(57)【要約】      （修正有）【課題】基板の全面に亘って分布する分子から放出される光の光強度を定常的に高めることができる表面増強ラマン分光用の基板を形成する方法を提供する。【解決手段】表面増強ラマン分光用の基板１８は、上側表面３を含む支持体１と、支持体の上側表面に堆積する多層部２であって、多層部が、互いに中間層５で分離される少なくとも２つの金属層４を含み、中間層を金属層に対して選択エッチングする事ができ、多層部を、多層部の層４、５の各層の端部７で画定される少なくとも１つのトレンチが貫通し、各中間層の各端部が、この中間層に隣接する各金属層の端部よりも後退して、２つの連続する金属層の端部が、空洞１１で分離される金属ピン７を形成するようになる、多層部と、各トレンチ内に配置される反射光学系１２であって、反射光学系が、支持体の上側表面に対して角度αで進む入射光１３を空洞の内部に向き付けるように配置される、反射光学系と、を備える。【選択図】図３ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面増強ラマン分光用の基板（１８）を形成する方法であって、方法は以下の工程：
−多層部（２）を支持体（１）の上側表面（３）に堆積させる工程（ａ）であって、多層部（２）が、互いに中間層（５）で分離される少なくとも２つの金属層（４）を含み、中間層（５）を金属層（４）に対して選択エッチングすることができる、工程（ａ）；
−多層部（２）をエッチングして、多層部（２）を貫通する少なくとも１つのトレンチ（６）を形成する工程（ｂ）であって、トレンチ（６）が、多層部（２）の層（４、５）の各層の端部（７、８）で画定される、工程（ｂ）；
−各中間層（５）の各端部（８）の一部を選択エッチングして、空洞（１１）を２つの連続する金属層（４）の端部（７）と端部（７）との間に形成することにより、２つの連続する金属層（４）の端部（７）が、空洞（１１）で分離される金属ピン（７）を形成するようにする工程（ｃ）；
−反射光学系（１２）を各トレンチ（６）内に形成する工程（ｄ）であって、反射光学系（１２）が、支持体（１）の上側表面（３）に対して角度αで進む入射光（１３）を空洞（１１）の内部に向き付けるように配置される、工程（ｄ）を含む、方法。
【請求項２】
工程（ａ）、工程（ｂ）、及び工程（ｃ）は、工程（ｄ）の前に行なわれる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
工程（ｄ）は、工程（ａ）、工程（ｂ）、及び工程（ｃ）の前に行なわれる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
多層部をエッチングする工程（ｂ）は、以下の工程：
−樹脂を多層部に堆積させる工程；
−樹脂をリソグラフィによりエッチングする工程；
−多層部（２）をドライエッチングによりエッチングする工程、を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
光学系（１２）を形成する工程は、微細構造パターン（１４）を支持体（１）の上側表面（３）に形成する工程を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
光学系（１２）を形成する工程は、反射層（１５）を微細構造パターン（１４）に堆積させる工程を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
表面増強ラマン分光用の基板（１８）であって：
−上側表面（３）を含む支持体（１）と；
−支持体（１）の上側表面（３）に堆積する多層部（２）であって、多層部（２）が、互いに中間層（５）で分離される少なくとも２つの金属層（４）を含み、中間層（５）を金属層（４）に対して選択エッチングすることができ、多層部（２）を、多層部（２）の層（４、５）の各層の端部（７、８）で画定される少なくとも１つのトレンチ（６）が貫通し、各中間層（５）の各端部（８）が、この中間層（５）に隣接する各金属層（４）の端部（７）よりも後退して、２つの連続する金属層（４）の端部（７）が、空洞（１１）で分離される金属ピン（７）を形成するようになる、多層部（２）と；
−各トレンチ（６）内に配置される反射光学系（１２）であって、反射光学系（１２）が、支持体（１）の上側表面（３）に対して角度αで進む入射光（１３）を空洞（１１）の内部に向き付けるように配置される、反射光学系（１２）と、を備える、基板（１８）。
【請求項８】
多層部（２）は、支持体（１）の表面（３）に平行に延在する、請求項７に記載の基板（１８）。
【請求項９】
各トレンチ（６）は、支持体（１）の表面（３）の法線方向に延在する、請求項７または８に記載の基板（１８）。
【請求項１０】
各空洞（１１）は、支持体（１）の上側表面（３）に平行な方向に延在する、請求項７から９のいずれか一項に記載の基板（１８）。
【請求項１１】
反射光学系（１２）は、支持体（１）の上側表面（３）から突出する微細構造パターン（１４）を含む、請求項７から１０のいずれか一項に記載の基板（１８）。
【請求項１２】
微細構造パターン（１４）は反射層（１５）で被覆される、請求項１１に記載の基板（１８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、表面増強ラマン分光法（ＳＥＲＳ）を実施するために用いることができる基板を形成する方法の分野に関する。本発明は更に、表面増強ラマン分光用の基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面増強ラマン分光法（ＳＥＲＳ）は、分子を同定して特徴付ける最も有望な検出方法のうちの１つの検出方法である。この方法では、注目分子を粗い金属表面を有する基板に堆積させる。次に、注目分子が固定化されている金属表面に単色光を照射する。次に、これらの分子から、これらの分子に固有のラマンシグナルが放出され、これにより、これらの分子を検出して同定することができる。
【０００３】
しかしながら、分子から放出されるラマンシグナルは、これらの分子に光を照射したときに用いた単色光の強度よりもはるかに小さい強度しか持たない。
【０００４】
この問題を解決するために、注目分子を担持する基板の金属表面の粗さによって、注目分子から、金属の局在プラズモンが励起されて（電磁効果による増強）、電荷が金属と吸光分子との間を移動する（化学効果）ことにより放出されるラマンシグナルを増強することができるという知見が得られている。従って、この増強により、吸光サンプルを、極めて低い濃度で、かつ／または非常に短い期間で明確に検出することができる。
【０００５】
この増強は、“ｈｏｔ  ｓｐｏｔｓ（ホットスポット）”が発生することにより生起させることができる。これらのホットスポットは、電磁場が局在し、かつ強い基板の領域である。この場合、ホットスポットは普通、単色光の波長よりも短い寸法を有している。
【０００６】
この点に関して、先行技術においては、ホットスポットを基板の表面に形成することができる方法が知られている。これらのホットスポットは、空洞内に形成するか、または点効果（ｐｏｉｎｔ  ｅｆｆｅｃｔ）により形成することができる。この点に関して、文献「Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９７，０６３１０６  ２０１０」、「Ｎａｎｏｌｅｔｔｅｒｓ，９，４５０５，２００９」には、ホットスポットを点効果により形成することが記載されている。文献「Ｎａｎｏ  ｌｅｔｔ．１１，２５３８，２０１１」；文献「Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ  ２７，２６４０  （２００９）」には、ホットスポットを空洞内に形成することが記載されている。
【０００７】
しかしながら、先行技術におけるホットスポットを形成する方法では、非常に高い空間分解能を実現することができる微細構造化法を用いているので、方法は、複雑であり、コストが非常に高く付く。
【０００８】
更に、方法によって普通、高密度のホットスポットを有する基板を形成して、注目分子から放出される光強度の増大を抑制するということはできない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９７，０６３１０６  ２０１０
【非特許文献２】Ｎａｎｏ  ｌｅｔｔ．１１，２５３８，２０１１
【非特許文献３】Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ  ２７，２６４０  （２００９）
【非特許文献４】Ｎａｎｏｌｅｔｔｅｒｓ，９，４５０５，２００９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、先行技術における不具合を、実行するのが容易であり、かつ基板の全面に亘って分布する分子から放出される光の光強度を定常的に高めることができる表面増強ラマン分光用の基板を形成する方法を提案することにより解決することを目的としている。
【００１１】
本発明の別の目的は、再現することができ、信頼性が高く、注目分子から放出される光の光強度を大幅に高めることができ、高密度のホットスポットを有することができる表面増強ラマン分光用の基板を形成する方法を提案することにある。
【００１２】
本発明の別の目的は、非常に多くの同一基板を同時に形成することを可能にする表面増強ラマン分光用の基板を形成する方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的を達成するために、本発明の第１の態様は、表面増強ラマン分光用の基板を形成する方法に関し、方法は以下の工程：
−多層部を支持体の上側表面に堆積させる工程（ａ）であって、多層部が、互いに中間層で分離される少なくとも２つの金属層を含み、中間層を金属層に対して選択エッチングすることができる、工程（ａ）；
−多層部をエッチングして、多層部を貫通する少なくとも１つのトレンチを形成する工程（ｂ）であって、トレンチが、多層部を構成する層の各層の端部で画定される、工程（ｂ）；
−各中間層の各端部の一部を選択エッチングして、空洞を２つの連続する金属層の端部と端部との間に形成することにより、２つの連続する金属層の端部が、空洞で分離される金属ピンを形成するようにする工程（ｃ）；
−反射光学系を各トレンチ内に形成する工程（ｄ）であって、反射光学系が、支持体の上側表面に対して角度αで進む入射光を空洞の内部に向き付けるように配置される工程（ｄ）を含む。
【００１４】
反射光学系は、空洞の内部に、支持体の上側表面に対して角度αで進む入射光を向き付けるように構成される。反射光学系は、表面増強ラマン分光を全く生じさせない。従って、入射光の方向だけが、入射光が反射光学系に到達すると変化する。詳細には、反射光学系は、波長をフィルタリングしない。反射光学系は、反射光学系が空洞内で受光する波長の全てを反射する。反射光学系は、波長のいずれの波長も吸収しない。反射光学系は、光を拡散させないが、反射する。
【００１５】
反射光学系によって更に、光の向きを変えて光学系に向き付けることにより、空洞によって拡散される（ＳＥＲＳ）光を集光することができる。従って、２つの用法がある：
−反射光学系は光を空洞内に送光する。
−反射光学系は更に、空洞から放出される光を反射して光検出器に到達させる。
【００１６】
従って、本方法は、多層部を平坦表面に堆積させることを提案する。従って、切断を、多層部の厚みに対して局所的に行なって、少なくとも１つのトレンチを多層部に形成する。次に、各中間層を部分的かつ選択的に後退させる。隙間で分離される金属ナノ構造がこのようにして得られ、隙間の寸法は、堆積する中間層の厚さを制御することにより完全に制御することができる。次に、光学系をトレンチ内に形成して、支持体の上側表面に対して角度αで進む入射光を、形成される空洞内に向き付ける。実際、例えば入射光が基板の法線方向に進むことを想定すると、金属ピンの間に形成される空洞に、この入射光が直接入り込むことはできない。従って、光学系を追加して、入射光の向きを変えることにより、入射光が空洞の内部に進入するようにすると有利である。この光学系により更に、多層部の脇の基板から発生する電磁波シグナルを取り出すことができる。従って、検出対象の分子を基板の表面に堆積させることができる。基板が所定波長の入射電磁放射を受ける場合に、電磁場を局所的に増強することができる表面増強ラマン分光用の基板がこのようにして得られる。
【００１７】
従って、本方法により、ナノ寸法の空洞で分離されるナノ寸法の金属ピンを、積極的にエッチング法を利用することなく非常に容易に形成することができる。更に、ピンの幅、及び空洞の幅は、堆積する層の厚さで決まるので、極めて良好に制御される。この厚さは、容易に制御される。
【００１８】
従って、本方法により、電磁場を増強することができる基板が容易に得られる。従って、基板がこのようにして形成されることにより得られる電磁場の強度は、先行技術における基板を用いて得られる強度よりも１０倍〜数千倍大きくすることができる。
【００１９】
本発明による方法は更に、以下に個々に挙げることができる、またはいずれかの技術的に許容できる組み合わせに応じて挙げることができる種々特徴のうちの１つの特徴、または幾つかの特徴を有することができる。
【００２０】
異なる実施形態によれば：
−工程（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、工程（ｄ）の前に行なうことができる、または
−工程（ｄ）は、工程（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）の前に行なうことができる。
【００２１】
実際、以下の説明から分かるように、まず、多層部のトレンチを形成し、次に光学系をこのトレンチ内に形成することを決定することができる、またはまず、光学系を形成し、そして多層部をこの光学系の両方の側面に堆積させることを決定することができる。
【００２２】
有利な点として、多層部をエッチングする工程（ｂ）は、以下の工程：
−樹脂を多層部に堆積させる工程；
−樹脂をリソグラフィによりエッチングする工程；
−多層部をドライエッチングによりエッチングする工程を含む。
【００２３】
有利な点として、光学系を形成する工程は、微細構造パターンを支持体の上側表面に形成する工程を含む。この微細構造パターンは、より好ましくは、サンプルの表面に対して傾斜した壁を有することにより、入射光を多層部の空洞内に向き付けることができる。
【００２４】
有利な点として、光学系を形成する工程は、反射層を微細構造パターンに堆積させる工程を含むことにより、空洞に入射する入射光量を増大させることができ、かつ出射側では、収集されるラマンシグナル量を増大させることができる。
【００２５】
本発明の第２の態様は、表面増強ラマン分光用の基板に関し、基板は：
−上側表面を含む支持体と；
−支持体の上側表面に堆積する多層部であって、多層部が、互いに中間層で分離される少なくとも２つの金属層を含み、中間層を金属層に対して選択エッチングすることができ、多層部を、多層部の層の各層の端部で画定される少なくとも１つのトレンチが貫通し、各中間層の各端部が、この中間層に隣接する各金属層の端部よりも後退して、２つの連続する金属層の端部が、空洞で分離される金属ピンを形成するようになる、多層部と；
−各トレンチ内に配置される反射光学系であって、反射光学系が、支持体の上側表面に対して角度αで進む入射光を空洞の内部に向き付けるように配置される、反射光学系と、を備える。
【００２６】
このような基板は、複数のホットスポットを、金属層の端部と端部との間に位置する空洞に含むことにより、この基板に堆積する注目分子から放出されるラマンシグナルを、金属の局在プラズモンが励起されるので大幅に増強することができる（電磁作用による増強）。従って、このような基板により、基板の表面に堆積する注目分子から放出される光の光強度を増大させることができるので、これらの注目分子の検出を一層迅速に行なうことができる。
【００２７】
本発明の第２の態様による基板は、以下に個々に挙げることができる、またはいずれかの技術的に許容できる組み合わせに応じて挙げることができる種々特徴のうちの１つの特徴、または幾つかの特徴を有することができる。
【００２８】
多層部は、より好ましくは、誘電体層である。
【００２９】
有利な点として、多層部は、支持体の表面に平行に延在することにより、多層部を支持体の表面に直接堆積させて、基板を形成する方法を容易に行なうことができる。
【００３０】
有利な点として、各トレンチは、支持体の表面の法線方向に延在することにより、支持体の形成を容易にすることもできる。
【００３１】
有利な点として、各空洞は、支持体の上側表面に平行な方向に延在する。
【００３２】
有利な点として、反射光学系は、支持体の上側表面から突出する微細構造パターンを含む。
【００３３】
有利な点として、微細構造パターンは反射層で被覆される。
【００３４】
本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明を、添付の図を参照して読み取ることにより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１ａ】本発明の１つの実施形態による方法の工程である。
【図１ｂ】本発明の１つの実施形態による方法の工程である。
【図１ｃ】本発明の１つの実施形態による方法の工程である。
【図１ｄ】本発明の１つの実施形態による方法の工程である。
【図１ｅ】本発明の１つの実施形態による方法の工程である。
【図１ｆ】本発明の１つの実施形態による方法の工程である。
【図２ａ】本発明の別の実施形態による方法の別の工程である。
【図２ｂ】本発明の別の実施形態による方法の別の工程である。
【図３ａ】本発明の１つの実施形態による基板である。
【図３ｂ】本発明の１つの実施形態による基板である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１ａ〜図１ｆは、本発明の１つの実施形態による方法の種々の工程を示している。
【００３７】
図１ａを参照するに、方法は、多層部２を支持体１の上側表面３に堆積させる第１工程１０１を含む。種々の実施形態によれば、支持体１は、シリコン、金属、ガラスにより形成することができる。更に、上側表面３は、酸化物層で被覆することができ、特に酸化シリコン層で被覆することができる。
【００３８】
多層部２は、交互に積層される金属層４及び中間層５を備え、この場合、２つの連続する金属層４は、１つの中間層５で分離されている。
【００３９】
金属層４は、好ましくは、以下の材料：金、銀、銅、アルミニウムのうちの１つの材料により構成される。種々の実施形態によれば、金属層４は全て、同じ材料により構成することができる、または金属層４は、同じ材料で形成される少なくとも２つずつの層により構成することができる。従って、異なるペアの金属層を多層部に含めることができ、これにより、素子を異なる波長で動作させることができる。更に、金属層は全て、同じ厚さを有することができる、または金属層は、異なる厚さを有することができ、これにより、屈折率勾配を徐々に変化させることができる。実際、１つの金属層の厚さ、及び１つの中間層の厚さの合計厚さが入射光波長未満になっている状態が保持される限り、各金属層の厚さを調整することにより、多層部の等価な光屈折率を、金属層の光屈折率と中間層の光屈折率との間で変化させることができる。このようにして形成される基板は従って、幾つかの入射光波長で共鳴を有することになる。
【００４０】
各金属層は、１オングストローム〜５０ｎｍの厚さを有することが好ましく、１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さを有することが好ましい。
【００４１】
中間層５は、金属層４に対して選択エッチングすることができる材料により構成される。種々の実施形態によれば、中間層５は全て、同じ材料により構成することができる、または互いに異なる材料により構成することができる。この後者の事例では、中間層の全部が、好ましくは、金属層に対して同時に選択エッチングすることができる材料により、または順次、異なる方法で選択エッチングすることができる材料により構成される。従って、異なる空洞深さを有する構成を想到することができるので、そのようにして得られる基板の動作及び／または共鳴を調整することができる。
【００４２】
好適な実施形態によれば、中間層５は、誘電体材料により構成される。実際、誘電体材料は、金属層４の表面に発生するプラズモンを吸収しない、または殆ど吸収しない。選択する誘電体材料は、例えば酸化シリコン、アルミナ、酸化ハフニウム、窒化シリコン、酸化チタンなどとすることができる。更に、中間層５は全て、同じ厚さを有することができる、または中間層５は異なる厚さを有することができ、これにより、屈折率勾配を徐々に変化させることができる。このようにして形成される基板は従って、幾つかの入射光波長で共鳴を有することになる。
【００４３】
各中間層は、１オングストローム〜２０ｎｍの厚さを有することが好ましく、１０ｎｍ〜２０ｎｍの厚さを有することが好ましい。
【００４４】
中間層を金属材料で形成する構成を想到することもできる。しかしながら、この場合、中間層に溝を掘って形成される空洞の深さは、前に説明した実施形態における空洞深さよりもずっと深くして、中間層が、金属層の表面に発生するプラズモンを吸収しないようにする必要がある。
【００４５】
多層部の層は、好ましくは、コンプライアントな堆積法により、多層部の厚さが、支持体の上側表面全体に亘って大体同じになるようにする。このために、多層部を構成する層は、例えば物理気相成長法により、ＥＣＤと表記される電気的堆積法、すなわち電気化学堆積法により堆積させることができる。
【００４６】
図１ｂ及び図１ｃに示すように、方法は、次に多層部２をエッチングして、多層部を貫通する少なくとも１つのトレンチ６を形成する工程１０２を含み、この場合、トレンチ６は、多層部の層４、５の各層の端部７、８で画定される。従って、トレンチ６は、多層部２を、トレンチの両側に位置する少なくとも２つの多層部部分９、１０に分離する。
【００４７】
このようにトレンチを形成するために、方法は、例えば図１ｂに示す第１工程を含むことができ、この第１工程では、樹脂マスク１７を多層部の上に形成する。この樹脂マスク１７は、例えば樹脂層を、例えばスピン塗布法により塗布する工程で形成することができ、次にリソグラフィ工程で、例えば光リソグラフィ、電子線リソグラフィ、ナノプリントリソグラフィにより、ＡＦＭなどにより形成することができる。次に、多層部２を、例えばマスクを用いたドライエッチングによりエッチングする。多層部をドライエッチングする工程は、例えば反応性イオンエッチング工程により、またはイオン加工法により行なうことができる。図１ｃに示すように、この工程１０２の最終段階では、トレンチ６で分離された多層部部分９、１０が得られ、この場合、各多層部部分は、支持体１の上側表面３に平行に延在している。トレンチ６は、金属層４の端部７、及び中間層５の端部８で画定される。
【００４８】
図１ｄを参照するに、次に、方法は、中間層５の端部８の一部を部分選択エッチングして、空洞を２つの連続する金属層の端部７と端部７との間に形成する工程１０３を含む。このようにして、金属層４の端部７が、空洞１１で分離される金属ピン７を形成する。空洞１１は、支持体１の上側表面３に平行に延在している。各空洞１１は、１オングストローム〜２００ｎｍの深さを有することが好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍの深さを有することが好ましい。このエッチング工程は、部分的であり、金属層の安定性に影響しないように、かつ金属層が、互いに倒れ掛かることがないようにする。
【００４９】
図１ｅを参照するに、方法は、光学系１２を各トレンチ６内に形成する工程１０４を含む。各光学系１２は、空洞１１の内部に、入射光１３を向き付けて、入射光が支持体の上側表面に対して角度αで進むように配置される。各光学系１２は、入射光１３を向き付けて、入射光が支持体１の上側表面３に対して垂直方向に進んで、空洞１１に入射するように構成される。
【００５０】
この光学系を形成するために、各光学系は、支持体の上側表面３から突出する微細構造パターン１４を含む。この微細構造パターンは、好ましくは、αが入射光と支持体の上側表面とがなす角度であるとした場合に、α／２に大体等しい角度をなす側壁１６を備える。従って、各光学系が、支持体の上側表面に対して垂直方向に進んできた光の向きを変えて、空洞１１に入射するように構成される本実施形態では、各微細構造パターンは従って、支持体の上側表面３に対して４５°の角度で傾斜する側壁を備えることが好ましい。しかしながら、微細構造パターンは、図２ａを参照して図示されるように、更に複雑な形状を有することができる。
【００５１】
各微細構造パターンは、以下の材料：ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）系ポリマー、ポリヒドロキシスチレン（ＰＨＳ）系ポリマー、またはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）系ポリマーのうちの１つの材料ベースで形成することができる。
【００５２】
更に、各微細構造パターンは、好適には、微細構造パターンがトレンチ内に配置される当該トレンチの高さに大体等しい高さを有する。
【００５３】
従って、これらの光学系１２により、入射光を向き付けて空洞１１に入射させることができ、かつこれらの光学系１２により更に、基板の表面に堆積することになる分子から放出されるラマンシグナルを収集することができる。
【００５４】
図１ｆを参照するに、方法は更に、反射層１５を各微細構造パターンに堆積させて、空洞１１に向き付けられる入射光量を増大させて、収集されるラマンシグナル量を増強させる工程を含むことができる。反射層１５は、より好ましくは、入射光の波長で反射率が高くなることにより、材料中の光強度損失の発生を防止して、これらの構造を形成するように選択される。従って、１つの実施形態によれば、反射層は、以下の材料：Ａｌ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ａｕ、Ａｇのうちの１つの材料、または幾つかの材料からなる層により構成することができる。第２の実施形態によれば、反射層は、例えばＳｉＯ２／Ｓｉ３Ｎ４のような誘電体からなる多層部により構成することができる。この第２の実施形態により、高反射率ブラッグミラーを形成することができる。反射層は、例えばＰＶＤ、ＥＶＡＰ、または電着法により堆積させることができる。
【００５５】
次に、方法は、検出対象の分子を、このようにして形成される基板の表面に堆積させる工程を含むことができる。
【００５６】
図３ａ及び図３ｂに示すような基板１８がこのようにして得られ、これにより、検出対象の分子のラマン励起を促進することができるので、測定の信号対雑音比を向上させることができる。更に、このようにして得られる基板は形成し易く、かつ当該基板は、制御し易い寸法を有する。
【００５７】
この方法は、図を参照して説明される工程に限定されることがなく、工程に代わる工程を、本発明の範囲から逸脱しない範囲で想到することができる。このように、図１ａ〜図１ｆを参照して説明される方法では、光学系は、空洞で分離される金属ピンを形成する工程１０１〜１０３の後に形成される。しかしながら、図２ａ及び図２ｂを参照して図示されているように、最初に、光学系１２を支持体１の表面に形成し、次に、多層部２の多層部部分９、１０をこれらの光学系１２の間に形成する構成を想到することもできる。この場合、光学系を形成する微細構造パターンは、支持体の上側表面を直接エッチングすることにより形成されて、微細構造パターンが、必要とする幾何学的構造を有するようにエッチングされる支持体部分を利用して形成されるようにすることができる。次に、多層部を微細構造支持体の表面に堆積させ、次に多層部をエッチングして、トレンチが微細構造パターンに形成されて、多層部部分が２つの連続する微細構造パターンの間に保持されるようになる。
【００５８】
金属ピン及び空洞の寸法決定：
次に、金属ピン７及び空洞１１の寸法を決定する方法について、図３ａ及び図３ｂを参照して説明することとする。
【００５９】
ピン、及び空洞について選択される寸法は、電磁場の共鳴を得るために重要である。これらの寸法は、以下に説明する方法に従って決定することができる。
【００６０】
照射することになる入射光の入射光波長はまず、検出対象の分子について選択される。この入射光波長は、検出対象の分子に応じて、かつ／またはユーザが利用可能な装置に応じて選択することができる。本実施形態では、例えば７８５ｎｍの入射光波長が選択される。
【００６１】
次に、多層部２の金属層、及び中間層を構成することになる材料が選択される。これらの材料は、利用可能な堆積方法に応じて、かつ／または検出対象の分子に対する化学的親和性の観点から、かつ／または入射光波長におけるこれらの材料の吸収特性に基づいて選択することができる。本実施形態では、例えば金により形成される金属層、及びＳｉＯ２により形成される中間層を形成するように選択が行なわれる。
【００６２】
次に、方法は、空洞１１及び金属ピン７の寸法を、選択される入射光波長、及び多層部について選択される材料に応じて決定する工程を含む。実際、ピンの寸法、及び空洞の寸法は、基板が入射光波長で共鳴を有するように決定することができる。このように決定する際に、空洞１１の寸法、及びピン７の寸法は、入射光で表面を基板の上側表面３に対して垂直方向に照射する場合に、基板の反射率を最小にする、従って電磁場の増強度を最大にするように決定される。例えば、ＲＣＷＡ（ｒｉｇｏｒｏｕｓ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｗａｖｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ：厳密結合波解析法）と表記される方法、または“ｆｉｎｉｔｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ（時間領域差分法）”を表わすＦＤＴＤと表記される方法をこの目的のために用いることができる。これらの方法により、表面の反射率を、当該表面の幾何学的構造及び当該表面の組成に応じてシミュレーションすることができる。
【００６３】
これらの方法により、基板の反射率を最小にし、かつ電磁場を局所的に最大にする寸法を決定することができる。
【００６４】
これらの寸法は、詳細には以下の寸法である：
−各金属ピンの厚さＨ１、従って堆積する各金属層の厚さＨ１；
−各空洞の厚さＨ２、従って堆積する各中間層の厚さＨ２；
−各空洞の深さＰ２；
−多層部に含まれる複数層の層数。
【００６５】
当然のことであるが、本発明は、説明された実施形態に限定されることがなく、実施形態の代替構成を本発明の範囲から逸脱しない範囲で想到することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  支持体
２  多層部
３  上側表面
４  金属層
５  中間層
６  トレンチ
７、８  端部
９、１０  多層部部分
１１  空洞
１２  光学系
１３  入射光
１４  微細構造パターン
１５  反射層
１６  側壁
１７  樹脂マスク
１８  基板
α  角度
１０１、１０２、１０３、１０４  工程
Ｈ１、Ｈ２  厚さ
Ｐ２  深さ
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図１ｅ】
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【図１ｆ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【外国語明細書】
2016128813000001.pdf