JP4887015B2 - 紫外光透過性高分子材料のエッチング方法 - Google Patents
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Description
なお、本願出願人が特許出願のときに知っている先行技術は、文献公知発明に係る発明ではないため、記載すべき先行技術文献情報はない。
以上の構成において、窒素ガス供給部16aから30l/minで窒素ガスをチャンバー16へ供給し、チャンバー16内を窒素ガスにより充填して窒素ガス雰囲気とする。
次に、本願発明者が上記したエッチング装置10を用いて行った実験の結果ついて、詳細に説明する。
図3は、光デバイスに用いられる一般的な石英ガラスの光透過特性と被加工物100たるサイトップ(登録商標)の光透過特性とを比較するためのグラフであり、石英ガラスとサイトップ(登録商標)との波長230nm以上の紫外域から750nmの近赤外域までに対する光透過特性が示されている。
次に、図4(a)は繰り返し周波数1HzのKrFエキシマレーザー光をレーザーフルエンス3J/cm2で10パルスだけ被加工物100に照射し、図4(b)は繰り返し周波数1HzのArFエキシマレーザー光をレーザーフルエンス2J/cm2で10パルスだけ被加工物100に照射し、図4(c)は繰り返し周波数1kHzのフェムト秒レーザー光をレーザーフルエンス8.3×1017W/cm2で被加工物100に照射した場合における、被加工物100の表面の加工領域の光学顕微鏡による表面観察像たる光学顕微鏡写真である。
次に、図5(a)(b)には、被加工物100の表面にエッチング装置10によりF2レーザー光を157mJ/cm2で10パルス照射してエッチングしたときの状態が示されており、図5(a)はその加工領域の光学顕微鏡写真であり、図5(b)は原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)による加工領域の表面観察像である。
次に、図6には、図3(a)に示す被加工物100をKrFエキシマレーザー光で加工した加工領域の波長230〜750nmの光透過特性ならびに図5(a)に示す被加工物100をエッチング装置10によるF2レーザー光で加工した加工領域の波長230〜750nmの光透過特性を示すグラフが示されている。
次に、図7に示すグラフは、被加工物100をエッチング装置10によるF2レーザー光で加工した際における、加工速度のレーザーフルエンス依存性を示すものである。この図7に示すグラフから、加工速度はレーザーフルエンスの対数に対して直線的に増加していることがわかる。一般的に、1光子吸収によるアブレーションの場合には、加工速度dと照射レーザフルエンスFとの関係は、
次に、図8に示すグラフは、被加工物100をエッチング装置10によるF2レーザー光で加工した際における、加工深さのパルス数依存性を示すものである。また、図9(a)(b)(c)(d)(e)は、図8のグラフに示す実験結果を得た実験の際における、異なるパルス数を照射したときの加工領域の光学顕微鏡による表面観察像たる光学顕微鏡写真である。なお、図9(a)は5パルス照射した場合の光学顕微鏡写真であり、図9(b)は10パルス照射した場合の光学顕微鏡写真であり、図9(c)は15パルス照射した場合の光学顕微鏡写真であり、図9(d)は20パルス照射した場合の光学顕微鏡写真であり、図9(e)は30パルス照射した場合の光学顕微鏡写真である。なお、図8および図9(a)(b)(c)(d)(e)に実験結果を示す実験においては、レーザーフルエンス180mJ/cm2で被加工物100の表面へF2レーザー光を照射した。
また、本願発明者は、被加工物100の表面にグレーティング構造を形成するために、被加工物100を設置しているXYZステージ24をコンピューター制御によって動かしてF2レーザー光を照射した。図10(a)はこのグレーティング構造を形成する際の実験の概念図であり、また、図10(b)は実験で作製したグレーティング構造の原子間力顕微鏡表面観察像である。
次に、上記した本発明による紫外光透過性高分子材料であるサイトップ(登録商標)に対するF2レーザー光を用いた高品質エッチング技術と公知のレーザー生成プラズマ支援アブレーション(LIPAA)によるサイトップ(登録商標)の表面への金属堆積技術(「花田他、第64回応用物理学会学術講演会:30a−ZQ−7」を参照する。)とを用いて、マイクロデバイスを作製した実験結果について説明する。
また、図12には、上記した本発明による紫外光透過性高分子材料のエッチング方法を用いて作製されたDNA電気泳動用マイクロデバイスの構成説明図が示されている。
以上において説明した本願発明者の実験結果からは、本発明による紫外光透過性高分子材料であるサイトップ(登録商標)に対するF2レーザー光を用いたアブレーション加工は、紫外光透過性高分子材料であるサイトップ(登録商標)の高品質表面加工技術として十分に実用的であることが示された。
なお、上記した実施の形態は、以下の(1)〜(3)に示すように変形することができるものである。
12 F2レーザー発生装置(F2 laser)
14 デジタルパルス発生装置(Digital pulse generator)
16 チャンバー
16a 窒素ガス供給部
16b 窒素ガス排出部
18 マスク
20 アッテネーター
22 集光レンズ
24 XYZステージ
26 パワーメーター
Claims (2)
- 波長200〜300nmの深紫外領域において透明であり、下記化学式(1)で表される紫外光透過性高分子材料の表面を加工する紫外光透過性高分子材料のエッチング方法であって、
波長157nm、パルス幅1〜100ns、レーザーフルエンス30〜1000mJ/cm 2 のF 2 レーザー光を、窒素雰囲気中で前記紫外光透過性高分子材料の表面に照射してレーザーアブレーションによりエッチングする
ことを特徴とする紫外光透過性高分子材料のエッチング方法。
- 波長200〜300nmの深紫外領域において透明であり、下記化学式(1)で表される紫外光透過性高分子材料の表面を加工する紫外光透過性高分子材料のエッチング方法であって、
波長157nm、パルス幅1〜100ns、レーザーフルエンス30〜1000mJ/cm 2 のF 2 レーザー光を、窒素雰囲気下において、マスクにより所望の形状に成形し、アッテネーターにより強度調整した後に、集光レンズにより集光し、前記所望の形状を反映したパターンの前記F 2 レーザー光を前記紫外光透過性高分子材料に縮小投影することで、前記紫外光透過性高分子材料に前記F 2 レーザー光を照射し、レーザーアブレーションによりエッチングする
ことを特徴とする紫外光透過性高分子材料のエッチング方法。
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