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JP5303717B2 - Polymer blend material and method for producing the same - Google Patents

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JP5303717B2 JP2006058522A JP2006058522A JP5303717B2 JP 5303717 B2 JP5303717 B2 JP 5303717B2 JP 2006058522 A JP2006058522 A JP 2006058522A JP 2006058522 A JP2006058522 A JP 2006058522A JP 5303717 B2 JP5303717 B2 JP 5303717B2
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Description

本発明は、ポリマーブレンド材料およびその製造方法に関するものであり、特に、任意の露光パターンの中に相分離構造を有するポリマーブレンド材料およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a polymer blend material and a manufacturing method thereof, and more particularly to a polymer blend material having a phase separation structure in an arbitrary exposure pattern and a manufacturing method thereof.

半導体装置などの微細構造を有する材料は、通常、光を透過させる部分と透過させない部分とが幾何学的に刻印されたフォトマスクを用いて加工される。フォトマスクを用いた微細加工は、材料にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光することによりマスクパターンを材料に転写した後、光の照射部または非照射部のフォトレジストを除去することにより行われている。   A material having a fine structure such as a semiconductor device is usually processed using a photomask in which a portion that transmits light and a portion that does not transmit light are geometrically engraved. In microfabrication using a photomask, a photoresist is applied to the material, the mask pattern is transferred to the material by exposure using the photomask, and then the photoresist on the light irradiated or non-irradiated portion is removed. It is done by.

しかしながら、フォトマスクでは、作成することができるパターンには制限があるという問題がある。具体的には、フォトマスクでは、光強度を場所によって変えることはできるが、材料に照射される光強度に斑が生じる。つまり、フォトマスクは石英ガラスなどの表面にクロムメッキを施すことなどにより、光の透過率を制御しているため、石英ガラスの厚さが問題となり、フォトマスクにおけるクロムメッキと石英ガラスとの界面では、透過率の違いにより照射光の回折が生じてしまう。このため、設計したとおりのパターンを試料に形成することは困難である。   However, the photomask has a problem that the pattern that can be created is limited. Specifically, in the photomask, the light intensity can be changed depending on the place, but spots are generated in the light intensity irradiated to the material. In other words, the photomask controls the light transmittance by applying chromium plating to the surface of quartz glass, etc., so the thickness of the quartz glass becomes a problem, and the interface between the chromium plating and the quartz glass in the photomask. Then, the diffraction of irradiation light will arise by the difference in the transmittance | permeability. For this reason, it is difficult to form a pattern as designed on a sample.

フォトマスクを用いないパターン形成方法として、光を用いてコンピュータ上で設計した任意のパターンを直接投影することにより当該パターンを材料に転写する方法が知られている(例えば、非特許文献1、2参照)。
村上泰治、日高敬浩、大橋武志、「レーザ露光用感光性フィルム」、日立化成テクニカルレポート、No.37(2001−7)、21−24頁 市橋靖久、鍛冶誠、熊木尚、大橋武志、磯純一、「マイクロミラーアレイ直描対応感光性フィルム」、日立化成テクニカルレポート、No.44(2005−1)、9−12頁
As a pattern forming method that does not use a photomask, a method of directly projecting an arbitrary pattern designed on a computer using light to transfer the pattern onto a material is known (for example, Non-Patent Documents 1 and 2). reference).
Murakami Taiji, Hidaka Takahiro, Ohashi Takeshi, "Photosensitive film for laser exposure", Hitachi Chemical Technical Report, No. 37 (2001-7), pages 21-24 Akihisa Ichihashi, Makoto Blacksmith, Takashi Kumaki, Takeshi Ohashi, Junichi Tsuji, “Photosensitive film for micromirror array direct drawing”, Hitachi Chemical Technical Report, No. 44 (2005-1), pages 9-12

しかしながら、上記従来の構成では、照射する光の波長などで定まる原理的な限界により、分子スケールでの微細構造を任意に形成することができないという問題を生じる。   However, the above-described conventional configuration has a problem that a fine structure on a molecular scale cannot be arbitrarily formed due to a theoretical limit determined by the wavelength of light to be irradiated.

分子スケールの微細構造を形成する方法としては、相分離構造を用いる方法が知られているが、任意の光強度分布を有する光を照射することにより形成する露光パターンの中に相分離構造を形成する知見は、従来全く知られていない。   As a method of forming a fine structure on a molecular scale, a method using a phase separation structure is known, but a phase separation structure is formed in an exposure pattern formed by irradiating light having an arbitrary light intensity distribution. The knowledge to do is not known at all.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、任意の光強度分布を有する光を照射することにより形成する露光パターンの中に相分離構造が形成したポリマーブレンド材料を実現することにある。更には、任意のパターンに基づいた露光パターンの中に相分離構造を有するポリマーブレンド材料を製造する方法を実現することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object thereof is a polymer blend material in which a phase separation structure is formed in an exposure pattern formed by irradiating light having an arbitrary light intensity distribution. Is to realize. Furthermore, it is to realize a method for producing a polymer blend material having a phase separation structure in an exposure pattern based on an arbitrary pattern.

本発明に係るポリマーブレンド材料は、上記課題を解決するために、少なくとも二種類のポリマーを含むポリマーブレンド材料であって、光強度分布を有する光に対応した露光パターンを備え、上記露光パターンは相分離構造を備えることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a polymer blend material according to the present invention is a polymer blend material containing at least two types of polymers, and has an exposure pattern corresponding to light having a light intensity distribution. It is characterized by having a separation structure.

上記構成によれば、照射した光によって形成する露光パターンのみならず、該露光パターンの中に更に相分離構造が形成したポリマーブレンド材料を提供することができるという効果を奏する。上記相分離構造は分子スケールで構成されているため、分子サイズの違いにより、様々な化合物を分離することができるフィルターや、光学特性の異なる分子によって任意の微細構造が形成された光学フィルターや、分子スケールで微細構造を構築することにより強度を高めた材料などを実現することができる。   According to the said structure, there exists an effect that the polymer blend material in which not only the exposure pattern formed with the irradiated light but the phase-separation structure further formed in this exposure pattern can be provided. Since the phase separation structure is configured on a molecular scale, a filter capable of separating various compounds due to a difference in molecular size, an optical filter in which an arbitrary fine structure is formed by molecules having different optical properties, By building a microstructure on a molecular scale, a material with increased strength can be realized.

また、本発明に係るポリマーブレンド材料は、上記課題を解決するために、少なくとも二種類のポリマーを含むポリマーブレンド材料であって、特性長が異なる相分離構造により露光パターンが形成されていることを特徴としている。   Further, in order to solve the above problems, the polymer blend material according to the present invention is a polymer blend material containing at least two types of polymers, and the exposure pattern is formed by phase separation structures having different characteristic lengths. It is a feature.

上記構成によれば、特性長が異なる相分離構造により、自由度の高い(複雑な)任意のパターンが形成されたポリマーブレンド材料を提供することができるという効果を奏する。つまり、上記構成では、相分離構造によって微細構造が形成されているため、分子スケールで微細構造が形成されている。このため、分子サイズの違いにより、様々な化合物を分離することができるフィルターや、光学特性の異なる分子によって任意の微細構造が形成された光学フィルターや、分子スケールで微細構造を構築することにより強度を高めた材料などを実現することができる。   According to the said structure, there exists an effect that the polymer blend material by which arbitrary patterns with a high freedom degree (complex) were formed by the phase-separation structure from which characteristic length differs can be provided. That is, in the above configuration, since the fine structure is formed by the phase separation structure, the fine structure is formed on a molecular scale. Therefore, a filter that can separate various compounds due to the difference in molecular size, an optical filter in which an arbitrary fine structure is formed by molecules with different optical characteristics, and a fine structure built on a molecular scale. It is possible to realize a material with an improved resistance.

本発明に係るポリマーブレンド材料では、上記相分離構造の特性長は、1〜6μmの範囲内であることが好ましい。   In the polymer blend material according to the present invention, the characteristic length of the phase separation structure is preferably in the range of 1 to 6 μm.

上記構成によれば、フォトマスクなどの従来技術では形成することができない微細な構造の材料を提供することができるという更なる効果を奏する。   According to the said structure, there exists the further effect that the material of the fine structure which cannot be formed by conventional techniques, such as a photomask, can be provided.

本発明に係るポリマーブレンド材料の製造方法は、上記課題を解決するために、少なくとも二種類のモノマーおよび/またはポリマーからなる群から選ばれる二種類以上の化合物に対して、光強度分布を有する光を照射して、上記光の強度に応じた反応速度で上記化合物を多量化反応させることにより、上記化合物に露光パターンを形成するとともに、上記露光パターン内に相分離構造を形成することを特徴としている。   In order to solve the above problems, a method for producing a polymer blend material according to the present invention provides light having a light intensity distribution for at least two types of compounds selected from the group consisting of at least two types of monomers and / or polymers. And an exposure pattern is formed on the compound, and a phase separation structure is formed in the exposure pattern by performing a multimerization reaction of the compound at a reaction rate corresponding to the intensity of light. Yes.

上記方法によれば、相分離構造により、自由度の高い(複雑な)任意の微細構造が形成されたポリマーブレンド材料を製造することができるという効果を奏する。このため、分子サイズの違いにより、様々な化合物を分離することができるフィルターや、光学特性の異なる分子によって任意の微細構造が形成された光学フィルターや、分子スケールで微細構造を構築することにより強度を高めた材料などを製造することができる。   According to the said method, there exists an effect that the polymer blend material in which arbitrary fine structures (complex) with a high freedom degree were formed by the phase-separation structure can be manufactured. Therefore, a filter that can separate various compounds due to the difference in molecular size, an optical filter in which an arbitrary fine structure is formed by molecules with different optical characteristics, and a fine structure built on a molecular scale. It is possible to manufacture a material with increased resistance.

本発明に係るポリマーブレンド材料の製造方法では、上記光を、プロジェクタにより照射することが好ましい。   In the method for producing a polymer blend material according to the present invention, the light is preferably irradiated by a projector.

上記方法では、任意の光強度分布の光を容易に照射することができる。また、プロジェクタでは、例えば、フォトマスクを用いる場合と比較して、透過率の違いにより照射光の回折が生じることがないため、より微細な露光パターンを形成することができる。更には、プロジェクタは、装置が安価であり、様々な光強度分布の光を低コストで照射することができる。従って、上記方法によれば、低コストで、且つ容易に、微細構造が形成したポリマーブレンド材料を製造することができるという更なる効果を奏する。   In the above method, light having an arbitrary light intensity distribution can be easily irradiated. Further, in the projector, for example, compared with the case where a photomask is used, the irradiation light is not diffracted due to the difference in transmittance, so that a finer exposure pattern can be formed. Furthermore, the projector is inexpensive and can emit light with various light intensity distributions at low cost. Therefore, according to the said method, there exists the further effect that the polymer blend material in which the microstructure was formed can be manufactured easily at low cost.

更には、予め設計された露光パターンをスタティック(静的)に照射することのみならず、時間と共に露光パターンをダイナミック(動的)に変化させることができるプロジェクタを用いることにより、より自由度の高い(複雑な)微細構造が形成されたポリマーブレンド材料を製造することができる。   Furthermore, the degree of freedom is increased by using a projector that can change the exposure pattern dynamically with time as well as irradiating a pre-designed exposure pattern statically. Polymer blend materials with (complex) microstructures formed can be produced.

本発明に係るポリマーブレンド材料の製造方法では、上記光が可視光であることが好ましい。   In the method for producing a polymer blend material according to the present invention, the light is preferably visible light.

上記方法では、可視光を用いるため、紫外線などを用いる場合と比べて、より安全に製造することができるという更なる効果を奏する。   In the above method, since visible light is used, there is an additional effect that it can be manufactured more safely than the case of using ultraviolet rays or the like.

本発明に係るポリマーブレンド材料の製造方法では、上記化合物は、メチルメタクリレートおよびポリスチレンであり、上記光により、メチルメタクリレートが多量化反応することが好ましい。   In the method for producing a polymer blend material according to the present invention, the compound is methyl methacrylate and polystyrene, and the methyl methacrylate is preferably subjected to a multimerization reaction by the light.

上記モノマーとポリマーとは、相溶性に優れるため、照射する光強度に応じて、相分離構造の特性長を自在に制御することができるという更なる効果を奏する。   Since the monomer and the polymer are excellent in compatibility, there is a further effect that the characteristic length of the phase separation structure can be freely controlled according to the light intensity to be irradiated.

本発明に係るポリマーブレンド材料の製造方法では、上記ポリスチレンは、上記光により反応する置換基を有していることが好ましい。   In the method for producing a polymer blend material according to the present invention, the polystyrene preferably has a substituent that reacts with the light.

上記方法によれば、上記置換基により架橋反応などの多量化反応を起こすことができるため、より安定に相分離構造を固定することができるという更なる効果を奏する。   According to the above-described method, a multimerization reaction such as a cross-linking reaction can be caused by the above-described substituent, and therefore, there is a further effect that the phase separation structure can be more stably fixed.

本発明に係るポリマーブレンド材料の製造方法では、上記ポリスチレンが下記式   In the method for producing a polymer blend material according to the present invention, the polystyrene is represented by the following formula.

(式中、nおよびmは、それぞれ独立した任意の整数であり、ブロック共重合であってもランダム共重合であってもよい。)
で示される構造を有することが好ましい。
(In the formula, n and m are each independently an arbitrary integer, and may be block copolymerization or random copolymerization.)
It is preferable to have the structure shown by these.

上記方法によれば、上記ポリスチレンには、他の光反応性の置換基と比べて、熱や水分に対して安定である桂皮酸が置換されているため、相分離構造をより強固に固定することができるという更なる効果を奏する。   According to the above method, since the cinnamic acid, which is stable against heat and moisture, is substituted on the polystyrene as compared with other photoreactive substituents, the phase separation structure is more firmly fixed. There is a further effect that it is possible.

本発明に係るポリマーブレンド材料の製造方法では、上記光の強度が、0.1mW/cm以上3.0mW/cm以下の範囲内であることが好ましい。 In the production method of the polymer blend material according to the present invention, the intensity of the light is preferably in the range 0.1 mW / cm 2 or more 3.0 mW / cm 2 below.

上記方法によれば、好適な速度で上記多量化反応を起こすことができるため、相分離構造の特性長を自在に制御することができるという更なる効果を奏する。   According to the above method, the above-mentioned multimerization reaction can be caused at a suitable rate, so that the characteristic length of the phase separation structure can be freely controlled.

本発明に係るポリマーブレンド材料は、以上のように、少なくとも二種類のポリマーを含むポリマーブレンド材料であって、光強度分布を有する光に対応した露光パターンを備え、上記露光パターンは相分離構造を備えることを特徴としている。   As described above, the polymer blend material according to the present invention is a polymer blend material containing at least two types of polymers, and has an exposure pattern corresponding to light having a light intensity distribution, and the exposure pattern has a phase separation structure. It is characterized by providing.

このため、照射した光によって形成する露光パターンのみならず、該露光パターンの中に更に相分離構造による微細構造が形成されたポリマーブレンド材料を提供することができるという効果を奏する。   For this reason, there exists an effect that not only the exposure pattern formed with the irradiated light but the polymer blend material by which the fine structure by the phase-separation structure was further formed in this exposure pattern can be provided.

また、本発明に係るポリマーブレンド材料は、少なくとも二種類のポリマーを含むポリマーブレンド材料であって、特性長が異なる相分離構造により露光パターンが形成されていることを特徴としている。   The polymer blend material according to the present invention is a polymer blend material containing at least two kinds of polymers, and is characterized in that an exposure pattern is formed by phase separation structures having different characteristic lengths.

このため、特成長が異なる相分離構造により、自由度の高い(複雑な)任意の微細構造が形成されたポリマーブレンド材料を提供することができるという効果を奏する。   For this reason, there is an effect that it is possible to provide a polymer blend material in which an arbitrary fine structure having a high degree of freedom (complex) is formed by a phase separation structure with different special growth.

本発明に係るポリマーブレンド材料の製造方法は、以上のように、少なくとも二種類のモノマーおよび/またはポリマーからなる群から選ばれる二種類以上の化合物に対して、光強度分布を有する光を照射して、上記光の強度に応じた反応速度で上記化合物を多量化反応させることにより、上記化合物に露光パターンを形成するとともに、上記露光パターン内に相分離構造を形成することを特徴としている。   As described above, the method for producing a polymer blend material according to the present invention irradiates two or more types of compounds selected from the group consisting of at least two types of monomers and / or polymers with light having a light intensity distribution. Thus, the compound is subjected to a multimerization reaction at a reaction rate corresponding to the intensity of light, thereby forming an exposure pattern on the compound and forming a phase separation structure in the exposure pattern.

このため、照射した光によって形成する露光パターンのみならず、該露光パターンの中に更に相分離構造による微細構造が形成されたポリマーブレンド材料を製造することができるという効果を奏する。   For this reason, there exists an effect that not only the exposure pattern formed with the irradiated light but the polymer blend material by which the fine structure by the phase-separation structure was further formed in this exposure pattern can be manufactured.

本発明の実施の形態について説明すれば以下のとおりであるが、本発明はこれに限定されるものではない。   An embodiment of the present invention will be described as follows, but the present invention is not limited to this.

本実施の形態に係るポリマーブレンド材料は、少なくとも二種類のポリマーを含むポリマーブレンド材料であって、光強度分布を有する光に対応した露光パターンを備え、上記露光パターンは相分離構造を備えている。   The polymer blend material according to the present embodiment is a polymer blend material containing at least two types of polymers, and has an exposure pattern corresponding to light having a light intensity distribution, and the exposure pattern has a phase separation structure. .

また、本実施の形態に係るポリマーブレンド材料は、少なくとも二種類のポリマーを含み、特性長が異なる相分離構造によって露光パターンが形成されている。   In addition, the polymer blend material according to the present embodiment includes at least two types of polymers, and an exposure pattern is formed by a phase separation structure having different characteristic lengths.

尚、本明細書において、「相分離」とは、熱力学的に均一な一つの状態、すなわち一つの相にあった物質系が、温度、圧力などの変数を変化させたとき、二つの相に分離する現象をいう(理化学辞典第5版 769頁、岩波書店)。すなわち、分子相溶性を有する上記少なくとも二種類のポリマーを含んでなる系(一相領域)における少なくとも二種類のポリマーが均一に混じり合わず、二以上の相からなる構造を有することをいう。このような相分離構造は、一相領域に含まれる少なくとも1種類のポリマーの分子構造が、後述する重合などの多量化反応によって変化し、一相領域に含まれる当該化合物の分子構造とは異なるものとなることによって生じる。上記相分離構造は、例えばポリスチレンとポリメタクリレートからなる場合、ポリスチレンを多く含む相と、ポリメタクリレートを多く含む相とが共に連続相を形成する共連続な構造である。尚、本明細書における「特性長」とは、上記相分離構造における周期構造のサイズ(長さ)の平均値を意味する。   In this specification, “phase separation” means a thermodynamically uniform state, that is, when a substance system in one phase changes variables such as temperature and pressure, the two phases (Science Dictionary 5th edition, page 769, Iwanami Shoten). That is, it means that at least two types of polymers in a system (one phase region) containing at least two types of polymers having molecular compatibility are not mixed uniformly but have a structure composed of two or more phases. In such a phase separation structure, the molecular structure of at least one polymer contained in one phase region is changed by a multimerization reaction such as polymerization described later, and is different from the molecular structure of the compound contained in one phase region. It is caused by becoming a thing. For example, when the phase separation structure is made of polystyrene and polymethacrylate, the phase containing many polystyrenes and the phase containing many polymethacrylates form a continuous phase together. In addition, the “characteristic length” in the present specification means an average value of the size (length) of the periodic structure in the phase separation structure.

尚、本明細書において、「露光パターン」とは、例えばプロジェクタなどによって特定のパターンを映写することにより、該パターンに基づいてポリマーブレンド材料上に形成されるパターンのことである。また、範囲を示す「A〜B」は、A以上B以下であることを意味する。   In the present specification, the “exposure pattern” refers to a pattern formed on a polymer blend material based on a specific pattern projected by, for example, a projector. Further, “A to B” indicating a range means that the range is A or more and B or less.

上記少なくとも二種類のポリマーは、相分離を生じさせるため、光を照射する前は互いに相溶するものである必要がある。このようなポリマーの組み合わせとしては、例えば、ポリメチルメタクリレートとポリスチレンとの組み合わせ、ポリスチレンとポリビニルメチルエーテルとの組み合わせ、ポリスチレンとポリブタジエンとの組み合わせ、ポリスチレンとポリアクリレートとの組み合わせ、ポリスチレンとポリブチルメタクリレートとの組み合わせなどが挙げられる。   The at least two kinds of polymers need to be compatible with each other before irradiation with light in order to cause phase separation. Examples of such polymer combinations include, for example, a combination of polymethyl methacrylate and polystyrene, a combination of polystyrene and polyvinyl methyl ether, a combination of polystyrene and polybutadiene, a combination of polystyrene and polyacrylate, a polystyrene and polybutyl methacrylate, The combination etc. are mentioned.

上記露光パターンは、上記少なくとも二種類のポリマーの相分離の状態の違いにより形成されている。そして、上記露光パターンの中には、更に特定の特性長を有する相分離構造が形成されている。以下、具体的に図2を用いて説明する。   The exposure pattern is formed by the difference in the phase separation state of the at least two kinds of polymers. In the exposure pattern, a phase separation structure having a specific characteristic length is formed. Hereinafter, this will be specifically described with reference to FIG.

図2は、後述する実施例1におけるポリマーブレンド材料の状態を表す図面である。   FIG. 2 is a drawing showing the state of the polymer blend material in Example 1 described later.

例えば図2(a)に示すように、黒い球状に見える部分がポリメチルメタクリレートが多く含まれる相、色の薄い部分がPSが多く含まれる相であり、2つの部分によって相分離構造が形成されている。   For example, as shown in FIG. 2A, a black spherical portion is a phase containing a lot of polymethyl methacrylate, and a light-colored portion is a phase containing a lot of PS, and a phase separation structure is formed by the two portions. ing.

上記特性長は、特には限定されないが、1〜100μmの範囲内であることがより好ましく、1〜6μmの範囲内であることが更に好ましい。   The characteristic length is not particularly limited, but is more preferably in the range of 1 to 100 μm, and still more preferably in the range of 1 to 6 μm.

上述したポリマーブレンド材料は、例えば、以下に示す製造方法によって製造することができる。   The polymer blend material mentioned above can be manufactured by the manufacturing method shown below, for example.

本実施の形態に係るポリマーブレンド材料の製造方法は、少なくとも二種類のモノマーおよび/またはポリマーからなる群から選ばれる二種類以上の化合物に対して、光強度分布を有する光を照射して、上記光の強度に応じた反応速度で上記化合物を多量化反応させることにより、上記化合物に露光パターンを形成するとともに、上記露光パターン内に相分離構造を形成することを特徴とするポリマーブレンド材料の製造方法である。   The method for producing a polymer blend material according to the present embodiment irradiates two or more kinds of compounds selected from the group consisting of at least two kinds of monomers and / or polymers with light having a light intensity distribution, and Production of a polymer blend material characterized in that an exposure pattern is formed on the compound and a phase separation structure is formed in the exposure pattern by subjecting the compound to a multimerization reaction at a reaction rate corresponding to the intensity of light. Is the method.

尚、本実施の形態において「多量化反応」とは、重合や架橋反応などのような2分子以上の間で結合が生じる反応のことである。また、上記多量化反応には、モノマーの重合と、重合したモノマー同士の架橋とが起こる場合、ポリマーの架橋が起こる場合、ポリマーの鎖長が延長され、さらに鎖長が延長されたポリマー同士が架橋される場合のいずれもが含まれる。   In the present embodiment, the “multimerization reaction” is a reaction in which a bond is formed between two or more molecules, such as polymerization and crosslinking reaction. Further, in the above multimerization reaction, when polymerization of monomers and cross-linking of the polymerized monomers occur, when cross-linking of the polymers occurs, the polymer chain length is extended, and further, the polymers with extended chain length are Any of the cases where it is crosslinked are included.

本実施の形態に係るポリマーブレンド材料の製造方法では、上記モノマーおよび/またはポリマーの多量化反応による分子量の増加速度を、照射する光強度により変化させることにより、任意の露光パターンを形成する。具体的には、例えば、光照射により重合するモノマーと光照射により反応しないポリマーとの混合物の場合では、上記混合物に光を照射することにより、モノマーは光の照射強度に応じた反応速度で重合する。そして、モノマーが重合することにより、混合物における相分離が誘発される。このときの相分離速度は、モノマーの重合による混合物の粘度に依存する。このため、強い強度の光が照射される部分では、モノマーの重合速度は速くなり、相分離構造が十分に成長する前に混合物が固化するため、周期が小さい(特性長が小さい)相分離構造となる。一方、弱い強度の光が照射される部分では、モノマーの重合速度は遅くなり、相分離構造が十分に成長した後に混合物が固化するため、周期が大きい(特性長が大きい)相分離構造となる。   In the method for producing a polymer blend material according to the present embodiment, an arbitrary exposure pattern is formed by changing the increase rate of the molecular weight due to the monomer and / or polymer multimerization reaction according to the intensity of light to be irradiated. Specifically, for example, in the case of a mixture of a monomer that is polymerized by light irradiation and a polymer that does not react by light irradiation, the monomer is polymerized at a reaction rate according to the light irradiation intensity by irradiating the mixture with light. To do. Then, the monomers are polymerized to induce phase separation in the mixture. The phase separation speed at this time depends on the viscosity of the mixture resulting from the polymerization of the monomers. For this reason, in the portion irradiated with intense light, the polymerization rate of the monomer increases, and the mixture solidifies before the phase separation structure grows sufficiently, so the phase separation structure has a small period (small characteristic length). It becomes. On the other hand, in the portion irradiated with weak light, the polymerization rate of the monomer is slow, and the mixture is solidified after the phase separation structure is sufficiently grown, resulting in a phase separation structure with a large period (large characteristic length). .

上記モノマーおよび/またはポリマーは、互いに相溶性を有するものであれば組み合わせは特に限定されるものではない。例えば化合物が二種類である場合、相溶性を有するものであればモノマーとモノマー、モノマーとポリマー、ポリマーとポリマーのいずれの組み合わせでも用いることができる。   The combination of the monomer and / or polymer is not particularly limited as long as they are compatible with each other. For example, when there are two types of compounds, any combination of monomers and monomers, monomers and polymers, and polymers and polymers can be used as long as they have compatibility.

具体的には、例えば、モノマーとしてはメチルメタクリレート、スチレンとその誘導体、アルキルメタクリレート等を用いることができる。また、ポリマーとしてはポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリアルキルメタクリレートおよびこれらの誘導体などを用いることができる。これらの中で、相溶性に優れているため、メチルメタクリレートとスチレンとの組み合わせがより好ましい。   Specifically, for example, methyl methacrylate, styrene and its derivatives, alkyl methacrylate, or the like can be used as the monomer. As the polymer, polystyrene, polymethyl methacrylate, polyalkyl methacrylate, and derivatives thereof can be used. In these, since it is excellent in compatibility, the combination of methyl methacrylate and styrene is more preferable.

また、上記モノマーおよび/またはポリマーは、光照射後にポリマーとなれば、全ての種類の化合物が多量化反応を起こすものである必要はない。これらの中の少なくとも1種類の化合物が、照射される光によって多量化反応を起こすものであればよい。例えば、反応性モノマーと非反応性ポリマー、反応性モノマーと反応性ポリマー、反応性ポリマーと非反応性ポリマー、反応性ポリマーと反応性ポリマーなどの組み合わせであってもよい。   Moreover, if the said monomer and / or polymer become a polymer after light irradiation, it is not necessary for all kinds of compounds to cause a multimerization reaction. It is sufficient that at least one of these compounds causes a multimerization reaction by irradiated light. For example, a combination of a reactive monomer and a non-reactive polymer, a reactive monomer and a reactive polymer, a reactive polymer and a non-reactive polymer, a reactive polymer and a reactive polymer, or the like may be used.

上記モノマーは、照射される光によって反応するものであれば、光反応性基を有するモノマーなどのように、光によってモノマー自身で反応するものである必要はない。その場合、照射される光によって作用する重合開始剤などによって、モノマーを多量化反応させればよい。上記重合開始剤としては、上記光によって作用すれば特には限定されず、例えば、ジフェニル−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキサイド、イルガキュア651、イルガキュア184、イルガキュア784などの従来公知の重合開始剤を用いることができる。   If the said monomer reacts with the light irradiated, it does not need to react with the monomer itself with light like the monomer which has a photoreactive group. In that case, the monomer may be subjected to a multimerization reaction with a polymerization initiator or the like that acts on the irradiated light. The polymerization initiator is not particularly limited as long as it acts by the light. For example, diphenyl- (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide, Irgacure 651, Irgacure 184, Irgacure 784 and the like are conventionally known. A polymerization initiator can be used.

上記ポリマーの重合度は特に限定されるものではなく、二量体以上であればよい。すなわち、ポリマーにはダイマー、トリマーなどのオリゴマーも含まれるものとする。例えば、1,000〜10,0000の範囲内の数平均分子量のものを用いることができる。   The degree of polymerization of the polymer is not particularly limited, and may be a dimer or more. That is, the polymer includes oligomers such as dimers and trimers. For example, the number average molecular weight within the range of 1,000 to 10,000 can be used.

上記光によって反応するポリマーとしては、上述したポリマーに光反応性基(光によって反応する置換基)が置換された構造を有する化合物が挙げられる。上記光反応性基の置換位置は特には限定されず、例えば、ポリマーの側鎖、ポリマー主鎖の間、ポリマー主鎖の末端などが挙げられる。また、上記光反応性基は、上記光によって直接反応するものであってもよいし、例えば、光増感剤などによって間接的に反応するものであってもよい。   Examples of the polymer that reacts with light include compounds having a structure in which the above-described polymer is substituted with a photoreactive group (a substituent that reacts with light). The substitution position of the photoreactive group is not particularly limited, and examples thereof include a polymer side chain, a polymer main chain, and a polymer main chain end. The photoreactive group may react directly with the light or may react indirectly with a photosensitizer or the like.

上記光反応基としては、例えば、シンナモイル基、アンスリル基などが挙げられる。   Examples of the photoreactive group include a cinnamoyl group and an anthryl group.

上記光によって反応するポリマーとしては、   As the polymer that reacts by the light,

(式中、nおよびmは、それぞれ独立した任意の整数であり、ブロック共重合であってもランダム共重合であってもよい。)
で表される構造を有するものが好ましい。
(In the formula, n and m are each independently an arbitrary integer, and may be block copolymerization or random copolymerization.)
What has the structure represented by these is preferable.

光増感剤としては、上記光を吸収し、上記光反応性基の反応を引き起こすものであれば、特には限定されず、例えば、5−ニトロアセナフテン、2,4−ジメチルチオキサントンなどが挙げられる。   The photosensitizer is not particularly limited as long as it absorbs the light and causes the reaction of the photoreactive group. Examples thereof include 5-nitroacenaphthene and 2,4-dimethylthioxanthone. It is done.

上記光は、例えば、プロジェクタで照射することができる。プロジェクタとしては、任意の光強度分布の光を照射することができる従来公知のプロジェクタであれば特には限定されないが、コンピュータから直接プロジェクタに映像を送る映写方式であるDLP(Digital Light Processing)方式のプロジェクタであることがより好ましい。DLP方式のプロジェクタでは、高輝度、高精彩画像を出力することができるため、よりきめ細かいパターンの光強度分布を有する光を照射することができる。   The said light can be irradiated with a projector, for example. The projector is not particularly limited as long as it is a conventionally known projector capable of irradiating light having an arbitrary light intensity distribution. More preferably, it is a projector. Since a DLP projector can output a high-luminance and high-definition image, it can emit light having a light intensity distribution with a finer pattern.

上記パターンに基づいた光強度分布の光は、例えば、グレイスケールのパターンをプロジェクタなどで映写することにより照射することができる。具体的には、グレイスケールにおける黒色に近い色ほど照射される光強度は弱くなり、白色に近い色ほど照射される光強度は強くなる。グレイスケールで使用する色の種類を増やすことにより、色の種類に応じた数の異なる特性長を有する相分離構造を形成することができる。   Light having a light intensity distribution based on the pattern can be irradiated by projecting a gray scale pattern with a projector or the like, for example. Specifically, the light intensity emitted from the color closer to black in the gray scale becomes weaker and the light intensity emitted from the color closer to white becomes stronger. By increasing the types of colors used in the gray scale, phase-separated structures having different characteristic lengths corresponding to the types of colors can be formed.

上記パターンは、市販ソフトなどで幾何学模様を作成することにより、簡単に作製することができる。フォトマスクでは、パターンを変更するためにはコストと時間がかかるが、本実施の形態に係る方法を用いれば、瞬時に低いコストで様々なパターンを作製することができる。更には、本実施の形態に係る方法では、フォトマスクのように光の干渉が生じないので、任意のパターンを斑なく照射することができ、明瞭な露光パターンを形成することができる。   The pattern can be easily produced by creating a geometric pattern with commercially available software or the like. In the photomask, it takes cost and time to change the pattern. However, if the method according to this embodiment is used, various patterns can be manufactured instantaneously at low cost. Furthermore, in the method according to the present embodiment, light interference does not occur unlike a photomask, so that an arbitrary pattern can be irradiated without spots, and a clear exposure pattern can be formed.

更には、予め設計された露光パターンをスタティック(静的)に照射することのみならず、予めプログラムされた時空間パターンを照射することが好ましい。時空間パターンとは、具体的には、プログラムなどにより、時間と共に露光パターンをダイナミック(動的)に変化させたり、XYZステージなどを用いて露光パターンを時間と共に移動させたりすることにより、また両者を併用することにより、露光パターンの形状(空間)を時間と共に変化させたパターンのことである。このような時空間パターンを照射することにより、より自由度の高い(複雑な)微細構造が形成されたポリマーブレンド材料を製造することができる。   Furthermore, it is preferable not only to irradiate a pre-designed exposure pattern statically but also to irradiate a pre-programmed space-time pattern. Specifically, the spatio-temporal pattern is a program that changes the exposure pattern dynamically with time, or moves the exposure pattern with time using an XYZ stage, etc. Is a pattern in which the shape (space) of the exposure pattern is changed with time by using together. By irradiating such a spatiotemporal pattern, it is possible to produce a polymer blend material in which a more flexible (complex) microstructure is formed.

上記プロジェクタを用いて、ポリマーブレンド材料を製造する装置としては、例えば、図1に示す構成のものが挙げられる。   As an apparatus for producing a polymer blend material using the projector, for example, an apparatus having the configuration shown in FIG.

図1は、本実施の形態に係るポリマーブレンド材料を製造するための装置の概略構成を示す平面図である。   FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of an apparatus for producing a polymer blend material according to the present embodiment.

図1に示すように、プロジェクタ1はコンピュータ4と接続されており、コンピュータ4で入力した画像パターンをプロジェクタ1で映写することができる。また、プロジェクタ1からの光をサンプル3(光照射前のポリマーブレンド材料)に対して照射するために、プロジェクタ1とサンプル3との間には、一連のレンズ2が設けられている。また、光照射中におけるポリマーブレンド材料の相分離の状態を観察できるように、サンプル3における光照射される面とは反対側にコンピュータ7およびCCDカメラ6と連動した顕微鏡5が設けられている。   As shown in FIG. 1, the projector 1 is connected to a computer 4, and an image pattern input by the computer 4 can be projected by the projector 1. Further, a series of lenses 2 are provided between the projector 1 and the sample 3 in order to irradiate the sample 3 (polymer blend material before light irradiation) with light from the projector 1. In addition, a microscope 5 linked to the computer 7 and the CCD camera 6 is provided on the opposite side of the sample 3 from which light is irradiated so that the state of phase separation of the polymer blend material during light irradiation can be observed.

尚、上記装置は、照射しながら相分離の状態を観察するために、顕微鏡5、CCDカメラ6およびコンピュータ7を備えているが、相分離の状態を観察する必要がない場合にはこれらの構成を備えていなくてもよい。   The apparatus includes a microscope 5, a CCD camera 6, and a computer 7 for observing the phase separation state while irradiating, but these configurations are provided when it is not necessary to observe the phase separation state. May not be provided.

照射する光の強度は、使用するモノマーおよび/またはポリマーに応じて選択され、例えば、モノマーとしてメチルメタクリレートを用い、ポリマーとしてポリスチレン誘導体を用いた場合では、0.1mW/cm以上3.0mW/cm以下の範囲内とすることができる。上記光の強度が0.1mW/cmより弱いと多量化反応を行うことができず、上記光の強度が3.0W/cmを超えると多量化反応が急速に進むためポリマーが硬化してしまい、相分離を生じさせることができない。 The intensity of light to be irradiated is selected according to the monomer and / or polymer to be used. For example, when methyl methacrylate is used as the monomer and a polystyrene derivative is used as the polymer, 0.1 mW / cm 2 or more and 3.0 mW / It can be in the range of cm 2 or less. If the light intensity is weaker than 0.1 mW / cm 2 , the multimerization reaction cannot be performed. If the light intensity exceeds 3.0 W / cm 2 , the multimerization reaction proceeds rapidly and the polymer is cured. Therefore, phase separation cannot be caused.

照射時間も、照射する光の強度および使用するモノマーおよび/またはポリマーに応じて選択され、例えば、1時間程度で行うことができる。   The irradiation time is also selected according to the intensity of light to be irradiated and the monomer and / or polymer used, and can be performed in about 1 hour, for example.

光の強度を上記範囲で変化させることにより、反応速度を制御することができるので、光の強度の調節によって上記相分離構造の特性長を任意に調節することができ、任意の光強度分布を有する光を照射することにより形成する露光パターンの中に、特性長が異なる相分離構造により微細構造が形成されたポリマーブレンド材料を製造することができる。   Since the reaction rate can be controlled by changing the light intensity in the above range, the characteristic length of the phase separation structure can be arbitrarily adjusted by adjusting the light intensity, and an arbitrary light intensity distribution can be obtained. It is possible to produce a polymer blend material in which a fine structure is formed by a phase separation structure having a different characteristic length in an exposure pattern formed by irradiating light having the same.

上記ポリマーブレンド材料は、特性長が異なる相分離構造によりパターンが形成されているため、例えば、任意の相分離構造の部分のみを溶剤などで除去することにより、微細な構造を有する材料を提供することができる。上記材料は、例えば、微細な構造を有するフィルターなどに使用することができる。このようなフィルターは、分子サイズで微細構造が形成されているため、分子スケールで物質の分離を行うことができる。   Since the polymer blend material has a pattern formed by phase separation structures having different characteristic lengths, for example, a material having a fine structure is provided by removing only a portion of an arbitrary phase separation structure with a solvent or the like. be able to. The above material can be used for, for example, a filter having a fine structure. Since such a filter has a fine structure with a molecular size, it can separate substances on a molecular scale.

また、上記ポリマーブレンド材料では、例えば、光学特性の異なる2種類以上のポリマーなどを組み合わせて微細構造を形成することにより、分子サイズで微細構造が形成された光学フィルターを実現することができる。   Moreover, in the said polymer blend material, the optical filter with which the fine structure was formed in molecular size is realizable by combining two or more types of polymers from which an optical characteristic differs, and forming a fine structure, for example.

さらには、物理特性の異なる2種類以上のポリマーなどを組み合わせて微細構造を形成することにより、分子サイズで微細構造が形成された様々な特性を有する材料を実現することができる。   Furthermore, by forming a fine structure by combining two or more kinds of polymers having different physical properties, a material having various characteristics in which a fine structure is formed with a molecular size can be realized.

〔実施例〕
以下に、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。尚、本実施例では、プロジェクタとしてプラスビジョン社製のU3−810SFを用いた。
〔Example〕
EXAMPLES The present invention will be described below in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In this embodiment, U3-810SF manufactured by Plus Vision Co., Ltd. was used as the projector.

(実施例1)
ポリマーとして、ポリスチレンに桂皮酸が置換した下記構造
Example 1
The following structure in which cinnamic acid is substituted for polystyrene as a polymer

(式中、nおよびmは、それぞれ独立した任意の整数であり、ブロック共重合であってもランダム共重合であってもよい。)
を有する化合物(以下、PSCと記す)を用い、モノマーとしてメチルメタクリレート(以下、MMAと記す)を用いた。尚、PSCは、モノマーとしてスチレン90gとクロロメチルスチレン10gとを真空下60℃で120時間共重合させ、スチレンとクロロメチルスチレンとのランダム共重合体を得た後、メタノール中で作成した桂皮酸のカリウム塩1.5gと共に、ジメチルホルムアミドなどの溶媒1.5L中、65℃で10時間攪拌を行い、PSCを得た。PSCの数平均分子量は30万であった。尚、本実施例では重合開始剤を用いていないが、上述した重合開始剤を用いて反応時間を促進させることもできる。
(In the formula, n and m are each independently an arbitrary integer, and may be block copolymerization or random copolymerization.)
(Hereinafter referred to as PSC) and methyl methacrylate (hereinafter referred to as MMA) was used as a monomer. PSC was obtained by copolymerizing 90 g of styrene as a monomer and 10 g of chloromethylstyrene at 60 ° C. under vacuum for 120 hours to obtain a random copolymer of styrene and chloromethylstyrene, and then cinnamic acid prepared in methanol. Together with 1.5 g of the potassium salt, PSC was obtained by stirring at 65 ° C. for 10 hours in 1.5 L of a solvent such as dimethylformamide. The number average molecular weight of PSC was 300,000. In addition, although the polymerization initiator is not used in the present Example, reaction time can also be accelerated | stimulated using the polymerization initiator mentioned above.

PSCとMMAとを20:80の重量比で混合し、ジフェニル−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキサイド(商品名:ルシリンTPO、BASFジャパン社製)をMMAの重量に対して2%、5−ニトロアセナフテンをPSCの重量に対して10%添加した。1時間攪拌後、アルミニウムスペーサー(厚さ25μm)を用いて、上記混合物を2枚のカバーガラスの間に充填し、サンプルとして用いた。   PSC and MMA are mixed at a weight ratio of 20:80, and diphenyl- (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide (trade name: Lucillin TPO, manufactured by BASF Japan Ltd.) is 2 with respect to the weight of MMA. %, 5-nitroacenaphthene was added at 10% based on the weight of the PSC. After stirring for 1 hour, the mixture was filled between two cover glasses using an aluminum spacer (thickness: 25 μm) and used as a sample.

上記サンプルを、図1に示す装置にセットし、サンプルに対して、0.1mW/cmの均一な光強度の光を60分間照射した。また、光強度を0.5mW/cm、1.0mW/cm、3.0mW/cmにそれぞれ変えた場合についても同様に行った。その結果を図2および図3に示す。 The sample was set in the apparatus shown in FIG. 1, and the sample was irradiated with light having a uniform light intensity of 0.1 mW / cm 2 for 60 minutes. Further, the light intensity 0.5mW / cm 2, 1.0mW / cm 2, was carried out in the same manner on the case of changing each 3.0 mW / cm 2. The results are shown in FIG. 2 and FIG.

図2は、ポリマーブレンド材料の状態を表す図面であり、(a)は光強度が0.1mW/cmの場合であり、(b)は光強度が0.5mW/cmの場合であり、(c)は光強度が1.0mW/cmの場合であり、(d)は光強度が3.0mW/cmの場合である。尚、図2中の(a)〜(b)の右上にそれぞれ示す2μm−1スケールの画像は、それぞれの20μmスケールの画像を高速フーリエ変換したものである。特性長は、上記高速フーリエ変換の手法を用いて、周期構造のサイズを評価することにより求めた。具体的には、2μm−1スケールの画像にドーナツ状の円が存在すれば特定の周期構造を有していると判断することができる。このようなフーリエ変換は、例えば、市販の解析ソフトを使用することで行うことができる。 Figure 2 is a view representing a state of the polymer blend material, (a) is a case where the light intensity is 0.1mW / cm 2, (b) is the case of light intensity is 0.5 mW / cm 2 , (c) is a case where the light intensity is 1.0mW / cm 2, (d) is a case where the light intensity is 3.0 mW / cm 2. Note that the 2 μm −1 scale images shown in the upper right of (a) to (b) in FIG. 2 are obtained by fast Fourier transforming each 20 μm scale image. The characteristic length was obtained by evaluating the size of the periodic structure using the fast Fourier transform method. Specifically, if a donut-shaped circle is present in a 2 μm −1 scale image, it can be determined that the image has a specific periodic structure. Such Fourier transform can be performed by using, for example, commercially available analysis software.

また、図3は、照射した光強度と特性長との関係を示すグラフである。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the irradiated light intensity and the characteristic length.

図2に示すように、光強度が0.1mW/cmと弱い場合では、MMAの重合速度およびPSCの架橋速度が遅いため、相分離構造が成長し、周期の大きな共連続の相分離構造が発現している。そして、光強度が強くなるに従って、相分離構造の固化が速くなるため、発現する相分離構造の周期が小さくなる。また、図3に示すように、光強度が大きくなると、相分離構造における特性長は線形的に小さくなる傾向となる。 As shown in FIG. 2, when the light intensity is as weak as 0.1 mW / cm 2 , the phase separation structure grows because the polymerization rate of MMA and the crosslinking rate of PSC are slow, and the bicontinuous phase separation structure having a large period Is expressed. Then, as the light intensity increases, the solidification of the phase separation structure becomes faster, and therefore the period of the phase separation structure that appears is reduced. Further, as shown in FIG. 3, when the light intensity increases, the characteristic length in the phase separation structure tends to decrease linearly.

光強度を3.0mW/cmよりも大きくすると、MMAの重合が一瞬にして進行するため、顕微鏡では相分離構造を確認することができなかった。また、光強度を0.1mW/cmよりも弱くすると、発現した共連続の相分離構造が切れてドロップレット構造になった。尚、ドロップレット構造とは、相が不連続になり、切れて玉状になった構造のことであり、共連続構造の場合に比べて、強度が弱くなったり、透過特性が悪化する恐れがある。 When the light intensity was higher than 3.0 mW / cm 2 , the polymerization of MMA proceeded in an instant, so that the phase separation structure could not be confirmed with a microscope. Further, when the light intensity was made weaker than 0.1 mW / cm 2 , the developed co-continuous phase separation structure was cut and a droplet structure was formed. The droplet structure is a structure in which phases are discontinuous and cut into a ball shape, and there is a risk that the strength may be weaker or the transmission characteristics may be deteriorated compared to the case of a bicontinuous structure. is there.

このことから、光強度が0.1以上3.0mW/cm以下の範囲内では、共連続の相分離構造が発現し、その構造の特性長は光強度に依存して変化することが判った。 From this, it can be seen that when the light intensity is in the range of 0.1 to 3.0 mW / cm 2 , a co-continuous phase separation structure appears, and the characteristic length of the structure changes depending on the light intensity. It was.

(実施例2)
実施例1において、照射する光強度のパターンとして、図4に示すような同心円パターンを用いたこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、ポリマーブレンド材料を製造した。図4に示す同心円パターンは、サンプル上において、最外円の半径が4000μmとなり、半径250μm毎に円が描かれ、隣り合う領域では光強度が異なる。具体的には、図5に示すような光強度のパターンとなっている。
(Example 2)
In Example 1, a polymer blend material was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a concentric pattern as shown in FIG. 4 was used as the pattern of light intensity to be irradiated. In the concentric circle pattern shown in FIG. 4, the radius of the outermost circle is 4000 μm on the sample, a circle is drawn every radius of 250 μm, and the light intensity is different in adjacent regions. Specifically, the light intensity pattern is as shown in FIG.

上記パターンの光を1時間照射後のポリマーブレンド材料の顕微鏡写真を図6に示す。図6では、顕微鏡の倍率が低い(40倍)ため、それぞれのパターンにおける相分離構造を確認することはできないが、間接的に相分離構造の大小を確認することができる。つまり、相分離構造が大きければ、顕微鏡の観察光が散乱され易くなり、透過光が弱くなる。このため、画像が暗く映し出される。一方、相分離構造が小さければ、顕微鏡の観察光が散乱され難いため、透過光が強くなる。このため、画像が明るく映し出される。   FIG. 6 shows a photomicrograph of the polymer blend material after irradiation with the above pattern for 1 hour. In FIG. 6, since the magnification of the microscope is low (40 times), the phase separation structure in each pattern cannot be confirmed, but the size of the phase separation structure can be indirectly confirmed. That is, if the phase separation structure is large, the observation light of the microscope is easily scattered and the transmitted light is weakened. For this reason, an image is projected darkly. On the other hand, if the phase separation structure is small, the observation light of the microscope is difficult to be scattered, so that the transmitted light becomes strong. For this reason, an image is projected brightly.

また、図7に400倍の倍率の顕微鏡による画像を示す。図7に示すように、光強度に依存して相分離構造が発現していることが確認できる。尚、図7におけるA,B,Cの特性長(ξ)はそれぞれ、2.5μm、4.2μm、3.0μmであった。   FIG. 7 shows an image obtained by a microscope having a magnification of 400 times. As shown in FIG. 7, it can be confirmed that the phase separation structure is expressed depending on the light intensity. The characteristic lengths (ξ) of A, B, and C in FIG. 7 were 2.5 μm, 4.2 μm, and 3.0 μm, respectively.

以上のように、任意の光強度分布を有する光を照射することにより形成する露光パターンの中に相分離構造が形成したポリマーブレンド材料を製造することができる。   As described above, it is possible to produce a polymer blend material in which a phase separation structure is formed in an exposure pattern formed by irradiating light having an arbitrary light intensity distribution.

本発明のポリマーブレンド材料は、相分離構造を有するため、分子スケールの微細構造を有している。このため、分子スケールで微細構造が形成されたフィルター、光学フィルターなどの医薬、バイオ産業、一般材料分野等において広く利用することが可能な様々な材料に好適に用いることができる。   Since the polymer blend material of the present invention has a phase separation structure, it has a fine structure on a molecular scale. For this reason, it can be suitably used for various materials that can be widely used in medicine, bioindustry, general material fields, etc., such as filters and optical filters having a fine structure formed on a molecular scale.

本実施の形態に係るポリマーブレンド材料を製造するための装置の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the apparatus for manufacturing the polymer blend material which concerns on this Embodiment. 実施例1におけるポリマーブレンド材料の状態を表す図面であり、(a)は光強度が0.1mW/cmの場合であり、(b)は光強度が0.5mW/cmの場合であり、(c)は光強度が1.0mW/cmの場合であり、(d)は光強度が3.0mW/cmの場合である。It is drawing which shows the state of the polymer blend material in Example 1, (a) is a case where light intensity is 0.1 mW / cm < 2 >, (b) is a case where light intensity is 0.5 mW / cm < 2 >. , (c) is a case where the light intensity is 1.0mW / cm 2, (d) is a case where the light intensity is 3.0 mW / cm 2. 光強度と特性波長との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between light intensity and a characteristic wavelength. 実施例2で使用した同心円パターンを示す平面図である。6 is a plan view showing a concentric pattern used in Example 2. FIG. 上記同心円パターンにおける中心からの距離と光強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the distance from the center in the said concentric circle pattern, and light intensity. 実施例2におけるポリマーブレンド材料の状態を表す図面である。6 is a diagram illustrating a state of a polymer blend material in Example 2. 実施例2におけるポリマーブレンド材料の状態を表す図面であり、(a)は領域Aを示し、(b)は領域Bを示し、(c)は領域Cを示す。It is drawing which shows the state of the polymer blend material in Example 2, (a) shows the area | region A, (b) shows the area | region B, (c) shows the area | region C.

Claims (7)

アルキルメタクリレートを多量化反応させて得られるポリマー、およびシンナモイル基またはアンスリル基を有しているポリスチレンを多量化反応させて得られるポリマーを含むポリマーブレンド材料であって、光強度分布を有する光に対応した露光パターンを備え、上記露光パターンは特性長が異なる相分離構造を備えることを特徴とするポリマーブレンド材料。 A polymer blend material containing a polymer obtained by multimerization reaction of alkyl methacrylate and a polymer obtained by multimerization reaction of polystyrene having cinnamoyl group or anthryl group , corresponding to light having light intensity distribution A polymer blend material comprising: an exposed pattern, wherein the exposed pattern has a phase separation structure having different characteristic lengths. 上記アルキルメタクリレートが、メチルメタクリレートであることを特徴とする請求項1に記載のポリマーブレンド材料。  The polymer blend material according to claim 1, wherein the alkyl methacrylate is methyl methacrylate. アルキルメタクリレート、およびシンナモイル基またはアンスリル基を有しているポリスチレンに対して、プロジェクタにより光強度分布を有する可視光を照射して、上記光の強度に応じた反応速度で上記化合物を多量化反応させることにより、上記化合物に露光パターンを形成するとともに、上記露光パターン内に特性長が異なる相分離構造を形成することを特徴とするポリマーブレンド材料の製造方法。 Irradiating visible light having a light intensity distribution with a projector to polystyrene having an alkyl methacrylate and a cinnamoyl group or an anthryl group causes the compound to undergo a multimerization reaction at a reaction rate corresponding to the intensity of the light. Thus, an exposure pattern is formed on the compound, and a phase separation structure having a different characteristic length is formed in the exposure pattern. 上記アルキルメタクリレートが、メチルメタクリレートであることを特徴とする請求項3に記載のポリマーブレンド材料の製造方法。 The alkyl methacrylate, the production method of the polymer blend material according to claim 3, characterized in that the methyl methacrylate. 少なくとも二種類のモノマーおよび/またはポリマーからなる群から選ばれる二種類以上の化合物に対して、光強度分布を有する光を照射して、上記光の強度に応じた反応速度で上記化合物を多量化反応させることにより、上記化合物に露光パターンを形成するとともに、上記露光パターン内に特性長が異なる相分離構造を形成するポリマーブレンド材料の製造方法であり、
上記化合物は、メチルメタクリレートおよびポリスチレンであり、上記光により、メチルメタクリレートが多量化反応し、
上記ポリスチレンは、上記光により反応する置換基を有しており、
上記ポリスチレンが下記式
(式中、nおよびmは、それぞれ独立した任意の整数であり、ブロック共重合であってもランダム共重合であってもよい。)
で示される構造を有することを特徴とするポリマーブレンド材料の製造方法。
At least two types of compounds selected from the group consisting of at least two types of monomers and / or polymers are irradiated with light having a light intensity distribution, and the amount of the compounds is increased at a reaction rate corresponding to the intensity of the light. It is a method for producing a polymer blend material that forms an exposure pattern on the compound by reacting, and forms a phase separation structure having a different characteristic length in the exposure pattern.
The compound is methyl methacrylate and polystyrene, and by the light, methyl methacrylate multimerizes,
The polystyrene has a substituent that reacts with the light,
The polystyrene is
(In the formula, n and m are each independently an arbitrary integer, and may be block copolymerization or random copolymerization.)
The manufacturing method of the polymer blend material characterized by having the structure shown by these.
上記光の強度が、0.1mW/cm以上、3.0mW/cm以下の範囲内であることを特徴とする請求項に記載のポリマーブレンド材料の製造方法。 The intensity of the light, 0.1 mW / cm 2 or more, the production method of the polymer blend material according to claim 5, characterized in that in the range of 3.0 mW / cm 2 or less. 請求項3〜6のいずれか1項に記載の製造方法により製造されるポリマーブレンド材料。  The polymer blend material manufactured by the manufacturing method of any one of Claims 3-6.
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