光学素子の製造方法
【課題】ナノメートルオーダーの高精度で金属微粒子や金属微小開口のサイズや配列を有する、高感度な局在表面プラズモン共鳴センサを、製造単価の安い製造方法を用いて作成することを目的としている。
【解決手段】本発明は、第１の部材からなる誘電体の基板の少なくとも一つの表面に、該表面の法線方向に対し、外側に突出した突起、あるいは、内側に窪んだ窪みを形成する工程と、前記突起部あるいは前記窪みに対し、前記法線及び前記表面に対し斜め方向から第２の材料をからなる膜を形成する工程と、を有し、少なくとも前記突起部と隣接した前記表面の前記第１の部材が露出した領域、あるいは、前記窪みに前記第１の部材が露出した領域が形成されることを特徴とする光学素子の製造方法である。
【解決手段】本発明は、第１の部材からなる誘電体の基板の少なくとも一つの表面に、該表面の法線方向に対し、外側に突出した突起、あるいは、内側に窪んだ窪みを形成する工程と、前記突起部あるいは前記窪みに対し、前記法線及び前記表面に対し斜め方向から第２の材料をからなる膜を形成する工程と、を有し、少なくとも前記突起部と隣接した前記表面の前記第１の部材が露出した領域、あるいは、前記窪みに前記第１の部材が露出した領域が形成されることを特徴とする光学素子の製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医療や健康診断、食品の検査に用いられるバイオセンサを含む化学センサに用いられる光学素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年医療における診断や食物の検査等における需要がますます増大し、小型で高速センシングが可能で、且つ、低コストなバイオセンサの開発が求められている。このため、電極やＦＥＴを用いた電気化学的な手法を利用したバイオセンサが半導体加工技術を応用し、製造されてきた。
【０００３】
しかしながら、さらなる集積化、低コスト化および測定環境を選ばないセンサが求められ、表面プラズモン共鳴をトランスジューサとして用いたバイオセンサが有望視されている。例えば、全反射型プリズム表面に設けた金属薄膜に発生させた表面プラズモン共鳴を用い、抗原抗体反応における抗原の吸着の有無など、物質の吸着の有無を検出するものである。
【０００４】
最近、高感度なセンシングを目的として、金属微粒子や金属微小開口を用いた局在表面プラズモン共鳴を生じる光学素子をセンサとして用いる提案がなされている。特許文献１、２等に提案されている局在表面プラズモン共鳴センサは、基板上に形成した金属微粒子や金属開口に光を照射し、透過光を測定することにより、金属微粒子、微小開口近傍の媒質の変化を検出するものである。
【特許文献１】特開２０００−３５６５８７号公報
【特許文献２】特開２００３−２７０１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記バイオセンサにおいて、極微量のタンパク質を検出することによる早期の病状段階での医療診断や病原性大腸菌Ｏ１５７等非常に少ない数の細菌検出の必要性のため、いっそうの高感度化が望まれている。
【０００６】
上記のような局在表面プラズモン共鳴センサを高感度化するためには、ナノメートルオーダーの高精度で金属微粒子や金属微小開口のサイズや配列を制御する必要がある。このためのナノメートル加工装置として、電子線加工装置や集束イオンビーム加工装置、半導体露光装置を用いることもできるが、このような高額装置を用いたのでは、センサ用途の光学素子製造コストが大きくなってしまう。医療用のバイオセンサでは、検体ごとの使い捨てセンサ素子を用いることも多く、一素子当たりの製造単価の安い、よりローコストなセンサ用途の光学素子の製造方法の開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１の部材からなる誘電体基板の少なくとも一つの表面に、該表面の法線方向に対し、外側に突出した突起、あるいは、内側に窪んだ窪みを形成する工程と、
前記突起部あるいは前記窪みに対し、前記法線及び前記表面に対し斜め方向から第２の材料をからなる膜を形成する工程と、を有し、
少なくとも前記突起部と隣接した前記表面の前記第１の部材が露出した領域、あるいは、
前記窪みに前記第１の部材が露出した領域が形成されることを特徴とする光学素子の製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、基板材料にナノメートルサイズの突起や窪みを形成し、これに対し斜め方向から蒸着を行うことで、ナノメートルサイズの配列の金属微粒子構造あるいは金属微小開口を形成するものである。
【０００９】
本発明の製造方法を用いることで、電子線加工装置、集束イオンビーム加工装置及び半導体露光装置を用いることなしに、ナノメートルサイズの配列構造を形成することができる。このため、医療用のバイオセンサの素子製造単価を安くでき、ローコストなセンサ用途の光学素子が実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の局在表面プラズモン共鳴を生じる光学素子を用いるセンサの製造方法について説明する。
【００１１】
局在表面プラズモン共鳴を生じる光学素子を用いるセンサは、第１の部材からなる誘電体基板の少なくとも一つの表面に、該表面の法線方向に対し、外側に突出した突起、あるいは、内側に窪んだ窪みを形成する工程と、
突起部あるいは窪みに対し、法線及び表面に対し斜め方向から第２の材料をからなる膜を形成する工程と、を有し、
少なくとも突起部と隣接した表面の第１の部材が露出した領域、あるいは、窪みに第１の部材が露出した領域が形成されている。
【００１２】
あるいは、第１の部材からなる誘電体の基板の少なくとも一つの表面に、該表面の法線方向に対し、外側に突出した突起、あるいは、内側に窪んだ窪みを形成する工程と、
突起部あるいは窪みに対し、法線及び表面に対し斜め方向から第２の材料をからなる膜を形成する工程と、更に、
第２の材料からなる膜を形成後、金属材料からなる第３の材料を成膜する工程と、
その後、第２の材料を除去する工程と、を有し、
第２の材料を除去する際に、第２の材料からなる膜上に形成されている第３の材料も同時に除去することで、
少なくとも突起部と隣接した表面の第１の部材が露出した領域、あるいは、窪みに第１の部材が露出した領域が形成されている。
【００１３】
第１の部材からなる誘電体の基板の表面に、突起あるいは窪みを形成する工程は、型上に形成された、突起あるいは窪みの形状の反転形状を可塑性材料からなる基板に転写する工程により得ることができる。
【００１４】
本発明の光学素子の４種類の製造方法について、以下、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図２は本発明の第１の光学素子の基板を製造する第１の工程の説明図である。第１の工程は、型に形成された窪み形状（窪み）を基板に転写する転写工程である。例えば、凹んだ窪み構造２０１を有する型２０２と誘電体の可塑性材料２０３とを用意する（図２（ａ）参照）。次に、型２０２を可塑性材料２０３に押し付ける（図２（ｂ）参照）、あるいは、射出成形する、ことにより、可塑性材料２０３の表面に型２０２の窪み構造２０１が転写され、棒状突起２０４が形成される（図２（ｃ）参照）。
【００１６】
型２０２は、ニッケル、タンタル等からなる金属金型、あるいは、シリコン、シリコンカーバイド、石英、ガラス等からなる半導体や誘電体製の型、テフロンからなる樹脂製の型であって良い。可塑性材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等からなる熱可塑性材料、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリイミド等からなる熱硬化材料、ウレタンアクリレ−ト系樹脂、エポキシアクリレ−ト系樹脂、エステルアクリレ−ト系樹脂、アクリレ−ト系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、オキセタン系樹脂等からなる光硬化材料、ＰＭＭＡ、エポキシ樹脂等からなる重合材料あるいは、アクリル樹脂、ポリスチレン等からなる溶媒可溶材料を使うことができる。
【００１７】
図１は本発明の第１の光学素子の第２の工程の製造方法の説明図である。第１の工程で作製した棒状突起１０１を有する基板部材１０２（図１（ａ）参照）を用意する。
【００１８】
基板部材１０２に対し、基板法線方向と４５°程度の斜めの方向から金、銀等のプラズモンを励起しやすい金属材料１０３を蒸着する（図１（ｂ）参照）。これにより、棒状突起１０１の隣接部に金属微小開口１０４が形成される（図１（ｃ）参照）。
【００１９】
例えば、棒状突起の形状として、直径１００ｎｍ、高さ１５０ｎｍの円柱であり、斜め蒸着角度を４５°、金属材料膜厚を５０ｎｍとすると、大きさが１００ｎｍ程度の三日月形状の開口が形成される。ここで、棒状突起の断面形状やその大きさ、高さ、斜め蒸着角度、金属材料膜厚、基板面内における斜め蒸着の方向を変化させることにより、形成される開口の形状や大きさを変化させることができる。センサ用途の局在プラズモン光学素子に用いる金属微小開口の大きさとしては、１０ｎｍから５００ｎｍの大きさの範囲から選択することが好適である。
【００２０】
斜め蒸着の基板法線方向とのなす角度をθ、（基板法線方向の）蒸着膜厚をｔ、形成する金属微小開口１０４の幅をｄ（蒸着方向と基板法線方向を含む面内）、棒状突起の高さをｈとすると、
ｄ＝（ｈ−ｔ）tanθ
の関係となる。また、蒸着方向と基板法線方向を含む平面の法線方向の金属微小開口１０４の幅は同方向の棒状突起の幅と同じとなる。これらの関係により、所望の金属微小開口サイズに応じて、蒸着角度、蒸着膜厚、棒状突起の大きさを決定することができる。
【００２１】
図３（ａ）に棒状突起３０１の隣接部に本発明の第１の光学素子作製方法によって作製された金属微小開口３０２を有する光学素子を示す。
【００２２】
図４は本発明の第２の光学素子の基板を製造する第１の工程の説明図である。図２では、型に形成された窪み構造を基板に転写するものであるに対し、図４は、型に形成された棒状突起構造（突起）を基板に転写する転写工程である。図４においては、突き出た棒状突起構造４０１を有する型４０２と可塑性材料４０３とを用意する（図４（ａ）参照）。次に、型４０２を可塑性材料４０３に押し付け（図４（ｂ）参照）、成型することにより、可塑性材料４０３の表面に凹んだ窪み構造４０４を形成する（図４（ｃ）参照）。
【００２３】
尚、図２で説明したように、射出成型法を用いることもできる。
【００２４】
図５は第２の工程の説明図である。第１の工程で作製した窪み構造５０１を有する基板部材５０２（図５（ａ）参照）に対し、基板法線方向と４５°程度の斜めの方向から金、銀等のプラズモンを励起しやすい金属材料５０３を蒸着する（図５（ｂ）参照）。これにより、棒状突起５０１の隣接部に金属微小開口５０４が形成される（図５（ｃ）参照）。
【００２５】
例えば、窪み構造の形状として、直径１００ｎｍ（深さ１５０ｎｍ程度）の穴であり、斜め蒸着角度を４５°、金属材料膜厚を５０ｎｍとすると、短軸５０ｎｍ、長軸１００ｎｍ程度の楕円形状の開口が形成される。ここで、窪み構造の形状やその大きさ、斜め蒸着角度、金属材料膜厚、基板面内における斜め蒸着の方向を変化させることにより、形成される開口の形状や大きさを変化させることができる。センサ用途の局在プラズモン光学素子に用いる金属微小開口の大きさとしては、１０ｎｍから５００ｎｍの大きさの範囲から選択することが好適である。
【００２６】
ここで、斜め蒸着の基板法線方向とのなす角度をθ、（基板法線方向の）蒸着膜厚をｔ、形成する金属微小開口５０４の幅をｄ（蒸着方向と基板法線方向を含む面内）、窪み構造５０１の幅をＤとすると、
ｄ＝Ｄ−ｔ×tanθ
の関係となる。また、蒸着方向と基板法線方向を含む平面の法線方向の金属微小開口５０４の幅は同方向の棒状突起の幅と同じとなる。これらの関係により、所望の金属微小開口サイズに応じて、蒸着角度、蒸着膜厚、窪み構造の大きさを決定することができる。
【００２７】
本発明の第２の光学素子作製方法によって、窪み構造３０３の一部に作製された金属微小開口３０４を有する光学素子を図３（ｂ）に示す。
【００２８】
図６は本発明の第３の光学素子の第２の工程の製造方法の説明図である。なお、第１の工程は図１に示す第１の光学素子の製造方法の第１の工程と同様である。第１の工程で作製した棒状突起６０１を有する基板部材６０２（図６（ａ）参照）に対し、基板法線方向と４５°程度の斜めの方向から、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3等の後のエッチングで除去可能な材料６０３を蒸着（例えばＥＢ蒸着法を用いる）する（図６（ｂ）参照）。次に、金、銀等のプラズモンを励起しやすい金属材料６０４を垂直方向から蒸着する（図６（ｃ）参照）。その後、材料６０３からなる膜を、エッチング液を用い、ウエットエッチング法を用いて除去する。ここで用いるエッチング液として、例えば、材料６０３がＳｉＯ2の場合はＨＦ水溶液、Ａｌ2Ｏ3の場合はＨ3ＰＯ4水溶液を用いる。材料６０３がエッチング除去される際に、材料６０３上に形成されている金属材料６０４も同時に除去され、棒状突起６０１の隣接部に金属微粒子構造６０５が形成される（図６（ｄ）参照）。
【００２９】
例えば、棒状突起の形状として、直径１００ｎｍ、高さ１５０ｎｍの円柱であり、斜め蒸着角度を４５°、エッチングで除去可能な材料６０３の膜厚を５０ｎｍとすると、大きさが１００ｎｍ程度の三日月形状の金属微粒子構造が形成される。ここで、棒状突起の断面形状やその大きさ、高さ、斜め蒸着角度、材料６０３の膜厚、基板面内における斜め蒸着の方向を変化させることにより、形成される金属微粒子の形状や大きさを変化させることができる。センサ用途の局在プラズモン光学素子に用いる金属微粒子の大きさとしては、１０ｎｍから５００ｎｍの大きさの範囲から選択することが好適である。
【００３０】
斜め蒸着の基板法線方向とのなす角度をθ、（基板法線方向の）材料６０３の蒸着膜厚をｔ、形成する金属微粒子６０５の幅をｄ（蒸着方向と基板法線方向を含む面内）、棒状突起の高さをｈとすると、
ｄ＝（ｈ−ｔ）tanθ
の関係となる。また、蒸着方向と基板法線方向を含む平面の法線方向の金属微粒子６０５の幅は同方向の棒状突起の幅と同じとなる。これらの関係により、所望の金属微粒子サイズに応じて、蒸着角度、材料６０３及び金属材料の蒸着膜厚、棒状突起の大きさを決定することができる。
【００３１】
ここで、材料６０３の膜厚の下限としては、金属材料６０４の下にエッチング液が染み込み、材料６０３が溶解することが可能な膜厚である必要があり、具体的には２０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ以上であることが望ましい。膜厚の上限としては、棒状突起を埋めてしまわない程度、すなわち、突起の高さ以下である必要がある。
【００３２】
図８（ａ）に本発明の第３の光学素子の製造方法によって製造された棒状突起８０１の隣接部に金属微粒子構造８０２を有する光学素子を示す。
【００３３】
図７は本発明の第４の光学素子の第２の工程の製造方法の説明図である。なお、第１の工程は、図４に示す第２の光学素子の製造方法の第１の工程と同様である。第１の工程で作製した窪み構造７０１を有する基板部材７０２（図７（ａ）参照）に対し、基板法線方向と４５°程度の斜めの方向から、ＳｉＯ2あるいはＡｌ2Ｏ3等の後のエッチングで除去可能な材料７０３を蒸着（例えばＥＢ蒸着法を用いる）する（図７（ｂ）参照）。次に、金、銀等のプラズモンを励起しやすい金属材料７０４を垂直方向から蒸着する（図７（ｃ）参照）。その後、材料７０３からなる膜をエッチング除去する。ここで用いるエッチング液として、例えば材料７０３がＳｉＯ2の場合はＨＦ水溶液、Ａｌ2Ｏ3の場合はＨ3ＰＯ4水溶液を用いる。材料７０３がエッチング除去される際に、材料７０３上に形成されている金属材料７０４も同時に除去され、窪み構造７０１の一部に金属微粒子構造７０５が形成される（図７（ｄ）参照）。
【００３４】
例えば、窪み構造の形状として、直径１００ｎｍ（高さ１５０ｎｍ程度）の穴であり、斜め蒸着角度を４５°、エッチングで除去可能な材料７０３の膜厚を５０ｎｍとすると、短軸５０ｎｍ、長軸１００ｎｍ程度の楕円形状の金属微粒子構造が形成される。ここで、窪み構造の形状やその大きさ、斜め蒸着角度、材料６０３及び金属材料の膜厚、基板面内における斜め蒸着の方向を変化させることにより、形成される金属微粒子の形状や大きさを変化させることができる。センサ用途の局在プラズモン光学素子に用いる金属微粒子の大きさとしては、１０ｎｍから５００ｎｍの大きさの範囲から選択することが好適である。
【００３５】
斜め蒸着の基板法線方向とのなす角度をθ、（基板法線方向の）材料７０３の蒸着膜厚をｔ、形成する金属微粒子７０５の幅をｄ（蒸着方向と基板法線方向を含む面内）、窪み構造７０１の幅をＤとすると、
ｄ＝Ｄ−ｔ×tanθ
の関係となる。また、蒸着方向と基板法線方向を含む平面の法線方向の金属微粒子７０５の幅は同方向の窪み構造の幅と同じとなる。これらの関係により、所望の金属微粒子サイズに応じて、蒸着角度、材料７０３及び金属材料の蒸着膜厚、窪み構造の大きさを決定することができる。
【００３６】
ここで、材料７０３の膜厚の下限としては、金属材料７０４の下にエッチング液が染み込み、材料７０３が溶解することが可能な膜厚である必要があり、具体的には２０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ以上であることが好ましい。膜厚の上限としては、窪み構造の開口部を塞いでしまわない程度、すなわち、窪み構造７０１の幅をＤ、蒸着角度をθとしたとき、Ｄ／tanθ以下である必要がある。
【００３７】
図８（ｂ）に本発明の第４の光学素子作製方法によって作製された窪み構造８０３の一部に金属微粒子構造８０４を有する光学素子を示す。
【００３８】
本発明の製造方法を用いて作製した光学素子をセンサ素子として用いた化学センシング装置を、図９を用いて説明する。
【００３９】
タングステンランプや発光ダイオード等の光源９０１から照射される波長が５００ｎｍから１３００ｎｍ程度の照射光９０６を、コリメータレンズ９０２を介して、暗視野照明の配置でセンサ素子９０５を照射する。センサ素子９０５の表面上には、前述の図３や図８に示したような例えば、縦２００ｎｍ、横５０ｎｍ高さ５０ｎｍの金属微粒子や金属微小開口が設けられており、金属微粒子や金属微小開口には、例えば、抗体分子等の捕捉体物質が結合している。センサ素子９０５は検体液９０３中に浸漬される。センサ素子９０５は、検体液９０３中の抗原分子等の標的物質９０４と反応し、結合を生じる。センサ素子９０５中の金属微粒子や金属微小開口に結合している捕捉体物質が検体液９０３中の標的物質９０４と反応し結合を生じると、金属微粒子や金属微小開口における局在プラズモン共鳴条件に変化が生じる。この結果、反応の前後で透過スペクトルのピーク波長位置や吸光度の大きさに変化を生じる。そこで、センサ素子９０５からの散乱光９０７を集光レンズ９０８によって集光し、結合が生じる前後の透過スペクトル変化の著しい波長領域のみを選択的に透過させる干渉フィルタ９０９を通した後、光検出器９１０に入射させ、検出信号９１１とする。
【００４０】
この検出信号９１１の強度からセンサ素子９０５の金属微粒子近傍への標的物質の結合の程度が求められ、これから検体液９０３中の標的物質の濃度を得ることができる。
【００４１】
尚、干渉フィルタ９０９の代わりに分光器を用い、透過スペクトルのシフト量を測定するようにしても良い。
【００４２】
センサ素子の捕捉体物質と標的物質の組み合わせとしては、酵素センサ、微生物センサ、オルガネラセンサ、組織センサ、免疫センサ、酵素免疫センサ、バイオアフィニティセンサ等のバイオセンサを含む化学センサで用いられる材料を用いることができる。
【００４３】
本発明のセンサ素子をマイクロ化学分析システム（μ−ＴＡＳ： Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ や Ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐとも呼ばれる）やＤＮＡチップやプロテインチップに一体形成してもよい。この場合、図１や図４に示した第１の工程において、同時にμ−ＴＡＳやＤＮＡチップ、プロテインチップに必要な構造を形成すると、ローコストに高機能なセンサ素子を実現できる。
【００４４】
本発明の製造法によって製造される光学素子の金属薄膜の金属材料としては、金属一般から選択できるが、特に、金、銀、銅およびアルミニウムからなる群から選ばれた金属材料は、発生する表面プラズモンの強度が大きく、光学素子の材料として好適である。中でも、金は可視域全般から近赤外域にわたって局在プラズモン共鳴に起因するピークを有するため、可視光や近赤外光を用いて検出するセンサ用途の光学素子を構成するには最適である。また、所定の構成比とした金、銀、銅およびアルミニウムからなる群から選ばれた２以上の金属材料からなる合金を用いることにより、透過スペクトルのピーク波長の位置を近紫外領域から近赤外領域の間で調整することが可能である。
【００４５】
上記の記載では、本発明の製造方法で製造される光学素子の用途として、センサ素子を例に挙げて説明を行ったが、この光学素子の用途はこれに制限されるものではない。例えば、形成された金属微粒子構造や金属微小開口構造に生じる局在プラズモン共鳴に起因する透過スペクトルを利用する光学フィルタに用いることもできる。また、形成された金属微粒子や金属微粒子構造の形状異方性を利用した偏光板や位相板に用いることもできる。さらに、形成された金属微粒子構造や金属微小開口構造に電磁波が照射された際に電磁波の磁界成分や電界成分に対する特異な応答特性（誘電率や透磁率が負の値となる）を利用するメタマテリアルと呼ばれる光学素子に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の光学素子の製造方法を示す図である。
【図２】本発明の第１の光学素子及び第３の光学素子で用いる基板の製造方法を示す図である。
【図３】本発明の第１の光学素子及び第２の光学素子を示す図である。
【図４】本発明の第２の光学素子及び第４の光学素子で用いる基板の製造方法を示す図である。
【図５】本発明の第２の光学素子の製造方法を示す図である。
【図６】本発明の第３の光学素子の製造方法を示す図である。
【図７】本発明の第４の光学素子の製造方法を示す図である。
【図８】本発明の第３の光学素子及び第４の光学素子を示す図である。
【図９】本発明の製造方法を用いて製造した光学素子をセンサ素子として用いた化学センシング装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０１ 棒状突起
１０２ 基板部材
１０３ 金属材料
１０４ 金属微小開口
２０１ 窪み構造
２０２ 型
２０３ 可塑性材料
２０４ 棒状突起
３０１ 棒状突起
３０２ 金属微小開口
３０３ 窪み構造
３０４ 金属微小開口
４０１ 棒状突起構造
４０２ 型
４０３ 可塑性材料
４０４ 窪み構造
５０１ 窪み構造
５０２ 基板部材
５０３ 金属材料
５０４ 金属微小開口
６０１ 棒状突起
６０２ 基板部材
６０３ エッチングで除去可能な材料
６０４ 金属材料
６０５ 金属微粒子構造
７０１ 窪み構造
７０２ 基板部材
７０３ エッチングで除去可能な材料
７０４ 金属材料
７０５ 金属微粒子構造
８０１ 棒状突起
８０２ 金属微粒子構造
８０３ 窪み構造
８０４ 金属微粒子構造
９０１ 光源
９０２ コリメータレンズ
９０３ 検体液
９０４ 標的物質
９０５ センサ素子
９０６ 照射光
９０７ 散乱光
９０８ 集光レンズ
９０９ 干渉フィルタ
９１０ 光検出器
９１１ 検出信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は医療や健康診断、食品の検査に用いられるバイオセンサを含む化学センサに用いられる光学素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年医療における診断や食物の検査等における需要がますます増大し、小型で高速センシングが可能で、且つ、低コストなバイオセンサの開発が求められている。このため、電極やＦＥＴを用いた電気化学的な手法を利用したバイオセンサが半導体加工技術を応用し、製造されてきた。
【０００３】
しかしながら、さらなる集積化、低コスト化および測定環境を選ばないセンサが求められ、表面プラズモン共鳴をトランスジューサとして用いたバイオセンサが有望視されている。例えば、全反射型プリズム表面に設けた金属薄膜に発生させた表面プラズモン共鳴を用い、抗原抗体反応における抗原の吸着の有無など、物質の吸着の有無を検出するものである。
【０００４】
最近、高感度なセンシングを目的として、金属微粒子や金属微小開口を用いた局在表面プラズモン共鳴を生じる光学素子をセンサとして用いる提案がなされている。特許文献１、２等に提案されている局在表面プラズモン共鳴センサは、基板上に形成した金属微粒子や金属開口に光を照射し、透過光を測定することにより、金属微粒子、微小開口近傍の媒質の変化を検出するものである。
【特許文献１】特開２０００−３５６５８７号公報
【特許文献２】特開２００３−２７０１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記バイオセンサにおいて、極微量のタンパク質を検出することによる早期の病状段階での医療診断や病原性大腸菌Ｏ１５７等非常に少ない数の細菌検出の必要性のため、いっそうの高感度化が望まれている。
【０００６】
上記のような局在表面プラズモン共鳴センサを高感度化するためには、ナノメートルオーダーの高精度で金属微粒子や金属微小開口のサイズや配列を制御する必要がある。このためのナノメートル加工装置として、電子線加工装置や集束イオンビーム加工装置、半導体露光装置を用いることもできるが、このような高額装置を用いたのでは、センサ用途の光学素子製造コストが大きくなってしまう。医療用のバイオセンサでは、検体ごとの使い捨てセンサ素子を用いることも多く、一素子当たりの製造単価の安い、よりローコストなセンサ用途の光学素子の製造方法の開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１の部材からなる誘電体基板の少なくとも一つの表面に、該表面の法線方向に対し、外側に突出した突起、あるいは、内側に窪んだ窪みを形成する工程と、
前記突起部あるいは前記窪みに対し、前記法線及び前記表面に対し斜め方向から第２の材料をからなる膜を形成する工程と、を有し、
少なくとも前記突起部と隣接した前記表面の前記第１の部材が露出した領域、あるいは、
前記窪みに前記第１の部材が露出した領域が形成されることを特徴とする光学素子の製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、基板材料にナノメートルサイズの突起や窪みを形成し、これに対し斜め方向から蒸着を行うことで、ナノメートルサイズの配列の金属微粒子構造あるいは金属微小開口を形成するものである。
【０００９】
本発明の製造方法を用いることで、電子線加工装置、集束イオンビーム加工装置及び半導体露光装置を用いることなしに、ナノメートルサイズの配列構造を形成することができる。このため、医療用のバイオセンサの素子製造単価を安くでき、ローコストなセンサ用途の光学素子が実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の局在表面プラズモン共鳴を生じる光学素子を用いるセンサの製造方法について説明する。
【００１１】
局在表面プラズモン共鳴を生じる光学素子を用いるセンサは、第１の部材からなる誘電体基板の少なくとも一つの表面に、該表面の法線方向に対し、外側に突出した突起、あるいは、内側に窪んだ窪みを形成する工程と、
突起部あるいは窪みに対し、法線及び表面に対し斜め方向から第２の材料をからなる膜を形成する工程と、を有し、
少なくとも突起部と隣接した表面の第１の部材が露出した領域、あるいは、窪みに第１の部材が露出した領域が形成されている。
【００１２】
あるいは、第１の部材からなる誘電体の基板の少なくとも一つの表面に、該表面の法線方向に対し、外側に突出した突起、あるいは、内側に窪んだ窪みを形成する工程と、
突起部あるいは窪みに対し、法線及び表面に対し斜め方向から第２の材料をからなる膜を形成する工程と、更に、
第２の材料からなる膜を形成後、金属材料からなる第３の材料を成膜する工程と、
その後、第２の材料を除去する工程と、を有し、
第２の材料を除去する際に、第２の材料からなる膜上に形成されている第３の材料も同時に除去することで、
少なくとも突起部と隣接した表面の第１の部材が露出した領域、あるいは、窪みに第１の部材が露出した領域が形成されている。
【００１３】
第１の部材からなる誘電体の基板の表面に、突起あるいは窪みを形成する工程は、型上に形成された、突起あるいは窪みの形状の反転形状を可塑性材料からなる基板に転写する工程により得ることができる。
【００１４】
本発明の光学素子の４種類の製造方法について、以下、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図２は本発明の第１の光学素子の基板を製造する第１の工程の説明図である。第１の工程は、型に形成された窪み形状（窪み）を基板に転写する転写工程である。例えば、凹んだ窪み構造２０１を有する型２０２と誘電体の可塑性材料２０３とを用意する（図２（ａ）参照）。次に、型２０２を可塑性材料２０３に押し付ける（図２（ｂ）参照）、あるいは、射出成形する、ことにより、可塑性材料２０３の表面に型２０２の窪み構造２０１が転写され、棒状突起２０４が形成される（図２（ｃ）参照）。
【００１６】
型２０２は、ニッケル、タンタル等からなる金属金型、あるいは、シリコン、シリコンカーバイド、石英、ガラス等からなる半導体や誘電体製の型、テフロンからなる樹脂製の型であって良い。可塑性材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等からなる熱可塑性材料、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリイミド等からなる熱硬化材料、ウレタンアクリレ−ト系樹脂、エポキシアクリレ−ト系樹脂、エステルアクリレ−ト系樹脂、アクリレ−ト系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、オキセタン系樹脂等からなる光硬化材料、ＰＭＭＡ、エポキシ樹脂等からなる重合材料あるいは、アクリル樹脂、ポリスチレン等からなる溶媒可溶材料を使うことができる。
【００１７】
図１は本発明の第１の光学素子の第２の工程の製造方法の説明図である。第１の工程で作製した棒状突起１０１を有する基板部材１０２（図１（ａ）参照）を用意する。
【００１８】
基板部材１０２に対し、基板法線方向と４５°程度の斜めの方向から金、銀等のプラズモンを励起しやすい金属材料１０３を蒸着する（図１（ｂ）参照）。これにより、棒状突起１０１の隣接部に金属微小開口１０４が形成される（図１（ｃ）参照）。
【００１９】
例えば、棒状突起の形状として、直径１００ｎｍ、高さ１５０ｎｍの円柱であり、斜め蒸着角度を４５°、金属材料膜厚を５０ｎｍとすると、大きさが１００ｎｍ程度の三日月形状の開口が形成される。ここで、棒状突起の断面形状やその大きさ、高さ、斜め蒸着角度、金属材料膜厚、基板面内における斜め蒸着の方向を変化させることにより、形成される開口の形状や大きさを変化させることができる。センサ用途の局在プラズモン光学素子に用いる金属微小開口の大きさとしては、１０ｎｍから５００ｎｍの大きさの範囲から選択することが好適である。
【００２０】
斜め蒸着の基板法線方向とのなす角度をθ、（基板法線方向の）蒸着膜厚をｔ、形成する金属微小開口１０４の幅をｄ（蒸着方向と基板法線方向を含む面内）、棒状突起の高さをｈとすると、
ｄ＝（ｈ−ｔ）tanθ
の関係となる。また、蒸着方向と基板法線方向を含む平面の法線方向の金属微小開口１０４の幅は同方向の棒状突起の幅と同じとなる。これらの関係により、所望の金属微小開口サイズに応じて、蒸着角度、蒸着膜厚、棒状突起の大きさを決定することができる。
【００２１】
図３（ａ）に棒状突起３０１の隣接部に本発明の第１の光学素子作製方法によって作製された金属微小開口３０２を有する光学素子を示す。
【００２２】
図４は本発明の第２の光学素子の基板を製造する第１の工程の説明図である。図２では、型に形成された窪み構造を基板に転写するものであるに対し、図４は、型に形成された棒状突起構造（突起）を基板に転写する転写工程である。図４においては、突き出た棒状突起構造４０１を有する型４０２と可塑性材料４０３とを用意する（図４（ａ）参照）。次に、型４０２を可塑性材料４０３に押し付け（図４（ｂ）参照）、成型することにより、可塑性材料４０３の表面に凹んだ窪み構造４０４を形成する（図４（ｃ）参照）。
【００２３】
尚、図２で説明したように、射出成型法を用いることもできる。
【００２４】
図５は第２の工程の説明図である。第１の工程で作製した窪み構造５０１を有する基板部材５０２（図５（ａ）参照）に対し、基板法線方向と４５°程度の斜めの方向から金、銀等のプラズモンを励起しやすい金属材料５０３を蒸着する（図５（ｂ）参照）。これにより、棒状突起５０１の隣接部に金属微小開口５０４が形成される（図５（ｃ）参照）。
【００２５】
例えば、窪み構造の形状として、直径１００ｎｍ（深さ１５０ｎｍ程度）の穴であり、斜め蒸着角度を４５°、金属材料膜厚を５０ｎｍとすると、短軸５０ｎｍ、長軸１００ｎｍ程度の楕円形状の開口が形成される。ここで、窪み構造の形状やその大きさ、斜め蒸着角度、金属材料膜厚、基板面内における斜め蒸着の方向を変化させることにより、形成される開口の形状や大きさを変化させることができる。センサ用途の局在プラズモン光学素子に用いる金属微小開口の大きさとしては、１０ｎｍから５００ｎｍの大きさの範囲から選択することが好適である。
【００２６】
ここで、斜め蒸着の基板法線方向とのなす角度をθ、（基板法線方向の）蒸着膜厚をｔ、形成する金属微小開口５０４の幅をｄ（蒸着方向と基板法線方向を含む面内）、窪み構造５０１の幅をＤとすると、
ｄ＝Ｄ−ｔ×tanθ
の関係となる。また、蒸着方向と基板法線方向を含む平面の法線方向の金属微小開口５０４の幅は同方向の棒状突起の幅と同じとなる。これらの関係により、所望の金属微小開口サイズに応じて、蒸着角度、蒸着膜厚、窪み構造の大きさを決定することができる。
【００２７】
本発明の第２の光学素子作製方法によって、窪み構造３０３の一部に作製された金属微小開口３０４を有する光学素子を図３（ｂ）に示す。
【００２８】
図６は本発明の第３の光学素子の第２の工程の製造方法の説明図である。なお、第１の工程は図１に示す第１の光学素子の製造方法の第１の工程と同様である。第１の工程で作製した棒状突起６０１を有する基板部材６０２（図６（ａ）参照）に対し、基板法線方向と４５°程度の斜めの方向から、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3等の後のエッチングで除去可能な材料６０３を蒸着（例えばＥＢ蒸着法を用いる）する（図６（ｂ）参照）。次に、金、銀等のプラズモンを励起しやすい金属材料６０４を垂直方向から蒸着する（図６（ｃ）参照）。その後、材料６０３からなる膜を、エッチング液を用い、ウエットエッチング法を用いて除去する。ここで用いるエッチング液として、例えば、材料６０３がＳｉＯ2の場合はＨＦ水溶液、Ａｌ2Ｏ3の場合はＨ3ＰＯ4水溶液を用いる。材料６０３がエッチング除去される際に、材料６０３上に形成されている金属材料６０４も同時に除去され、棒状突起６０１の隣接部に金属微粒子構造６０５が形成される（図６（ｄ）参照）。
【００２９】
例えば、棒状突起の形状として、直径１００ｎｍ、高さ１５０ｎｍの円柱であり、斜め蒸着角度を４５°、エッチングで除去可能な材料６０３の膜厚を５０ｎｍとすると、大きさが１００ｎｍ程度の三日月形状の金属微粒子構造が形成される。ここで、棒状突起の断面形状やその大きさ、高さ、斜め蒸着角度、材料６０３の膜厚、基板面内における斜め蒸着の方向を変化させることにより、形成される金属微粒子の形状や大きさを変化させることができる。センサ用途の局在プラズモン光学素子に用いる金属微粒子の大きさとしては、１０ｎｍから５００ｎｍの大きさの範囲から選択することが好適である。
【００３０】
斜め蒸着の基板法線方向とのなす角度をθ、（基板法線方向の）材料６０３の蒸着膜厚をｔ、形成する金属微粒子６０５の幅をｄ（蒸着方向と基板法線方向を含む面内）、棒状突起の高さをｈとすると、
ｄ＝（ｈ−ｔ）tanθ
の関係となる。また、蒸着方向と基板法線方向を含む平面の法線方向の金属微粒子６０５の幅は同方向の棒状突起の幅と同じとなる。これらの関係により、所望の金属微粒子サイズに応じて、蒸着角度、材料６０３及び金属材料の蒸着膜厚、棒状突起の大きさを決定することができる。
【００３１】
ここで、材料６０３の膜厚の下限としては、金属材料６０４の下にエッチング液が染み込み、材料６０３が溶解することが可能な膜厚である必要があり、具体的には２０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ以上であることが望ましい。膜厚の上限としては、棒状突起を埋めてしまわない程度、すなわち、突起の高さ以下である必要がある。
【００３２】
図８（ａ）に本発明の第３の光学素子の製造方法によって製造された棒状突起８０１の隣接部に金属微粒子構造８０２を有する光学素子を示す。
【００３３】
図７は本発明の第４の光学素子の第２の工程の製造方法の説明図である。なお、第１の工程は、図４に示す第２の光学素子の製造方法の第１の工程と同様である。第１の工程で作製した窪み構造７０１を有する基板部材７０２（図７（ａ）参照）に対し、基板法線方向と４５°程度の斜めの方向から、ＳｉＯ2あるいはＡｌ2Ｏ3等の後のエッチングで除去可能な材料７０３を蒸着（例えばＥＢ蒸着法を用いる）する（図７（ｂ）参照）。次に、金、銀等のプラズモンを励起しやすい金属材料７０４を垂直方向から蒸着する（図７（ｃ）参照）。その後、材料７０３からなる膜をエッチング除去する。ここで用いるエッチング液として、例えば材料７０３がＳｉＯ2の場合はＨＦ水溶液、Ａｌ2Ｏ3の場合はＨ3ＰＯ4水溶液を用いる。材料７０３がエッチング除去される際に、材料７０３上に形成されている金属材料７０４も同時に除去され、窪み構造７０１の一部に金属微粒子構造７０５が形成される（図７（ｄ）参照）。
【００３４】
例えば、窪み構造の形状として、直径１００ｎｍ（高さ１５０ｎｍ程度）の穴であり、斜め蒸着角度を４５°、エッチングで除去可能な材料７０３の膜厚を５０ｎｍとすると、短軸５０ｎｍ、長軸１００ｎｍ程度の楕円形状の金属微粒子構造が形成される。ここで、窪み構造の形状やその大きさ、斜め蒸着角度、材料６０３及び金属材料の膜厚、基板面内における斜め蒸着の方向を変化させることにより、形成される金属微粒子の形状や大きさを変化させることができる。センサ用途の局在プラズモン光学素子に用いる金属微粒子の大きさとしては、１０ｎｍから５００ｎｍの大きさの範囲から選択することが好適である。
【００３５】
斜め蒸着の基板法線方向とのなす角度をθ、（基板法線方向の）材料７０３の蒸着膜厚をｔ、形成する金属微粒子７０５の幅をｄ（蒸着方向と基板法線方向を含む面内）、窪み構造７０１の幅をＤとすると、
ｄ＝Ｄ−ｔ×tanθ
の関係となる。また、蒸着方向と基板法線方向を含む平面の法線方向の金属微粒子７０５の幅は同方向の窪み構造の幅と同じとなる。これらの関係により、所望の金属微粒子サイズに応じて、蒸着角度、材料７０３及び金属材料の蒸着膜厚、窪み構造の大きさを決定することができる。
【００３６】
ここで、材料７０３の膜厚の下限としては、金属材料７０４の下にエッチング液が染み込み、材料７０３が溶解することが可能な膜厚である必要があり、具体的には２０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ以上であることが好ましい。膜厚の上限としては、窪み構造の開口部を塞いでしまわない程度、すなわち、窪み構造７０１の幅をＤ、蒸着角度をθとしたとき、Ｄ／tanθ以下である必要がある。
【００３７】
図８（ｂ）に本発明の第４の光学素子作製方法によって作製された窪み構造８０３の一部に金属微粒子構造８０４を有する光学素子を示す。
【００３８】
本発明の製造方法を用いて作製した光学素子をセンサ素子として用いた化学センシング装置を、図９を用いて説明する。
【００３９】
タングステンランプや発光ダイオード等の光源９０１から照射される波長が５００ｎｍから１３００ｎｍ程度の照射光９０６を、コリメータレンズ９０２を介して、暗視野照明の配置でセンサ素子９０５を照射する。センサ素子９０５の表面上には、前述の図３や図８に示したような例えば、縦２００ｎｍ、横５０ｎｍ高さ５０ｎｍの金属微粒子や金属微小開口が設けられており、金属微粒子や金属微小開口には、例えば、抗体分子等の捕捉体物質が結合している。センサ素子９０５は検体液９０３中に浸漬される。センサ素子９０５は、検体液９０３中の抗原分子等の標的物質９０４と反応し、結合を生じる。センサ素子９０５中の金属微粒子や金属微小開口に結合している捕捉体物質が検体液９０３中の標的物質９０４と反応し結合を生じると、金属微粒子や金属微小開口における局在プラズモン共鳴条件に変化が生じる。この結果、反応の前後で透過スペクトルのピーク波長位置や吸光度の大きさに変化を生じる。そこで、センサ素子９０５からの散乱光９０７を集光レンズ９０８によって集光し、結合が生じる前後の透過スペクトル変化の著しい波長領域のみを選択的に透過させる干渉フィルタ９０９を通した後、光検出器９１０に入射させ、検出信号９１１とする。
【００４０】
この検出信号９１１の強度からセンサ素子９０５の金属微粒子近傍への標的物質の結合の程度が求められ、これから検体液９０３中の標的物質の濃度を得ることができる。
【００４１】
尚、干渉フィルタ９０９の代わりに分光器を用い、透過スペクトルのシフト量を測定するようにしても良い。
【００４２】
センサ素子の捕捉体物質と標的物質の組み合わせとしては、酵素センサ、微生物センサ、オルガネラセンサ、組織センサ、免疫センサ、酵素免疫センサ、バイオアフィニティセンサ等のバイオセンサを含む化学センサで用いられる材料を用いることができる。
【００４３】
本発明のセンサ素子をマイクロ化学分析システム（μ−ＴＡＳ： Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ や Ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐとも呼ばれる）やＤＮＡチップやプロテインチップに一体形成してもよい。この場合、図１や図４に示した第１の工程において、同時にμ−ＴＡＳやＤＮＡチップ、プロテインチップに必要な構造を形成すると、ローコストに高機能なセンサ素子を実現できる。
【００４４】
本発明の製造法によって製造される光学素子の金属薄膜の金属材料としては、金属一般から選択できるが、特に、金、銀、銅およびアルミニウムからなる群から選ばれた金属材料は、発生する表面プラズモンの強度が大きく、光学素子の材料として好適である。中でも、金は可視域全般から近赤外域にわたって局在プラズモン共鳴に起因するピークを有するため、可視光や近赤外光を用いて検出するセンサ用途の光学素子を構成するには最適である。また、所定の構成比とした金、銀、銅およびアルミニウムからなる群から選ばれた２以上の金属材料からなる合金を用いることにより、透過スペクトルのピーク波長の位置を近紫外領域から近赤外領域の間で調整することが可能である。
【００４５】
上記の記載では、本発明の製造方法で製造される光学素子の用途として、センサ素子を例に挙げて説明を行ったが、この光学素子の用途はこれに制限されるものではない。例えば、形成された金属微粒子構造や金属微小開口構造に生じる局在プラズモン共鳴に起因する透過スペクトルを利用する光学フィルタに用いることもできる。また、形成された金属微粒子や金属微粒子構造の形状異方性を利用した偏光板や位相板に用いることもできる。さらに、形成された金属微粒子構造や金属微小開口構造に電磁波が照射された際に電磁波の磁界成分や電界成分に対する特異な応答特性（誘電率や透磁率が負の値となる）を利用するメタマテリアルと呼ばれる光学素子に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の光学素子の製造方法を示す図である。
【図２】本発明の第１の光学素子及び第３の光学素子で用いる基板の製造方法を示す図である。
【図３】本発明の第１の光学素子及び第２の光学素子を示す図である。
【図４】本発明の第２の光学素子及び第４の光学素子で用いる基板の製造方法を示す図である。
【図５】本発明の第２の光学素子の製造方法を示す図である。
【図６】本発明の第３の光学素子の製造方法を示す図である。
【図７】本発明の第４の光学素子の製造方法を示す図である。
【図８】本発明の第３の光学素子及び第４の光学素子を示す図である。
【図９】本発明の製造方法を用いて製造した光学素子をセンサ素子として用いた化学センシング装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０１ 棒状突起
１０２ 基板部材
１０３ 金属材料
１０４ 金属微小開口
２０１ 窪み構造
２０２ 型
２０３ 可塑性材料
２０４ 棒状突起
３０１ 棒状突起
３０２ 金属微小開口
３０３ 窪み構造
３０４ 金属微小開口
４０１ 棒状突起構造
４０２ 型
４０３ 可塑性材料
４０４ 窪み構造
５０１ 窪み構造
５０２ 基板部材
５０３ 金属材料
５０４ 金属微小開口
６０１ 棒状突起
６０２ 基板部材
６０３ エッチングで除去可能な材料
６０４ 金属材料
６０５ 金属微粒子構造
７０１ 窪み構造
７０２ 基板部材
７０３ エッチングで除去可能な材料
７０４ 金属材料
７０５ 金属微粒子構造
８０１ 棒状突起
８０２ 金属微粒子構造
８０３ 窪み構造
８０４ 金属微粒子構造
９０１ 光源
９０２ コリメータレンズ
９０３ 検体液
９０４ 標的物質
９０５ センサ素子
９０６ 照射光
９０７ 散乱光
９０８ 集光レンズ
９０９ 干渉フィルタ
９１０ 光検出器
９１１ 検出信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材からなる誘電体基板の少なくとも一つの表面に、該表面の法線方向に対し、外側に突出した突起、あるいは、内側に窪んだ窪みを形成する工程と、
前記突起部あるいは前記窪みに対し、前記法線及び前記表面に対し斜め方向から第２の材料をからなる膜を形成する工程と、を有し、
少なくとも前記突起部と隣接した前記表面の前記第１の部材が露出した領域、あるいは、
前記窪みに前記第１の部材が露出した領域が形成されることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記第２の材料が金属材料であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記金属材料が、金、銀、銅およびアルミニウムからなる群から選ばれた金属材料、あるいは、前記群から選ばれた２以上の金属材料からなる合金であることを特徴とする請求項２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記第２の材料からなる膜を形成後、金属材料からなる第３の材料を成膜する工程と、
その後、前記第２の材料を除去する工程と、を有し、
前記第２の材料を除去する際に、前記第２の材料からなる膜上に形成されている第３の材料も同時に除去することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記金属材料が、金、銀、銅およびアルミニウムからなる群から選ばれた金属材料、あるいは、前記群から選ばれた２以上の金属材料からなる合金であることを特徴とする請求項４に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記第２の材料がＳｉＯ2またはＡｌ2Ｏ3であることを特徴とする請求項３に記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記第２の材料を除去する工程が、エッチングであることを特徴とする請求項６に記載の光学素子の製造方法。
【請求項８】
前記突起あるいは前記窪みを形成する工程が、型上に形成された、前記突起あるいは前記窪みの形状の反転形状を可塑性材料からなる基板に転写する工程であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記可塑性材料が、熱可塑性材料、熱硬化材料、光硬化材料、重合材料あるいは溶媒可溶材料のいずれかであることを特徴とする請求項８記載の光学素子の製造方法。
【請求項１】
第１の部材からなる誘電体基板の少なくとも一つの表面に、該表面の法線方向に対し、外側に突出した突起、あるいは、内側に窪んだ窪みを形成する工程と、
前記突起部あるいは前記窪みに対し、前記法線及び前記表面に対し斜め方向から第２の材料をからなる膜を形成する工程と、を有し、
少なくとも前記突起部と隣接した前記表面の前記第１の部材が露出した領域、あるいは、
前記窪みに前記第１の部材が露出した領域が形成されることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記第２の材料が金属材料であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記金属材料が、金、銀、銅およびアルミニウムからなる群から選ばれた金属材料、あるいは、前記群から選ばれた２以上の金属材料からなる合金であることを特徴とする請求項２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記第２の材料からなる膜を形成後、金属材料からなる第３の材料を成膜する工程と、
その後、前記第２の材料を除去する工程と、を有し、
前記第２の材料を除去する際に、前記第２の材料からなる膜上に形成されている第３の材料も同時に除去することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記金属材料が、金、銀、銅およびアルミニウムからなる群から選ばれた金属材料、あるいは、前記群から選ばれた２以上の金属材料からなる合金であることを特徴とする請求項４に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記第２の材料がＳｉＯ2またはＡｌ2Ｏ3であることを特徴とする請求項３に記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記第２の材料を除去する工程が、エッチングであることを特徴とする請求項６に記載の光学素子の製造方法。
【請求項８】
前記突起あるいは前記窪みを形成する工程が、型上に形成された、前記突起あるいは前記窪みの形状の反転形状を可塑性材料からなる基板に転写する工程であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記可塑性材料が、熱可塑性材料、熱硬化材料、光硬化材料、重合材料あるいは溶媒可溶材料のいずれかであることを特徴とする請求項８記載の光学素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２３２８０６（Ｐ２００８−２３２８０６Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７２４２９（Ｐ２００７−７２４２９）
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]