(57)【要約】【課題】凹部の幅が広くても、凹部の幅方向において複数の粒子が凹部に入り込むことを抑制する。【解決手段】絶縁膜１１０は、基板１００の表面に形成されている。絶縁膜１１０は、開口１１２を有している。凹部１０２は、基板１００の表面に形成されている。凹部１０２は、開口が絶縁膜１１０の開口１１２に繋がっている。粒子１３０は、凹部１０２にはめ込まれている。粒子１３０は、少なくとも表面が金属又は金属酸化物からなっている。絶縁膜１１０の開口１１２の中心を基準にしたとき、凹部１０２の開口の縁１０４の少なくとも一部は、絶縁膜１１０の開口１１２の縁１１４よりも外側に位置している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に形成され、開口を有する絶縁膜と、
前記基板の表面に形成され、開口が前記絶縁膜の前記開口に繋がっている凹部と、
前記凹部にはめ込まれ、少なくとも表面が金属又は金属酸化物からなる粒子と、
を備え、
前記絶縁膜の前記開口の中心を基準にしたとき、前記凹部の前記開口の縁の少なくとも一部は、前記絶縁膜の前記開口の縁よりも外側に位置している光増強素子。
【請求項２】
基板と、
前記基板の表面に形成された凹部と、
前記凹部の内壁に形成された金属膜と、
前記凹部にはめ込まれ、少なくとも表面が金属又は金属酸化物からなる粒子と、
を備え、
前記凹部の深さ方向で見た場合、前記金属膜の上端は、
前記凹部の上端に揃っており、又は
前記凹部の上端よりも下側に位置している光増強素子。
【請求項３】
請求項１に記載の光増強素子において、
前記凹部の内壁に形成された金属膜を備える光増強素子。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の光増強素子において、
前記金属膜は、金を含んでおり、
前記粒子は、金を含んでいる光増強素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光増強素子において、
複数の前記凹部を備え、
前記複数の凹部それぞれには、１つの前記粒子がはめ込まれている光増強素子。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光増強素子において、
前記凹部は、第１方向に延伸しており、
前記第１方向に沿って前記凹部に設けられた複数の前記粒子を備える光増強素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光増強素子において、
前記凹部の内壁は、前記凹部の上端から下端に向かうにつれて前記凹部の幅が狭くなる方向に傾斜している光増強素子。
【請求項８】
請求項７に記載の光増強素子において、
前記基板は、シリコン基板であり、
前記基板の表面は、（１００）面であり、
前記凹部の内壁は、（１１１）面である光増強素子。
【請求項９】
開口を有する絶縁膜を基板の表面に形成する工程と、
前記絶縁膜をマスクとして前記基板の表面をエッチングすることにより、前記基板の表面に凹部を形成する工程と、
前記絶縁膜を残したまま、前記凹部に、少なくとも表面が金属又は金属酸化物からなる粒子をはめ込む工程と、
を備える光増強素子の製造方法。
【請求項１０】
光源と、
前記光源の光を試料に照射することにより生じるラマン散乱光を増強する光増強素子と、
前記光増強素子で増強された前記ラマン散乱光を検出する検出部と、
を備え、
前記光増強素子は、
基板と、
前記基板の表面に形成され、開口を有する絶縁膜と、
前記基板の表面に形成され、開口が前記絶縁膜の前記開口に繋がっている凹部と、
前記凹部にはめ込まれ、少なくとも表面が金属又は金属酸化物からなる粒子と、
を備え、
前記絶縁膜の前記開口の中心を基準にしたとき、前記凹部の前記開口の縁の少なくとも一部は、前記絶縁膜の前記開口の縁よりも外側に位置している分析装置。
【請求項１１】
光源と、
前記光源の光を試料に照射することにより生じるラマン散乱光を増強する光増強素子と、
前記光増強素子で増強された前記ラマン散乱光を検出する検出部と、
を備え、
前記光増強素子は、
基板と、
前記基板の表面に形成された凹部と、
前記凹部の内壁に形成された金属膜と、
前記凹部にはめ込まれ、少なくとも表面が金属又は金属酸化物からなる粒子と、
を備え、
前記凹部の深さ方向で見た場合、前記金属膜の上端は、
前記凹部の上端に揃っており、又は
前記凹部の上端よりも下側に位置している分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光増強素子、光増強素子の製造方法、及び分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ラマン散乱光の強度を増強させるため、表面増強ラマン散乱（ＳＥＲＳ：Ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｒａｍａｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）が利用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、誘電体基板（例えば、シリコン基板又はガラス基板）の凹部に金属粒子をはめ込むことが記載されている。この場合、金属粒子の配置は、凹部によって制御される。そして互いに隣り合う金属粒子の間でＳＥＲＳが生じる。
【０００４】
特許文献２には、金属膜の表面の凹凸を利用してＳＥＲＳを生じさせることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１３２８７５号公報
【特許文献２】特表２００８−５１２６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＳＥＲＳを利用する光増強素子では、基板の凹部に粒子をはめ込むことがある。この場合、粒子を凹部のある程度深い位置まではめ込むために、凹部の深さを深くすることがある。そしてこの場合、例えば、凹部を形成するためのエッチング条件によって、凹部の幅が広くなることがある。一方、凹部の幅が広くなると、凹部の幅方向において複数の粒子が凹部に入り込むことがある。この場合、ＳＥＲＳが正常に機能しないことがある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、凹部の幅が広くても、凹部の幅方向において複数の粒子が凹部に入り込むことを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光増強素子は、基板、絶縁膜、凹部、及び粒子を備える。絶縁膜は、基板の表面に形成されている。絶縁膜は、開口を有している。凹部は、基板の表面に形成されている。凹部は、開口が絶縁膜の開口に繋がっている。粒子は、凹部にはめ込まれている。粒子の少なくとも表面は、金属又は金属酸化物からなっている。絶縁膜の開口の中心を基準にしたとき、凹部の開口の縁の少なくとも一部は、絶縁膜の開口の縁よりも外側に位置している。
【０００９】
本発明に係る光増強素子は、基板、凹部、金属膜、及び粒子を備える。凹部は、基板の表面に形成されている。金属膜は、凹部の内壁に形成されている。粒子は、凹部にはめ込まれている。粒子の少なくとも表面は、金属又は金属酸化物からなっている。凹部の深さ方向で見た場合、金属膜の上端は、凹部の上端に揃っており、又は凹部の上端よりも下側に位置している。
【００１０】
本発明に係る光増強素子の製造方法では、まず、開口を有する絶縁膜を基板の表面に形成する。そして絶縁膜をマスクとして基板の表面をエッチングすることにより、基板の表面に凹部を形成する。そして絶縁膜を残したまま、凹部に、少なくとも表面が金属又は金属酸化物からなる粒子をはめ込む。
【００１１】
本発明に係る分析装置は、上記した光増強素子を備える。さらに、分析装置は、光源及び検出部を備える。光増強素子は、光源の光を試料に照射することにより生じるラマン散乱光を増強する。検出部は、光増強素子で増強されたラマン散乱光を検出する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、凹部の幅が広くても、凹部の幅方向において複数の粒子が凹部に入り込むことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る光増強素子の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示した光増強素子を示す平面図である。
【図３】図１に示した光増強素子の製造方法を説明するための図である。
【図４】図１に示した光増強素子の製造方法を説明するための図である。
【図５】図１に示した光増強素子の製造方法を説明するための図である。
【図６】図１のうち粒子を含む領域を拡大した図である。
【図７】図１に示した光増強素子の平面レイアウトの第１例を示す図である。
【図８】粒子の直径Ｄ１（図６）と絶縁膜の開口の幅Ｄ２（図６）との関係の第１例を示すグラフである。
【図９】粒子の直径Ｄ１（図６）と絶縁膜の開口の幅Ｄ２（図６）との関係の第２例を示すグラフである。
【図１０】図１に示した光増強素子の平面レイアウトの第２例を示す図である。
【図１１】図１の変形例を示す図である。
【図１２】第２の実施形態に係る光増強素子の構成を示す断面図である。
【図１３】図１２に示した光増強素子を示す平面図である。
【図１４】図１２の変形例を示す図である。
【図１５】第３の実施形態に係る光増強素子の構成を示す断面図である。
【図１６】図１５に示した光増強素子の製造方法を説明するための図である。
【図１７】第４の実施形態に係る光増強素子の構成を示す断面図である。
【図１８】第５の実施形態に係る分析装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る光増強素子１０の構成を示す断面図である。図２は、図１に示した光増強素子１０を示す平面図である。図１は、図２のＡ−Ａ´断面図である。なお、説明のため、図２では、金属膜１２０（金属膜１２２及び金属膜１２４）（図１）を取り除いている。光増強素子１０は、基板１００、絶縁膜１１０、金属膜１２０、及び粒子１３０を備える。
【００１６】
本図に示す例において、基板１００は、シリコン基板である。基板１００の表面は、（１００）面となっている。基板１００の表面には、凹部１０２が形成されている。凹部１０２の内壁は（１１１）面である。これにより、凹部１０２の形状は、凹部１０２の開口の中心を凹部１０２の深さ方向に沿って延伸する直線に関して回転対称な四角錐となっている。言い換えると、凹部１０２の内壁は、凹部１０２の上端から下端に向かうにつれて凹部１０２の幅が狭くなる方向に傾斜している。
【００１７】
基板１００の表面には、絶縁膜１１０が形成されている。絶縁膜１１０は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はレジスト膜である。絶縁膜１１０は、開口１１２を有する。開口１１２は、凹部１０２の開口に繋がっている。絶縁膜１１０の開口１１２の中心を基準にしたとき、凹部１０２の開口の縁１０４の少なくとも一部は、絶縁膜１１０の開口１１２の縁１１４よりも外側に位置している。本図に示す例では、凹部１０２の縁１０４は、いずれの部分も絶縁膜１１０の縁１１４よりも外側に位置している。
【００１８】
凹部１０２の内壁には、金属膜１２４（金属膜１２０）が形成されている。金属膜１２４は、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、又は白金（Ｐｔ）である。本図に示す例において、金属膜１２４は、一部が絶縁膜１１０の下方にも形成されている。さらに、本図に示す例では、金属膜１２４のこの一部の上端は、絶縁膜１１０に達している。
【００１９】
絶縁膜１１０上には、金属膜１２２（金属膜１２０）が形成されている。詳細を後述するように、金属膜１２２は、金属膜１２４と同一の工程で形成されている。
【００２０】
凹部１０２には、粒子１３０がはめ込まれている。粒子１３０は、少なくとも表面が金属又は金属酸化物からなる。粒子１３０の形状は、直径が５ｎｍ以上１μｍ以下の球である。本図に示す例において、粒子１３０は、全体が金属又は金属酸化物により形成されている。より詳細には、粒子１３０は、例えば、金ナノ粒子である。上記した金属は、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、又は白金（Ｐｔ）である。上記した金属酸化物は、例えば、チタン酸化物、亜鉛酸化物、スズ酸化物、又は酸化インジウムスズである。なお、粒子１３０は、絶縁性粒子を用いて形成されていてもよい。この場合、上記した金属又は金属酸化物が絶縁性粒子を被覆している。
【００２１】
本図に示す例では、粒子１３０と金属膜１２４の間の隙間においてＳＥＲＳを生じさせることができる。上記したように、凹部１０２の内壁は傾斜している。このため、粒子１３０と金属膜１２４の間の一部の領域では、隙間が生じている。この隙間では、金属膜１２４と粒子１３０によってＳＥＲＳが生じる。
【００２２】
なお、ＳＥＲＳの増強は、金属膜１２４の材料と粒子１３０の材料の組合せに依存する。この組み合わせは、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、又は白金（Ｐｔ）のいずれか（金属膜１２４）と、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、又は白金（Ｐｔ）のいずれか（粒子１３０）である。より具体的には、この組み合わせは、金（金属膜１２４）と金（粒子１３０）である。なお、金属膜１２４の材料の組合せと粒子１３０の材料の組合せは、これらの例に限定されるものではない。
【００２３】
図３〜図５の各図は、図１に示した光増強素子１０の製造方法を説明するための図である。まず、図３（ａ）に示すように、基板１００の表面に絶縁膜１１０を形成する。本図に示す例では、絶縁膜１１０は、熱酸化により形成されている。言い換えると、絶縁膜１１０は、熱酸化膜（具体的には、シリコン酸化膜）である。なお、絶縁膜１１０は、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により形成してもよい。
【００２４】
次いで、図３（ｂ）に示すように、絶縁膜１１０上にレジストパターン１４０を形成する。次いで、レジストパターン１４０をマスクとして絶縁膜１１０をエッチングする。これにより、絶縁膜１１０には、開口１１２が形成される。
【００２５】
次いで、図４（ａ）に示すように、レジストパターン１４０（図３（ｂ））を除去する。レジストパターン１４０は、例えばアッシングにより除去される。
【００２６】
次いで、図４（ｂ）に示すように、絶縁膜１１０をマスクとして基板１００の表面をエッチングする。言い換えると、本図に示す例において、絶縁膜１１０は、ハードマスクとして機能している。これにより、基板１００の表面には、凹部１０２が形成される。本図に示す例では、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いたウェットエッチングにより基板１００の表面をエッチングする。この場合、異方性エッチングにより、凹部１０２の内壁は、（１１１）面となる。さらに、このエッチングでは、絶縁膜１１０の下方でも、基板１００の一部が除去される。これにより、絶縁膜１１０の開口１１２の中心を基準にしたとき、凹部１０２の開口の縁１０４の少なくとも一部は、開口１１２の縁１１４の外側に位置するようになる。
【００２７】
次いで、図５（ａ）に示すように、絶縁膜１１０を残したまま、基板１００上及び絶縁膜１１０上に金属膜１２０を形成する。これにより、絶縁膜１１０上に金属膜１２０（金属膜１２２）が形成され、凹部１０２の内壁に金属膜１２０（金属膜１２４）が形成される。金属膜１２０は、例えばスパッタリングにより形成される。
【００２８】
次いで、図５（ｂ）に示すように、絶縁膜１１０を残したまま、基板１００上に複数の粒子１３０を堆積する。本図に示す例では、絶縁膜１１０の開口１１２の面積が小さい。このため、複数の粒子１３０が１つの凹部１０２に入り込むことを抑制することができる。複数の粒子１３０は、例えば、ディップコーティングにより堆積される。
【００２９】
次いで、基板１００に物理的洗浄（例えば、超音波洗浄）を適用する。これにより、凹部１０２にはめ込まれていない粒子１３０（本図に示す例では、粒子１３０ａ）を金属膜１２０から離すことができる。これにより、基板１００には、凹部１０２にはめ込まれた粒子１３０のみが残るようになる。このようにして、図１に示した光増強素子１０が製造される。
【００３０】
図６は、図１のうち粒子１３０を含む領域を拡大した図である。本図に示す例において、Ｄ１は粒子１３０の直径を示し、Ｄ２は絶縁膜１１０の開口１１２の幅を示す。図８を用いて後述するように、複数の粒子１３０が１つの凹部１０２に入り込むことを抑制するため、Ｄ２／Ｄ１は、ある程度小さいことが好ましく、例えば、Ｄ２／Ｄ１≦１．８０、より具体的にはＤ２／Ｄ１≦１．６５である。一方、図９を用いて後述するように、Ｄ２／Ｄ１が小さすぎると、凹部１０２に粒子１３０を入り込ませることが難しくなる。このため、Ｄ２／Ｄ１は、ある程度大きいことが好ましく、例えば、１．３３≦Ｄ２／Ｄ１、より具体的には１．４０≦Ｄ２／Ｄ１である。
【００３１】
図７は、図１に示した光増強素子１０の平面レイアウトの第１例を示す図である。本図に示す例において、図１は、本図のＡ−Ａ´断面図に相当する。なお、説明のため、本図では、金属膜１２０（図１）を取り除いている。本図に示す例では、複数の凹部１０２がマトリクス状に配置されている。より詳細には、複数の凹部１０２は、格子定数がａである正方格子の複数の格子点それぞれに配置されている。そして複数の凹部１０２それぞれには、１つの粒子１３０がはめ込まれている。
【００３２】
図８は、粒子１３０の直径Ｄ１（図６）と絶縁膜１１０の開口１１２の幅Ｄ２（図６）との関係の第１例を示すグラフである。本図に示す例では、図７に示した光増強素子１０を製造した。凹部１０２の開口の形状は正方形とした。粒子１３０の形状は球とした。基板１００の表面には、Ｎ個の凹部１０２を形成した。そして複数の粒子１３０が入り込んだ凹部１０２の数Ｎ１を測定した。これにより、Ｆ１＝Ｎ１／Ｎ×１００を算出した。本図に示す例では、Ｆ１は、格子定数ａ（図７）が４００，６００ｎｍの２通りの場合について算出した。
【００３３】
本図に示すように、Ｄ２／Ｄ１≦１．８０においてＦ１はある程度小さい値に抑えられた。言い換えると、絶縁膜１１０の開口１１２の大きさ（Ｄ２に相当）が粒子１３０の大きさ（Ｄ１に相当）に対してある程度小さいと、複数の粒子１３０が１つの凹部１０２に入り込むことを抑制することができるといえる。このため、光増強素子１０では、例えば、Ｄ２／Ｄ１≦１．８０が好ましく、Ｄ２／Ｄ１≦１．６５がより好ましい。
【００３４】
図９は、粒子１３０の直径Ｄ１（図６）と絶縁膜１１０の開口１１２の幅Ｄ２（図６）との関係の第２例を示すグラフである。本図に示す例では、図７に示した光増強素子１０を製造した。凹部１０２の開口の形状は正方形とした。粒子１３０の形状は球とした。格子定数ａ（図７）は、４００ｎｍとした。基板１００の表面には、Ｎ個の凹部１０２を形成した。そして少なくとも１つの粒子１３０が入り込んだ凹部１０２の数Ｎ２を測定した。これにより、Ｆ２＝Ｎ２／Ｎ×１００を算出した。本図に示す例では、Ｆ１は、粒子１３０の直径Ｄ１が１００，１５０ｎｍの２通りの場合について算出した。
【００３５】
本図に示すように、１．３３≦Ｄ２／Ｄ１においてＦ２は５０％程度以上となった。言い換えると、絶縁膜１１０の開口１１２の大きさ（Ｄ２に相当）が粒子１３０の大きさ（Ｄ１に相当）に対してある程度大きいと、凹部１０２に１つも粒子１３０が入り込まなくなることを抑制することができるといえる。このため、光増強素子１０では、例えば、１．３３≦Ｄ２／Ｄ１が好ましく、１．４０≦Ｄ２／Ｄ１がより好ましい。
【００３６】
図１０は、図１に示した光増強素子１０の平面レイアウトの第２例を示す図である。本図に示す例において、図１は、本図のＡ−Ａ´断面図に相当する。なお、説明のため、本図では、金属膜１２０（図１）を取り除いている。本図に示す例では、複数の凹部１０２が第１方向（図中、Ｙ方向）に延伸している。複数の凹部１０２は、第１方向に交わる第２方向（図中、Ｙ方向に直交するＸ方向）に等間隔に配置されている。本図に示す例では、開口１１２も第１方向（図中、Ｙ方向）に延伸している。そして複数の凹部１０２それぞれには、第１方向（図中、Ｙ方向）に沿って複数の粒子１３０が設けられている。
【００３７】
図８を用いて説明したように、複数の粒子１３０が１つの凹部１０２に入り込むことを抑制するため（図１０に示す例では、第２方向（図中、Ｘ方向）において複数の粒子１３０が１つの凹部１０２に入り込むことを抑制するため）、Ｄ２／Ｄ１（図６を用いて説明したように、Ｄ１は粒子１３０の直径を示し、Ｄ２は絶縁膜１１０の開口１１２の幅を示す。）は、ある程度小さいことが好ましく、例えば、Ｄ２／Ｄ１≦１．８０、より具体的にはＤ２／Ｄ１≦１．６５である。一方、図９を用いて説明したように、Ｄ２／Ｄ１が小さすぎると、凹部１０２に粒子１３０を入り込ませることが難しくなる。このため、Ｄ２／Ｄ１は、ある程度大きいことが好ましく、例えば、１．３３≦Ｄ２／Ｄ１、より具体的には１．４０≦Ｄ２／Ｄ１である。
【００３８】
図１１は、図１の変形例を示す図である。本図に示すように、金属膜１２４の上端は、凹部１０２の深さ方向で見た場合、凹部１０２の上端よりも下側に位置していてもよい。基板１００上及び絶縁膜１１０上に金属膜１２０を形成する工程（例えば、図５（ａ））では、絶縁膜１１０の下方に金属膜１２４が形成されないことがある。このような場合、本図に示すように、金属膜１２４の上端は、凹部１０２の深さ方向で見た場合、凹部１０２の上端よりも下側に位置するようになる。
【００３９】
以上、本実施形態によれば、凹部１０２の幅が広くても、絶縁膜１１０の開口１１２の幅を狭くすることができる。これにより、凹部１０２の幅が広くても、凹部１０２の幅方向において複数の粒子１３０が凹部１０２に入り込むことを抑制することができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
図１２は、第２の実施形態に係る光増強素子１０の構成を示す断面図であり、第１の実施形態の図１に対応する。図１３は、図１２に示した光増強素子１０を示す平面図であり、第１の実施形態の図２に対応する。なお、説明のため、図１３では、金属膜１２４（図１２）を取り除いている。本実施形態に係る光増強素子１０は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る光増強素子１０と同様の構成である。
【００４１】
本図に示す例では、絶縁膜１１０及び金属膜１２２（例えば、図１）が除去されている。そして凹部１０２の深さ方向で見た場合、金属膜１２４の上端は、凹部１０２の上端に揃っている。本図に示す光増強素子１０は、図１に示した光増強素子１０から絶縁膜１１０及び金属膜１２２を除去することにより形成される。絶縁膜１１０及び金属膜１２２は、例えば、フッ化水素（ＨＦ）を用いたウェットエッチングにより除去される。この場合、フッ化水素によって絶縁膜１１０が除去されることにともない、金属膜１２２が除去される。
【００４２】
図１４は、図１２の変形例を示す図であり、第１の実施形態の図１１に対応する。本図に示すように、金属膜１２４の上端は、凹部１０２の深さ方向で見た場合、凹部１０２の上端よりも下側に位置していてもよい。基板１００上及び絶縁膜１１０上に金属膜１２０を形成する工程（例えば、図５（ａ））では、絶縁膜１１０の下方に金属膜１２４が形成されないことがある。さらに、絶縁膜１１０及び金属膜１２２（図１）を除去する工程では、金属膜１２４の上端が除去されることがある。このような場合、本図に示すように、金属膜１２４の上端は、凹部１０２の深さ方向で見た場合、凹部１０２の上端よりも下側に位置するようになる。
【００４３】
本実施形態においても、凹部１０２の幅が広くても、凹部１０２の幅方向において複数の粒子１３０が凹部１０２に入り込むことを抑制することができる。
【００４４】
（第３の実施形態）
図１５は、第３の実施形態に係る光増強素子１０の構成を示す断面図であり、第１の実施形態の図１に対応する。本実施形態に係る光増強素子１０は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る光増強素子１０と同様の構成である。
【００４５】
本図に示す例では、凹部１０２の内壁に金属膜１２４（図１）が形成されていない。これにより、粒子１３０は、凹部１０２の内壁に直接接触している。本図に示す例においても、絶縁膜１１０の開口１１２を基準にした場合、凹部１０２の開口の縁１０４の少なくとも一部は、開口１１２の縁１１４の外側に位置している。
【００４６】
図１６は、図１５に示した光増強素子１０の製造方法を説明するための図である。まず、第１の実施形態と同様にして、図３（ａ）に示す工程、図３（ｂ）に示す工程、図４（ａ）に示す工程、及び図４（ｂ）に示す工程を実施する。次いで、本図に示すように、絶縁膜１１０を残したまま、基板１００上に複数の粒子１３０を堆積する。本図に示す例では、絶縁膜１１０の開口１１２の面積が小さい。このため、複数の粒子１３０が１つの凹部１０２に入り込むことを抑制することができる。その後、第１の実施形態と同様にして、凹部１０２にはめ込まれていない粒子１３０（粒子１３０ａ）を除去する。これにより、図１５に示した光増強素子１０が製造される。
【００４７】
本実施形態においても、凹部１０２の幅が広くても、凹部１０２の幅方向において複数の粒子１３０が凹部１０２に入り込むことを抑制することができる。
【００４８】
（第４の実施形態）
図１７は、第４の実施形態に係る光増強素子１０の構成を示す断面図であり、第３の実施形態の図１５に対応する。本実施形態に係る光増強素子１０は、以下の点を除いて、第３の実施形態に係る光増強素子１０と同様の構成である。
【００４９】
本図に示す例では、絶縁膜１１０（図１５）が除去されている。本図に示す光増強素子１０は、図１５に示した光増強素子１０から絶縁膜１１０を除去することにより形成される。
【００５０】
本実施形態においても、凹部１０２の幅が広くても、凹部１０２の幅方向において複数の粒子１３０が凹部１０２に入り込むことを抑制することができる。
【００５１】
（第５の実施形態）
図１８は、第５の実施形態に係る分析装置の構成を示す図である。この分析装置は、第１の実施形態〜第４の実施形態のいずれかに係る光増強素子１０を備える。さらに、分析装置は、光源２０及び検出部３０を備える。
【００５２】
光源２０は、例えば、レーザである。光源２０からの光は、ミラー４２で反射され、その後、光増強素子１０（基板１００）の表面（複数の粒子１３０（例えば、図１）が配置されている面）に達する。光増強素子１０（基板１００）の表面には、試料（例えば、液相の試料）が搭載されている。この試料の分子は、粒子１３０（例えば、図１）に付着している。この場合、光源２０の光が試料で散乱すると、ラマン散乱光が生じる。そして光増強素子１０はＳＥＲＳによりこのラマン散乱光を増強する。
【００５３】
光増強素子１０において増強されたラマン散乱光は、光増強素子１０からフィルタ４４を介して検出部３０に入射する。フィルタ４４は、光増強素子１０からのラマン散乱光以外の光（例えば、光増強素子１０での反射光）を取り除きためのフィルタである。
【００５４】
検出部３０は、光増強素子１０からのラマン散乱光を検出する。具体的には、検出部３０は、例えば、回折格子及びＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）を備えている。この場合、検出部３０は、回折格子によってラマン散乱光を分光する。そして検出部３０は、分光されたラマン散乱光をＣＣＤによって検出する。検出されたラマン散乱光は、ラマンシフト値に変換される。これにより、試料が分析される。
【００５５】
本実施形態に係る光増強素子１０は、第１の実施形態〜第４の実施形態のいずれかに係る光増強素子１０である。このため、本実施形態に係る光増強素子１０では、第１の実施形態〜第４の実施形態と同様にして、凹部１０２の幅が広くても、凹部１０２の幅方向において複数の粒子１３０が凹部１０２に入り込むことを抑制することができる。
【００５６】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００５７】
１０  光増強素子
２０  光源
３０  検出部
４２  ミラー
４４  フィルタ
１００  基板
１０２  凹部
１０４  縁
１１０  絶縁膜
１１２  開口
１１４  縁
１２０  金属膜
１２２  金属膜
１２４  金属膜
１３０  粒子
１４０  レジストパターン
【図１】
2017072511.tif 000003
【図２】
2017072511.tif 000004
【図３】
2017072511.tif 000005
【図４】
2017072511.tif 000006
【図５】
2017072511.tif 000007
【図６】
2017072511.tif 000008
【図７】
2017072511.tif 000009
【図８】
2017072511.tif 000010
【図９】
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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】
2017072511.tif 000018
【図１７】
2017072511.tif 000019
【図１８】
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