(57)【要約】【課題】多数の測定チップの固定化膜の膜厚が短時間で検査できる測定チップの固定化膜の膜厚測定方法および測定チップ。【解決手段】金属膜４と固定化膜６とが形成された第１領域４Ａと、基準となる反射率を有する第２領域４Ｂとを備え、固定化膜６が所定の膜厚を有する校正用チップ１０を作製し、第１ステップで作製された校正用チップ１０の固定化膜６の膜厚を測定し、同時に第１領域４Ａと第２領域４Ｂとの反射光量比を求め、前記反射光量比と固定化膜６の膜厚との関係を求め、固定化膜６の膜厚が未知の被検査チップ１０について前記第１領域と前記第２領域との反射光量比を求め、前記第３ステップで求めた校正用チップ１０の反射光量比と、前記第４ステップで求めた被検査チップ１０の反射光量比とに基づいて前記被検査チップ１０の固定化膜６の膜厚を求める測定チップの固定化膜の膜厚測定方法、および前記固定化膜の膜厚測定方法に使用される測定チップ。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の表面の少なくとも一部の領域に形成され、所定の波長および入射角の光によって表面プラズモン共鳴を生じさせるのに最適な厚さを有する金属膜と、前記金属膜の表面に所定のアナライトと相互作用するリガンドを固定する固定化膜が形成された第１領域と、前記第１領域に隣接して設けられ、前記波長および入射角の光に対して基準となる反射率を有する第２領域とを備える測定チップであって、前記第１領域における固定化膜が所定の膜厚を有する校正用チップを作製する第１ステップと、
第１ステップで作製された校正用チップの第１領域における固定化膜の膜厚を測定する第２ステップと、
前記校正用チップについて、第１領域および第２領域における反射光量を同時に測定し、前記第１領域と前記第２領域との反射光量の比である反射光量比を求め、次いで、前記反射光量比と固定化膜の膜厚との関係を求める第３ステップと、
前記測定チップであって前記固定化膜の膜厚が未知の被検査チップについて、第１領域および第２領域における反射光量を同時に測定し、前記第１領域と前記第２領域との反射光量比を求める第４ステップと、
前記第３ステップで求めた校正用チップの反射光量比と、前記第４ステップで求めた被検査チップの反射光量比とに基づいて前記被検査チップの第１領域における固定化膜の膜厚を求める第５ステップと
を有することを特徴とする測定チップの固定化膜の膜厚測定方法。
【請求項２】
前記第１ステップにおいて、前記所定の波長および入射角の光に対して表面プラズモン共鳴を生じさせるのに最適な厚さの金属膜で基体が被覆された第１領域と、前記基体が金属膜で被覆されていないか、または前記第１領域に形成された金属膜とは厚さの異なる金属膜で被覆されてなる第２領域とを有するとともに、前記第１および第２領域は厚さの均一な固定化膜で被覆されてなる校正用チップを作製する請求項１に記載の測定チップの固定化膜の膜厚測定方法。
【請求項３】
前記第１ステップにおいて、前記所定の波長および入射角の光に対して表面プラズモン共鳴を生じさせるのに最適な厚さの金属膜で基体が被覆されてなるとともに、
前記金属膜の表面が固定化膜で覆われた第１領域と、前記金属膜の表面が固定化膜で被覆されていない第２領域とを有する校正用チップを作製する請求項１に記載の測定チップの固定化膜の膜厚測定方法。
【請求項４】
前記第４ステップにおいて、被検査チップについて前記第２領域と前記第１領域との反射光量比の２次元分布を求め、
前記第５ステップにおいて、前記第３ステップで求めた校正用チップの反射光量比と、前記第４ステップで求めた被検査チップの反射光量比の二次元分布とに基づいて前記被検査チップの第１領域における膜厚の二次元分布を求める
請求項１〜３の何れか１項に記載の測定チップの固定化膜の膜厚測定方法。
【請求項５】
基体の表面の少なくとも一部の領域に形成され、所定の波長および入射角の光によって表面プラズモン共鳴を生じさせるのに最適な厚さを有する金属膜と、
前記金属膜の表面に所定のアナライトと相互作用するリガンドを固定する固定化膜が形成された第１領域と、
前記第１領域に隣接して設けられ、前記波長および入射角の光に対して基準となる反射率を有する第２領域とを備えてなることを特徴とする測定チップ。
【請求項６】
前記第１領域においては、前記所定の波長および入射角の光を入射したときに表面プラズモン共鳴を生じさせるのに最適な厚さの金属膜で基体が被覆され、
前記第２領域においては、前記基体が金属膜で被覆されていないか、または前記第１領域に形成された金属膜とは厚さの異なる金属膜で被覆されてなるとともに、前記第１および第２領域は厚さの均一な固定化膜で被覆されてなる
請求項５に記載の測定チップ。
【請求項７】
前記所定の波長および入射角の光を入射したときに表面プラズモン共鳴を生じさせるのに最適な厚さの金属膜で基体が被覆されてなるとともに、
前記第１領域においては前記金属膜の表面に固定化膜が形成され、
前記第２領域においては、前記金属膜の表面は固定化膜で被覆されていない
請求項５に記載の測定チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）測定装置に用いられる測定チップにおいて、表面にリガンドを固定する固定化膜の膜厚を測定する測定チップの固定化膜の膜厚測定方法、および前記固定化膜の膜厚測定方法を実現する手段を内包した測定チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、蛋白質やＤＮＡなどの生化学物質の相互作用を調べたり、薬品のスクリーニングを行ったりする場合において、試料の反応を測定する測定装置としてＳＰＲを利用した測定装置が知られている。
【０００３】
表面プラズモンは、金属中の自由電子が集団的に振動することによって生じ、その金属の表面に沿って進む自由電子の疎密波の量子のことを指す。
【０００４】
ＳＰＲ測定装置は、透明な誘電体上に形成された薄膜としての金属膜を使用し、前記金属膜の一方の面をセンサ面とし、このセンサ面にＳＰＲを発生させ、これを検出することにより、前記センサ面で生じる物質の反応状況を測定する。
【０００５】
金属膜におけるセンサ面の裏側に、全反射条件を満足するように光を入射すると、光入射面において全反射が起こるが、入射光のうち、わずかな光は反射せずに金属膜内を通過してセンサ面に染み出す。このセンサ面に染み出した光波がエバネッセント波と呼ばれる。エバネッセント波と表面プラズモンの振動数とが一致して共鳴すると、反射光の強度が大きく減少する。ＳＰＲ測定装置は、前記光入射面で反射する反射光の減衰を捕らえることにより、その裏側のセンサ面で発生するＳＰＲを検出する。
【０００６】
ＳＰＲを発生させるための光の入射角即ち共鳴角は、エバネッセント波および表面プラズモンが伝播する媒質の屈折率に依存する。言い換えると、媒質の屈折率が変化すれば、ＳＰＲを発生させる共鳴角も変化する。センサ面と接する物質は、エバネッセント波および表面プラズモンを伝播させる媒質となるので、たとえばセンサ面において２種類の分子間の結合や乖離などの化学反応が生じると、それが媒質の屈折率の変化として現れて共鳴角が変化する。ＳＰＲ測定装置は、この共鳴角の変化を捉えることにより、分子間の相互作用を測定する。
【０００７】
生化学分野の実験や研究においては、蛋白質、ＤＮＡ，薬品などがリガンドやアナライトとして使用される。たとえば、薬品をスクリーニングする場合には、リガンドとして蛋白質などの生体物質を使用し、これをセンサ面に固定して前記センサ面をアナライトである複数種の薬品を接触させ、それらの相互作用を調べる。
【０００８】
測定チップは、一般的に、ガラスやプラスチックなどの透明な誘電体ブロック、前記誘電体ブロックの表面に形成された金属膜、およびその上に形成され、リガンドを固定できる官能基を有する固定化膜からなる。前記測定チップにおいては、固定化膜の官能基を介してリガンドが金属膜に固定される。
【０００９】
ＳＰＲ測定装置においては、金属膜に光を入射させるための光学系としてＫｒｅｓｃｈｍａｎｎ配置を採用しているものがある（特許文献１）。前記ＳＰＲ測定装置は、光ビームを発生させる光源と、前記光源で発生した光ビームを、測定チップの誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射するように前記誘電体ブロックに種々の角度で入射させる光学系と、前記界面で全反射した光ビームの強度を測定してＳＰＲの状態、即ち全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備える。
【００１０】
なお、前記ＳＰＲ測定装置において種々の入射角を得るために、光ビームに種々の角度で入射する成分が含まれるように、たとえば比較的太い光ビームを前記界面に収束状態で入射させてもよい。この場合は、種々の反射角で反射した光ビームを全て受光できる方向に伸びるエリアセンサによって検出することができる（たとえば特許文献２）。
【００１１】
また、試料の２次元的な物性情報を得たい場合があるが、ＳＰＲ測定装置をこのような用途に応用することが検討されている。
【００１２】
たとえば、ＳＰＲ測定装置による試料の２次元的な物性分析を例に挙げると、界面の２次元的な広がりを有する領域に所定の入射角で所定波長の平行光束を入射させた場合、前記領域のうち、試料の屈折率が、前記入射角および前記波長で全反射減衰を生じる屈折率である領域が暗転として検出される。そこで、ある程度広い光束断面を有する複数の波長の平行光束を用い、この平行光束から所望の単一波長の平行光束を選択し、測定チップの誘電体ブロックと金属膜との界面に入射させ、前記界面で全反射した平行光束の断面の光強度分布を検出すれば、上記界面に沿った面内での試料の２次元的な屈折率分布に関連する特性を測定できる（特許文献３〜５）。
【特許文献１】特開平６−１６７４４３号公報
【特許文献２】特開平１１−３２６１９４号公報
【特許文献３】特表２００４−５３１７１９号公報
【特許文献４】特表２００５−５１５４２４号公報
【特許文献５】特開２００４−１１７２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述のように、ＳＰＲ測定技術は、測定チップの金属膜近傍の屈折率変化を測定するものであるため、アナライトの結合量はもちろん、リガンドを固定する固定化膜の膜厚によっても測定値が異なる。
【００１４】
したがって、測定しようとするアナライトの結合量が同一であっても固定化膜の厚さが異なるとその近傍の屈折率も異なるから、固定化膜の厚さが一定でないと信頼性の高い測定値が得られないという問題がある。
【００１５】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、ＳＰＲを利用してアナライトの定量を行うのに使用される測定チップにおいて、製造される測定チップの固定化膜の膜厚が所定の誤差範囲内であるかどうかを判別して規定外の測定チップを除外し、信頼性の高い測定チップのみを提供するために簡便な方法で多数の測定チップの膜厚を検査するのに使用できる測定チップの固定化膜の膜厚測定方法、および前記固定化膜の膜厚測定方法を実現する手段を内包した測定チップ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】
【００１６】
請求項１に記載の発明は、基体の表面の少なくとも一部の領域に形成され、所定の波長および入射角の光によって表面プラズモン共鳴を生じさせるのに最適な厚さを有する金属膜と、前記金属膜の表面に所定のアナライトと相互作用するリガンドを固定する固定化膜が形成された第１領域と、前記第１領域に隣接して設けられ、前記波長および入射角の光に対して基準となる反射率を有する第２領域とを備える測定チップであって、前記第１領域における固定化膜が所定の膜厚を有する校正用チップを作製する第１ステップと、第１ステップで作製された校正用チップの第１領域における固定化膜の膜厚を測定する第２ステップと、前記校正用チップについて、第１領域および第２領域における反射光量を同時に測定し、前記第２領域と前記第１領域との反射光量の比である反射光量比を求め、次いで、前記反射光量比と固定化膜の膜厚との関係を求める第３ステップと、前記測定チップであって前記固定化膜の膜厚が未知の被検査チップについて、第１領域および第２領域における反射光量を同時に測定し、前記第２領域に対する前記第１領域の反射光量比を求める第４ステップと、前記第３ステップで求めた校正用チップの反射光量比と、前記第４ステップで求めた被検査チップの反射光量比とに基づいて前記被検査チップの膜厚を求める第５ステップとを有することを特徴とする測定チップの固定化膜の膜厚測定方法に関する。
【００１７】
前記固定化膜の膜厚測定方法においては、前記測定チップのうち、第１領域の固定化膜が所定の膜厚を有する校正用チップについて、前記固定化膜の膜厚を測定するとともに、第１領域と第２領域との反射光量比を測定し、前記固定化膜の膜厚と反射光量比との関係を求める。
【００１８】
次に、前記測定チップのうち、第１領域における固定化膜の膜厚が未知の被検査チップについて第１領域と第２領域との反射光量比を測定する。
【００１９】
最後に、被検査チップにおいて測定された反射光量比と、校正用チップについて求められた前記固定化膜の膜厚と反射光量比との関係とから、前記被検査チップの第１領域における固定化膜の膜厚を求める。
【００２０】
このように被検査チップについて実際に測定するのは反射光量比のみであり、固定化膜の膜厚を直接には測定していないから、多数の被検査チップを短時間で処理できる。
【００２１】
したがって、多数の測定チップについて、固定化膜の膜厚が所定の誤差範囲内のものと、膜厚が規定外のものとに短時間で分別できるから、信頼性の高い測定チップのみを提供できる。
【００２２】
また、前記固定化膜の膜厚の測定方法は、このように反射光量比に基づいて被検査チップの膜厚を求めているから、入射光の光量によって測定結果が左右されることがない。したがって、得られる測定結果は信頼性が高い。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、前記第１ステップにおいて、前記所定の波長および入射角の光を入射したときに表面プラズモン共鳴を生じさせるのに最適な厚さの金属膜で基体が被覆された第１領域と、前記基体が金属膜で被覆されていないか、または前記第１領域に形成された金属膜とは厚さの異なる金属膜で被覆されてなる第２領域とを有するとともに、前記第１および第２領域は厚さの均一な固定化膜で被覆されてなる校正用チップを作製する請求項１に記載の測定チップの固定化膜の膜厚測定方法に関する。
【００２４】
前記膜厚測定方法の第１ステップで作製される校正用チップにおいては、第１領域は、所定の波長および入射角の光に対してＳＰＲが生じるように最適化されているのに対し、第２領域は、このような最適化がなされていない。
【００２５】
したがって、前記校正用チップを前記波長および入射角の光で照射すると、第１領域ではＳＰＲが生じて反射光量が顕著に低下するのに対し、第２領域ではＳＰＲが殆ど生じないから、反射光量は、第１領域ほど顕著には低下しない。
【００２６】
また、前記校正用チップにおいては、固定化膜に固定されたリガンドがアラナイトと相互作用した場合だけでなく、固定化膜の厚さが変化することによってもＳＰＲが生じる入射角即ち共鳴角は増減する。そして、入射光の波長と入射角とを固定すれば、固定化膜の厚さが変化することによって生じる共鳴角の増減は、反射光量の増加または減少として観測される。
【００２７】
したがって、前記校正用チップにおいては、第１領域においては固定化膜の膜厚が変化すると反射光量が顕著に増大または減少するのに対し、第２領域では固定化膜の膜厚が変化しても反射光量は殆ど変化しないから、第１領域と第２領域との反射光量比は、固定化膜の膜厚が変化すると顕著に増大または減少する。
【００２８】
そこで、固定化膜の膜厚の異なる複数の校正用チップを作製し、夫々の校正用チップについて第１領域と第２領域との反射光量比を求め、前記反射光量比を固定化膜の膜厚に対してプロットすれば、固定化膜の膜厚と反射光量比との関係を求めることができる。
【００２９】
前記固定化膜の膜厚の測定方法において使用される校正用チップにおいては、基板の全面に、記所定の波長および入射角の光に対してＳＰＲを生じさせるのに最適な厚さよりも薄い厚さの金属膜を形成して第２領域とし、前記基板の一部の領域において、前記金属膜に更に重ねて金属膜を形成して記所定の波長および入射角の光に対してＳＰＲを生じさせるのに最適な厚さにすることにより、第１領域を形成できる。また、基板の一部の領域のみを記所定の波長および入射角の光に対して表面プラズモン共鳴を生じさせるのに最適な厚さの金属膜で被覆して第１領域とし、残りの領域を第２領域としてもよい。
【００３０】
次に、第１領域と第２領域とが形成された基板をＳＡＭ溶液、エポキシ化剤、デキストラン溶液、ブロモ酢酸溶液の順に浸漬して第１領域と第２領域とを均一な厚さの固定化膜で被覆することにより、校正用チップを作製できる。
【００３１】
このように、前記校正用チップにおいては、全体を均一な厚さの固定化膜で被覆すればよいから固定化膜の作製が容易である。
【００３２】
請求項３に記載の発明は、前記第１ステップにおいて、前記所定の波長および入射角の光に対して表面プラズモン共鳴を生じさせるのに最適な厚さの金属膜で基体が被覆されてなるとともに、前記金属膜の表面が固定化膜で覆われた第１領域と、前記金属膜の表面が固定化膜で被覆されていない第２領域とを有する校正用チップを作製する請求項１に記載の測定チップの固定化膜の膜厚測定方法に関する。
【００３３】
前記固定化膜の膜厚測定方法の第１ステップで作製される校正用チップにおいては、第１領域では金属膜が固定化膜で被覆され、第２領域では金属膜が露出しているから、第２領域では、共鳴角で入射する光に対してＳＰＲを生じ、反射光量が低下する。これに対して、第１領域においては、前記光に対してＳＰＲが生じるものの、前記第２領域とは共鳴角が異なる。したがって入射光の波長および入射角を第２領域でＳＰＲが生じる波長および入射角に固定すれば、固定化膜の膜厚の変化に伴う共鳴角の変化は、反射光量の増減として捉えられる。
【００３４】
したがって、前記校正用チップにおいても、固定化膜の膜厚の異なる複数の第１領域を形成するか、または第１領域に形成される固定化膜の膜厚の異なる複数の校正用チップを形成し、第１領域と第２領域とにおける反射光量比を求めて固定化膜の膜厚に対してプロットすれば、固定化膜の膜厚と反射光量比との関係が求められる。
【００３５】
前記固定化膜の膜厚測定方法においては、基材の全面を、所定の共鳴角でＳＰＲが生じるような膜厚の金属膜で被覆し、前記金属膜の一部の領域を固定化膜で被覆して第１領域とすることにより、校正用チップを作製しているから、請求項２に記載の固定化膜の膜厚測定方法において使用される校正用チップよりも更に少ない手順で校正用チップを作製できる。
【００３６】
請求項４に記載の発明は、前記第４ステップにおいて、被検査チップについて前記第２領域と前記第１領域との反射光量比の２次元分布を求め、前記第５ステップにおいて、前記第３ステップで求めた校正用チップの反射光量比と、前記第４ステップで求めた被検査チップの反射光量比の二次元分布とに基づいて前記被検査チップの第１領域における膜厚の二次元分布を求める請求項１〜３の何れか１項に記載の測定チップの固定化膜の膜厚測定方法に関する。
【００３７】
前記固定化膜の膜厚測定方法においては、被検査チップの第１領域における固定化膜の膜厚の二次元分布を求めているから、測定チップの固定化膜の膜厚検査に前記固定化膜の膜厚測定方法を適用すれば、固定化膜の膜厚分布が不均一な測定チップを効果的に排除できる。
【００３８】
請求項５に記載の発明は、基体の表面の少なくとも一部の領域に形成され、所定の波長および入射角の光によって表面プラズモン共鳴を生じさせるのに最適な厚さを有する金属膜と、前記金属膜の表面に所定のアナライトと相互作用するリガンドを固定する固定化膜が形成された第１領域と、前記第１領域に隣接して設けられ、前記波長および入射角の光に対して基準となる反射率を有する第２領域とを備える測定チップに関する。
【００３９】
前記測定チップにおいては、第１領域においては固定化膜の厚さが変化すれば反射光量も増減するのに対し、第２領域においては固定化膜の厚さが変化しても反射光量は実質的に一定である。したがって、第１領域と第２領域との反射光量比もまた、第１領域における固定化膜の厚さが変化すると増大または減少する。
【００４０】
ここで、前記反射光量比は入射光の光量には左右されない。
【００４１】
したがって、第１領域における固定化膜の膜厚を変化させた校正用チップを作製して請求項１〜４に記載の固定化膜の膜厚測定方法を実施すれば、入射光の光量に左右されることなく、測定チップの膜厚を測定できる。
【００４２】
また、固定化膜とアナライトとを相互作用させれば、第１領域においては反射光量が変化するが、第２領域においては反射光量は一定であるから、第１領域と第２領域との反射光量比を求めることにより、入射光の光量の大小に影響されることなくアナライトを検出できる。
【００４３】
請求項６に記載の発明は、前記第１領域においては、前記所定の波長および入射角の光を入射したときに表面プラズモン共鳴を生じさせるのに最適な厚さの金属膜で基体が被覆され、前記第２領域においては、前記基体が金属膜で被覆されていないか、または前記第１領域に形成された金属膜とは厚さの異なる金属膜で被覆されてなるとともに、前記第１および第２領域は厚さの均一な固定化膜で被覆されてなる請求項５に記載の測定チップに関する。
【００４４】
請求項２のところでも述べたように、前記測定チップにおいては、前記波長および入射角の光に対して第１領域ではＳＰＲが生じるが、第２領域ではＳＰＲが生じない。そして、第１領域では、固定化膜の膜厚が変化すれば、ＳＰＲが生じる共鳴角も変化し、その結果、反射光量が増大または減少するが、第２領域では、固定化膜の膜厚の如何に係わらず反射光量は一定である。
【００４５】
したがって、前記測定チップにおいても、第１領域と第２領域との反射光量比は、固定化膜の厚さに対応して変化するから、前記測定チップにおいて固定化膜の厚さが既知のものは、請求項１〜４に記載の固定化膜の膜厚測定方法における校正用チップとして好適に使用される。
【００４６】
請求項７に記載の発明は、前記所定の波長および入射角の光を入射したときに表面プラズモン共鳴を生じさせるのに最適な厚さの金属膜で基体が被覆されてなるとともに、前記第１領域においては前記金属膜の表面に固定化膜が形成され、前記第２領域においては、前記金属膜の表面は固定化膜で被覆されていない請求項５に記載の測定チップに関する。
【００４７】
前記測定チップにおいては、第２領域では、前記波長および入射角の光に対してＳＰＲが生じ、反射光量が顕著に低下する。しかしながら、第２領域には固定化膜は形成されていないから、反射光量は固定化膜の膜厚の影響を受けることがなく、入射光の波長、入射角、および光量が一定であれば一定の反射光量が得られる。
【００４８】
したがって、前記測定チップにおいても、第１領域と第２領域との反射光量比は、固定化膜の厚さに対応して変化するから、前記測定チップにおいて固定化膜の厚さが既知のものは、請求項１〜４に記載の固定化膜の膜厚測定方法における校正用チップとして好適に使用される。
【発明の効果】
【００４９】
以上説明したように本発明によれば、測定チップの固定膜の膜厚が簡便に測定、検査できる測定チップの固定化膜の膜厚測定方法、および前記測定方法を実現する手段を有する測定チップが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
１．実施形態１
実施形態１に係る測定チップ１０は、図１に示すように長尺板状の基体２と、基体２の一方の面に形成された金属膜４と、金属膜４の表面に形成された固定化膜６とを備える。
【００５１】
基体２は、本発明の光の一例である波長５３２ｎｍの入射光に対して透明な誘電体、たとえば石英ガラスや硼珪酸ガラスなどの光学ガラス類、およびポリカーボネート樹脂や環状ポリオレフィン樹脂などの光学用樹脂から形成できる。そして、図２に示すように、幅方向に沿った平面Ｘ−Ｘ’で切断した断面は、金属膜４が形成された側の面から金属膜４の形成されていない側の面に向かって縮小するプリズム状である。
【００５２】
金属膜４は、ＳＰＲが生じ得るものであれば特に限定はされず、たとえば金、銀、銅、アルミニウムから選択された金属を基体２の幅の広い側の面にスパッタリングして形成されるが、プラズモンの減衰のし難さの点から金および銀が好ましく、特に酸化に対する安定性に優れている点から金が好ましい。
【００５３】
金属膜４は、所定の入射角たとえば反射面に対して５４度の入射角で波長５３２ｎｍの入射光を入射させたときに表面プラズモン共鳴を生起する厚さに形成された第１領域４Ａと、前記第１領域４Ａよりも厚さの薄い第２領域４Ｂとからなる。金属膜４における第１領域４Ａの厚さｔ１はたとえば４５ｎｍであり、第２領域４Ｂの厚さｔ２はたとえば１５ｎｍである。
【００５４】
測定チップ１０は、以下の手順に従って作製できる。
【００５５】
先ず、図３に示すように、２４本の基体２を、基体２の幅の広い側がスパッタターゲット（図示せず。）に相対するようにスパッタ成膜装置（図示せず。）のサンプル台２００の上に載置する。２４本の基体２は４つの組に分けられ、各組は夫々等間隔に配列される。各組において、基体２は、幅方向に６本づつ密着して配列される。
【００５６】
スパッタ成膜装置のサンプル台２００の上に基体２を配列したら、マスク２０を基体２に密着させて被せる。マスク２０は、図４に示すように略半径方向に沿って等間隔に連続スリット２２が６本形成された連続スリット領域２１が等間隔に４個形成されている。連続スリット２２は基体２の全長に亘って連続するように形成されている。そして、隣り合う２つの連続スリット領域２１の丁度中間に、略半径方向に沿って等間隔に断続スリット２４が６本形成された断続スリット領域２３が形成されている。したがって、断続スリット領域２３も、連続スリット領域２１と同様に等間隔に４個形成されている。断続スリット２４は、連続スリット２２とは異なり、破線状に断続するように形成されている。
【００５７】
マスク２０は、先ず、図５において（Ａ）に示すように、断続スリット領域２３が基体２の上方に位置するように配置される。これにより、断続スリット２４が夫々の基体２の上方に位置する。この状態で金を３０ｎｍの厚さにスパッタリングすることにより、図５において（Ｂ）に示すように基体２の幅の広い側の面に第１領域４Ａが断続的に形成される。
【００５８】
第１領域４Ａが形成されたら、マスク２０を図５の状態から４５度回転させ、図６において（Ａ）に示すように、連続スリット領域２１が基体２の上方に位置するように配置される。これにより、連続スリット２２が夫々の基体２の上方に位置する。この状態で金を１５ｎｍの厚さにスパッタリングすることにより、図６において（Ｂ）に示すように基体２の幅の広い側の面に第１領域４Ａと第２領域４Ｂとが形成される。
【００５９】
基体２に金属膜４が形成されたら、図７に示す手順に従って金属膜４の表面に固定化膜６を形成して測定チップ１０を作製する。以下に、測定チップ１０を作製した手順について説明する。
【００６０】
エタノール／水（８０／２０）中、１１−ヒドロキシ−１−ウンデカンチオールの５．０ｍＭ溶液を、金属膜４に接触するように添加し、２５℃で１８時間表面処理を行った。その後、エタノールで５回、エタノール／水混合溶媒で１回、水で５回洗浄した。
【００６１】
次に、１１−ヒドロキシ−１−ウンデカンチオールで被覆した表面を１０重量％のエピクロロヒドリン溶液（溶媒：０．４Ｍ水酸化ナトリウムとジエチレングリコールジメチルエーテルとの１：１混合溶液）に接触させ、２５℃の震盪インキュベータ中で４時間反応を進行させた。その後、表面をエタノールで２回、水で５回洗浄した。
【００６２】
次に、２５重量％のデキストラン（Ｔ５００、Ｐｈａｒｍａｃｉａ社製）水溶液４０．５ｍｌに４．５ｍｌの水酸化ナトリウムを添加し、その溶液をエピクロロヒドリン処理表面に接触させた。次に震盪インキュベータ中で２５℃、２０時間インキュベートした。そして、表面を５０度の水で１０回洗浄した。
【００６３】
続いてブロモ酢酸３．５ｇを２７ｇの２Ｍ水酸化ナトリウム溶液に溶解した混合物を上記デキストラン処理表面に接触させ、震盪インキュベータ中で２８℃１６時間インキュベートした。インキュベート後、表面を水で洗浄し、上述の手順を１回繰り返した。
【００６４】
このようにして作製された測定チップ１０のうちの１つを校正用チップ１０として用い、エリプソメータで固定化膜の膜厚を測定する。
【００６５】
エリプソメータで膜厚を測定した校正用チップ１０を測定装置１００に装着して反射光量の二次元分布を測定し、膜厚と反射光量との関係を求めた。
【００６６】
測定装置１００は、図８に示すように、校正用チップ１０が装着される測定チップホルダ１０２と、測定チップホルダ１０２に装着された校正用チップ１０に向かって平行な光を照射する光源１０４と、校正用チップ１０からの反射光の強度を測定するＣＣＤカメラ１０６と、校正用チップ１０からの反射光をＣＣＤカメラ１０６に収束させるテレセントリックレンズ１０８とを備える。光源１０４の出射面にはｐ偏光光のみを透過させる偏光フィルタ１１０が、テレセントリックレンズ１０８の入射面には波長５３２ｎｍの光のみを透過させる干渉フィルタ１１２が設けられている。更に、光源１０４の出射面と偏光フィルタ１１０との間には光源１０４から出射される光の幅を規制するマスク１１４が挿入されている。
【００６７】
校正用チップ１０は、基体２の幅の小さい側の面、言い換えれば金属膜４および固定化膜６が形成された側とは反対側の面が、光源１０４およびＣＣＤカメラ１０６に臨むように測定チップホルダ１０２に装着される。
【００６８】
以下、測定装置１００の作用について説明する。図８に示すように、光源１０４から出射された光は、校正用チップ１０の金属膜４を有しない側の面から金属膜４に向かって入射角θで入射し、金属膜４で反射して同様の出射角でテレセントリックレンズ１０８およびＣＣＤカメラ１０６に入射する。測定チップ１０の基体２はプリズムとして機能し、基体２に入射した光を金属膜４の基体２に接する側に入射角θで誘導する。
【００６９】
図９に示すように、光の金属膜４に対する入射角θが特定の値、たとえば約４８〜５２度のとき、金属膜４の第１領域４Ａ、即ち厚さが４５ｎｍの領域では、入射した光によってＳＰＲが起こり、反射光量が大きく減衰する。反射光量が最低値を示す入射角θは、同図において太い実線で示すように校正用チップ１０に固定化膜６を形成しない場合は４８度であり、厚さ５ｎｍの固定化膜６を形成した場合は同図において太い破線で示すように５０度であり、厚さが１０ｎｍの固定化膜６を形成した場合は同図において太い一点鎖線で示すように５２度である。
【００７０】
入射角θが前記角度よりも大きくなると、固定化膜６の厚さによらず、反射率は上昇するが、固定化膜６を形成しない場合と固定化膜６の厚さが５ｎｍの場合と固定化膜６の厚さが１０ｎｍの場合との反射率の差は、入射角θが５４度近辺で最大になる。
【００７１】
これに対し、金属膜の厚さが１５ｎｍである第２領域４Ｂにおいては、入射角θが５４においては、図９で細い実線、破線、および一点鎖線で示すように、反射率は約０．４と固定化膜６の厚さによらず殆ど同一である。
【００７２】
入射角θが５４度のときの反射率と固定化膜６の膜厚との関係を、金属膜４における厚さが４５ｎｍの第１領域４Ａと厚さが１５ｎｍの第２領域４Ｂとについて図１０の（Ａ）に示す。図１０の（Ａ）において、第１領域４Ａについては破線で、第２領域４Ｂについては実線で示す。図１０の（Ａ）から判るように、第１領域４Ａの反射率は、固定化膜６の厚さが０ｎｍのとき約０．２０５であり、５ｎｍのときは約０．１４であり、１０ｎｍのときは約０．０８であり、固定化膜６の厚さが増加すると直線的に低下している。これに対し、第２領域４Ｂにおいては、固定化膜６の厚さによらず、反射率は０．４１でほぼ一定である。実際の測定では、１枚の２次元画像の反射光分布からは反射率を直接求めることはできない。そこで、第１領域４Ａと第２領域４Ｂとの反射率の比である反射光量比を求めた。反射光量比は、値が低くなればなるほど第１領域４Ａと第２領域４Ｂとのコントラストが強くなることを示す。反射光量比と固定化膜６の膜厚との関係を図１０の（Ｂ）に示す。図１０の（Ｂ）に示すように、反射光量比は、固定化膜６の厚さが０ｎｍのとき約０．５であり、５ｎｍのときは約０．３５であり、１０ｎｍのときは約０．２と、固定化膜６の厚さが増加すると直線的に低下していた。このように、固定化膜６の厚みが増加したときの反射光量比の低下は反射率の低下よりも著しいことが判る。
【００７３】
次に、図１１に示す固定化膜６の厚みが未知の測定チップ１０について図８に示す測定装置で金属膜４の反射率を測定して第１領域４Ａと第２領域４Ｂとの反射光量比を求めた。なお、図１１の測定チップも幅方向の切断面Ｘ−Ｘ’で切断した断面は図２に示す通りであり、第１領域４Ａは４個設けられている。そして固定化膜６は、第２領域４Ｂによって、第１領域４Ａの４つの領域に対応する膜厚評価ライン１、膜厚評価ライン２、膜厚評価ライン３、膜厚評価ライン４の４領域に区分されている。図１１において、膜厚評価ライン１、膜厚評価ライン２、膜厚評価ライン３、膜厚評価ライン４の色の濃度の高い部分は膜厚が厚いことを、色の濃度の低い部分は膜厚が薄いことを示す。
【００７４】
膜厚評価ライン１、膜厚評価ライン２、膜厚評価ライン３、膜厚評価ライン４の各領域における反射率の分布を図１２の（Ａ）に示す。そして、図１２の（Ａ）に示す測定チップ１０の各領域における反射率の分布と、図１１の（Ａ）に示す反射率と固定化膜６の膜厚との関係とから、各領域における固定化膜６の膜厚の分布を求めた。結果を図１２の（Ｂ）に示す。
【００７５】
以上、実施形態１に示す方法によれば、測定チップ１０において金属膜４の反射光量を測定するだけで固定化膜６の厚さの分布が求めらる。
２．実施形態２
実施形態２に係る測定チップ１１は、図１３に示すように、長尺板状の基体１２と、基体１２の一方の面に形成された金属膜１４と、金属膜１４の表面に形成された固定化膜１６とを備える。
【００７６】
基体１２は、実施形態１に係る測定チップ１０の備える基体２と同様に測定装置１００の光源１０４から出射される光に対して透明な誘電体から形成され、金属膜１４が形成される側の面から反対側の面に向かって縮小するプリズム状の断面を有する。基体１２を形成するのに使用される誘電体については実施形態１のところで述べたのと同様のものが使用される。
【００７７】
金属膜１４は、実施形態１における金属膜４とは異なり、厚さ４５ｎｍの均一な金、銀、銅、またはアルミニウムの膜である。金属膜１４の材質は金または銀が好ましく、中でも金が最も好ましい。
【００７８】
金属膜１４の表面には固定化膜１６が形成されているが、固定化膜１６は、６個の領域に分割されている。
【００７９】
測定チップ１１は、以下の手順に従って作製できる。
【００８０】
先ず、図３に示すように、２４本の基体１２を、基体２の幅の広い側がスパッタターゲット（図示せず。）に相対するようにスパッタ成膜装置（図示せず。）のサンプル台２００の上に載置する。２４本の基体１２は４つの組に分けられ、各組は夫々等間隔に配列される。各組において、基体１２は、幅方向に６本づつ密着して配列される。
【００８１】
スパッタ成膜装置のサンプル台２００の上に基体１２を配列したら、図１５において（Ａ）に示すようにマスク３０を基体１２に密着させて被せる。マスク３０は、図１４に示すように略半径方向に沿って等間隔に連続スリット３２が６本形成された連続スリット領域３１が等間隔に４個形成されている。
【００８２】
マスク３０を基体１２に密着させた状態で金を４５ｎｍの厚さにスパッタリングすることにより、図１５において（Ｂ）に示すように基体１２の幅の広い側の面に金属膜１４が形成される。
【００８３】
金属膜１４が形成されたら、図１６において（Ａ）に示すように、弗素樹脂のシートにマスク２０の断続スリット２４と同様の形状および大きさの孔を穿設したキュベット本体にシリコーンゴムのシール材を重ねたものを、基体１２の固定化膜１６を形成すべき領域に重ね、前記領域に対応する６個のキュベット１８を形成した。なお、シリコーンゴムや弗素ゴムなどの耐薬品性の高いゴムに孔を穿設してキュベット本体とシール材とを一体化したものを、前記弗素樹脂のシートとシリコーンゴムとの積層体の代わりに用いてもよい。
【００８４】
次に、各キュベット１８にエタノール／水（８０／２０）中、１１−ヒドロキシ−１−ウンデカンチオールの５．０ｍＭ溶液を注入し、２５℃で１８時間表面処理を行った。その後、エタノールで５回、エタノール／水混合溶媒で１回、水で５回洗浄した。
【００８５】
そして、１１−ヒドロキシ−１−ウンデカンチオールで被覆した表面を１０重量％のエピクロロヒドリン溶液（溶媒：０．４Ｍ水酸化ナトリウムとジエチレングリコールジメチルエーテルとの１：１混合溶液）に接触させ、２５℃の震盪インキュベータ中で４時間反応を進行させた。その後、表面をエタノールで２回、水で５回洗浄した。
【００８６】
次に、２５重量％のデキストラン（Ｔ５００、Ｐｈａｒｍａｃｉａ社製）水溶液４０．５ｍｌに４．５ｍｌの水酸化ナトリウムを添加し、その溶液をエピクロロヒドリン処理表面に接触させた。次に震盪インキュベータ中で２５℃、２０時間インキュベートした。そして、表面を５０度の水で１０回洗浄した。
【００８７】
続いてブロモ酢酸３．５ｇを２７ｇの２Ｍ水酸化ナトリウム溶液に溶解した混合物を上記デキストラン処理表面に接触させ、震盪インキュベータ中で２８℃１６時間インキュベートした。インキュベート後、表面を水で洗浄し、上述の手順を１回繰り返した。
【００８８】
このようにして形成された測定チップ１１においては、金属膜１４における固定化膜１６が形成されていない領域を基準領域として固定化膜１６の厚さと金属膜１４における反射率との関係を求めることができる。前記関係を求める手順および測定装置は、実施形態１のところで述べたとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】図１は、実施形態１に係る測定チップの構成を示す長手方向の断面図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る測定チップの構成を示す幅方向の断面図である。
【図３】図３は、実施形態１に係る測定チップの備える基体に金属膜を作製する手順を示す工程図である。
【図４】図４は、実施形態１に係る測定チップの備える基体に金属膜を作製するのに使用されるマスクを示す平面図である。
【図５】図５は、実施形態１に係る測定チップの備える基体に金属膜を作製する手順を示す工程図である。
【図６】図６は、実施形態１に係る測定チップの備える基体に金属膜を作製する手順を示す工程図である。
【図７】図７は、基体に形成された金属膜の表面に固定化膜を形成する手順を示す工程図である。
【図８】図８は、図１に示す測定チップが装着される測定装置の構成を示す概略図である。
【図９】図９は、図１に示す測定チップの金属膜において厚さの厚い第１領域と厚さの薄い第２領域とにおける光の入射角と反射率との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、図１に示す測定チップにおける固定化膜の厚さと反射率および反射光量比との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、金属膜における反射率と固定化膜の厚さとの関係から固定化膜そのものの厚さを求めるのに使用された測定チップの概要を示す平面図である。
【図１２】図１２は、図１１に示す測定チップにおける第１領域と第２領域との反射光量比の分布、および前記反射光量比の分布から求めた膜厚分布を示すグラフである。
【図１３】図１３は、実施形態２に係る測定チップの構成を示す長手方向の断面図である。
【図１４】図１４は、実施形態２に係る測定チップの備える基体に金属膜を作製するのに使用されるマスクを示す平面図である。
【図１５】図１５は、実施形態２に係る測定チップの備える基体に金属膜を作製する手順を示す工程図である。
【図１６】図１６は、実施形態２に係る測定チップにおいて基体に形成された金属膜の表面に固定化膜を形成する手順を示す工程図である。
【符号の説明】
【００９０】
２    基体
４    金属膜
４Ａ  第１領域
４Ｂ  第２領域
６    固定化膜
１０    測定チップ
１１    測定チップ
１２    基体
１４    金属膜
１６    固定化膜
１８    キュベット
２０    マスク
２１    連続スリット領域
２２    連続スリット
２３    断続スリット領域
２４    断続スリット
３０    マスク
３１    連続スリット領域
３２    連続スリット
１００    測定装置
１０２    測定チップホルダ
１０４    光源
１０６    ＣＣＤカメラ
１０８    テレセントリックレンズ
１１０    偏光フィルタ
１１２    干渉フィルタ
１１４    マスク
２００    サンプル台
【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９】
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【図１０】
2007256103.tif 000012
【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１１】
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