(57)【要約】【課題】微細構造体を基板上に形成する光学デバイスの作製において、微細構造体の形成をリアルタイムに制御する。【解決手段】光の照射によりプラズモンを励起し得る微細構造体であって、複数のドット状金属部７４からなる微細構造体を基板４０上に形成する光学デバイスＤ１の作製方法において、微細構造体の形成中に、微細構造体に対して基準光Ｌを照射し、基準光Ｌの微細構造体による散乱光Ｌｓを検出し、微細構造体の形状等に応じて変化する散乱光Ｌｓの光学特性に基づいて、微細構造体の形成を制御する。【選択図】図１
2010101772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の照射によりプラズモンを励起し得る微細構造体であって複数のドット状金属部からなる前記微細構造体を、基板上に形成する光学デバイスの作製方法において、
前記微細構造体の形成中に、該微細構造体に対して基準光を照射し、
該基準光の前記微細構造体による散乱光を検出し、
検出した前記散乱光の光学特性に基づいて、前記微細構造体の形成を制御することを特徴とする光学デバイスの作製方法。
【請求項２】
前記基板として、金属層と該金属層上に形成された透光層とを有するものを用いて、該透光層上に前記微細構造体を形成することにより、前記光学デバイスの構造を微小共振器構造とすることを特徴とする請求項１に記載の光学デバイスの作製方法。
【請求項３】
前記透光層が、該透光層の表面に開口を持つ複数の微細孔を有するものであり、
メッキ処理により前記複数の微細孔にメッキ金属材料を充填し、さらに前記メッキ金属材料が前記透光層の表面よりも突出するまでメッキ処理を継続することにより、前記微細構造体を形成することを特徴とする請求項２に記載の光学デバイスの作製方法。
【請求項４】
複数の金属微粒子を含む分散溶液を用いて、前記複数の金属微粒子を前記基板の表面に分散させて配置することにより、前記微細構造体を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の光学デバイスの作製方法。
【請求項５】
前記基準光として、単色光を用い、
前記光学特性として、前記散乱光の強度を用いて、
該強度が所定の値に達したか否かを判定して、達している場合に前記微細構造体の形成を制御することを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の光学デバイスの作製方法。
【請求項６】
前記基準光として、白色光を用い、
前記光学特性として、前記散乱光のスペクトルを用いて、
該スペクトルのピーク波長またはバレー波長が所定の値に達したか否かを判定して、達している場合に前記微細構造体の形成を制御することを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の光学デバイスの作製方法。
【請求項７】
前記散乱光を暗視野光学系によって検出することを特徴とする請求項１から６いずれかに記載の光学デバイスの作製方法。
【請求項８】
前記基板と同等の構造を有する参照基板を用意し、
該参照基板上に、前記微細構造体を前記基板上への形成と同時に形成し、
前記参照基板上に形成する前記微細構造体に対して前記基準光を照射することを特徴とする請求項１から７いずれかに記載の光学デバイスの作製方法。
【請求項９】
光の照射によりプラズモンを励起し得る微細構造体であって複数のドット状金属部からなる前記微細構造体を、基板上に形成する光学デバイスの作製装置において、
前記基板を支持する基板支持部と、
該基板支持部に支持された前記基板上に、前記微細構造体を形成する微細構造体形成手段と、
前記微細構造体に対して基準光を照射する光源と、
前記基準光の前記微細構造体による散乱光を検出する光検出器と、
前記微細構造体を形成中に、前記光検出器によって検出された前記散乱光の光学特性に基づいて、前記微細構造体の形成を制御するモニタリング手段とを備えることを特徴とする光学デバイスの作製装置。
【請求項１０】
前記基板が金属層と該金属層上に形成された透光層とを有し、かつ該透光層が該透光層の表面に開口を持つ複数の微細孔を有するものであり、
前記微細構造体形成手段が、メッキ処理により前記複数の微細孔にメッキ金属材料を充填し、さらに前記メッキ金属材料が前記透光層の表面よりも突出するまでメッキ処理を継続することにより、前記微細構造体を形成するものであることを特徴とする請求項９に記載の光学デバイスの作製装置。
【請求項１１】
前記微細構造体形成手段が、複数の金属微粒子を含む分散溶液を用いて、前記複数の金属微粒子を前記基板の表面に分散させて配置することにより、前記微細構造体を形成するものであることを特徴とする請求項９に記載の光学デバイスの作製装置。
【請求項１２】
前記光源が、前記基準光として単色光を照射するものであり、
前記モニタリング手段が、前記光学特性として前記散乱光の強度を用いて、該強度が所定の値に達したか否かを判定して、達している場合に前記微細構造体の形成を制御するものであることを特徴とする請求項９から１１いずれかに記載の光学デバイスの作製装置。
【請求項１３】
前記光源が、前記基準光として白色光を照射するものであり、
前記モニタリング手段が、前記光学特性として前記散乱光のスペクトルを用いて、該スペクトルのピーク波長またはバレー波長が所定の値に達したか否かを判定して、達している場合に前記微細構造体の形成を制御することを特徴とする請求項９から１１いずれかに記載の光学デバイスの作製装置。
【請求項１４】
暗視野光学系を備えることを特徴とする請求項９から１３いずれかに記載の光学デバイスの作製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学測定に用いる光学デバイスに関するものであり、特に詳細には、表面に微細構造体を備え、この表面近傍において電場増強機能を有する光学デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属表面における局在プラズモン共鳴現象を利用したセンサデバイス、ラマン分光用デバイスおよび質量分析用デバイス等の光学デバイスが知られている。例えば、このような光学デバイスは、通常、基板上に金属からなる微細構造体を含む構造を有しており、例えばラマン分光法に応用されている。ラマン分光法は、被分析物質に単波長光を照射して生じる散乱光を分光して、ラマン散乱光のスペクトル（ラマンスペクトル）を得る方法である。上記の光学デバイスは、このラマン分光法において被分析物質を載せる基板として用いられている。この結果、光学デバイス上に生じる局在プラズモンの電場増強効果によって、微弱なラマン散乱光が増強され、より高感度の分光測定を行うことが可能となる。その増強度は、通常のラマン散乱断面積に比べて１０１１〜１０１４倍とも言われており、このようなラマン分光法は、表面増強ラマン散乱（Surface Enhanced Raman Scattering：ＳＥＲＳ）として現在広く研究開発が行われている（特許文献１および２）。
【０００３】
局在プラズモン共鳴は、光がナノオーダの凹凸構造を有する微細構造体に入射したときに、その凸部において自由電子が光の電場に共鳴して振動することにより生じる。そして、この自由電子の振動により、凸部周辺には強い電場が生じることとなる。さらに、金属の凸部同士が近接して存在する場合には、これらの凸部間に生じるホットスポットによって、より高い電場増強効果を呈することが知られている。
【０００４】
以上のことから、上記のような光学デバイス上には高い電場増強効果を得るために、例えば局在プラズモンを誘起可能なドット状金属部が高密度に近接して固定化されていることが好ましい。つまり、ドット状金属部同士の離間距離を小さくすることが好ましいと言える。このような微細構造体として、特許文献１および２には、被陽極酸化金属体（Ａｌ等）を陽極酸化して一部を金属酸化物層（Ａｌ２Ｏ３等）とし、陽極酸化の過程で金属酸化物層内部に自然形成され、金属酸化物層の表面において開口した複数の微細孔を利用したものが提案されている。具体的には、上記の微細孔内にメッキ処理にて金属を充填し、さらに充填金属が金属酸化物層の表面よりも突出するまでメッキ処理を継続して、マッシュルーム構造の金属部の頭部（ドット状金属部）を表面に形成した微細構造体である。この結果、互いに隣り合う頭部同士の離間距離を近づけて、効果的な局在プラズモンによる電場増強効果が得られる旨の報告がなされている。
【０００５】
また、特許文献３には、上記のような光学デバイスに微小共振器構造を取り入れることにより、より高感度な測定が可能である旨の報告もなされている。
【特許文献１】特開２００５−１７２５６９号公報
【特許文献２】特開２００６−８９７８８号公報
【特許文献３】特表２００４−５３０８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ドット状金属部による電場増強効果の効力は、そのドット状金属部の大きさ、形状や隣接するドット状金属部との距離等の状態に大きく依存する。例えば、上記のようにドット状金属部がマッシュルーム構造の金属部の頭部である場合、この頭部が基板から突出し始めた初期の段階では、隣接するドット状金属部との距離Ｗが長いためその効力が小さくなってしまう（図９Ａ）。一方、同様の場合に、この頭部を大きくするためメッキ処理を継続した結果、隣接する頭部同士が接触してしまった段階でも、局在プラズモンの発生条件である微細構造という条件を満たさなくなるため、その効力が小さくなってしまう（図９Ｂ）。そのため、局在プラズモンを効果的に励起し得る最適なドット状金属部の状態、すなわち電場増強効果を最大限活用することができる微細構造体を容易に実現することが可能な光学デバイスの作製方法が求められている。
【０００７】
さらに、ドット状の金属部からなる微細構造体を有する光学デバイスが所望の特性を有するか否かを評価するために、サンプルの破壊または抜き取り検査を行うことはできても、光学デバイスの作製をリアルタイムに制御する方法は存在しない。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、ドット状の金属部からなる微細構造体を有する光学デバイスにおいて、電場増強効果を最大限活用することができる微細構造体を容易に実現し、かつ光学デバイスの作製をリアルタイムに制御することが可能な光学デバイスの作製方法および作製装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る光学デバイスの作製方法は、
光の照射によりプラズモンを励起し得る微細構造体であって複数のドット状金属部からなる微細構造体を、基板上に形成する光学デバイスの作製方法において、
微細構造体の形成中に、微細構造体に対して基準光を照射し、
基準光の微細構造体による散乱光を検出し、
検出した散乱光の光学特性に基づいて、微細構造体の形成を制御することを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、「ドット状金属部」とは、光学デバイスの上方から見たときに、径が１０ｎｍ〜３００ｎｍのアイランド状に形成された金属部を意味するものとする。例えばこのような金属部として、前述したような微細孔を利用して形成されたマッシュルーム構造の金属部の頭部や、分散されて配置された金属微粒子等が挙げられる。
【００１１】
「微細構造体の形成中」とは、微細構造体の大きさ、形状および密度等に関する形成工程を開始してから終了するまでの間を意味するものとする。すなわち、必ずしも形成作業が連続している必要はなく、例えば形成作業を一旦停止してから再度開始するまでの間も含むものである。
【００１２】
微細構造体による「散乱光」とは、光学デバイス上の微細構造体に対して基準光を照射した結果微細構造体から生じる光であって、正反射光が進行する方向からずれた方向に進行する光を意味するものとする。本発明において「散乱光」は、例えば、微細構造体に生じるプラズモンの影響によるプラズモン散乱光や、微細構造体を形成している金属材料からの金属蛍光を含むものとする。
【００１３】
「微細構造体の形成を制御する」とは、微細構造体の大きさ、形状および密度等に関する形成作業を停止することおよび再度開始すること、形成速度を変化させること、そして形成工程を終了すること等によって、微細構造体の大きさ、形状および密度等を調整することを意味するものとする。
【００１４】
さらに、本発明に係る光学デバイスにおいて、基板として、金属層と金属層上に形成された透光層とを有するものを用いて、透光層上に微細構造体を形成することにより、光学デバイスの構造を微小共振器構造とすることが好ましい。
【００１５】
ここで、「透光層」とは、ラマン励起波長において透過特性を有する材料（酸化シリコン、酸化金属材料およびポリマー材料等）を主成分とする層を意味するものとする。
【００１６】
そして、透光層が、この透光層の表面に開口を持つ複数の微細孔を有するものであり、メッキ処理により複数の微細孔にメッキ金属材料を充填し、さらにメッキ金属材料が透光層の表面よりも突出するまでメッキ処理を継続することにより、微細構造体を形成することが好ましい。
【００１７】
或いは、複数の金属微粒子を含む分散溶液を用いて、複数の金属微粒子を基板の表面に分散させて配置することにより、微細構造体を形成することが好ましい。
【００１８】
また、基準光として、単色光を用い、光学特性として、散乱光の強度を用いて、
この強度が所定の値に達したか否かを判定して、達している場合に微細構造体の形成を制御することが好ましい。
【００１９】
或いは、基準光として、白色光を用い、光学特性として、散乱光のスペクトルを用いて、
このスペクトルのピーク波長またはバレー波長が所定の値に達したか否かを判定して、達している場合に微細構造体の形成を制御することが好ましい。
【００２０】
さらに、散乱光を暗視野光学系によって検出することが好ましい。
【００２１】
そして、基板と同等の構造を有する参照基板を用意し、参照基板上に、微細構造体を基板への形成と同時に形成し、参照基板上に形成する微細構造体に対して基準光を照射してもよい。
【００２２】
さらに、本発明に係る光学デバイスの作製装置は、
光の照射によりプラズモンを励起し得る微細構造体であって複数のドット状金属部からなる微細構造体を、基板上に形成する光学デバイスの作製装置において、
基板を支持する基板支持部と、
基板支持部に支持された基板上に、微細構造体を形成する微細構造体形成手段と、
微細構造体に対して基準光を照射する光源と、
基準光の微細構造体による散乱光を検出する光検出器と、
微細構造体を形成中に、光検出器によって検出された散乱光の光学特性に基づいて、微細構造体の形成を制御するモニタリング手段とを備えることを特徴とするものである。
【００２３】
そして、本発明に係る光学デバイスの作製装置において、
基板が金属層とこの金属層上に形成された透光層とを有し、かつ透光層がこの透光層の表面に開口を持つ複数の微細孔を有するものであり、
微細構造体形成手段が、メッキ処理により複数の微細孔にメッキ金属材料を充填し、さらにメッキ金属材料が透光層の表面よりも突出するまでメッキ処理を継続することにより、微細構造体を形成するものであることが好ましい。
【００２４】
或いは、微細構造体形成手段が、複数の金属微粒子を含む分散溶液を用いて、複数の金属微粒子を基板の表面に分散させて配置することにより、微細構造体を形成するものであることが好ましい。
【００２５】
また、光源が、基準光として単色光を照射するものであり、
モニタリング手段が、光学特性として散乱光の強度を用いて、この強度が所定の値に達したか否かを判定して、達している場合に微細構造体の形成を制御するものであることが好ましい。
【００２６】
或いは、光源が、基準光として白色光を照射するものであり、
モニタリング手段が、光学特性として散乱光のスペクトルを用いて、このスペクトルのピーク波長またはバレー波長が所定の値に達したか否かを判定して、達している場合に微細構造体の形成を制御することが好ましい。
【００２７】
さらに、暗視野光学系を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る光学デバイスの作製方法および作製装置は、ドット状金属部からなる微細構造体の形成中に、基準光を微細構造体に照射して微細構造体からの散乱光を検出している。通常、基準光の正反射光および散乱光は、光学デバイス上に生じている局在プラズモンの発生状態に依存してその光学特性が変化する。しかしながら、正反射光にはプラズモンの特性が大きく影響して微弱な微細構造体由来の信号を埋もれさせてしまう。そこで、本発明においては、プラズモンの特性の影響を受けにくい散乱光のみを検出している。そして、この散乱光の光学特性に基づいて、局在プラズモンの発生状態をモニタリングしながら、ドット状金属部の状態を評価している。したがって、ドット状金属部からなる微細構造体の形成を、局在プラズモンを効果的に励起し得る最適な位置で停止することができる。この結果、電場増強効果を最大限活用することができる微細構造体を容易に実現し、かつ光学デバイスの作製をリアルタイムに制御することが可能となる。
【００２９】
さらに、光学デバイスの作製において、作製中のリアルタイムなモニタリングが可能となるため、作製した光学デバイスが所望の特性を有するか否かを評価するために、サンプルの破壊または抜き取り検査を行う必要がなくなる。この結果、光学デバイスの作製工程を短縮することができ、低コストかつ高効率に光学デバイスを作製することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
【００３１】
「光学デバイスの作製方法および作製装置」
＜第１の実施形態＞
まず、本実施形態に係る光学デバイスの作製装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製装置の全体構成を示す概略斜視図である。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製装置は、微細孔を有する基板４０に対して対向する対向電極４５と、メッキ処理に用いるメッキ液５１と、メッキ液５１を保持する筐体５０と、基板４０および対向電極４５をそれぞれ支持する基板支持部５９と、基板４０および対向電極４５間に電圧を加える電源５５と、電源５５と基板４０、対向電極をそれぞれ接続するケーブル５７と、基板４０のメッキ処理面の一部Ｇに基準光Ｌを照射する光源１０と、基準光Ｌの基板４０表面からの散乱光Ｌｓを検出するように配された光検出器２０と、光検出器２０および電源５５に接続されこれらを制御する制御部５３とを備えている。
【００３３】
基板４０は、基板支持部５９に支持され、その一部がメッキ液５１に浸漬されている。また、基板４０は、基板支持部５９およびケーブル５７を介して電源５５の一端子に接続されている。
【００３４】
基板４０は、被陽極酸化物質６０（図２Ａ）を陽極酸化することによって得られる、金属層６２と微細孔６４ａを有する陽極酸化皮膜６４とからなる多孔質酸化物質である（図２Ｂ）。図２Ｂに示すように、被陽極酸化物質６０を陽極酸化すると、表面からこの面に対して略垂直方向に酸化反応が進行し、陽極酸化皮膜６４が生成される。また、陽極酸化により生成される陽極酸化皮膜６４は、例えば平面視的に略正六角形状の多数の微細柱状体が隙間なく配列した構造を有するものとなる。各微細柱状体の略中心部には、表面から深さ方向に略ストレートに延びる非貫通型の微細孔６４ａが開孔される。また、各微細柱状体の底面６４ｒは丸みを帯びた形状となる。すなわち、多孔質酸化物質は、酸化の進行していない無孔質な下層６２と多孔質な上層６４からなっている。本実施形態において、上記陽極酸化皮膜６４が本発明における透光層であり、被陽極酸化物質６０のうち非陽極酸化部分６２が金属層である。また、被陽極酸化物質６０の形状は特に制限されず、板状等が好ましい。さらに、支持体の上に被陽極酸化物質６０が層状に成膜されたものなど、支持体付きの形態で用いることも差し支えない。
【００３５】
多孔質酸化物質としては、Ａｌを主成分とする金属体（被陽極酸化物質）の一部を陽極酸化することによって得られる多孔質アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）がよく知られている。しかしながら、被陽極酸化物質６０の材料は、特に制限されるものではなく、陽極酸化可能なものであれば、任意の材料が使用できる。例えば、Ａｌ以外では、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｚｎ等が使用できる。また、被陽極酸化物質６０は、陽極酸化可能な材料を２種以上含むものであってもよい。用いる被陽極酸化物質６０の種類によって、形成される微細孔６４ａの平面パターンは変わるが、平面視略同一形状の微細孔６４ａが隣接して配列した構造が形成されることには変わりない。
【００３６】
微細孔６４ａは、本発明においてメッキ金属材料を充填する充填部となる。微細孔６４ａの断面形状、孔径や隣接する微細孔同士の配列ピッチは、陽極酸化条件により制御することができ、特に制限されるものではない。通常、互いに隣接する微細孔６４ａ同士のピッチは１０〜５００ｎｍの範囲で、また微細孔６４ａの孔径は、５〜４００ｎｍの範囲でそれぞれ制御可能である。特開２００１−９８００号公報や特開２００１−１３８３００号公報には、微細孔の形成位置や孔径をより細かく制御する方法が開示されている。これらの方法を用いることにより、上記範囲内において任意の孔径及び深さを有する微細孔を略規則的に配列形成することができる。
【００３７】
対向電極４５は、メッキ処理において基板４０（より具体的には、基板４０中の金属層６２）に対向する電極である。そして、対向電極４５は、基板４０と同様に基板支持部５９に支持され、その一部がメッキ液５１に浸漬されている。また、対向電極４５は、基板支持部５９およびケーブル５７を介して電源５５の他端子に接続されている。対向電極４５は、特に制限されるものではなく、カーボンやアルミニウム等を用いることができる。そして、メッキ液５１は、例えばメッキ金属材料を含んだ電解液である。また、筐体５０は、メッキ液５１を保持するものであり、基準光等を透過させる必要があるため、透明な材料からなるのもが好ましい。
【００３８】
光源１０は、基板支持部５９に支持された基板４０の一部Ｇに対して、基準光Ｌを照射するように配されたものである。そして、光源１０は、基準光Ｌとして単色光を発するレーザダイオードや、白色光を発するハロゲンランプ等を用いることができる。
【００３９】
光検出器２０は、上記のように照射された基準光Ｌの基板４０表面からの散乱光Ｌｓを検出するように配されたものである。光検出器２０は、特に制限されるものではなく、フォトダイオードやＣＣＤ等を用いることができる。
【００４０】
制御部５３は、光検出器２０と電源５５が接続されており、これらを制御するものである。すなわち、制御部５３は、光検出器２０によって検出した散乱光Ｌｓ信号を受け取り、この散乱光Ｌｓの光学特性に基づいて、電源５５によって印加されている基板４０−対向電極４５間の電圧を制御する。例えば、パーソナルコンピュータ等を挙げることができる。
【００４１】
次に、本実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製方法について、図２Ａ〜図２Ｄを用いて説明する。この光学デバイスＤ１の作製方法では、微細孔６４ａを有する基板４０と、微細孔６４ａ内に形成されたマッシュルーム構造の金属部７０とを備える光学デバイスであって、マッシュルーム構造の金属部７０の頭部７４が光学デバイス表面６４ｓに突出した構造の光学デバイスが作製される（図２Ｄ）。光学デバイスＤ１の作製方法は、以下に示すものである。
【００４２】
まず、被陽極酸化物質６０（図２Ａ）の一面６０ｓから陽極酸化を進行させることにより、被陽極酸化物質６０を基に、微細孔６４ａを有する陽極酸化皮膜６４と非陽極酸化部分６２とを形成する（図２Ｂ）。そして、陽極酸化処理された被陽極酸化物質を基板４０として、基板４０および対向電極４５をそれぞれ基板支持部５９によって支持し、対向電極４５を基板４０に対向させ、基板４０および対向電極４５をメッキ液５１に浸漬する。次に、基板４０の陽極酸化皮膜６４の開口面６４ｓに対して、電源５５をｏｎの状態にして前述の作製装置によりメッキ処理を行うことで、微細孔６４ａをメッキ金属材料で充填していく。このとき、メッキ処理を行っている間、メッキ処理を行っている面（つまり開口面６４ｓ、或いは微細構造体の形成面）に対して基準光Ｌを照射し、基板４０上の照射部分Ｇからの散乱光Ｌｓを光検出器２０によって検出する（図１）。そして、この散乱光Ｌｓの光学特性に基づいて、マッシュルーム構造の金属部７０の頭部７４（ドット状金属部）の状態をモニタリングしながら、メッキ処理を行う。その後、散乱光Ｌｓの光学特性が予め設定された所定の条件を満たしたところで、メッキ処理を終了することにより、所望の大きさおよび形状を有する微細構造体を基板４０上に形成する。以上により光学デバイスＤ１が形成される。
【００４３】
陽極酸化処理は、例えば、被陽極酸化物質６０を陽極とし、カーボンやアルミニウム等の対向電極を陰極として、これらを陽極酸化用の電解液に浸漬し、陽極と陰極の間に電圧を印加することで実施できる。陽極酸化皮膜６４の皮膜構造は、電解液の種類、電流密度および液温等の条件により異なるため、通常電解液は、多孔質型（ポーラス型）の処理か、或いは無孔質型（バリヤー型）の処理かによって適宜選択される。一般的に、皮膜溶解性の高い電解液で処理を行うと多孔質型の皮膜が生成する。多孔質型の電解液としては、特に制限されず、硫酸、シュウ酸、リン酸、クロム酸、スルファミン酸およびベンゼンスルホン酸等を用いることができる。また、これらの酸の２以上を含む酸性電解液が好ましい。なお、陽極酸化処理は、図１に示す装置とは異なる装置によって行うことが好ましいが、筐体５０内に陽極酸化処理用の電解液を溜めて図１に示す装置によって行ってもよい。
【００４４】
例えば、被陽極酸化物質６０としてＡｌを陽極酸化すると、図２Ａに示すように、表面６０ｓ（図示上面）から略垂直方向に酸化反応が進行し、微細孔６４ａを有するアルミナ層６４（陽極酸化皮膜）が生成される。この場合、このアルミナ層６４が本発明における透光層となる。陽極酸化により生成されるアルミナ層６４は、平面視略正六角形状の微細柱状体が隣接して配列した構造を有するものとなる。各微細柱状体の略中心部には、多孔質酸化物質４０の上面から深さ方向に微細孔６４ａが開孔される。また、各微細孔６４ａおよび微細柱状体の底面６４ｒは、図示する如く、丸みを帯びた形状を有する。陽極酸化により生成されるアルミナ層６４の構造は、益田秀樹、「陽極酸化法によるメソポーラスアルミナの調製と機能材料としての応用」、材料技術Vol.15,No.10、1997年、p.34等に記載されている。陽極酸化処理の条件は、被陽極酸化物質６０の材料、陽極酸化を行う深さおよび微細孔６４ａの形状等を考慮し適宜設計すればよい。例えば電解液としてシュウ酸を用いる場合、好適な条件例としては、電解液濃度０．５Ｍ、液温１５℃、印加電圧４０Ｖが挙げられる。この条件で生成される微細孔６４ａは、およそ径が５〜２００ｎｍ、ピッチが１０〜４００ｎｍである。電解時間を変えることで、任意の層厚のアルミナ層６４を生成できる。陽極酸化前の被陽極酸化物質６０の厚さを生成されるアルミナ層６４よりも厚く設定した場合には、非陽極酸化部分６２が残り、この非陽極酸化部分６２が金属層となる。このようにして、微細孔６４ａを有する陽極酸化皮膜６４と非陽極酸化部分６２とからなる多孔質酸化物質４０を形成することができる。
【００４５】
メッキ処理は、基板４０および対向電極４５を対向させメッキ液５１に浸漬して、陽極酸化と略同様に基板４０−対向電極４５間に電圧を印加して行う。このメッキ処理の初期段階においては、図２Ｃに示すように、電場が強い微細孔６４ａ内において優先的にメッキ金属材料が析出され、時間経過と共に微細孔６４ａにメッキ金属材料が充填される。そして、ある程度時間が経過するとマッシュルーム構造の金属部の柄の部分７２（微細孔６４ａに収まっている部分）が形成され、さらにメッキ処理を継続することでメッキ金属材料がアルミナ層の表面よりも突出するようになりマッシュルーム構造の金属部７０の頭部７４（ドット状金属部）が形成される。
【００４６】
散乱光Ｌｓは、光学デバイス上の微細構造体に対して基準光を照射した結果微細構造体から生じる光であって、正反射光が進行する方向からずれた方向に進行する光である。本発明において、例えば、微細構造体に生じるプラズモンの影響によるプラズモン散乱光や、微細構造体を形成している金属材料からの金属蛍光を挙げることができる。そして、散乱光Ｌｓの光学特性は、例えば散乱光Ｌｓがプラズモン散乱光の場合には、その散乱光の強度や吸収スペクトルが挙げられ、また散乱光Ｌｓが金属蛍光の場合には、その散乱光の発光スペクトルが挙げられる。プラズモン散乱光の強度および吸収スペクトルや、金属蛍光の発光スペクトルは、マッシュルーム構造の金属部７０の頭部７４（ドット状金属部）の大きさや形状によって変化する。したがって、本発明において微細構造体の形成の制御は、局在プラズモンを効果的に励起し得る最適な散乱光の光学特性の条件を予め得て、制御部５３に設定しておき、微細構造体の形成中にモニタリングしている散乱光Ｌｓの光学特性が、この設定された光学特性の条件を満たしているか否かを判定することにより行う。
【００４７】
以下、例えば頭部７４（ドット状金属部）の大きさと散乱光の光学特性との関係の例を簡単に説明する。
【００４８】
図３Ａは、基準光として波長λａの単色光を用い、散乱光およびその光学特性としてそれぞれプラズモン散乱光およびその強度をモニタリングした場合（ＣＡＳＥ１）における、散乱光強度と頭部７４の成長との関係を示す概略図である。図３Ａより、頭部７４の成長に応じて、散乱光強度がＩ１→Ｉ２→Ｉ３（Ｒ方向）へと変化していることがわかる。これは、頭部７４が成長するに伴い、その周辺において局在プラズモンが効果的に生じているためである。したがって、ＣＡＳＥ１においては、散乱光強度をモニタリングすることにより、頭部７４の成長、すなわち微細構造体の成長をリアルタイムに知ることができる。そして、この散乱光強度が、予め設定された値Ｉｏに達したか否かを判定し、達した場合に微細構造体の形成を終了することにより、局在プラズモンを効果的に励起し得る最適な位置で、微細構造体の形成を止めることができる。
【００４９】
図３Ｂは、基準光として広帯域の白色光を用い、散乱光およびその光学特性としてそれぞれプラズモン散乱光およびそのスペクトルをモニタリングした場合（ＣＡＳＥ２）における、散乱光スペクトルと頭部７４の成長との関係を示す概略図である。図３Ｂより、頭部７４の成長に応じて、散乱光スペクトルの頭部７４による吸収を示すバレー波長がλ１→λ２→λ３（Ｒ方向）へと変化していることがわかる。一般的に、微小な金属部による量子効果に基づく吸収特性は、金属部の大きさが大きいほど長波長側へ現れることが知られている。つまり、これは、頭部７４が成長するに伴い、頭部７４の大きさが増大しているためである。したがって、ＣＡＳＥ２においては、散乱光スペクトルをモニタリングすることにより、頭部７４の成長、すなわち微細構造体の成長をリアルタイムに知ることができる。そして、この散乱光スペクトルのバレー波長が、予め設定された値λｏに達したか否かを判定し、達した場合に微細構造体の形成を終了することにより、局在プラズモンを効果的に励起し得る最適な位置で、微細構造体の形成を止めることができる。
【００５０】
図３Ｃは、基準光として広帯域の白色光を用い、散乱光およびその光学特性としてそれぞれ微細構造体を形成する金属材料からの蛍光およびそのスペクトルをモニタリングした場合（ＣＡＳＥ３）における、蛍光スペクトルと頭部７４の成長との関係を示す概略図である。図３Ｃより、頭部７４の成長に応じて、蛍光スペクトルの蛍光発光を示すピーク波長がλ１→λ２→λ３（Ｒ方向）へと変化していることがわかる。一般的に、微小な金属部による量子効果に基づく蛍光発光特性は、金属部の大きさが大きいほど長波長側へ現れることが知られている。つまり、これは、頭部７４が成長するに伴い、頭部７４の大きさが増大しているためである。したがって、ＣＡＳＥ３においては、蛍光スペクトルをモニタリングすることにより、頭部７４の成長、すなわち微細構造体の成長をリアルタイムに知ることができる。そして、この蛍光スペクトルのピーク波長が、予め設定された値λｏに達したか否かを判定し、達した場合に微細構造体の形成を終了することにより、局在プラズモンを効果的に励起し得る最適な位置で、微細構造体の形成を止めることができる。
【００５１】
以上のように、本実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製方法および作製装置は、ドット状金属部からなる微細構造体の形成中に、基準光を微細構造体に照射して微細構造体からの散乱光を検出している。通常、基準光の正反射光および散乱光は、光学デバイス上に生じている局在プラズモンの発生状態に依存してその光学特性が変化する。しかしながら、正反射光にはプラズモンの特性が大きく影響して微弱な微細構造体由来の信号を埋もれさせてしまう。そこで、本発明においては、プラズモンの特性の影響を受けにくい散乱光のみを検出している。そして、この散乱光の光学特性に基づいて、局在プラズモンの発生状態をモニタリングしながら、ドット状金属部の状態を評価している。したがって、ドット状金属部からなる微細構造体の形成を、局在プラズモンを効果的に励起し得る最適な位置で停止することができる。この結果、電場増強効果を最大限活用することができる微細構造体を容易に実現し、かつ光学デバイスの作製をリアルタイムに制御することが可能となる。
【００５２】
さらに、光学デバイスの作製において、作製中のリアルタイムなモニタリングが可能となるため、作製した光学デバイスが所望の特性を有するか否かを評価するために、サンプルの破壊または抜き取り検査を行う必要がなくなる。この結果、光学デバイスの作製工程を短縮することができ、低コストかつ高効率に光学デバイスを作製することが可能となる。
【００５３】
さらに、本実施形態によって作製される光学デバイスＤ１に光が入射すると、頭部７４の透過率又は反射率に応じて、一部は頭部７４の表面で反射され、一部は頭部７４を透過して透光層６４に入射する。透光層６４に入射した光は、頭部７４と金属層６２との間で反射を繰り返す。すなわち、本実施形態に係る光学デバイスＤ１は、頭部７４（ドット状金属部）と金属層６２との間で多重反射が起こる微小共振器構造を有している（図２Ｄ）。この場合、透光層６４の材質は特に制限はない。透光層２０の厚さｄは、多重干渉による可視光領域の吸収ピーク波長が１つとなり容易に検出可能であることから３００ｎｍ以下が好ましく、多重反射が効果的に起こりかつ多重干渉による吸収ピーク波長が可視光領域で容易に検出可能であることから１００ｎｍ以上が好ましい。従って、透光層６４の中で多重反射光による多重干渉が起こり、共振条件を満たす共振波長において光共振し、共振波長の光を吸収する吸収特性を示す。そして吸収特性に応じた、上記光と異なる物理特性の出射光が出射される。さらに、微小共振器構造内の電場が増強されると共に、光散乱面である頭部７４の表面においてもより効果的な電場増強効果を得ることができる。したがって、本実施形態によって作製される光学デバイスＤ１は、ＳＥＲＳ測定においてより定量性の高い測定が可能となる。
【００５４】
＜設計変更＞
第１の実施形態において、陽極酸化を利用して微細孔６４ａを規則配列させる場合について説明したが、微細孔６４ａの形成方法は、陽極酸化に制限されない。陽極酸化を利用する以外に、樹脂等の基板の表面にナノインプリント技術により規則配列した複数の凹状微細構造を形成する方法、金属等の基板の表面に、集束イオンビーム（ＦＩＢ）、電子ビーム（ＥＢ）等の電子描画技術により規則配列した複数の凹状微細構造を描画する方法等が挙げられる。しかしながら、表面全面を一括処理でき、大面積化に対応でき、高価な装置を必要としないことから、陽極酸化を利用した上記実施形態はより好ましいと言える。また、微細孔６４ａは規則配列させてもよいし、させなくてもよい。
【００５５】
また、微細構造体による散乱光Ｌｓの検出は、前述した態様に限られるものではなく、例えば図４Ａおよび図４Ｂに示すような態様で実施してもよい。図４Ａは、光検出器としてＣＣＤ２２を用いている点で第１の実施形態の態様と異なる。ＣＣＤ２２では、散乱光および正反射光Ｌｒのすべての光が検出されるが、制御部５３において、ＣＣＤ２２より受信した信号から正反射光Ｌｒ成分を除去することにより、散乱光Ｌｓのみの光学特性を得ることができる。また、図４Ｂは、光検出器としてＣＣＤ２２を用いている点で上記の態様と同様であるが、正反射光Ｌｒ成分を除去するために遮光板２４がＣＣＤ２２上に配されている点で異なる。当然ながら、例として挙げた上記の両態様においても、本発明における課題の解決は可能である。
【００５６】
＜第２の実施形態＞
まず、本実施形態に係る光学デバイスの作製装置の構成について説明する。図５は、光学デバイスＤ１の作製装置を示す概略断面図である。本実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製装置は、暗視野光学系を用いて散乱光Ｌｓを検出する点で、第1の実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製装置と異なる。したがって、第1の実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製装置と同様の構成要素についての説明は、特に必要のない限り省略する。
【００５７】
図５に示すように、本実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製装置は、微細孔を有する基板４０に対して対向し、かつ光照射用の開口を有する対向電極４５と、メッキ処理に用いるメッキ液５１と、メッキ液５１を保持する筐体５０と、基板４０および対向電極４５をそれぞれ支持する基板支持部５９と、基板４０および対向電極４５間に電圧を加える電源５５と、電源５５と基板４０、対向電極をそれぞれ接続するケーブル５７と、基準光Ｌを照射する光源１０と、基準光Ｌを平行光化するコリメートレンズ１１と、平行光化された基準光Ｌをリング状に絞るリング絞り１２と、リング状に絞られた基準光Ｌ’を落射暗視野対物レンズ１４に導光する穴あきミラー１３と、落射暗視野対物レンズ１４に導光されたリング状の基準光Ｌ’を、対向電極４５の開口を通してリング形状を維持したまま、基板４０の微細構造体の形成面の一部Ｇに集光する、落射暗視野対物レンズ１４内に配されたリング状集光レンズ１５と、リング状集光レンズ１５のリングの内側に配された、照射部分Ｇから生じる散乱光Ｌｓを平行光化し穴あきミラー１３の穴を通すように導光するコリメートレンズ１６と、穴あきミラー１３の穴を通過した散乱光Ｌｓを検出するように配された光検出器２０’と、光検出器２０’および電源５５に接続されこれらを制御する制御部５３とを備えている。
【００５８】
次に、本実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製方法について、図２Ａ〜図２Ｄを用いて説明する。この光学デバイスＤ１の作製方法では、第１の実施形態と同様に、微細孔６４ａを有する基板４０と、微細孔６４ａ内に形成されたマッシュルーム構造の金属部７０とを備える光学デバイスであって、マッシュルーム構造の金属部７０の頭部７４が光学デバイス表面６４ｓに突出した構造の光学デバイスが作製される（図２Ｄ）。光学デバイスＤ１の作製方法は、以下に示すものである。
【００５９】
まず、被陽極酸化物質６０（図２Ａ）の一面６０ｓから陽極酸化を進行させることにより、被陽極酸化物質６０を基に、微細孔６４ａを有する陽極酸化皮膜６４と非陽極酸化部分６２とを形成する（図２Ｂ）。そして、陽極酸化処理された被陽極酸化物質を基板４０として、基板４０および対向電極４５をそれぞれ基板支持部５９によって支持し、対向電極４５を基板４０に対向させ、基板４０および対向電極４５を陽極酸化皮膜６４の開口面６４ｓが水面側となるようにメッキ液５１に浸漬する。次に、基板４０の開口面６４ｓに対して、電源５５をｏｎの状態にして前述の作製装置によりメッキ処理を行うことで、微細孔６４ａをメッキ金属材料で充填していく。このとき、メッキ処理を行っている間、メッキ処理を行っている面（つまり開口面６４ｓ、或いは微細構造体の形成面）に対してリング状の基準光Ｌ’を照射し、暗視野光学系を用いて基板４０上の照射部分Ｇからの散乱光Ｌｓを光検出器２０’によって検出する（図５）。そして、この散乱光Ｌｓの光学特性に基づいて、マッシュルーム構造の金属部７０の頭部７４（ドット状金属部）の状態をモニタリングしながら、メッキ処理を行う。その後、散乱光Ｌｓの光学特性が予め設定された所定の条件を満たしたところで、メッキ処理を終了することにより、所望の大きさおよび形状を有する微細構造体を基板４０上に形成する。以上により光学デバイスＤ１が形成される。
【００６０】
以上のように、本実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製方法および作製装置は、第１の実施形態と同様に、ドット状金属部からなる微細構造体の形成中に、基準光を微細構造体に照射して微細構造体からの散乱光を検出している。そして、この散乱光の光学特性に基づいて、局在プラズモンの発生状態をモニタリングしながら、ドット状金属部の状態を評価している。また、本実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製方法によっても、微小共振器構造を有する光学デバイスを作製することができる。したがって、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
さらに、本実施形態においては、暗視野光学系を用いて散乱光Ｌｓを検出している。したがって、微弱な散乱光Ｌｓでも感度よく検出するころができる。この結果、散乱光Ｌｓの光学特性のモニタリングにおいて、定量性の高いモニタリングが可能となる。
【００６２】
＜第３の実施形態＞
まず、本実施形態に係る光学デバイスの作製装置の構成について説明する。図６は、本実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製装置を示す概略斜視図である。本実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製装置は、第１の実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製装置と略同様の構成であるが、基準光Ｌを参照基板４２に照射する点で異なる。したがって、第１の実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製装置と同様の構成要素についての説明は、特に必要のない限り省略する。
【００６３】
図６に示すように、本実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製装置は、微細孔を有する基板４０に対して対向する対向電極４５と、基板４０と共に同様に対向電極４５に対抗するように配された参照基板４２と、メッキ処理に用いるメッキ液５１と、メッキ液５１を保持する筐体５０と、基板４０、参照基板４２および対向電極４５をそれぞれ支持する基板支持部５９と、基板４０および対向電極４５間、並びに参照基板４２および対向電極４５間に電圧を加える電源５５と、電源５５と基板４０、参照基板４２および対向電極をそれぞれ接続するケーブル５７と、参照基板４２のメッキ処理面の一部Ｇ’に基準光Ｌを照射する光源１０と、基準光Ｌの参照基板４２表面からの散乱光Ｌｓを検出するように配された光検出器２０と、光検出器２０および電源５５に接続されこれらを制御する制御部５３とを備えている。
【００６４】
次に、本実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製方法について、図２Ａ〜図２Ｄを用いて説明する。この光学デバイスＤ１の作製方法では、第１の実施形態と同様に、微細孔６４ａを有する基板４０と、微細孔６４ａ内に形成されたマッシュルーム構造の金属部７０とを備える光学デバイスであって、マッシュルーム構造の金属部７０の頭部７４が光学デバイス表面６４ｓに突出した構造の光学デバイスが作製される（図２Ｄ）。光学デバイスＤ１の作製方法は、以下に示すものである。
【００６５】
まず、被陽極酸化物質６０（図２Ａ）の一面６０ｓから陽極酸化を進行させることにより、被陽極酸化物質６０を基に、微細孔６４ａを有する陽極酸化皮膜６４と非陽極酸化部分６２とを形成する（図２Ｂ）。そして、陽極酸化処理された被陽極酸化物質を基板４０とする。また、別の被陽極酸化物質６０を基に、上記同様の工程により参照基板４２を形成する。その後、基板４０、参照基板４２および対向電極４５をそれぞれ基板支持部５９によって支持し、対向電極４５を基板４０および参照基板４２に対向させ、基板４０、参照基板４２および対向電極４５をメッキ液５１に浸漬する。次に、基板４０の陽極酸化皮膜６４の開口面６４ｓに対して、電源５５をｏｎの状態にして前述の作製装置によりメッキ処理を行うことで、微細孔６４ａをメッキ金属材料で充填していく。このとき、メッキ処理を行っている間、参照基板４２のメッキ処理を行っている面（つまり開口面６４ｓ、或いは微細構造体の形成面）に対して基準光Ｌを照射し、この参照基板４２上の照射部分Ｇ’からの散乱光Ｌｓを光検出器２０によって検出する（図６）。そして、この散乱光Ｌｓの光学特性に基づいて、マッシュルーム構造の金属部７０の頭部７４（ドット状金属部）の状態をモニタリングしながら、メッキ処理を行う。その後、散乱光Ｌｓの光学特性が予め設定された所定の条件を満たしたところで、メッキ処理を終了することにより、所望の大きさおよび形状を有する微細構造体を基板４０上に形成する。以上により光学デバイスＤ１が形成される。
【００６６】
参照基板４２は、基板４０と同等の構造を有する基板であり、基準光Ｌを照射するモニタリング用の基板である。参照基板４２における微細構造体の形成面の構造は、基板４０のものと同じ構造であることが好ましいが、参照基板４２の大きさは特に制限されない。ここで、参照基板４２は、必ずしもモニタリング専用の基板として作製されたものである必要はなく、光学デバイスＤ１を複数作製する場合には、その中から選択したものを参照基板とすることもできる。
【００６７】
以上のように、本実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製方法および作製装置は、第１の実施形態と同様に、ドット状金属部からなる微細構造体の形成中に、基準光を微細構造体に照射して微細構造体からの散乱光を検出している。そして、この散乱光の光学特性に基づいて、局在プラズモンの発生状態をモニタリングしながら、ドット状金属部の状態を評価している。また、本実施形態に係る光学デバイスＤ１の作製方法によっても、微小共振器構造を有する光学デバイスを作製することができる。したがって、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
さらに、本実施形態においては、参照基板４２に対して基準光を照射し、この散乱光の光学特性に基づいて、局在プラズモンの発生状態をモニタリングしながら、ドット状金属部の状態を評価している。したがって、複数の光学デバイスを同時に作製する場合には、すべての光学デバイスに基準光を照射する必要がないため、効率よく光学デバイスを作製することが可能となる。
【００６９】
＜第４の実施形態＞
以上のように第１〜第３の実施形態では、ドット状金属部が、マッシュルーム構造の金属部の頭部である場合について詳細に説明してきたが、ドット状金属部の他の形態としては、図８に示すように、金属微粒子が基板４０上に分散配置された光学デバイスＤ２を挙げることができる。本実施形態に係る光学デバイスＤ２の作製方法は、以下に示すものである。
【００７０】
まず、金属層６２および透光層６４からなる基板４０を複数の金属微粒子Ｂを含む分散溶液に浸漬することにより、複数の金属微粒子Ｂを透光層６４上に吸着させる。このとき、複数の金属微粒子Ｂを吸着させている間、透光層６４の金属微粒子Ｂを吸着させている面（つまり微細構造体の形成面）に対して基準光を照射し、この透光層上の照射部分からの散乱光を光検出器によって検出する。そして、この散乱光の光学特性に基づいて、複数の金属微粒子Ｂ（ドット状金属部）の状態をモニタリングしながら、吸着処理を行う。その後、散乱光の光学特性が予め設定された所定の条件を満たしたところで、吸着処理を終了することにより、所望の密度を有する微細構造体を基板４０上に形成する。以上により光学デバイスＤ２が形成される。
【００７１】
金属微粒子Ｂの材料は特に制限はないが、局在プラズモンを効果的に誘起することができ、化学的安定性にも優れることから、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ等が好ましい。また、金属微粒子Ｂの形状は特に制限はないが、球状およびロッド状等が好ましく、金属微粒子Ｂを基板４０の上に密に分散させる点から、ロッド状（ナノロッド）が好ましい。金属微粒子Ｂの粒径は、局在プラズモンを効果的に誘起することから、４０〜２００ｎｍが特に好ましい。なお、ここで言う粒径とは微粒子の最大径を意味する。さらに、吸着の効率を上げるために、金属微粒子Ｂと透光層の表面に互いが特異的に結合するような表面修飾を施してもよい。
【００７２】
本実施形態においては、複数の金属微粒子を透光層上に吸着させている。プラズモン散乱光の強度および吸収スペクトルや、金属蛍光の発光スペクトルは、複数の金属微粒子Ｂ（ドット状金属部）の吸着度合によって変化する。したがって、複数の金属微粒子Ｂからの散乱光の光学特性をモニタリングすることで、複数の金属微粒子Ｂの透光層上における密度を知ることができる。
【００７３】
以上のように、本実施形態に係る光学デバイスＤ２の作製方法および作製装置は、第１の実施形態と同様に、ドット状金属部からなる微細構造体の形成中に、基準光を微細構造体に照射して微細構造体からの散乱光を検出している。そして、この散乱光の光学特性に基づいて、局在プラズモンの発生状態をモニタリングしながら、ドット状金属部の状態を評価している。また、上記で説明した光学デバイスＤ２の作製方法によっては、微小共振器構造を有する光学デバイスを作製することができる。したがって、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
ただし、本実施形態において、基板は必ずしも金属層および透光層からなる必要はない。つまり、例えば基板が透光層のみからなる場合であっても、本実施形態の光学デバイスＤ２は本発明における課題を解決し得る。
【００７５】
＜実施例＞
図７Ａは、第１の実施形態に示した、微細構造体の形状が異なるいくつかの光学デバイスＤ１それぞれについて７８５ｎｍの測定光を照射した時に得られた、正反射光の強度と、ローダミン６ＧのＳＥＲＳ強度との関係を示す図である。また、図７Ｂは、上記の光学デバイスそれぞれについて７８５ｎｍの測定光を照射した時に得られた、散乱光の強度と、ローダミン６ＧのＳＥＲＳ強度との関係を示す図である。それぞれの図において、縦軸は正反射光および散乱光の強度をそれぞれ表し、横軸はローダミン６Ｇの１３６０ｃｍ−１におけるＳＥＲＳ強度を表している。ここで、縦軸は、アルミナの研磨等の影響を除くために、６００ｎｍの強度に対する７８５ｎｍの相対的な強度で示している。
【００７６】
図７Ａでは、ＳＥＲＳ強度が強い光学デバイス（Ｂ群）および弱い光学デバイス（Ａ群）のそれぞれの正反射光強度に違いは現れていない。一方、図７Ｂでは、Ｂ群およびＡ群のそれぞれの散乱光強度に違いが現れているのがわかる。したがって、正反射光の光学特性のモニタリングでは確認できないようなわずかな微細構造体の違いを、散乱光の光学特性のモニタリングでは確認できることがわかる。この結果、散乱光の光学特性に基づいて、局在プラズモンの発生状態をモニタリングしながら、ドット状金属部の状態を評価して、微細構造体の形成を、局在プラズモンを効果的に励起し得る最適な位置で停止することが可能であることが実証された。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】第１の実施形態に係る光学デバイスの作製装置を示す概略斜視図
【図２Ａ】第１の実施形態に係る光学デバイスの作製工程の一部を示す図（その１）
【図２Ｂ】第１の実施形態に係る光学デバイスの作製工程の一部を示す図（その２）
【図２Ｃ】第１の実施形態に係る光学デバイスの作製工程の一部を示す図（その３）
【図２Ｄ】第１の実施形態に係る光学デバイスの作製工程の一部を示す図（その４）
【図３Ａ】微細構造体の形状変化による散乱光強度の変化を示す図
【図３Ｂ】微細構造体の形状変化によるプラズモン吸収波長の変化を示す図
【図３Ｃ】微細構造体の形状変化による金属蛍光の蛍光波長の変化を示す図
【図４Ａ】散乱光の検出方法の他の態様を示す図（その１）
【図４Ｂ】散乱光の検出方法の他の態様を示す図（その２）
【図５】第２の実施形態に係る光学デバイスの作製装置を示す概略断面図
【図６】第３の実施形態に係る光学デバイスの作製装置を示す概略斜視図
【図７Ａ】実施例における正反射光強度とＳＥＲＳ強度の関係を示す図
【図７Ｂ】実施例における散乱光強度とＳＥＲＳ強度の関係を示す図
【図８】ドット状金属部の他の態様を有する光学デバイスを示す概略図
【図９Ａ】第１の実施形態に係る光学デバイスとドット状金属部の大きさが異なる光学デバイスを示す概略図（その１）
【図９Ｂ】第１の実施形態に係る光学デバイスとドット状金属部の大きさが異なる光学デバイスを示す概略図（その２）
【符号の説明】
【００７８】
１０   光源
１１、１６    コリメートレンズ
１３   ミラー
１４   落射暗視野対物レンズ
１５   リング状集光レンズ
２０   光検出器
２４   遮光板
４０   基板
４２   参照基板
４５   対向電極
５０   筐体
５１   メッキ液
５３   制御部
５５   電源
５７   ケーブル
５９   基板支持部
６０   被陽極酸化物質
６２   金属層（非陽極酸化部分）
６４   透光層（陽極酸化皮膜）
６４ａ 微細孔
６４ｒ 微細孔の底面
６４ｓ 光学デバイス表面（開口面）
７０   マッシュルーム構造の金属部
７４   マッシュルーム構造の金属部の頭部
Ｂ     金属微粒子
Ｄ１、Ｄ２    光学デバイス
Ｇ、Ｇ’      照射部分
Ｌ     基準光
Ｌｒ   正反射光
Ｌｓ   散乱光
【図１】
2010101772.tif 000003
【図２Ａ】
2010101772.tif 000004
【図２Ｂ】
2010101772.tif 000005
【図２Ｃ】
2010101772.tif 000006
【図２Ｄ】
2010101772.tif 000007
【図３Ａ】
2010101772.tif 000008
【図３Ｂ】
2010101772.tif 000009
【図３Ｃ】
2010101772.tif 000010
【図４Ａ】
2010101772.tif 000011
【図４Ｂ】
2010101772.tif 000012
【図５】
2010101772.tif 000013
【図６】
2010101772.tif 000014
【図７Ａ】
2010101772.tif 000015
【図７Ｂ】
2010101772.tif 000016
【図８】
2010101772.tif 000017
【図９Ａ】
2010101772.tif 000018
【図９Ｂ】
2010101772.tif 000019