JP2005349496A - Method of depositing micro-substance on substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板上にナノスケールの微小物質を堆積させる方法に関する。 The present invention relates to a method for depositing nanoscale micromaterials on a substrate.
近年のナノテクノロジーの発達に伴い、電子デバイス、メモリー、ナノマシンなどの微小領域の先端技術が注目を集めている。こうした微細なデバイスの製作には、従来、半導体デバイスプロセスで実績のあるフォトリソグラフィーが利用されているが、フォトリソグラフィーは、露光、現像、エッチングといった一連のプロセスが必要であるため、システム全体が複雑になり、また加工寸法が光の波長により制限を受けるという問題がある。 Along with the development of nanotechnology in recent years, advanced technologies in micro domains such as electronic devices, memories, and nanomachines are attracting attention. Conventionally, photolithography, which has a proven track record in semiconductor device processes, has been used to manufacture such fine devices, but photolithography requires a series of processes such as exposure, development, and etching, so the entire system is complicated. In addition, there is a problem that the processing size is limited by the wavelength of light.
非特許文献1には、走査型プローブ顕微鏡を用いるナノスケール超音波振動切削、ピペットプローブ微細加工などの様々な微細加工技術が紹介されている。
Non-Patent
走査型プローブ顕微鏡は、プローブと名付けられている針状具の先端の位置を、レーザとフォトデテクタ(センサ)を用いた撮像装置で監視しながら、基板などの加工対象物の表面に沿って移動させ、所定位置での基板の状態の観察する光学装置であり、上記非特許文献1には、この装置を用いることにより、微細加工が可能であると説明されている。
A scanning probe microscope moves along the surface of an object to be processed such as a substrate while monitoring the position of the tip of a needle-like tool named a probe with an imaging device using a laser and a photo detector (sensor). An optical apparatus that observes the state of the substrate at a predetermined position, and Non-Patent
非特許文献1には、微細加工のひとつとして、内部に電極ワイヤを挿入したマイクロピペットをプローブとして利用し、硫酸銅水溶液等のイオン溶液を基板の表面に点着して金属めっき(ドットめっき)する方法が記載されている。
本発明は、カーボンナノチューブ、蛋白質粒子、DNA粒子、金属もしくは非金属の微粒子などの様々な種類のナノスケールの微小物質を基板の任意な位置に堆積させる方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a method for depositing various kinds of nanoscale micro substances such as carbon nanotubes, protein particles, DNA particles, metal or non-metal fine particles at arbitrary positions on a substrate.
本発明は、内部に電極が挿入され、また微小物質を水性液に分散させて得られた帯電状態の微小物質を含む分散液が充填されているマイクロピペットを、その先端部が基板表面に近接するように配置し、次いで、上記電極と基板との間に電界を印加することにより、分散液中の帯電微小物質を基板表面に向けて電気泳動させたのちマイクロピペットの先端部から排出させて基板表面に堆積させることからなる基板上に微小物質を堆積させる方法にある。本発明における分散液とは、水性媒体もしくは油性媒体(有機溶媒など)を分散媒とする分散液を意味する。 The present invention provides a micropipette in which an electrode is inserted and filled with a dispersion containing a charged fine substance obtained by dispersing a fine substance in an aqueous liquid, and the tip of the micropipette is close to the substrate surface. Next, by applying an electric field between the electrode and the substrate, the charged fine substance in the dispersion is electrophoresed toward the substrate surface and then discharged from the tip of the micropipette. There is a method of depositing a minute substance on a substrate comprising depositing on a substrate surface. The dispersion in the present invention means a dispersion using an aqueous medium or oily medium (such as an organic solvent) as a dispersion medium.
本発明の方法を利用することにより、カーボンナノチューブ、蛋白質粒子、DNA粒子、金属もしくは非金属の微粒子などの様々な種類のナノスケールの微小物質を基板の任意な位置に堆積させることが可能となる。 By using the method of the present invention, it becomes possible to deposit various kinds of nano-scale minute substances such as carbon nanotubes, protein particles, DNA particles, metal or non-metal fine particles at arbitrary positions on the substrate. .
本発明の基板上に微小物質を堆積させる方法について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。 A method for depositing a minute substance on a substrate of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の基板上に微小物質を堆積させる方法を実施するために有利に利用できる走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡装置の基本構成を説明する図であり、このような構成の走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡装置は既に知られている。 FIG. 1 is a diagram for explaining a basic configuration of a scanning micropipette probe microscope apparatus that can be advantageously used for carrying out the method of depositing a micro substance on a substrate of the present invention. Pipette probe microscope devices are already known.
図1において、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡装置は、基板(あるいは試料)1を載せる精密基台2、精密基台を縦横および高さ方向(すなわち、XYZ方向)の精密な移動を起こさせるPZT(チタン酸ジルコン酸鉛磁器)素子3、基板1の上方にて、任意の方向に相対的に移動可能なマイクロピペット(プローブ)4、マイクロピペットの先端にシェアフォースを印加して微細な横振動を励振させるPZT(チタン酸ジルコン酸鉛磁器)振動子5、PZT振動子の励振を駆動する発振器6、マイクロピペットの先端部にレーザ光を照射するレーザダイオード7、レーザダイオードからマイクロピペット先端部に照射されるレーザ光をさらに集束させるレンズ8、マイクロピペットの先端部を透過あるいは先端部で回折したレーザ光を集光し、電流信号に変換する二分割フォトデテクタ9、フォトデテクタから出力した電流信号を電圧信号に変える電流電圧変換器10、電流電圧変換器で変換された電圧信号を演算してマイクロピペットの先端部の位置情報を演算する演算回路11、演算回路と精密基台制御回路12とを結合するロックインアンプ13(発振器6からの発振情報が入力される)、精密基台を移動させるPZT素子3を駆動するPZTドライバ14、そして精密基台制御回路からの制御情報に基づいてPZTドライバに精密移動情報を送るコンピュータ15、そしてコンピュータから出力されたマイクロピペットの先端部の状態の情報を画像情報として表示するディスプレイ16から構成されている。
In FIG. 1, a scanning micropipette probe microscope apparatus includes a
図2は、本発明の基板上に微小物質を堆積させる方法を実施するために有利に利用できる電極付きマイクロピペットの構成と、微小物質の堆積の原理を説明する図である。マイクロピペット4の内部には外部電源と接続した電極(たとえば、ワイヤ状電極)17が備えられている。電極17と基台2とは、電源を介して電気的に接続しており、必要な時に、電極17と基台2との間に電圧が印加されるようになっている。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of a micropipette with electrodes that can be advantageously used to carry out the method of depositing a micromaterial on the substrate of the present invention, and the principle of the micromaterial deposition. An electrode (for example, a wire electrode) 17 connected to an external power source is provided inside the
図2は、図1の走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡装置を操作してマイクロピペット4の先端部を基板1の表面に近接して配置した状態を示している。
FIG. 2 shows a state in which the tip of the
本発明の基板上に微小物質を堆積させる方法は、図1と図2に示した装置を用いることにより有利に実施することができるので、次に図1と図2を参照しながら、本発明の方法を詳しく説明する。 Since the method of depositing a minute substance on the substrate of the present invention can be advantageously performed by using the apparatus shown in FIGS. 1 and 2, the present invention will be described with reference to FIGS. The method will be described in detail.
走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡装置自体は、既に市販されており、市販の製品を購入するか、あるいは自作することにより用意することができる。ただし、本発明で用いるマイクロピペットは、その先端の開口部の内径が1μm以下、特に200nm程度あるいはそれ以下の非常に細いガラス管であるところから、通常は、キャピラリーガラス管と呼ばれる細いガラス管(たとえば、外径1.0mm、内径0.6mm)をマイクロプペットプラーと呼ばれる加熱装置を用いて熱引き操作をすることにより作製する。 The scanning micropipette probe microscope apparatus itself is already on the market, and can be prepared by purchasing a commercially available product or making it yourself. However, since the micropipette used in the present invention is a very thin glass tube having an inner diameter of the opening at the tip of 1 μm or less, particularly about 200 nm or less, it is usually a thin glass tube called a capillary glass tube ( For example, an outer diameter of 1.0 mm and an inner diameter of 0.6 mm are manufactured by performing a heat pulling operation using a heating device called a micro puppet puller.
次に、マイクロピペットにワイヤー電極17のような電極を図2のように装着し、このようにして製作した電極付きマイクロピペットに試料液を入れる。試料液は、カーボンナノチューブ、蛋白質粒子、DNA粒子、金属もしくは非金属の微粒子などの様々な種類のナノスケールの微小物質を純水などの水性媒体に分散した分散液である。一般に、金属ナノ微粒子に代表される微小物質は、水性媒体に分散させ、コロイダル溶液とした場合に、プラスまたはマイナスに帯電する。従って、試料液中の微小物質は特に帯電のための処理を施さなくても良い場合が多いが、必要に応じて公知の帯電処理を施してもよい。
Next, an electrode such as the
次いで、試料液を充填した電極付きマイクロピペット4を図1の励振用PZT振動子5に装着する。図1の装置では、発振器6からの信号に従って、励振用PZT振動子5にて振動が発生し、この振動がマイクロピペット4の先端部に伝達され、そのマイクロピペット先端部が横方向に僅かに(例えば、振動振幅が2〜3nmにて)振動する。このマイクロピペットの振動下にある先端部にレーザダイオード7から発射され、レンズ8でさらに集束されたレーザ光を照射し、この先端部を透過する、あるいは先端部により回折するレーザ光を二分割フォトダイオード9で受光して電気信号に変換し、この信号は、電流電圧回路10、演算回路11、ロックインアンプ13、そして制御回路12を経て必要な電気的な処理が施され、コンピュータ15に入力される。そして、マイロピペット先端部の状態がディスプレイ16にてリアルタイムに画像化される。このマイロピペット先端部の画像を確認しながら、PZTドライバ14により、精密移動用PZT素子3を駆動させ、精密基台2を、縦横および高さ方向(すなわち、XYZ方向)に精密に移動させ、基板1の表面の所望の位置に、マイクロピペット4の先端部を接近させる。なお、PZT振動子5から印加された振動エネルギーにより横方向に僅かに振動するマイクロピペット4の先端部には、基板1への接近につれて、シェアーフォースがかかり、このため、該先端部の振動は弱くなる。そして、マイクロピペットの先端部が基板1の表面に接触するか、あるいはほぼ接触状態に近くなると、マイクロピペット先端部の振動は消失する。
Next, the electrode-equipped
マイクロピペット4の先端部が基板1に接触あるいは略接触した状態(図2に示す状態)で、精密基台2とワイヤー電極17の間に電圧を印加する(極は、試料液中の微小物質粒子の電荷を考慮して決める)と、試料液中の荷電微粒子は電気泳動により、基板1の表面に向って移動し、次いで、マイクロピペットの先端部から排出され基板1の表面に堆積するようになる。このような操作により、所望量の荷電微粒子を所望の位置にさせることができる。基板1の表面に堆積した微粒子の状態は、ディスプレイ16により観察することができる。ついで、コンピュータ15よりPZTドライバ14に精密基台2の移動情報を送信して、精密基台2を改めて、縦横および高さ方向(XYZ)方向に精密に移動させ、基板1の表面の別の所望の位置に、マイクロピペット4の先端部を接近させて、上記と同様な操作を行なう。
A voltage is applied between the
従って、上記の操作を繰り返すことにより、基板の表面の所望の位置に所望の量の微小物質を堆積させることが可能になる。 Therefore, by repeating the above operation, it is possible to deposit a desired amount of minute substance at a desired position on the surface of the substrate.
1 基板
2 精密基台
3 PZT素子
4 マイクロピペット(プローブ)
5 励振用PZT振動子
6 発振器
7 レーザダイオード
8 集束レンズ
9 二分割フォトデテクタ
10 電流電圧変換器
11 演算回路
12 制御回路
13 ロックインアンプ
14 PZTドライバ
15 コンピュータ
16 ディスプレイ
17 ワイヤー電極
1
5
Claims (5)
A micropipette provided with a vibrator outside and an electrode inside for carrying out the method according to claim 2.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008055349A (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | National Univ Corp Shizuoka Univ | Micro substance fixation apparatus and micro substance fixation method |
JP2008057011A (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | National Univ Corp Shizuoka Univ | Apparatus and method for depositing film |
US7955486B2 (en) | 2007-02-20 | 2011-06-07 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Electrochemical deposition platform for nanostructure fabrication |
KR20200090560A (en) * | 2019-01-21 | 2020-07-29 | 서울대학교산학협력단 | Raman analysis apparatus using nanoscale printing apparatus |
CN114367319A (en) * | 2021-12-30 | 2022-04-19 | 江苏大学 | Particle control device and method based on low-frequency vibration probe |
US11874203B2 (en) | 2019-01-21 | 2024-01-16 | Seoul National University R&Db Foundation | Nano printing device and Raman analysis apparatus using same |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002102504A2 (en) * | 2001-06-14 | 2002-12-27 | Imperial College Innovations Ltd. | The production of molecular arrays |
-
2004
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002102504A2 (en) * | 2001-06-14 | 2002-12-27 | Imperial College Innovations Ltd. | The production of molecular arrays |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008055349A (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | National Univ Corp Shizuoka Univ | Micro substance fixation apparatus and micro substance fixation method |
JP2008057011A (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | National Univ Corp Shizuoka Univ | Apparatus and method for depositing film |
JP4714877B2 (en) * | 2006-08-31 | 2011-06-29 | 国立大学法人静岡大学 | Minute substance fixing device and minute substance fixing method |
US7955486B2 (en) | 2007-02-20 | 2011-06-07 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Electrochemical deposition platform for nanostructure fabrication |
KR20200090560A (en) * | 2019-01-21 | 2020-07-29 | 서울대학교산학협력단 | Raman analysis apparatus using nanoscale printing apparatus |
KR102202437B1 (en) | 2019-01-21 | 2021-01-12 | 서울대학교산학협력단 | Raman analysis apparatus using nanoscale printing apparatus |
US11874203B2 (en) | 2019-01-21 | 2024-01-16 | Seoul National University R&Db Foundation | Nano printing device and Raman analysis apparatus using same |
CN114367319A (en) * | 2021-12-30 | 2022-04-19 | 江苏大学 | Particle control device and method based on low-frequency vibration probe |
CN114367319B (en) * | 2021-12-30 | 2023-10-10 | 江苏大学 | Particle control device and method based on low-frequency vibration probe |
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