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LASER PROCESSING METHOD AND APPARATUS

Patent code P10A015506
File No. P2004-116-JP01
Posted date Jun 18, 2010
Application number P2004-290842
Publication number P2006-106227A
Patent number P4599553
Date of filing Oct 1, 2004
Date of publication of application Apr 20, 2006
Date of registration Oct 8, 2010
Inventor
  • (In Japanese)三澤 弘明
  • (In Japanese)サウリウス ヨードカシス
  • (In Japanese)ビガンタス ミゼイキス
  • (In Japanese)スイット コックケン
  • (In Japanese)坪井 泰之
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人北海道大学
Title LASER PROCESSING METHOD AND APPARATUS
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To fabricate a complicated fine structure comprising an article having an isotropic figure without inducing collapse.
SOLUTION: A liquid photosetting resin is not used but a solid photo-crosslinking reactive positive resist material is used as a photo molding material. The material is irradiated with condensed pulse laser light while scanning to induce photo-crosslinking reaction by mulitphoton absorption at the position where the light is condensed, and thereby, a complicated fine structure comprising an article having an isotropic figure can be produced. The intensity and the scanning speed of the pulse laser light are controlled to the respective optimum values to sufficiently induce the photo-crosslinking reaction.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


マイクロメートルサイズ領域の微小な構造物(物体)の構築・作製方法として、レーザ光造形法がある。これは、光硬化性の液状樹脂中に対物レンズを通じてパルスレーザ光を集光し、照射位置における光重合反応を利用するものである。レーザ光を造形予定構造物の形状に沿って3次元的に走査し、造形予定形状に樹脂を重合・固化させ、その後に未照射の液状樹脂を洗浄/除去することにより、高分子で出来た微小な構造物を得ることができる。この方法によれば、原理的には任意の形状の微小な構造物を作製することができる。



また、レーザ光は光硬化性樹脂に対して透明である(レーザ波長において光硬化性樹脂は吸収を持たない)が、レンズによる集光焦点位置においてパルスレーザ光の高い尖頭出力により誘起される多光子吸収過程により光重合(光硬化)が開始される。従って、光子密度の高い焦点位置の中央領域でのみ光硬化が誘起されるため、光硬化性樹脂の内部に光の回折限界値以下(波長以下)の極めて精密な造形加工分解能が得られる。



このようなレーザ光造形技術において近年特に用いられる光硬化性樹脂は、造形加工前(光照射前)には液体状態である。レーザ照射後、照射/集光位置で光重合反応が誘起されて固体化し、その後、液体である未照射部分を洗い流して、所望の微細加工構造物を得る。このようなレーザ光造形技術としては、例えば、特許文献1に記載されているものがある。



また、近時、従来の光硬化性樹脂を用いることなく、異方的な造形物から成る構造体を精度良くレーザ加工造形する技術が、非特許文献1に記載されている。
【特許文献1】
特開2003-1599号公報
【非特許文献1】
M.Deubel, G.V.Freymann, M.Wegener, S.Pereira, K.Busch, and C.M.Soukoulis, "Direct laser writing of three-dimensional photonic-crystal templates for telecommunications", Nature Materials, vol. 3, no. 7, pp. 444-447, July 2004

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、レーザ加工方法および装置に関し、特に、複雑で微細な構造物を作製するのに好適なレーザ加工方法および装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
集光レンズを通して集光させたパルスレーザ光で、光架橋反応性のレジスト固体材料内を3次元に走査し、多光子吸収による光架橋反応を集光位置に生起させて、前記レジスト固体材料の架橋反応物からなり、かつ直径が1μm以下の線状構造物で構成される微小立体構造物を作製するレーザ加工方法において、
前記集光レンズの開口数は、1以上であり、
前記パルスレーザ光の強度は、前記集光位置において1パルスあたり1nJ以下であり、
前記パルスレーザ光の走査速度は、隣接する加工位置スポット間の距離が100nm以下になるように設定される、
ことを特徴とするレーザ加工方法。

【請求項2】
 
前記微小立体構造物の長軸方向に対して前記パルスレーザ光の光軸方向および走査方向は共に平行であることを特徴とする請求項1記載のレーザ加工方法。

【請求項3】
 
パルスレーザ光で光架橋反応性のレジスト固体材料内を3次元に走査し、多光子吸収による光架橋反応を集光位置に生起させて、前記レジスト固体材料の架橋反応物からなり、かつ直径が1μm以下の線状構造物で構成される微小立体構造物を作製するレーザ加工装置であって、
パルスレーザ光を発生するレーザ光発生手段と、
前記パルスレーザ光を集光レンズを通して光架橋反応性のレジスト固体材料に集光照射する光学系と、
前記パルスレーザ光を3次元方向に走査する走査手段と、を有し、
前記集光レンズの開口数は、1以上であり、
前記パルスレーザ光の強度は、前記集光位置において1パルスあたり1nJ以下であり、
前記パルスレーザ光の走査速度は、隣接する加工位置スポット間の距離が100nm以下になるように設定される、
ことを特徴とするレーザ加工装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2004290842thum.jpg
State of application right Registered
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