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FINE PARTICLE FIXING DEVICE AND METHOD meetings

Patent code P09P006442
File No. ShIP-7060GPIW09
Posted date Jul 31, 2009
Application number P2008-014642
Publication number P2009-006311A
Patent number P5447759
Date of filing Jan 25, 2008
Date of publication of application Jan 15, 2009
Date of registration Jan 10, 2014
Priority data
  • P2007-144629 (May 31, 2007) JP
Inventor
  • (In Japanese)岩田 太
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人静岡大学
Title FINE PARTICLE FIXING DEVICE AND METHOD meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fine particle fixing device which can fix fine particles to a substrate in a liquid environment with a low load to the substrate, and can be applied to processing of patterning and film formation on the surface of various kinds of substrates, and the like.
SOLUTION: The fine particle fixing device is provided with a plate member 11 where an electrode layer 12 is formed in a state of facing a substrate WK on which a thin film F is formed by fine particles P. A water layer W in which the fine particles P are present in a colloidal state is provided between the electrode layer 12 and the substrate WK. The fine particle P consists of a nano-fine particle of gold (Au), and the water layer W is made of pure water. The fine particle fixing device is provided with a power supply device 15 for applying a voltage between the electrode layer 12 and the substrate WK to form an electric field in the water layer W. When the voltage is applied between the electrode layer 12 and the substrate WK, the fine particles P in the water layer W are attracted to the surface of the substrate WK by electrophoresis and fixed by van der Waals force.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)



従来から、基材の表面に複数の微粒子を固定することにより、同基材表面に所定形状のパターンを形成するパターニングを行ったり、同基材表面を被覆するコーティングが行われたりしている。例えば、電子デバイス、マイクロマシンまたはMEMS(Micro Electro Mechanical System)などの集積回路をパターニングする場合においては、光リソグラフィ技術などを用いて基材表面上に微細なパターンの形成が行われている。また、電子顕微鏡を用いて試料を観察する場合においては、スパッタ法、蒸着法または電気鍍金法などを用いて観察対象である試料の表面に金属膜を形成して観察可能な状態としている。





しかしながら、このような光リソグラフィ技術などのパターニング方法においては、有機金属を蒸着する工程やエッチング工程などの加工工程おいて基材が過酷な加工環境に曝されるため、基材の選択の幅を制限しているという問題がある。また、これらの加工工程のために加工装置の構成を複雑化しているという問題もある。一方、スパッタ法、蒸着法および電気鍍金法などを用いて膜を形成する従来の成膜方法においても、膜の形成過程において膜の形成対象である基材に与える負担が大きいため基材の選択の幅が制限されるという問題がある。例えば、上記電子顕微鏡における観察試料が細胞などの生体試料である場合には、生体試料を真空、乾燥、高温または電界液中などの環境下に曝すため試料本来の性状が変化して正確な観察ができないことがある。





したがって、環境変化に敏感な基材に対して少ない負担でパターニングや膜の形成を行うことができる技術が望まれるが、未だ見出されていない。このような背景から、本発明の発明者は、基材に対して負担の少ない液中においてパターニングや膜の形成に適用できる技術を新たに見出したものである。したがって、記載すべき先行技術文献はない。

Field of industrial application (In Japanese)



本発明は、基材の表面に微粒子を固定する微粒子固定装置および微粒子固定方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
光が照射されることによって電気的特性が変化する光導電性物質で構成された基材の表面に微粒子を固定するための微粒子固定装置であって、
帯電した状態の前記微粒子を含んだ液体を介して前記基材に対向して配置した透明電極材料からなる電極部と、
前記電極部に前記微粒子の帯電極性と同じ極性の電位を形成させるとともに、前記基材側に前記微粒子の帯電極性とは逆の極性の電位を形成させて前記液体内に電界を形成させることにより、前記液体内に含まれる前記微粒子を前記基材に向けて移動させて同微粒子を同基材の表面に固定するための電界形成手段と、
レーザ光を出射するレーザ光源を有し、同レーザ光源から出射したレーザ光を前記基材の前記表面側から前記液体内に導いて集光させるとともに同レーザ光を前記基材に照射して同基材における前記電気的特性を変化させる集光光学手段を有した特性変化手段と、
前記液体内を照らすための光源を有し、同光源によって照らされた前記液体内の前記微粒子の状態を観察可能とする微粒子観察手段と、
前記基材と前記液体内に集光したレーザ光とを相対的に変位させる変位手段とを備え、
前記電界形成手段は、前記基材に前記微粒子の帯電極性とは逆の極性の電位を形成させ、
前記微粒子観察手段は、前記光源から出射されて前記基材および前記電極部を介した光を導く対物レンズを有し、前記対物レンズが前記基材における前記表面側に設けられていることを特徴とする微粒子固定装置。

【請求項2】
 
請求項1に記載した微粒子固定装置において、
前記微粒子は、粒の大きさが1~100nmのナノ粒子である微粒子固定装置。

【請求項3】
 
請求項1または請求項2に記載した微粒子固定装置において、
前記微粒子は、前記液体中においてコロイド状に存在する微粒子固定装置。

【請求項4】
 
請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載した微粒子固定装置において、
前記液体は、水、純水または生理食塩水である微粒子固定装置。

【請求項5】
 
請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1つに記載した微粒子固定装置において、
前記電界形成手段は、前記基材の表面に複数の前記微粒子を固定することにより膜を形成する微粒子固定装置。

【請求項6】
 
請求項1ないし請求項5のうちのいずれか1つに記載した微粒子固定装置において、
前記電界形成手段は、前記基材の表面に複数の前記微粒子を積み重ねることにより立体構造物を形成する微粒子固定装置。

【請求項7】
 
光が照射されることによって電気的特性が変化する光導電性物質で構成された基材の表面に微粒子を固定するための微粒子固定方法であって、
帯電した状態の前記微粒子を含んだ液体を介して前記基材に対向して透明電極材料からなる電極部を配置する電極部配置工程と、
前記電極部配置工程によって配置された前記電極部に前記微粒子の帯電極性と同じ極性の電位を形成させるとともに、前記基材側に前記微粒子の帯電極性とは逆の極性の電位を形成させて前記液体内に電界を形成させることにより、前記液体内に含まれる前記微粒子を前記基材に向けて移動させて同微粒子を同基材の表面に固定するための電界形成工程と、
レーザ光を出射するレーザ光源を有し、同レーザ光源から出射したレーザ光を前記基材の前記表面側から前記液体内に導いて集光させる集光光学手段を用いて同液体内にレーザ光を集光させる集光工程と、
前記液体内を照らすための光源および同光源によって照らされた前記液体内の前記微粒子の状態を表示する表示装置を備える微粒子観察手段を用いて前記液体内の前記微粒子の状態を表示させる液体内表示工程と、
前記表示装置にて表示される前記微粒子の状態を確認しながら、前記液体内に集光させたレーザ光と、前記基材と前記液体内に集光したレーザ光とを相対的に変位させる変位手段とを用いて、前記液体内に含まれた前記微粒子を前記基材の表面における所定の位置に位置決めさせる位置決め工程と、
前記集光光学手段を用いて前記レーザ光を前記基材に照射して同基材における前記電気的特性を変化させる特性変化手段とを含み、
前記電界形成工程は、前記基材に前記微粒子の帯電極性とは逆の極性の電位を形成させ、
前記微粒子観察手段は、前記光源から出射されて前記基材および前記電極部を介した光を導く対物レンズを有し、前記対物レンズが前記基材における前記表面側に設けられていることを特徴とする微粒子固定方法。

【請求項8】
 
請求項7に記載した微粒子固定方法において、
前記微粒子は、粒の大きさが1~100nmのナノ粒子である微粒子固定方法。

【請求項9】
 
請求項7または請求項8に記載した微粒子固定方法において、
前記微粒子は、前記液体中においてコロイド状に存在する微粒子固定方法。

【請求項10】
 
請求項7ないし請求項9のうちのいずれか1つに記載した微粒子固定方法において、
前記液体は、水、純水または生理食塩水である微粒子固定方法。

【請求項11】
 
請求項7ないし請求項10のうちのいずれか1つに記載した微粒子固定方法において、
前記電界形成工程は、前記基材の表面に複数の前記微粒子を固定することにより膜を形成する微粒子固定方法。

【請求項12】
 
請求項7ないし請求項11のうちのいずれか1つに記載した微粒子固定方法において、
前記電界形成手段は、前記基材の表面に複数の前記微粒子を積み重ねることにより立体構造物を形成する微粒子固定方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2008014642thum.jpg
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