(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属が付着した固相化微粒子が基板上に形成された表面増強効果を有する分析用基板であって、前記固相化微粒子が形成された領域は、光学的分析方法の種類に対応して、前記金属の種類が異なる領域の同一の組み合わせが複数形成された第１の範囲、前記金属の付着量が異なる領域の同一の組み合わせが複数形成された第２の範囲、前記金属の種類及び前記金属の付着量が異なる領域の同一の組み合わせが複数形成された第３の範囲のいずれか１つの範囲を少なくとも含むことを特徴とする分析用基板。
【請求項２】
前記第１の範囲と前記第２の範囲と前記第３の範囲をすべて含むことを特徴とする請求項１に記載の分析用基板。
【請求項３】
基板上に微粒子を固相化する第１の工程と、
表面増強効果を利用した光学的分析方法の種類に対応して、前記微粒子の上に付着させる金属量又は金属の種類を前記微粒子の固相化領域毎に変える第２の工程とを備え、
前記第２の工程は、金属付着工程を複数回行い、所定形状の開口部が複数形成されたマスクを前記複数回行われる金属付着工程毎に配置位置を変えて用いる工程又は前記マスクを前記金属付着工程時に取り除く工程を含むことを特徴とする分析用基板の製造方法。
【請求項４】
基板上に微粒子を固相化する第１の工程と、
表面増強効果を利用した光学的分析方法の種類に対応して、前記微粒子の上に付着させる金属量を前記微粒子の固相化領域毎に変える第３の工程とを備え、
前記第３の工程は、金属層付着工程を行い、前記金属層付着工程の後に、所定形状の開口部が複数形成されたマスクを用い、前記開口部に対応する領域の付着金属をエッチング工程で一部剥離することを特徴とする分析用基板の製造方法。
【請求項５】
前記第２の工程又は前記第３の工程は、前記第１の工程において粒径の異なる微粒子が領域毎に固相化されることにより行われることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の分析用基板の製造方法。
【請求項６】
前記第２の工程又は前記第３の工程は、前記第１の工程において厚さの異なる微粒子が領域毎に固相化されることにより行われることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の分析用基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、臨床検査、環境モニタリング、食品検査、創薬等に用いることができる分析用基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表面増強効果を利用した光による分析方法が注目を集めている。金属や誘電体、あるいは半導体の微粒子の物理化学的特性は、微粒子の厚さ、サイズ、形状等に大きく依存する。例えば、サイズ１００ｎｍ以下の金、銀、プラチナ等のナノ粒子に光を照射すると、ナノ粒子近傍に近接場と呼ばれる局在した強力な光の場が発生する。測定対象である分子ないしは薄膜状のサンプルを貴金属ナノ粒子でコーティングされた基板に展開して光学的手法にて分析することより、信号が数十倍（蛍光法および赤外分光法）から１００万倍（ラマン分光法）増大されることが知られている。
【０００３】
光の表面増強効果を利用したデバイスとして、例えば、表面増強効果によって生じる表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｌａｓｍｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）と呼ばれる現象を利用したバイオセンサ等がある。
【０００４】
これらの方法の要は、基板上に形成した固相化金属微粒子の作製にあり、適切なサイズ、厚さ、形状等の貴金属ナノ粒子を高密度かつ均一に形成することである。従来の作製方法としては、非特許文献１に示されるように、金属コロイドを基板上に固定する方法、真空蒸着された金属を加熱によりアイランド化する方法、リソグラフィーにより金属をパターニングする方法がある。また、特許文献１に示されるように、基板に吸着させたポリスチレン球上に、真空蒸着により、金属層を形成する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１７０３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ralph A. Tripp et al., nanotoday JUN-AUG 2008 VOLUME3 NUMBER3-4 “Novel nanostructures for SERS biosensing”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記のように表面増強効果を利用した光学的手法で分析する場合には、使用する光の波長が分析方法によって異なる。したがって、固相化金属微粒子の組成、厚さ、サイズ、形状等を調整し、用いられる光の波長に合わせる必要がある。例えば、あるサンプルをラマン分光法と蛍光分光法の２種類の分光法により分析する場合には、使用する光の波長が異なるため、異なる金属微粒子が形成された分析用基板を２枚用意する必要がある。
【０００８】
この場合、液体もしくは粉末状の分析対象物（サンプル）が大量にある場合には問題ではないが、サンプル量が非常に微量な場合には、両方の分析方法による測定結果が十分なものではなくなる可能性がある。また、組織切片等のように一つのサンプルを２次元マッピングする場合には、どちらかの分析方法を選択しなければならなかった。
【０００９】
また、分析用基板を作製する方法の一つに、島状薄膜蒸着法があるが、この方法では金属粒子を均一に高密度化して形成することは困難である。他方、電子線リソグラフィー（ＥＢＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、原子間力顕微鏡リソグラフィー（ＡＦＭＬ：Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）などを用いて基板に金属微粒子を形成する方法などもあるが、非特許文献１に示すように、膨大なコストと低いスループットという大きな問題がある。したがって、分析方法の種類毎に、何枚も分析用基板を作製することは、手間やコストの点からも問題であった。
【００１０】
また、特許文献１のような手法を用いたとしても、分析方法の種類毎に、何枚も分析用基板を作製することは手間もコストもかかる。
【００１１】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、手間やコストをかけずに、微量のサンプル、もしくは二次元情報を含む組織切片等の同一サンプルを、複数の分析方法で高感度に分析することができる分析用基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の分析用基板は、金属が付着した固相化微粒子が基板上に形成された表面増強効果を有する分析用基板であって、前記固相化微粒子が形成された領域は、光学的分析方法の種類に対応して、前記金属の種類が異なる領域の同一の組み合わせが複数形成された第１の範囲、前記金属の付着量が異なる領域の同一の組み合わせが複数形成された第２の範囲、前記金属の種類及び前記金属の付着量が異なる領域の同一の組み合わせが複数形成された第３の範囲のいずれか１つの範囲を少なくとも含むことを主要な特徴とする。
【００１３】
また、本発明の分析用基板の製造方法は、基板上に微粒子を固相化する第１の工程と、
表面増強効果を利用した光学的分析方法の種類に対応して、前記微粒子の上に付着させる金属量又は金属の種類を前記微粒子の固相化領域毎に変える第２の工程とを備え、前記第２の工程は、金属付着工程を複数回行い、所定形状の開口部が複数形成されたマスクを前記複数回行われる金属付着工程毎に配置位置を変えて用いる工程又は前記マスクを前記金属付着工程時に取り除く工程を含むことを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、微量又は唯一無二のサンプルを複数の異なる分析方法により分析することが可能となる。例えば、がん治療における腫瘍部位の診断において、摘出切片中の標的バイオマーカーと化学分析を同時に行うことができれば、より的確な判定が可能になる。
【００１５】
また、腫瘍切片のように、二次元マッピングが必要な場合においては、同一領域を異なる分析方法で解析することによる情報の高精度化を行えることが有効となる。測定対象が微量でも貴重でもない場合においても、分析手法毎に試料を準備する必要がなくなり、測定の手間を省くことができる。さらに品質管理のような応用においては、分析のスループット向上につながり、全量検査も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る分析用基板の断面構造を示す図である。
【図２】本発明に係る分析用基板の断面構造を示す図である。
【図３】分析用基板における金属の付着量を変える製造方法を示す図である。
【図４】分析用基板における金属の付着量を変える製造方法を示す図である。
【図５】マスクのパターン例を示す図である。
【図６】分析用基板の微粒子の領域毎に異種金属を形成する製造工程を示す図である。
【図７】図６に続く製造工程を示す図である。
【図８】分析用基板の微粒子の領域毎に異種金属を形成する製造方法を示す図である。
【図９】微粒子の領域毎に異種金属を形成した分析用基板の撮像画像を示す図である。
【図１０】１種類のマスクにより光学的特性の異なる２種類の領域を形成する図である。
【図１１】１種類のマスクにより光学的特性の異なる２種類の領域を形成する図である。
【図１２】１種類のマスクにより光学的特性の異なる３種類の領域を形成する図である。
【図１３】１種類のマスクにより光学的特性の異なる３種類の領域を形成する図である。
【図１４】３種類のマスクにより光学的特性の異なる３種類の領域を形成する図である。
【図１５】３種類のマスクにより光学的特性の異なる４種類の領域を形成する図である。
【図１６】表面増強蛍光法及び表面増強ラマン分光法による銀膜厚と増強効果との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。構造に関する図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
【００１８】
図１（ａ）は、本発明の分析用基板の基本的な構成を示す。ガラスやシリコン等、光学的に平坦な基板１の上に、微小球形状の金属付着微粒子１０が、一様に形成されている。金属付着微粒子１０は、例えば、粒径２０ｎｍから１０００ｎｍの微小球形状の微粒子２と微粒子２に付着した金属層３とで構成されている。基板１上に微粒子２が固相化されており、微粒子２の表面の上半分程度が金属層３で被覆されている。金属層３は、金、銀、プラチナ等の金属で構成されている。基板１上の領域によって、金属層３の組成、厚さ、微粒子２の粒径が異なるように構成される。
【００１９】
分析用基板の領域１１を拡大したのが、例えば図１（ｂ）であり、粒径が同じ微粒子２が用いられているものの、微粒子２上に形成された金属層３の厚さが異なっている。範囲Ａに存在する微粒子と範囲Ｂに存在する微粒子２の粒径は同じであるが、金属層３の厚さは範囲Ａよりも範囲Ｂの方が厚く形成されている。これにより、範囲Ｂの方が微粒子２に付着する金属の量は多くなる。
【００２０】
一方、領域１２を拡大したのが、例えば図１（ｃ）であり、粒径が異なる微粒子２が用いられている例を示す。基板１上には、範囲Ｃよりも範囲Ｄの方が粒径が大きい微粒子２が固相化されている。このため、微粒子２上に形成される金属層３の面積は範囲Ｄの方が大きくなる。なお、粒径が異なる微粒子２を用いるということは、言い換えると、厚さが異なる微粒子２を用いることでもある。すなわち、範囲Ｃよりも範囲Ｄの方が厚さが大きい微粒子２の微粒子層が形成されていると言える。
【００２１】
他方、領域１３を拡大したのが、例えば図２（ｄ）であり、粒径が同じ微粒子２が用いられているが、微粒子２上に形成された金属層３及び金属層６３について、各々厚さが異なる領域が存在する。Ａ１及びＢ１の範囲に形成された金属層３は単一の金属元素Ａで構成され、Ｃ１及びＤ１の範囲に形成された金属層６３は金属元素Ａとは異なる単一の金属元素Ｂで構成されている。範囲Ａ１に存在する微粒子と範囲Ｂ１に存在する微粒子２の粒径は同じであるが、金属層３の厚さは範囲Ａ１よりも範囲Ｂ１の方が厚く形成される。また、範囲Ａ２に存在する微粒子２と範囲Ｂ２に存在する微粒子２の粒径は同じであるが、金属層６３の厚さは範囲Ａ２よりも範囲Ｂ２の方が厚く形成される。このように、異なる種類の単一金属元素からなる金属層の領域毎に、金属層の厚さが異なる領域がさらに形成される。
【００２２】
図２（ｅ）は、図２（ｄ）とは異なる形態で、異なる種類の単一金属元素からなる金属層の領域毎に、金属層の厚さが異なる領域が形成されることを示す。図２（ｅ）は、領域１４を拡大した状態を示しており、粒径が異なる微粒子の領域が交互に形成されている。基板１上には、範囲Ｃ１よりも範囲Ｄ１の方が粒径が大きい微粒子２が固相化されている。また、範囲Ｃ２よりも範囲Ｄ２の方が粒径が大きい微粒子２が固相化されている。Ｃ１及びＤ１の範囲に形成された金属層３は単一の金属元素Ａで構成され、Ｃ２及びＤ２の範囲に形成された金属層６３は金属元素Ａとは異なる単一の金属元素Ｂで構成されている。微粒子２上に形成される金属層３の面積は範囲Ｃ１よりも範囲Ｄ１の方が大きくなる。また、微粒子２上に形成される金属層６３の面積は範囲Ｃ２よりも範囲Ｄ２の方が大きくなる。
【００２３】
ここで、金属層３、６３で被覆されている微粒子２の表面に、例えば検体を吸着すれば、表面増強効果により、ラマン分光法、蛍光測定法、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ（Matrix Assisted Laser Desorption Ionization−Time Of Flight）質量分析等様々な光学的分析方法の感度向上に寄与する。分析方法によって使用する波長領域が異なるため、金属層の組成、金属層のサイズ、金属層の形状等の最適条件が異なる。
【００２４】
本発明では、複数の分析手法に対して最適化された金属層が形成された金属付着微粒子１０を、図１のように、１枚の基板上に形成することができる。それぞれの手法に適した領域の表面積は減少するが、表面増強効果による感度向上率は、数十倍（蛍光及び赤外分光）から１００万倍以上（ラマン分光）であることから、それぞれの分析方法に対する信号の絶対強度は飛躍的に向上する。
【００２５】
以上のように、本発明の分析用基板は、金属が付着した微粒子が基板上に形成されており、固相化微粒子が形成された領域は、光学的分析方法の種類に対応して、領域１１、１２のように、金属の種類もしくは金属の付着量を変えた領域、又は前記金属の種類及び金属の付着量を変えた領域に分割されている。
【００２６】
図３には、図１（ｂ）のように、金属層３の膜厚を領域毎に変化させる方法を示す。図３（ａ）のように、基板１上にシリカもしくはポリスチレン等からなる微粒子２を単層に分散して吸着させ、この微粒子２の上方の一部にマスク２０を配置する。ここで、微粒子２は基板１上に多層に吸着させるようにしても良い。基板１の表面に単層高密度に微粒子２を吸着させる具体的方法は任意であるが、例えば、以下のような方法で製造することができる。まず、微粒子溶液に、ＥＤＣ（１−Ｅｔｈｙｌ−３−［３−Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ］ ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ Ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ）やＮａＣｌなどの塩を添加（０．５Ｍ以下、好ましくは１００ｍＭ以下）し、混合溶液を作製する。例えば、微粒子溶液１溶に対してＥＤＣ溶液２溶を加える。この混合溶液を、基板１の表面へ塗布する。この際、基板１をガラスやプラスチックにて形成した場合には、この基板１にベース層を蒸着またはスパッタリングにより形成して、このベース層の表面へ混合溶液を塗布する。あるいは、基板１をシリコン等の金属にて形成した場合には、ベース層を形成することなく、この基板１の表面へ混合溶液を塗布する。そして、この基板１を数秒以上放置した後に蒸留水で洗浄して乾燥させ、この基板１の表面に単層高密度に微粒子２を吸着させる。
【００２７】
この状態で蒸着法又はスパッタ法により、金、銀、プラチナ等の金属粒子２１を発生させることにより、図３（ｂ）のように、マスク２０で覆われた領域の微粒子２には、金属が付着せず、一方、マスク２０で覆われていない領域に存在する微粒子２の表面に金属層３ａが形成される。
【００２８】
次に、図３（ｃ）のように、マスク２０を取り除いた状態で２回目の蒸着又はスパッタを行うと、金属粒子２１が全体の微粒子２上に堆積し、図３（ｂ）で既に形成された金属層３ａに重ねて金属層が堆積される。したがって、図３（ｄ）のように、範囲Ａの金属層３の厚さは範囲Ｂの金属層３よりも薄くなる。なお、図３（ａ）〜（ｄ）までの工程を複数回繰り返すようにしても良い。
【００２９】
図３の製造工程において、例えば四角形の開口部を有するマスクを用いた場合、そのマスクパターンと領域毎の形成状態を示すのが、図１０である。図１０（ａ）は、四角形の開口部３４ａと遮蔽部３４ｂからなるマスク２０を上から見た平面図を示す。図３の製造工程に示すように、図１０（ａ）のマスクを用いて、微粒子上に第１回目の蒸着を行い、次にマスクを取り除いて第２回目の蒸着を行う。図１０（ｂ）は、第２回目の蒸着後に形成された２種類の領域を示す。図１０（ｂ）において、範囲Ａの金属層の厚さは範囲Ｂの金属層よりも薄くなる。
【００３０】
上記のように、金属層３の膜厚が領域毎に異なる金属付着微粒子１０を１枚の共通の基板上に形成することができる。マスク２０の除去前の金属粒子２１と、マスク２０の除去後の金属粒子２１とを異なる種類の金属粒子とし、範囲Ａと範囲Ｂの領域毎に異なる種類の金属を堆積することもできる。
【００３１】
金属層３の膜厚を領域毎に変化させる他の方法を図４に示す。まず、図４（ａ）のように、基板１上にシリカもしくはポリスチレン等からなる微粒子２を一層に分散して吸着させる。ここで、微粒子２は基板１上に多層に吸着させるようにしても良い。吸着方法は、図３で述べた上記方法と同様である。
【００３２】
次に、図４（ｂ）のように、蒸着法又はスパッタ法により、金属粒子２１を発生させ、基板１上の微粒子２全体に同じ厚さに金属層３ｂを堆積する。図４（ｃ）のように微粒子２の上方の一部に、マスク２０を配置する。そして反応性イオンエッチング等のドライエッチング２２を行うことにより、マスク２０で覆われていない範囲の金属層３ｂは削られて薄くなり、一方、マスク２０で覆われた範囲の金属層３ｂは削られない。
【００３３】
したがって、範囲Ａの金属層３の厚さは範囲Ｂの金属層３よりも薄くなる。なお、図４（ａ）〜（ｄ）までの工程を複数回繰り返すようにしても良い。このように、エッチング処理の際に、マスク２０を用いることにより、限定された領域に存在する金属層の膜厚を薄くすることができ、領域によって金属層の厚さが異なる金属付着微粒子１０を形成することができる。
【００３４】
以上の方法をまとめると、まず、単分散のポリスチレン微粒子もしくはシリカ微粒子等を基板に単層もしくは多層として吸着させる。次に、第１回目の真空蒸着又はスパッタにより、金属層を微粒子上に形成することにより、金属付着微粒子を形成する。この方法により、基板上に金属付着微粒子を容易に形成することができる。次に、第２回目の真空蒸着工程又はスパッタ工程でマスクを用いて一部の微粒子のみに金属層を堆積させるか、又は金属層の一部を削除する手法を用いる。この手法により、異なる特性の金属付着微粒子を１枚の基板上に形成することができる。
【００３５】
次に、金属層３のサイズを領域毎に変化させる方法を説明する。作製方法は図４（ａ）、図４（ｂ）の工程とほぼ同じである。違いは、基板１上に分散して吸着させる微粒子２の粒径が領域毎に異なることである。領域毎に異なる粒径の微粒子２を分散吸着させた後、蒸着法又はスパッタ法により、一様に金属粒子２１を堆積させれば、粒径の大きな微粒子上には直径が大きい金属層が、粒径の小さな微粒子上には直径の小さい金属層が形成される。このようにして、図１（ｃ）の範囲Ｃ、範囲Ｄに示すように、金属層３のサイズを領域毎に変化させることができる。
【００３６】
図５には、図３、４で用いるマスク２０のパターンが４種類例示されている。このマスクにより、様々な形状の領域が生じる。図５（ａ）には四角形の開口部３０ａと遮蔽部３０ｂとを有するマスク２０が示されている。図５（ｂ）には、三角形の開口部３１ａと遮蔽部３１ｂとを有するマスク２０が示されている。図５（ｃ）には、円形の開口部３２ａと遮蔽部３２ｂを有するマスク２０が示されている。開口部の形状については、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す形状以外の形状であっても良い。また、図５（ｄ）のように、遮蔽部３３ｂに異なる形状の開口部３３ａを配置するように構成したマスク２０であっても良い。開口部の形状だけではなく、開口部と遮蔽部との面積比率等もこれらに限られるものではなく、適宜変更しても良い。さらに、開口部の形状、サイズ、間隔は均一でなくても良い。
【００３７】
前述したように、図３の工程で、マスク２０の除去前の金属粒子２１と、マスク２０の除去後の金属粒子２１とを異なる種類の金属粒子として、領域毎に異なる種類の金属を堆積させることもできるが、領域毎に異なる種類の金属を微粒子２上に堆積させる他の方法を図６〜図７に示す。図６（ａ）に示すように、基板１上に微粒子２を一様に分散、吸着させる。この吸着方法は、図３での説明と同様である。マスク２０を微粒子２上に配置し、蒸着法又はスパッタ法により第１の金属粒子２１ａを堆積させる。図６（ｂ）のように、マスク２０の開口部に対応した微粒子２上には、第１の金属粒子２１ａによる金属層３が形成される。
【００３８】
次に、図７（ｃ）に示すように、マスク２０を矢印の方向（左方向）にずらした後、金属粒子２１ａとは異なる種類の金属粒子２１ｂを蒸着法又はスパッタ法により発生させ、微粒子２上に堆積させる。図７（ｄ）に示すように、マスク２０の開口部に相当する微粒子２には金属粒子２１ｂが堆積するが、遮蔽されている部分は、金属粒子２１ｂの堆積がなく、金属層３のままである。マスク２０の開口部に相当する微粒子２については、金属粒子２１ｂによる金属層６３のみが形成されたものと、金属粒子２１ａによる金属層３の上にさらに金属層６３が積層された多層金属層７３が形成されたものが存在する。このようにして、領域毎に異種の金属を表面に堆積させた金属付着微粒子１０を形成することができる。
【００３９】
図８は、例えば、六角形の開口部を有するマスクを用いた場合に、微粒子２上に異種金属が形成される過程を示す図である。マスクの上面から見た平面図を示す。実線で囲んだ六角形の開口部が、最初にマスクが配置された位置を示す。この状態で、第１の金属粒子を発生させて微粒子２上に金属層３を形成する。次に、マスクを図のマスク移動方向となる矢印方向に移動させて、破線で示す六角形の位置まで移動させる。
【００４０】
ここで、第２の金属粒子を発生させて、微粒子２上に金属層６３を形成する。すると、実線の六角形と破線の六角形とが重なる領域（斜線の領域）５２は、金属層３上に金属層６３が積層された多層金属層７３が形成される。一方、点々で示された領域５０は、金属層３が形成され、破線の六角形の白抜きの領域５１には、金属層６３が形成される。また、上下の六角形の間の領域５３には、全く金属層が形成されない。このように、異種の金属層が各々一層のみ形成された領域と、異種の金属層が積層された領域と、何も金属層が堆積されない領域が形成される。なお、マスクの移動方向は、図の方向ではなく、どの方向に移動させても良い。
【００４１】
図９には、六角形の開口部を有するマスクを利用し、領域毎に異種金属を堆積した金属付着微粒子が形成されたサンプルの走査型顕微鏡写真像を示す。これは、六角形の開口部を有するマスクを用いて金を蒸着させ、次に、マスクを所定の方向に移動させた後、銀を蒸着したものである。基板上には粒径１００ｎｍのシリカ微粒子が均一に吸着されており、領域４０には厚さ２０ｎｍの金、領域４１には厚さ２０ｎｍの銀、領域４２には厚さがそれぞれ２０ｎｍの金と厚さ２０ｎｍの銀とが積層された薄膜が形成されている。領域４３は全く金属が形成されていない領域であり、このような領域が存在しても良い。
【００４２】
図６〜図８までに示したように、１種類のマスクを所定の方向に移動させることにより、２種類の光学特性の異なる領域を形成する方法の他の例を図１１に示す。図１１（ａ）は、四角形の開口部３５ａと遮蔽部３５ｂからなるマスク２０を上から見た平面図を示す。マスクの横方向における開口部３５ａの間隔は、開口部３５ａの１つ分開けて配置されている。図１１（ｂ）は、２種類の光学特性の異なる領域の形成状態を示す。まず、図１１（ａ）のマスクを用いて、微粒子上に第１回目の金属元素の蒸着を行い、次にマスクを図１１（ａ）の矢印に示すマスクの移動方向（横方向）に、開口部３５ａの間隔分移動させる。その状態で、微粒子上に第２回目の金属元素の蒸着を行う。例えば、第１回目の蒸着と第２回目の蒸着とで金属元素の種類を変えれば、図１１（ｂ）に示すように、２種類の光学特性の異なる領域Ｘ、Ｙを形成することができる。
【００４３】
次に、図１２は、図６〜図８と同様、１種類のマスクで光学特性の異なる３種類の領域を形成する例を示す。図１２（ａ）は、四角形の開口部３６ａと遮蔽部３６ｂからなるマスク２０を上から見た平面図を示す。図１２（ｂ）は、３種類の光学特性の異なる領域の形成状態を示す。まず、図１２（ａ）のマスクを用いて、微粒子上に第１回目の金属元素Ａの蒸着を行い、次にマスクを図１２（ａ）の矢印に示すマスクの移動方向（横方向）に、少し移動させる。その状態で、微粒子上に第２回目の金属元素Ｂの蒸着を行う。図１２（ｂ）に示すように、金属元素Ａが堆積された領域Ｘ、金属元素Ｂが堆積された領域Ｙ、金属元素Ａと金属元素Ｂとが堆積された領域Ｗの３種類の光学特性の異なる領域が形成される。
【００４４】
次に、図１３は、１種類のマスクで光学特性の異なる３種類の領域を形成する他の例を示す。図１３（ａ）は、円形の開口部３７ａと遮蔽部３７ｂからなるマスク２０を上から見た平面図を示す。図１３（ｂ）は、３種類の光学特性の異なる領域の形成状態を示す。まず、図１３（ａ）のマスクを用いて、微粒子上に第１回目の金属元素Ａの蒸着を行い、次にマスクを図１３（ａ）の矢印に示すマスクの第１の移動方向に、少し移動させる。その状態で、微粒子上に第２回目の金属元素Ｂの蒸着を行う。次に、マスクを図１３（ａ）の矢印に示すマスクの第２の移動方向に、少し移動させる。その状態で、微粒子上に第３回目の金属元素Ｃの蒸着を行う。図１３（ｂ）に示すように、金属元素Ａが堆積された領域Ｘ、金属元素Ｂが堆積された領域Ｙ、金属元素Ｃが堆積された領域Ｚの３種類の光学特性の異なる領域が形成される。この図１３の方法の利点は、マスクを一枚用いれば良いだけなので、工程時間の短縮が可能である。一方、欠点は基板の面積が無駄になり、面積の自由度がないことである。
【００４５】
次に、図１４は、複数のマスクを用いて、光学特性の異なる３種類の領域を形成する例を示す。図１４（ａ）は、円形の開口部３８０ａと遮蔽部３８０ｂからなる第１のマスクを上から見た平面図を示す。図１４（ｂ）は、円形の開口部３８１ａと遮蔽部３８１ｂからなる第２のマスクを上から見た平面図を示す。第１のマスクと第２のマスクは、開口部の大きさは同じであるが、開口部の配置位置が異なっている。図１４（ｃ）は、円形の開口部３８２ａと遮蔽部３８２ｂからなる第３のマスクを上から見た平面図を示す。第３のマスクは、第１のマスク及び第２のマスクとは、開口部の大きさも配置位置も異なっている。
【００４６】
図１４（ｂ）は、３種類の光学特性の異なる領域の形成状態を示す。まず、図１４（ａ）のマスクを用いて、微粒子上に第１回目の金属元素Ａの蒸着を行い、次に、図１４（ａ）のマスクを図１４（ｂ）のマスクと取り替えて、微粒子上に第２回目の金属元素Ｂの蒸着を行う。その後、図１４（ｂ）のマスクを図１４（ｃ）のマスクと取り替えて、微粒子上に第３回目の金属元素Ｃの蒸着を行う。図１４（ｄ）に示すように、金属元素Ａが堆積された領域Ｘ、金属元素Ｂが堆積された領域Ｙ、金属元素Ｃが堆積された領域Ｚの３種類の光学特性の異なる領域が形成される。この図１４の方法の利点は、基板の面積の無駄が省け、領域の面積及び形状の自由度が増すことである。一方、欠点は、複数のマスクが必要となり、作業工程時間がかかることである。
【００４７】
次に、図１５は、複数のマスクを用いて、光学特性の異なる４種類の領域を形成する例を示す。図１５（ａ）は、長方形の開口部３９０ａと遮蔽部３９０ｂからなる第１のマスクを上から見た平面図を示す。図１５（ｂ）は、長方形の開口部３９１ａと遮蔽部３９１ｂからなる第２のマスクを上から見た平面図を示す。第１のマスクと第２のマスクは、開口部の形状や大きさは同じであるが、開口部の配置位置が異なっている。また、第１のマスクと第２のマスクは、開口部位置が一部重なるように形成されている。図１５（ｃ）は、円形の開口部３９２ａと遮蔽部３９２ｂからなる第３のマスクを上から見た平面図を示す。
【００４８】
図１５（ｄ）は、４種類の光学特性の異なる領域の形成状態を示す。まず、図１５（ａ）のマスクを用いて、微粒子上に第１回目の金属元素Ａの蒸着を行い、次に、図１５（ａ）のマスクを図１５（ｂ）のマスクと取り替えて、微粒子上に第２回目の金属元素Ｂの蒸着を行う。その後、図１５（ｂ）のマスクを図１５（ｃ）のマスクと取り替えて、微粒子上に第３回目の金属元素Ｃの蒸着を行う。図１５（ｄ）に示すように、金属元素Ａが堆積された領域Ｘ、金属元素Ｂが堆積された領域Ｙ、金属元素Ｃが堆積された領域Ｚ、金属元素Ａと金属元素Ｂとが堆積された領域Ｗの４種類の光学特性の異なる領域が形成される。
【００４９】
図１６は、光を用いた各分析法において最適条件が異なることを示すもので、ここでは、表面増強蛍光法および表面増強ラマン分光法を比較した。
【００５０】
図１６（ａ）は、表面増強蛍光法で測定した結果を示す。横軸は、銀薄膜の蒸着厚（ｎｍ）を、縦軸は増強率を示す。測定対象は以下のように構成した。基板上に粒径１０８ｎｍのシリカ微粒子を分散、吸着させ、シリカ微粒子上に銀（Ａｇ）薄膜を蒸着した。銀薄膜に濃度２μｇ／ｍｌの蛍光タンパク質（ＲＰＥ）を固定した。励起光波長５４３ｎｍ、検出波長５７０ｎｍで測定した。
【００５１】
このとき、銀蒸着厚を基板毎に、５、１０、１５、２０、２５ｎｍと変えて測定した結果が図１６（ａ）に示されている。この測定結果より、銀蒸着厚１５ｎｍのときに、最も増強率が高くなっており、表面増強蛍光法の場合における銀膜厚の最適条件は、１５ｎｍであることがわかる。
【００５２】
図１６（ｂ）は、表面増強ラマン分光法による測定結果を示す。横軸は銀薄膜の蒸着厚（ｎｍ）を、縦軸はラマン信号強度を示す。測定対象は以下のように構成した。基板上に粒径１００ｎｍのシリカ微粒子を分散、吸着させ、シリカ微粒子上にシリカ微粒子上に銀（Ａｇ）薄膜を蒸着した。銀薄膜に染料の一種であるＢＰＥを６５ｎＭ固定し、励起光波長５３２ｎｍ、検出ピーク１６１６ｃｍ−１で測定した。
【００５３】
このとき、銀蒸着厚を基板毎に、１０〜７０ｎｍまで１０ｎｍ間隔で変えて７点測定した結果が図１６（ｂ）に示されている。この測定結果からわかるように、銀蒸着厚は、６０ｎｍのときに最もラマン信号強度が大きくなっており、表面増強ラマン分光法の場合における銀膜厚の最適条件は、６０ｎｍであることがわかる。
【００５４】
そこで、表面増強蛍光法および表面増強ラマン分光法の両方の分析方法に適した基板として、厚さ１５ｎｍと６０ｎｍの銀薄膜が形成された基板を作製することが望ましいことがわかる。ちなみに、増強率は励起光波長及びサンプルの吸収スペクトルに依存することから、測定対象と励起光波長により付着させる金属の種類又は／及び金属の付着量を決定し、これらの異なる領域を有する基板を作製することになる。これらの領域を作製する方法は、既に説明した前述の方法を用いれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の分析用基板及び分析用基板の製造方法は、表面増強蛍光法、表面増強ラマン分光法、表面プラズモン共鳴による分析、局在型表面プラズモン共鳴による分析、質量分析等、表面増強効果を利用した光学的分析方法に幅広く適用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１      基板
２      微粒子
３ａ    金属層
３ｂ    金属層
３      金属層
１０    金属付着微粒子
２０    マスク
２１    金属粒子
２１ａ  金属粒子
２１ｂ  金属粒子
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図９】
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