フェムト秒レーザーを用いた広領域一括微細加工技術の開発

昨年度の研究では,マイクロレンズアレイを用いる多焦点レーザー加工光学系を開発し,これを用いて二次元周期構造物を作製することに成功した。本年度は,この手法をさらに進め,外形の整った周期構造物の作製を目指した。その結果,OHPシートにレーザープリンターで印刷するという簡単な手法で作製したフォトマスクを用いて,二次元周期構造物の外形を制御することに成功した。さらに,昨年度の研究の過程で発見した,フォトポリマー(ネガ型フォトレジストSU-8)に近赤外フェムト秒パルスを集光照射すると細長いロッド状に固化するという現象を活かして,二次元のロッドアレイを作製した。この場合,二次元アレイの中心部はロッドが自立しているものの,周辺部ではロッドが倒壊してしまう。そこで,前記のフォトマスク技術と組み合わせることにより,全てのロッドが基板上に自立している構造物を作製することに成功した。さらに,電導ステージを用いて,照射と試料の移動をくり返すことにより,自立ロッドアレイの作製領域を広げることに成功した。さらに,レーザー光を照射しながらサンプルを移動すると,壁状の構造物が生成されることを見いだし,これを本研究の光学系に適用することにより,壁が並んだような構造物を,さらに壁を直角に交差させて作製することにより,四角の箱が並んだような構造物を作製することにも成功した。開口数の大きな対物レンズを用いることにより,三次元的な構造を持つ周期構造物の作製も試みたが,これについては今のところ大きな成果が得られていない。マイクロレンズアレイの開口数が小さいため,顕微鏡に導入したときの実効的な開口数が小さいことが原因と思われる。

昨年度の研究では,マイクロレンズアレイを用いる多焦点レーザー加工光学系を開発し,これを用いて二次元周期構造物を作製することに成功した。本年度は,この手法をさらに進め,外形の整った周期構造物の作製を目指した。その結果,OHPシートにレーザープリンターで印刷するという簡単な手法で作製したフォトマスクを用いて,二次元周期構造物の外形を制御することに成功した。さらに,昨年度の研究の過程で発見した,フォトポリマー(ネガ型フォトレジストSU-8)に近赤外フェムト秒パルスを集光照射すると細長いロッド状に固化するという現象を活かして,二次元のロッドアレイを作製した。この場合,二次元アレイの中心部はロッドが自立しているものの,周辺部ではロッドが倒壊してしまう。そこで,前記のフォトマスク技術と組み合わせることにより,全てのロッドが基板上に自立している構造物を作製することに成功した。さらに,電導ステージを用いて,照射と試料の移動をくり返すことにより,自立ロッドアレイの作製領域を広げることに成功した。さらに,レーザー光を照射しながらサンプルを移動すると,壁状の構造物が生成されることを見いだし,これを本研究の光学系に適用することにより,壁が並んだような構造物を,さらに壁を直角に交差させて作製することにより,四角の箱が並んだような構造物を作製することにも成功した。開口数の大きな対物レンズを用いることにより,三次元的な構造を持つ周期構造物の作製も試みたが,これについては今のところ大きな成果が得られていない。マイクロレンズアレイの開口数が小さいため,顕微鏡に導入したときの実効的な開口数が小さいことが原因と思われる。