濡れ性変化層と光触媒含有層側基板との間が、２５μｍとなるように配置し、パターン形成体用基板側から、遠紫外線固体レーザ（２６６ｎｍ、２５ｍＷ／ｃｍ^２）により５秒間照射した。この際、露光部の濡れ性変化層の表面の濡れ性は水との接触角が２０゜であり、未露光部の濡れ性変化層の表面の濡れ性は、水との接触角が１１０°であった。
【０１７１】
次に、ピエゾ駆動タイプのインクジェット装置を用いて、顔料５重量部、溶剤２０重量部、バインダ７５重量部を含むＲＧＢ各色の熱硬化型インク（着色インク）を、露光部に付着させ着色し、これにＵＶ処理を行い硬化させ、カラーフィルタを得た。
【０１７２】
[実施例２]
まず、デシルトリメトキシシラン（信越シリコーン（株）製 LS‐5258）３ｇに０．０１Ｎの塩酸を１．５ｇ添加して２４時間攪拌した後、イソプロピルアルコールにより１００倍に希釈して塗布液を作製した。この塗布液を、スピンコート法により、無アルカリガラス基板上に塗布後乾燥させて、厚さ５００Åの濡れ性変化層を形成し、パターン形成体用基板とした。
【０１７３】
次に、ＰＥＴフィルム上に、光触媒層として、光触媒コーティング剤であるST-K03（石原産業（株）製）を厚さ０．６μｍとなるように塗布し、光触媒層側基板を形成した。
【０１７４】
続いて、上記濡れ性変化層と光触媒含有層側基板との間が、５０μｍとなるように配置し、パターン形成体用基板側から、ステッパー露光機（I線＝３６５ｎｍ）により５分間照射した。この際、露光部の濡れ性変化層の表面の濡れ性は銀コロイド水溶液（濃度２０ｗｔ％）との接触角が１５°であり、未露光部接触角は１０４°であった。
【０１７５】
次に、上記パターン形成体用基板を銀コロイド水溶液（濃度２０ｗｔ％）に浸漬し、１０mm/sec.で引き上げることにより、親液性領域にのみに上記銀コロイド水溶液がパターン上に付着させた。この銀コロイド水溶液のパターンを３００℃で２０分間加熱することにより基板上に銀がパターニングされた導電性パターン形成体を得た。
【０１７６】
【発明の効果】
本発明によれば、投影露光方式によりエネルギーを照射することによって、光触媒含有層に含有される光触媒を高精細なパターン状に励起させることが可能となる。この励起された光触媒の作用により、対向されて配置されている特性変化層の特性を変化させることができ、高精細な特性変化パターンを有するパターン形成体を製造することができるのである。またこの際、パターン形成体用基板の透明基材側からエネルギー照射が行われることから、エネルギーが乱反射等することなく、光触媒含有層に到達することができ、高精細な特性変化パターンを形成することが可能となるのである。
【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の一例を示す工程図である。
【図２】本発明のパターン形成体の製造方法の他の例を示す工程図である。
【符号の説明】
１ … 基材
２ … 特性変化層
３ … パターン形成体用基板
４ … 基体
５ … 光触媒含有層
６ … 光触媒含有層側基板
７ … フォトマスク
８ … エネルギー
９ … 特性変化パターン

Claims (18)

1. パターン形成体の製造方法であって、
   透明基材および、前記透明基材上に形成されたエネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する特性変化層を有するパターン形成体用基板と、光触媒を含有する光触媒含有層および基体を有する光触媒含有層側基板とを、前記特性変化層および前記光触媒含有層が２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置した後、前記透明基材側から投影露光方式によりエネルギーを照射し、前記特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成し、
   上記特性変化層は、膜厚が１０Å〜１０００Åの範囲内であり、
   上記特性変化層は、照射される上記エネルギーのエネルギー透過率が７０％〜９９．５％の範囲内であり、
   上記光触媒含有層側基板が、照射されるエネルギーに対して反射防止機能を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法。
2. 前記投影露光方式が、ミラープロジェクション方式、またはステッパー方式であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成体の製造方法。
3. パターン形成体の製造方法であって、
   透明基材および、前記透明基材上に形成されたエネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する特性変化層を有するパターン形成体用基板と、光触媒を含有する光触媒含有層および基体を有する光触媒含有層側基板とを、前記特性変化層および前記光触媒含有層が２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置した後、前記透明基材側から光描画方式によりエネルギーを照射し、前記特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成し、
   上記特性変化層は、膜厚が１０Å〜１０００Åの範囲内であり、
   上記特性変化層は、照射される上記エネルギーのエネルギー透過率が７０％〜９９．５％の範囲内であり、
   上記光触媒含有層側基板が、照射されるエネルギーに対して反射防止機能を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法。
4. 前記特性変化層が、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する濡れ性変化層であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法。
5. 前記濡れ性変化層がオルガノポリシロキサンを含有する層であることを特徴とする請求項４に記載のパターン形成体の製造方法。
6. 前記オルガノポリシロキサンが、Ｙ_ｎＳｉＸ_{（４−ｎ）}（ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基、クロロアルキル基、イソシアネート基、もしくはエポキシ基、またはこれらを含む有機基であり、Ｘはアルコキシル基またはハロゲンを示す。ｎは０〜３までの整数である。）で示される珪素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサン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. 前記オルガノポリシロキサンを構成するＹの炭素数が１〜２０の範囲内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. 前記濡れ性変化層が単分子膜であることを特徴とする請求項４に記載のパターン形成体の製造方法。
9. 前記単分子膜が、有機鎖を有するシラン化合物からなることを特徴とする請求項８に記載のパターン形成体の製造方法。
10. 前記有機鎖を構成する炭素の数が、１〜２０の範囲内であることを特徴とする請求項９に記載のパターン形成体の製造方法。
11. 前記シラン化合物がフルオロアルキルシランであることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のパターン形成体の製造方法。
12. 前記特性変化層が、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により分解除去される分解除去層であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法。
13. 前記分解除去層の表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上であり、前記透明基材の表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、９°以下であることを特徴とする請求項１２に記載のパターン形成体の製造方法。
14. 前記分解除去層が単分子膜であることを特徴とする請求項１４または請求項１３に記載のパターン形成体の製造方法。
15. 前記特性変化パターンの幅が、０．２μｍ〜５００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項１４までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法。
16. 請求項１から請求項１５までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法により製造されたパターン形成体の特性変化パターンに沿って機能性部が形成されたことを特徴とする機能性素子。
17. 請求項１６に記載の機能性素子の、前記機能性部が金属配線であることを特徴とする導電性パターン形成体。
18. 基体と、前記基体上に形成され、かつ光触媒を含有する光触媒含有層とを有し、パターン形成体の製造に際して照射されるエネルギーに対して反射防止機能を有するパターン形成体製造用光触媒含有層側基板であって、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する特性変化層を有するパターン形成体用基板における前記特性変化層と、前記光触媒含有層とを所定の間隙をおいて配置し、前記パターン形成体用基板側から投影露光法によりエネルギー照射することにより、前記特性変化層の特性が変化したパターン形成体を形成することを特徴とするパターン形成体製造用光触媒含有層側基板。

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