CN104541157A - 表面增强拉曼散射元件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
包括基板、包含细微结构部的成形层、及构成产生表面增强拉曼散射的光学功能部的导电体层的表面增强拉曼散射元件的制造方法包括：第1工序，其在包含多个与基板对应的部分的晶圆的主面形成纳米压印层；第2工序，其在第1工序之后，使用具有与细微结构部对应的图案的模具，将图案复制至纳米压印层，由此针对与基板对应的每个部分，形成与包含细微结构部的成形层对应的部分；第3工序，其在第2工序之后，在细微结构部上形成导电体层；及第4工序，其在第2工序之后，按与基板对应的每个部分切断晶圆。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面增强拉曼散射元件的制造方法。
背景技术
作为现有的表面增强拉曼散射元件，众所周知有具备使表面增强拉曼散射(SERS：Surface Enhanced Raman Scattering)产生的微小金属结构体的表面增强拉曼散射元件(例如，参照专利文献1及非专利文献1)。在这样的表面增强拉曼散射元件中，若使成为拉曼分光分析的对象的试样与微小金属结构体接触，在该状态下对该试样照射激发光，则产生表面增强拉曼散射，放出增强至例如108倍左右的拉曼散射光。
作为制造如上所述的表面增强拉曼散射元件的方法，例如在专利文献2中记载有如下方法：通过蒸镀法而在基板上形成多个微小的柱部，进而通过蒸镀法而在柱部的顶部形成金属膜，由此制作微小金属结构体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-33518号公报
专利文献2：日本特开2011-75348号公报
非专利文献
非专利文献1：“Q-SERSTM G1Substrate”、[online]、optoscience株式会社、[平成24年7月19日检索]、因特网＜URL:http://www.optoscience.com/maker/nanova/pdf/Q-SERS_G1.pdf＞
发明内容
发明所要解决的问题
然而，在如上所述的表面增强拉曼散射元件的制造方法中，通过蒸镀而在基板上形成多个微小的柱部，因而有柱部的形成时间变长，另外，柱部的形状不稳定的担忧。
因此，本发明的目的在于提供可效率良好且稳定地制造表面增强拉曼散射元件的表面增强拉曼散射元件的制造方法。
解决问题的技术手段
本发明的一个侧面的表面增强拉曼散射元件的制造方法是如下表面增强拉曼散射元件的制造方法，该表面增强拉曼散射元件包括：基板，其具有主面；成形层，其形成于主面上，且包含细微结构部；及导电体层，其形成于细微结构部上，且构成产生表面增强拉曼散射的光学功能部；该表面增强拉曼散射元件的制造方法包括：第1工序，其在包含多个与基板对应的部分的晶圆的主面形成纳米压印层；第2工序，其在第1工序之后，使用具有与细微结构部对应的图案的模具，将图案复制至纳米压印层，由此针对与基板对应的每个部分，形成包含细微结构部的成形层；第3工序，其在第2工序之后，在细微结构部上形成导电体层；及第4工序，其在第2工序之后，按与基板对应的每个部分切断晶圆。
该表面增强拉曼散射元件的制造方法中，通过将模具的图案复制至晶圆上的纳米压印层，从而针对与基板对应的每个部分，形成包含细微结构部的成形层。由此，可效率良好且稳定地形成细微结构部。因此，根据该表面增强拉曼散射元件的制造方法，可效率良好且稳定地制造表面增强拉曼散射元件。
本发明的一个侧面的表面增强拉曼散射元件的制造方法中，第4工序也可在第3工序之后进行。在该情况下，可对晶圆上的多个细微结构部总括地形成导电体层，因而可更效率良好地制造表面增强拉曼散射元件。
本发明的一个侧面的表面增强拉曼散射元件的制造方法中，模具也可具有可挠性。在该情况下，模具自纳米压印层的脱模变得容易。另外，在该情况下，在相对较大的变形等存在于晶圆时，模具仿照晶圆的变形等，因而可稳定地形成细微结构部。
本发明的一个侧面的表面增强拉曼散射元件的制造方法中，模具也可具有弹性。在该情况下，在异物等介于模具与纳米压印层之间时，异物等容易咬入至模具侧。因此，可抑制复制不良的范围。另外，在该情况下，模具的图案容易追随纳米压印层，因而可稳定地形成细微结构部。再有，在该情况下，在相对较小的凹凸等存在于晶圆时，模具仿照晶圆的凹凸等，因而可更稳定地形成细微结构部。
本发明的一个侧面的表面增强拉曼散射元件的制造方法中，模具也可具有多个图案，且在第2工序中，使用该模具，将多个图案同时复制至纳米压印层。在该情况下，可对晶圆上的纳米压印层总括地形成多个细微结构部，因而可更效率良好地制造表面增强拉曼散射元件。
本发明的一个侧面的表面增强拉曼散射元件的制造方法中，在模具中，多个图案也可相互分离，且在第2工序中，使用该模具，以多个细微结构部相互分离的方式，将多个图案同时复制至纳米压印层。在该情况下，可将相邻的细微结构部之间作为晶圆的切断时的基准，可容易地进行晶圆的切断。
本发明的一个侧面的表面增强拉曼散射元件的制造方法中，在模具中，多个图案也可连续，且在第2工序中，使用该模具，以多个细微结构部连续的方式，将多个图案同时复制至纳米压印层。在该情况下，与将多个细微结构部以相互分离的方式形成的情况相比，可在较小的范围形成较多的细微结构部，从而可自晶圆获得更多的表面增强拉曼散射元件。
本发明的一个侧面的表面增强拉曼散射元件的制造方法中，也可在第4工序中，将存在于通过与基板对应的部分之间的切断预定线上的成形层及导电体层与晶圆一起切断。在该情况下，可遍及与基板对应的部分的全部，一体形成成形层及导电体层，因而可更效率良好地制造表面增强拉曼散射元件。
本发明的一个侧面的表面增强拉曼散射元件的制造方法中，也可在第4工序中，通过使龟裂自沿着切断预定线而形成于晶圆的切断的起点进展，从而将存在于切断预定线上的成形层及导电体层与晶圆一起切断。在该情况下，不需要在成形层及导电体层形成切断的起点，因而可抑制细微结构部及光学功能部受到损伤。
本发明的一个侧面的表面增强拉曼散射元件的制造方法中，成形层也可包含在基板的主面上支撑细微结构部的支撑部、及在基板的主面上包围支撑部的环状的框部，在第4工序中，通过使龟裂自沿着通过与基板对应的部分之间的切断预定线而形成于晶圆的切断的起点进展，从而将存在于切断预定线上的框部及导电体层与晶圆一起切断。在该情况下，可由框部适当地缓冲由切断所引起的冲击等，因而在切断时可抑制细微结构部及光学功能部受到损伤。
本发明的一个侧面的表面增强拉曼散射元件的制造方法中，也可在第4工序中，通过将聚光点对准晶圆的内部而照射激光，从而作为切断的起点，沿着切断预定线在晶圆的内部形成改质区域。在该情况下，晶圆的内部的激光的聚光点附近以外几乎不受激光的照射的影响，因而在切断时可抑制细微结构部及光学功能部受到损伤。另外，可利用自改质区域进展的龟裂，将切断预定线上的成形层及导电体层与晶圆一起精度良好地切断。
发明的效果
根据本发明，可提供可效率良好且稳定地制造表面增强拉曼散射元件的表面增强拉曼散射元件的制造方法。
附图说明
图1是具备本发明的一个实施方式的表面增强拉曼散射元件的表面增强拉曼散射单元的平面图。
图2是沿着图1的II-II线的剖面图。
图3是图2的光学功能部的放大剖面图。
图4是图2的光学功能部的SEM照片。
图5是表示图1的表面增强拉曼散射元件的制造工序的立体图。
图6是表示图1的表面增强拉曼散射元件的制造工序的立体图。
图7是表示切断晶圆的工序的剖面图。
图8是表示切断晶圆的工序的立体图。
图9是表示本发明的其他的实施方式的表面增强拉曼散射元件的制造工序的立体图。
图10是表示图3的变形例的放大剖面图。
图11是表示切断晶圆的工序的变形例的剖面图。
图12是表示切断晶圆的工序的变形例的剖面图。
图13是表示切断晶圆的工序的变形例的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的一个实施方式进行详细的说明。再者，在各图中对相同或相当部分附上相同符号，并省略重复的说明。
如图1及图2所示，SERS单元(表面增强拉曼散射单元)1包括处理基板2及安装于处理基板2上的SERS元件(表面增强拉曼散射元件)3。处理基板2为矩形板状的载物玻璃(slide glass)、树脂基板或陶瓷基板等。SERS元件3在偏向于处理基板2的长边方向上的一端部的状态下，配置于处理基板2的表面2a。
SERS元件3包括安装于处理基板2上的基板4、形成于基板4上的成形层5、及形成于成形层5上的导电体层6。基板4通过硅或玻璃等而形成为矩形板状，且具有数百μm×数百μm～数十mm×数十mm左右的外形及100μm～2mm左右的厚度。基板4的背面4b通过直接接合、使用焊料等的金属的接合、共晶接合、利用激光的照射等进行的熔融接合、阳极接合、或使用树脂的接合，而固定于处理基板2的表面2a。
如图3所示，成形层5包含细微结构部7、支撑部8、及框部9。细微结构部7为具有周期性图案的区域，且在成形层5的中央部形成于与基板4相反侧的表层。在细微结构部7，具有数nm～数百μm左右的直径及高度的圆柱状的多个柱71沿着基板4的表面(主面)4a，以数十nm～数百nm左右的间距而周期性地排列。在自基板4的厚度方向观察的情况下，细微结构部7具有数百μm×数百μm～数十mm×数十mm左右的矩形状的外形。支撑部8为支撑细微结构部7的矩形状的区域，且形成于基板4的表面4a。框部9为包围细微结构部7及支撑部8的矩形环状的区域，且形成于基板4的表面4a。支撑部8及框部9具有数十nm～数十μm左右的厚度。
自支撑部8的表面8a至框部9中与基板4相反侧的表面为止的距离(框部9的高度)高于细微结构部7的高度。再者，如图10所示，框部9的高度也可与细微结构部7的高度大致相同。在框部9的高度与细微结构部7的高度大致相同的情况下，与框部9的高度高于细微结构部7的高度的情况相比较，细微结构部7的端部的复型模(replicamold)R(下述)与框部9的接触面的面积变小(换言之，表面能量变小)。因此，在将复型模R自成形层5脱模时，可抑制细微结构部7的端部的复型模R及框部9的两者的构造物的损伤。再有，在成形层5中，可使纳米压印树脂的使用量相对变少。再者，也可使框部9的高度低于细微结构部7的高度，可以认为在该情况下，也可获得成形时的上述效果。但是，自保护细微结构部7的观点出发，优选框部9的高度为细微结构部7的高度以上。因此，如图10所示，若使框部9的高度与细微结构部7的高度大致相同，则可同时实现形成时的上述效果与细微结构部7的保护。
成形层5例如通过纳米压印法将配置于基板4上的树脂(丙烯酸系、氟系、环氧系、硅酮系、胺基甲酸酯系、PET、聚碳酸酯、无机有机混合材料等)或低熔点玻璃成形，由此一体地形成。
导电体层6自细微结构部7遍及框部9而形成。在细微结构部7中，导电体层6形成于柱71的表面、及露出于与基板4相反侧的支撑部8的表面8a。导电体层6具有数nm～数μm左右的厚度。这样的导电体层6例如通过在由纳米压印法成形的成形层5蒸镀金属(Au、Ag、Al、Cu或Pt等)等的导电体而形成。SERS元件3中，通过形成于柱71的表面及支撑部8的表面8a的导电体层6而构成产生表面增强拉曼散射的光学功能部10。
图4是图2的光学功能部的SEM照片。图4所示的光学功能部是在具有以规定的间距(中心线间距离360nm)而周期性地排列的多个柱(直径120nm，高度180nm)的纳米压印树脂制的细微结构部，作为导电体层，以膜厚成为50nm的方式蒸镀Au的光学功能部。
以如上方式构成的SERS单元1以如下方式被使用。首先，准备SERS单元1。继而，使用移液管等，将溶液的试样(或者，使粉体的试样分散于水或乙醇等的溶液后的溶液(以下相同))滴下至由成形层5的支撑部8与框部9划成的凹部C，将试样配置于光学功能部10上。继而，为了使透镜效果降低，将覆盖玻璃(cover glass)载置于框部9上，并与溶液的试样紧密附着。
继而，将SERS单元1设置(set)于拉曼分光分析装置，对配置于光学功能部10上的试样经由覆盖玻璃而照射激发光。由此，在光学功能部10与试样的界面产生表面增强拉曼散射，来自试样的拉曼散射光增强至例如108倍左右而放出。因此，在拉曼分光分析装置中，可实现高灵敏度、高精度的拉曼分光分析。
再者，向光学功能部10上配置试样的方法除了上述方法以外，还有如下方法。例如，也可把持处理基板2，使SERS元件3浸渍于作为溶液的试样(或者，使粉体的试样分散于水或乙醇等的溶液后的溶液)并提起，进行喷吹而使试样干燥。另外，也可将微量的作为溶液的试样(或者，使粉体的试样分散于水或乙醇等的溶液后的溶液)滴下至光学功能部10上，使试样自然干燥。另外，也可使粉体的试样就这样分散于光学功能部10上。再者，在这些方式的情况下，不需要一定在测定时配置覆盖玻璃。
其次，对SERS元件3的制造方法进行说明。首先，如图5(a)所示，准备母模M1及膜基材F。母模M1具有矩阵状地排列的多个图案MP。各图案MP包含与细微结构部7对应的细微结构部M7、及支撑细微结构部M7的支撑部M8。在母模M1中，多个图案MP隔着与框部9对应的框部M9而相互分离。再者，也可对母模M1通过脱模剂等实施表面处理，以便能够在后续工序中容易脱模。
继而，将膜基材F抵压于母模M1，在该状态下加压及加热，由此将母模M1的图案MP复制至膜基材F(热纳米压印)。继而，通过将膜基材F自母模M1脱模，如图5(b)所示，获得具有多个与母模M1的图案MP相反的图案RP的复型模(复型膜)R。在复型模R中，多个图案RP相互分离。此处，复型模R具有弹性、及可挠性。这些弹性及可挠性例如来自于膜基材F的材料(例如，PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、聚碳酸酯、硅酮、聚酰亚胺、或氟系树脂等)或膜基材F的厚度等。由此，复型模R较由石英、硅、或镍等的硬质的材料形成的模具更具有弹性及可挠性。再有，复型模R较晶圆40(下述)更具有弹性及可挠性。通过重复以上那样的工序，可获得多个复型模R。再者，复型模R也可为在膜基材F上涂布树脂(例如，环氧系树脂、丙烯酸系树脂、氟系树脂、硅酮系树脂、胺基甲酸酯系树脂、或有机无机混合树脂等)而形成的复型模。在涂布于膜基材上的树脂具有UV硬化性的情况下，不是通过热纳米压印而是通过照射UV使涂布于膜基材上的树脂硬化，从而可获得复型模R(UV纳米压印)。再者，也可对复型模R由脱模剂等实施表面处理，以使可在后续工序中容易脱模。
继而，如图5(c)所示，准备包含多个与基板4对应的部分的晶圆40，在其表面40a涂布UV硬化性的树脂，由此在晶圆40上形成成为成形层5的纳米压印层50。
继而，将复型模R抵压于晶圆40上的纳米压印层50，在该状态下照射UV而使纳米压印层50硬化，由此将复型模R的多个图案RP同时复制至纳米压印层50。继而，将复型模R自纳米压印层50脱模。由此，在晶圆40上，针对与基板4对应的每个部分，形成具有细微结构部7的成形层5。多个细微结构部7以隔着框部9相互分离的方式形成，相邻的框部9以连续的方式形成。通过重复以上的工序，可获得多个在主面40a上形成有多个细微结构部7的晶圆40。
继而，如图6(a1)所示，通过电阻加热蒸镀或电子束蒸镀等的蒸镀法或溅射法，在成形层5上成膜Au、Ag等的金属，形成导电体层6。由此，在晶圆40上，针对与基板4对应的每个部分，形成光学功能部10。晶圆40中，多个光学功能部10以相互分离的方式形成，导电体层6以遍及相邻的框部9之间而连续的方式形成。继而，如图6(b1)所示，按与基板4对应的每个部分，将晶圆40、成形层5及导电体层6切断，由此获得多个SERS元件3。更具体而言，以通过与基板4对应的部分之间的方式将切断预定线设定为格子状，沿着各切断预定线将晶圆40切断，并且将存在于切断预定线上的成形层5的框部9及导电体层6切断。继而，如图6(c)所示，将所切出的SERS元件3固定(安装)于处理基板2而获得SERS单元1，并捆包该SERS单元1。
此处，如图6(a2)所示，针对与基板4对应的每个部分，将晶圆40及成形层5切断为芯片，如图6(b2)所示，在各芯片的细微结构部7上形成导电体层6，如图6(c)所示，也可进行安装及捆包。在该情况下，在将晶圆40及成形层5切断之后形成导电体层6，因而可抑制污染包含光学功能部10的导电体层6。
上述晶圆40的切断例如以如下方式实施。此处，对与晶圆40一起切断成形层5及导电体层6的情况(图6(a1)、(b1)的情况)进行说明。
首先，如图7所示，将具有光透过性的扩展胶带(expanded tape)等的胶带E贴附于晶圆40的背面40b。继而，隔着胶带E将聚光点P对准晶圆40的内部照射激光L，沿着切断预定线CL而在晶圆40的内部形成改质区域RA。
继而，如图8所示，通过对胶带E施加拉伸荷重TF，使龟裂自形成于晶圆40的内部的改质区域RA向晶圆40的厚度方向进展，将存在于切断预定线CL上的成形层5的框部9及导电体层6与晶圆40一起切断。
此处，在利用由拉伸荷重所引起的龟裂的进展而切断存在于切断预定线CL上的成形层5的框部9及导电体层6的情况下，框部9的厚度优选为50μm以下，导电体层6的厚度优选为2μm以下。在这些情况下，可沿着切断预定线CL而将存在于切断预定线CL上的成形层5的框部9及导电体层6精度良好地切断。
以上，在SERS元件3的制造方法中，通过将复型模R的图案RP复制至晶圆40上的纳米压印层50，针对与基板4对应的每个部分，形成包含细微结构部7的成形层5。由此，可效率良好且稳定地形成细微结构部7。因此，根据该SERS元件3的制造方法，可效率良好且稳定地制造SERS元件3。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，按与基板4对应的每个部分而切断晶圆40的工序在将导电体层6形成于细微结构部7上的工序之后进行。因此，可对晶圆40上的多个细微结构部7总括地形成导电体层6，因而可更效率良好地制造SERS元件3。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，复型模R具有可挠性。因此，模具自纳米压印层的脱模变得容易。特别是本实施方式的制造方法中，为了同时形成多个成形层5，使用具有多个图案RP的复型模R，因而适当地发挥脱模的容易化的效果。在使用硬质的模具的情况下，由硅或玻璃等形成的晶圆40也硬，因而必须将模具及晶圆40向相互垂直方向相反侧撕下。在该情况下，表面能量非常高，要注意成形层5的剥离、及模具或基板4的破损等。另一方面，在使用具有可挠性的复型模R的情况下，可以较小的能量将复型模R自端部撕下，因而脱模变得容易，且抑制成形层5的剥离、及模具或基板4的破损等。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，复型模R具有可挠性，因而在相对较大的变形等存在于晶圆40时，复型模R仿照晶圆40的变形等，因而可稳定地形成细微结构部7。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，复型模R具有弹性。此处，若异物等介于复型模R与纳米压印层50之间，则在使用硬质的模具的情况下，有异物咬入至纳米压印层50侧，并且因异物的咬入而挤退的纳米压印层50的一部分以包围异物等的方式突出的情况。另外，在使用硬质的模具的情况下，在纳米压印层50中，有在咬入异物等的附近，产生无法复制图案RP的区域的情况。再有，在使用硬质的模具的情况下，若使加压力增加，则有因异物等压碎而如上所述的可突出的区域或无法复制图案RP的区域的不良区域扩大的情况。另一方面，在使用具有弹性的模具的情况下，异物容易咬入至模具侧，因而可将不良区域抑制为与异物等同等的尺寸。因此，可抑制复制不良的范围。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，复型模R具有弹性，因而复型模R的图案容易追随纳米压印层50。因此，可更稳定地形成细微结构部7。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，复型模R具有弹性，因而在相对较小的凹凸等存在于晶圆40时，复型模R仿照晶圆40的凹凸等，因而可进一步稳定地形成细微结构部7。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，复型模R具有多个图案RP，形成包含细微结构部7的成形层5的工序中，使用复型模R，将多个图案RP同时复制至纳米压印层50。因此，可对晶圆40上的纳米压印层50总括地形成多个细微结构部7，因而可更效率良好地制造SERS元件3。
此处，在通过所谓步骤(step)&重复(repeat)而依序形成多个成形层5的情况下，也考虑纳米压印层50向所期望的范围的外侧露出的情况，需要将相邻的图案RP之间的距离设定得较大。相对于此，在上述SERS元件3的制造方法中，使用具有多个图案RP的复型模R而同时形成多个成形层5，因而与依序形成多个成形层5的情况相比，可将更多的图案RP配置于晶圆40上，从而可更效率良好地制造SERS元件3。
另外，在通过步骤&重复而形成成形层5的情况下，为了对1片晶圆40依序形成多个成形层5而非常花费时间。再有，在其多次的成形中，在纳米压印层50的一部分脱模时附着于复型模R侧，在其以后的成形中，该附着的部分在下一次成形时被复制，由此需要注意成品率降低的情况。相对于此，在上述SERS元件3的制造方法中，同时形成多个成形层5，因而可获得高生产性、及高成品率。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，在复型模R中，多个图案RP相互分离，形成包含细微结构部7的成形层5的工序中，使用复型模R，以多个细微结构部7相互分离的方式，将多个图案RP同时复制至纳米压印层50。因此，可作为在相邻的细微结构部7、7之间切断晶圆40时的基准，容易地进行晶圆40的切断。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，多个细微结构部7以相互分离的方式形成。因此，本实施方式的制造方法中，例如，可在多个细微结构部7之间改变柱71的间距。
此处，如上所述，在通过热纳米压印或UV纳米压印而形成复型模R的情况下，若将柱71的间距设定得较小，则复型模R构成为在有助于细微结构部7的形成的中央部分相对较薄，在外缘部分相对较厚。通过这样的复型模R而形成的SERS元件3构成为在形成有细微结构部7的中央部分相对较厚，在外缘部分相对较薄。中央部分相对较厚的SERS元件3中，在将复型模R自成形层5脱模时，容易维持中央部分的细微结构部7的形状。因此，中央部分相对较厚的SERS元件3具有可抑制细微结构部7产生损伤的特性。
另一方面，在通过热纳米压印或UV纳米压印而形成复型模R的情况下，若将柱71的间距设定得较大，则复型模R构成为在有助于细微结构部7的形成的中央部分相对较厚，在外缘部分相对较薄。通过这样的复型模R而形成的SERS元件3构成为在形成有细微结构部7的中央部分相对较薄，在外缘部分相对较厚。中央部分相对较薄的SERS元件3中，在形成有细微结构部7的中央部分由硬化收缩、或者热膨胀所引起的成形层5的变形量降低。另外，中央部分相对较薄的SERS元件3中，由于外缘部分相对较厚，由与基板4的热膨胀系数差所引起的变形得到缓和。因此，中央部分相对较薄的SERS元件3具有可使表面增强拉曼散射的特性稳定的特性。
上述SERS元件3的制造方法中，可在多个细微结构部7之间改变柱71的间距，因而可同时成形厚度的分布构成相互不同的多个SERS元件3。因此，本实施方式的制造方法中，可同时形成所要求的特性相互不同的多个SERS元件3。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，按与基板4对应的每个部分切断晶圆40的工序中，将存在于通过与基板4对应的部分之间的切断预定线CL上的成形层5及导电体层6与晶圆40一起切断。因此，可遍及与基板4对应的部分的全部，一体形成成形层5及导电体层6，因而可更效率良好地制造SERS元件3。另外，遍及切断晶圆40时的切断预定线CL而存在导电体层6，因而可效率良好配置细微结构部7。另外，可省略用于在成形层5及导电体层6形成切割线的工序。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，按与基板4对应的每个部分切断晶圆40的工序中，通过使龟裂自沿着切断预定线CL形成于晶圆40的改质区域RA进展，从而将存在于切断预定线CL上的成形层5及导电体层6与晶圆40一起切断。因此，不需要在成形层5及导电体层6上形成切断的起点，因而可抑制细微结构部7及光学功能部10受到损伤。
此处，例如，在通过激光而切断成形层5及导电体层6的情况下，会有形成成形层5及导电体层6的材料变质(例如，由热熔融所引起的构造变化、及碳化等)的担忧。另外，例如，在通过刀片切割而切断成形层5及导电体层6的情况下，会有因切削刀及切削剂(例如，水、油、及气体等)等而导致形成成形层5及导电体层6的材料被污染的担忧。相对于此，在上述SERS元件3的制造方法中，可防止成形层5及导电体层6的材料变质及污染等。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，成形层5包含在主面4a上支撑细微结构部7的支撑部8、及在主面4a上包围支撑部8的环状的框部9，在按与基板4对应的每个部分切断晶圆40的工序中，通过使龟裂自沿着通过与基板4对应的部分之间的切断预定线CL而形成于晶圆40的改质区域RA进展，将存在于切断预定线CL上的框部9及导电体层6与晶圆40一起切断。因此，可在框部9适当地缓冲由切断所带来的冲击等，因而在切断时可抑制细微结构部7及光学功能部10受到损伤。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，在按与基板4对应的每个部分切断晶圆40的工序中，通过将聚光点P对准晶圆40的内部而照射激光L，从而作为切断的起点，沿着切断预定线CL在晶圆40的内部形成改质区域RA。因此，晶圆40的内部的激光L的聚光点P附近以外几乎不受激光L的照射的影响，因而在切断时可抑制细微结构部7及光学功能部10受到损伤。另外，可利用自改质区域RA进展的龟裂，将切断预定线CL上的成形层5及导电体层6与晶圆40一起精度良好地切断。
此处，例如，在通过刀片切割而切断晶圆40的情况下，需要设置用于保护细微结构部7的保护膜等。相对于此，在上述SERS元件3的制造方法中，可省略设置保护膜等的工序。另外，在设置保护膜等的情况下，要注意不因该保护膜而污染细微结构部7。相对于此，在上述SERS元件3的制造方法中，不需要这样的注意。
另外，例如，在通过刀片切割而切断晶圆40的情况下，有产生成形层5自基板4剥离的担忧。相对于此，在上述SERS元件3的制造方法中，通过拉伸荷重而切断框部9及导电体层6。因此，在上述SERS元件3的制造方法中，可抑制作形层5自基板4剥离。
其次，对其他的实施方式的SERS单元的制造方法进行说明。
图9是说明其他的实施方式的制造方法的模式图。本实施方式中，在纳米压印时，在纳米压印层50中以连续的方式形成多个细微结构部7。
本实施方式中，母模M2的图案MP包含与成形层5的细微结构部7对应的细微结构部M7、及与成形层5的支撑部8对应的支撑部M8。再者，母模M2不包含与成形层5的框部9对应的框部M9(参照图5(a))。在母模M2中，多个图案MP连续。
使用这样的母模M2的本实施方式的制造方法中，通过热纳米压印或UV纳米压印，将母模M2的图案MP复制至膜基材F。继而，将膜基材F自母模M2脱模。由此，获得具有多个与母模M2的图案MP相反的图案RP的复型模R。在复型模R中，多个图案RP连续。
继而，准备包含多个与基板4对应的部分的晶圆40，在其表面(主面)40a上，遍及与基板4对应的多个部分，配置纳米压印树脂，一体形成纳米压印层50。
继而，通过纳米压印，将复型模R的多个图案RP同时复制至纳米压印层50。此时，多个细微结构部7以连续的方式形成。通过与上述同样地进行其余的工序，可获得直至成形层5的外缘部分附近形成有柱71的SERS元件3。
以上，在SERS元件3的制造方法中，通过将复型模R的图案RP复制至晶圆40上的纳米压印层50，针对与基板4对应的每个部分而形成包含细微结构部7的成形层5。由此，可效率良好且稳定地形成细微结构部7。因此，根据该SERS元件3的制造方法，可效率良好且稳定地制造SERS元件3。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，按与基板4对应的每个部分切断晶圆40的工序是在将导电体层6形成于细微结构部7上的工序之后进行。因此，可对晶圆40上的多个细微结构部7总括地形成导电体层6，因而可更效率良好地制造SERS元件3。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，复型模R具有可挠性。因此，模具自纳米压印层的脱模变得容易，且抑制作形层5的剥离、及模具或基板4的破损等。特别是本实施方式的制造方法中，为了同时形成多个成形层5，使用具有多个图案RP的复型模R，因而更适当地发挥这些效果。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，复型模R具有可挠性，因而在相对较大的变形等存在于晶圆40时，复型模R仿照晶圆40的变形等，因而可稳定地形成细微结构部7。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，复型模R具有弹性。因此，在异物等介于复型模R与纳米压印层50之间时，异物容易咬入至复型模R侧，因而可将不良区域抑制为与异物等同等的尺寸。因此，可抑制复制不良的范围。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，复型模R具有弹性，因而复型模R的图案容易追随纳米压印层50。因此，可更稳定地形成细微结构部7。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，复型模R具有弹性，因而在相对较小的凹凸等存在于晶圆40时，复型模R仿照晶圆40的凹凸等，因而可进一步稳定地形成细微结构部7。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，复型模R具有多个图案RP，形成包含细微结构部7的成形层5的工序中，使用复型模R，将多个图案RP同时复制至纳米压印层50。因此，可对晶圆40上的纳米压印层50总括地形成多个细微结构部7，因而可更效率良好地制造SERS元件3。另外，与通过所谓步骤&重复而依序形成多个成形层5的情况下相比，可抑制纳米压印层50露出，因而可将更多的图案RP配置于晶圆40上，从而可进一步效率良好地制造SERS元件3。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，在复型模R中，多个图案RP连续，形成包含细微结构部7的成形层5的工序中，使用复型模R，以多个细微结构部7连续的方式，将多个图案同时复制至纳米压印层50。因此，与以相互分离的方式形成多个细微结构部7的情况相比，可在较小的范围形成较多的细微结构部7。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，按与基板4对应的每个部分切断晶圆40的工序中，将存在于通过与基板4对应的部分之间的切断预定线CL上的成形层5及导电体层6与晶圆40一起切断。因此，可遍及与基板4对应的部分的全部，一体形成成形层5及导电体层6，因而可更效率良好地制造SERS元件3。另外，遍及切断晶圆40时的切断预定线CL而存在导电体层6，因而可效率良好地配置细微结构部7。另外，可省略用于在成形层5及导电体层6形成切割线的工序。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，按与基板4对应的每个部分切断晶圆40的工序中，通过使龟裂自沿着切断预定线CL形成于晶圆40的改质区域RA进展，将存在于切断预定线CL上的成形层5及导电体层6与晶圆40一起切断。因此，不需要在成形层5及导电体层6形成切断的起点，因而可抑制细微结构部7及光学功能部10受到损伤。另外，可防止成形层5及导电体层6的材料的变质、及污染等。
另外，在上述SERS元件3的制造方法中，按与基板4对应的每个部分切断晶圆40的工序中，通过将聚光点P对准晶圆40的内部而照射激光L，从而作为切断的起点，沿着切断预定线CL在晶圆40的内部形成改质区域RA。因此，晶圆40的内部的激光L的聚光点P附近以外几乎不受激光L的照射的影响，因而在切断时可抑制细微结构部7及光学功能部10受到损伤。另外，可利用自改质区域RA进展的龟裂，将切断预定线CL上的成形层5及导电体层6与晶圆40一起精度良好地切断。另外，可省略设置保护膜等的工序，并且可防止由保护膜等所引起的细微结构部7的污染。另外，可抑制作形层5自基板4剥离。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。例如，柱71的剖面形状并不限定于圆形，也可为椭圆、或者三角形或四边形等的多边形。这样，SERS元件3的各构成的材料及形状并不限定于上述材料及形状，可应用各种材料及形状。另外，柱71的配置并不限定于矩阵状，也可为锯齿状的配置、三角格子状的配置、或随机的配置等。
另外，导电体层6并不限定于直接地形成于细微结构部7上，也可隔着用于使金属相对于细微结构部7的紧密附着性提高的缓冲金属(Ti、Cr等)层等、任意的层而间接地形成于细微结构部7上。
另外，框部9包围支撑部8及细微结构部7，但也可仅包围支撑部8。
另外，图5(a)～(c)所示的纳米压印工序如上所述，也可通过重复使用尺寸小于晶圆40的复型模，从而依序形成多个成形层5(步骤&重复)。
另外，在使用龟裂自改质区域RA的进展的晶圆40的切断中，也可在形成导电体层6之前，形成改质区域RA。图11～13是表示切断晶圆的工序的变形例的剖面图。
首先，如图11所示，在形成成形层5之后且形成导电体层6之前，将扩展胶带等的胶带E贴附于晶圆40的背面40b。继而，自表面40a侧经由成形层5而将聚光点P对准晶圆40的内部而照射激光L，沿着切断预定线CL在晶圆40的内部形成改质区域RA。再者，该例子中，胶带E也可不具有光透过性。另外，胶带E也可在下述导电体层6的形成之后，贴附于晶圆40的背面40b。另外，也可根据图11的改质区域RA的形成、下述图12的导电体层6的形成、图13的晶圆40的切断的各阶段，变更胶带E的种类。
继而，如图12所示，在成形层5上成膜Au、Ag等的金属，形成导电体层6。由此，在晶圆40上，针对与基板4对应的每个部分而形成光学功能部10。
继而，如图13所示，对胶带E施加拉伸荷重TF，并且将具有凹凸(例如，锯刀状的凹凸)的切断辅助单元U隔着胶带E而碰触于晶圆40的背面40b，由此使龟裂自形成于晶圆40的内部的改质区域RA向晶圆40的厚度方向进展，将存在于切断预定线CL上的成形层5的框部9及导电体层6与晶圆40一起切断。由此，获得多个SERS元件3。继而，将所切出的SERS元件3固定(安装)于处理基板2而获得SERS单元1，并捆包该SERS单元1。
该例子中，激光L自晶圆40的表面40a侧照射，因而胶带E也可不具有光透过性。因此，可扩大可选择的胶带E的种类的宽度。
另外，按与基板4对应的每个部分切断晶圆40的工序在将导电体层6形成于细微结构部7上的工序之后进行，因而可对晶圆40上的多个细微结构部7总括地形成导电体层6，从而可更效率良好地制造SERS元件3。
另外，改质区域RA也可在形成导电体层6之前形成，形成导电体层6之后，通过龟裂自改质区域RA的进展而切断晶圆40，进行安装及捆包，因而可减少自导电体层6的形成至安装及捆包为止所需要的时间，从而可抑制包含光学功能部10的导电体层6被污染。
产业上的可利用性
根据本发明，可提供可效率良好且稳定地制造表面增强拉曼散射元件的表面增强拉曼散射元件的制造方法。
符号的说明
3…SERS元件(表面增强拉曼散射元件)、4…基板、4a…表面(主面)、5…成形层、6…导电体层、7…细微结构部、8…支撑部、9…框部、10…光学功能部、40…晶圆、40a…表面(主面)、50…纳米压印层、R…复型模、RA…改质区域、RP…图案。
Claims (11)
1.一种表面增强拉曼散射元件的制造方法，其特征在于，
所述表面增强拉曼散射元件包括：基板，其具有主面；成形层，其形成于所述主面上，且包含细微结构部；及导电体层，其形成于所述细微结构部上，且构成产生表面增强拉曼散射的光学功能部，
所述表面增强拉曼散射元件的制造方法包括：
第1工序，在包含多个与所述基板对应的部分的晶圆的主面形成纳米压印层；
第2工序，在所述第1工序之后，使用具有与所述细微结构部对应的图案的模具，将所述图案复制至所述纳米压印层，由此针对与所述基板对应的每个所述部分，形成包含所述细微结构部的所述成形层；
第3工序，在所述第2工序之后，在所述细微结构部上形成所述导电体层；及
第4工序，在所述第2工序之后，按与所述基板对应的每个所述部分切断所述晶圆。
2.如权利要求1所述的表面增强拉曼散射元件的制造方法，其特征在于，
所述第4工序在所述第3工序之后进行。
3.如权利要求1或2所述的表面增强拉曼散射元件的制造方法，其特征在于，
所述模具具有可挠性。
4.如权利要求1至3中任一项所述的表面增强拉曼散射元件的制造方法，其特征在于，
所述模具具有弹性。
5.如权利要求1至4中任一项所述的表面增强拉曼散射元件的制造方法，其特征在于，
所述模具具有多个所述图案，
在所述第2工序中，使用该模具，将多个所述图案同时地复制至所述纳米压印层。
6.如权利要求5所述的表面增强拉曼散射元件的制造方法，其特征在于，
在所述模具中，多个所述图案相互分离，
在所述第2工序中，使用该模具，以多个所述细微结构部相互分离的方式，将多个所述图案同时地复制至所述纳米压印层。
7.如权利要求5所述的表面增强拉曼散射元件的制造方法，其特征在于，
在所述模具中，多个所述图案连续，
在所述第2工序中，使用该模具，以多个所述细微结构部连续的方式，将多个所述图案同时地复制至所述纳米压印层。
8.如权利要求1至7中任一项所述的表面增强拉曼散射元件的制造方法，其特征在于，
在所述第4工序中，将存在于通过与所述基板对应的所述部分之间的切断预定线上的所述成形层及所述导电体层与所述晶圆一起切断。
9.如权利要求8所述的表面增强拉曼散射元件的制造方法，其特征在于，
在所述第4工序中，通过使龟裂自沿着所述切断预定线而形成于所述晶圆的切断的起点进展，从而将存在于所述切断预定线上的所述成形层及所述导电体层与所述晶圆一起切断。
10.如权利要求6所述的表面增强拉曼散射元件的制造方法，其特征在于，
所述成形层包括在所述基板的所述主面上支撑所述细微结构部的支撑部、及在所述基板的所述主面上包围所述支撑部的环状的框部，
在所述第4工序中，通过使龟裂自沿着通过与所述基板对应的所述部分之间的切断预定线而形成于所述晶圆的切断的起点进展，从而将存在于所述切断预定线上的所述框部及所述导电体层与所述晶圆一起切断。
11.如权利要求9或10所述的表面增强拉曼散射元件的制造方法，其特征在于，
在所述第4工序中，通过将聚光点对准所述晶圆的内部而照射激光，从而沿着所述切断预定线在所述晶圆的内部形成改质区域来作为所述切断的起点。
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