(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子微粒子および高分子基板の非吸収波長を有する捕捉用レーザ光により捕捉された状態の高分子微粒子を高分子基板上に接着固定させるマイクロボンディング方法であって、高分子微粒子および高分子基板の吸収波長を有する接着固定用レーザ光を、高分子微粒子と高分子基板との接点に集光させることを特徴とするマイクロボンディング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、マイクロボンディング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、高分子微粒子を高分子フィルム等の基板表面上に容易に、且つ正確に接着固定させることのできる、新しいマイクロボンディング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来より、微粒子をレーザー光を用いて捕捉し、輸送、配列、組立を行うことのできる技術に関する研究・開発が盛んに行われてきている。
この発明の発明者は、レーザー光の放射圧を利用することにより、照射レーザー光によって微粒子を捕捉し、操作することのできるマイクロマニピュレーションシステムをすでに開発しており、微細な基板表面形状の構成技術に非常に有用なものとして注目を集めている。
【０００３】
しかしながら、捕捉・操作して移動した微粒子を基板表面上に任意の位置でボンディングする、つまり接着して固定化する技術は実現されておらず、基板表面形状構成技術を確立することのできるこのようなマイクロボンディング技術の実現が強く望まれている。
そこで、この出願の発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、高分子微粒子を高分子フィルム等の基板表面上に容易に、且つ正確に接着固定させることのできる、新しいマイクロボンディング方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、高分子微粒子および高分子基板の非吸収波長を有する捕捉用レーザ光により捕捉された状態の高分子微粒子を高分子基板上に接着固定させるマイクロボンディング方法であって、高分子微粒子および高分子基板の吸収波長を有する接着固定用レーザ光を、高分子微粒子と高分子基板との接点に集光させることを特徴とするマイクロボンディング方法（請求項１）を提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
この発明のマイクロボンディング方法は、上記の通り、高分子微粒子および高分子基板の非吸収波長を有する捕捉用レーザ光により捕捉された状態の高分子微粒子と、高分子基板との接点に、高分子微粒子および高分子基板の吸収波長を有する接着固定用レーザ光を集光さることにより、高分子微粒子を高分子基板へ接着し固定させるものである。
【０００６】
このような高分子微粒子（５）の高分子基板（６）への接着固定は、高分子微粒子および高分子基板が吸収する波長のレーザ光を接触点に焦点を合わして照射することにより、色素あるいは高分子がそのレーザ光を吸収して短時間に溶けることにより実現されるものであると考えられる。
よって、捕捉用レーザ光としては、高分子微粒子および高分子基板が吸収しない波長で、且つ捕捉に必要な強度を有するものを用い、接着固定用レーザ光としては、高分子微粒子および高分子基板が吸収する波長で、且つ吸収反応に必要な強度を有するものを用いる。
【０００７】
接着固定用レーザ光の照射は、吸収が発生し接着されるのに必要な時間行うことが望ましく、接着固定対象となる高分子微粒子や高分子基板に従って異なる。たとえば、後述の表１に例示したような高分子微粒子および高分子基板の場合では約１０秒から３０秒程度の間で照射されることにより、接着固定が完了する。なお、用いる各レーザ光の光源は、上述のような波長および強度条件を満足できるレーザ光を発生できるものであれば限定されるものではなく、通常の固定レーザ、気体レーザ、半導体レーザなどを用いることができる。
【０００８】
以下、添付した図面に沿って実施例を示し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【０００９】
【実施例】
図１は、この出願の発明の方法を実施するためのボンディングシステムを例示したものである。
この図１に例示したボンディングシステムでは、レーザ光源としてＮｄ：ＹＡＧレーザ（１）が備えられており、このＮｄ：ＹＡＧレーザ（１）からは、捕捉用レーザ光として、波長１０６４ｎｍ、周波数７０ＫＨｚ、出力４４ｍＷの基本波と、接着固定用レーザ光として、波長５３２ｎｍ、周波数７０ＫＨｚ、出力０．４ｍＷの第二高調波とが発生される。これらの基本波および第二高調波は、その光路上に設けられたダイクロイックミラー（２）により別々の光路に分けられる。
【００１０】
まず、捕捉用レーザ光である波長１０６４ｎｍの基本波が、顕微鏡内（３）内に導入され、対物レンズ（４）を通して、図２（ａ）に例示したようにステージ（７）に設置された高分子基板（６）上において溶液（１１）中に分散されている高分子微粒子（５）に集光されて、高分子微粒子（５）が捕捉される。さらに、捕捉された高分子微粒子（５）を高分子基板（６）上の任意の位置に移動させてその位置に置く。
【００１１】
そして、波長１０６４ｎｍ基本波が照射されている状態、つまり高分子微粒子（５）が捕捉されている状態で、図２（ｂ）に例示したように、接着固定用レーザ光である波長５６２ｎｍ第二高調波が、ダイクロイックミラー（８）により基本波と同一光路とされて顕微鏡（３）内に導入され、対物レンズ（４）を介して（たとえば対物レンズ（４）の移動などにより）高分子微粒子（５）と高分子基板（６）との接触点に焦点が合わされて照射される。
【００１２】
このような接着固定用レーザ光の照射により、図３に例示したように、高分子微粒子（５）が高分子基板（６）上の任意の位置に容易に、且つ正確に接着して固定化される。
なお、ボンディング状態は、たとえば、第二高調波をはずした後、ＣＣＤ（９）により撮像され、モニター（１０）により観察することができるようになっている。
【００１３】
本実施例では、図４に例示したとおり、高分子微粒子（５）として、粒径４．３μｍのＰＭＭＡ（＝ポリメタクリル酸メチル）微粒子および粒径４．５μｍのポリスチレン微粒子を用い、それらが分散される溶液（１１）として、ローダミンＢを溶かした水およびメタノールの溶液を用い、高分子基板（６）として、膜厚３μｍのポリスチレンフィルム、膜厚２μｍのＰＭＭＡフィルムおよび膜厚３μｍのローダミンＢを１０-2mol/l ドープしたＰＭＭＡフィルムを用いて、上述した図１のシステムにおいて、この発明の方法によりマイクロボンディングを行った。
【００１４】
溶液（１１）にＰＭＭＡ微粒子が分散されたＰＭＭＡ微粒子分散液は、メタノール、または蒸留水製造装置で作成した蒸留水に、ＰＭＭＡ微粒子を約０．０２２重量パーセントになるように、Toriton-X 溶液を約０．６４重量パーセントになるように混ぜ、さらにローダミンＢを５×１０-4から５×１０-1重量パーセントの間で混ぜたものを数種類用意した。
【００１５】
ＰＭＭＡフィルムおよびポリスチレンフィルムは、クロロベンゼンにＰＭＭＡまたはポリスチレンを濃度が１５重量パーセントになるように混ぜて攪拌した後、スピンコートして８０度で２時間真空乾燥したものを用いた。
また、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー（１）により発生される基本波波長１０６４ｎｍおよび第二高調波５３２ｎｍは、それぞれ、ローダミンＢの非吸収波長および吸収波長である。
【００１６】
このような各高分子微粒子（５）、溶液（１１）および高分子基板（６）を、下記の表１のように組み合わせ、ローダミンＢの濃度、レーザ光出力および照射時間も表１に示した通りとしたところ、各高分子微粒子（５）の各高分子基板（６）への接着固定が確認できた。接着された高分子微粒子（５）は、捕捉用レーザー光を移動したり、他の捕捉微粒子を衝突させても全く動かず、確実に固定されていた。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
図５は、このようにして接着固定された高分子微粒子により書かれた「Ｍ」および捕捉された高分子微粒子を例示した写真に代わる図である。この図５にも例示した通り、この発明のマイクロボンディング方法によって、捕捉・操作されて高分子基板上の任意位置に移動された高分子微粒子を、その位置において的確に高分子基板上に接着して固定することができる。
【００１９】
さらに、高分子微粒子（５）の上にさらに別の高分子微粒子（５）を接着固定させて、微細構造を形成させることもできる。この場合には、第二高調波の焦点を高分子微粒子（５）間の接触点に合わせるようにする。
もちろん、この発明は以上の例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることは言うまでもない。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳しく説明した通り、この発明のマイクロボンディング方法によって、たとえばレーザー光の放射圧を利用して自在に捕捉および操作された高分子微粒子を、高分子フィルム等の基板表面上に容易に、且つ正確にボンディングすることができ、高分子微粒子を自在に組み立てて基板表面に微細構造を形成することができる。したがって、高分子微粒子の捕捉、操作、配列、輸送、組立を精度良く行うことのできるレーザ走査マイクロマニピュレーションシステムが実現されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のマイクロボンディング方法を実施するためのボンディングシステムを例示した要部構成図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は、各々、捕捉用レーザー光および接着固定用レーザ光の照射を例示した図である。
【図３】高分子微粒子の高分子基板上におけるボンディング状態を例示した図である。
【図４】実施例出用いた高分子粒子および高分子基板を例示した図である。
【図５】接着固定された高分子微粒子により書かれた「Ｍ」および捕捉された高分子微粒子を例示した写真に代わる図である。
【符号の説明】
１  Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
２  ダイクロイックミラー
３  顕微鏡
４  対物レンズ
５  高分子微粒子
６  高分子基板
７  ステージ
８  ダイクロイックミラー
９  ＣＣＤ
１０  モニター
１１  溶液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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