JP2007112021A - Method and apparatus for micro-processing of photocuring resin - Google Patents
Method and apparatus for micro-processing of photocuring resin Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007112021A JP2007112021A JP2005306214A JP2005306214A JP2007112021A JP 2007112021 A JP2007112021 A JP 2007112021A JP 2005306214 A JP2005306214 A JP 2005306214A JP 2005306214 A JP2005306214 A JP 2005306214A JP 2007112021 A JP2007112021 A JP 2007112021A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photocurable resin
- resin liquid
- probe
- dropped
- transparent substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、走査型シェアフォース顕微鏡を用いた微細加工方法及び装置に関するもので
あり、特に、光硬化性樹脂の微細加工方法及び装置に関する。
The present invention relates to a micromachining method and apparatus using a scanning shear force microscope, and more particularly to a micromachining method and apparatus for a photocurable resin.
走査型プローブ顕微鏡は,微細なプローブを用いてその先端と試料表面の間に働く様々
な物理量を検出して,ナノスケールでの高い分解能で前記物理量の表面分布を画像化でき
る顕微鏡である。この走査型プローブ顕微鏡は,試料表面の観察だけではなくて、表面の微細加工ツールとしても知られている。走査型プローブ顕微鏡を用いた微細表面加工技術は比較的低コストでシンプルであり、原子スケールからマイクロスケールまで高い加工精度を有しており、次世代の微細表面加工技術として期待されている。
The scanning probe microscope is a microscope that can detect various physical quantities acting between the tip and the sample surface using a fine probe and can image the surface distribution of the physical quantities with high resolution at a nanoscale. This scanning probe microscope is known not only for observing the surface of a sample but also as a fine processing tool for the surface. The micro surface processing technology using the scanning probe microscope is relatively low cost and simple, has high processing accuracy from the atomic scale to the micro scale, and is expected as the next generation micro surface processing technology.
このような微細表面加工技術としては、例えば、下記の非特許文献1に記載されている。下記の非特許文献1は、走査型プローブ顕微鏡の一種である走査型シェアフォース顕微鏡のプローブとして,マイクロピペットプローブを採用している。そして,このマイクロピペットの内部に,試料加工用の試薬溶液(1,4−ジオキサン)を充填して,この試薬を被加工物であるポリカーボネート基板に近接させて,試薬の蒸気により基板を加工している。
しかしながら、このような従来技術では、液体状態の光硬化性樹脂を基板の表面上の所定の位置に滴下し、この滴下した光硬化性樹脂液の部分を樹脂状態に硬化させることで、基板の表面上に微少量の樹脂を堆積させることが出来なかった。 However, in such a conventional technique, a photocurable resin in a liquid state is dropped at a predetermined position on the surface of the substrate, and a portion of the dropped photocurable resin liquid is cured to a resin state, thereby A very small amount of resin could not be deposited on the surface.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、走査型シェアフォース顕微鏡とマイクロピペットプローブの組み合わせを用いて,液体状態の光硬化性樹脂をマイクロピペットプローブ内に充填させ、マイクロピペットプローブの先端から透明な基板の表面上の所定の位置に滴下し、その後、この滴下した光硬化性樹脂液の部分をレーザ光で照射させることで樹脂状態に硬化させ、透明な基板の表面上に適宜所望の形状の光硬化性樹脂の堆積物を形成することができる微細加工の方法および装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a micropipette probe is filled with a photocurable resin in a liquid state using a combination of a scanning shear force microscope and a micropipette probe. Is dripped at a predetermined position on the surface of the transparent substrate from the tip of the substrate, and then the portion of the dripped photocurable resin liquid is cured with a laser beam to be cured into a resin state, on the surface of the transparent substrate. It is an object of the present invention to provide a fine processing method and apparatus capable of forming a photocurable resin deposit having a desired shape as appropriate.
かかる目的を達成すべく、本願の第1の発明の光硬化性樹脂の微細加工方法は、先端が開口した中空のマイクロピペットプローブを備えた走査型シェアフォース顕微鏡を準備する段階と、該マイクロピペットプローブの内部に光硬化性樹脂液を充填する段階と、該マイクロピペットプローブの該先端を透明な基板の表面上の所定の位置に接触させる段階と、該透明な基板の表面上に該光硬化性樹脂液を所定の量だけ滴下させる段階と、該滴下した光硬化性樹脂液の部分にレーザ光を照射して該滴下した光硬化性樹脂液の部分を硬化させる段階と、を含むことを特徴とする。 In order to achieve such an object, the microfabrication method for a photocurable resin according to the first invention of the present application includes a step of preparing a scanning shear force microscope provided with a hollow micropipette probe having an open tip, and the micropipette. Filling the interior of the probe with a photocurable resin liquid, contacting the tip of the micropipette probe with a predetermined position on the surface of the transparent substrate, and curing the photocuring on the surface of the transparent substrate A step of dripping a predetermined amount of the curable resin liquid, and a step of irradiating a portion of the dripped photocurable resin liquid with laser light to cure the dripped photocurable resin liquid part. Features.
また、本願の第2の発明の光硬化性樹脂の微細加工方法は、第1の発明において、前記レーザ光は、前記滴下した光硬化性樹脂液の部分に対して下側から全反射する角度で照射され、前記滴下した光硬化性樹脂液の部分に生じるエバネッセント光により前記滴下した光硬化性樹脂液の部分が励起されて硬化することを特徴とする。 Further, in the microfabrication method for the photocurable resin according to the second invention of the present application, in the first invention, the angle at which the laser beam is totally reflected from the lower side with respect to the portion of the dropped photocurable resin liquid. The portion of the dropped photocurable resin liquid is excited by the evanescent light generated in the portion of the dropped photocurable resin liquid and cured.
さらに、本願の第3の発明の光硬化性樹脂の微細加工方法は、第1及び2の発明において、微細加工が施された前記透明な基板の表面に対して前記マイクロピペットプローブを非接触の状態で走査することにより,前記走査型シェアフォース顕微鏡を用いて前記透明な基板の表面の加工状態を観察することを特徴とする。 Furthermore, the microfabrication method of the photocurable resin of the third invention of the present application is the first and second inventions, wherein the micropipette probe is not contacted with the surface of the transparent substrate on which microfabrication has been performed. By scanning in a state, the processing state of the surface of the transparent substrate is observed using the scanning shear force microscope.
さらに、本願の第4の発明の光硬化性樹脂の微細加工装置は、先端が開口した中空のマイクロピペットプローブと,試料台と,該試料台を該マイクロピペットプローブに対して相対的に3次元方向に移動させる移動機構とを備える走査型シェアフォース顕微鏡を具備し、さらに、前記マイクロピペットプローブ内に充填された光硬化性樹脂液と、該試料台に載置された透明な基板と、レーザ照射装置とを具備し、該透明な基板の表面上に該マイクロピペットプローブ内に充填された該光硬化性樹脂液を所定の量だけ滴下させ、該滴下した光硬化性樹脂液の部分に該レーザ照射装置からのレーザ光を照射して該滴下した光硬化性樹脂液の部分を硬化させることを特徴とする。 Further, the photo-curable resin microfabrication apparatus of the fourth invention of the present application is a three-dimensional relative to the micropipette probe, a hollow micropipette probe having an open end, a sample stage, and the sample stage. A scanning shear force microscope having a moving mechanism for moving in the direction, a photocurable resin liquid filled in the micropipette probe, a transparent substrate placed on the sample stage, and a laser The photocurable resin liquid filled in the micropipette probe is dropped on the surface of the transparent substrate by a predetermined amount, and the dripped photocurable resin liquid is added to the portion of the dropped photocurable resin liquid. It is characterized by irradiating a laser beam from a laser irradiation device and curing the dripped portion of the photocurable resin liquid.
さらに、本願の第5の発明の光硬化性樹脂の微細加工装置は、第4の発明において、前記レーザ光は、前記滴下した光硬化性樹脂液の部分に対して下側から全反射する角度で照射され、前記滴下した光硬化性樹脂液の部分に生じるエバネッセント光により前記滴下した光硬化性樹脂液の部分が励起されて硬化することを特徴とする。 Furthermore, in the microfabrication apparatus for photocurable resin according to the fifth invention of the present application, in the fourth invention, the angle at which the laser beam is totally reflected from the lower side with respect to the dropped photocurable resin liquid portion. The portion of the dropped photocurable resin liquid is excited by the evanescent light generated in the portion of the dropped photocurable resin liquid and cured.
本発明の光硬化性樹脂の微細加工方法及び装置を提供することにより、液体状態の光硬化性樹脂をマイクロピペットプローブ内に充填させ、マイクロピペットプローブの先端を透明な基板の表面上の所定の位置に接触させて液体状態の光硬化性樹脂を滴下し、滴下した光硬化性樹脂液の部分にレーザ光を照射して樹脂状態に硬化させることで、透明な基板の表面上に適宜所望の形状の光硬化性樹脂の堆積物を形成することが可能となる。 By providing a microfabrication method and apparatus for a photocurable resin according to the present invention, a photocurable resin in a liquid state is filled in a micropipette probe, and the tip of the micropipette probe is placed on a predetermined surface of a transparent substrate. A liquid photo-curing resin is dropped in contact with the position, and a portion of the dripped photo-curing resin liquid is irradiated with laser light to be cured in a resin state, so that a desired surface is appropriately formed on the surface of the transparent substrate. It becomes possible to form a deposit of a photocurable resin having a shape.
また、本発明の光硬化性樹脂の微細加工方法及び装置を提供することにより、レーザ光を照射して樹脂状態に硬化させる際に全反射する角度で照射することによって、透過光や散乱光を防ぐことができると同時に、発生するエバネッセント光を利用することで滴下した光硬化性樹脂液を硬化させることが可能となる。 In addition, by providing a microfabrication method and apparatus for the photo-curable resin of the present invention, by irradiating with laser light and irradiating it at an angle that causes total reflection when cured into a resin state, transmitted light and scattered light can be obtained. At the same time, it is possible to cure the dropped photocurable resin liquid by utilizing the generated evanescent light.
さらに、本発明の光硬化性樹脂の微細加工方法及び装置を提供することにより、透明な基板の表面上に堆積した光硬化性樹脂の形成状況を観察することが可能となる。 Furthermore, by providing the micro-processing method and apparatus for the photocurable resin of the present invention, it is possible to observe the formation status of the photocurable resin deposited on the surface of the transparent substrate.
以下,図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。図1は本発明の光硬化性樹脂の微細加工をするためのマイクロピペットプローブを備える走査型シェアフォース顕微鏡の構成図である。マイクロピペットプローブを備える走査型シェアフォース顕微鏡の構成は既に知られており、ここでは、その構成を簡単に説明するが、図1には、本発明の光硬化性樹脂の微細加工をするために新たに励起用レーザ光硬化装置が追加されて内蔵されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a scanning shear force microscope equipped with a micropipette probe for microfabrication of the photocurable resin of the present invention. The configuration of a scanning shear force microscope equipped with a micropipette probe is already known. Here, the configuration will be briefly described, but FIG. 1 illustrates the micro-processing of the photocurable resin of the present invention. A laser beam curing device for excitation is newly added and incorporated.
図1において円筒状のプローブ支持体10の中心軸上にマイクロピペットプローブ12が固定されている。プローブ支持体10には励振用圧電素子が組み込まれている。この圧電素子の材質はPZTである。この励振用圧電素子の振動によって,マイクロピペットプローブ12は図1の紙面に垂直な方向に振動する。試料台14は圧電素子で駆動される3次元アクチュエータによって,XY方向(水平面内での2次元方向)及びZ方向(上下方向)に所定の移動距離の範囲内で移動できる。
In FIG. 1, a
試料台14の上面には基板支持体16が固定されている。基板支持体16の上面には透明な基板18を載せることができる。なお、透明な基板18としては、ガラス、プラスチック、マイカ製等の基板が考えられる。また、透明な基板18は基板支持体16の上面に載せることができるが、単に載せるのではなく、固定されることが望ましい。マイクロピペットプローブ12は励振用圧電素子によって水平方向に振動し,その振幅は振幅検出装置で検出される。振幅検出装置は変位検波用レーザダイオード20と集光レンズ22と2分割フォトダイオード24で構成されている。変位検波用レーザダイオード20は波長670nmの変位検波レーザ光を出射し,この変位検波用レーザ光26は集光レンズ22でマイクロピペットプローブ12の付近に集光され,そこを通過した変位検波用レーザ光は2分割フォトダイオード24で集光される。2分割フォトダイオード24の出力はマイクロピペットプローブ12の振動振幅に依存する。
A
励起用レーザダイオード50、反射板51と52、プリズム53が、本発明の光硬化性樹脂の微細加工をするために新たに追加され、励起用レーザ光硬化装置として内蔵されている。この励起用レーザ光硬化装置は、マイクロピペットプローブ12の先端から透明な基板18の表面上に滴下された液状の光硬化性樹脂を硬化させて堆積させるために使用される。
An
次に,走査型シェアフォース顕微鏡の制御系を説明する。図1において,プローブ支持
体10に組み込まれた励振用圧電素子には発振器28から発振出力信号29が供給されて
、プローブ支持体10は所定の共振周波数で水平方向に振動する。2分割フォトダイオー
ド24の出力信号はマイクロピペットプローブ12の振動振幅に依存しており、この出力
信号はI−V変換器30と演算回路32とロックインアンプ34を経て、マイクロピペッ
トプローブ12の振動振幅に変換される。ロックインアンプ34には参照信号33として
発振器28の信号が入力されていて、このロックインアンプ34によりノイズが除去され
る。ロックインアンプ34から出力されるマイクロピペットプローブ12の振動振幅35
は制御回路36に入力される。
Next, the control system of the scanning shear force microscope will be described. In FIG. 1, an
Is input to the
制御回路36ではマイクロピペットプローブ12の振動振幅と所定の基準値とを比較して、振動振幅が基準値に等しくなるようにZ方向指令信号37を出力する。すなわち,振動振幅が基準値よりも大きければ、試料台14を上昇させるように、逆に、振動振幅が基準値よりも小さければ、試料台14を下降させるように、Z方向指令信号37を出力する。Z方向駆動信号はPZTドライバ38のZ方向駆動回路40に入力され、Z方向駆動回路40からは、Z方向のPZTアクチュエータに対して、Z方向駆動信号41が出力される。
The
その結果、試料台14が微小距離だけ上下して、マイクロピペットプローブ12の振動振幅が常に一定に保たれる。マイクロピペットプローブ12の振動振幅は、後述するように、プローブの先端と透明な基板18の表面との距離に依存するので、結局、上述のようなZ方向のフィードバック制御により、プローブの先端と透明な基板18の表面との距離が一定に保たれる。
As a result, the
パーソナルコンピュータ44はPZTドライバ38のXY方向駆動回路42にXY方向
指令信号45を出力する。XY方向駆動回路42はそれに応じてXY方向アクチュエータ
に対してXY方向駆動信号43を出力し、試料台14がXY方向に移動する。これによっ
て、透明な基板18の表面上の所望の位置をマイクロプローブピペット12の先端に対向させることができる。Z方向駆動回路40からはZ方向指令信号(これは,基板の表面の高さ信号に相当する)がパーソナルコンピュータ44に入力されている。したがって、パーソナルコンピュータ44では、XY方向指令信号に応じたZ方向指令信号の値、すなわち、基板表面上の各位置における高さ信号を取得することができ、これに基づいて、基板表面の高さ画像を作ることができる。
The personal computer 44 outputs an XY
図2は走査型シェアフォース顕微鏡の動作原理を示す説明図である。上段のAの状態は
、プローブ57の先端と試料56の表面との距離dが十分離れている状態である。このと
き、プローブ57は所定の共振周波数で振動していて、その振幅は最大値Wmaxとなる。上段のBの状態は、プローブ57の先端が試料56の表面に近づいて、プローブ57の振動振幅が試料56の影響を受けている状態である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation principle of the scanning shear force microscope. The upper state A is a state in which the distance d between the tip of the
すなわち、共振周波数付近で振動するプローブ57が試料56に近づくと、プローブ57はシェアフォースと呼ばれる横方向の力を受ける。このときの振動振幅はAの状態よりも小さくなる。プローブ57がさらに試料56に近づくと、振動振幅が急激に減衰する。そして、上段のCに示すように、プローブ57の先端が試料56の表面に接触すると、振動振幅はゼロになる。
That is, when the
下段のグラフは、横軸にプローブ57の先端と試料56の表面との距離dをとり,縦軸にプローブ57の振動振幅をとったものである。距離dがd1よりも大きいときは、上段のAの状態に相当し、プローブの振動振幅はWmaxである。距離dがd1よりも小さくなっていくと振動振幅は減少していき、この中間状態が上段のBの状態に相当する。距離dがさらに小さくなってゼロに近づくと、振動振幅がゼロになる。これが上段のCの状態に相当する。そして,距離dがd1よりも小さい領域が制御領域であり、この制御領域は、距離dに応じて振動振幅が変化する領域として定義される。
The lower graph shows the distance d between the tip of the
この制御領域内の特定の振動振幅値を基準値Wrefとすると、プローブに対して試料を相対的に走査して、振動振幅が常に基準値Wrefに等しくなるように距離dを制御すれば、その距離dの変化によって試料表面の高さ変化を表すことができる。このようにして、試料の表面形状を取得することができる。本発明の実施例では、基準値WrefをWmaxの80%に設定している。 Assuming that a specific vibration amplitude value in this control area is a reference value Wref, if the distance d is controlled so that the vibration amplitude is always equal to the reference value Wref by scanning the sample relative to the probe. A change in the height of the sample surface can be expressed by a change in the distance d. In this way, the surface shape of the sample can be acquired. In the embodiment of the present invention, the reference value Wref is set to 80% of Wmax.
プローブを試料に接触した状態から徐々に離していくと、プローブの振動振幅は増加し
ていくが、その上昇曲線58は、距離を小さくしていくときの下降曲線60とは異なって
いる。すなわち、ヒステリシス特性がある。下降曲線60の傾きは距離制御(高さ制御)
の感度を示している。
When the probe is gradually separated from the state in contact with the sample, the vibration amplitude of the probe increases, but its rising
Shows the sensitivity.
図3はマイクロピペットプローブの製造方法を示す平面断面図である。マイクロピペッ
トプローブはマイクロピペット引き伸ばし装置によって製造される。この引き伸ばし装置
は、第1チャック62と第2チャック64と加熱装置66を備えている。第1チャック6
2はガラス管68の一端をつかんで図面の左方向に引っ張り力70を付与するものである
。第2チャック64はガラス管68の他端をつかんで図面の右方向に引っ張り力72を付
与するものである。
FIG. 3 is a plan sectional view showing a method for manufacturing a micropipette probe. The micropipette probe is manufactured by a micropipette enlarger. The stretcher includes a first chuck 62, a
加熱装置66は、ガラス管68の周囲を取り囲む加熱コイル74と、この加熱コイル74に電力を供給する加熱電源76からなる。二つのチャック62、64によってガラス管68に引っ張り力を付与した状態で、加熱電源76から加熱コイル74に電力を供給して、ガラス管68の中央を加熱すると、ガラス管68の中央が軟化して伸びるとともに、その径が小さくなっていき、ついには中央で分離する。
The
これによって、先端が先細のマイクロピペットプローブが出来上がる。二つのチャック62、64に付与する引っ張り力の強さと、加熱電源76が供給する電力とを調整することで、出来上がるマイクロピペットプローブの先端の開口径を変えることができる。高温にするほど、開口径は小さくなる傾向にある。実施例では,開口径が約200nmのものを使用する。なお、加熱装置としては、上記の手段に限らず、例えば、レーザによる加熱手段を利用することも可能である。
This produces a micropipette probe with a tapered tip. By adjusting the strength of the tensile force applied to the two
図4は出来上がったマイクロピペットプローブの概略形状を示す平面図である。図4において、マイクロピペットプローブ12の先端付近には第1テーパ部77と第2テーパ部78が形成されている。
FIG. 4 is a plan view showing a schematic shape of the completed micropipette probe. In FIG. 4, a first tapered portion 77 and a second tapered
図5はマイクロピペットプローブの構造を示す説明図である。図5において、中空のマイクロピペットプローブ12の先端付近82は先細のテーパ状になっていて、その先端は開口している。開口径は約200nmである。マイクロピペットプローブ12の内部には光硬化性樹脂液80が充填されている。
FIG. 5 is an explanatory view showing the structure of the micropipette probe. In FIG. 5, the
この実施例では,光硬化性樹脂液80として、感光波長が500nmに調整され、粘度が100mPa・s(25°C)の光硬化性樹脂の原液を、アセトンで1.5倍に希釈化したものを使用している。この光硬化性樹脂液80が充填されたマイクロピペットプローブ12の先端を透明な基板18に接触した状態にすることで、光硬化性樹脂液80が透明な基板18の表面上に滴下されて硬化し、光硬化性樹脂堆積物84が形成される。なお、光硬化性樹脂液としては、上記に限らず、モノマー、オリゴマー、光開始剤等の種類や組成割合などを調整することにより、本実施例の様に溶剤を添加することなく、プローブに充填可能な粘度に調整した光硬化性樹脂液を用いることも可能である。
In this example, a photocurable resin stock solution having a photosensitive wavelength of 500 nm and a viscosity of 100 mPa · s (25 ° C.) was diluted 1.5 times with acetone as the
図6は透明な基板の表面上に滴下された光硬化性樹脂液を硬化するための原理を示す説明図である。図6において、励起用レーザ光54は、プリズム53、透明な基板18を介して、透明な基板18の表面上に滴下された光硬化性樹脂液の部分に照射される。また、照射される励起用レーザ光54は滴下された光硬化性樹脂液の部分に対して下側から全反射する角度で入射される。この場合、反射面からしみ出す様なエバネッセント光86が発生する。このエバネッセント光86によって光硬化性樹脂液が励起されて硬化し、光硬化性樹脂堆積物84が形成される。なお、照射される励起用レーザ光54は、滴下された光硬化性樹脂液の部分に対して下側から全反射する角度で入射されることによって、マイクロピペットプローブ12内に光が入らないために、マイクロピペットプローブ12に充填されている光硬化性樹脂液80が液体状態に保たれ、連続した加工が可能となる。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the principle for curing the photocurable resin liquid dropped on the surface of the transparent substrate. In FIG. 6, the
この実施例では、透明な基板18として屈折率が1.52のガラス基板を、またプリズム53として屈折率が1.52のプリズムを使用している。また、これらのガラス基板とプリズムを一時的に固定し、間に空気が入らないようにするためにマッチングオイル88が使用される。そして、このマッチングオイル88として、ガラス基板とプリズムと同じ1.52の屈折率をもつマッチングオイルを使用することで、ガラス基板とプリズムとの間で全反射が起きることを防止している。
In this embodiment, a glass substrate having a refractive index of 1.52 is used as the
また、励起用レーザ光54は、図1の励起用レーザダイオード50から図示しないノズルを通して出射され、反射板51、反射板52、プリズム53、マッチングオイル88、透明な基板18であるガラス基板を介して、ガラス基板の表面上に滴下された光硬化性樹脂液の部分に対して下側から全反射する角度で入射されるように制御される。なお、励起用レーザ光54の照射スポット径は、例えば、0.2〜2mm程度にすることができるため、レーザ照射位置を変えなくても、プローブによる加工域を十分にカバーして照射することが可能である。図6において、ハッチングして描いた励起用レーザ光54は照射スポット径の一部を描いたものである。
Further, the
また、励起用レーザ光54として、波長が488nmで出力が12mWのアルゴン・イオン・レーザを使用しているが、この限りではなく、その波長が光硬化性樹脂の感光波長に合うものであれば良く、逆に、使用する光硬化性樹脂は、その感光波長がレーザの波長に合うものであれば良い。一般に、光硬化性樹脂としては紫外線硬化性樹脂が広く普及しているので、その場合には、可視光レーザではなく、紫外線レーザを使用するのが望ましい。また、レーザの照射時間は、基板の表面に滴下した光硬化性樹脂が硬化するのに十分な時間であれば良く、光硬化性樹脂の光硬化性やレーザの強度等を勘案して決定すれば良い。
Further, as the
次に、光硬化性樹脂の加工手順を纏めて説明する。まず、図5で説明した光硬化性樹脂液80をマイクロピペットプローブ12の内部に充填する。そして、図1において、パーソナルコンピュータ44からXY方向指令信号45を出力して試料台14をXY方向に動かし、透明な基板18であるガラス基板の所望の地点(光硬化性樹脂を堆積させたい地点)をマイクロピペットプローブ12の真下に持ってくる。
Next, the processing procedure of the photocurable resin will be described collectively. First, the inside of the
次に、制御回路36を加工モードにして、ガラス基板がマイクロピペットプローブ12の先端に十分に近接するまで、Z方向指令信号37を出力する。マイクロピペットプローブ12の振動振幅がゼロ近辺になったときにマイクロピペットプローブ12の先端がガラス基板に接触した状態にあるものと判断する。マイクロピペットプローブ12の先端がガラス基板に接触した状態になると、マイクロピペットプローブ12の先端から光硬化性樹脂液80がガラス基板の表面上の所望の地点に滴下される。なお、この滴下は、雫となって転移するほか、プローブの先端から滲み出ている光硬化性樹脂液がガラス基板に接触して転移するようにして行われる。
Next, the
なお、滴下される光硬化性樹脂液の量はマイクロピペットプローブ12の先端がガラス基板に接触した状態を保持している時間(以降、加工時間と呼ぶ)の長さに依存する。そして、図6で説明したように、ガラス基板の表面上の所望の地点に滴下された光硬化性樹脂液の部分に対して下側から、励起用レーザ光54が全反射する角度で入射され、エバネッセント光86の発生によって滴下された光硬化性樹脂液が硬化して光硬化性樹脂堆積物84が形成される。
Note that the amount of the photocurable resin liquid to be dropped depends on the length of time (hereinafter referred to as processing time) in which the tip of the
図7は、図1〜6の実施例に基づく本発明の光硬化性樹脂の微細加工によって、ガラス基板上に1ドットの堆積加工を施したものについての取得画像のイメージとこの画像中のラインに沿ったドットの高さ変化を示している。 FIG. 7 is an image of an acquired image and a line in the image obtained by depositing 1 dot on a glass substrate by microfabrication of the photocurable resin of the present invention based on the embodiment of FIGS. The height change of the dot along is shown.
図7(a)は、加工時間が0.4秒、励起用レーザ光の照射時間が2秒程度の場合を示している。図7(a)の上段が取得画像から線画として作図したものであり、その中央に約180nmのサイズの堆積物90−1が形成されている。この線画として作図したものは、光硬化性樹脂液のガラス基板上への滴下、そして、励起用レーザ光による照射の後、観察モードにして,マイクロピペットプローブをガラス基板に非接触の状態で走査して取得した画像から得られたものである。堆積物があるところだけが高くなっており,その高い部分を他の部分から区別して(ハッチング)示している。 FIG. 7A shows a case where the processing time is 0.4 seconds and the irradiation time of the excitation laser light is about 2 seconds. The upper part of FIG. 7A is a line drawing from the acquired image, and a deposit 90-1 having a size of about 180 nm is formed at the center thereof. The line drawing is drawn by dropping a photo-curable resin liquid onto a glass substrate and irradiating it with an excitation laser beam. Then, the micropipette probe is scanned in a non-contact state on the glass substrate in the observation mode. It is obtained from the acquired image. Only where there is sediment is high, and the high part is shown separately from other parts (hatched).
図7(a)の下段は上段の画像中のライン94に沿った高さ変化を示している。横軸はライン94に沿った位置であり、縦軸はガラス基板表面の高さである。中央付近において180nmのドット幅で高い部分が観測され、この部分が堆積物に相当する。なお、堆積量は0.09aLである。
The lower part of FIG. 7A shows the height change along the
図7(b)は、加工時間が6秒、励起用レーザ光の照射時間が2秒程度の場合を示している。図7(b)の上段が取得画像から線画として作図したものであり、その中央に約230nmのサイズの堆積物92−1が形成されている。堆積物があるところだけが高くなっており,その高い部分を他の部分から区別して(ハッチング)示している。 図7(a)の下段は上段の画像中のライン96に沿った高さ変化を示している。横軸はライン96に沿った位置であり、縦軸はガラス基板表面の高さである。中央付近において230nmのドット幅で高い部分が観測され、この部分が堆積物に相当する。なお、堆積量は0.37aLである。
FIG. 7B shows a case where the processing time is 6 seconds and the excitation laser light irradiation time is about 2 seconds. The upper part of FIG. 7B is a line drawing from the acquired image, and a deposit 92-1 having a size of about 230 nm is formed at the center thereof. Only where there is sediment is high, and the high part is shown separately from other parts (hatched). The lower part of FIG. 7A shows the height change along the
図8は光硬化性樹脂の1ドット堆積加工における加工時間とドット幅およびドット高さとの関係を示すグラフである。図8(a)は、加工時間とドット幅との関係を、図8(b)は、加工時間とドット高さとの関係を示している。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between processing time, dot width, and dot height in a one-dot deposition process of a photocurable resin. FIG. 8A shows the relationship between processing time and dot width, and FIG. 8B shows the relationship between processing time and dot height.
図8(a)において、横軸は加工時間であり、縦軸はドット幅である。プロット90−2は図7(a)の場合を、また、プロット92−2は図7(b)の場合を示している。また、その他のプロットも図7(a)と(b)の場合と同様の手順、方法に基づいてプロットされたものである。図8(b)において、横軸は加工時間であり、縦軸はドット高さである。プロット90−3とプロット92−3は、それぞれ、図7(a)と(b)の場合を示している。また、その他のプロットも図7(a)と(b)の場合と同様の手順、方法に基づいてプロットされたものである。加工時間が長くなると、ドット幅とドット高さ共に大きくなる傾向にある。 In FIG. 8A, the horizontal axis is the processing time, and the vertical axis is the dot width. Plot 90-2 shows the case of FIG. 7A, and plot 92-2 shows the case of FIG. 7B. The other plots are plotted based on the same procedure and method as in FIGS. 7A and 7B. In FIG. 8B, the horizontal axis is the processing time, and the vertical axis is the dot height. Plots 90-3 and 92-3 show the cases of FIGS. 7A and 7B, respectively. The other plots are plotted based on the same procedure and method as in FIGS. 7A and 7B. As the processing time increases, both the dot width and the dot height tend to increase.
なお、図7及び図8は、図1〜6の実施例に基づく本発明の光硬化性樹脂の微細加工によって、ガラス基板上に1ドットの堆積物を形成したものについての取得画像から線画として作図したもの、ドット幅、ドット高さ等のデータを示したが、複数のドットを連続的にガラス基板上に堆積させることも可能である。また、図4にマイクロピペットプローブの製造方法を、図5にマイクロピペットプローブの概略形状を示したが、マイクロピペットプローブの先端の開口径を更に小さくしたマイクロピペットプローブと置き換えることによって、図7(a)に示した堆積物よりも更に小さい堆積物を形成することも可能である。 7 and 8 are line drawings from acquired images obtained by forming a 1-dot deposit on a glass substrate by microfabrication of the photocurable resin of the present invention based on the examples of FIGS. Although the plotted data, dot width, dot height, and other data are shown, a plurality of dots can be continuously deposited on the glass substrate. 4 shows a method for manufacturing a micropipette probe, and FIG. 5 shows a schematic shape of the micropipette probe. By replacing the micropipette probe with a micropipette probe having a smaller opening diameter at the tip of the micropipette probe, FIG. It is also possible to form deposits that are even smaller than the deposits shown in a).
さらに、ドット形成した上にさらに重ねてドットを形成すること、ドット周辺に密接してその他のドット等を形成することも可能であり、適宜所望な形状に成形することができる。また、基板の表面処理を工夫することによって、光硬化性樹脂を基板に堅固密着させて形成することも、あるいはまた、基板に形成された光硬化性樹脂を基板から剥離することも可能である。この剥離した光硬化性樹脂の微細な加工物は、例えば、マイクロパーツとしての利用が考えられる。 Furthermore, it is also possible to form dots by further overlapping the dots formed, and to form other dots etc. in close contact with the periphery of the dots, and can be formed into a desired shape as appropriate. In addition, by devising the surface treatment of the substrate, it is possible to form the photocurable resin by firmly adhering to the substrate, or to peel the photocurable resin formed on the substrate from the substrate. . For example, the finely processed product of the peeled photocurable resin can be used as a micropart.
従って、本実施例の光硬化性樹脂の微細加工方法及び装置を提供することによって、光硬化性樹脂液をマイクロピペットプローブ内に充填させ、マイクロピペットプローブの先端を透明な基板の表面上の所定の位置に接触させて光硬化性樹脂液を滴下し、滴下した光硬化性樹脂液の部分にレーザ光を照射して液体状態から樹脂状態に硬化させることで、基板の表面上に微少量の光硬化性樹脂を堆積させることが可能となる。 Therefore, by providing the micro-processing method and apparatus for the photo-curable resin of this example, the photo-curable resin liquid is filled in the micro-pipette probe, and the tip of the micro-pipette probe is set on the surface of the transparent substrate. The photocurable resin liquid is dropped by contact with the position of the substrate, and a portion of the dropped photocurable resin liquid is irradiated with laser light to be cured from the liquid state to the resin state, so that a small amount of the liquid is cured on the substrate surface. It becomes possible to deposit a photocurable resin.
また、基板の表面上に堆積された光硬化性樹脂の堆積状況を観察することも可能となる。さらに、加工時間等の加工条件、マイクロピペットプローブ先端の開口径等を任意に選択することで、光硬化性樹脂の堆積量及び形状が調整可能となり、ガラス基板等の透明な基板の表面上に適宜所望の形状の堆積物を形成することが可能となる。 It is also possible to observe the deposition state of the photocurable resin deposited on the surface of the substrate. Furthermore, by arbitrarily selecting the processing conditions such as the processing time, the opening diameter of the tip of the micropipette probe, etc., it becomes possible to adjust the amount and shape of the photocurable resin deposited on the surface of a transparent substrate such as a glass substrate. A deposit having a desired shape can be formed as appropriate.
本発明の光硬化性樹脂の微細加工方法及び装置は、走査型シェアフォース顕微鏡とマイクロピペットプローブを利用して光硬化性樹脂液を透明な基板の表面上に滴下し、この滴下した光硬化性樹脂液の部分に励起用レーザ光を照射することで硬化させて微小量の堆積物を形成する微細加工の方法及び装置であって、今日、工業的に幅広く利用されている光硬化性樹脂を、光導波路、マイクロマシン、ナノマシン等の微細デバイスの製作などに活用することが可能となる。 The photo-curable resin microfabrication method and apparatus of the present invention uses a scanning shear force microscope and a micropipette probe to drop a photo-curable resin liquid onto the surface of a transparent substrate. A microfabrication method and apparatus for forming a minute amount of deposits by irradiating a resin liquid portion with an excitation laser beam, which is a photocurable resin widely used in industry today. In addition, it can be used for manufacturing fine devices such as optical waveguides, micromachines, and nanomachines.
10 プローブ支持体
12 マイクロピペットプローブ
14 試料台
16 基板支持体
18 透明な基板
20 変位検波用レーザダイオード
24 2分割フォトダイオード
28 発振器
30 I−V変換器
32 演算回路
34 ロックインアンプ
36 制御回路
38 PZTドライバ
40 Z方向駆動回路
42 XY方向駆動回路
44 パーソナルコンピュータ
50 励起用レーザダイオード
51 反射板
52 反射板
53 プリズム
54 励起用レーザ光
80 光硬化性樹脂液
84 光硬化性樹脂堆積物
86 エバネッセント光
88 マッチングオイル
DESCRIPTION OF
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005306214A JP4797165B2 (en) | 2005-10-20 | 2005-10-20 | Method and apparatus for fine processing of photocurable resin |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005306214A JP4797165B2 (en) | 2005-10-20 | 2005-10-20 | Method and apparatus for fine processing of photocurable resin |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007112021A true JP2007112021A (en) | 2007-05-10 |
JP4797165B2 JP4797165B2 (en) | 2011-10-19 |
Family
ID=38094644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005306214A Active JP4797165B2 (en) | 2005-10-20 | 2005-10-20 | Method and apparatus for fine processing of photocurable resin |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4797165B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010223976A (en) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Dhs:Kk | Method of manufacturing lens array and lens array |
WO2017030151A1 (en) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | 国立大学法人 東京大学 | Method for manufacturing matrix |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02165932A (en) * | 1988-12-20 | 1990-06-26 | Seiko Epson Corp | Manufacture of microlens array |
JPH0820072A (en) * | 1994-07-06 | 1996-01-23 | Nikon Corp | Minute area photosensitizing method, optical shaping method using the same and photosensitive substance-processing apparatus |
JP2003071853A (en) * | 2001-09-03 | 2003-03-12 | Univ Nihon | Molding apparatus for minute part and molding method using the same |
JP2005503269A (en) * | 2001-06-14 | 2005-02-03 | インペリアル・カレッジ・イノベイションズ・リミテッド | Manufacture of molecular arrays |
JP2005138440A (en) * | 2003-11-07 | 2005-06-02 | Canon Inc | Method and apparatus for manufacturing fine structure |
JP2005238650A (en) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Univ Of Tokyo | Photo-fabrication method and photo-fabrication apparatus |
-
2005
- 2005-10-20 JP JP2005306214A patent/JP4797165B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02165932A (en) * | 1988-12-20 | 1990-06-26 | Seiko Epson Corp | Manufacture of microlens array |
JPH0820072A (en) * | 1994-07-06 | 1996-01-23 | Nikon Corp | Minute area photosensitizing method, optical shaping method using the same and photosensitive substance-processing apparatus |
JP2005503269A (en) * | 2001-06-14 | 2005-02-03 | インペリアル・カレッジ・イノベイションズ・リミテッド | Manufacture of molecular arrays |
JP2003071853A (en) * | 2001-09-03 | 2003-03-12 | Univ Nihon | Molding apparatus for minute part and molding method using the same |
JP2005138440A (en) * | 2003-11-07 | 2005-06-02 | Canon Inc | Method and apparatus for manufacturing fine structure |
JP2005238650A (en) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Univ Of Tokyo | Photo-fabrication method and photo-fabrication apparatus |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010223976A (en) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Dhs:Kk | Method of manufacturing lens array and lens array |
WO2017030151A1 (en) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | 国立大学法人 東京大学 | Method for manufacturing matrix |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4797165B2 (en) | 2011-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Paiva et al. | Optical fiber tips for biological applications: from light confinement, biosensing to bioparticles manipulation | |
JP7013519B2 (en) | Atomic force microscope infrared spectroscopy and equipment for chemical imaging | |
Salerno et al. | Plasmon polaritons in metal nanostructures: the optoelectronic route to nanotechnology | |
US7240541B2 (en) | Optical microcantilever, manufacturing method thereof, and optical microcantilever holder | |
US20100278484A1 (en) | Waveguide Coupling Probe and Methods for Manufacturing Same | |
JP2007533978A (en) | Near-field scanning optical microscope for laser processing of micro and nanostructures | |
JP2010224548A (en) | Integrated simulation fabrication and characterization of micro and nano optical element | |
JP2007533470A (en) | Methods for modifying existing micro- and nanostructures using near-field scanning optical microscopy | |
JP2010197208A (en) | Scanning probe microscope and sample observation method using same | |
KR101681231B1 (en) | Method of manufacturing micro-cantilever having functionlity probe | |
JP2006043879A (en) | Precision machining method using near field scanning optical microscope | |
JP2007527326A (en) | Ultrafast laser direct writing method to modify existing submicron scale microstructures | |
CN113056677A (en) | System for measuring absorption of laser emission by a sample | |
KR101108022B1 (en) | Method and apparatus for enhanced nano-spectroscopic scanning | |
WO2018089022A1 (en) | Enhancing optical signals with probe tips optimized for chemical potential and optical characteristics | |
JP4797165B2 (en) | Method and apparatus for fine processing of photocurable resin | |
JP2009115533A (en) | Method for manufacturing colloid probe cantilever for atomic force microscope and its manufacturing device | |
JP4553240B2 (en) | Photodetection device and photodetection method | |
Genolet | Photoplastic Fabrication Techniques and Devices based on High Aspect Ratio Photoresist. | |
JP2007192742A (en) | Scanning probe microscope | |
US9043947B2 (en) | Near-field optical probe manufacturing using organo-mineral material and sol-gel process | |
US20210096152A1 (en) | Micro-optomechanical system and method for the production thereof | |
JP2006215004A (en) | Near-field optical microscope and method for measuring sample by using near-field light | |
Patel et al. | T. 1: Photonic nanojet: generation, manipu-lation and applications | |
JP2003315242A (en) | Cantilever and its producing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080826 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110616 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110701 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |