(57)【要約】微細孔を有する基体の製造方法であって、基体の内部において、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第一のレーザー光の焦点を走査して、少なくとも１つの第一改質部および第二改質部を形成し、前記基体の内部においてピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第二のレーザー光の焦点を走査して、複数個の第三改質部および第四改質部からなる、周期的な改質群を形成し、前記第一改質部および前記第二改質部と前記改質群とが重なるように、或いは、接するように形成された基体を得て、前記第一改質部および前記第三改質部をエッチングによって除去して前記微細孔を形成することを特徴とする微細孔を有する基体の製造方法。
2012108316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細孔を有する基体の製造方法であって、
基体の内部において、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第一のレーザー光の焦点を走査して、少なくとも１つの第一改質部および第二改質部を形成し、
前記基体の内部においてピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第二のレーザー光の焦点を走査して、複数個の第三改質部および第四改質部からなる、周期的な改質群を形成し、
前記第一改質部および前記第二改質部と前記改質群とが重なるように、或いは、接するように形成された基体を得て、
前記第一改質部および前記第三改質部をエッチングによって除去して前記微細孔を形成することを特徴とする微細孔を有する基体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の微細孔を有する基体の製造方法であって、
前記第一のレーザー光によって形成された第一改質部および第二改質部の各々は、第一部分及び第二部分で構成されており、
前記第一改質部及び前記第二改質部を形成した後、前記第一改質部の第二部分および前記第二改質部の第二部分に重なるように前記改質群を形成することによって、前記第一改質部の第二部分および前記第二改質部の第二部分における改質の状態をエッチング選択性の無い状態に変え、
前記第一改質部の第一部分および前記第二改質部の第一部分と前記周期的な改質群とが、重なるように、或いは、接するように形成することを特徴とする微細孔を有する基体の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の微細孔を有する基体の製造方法であって、
前記改質群を形成した後、前記第三改質部および第四改質部と局所的に重なるように、或いは、接するように、前記第一改質部および第二改質部を形成することを特徴とする微細孔を有する基体の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の微細孔を有する基体の製造方法であって、
前記第一のレーザー光の走査方向と、前記第一のレーザー光の偏波方向とのなす角は、８８°より大きく９０°以下であることを特徴とする微細孔を有する基体の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の微細孔を有する基体の製造方法であって、前記第二のレーザー光の走査方向と、前記第二のレーザー光の偏波方向とのなす角は、０°以上８８°以下であることを特徴とする微細孔を有する基体の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の微細孔を有する基体の製造方法であって、
前記改質群を、前記第一改質部および第二改質部の長手方向に沿うように形成することを特徴とする微細孔を有する基体の製造方法。
【請求項７】
基体であって、
基体の内部に設けられた微細孔と、前記微細孔の長手方向に沿って形成された微細な周期構造とを備えることを特徴とする基体。
【請求項８】
請求項７に記載の基体であって、
前記周期構造には、前記微細孔の内壁に開口している開口部を有する複数の微細な凹部が配列されていることを特徴とする基体。
【請求項９】
請求項８に記載の基体であって、
前記凹部同士の間隔は、０．０５μｍ〜１．２μｍの範囲であることを特徴とする基体。
【請求項１０】
基体であって、
基体の内部に設けられ、互いに平行に配置された複数の微細孔と、前記複数の微細孔の長手方向に沿って形成された微細な周期構造とを備えることを特徴とする基体。
【請求項１１】
請求項１０に記載の基体であって、
前記周期構造には、前記複数の微細孔を連結する、複数の微細貫通孔が配列されていることを特徴とする基体。
【請求項１２】
請求項１１に記載の基体であって、
前記微細貫通孔同士の間隔は、０．０５μｍ〜１．２μｍの範囲であることを特徴とする基体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細孔を有する基体の製造方法、および微細孔を有する基体に関する。本願は、２０１１年２月８日に、日本に出願された特願２０１１−０２４９９８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
基板（加工材料）に対して微細構造を形成する方法として、下記の方法が従来の方法として挙げられる。
第１番目の方法として、フォトリソグラフィ技術を用いた微細構造の形成方法があげられる。まず材料の表面にマスクを形成し、その後ウェットエッチング若しくはドライエッチングを行うことによって、基板表面に微細構造を形成する方法である（特許文献１参照）。【０００３】
また、第２番目の方法として、ピコ秒オーダー以下のパルス幅を有するレーザーを基板に集光照射し、集光部に構造変質部を形成し、その後フッ酸などによるウェットエッチングによって、ハイアスペクトなトレンチ、微細孔あるいは横方向などに分岐や分岐屈曲した構造を形成する方法が知られている（特許文献２参照）。【０００４】
しかしながら、前述した第１番目のフォトリソグラフィでは、たとえば石英ガラスなどの加工材料の内部に、孔径が数百ナノオーダー（ｎｍ単位）である微細孔を形成し、さらに前記微細孔に微細構造を形成することは一般的に困難である。【０００５】
また、第２番目に記載したパルスレーザーとウェットエッチングを組み合わせる方法を用いると、基板内部に微細孔を形成することは可能である。しかし、孔径が少なくとも数ミクロン以上のミクロンオーダー（μｍ単位）である微細孔を形成する加工方法が主であり、孔径がナノオーダーの微細孔を形成すること(ナノオーダーの加工幅）を実現することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６‐１１１５２５号公報
【特許文献２】特開２００５−２１９１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、孔径がナノオーダーの大きさで、且つ、微細な周期構造を備えた微細孔を有する基体の製造方法および前記基体の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一態様の基体の製造方法は、微細孔を有する基体の製造方法であって、基体の内部において、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第一のレーザー光の焦点を走査して、少なくとも１つの第一改質部および第二改質部を形成し、前記基体の内部においてピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第二のレーザー光の焦点を走査して、複数個の第三改質部および第四改質部からなる、周期的な改質群を形成し、前記第一改質部および前記第二改質部と前記改質群とが重なるように、或いは、接するように形成された基体を得て、前記第一改質部および前記第三改質部をエッチングによって除去して前記微細孔を形成する。
前記第一のレーザー光を用いて、基板内に微細孔が形成される領域を含む領域に、径がナノオーダーの第一改質部および第二改質部（エッチングによってナノオーダーの径を有する微細孔に対応する）を形成し、前記第二のレーザー光を用いて、周期構造が形成される領域に第三改質部および第四改質部を形成し、前記エッチングで、前記第一改質部および前記第三改質部を基板内から除去することによって、基板内に、孔径がナノオーダーの孔径を有するとともに微細な周期構造を備えた微細孔を形成できる。【０００９】
本発明の第一態様の基体の製造方法においては、前記第一のレーザー光によって形成された第一改質部および第二改質部の各々は、第一部分及び第二部分で構成されており、前記第一改質部及び前記第二改質部を形成した後、前記第一改質部の第二部分および前記第二改質部の第二部分に重なるように前記改質群を形成することによって、前記第一改質部の第二部分および前記第二改質部の第二部分における改質の状態をエッチング選択性の無い状態に変え、前記第一改質部の第一部分および前記第二改質部の第一部分と前記周期的な改質群とが、重なるように、或いは、接するように形成することが好ましい。
前記第一改質部および第二改質部を構成する各々の第二部分の改質の状態をエッチング選択性が無い状態にして（改質の履歴を消去して）、前記第一改質部を構成する前記第一部分および前記第二改質部を構成する第一部分のエッチング選択性を残すことによって、微細孔が形成される第一改質部の径、及び前記第二改質部の径、をより小さくした改質部（前記第一部分）を形成できる。その結果、微細孔の孔径を、周期構造を形成しなかった場合よりも、小さくすることができる。つまり、微細な周期構造を備えた、孔径のより小さいナノオーダーの微細孔を形成することができる。【００１０】
本発明の第一態様の基体の製造方法においては、前記改質群を形成した後、前記第三改質部および第四改質部と局所的に重なるように、或いは、接するように、前記第一改質部および第二改質部を形成することが好ましい。
前記周期的な改質群を構成する第三改質部および第四改質部の各々と局所的に重なるように、或いは、接するように、前記第一改質部および第二改質部を形成する際、先に形成されている前記周期的な改質群によって、前記第一改質部および第二改質部の形成が部分的に妨げられる。これを利用して、前記第一改質部の径および第二改質部の径を、より小さくした改質部を形成できる。その結果、微細孔の孔径を、周期構造を形成しなかった場合よりも、小さくすることができる。つまり、微細な周期構造を備えた、孔径のより小さいナノオーダーの微細孔を形成することができる。【００１１】
本発明の第一態様の基体の製造方法においては、前記第一のレーザー光の走査方向と、前記第一のレーザー光の偏波方向とのなす角は、８８°より大きく９０°以下であることが好ましい。
走査方向及び偏波方向によって規定される角度を上記範囲内になるように調整することによって、前記第一改質部の径および第二改質部の径がナノオーダーとなるように、第一改質部及び第二改質を容易に形成することができる。
本発明の第一態様の基体の製造方法においては、前記第二のレーザー光の走査方向と、前記第二のレーザー光の偏波方向とのなす角は、０°以上８８°以下であることが好ましい。
走査方向及び偏波方向によって規定される角度を上記範囲内になるように調整することによって、前記第三改質部および第四改質部を前記第一改質部および第二改質部に対して交差させて形成できる。また、周期的な改質群を構成する前記第三改質部および第四改質部を、ナノオーダー又はサブミクロンオーダー程度の周期で容易に形成することができる。
本発明の第一態様の基体の製造方法においては、前記改質群を、前記第一改質部および第二改質部の長手方向に沿うように形成することが好ましい。
前記第一改質部および第二改質部の長手方向に沿うように、前記周期的な改質群を形成することによって、微細孔の長手方向に沿った周期構造を形成できる。【００１２】
本発明の第二態様の基体は、基体の内部に設けられた微細孔と、前記微細孔の長手方向に沿って形成された微細な周期構造とを備える。
前記微細孔の長手方向に沿って周期構造が形成されているため、前記微細孔内に流体を流通させた場合、前記流体は周期構造内に流入する。
本発明の第二態様の基体においては、前記周期構造には、前記微細孔の内壁に開口している開口部を有する複数の微細な凹部が配列されていることが好ましい。
前記微細孔の長手方向に沿って、前記複数の微細な凹部が配列する周期構造が形成されているため、前記微細孔内に流体を流通させた場合、前記流体は周期構造を構成する各凹部の内部に流入する。
本発明の第二態様の基体においては、前記凹部同士の間隔は、０．０５μｍ〜１．２μｍの範囲であることが好ましい。
上記範囲となるように間隔を規定することによって、前記周期構造を構成する各凹部の構造的強度を維持しつつ、ナノオーダー若しくはサブミクロンオーダーで、極めて微細な周期構造が実現できる。
本発明の第三態様の基体は、基体の内部に設けられ、互いに平行に配置された複数の微細孔と、前記複数の微細孔の長手方向に沿って形成された微細な周期構造とを備える。
前記複数の微細孔の長手方向に沿って周期構造が形成されているため、前記微細孔内に流体を流通させた場合、前記流体は周期構造内に流入する。
本発明の第三態様においては、前記周期構造には、前記複数の微細孔を連結する、複数の微細貫通孔が配列されていることが好ましい。
前記複数の微細貫通孔が前記複数の微細孔を連結するように（連通するように）形成されているため、一方の微細孔（第一微細孔）から他方の微細孔（第二微細孔）へ、前記微細貫通孔を通じて、流体を流通させることができる。
本発明の第三態様においては、前記微細貫通孔同士の間隔は、０．０５μｍ〜１．２μｍの範囲であることが好ましい。
間隔が上記範囲となるように微細貫通孔を形成することによって、前記周期構造を構成する各微細貫通孔の構造的強度を維持しつつ、ナノオーダーもしくはサブミクロンオーダで、極めて微細な周期構造が実現できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の微細孔を有する基体の製造方法によれば、基体（加工材料である基板等）の内部に、ナノオーダーの孔径を有する微細孔が形成された基体を製造できる。【００１４】
本発明の基体によれば、前記微細孔の長手方向に沿って周期構造が形成されている。このため、前記微細孔内に流体を流通させた場合、前記流体を前記周期構造内に流入させることが可能である。
また、本発明の基体によれば、基体表面に開口する前記微細孔の開口部（微細孔の第一端部）において、微粒子を吸着することができる。すなわち、微細孔の第二端部に吸引装置を設置して、微細孔の孔径よりも大きな微粒子を含む流体を、微細孔の第一端部から内部に吸引すると、微細孔の孔径よりも大きな微粒子は微細孔内に入れないため、微細孔の第一端部において、微粒子が捕捉される。本発明の微細孔には前記周期構造が形成されているため、微細孔の第一端部の孔径が、従来の微細孔の孔径より小さくなっている。この第一端部において、微粒子を吸着した場合、単一の微粒子を吸着することができる。つまり、第一端部において、複数の微粒子を同時に捕捉してしまう恐れが少ない。したがって、捕捉した微粒子の測定若しくは観察等の実験を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明にかかる微細孔を有する基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図２Ａ】図１の模式的な断面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＡ−Ａ線に沿う模式的な断面図である。
【図２Ｃ】図２ＡのＢ−Ｂ線に沿う模式的な断面図である。
【図３】図２Ａの模式的な拡大図である。
【図４】本発明にかかる微細孔を有する基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図５Ａ】図４の模式的な断面図である。
【図５Ｂ】図５ＡのＡ−Ａ線に沿う模式的な断面図である。
【図５Ｃ】図５ＡのＢ−Ｂ線に沿う模式的な断面図である。
【図６】本発明にかかる微細孔を有する基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図７Ａ】図６の模式的な断面図である。
【図７Ｂ】図７ＡのＡ−Ａ線に沿う模式的な断面図である。
【図７Ｃ】図７ＡのＢ−Ｂ線に沿う模式的な断面図である。
【図８】本発明にかかる微細孔を有する基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図９Ａ】図８の模式的な断面図である。
【図９Ｂ】図８のＡ−Ａ線に沿う模式的な断面図である。
【図９Ｃ】図８のＢ−Ｂ線に沿う模式的な断面図である。
【図１０】図９Ａの模式的な拡大図である。
【図１１】本発明にかかる微細孔を有する基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図１２Ａ】図１１の模式的な断面図である。
【図１２Ｂ】図１２ＡのＡ−Ａ線に沿う模式的な断面図である。
【図１２Ｃ】図１２ＡのＢ−Ｂ線に沿う模式的な断面図である。
【図１３】本発明にかかる微細孔を有する基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図１４Ａ】図１３の模式的な断面図である。
【図１４Ｂ】図１４ＡのＡ−Ａ線に沿う模式的な断面図である。
【図１４Ｃ】図１４ＡのＢ−Ｂ線に沿う模式的な断面図である。
【図１５】本発明にかかる微細孔を有する基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図１６Ａ】図１５の模式的な断面図である。
【図１６Ｂ】図１６ＡのＡ−Ａ線に沿う模式的な断面図である。
【図１６Ｃ】図１６ＡのＢ−Ｂ線に沿う模式的な断面図である。
【図１７】本発明にかかる微細孔を有する基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図１８】図１７の模式的な断面図である。
【図１９】本発明にかかる微細孔を有する基体の一例において、微細孔の第一端部で微粒子がトラップされた様子を示す模式的な断面図である。
【図２０】本発明にかかる微細孔を有する基体の一例において、微細孔が連結する流路の配置を示す模式的な断面図である。
【図２１】本発明にかかる微細孔を有する基体の一例において、電気生理学的測定に用いることが可能な電極を配置した様子を示す模式的な断面図である。
【図２２】本発明にかかる微細孔を有する基体の一例において、微細孔の第一端部で微粒子がトラップされた様子を示す模式的な斜視図である。
【図２３】比較例である基体において、微細孔の第一端部で、複数の微粒子がトラップされた様子を示す模式的な斜視図である。
【図２４Ａ】本発明にかかる微細孔を有する基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図２４Ｂ】本発明にかかる微細孔を有する基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図２４Ｃ】本発明にかかる微細孔を有する基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図２５】レーザー照射方法αの一例を示す模式的な斜視図である。
【図２６Ａ】レーザー照射強度と、形成される改質部（酸素欠乏部）との関係を模式的に示す図である。
【図２６Ｂ】レーザー照射強度と、形成される改質部（酸素欠乏部）との関係を模式的に示す図である。
【図２７】レーザー照射方法βの一例を示す模式的な斜視図である。
【図２８】レーザー照射方法βの一例を示す模式的な斜視図である。
【図２９】レーザー照射方法の一例を示す模式的な斜視図である。
【図３０】レーザー照射方法の一例を示す模式的な斜視図である。
【図３１Ａ】本発明にかかる微細孔を有する基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図３１Ｂ】本発明にかかる微細孔を有する基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図３１Ｃ】本発明にかかる微細孔を有する基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図３１Ｄ】本発明にかかる微細孔を有する基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図３２Ａ】本発明にかかる微細孔を有する基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図３２Ｂ】本発明にかかる微細孔を有する基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図３２Ｃ】本発明にかかる微細孔を有する基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図３３Ａ】本発明にかかる微細孔を有する基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図３３Ｂ】本発明にかかる微細孔を有する基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図３３Ｃ】本発明にかかる微細孔を有する基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図３４Ａ】レーザー照射による改質部の上書きのメカニズムを説明する概念図である。
【図３４Ｂ】レーザー照射による改質部の上書きのメカニズムを説明する概念図である。
【図３４Ｃ】レーザー照射による改質部の上書きのメカニズムを説明する概念図である。
【図３４Ｄ】レーザー照射による改質部の上書きのメカニズムを説明する概念図である。
【図３５Ａ】レーザー照射による改質部の上書きのメカニズムを説明する概念図である。
【図３５Ｂ】レーザー照射による改質部の上書きのメカニズムを説明する概念図である。
【図３５Ｃ】レーザー照射による改質部の上書きのメカニズムを説明する概念図である。
【図３５Ｄ】レーザー照射による改質部の上書きのメカニズムを説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
＜＜微細孔を有する基体＞＞
［基体１０Ａ］
図１は、本発明にかかる微細孔を有する基体（以下では、単に「基体」と呼ぶ。）の一例である基体１０Ａの斜視図である。図２Ａは、図１の微細孔１に沿う断面（微細孔１の従断面）を示す模式図である。図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ線に沿う断面の模式図である。図２Ｃは、図２ＡのＢ−Ｂ線に沿う断面の模式図である。図３は、図２Ａの凹部３を拡大した模式図である。
【００１７】
基体１０Ａにおいて、基体１０Ａを構成する基材４の内部に微細孔１が形成され、前記微細孔１の長手方向（微細孔１の第一端部１ａから第二端部１ｂに向かう方向）に沿って、微細な周期構造２が形成されている。周期構造２には、微細孔１の内壁に開口している開口部３ａを有する複数の微細な凹部３が配列されている。
【００１８】
図２Ｂ，Ｃに示したように、微細孔１の横断面である断面Ａは、鍵穴に似た形である。一方、断面Ｂでは、微細孔１の形状は略矩形である。基材４の表面に開口している微細孔１の開口部（第一端部１ａ又は第二端部１ｂ）の形状は、鍵穴形状又は略矩形のいずれでも良い。基体１０Ａの用途に応じて、微細孔１の開口部の形状を選択すればよい。
【００１９】
微細孔１の開口部の断面形状が略矩形である場合、例えば、その長辺の長さは、好適には０．０２μｍ〜１００μｍ、より好適には０．０２μｍ〜２０μｍ、更に好適には０．０２〜１０μｍ、特に好適には０．０２〜５μｍであり、且つ、その短辺の長さは好適には０．０１μｍ（１０ｎｍ）〜１μｍ、より好適には０．０１μｍ〜０．６μｍ、更に好適には０．０１〜０．３５μｍである。
微細孔１の開口部の断面形状が鍵穴形状である場合、鍵穴形状の矩形部分は、上記略矩形の例示と同じサイズで良い。前記鍵穴形状の略楕円部分のサイズは、例えば、短径が好適には０．０５μｍ〜５０μｍ、より好適には０．０５μｍ〜５μｍ、更に好適には０．０５〜３μｍであり、長径が好適には０．１μｍ〜１００μｍ、より好適には０．１μｍ〜２０μｍ、更に好適には０．１〜１０μｍ、特に好適には０．１〜５μｍである。基体１０Ａの用途に応じて、これらのサイズを選択すればよい。
【００２０】
周期構造２を構成する複数の凹部３同士の間隔Ｒ１，Ｒ２・・・は、０．０５μｍ〜１．２μｍの範囲であることが好ましく、０．０５μｍ〜０．７μｍの範囲であることがより好ましい（図３）。各間隔Ｒ（Ｒ１，Ｒ２・・・）は、必ずしも同一である必要は無い。上記範囲内であれば、各間隔Ｒは同じであっても良いし、異なっていても良い。
上記範囲の間隔であると、微細孔１の長手方向に沿って、微細孔１の孔径における短径と同程度の間隔で、複数の凹部３を周期的に高密度に形成することができる。これは、微細孔１の孔径における短径が、好適には、０．０１μｍ（１０ｎｍ）〜１μｍであるためである。
また、間隔Ｒをサブミクロンオーダー（〜１μｍ）とすることによって、後述するように、周期構造２が形成された微細孔１を分子篩として利用できる。
上記範囲の下限値（即ち、０．０１μｍ）未満であると、例えば、微細孔１内に流体を吸引した場合、その流体の流れの勢いによって、凹部３の側壁が折れて破損する恐れがある。また、製造時のエッチングにおいて、隣接する凹部３同士が融合してしまう恐れがある。事実上、上記範囲未満の間隔Ｒとなるように、周期構造２を歩留まり良く製造することは困難である。
【００２１】
ここで、「凹部３同士の間隔Ｒ」は、図３に示したように、微細孔１の長手方向に見て、凹部領域と非凹部領域の繰り返し周期に相当する。
【００２２】
凹部３の深さＤは、０．１μｍ〜１００μｍが好適であり、０．１μｍ〜２０μｍがより好適であり、０．１μｍ〜１０μｍが更に好適であり、０．１μｍ〜５μｍが特に好適である。また、微細孔１の長手方向に沿う、凹部３の幅Ｗ１は、０．０１μｍ〜１μｍが好適であり、０．０１μｍ〜０．６μｍがより好適であり、０．０１μｍ〜０．３５μｍが更に好適である。さらに、微細孔１の長手方向に対して垂直方向（Ｗ１に対して垂直方向）（紙面に垂直方向）の、凹部３の幅Ｗ２は、０．０５μｍ〜５０μｍが好適であり、０．０５μｍ〜５μｍがより好適であり、０．０５μｍ〜３μｍがさらに好適である。
周期構造２を構成する各凹部３の形状は、同一であっても良いし、異なっていても良い。
【００２３】
凹部３の、深さＤ／幅Ｗ１の比（アスペクト比）は０．５〜５００の範囲が好ましく、０．８〜２００の範囲がより好ましく、０．８〜１００の範囲がさらに好ましい。
前記アスペクト比が前記範囲の上限値（即ち、５００）よりも大きいと、例えば、微細孔１内に流体を吸引した場合、その流体の流れの勢いによって、凹部３の側壁が折れて破損する恐れがある。また、製造時のエッチングにおいて、隣接する凹部３同士が融合してしまう恐れがある。事実上、前記範囲を超えるアスペクト比となるように、凹部３を歩留まり良く製造することは困難である。
【００２４】
基材４の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち、少なくとも一部の波長を有する光を透過させる材料であることが好ましい。
具体的には、微細孔１及び周期構造２の形成に使用する加工用レーザーの一般的な波長（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部を透過させる材料であることが好ましい。レーザー光を透過させる材料であると、後述するように、レーザー照射することにより、基材４の内部に改質部を形成することができる。
より具体的には、例えば非結晶性材料であるガラスや、結晶性材料であるシリコン、石英、サファイアなどが挙げられる。なかでも、非結晶性材料は、結晶方位による加工異方性の影響を受けにくいので好ましい。これらの材料を用いた場合、微細孔１の加工精度をさらに高めることができ、微細孔１の開口部の口径をナノオーダーで形成できる。
【００２５】
［基体１０Ｂ］
図４は、本発明にかかる基体の一例である、微細孔を有する基体１０Ｂの斜視図である。図５Ａは、図４の微細孔１に沿う断面（微細孔１の従断面）を示す模式図である。図５Ｂは、図５ＡのＡ−Ａ線に沿う断面の模式図である。図５Ｃは、図５ＡのＢ−Ｂ線に沿う断面の模式図である。各図において、基体１０Ａと同様の構成には同じ符号を付した。
【００２６】
基体１０Ｂでは、微細孔１の第二端部１ｂの開口部（第二の開口部１ｂ）が、微細孔１の第一端部１ａの開口部（第一の開口部１ａ）よりも大きくなっている。第二端部の開口部１ｂの形状が略矩形である場合、例えば、その長辺の長さは、好適には０．０２μｍ〜１００μｍ、より好適には０．０２μｍ〜４０μｍ、更に好適には０．０２〜２０μｍ、特に好適には０．０２〜１０μｍであり、且つ、その短辺の長さは、好適には０．０１μｍ（１０ｎｍ）〜１μｍ、より好適には０．０１μｍ〜０．６μｍ、更に好適には０．０１〜０．３５μｍである。
また、微細孔１の第一端部１ａから微細孔１の中央付近まで、周期構造２が、形成されている。
【００２７】
［基体１０Ｃ］
図６は、本発明にかかる基体の一例である、微細孔を有する基体１０Ｃの斜視図である。図７Ａは、図６の微細孔１に沿う断面（微細孔１の従断面）を示す模式図である。図７Ｂは、図７ＡのＡ−Ａ線に沿う断面の模式図である。図７Ｃは、図７ＡのＢ−Ｂ線に沿う断面の模式図である。各図において、基体１０Ａと同様の構成には同じ符号を付した。
【００２８】
基体１０Ｃでは、微細孔１は、第一の開口部１ａのみを有し、第二の開口部１ｂは無い。つまり、基体１０Ｃにおける微細孔１は、貫通した孔ではなく、基材４に掘り込まれた孔である。本発明における基体は、基体１０Ａのように、微細孔１が基材４を貫通していても良いし、基体１０Ｃのように、微細孔１が基材４を貫通していなくても良い。
【００２９】
［基体１０Ｄ］
図８は、本発明にかかる基体の一例である、微細孔を有する基体１０Ｄの斜視図である。
図９Ａは、図８の微細孔１,５に沿う断面（微細孔１,５の従断面）を示す模式図である。図９Ｂは、図９ＡのＡ−Ａ線に沿う断面の模式図である。図９Ｃは、図９ＡのＢ−Ｂ線に沿う断面の模式図である。各図において、基体１０Ａと同様の構成には同じ符号を付した。
【００３０】
基体１０Ｄでは、基材４の内部に２つの微細孔１,５が、互いに平行に配置されている。微細孔１,５は、第一の開口部１ａ，５ａおよび第二の開口部１ｂ，５ｂを、基材４の側面にそれぞれ有する。第二微細孔５の形状および孔径は、第一微細孔１の形状および孔径と同じであっても良く、異なっていても良い。
第一微細孔１および第二微細孔５の長手方向に沿って、微細な周期構造６が形成されている。周期構造６には、第一微細孔１と第二微細孔５との間を連結する（連通する）、複数の微細貫通孔７が配列されている。
【００３１】
図９Ａ，Ｂ，Ｃに示したように、微細孔１,５の横断面である断面Ａは、鍵穴に似た形である。一方、断面Ｂでは、微細孔１，５の形状はそれぞれ略矩形である。基材４の表面に開口する微細孔１,５の開口部の形状としては、鍵穴形状又は略矩形のいずれでも良い。基体の用途に応じて、開口部の形状を選択すればよい。
【００３２】
前記開口部の断面形状が略矩形である場合、例えば、その長辺の長さは好適には０．０２μｍ〜１００μｍ、より好適には０．０２μｍ〜２０μｍ、更に好適には０．０２μｍ〜１０μｍ、特に好適には０．０２μｍ〜５μｍであり、且つ、その短辺の長さは好適には０．０１μｍ（１０ｎｍ）〜１μｍ、より好適には０．０１μｍ〜０．６μｍ、更に好適には０．０１μｍ〜０．３５μｍである。
前記開口部の断面形状が鍵穴形状である場合、前記鍵穴形状の矩形部分は、前記略矩形の断面形状について例示したサイズと同じサイズで形成できる。前記鍵穴形状の略楕円部分のサイズは、次のように形成できる。例えば、短径が好適には０．０５μｍ〜５０μｍ、より好適には０．０５μｍ〜５μｍ、更に好適には０．０５μｍ〜３μｍであり、長径が好適には０．１μｍ〜１００μｍ、より好適には０．１μｍ〜２０μｍ、更に好適には０．１μｍ〜１０μｍ、特に好適には０．１μｍ〜５μｍである。基体１０Ａの用途に応じて、これらのサイズを選択すればよい。
【００３３】
周期構造６を構成する複数の微細貫通孔７同士の間隔（離間距離）Ｒ１，Ｒ２・・・は、０．０５μｍ〜１．２μｍの範囲であることが好ましく、０．０５μｍ〜０．７μｍの範囲であることがより好ましい（図１０）。各間隔Ｒ（Ｒ１，Ｒ２・・・）は、必ずしも同一でなくても良く、上記範囲内であれば同じであっても異なっていても良い。
上記範囲の間隔であると、微細孔１，５の長手方向に沿って微細孔１，５の孔径における短径と同程度の間隔で、周期的に形成された複数の微細貫通孔７を高密度に配置することができる。これは、微細孔１，５の孔径における短径が、好適には、０．０１μｍ〜１μｍであるためである。
また、間隔Ｒをサブミクロンオーダー（〜１μｍ）とすることによって、後述するように、周期構造６が形成された微細孔１を分子篩として利用できる。
上記範囲の下限値（即ち、０．０１μｍ）未満であると、例えば、微細孔１，５内に流体を吸引した場合、その流体の流れの勢いによって、微細貫通孔７の側壁が折れて破損する恐れがある。また、製造時のエッチングにおいて、隣接する微細貫通孔７同士が融合してしまう恐れがある。事実上、上記範囲未満の周期Ｒとなるように、周期構造６を歩留まりよく製造することは困難である。
【００３４】
ここで、「微細貫通孔７同士の間隔Ｒ」は、図１０に示したように、微細孔１，５の長手方向に見て、微細貫通孔領域と非微細貫通孔領域の繰り返し周期に相当する。
【００３５】
第一微細孔１と第二微細孔５との間隔、すなわち、微細貫通孔７の長さＨは、０．１μｍ〜１００μｍが好適であり、０．１μｍ〜２０μｍがより好適であり、０．１μｍ〜１０μｍが更に好適であり、０．１μｍ〜５μｍが特に好適である。また、微細孔１，５の長手方向に沿う、微細貫通孔７の幅Ｗ１は、０．０１μｍ〜１μｍが好適であり、０．０１μｍ〜０．６μｍがより好適であり、０．０１μｍ〜０．３５μｍがさらに好適である。さらに、微細孔１の長手方向に対して垂直方向（Ｗ１に対して垂直方向）（紙面に垂直方向）の、微細貫通孔７の幅Ｗ２は、０．０５μｍ〜５０μｍが好適であり、０．０５μｍ〜５μｍがより好適であり、０．０５μｍ〜３μｍがさらに好適である。
周期構造６を構成する各微細貫通孔７の形状は、同一であっても良いし、異なっていても良い。
【００３６】
微細貫通孔７の、長さＨ／幅Ｗ１の比（アスペクト比）は０．５〜５００の範囲が好ましく、０．８〜２００の範囲がより好ましく、０．８〜１００の範囲がさらに好ましい。
上記アスペクト比が前記範囲の上限値（即ち、５００）よりも大きいと、例えば、微細孔１内に流体を吸引した場合、その流体の流れの勢いによって、微細貫通孔７の側壁が折れて破損する恐れがある。また、製造時のエッチングにおいて、隣接する微細貫通孔７同士が融合してしまう恐れがある。事実上、上記範囲を超えるアスペクト比となるように、微細貫通孔７を歩留まり良く製造することは困難である。
【００３７】
［基体１０Ｅ］
図１１は、本発明にかかる基体の一例である、微細孔を有する基体１０Ｅの斜視図である。図１２Ａは、図１１の微細孔１,５に沿う断面（微細孔１,５の従断面）を示す模式図である。図１２Ｂは、図１２ＡのＡ−Ａ線に沿う断面の模式図である。図１２Ｃは、図１２ＡのＢ−Ｂ線に沿う断面の模式図である。各図において、基体１０Ａ,１０Ｄと同様の構成には同じ符号を付した。
【００３８】
基体１０Ｅでは、微細孔１０Ｄの構成に加えて、第二微細孔５の長手方向に沿って、微細な周期構造２が形成されている。周期構造２には、第二微細孔５の内壁に開口している開口部を有する複数の微細な凹部３が配列されている。凹部３及び周期構造２の説明は、基体１０Ａにおける凹部３及び周期構造２の説明と同様である。図１２Ａ，Ｂ，Ｃに示した断面Ａ及び断面Ｂは模式的な図で有り、凹部３，微細貫通孔７が必ずしも同じ断面Ａに現れていなくてもよい。凹部３と微細貫通孔７とが第二微細孔５の長手方向に沿って、僅かに位置がずれて配置されていてもよい。
【００３９】
［基体１０Ｆ］
図１３は、本発明にかかる基体の一例である、微細孔を有する基体１０Ｆの斜視図である。図１４Ａは、図１３の微細孔１,５,９に沿う断面（微細孔１,５，９の従断面）を示す模式図である。図１４Ｂは、図１４ＡのＡ−Ａ線に沿う断面の模式図である。図１４Ｃは、図１４ＡのＢ−Ｂ線に沿う断面の模式図である。各図において、基体１０Ｅと同様の構成には同じ符号を付した。
【００４０】
基体１０Ｆでは、微細孔１０Ｅの構成に加えて、第三微細孔９および第二の周期構造８が形成されている。
基材４の内部において、第三微細孔９は、第一微細孔１および第二微細孔５と平行に配置されている。第三微細孔９は、第一の開口部９ａ及び第二の開口部９ｂを、基材４の側面にそれぞれ有する。第三微細孔９の形状および孔径は、第一微細孔１又は第二微細孔５の形状および孔径と同じであっても良く、異なっていても良い。
【００４１】
第二微細孔５および第三微細孔９の長手方向に沿って、第二の周期構造８が形成されている。第二の周期構造８には、第二微細孔５と第三微細孔９との間を連結する（連通する）、複数の微細貫通孔１１が配列されている。
微細貫通孔１１及び第二の周期構造８の説明は、第一微細孔１と第二微細孔５との間を連結する、微細貫通孔７及び周期構造６（第一の周期構造６）の説明と同様である。
【００４２】
［基体１０Ｇ］
図１５は、本発明にかかる基体の一例である、微細孔を有する基体１０Ｇの斜視図である。図１６Ａは、図１５の微細孔１,１’,１”に沿う断面（微細孔１’の従断面）を示す模式図である。図１６Ｂは、図１６ＡのＡ−Ａ線に沿う断面の模式図である。図１６Ｃは、図１６ＡのＢ−Ｂ線に沿う断面の模式図である。各図において、基体１０Ａと同様の構成には同じ符号を付した。
【００４３】
基体１０Ｇでは、基体１０Ｇを構成する基材４の内部に、第一微細孔１、第二微細孔１’、第三微細孔１”が形成されている。
各微細孔１,１’,１”は、基材４の平面方向において、互いに平行に配置されている。
各微細孔１,１’,１”は、第一の開口部１ａ,１ａ’,１ａ”及び第二の開口部１ｂ,１ｂ’,１ｂ”を、基材４の側面にそれぞれ有する。
各微細孔１,１’,１”の形状および孔径は、互いに同じであっても良く、異なっていても良い。各微細孔１,１’,１”の形状および孔径の説明は、前述の基体１０Ａにおける微細孔１の説明と同様である。
【００４４】
第一微細孔１と第二微細孔１’との間隔、および第二微細孔１’と第三微細孔１”との間隔は、０．０５μｍ〜１．２μｍが好適であり、０．０５μｍ〜０．７μｍがより好適である。
【００４５】
各微細孔１,１’,１”の長手方向に沿って、周期構造２が形成されている。周期構造２には、各微細孔１,１’,１”の内壁に開口する開口部を有する複数の微細な凹部３が配列されている。
一つの凹部３は、各微細孔１,１’,１”の各内壁に開口する三つの開口部を有する。
凹部３及び周期構造２の説明は、前述の基体１０Ａにおける凹部３及び周期構造２の説明と同様である。
【００４６】
このように、本発明にかかる基体の内部において、複数の微細孔が、基体（基板）の平面方向に沿って互いに平行に配置され、さらに、前記複数の微細孔の長手方向に沿って、微細な周期構造が形成されていてもよい。この構成を有する微細孔は、前述の基体１０Ａ〜１０Ｆに対しても適用できる。なお、基体１０Ｄ〜１０Ｆでは、基体の内部において、複数の微細孔が、基体（基板）の厚み方向（基板平面に対して垂直方向）に並んで、平行に配置され、さらに、前記複数の微細孔の長手方向に沿って、微細な周期構造が形成されている。前述の基体１０Ａ〜１０Ｆの内部に配置された微細孔の長手方向は、基体（基板）の平面方向である。
【００４７】
以上で説明した本発明にかかる微細孔を有する基体１０Ａ〜１０Ｇにおいて、微細孔の長手方向に対して、周期構造を構成する、凹部又は微細貫通孔が、垂直に交わるように形成されている。しかし、本発明にかかる基体はこの例に限定されず、微細孔の長手方向に対して、周期構造を構成する、凹部又は微細貫通孔が、斜めに傾いて交わるように配置されていてもよい（図３０）。
【００４８】
＜微細孔を有する基体の使用例＞
図１７は、本発明にかかる基体３０の斜視図である。図１８及び１９は、図１７のＡ−Ａ線に沿う断面を示す模式図である。
【００４９】
基体３０は、前述の基体１０Ａ〜１０Ｇ（基体１０Ｃは除く）で説明した微細孔および周期構造が、基材２４の内部に形成されている。この基体３０は、例えば、微粒子Ｔを捕捉する用途に使用できる。基体３０には、微粒子Ｔを含む流体Ｑを流入させる、基材２４に内在する空間を構成する第一流路２２、内部を減圧することが可能な第二流路２３、及び第一流路２２と第二流路２３とを連結する（連通する）微細孔２１、が少なくとも備えられている。
前記微細孔２１には、前述の周期構造が、その長手方向に沿って形成されている。しかし、図１７〜２１においては、前記周期構造は省略され、描かれていない。
【００５０】
微細孔２１は、第二流路２３を通じて、基材２４の外部へ連結する。第一流路２２の側面２２ａには、微細孔２１の第一端部２１ａが開口する開口部（吸着部Ｓ）が形成されている。第一流路２２の上面２２ｃの少なくとも一部分又は下面２２ｂの少なくとも一部分は、吸着部Ｓにトラップされた微粒子Ｔを光学的に観察可能なように、透明な部材２５で構成されている。基材２４のうち、少なくとも微細孔２１を構成する部位は、単一の部材で構成されている。
【００５１】
基体３０において、微細孔２１が形成された基材２４は、単一の部材である。
前記単一の部材の材料として、例えばシリコン、ガラス、石英、サファイアなどが挙げられる。これらの材料は、微細孔２１の加工性に優れるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受けにくい非結晶質である方が好ましい。
顕微鏡などの光学装置によってトラップされた微粒子を観察するために、前記材料として、可視光線（波長０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させる、ガラス、石英、サファイアを用いることが好ましい。
【００５２】
また、前記単一の部材の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させる（少なくとも一部の波長を有する光に対して透明である）ことが好ましい。
具体的には、加工用レーザー光として使用される一般的な波長領域（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部領域の光を透過させることが好ましい。このようなレーザー光を透過させることによって、後述するように、前記部材にレーザー照射して改質部を形成することができる。
また、可視光領域（約０．３６μｍ〜約０．８３μｍ）の光を透過させる材料であることが、より好ましい。可視光領域の光を透過させる材料であることによって、捕捉した微粒子Ｔを、前記単一部材を透して光学的観察装置で容易に観察することができる。
なお、本発明における「透明」とは、前記部材に光を入射して、前記部材から透過光が得られる状態の全てをいう。
図１７では、基材２４を構成する単一の部材は透明なガラス基板である。
【００５３】
流体Ｑは液体又は気体のことであり、例えば血液、細胞培養液、飲料用液体、河川水等が挙げられる。また、空気も流体Ｑに含まれる。
基体３０が捕捉する微粒子Ｔとしては、流体Ｑに含まれることが可能な微粒子であれば特に制限されず、前記流路を流通することが可能な微粒子であることが好ましい。例えば、微生物、細胞、有機物質で構成される粒子、無機物質で構成される粒子等が挙げられる。前記微生物としては、細菌、真菌、黴、大型のウイルス等が例示できる。前記細胞としては、赤血球、白血球等の浮遊培養することが可能な細胞を例示できる。前記有機物質で構成される粒子としては、樹脂や多糖類等の高分子で構成される粒子、活性炭粒子等を例示できる。前記無機物質で構成する粒子としては、シリカ粒子や金コロイド粒子等の金属粒子を例示できる。
前記有機物質で構成される粒子、及び前記無機物質で構成される粒子は、その表面又は内部に抗体分子等を結合させた機能性粒子であってもよい。
前記有機物質で構成される粒子の形状、及び前記無機物質で構成される粒子の形状は、特に制限されない。例えば、球、立方体、直方体、多面体、ドーナッツ形の立体、ひも状の立体等、あらゆる立体形状の粒子が、前記微粒子に含まれる。
前記有機物質で構成される粒子、及び前記無機物質で構成される粒子の大きさは、前記吸着部を構成する微細孔の第一端部の開口径（短径）よりも大きければ、特に制限されない。
つまり、前記微細孔を通過する大きさでなければよい。
【００５４】
図１８及び１９に示すように、微細孔２１は第一流路２２と第二流路２３とを連結する。微細孔２１の第一端部２１ａ（第一の開口部２１ａ）は、第一流路２２の側面２２ａに開口し（露呈し）、吸着部Ｓを構成する。微細孔２１の第二端部２１ｂ（第二の開口部２１ｂ）は、第二流路２３の側面に開口（露呈）している。
【００５５】
微細孔２１は、単一のガラス基板２４に形成されており、継ぎ目又は貼り合わせ面を有さない貫通孔である。当然に、微細孔の第一端部２１ａにおける吸着部Ｓについても、継ぎ目や貼り合わせ面は存在しない。ここで「吸着部Ｓ」とは、第一流路２２の側面２２ａにおける、微粒子Ｔが接触する領域若しくは近接する領域をいう。
【００５６】
吸着部Ｓを構成する、微細孔２１の第一端部２１ａの、第一流路２２の側面２２ａにおける孔の形状や大きさは、前述の基体１０Ａ〜１０Ｇにおける微細孔の開口部（孔径）の形状や大きさと同様である。
すなわち、微細孔２１の開口部の形状は、矩形、三角形、楕円、又は円のいずれであってもよい。微細孔２１の開口部の短径（最も短い口径）が０．０２μｍ〜５μｍの範囲であれば、微生物又は細胞等の微粒子Ｔを、吸着部Ｓにおいてトラップすることができる。細胞よりもサイズの小さい微生物に対しては、短径が０．０２〜０．８μｍの範囲が好ましい。
つまり、微細孔２１の開口部の短径は、微粒子Ｔが微小吸引孔２１を通り抜けることができない程度にすればよい。例えば赤血球細胞（６〜８μｍ）をトラップする場合には、前記短径を１μｍ程度にすればよく、納豆菌（枯草菌；０．７〜２μｍ）をトラップする場合には、前記短径を０．２μｍ程度にすればよい。
【００５７】
前記短径の範囲としては、好適には０．０２μｍ〜２μｍである。
上記範囲の下限値（即ち、０．０２μｍ）未満であると、吸着部Ｓの吸引力が弱すぎて微粒子Ｔをトラップすることができない恐れがある。上記範囲の上限値（即ち、２μｍ）超であると、微粒子Ｔが、微細孔２１を通り抜けてしまい、トラップできない恐れがある。
前記孔の長径（最も長い口径）のサイズは、トラップする微粒子Ｔの大きさによって適宜調整すればよく、例えば０．２μｍ〜１０μｍの範囲が挙げられる。
【００５８】
図１８及び１９において、微細孔２１は、第一流路２２の側面２２aに対して略垂直となるように形成されている。しかし、必ずしも略垂直である必要はなく、基体３０の設計に合わせて、単一のガラス基板２４において微細孔２１は側面２２ａに対して任意の角度で形成可能である。
微細孔２１が基体３０に複数形成されていてもよいことは、前述の基体１０Ａ〜１０Ｇで説明した通りである。各々の微細孔２１において、吸着部Ｓが各々備わるため、複数の微粒子Ｔをトラップすることができる。
【００５９】
第一流路２２の下面２２ｂはガラス基板２４で構成されている。下面２２ｂに向かい合う第一流路２２の上面２２ｃは、プラスチックやガラス等の部材２５で構成されている。この上面２２ｃ又は下面２２ｂの少なくとも一方を通して、顕微鏡等の光学的観察装置によって、吸着部Ｓにトラップされた微粒子Ｔを観察することができる。
【００６０】
第二流路２３の下面２３ｂはガラス基板２４で構成され、第二流路２３の上面２３ｃは部材２５から構成されている。つまり、第二流路２３は半密閉状態の空間である。
第二流路２３の上流側には、微細孔２１の第二端部２１ｂが開口している。第二流路２３の下流側には、第二流路２３の内部を減圧することが可能なシリンジやポンプ等の減圧装置が備えられている（不図示）。したがって、第一流路２２の上流側Ｆ１から、第一流路２２の下流側Ｆ２へ流入（流通）された流体Ｑの一部が、第二流路２３の内部を減圧することによって、微細孔２１を介して第二流路２３側へ引き込まれる。このとき、流体Ｑに含まれる微粒子Ｔを、微細孔２１の第一端部２１ａで構成される吸着部Ｓに引き寄せて、トラップすることができる（図１９）。
【００６１】
また、図２０に示すように、第一流路２２の側面２２ａの一部が部材２５で構成されていてもよい。第一流路２２における流体Ｑの流量を、部材２５の厚みを調製することによって、適宜調整することができる。
例えば、部材２５を複数積層することによって、第一流路２２の径を大きくすることができる。さらに、積層した部材２５の高さ（厚さ）を利用して、第二流路２３の下流側を基体３０の上面に配置することも可能である。
【００６２】
部材２５の材料は特に制限されない。例えば、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の樹脂基板や、ガラス基板を使用することができる。
なお、第二流路２３の上面２３ｃを構成する部材としては、観察装置の光線（例えば可視光線）を、透過させる部材であっても、透過させない部材であっても良い。微粒子の捕捉のみを目的とする場合は、必ずしも観察装置の光線を透過させる部材である必要はない。観察装置の光線を透過させる部材であれば、上面からの光学的手法による観察が可能となるため好ましい。
【００６３】
トラップした細胞（微粒子）Ｔの電気生理学的測定を行う場合には、例えば図２１に示すように、第一流路２２及び第二流路２３に、それぞれ電極２６，２７を配置する方法が挙げられる。または、細胞外バッファーや細胞内液などを介してトラップした細胞に電気的に接続された、外部に備えた電極を用いて、電気生理学的測定を行うことができる。吸着部Ｓは単一のガラス基板２４で構成されるので、細胞Ｔの細胞膜に対して高抵抗性シールを形成することが可能である。したがって、細胞の電気生理学的測定を行う際、従来公知のパッチクランプ法が適用できる。このとき、吸着部Ｓを構成する微細孔２１の第一端部２１ａで構成される孔の口径を、従来のパッチピペット等の孔の口径（２〜４μｍ程度）よりも小さくすることによって、従来よりも精度の高い電気生理学的測定を行うことができる。
なお、電極２６，２７は、第一流路２２及び第二流路２３に連結する別の流路に配置されていてもよい。
【００６４】
前述したように、基材４の外部から微細孔２１を吸引することによって、微粒子Ｔを含む流体Ｑが流入された第一流路２２に開口する、微細孔２１の第一端部２１ａで構成される吸着部Ｓに、前記微粒子Ｔを吸着して捕捉することができる。吸着部Ｓは、単一の部材で構成されているため、継ぎ目がなく、段差が実質的に無い。このため、トラップした微粒子Ｔを吸着部Ｓに十分に密着し、トラップ状態を安定させ、その状態を継続することができる。したがって、前記微粒子Ｔの観察が容易である。さらに、前記微粒子Ｔが微生物又は細胞である場合、その電気生理学的測定を高精度に行うことが可能である。
【００６５】
本発明にかかる基体１０Ａにおける微細孔１が、微粒子Ｔを捕捉した様子を図２２に示す。微細孔１の第二の開口部１ｂから流体Ｑを吸引することによって、流体Ｑに含まれる微粒子Ｔが、微細孔１の第一の開口部１ａで構成される吸着部Ｓに捕捉されている。
このように、本発明にかかる基体に形成された微細孔には周期構造が形成されているため、その周期構造が形成された領域の分だけ、微細孔１の開口部の口径が小さくなっている。このため、前記開口部で構成される吸着部Ｓにおいて、複数の微粒子Ｔを捕捉する恐れがなく、単一の微粒子Ｔのみを捕捉することができる。
一方、周期構造が形成されていない微細孔の場合は、その開口部が大きいため、複数の微粒子Ｔを吸着してしまう（図２３）。この場合、一方向（例えば基体１００の上面側）から観察すると、微粒子Ｔ同士が重なってしまうことがあり、観察や実験操作が行いづらい問題がある。
【００６６】
本発明の基体によれば、基体表面に開口する前記微細孔の開口部（微細孔の第一端部）において、微粒子を吸着することができる。微細孔の第二端部に吸引装置を設置して、微細孔の孔径よりも大きな微粒子を含む流体を、微細孔の第一端部から内部に吸引すると、微細孔の孔径よりも大きな微粒子は微細孔内に入れないため、微細孔の第一端部において、微粒子が捕捉される。
本発明の基体おける微細孔の第一端部（開口部）の周辺に、周期構造が形成されている場合、前記微細孔の第一端部の孔径が、より小さくなっている。この第一端部において、微粒子を吸着することによって、単一の微粒子を吸着することがより容易となる。つまり、前記第一端部において、複数の微粒子を同時に捕捉してしまう恐れが少ない。したがって、捕捉した微粒子について、測定や観察等の実験を行うことが容易となる。
【００６７】
また、本発明の基体は、微細孔の長手方向に沿って、微細な凹部又は微細貫通孔が複数周期的に形成されている。この微細孔を利用して、流体に含まれる微粒子を、その大きさ別に分離する装置として、本発明の基体を使用することが可能である。つまり、微細孔の孔径よりも小さく、且つ、大きさにバラつきがある微粒子群を、微細孔の第一端部から吸引した場合、前記微粒子群が微細孔内を第一端部から第二端部へ進む過程において、小さい微粒子は周期構造内に拡散するために、微細孔の第二端部へ到達する時間が長い。一方、大きい微粒子は周期構造内に入らずに、微細孔の長手方向へ直線的に進むため、微細孔の第二端部へ到達する時間が比較的短い。すなわち、本発明の基体によれば、ゲルろ過クロマトグラフィと同様な分子篩の原理によって、微粒子を大きさ別に篩い分けることができる。
【００６８】
また、本発明の基体は、微細孔の長手方向に沿って、微細な凹部又は微細貫通孔が複数周期的に形成されている。微細孔内に流体を流通させた場合、前記流体は、前記凹部又は微細貫通孔内に、流入又は拡散する。この結果、微細孔の第一端部から第二端部へ流通する流体の速度を、前記周期構造が形成されていない微細孔に比べて、遅くすることができる。つまり、前記周期構造を微細孔に形成することによって、微細孔内を流れる流体の速度を調節することが可能である。例えば、前述の基体１０Ａにおいて、微細孔１の第一端部１ａから第二端部１ｂへ流体を流通させた場合の前記流体の速度は、前述の基体１０Ｂにおいて、微細孔１の第一端部１ａから第二端部１ｂへ流体を流通させた場合の前記流体の速度よりも、遅くなる傾向がある。これは、基体１０Ａの微細孔１に形成された、流体の抵抗となる周期構造２の方が、基体１０Ｂの微細孔１に形成された、流体の抵抗となる周期構造２よりも長いためである。したがって、同じ長さの微細孔において、微細孔の長手方向に対する周期構造の長さを調節することによって、微細孔内を流れる流体の速度を制御することが可能である。
【００６９】
さらに、周期構造を構成する凹部又は微細貫通孔の、微細孔に対する角度を調節することによって、微細孔内を流通する流体の速度を制御することができる。例えば、図３０に示す基体のように、微細孔の長手方向に対して、周期構造を構成する各凹部が傾いて形成されている場合を考える。この場合、微細孔の第一の開口部（８５ａ側）から第二の開口部（８５ｂ側）へ向けて順方向で流通する流体の速度は、逆方向に流通する流体の速度よりも速くなる傾向がある。順方向の流れにおいては、微細孔内を流通する流体は、各凹部の奥には入り込むことが少なく、スムーズに第一の開口部から第二の開口部へ流れ易い。
一方、逆方向の流れにおいては、微細孔内を流通する流体は、各凹部の奥に入り込むことが多く、各凹部が流れの抵抗として働くため、第二の開口部から第一の開口部へ流れる速度が遅くなり易い。
このように、周期構造を備えた微細孔は、周期構造を構成する各凹部又は各微細貫通孔の、微細孔に対する角度（傾き）を調節することによって、微細孔内の流体の流れ具合を制御する整流装置として機能させることができる。
【００７０】
＜＜微細孔を有する基体の製造方法＞＞
次に、本発明にかかる基体の製造方法の一例を説明する。
本発明の微細孔を有する基体の製造方法は、基体の内部において、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第一のレーザー光の焦点を走査して、少なくとも１つの第一改質部および第二改質部を形成する工程Ａと、前記基体の内部においてピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第二のレーザー光の焦点を走査して、複数個の第三改質部および第四改質部で構成される、周期的な改質群を形成する工程Ｂと、前記第一改質部および前記第三改質部をエッチングによって除去する工程Ｃと、を含み、前記工程Ａ及び前記工程Ｂにおいて、前記第一改質部および第二改質部と、前記周期的な改質群とが、重なるように、或いは接するように形成された基体を得た後、工程Ｃを行う。
【００７１】
この製造方法によれば、前記第一のレーザー光を用いて、基板内に微細孔が形成される領域を含む領域に、径がナノオーダーの第一改質部および第二改質部（エッチングによってナノオーダーの径を有する微細孔に対応する）を形成し、前記第二のレーザー光を用いて、周期構造が形成される領域に第三改質部および第四改質部を形成し、前記エッチングで、前記第一改質部および前記第三改質部を基板内から除去することによって、基板内に、ナノオーダーの孔径を有するとともに微細な周期構造を備えた微細孔を形成できる。
【００７２】
本発明において、第一〜第四改質部は、以下のように、基体が改質された部分をいう。すなわち、「第一改質部」は第一のレーザー光が基体に集光照射された領域（集光部）において、照射時に発生するプラズモン、または電子プラズマ波と入射光との干渉波が強め合う部分である。その部分は、工程Ｃのエッチング処理により選択的にエッチングされやすく、エッチング後には微細孔が形成されることが可能な部分である。「第二改質部」は第一のレーザー光が基体に集光照射された領域（集光部）において、前記干渉波の影響が前記第一改質部に比べて弱い部分である。その部分は、工程Ｃのエッチング処理において比較的エッチングされにくい部分である。「第三改質部」は第二のレーザー光が基体に集光照射された領域（集光部）において、照射時に発生するプラズモン、または電子プラズマ波と入射光との干渉波が強め合う部分である。その部分は、工程Ｃのエッチング処理により選択的にエッチングされやすく、エッチング後には周期構造の凹部又は微細貫通孔が形成されることが可能な部分である。「第四改質部」は第二のレーザー光が基体に集光照射された領域（集光部）において、前記干渉波の影響が前記第三改質部に比べて弱い部分である。その部分は、工程Ｃのエッチング処理において比較的エッチングされにくい部分である。
また、本発明において、「改質部」は「基体を構成する基材のエッチング耐性が、元の状態から変化した部分」を意味する。基材の種類とエッチング条件との組み合わせを変更すると、同じ改質部について、そのエッチング耐性の強弱を変更することができる。つまり、エッチング条件を変更することにより、第一改質部及び第三改質部をエッチングする場合と、第二改質部及び第四改質部をエッチングする場合とを任意に選択できる。
【００７３】
本発明の製造方法において、前記工程Ａと前記工程Ｂの順序はどちらを先に行っても良い。以下では、まず、工程Ａ→工程Ｂの順で行う場合を、第一実施形態〜第四実施形態として説明する。その次に、工程Ｂ→工程Ａの順で行う場合を、第五実施形態として説明する。
【００７４】
前記工程Ａの後で前記工程Ｂを行う場合は、前記工程Ａにおいて形成された第一改質部は、第一部分と前記第一部分を除いた第二部分だけで構成されており、前記工程Ａの後、前記工程Ｂにおいて、前記第二部分に重なるように前記改質群を形成することによって（前記第二部分を、前記周期的な改質群によって上書きすることによって）、前記第二部分における改質の状態をエッチング選択性の無い状態に変え（改質の履歴を消去し）、且つ、前記第一部分と前記周期的な改質群とが、重なるように、或いは、接するように形成することが好ましい。
【００７５】
前記第一改質部を構成する前記第二部分の履歴を消去して、前記第一改質部を構成する前記第一部分のエッチング選択性を残すことによって、微細孔が形成される第一改質部の径をより小さくした改質部（前記第一部分）を形成できる。その結果、微細孔の孔径を、周期構造を形成しなかった場合よりも、小さくすることができる。つまり、孔径のより小さいナノオーダーの微細孔を、微細な周期構造を付して形成することができる。
【００７６】
前記工程Ａにおいて第一改質部を形成する際、前記第一改質部に隣接して、前記第一改質部と殆ど同じ長径を有する第二改質部を形成できる。この第二改質部は、後述するように、第一のレーザー光の照射強度を加工上限閾値に近い値又は加工上限閾値以上とした場合に形成されやすい。
前記第一改質部に隣接して形成された第二改質部は、第一改質部と同様に、第一部分と、前記第一部分を除いた第二部分とで構成される。前記工程Ａの後、前記工程Ｂにおいて、前記第一改質部の第二部分と同様に、第二改質部の第二部分も前記周期的な改質群によって上書きされ、その第二改質部における改質の状態をエッチング選択性の無い状態に変え（その第二部分の改質の履歴が消去され）、且つ、その第二改質部の第一部分と前記周期的な改質群とが重なるように、或いは接するように形成される。
したがって、前記第一改質部と同様に、前記第二改質部を構成する前記第二部分の履歴を消去して、前記第二改質部を構成する前記第一部分を残すことができる。ここで、エッチング液の組成やエッチング時間等の条件を変更することによって、第一改質部を残して第二改質部を優先的又は選択的にエッチングできる場合がある。この場合においても、微細孔が形成される第二改質部の径をより小さくした改質部（前記第一部分）を形成できているので、第二改質部をエッチングして形成された微細孔の孔径を、周期構造を形成しなかった場合よりも、小さくすることができる。つまり、第二改質部をエッチングした場合でも、孔径のより小さいナノオーダーの微細孔を、微細な周期構造を付して形成することができる。
【００７７】
工程Ｃのエッチング処理において、第一改質部及び第三改質部をエッチングする方が、第二改質部及び第四改質部をエッチングするより容易である。このため、第一改質部及び第三改質部をエッチングすることが望ましい。
以下の実施実施形態（第一〜第五）では、第一改質部及び第三改質部をエッチングする方法に基づいて本発明を説明するが、第二改質部及び第四改質部をエッチングする場合も、エッチング条件を変更することによって同様に行うことができる。第二改質部及び第四改質部をエッチングした場合に形成される、微細孔の形状や大きさ及び周期構造の形状や大きさは、第一改質部及び第三改質部をエッチングした場合に形成される、微細孔の形状や大きさ及び周期構造の形状や大きさと似ている。これは、第一改質部と第二改質部が互いに似た形状や大きさで隣接して形成され、且つ、第三改質部と第四改質部とが、互いに似た形状や大きさで隣接して形成されるからである。ただし、工程Ａにおいて、１つ（１個）の第一改質部のみを形成した場合は、前記第一改質部の両側に２個の第二改質部が形成される場合がある。この場合、第一改質部をエッチングすると１本の微細孔が形成されるのに対して、第二改質部をエッチングすると２本の微細孔が形成されることが可能である。周期構造は、第三改質部をエッチングして形成した場合と、第四改質部をエッチングして形成した場合とでは、その周期が１周期ずれたように形成されることが可能である。これは、周期的な改質群を構成する第三改質部及び第四改質部が、交互に配列するように形成されるためである。
以下、本発明にかかる基体の製造方法のより具体的な実施形態を説明する。
【００７８】
＜基体の製造方法の第一実施形態＞
本発明の製造方法の第一実施形態を、前述の基体１０Ａを例にとって、図２４Ａ〜Ｃを参照して説明する。
[第一実施形態の工程Ａ]
ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第一のレーザー光Ｌを照射して、基体を構成する基材４内部において、微細孔１が形成される領域８５を含む領域８１において、第一のレーザー光Ｌの焦点を走査することによって、その領域８１に第一改質部８１を形成する（図２４Ａ）。第一改質部８１は、第一部分８５と前記第一部分８５を除いた第二部分８６だけで構成される。なお、第一部分８５と第二部分８６との境界は存在せず、後段の工程Ｃでエッチングされる部分が第一部分８５である。
【００７９】
この工程Ａにおいて、第一のレーザー光Ｌの偏波方向（電場方向）Ｙを、第一改質部８１の長手方向に対して８８°より大きく９０°以下に設定することが好ましい。つまり、第一のレーザー光Ｌの走査方向Ｕ（紙面の左右方向）と、第一のレーザー光Ｌの偏波方向Ｙ（点で表す紙面奥行き方向）とのなす角は８８°より大きく９０°以下であることが好ましく、８８．５°以上９０°以下であることがより好ましく、８９°以上９０°以下であることがさらに好ましく、９０°であることが特に好ましい。
また、第一のレーザー光Ｌのレーザー照射強度を、後述するように、基材４の加工上限閾値未満且つ加工上限閾値に近い値、又は加工上限閾値未満に設定することが好ましい。
【００８０】
このように設定した第一のレーザー光Ｌを照射することによって、形成する第一改質部８１の径のうち、偏波方向Ｙの径（短径）を、ナノオーダー（１ｎｍ〜９００ｎｍ程度）又はサブマイクロオーダー（０．９μｍ〜１μｍ程度）で容易に形成することができる。一方、形成する第一改質部８１の径のうち、第一のレーザー光Ｌの伝播方向の径（長径）は、通常０．５μｍ〜５μｍ程度で形成される。
【００８１】
上記のように第一改質部８１を形成する際、その両側に隣接して、第一改質部８１とほぼ同形の第二改質部が形成される。図２４Ａにおいて、第二改質部は紙面奥と紙面手前に、第一改質部８１に対して平行であるように形成されている（不図示）。この際、第一改質部８１が第一部分８５と第二部分８６とで構成されていることと同様に、第二改質部も第一部分と第二部分とで構成されている。後段の工程Ｂにおいて、第一改質部８１の第二部分８６における改質の履歴が消去される際は、第二改質部の第二部分の改質の履歴も同様に消去される。
【００８２】
[第一実施形態の工程Ｂ]
第一改質部８１の長手方向に沿うように、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第二のレーザー光Ｍの焦点を走査して、第一改質部８１の第一部分８５と重なるように、又は接するように、第三改質部８３を複数個形成する。この際、前記複数個の第三改質部８３が周期的な改質群８８を構成する（図２４Ｂ）。図では、第三改質部８３の端（第三改質部の局所）が、第一改質部８１の第一部分８５に重なっている。図示しないが、第三改質部８３の端が、第一改質部８１の第一部分８５に重なるのではなく、接するように、第三改質部８３を形成しても良い。いずれの場合であっても、工程Ｃのエッチングによって、第一改質部８１の第一部分８５及び第三改質部８３を基材４内部から除去し、微細孔１の内壁に各凹部３の端部が開口するように、微細孔１及び周期構造２を形成できる。
【００８３】
この工程Ｂにおいて、第二のレーザー光Ｍの偏波方向（電場方向）Ｅを、第一改質部８１の長手方向に対して０°以上８８°以下に設定することが好ましく、０°以上１５°以下に設定することがより好ましく、０°以上５°以下に設定することがさらに好ましく、０°に設定することが特に好ましい。つまり、第二のレーザー光Ｍの走査方向Ｕ（紙面の左右方向）と、第二のレーザー光Ｍの偏波方向Ｅ（点線で表す方向）とのなす角は０°以上８８°以下であることが好ましく、０°以上１５°以下であることがより好ましく、０°以上５°以下であることがさらに好ましく、０°であることが特に好ましい。図２４Ｂでは、前記なす角が０°である場合を示している。
走査方向Ｕ及び偏波方向Ｅによって規定される角度（なす角）を上記範囲になるように調整することによって、第三改質部８３を第一改質部８１に対して交差させて形成できる。前記なす角を０°に設定した場合には、第三改質部８３を第一改質部８１に対して直交するように形成することができる。この場合、複数の第三改質部８３で構成される周期的な改質群８８によって、第一改質部８１を、より少ないレーザー照射強度で効果的に消去することが可能となる。前記なす角は小さい角度である方が、第一改質部８１をより小さいレーザー照射強度で効果的に消去できるので、好ましい。
【００８４】
図２９において、前記なす角は約７５°である。この場合においても、レーザー照射強度を加工上限閾値以上に調節することによって、周期的な改質群８８を第二のレーザー光Ｍの走査方向Ｕ（第一改質部８１の長手方向）へ沿って、自己形成的に形成できる。このとき、レーザー光Ｍと集光域における電子プラズマ波との干渉が、偏波方向Ｅ２の方向へ波及して、自己形成的に形成される複数の第三改質部８３のそれぞれが、前記走査方向Ｕに対して約７５°のなす角で形成されている。つまり、第三改質部８３の正面８３ａ（最も広い面積を有する面）は、第一改質部８５の長手方向に対して７５°回転した方向を向く。
【００８５】
また、第二のレーザー光Ｍのレーザー照射強度を、後述するように、基材４の加工上限閾値以上、又は、加工上限閾値以上且つ加工上限閾値に近い値に設定することが好ましい。
レーザー照射強度をこのように設定することによって、複数の第三改質部８３で構成される周期的な改質群８８を自己形成的に形成できる。この仕組みは後述する。
【００８６】
このように第二のレーザー光Ｍを照射することによって、第三改質部８３の径をナノオーダー又はサブマイクロオーダーで形成し、周期的な改質群８８（周期構造２）の周期（凹部３の離間距離）を０．０５〜１．２μｍで形成することができる。
この際、形成する複数の第三改質部８３の厚み（幅）を、偏波方向Ｅに対して垂直の方向から見たときに最も薄くすることができる。例えば、偏波方向Ｅを第一改質部８１の長手方向と平行になるように設定した場合、形成する複数の第三改質部８３の厚み（幅）を、第一改質部８１の長手方向において（長手方向に対して垂直の方向から見たときに）最も薄くすることができる（図２４Ｂ）。
【００８７】
工程Ｂにおいて、第一改質部８１を構成する第二部分８６（第三改質部８３を形成する際に、第二のレーザー光Ｍを照射する領域８６）に対して、上記のようにレーザー照射することによって、第一改質部８１の第二部分８６における改質の履歴を消去すると同時に、複数の第三改質部８３を形成することができる。
【００８８】
第三改質部８３で構成される周期的な改質群８８を形成することによって、第一改質部８１の第二部分８６の改質の履歴が消去されて、第一改質部８１の第一部分８５が残される。図２４Ｂからも明らかなように、第一部分８５の長径（第一のレーザー光Ｌの伝播方向の径）は、第一部分８５および第二部分８６を合わせた第一改質部８１全体の長径よりも短くなっている。この結果、第一部分８５のエッチング後に形成される微細孔１の長径は、周期構造２（周期的な改質群８８）を形成しなかった場合に形成される微細孔の長径よりも、小さくなる。すなわち、周期構造２を形成することによって、微細孔１の短径だけでなく、微細孔１の長径も、ナノオーダーで形成することができる。
【００８９】
複数の第三改質部８３を形成する際、第一改質部８１の第二部分８６の改質の履歴が消去され、且つ第三改質部８３が形成されていない領域が生じる。その領域は、複数の第三改質部８３が配列した周期的な改質群８８において、各第三改質部８３に挟まれた領域である。その領域には第四改質部が形成される。言い換えると、その領域は、第一改質部８１および第三改質部８３をエッチングによって除去した後に形成される、複数の凹部３が配列した周期構造２において、各凹部３に挟まれた非凹部領域である。この非凹部領域は、工程Ａにおいて第一改質部８１の第二部分８６として改質された後（第二部分８６のエッチング耐性が低下した後）、工程Ｂにおいて、その改質の程度が減弱して（第二部分８６の一度低下したエッチング耐性が向上して）、改質前の状態に近づいた領域である。
【００９０】
つまり、「改質の履歴を消去する」とは、基材のエッチング耐性が低下するように基材を改質した部分について、一度低下したエッチング耐性を元に戻るように高めることをいう。ただし、改質の履歴を消去した箇所が、改質する前の元の状態に完全に戻ることを、必ずしも意味しない。改質の履歴を消去した箇所の状態が、元の状態とは異なる場合もある。
【００９１】
第二のレーザー光Ｍの照射によって、第一改質部８１を構成する第二部分８６の改質の履歴を消去するように形成した基体の一例が、基体１０Ａである。図２Ｃに示した断面Ｂにおける微細孔１の断面形状は、第一改質部８１の第一部分８５に相当する部分である。第一改質部８１の第二部分８６に相当する部分は、第三改質部８３を形成することによって、その改質の履歴が消去されているため、エッチング工程で除去されず、微細孔１を構成しない。しかし、レーザー照射条件によっては、第三改質部８３を形成する際、第一改質部８１を構成する第二部分８６の改質の履歴が充分に消去されない部分が生じる場合がある。この場合、改質の履歴が消去されずに維持された部分は、エッチングで除去されるので、断面Ｂに形成される微細孔１の断面形状は、長辺がより長くなる。
【００９２】
上記のように第三改質部８３を形成する際、その両側に隣接して、第三改質部８３と似た形状の第四改質部が形成される。図２４Ｂにおいて、第四改質部は、第三改質部８３に挟まれた領域に、第三改質部８３に対して平行であるように形成されている（不図示）。
【００９３】
[第一実施形態の工程Ｃ]
工程Ｃにおいて、基材４に形成した第一改質部８１の第一部分８５および複数の第三改質部８３をエッチングによって除去する。この際、第一改質部８１の第二部分８６において、改質の履歴が消去された箇所は、エッチングされずに残る。これにより、周期構造２および微細孔１が形成される。
このように、第一改質部８１の一部８５および第三改質部８３が形成された基材４の材料は、所定のエッチング液に対するエッチング耐性が低下するように改質されているため、工程Ｃにおけるエッチングによって基材４から除去される。
【００９４】
得られた基体１０Ａを構成する基材４の側面に開口する、微細孔１の開口部の形状は、図２Ｂ，Ｃで示す断面Ａ又は断面Ｂである。基体４の側面を研磨、エッチング又は切断し、新たな断面を出すことによって、断面Ａおよび断面Ｂのうち、望む断面形状を得ることもできる。
以上の工程Ａ〜Ｃによって、本発明にかかる基体１０Ａを製造することができる。
【００９５】
以下に工程Ａ〜Ｃについて、さらに説明する。
第一のレーザー光Ｌおよび第二のレーザー光Ｍは、パルス時間幅がピコ秒オーダー以下のパルス幅を有するレーザー光を用いることが好ましい。例えばチタンサファイアレーザー、前記パルス幅を有するファイバーレーザーなどを用いることができる。ただし基材４を透過する波長を使用することが必要である。より具体的には、基材４を透過する透過率が６０％以上であるレーザー光を用いることが好ましい。
【００９６】
第一のレーザー光Ｌおよび第二のレーザー光Ｍの波長領域は、加工用レーザーとして使用される一般的な波長領域（０．１〜１０μｍ）であることが好ましい。この波長領域のうち、被加工部材である基材４を透過する波長を使用する必要がある。基材４を透過する波長のレーザー光を適用することによって、基材４に改質部を形成することができる。
【００９７】
基材４の材料は、前述の通りである。すなわち、例えばシリコン、ガラス、石英、サファイアなどが挙げられる。これらの材料は、微細孔１の加工性に優れるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受けにくい非結晶質である方が好ましい。
更には、基材４の材料に、可視光線（波長０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させるガラス、石英、サファイアを採用した場合、顕微鏡等の光学的装置によって微細孔１内を観察できるので、より好ましい。
【００９８】
また、基材４の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち、少なくとも一部の波長を有する光を透過させる材料であることが好ましい。
具体的には、加工用レーザー光として使用される一般的な波長領域（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部領域の光を透過させる材料であることが好ましい。基材４を透過するレーザー光を使用することによって、基材４にレーザー照射して、改質部を形成できる。
また、基材４の材料は、可視光領域（波長約０．３６μｍ〜約０．８３μｍ）を透過させる材料であることが、より好ましい。可視光領域の光を透過させる材料を用いることによって、捕捉した微粒子Ｔを、光学的装置で容易に観察することができる。
なお、本発明における「透明」とは、前記基材に光を入射して、前記基材から透過光が得られる状態の全てをいう。
図２４Ａ〜Ｃでは、基材４は透明な単一のガラス基板である（以下、ガラス基板４と呼ぶ）。
【００９９】
以下では、基材４がガラス基板である場合について説明するが、基材４がその他の基材、例えばシリコン、石英、又はサファイアの場合であっても、同様に行うことができる。
加工精度が高く、加工が容易であるという加工性の観点から、基材４を構成する材料はシリコン、石英、ガラスであることが好ましい。
【０１００】
ガラス基板４は、例えば石英で構成されるガラス基板、珪酸塩が主成分であるガラス又はホウ珪酸ガラスで構成されるガラス基板等を用いることができる。合成石英で構成されるガラス基板は、加工性が良いため好適である。また、ガラス基板４の厚さは特に制限されない。
【０１０１】
［工程Ａにおけるレーザー照射方法］
工程Ａにおいて、微細孔１が形成される領域８５を含む領域８１に対して、第一のレーザー光Ｌを照射する際、照射強度をガラス基板４の加工上限閾値未満且つ加工上限閾値に近い値、又は加工上限閾値未満にすると共に、第一のレーザー光Ｌの偏波方向（電場方向）を走査方向Ｕに対して略垂直に設定することが好ましい。つまり、第一のレーザー光Ｌの偏波方向Ｙとその焦点の走査方向Ｕとがなす角は８８°より大きく９０°以下であることが好ましい。このレーザー照射方法を、以下ではレーザー照射方法αと呼ぶ。
【０１０２】
レーザー照射方法αを、図２５で説明する。第一のレーザー光Ｌの伝播方向は矢印Ｚであり、第一のレーザー光Ｌの偏波方向（電場方向）は矢印Ｙである。レーザー照射方法αでは、第一のレーザー光Ｌの照射領域を、第一のレーザー光Ｌの伝播方向と、第一のレーザー光Ｌの偏波方向に対して垂直な方向と、で構成される平面４ａ内に設定する。これと共に、レーザー照射強度をガラス基板４の加工上限閾値未満且つ加工上限閾値に近い値、又は加工上限閾値未満とする。
【０１０３】
このレーザー照射方法αによって、ガラス基板４内にナノオーダーの口径を有する第一改質部８１（微細孔１が形成される領域８５を含む領域８１に形成される改質部）を形成することができる。例えば、短径が２０ｎｍ程度、長径が０．２μｍ〜５μｍ程度の略楕円形状（略矩形）の断面を有する第一改質部８１が得られる。この略楕円形状は、例えば、レーザー光Ｌの伝搬方向に対して走査方向Ｕが略垂直である場合には、レーザーの伝播方向に沿った方向が長軸で、レーザーの偏波方向に沿った方向が短軸となる。レーザー照射条件によっては、前記断面は矩形に近い形状となることもある。
【０１０４】
レーザー照射強度をガラス基板４の加工上限閾値以上とした場合、得られる第一改質部８１は周期的な改質群を伴って形成されることがある。すなわち、ピコ秒オーダー以下のパルスレーザーを加工上限閾値以上で集光照射させることによって、集光部で電子プラズマ波と入射光の干渉が起こり、レーザーの偏波方向に並んだ複数の第一改質部８１が周期性を伴って、自己形成的に形成されることがある。工程Ａにおいて、このレーザー照射条件でレーザー光を走査すると、最初のレーザー照射（最初のレーザーパルス）で形成された周期性を伴う改質部に対して、つづくレーザー照射（つづくレーザーパルス）により形成される周期性を伴う改質部が連続的に繋がるので、偏波方向に所定の間隔で並んだ複数の第一改質部８１を形成できる。この際、複数の第一改質部８１の長手方向は、偏波方向に対して略垂直となる。また、並列して形成された複数の第一改質部８１のうち、中央に形成された第一改質部８１ほど、改質の程度が大きくなる（図２６Ｂ参照）。
このように並列して形成された複数の第一改質部８１の間に、前記第一改質部８１に隣接して第二改質部が形成される。例えば、第一改質部８１と第二改質部とが交互に並んで形成されうる。複数の第二改質部のうち中央に形成された第二改質部ほど、改質の程度が大きくなることは、第一改質部８１と同様である。
【０１０５】
形成された複数の改質部で構成される周期的な改質群はエッチング耐性が低くなっている。
例えば石英の場合、酸素が欠乏した層と酸素が増えた層が周期的に配列され（図２６Ｂ）、酸素欠乏部として形成された第一改質部（及び第三改質部）のエッチング耐性が低くなっている。第一改質部及び第三改質部のエッチングを行うことにより、周期的な凹部及び凸部（非凹部領域）を形成することができる。
酸素欠乏部のエッチング耐性が低くなるエッチング液としては、フッ酸（ＨＦ）溶液やＫＯＨ等の塩基性のエッチャントが挙げられる。
【０１０６】
図２６Ｂで酸素欠乏部（層）の両側に隣接して形成された酸素リッチ部（層）が、前記第二改質部（及び第四改質部）に相当する。適切に選択したエッチング液を用いることで、第二改質部を第一改質部よりも優先的にエッチングできる場合がある。
【０１０７】
ここで説明した、前記周期性を伴う改質部および前記周期的な改質群を形成する方法は、工程Ａにおいて、単一の第一改質部８１を形成する場合に用いる必要はないが、工程Ｂにおいて、周期的な改質群８８を構成する複数の第三改質部８３の形成には極めて有効である。
また、本発明の工程Ａにおいても、ガラス基板４の平面方向に平行に並ぶ複数の微細孔１，１’，１”・・・に対応する第一改質部８１，８１’，８１”・・・を形成する場合には、前述した、前記周期性を伴う改質部および前記周期的な改質群を形成する方法が活用される。
【０１０８】
一方、工程Ａにおけるレーザー照射方法αでは、レーザー照射強度をガラス基板４の加工上限閾値未満、且つガラス基板４を改質してエッチング耐性を低下させることが可能なレーザー照射強度の下限値(加工下限閾値)以上とする。このレーザー照射方法αでは、前記周期的な改質群は形成されず、レーザー照射によって一つの酸素欠乏部（エッチング耐性が低い層）が形成される（図２６Ａ）。この酸素欠乏部のエッチングを行うと、一つの微細孔１を形成することができる。
【０１０９】
図２６Ａにおいて、一つの酸素欠乏部（層）の両側に隣接して形成された二つの酸素リッチ部（層）が、前記第二改質部に相当する。適切に選択したエッチング液を用いることで、第二改質部を第一改質部よりも優先的にエッチングできる場合がある。この場合、第二改質部に対応する二つの微細孔が形成できる。
【０１１０】
所定のエッチング液に対するエッチング耐性が低い層が、レーザー照射によって一つだけ形成される場合においても、前記酸素欠乏部は極めてエッチングの選択性が高い層となる。このことは、本発明者らの鋭意検討によって見出された。
本発明においては、前記エッチングの選択性が高い層を、第一改質部８１として形成している。
前記所定のエッチング液に対するエッチング耐性が低い層の例として、石英又はガラスに形成された酸素欠乏部が挙げられる。この酸素欠乏部は、例えばフッ酸を主成分とするエッチング液に対するエッチング耐性が低い層として形成される。
【０１１１】
したがって、前記加工上限閾値は、前記周期的な改質群を形成することが可能なレーザー照射強度の下限値と定義される。
前記加工上限閾値は、レーザー光の波長およびレーザー照射対象である基材４の材料（材質）やレーザー照射条件によって概ね決定される。しかし、レーザー光の偏波方向と走査方向との相対的な向きが異なると、前記加工上限閾値も多少異なる場合がある。例えば、偏波方向に対して走査方向が垂直の場合と、偏波方向に対して走査方向が平行の場合とでは、前記加工上限閾値が異なる場合がある。したがって、使用するレーザー光の波長および使用する基材において、レーザー光の偏波方向と走査方向との相対関係を変化させた場合の、それぞれの前記加工上限閾値を、予め調べておくことが好ましい。
【０１１２】
また、前記「ガラス基板４を改質してエッチング耐性を低下させることが可能なレーザー照射強度の下限値(加工下限閾値)」とは、エッチング処理により、ガラス基板４に微細孔１を形成できる限界値である。この下限値よりも低いと、レーザー照射によってエッチング耐性の低い層が形成できないため、微細孔１を形成できない。
すなわち、「加工上限閾値」とは、基材内に照射したレーザー光の焦点（集光域）において、基材とレーザー光との相互作用によって生じる電子プラズマ波と入射するレーザー光との干渉が起こり、前記干渉によって基材に縞状の改質部が自己形成的に形成されることが可能なレーザー照射強度の下限値である。
また、「加工下限閾値」とは、基材内に照射したレーザー光の焦点（集光域）において、基材を改質した改質部を形成し、後工程であるエッチング処理によって選択的又は優先的にエッチングされることが可能な程度に、前記改質部のエッチング耐性を低下させることが可能なレーザー照射強度の下限値である。この加工下限閾値よりも低いレーザー照射強度でレーザー照射した領域は、後工程であるエッチング処理において、選択的又は優先的にエッチングされ難い。このため、エッチング後に微細孔が形成される改質部を形成するためには、加工下限閾値以上で加工上限閾値以下のレーザー照射強度に設定することが好ましい。
加工上限閾値及び加工下限閾値は、レーザー光の波長、レーザー照射対象である基材の材料（材質）及びレーザー照射条件によって概ね決定される。しかし、レーザー光の偏波方向と走査方向との相対的な向きが異なると、加工上限閾値及び加工下限閾値も多少異なる場合がある。例えば、偏波方向に対して走査方向が垂直の場合と、偏波方向に対して走査方向が平行の場合とでは、加工上限閾値及び加工下限閾値が異なる場合がある。したがって、使用するレーザー光の波長及び使用する基材において、レーザー光の偏波方向と走査方向との相対関係を変化させた場合の、それぞれの加工上限閾値及び加工下限閾値を、予め調べておくことが好ましい。
【０１１３】
前述のレーザー照射方法αによれば、微細孔１の断面形状を楕円又は略楕円（略矩形）とすることができる。また、その楕円又は略楕円の短径をエッチングによってナノオーダーサイズで制御することが可能となる。微細孔１の開口部を構成する楕円又は略楕円形状の短径を微粒子サイズよりも小さくすることによって、前記開口部において微粒子を捕捉することが出来る。
【０１１４】
前述のレーザー照射方法αによって第一改質部８１を形成した場合、第一のレーザー光Ｌの偏波方向Ｙの、第一改質部８１の径の幅（前記短径）をナノオーダーで制御して形成することができる。しかし、第一のレーザー光Ｌの伝播方向Ｚの、第一改質部８１の径の幅（前記長径）をナノオーダーで制御することは、比較的困難である。この困難を解決するために、工程Ｂにおいて、第一改質部８１の第二部分８６を、第三改質部８３（周期的な改質群８８）で上書きし、第二部分８６の改質の履歴を消去することによって、第一のレーザー光Ｌの伝播方向Ｚの、第一改質部８１の幅を短くすることができる。これにより、第一のレーザー光Ｌの伝播方向Ｚの、第一改質部８１の幅（前記長径）を、ナノオーダーで制御して形成することが可能である。
【０１１５】
前記偏波は、直線偏波であることを想定して詳細に説明した。しかし、前記偏波が多少の楕円偏波成分を持つレーザーパルスを用いた場合にも、同様な構造（改質部）が形成されることが容易に想像できる。
【０１１６】
第一改質部８１を形成する際の、第一のレーザー光Ｌの焦点を走査する方法は特に限定されないが、一度の連続走査によって形成できる改質部は、偏波方向（矢印Ｙ方向）に対して略垂直な方向と、レーザー光Ｌの伝搬方向（矢印Ｚ方向）とで構成される平面４ａ内に限定される。この平面４ａ内であれば任意の形状で改質部を形成できる。
【０１１７】
図２５では、第一のレーザー光Ｌの伝播方向は、ガラス基板４の上面に対して垂直である場合を示したが、必ずしも垂直である必要はない。前記上面に対して所望の入射角で、第一のレーザーＬを照射してもよい。
ガラス基板４内において、レーザーの偏波方向（矢印Ｙ方向）を適宜変更すれば、三次元方向に任意形状を有する改質部を形成できる。
【０１１８】
また、図２５で示すように、第一のレーザー光Ｌをレンズを用いて集光して、前述したように照射することによって、第一改質部８１を形成してもよい。
前記レンズとしては、例えば屈折式の対物レンズ若しくは屈折式のレンズを使用することができる。さらに、他にも例えばフレネル、反射式、油浸、水浸式で照射することも可能である。また、例えばシリンドリカルレンズを用いれば、一度にガラス基板４の広範囲にレーザー照射することが可能になる。さらに、例えばコニカルレンズを用いればガラス基板４の垂直方向に広範囲に一度にレーザー光Ｌを照射することができる。ただし、シリンドリカルレンズを用いた場合には、レーザー光Ｌの偏波はレンズが曲率を持つ方向に対して水平方向である必要がある。
【０１１９】
レーザー照射条件αの具体例としては、以下の各種条件が挙げられる。例えばチタンサファイアレーザー（レーザー媒質としてサファイアにチタンをドープした結晶を使用したレーザー）を用いる場合において、照射するレーザー光は、例えば波長８００ｎｍ、繰返周波数２００ｋＨｚを使用し、レーザー走査速度１ｍｍ／秒としてレーザー光Ｌを集光照射する。これら波長、繰返周波数、走査速度の値は一例であり、本発明はこれに限定されず任意に変えることが可能である。
【０１２０】
集光に用いるレンズとしては、例えばＮ．Ａ.＜０．７未満の対物レンズを用いることが好ましい。より微小な微細孔１を形成するための照射条件としては、加工上限閾値に近い値で照射することが好ましい。具体的には、例えば、パルス時間幅３００ｆｓ、繰返周波数２００ｋＨｚ、走査速度１ｍｍ／ｓ程度の条件である場合には、８０ｎＪ／ｐｕｌｓｅ程度以下のパルスエネルギーで、照射強度は５５０kＷ/cm2程度の照射強度で、１パルスあたりのレーザーフルエンスが２．７Ｊ/cm2程度で、照射することが好ましい。加工上限閾値以上の、照射強度或いは１パルスあたりのレーザーフルエンスに条件を設定すると、前記周期構造が形成されてしまうことがある。また、パルス時間幅をより短くしたり、走査速度を遅くしたり、繰返周波数を大きくしたりすると、最適なレーザーの照射強度或いは最適な１パルスあたりのレーザーフルエンスがより小さくなる。逆に、パルス時間幅をより長くしたり、走査速度を速くしたり、繰返周波数を小さくしたりすると、最適な照射強度或いは最適な１パルスあたりのレーザーフルエンスがより大きくなる傾向がみられる。また、Ｎ．Ａ.≧０．７に設定しても加工は可能であるが、スポットサイズがより小さくなり、１パルスあたりのレーザーフルエンスが大きくなるため、より小さなパルスエネルギーに設定したレーザー照射を行うことが求められる。
【０１２１】
一方、微細孔１が形成される領域８５を含む領域８１以外の領域に対して、第一のレーザー光Ｌを照射して、複数の第一改質部および第二改質部を形成する場合は、照射強度をガラス基板４の加工上限閾値よりも十分に大きい値に設定してもよい。これにより、複数個の第一改質部および第二改質部からなる、周期的な改質群を形成することができる。
【０１２２】
［工程Ｂにおけるレーザー照射方法］
工程Ｂにおいて、第一改質部８１の第二部分８６に対して、第二のレーザー光Ｍを照射する際、照射強度をガラス基板４の加工上限閾値以上、又は、加工上限閾値以上且つ加工上限閾値に近い値にすると共に、第二のレーザー光Ｍの偏波方向（電場方向）と走査方向Ｕとがなす角を０°〜８８°に設定することが好ましい。このレーザー照射方法を、以下ではレーザー照射方法βと呼ぶ。
【０１２３】
工程Ａおよび工程Ｂにおける「加工上限閾値」の定義は同一であるが、工程Ｂにおける加工上限閾値は、工程Ａにおける加工上限閾値と必ずしも同一の数値ではない。これは、工程Ａにおけるレーザー走査方向と偏波方向（電場方向）の相対関係と、工程Ｂにおけるレーザー走査方向と偏波方向（電場方向）の相対関係と、が相違するためである。したがって、加工上限閾値（レーザー照射強度）およびレーザー照射条件が、工程Ａ（レーザー照射方法α）と工程Ｂ（レーザー照射方法β）とで異なる場合がある。
【０１２４】
レーザー照射方法βを、図２７で説明する。第二のレーザー光Ｍの伝播方向は矢印Ｚであり、第二のレーザー光Ｍの偏波方向（電場方向）は矢印Ｅである。ここでは、第二のレーザー光Ｍの偏波方向Ｅを、第二のレーザー光Ｍの走査方向Ｕと平行に設定している。つまり、第二のレーザー光Ｍの照射領域を、第二のレーザー光Ｍの伝播方向Ｚと、第二のレーザー光Ｍの偏波方向Ｅに対して平行な方向と、で構成される平面４ａ内としている。これと共に、レーザー照射強度をガラス基板４の加工上限閾値以上、又は、加工上限閾値以上且つ加工上限閾値に近い値とする。
【０１２５】
このレーザー照射方法βによって、複数の第三改質部８３を形成するとともに、第一改質部８１を構成する第二部分８６の改質の状態をエッチング選択性の無い状態に変える（改質の履歴を消去する）ことができる。複数の第三改質部８３で構成される周期的な改質群８８における周期や形状は、前述した、本発明にかかる基体１０Ａ〜１０Ｇにおいて、凹部３（又は微細貫通孔７）が配列することによって形成された周期構造２（又は周期構造６）で説明した形状と同様である。つまり、複数の第三改質部８３は、複数の凹部３（又は微細貫通孔７）に対応する。
【０１２６】
第三改質部８３を形成する際、ピコ秒オーダー以下のパルスレーザーを加工上限閾値以上で集光照射させることによって、集光部で電子プラズマ波と入射光の干渉が起こり、レーザーの偏波方向に並んだ複数の第三改質部８３が周期性を伴って自己形成的に形成できる。つまり、複数の第三改質部８３が配列した、周期的な改質群（周期性をもつ周期構造）を自己形成的に形成できる。
工程Ｂにおいて、レーザー照射条件βによってレーザー光を走査すると、最初のレーザー照射（最初のレーザーパルス）の集光域で形成された複数の第三改質部の周期に対して、つづいて、最初のレーザー照射とは異なる位置に照射されたレーザー照射（つづくレーザーパルス）の集光域で形成される複数の第三改質部の周期が一致して連なるので、走査方向に所定の間隔で並んだ複数の第三改質部８３で構成される周期的な改質群８８を形成できる。
言い換えると、工程Ｂでは、最初のレーザー照射で形成された周期的な改質群を起点として、同程度の周期性を持つ第三改質部８３を走査方向へ連なるように自己形成的に形成し、複数の第三改質部８３で構成される周期的な改質群８８を自己形成的に形成できる。
このように形成された複数の第三改質部８３の間に挟まれた領域に、第三改質部の両側に隣接して第四改質部が形成される。
また、第三改質部及び第四改質部が形成される際、既に形成されていた前記第一改質部の第二部分及び前記第二改質部の第二部分における改質の履歴は消去される。
【０１２７】
形成された複数の第三改質部で構成される周期的な改質群には、所定のエッチング液に対するエッチング耐性が低い層が配列している。例えば石英の場合、酸素が欠乏した層（第三改質部）と酸素が増えた層（第四改質部）が周期的に配列され（図２６Ｂ）、酸素欠乏部のエッチング耐性が、例えばフッ酸を主成分とするエッチング液に対して低くなっており、エッチングを行うことによって周期的な凹部及び凸部が形成されうる。
【０１２８】
所定のエッチング液に対するエッチング耐性が低い層が、レーザー照射によって複数形成される場合においても、前記酸素欠乏部は極めてエッチングの選択性が高い層となる。
前記所定のエッチング液に対するエッチング耐性が低い層の例として、石英又はガラスに形成された酸素欠乏部が挙げられる。この酸素欠乏部は、例えばフッ酸を主成分とするエッチング液に対するエッチング耐性が低い層として形成される。
【０１２９】
したがって、工程Ｂにおけるレーザー照射方法βのレーザー照射強度としては、前記加工上限閾値以上に設定すればよく、前記加工上限閾値以上、又は、前記加工上限閾値以上且つ前記加工上限閾値に近い値とすることが好ましい。前記加工上限閾値から極端に離れた大きなレーザー照射強度でレーザー照射した場合は、前記周期的な改質群を構成する複数の第三改質部の間にクラックが発生することによって、複数の第三改質部が互いに繋がってしまう場合がある。
【０１３０】
なお、前記加工上限閾値は、工程Ｂにおいては、前記周期的な改質群を形成することが可能なレーザー照射強度の下限値と定義される。また、工程Ｂの加工上限閾値は、前述した「ガラス基板４を改質してエッチング耐性を低下させることが可能なレーザー照射強度の下限値(加工下限閾値)」以上、若しくは加工下限閾値を超える、レーザー照射強度である。尚、工程Ａの加工上限閾値と工程Ｂの加工上限閾値とは、レーザー照射方法が異なるため、互いに値が異なる場合がある。
【０１３１】
前記偏波は、直線偏波であることを想定して詳細に説明した。しかし、前記偏波が多少の楕円偏波成分を持つレーザーパルスを用いた場合にも、同様な構造（改質部）が形成されることが容易に想像できる。
【０１３２】
工程Ｂにおいて第三改質部８３を形成する際、第二のレーザー光Ｍの焦点を第一改質部８１の長手方向に沿わせて走査する。このとき、第二のレーザー光Ｍの偏波方向（電場方向）と、走査方向Ｕ（第一改質部８１の長手方向）とのなす角は、０°〜８８°であることが好ましい。
【０１３３】
例えば、図２８では、第二のレーザー光Ｍの偏波方向Ｅ１を、走査方向Ｕと平行になるように設定している。つまり、偏波方向Ｅ１と走査方向Ｕとのなす角は０°である。この場合、形成される第三改質部８３の正面８３ａ（最も広い面積を有する面）は、第一改質部８１の長手方向を向く。言い換えると、形成される第三改質部８３の正面８３ａは、偏波方向Ｅ１と同じ方向に向く。このとき、偏波方向Ｅ１に対して垂直の方向から見て、第三改質部８３の厚み（幅）が最も薄く見えるように、複数の第三改質部８３が配列して、周期的な改質群８８が形成される。
【０１３４】
また、他の例として、図２９では、第二のレーザー光Ｍの偏波方向Ｅ２と走査方向Ｕとのなす角度を７５°に設定している。この場合、形成される第三改質部８３の正面８３ａ（最も広い面積を有する面）は、第一改質部８５の長手方向に対して７５°回転した方向を向く。この場合も、形成される第三改質部８３の正面８３ａは、偏波方向Ｅ２と同じ方向に向く。このとき、偏波方向Ｅ２に対して垂直の方向から見て、第三改質部８３の厚み（幅）が最も薄く見えるように、複数の第三改質部８３が配列して、周期的な改質群８８が形成される。
【０１３５】
このように、第二のレーザー光Ｍの走査方向Ｕと偏波方向Ｅとのなす角度γは、０°以上８８°以下であることが好適であり、０°以上１５°以下であることがより好適であり、０°以上１０°以下であることが更に好適であり、０°以上５°以下であることが特に好適であり、０°であることが最も好適である。前記なす角度γが０°である場合は、図２８に示したとおりであり、前記なす角度γが７５°である場合は、図２９に示したとおりである。
通常、前記なす角度γを０°に設定した場合に、形成される微細孔１の開口部の口径（長径）を小さくすることが、最も容易である。また、前記なす角度γは小さい角度である方が、第一改質部８１の改質の履歴をより小さいレーザー照射強度で効果的に消去できるので好ましい。例えば、前記なす角度γを０°に設定すると、前述のレーザー照射方法βによって、第一改質部８１をより少ないレーザー照射強度で効果的に消去すると共に、複数の第三改質部８３で構成される周期的な改質群８８を形成できる。
【０１３６】
本発明にかかる製造方法の例を示す図２４Ｂ、図３１Ｂ、図３２Ｂ、及び図３３Ａでは、第二のレーザー光Ｍの走査方向Ｕと偏波方向Ｅ（電場方向）とが平行である場合を示している。
【０１３７】
図２７〜図２９では、第二のレーザー光Ｍの伝播方向は、ガラス基板４の上面に対して垂直である場合を示したが、必ずしも垂直である必要はない。前記上面に対して所望の入射角で、第二のレーザーＭを照射してもよい。この場合、周期的な改質群８８を構成する第三改質部８３を、基板表面に対して垂直に形成させず、第二のレーザー光Ｍの伝搬方向Ｚに沿って斜めに傾けて形成することができる（図３０）。
第一改質部８１の長手方向が基板４の厚さ方向に形成されている場合、第三改質部８３を形成するためには、第二のレーザー光Ｍを基板４の側面から照射すればよい。
【０１３８】
一般に、改質された部分のレーザーの透過率は、改質されていない部分のレーザーの透過率とは異なる。そのため、改質された部分を通過したレーザー光の焦点位置を制御することは、通常は、困難である。しかし、第三改質部８３を形成するための第二のレーザー光Ｍは、工程Ａで形成した第一改質部８１を通過させて、さらに制御させつつ照射させることができる。つまり、第一改質部８１は、照射された第二のレーザー光Ｍの制御を困難にさせることがないため、第三改質部８３を第一改質部８１に重ねて照射することができる。第一改質部８１が、入射された第二のレーザー光Ｍに影響を与えない理由は未解明であるが、第一改質部８１の幅が、ナノオーダーであるためだと考えられる。
【０１３９】
また、図２７で示すように、第二のレーザー光Ｍをレンズを用いて集光して、前述したように照射することによって第三改質部８３を形成してもよい。
前記レンズとしては、例えば屈折式の対物レンズ若しくは屈折式のレンズを使用することができる。さらに、他にも例えばフレネル、反射式、油浸、水浸式で照射することも可能である。また、例えばシリンドリカルレンズを用いれば、一度にガラス基板４の広範囲にレーザー照射することが可能になる。さらに、例えばコニカルレンズを用いればガラス基板４の垂直方向に広範囲に一度に第二のレーザー光Ｍを照射することができる。
【０１４０】
レーザー照射条件βの具体例としては、以下の各種条件が挙げられる。例えばチタンサファイアレーザー（レーザー媒質としてサファイアにチタンをドープした結晶を使用したレーザー）を用いる場合において、照射するレーザー光は、例えば波長８００ｎｍ、繰返周波数２００ｋＨｚを使用し、レーザー走査速度１ｍｍ／秒としてレーザー光Ｌを集光照射する。これら波長、繰返周波数、走査速度の値は一例であり、本発明はこれに限定されず任意に変えることが可能である。
【０１４１】
集光に用いるレンズとしては、例えばＮ．Ａ.＜０．７未満の対物レンズを用いることが好ましい。より微小な微細孔１を形成するための照射条件としては、加工上限閾値以上且つ加工上限閾値に近い値で照射することが好ましい。具体的には、例えば、パルス時間幅３００ｆｓ、繰返周波数２００ｋＨｚ、走査速度１ｍｍ／ｓ程度の条件である場合には、８０ｎＪ／ｐｕｌｓｅ程度のパルスエネルギーで、照射強度は５５０kＷ／ｃｍ２程度の照射強度で、１パルスあたりのレーザーフルエンスが２．７Ｊ／ｃｍ２程度で、照射することが好ましい。また、Ｎ．Ａ.≧０．７に設定しても加工は可能であるが、パルスエネルギーが同一であるときにはスポットサイズがより小さくなり、１パルスあたりのレーザーフルエンスが大きくなるため、より小さなパルスエネルギーに設定したレーザー照射を行うことが求められる。
周期的な改質群の周期は、第二のレーザー光Ｍの波長や、パルスエネルギーを変えることによって変化させることが出来る。一般的に、第二のレーザー光Ｍの波長が長くなるほど、或いは、第二のレーザー光Ｍのパルスエネルギーが大きいほど、前記周期が大きくなる傾向がある。
【０１４２】
［工程Ｃにおけるエッチングについて］
エッチング方法としては、ウェットエッチングが好ましい。第一改質部８１および第三改質部８３は、エッチング耐性が充分に変化しているため、適切なエッチング液を使用することにより、選択的又は優先的にエッチングすることができる。
【０１４３】
工程Ｃにおけるエッチングは、ガラス基板４の改質されていない部分、並びに第二改質部及び第四改質部に比べて、第一改質部８１及び第三改質部８３が非常に速くエッチングされる現象を利用する。このエッチングの結果として、改質部の形状に応じた、周期構造２および微細孔１を形成することができる。
前記エッチング液は特に限定されず、例えばフッ酸（ＨＦ）を主成分とする溶液、フッ酸に硝酸等を適量添加したフッ硝酸系の混酸等を用いることができる。また、基材４の材料に応じて、他の薬液を用いることもできる。
前記エッチングの結果、ナノオーダーの口径を有する微細孔１を、ガラス基板４内の所定位置に形成できる。
エッチングによって形成される微細孔１および周期構造２において、微細孔１の孔径、開口部の形状や大きさ、周期構造２の形状や大きさ、及び周期構造２を構成する凹部３若しくは微細貫通孔７の配列の周期は、前述した、本発明にかかる基体１０Ａ〜１０Ｇで説明した通りである。
【０１４４】
前記ウェットエッチングの処理時間を調整することによって、第一改質部８１と微細孔１とのサイズ差を、小さくしたり大きくしたりすることが可能である。同様に、第三改質部８３と周期構造２を構成する凹部３若しくは微細貫通孔７とのサイズ差を、小さくしたり大きくしたりすることが可能である。
例えば、前記処理時間を短くすることによって、微細孔１の前記短径を数ｎｍ〜数十ｎｍのサイズで形成することも理論的には可能である。これとは逆に、前記処理時間を長くすることによって、微細孔１の前記短径を、より大きくすることもできる。
【０１４５】
ここでは、第一改質部及び第三改質部をエッチングする場合を説明したが、エッチング液やエッチング条件を変更することにより、第二改質部及び第四改質部を、第一改質部及び第三改質部よりも優先的に又は選択的に、エッチングできる場合がある。
例えば、基材４としてガラス基板を使用した場合、レーザー照射によって形成される酸素欠乏層が第一改質部及び第三改質部に相当し、酸素リッチ層が第二改質部及び第四改質部に相当する。この場合、上記のようにフッ酸を主成分とするエッチング溶液を使用すれば第一改質部及び第三改質部を優先的又は選択的にエッチングすることができ、他の適切なエッチング溶液を使用すれば第二改質部及び第四改質部をエッチングすることができる。
通常は、第一改質部及び第三改質部のエッチング選択性が高いため、第一改質部及び第三改質部をエッチングして基材から除去する方が、より容易であり、好ましい。
【０１４６】
工程Ｃにおけるエッチングとしては、ドライエッチングも適用可能である。
前記ドライエッチングのうち、等方性エッチング法としては、例えばバレル型プラズマエッチング、平行平板型プラズマエッチング、ダウンフロー型ケミカルドライエッチング、などの各種ドライエッチング方式が挙げられる。
【０１４７】
前記ドライエッチングのうち、異方性ドライエッチング法としては、例えば平行平板型ＲＩＥ、マグネトロン型ＲＩＥ、ＩＣＰ型ＲＩＥ、ＮＬＤ型ＲＩＥなどの反応性イオンエッチング(以下ＲＩＥ)を用いるドライエッチング法が挙げられる。また、ＲＩＥ以外にも、例えば中性粒子ビームを用いたエッチングを使用することが可能である。異方性ドライエッチング法を用いる場合には、プロセス圧力を上げる等の手法によって、イオンの平均自由行程を短くし、等方性エッチングに近い加工も可能となる。
【０１４８】
使用するガスは例えばフロロ力ーボン系、ＳＦ系ガス、ＣＨＦ３、フッ素ガス、塩素ガスなど、材料を化学的にエッチングすることができるガスが主で、それらに適宜その他のガス、例えば酸素ガス、アルゴン、ヘリウムなどを混合して使用することが可能である。また、その他のドライエッチング方式による加工も可能である。
【０１４９】
＜基体の製造方法の第二実施形態＞
次に、本発明の製造方法の第二実施形態を、前述の基体１０Ｄを例にとって、図３１Ａ〜Ｄを参照して説明する。
[第二実施形態の工程Ａ]
ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第一のレーザー光Ｌを照射して、基体を構成する基材４内部において、微細孔１が形成される領域８５を含む領域８１において、第一のレーザー光Ｌの焦点を走査することによって、その領域８１に第一改質部８１を形成する（図３１Ａ）。第一改質部８１は、第一部分８５と前記第一部分８５を除いた第二部分８６だけで構成される。なお、第一部分８５と第二部分８６との境界は存在せず、後段の工程Ｃでエッチングされる部分が第一部分８５である。
【０１５０】
この工程Ａにおいて、第一のレーザー光Ｌの偏波方向（電場方向）Ｙを、第一改質部８１の長手方向に対して８８°より大きく９０°以下に設定することが好ましい。つまり、第一のレーザー光Ｌの走査方向Ｕ（紙面の左右方向）と、第一のレーザー光Ｌの偏波方向Ｙ（点で表す紙面奥行き方向）とのなす角は８８°より大きく９０°以下であることが好ましく、８８．５°以上９０°以下であることがより好ましく、８９°以上９０°以下であることがさらに好ましく、９０°であることが特に好ましい。
また、第一のレーザー光Ｌのレーザー照射強度を、基材４の加工上限閾値未満且つ加工上限閾値に近い値、又は加工上限閾値未満とすることが好ましい。
【０１５１】
このように設定した第一のレーザーＬを照射することによって、形成する第一改質部の径のうち、偏波方向Ｙの径（短径）を、ナノオーダー（１ｎｍ〜９００ｎｍ程度）又はサブマイクロオーダー（０．９μｍ〜１μｍ程度）で容易に形成することができる。一方、形成する第一改質部の径のうち、第一のレーザー光Ｌの伝播方向の径（長径）は、通常０．５μｍ〜５μｍ程度で形成される。
【０１５２】
上記のように第一改質部８１を形成する際、その両側に隣接して、第一改質部８１とほぼ同形の第二改質部が形成される。図３１Ａにおいて、第二改質部は紙面奥と紙面手前に、第一改質部８１に平行となるように形成されている（不図示）。この際、第一改質部８１が第一部分８５と第二部分８６とで構成されていることと同様に、第二改質部も第一部分と第二部分とで構成されている。後段の工程Ｂにおいて、第一改質部８１の第二部分８６における改質の履歴が消去される際は、第二改質部の第二部分の改質の履歴も同様に消去される。
【０１５３】
[第二実施形態の工程Ｂ]
第一改質部８１の長手方向に沿うように、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第二のレーザー光Ｍの焦点を走査して、第一改質部８１の第一部分８５と重なるように、又は、接するように、第三改質部８３を複数個形成する。この際、前記複数個の第三改質部８３が周期的な改質群８８を構成する（図３１Ｂ）。図では、第三改質部８３の端（第三改質部の局所）が、第一改質部８１の第一部分８５に重なっている。図示しないが、第三改質部８３の端が、第一改質部８１の第一部分８５に重なるのではなく、接するように、第三改質部８３を形成しても良い。いずれの場合であっても、工程Ｃのエッチングによって、第一改質部８１の第一部分８５と第三改質部８３が連結するように、微細孔１及び周期構造２が形成できる。
【０１５４】
この工程Ｂにおいて、第二のレーザー光Ｍの偏波方向（電場方向）Ｅを、第一改質部８１の長手方向に対して０°以上８８°以下に設定することが好ましく、０°以上１５°以下に設定することがより好ましく、０°以上５°以下に設定することがさらに好ましく、０°に設定することが特に好ましい。つまり、第二のレーザー光Ｍの走査方向Ｕ（紙面の左右方向）と、第二のレーザー光Ｍの偏波方向Ｅ（点線で表す方向）とのなす角は０°以上８８°以下であることが好ましく、０°以上１５°以下であることがより好ましく、０°以上５°以下であることがさらに好ましく、０°であることが特に好ましい。図３１Ｂでは、前記なす角が０°である場合を示している。
走査方向Ｕ及び偏波方向Ｅによって規定される角度（なす角）を上記範囲になるように調整することによって、第三改質部８３を第一改質部８１に対して交差させて形成できる。前記なす角を０°に設定した場合には、第三改質部８３を第一改質部８１に対して直交するように形成することができる。この場合、複数の第三改質部８３で構成される周期的な改質群８８によって、第一改質部８１の第二部分８６を、より少ないレーザー照射強度で効果的に消去することが可能となる。
【０１５５】
また、第二のレーザー光Ｍのレーザー照射強度を、前述したように、基材４の加工上限閾値以上、又は、加工上限閾値以上且つ加工上限閾値に近い値に設定する。レーザー照射強度をこのように設定することによって、複数の第三改質部８３で構成される周期的な改質群８８を自己形成的に形成できる。
このように第二のレーザー光Ｍを照射することによって、第三改質部８３の径をナノオーダー又はサブマイクロオーダーで形成し、周期的な改質群８８（周期構造２）の周期（凹部３の離間距離）を０．０５〜１．２μｍで形成することができる。
【０１５６】
工程Ｂにおいて、第一改質部８１の第二部分８６（第三改質部８３を形成する際に、第二のレーザー光Ｍを照射する領域８６）を、上記のようにレーザー照射することによって、第一改質部８１の第二部分８６における改質の履歴を消去すると同時に、複数の第三改質部８３を形成することができる。
【０１５７】
第三改質部８３で構成される周期的な改質群８８を形成することによって、第一改質部８１の第二部分８６の改質の履歴が消去されて、第一改質部８１の第一部分８５が残される。図３１Ｂからも明らかなように、第一部分８５の長径（第一のレーザー光Ｌの伝播方向の径）は、第一部分８５および第二部分８６を合わせた第一改質部８１全体の長径よりも短くなっている。この結果、第一部分８５のエッチング後に形成される微細孔１の長径は、周期構造２（周期的な改質群８８）を形成しなかった場合に形成される微細孔の長径よりも、小さくなる。すなわち、周期構造２を形成することによって、微細孔１の短径（第一のレーザー光Ｌの偏波方向の径）だけでなく、微細孔１の長径も、ナノオーダーで形成することができる。
【０１５８】
複数の第三改質部８３を形成する際、第一改質部８１の第二部分８６の改質の履歴が消去され、且つ第三改質部８３が形成されていない領域が生じる。その領域は、複数の第三改質部８３が配列した周期的な改質群８８において、各第三改質部８３に挟まれた領域である。その領域には第四改質部が形成される。言い換えると、その領域は、第一改質部８１および第三改質部８３をエッチングによって除去した後に形成される、複数の凹部３が配列した周期構造２において、各凹部３に挟まれた非凹部領域である。この非凹部領域は、工程Ａにおいて第一改質部８１の第二部分８６として改質された後（第二部分８６のエッチング耐性が低下した後）、工程Ｂにおいて、その改質の程度が減弱して（第二部分８６の一度低下したエッチング耐性が向上して）、改質前の状態に近づいた領域である。
【０１５９】
つまり、「改質の履歴を消去する」とは、基材のエッチング耐性が低下するように基材を改質した部分について、一度低下したエッチング耐性を元に戻るように高めることをいう。ただし、改質の履歴を消去した箇所が、改質する前の元の状態に完全に戻ることを、必ずしも意味しない。改質の履歴を消去した箇所の状態が、元の状態とは異なる場合もある。
【０１６０】
ここまでは、前述した本発明の製造方法の第一実施形態と同様である。
続いて、第三改質部８３が配列した周期的な改質群８８に沿うように、微細孔５が形成される領域８７に、第一のレーザー光Ｌを照射することによって、その領域８７に第五改質部８７（別の第一改質部８７）を形成する（図３１Ｃ）。この際、第一のレーザー光Ｌの偏波方向（電場方向）Ｙを、第五改質部８７の長手方向に対して８８°より大きく９０°以下に設定することが好ましい。つまり、第一のレーザー光Ｌの走査方向Ｕ（紙面の左右方向）と、第一のレーザー光Ｌの偏波方向Ｙ（点で表す紙面奥行き方向）とのなす角は８８°より大きく９０°以下であることが好ましく、８８．５°以上９０°以下であることがより好ましく、８９°以上９０°以下であることがさらに好ましく、９０°であることが特に好ましい。
また、第一のレーザー光Ｌのレーザー照射強度を、前述したように、基材４の加工上限閾値未満且つ加工上限閾値に近い値、加工上限閾値未満且つ加工下限閾値に近い値、又は加工上限閾値未満とすることが好ましく、加工上限閾値未満且つ加工下限閾値に近い値とすることがより好ましい。加工上限閾値未満且つ加工下限閾値に近い値の照射強度であると、第五改質部８７の形成時に、第三改質部８６の改質履歴を消去してしまうことを、より確実に抑制できる。
【０１６１】
このように設定した第一のレーザー光Ｌを照射することによって、特にエッチング耐性を低下させることが可能なレーザー照射強度の下限値（加工下限閾値）に近い値に設定することによって、形成する第五改質部８７の径のうち、偏波方向Ｙの径（短径）を、ナノオーダー（１ｎｍ〜９００ｎｍ程度）又はサブマイクロオーダー（０．９μｍ〜１μｍ程度）で容易に形成することができる。さらに、形成する第五改質部８７の径のうち、第一のレーザー光Ｌの伝播方向の径（長径）についても、ナノオーダーで形成することができる。これは、周期的な改質群８８に対して、第一のレーザー光Ｌが部分的に（局所的に）重なるように照射することによって実現できる。実際に、エッチング後に第五改質部８７が形成される領域は、主に第一のレーザー光Ｌが照射されていて、且つ、周期的な改質群８８が形成されていない領域である。周期的な改質群８８に重ねて照射された第一のレーザー光Ｌは、周期的な改質群８８を上書きするように働きかけるが、周期的な改質群８８の改質の履歴を消去して、第五改質部８７を上書きすることは、ほとんど達成されない。これは、第一のレーザ光Ｌのレーザー照射強度が、短時間の照射によって、第五改質部８７を上書きできる程度には強くないためである。ただし、周期的な改質群８８が形成されていない未改質の領域において第五改質部８７を形成する際に必要なレーザー照射時間に対して、例えば１０倍以上のレーザー照射時間を費やせば、周期的な改質群８８を上書きするように第五改質部８７を形成できる場合もある。
【０１６２】
ここで念のために説明すると、周期的な改質群８８を構成する複数の第三改質部８３の端の領域は、改質の程度が比較的小さいため、第一のレーザー光Ｌの照射によって改質の履歴が消去されて、第五改質部８７が上書きされる場合がある。つまり、第三改質部８３の特に端部が局所的に第五改質部８７で上書きされることがある。この場合にも、第三改質部８３（周期的な改質群８８）が第五改質部８７の形成を部分的に妨げるように作用するため、第五改質部８７の径の長径（第一のレーザー光Ｌの伝播方向の径）を短くすることができる。
【０１６３】
周期的な改質群８８には、複数の第三改質部８３が整列して配置されている。これら複数の第三改質部８３を形成する際、その両側に隣接して、第三改質部８３と似た形状の第四改質部が形成される。図３１Ｂにおいて、第四改質部は、第三改質部８３に挟まれた領域に、第三改質部８３に対して平行であるように形成されている（不図示）。
各第三改質部８３に挟まれた領域に、第一のレーザー光Ｌが照射された場合、一見すると、その領域に第五改質部８７が形成されるように思われる。しかし実際には、各第三改質部８３に挟まれた領域に、第五改質部８７は形成されない。これは、各第三改質部８３に挟まれた領域には、第二のレーザー光Ｍの照射によって第四改質部（不図示）が形成されていて、第五改質部８７の形成が妨げられるためである。
【０１６４】
要するに、第一のレーザー光Ｌによって形成された第一改質部８１の改質の履歴を、第二のレーザー光Ｍによって消去し、さらに、複数の第三改質部８３及び第四改質部で構成される周期的な改質群８８を上書きすることができる。一方、第二のレーザー光Ｍによって形成された複数の第三改質部８３及び第四改質部で構成される周期的な改質群８８の改質の履歴を、第一のレーザー光Ｌによって消去することは無く（少しの変化を起こすことはあり得る）、第五改質部８７によって上書きすることは殆ど無い。
このメカニズムは、後述する本発明の製造方法の第五実施形態においても共通する。
【０１６５】
第五改質部８７を形成するために第一のレーザー光Ｌを照射する場合、第一のレーザー光Ｌは、第一改質部の第一部分８５が形成されていない側から照射することが好ましい。例えば図３１Ａ〜Ｄにおいて、第一改質部８１を形成するための第一のレーザー光Ｌは、基材４の上面から照射し、第五改質部８７を形成するための第一のレーザー光Ｌは、基材４の下面から照射することが好ましい。第一のレーザー光Ｌを照射して第五改質部８７を形成する際、第三改質部８６（周期的な改質群８８）を透過させた第一のレーザー光Ｌの焦点（集光域）を、第三改質部８６を超えた位置で結び、さらに前記焦点（集光域）を走査することが困難になる場合がある。この困難を避けるために、第一改質部８１及び第三改質部８６を透過させずに済む位置から、第一のレーザー光Ｌを照射して、第五改質部８７を形成することが好ましい。
【０１６６】
[第二実施形態の工程Ｃ]
工程Ｃにおいて、基材４に形成した第一改質部８１の第一部分８５、第三改質部８３、及び第五改質部８７（別の第一改質部８７）をエッチングによって除去する。これにより、周期構造６が形成された微細孔１，５が形成される。
得られた基体１０Ｄを構成する基材４の側面に開口する、微細孔１，５の開口部の形状は、図９Ｂ，Ｃで示す断面Ａ又は断面Ｂとなる。基体４の側面を研磨、エッチング若しくは切断して、新たな断面を出すことによって、断面Ａおよび断面Ｂのうち、望む断面形状を得ることもできる。
以上の工程Ａ〜Ｃによって、本発明にかかる基体１０Ｄを製造することができる。
【０１６７】
＜基体の製造方法の第三実施形態＞
次に、本発明の製造方法の第三実施形態を、前述の基体１０Ｄを例にとって、図３２Ａ〜Ｃを参照して説明する。
[第三実施形態の工程Ａ]
ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第一のレーザー光Ｌを照射して、基体を構成する基材４内部において、微細孔１が形成される領域８５および微細孔５が形成される領域８７を含む領域８１において、第一のレーザー光Ｌの焦点を走査することによって、その領域８１に第一改質部８１を形成する（図３２Ａ）。第一改質部８１は、第一部分８５，８７と前記第一部分８５，８７を除いた第二部分８６だけで構成される。なお、第一部分８５，８７と第二部分８６との境界は存在せず、後段の工程Ｃでエッチングされる部分が第一部分８５，８７である。
【０１６８】
この工程Ａにおいて、第一のレーザー光Ｌの偏波方向（電場方向）Ｙを、第一改質部８１の長手方向に対して８８°より大きく９０°以下に設定することが好ましい。つまり、第一のレーザー光Ｌの走査方向Ｕ（紙面の左右方向）と、第一のレーザー光Ｌの偏波方向Ｙ（点で表す紙面奥行き方向）とのなす角は８８°より大きく９０°以下であることが好ましく、８８．５°以上９０°以下であることがより好ましく、８９°以上９０°以下であることがさらに好ましく、９０°であることが特に好ましい。
また、第一のレーザー光Ｌのレーザー照射強度を、基材４の加工上限閾値未満且つ加工上限閾値に近い値、又は加工上限閾値未満とすることが好ましい。
【０１６９】
このように設定した第一のレーザーＬを照射することによって、形成する第一改質部の径のうち、偏波方向Ｙの径（短径）を、ナノオーダー（１ｎｍ〜９００ｎｍ程度）又はサブマイクロオーダー（０．９μｍ〜１μｍ程度）で容易に形成することができる。一方、形成する第一改質部の径のうち、第一のレーザー光Ｌの伝播方向の径（長径）は、通常０．５μｍ〜５μｍ程度で形成される。
【０１７０】
上記のように第一改質部８１を形成する際、その両側に隣接して、第一改質部８１とほぼ同形の第二改質部が形成される。図３２Ａにおいて、第二改質部は紙面奥と紙面手前に、第一改質部８１に対して平行であるように形成されている（不図示）。この際、第一改質部８１が第一部分８５，８７と第二部分８６とで構成されることと同様に、第二改質部も第一部分と第二部分とで構成される。後段の工程Ｂにおいて、第一改質部８１の第二部分８６における改質の履歴が消去される際は、第二改質部の第二部分の改質の履歴も同様に消去される。
【０１７１】
[第三実施形態の工程Ｂ]
第一改質部８１の長手方向に沿うように、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第二のレーザー光Ｍの焦点を走査して、第一改質部８１の第一部分８５，８７と重なるように、又は接するように、第三改質部８３を複数個形成する。この際、前記複数個の第三改質部８３が周期的な改質群８９を構成する（図３２Ｂ）。図では、第三改質部８３の端が、第一改質部８１の第一部分８５，８７に重なっている。図示しないが、第三改質部８３の端が、第一改質部８１の第一部分８５，８７に重なるのではなく、接するように、第三改質部分８３を形成しても良い。いずれの場合であっても、工程Ｃのエッチングによって、第一改質部８１の第一部分８５と第一部分８７とが、複数の第三改質部８３を介して連結するように、微細孔１，５及び複数の微細貫通孔７で構成される周期構造６を形成できる。
【０１７２】
この工程Ｂにおいて、第二のレーザー光Ｍの偏波方向（電場方向）Ｅを、第一改質部８１の長手方向に対して０°以上８８°以下に設定することが好ましく、０°以上１５°以下に設定することがより好ましく、０°以上５°以下に設定することがさらに好ましく、０°に設定することが特に好ましい。つまり、第二のレーザー光Ｍの走査方向Ｕ（紙面の左右方向）と、第二のレーザー光Ｍの偏波方向Ｅ（点線で表す方向）とのなす角は０°以上８８°以下であることが好ましく、０°以上１５°以下であることがより好ましく、０°以上５°以下であることがさらに好ましく、０°であることが特に好ましい。図３２Ｂでは、前記なす角が０°である場合を示している。
走査方向Ｕ及び偏波方向Ｅによって規定される角度（なす角）を上記範囲内になるように調整することによって、第三改質部８３を第一改質部８１に対して交差させて形成できる。前記なす角を０°に設定した場合には、第三改質部８３を第一改質部８１に対して直交するように形成することができる。この場合、複数の第三改質部８３で構成される周期的な改質群８９によって、第一改質部８１の第二部分８６の改質の履歴を、より少ないレーザー照射強度で効果的に消去することが可能となる。
【０１７３】
また、第二のレーザー光Ｍのレーザー照射強度を、前述したように、基材４の加工上限閾値以上、又は、加工上限閾値以上且つ加工上限閾値に近い値に設定する。レーザー照射強度をこのように設定することによって、複数の第三改質部８３で構成される周期的な改質群８９を自己形成的に形成できる。
このように第二のレーザー光Ｍを照射することによって、第三改質部８３の径をナノオーダー又はサブマイクロオーダーで形成し、周期的な改質群８９（周期構造６）の周期（微細貫通孔７の離間距離）を０．０５〜１．２μｍで形成することができる。
【０１７４】
工程Ｂにおいて、第一改質部８１の第二部分８６（第三改質部８３を形成する際に、第二のレーザー光Ｍを照射する領域８６）を、上記のようにレーザー照射することによって、第一改質部８１の第二部分８６における改質の履歴を消去すると同時に、複数の第三改質部８３を形成することができる。
【０１７５】
この際、第一改質部８１の第二部分８６の改質の履歴が消去され、且つ第三改質部８３が形成されていない領域が生じる。その領域は、複数の第三改質部８３が配列した周期的な改質群８９において、各第三改質部８３に挟まれた領域であり、その領域には第四改質部が形成される。言い換えると、その領域は、第一改質部８１および第三改質部８３をエッチングによって除去した後に形成される、複数の微細貫通孔７が配列した周期構造６において、各微細貫通孔７に挟まれた非微細貫通孔領域である。
この非微細貫通孔領域は、工程Ａにおいて、第一改質部８１の第二部分８６として改質された後（第二部分８６のエッチング耐性が低下した後）、工程Ｂにおいて、その改質の程度が減弱して（第二部分８６の一度低下したエッチング耐性が向上して）、改質前の状態に近づいた領域である。
【０１７６】
つまり、「改質の履歴を消去する」とは、基材のエッチング耐性が低下するように基材を改質した部分について、一度低下したエッチング耐性を元に戻るように高めることをいう。ただし、改質の履歴を消去した箇所が、改質する前の元の状態に完全に戻ることを、必ずしも意味しない。改質の履歴を消去した箇所の状態が、元の状態とは異なる場合もある。
【０１７７】
工程Ｂにおいて、複数の第三改質部８３で構成される周期的な改質群８９を形成することによって、第一改質部８１の第二部分８６の改質の履歴が消去されて、第一改質部８１の第一部分８５，８７が残される。図３２Ｂからも明らかなように、一方の第一部分８５ともう一方の（他方の）第一部分８７の各々の長径（第一のレーザー光Ｌの伝播方向の径）は、第一部分８５，８７および第二部分８６を合わせた第一改質部８１全体の長径よりも短くなっている。この結果、第一部分８５，８７のエッチング後に形成される微細孔１，５の各々の長径は、周期構造６（周期的な改質群８９）を形成しなかった場合に形成される微細孔の長径よりも、小さくなる。すなわち、周期構造６を形成することによって、微細孔１，５の短径（第一のレーザー光Ｌの偏波方向の径）だけでなく、微細孔１の長径も、ナノオーダーで形成することができる。
【０１７８】
[第三実施形態の工程Ｃ]
工程Ｃにおいて、基材４に形成した第一改質部８１の第一部分８５，８７、及び第三改質部８３をエッチングによって除去する。これにより、周期構造６が形成された微細孔１，５が形成される。
得られた基体１０Ｄを構成する基材４の側面に開口する、微細孔１，５の開口部の形状は、図９Ｂ，Ｃで示す断面Ａ又は断面Ｂとなる。基体４の側面を研磨、エッチング若しくは切断して、新たな断面を出すことによって、断面Ａおよび断面Ｂのうち、望む断面形状を得ることもできる。  
以上の工程Ａ〜Ｃによって、本発明にかかる基体１０Ｄを製造することができる。
【０１７９】
つぎに、本発明の製造方法の第四実施形態を、前述の基体１０Ｇを例にとって、図２４Ａ〜Ｃを参照して説明する。図２４Ａ〜Ｃは、前述した本発明の製造方法の第一実施形態を説明する図であるが、ここでは、これを援用する。
＜基体の製造方法の第四実施形態＞
[第四実施形態の工程Ａ]
ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第一のレーザー光Ｌを照射して、基体を構成する基材４内部において、微細孔１，１’，１”が形成される領域８５，８５’，８５”を含む領域において、第一のレーザー光Ｌの焦点を走査することによって、その領域に第一改質部８１，８１’，８１”を形成する（図２４Ａ）。
【０１８０】
形成された第一改質部８１は、第一部分８５と前記第一部分８５を除いた第二部分８６だけで構成される。なお、第一部分８５と第二部分８６との境界は存在せず、後段の工程Ｃでエッチングされる部分が第一部分８５である。同様に、第一改質部８１に並列するように形成されている第一改質部８１’は、第一部分８５’及び第二部分８６’で構成され、第一改質部８１”は、第一部分８５”及び第二部分８６”で構成される。
【０１８１】
この工程Ａにおいて、第一のレーザー光Ｌの偏波方向（電場方向）Ｙを、第一改質部８１，８１’，８１”の長手方向に対して８８°より大きく９０°以下に設定することが好ましい。つまり、第一のレーザー光Ｌの走査方向Ｕ（紙面の左右方向）と、第一のレーザー光Ｌの偏波方向Ｙ（点で表す紙面奥行き方向）とのなす角は８８°より大きく９０°以下であることが好ましく、８８．５°以上９０°以下であることがより好ましく、８９°以上９０°以下であることがさらに好ましく、９０°であることが特に好ましい。
また、第一のレーザー光Ｌのレーザー照射強度を、前述したのように、基材４の加工上限閾値以上、又は、加工上限閾値以上且つ加工上限閾値に近い値に設定することが好ましい。
【０１８２】
このように設定した第一のレーザー光Ｌを照射することによって、形成する第一改質部８１，８１’，８１”の各径のうち、偏波方向Ｙの径（短径）を、ナノオーダー（１ｎｍ〜９００ｎｍ程度）又はサブマイクロオーダー（０．９μｍ〜１μｍ程度）で容易に形成することができる。一方、形成する第一改質部８１，８１’，８１”の各径のうち、第一のレーザー光Ｌの伝播方向の径（長径）は、通常０．５μｍ〜５μｍ程度で形成される。
【０１８３】
ここで、基材４の平面方向に並列して形成された、第一改質部８１，８１’，８１”は、レーザー光Ｌを一回走査することによって、同時に形成されている。これは、レーザー光Ｌのレーザー照射強度を基材４の加工上限閾値以上又は、加工上限閾値以上且つ加工上限閾値に近い値に設定したことによって、集光部で電子プラズマ波と入射光の干渉が起こり、レーザーの偏波方向に所定の間隔で並んだ周期性をもつ周期構造が、自己形成的に形成するようにしたためである。
レーザー照射強度を調節することによって、２本以上１０本以下程度の複数の第一改質部を並列して形成することが可能である。
【０１８４】
上記のように第一改質部８１，８１’，８１”を形成する際、各第一改質部の両側に隣接して、第一改質部８１，８１’，８１”とほぼ同形の第二改質部が形成されうる。図２４Ａにおいて、第二改質部は、紙面奥と紙面手前に、第一改質部８１，８１’，８１”に対して平行であるように形成される（不図示）。この際、各第一改質部が第一部分８５と第二部分８６とで構成されていることと同様に、各第二改質部も第一部分と第二部分とで構成されている。後段の工程Ｂにおいて、各第一改質部の第二部分における改質の履歴が消去される際は、第二改質部の第二部分の改質の履歴も同様に消去される。
【０１８５】
[第四実施形態の工程Ｂ]
第一改質部８１，８１’，８１”の長手方向に沿うように、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第二のレーザー光Ｍの焦点を走査して、第一改質部８１，８１’，８１”の一部８５，８５’，８５”と重なるように、又は接するように、第三改質部８３を複数個形成する。この際、前記複数個の第三改質部８３が周期的な改質群８８を構成する（図２４Ｂ）。図では、第三改質部８３の端が、第一改質部８１，８１’，８１”の第一部分８５，８５’，８５”に重なっている。図示しないが、第三改質部８３の端が、第一改質部８１，８１’，８１”の第一部分８５，８５’，８５”に重なるのではなく、接するように、第三改質部８３を形成しても良い。いずれの場合であっても、工程Ｃのエッチングによって、第一改質部８１，８１’，８１”の第一部分８５，８５’，８５”と第三改質部８３が連結するように、微細孔１，１’，１”及び周期構造２を形成できる。
【０１８６】
この工程Ｂにおいて、第二のレーザー光Ｍの偏波方向（電場方向）Ｅを、第一改質部８１，８１’，８１”の長手方向に対して０°以上８８°以下に設定することが好ましく、０°以上１５°以下に設定することがより好ましく、０°以上５°以下に設定することがさらに好ましく、０°に設定することが特に好ましい。つまり、第二のレーザー光Ｍの走査方向Ｕ（紙面の左右方向）と、第二のレーザー光Ｍの偏波方向Ｅ（点線で表す方向）とのなす角は０°以上８８°以下であることが好ましく、０°以上１５°以下であることがより好ましく、０°以上５°以下であることがさらに好ましく、０°であることが特に好ましい。図２４Ｂでは、前記なす角が０°である場合を示している。
走査方向Ｕ及び偏波方向Ｅによって規定される角度（なす角）を上記範囲内になるように調整することによって、第三改質部８３を第一改質部８１，８１’，８１”に対して交差させて形成できる。前記なす角を０°に設定した場合には、第三改質部８３を第一改質部８１，８１’，８１”に対して直交するように形成することができる。この場合、複数の第三改質部８３で構成される周期的な改質群８８によって第一改質部８１，８１’，８１” の第二部分８６，８６’，８６”の改質の履歴を、より少ないレーザー照射強度で効果的に消去することが可能となる。
【０１８７】
また、第二のレーザー光Ｍのレーザー照射強度を、前述したように、基材４の加工上限閾値以上、又は、加工上限閾値以上且つ加工上限閾値に近い値に設定することが好ましい。
レーザー照射強度をこのように設定することによって、複数の第三改質部８３で構成される周期的な改質群８８を自己形成的に形成できる。
このように第二のレーザー光Ｍを照射することによって、第三改質部８３の径をナノオーダー又はサブマイクロオーダーで形成し、周期的な改質群８８（周期構造２）の周期（凹部３の離間距離）を０．０５〜１．２μｍで形成することができる。
【０１８８】
工程Ｂにおいて、第一改質部８１，８１’，８１”の第二部分８６，８６’，８６”（ 第三改質部８３を形成する際に、第二のレーザー光Ｍを照射する領域）を、上記のようにレーザー照射することによって、第一改質部８１，８１’，８１”の第二部分８６，８６’，８６”における改質の履歴を消去すると同時に、複数の第三改質部８３を形成することができる。
【０１８９】
複数の第三改質部８３で構成される周期的な改質群８８を形成することによって、第一改質部８１の第二部分８６の改質の履歴が消去されて、第一改質部８１の第一部分８５が残される。図２４Ｂからも明らかなように、第一部分８５の長径（第一のレーザー光Ｌの伝播方向の径）は、第一部分８５および第二部分８６を合わせた第一改質部８１全体の長径よりも短くなっている。この結果、第一部分８５のエッチング後に形成される微細孔１の長径は、周期構造２（周期的な改質群８８）を形成しなかった場合に形成される微細孔の長径よりも、小さくなる。すなわち、周期構造２を形成することによって、微細孔１の短径（第一のレーザー光Ｌの偏波方向の径）だけでなく、微細孔１の長径も、ナノオーダーで形成することができる。第一改質部８１’に対応する微細孔８５’および第一改質部８１”に対応する８５”の短径及び長径も同様に、ナノオーダーで形成できる。
【０１９０】
複数の第三改質部８３を形成する際、第一改質部８１，８１’，８１”の第二部分８６，８６’，８６”の改質の履歴が消去され、且つ第三改質部８３が形成されていない領域が生じる。その領域は、複数の第三改質部８３が配列した周期的な改質群８８において、各第三改質部８３に挟まれた領域であり、その領域には第四改質部が形成される。言い換えると、その領域は、第一改質部８１，８１’，８１”および第三改質部８３をエッチングによって除去した後に形成される、複数の凹部３が配列した周期構造２において、各凹部３に挟まれた非凹部領域である。
この非凹部領域は、工程Ａにおいて第一改質部８１，８１’，８１”の第二部分８６，８６’，８６”として改質された後（他部のエッチング耐性が低下した後）、工程Ｂにおいて、その改質の程度が減弱して（他部の一度低下したエッチング耐性が向上して）、改質前の状態に近づいた領域である。
【０１９１】
つまり、「改質の履歴を消去する」とは、基材のエッチング耐性が低下するように基材を改質した部分について、一度低下したエッチング耐性を元に戻るように高めることをいう。ただし、改質の履歴を消去した箇所が、改質する前の元の状態に完全に戻ることを、必ずしも意味しない。改質の履歴を消去した箇所の状態が、元の状態とは異なる場合もある。
【０１９２】
[第四実施形態の工程Ｃ]
工程Ｃにおいて、基材４に形成した第一改質部８１，８１’，８１”の第一部分８５，８５’，８５”および第三改質部８３をエッチングによって除去する。これにより、周期構造２および微細孔１，１’，１”が形成される。
得られた基体１０Ｇを構成する基材４の側面に開口する、微細孔１，１’，１”の開口部の形状は、図１６Ｂ，Ｃで示す断面Ａ又は断面Ｂとなる。基体４の側面を研磨、エッチング若しくは切断して、新たな断面を出すことによって、断面Ａおよび断面Ｂのうち、望む断面形状を得ることもできる。  
以上の工程Ａ〜Ｃによって、本発明にかかる基体１０Ｇを製造することができる。
【０１９３】
＜基体の製造方法の第五実施形態＞
本発明の製造方法において、前記工程Ａと前記工程Ｂの順序はどちらを先に行っても良い。ここまでは、工程Ａ→工程Ｂの順で行う場合を、第一実施形態〜第四実施形態として説明した。
次に、工程Ｂ→工程Ａの順で行う場合を、第五実施形態として説明する。
【０１９４】
前記工程Ｂの後で前記工程Ａを行う場合は、前記工程Ｂにおいて、前記周期的な改質群を形成した後、前記工程Ａにおいて、前記第三改質部および第四改質部と局所的に重なるように、或いは、接するように、前記第一改質部を形成することが好ましい。
【０１９５】
前記周期的な改質群を構成する各々の第三改質部および第四改質部の各々と局所的に重なるように、或いは、接するように、前記第一改質部を形成する際、先に形成されている前記周期的な改質群によって、前記第一改質部の形成が部分的に妨げられる。これを利用して、前記第一改質部の径をより小さくした改質部を形成できる。その結果、微細孔の孔径を、周期構造を形成しなかった場合よりも、小さくすることができる。つまり、孔径のより小さいナノオーダーの微細孔を、微細な周期構造を付して形成することができる。
【０１９６】
本発明の製造方法の第五実施形態を、前述の基体１０Ａを例にとって、図３３Ａ〜Ｃを参照して説明する。
[第五実施形態の工程Ｂ]
基材４内部において、後段の工程Ａで形成する第一改質部８１の長手方向に沿うように、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第二のレーザー光Ｍの焦点を走査して、第三改質部８３を複数個形成し、前記複数個の第三改質部８３により周期的な改質群８８を形成する（図３３Ａ）。
【０１９７】
この工程Ｂにおいて、第二のレーザー光Ｍの走査方向Ｕ（紙面の左右方向）と、第二のレーザー光Ｍの偏波方向Ｅ（点線で表す方向）とのなす角は０°以上８８°以下であることが好ましく、０°以上１５°以下であることがより好ましく、０°以上５°以下であることがさらに好ましく、０°であることが特に好ましい。図３３Ａでは、前記なす角が０°である場合を示している。
走査方向Ｕ及び偏波方向Ｅによって規定される角度（なす角）を上記範囲内になるように調整することによって、第三改質部８３を走査方向Ｕに対して交差させて形成できる。前記なす角を０°に設定した場合には、第三改質部８３を走査方向Ｕに対して直交するように形成できる。
【０１９８】
また、第二のレーザー光Ｍのレーザー照射強度を、前述のように、基材４の加工上限閾値以上、又は、加工上限閾値以上且つ加工上限閾値に近い値に設定ことが好ましい。
レーザー照射強度をこのように設定することによって、複数の第三改質部８３で構成される周期的な改質群８８を自己形成的に形成できる。この仕組みは前述した通りである。
【０１９９】
このように第二のレーザー光Ｍを照射することによって、第三改質部８３の径をナノオーダー又はサブマイクロオーダーで形成し、周期的な改質群８８（周期構造２）の周期（凹部３の離間距離）を０．０５〜１．２μｍで形成することができる。
この際、形成する複数の第三改質部８３の厚み（幅）を、偏波方向Ｅに対して垂直の方向から見たときに最も薄くすることができる。例えば、偏波方向Ｅを走査方向Ｕと平行になるように設定した場合、形成する複数の第三改質部８３の厚み（幅）を、走査方向Ｕに対して垂直の方向から見たときに）最も薄くすることができる（図３３Ａ）。
【０２００】
上記のように形成された複数の第三改質部８３の間に挟まれた領域に、第三改質部の両側に隣接して、第三改質部８３とほぼ同形の第四改質部が形成される（不図示）。
【０２０１】
[第五実施形態の工程Ａ]
前述の工程Ｂを行った後、工程Ａを行う。
ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有する第一のレーザー光Ｌを照射して、周期的な改質群８８の周期のある方向に沿って、微細孔１が形成される領域８５を含む領域９３に第一のレーザー光Ｌの焦点を走査する。この際、第一のレーザー光Ｌの焦点（集光部）が部分的に、周期的な改質群８８と重なるように照射することが好ましい。このように照射することによって、その照射領域９３のうち、主に周期的な改質群８８と重ならない領域９１において、第一改質部９１が形成される（図３３Ｂ）。一方、照射領域９３のうち、周期的な改質群８８と重なる領域９２（以後、重なり領域９２と呼ぶ）には、改質部は殆ど形成されない。この結果、周期的な改質群８８を構成する複数の第三改質部８３が、第一改質部９１に接し、さらに第一改質部９１の長手方向に沿って配列するように、第一改質部９１を形成できる。
なお、第一改質部９１と第三改質部８３との境界は存在せず、後段の工程Ｃで両方ともエッチングされて除かれる。
【０２０２】
ここで念のために説明すると、周期的な改質群８８を構成する複数の第三改質部８３の端の領域は、改質の程度が比較的小さいため、第一のレーザー光Ｌの照射によって改質の履歴が消去されて、第一改質部９１が上書きされる場合がある。つまり、第三改質部８３の特に端部が局所的に第一改質部９１によって上書きされる場合がある。この場合にも、第三改質部８３（周期的な改質群８８）が第一改質部９１の形成を部分的に妨げるように作用するため、第一改質部９１の径の長径（第一のレーザー光Ｌの伝播方向の径）を短くすることができる。
【０２０３】
この工程Ａにおいて、第一のレーザー光Ｌの偏波方向（電場方向）Ｙを、第一改質部９１の長手方向に対して８８°より大きく９０°以下に設定することが好ましい。つまり、第一のレーザー光Ｌの走査方向Ｕ（紙面の左右方向）と、第一のレーザー光Ｌの偏波方向Ｙ（点で表す紙面奥行き方向）とのなす角は８８°より大きく９０°以下であることが好ましく、８８．５°以上９０°以下であることがより好ましく、８９°以上９０°以下であることがさらに好ましく、９０°であることが特に好ましい。
また、第一のレーザー光Ｌのレーザー照射強度を、前述したように、基材４の加工上限閾値未満且つ加工上限閾値に近い値、又は加工上限閾値未満に設定することが好ましい。
【０２０４】
このように設定した第一のレーザー光Ｌを照射することによって、形成する第一改質部９１の径のうち、偏波方向Ｙの径（短径）を、ナノオーダー（１ｎｍ〜９００ｎｍ程度）又はサブマイクロオーダー（０．９μｍ〜１μｍ程度）で容易に形成することができる。さらに、形成する第一改質部９１の径のうち、第一のレーザー光Ｌの伝播方向の径（長径）についても、ナノオーダーで形成することができる。これは、周期的な改質群８８に対して、第一のレーザー光Ｌの焦点が部分的に、周期的な改質群８８と重なるように照射したためである。つまり、重なり領域９２に改質部が形成されなかった分だけ、第一改質部９１の長径が短くなっている（図３３Ｂ）。
【０２０５】
図３３Ｂに示すように、重なり領域９２は、第一のレーザー光Ｌが照射されているにも関わらず、改質されていない。第一のレーザー光Ｌは、重なり領域９２における周期的改質群８８を上書きするように働きかけるが、周期的な改質群８８の改質の履歴を消去して、第一改質部を上書きすることは、ほとんど達成されない。これは、第一のレーザー光Ｌのレーザー照射強度が、第一改質部を上書きできる程には強くないためである。
【０２０６】
周期的な改質群８８には、複数の第三改質部８３が整列している。これら複数の第三改質部８３を形成する際、その両側に隣接して、第三改質部８３と似た形状の第四改質部が形成される。図３３Ｂにおいて、第四改質部は、第三改質部８３に挟まれた領域に、第三改質部８３に対して平行であるように形成されている（不図示）。
各第三改質部８３に挟まれた領域に、第一のレーザー光Ｌが照射された場合、一見すると、その領域に第一改質部９１が形成されるように思われる。しかし、実際には、各第三改質部８３に挟まれた領域に、第一改質部９１は形成されない。これは、各第三改質部８３に挟まれた領域に、第二のレーザー光Ｍの照射によって第四改質部（不図示）が形成されていて、第一改質部９１の形成が妨げられるためである。
【０２０７】
要するに、第二のレーザー光Ｍによって形成された複数の第三改質部８３及び第四改質部で構成される周期的な改質群８８の改質の履歴を、第一のレーザー光Ｌによって消去することは無く（少しの変化を起こすことはあり得る）、改質群８８の改質の履歴が第一改質部８１によって上書きされることは殆ど無い。
【０２０８】
[第五実施形態の工程Ｃ]
工程Ｃにおいて、基材４に形成した第一改質部９１および複数の第三改質部８３をエッチングによって除去する。これにより、周期構造２および微細孔１が形成される。
このように、第一改質部９１および第三改質部８３は、所定のエッチング液に対するエッチング耐性が低下するように基材４の材料が改質されているため、工程Ｃにおけるエッチングによって基材４から除去される。
【０２０９】
得られた基体１０Ａを構成する基材４の側面に開口する、微細孔１の開口部の形状は、図２Ｂ，Ｃで示す断面Ａ又は断面Ｂとなる。基体４の側面を研磨、エッチング若しくは切断し、新たな断面を出すことによって、断面Ａおよび断面Ｂのうち、望む断面形状を得ることもできる。
以上説明したように、本発明の製造方法においては、工程Ｂ、工程Ａ、工程Ｃの順に行うことによっても、本発明にかかる基体１０Ａを製造することができる。
【０２１０】
＜改質部の上書きのメカニズム＞
本発明の製造方法の第一実施形態〜第四実施形態において、第一のレーザー光Ｌによって、第一改質部及び第二改質部を形成した後、第二のレーザー光Ｍによって、第一改質部及び第二改質部の改質の履歴を消去し、第三改質部及び第四改質部を上書きし、第三改質部及び第四改質部を形成した。この上書きのメカニズムは、図３４Ａ〜Ｄを参照して、石英基板又はガラス基板を用いた場合を例として、次のように説明できる。
基体１０に第一のレーザー光Ｌを照射することにより、第一改質部では酸素含有量が低下し、エッチング選択性が付与される。一方、第二改質部では、レーザー光Ｌの照射前よりも酸素含有量が増加するので、レーザー光Ｌの照射前よりも、エッチングされ難い状態となる。そのため、第二のレーザー光Ｍを照射して第二改質部を上書きしてエッチング選択性を付与するためには、レーザー光Ｌが照射されなかった領域がエッチング選択性を付与される程度に改質されるのに必要なレーザー照射強度よりも、より大きなレーザー照射強度が求められる。そのため、第二改質部に第二のレーザー光Ｍを照射したときにエッチング選択性が得られなかった場合でも、第一のレーザー光Ｌが照射されず、第二レーザー光Ｍだけが照射された領域ではエッチング選択性が得られることがある。
なお、以下の説明では、第一改質部を第二改質部と読み換えると共に、第三改質部を第四改質部と読み換えることができる。このように読み換えた場合、「酸素含有量の低下」は「酸素含有量の増加」と読み換えると共に、「酸素含有量の増加」は「酸素含有量の低下」と読み換える。
【０２１１】
まず、第一のレーザー光Ｌによって、第一改質部を形成する。第一改質部の酸素含有量は、選択的（優先的）なエッチングが可能な程度に、低下している（図３４Ａ）。
次に、第二のレーザー光Ｍを、第一改質部に重ねて照射した場合、３つのケースが生じ得る。
【０２１２】
一番目は、第一改質部の酸素含有量が少し増加して、改質の程度が低くなる（改質の程度が、改質前の状態に少し近づく）が、第一改質部の改質履歴が消去される程ではないケースである。これは、第二のレーザー光Ｍのレーザー照射強度（レーザーパルスの数など）が小さいためである。この一番目のケースでは、エッチングによって、第一改質部のみが除去されて、微細孔だけが形成される（図３４Ｂ）。
【０２１３】
二番目は、第一改質部の酸素含有量がかなり増加して、改質の程度が改質前の状態に近くなった結果、第一改質部の改質の履歴が消去されるが、第三改質部を形成するには至らないケースである。これは、第二のレーザー光Ｍのレーザー照射強度（レーザーパルスの数など）がまだ充分ではないためである。この二番目のケースでは、エッチングによって選択的に除去される改質部はないため、微細孔又は周期構造は形成されない（図３４Ｃ）。
【０２１４】
三番目は、第一改質部の酸素含有量が充分に増加して、改質の程度が改質前の状態に近くなった結果、第一改質部の改質履歴が消去され、さらに、第三改質部が形成されるケースである。これは、第二のレーザー光Ｍのレーザー照射強度（レーザーパルスの数など）が充分であったためである。この三番目のケースでは、エッチングによって、第三改質部が除去されて、例えば前述した周期構造（周期的な改質群）が形成される。なお、この領域においては、微細孔は形成されない（図３４Ｄ）。
本発明の製造方法の第一実施形態〜第四実施形態は、主にこの三番面のケースを利用した方法である。しかしながら、集光部においては、中心をピークとして周辺に行く程、レーザー照射の強度が小さくなっているため、集光部の周辺が、部分的に、一番目或いは二番目のケースとなっている箇所が、少なからず存在する。
【０２１５】
本発明の製造方法にかかる第五実施形態において、第二のレーザー光Ｍによって、第三改質部（周期的な改質群）を形成した後、第一のレーザー光Ｌを第三改質部に重ねて照射しているにも関わらず、第三改質部の改質の履歴を消去しない。つまり、第一のレーザー光Ｌによって、第二のレーザー光Ｍで形成した改質部を上書きしないで済ませることができる。このメカニズムは、図３５Ａ〜Ｄを参照して、ガラス基板又は石英基板を用いた場合を例として、次のように説明できる。
基体１０に第二のレーザー光Ｍを照射することにより、第三改質部では酸素含有量が低下し、エッチング選択性が付与される。一方、第四改質部では、レーザー光Ｍの照射前よりも酸素含有量が増加するので、レーザー光Ｍの照射前よりも、エッチングされ難い状態となる。そのため、第一のレーザー光Lを照射して第三改質部を上書きしてエッチング選択性を付与するためには、レーザー光Ｍが照射されなかった領域がエッチング選択性を付与される程度に改質されるのに必要なレーザー照射強度よりも、より大きなレーザー照射強度が求められる。そのため、第四改質部に第一のレーザー光Ｌを照射したときにエッチング選択性が得られなかった場合でも、第二のレーザー光Ｍが照射されず、第一レーザー光Ｌだけが照射された領域ではエッチング選択性が得られることがある。
【０２１６】
まず、第二のレーザー光Ｍによって、第三改質部を形成する。第三改質部の酸素含有量は、選択的（優先的）なエッチングが可能な程度に、充分に低下している（図３５Ａ）。次に、第一のレーザー光Ｌを、第三改質部に重ねて照射した場合、３つのケースが生じ得る。
【０２１７】
一番目は、第三改質部の酸素含有量が少し増加して、改質の程度が低くなる（改質の程度が、改質前の状態に少し近づく）が、第三改質部の改質履歴が消去される程ではないケースである。これは、第一のレーザー光Ｌのレーザー照射強度（レーザーパルスの数など）が小さいためである。この一番目のケースでは、エッチングによって、第三改質部が除去されて、周期構造のみが形成される（図３５Ｂ）。
本発明の製造方法にかかる第五実施形態は、この一番面のケースを利用した方法である。
【０２１８】
二番目は、第三改質部の酸素含有量がかなり増加して、改質の程度が改質前の状態に近くなった結果、第三改質部の改質の履歴が消去されるが、第一改質部を形成するには至らないケースである。これは、第二のレーザー光Ｌのレーザー照射強度（レーザーパルスの数など）が充分ではないためである。この二番目のケースでは、エッチングによって選択的に除去される改質部はないため、少なくとも第一のレーザー光Ｌ照射後の第一改質部に相当する領域、或いはその領域の周辺（近傍）、には微細孔又は周期構造は形成されない（図３５Ｃ）。
【０２１９】
三番目は、第三改質部の酸素含有量が充分に増加して、改質の程度が改質前の状態に近くなった結果、第三改質部の改質履歴が消去され、さらに、第一改質部が形成されるケースである。これは、第一のレーザー光Ｌのレーザー照射強度（レーザーパルスの数など）が充分であったためである。この三番目のケースでは、エッチングによって、第一改質部が除去されて、微細孔が形成される。なお、少なくとも第一のレーザー光Ｌ照射後の第一改質部に相当する領域、或いはその領域の周辺（近傍）、には周期構造は形成されない（図３５Ｄ）。
【０２２０】
ところで、第一のレーザー光Ｌは、その偏波方向を走査方向に対して略垂直に設定し、そのレーザー照射強度を加工上限閾値未満に設定することが、好適である。一方、第二のレーザー光Ｍは、その偏波方向を走査方向に対して略平行に設定し、そのレーザー照射強度を加工上限閾値以上に設定することが、好適である。前述した、第五実施形態の説明の一番目のケースを実現させるためには、これらの好適なレーザー照射条件の場合、単位照射時間あたりの改質の程度は、第二のレーザー光Ｍの方を大きくすることが好ましい。第二のレーザー光Ｍによって形成した第三改質部を、第一のレーザー光Ｌによって上書きし、前述した、第五実施形態の説明の二番目又は三番目のケースを実現するためには、例えば第一のレーザー光Ｌを複数回重ねて照射したり、照射時間を長くする、或いは、第二のレーザー光Ｍの改質の程度をより小さくする必要がある。
【産業上の利用可能性】
【０２２１】
本発明にかかる微細孔を有する基体及び前記基体の製造方法は、水や空気等に含まれる微生物又は細胞等の微粒子をトラップして、種々の観察、分析、及び測定を行うためのマイクロ流体デバイス等の使用及び製造に広く利用することができる。
【符号の説明】
【０２２２】
１…微細孔（第一微細孔）、１ａ…微細孔の第一端部（第一の開口部）、１ｂ…微細孔の第二端部（第二の開口部）、２…周期構造、３…凹部、４…基材、Ｒ（Ｒ１，Ｒ２・・・）…間隔（離間距離）、５…第二微細孔、６…周期構造、７…貫通孔、８…周期構造、９…第三微細孔、１０Ａ〜１０Ｇ…基体、１１…貫通孔、１’…第二微細孔、１”…第三微細孔、Ｑ…流体、Ｔ…微粒子（微生物又は細胞）、Ｓ…吸着部、２１…微細孔および周期構造、２１ａ…微細孔の第一端部（第一の開口部）、２１ｂ…微細孔の第二端部（第二のの開口部）、２２…第一流路、２２ａ…第一流路の側面、２２ｂ…第一流路の下面、２２ｃ…第一流路の上面、２３…第二流路、２３ｂ…第二流路の下面、２３ｃ…第二流路の上面、２４…基材、２５…部材、２６…電極、２７…電極、３０…基体、８１…第一改質部、８３…第三改質部、８５…第一改質部の第一部分、８６…第一改質部の第二部分、８７…第五改質部、８８…周期的な改質群、８９…周期的な改質群、９１…第一改質部、９２…重なり領域、９３…レーザー光の照射領域、Ｌ…第一のレーザー光、Ｍ…第二のレーザー光、Ｅ…レーザー光の電場方向（偏波方向）、１００…周期構造が形成されていない微細孔が形成された基体、１０１…微細孔、１０１ａ…微細孔の第一端部（第一の開口部）、１０１ｂ…微細孔の第二端部（第二の開口部）、１０４…基板。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
2012108316.tif 000049
【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
2012108316.tif 000051
【図３１Ｃ】
2012108316.tif 000052
【図３１Ｄ】
2012108316.tif 000053
【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
2012108316.tif 000055
【図３２Ｃ】
2012108316.tif 000056
【図３３Ａ】
2012108316.tif 000057
【図３３Ｂ】
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【図３３Ｃ】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３４Ｃ】
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【図３４Ｄ】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３５Ｃ】
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【図３５Ｄ】
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【国際調査報告】
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