(57)【要約】光学的な分子間相互作用の進捗度又は光学膜厚の測定において光源等を含む検出手段の属性に起因した影響を除去した測定結果を算出する。そのために、予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する。測定系基準分光強度は、基準干渉膜に対して検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された基準干渉膜の分光反射率で除したものとする。測定対象の反射光の分光強度を測定系基準分光強度で除して絶対分光反射率とし、分子間相互作用の開始前と開始後の絶対分光反射率の所定の波長における変化量ΔＲを、分子間相互作用の進捗度を示す値として算出する。また、干渉膜の光学膜厚が既知の積層体における分光反射率（変化量）の極値を与える波長と当該光学膜厚との関係を異なる光学膜厚について作成し、得られた測定対象の積層体における分光反射率（変化量）の極値を与える波長を上記関係に当てはめて光学膜厚を同定する。
2014046156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜上における複数物質間の分子間相互作用を光学的に測定する測定方法であって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成工程と、
前記薄膜からの反射光を検出する検出手段によって、分子間相互作用の開始前における前記反射光の第１の波長における強度を検出する工程と、
前記検出手段によって、分子間相互作用の開始後における前記反射光の前記第１の波長における強度を検出する工程と、
前記第１の波長における、分子間相互作用の開始前と開始後の前記反射光の強度の変化を前記第１の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する工程と、
を備え、
前記測定系基準分光強度作成工程は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする過程を含むことを特徴とする分子間相互作用の測定方法。
【請求項２】
前記反射光の強度の変化を前記第１の波長とは異なる第２の波長について前記第２の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の分子間相互作用の測定方法。
【請求項３】
所定の波長帯域内において、前記反射光の強度の変化を、測定波長を変えて各測定波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で複数測定し、それらの総和又はそれらの絶対値の総和を算出する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の分子間相互作用の測定方法。
【請求項４】
薄膜上における複数物質間の分子間相互作用を光学的に測定する測定方法であって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成工程と、
前記薄膜を透過した透過光を検出する検出手段によって、分子間相互作用の開始前における前記透過光の第１の波長における強度を検出する工程と、
前記検出手段によって、分子間相互作用の開始後における前記透過光の前記第１の波長における強度を検出する工程と、
前記第１の波長における、分子間相互作用の開始前と開始後の前記透過光の強度の変化を前記第１の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する工程と、
を備え、
前記測定系基準分光強度作成工程は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した透過光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光透過率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする過程を含むことを特徴とする分子間相互作用の測定方法。
【請求項５】
前記透過光の強度の変化を前記第１の波長とは異なる第２の波長について前記第２の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する工程をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の分子間相互作用の測定方法。
【請求項６】
所定の波長帯域内において、前記透過光の強度の変化を、測定波長を変えて各測定波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で複数測定し、それらの総和又はそれらの絶対値の総和を算出する工程をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の分子間相互作用の測定方法。
【請求項７】
前記測定系基準分光強度作成工程を少なくとも一回実行した後にさらに実行するときに、既に登録した測定系基準分光強度と後に作成した測定系基準分光強度とを比較して光源光量の経時変化量を算出する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定方法。
【請求項８】
前記検出手段による分子間相互作用の測定により得られた前記強度が測定可能範囲の最大値を超えているとき、前記検出手段に含まれる光源の駆動電力を低減した上で前記強度を再測定するとともに、
再測定した前記強度に適用する測定系基準分光強度を、予め当該低減後に相当する駆動電力で前記光源を駆動して前記測定系基準分光強度作成工程を実行することにより登録した測定系基準分光強度とすることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定方法。
【請求項９】
薄膜上における複数物質間の分子間相互作用を光学的に測定するための測定システムであって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成手段と、
前記薄膜からの反射光を検出可能にされ、分子間相互作用の開始前における前記反射光の第１の波長における強度を検出するとともに、分子間相互作用の開始後における前記反射光の前記第１の波長における強度を検出する検出手段と、
前記第１の波長における、分子間相互作用の開始前と開始後の前記反射光の強度の変化を前記第１の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する算出手段と、
を備え、
前記測定系基準分光強度作成手段は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする演算手段を含むことを特徴とする分子間相互作用の測定システム。
【請求項１０】
前記算出手段は、前記反射光の強度の変化を前記第１の波長とは異なる第２の波長について前記第２の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出することを特徴とする請求項９に記載の分子間相互作用の測定システム。
【請求項１１】
前記算出手段は、所定の波長帯域内において、前記反射光の強度の変化を、測定波長を変えて各測定波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で複数測定し、それらの総和又はそれらの絶対値の総和を算出することを特徴とする請求項９に記載の分子間相互作用の測定システム。
【請求項１２】
薄膜上における複数物質間の分子間相互作用を光学的に測定するための測定システムであって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成手段と、
前記薄膜を透過した透過光を検出可能にされ、分子間相互作用の開始前における前記透過光の第１の波長における強度を検出するとともに、分子間相互作用の開始後における前記透過光の前記第１の波長における強度を検出する検出手段と、
前記第１の波長における、分子間相互作用の開始前と開始後の前記透過光の強度の変化を前記第１の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する算出手段と、
を備え、
前記測定系基準分光強度作成手段は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した透過光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光透過率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする演算手段を含むことを特徴とする分子間相互作用の測定システム。
【請求項１３】
前記算出手段は、前記透過光の強度の変化を前記第１の波長とは異なる第２の波長について前記第２の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出することを特徴とする請求項１２に記載の分子間相互作用の測定システム。
【請求項１４】
前記算出手段は、所定の波長帯域内において、前記透過光の強度の変化を、測定波長を変えて各測定波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で複数測定し、それらの総和又はそれらの絶対値の総和を算出することを特徴とする請求項１２に記載の分子間相互作用の測定システム。
【請求項１５】
前記測定系基準分光強度作成手段により前記測定系基準分光強度を作成しこれを登録した後にさらに作成するときに、既に登録した測定系基準分光強度と後に作成した測定系基準分光強度とを比較して光源光量の経時変化量を算出する手段をさらに備えることを特徴とする請求項９から請求項１４のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定システム。
【請求項１６】
前記検出手段による分子間相互作用の測定により得られた前記強度が測定可能範囲の最大値を超えているか否か判断する判断手段と、
前記判断手段により、超えていると判断するとき、前記検出手段に含まれる光源の駆動電力を低減した上で前記強度を再測定する再測定手段とを備え、
前記算出手段は、前記再測定手段により再測定した前記強度に適用する測定系基準分光強度を、予め当該低減後に相当する駆動電力で前記光源を駆動した状態で前記測定系基準分光強度作成手段により作成し登録した測定系基準分光強度とすることを特徴とする請求項９から請求項１４のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定システム。
【請求項１７】
薄膜上における複数物質間の分子間相互作用を光学的に測定するための処理をコンピューターに行わせるプログラムであって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成処理と、
前記薄膜からの反射光を検出する検出手段によって、分子間相互作用の開始前における前記反射光の第１の波長における強度を検出する処理と、
前記検出手段によって、分子間相互作用の開始後における前記反射光の前記第１の波長における強度を検出する処理と、
前記第１の波長における、分子間相互作用の開始前と開始後の前記反射光の強度の変化を前記第１の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する処理と、
を前記コンピューターに行わせるプログラムを備え、
前記測定系基準分光強度作成処理は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする処理を含むことを特徴とする分子間相互作用の測定プログラム。
【請求項１８】
前記反射光の強度の変化を前記第１の波長とは異なる第２の波長について前記第２の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する処理をさらに前記コンピューターに行わせる請求項１７に記載の分子間相互作用の測定プログラム。
【請求項１９】
所定の波長帯域内において、前記反射光の強度の変化を、測定波長を変えて各測定波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で複数測定し、それらの総和又はそれらの絶対値の総和を算出する処理をさらに前記コンピューターに行わせる請求項１７に記載の分子間相互作用の測定プログラム。
【請求項２０】
薄膜上における複数物質間の分子間相互作用を光学的に測定するための処理をコンピューターに行わせるプログラムであって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成処理と、
前記薄膜を透過した透過を検出する検出手段によって、分子間相互作用の開始前における前記反射光の第１の波長における強度を検出する処理と、
前記検出手段によって、分子間相互作用の開始後における前記透過光の前記第１の波長における強度を検出する処理と、
前記第１の波長における、分子間相互作用の開始前と開始後の前記透過光の強度の変化を前記第１の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する処理と、
を前記コンピューターに行わせるプログラムを備え、
前記測定系基準分光強度作成処理は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した透過光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光透過率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする処理を含むことを特徴とする分子間相互作用の測定プログラム。
【請求項２１】
前記透過光の強度の変化を前記第１の波長とは異なる第２の波長について前記第２の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する処理をさらに前記コンピューターに行わせる請求項２０に記載の分子間相互作用の測定プログラム。
【請求項２２】
所定の波長帯域内において、前記透過光の強度の変化を、測定波長を変えて各測定波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で複数測定し、それらの総和又はそれらの絶対値の総和を算出する処理をさらに前記コンピューターに行わせる請求項２０に記載の分子間相互作用の測定プログラム。
【請求項２３】
前記測定系基準分光強度作成処理を少なくとも一回実行した後にさらに実行するときに、既に登録した測定系基準分光強度と後に作成した測定系基準分光強度とを比較して光源光量の経時変化量を算出する処理をさらに前記コンピューターに行わせる請求項１７から請求項２２のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定プログラム。
【請求項２４】
前記検出手段による分子間相互作用の測定により得られた前記強度が測定可能範囲の最大値を超えているとき、前記検出手段に含まれる光源の駆動電力を低減した上で前記強度を再測定する処理と、
再測定した前記強度に適用する測定系基準分光強度を、予め当該低減後に相当する駆動電力で前記光源を駆動して前記測定系基準分光強度作成処理を実行することにより登録した測定系基準分光強度とする処理をさらに前記コンピューターに行わせる請求項１７から請求項２２のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定プログラム。
【請求項２５】
基板上に１又は２以上の干渉膜が積層した積層体における該干渉膜の光学膜厚を反射干渉分光法により測定する光学膜厚測定方法であって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成工程と、
予め、シミュレーションにより干渉膜の光学膜厚が既知の前記積層体における分光反射率の極値を与える波長と当該光学膜厚との関係を異なる光学膜厚について作成する工程と、検出手段により得られた測定対象の前記積層体における分光強度を前記測定系基準分光強度で除して分光反射率とし、当該分光反射率の極値を与える波長を、前記関係に当てはめて、極値を与える波長が近似する光学膜厚を同定することにより、測定対象の前記積層体における光学膜厚を求める工程と、
を備え、
前記測定系基準分光強度作成工程は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする過程を含むことを特徴とする光学膜厚測定方法。
【請求項２６】
基板上に１又は２以上の干渉膜が積層した積層体の該干渉膜上で行われる分子間相互作用により、該干渉膜上に吸着する分子の光学膜厚を反射干渉分光法により測定する光学膜厚測定方法であって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成工程と、
予め、シミュレーションにより光学膜厚が既知の第１干渉膜が積層した第１積層体における分光反射率と、前記第１積層体の干渉膜の上に光学膜厚が既知の第２干渉膜が積層した第２積層体における分光反射率と、を求め、第１積層体における分光反射率に対する第２積層体における分光反射率の変化量の極値を与える波長と第２干渉膜の光学膜厚との関係を、異なる第２干渉膜の光学膜厚について作成する工程と、
分子間相互作用の開始前に検出手段により得られた測定対象の前記積層体における分光強度を前記測定系基準分光強度で除した分光反射率に対する、同測定対象の前記積層体の分子間相互作用の開始後における同分光反射率の変化量の極値を与える波長を、前記関係に当てはめて、極値を与える波長が近似する第２干渉膜の光学膜厚を同定することにより、同測定対象の前記積層体における分子間相互作用により干渉膜上に吸着した分子の光学膜厚を求める工程と、
を備え、
前記測定系基準分光強度作成工程は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする過程を含むことを特徴とする光学膜厚測定方法。
【請求項２７】
所定の波長帯域において、前記極値として極大値及び極小値が現れる場合にはその極大値及び極小値について、当該極大値が複数ある場合には当該複数の極大値について、当該極小値が複数ある場合には当該複数の極小値について、前記関係を作成し、前記検出手段により測定対象の前記積層体からこれら各極値を得て前記同定を行う請求項２５又は請求項２６に記載の光学膜厚測定方法。
【請求項２８】
前記関係を関数で作成する請求項２５から請求項２７のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定方法。
【請求項２９】
前記関数が２次関数であり、当該２次関数を前記極値ごとに作成する請求項２８に記載の光学膜厚測定方法。
【請求項３０】
前記同定は、極値を与える波長が最も近似する光学膜厚を特定することより行い、当該最も近似する光学膜厚から、求める光学膜厚を推定する請求項２５から請求項２９のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定方法。
【請求項３１】
前記検出手段により測定対象の前記積層体に白色光を照射して、当該積層体からの反射光の前記分光強度を得る請求項２５から請求項３０のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定方法。
【請求項３２】
前記干渉膜上を液体層が覆う状態で測定する請求項２５から請求項３１のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定方法。
【請求項３３】
前記測定系基準分光強度作成工程を少なくとも一回実行した後にさらに実行するときに、既に登録した測定系基準分光強度と後に作成した測定系基準分光強度とを比較して光源光量の経時変化量を算出する工程をさらに備えることを特徴とする請求項２５から請求項３２のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定方法。
【請求項３４】
前記検出手段により得られた前記測定対象の前記分光強度が測定可能範囲の最大値を超えているとき、前記検出手段に含まれる光源の駆動電力を低減した上で前記分光強度を再測定するとともに、
再測定した前記分光強度を除する測定系基準分光強度を、予め当該低減後に相当する駆動電力で前記光源を駆動して前記測定系基準分光強度作成工程を実行することにより登録した測定系基準分光強度とすることを特徴とする請求項２５から請求項３２のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定方法。
【請求項３５】
基板上に１又は２以上の干渉膜が積層した積層体における該干渉膜の光学膜厚を反射干渉分光法により測定する光学膜厚測定システムであって、
光源と、
前記光源からの光を前記積層体に照射する照射手段と、
前記積層体からの反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段が受光した反射光の分光強度を検出する分光検出手段と、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成手段と、
予め、シミュレーションにより干渉膜の光学膜厚が既知の前記積層体における分光反射率の極値を与える波長と当該光学膜厚との関係を異なる光学膜厚について作成しておくことにより構成されるデータを記憶する記憶手段と、
前記分光検出手段により検出した測定対象の前記積層体における分光強度を前記測定系基準分光強度で除した分光反射率について、当該分光反射率の極値を与える波長を特定し、前記記憶手段に記憶された前記データに当てはめて、極値を与える波長が近似する光学膜厚を同定することにより、測定対象の前記積層体における光学膜厚を求める演算手段と、を備え、
前記測定系基準分光強度作成手段は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする演算手段を含むことを特徴とする光学膜厚測定システム。
【請求項３６】
基板上に１又は２以上の干渉膜が積層した積層体の該干渉膜上で行われる分子間相互作用により、該干渉膜上に吸着する分子の光学膜厚を反射干渉分光法により測定する光学膜厚測定システムであって、
光源と、
前記光源からの光を前記積層体に照射する照射手段と、
前記積層体からの反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段が受光した反射光の分光強度を検出する分光検出手段と、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成手段と、
予め、シミュレーションにより光学膜厚が既知の第１干渉膜が積層した第１積層体における分光反射率と、前記第１積層体の干渉膜の上に光学膜厚が既知の第２干渉膜が積層した第２積層体における分光反射率と、を求め、第１積層体における分光反射率に対する第２積層体における分光反射率の変化量の極値を与える波長と第２干渉膜の光学膜厚との関係を、異なる第２干渉膜の光学膜厚について作成しておくことにより構成されるデータを記憶する記憶手段と、
分子間相互作用の開始前に前記分光検出手段により検出した測定対象の前記積層体における分光強度を前記測定系基準分光強度で除した分光反射率に対する、同測定対象の前記積層体の分子間相互作用の開始後における同分光反射率の変化量の極値を与える波長を特定し、前記記憶手段に記憶された前記データに当てはめて、極値を与える波長が近似する第２干渉膜の光学膜厚を同定することにより、同測定対象の前記積層体における分子間相互作用により干渉膜上に吸着した分子の光学膜厚を求める演算手段と、
前記測定系基準分光強度作成手段は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする演算手段を含むことを特徴とする光学膜厚測定システム。
【請求項３７】
所定の波長帯域において、前記極値として極大値及び極小値が現れる場合にはその極大値及び極小値について、当該極大値が複数ある場合には当該複数の極大値について、当該極小値が複数ある場合には当該複数の極小値について、前記関係が作成されており、前記演算手段は、これら各極値を得て前記同定を行う請求項３５又は３６に記載の光学膜厚測定システム。
【請求項３８】
前記光源は、白色光を発光する光源である請求項３５から３７のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定システム。
【請求項３９】
前記干渉膜上に流路を形成する部材と、前記流路に接続し前記干渉膜上に設けられた分子と相互作用する分子を含んだ液体を当該流路に流す送液手段を備える請求項３５から３８のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定システム。
【請求項４０】
前記測定系基準分光強度作成手段により前記測定系基準分光強度を作成しこれを登録した後にさらに作成するときに、既に登録した測定系基準分光強度と後に作成した測定系基準分光強度とを比較して光源光量の経時変化量を算出する手段をさらに備えることを特徴とする請求項３５から請求項３９のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定システム。
【請求項４１】
前記検出手段により得られた前記測定対象の前記分光強度が測定可能範囲の最大値を超えているか否か判断する判断手段と、
前記判断手段により、超えていると判断するとき、前記検出手段に含まれる光源の駆動電力を低減した上で前記分光強度を再測定する再測定手段とを備え、
前記演算手段は、前記再測定手段により再測定した前記分光強度を、予め当該低減後に相当する駆動電力で前記光源を駆動して前記測定系基準分光強度作成手段により作成し登録した測定系基準分光強度で除した分光反射率について、前記同定を行うことを特徴とする請求項３５から請求項３９のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定システム。
【請求項４２】
基板上に１又は２以上の干渉膜が積層した積層体における該干渉膜の光学膜厚を反射干渉分光法により測定する処理をコンピューターに実行させるための光学膜厚測定プログラムであって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成処理と、
予め、シミュレーションにより干渉膜の光学膜厚が既知の前記積層体における分光反射率の極値を与える波長と当該光学膜厚との関係を異なる光学膜厚について作成しておくことにより構成されたデータを読み出す処理と、
検出手段により得られた測定対象の前記積層体における分光強度を前記測定系基準分光強度で除して分光反射率とし、当該分光反射率の極値を与える波長を特定し、前記データに当てはめて、極値を与える波長が近似する光学膜厚を同定することにより、測定対象の前記積層体における光学膜厚を求める演算処理と、
を前記コンピューターに行わせるプログラムを備え、
前記測定系基準分光強度作成処理は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする処理を含むことを特徴とする光学膜厚測定プログラム。
【請求項４３】
基板上に１又は２以上の干渉膜が積層した積層体の該干渉膜上で行われる分子間相互作用により、該干渉膜上に吸着する分子の光学膜厚を反射干渉分光法により測定する処理をコンピューターに実行させるための光学膜厚測定プログラムであって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成処理と、
予め、シミュレーションにより光学膜厚が既知の第１干渉膜が積層した第１積層体における分光反射率と、前記第１積層体の干渉膜の上に光学膜厚が既知の第２干渉膜が積層した第２積層体における分光反射率と、を求め、第１積層体における分光反射率に対する第２積層体における分光反射率の変化量の極値を与える波長と第２干渉膜の光学膜厚との関係を、異なる第２干渉膜の光学膜厚について作成しておくことにより構成されたデータを読み出す処理と、
分子間相互作用の開始前に検出手段により得られた測定対象の前記積層体における分光強度を前記測定系基準分光強度で除した分光反射率に対する、同測定対象の前記積層体の分子間相互作用の開始後における同分光反射率の変化量の極値を与える波長を特定し、前記データに当てはめて、極値を与える波長が近似する第２干渉膜の光学膜厚を同定することにより、同測定対象の前記積層体における分子間相互作用により干渉膜上に吸着した分子の光学膜厚を求める演算処理と、
を前記コンピューターに行わせるプログラムを備え、
前記測定系基準分光強度作成処理は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする処理を含むことを特徴とする光学膜厚測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分子間相互作用の測定方法、その測定システム、及びその測定プログラムに係り、特に生体分子や有機高分子などの分子間相互作用の進捗度を指標する値を生成し得る分子間相互作用の測定方法、その測定システム、及びその測定をするための処理をコンピューターに行わせるプログラムに関する。
また本発明は、反射干渉分光法を利用した光学膜厚測定方法、光学膜厚測定システム及び光学膜厚測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、抗原抗体反応などの生体分子同士の分子間相互作用や、有機高分子同士の分子間相互作用などの結合の測定は、一般的に、放射性物質や蛍光体などの標識を用いることで行われてきた。この標識には手間がかかり、特にタンパク質への標識は方法が煩雑な場合や標識によりタンパク質の性質が変化する場合があった。そこで、近年、生体分子や有機高分子間の結合を、簡便に標識を用いることなく直接的に検出する手段として、光学薄膜の干渉色変化を利用したＲＩｆＳ方式（Reflectometric interference spectroscopy：反射干渉分光法）が提案され、既に実用化もされている。ＲＩｆＳ方式の基本原理は特許文献１や非特許文献１などに言及されている。【０００３】
ＲＩｆＳ方式について簡単に説明すると、この方式では、図３４に示すように、光学薄膜１０４が設けられた基板１０２が用いられる。図３４ａに示すように、基板１０２上の光学薄膜１０４に対し白色光を照射した場合、図３５の典型的な一例に示すとおり、白色光そのものの分光強度は実線１０６で表され、その反射光の分光強度は実線１０８で表される。照射した白色光とその反射光との各分光強度から反射率を求めると、図３６に示すとおり、実線で表されたボトムピーク（スペクトル曲線における極小部）を有する反射スペクトル１１０が得られる。【０００４】
分子間相互作用を検出するにあたっては、図３４ｂに示すとおり、光学薄膜１０４上にリガンド１２０が設けられる。光学薄膜１０４上にリガンド１２０を設けると、リガンド１２０が設けられた部位における光学的厚さ１１２が変化して光路長が変化し、反射干渉効果により干渉波長も変化する。すなわち、反射光の分光強度分布のピーク位置がシフトし、その結果図３６に示すとおり、反射スペクトル１１０が反射スペクトル１２２（点線部参照）にシフトする。この状態において、光学薄膜１０４上にサンプル溶液を流すと、図３４ｃに示すとおり、リガンド１２０とサンプル溶液中のアナライト１３０とが結合する。リガンド１２０とアナライト１３０とが結合すると、アナライト１３０が結合した部位における光学的厚さ１１２がさらに変化する。リガンド１２０に対してアナライト１３０が部分的に付着することによって不均質な層が生成されるが、この不均質層は巨視的にみればアナライト１３０の付着量に応じた所定の光学的厚さを有する均質層に置き換えられる。従って、入射光の通過する均質層の光学的厚さがアナライト１３０の付着量に応じて変化することとなる。これによって、図３６に示すとおり、反射スペクトル１２２が反射スペクトル１３２（１点鎖線部参照）にシフトする。そして、反射スペクトル１２２のボトムピーク波長（反射率が極小値となる波長）に対する反射スペクトル１３２のボトムピーク波長の変化を検出することにより、分子間相互作用の有無を検出することができる。また、反射スペクトル１２２のボトムピーク波長に対する反射スペクトル１３２のボトムピーク波長の変化量を検出することにより、分子間相互作用の進捗度を検出することができるようになっている。【０００５】
ボトムピーク波長の変化の推移を経時的に観測すると、図３７に示すとおり、曲線上の第１のショルダー部である時点１４０において、リガンド１２０によるボトムピーク波長の変化を確認することができ、曲線上の第２のショルダー部である時点１４２において、リガンド１２０とアナライト１３０との結合によるボトムピーク波長の変化を確認することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７８６０７３号公報
【特許文献２】特願２０１０−２７９０００
【特許文献３】特願２０１１−１４１３４８
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Sandstrom et al, APPL.OPT., 24, 472, 1985
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、本発明者らの検討によれば、ボトムピーク波長の変化の推移を経時的に観測する方式では、測定原理上、測定精度に限界があり、分子間相互作用の進捗度をより正確に捉えようとした場合に、十分に改善できないという問題があることが判明した。これは以下のような理由による。
すなわち、抗原抗体反応などの生体分子同士の分子間相互作用や、有機高分子同士の分子間相互作用などの結合は、微視的には結合と離脱を繰り返しながらも、全体としては結合の割合が一様に増加する、すなわち、図３８Ａに示すように時間の経過に従って分子間相互作用の進捗度が増加する。
しかしながら、反射光の分光強度を検出する検出装置によって実際に出力されるデータは、例えば図３９に示す反射率データ１５１のように微小な変動を繰り返しており、ボトムピーク位置を定めるには、この反射率データ１５１に近似曲線１５２をフィッティングして、近似曲線１５２を算出し、その近似曲線の極小値を上述のボトムピーク位置として求めるなどの演算が必要となる。また、ボトムピーク付近は反射率の変化が小さいため、上述のような近似曲線を用いてボトムピーク位置を決定する方法では、原理上、ボトムピークの位置が不正確になりやすく、特に、分子間相互作用の進捗度をより高い精度で算出することが求められる場合は不利になる。結果として、ボトムピーク波長の変化量Δλは、図３８Ｂに示すように、分子間相互作用の進捗度とは異なった変化をすることがあり、このような場合は、ボトムピーク波長の変化量Δλは、分子間相互作用の進捗度を正確に判断するための値として適当ではなくなってしまう。【０００９】
また、ボトムピーク波長の変化量Δλを追跡する方法は、反射光の分光特性のグラフ上の１点だけを追跡し、グラフの全体的なシフトを捉えることをしておらず、変化を正確に捉えることに自ずと限界がある。
加えて、上述した近似曲線算出のための演算を行うために、高性能な演算装置や複雑な演算が必要になったり、分子間相互作用が速く進行するようなケースでは演算が追いつかなくなったりするという懸念もある。【００１０】
以上の問題を解決する発明が既に特許出願された（特許文献２及び３）。
特許文献２に記載の発明によれば、所定の波長における分子間相互作用の開始前後における反射光の分光反射率の変化ΔＲなどを分子間相互作用の進捗度を指標する値として採用することにより、生体分子や有機高分子などの分子間相互作用の進捗度を指標する値を正確に効率よく生成することができる。
特許文献３によれば、検出される光の分光特性の極値に着目し、この極値が干渉膜の厚みに応じて一定の変化傾向を見せることを見出し、その関係を予め特定しておくことによって、干渉膜の光路長、すなわち、干渉膜の光学膜厚を測定する方法が見出され、特許文献３に記載の発明によれば、分子間相互作用によって形成される膜に限らず光学膜厚を測定することができるとともに、分子間相互作用のように時間経過によって光学膜厚に変化があれば、これを検出し、その変化した分の光学膜厚を測定することもできる。すなわち、分子間相互作用の測定においては、リガンドとアナライトとが結合すると、アナライトが結合した部位における光学膜厚の変化量を測定することができる。【００１１】
しかしながら、現実の試料の干渉膜に現実の光源からの光を照射し、同試料からの反射光を検出する現実の測定システムにあっては、光源等を含む検出手段の構成要素の個体差、経時変化があるため、測定結果に影響する。例えば、同一の試料を異なる測定システムで測定した測定結果が微妙に異なる、光源等の部品を交換した前と後の測定結果が微妙に異なる、部品交換もされていない同一の測定システムで異なる時に測定した測定結果が微妙に異なるといった事象が生じる。
また、コンピューター上において理論上の干渉膜及び理論上の光源を設定し、理論上の反射光を計算するシミュレーションにあっては、上記の現実の測定システムのような変化がないため、このようなシミュレーションによる計算結果と、現実の測定システムによる測定結果とを対比して何らかの結果を導き出そうとする場合には注意が必要である。すなわち、ある干渉膜についてのシミュレーションによる計算結果と、他の干渉膜についての現実の測定システムによる測定結果との相違については、後者には検出手段の属性に起因した影響が反映されているため、純粋に２つの干渉膜の相違として判断することができない。【００１２】
本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであって、生体分子や有機高分子などの分子間相互作用の進捗度を指標する値を正確に効率よく生成でき、かつ、光源等を含む検出手段の属性に起因した影響を除去した測定結果を算出できる分子間相互作用の測定方法、その測定システム、及びその測定をするための処理をコンピューターに行わせるプログラムを提供することを課題とする。
また本発明は、反射干渉分光法により干渉膜の光学膜厚を測定すること、干渉膜の光学膜厚に変化があれば、その変化した分の光学膜厚を測定することができ、かつ、光源等を含む検出手段の属性に起因した影響を除去した測定結果を算出できる光学膜厚測定方法、光学膜厚測定システム及び光学膜厚測定プログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、薄膜上における複数物質間の分子間相互作用を光学的に測定する測定方法であって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成工程と、
前記薄膜からの反射光を検出する検出手段によって、分子間相互作用の開始前における前記反射光の第１の波長における強度を検出する工程と、
前記検出手段によって、分子間相互作用の開始後における前記反射光の前記第１の波長における強度を検出する工程と、
前記第１の波長における、分子間相互作用の開始前と開始後の前記反射光の強度の変化を前記第１の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する工程と、
を備え、
前記測定系基準分光強度作成工程は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする過程を含むことを特徴とする分子間相互作用の測定方法である。【００１４】
請求項２記載の発明は、前記反射光の強度の変化を前記第１の波長とは異なる第２の波長について前記第２の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の分子間相互作用の測定方法である。【００１５】
請求項３記載の発明は、所定の波長帯域内において、前記反射光の強度の変化を、測定波長を変えて各測定波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で複数測定し、それらの総和又はそれらの絶対値の総和を算出する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の分子間相互作用の測定方法である。【００１６】
請求項４記載の発明は、薄膜上における複数物質間の分子間相互作用を光学的に測定する測定方法であって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成工程と、
前記薄膜を透過した透過光を検出する検出手段によって、分子間相互作用の開始前における前記透過光の第１の波長における強度を検出する工程と、
前記検出手段によって、分子間相互作用の開始後における前記透過光の前記第１の波長における強度を検出する工程と、
前記第１の波長における、分子間相互作用の開始前と開始後の前記透過光の強度の変化を前記第１の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する工程と、
を備え、
前記測定系基準分光強度作成工程は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した透過光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光透過率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする過程を含むことを特徴とする分子間相互作用の測定方法である。【００１７】
請求項５記載の発明は、前記透過光の強度の変化を前記第１の波長とは異なる第２の波長について前記第２の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する工程をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の分子間相互作用の測定方法である。【００１８】
請求項６記載の発明は、所定の波長帯域内において、前記透過光の強度の変化を、測定波長を変えて各測定波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で複数測定し、それらの総和又はそれらの絶対値の総和を算出する工程をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の分子間相互作用の測定方法である。【００１９】
請求項７記載の発明は、前記測定系基準分光強度作成工程を少なくとも一回実行した後にさらに実行するときに、既に登録した測定系基準分光強度と後に作成した測定系基準分光強度とを比較して光源光量の経時変化量を算出する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定方法である。【００２０】
請求項８記載の発明は、前記検出手段による分子間相互作用の測定により得られた前記強度が測定可能範囲の最大値を超えているとき、前記検出手段に含まれる光源の駆動電力を低減した上で前記強度を再測定するとともに、
再測定した前記強度に適用する測定系基準分光強度を、予め当該低減後に相当する駆動電力で前記光源を駆動して前記測定系基準分光強度作成工程を実行することにより登録した測定系基準分光強度とすることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定方法である。【００２１】
請求項９記載の発明は、薄膜上における複数物質間の分子間相互作用を光学的に測定するための測定システムであって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成手段と、
前記薄膜からの反射光を検出可能にされ、分子間相互作用の開始前における前記反射光の第１の波長における強度を検出するとともに、分子間相互作用の開始後における前記反射光の前記第１の波長における強度を検出する検出手段と、
前記第１の波長における、分子間相互作用の開始前と開始後の前記反射光の強度の変化を前記第１の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する算出手段と、
を備え、
前記測定系基準分光強度作成手段は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする演算手段を含むことを特徴とする分子間相互作用の測定システムである。【００２２】
請求項１０記載の発明は、前記算出手段は、前記反射光の強度の変化を前記第１の波長とは異なる第２の波長について前記第２の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出することを特徴とする請求項９に記載の分子間相互作用の測定システムである。【００２３】
請求項１１記載の発明は、前記算出手段は、所定の波長帯域内において、前記反射光の強度の変化を、測定波長を変えて各測定波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で複数測定し、それらの総和又はそれらの絶対値の総和を算出することを特徴とする請求項９に記載の分子間相互作用の測定システムである。【００２４】
請求項１２記載の発明は、薄膜上における複数物質間の分子間相互作用を光学的に測定するための測定システムであって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成手段と、
前記薄膜を透過した透過光を検出可能にされ、分子間相互作用の開始前における前記透過光の第１の波長における強度を検出するとともに、分子間相互作用の開始後における前記透過光の前記第１の波長における強度を検出する検出手段と、
前記第１の波長における、分子間相互作用の開始前と開始後の前記透過光の強度の変化を前記第１の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する算出手段と、
を備え、
前記測定系基準分光強度作成手段は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した透過光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光透過率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする演算手段を含むことを特徴とする分子間相互作用の測定システムである。【００２５】
請求項１３記載の発明は、前記算出手段は、前記透過光の強度の変化を前記第１の波長とは異なる第２の波長について前記第２の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出することを特徴とする請求項１２に記載の分子間相互作用の測定システムである。【００２６】
請求項１４記載の発明は、前記算出手段は、所定の波長帯域内において、前記透過光の強度の変化を、測定波長を変えて各測定波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で複数測定し、それらの総和又はそれらの絶対値の総和を算出することを特徴とする請求項１２に記載の分子間相互作用の測定システムである。【００２７】
請求項１５記載の発明は、前記測定系基準分光強度作成手段により前記測定系基準分光強度を作成しこれを登録した後にさらに作成するときに、既に登録した測定系基準分光強度と後に作成した測定系基準分光強度とを比較して光源光量の経時変化量を算出する手段をさらに備えることを特徴とする請求項９から請求項１４のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定システムである。【００２８】
請求項１６記載の発明は、前記検出手段による分子間相互作用の測定により得られた前記強度が測定可能範囲の最大値を超えているか否か判断する判断手段と、
前記判断手段により、超えていると判断するとき、前記検出手段に含まれる光源の駆動電力を低減した上で前記強度を再測定する再測定手段とを備え、
前記算出手段は、前記再測定手段により再測定した前記強度に適用する測定系基準分光強度を、予め当該低減後に相当する駆動電力で前記光源を駆動した状態で前記測定系基準分光強度作成手段により作成し登録した測定系基準分光強度とすることを特徴とする請求項９から請求項１４のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定システムである。【００２９】
請求項１７記載の発明は、薄膜上における複数物質間の分子間相互作用を光学的に測定するための処理をコンピューターに行わせるプログラムであって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成処理と、
前記薄膜からの反射光を検出する検出手段によって、分子間相互作用の開始前における前記反射光の第１の波長における強度を検出する処理と、
前記検出手段によって、分子間相互作用の開始後における前記反射光の前記第１の波長における強度を検出する処理と、
前記第１の波長における、分子間相互作用の開始前と開始後の前記反射光の強度の変化を前記第１の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する処理と、
を前記コンピューターに行わせるプログラムを備え、
前記測定系基準分光強度作成処理は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする処理を含むことを特徴とする分子間相互作用の測定プログラムである。【００３０】
請求項１８記載の発明は、前記反射光の強度の変化を前記第１の波長とは異なる第２の波長について前記第２の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する処理をさらに前記コンピューターに行わせる請求項１７に記載の分子間相互作用の測定プログラムである。【００３１】
請求項１９記載の発明は、所定の波長帯域内において、前記反射光の強度の変化を、測定波長を変えて各測定波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で複数測定し、それらの総和又はそれらの絶対値の総和を算出する処理をさらに前記コンピューターに行わせる請求項１７に記載の分子間相互作用の測定プログラムである。【００３２】
請求項２０記載の発明は、薄膜上における複数物質間の分子間相互作用を光学的に測定するための処理をコンピューターに行わせるプログラムであって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成処理と、
前記薄膜を透過した透過を検出する検出手段によって、分子間相互作用の開始前における前記反射光の第１の波長における強度を検出する処理と、
前記検出手段によって、分子間相互作用の開始後における前記透過光の前記第１の波長における強度を検出する処理と、
前記第１の波長における、分子間相互作用の開始前と開始後の前記透過光の強度の変化を前記第１の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する処理と、
を前記コンピューターに行わせるプログラムを備え、
前記測定系基準分光強度作成処理は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した透過光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光透過率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする処理を含むことを特徴とする分子間相互作用の測定プログラムである。【００３３】
請求項２１記載の発明は、前記透過光の強度の変化を前記第１の波長とは異なる第２の波長について前記第２の波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で算出する処理をさらに前記コンピューターに行わせる請求項２０に記載の分子間相互作用の測定プログラムである。【００３４】
請求項２２記載の発明は、所定の波長帯域内において、前記透過光の強度の変化を、測定波長を変えて各測定波長に対する前記測定系基準分光強度で除した値で複数測定し、それらの総和又はそれらの絶対値の総和を算出する処理をさらに前記コンピューターに行わせる請求項２０に記載の分子間相互作用の測定プログラムである。【００３５】
請求項２３記載の発明は、前記測定系基準分光強度作成処理を少なくとも一回実行した後にさらに実行するときに、既に登録した測定系基準分光強度と後に作成した測定系基準分光強度とを比較して光源光量の経時変化量を算出する処理をさらに前記コンピューターに行わせる請求項１７から請求項２２のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定プログラムである。【００３６】
請求項２４記載の発明は、前記検出手段による分子間相互作用の測定により得られた前記強度が測定可能範囲の最大値を超えているとき、前記検出手段に含まれる光源の駆動電力を低減した上で前記強度を再測定する処理と、
再測定した前記強度に適用する測定系基準分光強度を、予め当該低減後に相当する駆動電力で前記光源を駆動して前記測定系基準分光強度作成処理を実行することにより登録した測定系基準分光強度とする処理をさらに前記コンピューターに行わせる請求項１７から請求項２２のうちいずれか一に記載の分子間相互作用の測定プログラムである。【００３７】
請求項２５記載の発明は、基板上に１又は２以上の干渉膜が積層した積層体における該干渉膜の光学膜厚を反射干渉分光法により測定する光学膜厚測定方法であって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成工程と、
予め、シミュレーションにより干渉膜の光学膜厚が既知の前記積層体における分光反射率の極値を与える波長と当該光学膜厚との関係を異なる光学膜厚について作成する工程と、検出手段により得られた測定対象の前記積層体における分光強度を前記測定系基準分光強度で除して分光反射率とし、当該分光反射率の極値を与える波長を、前記関係に当てはめて、極値を与える波長が近似する光学膜厚を同定することにより、測定対象の前記積層体における光学膜厚を求める工程と、
を備え、
前記測定系基準分光強度作成工程は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする過程を含むことを特徴とする光学膜厚測定方法である。【００３８】
請求項２６記載の発明は、基板上に１又は２以上の干渉膜が積層した積層体の該干渉膜上で行われる分子間相互作用により、該干渉膜上に吸着する分子の光学膜厚を反射干渉分光法により測定する光学膜厚測定方法であって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成工程と、
予め、シミュレーションにより光学膜厚が既知の第１干渉膜が積層した第１積層体における分光反射率と、前記第１積層体の干渉膜の上に光学膜厚が既知の第２干渉膜が積層した第２積層体における分光反射率と、を求め、第１積層体における分光反射率に対する第２積層体における分光反射率の変化量の極値を与える波長と第２干渉膜の光学膜厚との関係を、異なる第２干渉膜の光学膜厚について作成する工程と、
分子間相互作用の開始前に検出手段により得られた測定対象の前記積層体における分光強度を前記測定系基準分光強度で除した分光反射率に対する、同測定対象の前記積層体の分子間相互作用の開始後における同分光反射率の変化量の極値を与える波長を、前記関係に当てはめて、極値を与える波長が近似する第２干渉膜の光学膜厚を同定することにより、同測定対象の前記積層体における分子間相互作用により干渉膜上に吸着した分子の光学膜厚を求める工程と、
を備え、
前記測定系基準分光強度作成工程は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする過程を含むことを特徴とする光学膜厚測定方法である。【００３９】
請求項２７記載の発明は、所定の波長帯域において、前記極値として極大値及び極小値が現れる場合にはその極大値及び極小値について、当該極大値が複数ある場合には当該複数の極大値について、当該極小値が複数ある場合には当該複数の極小値について、前記関係を作成し、前記検出手段により測定対象の前記積層体からこれら各極値を得て前記同定を行う請求項２５又は請求項２６に記載の光学膜厚測定方法である。【００４０】
請求項２８記載の発明は、前記関係を関数で作成する請求項２５から請求項２７のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定方法である。【００４１】
請求項２９記載の発明は、前記関数が２次関数であり、当該２次関数を前記極値ごとに作成する請求項２８に記載の光学膜厚測定方法である。【００４２】
請求項３０記載の発明は、前記同定は、極値を与える波長が最も近似する光学膜厚を特定することより行い、当該最も近似する光学膜厚から、求める光学膜厚を推定する請求項２５から請求項２９のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定方法である。【００４３】
請求項３１記載の発明は、前記検出手段により測定対象の前記積層体に白色光を照射して、当該積層体からの反射光の前記分光強度を得る請求項２５から請求項３０のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定方法である。【００４４】
請求項３２記載の発明は、前記干渉膜上を液体層が覆う状態で測定する請求項２５から請求項３１のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定方法である。【００４５】
請求項３３記載の発明は、前記測定系基準分光強度作成工程を少なくとも一回実行した後にさらに実行するときに、既に登録した測定系基準分光強度と後に作成した測定系基準分光強度とを比較して光源光量の経時変化量を算出する工程をさらに備えることを特徴とする請求項２５から請求項３２のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定方法である。【００４６】
請求項３４記載の発明は、前記検出手段により得られた前記測定対象の前記分光強度が測定可能範囲の最大値を超えているとき、前記検出手段に含まれる光源の駆動電力を低減した上で前記分光強度を再測定するとともに、
再測定した前記分光強度を除する測定系基準分光強度を、予め当該低減後に相当する駆動電力で前記光源を駆動して前記測定系基準分光強度作成工程を実行することにより登録した測定系基準分光強度とすることを特徴とする請求項２５から請求項３２のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定方法である。【００４７】
請求項３５記載の発明は、基板上に１又は２以上の干渉膜が積層した積層体における該干渉膜の光学膜厚を反射干渉分光法により測定する光学膜厚測定システムであって、
光源と、
前記光源からの光を前記積層体に照射する照射手段と、
前記積層体からの反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段が受光した反射光の分光強度を検出する分光検出手段と、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成手段と、
予め、シミュレーションにより干渉膜の光学膜厚が既知の前記積層体における分光反射率の極値を与える波長と当該光学膜厚との関係を異なる光学膜厚について作成しておくことにより構成されるデータを記憶する記憶手段と、
前記分光検出手段により検出した測定対象の前記積層体における分光強度を前記測定系基準分光強度で除した分光反射率について、当該分光反射率の極値を与える波長を特定し、前記記憶手段に記憶された前記データに当てはめて、極値を与える波長が近似する光学膜厚を同定することにより、測定対象の前記積層体における光学膜厚を求める演算手段と、を備え、
前記測定系基準分光強度作成手段は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする演算手段を含むことを特徴とする光学膜厚測定システムである。【００４８】
請求項３６記載の発明は、基板上に１又は２以上の干渉膜が積層した積層体の該干渉膜上で行われる分子間相互作用により、該干渉膜上に吸着する分子の光学膜厚を反射干渉分光法により測定する光学膜厚測定システムであって、
光源と、
前記光源からの光を前記積層体に照射する照射手段と、
前記積層体からの反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段が受光した反射光の分光強度を検出する分光検出手段と、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成手段と、
予め、シミュレーションにより光学膜厚が既知の第１干渉膜が積層した第１積層体における分光反射率と、前記第１積層体の干渉膜の上に光学膜厚が既知の第２干渉膜が積層した第２積層体における分光反射率と、を求め、第１積層体における分光反射率に対する第２積層体における分光反射率の変化量の極値を与える波長と第２干渉膜の光学膜厚との関係を、異なる第２干渉膜の光学膜厚について作成しておくことにより構成されるデータを記憶する記憶手段と、
分子間相互作用の開始前に前記分光検出手段により検出した測定対象の前記積層体における分光強度を前記測定系基準分光強度で除した分光反射率に対する、同測定対象の前記積層体の分子間相互作用の開始後における同分光反射率の変化量の極値を与える波長を特定し、前記記憶手段に記憶された前記データに当てはめて、極値を与える波長が近似する第２干渉膜の光学膜厚を同定することにより、同測定対象の前記積層体における分子間相互作用により干渉膜上に吸着した分子の光学膜厚を求める演算手段と、
前記測定系基準分光強度作成手段は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする演算手段を含むことを特徴とする光学膜厚測定システムである。【００４９】
請求項３７記載の発明は、所定の波長帯域において、前記極値として極大値及び極小値が現れる場合にはその極大値及び極小値について、当該極大値が複数ある場合には当該複数の極大値について、当該極小値が複数ある場合には当該複数の極小値について、前記関係が作成されており、前記演算手段は、これら各極値を得て前記同定を行う請求項３５又は３６に記載の光学膜厚測定システムである。【００５０】
請求項３８記載の発明は、前記光源は、白色光を発光する光源である請求項３５から３７のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定システムである。【００５１】
請求項３９記載の発明は、前記干渉膜上に流路を形成する部材と、前記流路に接続し前記干渉膜上に設けられた分子と相互作用する分子を含んだ液体を当該流路に流す送液手段を備える請求項３５から３８のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定システムである。【００５２】
請求項４０記載の発明は、前記測定系基準分光強度作成手段により前記測定系基準分光強度を作成しこれを登録した後にさらに作成するときに、既に登録した測定系基準分光強度と後に作成した測定系基準分光強度とを比較して光源光量の経時変化量を算出する手段をさらに備えることを特徴とする請求項３５から請求項３９のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定システムである。【００５３】
請求項４１記載の発明は、前記検出手段により得られた前記測定対象の前記分光強度が測定可能範囲の最大値を超えているか否か判断する判断手段と、
前記判断手段により、超えていると判断するとき、前記検出手段に含まれる光源の駆動電力を低減した上で前記分光強度を再測定する再測定手段とを備え、
前記演算手段は、前記再測定手段により再測定した前記分光強度を、予め当該低減後に相当する駆動電力で前記光源を駆動して前記測定系基準分光強度作成手段により作成し登録した測定系基準分光強度で除した分光反射率について、前記同定を行うことを特徴とする請求項３５から請求項３９のうちいずれか一に記載の光学膜厚測定システムである。【００５４】
請求項４２記載の発明は、基板上に１又は２以上の干渉膜が積層した積層体における該干渉膜の光学膜厚を反射干渉分光法により測定する処理をコンピューターに実行させるための光学膜厚測定プログラムであって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成処理と、
予め、シミュレーションにより干渉膜の光学膜厚が既知の前記積層体における分光反射率の極値を与える波長と当該光学膜厚との関係を異なる光学膜厚について作成しておくことにより構成されたデータを読み出す処理と、
検出手段により得られた測定対象の前記積層体における分光強度を前記測定系基準分光強度で除して分光反射率とし、当該分光反射率の極値を与える波長を特定し、前記データに当てはめて、極値を与える波長が近似する光学膜厚を同定することにより、測定対象の前記積層体における光学膜厚を求める演算処理と、
を前記コンピューターに行わせるプログラムを備え、
前記測定系基準分光強度作成処理は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする処理を含むことを特徴とする光学膜厚測定プログラムである。【００５５】
請求項４３記載の発明は、基板上に１又は２以上の干渉膜が積層した積層体の該干渉膜上で行われる分子間相互作用により、該干渉膜上に吸着する分子の光学膜厚を反射干渉分光法により測定する処理をコンピューターに実行させるための光学膜厚測定プログラムであって、
予め測定系基準分光強度を作成しこれを登録する測定系基準分光強度作成処理と、
予め、シミュレーションにより光学膜厚が既知の第１干渉膜が積層した第１積層体における分光反射率と、前記第１積層体の干渉膜の上に光学膜厚が既知の第２干渉膜が積層した第２積層体における分光反射率と、を求め、第１積層体における分光反射率に対する第２積層体における分光反射率の変化量の極値を与える波長と第２干渉膜の光学膜厚との関係を、異なる第２干渉膜の光学膜厚について作成しておくことにより構成されたデータを読み出す処理と、
分子間相互作用の開始前に検出手段により得られた測定対象の前記積層体における分光強度を前記測定系基準分光強度で除した分光反射率に対する、同測定対象の前記積層体の分子間相互作用の開始後における同分光反射率の変化量の極値を与える波長を特定し、前記データに当てはめて、極値を与える波長が近似する第２干渉膜の光学膜厚を同定することにより、同測定対象の前記積層体における分子間相互作用により干渉膜上に吸着した分子の光学膜厚を求める演算処理と、
を前記コンピューターに行わせるプログラムを備え、
前記測定系基準分光強度作成処理は、基準干渉膜に対して前記検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された前記基準干渉膜の分光反射率で除し、これを前記測定系基準分光強度とする処理を含むことを特徴とする光学膜厚測定プログラムである。
【発明の効果】
【００５６】
本願請求項１−２４に係る発明によれば、分子間相互作用の開始前の反射光又は透過光の第１の波長における強度と、分子間相互作用の開始後の反射光又は透過光の第１波長における強度との変化を算出するので、この変化量を分子間相互作用の進捗度を指標する値とすることによって、分子間相互作用の進捗度を指標する正確な値を効率よく得ることができる。
本願請求項２５−４３に係る本発明によれば、干渉膜の光学膜厚を測定することができる、特に本件請求項２６、３６、４３に係る発明によれば、分子間相互作用により干渉膜の光学膜厚に変化があれば、その変化した分の光学膜厚を測定することができるという効果がある。
またいずれの請求項に係る発明によっても、基準干渉膜に対して検出手段によって検出した反射光の分光強度を、シミュレーションにより計算された基準干渉膜の分光反射率で除し、これを測定系基準分光強度とし、実際に測定した光強度をこの測定系基準分光強度で除して反射率等を計算することで、光源等を含む検出手段の属性に起因した影響を除去した測定結果を算出できるという効果がある。
個体差、経時変化によって又は光源の出力設定の変更によって検出手段の属性に変化があっても、測定系基準分光強度の作成、登録を実行することで較正し、その属性の変化の影響をも除去した測定結果を算出できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係る分子間相互作用の測定システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る測定部材の概略構成を示す斜視図である。
【図３】分子間相互作用の測定システムの測定の様子を示す模式図である。
【図４】分子間相互作用の測定システムの回路ブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るリガンドとアナライトとの結合の様子を模式的に表した断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る測定系基準分光強度作成工程を示すフローチャートである。
【図７】図６のフローで処理される一例の基準干渉膜分光強度（測定値）のグラフa、基準干渉膜分光反射率（シミュレーション）のグラフb、及び測定系基準分光強度のグラフcである。
【図８】本発明の一実施形態に係る測定系基準分光強度を用いた絶対分光反射率の算出を含む全体の流れ示すフローチャートである。
【図９】図８のフローで処理される一例の測定対象分光強度のグラフa、測定系基準分光強度のグラフb、絶対分光反射率のグラフc、絶対分光反射率の変化量｜ΔＲ｜の時間変化を示すグラフd、及び光学膜厚の時間変化を示すグラフeである。
【図１０】本発明の一実施形態に係る変化量ΔＲの算出を説明するための図であって、分光反射率の分布の一例を示すグラフである。
【図１１】分子間相互作用の進捗度αに対する分光反射率の変化量ΔＲの変化を表すグラフである。
【図１２】本発明の一実施形態に係り、異なる２以上の波長について変化量ΔＲの算出を説明するための図であって、分光反射率の分布の一例を示すグラフである。
【図１３】本発明の一実施形態に係り、所定の波長帯域内の変化量ΔＲの絶対値の総和の算出を説明するための図であって、分光反射率の分布の一例を示すグラフである。
【図１４】本発明の一実施形態に係る制御演算装置が実行する絶対分光反射率の変化量を算出するための処理を示すフローチャートである。
【図１５Ａ】本実施形態の測定原理を説明するための図であって、分子間相互作用が進捗する空間の縦断面を示す模式図である。
【図１５Ｂ】本実施形態の測定原理を説明するための図であって、分子間相互作用が進捗する仮想上の空間の縦断面を示す模式図である。
【図１６Ａ】本実施形態の測定原理を説明するための図であって、分子間相互作用が進捗する空間の縦断面を示す模式図である。進捗度０％の状態を模式的に示す。
【図１６Ｂ】本実施形態の測定原理を説明するための図であって、分子間相互作用が進捗する空間の縦断面を示す模式図である。進捗度１００％の状態を模式的に示す。
【図１７】本実施形態の測定原理に係る分子間相互作用の進捗度毎の分光反射率曲線を示すグラフである。
【図１８】本発明の理論を裏付けるためのシミュレーション結果に係る進捗度毎の分光反射率曲線を示すグラフである。
【図１９】同シミュレーション結果に係る進捗度とボトムピーク波長の変化量Δλとの関係を示すグラフである。
【図２０】同シミュレーション結果に係る進捗度と反射率の変化量ΔＲとの関係を示すグラフである。
【図２１】本発明の一実施形態に係る絶対分光反射率の変化量の平均値｜ΔＲ｜ａｖを算出する工程を示すフローチャートである。
【図２２Ａ】図２１のフローで処理される一例の絶対分光反射率のグラフ(a)である。
【図２２Ｂ】図２１のフローで処理される一例の絶対分光反射率の変化量の平均値｜ΔＲ｜ａｖの時間変化を示すグラフである。
【図２３】反射干渉分光法の原理を説明するための模式的モデル図である。
【図２４】干渉膜をある基準膜厚から増加させた場合における分光反射率の変化量を示す各曲線である。
【図２５】シミュレーションによって得られた試料膜厚ｄと分光反射率Ｒの極値位置波長の関係を示すグラフである。
【図２６】図２５のグラフから、横軸を光路長（光学膜厚）ｎｄに換算し、縦軸を１０００／λに換算して作成したグラフである。
【図２７】シミュレーションによって得られた試料膜厚ｄと分光反射率変化量ΔＲの極値位置波長との関係を示すグラフである。
【図２８】図２７のグラフから、横軸を光路長（光学膜厚）ｎｄに換算し、縦軸を１０００／λに換算して作成したグラフである。
【図２９】本発明の一実施形態に係る光学膜厚算工程を示すフローチャートである。
【図３０】本発明の他の一実施形態に係る測定系基準分光強度作成工程を示すフローチャートである。
【図３１】図３０のフローで処理される一例の基準干渉膜分光強度（測定値）のグラフa、基準干渉膜分光反射率（シミュレーション）のグラフb、及び測定系基準分光強度のグラフcである。
【図３２】本発明の他の一実施形態に係る測定系基準分光強度を用いた絶対分光反射率の算出を含む全体の流れ示すフローチャートである。
【図３３】図３２のフローで処理される一例の測定対象分光強度のグラフa、測定系基準分光強度のグラフb、及び絶対分光反射率のグラフcである。
【図３４】ＲＩｆＳ方式の概略を説明するための模式図である。
【図３５】波長と分光強度との概略的な関係を示す一例のグラフである。
【図３６】波長と反射率との概略的な関係を示す一例のグラフである。
【図３７】ボトムピーク波長の変化の概略的な推移を示す一例のグラフである。
【図３８Ａ】分子間相互作用の進捗度の時間変化を示すグラフである。
【図３８Ｂ】分子間相互作用におけるボトムピーク波長の変化量Δλの時間変化の一例を示すグラフである。
【図３９】分光反射率の検出データとその近似曲線の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００５９】
（１）概要
まず、下記（２）に説明する実施形態の要点を挙げる。
（２−１）測定システムの説明
（２−２）測定系基準分光強度と絶対分光反射率の計算
（２−３）絶対分光反射率を適用した特許文献２に記載のΔＲを算出する測定方法
（２−４）絶対分光反射率を（２−３）で適用することの補足説明
（２−５）絶対分光反射率を適用した特許文献３に記載の光学膜厚を算出する測定方法
（２−６）絶対分光反射率を（２−５）で適用することの補足説明
（２―７）絶対分光反射率を適用する効果
（２−８）他の実施形態等
【００６０】
（２）詳細内容
（２−１）測定システムの説明
図１から図５を参照して、本発明の分子間相互作用の測定システム及び光学膜厚測定システムを実施する一実施形態である測定システム１の概要につき説明する。測定システム１は、本発明の分子間相互作用の測定方法及び光学膜厚測定方法を実行するものであるとともに、上述した各種手段が構成されており、システム構成に含まれるコンピューターには、本発明の分子間相互作用の測定プログラム及び光学膜厚測定プログラムが反映されたプログラムが実行可能に記憶されている。なお、以下では適宜に分子間相互作用の測定の場合を例として説明するが、光学膜厚測定に係る本発明の用途は分子間相互作用の測定に限定されるものではない。
【００６１】
図１に示すとおり、測定システム１は、測定対象となる試料を保持する測定部材１０と後述する光源や分光器から構成される測定機構とを備えた測定装置８０と、測定装置８０に接続されたコンピューターである制御演算装置５０と、制御演算装置５０に接続されたディスプレイ９１及び入出力装置９２とによって構成されている。
測定システム１において制御演算装置５０は、測定装置８０に内蔵される光源や分光器などの測定機構の制御手段、検出情報の演算手段、及び、制御指令や検出情報の出入力を行う出入力手段（インターフェース）として機能する。
【００６２】
測定装置８０は、下側筺体８２と、下側筺体８２に回動自在に取り付けられた上側筺体８１とを備える。下側筺体８２には測定部材１０を保持するためのテーブル８３が設けられている。上側筺体８１内側には、測定部材１０に接続して試料を流通させるための射出口８５及び吸引口８７と、検出窓８６とを有する接続部８４が設けられている。上側筺体８１内には、後述するように、白色光源２０，分光器３０，光ファイバ４０、４１が設けられており、検出窓８６から光を照射するとともに、検出窓８６から入射する光を受光するように構成されている。測定を行う際は、まず、上側筺体８１を上方に回動させて下側筺体８２上のテーブル８３を開放し、テーブル８３に測定部材１０をセットする。その後、上側筺体８１を下方に回動させて閉じることにより、射出口８５及び吸引口８７が測定部材１０に接続し、また、検出窓８６が測定部材１０に対向し、測定準備を完了する。
【００６３】
図２に示すとおり、測定部材１０は、光学薄膜の設けられたセンサーチップ１２と、センサーチップ１２とともに流路を形成するフローセル１４とによって構成されている。センサーチップ１２はシリコン基板１２ａを有している。シリコン基板１２ａ上にはＳｉＮ膜１２ｂ（窒化シリコン）が蒸着されている。ＳｉＮ膜１２ｂは光学薄膜の一例である。
フローセル１４はシリコーンゴム製の透明な部材である。フローセル１４には溝１４ａが形成されている。フローセル１４センサーチップ１２に密着させると、図３に示すように密閉流路１４ｂが形成される。溝１４ａの両端部はフローセル１４の表面から露出しており、一方の端部がサンプル溶液の流入口１４ｃとして、他方の端部がその流出口１４ｄとしてそれぞれ機能する。溝１４ａの底部には予めリガンド１６が結合されている（図３参照）。
【００６４】
測定部材１０では、センサーチップ１２に対しフローセル１４を貼り替え可能となっており、フローセル１４はディスポーザブル（使い捨て）使用が可能となっている。センサーチップ１２の表面には、シランカップリング剤などにより、表面修飾をおこなってもよく、この場合フローセル１４の貼り替えが容易となる。
【００６５】
先に説明したように、測定部材１０をセットした後、上側筺体８１を下方に回動させて閉じることにより、図３に示すとおり、検出窓８６がフローセル１４に対向し、フローセル１４の密閉流路１４ｂの上方には光ファイバ４０が設置された状態となる。ここで、光ファイバ４０の一方の端部には白色光源２０が接続されている。白色光源２０としては例えばハロゲン光源が使用される。光ファイバ４０の他方の端部は検出窓８６に面している。光ファイバ４１の一方の端部には分光器３０が接続され、他方の端部は検出窓８６に面している。白色光源２０が点灯すると、その光が光ファイバ４０を介して密閉流路１４ｂに照射され、その反射光が光ファイバ４１を介して分光器３０で検出される。白色光源２０や分光器３０は制御演算装置５０に接続され、制御演算装置５０はこれらモジュールの動作を制御する。
ここで、白色光源２０、分光器３０、光ファイバ４０、４１等は、分子間相互作用が進行する光学薄膜の反射光の強度を検出する検出手段を構成する。なお、透過光を利用する場合は、光源からの光を導くための光ファイバと分光器に接続される光ファイバとが測定部材を挟んで反対側になるように配置する。
また、制御演算装置５０は、後述する記憶装置に記憶されたプログラムの実行により、検出動作制御に連動した所定のタイミングでインターフェースを介して反射光の分光特性を表すデータの入力を得るとともに、入力されたデータに基づき以下に説明する各種の値を算出する演算手段（上述した測定系基準分光強度作成手段及び算出手段も含む）として機能する。
【００６６】
図４は、本測定システム１の模式的な回路ブロック図である。図４に示すように、制御演算装置５０は、ＣＰＵ５００、ＲＯＭ５０１、ＲＡＭ５０２、ハードディスクなどの記憶装置５０３、通信装置５０４、メモリカード等の記憶媒体のリーダー・ライター５０５、測定装置８０の各部やディスプレイ及び入力装置との間で信号のやりとりを行うためのインターフェース５０６を備える。本発明の測定プログラムは記憶装置５０３に記憶されており、このプログラムによってＣＰＵ５００が各種の動作、処理を実行するように制御される。
【００６７】
続いて、制御演算装置５０に分光特性が入力されるまでの測定システム１の動作及び測定方法について説明する。
【００６８】
図３に示すとおり、アナライト６２を含むサンプル溶液６０を、流入口１４ｃから密閉流路１４ｂを経て流出口１４ｄに流通させる。このとき制御演算装置５０は、サンプル溶液６０を送液するための送液装置３５（図４参照）の制御を行う。アナライト６２とは、リガンド１６と特異的に結合する物質であり、検出しようとする目的の分子である。アナライト６２としては、例えばタンパク質，核酸，脂質，糖などの生体分子や、薬剤物質，内分泌錯乱化学物質などの生体分子と結合する外来物質などが使用される。
制御演算装置５０は、サンプル溶液６０を測定部材１０に流入させる前のタイミングにおいて、白色光源２０を点灯させ、分光器３０から分子間相互作用の開始前の光学薄膜（ＳｉＮ膜１２ｂ）の反射光の強度を示すデータを含む分光特性データの入力を得る。
【００６９】
制御演算装置５０は、サンプル溶液６０が密閉流路１４ｂを流通している間も、白色光源２０を点灯させる。白色光はフローセル１４を透過してセンサーチップ１２に照射され、その反射光が分光器３０で検出される。分光器３０により検出された反射光の検出強度は制御演算装置５０に送信される。
【００７０】
この場合に、図５に示すとおり、サンプル溶液６０中のアナライト６２がリガンド１６と結合すると、光学的厚さ、すなわち、光学膜厚７０が変化し、反射光の特性（例えば、分光器３０による検出強度が最も小さくなる波長）が変化する。制御演算装置５０は、分光器３０から、分子間相互作用の進捗中又は終了後の反射光の強度を示すデータを含む分光特性データの入力を得る。
【００７１】
（２−２）測定系基準分光強度と絶対分光反射率の計算
制御演算装置５０は、測定に先立って測定系基準分光強度の作成を行う。
測定系基準分光強度の作成は、基準干渉膜を対象に行う。本実施形態では基準干渉膜をセンターチップ１２とする。測定系基準分光強度作成工程は、図６のフローチャートに示すように実行される。
基準干渉膜、すなわち、センターチップ１２の分光反射率（「基準干渉膜分光反射率」という）をシミュレーションにより計算しておき、ＲＡＭ５０２に記憶しておく（図６、ステップＳ１０１）。そのシミュレーションの実行手段として制御演算装置５０を用いても良いし、他のコンピューターを用いても良い。基準干渉膜分光反射率は、例えば図７bに示すように計算される。
制御演算装置５０は、サンプル溶液６０を測定部材１０に流入させることなく測定装置８０に測定動作を実行させて、センターチップ１２の反射光の分光強度（「基準干渉膜分光強度」という）を分光器３０から受ける（図６，ステップＳ１０２）。基準干渉膜分光強度は、例えば図７aに示すように測定される。
制御演算装置５０は、基準干渉膜分光強度を基準干渉膜分光反射率で除し（図６，ステップＳ１０３）、これを測定系基準分光強度として登録する（図６，ステップＳ１０４）。この登録情報はＲＡＭ５０２に記憶する。図７a、bに示すデータを用いる場合、測定系基準分光強度は図７cに示すように計算される。
【００７２】
次に、図８に示すように任意の測定対象に対する測定を実行する。ここでは、測定対象は測定部材１０であり、サンプル溶液６０の流入も行い、分子間相互作用の開始前、進行中、終了後に亘って複数回の測定を所定の時間レートで実行する。  
図６に示し上述した測定系基準分光強度作成工程（図８においてステップＳ２０１）を実行した後、制御演算装置５０は測定装置８０を制御して測定対象の分光強度を測定させる（図８、ステップＳ２０２）。測定対象の分光強度は、例えば図９aに示すように測定され制御演算装置５０に入力される。
次に、制御演算装置５０は、得られた測定対象の分光強度を測定系基準分光強度で除して測定対象の分光反射率とする（図８、ステップＳ２０３）。この分光反射率を「絶対分光反射率」という。図９bに示す測定系基準分光強度は図７cと同じものである。図９a、bに示すデータを用いる場合、絶対分光反射率は図９cに示すように計算される。
次に、絶対分光反射率を適用して特許文献２に記載のΔＲを算出する測定方法（図８、ステップＳ２０４）、又は絶対分光反射率を適用して特許文献３に記載の光学膜厚を算出する測定方法（図８、ステップＳ２０５）を実行する。分子間相互作用の進捗に伴ってΔＲ及び光学薄膜に時間変化が生じ、例えば、ΔＲは図９dに示すように、光学薄膜は図９eに示すように測定される。
絶対分光反射率を適用した特許文献２に記載のΔＲを算出する測定方法を以下の（２−３）に述べる。絶対分光反射率を適用した特許文献３に記載の光学膜厚を算出する測定方法以下の（２−５）に述べる。
【００７３】
（２−３）絶対分光反射率を適用した特許文献２に記載のΔＲを算出する測定方法
本項における測定に係るΔＲの算出はすべて上記（２−２）で説明したように絶対分光反射率に基づき行う。
上記（２−２）で説明したようにして分子間相互作用の開始後の絶対分光反射率が得られた時点で、制御演算装置５０は、分子間相互作用の開始前の絶対分光反射率と、得られた進捗中又は終了後の絶対分光反射率との変化量を算出する。そして制御演算装置５０は、この算出値を分子間相互作用の進捗度を指標する値として出力し、ディスプレイ９１に表示させたり、リーダー・ライター５０５によって記憶媒体に記録させたりする。
この演算に用いる絶対分光反射率は、上記（２−２）で得られたものであり、所定の波長における分子間相互作用の開始前後における絶対分光反射率の変化をΔＲとする。図１０に示すように、分子間相互作用の開始前の絶対分光反射率Ｒが破線１７１のように分布し、分子間相互作用の進捗に伴って、実線１７２のように変化したとき、所定の波長におけるΔＲを、進捗度を指標する値として算出する。ここで、ΔＲを算出する波長は、分子間相互作用の進捗度によって分光強度の変化が生じる波長であれば適宜の波長を選択することができるが、分子間相互作用の進捗度によって分光強度の変化が大きくなるような波長、特に、絶対分光反射率の変化が最大となる波長などを選択するとΔＲを求めやすい。
【００７４】
ここで、本実施形態における分子間相互作用の進捗度の測定原理について説明する。図１５Ａに示すように、物質Ｉ（上述のアナライト６２に相当）、物質II（上述のリガンド１６に相当）、光学薄膜III（上述のＳｉＮ膜１２ｂに相当）、基板IV（上述のシリコン基板１２ａに相当）からなる構成を考える。
干渉膜は、物質Ｉ、物質II及び光学薄膜IIIによって構成されるが、そのうち、物質Ｉ及び物質IIから構成される不均質な層を、図１５Ｂに示すように実効的な均質層に置き換えて考える。この仮想的な均質層の厚みが演算を行う際の光学厚みに相当する。
すると、図１６Ａに示す相互作用進捗度０％の状態から図１６Ｂに示す相互作用進捗度１００％の状態へ分子間相互作用が進捗するとき、進捗中の任意の状態において測定される反射率曲線Ｒ（λ，α）は、次式（１）で表される。Ｒ（λ，α）＝（１−α）Ａ（λ）＋αＢ（λ）・・・式（１）
但し、Ａ（λ）は状態Ａでの反射率曲線、Ｂ（λ）は状態Ｂでの反射率曲線、αは分子間相互作用の進捗度である。
例えば、進捗度αが６０％のときは、波長λ１における反射率の値Ｒ（λ１，０．６）は、式（１）より、０．４×Ａ（λ１）＋０．６Ｂ（λ１）で求められる。
反射率曲線Ｒ（λ，α）を、α＝０，２０，４０，６０，８０，１００（％）についてグラフ化すると、図１７に示すグラフ２０１（α＝０％）、グラフ２０２（α＝２０％）、グラフ２０３（α＝４０％）、グラフ２０４（α＝６０％）、グラフ２０５（α＝８０％）、グラフ２０６（α＝１００％）のとおりとなる。
このとき、分光反射率グラフのボトムピーク波長の変化量Δλの進捗度αに対するリニアリティは必ずしも確保されないが、後述するシミュレーション結果からも明らかなように、所定の波長（例えばλ１）における反射率の変化ΔＲの進捗度αに対するリニアリティは確保される。なお、ΔＲを測定する波長は進捗度の変化に応じて反射率が変化する波長であれば特に制限はなく何れの波長であってもよい。
以上のようにΔＲを分子間相互作用の進捗度を指標する値として適用する。
【００７５】
ΔＲは図１１に示すように、分子間相互作用の進捗度αに対してリニアに変化する変化特性を示し、これらを分子間相互作用の進捗度を指標する正確な値として扱うことができる。
また、ΔＲを算出するに当たっては、ボトムピークの位置を定めるために近似曲線を演算する必要は無く、このような演算を介さずに値を算出することができ、値の算出が容易になる。また、ΔＲは反射光の分光特性の全体的なシフトを捉えたものであるため、変化を正確に捉えることができる。
【００７６】
ΔＲを算出する波長は、図１０に示したように所定の１波長だけでもよいし、異なる２以上の波長でもよい。例えば図１２に示すように、分子間相互作用の開始前の分光反射率Ｒが破線１８１のように分布し、分子間相互作用の進捗に伴って、実線１８２のように変化したとき、所定の波長帯域内にある異なる２以上の波長についてΔＲを算出する。複数波長についてΔＲを測定した場合は、最も精度の高いものを採用して測定値としてもよいし、複数の測定値を用いて測定値を求めるようにしてもよい。
また、所定の波長帯域内において複数の波長で測定を行い、測定された各々のΔＲの総和又は絶対値の総和を算出するようにしてもよい。例えば、図１３に示すように、分子間相互作用の開始前の分光反射率Ｒが破線１９１のように分布し、分子間相互作用の進捗に伴って、実線１９２のように変化したとき、所定の波長帯域内のΔＲの絶対値の総和Σ｜ΔＲ｜を算出する。図１３に示すように、波長によってΔＲの符号が異なる場合は、ΔＲをすべて絶対値に直してから総和をとる処理を入れる。もちろん、ΔＲに同符号のものしかない場合を含めて、絶対値化する処理を常に入れるように構成して問題ない。
特定の１波長についてだけでなく、このようにより多くの情報を得ることで高い測定精度を確保することが可能となる。また、分光特性グラフの全体的なシフトをより確実に捉えることができ、結果的にノイズをキャンセルする効果も得られるため、分子間相互作用の変化をより高精度に測定することができるという利点がある。
【００７７】
なお、所定の１波長についてのみ値を算出する場合にあっては、単色光源を適用することができるので、分光強度を検出するための高価な分光器は不要となる。さらに、構成の簡素な単色光源を用いることができるため、測定システムを低コストに構成することができる。
【００７８】
コンピューターである制御演算装置５０に処理を行わせるための測定プログラムのフローチャートの一例を図１４に示す。
まず、制御演算装置５０は、白色光源２０を点灯し、分光器３０の検出動作を開始し、分光器３０から分子間相互作用の開始前の反射光の分光特性を示すデータを得る処理（ステップＳ１）を実行する。
次に、制御演算装置５０は、得られた反射光の分光特性データに基づいて、反射光の分光強度の変化量を測定する波長（測定波長）を決定する処理（ステップＳ２）を実行する。        
ここで、測定波長として、分子間相互作用の進捗度によって分光強度に大きな変化が生じるように、例えば、隣り合う２つの極値の間の波長など、分光スペクトル曲線における勾配の急な部位に相当する波長を選択する。なお、予め測定波長が決まっている場合、ステップＳ２は不要である。また、分子間相互作用開始後の分光特性データを取得した後に、分子間相互作用開始前後の分光特性に基づいて測定波長を決定するようにしてもよい。
制御演算装置５０は、サンプル溶液６０の送液装置３５を制御してサンプル溶液６０を密閉流路１４ｂに流通させて、分光器３０から分子間相互作用の進捗中又は／及び終了後の反射光の強度を示すデータを得る処理（ステップＳ３）を実行する。
少なくとも分子間相互作用の開始後の反射光の強度が得られた時点で、制御演算装置５０は、分子間相互作用の開始前の反射光の強度と、得られた進捗中又は終了後の反射光の強度と、測定系基準分光強度とにもとづき、絶対分光反射率の変化量ΔＲを算出する処理（ステップＳ４）を実行する。そして制御演算装置５０は、この算出値を分子間相互作用の進捗度を指標する値として出力し、ディスプレイ９１に表示させたり、記憶媒体に記録させたりする処理（ステップＳ５）を実行する。
また、制御演算装置５０は、ステップＳ４に代え又はステップＳ４とは別途に、所定の波長帯域内の変化量ΔＲの総和又は絶対値の総和Σ｜ΔＲ｜を算出する工程を実行し、この算出結果を出力する処理を実行する。
【００７９】
以下、所定の波長における分子間相互作用の開始前後の反射光又は透過光の強度の変化を測定することで、分子間相互作用の進捗度を指標する値を正確に生成されることを裏付けるためのシミュレーション結果を開示する。
図１８は、厚さ７２５μｍのシリコン基板上に厚さ６６．５ｎｍのＳｉＮ薄膜を設け、このＳｉＮ薄膜上に、屈折率１．５の物質が６５０ｎｍの厚みで付着していく光学薄膜モデルの分光反射率を観測したシミュレーション結果である。なお、ＳｉＮ薄膜上に付着する物質の周囲には純水が満たされており、付着の進捗度が１００％になった時点での純水層の厚みは１００μｍであるものとしてシミュレーションを実行した。観測波長は５００〜７００ｎｍの範囲である。図１８に示す各グラフは、進捗度０％（未付着）から１０％刻みで１００％（６５０ｎｍ付着）までの分光反射率を示す。
図１８のデータに基づき図１９及び図２０に示すグラフを作成した。図１９は、進捗度とボトムピーク波長の変化量Δλとの関係を示すグラフである。Δλは、進捗度０％のときのボトムピーク波長を基準とした変化量を示す。図２０は、進捗度と反射率の変化量ΔＲとの関係を示すグラフである。ΔＲは、波長６００ｎｍにおける反射率の変化量を示す。またΔＲは、進捗度０％のときの反射率を基準とした変化量を示す。
図１９に示すように、ボトムピーク波長の変化量Δλは、進捗度に対してリニアに変化しない。これに対し反射率の変化量ΔＲは、図２０に示すように進捗度に対してリニアに変化する。したがって、反射率の変化量ΔＲは、分子間相互作用の進捗度を正確に指標していると言える。なお、光学薄膜の材質や付着する物質の屈折率及び厚みを種々変えてシミュレーションを行ったが、いずれの場合も上述したのと同様の結果が得られ、所定の波長における変化量のリニアリティが確保されていることが確認された。
【００８０】
（２−４）絶対分光反射率を（２−３）で適用することの補足説明
以上のように絶対分光反射率を適用してΔＲを求める。
すなわち、図８に示したステップＳ２０３で必要な絶対分光反射率が算出された後、ステップＳ２０４のΔＲの算出工程を実施する。ΔＲの算出工程の概要を図２１のフローチャートに示す。ここでは｜ΔＲ｜の平均値｜ΔＲ｜ａｖを算出する場合を示す。絶対分光反射率は、図２２(a)に示すように算出される。曲線Ｒ０は分子間相互作用の開始前のもの、曲線Ｒ１は分子間相互作用の開始後のいずれかの時点のものである。
まず、異なるＮ個の各波長における反射率の変化量の絶対値を算出し（図２１、ステップＳ３０１）、その総和Σ｜ΔＲ｜をＮで除して平均値｜ΔＲ｜ａｖとする（図２１、ステップＳ３０２）。時間の経過に伴って新たなＲ１が入力されるたびに、平均値｜ΔＲ｜ａｖを同様に算出し、図２２(a)に示すように時系列的に｜ΔＲ｜ａｖを算出する。これを参照することで分子間相互作用の進捗度を判断することができる。
なお、以上のΔＲは、分子間相互作用の開始前と開始後の反射光の強度の変化を測定系基準分光強度分布中の測定波長（上記の第１の波長や第２の波長が含まれる）に対する分強度で除した値に相当しており、測定対象分光強度分布を測定系基準分光強度分布で除して絶対分光反射率分布を得てから絶対分光反射率分布中の測定波長に対応する反射率を抽出して計算するか、測定対象分光強度分布及び測定系基準分光強度分布の中から測定波長に対応する分光強度をそれぞれ抽出してから除算し同反射率を得て計算するか等の計算の方法は実質的に異なるものではない。また、測定波長が固定である場合など、測定波長以外の検出やデータ化をしないように構成してもよいことは勿論である。
【００８１】
（２−５）絶対分光反射率を適用した特許文献３に記載の光学膜厚を算出する測定方法  本項における測定に係る分光反射率Ｒはすべて上記（２−２）で説明したように絶対分光反射率を適用する。
上記（２−１）で説明するようにして、干渉膜の光学膜厚の測定のために必要な分光特性データが制御演算装置５０に入力される。
【００８２】
さて、上記（２−１）で説明した本測定システム１の構成、機能、動作からわかるように、センサーチップ１２は、基板（シリコン基板１２ａ）上に１又は２以上の干渉膜（ＳｉＮ膜１２ｂ）が積層した積層体に相当するものであり、本測定システム１は、積層体における該干渉膜の光学膜厚（光学膜厚７０など）を反射干渉分光法により測定することができる。
また、光ファイバ４０は、光源（白色光源２０）からの光を積層体（センサーチップ１２）に照射する照射手段に、光ファイバ４１は、積層体（センサーチップ１２）からの反射光を受光する受光手段に、分光器３０は、反射光の分光特性を検出する分光検出手段に相当する。
また、ＲＡＭ５０２は、制御演算装置５０が光学膜厚を演算する際に参照するデータの記憶手段として機能する。そのデータの読み出し元は、記憶装置５０３、通信装置５０４を介して接続されるサーバ、インターフェース５０６を介して接続される外部記憶装置、リーダー・ライター５０５によって読み取られるメモリカード等のいずれであってもよい。また、通信装置５０４を介して干渉膜の光学膜厚の測定のために必要な分光特性データを受け取った他のコンピューターが干渉膜の光学膜厚の測定のため演算を行う場合など、ハードウエア構成は問わない。その場合、当該他のコンピューターは、本発明の光学膜厚測定システムに組み込まれるとともに、本発明の光学膜厚測定プログラムがインストールされたコンピューターである。
また、フローセル１４は、干渉膜上に流路を形成する部材に相当し、上で説明したように測定装置８０に、このフローセル１４により形成される流路に接続し干渉膜上に設けられた分子と相互作用する分子を含んだ液体を当該流路に流す送液手段が構成される。
【００８３】
次に、光学膜厚の２つの測定原理１，２につき説明する。
〔測定原理１〕
まず、測定原理１として以下のとおり説明する。
（参照データの作成）
本測定原理で測定を行う場合、光学膜厚を演算する際に参照するデータは、予め、シミュレーションにより干渉膜の光学膜厚が既知の積層体における分光反射率の極値を与える波長と当該光学膜厚との関係を異なる光学膜厚について作成しておくことにより構成されるデータである。以下これにつき詳細に説明する。
【００８４】
図２３は、反射干渉分光法の原理を説明するための模式的モデル図である。図２３に示すように積層体は、基板ａ１と、その上に積層された膜厚ｄの干渉膜ａ２で構成され、干渉膜ａ２上を液体層ａ３が覆う。液体層ａ３、干渉膜ａ２、基板ａ１はそれぞれ順に屈折率ｎ１、ｎ２，ｎ３を有する。これに図２３に示すようにある波長λ０の光ａ４が入射すると、そのうち干渉膜ａ２の表面で反射する反射光ａ５と、干渉膜ａ２を通過して基板ａ１との界面で反射する反射光ａ６がａ７部で示すように干渉する。このとき、反射光ａ６は反射光ａ５より２ｎ２ｄだけ光路が長くなる。その光路差２ｎ２ｄが、反射光ａ５と反射光ａ６とに２分の１波長のずれを生じさせるとき、ａ７部に示すように最も反射強度を弱めるように干渉する。これによって照射する光の波長によって反射強度が異なり、白色光等の広波長帯域の光を照射することによって、波長により反射強度が変化する分光分布を得ることができる。
したがって、干渉膜ａ２の光学膜厚ｎ２ｄに依存して、反射光の分光分布が異なるから、反射光の分光特性を分析することで、干渉膜ａ２の光学膜厚ｎ２ｄと特定することができる。これが、反射干渉分光法を利用した本発明の基本原理である。反射光をどのように分析して光学膜厚を特定するかを以下の説明で明らかにする。
なお、上述のシリコン基板１２ａは基板ａ１に相当し、ＳｉＮ膜１２ｂは干渉膜ａ２に相当する。図５に示すようにＳｉＮ膜１２ｂ上にリガンド１６が設置されたとき、さらにアナライト６２がリガンド１６と結合したときは、その光学膜厚７０相当部分をＳｉＮ膜１２ｂに加えたものが干渉膜ａ２に相当する。
【００８５】
反射干渉による分光反射率やその変化量の曲線は、干渉膜の膜厚が厚いほど、あたかも長波長方向に移動していくように変化する。
図２４にその一例が示される。図２４に示す分光反射率変化量の曲線ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４は、曲線ｂ１より曲線ｂ２，曲線ｂ２より曲線ｂ３，曲線ｂ３より曲線ｂ４の方が、干渉膜が厚いものから得たものである。分光反射率変化量ΔＲは、ある膜厚の干渉膜における分光反射率を基準にした変化量である。図２４に示すように、曲線ｂ１→曲線ｂ２→曲線ｂ３→曲線ｂ４の順でピーク位置が長波長側に移動していく。
また、ピークが移動するだけでなく、ピークの数が増加するように変化する。
これらのグラフから膜厚が厚くなるに従って分光反射率変化量曲線のピークが長波長側への移動とともに、ピークの数が増加することがわかる。膜厚増に従って、極大値を与える一つのピーク（トップピーク）が長波長側へ移動する。さらに膜厚増に従って、はじめのピークがさらに長波長側へ移動するとともに、その短波長側に極小値を与えるピーク（ボトムピーク）が出現し、かつ、はじめのトップピークとともに長波長側へ移動する。さらに長波長側への移動及びピーク数の増加が進行する。
なお、分光反射率Ｒに対し、図２４の縦軸は分光反射率の変化量ΔＲとしているが、ＲでもΔＲでも、以上のように観察されるピークの移動と増加の変化は同じように現れる。
【００８６】
この変化特性は、干渉膜の光学膜厚に依存した特性である。したがって、分光反射率曲線やその変化量曲線からその極値を与える波長に着目して特徴を抽出することにより、干渉膜の物性によらず、干渉膜の光学膜厚による光学的性質を抽出することができる。そして、異なる物性の干渉膜の光学膜厚の測定に展開することができる。
【００８７】
シミュレーションにより異なる膜厚の試料について分光反射率Ｒの曲線を計算し、その曲線において極値位置の波長λを求め、試料膜厚ｄと極値位置波長λの関係を図２５のグラフに記載した。これは、基板ａ１をシリコン基板とし、その上の干渉膜ａ２としてのＳｉＮ膜を６６．５ｎｍから２０００ｎｍの範囲で変化させて調べたものである。図２５のグラフにおいて実線は、試料膜厚に対する極大値位置の波長を、破線は試料膜厚に対する極小値位置の波長を示す。
図２５のグラフの横軸の試料膜厚ｄを、干渉膜の屈折率ｎを乗じて光路長（光学膜厚）ｎｄに換算し、縦軸の波長λを、１０００／λに換算して作成したグラフが図２６に示される。
図２６のグラフにあっては、最も左に極小値位置の波長を示す曲線が現れる。これを曲線Ｂ１とする。曲線Ｂ１から右へ行くと、極大値位置の波長を示す曲線が現れる。これを曲線Ｐ１とする。さらに曲線Ｐ１から右へ行くと、極小値位置の波長を示す曲線、極大値位置の波長を示す曲線が交互に現れる。これを順に曲線Ｂ２，Ｐ２，Ｂ３，Ｐ３，・・・Ｂ２４，Ｐ２４とする。曲線Ｂ１から曲線Ｐ２４までをそれぞれ２次関数で近似してその近似２次関数を数式で示す。表現形式をｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃとして、曲線Ｂ１から曲線Ｐ２４のそれぞれに対応する係数ａ，ｂ及び定数ｃを示すと次の表１のとおりとなる。
【００８８】
【表１】
2014046156.tif 000003
【００８９】
以上の関数データが、本測定原理によって光学膜厚を演算する際に参照するデータ、すなわち、予め、シミュレーションにより干渉膜の光学膜厚が既知の積層体における分光反射率の極値を与える波長λと当該光学膜厚との関係を異なる光学膜厚について作成しておくことにより構成されるデータである。
かかる関数データを、光学膜厚を演算する演算するコンピューター（制御演算装置５０）で利用できるように記憶しておく。
【００９０】
（光学膜厚の同定演算）
測定システム１にあっては制御演算装置５０が分光器３０から入力を受けた分光特性データに基づき、まず、測定対象の積層体における絶対分光反射率について、当該絶対分光反射率の極値を与える波長を特定する。極値は、極大値と極小値の別も含めて特定する。
図２６のグラフにおいて、光学膜厚（横軸ｘ）の任意の値において縦軸ｙに平行な線を引くと、曲線Ｂ１から曲線Ｐ２４のいずれかに交わる。その交点のｙ座標がその光学膜厚において分光反射率曲線に極値を与える１０００／λの値であり、曲線Ｂ１−２４に交わる交点であればその極値は極小値、曲線Ｐ１−２４に交わればその極値は極大値である。
これを逆算的に利用し、制御演算装置５０は、測定対象から得られた絶対分光反射率の極値を与える波長λを１０００／λに換算してｙ値を求め、極大値と極小値の別を含めたｙ値の数、極値を与える波長の大小関係等を考慮し、さらには誤差を考慮して、可能性のある当てはめパターンに絞込みながら、上記２次関数に入力し、共通の解ｘ、すなわち、光学膜厚ｎｄ値を同定する。制御演算装置５０は、同定された光学膜厚ｎｄ値から、測定対象の積層体における干渉膜の光学膜厚を推定して出力する。
実際の測定にあたっては、解ｘが完全一致する場合はほとんど無いから、同定は、最も解ｘがより狭い範囲で互いに近似するものを特定することで行う。そして、例えば、分散している解ｘの平均値を推定した測定値として出力する。また、測定値として出力してよい近似度と、測定エラーとして出力する近似度との閾値を設けて測定の信頼性を一定に確保する。また、近似度も併せて出力してもよい。
可能性のある当てはめパターンとは、測定対象から得られた絶対分光反射率曲線の極大値を短波長側から長波長方向へＳＰ１，ＳＰ２・・・とし、極小値のそれをＳＢ１、ＳＢ２・・・としたとき、ＳＰ１，ＳＰ２・・・を順にＰ１，Ｐ２・・・の式に当てはめるパターン、ＳＰ１，ＳＰ２・・・を順にＰ２，Ｐ３・・・の式に当てはめるパターン・・・や、ＳＢ１，ＳＢ２・・・を順にＢ１，Ｂ２・・・の式に当てはめるパターン、ＳＢ１，ＳＢ２・・・を順にＢ２，Ｂ３・・・の式に当てはめるパターン・・・などである。
これに対し、ＳＰ１をＢ１の式に当てはめるパターンは極大値と極小値の別が誤っているため、ＳＰ１をＰ２の式にＳＰ２をＰ１の式に当てはめるパターンは、極値を与える波長の大小関係が誤っているため、可能性のある当てはめパターンに含めないことが適当である。
ＳＰ１とＳＰ２の間にＳＢ２が特定された場合において、ＳＰ１，ＳＰ２・・・を順にＰ２，Ｐ３・・・の式に当てはめて計算しているときに、ＳＢ２をＢ２の式に当てはめるパターンなども、極値を与える波長の大小関係が誤っているため、可能性のある当てはめパターンに含めないことが適当である。
【００９１】
以上説明したようにして、測定システム１は測定原理１により、干渉膜ａ２の光学膜厚を測定する。測定システム１は測定原理１により、干渉膜ａ２に分子間相互作用により形成された層が含まれているか否かの別を問わず、あらゆる膜の光学膜厚を反射干渉分光法を利用して測定することができる。
【００９２】
〔測定原理２〕
次に、測定原理２として以下のとおり説明する。
（参照データの作成）
本測定原理で測定を行う場合、光学膜厚を演算する際に参照するデータは、予め、シミュレーションにより光学膜厚が既知の第１干渉膜が積層した第１積層体における分光反射率と、前記第１積層体の干渉膜の上に光学膜厚が既知の第２干渉膜が積層した第２積層体における分光反射率と、を求め、第１積層体における分光反射率に対する第２積層体における分光反射率の変化量の極値を与える波長と第２干渉膜の光学膜厚との関係を、異なる第２干渉膜の光学膜厚について作成しておくことにより構成されるデータである。以下これにつき詳細に説明する。
【００９３】
本測定原理においても、上記測定原理１の項において図２３及び図２４を参照した事項を前提とする。図２４に示すように、波長に対する分光反射率の変化量ΔＲの曲線は、上述したように干渉膜が厚くなることに伴ったピークの移動と増加の変化を示す。
【００９４】
シミュレーションにより異なる膜厚の試料について分光反射率の変化量ΔＲの曲線を計算し、その曲線において極値位置の波長λを求め、試料膜厚ｄと極値位置波長の関係を図２７のグラフに記載した。これは、基板ａ１をシリコン基板とし、その上に積層する第１干渉膜を６６．５ｎｍのＳｉＮ膜とする。第１干渉膜の上に積層する第２干渉膜をＢＫ７として、第２干渉膜（ＢＫ７）を０ｎｍから１０００ｎｍの範囲で変化させて調べたものであり、分光反射率の変化量ΔＲは、基板ａ１と第１干渉膜とからなる第１積層体における分光反射率に対する第２干渉膜が付いた第２積層体における分光反射率の変化量である。図２７のグラフにおける横軸の試料膜厚ｄは、第２干渉膜（ＢＫ７）についてのものである。なお、ＢＫ７は、屈折率等の性質が特定されたシミュレーション上の仮想試料で、ガラスの代表的な一種に相当し、生体材料や高分子材料と屈折率が近いものである。
図２７のグラフにおいて実線は、試料膜厚に対する極大値位置の波長を、破線は試料膜厚に対する極小値位置の波長を示す。
図２７のグラフの横軸の試料膜厚ｄを、屈折率ｎを乗じて光路長（光学膜厚）ｎｄに換算し、縦軸の波長λを、１０００／λに換算して作成したグラフが図２８に示される。
図２８のグラフにあっては、最も左に極大値位置の波長を示す曲線が現れる。これを曲線Ｐ１とする。曲線Ｐ１から右へ行くと、極小値位置の波長を示す曲線が現れる。これを曲線Ｂ１とする。さらに曲線Ｂ１から右へ行くと、極大値位置の波長を示す曲線、極小値位置の波長を示す曲線が交互に現れる。これを順に曲線Ｐ２，Ｂ２，Ｐ３，Ｂ３・・・Ｂ７，Ｐ８とする。曲線Ｐ１から曲線Ｐ８までをそれぞれ２次関数で近似してその近似２次関数を数式で示す。表現形式をｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃとして、曲線Ｐ１から曲線Ｐ８のそれぞれに対応する係数ａ，ｂ及び定数ｃを示すと次の表２のとおりとなる。
【００９５】
【表２】
2014046156.tif 000004
【００９６】
以上の関数データが、本測定原理によって光学膜厚を演算する際に参照するデータ、すなわち、予め、シミュレーションにより光学膜厚が既知の第１干渉膜が積層した第１積層体における分光反射率と、前記第１積層体の干渉膜の上に光学膜厚が既知の第２干渉膜が積層した第２積層体における分光反射率と、を求め、第１積層体における分光反射率に対する第２積層体における分光反射率の変化量の極値を与える波長と第２干渉膜の光学膜厚との関係を、異なる第２干渉膜の光学膜厚について作成しておくことにより構成されるデータである。
かかる関数データを、光学膜厚を演算する演算するコンピューター（制御演算装置５０）で利用できるように記憶しておく。
【００９７】
（光学膜厚の同定演算）
測定システム１にあっては、まず分子間相互作用の開始前において制御演算装置５０が分光器３０から入力を受けた分光特性データに基づき、測定対象の積層体における分子間相互作用の開始前の絶対分光反射率を得る。
分子間相互作用の開始後、制御演算装置５０が分光器３０から入力を受けた分光特性データに基づき、測定対象の積層体における分子間相互作用の開始後の絶対分光反射率を得る。
開始後の絶対分光反射率を得たら、制御演算装置５０は、測定対象の積層体の分子間相互作用の開始前における絶対分光反射率に対する、同測定対象の積層体の分子間相互作用の開始後における絶対分光反射率の変化量ΔＲの極値を与える波長を特定する。極値は、極大値と極小値の別も含めて特定する。
図２８のグラフにおいて、光学膜厚（横軸ｘ）の任意の値において縦軸ｙに平行な線を引くと、曲線Ｐ１，Ｂ１・・・曲線Ｐ８のいずれかに交わる。その交点のｙ座標がその光学膜厚において分光反射率変化量曲線に極値を与える１０００／λの値であり、曲線Ｐ１−Ｐ８に交わる交点であればその極値は極大値、曲線Ｂ１−Ｂ７に交わればその極値は極小値である。
これを逆算的に利用し、制御演算装置５０は、測定対象から得られた絶対分光反射率変化量の極値を与える波長λを１０００／λに換算してｙ値を求め、極大値と極小値の別を含めたｙ値の数、極値を与える波長の大小関係等を考慮し、さらには誤差を考慮して、可能性のある当てはめパターンに絞込みながら、上記２次関数に入力し、共通の解ｘ、すなわち、光学膜厚ｎｄ値を同定する。後は測定原理１と同様にして制御演算装置５０は、同定された光学膜厚ｎｄ値から、測定対象の積層体における干渉膜の光学膜厚を推定して出力する。
【００９８】
以上説明したようにして、測定システム１は測定原理２により、干渉膜ａ２の分子間相互作用により増加した光学膜厚を測定することができる。すなわち、測定システム１は測定原理２により、図５に示したようにリガンド１６に結合したアナライト６２相当分の光学膜厚を測定することができる。
分子間相互作用の進捗により、アナライト６２が結合したリガンド１６が次第に増加していく。一部でもアナライト６２が結合すれば反射干渉する波長に変化があるため、分子間相互作用の初期においても絶対分光反射率変化量の曲線が得られる。このとき、アナライト６２が結合した部分の光学膜厚は分子間相互作用の進捗度によらず一定であるから、分子間相互作用の初期においても絶対分光反射率変化量の極値を与える波長を特定することができる。すなわち、分子間相互作用の初期において特定した絶対分光反射率変化量の極値は、その後に特定されるそれと変わらない。したがって、測定システム１は、はじめに絶対分光反射率変化量の極値を与える波長を特定できた段階から光学膜厚の測定値を演算出力することができ、早期にユーザーに知らせることができる。
【００９９】
（２−６）絶対分光反射率を（２−５）で適用することの補足説明
以上のように絶対分光反射率を適用して光学膜厚を求める。
すなわち、図８に示したステップＳ２０３で必要な絶対分光反射率が算出された後、ステップＳ２０５の光学膜厚の算出工程を実施する。光学膜厚の算出工程の概要を図２９のフローチャートに示す。
予め、上述したように測定原理１又は２に従って参照データを作成しておく（図２９、ステップＳ４０１）。
絶対分光反射率曲線の極値を与える波長を検索する（図２９、ステップＳ４０２）、これを参照データと照合して（図２９、ステップＳ４０３）、測定対象の光学膜厚を算出する（図２９、ステップＳ４０４）。
【０１００】
（２―７）絶対分光反射率を適用する効果
以上説明したように測定値に絶対分光反射率を適用した。これによる効果は以下のとおりである。
上記（２−２）で説明したように測定系基準分光強度は、基準干渉膜分光強度を基準干渉膜分光反射率で除したものである。基準干渉膜分光反射率は、シミュレーションによる基準干渉膜の反射光の分光強度を同じくシミュレーションによる光源光（基準干渉膜への入射光）の分光強度で除したものである。基準干渉膜分光強度及び基準干渉膜分光反射率は、共通の基準干渉膜を対象としたものである。但し、前者は現実の物（センサーチップ１２）であり、後者はシミュレーションによる理論上のもの（仮想上のセンサーチップ１２）である。
測定システム１が測定対象の基準干渉膜も含めたすべてにおいて、シミュレーションによる理論上のものをそのまま実現できている場合には、測定系基準分光強度は、シミュレーションによる光源光（基準干渉膜への入射光）の分光強度に等しい。しかし、特に光源等において理論と現実とが異なるため等しくはならず、測定系基準分光強度は、シミュレーションによる光源光（基準干渉膜への入射光）に、シミュレーションによる理論値に対する測定値の比率（＝測定値／理論値）が乗じられた値に等しいものであるといえる（この比率が１のとき理論がそのまま実現されている）。
そして絶対分光反射率は、測定対象の分光強度を測定系基準分光強度で除したものである。
したがって、絶対分光反射率は、測定対象の分光強度（測定値）に、上記比率の逆数、すなわち、（理論値／測定値）を乗じて、シミュレーションによる理論値相当に換算された分光強度を、シミュレーションによる光源光（基準干渉膜への入射光）の分光強度で除して得た分光反射率に相当している。このとき、測定対象は、基準干渉膜とは異なる任意のものとなっている。
したがって、任意の測定対象について、測定システム１の光源等を含む検出手段の属性に起因した影響を除去した測定結果を算出できるという効果がある。
また、測定システム１につき個体差、経時変化によって又は光源の出力設定の変更によって検出手段の属性に変化があっても、測定系基準分光強度の作成、登録を実行することで較正し、その属性の変化の影響をも除去した測定結果を算出できるという効果がある。
特に、上記（２−５）に記載した光学膜厚測定にあっては、測定結果をシミュレーションにより生成した曲線に基づく参照データと対比して同定するので、同定精度が向上するという効果がある。
以上の効果を得るためには、基準干渉膜としてシミュレーションによるものと現実の物との同一性が安定して高いものを用いることが好ましい。言い換えれば、シミュレーションによる理論上のものを現実の物に再現する再現性が高いものである。上述したように例えばセンサーチップ１２のＳｉＮ膜１２ｂを基準干渉膜とする。
【０１０１】
（２−８）他の実施形態等
次に、測定系基準分光強度作成工程の他の実施形態と飽和対策処理に説明する。
【０１０２】
図３０に示す測定系基準分光強度作成工程は、光源光量の経時変化量の表示出力処理、及び光源の駆動電力設定（駆動電力１０〜１００％）ごとに測定系基準分光強度作成を作成し登録する処理を含む。
前者の光源光量の経時変化量の表示出力処理を実行するために、初期登録として基準とする駆動電力（ここでは１００％とする）で光源２０を駆動し状態で図６に示した測定系基準分光強度作成工程を実行し、初期の駆動電力１００％における測定系基準分光強度を登録する。この登録情報はＲＡＭ５０２に記憶する。
後者の駆動電力設定（駆動電力１０〜１００％）ごとの測定系基準分光強度作成処理を実行するため、図４に示す光源２０としては、制御演算装置５０の指令に基づき駆動電力の設定変更により光量出力を調整可能にされたものを適用する。制御演算装置５０は、１００〜１０％の駆動電力設定指令を光源２０に出力し、光源２０はこれを受けて駆動電力の設定変更により光量出力を調整する。ここでは、測定系基準分光強度の作成を、駆動電力１０％単位で行うことを例とする。
【０１０３】
基準干渉膜、すなわち、センターチップ１２の分光反射率（「基準干渉膜分光反射率」）をシミュレーションにより計算しておき、ＲＡＭ５０２に記憶しておく（図３０、ステップＳ５０１）。
既に上記の初期登録が済んだ後において、制御演算装置５０は、初めは駆動電力１００％に設定した状態で、サンプル溶液６０を測定部材１０に流入させることなく測定装置８０に測定動作を実行させて、センターチップ１２の反射光の分光強度（「基準干渉膜分光強度」）を分光器３０から受ける（図３０，ステップＳ５０２）。基準干渉膜分光強度は、例えば図３１aの実線のグラフに示すように測定される。
制御演算装置５０は、基準干渉膜分光強度を基準干渉膜分光反射率で除し（図３０，ステップＳ５０３）、これを現在の駆動電力１００％における測定系基準分光強度として登録する（図３０，ステップＳ５０７）。但し、初めは駆動電力１００％に設定しているので、分岐ステップＳ５０４でＹＥＳとなって、制御演算装置５０は、現在の駆動電力１００％における測定系基準分光強度が、初期の駆動電力１００％における測定系基準分光強度に対して何％光量低下したかを算出し（図３０、ステップＳ５０５）、ディスプレイ９１に表示出力する（図３０、ステップＳ５０６）。これが光源光量の経時変化量の表示出力処理である。
次に、駆動電力が１０％でない限り（図３０、ステップＳ５０８でＮＯ）、駆動電力を１０％ずつ落として（図３０、ステップＳ５０９）、以上のステップＳ５０２，Ｓ５０３，Ｓ５０４でＮＯ，Ｓ５０７を繰り返し、１０％刻みで現在の駆動電力１０〜１００％における測定系基準分光強度をそれぞれ登録する（図３０，ステップＳ５０７）。この登録情報はＲＡＭ５０２に記憶する。図３１a、bに示すデータを用いる場合、測定系基準分光強度は図３１cに示すように計算される。
ステップＳ５０８でＹＥＳとなったら、光源２０の駆動電力を１００％に戻して（図３０、ステップＳ５１０）、測定系基準分光強度作成工程を終了し、測定に備える。
【０１０４】
次に、図３２に示すように任意の測定対象に対する測定を実行する。ここでは、測定対象は測定部材１０であり、サンプル溶液６０の流入も行い、分子間相互作用の開始前、進行中、終了後に亘って複数回の測定を所定の時間レートで実行する。  
図３０に示し上述した測定系基準分光強度作成工程（図３２においてステップＳ６０１）を実行した後、制御演算装置５０は測定装置８０を制御して測定対象の分光強度を測定させる（図３２、ステップＳ６０２）。測定対象の分光強度は、例えば図３３aの破線のグラフに示すように測定され制御演算装置５０に入力される。ここでは、図３３aの破線のグラフに示すように、分光強度が波長範囲λ１０で測定可能範囲の最大値（ＭＡＸ）を超えているとする。
【０１０５】
次に、制御演算装置５０は、得られた測定対象の分光強度が上記最大値（ＭＡＸ）を超えているか否か判断し（図３２、ステップＳ６０３）、超えている場合は、光源２０の駆動電力を１０％落とし（図３２、ステップＳ６０４）、ステップＳ６０２に戻って分光強度を再度測定する。制御演算装置５０は、得られた測定対象の分光強度が測定可能範囲の最大値（ＭＡＸ）を超えている限りこれを繰り返し、超えていなければ次にステップＳ６０５に処理を進める。これにより、反射強度が高すぎで飽和する、すなわち、図３３aの破線のグラフに示すように、測定分光強度のプロファイルの最大値（ＭＡＸ）を超える部分が欠けてしまうことを防ぎ、正確な測定を行うことができる。
【０１０６】
ステップＳ６０５において制御演算装置５０は、得られた測定対象の分光強度を測定系基準分光強度で除して測定対象の絶対分光反射率とする。但し、測定時の光源２０の駆動電力と同じ駆動電力における測定系基準分光強度を適用する。例えば、駆動電力８０％で光源２０を駆動した状態で測定した分光強度であれば、これを図３０のステップＳ５０７で登録した駆動電力８０％における測定系基準分光強度で除して測定対象の絶対分光反射率とする。図３１に示すデータを用いる場合、図３１cに示した測定系基準分光強度から測定時と同じ駆動電力のものを選択する。
飽和対策のために、測定時の駆動電力を弱めただけで、測定系基準分光強度を変更しなかった場合には、測定結果の分光反射率が本来より小さな値に変化し正確な測定結果とならない。
しかし本実施形態にあっては、以上のように測定時の駆動電力に応じて測定系基準分光強度を選択するので、正確な測定結果が得られる。図３３aに示すように測定対象の分光強度の測定において光源の駆動電力に何％かの低下設定があった場合には、図３３bに示すように同じ低下率の駆動電力で予め作成し登録しておいた測定系基準分光強度で除することで、図３３cに示すように正確な絶対分光反射率の測定結果を得ることができる。
【０１０７】
その後は、図８のフローチャートと同様に、絶対分光反射率を適用して特許文献２に記載のΔＲを算出する測定方法（図８及び図３２で共通、ステップＳ２０４）、又は絶対分光反射率を適用して特許文献３に記載の光学膜厚を算出する測定方法（図８及び図３２で共通、ステップＳ２０５）を実行する。ステップＳ２０４の内容は、上記（２−３）、（２−４）で、ステップＳ２０５の内容は上記（２−５）、（２−６）で説明したとおりである。
【０１０８】
なお、上記プログラムは、ＬＡＮなどを通じてインターネットなどの公衆回線に接続された通信装置５０４を通じて、適宜、最新のものに更新することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、抗原抗体反応などの生体分子同士の分子間相互作用や、有機高分子同士の分子間相互作用などの結合の測定に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 測定システム
１０ 測定部材
１２ センサーチップ
１２ａ シリコン基板
１２ｂ ＳｉＮ膜
１４ フローセル
１４ａ 溝
１４ｂ 密閉流路
１４ｃ 流入口
１４ｄ 流出口
１６ リガンド
２０ 白色光源
３０ 分光器
４０、４１ 光ファイバ
５０ 制御演算装置
６０ サンプル溶液
６２ アナライト
８０ 測定装置
Ｒ 分光反射率
ΔＲ 分光反射率の変化量
α 分子間相互作用の進捗度
λ 反射光の波長
ａ１ 基板
ａ２ 干渉膜
ａ３ 液体層
【図１】
2014046156.tif 000005
【図２】
2014046156.tif 000006
【図３】
2014046156.tif 000007
【図４】
2014046156.tif 000008
【図５】
2014046156.tif 000009
【図６】
2014046156.tif 000010
【図７】
2014046156.tif 000011
【図８】
2014046156.tif 000012
【図９】
2014046156.tif 000013
【図１０】
2014046156.tif 000014
【図１１】
2014046156.tif 000015
【図１２】
2014046156.tif 000016
【図１３】
2014046156.tif 000017
【図１４】
2014046156.tif 000018
【図１５Ａ】
2014046156.tif 000019
【図１５Ｂ】
2014046156.tif 000020
【図１６Ａ】
2014046156.tif 000021
【図１６Ｂ】
2014046156.tif 000022
【図１７】
2014046156.tif 000023
【図１８】
2014046156.tif 000024
【図１９】
2014046156.tif 000025
【図２０】
2014046156.tif 000026
【図２１】
2014046156.tif 000027
【図２２Ａ】
2014046156.tif 000028
【図２２Ｂ】
2014046156.tif 000029
【図２３】
2014046156.tif 000030
【図２４】
2014046156.tif 000031
【図２５】
2014046156.tif 000032
【図２６】
2014046156.tif 000033
【図２７】
2014046156.tif 000034
【図２８】
2014046156.tif 000035
【図２９】
2014046156.tif 000036
【図３０】
2014046156.tif 000037
【図３１】
2014046156.tif 000038
【図３２】
2014046156.tif 000039
【図３３】
2014046156.tif 000040
【図３４】
2014046156.tif 000041
【図３５】
2014046156.tif 000042
【図３６】
2014046156.tif 000043
【図３７】
2014046156.tif 000044
【図３８Ａ】
2014046156.tif 000045
【図３８Ｂ】
2014046156.tif 000046
【図３９】
2014046156.tif 000047
【国際調査報告】
2014046156.tif 000048
2014046156.tif 000049