JP2765746B2 - 微細修飾・加工方法 - Google Patents
微細修飾・加工方法Info
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- JP2765746B2 JP2765746B2 JP2078421A JP7842190A JP2765746B2 JP 2765746 B2 JP2765746 B2 JP 2765746B2 JP 2078421 A JP2078421 A JP 2078421A JP 7842190 A JP7842190 A JP 7842190A JP 2765746 B2 JP2765746 B2 JP 2765746B2
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この出願の発明は、微細修飾・加工方法に関するもの
である。さらに詳しくは、この出願の発明は、レーザ光
照射により微粒子表面の化学修飾や加工を簡便にかつ精
密に行うことのできる微細・微小操作のための方法に関
するものである。
である。さらに詳しくは、この出願の発明は、レーザ光
照射により微粒子表面の化学修飾や加工を簡便にかつ精
密に行うことのできる微細・微小操作のための方法に関
するものである。
（従来の技術とその課題） 近年、化学物質、たとえば高分子物質や無機物質のミ
クロンオーダーの微細修飾やその加工技術が開発され、
さらにサブミクロンオーダーでの加工を可能とする技術
の開発が注目されており、物質変換の素過程の操作を可
能とするものとして精力的に研究開発が進められてきて
いる。また、生体細胞においてもその移植、移入、さら
に融合などの微細操作を行うマイクロプロセシングが非
常に重要になってきている。
クロンオーダーの微細修飾やその加工技術が開発され、
さらにサブミクロンオーダーでの加工を可能とする技術
の開発が注目されており、物質変換の素過程の操作を可
能とするものとして精力的に研究開発が進められてきて
いる。また、生体細胞においてもその移植、移入、さら
に融合などの微細操作を行うマイクロプロセシングが非
常に重要になってきている。
このような微細・微小操作については、これまでにも
化学的操作によって行う方法が種々提案されてきている
が、化学的方法の場合には処理対象と反応処理済との反
応制御が非常に難しく、精度上の限界があった。
化学的操作によって行う方法が種々提案されてきている
が、化学的方法の場合には処理対象と反応処理済との反
応制御が非常に難しく、精度上の限界があった。
一方、生体細胞の操作分野においては微注入法等のマ
ニュアル的方法により移入等処理を行うことができるよ
うになっており、発現効率を10-2程度にまで向上させる
ことが可能となってきている。しかしながらこの方法に
おいては実施者が顕微鏡下でマイクロピペットなどを個
々の細胞に直接接触させて処理するため、クリーンベン
チ内での処理が必要不可欠となり、また処理の自動化を
図ることもできないという問題がある。そして、このた
め、処理効率や処理量が実施者の熟練度や労力に依存す
ることとなり、精密な処理を短時間に行うことが困難で
あるという問題がある。
ニュアル的方法により移入等処理を行うことができるよ
うになっており、発現効率を10-2程度にまで向上させる
ことが可能となってきている。しかしながらこの方法に
おいては実施者が顕微鏡下でマイクロピペットなどを個
々の細胞に直接接触させて処理するため、クリーンベン
チ内での処理が必要不可欠となり、また処理の自動化を
図ることもできないという問題がある。そして、このた
め、処理効率や処理量が実施者の熟練度や労力に依存す
ることとなり、精密な処理を短時間に行うことが困難で
あるという問題がある。
以上のような従来の方法に対して、近年、レーザ光を
利用して微細・微小操作を行うプロセシング方法がこの
出願の発明者らによって提案されている。
利用して微細・微小操作を行うプロセシング方法がこの
出願の発明者らによって提案されている。
レーザ光は単色性、指向性、光輝度性、制御性に優れ
ているので、光エネルギーを微粒子の微小領域に集中的
に照射することができることから、この方法では、従来
の方法では不可能であった局所的な微細操作を非接触で
精度よく行うことが可能となる。
ているので、光エネルギーを微粒子の微小領域に集中的
に照射することができることから、この方法では、従来
の方法では不可能であった局所的な微細操作を非接触で
精度よく行うことが可能となる。
たとえば、レーザ光を利用した微細加工法としては、
高出力エキシマレーザを用い、ホトマスクを通して基板
にレーザ光を照射するパターン転写による方法が半導体
分野等において有力な手法として知られている。
高出力エキシマレーザを用い、ホトマスクを通して基板
にレーザ光を照射するパターン転写による方法が半導体
分野等において有力な手法として知られている。
しかしながら、これまでの方法ではレーザの波長、ス
ポットサイズ径、パルス幅、ショット数等の照射条件の
選択に制約があり、また解像度もミクロンオーダー程度
しか期待できない。このため、レーザ光による微細・微
小プロセシングの精度の向上を図ることができなかっ
た。
ポットサイズ径、パルス幅、ショット数等の照射条件の
選択に制約があり、また解像度もミクロンオーダー程度
しか期待できない。このため、レーザ光による微細・微
小プロセシングの精度の向上を図ることができなかっ
た。
この出願の発明は、以上の通りの事情を踏まえてなさ
れたものであり、レーザ光照射による微細・微小操作を
サブミクロンオーダーまで精密に行い、各種の対象物に
対して微細な修飾・加工を高精度に行うことのできる新
しい方法を提供することを目的としている。
れたものであり、レーザ光照射による微細・微小操作を
サブミクロンオーダーまで精密に行い、各種の対象物に
対して微細な修飾・加工を高精度に行うことのできる新
しい方法を提供することを目的としている。
（問題を解決するための手段） この発明は、上記の課題を解決するものとして、単一
微粒子の表面を修飾または加工する方法であって、微粒
子をトラッピングレーザ光の照射によりトラップし、ト
ラップされた状態の微粒子に対してプロセシングレーザ
光を、そのエネルギーを制御して照射しレーザ多光子反
応させることを特徴とする微細修飾・加工方法を提供す
る。
微粒子の表面を修飾または加工する方法であって、微粒
子をトラッピングレーザ光の照射によりトラップし、ト
ラップされた状態の微粒子に対してプロセシングレーザ
光を、そのエネルギーを制御して照射しレーザ多光子反
応させることを特徴とする微細修飾・加工方法を提供す
る。
まず第１の特徴として、この出願の発明の方法では、
レーザ光照射による光トラッピングが行われ、対象とす
る単一の微粒子をレーザ光により補促し、また補促した
まま移動させることを可能としている。
レーザ光照射による光トラッピングが行われ、対象とす
る単一の微粒子をレーザ光により補促し、また補促した
まま移動させることを可能としている。
すなわち、レーザ光が有する優れたコヒーレント特性
によって、光の持つ場の運動量を微粒子に働く力学的な
運動量として受け渡し、微粒子に力を加えて補捉し、補
捉したまま移動させることを可能とする。
によって、光の持つ場の運動量を微粒子に働く力学的な
運動量として受け渡し、微粒子に力を加えて補捉し、補
捉したまま移動させることを可能とする。
この光トラッピング操作では、レーザ光がもたらす力
のみが対象としての微粒子に働くことから、完全な非接
触および非破壊での操作が可能となる。
のみが対象としての微粒子に働くことから、完全な非接
触および非破壊での操作が可能となる。
このような光トラッピングの原理をさらに説明する
と、まず、レンズを介してレーザ光が液体や気体に分散
させた微粒子に入射し、反射・屈折し、レーザ光の持つ
運動量は、微粒子に受け渡される。反射率は通常小さい
ので、屈折により受け渡される運動量が支配的となり、
これによる力が微粒子に加わる。
と、まず、レンズを介してレーザ光が液体や気体に分散
させた微粒子に入射し、反射・屈折し、レーザ光の持つ
運動量は、微粒子に受け渡される。反射率は通常小さい
ので、屈折により受け渡される運動量が支配的となり、
これによる力が微粒子に加わる。
微粒子は、この力によって、レーザ光に補捉された状
態となる。このため、レーザ光を移動させると、この微
粒子もそれに追随することになる。
態となる。このため、レーザ光を移動させると、この微
粒子もそれに追随することになる。
この原理からも明らかなように、非接触、かつ非破壊
での微粒子の補捉、移動という操作が可能となり、この
状態において微粒子、たとえばポリマー粒子、あるいは
生体細胞やバクテリアに修飾・加工が加えられるなら
ば、この光トラッピングは、微粒子の反応操作において
も極めて有益な手段となる。
での微粒子の補捉、移動という操作が可能となり、この
状態において微粒子、たとえばポリマー粒子、あるいは
生体細胞やバクテリアに修飾・加工が加えられるなら
ば、この光トラッピングは、微粒子の反応操作において
も極めて有益な手段となる。
第２に、この出願の発明は、前記の光トラッピングの
ためのレーザ光とは別のプロセシングレーザ光を照射
し、このプロセシングレーザ光のエネルギーを制御して
レーザ多光子反応させることを特徴としている。このレ
ーザ多光子反応によって、単一微粒子表面の修飾、もし
くは加工を行うことである。
ためのレーザ光とは別のプロセシングレーザ光を照射
し、このプロセシングレーザ光のエネルギーを制御して
レーザ多光子反応させることを特徴としている。このレ
ーザ多光子反応によって、単一微粒子表面の修飾、もし
くは加工を行うことである。
この場合のレーザ多光子反応は、単一波長のレーザ光
のエネルギーを変化させるだけで制御することができる
とともに、二つ、もしくはそれ以上の波長の異なるレー
ザ光を照射することにより、より選択的に多光子反応の
エネルギー制御することも可能である。
のエネルギーを変化させるだけで制御することができる
とともに、二つ、もしくはそれ以上の波長の異なるレー
ザ光を照射することにより、より選択的に多光子反応の
エネルギー制御することも可能である。
たとえば、多光子反応にはNd3+:YAGレーザの３倍波で
ある355nmの光をそのエネルギーを制御して照射するこ
と等が具体的に可能である。
ある355nmの光をそのエネルギーを制御して照射するこ
と等が具体的に可能である。
トラップ用レーザと同一入射方向のプロセシングレー
ザとを用いての微粒子の微細・微小操作としては、たと
えば第１図に示した装置系を採用することができる。
ザとを用いての微粒子の微細・微小操作としては、たと
えば第１図に示した装置系を採用することができる。
この装置はレーザ装置部（A1）（A2）、レーザ光照射
部位微小位置決め装置部（Ｂ）、画像処理装置部（Ｃ）
を有している。
部位微小位置決め装置部（Ｂ）、画像処理装置部（Ｃ）
を有している。
レーザ装置部（A1）は、顕微鏡システムとして極めて
コンパクトな光トラッピング操作のための装置を構成す
る。この装置によって微粒子の操作を簡便に、かつ円滑
に行うことができるようにする。
コンパクトな光トラッピング操作のための装置を構成す
る。この装置によって微粒子の操作を簡便に、かつ円滑
に行うことができるようにする。
また、レーザ装置部（A2）は、トラップされた微粒子
に修飾および／または加工を加えるプロセシングレーザ
光を照射する。
に修飾および／または加工を加えるプロセシングレーザ
光を照射する。
レーザ装置部（A1）（A2）は、対象とする微粒子の種
類、大きさ、そして必要な修飾および／または加工の目
的に応じてレーザ光源とその光学系を適宜に選択するこ
とができる。
類、大きさ、そして必要な修飾および／または加工の目
的に応じてレーザ光源とその光学系を適宜に選択するこ
とができる。
以下、実施例を示してさらにこの発明の微細修飾・加
工のための方法について説明する。
工のための方法について説明する。
実施例 水中に分散させたポリメチルメアクリレート（PMMA）
微粒子にレーザ光を照射してトラップし、このトラップ
した状態においてプロセシングレーザ光を照射して極微
加工を行った。
微粒子にレーザ光を照射してトラップし、このトラップ
した状態においてプロセシングレーザ光を照射して極微
加工を行った。
この時のPMMA微粒子にはピレンをドープしておいた。
プロセシングレーザ光として、Nd3+:YAGレーザK3倍波
355nm（パルス）の光を照射し、直径0.5μｍ深さ５μｍ
の微細な穴をレーザアブレーションにより生成させた。
355nm（パルス）の光を照射し、直径0.5μｍ深さ５μｍ
の微細な穴をレーザアブレーションにより生成させた。
この時のレーザ光の照射強度は、およそ10J/cm2以下
のレベルにある。レーザ光の絞り込みとの関連で、より
正確にこのエネルギーを制御することにより、さらに高
精度のサブミクロンオーダーの修飾・加工が可能とされ
た。
のレベルにある。レーザ光の絞り込みとの関連で、より
正確にこのエネルギーを制御することにより、さらに高
精度のサブミクロンオーダーの修飾・加工が可能とされ
た。
もちろん、この実施例に限られることなく、この発明
の方法によって、たとえば、 １）ポリマー、有機物等の不導体微粒子に、光化学反応
により、導体を極微創製することができる。
の方法によって、たとえば、 １）ポリマー、有機物等の不導体微粒子に、光化学反応
により、導体を極微創製することができる。
２）ポリマー、微粒子に、極微的な熱交換による屈折率
変化を起こさせ、導波路を創製することができる。
変化を起こさせ、導波路を創製することができる。
３）磁性体微粒子に、極微的にキューリー温度を越える
ような変化を起こさせ、メモリーの創製を行うことがで
きる。
ような変化を起こさせ、メモリーの創製を行うことがで
きる。
（発明の効果） この発明によれば、レーザ多光子反応によってサブミ
クロンオーダーでの精密な微細・微小操作が可能とな
る。
クロンオーダーでの精密な微細・微小操作が可能とな
る。
第１図は、この発明の方法に用いることのできる装置の
一例を示したブロック図である。 A1、A2……レーザ装置部 Ｂ……レーザ光照射部位微小位置決め装置部 Ｃ……画像処理装置部
一例を示したブロック図である。 A1、A2……レーザ装置部 Ｂ……レーザ光照射部位微小位置決め装置部 Ｃ……画像処理装置部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 26/00 C12M 1/00 ＪＯＩＳ
Claims (2)
- 【請求項１】単一微粒子の表面を修飾または加工する方
法であって、微粒子をトラッピングレーザ光の照射によ
りトラップし、トラップされた状態の微粒子に対してプ
ロセシングレーザ光を、そのエネルギーを制御して照射
しレーザ多光子反応させることを特徴とする微細修飾・
加工方法。 - 【請求項２】単一波長のレーザ光のエネルギーの変化、
または複数の波長のレーザ光の照射と各々のレーザ光の
エネルギーの制御による請求項１の微細修飾・加工方
法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2078421A JP2765746B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 微細修飾・加工方法 |
| CA002031716A CA2031716C (en) | 1989-12-07 | 1990-12-06 | Laser microprocessing and the device therefor |
| US07/623,615 US5283417A (en) | 1989-12-07 | 1990-12-07 | Laser microprocessing and the device therefor |
| EP90313292A EP0437043B1 (en) | 1989-12-07 | 1990-12-07 | Laser method for processing microcapsules or particles |
| DE69033509T DE69033509T2 (de) | 1989-12-07 | 1990-12-07 | Laserverfahren zur Behandlung von Mikrokapseln oder Teilchen |
| US07/987,594 US5393957A (en) | 1989-12-07 | 1992-12-09 | Laser microprocessing and the device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2078421A JP2765746B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 微細修飾・加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03281073A JPH03281073A (ja) | 1991-12-11 |
| JP2765746B2 true JP2765746B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=13661583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2078421A Expired - Fee Related JP2765746B2 (ja) | 1989-12-07 | 1990-03-27 | 微細修飾・加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2765746B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6544825B1 (en) | 1992-12-26 | 2003-04-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating a MIS transistor |
| JP4659300B2 (ja) | 2000-09-13 | 2011-03-30 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ加工方法及び半導体チップの製造方法 |
| CN101335235B (zh) | 2002-03-12 | 2010-10-13 | 浜松光子学株式会社 | 基板的分割方法 |
| TWI326626B (en) | 2002-03-12 | 2010-07-01 | Hamamatsu Photonics Kk | Laser processing method |
| JP4509573B2 (ja) * | 2002-03-12 | 2010-07-21 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体基板、半導体チップ、及び半導体デバイスの製造方法 |
| TWI520269B (zh) | 2002-12-03 | 2016-02-01 | 濱松赫德尼古斯股份有限公司 | Cutting method of semiconductor substrate |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5629323A (en) * | 1979-08-17 | 1981-03-24 | Nec Corp | Two-wavelength laser surface treating apparatus |
| JPS58147690U (ja) * | 1982-03-29 | 1983-10-04 | 株式会社日立製作所 | レ−ザ加工装置 |
| JPH01245992A (ja) * | 1988-03-25 | 1989-10-02 | Ind Res Inst Japan | 多波長レーザー加工装置 |
-
1990
- 1990-03-27 JP JP2078421A patent/JP2765746B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03281073A (ja) | 1991-12-11 |
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