JP2003161694A - 表面プラズモン共鳴センサチップ用スタンパ及び表面プラズモン共鳴センサチップの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精度の高い分析ができ、かつチップ設計の自
由度が高く様々な種類のチップが作製可能な表面プラズ
モン共鳴センサチップ及びそのスタンパの製造方法を提
供する。 【解決手段】 試料と接するセンサ面の近傍に金属層と
回折格子とが設けられて、光の照射により上記金属層の
表面に誘起される表面プラズモン波と上記回折格子の作
用により生じるエバネッセント波との共鳴現象が生じう
る共鳴領域が上記センサ面に形成された表面プラズモン
共鳴センサチップを製造するためのスタンパの製造方法
であって、基体上に感光層を設け、集光ビーム照射器か
ら該感光層に集光ビームを照射することにより潜像を形
成したのち、現像することによって該感光層上に回折格
子パターンを形成した後、該感光層上に転写層を形成
し、該転写層を分離してスタンパとする表面プラズモン
共鳴センサチップ用スタンパの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面プラズモン共
鳴（ＳＰＲ）を利用した試料分析のためのセンサチップ
（表面プラズモン共鳴センサチップ）とそれに用いるス
タンパの製造方法に関し、特に、エバネッセント波を誘
起する光学構造として回折格子を備えたセンサチップと
それに用いるスタンパの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、生化学や医療検査等の分野におい
ては、化学種，生化学種又は生物種等の検出種を含む試
料流体の定量的及び／又は定性的な分析方法として、表
面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）を利用した分析方法が知ら
れている。表面プラズモン共鳴は、金属層に光が入射し
た場合に金属表面に誘起される表面プラズモン波が入射
光により生成されたエバネッセント波に共鳴して励起さ
れる現象である。表面プラズモン共鳴は入射光の波長及
び角度に依存しており、表面プラズモン共鳴が励起され
たときには、特定の入射角又は特定の波長を有する光成
分の光エネルギーが表面プラズモン波へ移行することに
より、対応する入射角又は波長を有する反射光が減少す
るという特徴がある。

【０００３】表面プラズモン共鳴を起こすためには、特
定の表面プラズモン波を有する金属と、表面プラズモン
波と共鳴するエバネッセント波を誘起する光学構造とが
必要となる。エバネッセント波を誘起する光学構造とし
ては現在二つの構造が知られている。一つはプリズムの
全反射を利用した光学構造であり、もう一つは回折格子
を利用した光学構造である。なお、上記の金属にこれら
の光学構造を組み合わせた素子は一般に表面プラズモン
共鳴センサチップ（以下、単にセンサチップという）と
呼ばれている。

【０００４】通常、センサチップは基体に金属層を積層
した構造を有し、金属層上には、特定の検出種と相互作
用して特異的に結合する結合物質(リガンド、分子認識
素子)が塗布されて固定化される。このリガンドが固定
化された金属層の表面に試料を接触させることにより、
リガンドに試料中の検出種が捕捉される。表面プラズモ
ン共鳴は金属層の表面における媒質の屈折率にも依存し
ており、媒質の屈折率が変化すれば波長一定の場合には
共鳴角が変化し、また、入射角度一定の場合には共鳴波
長が変化する。したがって、反射光の強度に基づき共鳴
角或いは共鳴波長を調べることで金属層の表面における
媒質の屈折率を分析することができる。この場合、金属
層の表面の媒質の屈折率の変化は、リガンドに捕捉され
る検出種の物質量、すなわち試料中の検出種の濃度の変
化に対応していることから、表面プラズモン共鳴が起き
る共鳴角或いは共鳴波長を調べることで、試料中の検出
種の濃度等を分析することができる。

【０００５】このようなセンサチップのうち、プリズム
型のセンサチップは、一般にセンサチップ本体(透明基
体上に金属層が積層されたもの)とプリズムとから構成
されている。センサチップは基本的には使い捨てである
が、プリズムは高価であるため、センサチップ本体だけ
でなくプリズムまでも使い捨てにすると測定コストが非
常に高くなってしまう。このため、この型のセンサチッ
プでは、一般にセンサチップ本体とプリズムが別で、使
用時にプリズムをセンサチップ本体に密着させてプリズ
ムに光を入射し、反射光を検出し測定するようになって
いる。

【０００６】このようにセンサチップ本体とプリズムと
が別の場合、使用時には、センサチップ本体とプリズム
との密着性を上げるためにマッチングオイルを間に挟ん
で密着させる場合が多い。しかし毎回同じ状態に密着さ
せるのは非常に困難で、測定の度に密着度合いのばらつ
きが大きく、したがって測定値のばらつきが大きいとい
う課題がある。この対策例として、補正用の標準液を測
定することでセンサチップ間の測定値のばらつきを補正
する方法が提案されている。しかしながら、この場合、
標準液を供給するための新たな送液系が必要になり、ま
た、センサチップ本体も標準液の供給をうけることがで
きるように特別な構造を必要とする。

【０００７】一方、回折格子型のセンサチップは、表面
に凹凸形状（グレーティング）を有する透明基体上に金
属層を積層された構造になっている。凹凸形状上に金属
層が積層されることで金属層の表面にも凹凸形状が現
れ、この金属層の表面の凹凸形状が回折格子として機能
する。この型のセンサチップは、プリズム型のように高
価なプリズムを使用しないため安価であり、使い捨てが
可能である。また、プリズム型のようにプリズムとセン
サチップ本体を密着させる作業が不要のため、密着度合
いのばらつきといった不具合もなく測定値の再現性が良
いという利点もある。

【０００８】また、プリズム型のセンサチップではプリ
ズムを入射光及び反射光の経路とするという構造上、ビ
ームの径やビームを照射できる領域に制約があるが、回
折格子型のセンサチップにはこのような制約はなく、大
径のビームを使用することができ、また任意の位置にビ
ームを照射することができる。したがって、回折格子型
によればプリズム型に比較して一度に大面積を検査する
ことができ、またセンサチップ上の任意の位置について
検査することができるという利点がある。

【０００９】今日では、分析処理の高速化のため、一つ
のセンサチップ上において多数の測定点(スポット)につ
いて測定を行う多項目測定が行われ、さらに、全スポッ
トについて同時に測定を行う多点同時測定が要望されて
いるが、このような要望に鑑みても、一度に大面積の検
査が可能であり、また、金属表面上の任意の位置につい
て検査が可能な回折格子型のセンサチップに対する期待
は今日ますます高まっている。

【００１０】回折格子型のＳＰＲセンサチップの作成方
法としては、従来より、所望の回折格子（回折格子パタ
ーン）と凹凸逆（陰画）のパターンを持ったスタンパを
作成し、これを用いて所望の回折格子パターンを表面に
有する透明基板を形成し、その上に金属膜を形成してセ
ンサチップを得る方法がある。そしてスタンパの作製に
は以下のような方法が用いられてきた。すなわち、基板
上に感光層を設け、波長の等しい２つの平面波（記録光
と参照光）を空間で干渉させ、空間的に形成された光強
度分布（干渉縞）を感光層に記録することで、所望の回
折格子パターンを形成する。これをもとにニッケルなど
からなるスタンパを作製する。

【００１１】ところで、感光層表面における干渉縞の周
期δは、光源波長λ、屈折角θ_0'、θ_R'によって下記式
（１）のように決定される。

【００１２】

【数１】

【００１３】すなわち、周期δの回折格子を形成するた
めには、式（１）を満たす単色光の２つの平面波（記録
光と参照光）を、それぞれ角度θ_0'及びθ_R'で光を感光
層に入射させればよい。これによって、これら２つの入
射光が照射された領域一面には間隔δの干渉縞が形成さ
れ、この干渉縞は感光層に記録される。この感光層とし
てフォトレジスト層を用いれば、光照射して潜像を形成
し、後に現像することによりフォトレジスト表面には、
干渉縞の光強度分布に依存した溝形状を持つ凹凸が形成
される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】記録光と参照光による
干渉縞を利用して凹凸の回折格子パターンを形成する本
方法よれば、短時間に比較的容易に希望する周期を満た
す回折格子を形成できるが、一方、不利な点も見受けら
れる。すなわち、凹部（溝部）のみならず凸部（ランド
部）も弱いながらも露光されてしまうので、凸部表面が
荒れやすく、測定時の反射光強度が弱くなり検出精度が
悪化してしまうこと、光学系を形成する光学レンズ表面
に塵などがあった場合にはピンホールができてしまい、
そこで光の強度分布が変化し一定形状の回折格子が形成
されなくなり、反射光中のノイズの原因となってしまう
こと、回折格子の間隔は波長や入射角で変化させること
ができるが、回折格子の形状（凹凸の形状）の調整は困
難であること、同一基板上で、回折格子間隔や回折格子
の形状（凹凸の形状）を一部のみ異ならせるのが困難で
あること、などが挙げられる。

【００１５】このため、このような点が改善されたセン
サチップ用スタンパとセンサチップの製造方法が求めら
れていた。本発明はこのような課題に鑑み創案されたも
ので、精度の高い分析ができ、かつチップ設計の自由度
が高く様々な種類のチップが作製可能な表面プラズモン
共鳴センサチップ及びそのスタンパの製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】即ち本発明の第１の要旨
は、試料と接するセンサ面の近傍に金属層と回折格子と
が設けられて、光の照射により上記金属層の表面に誘起
される表面プラズモン波と上記回折格子の作用により生
じるエバネッセント波との共鳴現象が生じうる共鳴領域
が上記センサ面に形成された表面プラズモン共鳴センサ
チップを製造するためのスタンパの製造方法であって、
基体上に感光層を設け、集光ビーム照射器から該感光層
に集光ビームを照射することにより潜像を形成したの
ち、現像することによって該感光層上に回折格子パター
ンを形成した後、該感光層上に転写層を形成し、該転写
層を分離してスタンパとすることを特徴とする、表面プ
ラズモン共鳴センサチップ用スタンパの製造方法に存す
る。

【００１７】本発明の第２の要旨は、上記方法により製
造したスタンパの表面形状を転写することにより回折格
子が形成された基板を作製し、そののち該基板上に該金
属層を形成することを特徴とする、表面プラズモン共鳴
センサチップの製造方法に存する。

【００１８】

【発明の実態の形態】本発明においては、表面プラズモ
ン共鳴センサチップ（ＳＰＲ）用スタンパの作製工程に
おいて、表面に感光層を設けた基体上に、光源より導い
た１本以上の光ビームを対物レンズによって集光し感光
層上を走査させつつ露光し、これを一定間隔（ピッチ）
ごとに繰り返すことによって、表面プラズモン共鳴を起
こすに必要な所望の間隔（ピッチ）の回折格子を形成す
る。

【００１９】これによれば、凸部（ランド部）は露光す
る必要がないのでチップの表面荒れを防ぐことができ、
測定時の検出精度の悪化を防ぐことができる。干渉縞を
用いない（露光時に集光される）ため、光学系を形成す
る光学レンズ表面上の塵などに起因するピンホールの形
成も起こらない。また、集光ビームの露光間隔（ピッ
チ）を変えることで回折格子の間隔を変化させることも
容易であるだけでなく、集光ビームの光量を調整したり
ビームエキスパンダを調節したりすることにより、回折
格子の形状（凹凸の形状）を調整することも容易であ
る。なお、一般に回折格子の形状は略サイン形状が好ま
しい。

【００２０】更に、同一基板上で、回折格子間隔や回折
格子の形状（凹凸の形状）を一部のみ変化させることも
容易である。例えば回折格子間隔や回折格子形状の異な
る２種以上の回折格子を形成することが可能である。ま
ず、本発明のセンサチップ用スタンパ及びセンサチップ
の製造工程について図面を参照しながら詳細に説明す
る。図１は本発明のセンサチップ用スタンパ及びセンサ
チップの製造工程を説明するための模式図である。

【００２１】基体１としては特に限定されるものではな
く石英、樹脂、セラミック、金属などでもよいが、通常
ガラスが用いられる。また基体の形状は任意であり、方
形でも円形でもよい。基体上に形成される感光層２とし
ては特に限定されずフォトポリマーなどでもよいが、通
常、ポジ型、ネガ型などのフォトレジストが用いられ
る。

【００２２】例えばポジ型のフォトレジスト層２を形成
したガラス基体１を露光装置（図示しない）にセット
し、光源からのレーザビーム３を対物レンズ４により集
光して集光ビーム５とし、所望の回折格子パターンに応
じてフォトレジスト層上に照射し、走査して描画するこ
とにより潜像６を形成する（図１（ａ））。次いでこれ
をアルカリ現像液を用いて現像することにより感光した
部分を除去して回折格子に応じた凹凸パターン７を有す
る原盤を形成する（図１（ｂ））。

【００２３】その後、この原盤表面にスパッタリング等
によりニッケル薄膜を形成し、更にニッケルイオンを含
む電解液中で湿式メッキを施し、そののちニッケル部分
（転写層）を剥離することによって、所望の回折格子
（回折格子パターン）と凹凸逆（陰画）のパターン１１
を持ったニッケル板からなる表面プラズモン共鳴センサ
チップ用スタンパ１０を作製する（図１（ｃ））。スタ
ンパを構成する材料としては、ニッケルのみならず他の
金属や合金を用いても良い。

【００２４】このスタンパ１０を元にして、熱可塑性樹
脂の射出成形などによって、所望の回折格子パターン２
１が形成された表面プラズモン共鳴センサチップ用基板
２０が得られる（図１（ｄ））。スタンパ１０から基板
２０を作製する方法としては、従来、紫外線硬化性樹脂
を用いた２Ｐ法が知られている。この方式では、透明な
支持基盤（ガラスあるいはプラスチック）上に紫外線硬
化性樹脂を均一に塗布し、その上にスタンパを圧着し、
透明支持基盤側から紫外線を照射する。紫外線硬化性樹
脂が硬化した後スタンパを剥離すると、所望の回折格子
パターンを持った、紫外線硬化性樹脂層付き基盤が得ら
れる。

【００２５】或いは、上記スタンパを用いて熱可塑性樹
脂を射出成形することにより、回折格子パターンを表面
に有する透明な熱可塑性樹脂基板を形成する方法も提案
されている（特願２００１−３１２４４０号）。本方法
によれば、精度の高い分析ができ、かつ耐環境性や耐衝
撃性の高い表面プラズモン共鳴センサチップが作製で
き、好ましい。また低コストで短時間に多数のセンサチ
ップを作製できる利点もある。

【００２６】この基板２０上に金、銀、白金またはそれ
らを主成分とする合金などからなる薄い金属層を蒸着や
スパッタリングで形成する。これを検出装置のサイズに
合うように例えば２５ｍｍ×２５ｍｍ程度に切り出すな
どの加工を施して、表面プラズモン共鳴センサチップが
得られる。なお、図１は模式図であり、説明を簡略化す
るために、凹凸パターンは１本のみ、また凹凸形状（溝
形状）も角形として図示してある。

【００２７】図２は集光ビームによる回折格子パターン
形成を説明する模式図である。フォトレジスト層２を形
成したガラス基体１に、光源からのレーザビーム３を対
物レンズ４により集光して集光ビーム５とし、所望の回
折格子パターンに応じてフォトレジスト層上に照射し、
走査して描画することにより潜像６を形成する（図２
（ａ））。

【００２８】集光ビーム５のエネルギー強度分布を図２
（ｂ）に示す。このエネルギー強度分布は、集光ビーム
の光量を調整したりビームエキスパンダを調節したりす
ることで変化させることができ、これによって潜像６と
それをもとに形成される回折格子パターンの形状を変え
ることができる。また、フォトレジスト層２の膜厚によ
ってもある程度の変更ができる。

【００２９】本発明に係る集光ビームの照射方法には、
いわゆるＸ−Ｙ移動方式によるものとｒ−θ移動方式に
よるものとがあり、それぞれに利点があるので、次にこ
れらを個別に説明する。 ［（Ａ）Ｘ−Ｙ移動方式］Ｘ−Ｙ移動方式とは、Ｘ−Ｙ
移動装置によって、感光層が形成された基体と集光ビー
ム照射器とをＸ−Ｙ方向に相対移動させると共に集光ビ
ームを照射することにより該潜像を形成する方法であ
る。

【００３０】表面プラズモン共鳴を起こすための回折格
子は、一定の間隔（ピッチ）の複数の凹凸列によって形
成されていれば良く、反射光がＳＰＲ測定装置の検出器
により検出可能であれば、直線状であってもよいし曲線
状、円弧状であってもよい。しかし、直線状の回折格子
からの反射光は一方向にのみ反射するのに対し、曲線
状、円弧状の回折格子からの反射光は、センサチップの
向きによっては、円弧の曲率に応じて反射光が広がって
しまうので、受光するにはそれだけ検出器の面積を大き
くしたり検出器を移動させつつ検出したりする必要があ
る。逆に言えば、円弧状の回折格子のセンサチップを用
いた場合、同じ検出器の面積では受光できる光量が減少
するためＳ／Ｎや検出感度が悪くなる可能性がある。従
って回折格子は直線状であるほうが好ましい。

【００３１】また、１枚のセンサチップから多点同時検
出を行う場合には、検出器で受光された反射光をチップ
上の点に応じて分割して検出し１点１点の信号を得る
が、回折格子が曲線状、円弧状であると、チップ上の点
と反射光の検出器上での点の位置関係が特定しにくいた
め多点同時検出が行いにくいので、回折格子は直線状で
あるほうが好ましい。

【００３２】Ｘ−Ｙ移動装置により基体と集光ビーム照
射器とを相対移動させるつつ集光ビームを照射すること
で、直線状の回折格子を効率良く作製することができ、
ひいてはＳＰＲ測定時の検出感度も上げることができる
と考えられる。Ｘ−Ｙ移動方式には、Ｘ−Ｙ移動装置に
より集光ビーム照射器をＸ−Ｙ移動させる場合、Ｘ−Ｙ
移動装置により基体をＸ−Ｙ移動させる場合、集光ビー
ム照射器及び基体をＸ方向移動装置及びＹ方向移動装置
によりそれぞれ移動させることで相対的にＸ−Ｙ移動さ
せる場合が考えられるが、いずれの方法も用いることが
できる。

【００３３】以下、本発明の実施の形態に係る表面プラ
ズモン共鳴センサチップ用スタンパ製造方法の露光工程
について図面を参照しながら詳細に説明する。図３はＸ
−Ｙ移動装置を用いた実施の形態に係るスタンパの製造
方法の露光装置を示す模式図である。まず、研磨処理さ
れた清浄かつ平坦なガラス基体上に、ポジ型フォトレジ
ストを塗布して所望の厚さのフォトレジスト層を形成す
る。

【００３４】図３の通り、ターンテーブル３０上にフォ
トレジスト層２付きのガラス基体１が載置され、このタ
ーンテーブル３０が定速度にて回転される。この基体１
上のフォトレジスト層２に対し、レーザ光発生装置（光
源）４０からのレーザビーム３がビーム安定化装置４
１、光変調器（パワーコントロール用ＡＯＭ、音響光学
変調素子）４２、ビームエキスパンダ４３、図示しない
ＮＤフィルター、シャッター４４、ハーフミラー４５、
落射ミラー４６及び対物レンズ４を介して集光ビーム５
となり照射される。なお光変調器４２としてパワーコン
トロール用ＥＯＭ（電気光学変調素子）を用いても良
い。

【００３５】同時に、フォーカス用レーザ光発生装置５
０からのレーザビーム５１がフォトレジスト層２に照射
され、反射光を光受光器５２により受光し、この結果を
もとに対物レンズ４はターンテーブル３０に載置された
フォトレジスト層２に照射スポットの焦点が合うように
フォーカス（焦点）制御される。ターンテーブル３０は
Ｘ方向に移動可能なＸ方向スライダ６０に載置され、か
つ、Ｙ方向に移動可能なＹ方向スライダ６１に載置され
ており、落射ミラー４６及び対物レンズ４に対して基板
１をＸ−Ｙ方向に相対移動させることができる。Ｘ方向
スライダ６０の移動速度とＹ方向スライダ６１の移動速
度は、Ｘ−Ｙスライダ制御装置７０により同期制御さ
れ、更にコントロール用ＰＣ７１によって、ビーム安定
化装置４１、光変調器４２の調節と同期するよう制御さ
れている。

【００３６】落射ミラー４６及び対物レンズ４によっ
て、レーザビーム（集光ビーム）照射器が構成されてい
る。この落射ミラー４６及び対物レンズ４に対して基体
１がＸ−Ｙ方向に移動されると共に、対物レンズ４から
出射した集光ビームスポット５が基体１上のフォトレジ
ストに照射され、回折格子の潜像パターンが形成され
る。

【００３７】本露光装置を用いて、直線状の回折格子パ
ターンを形成する方法の一例について説明する。例え
ば、まず集光ビーム５をフォトレジスト層２の回折格子
を形成すべき開始位置に配し、Ｙ方向スライダ６１を固
定してＸ方向スライダ６０のみを動かしつつ集光ビーム
５でフォトレジスト層２を露光し、回折格子を形成すべ
き終了位置で露光を停止する。次にＹ方向スライダ６１
を回折格子の間隔分（１周期分、１ピッチ分）移動さ
せ、次いでＹ方向スライダ６１を固定してＸ方向スライ
ダ６０のみを先とは逆方向に動かしつつ集光ビーム５で
フォトレジスト層２を露光し、回折格子を形成すべき開
始位置に戻ったところで停止する。これを繰り返すこと
で、所望の周期の直線状回折格子パターンを形成するこ
とができる。

【００３８】この露光終了後の現像、ポストベークなど
の各工程が行われるが、これらの工程は特に限定される
ものではなく、従来と同様の方法など各種方法を採用し
うる。上記の露光工程の詳細条件ないし好適条件あるい
は採用しうる他の構成について次に説明する。

【００３９】上記説明では、エネルギー線としてレーザ
ビームが用いられているが、電子線ビームなど他のエネ
ルギー線であってもよい。レーザビームとしては、Ａｒ
レーザ、Ｋｒレーザのほか、ＹＡＧの１／４波長波など
各種のものを用いることができる。レーザ変調のために
ＥＯＭが用いられているが、電子線ビームの場合には電
磁気系偏向、変調装置を用いればよい。

【００４０】エネルギー線ビームは円形であってもよ
く、楕円形などであってもよい。上記実施の形態では、
１本の集光ビームを照射しているが、２本以上の複数本
（ｎ本）の集光ビームを回折格子のピッチ方向に併置さ
せて１群の集光ビームとし、この１群の集光ビームを一
体的に移動させて、複数の凹部のパターンを同時に形成
してもよい。電子線など他のエネルギー線の場合も同様
である。このようにすれば、１本の集光ビームにて露光
する場合に比べて露光時間をほぼ１／ｎに短縮すること
ができる。

【００４１】集光ビームを２本以上にするには、例え
ば、光源から発生させたレーザビームをビームスプリッ
タなどによって２本以上に分割し、これを回折格子のピ
ッチ分離間して照射されるよう対物レンズに入射させれ
ばよい。或いは、２本以上の集光ビームで同時に一枚の
基体を露光するのに代えて、２本以上の複数本（ｎ本）
の集光ビームで夫々別の基体に同時に露光を行ってもよ
い。例えば、光源から発生させたレーザビームをビーム
スプリッタなどによって２本以上に分割し、これをそれ
ぞれ別の集光ビーム照射器（落射ミラー及び対物レン
ズ）に導き、おのおのが別の基体に照射されるようにす
ればよい。このようにしても、実質的に１枚当たりの露
光時間を１／ｎに短縮することができる。

【００４２】図４はＸ−Ｙ移動装置を用いた他の実施の
形態に係るスタンパの製造方法の露光装置を示す模式図
である。装置構成は図３の露光装置とほぼ同じである
が、ターンテーブル３０はＹ方向に移動可能なＹ方向ス
ライダ６１に載置されており、落射ミラー４６及び対物
レンズ４はＸ方向に移動可能なＸ方向スライダ６２に載
置されている点が異なる。

【００４３】これにより、基板１に対する落射ミラー４
６及び対物レンズ４の位置をＸ−Ｙ方向に相対移動させ
ることができる。Ｘ方向スライダ６２の移動速度とＹ方
向スライダ６１の移動速度は、Ｘ−Ｙスライダ制御装置
７０により同期制御され、更にコントロール用ＰＣ７１
によって、ビーム安定化装置４１、光変調器４２の調節
と同期するよう制御されている。

【００４４】本装置によっても図３の露光装置と同様
に、表面プラズモン共鳴センサチップ用スタンパ及び表
面プラズモン共鳴センサチップを製造することができ
る。 ［（Ｂ）ｒ−θ移動方式］ｒ−θ移動方式とは、感光層
が形成された基体をその中心回りに回転させ、集光ビー
ム照射器を基体の回転径方向に相対移動させると共に集
光ビームを照射することにより潜像を形成する方法であ
る。

【００４５】上記説明のとおり、Ｘ−Ｙ移動方式におい
てはＸ−Ｙ移動装置により集光ビーム照射器又は露光す
べき基体を相対的にＸ−Ｙ移動させるが、この場合、基
体に対して照射器をＸ方向及びＹ方向の２方向に相対移
動させるため、一般に照射器の位置精度を高く保つのが
難しい。位置精度を高くするためには移動速度を小さく
する方法があるが、これではスタンパの製造効率が移動
速度低下に比例して低下してしまう。

【００４６】これに対してｒ−θ移動方式はＸ−Ｙ移動
（２次元移動）させる場合に比べて位置決め精度が極め
て高い。一般に回転機構は直線移動機構に比べて制御精
度が非常に高いので、照射スポットのθ方向の位置精度
は極めて高精度のものとなり、直線移動機構は回転径方
向（ｒ方向）の移動のみである。この移動は１次元移動
であるから、Ｘ−Ｙ移動（２次元移動）させる場合に比
べて位置決め精度が極めて高い。従って、この原盤を元
に製造されるセンサチップ用スタンパ及びセンサチップ
は、高精度の回折格子パターンを有したものとなる。

【００４７】また、照射器のｒ方向の移動速度やθ方向
の回転速度を大きくしても回折格子パターンの精度を十
分に高くすることができるので、Ｘ−Ｙ移動（２次元移
動）方式に比べてセンサチップ用スタンパの製造効率も
著しく高いものとなる。ところで、ｒ−θ移動方式によ
って回折格子パターンを作製すると、回折格子が円弧状
になってしまう虞が大きい。しかし、センサチップは通
常２５ｍｍ×２５ｍｍ程度と小さいので、回折格子の曲
率を小さくすることでほぼ直線状の回折格子と見なすこ
とができる。

【００４８】例えば、直径の大きい感光層付き基体を用
い、螺旋状または同心円状に回折格子パターンを形成し
これを元にスタンパ及び基板を作製する。基板の外周領
域ほど回折格子の曲率が小さくなっているので、外周領
域からセンサチップを切り出すことで、曲率が小さい回
折格子を備えたセンサチップを得ることができる。以
下、本実施の形態に係る表面プラズモン共鳴センサチッ
プ用スタンパ製造方法の露光工程について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図５は本実施の形態に係るスタ
ンパの製造方法の露光装置を示す模式図である。

【００４９】装置構成は図３の露光装置とほぼ同じであ
るが、ターンテーブル３０はθ方向に回転可能なスピン
ドルに搭載され、かつ、ｒ方向スライダに載置されてお
り、基体１の回転径方向に相対移動させることができ
る。θ方向スピンドルの回転速度とｒ方向スライダの回
転径方向の移動速度は、スライダ・スピンドル制御装置
７２により同期制御され、更にコントロール用ＰＣ７１
によって、ビーム安定化装置４１、光変調器４２の調節
と同期するよう制御されている。

【００５０】回転径方向の移動には、径方向に所定ピッ
チにてステップ移動される場合と、径方向に連続的に移
動される場合とがあるので、次にこれらを個別に説明す
る。 （ステップ移動方式）落射ミラー４６及び対物レンズ４
を回転径方向に所定ピッチにて移動させて回折格子を形
成する方法について説明する。

【００５１】まず、回折格子パターンの最内周側を形成
すべく落射ミラー４６及び対物レンズ４を基体１の回転
中心側に位置させ、停止させておく。基体は定速にて回
転させておく。基体が１回転する間に所定時間だけレー
ザビームを照射する。これにより、基体１のフォトレジ
スト層２には、最内周側のパターンの潜像６ａが形成さ
れる。潜像６ａは、回転周方向の等半径位上に延在した
円弧状のものとなっている。

【００５２】この潜像６ａの径方向の幅は、集光ビーム
のビーム径によって定まり、周方向長さは集光ビームの
照射時間及び基板回転速度によって定まる。スポットの
周方向位置は、集光ビームの照射時期によって定まる。
フォトレジスト付きの基体１が１回転する間に潜像６ａ
を形成した後、落射ミラー４６及び対物レンズ４を所定
ピッチｐ分だけ径方向（この場合は回転中心に対し放射
方向）に移動させる（なお、この移動の間も基体は定速
度にて回転している。）。そして、再び、基体１が１回
転する間に所定時間集光ビームを照射し、第２周目の潜
像６ｂを形成する。この潜像６ｂは、潜像６ａに対し回
折格子の１周期分離れるようにする。

【００５３】潜像６ｂを形成した後、落射ミラー４６及
び対物レンズ４を前記ピッチｐ分だけ径方向移動させ、
上記と同様の照射を行って、第３周目の潜像６ｃを形成
する。以下、同様の手順を繰り返し、最外周の潜像を形
成することにより露光工程が終了する。 （連続移動方式）落射ミラー４６及び対物レンズ４を回
転径方向に連続的に移動させながら、回折格子を形成す
る方法について説明する。

【００５４】まず、落射ミラー４６及び対物レンズ４を
フォトレジスト付きの基体１の中心側の回折格子パター
ン形成開始位置に位置させる。基体１は定速回転させて
おく。落射ミラー４６及び対物レンズ４を径方向に一定
の微小速度にて移動させると共に、基体１が１回転する
間に集光ビームを所定の時間だけ照射し、最内周側の潜
像６ａを形成する。潜像６ａの径方向幅は集光ビームの
ビーム径によって定まり、周方向長さは照射時間及び基
板回転速度によって定まる。この場合、潜像６ａは等半
径位の周方向に対し斜交する螺旋方向に延在している。
この斜交の角度は、基体１の回転速度と、落射ミラー４
６及び対物レンズ４の径方向移動速度との比によって定
まる。

【００５５】落射ミラー４６及び対物レンズ４の径方向
移動速度は、基体が１回転する間に落射ミラー４６及び
対物レンズ４が前記所定ピッチｐだけ移動する速度であ
る。基体１が１回転して最内周の潜像６ａが形成された
後、基体１の引き続く１回転の間に第２周面の潜像６ｂ
を形成する。潜像６ｂは潜像６ａに対し回折格子の１周
期分離れるようにする。これに引き続く第３回転目の基
体１の１回転の間に第３週目の潜像６ｃが形成され、以
下同様にして最外周の潜像が形成され、これにより露光
工程が終了する。

【００５６】なお、以上の説明では、潜像は内周側から
外周側に順に形成されているが、これと逆にしてもよ
い。ビームの径方向移動速度は、２０μｍ／ｓｅｃ以下
であるならば、著しく高精度にて回折格子パターンを形
成することができる。基体１の回転速度は、周速度とし
て１．２５ｍ／ｓｅｃ以上が可能であり、ＥＯＭ等の制
御応答性が確保されるならば１１．３１ｍ／ｓｅｃ以上
が可能である。これは現状のＸ−Ｙ移動装置の移動速度
（１０ｍｍ／ｓｅｃ以下）の１０００倍以上の高速であ
る。

【００５７】本発明に係るＳＰＲチップは、例えば以下
のような測定装置によるＳＰＲ測定法に用いることがで
きる。回折格子上の所定の位置にリガンドを均一に付着
させる。必要に応じて、金属層の上に直接、又は付着
性、安定性を高めるための中間層を介してチップの表面
に検出したい物質と特異的に結合を行う物質（リガン
ド）を付着させる。リガンドの付着はスポッターなどを
用いて、数十〜数百μｍ径のスポット状に行われる。

【００５８】その状態でのＳＰＲ共鳴曲線を測定する。
入射光の波長を変える方法と、入射光の角度を変える場
合があり、本発明の製造方法により作製したセンサチッ
プはいずれの方法にも適用できるが、以下は入射光の角
度を変える場合について説明する。表面プラズモン共鳴
（ＳＰＲ）が起こり、回折格子からの回折光の強度が減
少していき、最大に強度が減少した位置の入射光角度を
「共鳴角」と呼ぶ。共鳴角の前後で入射光角度―強度曲
線（以下「共鳴曲線」と呼ぶ）を描くと、共鳴角の周辺
でピークが生じ、ピークの深さが深く、半値幅が狭いほ
ど良好な検出が行われるとされる。

【００５９】まずリガンドのみの状態で共鳴曲線を描
き、共鳴角を求める。次にそこに検出したい物質を含む
水、バッファー、溶媒などを接触させ、チップ上のリガ
ンドと結合させる。その後共鳴曲線を取ると、リガンド
と検出種が結合したときに、共鳴角がずれるという現象
がみられ、ずれの有無によって結合が起こったこと、ま
たずれの量によって結合した検出種の量も知ることがで
きる。

【００６０】多点同時測定の場合は、入射光のスポット
内に多数の検出スポットを配置させて、回折光をＣＣＤ
カメラで分割して検出することにより、数十〜数百のス
ポットを同時に検出することが可能である。チップに求
められる性能としては、上記各スポットでの共鳴曲線の
ピークがシャープで強度が大きいこと、つまり共鳴角の
ずれに対する感度がよいことに加え、多点に分割したと
きの、各スポットでの感度のばらつきが小さいことが上
げられる。

【００６１】このようなチップの特性の評価のために
は、上記のようなリガンドを付着させない状態で、共鳴
曲線のみを取ることによってある程度の指標とすること
ができる。その場合、チップ表面に接する物質の屈折率
を揃えるという意味で、一定の温度に保たれた水をチッ
プ表面に接触させながら行うと、良好に評価することが
出来る。

【００６２】次に、本発明のセンサチップ用スタンパと
センサチップの製造方法により作製できるセンサチップ
の好ましい態様について説明する。本製造方法によれ
ば、その回折格子を従来のように一定の均一な溝ピッチ
で形成するのみならず、光の入射方向から見た実質的な
溝ピッチに分布が生じるように形成することができる。
溝形状、溝方向についても同様である。従って、溝ピッ
チ、溝形状及び溝方向が異なる領域が同一のセンサ面上
に形成されたセンサチップを作製することができる。

【００６３】例えば、共鳴領域がセンサ面に離散的に形
成された複数の連続領域からなり、複数の連続領域のう
ち少なくとも一つの連続領域は他の連続領域とは回折格
子の溝ピッチ、溝形状及び溝方向のうち少なくとも一つ
の要素が相違している表面プラズモン共鳴センサチップ
用スタンパ及びセンサチップを作製することができる。
なお、ここでいう連続領域とは、共鳴現象の有無の観点
において平面的に連続しているセンサ面上の一連の領域
を意味している。

【００６４】つまり、センサ面に、回折格子の溝ピッチ
が異なる複数の共鳴領域を有するセンサチップが作製で
きる。このような構成により、特定の方向から見たとき
の回折格子の実質的な溝ピッチに分布が生じ、各連続領
域では実質的な溝ピッチに応じた波数と角振動数との関
係を有するエバネッセント波が得られる。これにより、
一つの表面プラズモン波に対して角振動数の異なる複数
の共鳴ポイントにおいて共鳴現象が生じうることにな
る。

【００６５】図６に、本発明の製造方法により作製され
たセンサチップのセンサ面上の共鳴領域の一例を示す。
図中、濃淡は回折格子の山と谷を表す。５ｍｍ×５ｍｍ
の共鳴領域にゾーン１からゾーン４の連続領域が形成さ
れ、各ゾーンには溝ピッチの異なる回折格子を形成して
いる。この例では、前述の図４に示す装置を用いてゾー
ン１は３９９ｎｍ、ゾーン２には５１３ｎｍ、ゾーン３
には６１１ｎｍ、ゾーン４には７１４ｎｍであった。

【００６６】このようなセンサチップは本発明の製造方
法により初めて簡便に作製することが可能となった。従
来用いられていた干渉縞による回折格子の作製法では、
通常、全面に干渉縞が照射されてしまうため他のゾーン
に影響を与えず所定ゾーンにのみ回折格子を形成するこ
とは困難であった。予めゾーン２〜ゾーン４を露光され
ないようマスクしたのちゾーン１を所定ピッチの干渉縞
により露光し、次にマスク位置を移動してゾーン１、ゾ
ーン３，４をマスクしたのちゾーン２をピッチを変えた
干渉縞により露光する、という工程を繰り返す必要があ
った。

【００６７】これに対して本願発明の製造方法によれ
ば、集光ビーム照射器から集光ビームを照射して回折格
子を形成するので、露光範囲を自由に制御でき、特別な
マスクを必要とすることなく、各ゾーンに溝ピッチの異
なる回折格子を簡便に作製することができる。また、従
来用いられていた干渉縞による回折格子の作製法では、
回折格子の溝ピッチは干渉縞のピッチにより定まるが、
一般に干渉縞のピッチを広範囲に変化させたり、高精度
に制御したりすることは容易ではない。これに対して本
願発明の製造方法によれば、集光ビームの照射位置を制
御することで溝ピッチを自由に変えることができ、広範
囲かつ高精度に制御することができる。

【００６８】或いは、共鳴領域がセンサ面に連続的に形
成された連続領域を有し、連続領域は回折格子の溝ピッ
チに連続的或いは不連続的な分布を有している表面プラ
ズモン共鳴センサチップ用スタンパ及びセンサチップを
作製することができる。なお、ここでいう溝ピッチの連
続的な分布とは、全ての隣接する溝間において溝ピッチ
が滑らかに変化していることを意味し、溝ピッチの不連
続的な分布とは、少なくとも一つの隣接する溝間におい
て溝ピッチがステップ状に変化していることを意味して
いる。

【００６９】このような構成により、連続領域上の各位
置では溝ピッチに応じた波数と角振動数との関係を有す
るエバネッセント波が得られる。これにより、一の表面
プラズモン波に対して角振動数の異なる複数の共鳴ポイ
ントにおいて共鳴現象が生じうることになる。従来よ
り、回折格子型のセンサチップを用いて行う分析方法に
は、入射角度一定で波長を変化させる（或いは多成分の
光を照射する）波長変化型と、波長一定で入射角度を変
化させる角度変化型の２つの方法がある。

【００７０】このうち、波長変化型では、通常、白色光
（多成分の光）を入射角度一定で照射し、各波長の反射
光の反射率を計測することによって表面プラズモン共鳴
による吸収ピークを計測する。反射率の計測は、通常、
計測レンジの制約から角振動数が所定範囲であるような
特定領域の反射光について行われる。ところが、表面プ
ラズモン波は、金属層と試料（誘電体）のそれぞれの誘
電率（すなわち屈折率）によって波数と振動数との関係
が決まるため、試料の屈折率によっては、共鳴ポイント
が計測レンジから逸脱してしまう虞がある。特に、複数
のスポットに異なる結合物質を固定化して幅広い誘電率
（屈折率）の分布を持つ試料を検出する場合や、分析時
に段階的に生成される新たな物質(例えば、酵素反応に
より生じる沈着色素など)により各スポットにおける誘
電率（屈折率）が変化する場合において、これらのスポ
ットを同時に計測を行うときには、共鳴現象が検出でき
るスポットと検出できないスポットが混在する虞があ
る。この場合は、全てのスポットについて共鳴現象を計
測するために、入射角度を変更する等の光学系の再調整
が必要になってしまう。

【００７１】なお、全ての共鳴ポイントが計測レンジに
入るように、計測レンジを広げて波長帯を広く取るとい
う考えもあるが、波長帯を広く取りすぎると、広範囲の
波長が検出できるものの分解能が下がってしまうという
新たな課題が生じてしまう。一方、角度変化型には２つ
の形態が知られている。その第１の形態では、通常、単
一波長の光を照射角度を変えながら照射し、各照射角度
における反射光を計測することによって、表面プラズモ
ン共鳴による吸収ピークを検出する。しかしながら、こ
の方法においても、光の照射角度に制限があるため、波
長変化型と同様に計測レンジに制約が生じてしまう。

【００７２】角度変化型の第２の形態は、光源から単波
長の光を所定の広がり角を持って照射し、これをセンサ
チップの金属層の表面に垂直でない所定の角度で入射さ
せ、その反射光を反射鏡を介して光検出器（フォトダイ
オードアレイ）で検出するようにしたものである。この
場合は、センサチップでの入射位置に応じて照射光の入
射角度が変わるので、結果的に特定角度範囲内で入射角
度を連続的に変えながら単波長の光を照射したことにな
る。

【００７３】しかしながら、この方法によっても、上述
の波長変化型や角度変化型の第１の形態と同様に計測レ
ンジに関する問題は依然としてあり、また、光学系が複
雑で装置自体が大型化してしまうという課題もある。更
に、反射鏡が僅かに変形しただけで光路にずれが生じ、
測定精度に影響を与えてしまうという課題もある。本発
明の製造方法により得られる上記センサチップによれ
ば、このような誘電率分布や屈折率分布が広範囲な場合
でも、限られた計測レンジにおいて光学系の再調整を行
うことなく試料の分析を行えるようにした、表面プラズ
モン共鳴センサチップ、並びにそれを用いた試料の分析
方法及び分析装置を提供することができる。

【００７４】或いはまた、簡単な光学系により単波長の
光による試料の分析が可能な表面プラズモン共鳴センサ
チップ、並びにそれを用いた試料の分析方法及び分析装
置を提供することができる。図７は、本発明の製造方法
により作製された他のセンサチップにおいて、回折格子
の溝ピッチによる共鳴角の変化を測定した結果を示すグ
ラフである。前述の図４に示す装置を用いて、同一のセ
ンサチップ上に溝ピッチが０．８３６μｍ、０．８４６
μｍ、０．８５６μｍ、０．８７０μｍ、０．８７６μ
ｍ、０．８８６μｍの６種類の回折格子を形成した。そ
の共鳴角を同一条件で測定した結果、約１８．４゜〜約
２２．２゜の広範囲の共鳴角が得られた。例えばこのチ
ップを用いて分析を行った場合、検出器が限られた計測
レンジしか持たなくても、これら回折格子のいずれかの
共鳴角がそのレンジに入り、試料の測定が可能である確
率がそれだけ高いと考えられる。

【００７５】このように本発明によれば、光の照射方向
に対する回折格子の実質的な溝ピッチに分布が存在する
ことにより、回折により生じるエバネッセント波の波数
と角振動数との関係にも実質的な溝ピッチに応じた分布
が生じ、これにより一の表面プラズモン波に対して角振
動数の異なる複数の共鳴ポイントにおいて共鳴現象が生
じうるので、誘電率分布や屈折率分布が広範囲な場合で
も、光学系の再調整を行うことなく試料の分析を行うこ
とができる。

【００７６】或いはまた、溝方向の異なる複数の回折格
子を形成することもできる。例えば、分析装置側に、９
０゜異なる向きに２つの検出器を配しておき、センサチ
ップ上に９０゜異なる向きに２種類の回折格子を作製し
ておくことで、両検出器で同時に検出を行うことができ
る。このとき、２種類の回折格子は別個の連続領域とし
てもよいし、１つの連続領域内に重複して形成してもよ
い。本願発明の製造方法によれば、集光ビーム照射器か
ら集光ビームを照射して回折格子を形成するので、露光
方向も自由に制御でき、溝方向の異なる回折格子を簡便
に作製することができる。

【００７７】更に、溝形状の異なる複数の回折格子を形
成することもできる。本発明者らの検討によれば、理由
は明確ではないが、回折格子の溝形状によって表面プラ
ズモン共鳴曲線の半値幅が変化する場合があることが分
かった。従って、複数の異なる溝形状の回折格子を配し
ておくことで、半値幅が狭い共鳴曲線が得られる確率が
高まり、優れた信号を得ることができ、検出感度も高め
ることができる。本願発明の製造方法によれば、集光ビ
ーム照射器から集光ビームを照射して回折格子を形成す
るので、露光パワーを変えることにより溝形状の異なる
回折格子を簡便に作製することができる。

【００７８】本製造方法によればまた、センサチップは
共鳴領域外に凹部として形成された鏡面領域を有してな
るセンサチップを得ることができる。すなわち、鏡面領
域が、共鳴領域の回折格子の谷と同じかまたはそれより
低い高さの面として形成されている。通常、分析を行う
際には入射光を一旦鏡面領域に照射し検出し、これを各
種補正を行うための標準の信号として用いている。従
来、鏡面領域は、精密に研磨されたガラス板上に形成さ
れたポジ型のフォトレジスト層に回折格子の潜像を露光
により作製する際に、特に露光を行わずに残しておき、
後に現像することによって形成されていた。このような
作製法では鏡面領域は凸部として形成される。

【００７９】しかしながら、フォトレジストは現像時に
現像液による表面荒れを起こすことが避けられず、鏡面
領域とは言え微細な凹凸が存在していたため、そこから
得られる標準信号の精度がそれだけ低下してしまうとい
う問題があった。そこで、本製造方法においては、好ま
しくはガラス板上に形成されたポジ型のフォトレジスト
層に回折格子の潜像を露光により作製する際に、鏡面領
域となる領域を全面露光し、現像してフォトレジストを
完全に除去してガラス面を露出させる。このような作製
法では鏡面領域は凹部として形成されるが、その表面は
フォトレジスト面ではなく精密に研磨されたガラス面と
なるので、非常に平滑である。従って本方法により得ら
れた鏡面領域からの信号は精度が高く、標準信号として
優れている。

【００８０】

【実施例】本発明を実施例に従い詳細に説明する。ただ
し、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限
定されるものではない。 （実施例） ［センサチップの作製］清浄なガラスからなる基体上に
ポジ型フォトレジストを厚さ約５０ｎｍ塗布したのち１
８０℃で加熱硬化したのち紫外線を照射して下地層とし
た後、同じポジ型フォトレジスト層を厚さ約４０ｎｍに
塗布し、プリベーキングしたのち図４に示すレーザ露光
装置のターンテーブルにセットした。Ｈｅ−Ｃｄレーザ
（波長４４２ｎｍ、最大出力５５．０ｍＷ）をＮＡ＝
０．９３の対物レンズで集光して上記ポジ型フォトレジ
スト層に照射し、アルカリ現像及びポストベーキングを
行った。

【００８１】次いで、現像後のポジ型フォトレジスト層
に出力２００Ｗ、波長１７２ｎｍのエキシマランプ（ウ
シオ電機製）で紫外線照射を８０秒間行った。これによ
り、１５ｍｍ×２５ｍｍの範囲にわたり、ピッチ０．８
μｍ、長さ２５ｍｍ、深さ４０ｎｍのほぼサイン波形状
に近い溝が平行に形成された回折格子パターンを有する
原盤を得た。

【００８２】この原盤表面にスパッタリング等によりニ
ッケル薄膜を約３００ｎｍ形成し、更にニッケルイオン
を含む電解液中で湿式メッキを施し、そののちニッケル
部分（転写層）を剥離し、リムーブ処理して、所望の回
折格子パターンと凹凸逆（陰画）のパターンを持った表
面プラズモン共鳴センサチップ用スタンパを作製した。
スタンパは直径１３０ｍｍ、厚さ約２９０μｍの円盤状
で中心に直径３５．４ｍｍの穴をもち、ニッケルからな
る。

【００８３】このスタンパを用い、ポリカーボネート樹
脂で射出成形を行った。成形金型は直径１３０ｍｍ、厚
さ１．２ｍｍの円盤が成形できる成形金型を用いた。射
出成形条件は、固定側金型温度１２７〜１２８℃、可動
側金型（スタンパ取り付け）温度１２５℃、樹脂温度３
６０〜３７０℃であった。圧縮圧力は最大で１４０ｋｇ
ｆ／ｃｍ²、保圧時間１秒、冷却時間１０秒、射出速度
１０５ｍｍ／ｓｅｃとした。

【００８４】この成形により、直径１３０ｍｍ、厚さ
１．２ｍｍの透明基板上に、上記の回折格子パターンを
持つポリカーボネート製の円盤が得られた。次に、円盤
の回折格子パターンを持つ側に金のスパッタリングを行
い、膜厚８０ｎｍの金からなる膜を形成した。そして基
板から、回折格子を含む２５ｍｍ×２５ｍｍの部分を切
り出し、センサーチップとした。

【００８５】［共鳴曲線の測定］表面プラズモン共鳴測
定装置（ＨＴＳ社製）に、チップの測定領域の周囲にシ
リコン製のガスケットを介して上記チップを取り付け
た。チップ表面に、３０℃の水が均一に接している状態
で、波長８７６ｎｍのレーザ光を直径約１０ｍｍのスポ
ット状に照射する。レーザ光の入射角の角度を共鳴角付
近で走査しつつ回折光の強度を測定することによって、
共鳴曲線を得た。

【００８６】共鳴曲線は図８に示すようなガウシアン分
布に似た曲線となる。図において（最大）信号振幅をＡ
とし、振幅Ａが得られる角度を共鳴角θｍａｘ（ｄｅ
ｇ）とし、信号値がＡ／ｅとなる領域の幅を半値幅σ
（ｄｅｇ）とする。一般に、半値幅σが小さく、振幅Ａ
が大きいほど角度分解能が高いので好ましいとされる。
実際の共鳴曲線は必ずしもガウシアン分布とならないた
め、ガウシアン関数によってカーブフィッティングを行
い、ガウシアン曲線に近似して、上記振幅Ａ、共鳴角θ
ｍａｘ（ｄｅｇ）、半値幅σ（ｄｅｇ）を得る。

【００８７】本測定においては、チップ上のレーザ光の
中心に近い部分を１００個のセルに分割し、この１００
セルについて同時に測定を行い、それぞれの共鳴曲線を
得た。１００セルからは、ほぼ同一な共鳴角を持ち、い
ずれもシャープな（半値幅の狭い）良好な共鳴曲線が得
られた。これら１００セル分の共鳴曲線を評価した結果
を図９〜図１１に示す。図９は信号振幅（ＳＰＲシグナ
ル）、図１０は共鳴角、図１１は半値幅である。この結
果、信号振幅は１８５０〜２３５０、共鳴角は２０．７
５〜２０．８８（ｄｅｇ）、半値幅は０．３８〜０．５
５（ｄｅｇ）の範囲に収まっており、いずれも良好な分
布を示した。

【００８８】本センサチップは、ポリカーボネート樹脂
基板上に金からなる膜を直接形成して用いたが、測定中
に金の剥離などもなく、また、３回繰り返し測定に用い
ても共鳴曲線の変化も殆ど見られなかった。即ち、本実
施例では、高精度での分析が可能な表面プラズモン共鳴
センサチップが得られている。

【００８９】

【発明の効果】本発明によれば、精度の高い分析がで
き、かつチップ設計の自由度が高く様々な種類のチップ
が作製可能な表面プラズモン共鳴センサチップ及びその
スタンパの製造方法を提供することができる。本製造方
法を用いて得られたセンサチップは、チップの表面荒れ
が小さく、測定時の検出精度が悪化することがなく、ま
たピンホールなどの欠陥の発生も抑えられるので、精度
の高い分析が可能となる。

【００９０】そして、回折格子の間隔や回折格子の形状
（凹凸の形状）を全体的に又は部分的に調整することも
容易であるので、チップ設計の自由度が高く、様々な種
類のチップが作製可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のセンサチップ用スタンパ及びセンサ
チップの製造工程を説明するための模式図である。

【図２】 集光ビームによる回折格子パターン形成を説
明する模式図である。

【図３】 本発明の実施の形態に係るセンサチップ用ス
タンパの製造方法に用いられる装置の概略図である。

【図４】 本発明の他の実施の形態に係るセンサチップ
用スタンパの製造方法に用いられる装置の概略図であ
る。

【図５】 本発明の他の実施の形態に係るセンサチップ
用スタンパの製造方法に用いられる装置の概略図であ
る。

【図６】 本発明の製造方法により作製されたセンサチ
ップのセンサ面上の共鳴領域の一例を示す模式図であ
る。

【図７】 本発明の製造方法により作製された他のセン
サチップにおいて、回折格子の溝ピッチによる共鳴角の
変化を測定した結果を示すグラフである。

【図８】 本発明の実施例のセンサチップから得られた
１００セル分の表面プラズモン共鳴曲線の信号振幅であ
る。

【図９】 本発明の実施例のセンサチップから得られた
１００セル分の表面プラズモン共鳴曲線の共鳴角であ
る。

【図１０】 本発明の実施例のセンサチップから得られ
た１００セル分の表面プラズモン共鳴曲線の半値幅であ
る。

【図１１】 表面プラズモン共鳴装置により測定される
共鳴曲線の模式図である。

【符号の説明】

１ ガラス基体 ２ フォトレジスト層 ３ レーザビーム ４ 対物レンズ ５ 集光ビーム ６ 潜像 ７ 回折格子の凹凸パターン １０ 表面プラズモン共鳴センサチップ用スタンパ １１ 回折格子（回折格子パターン）と凹凸逆（陰画）
のパターン ２０ 表面プラズモン共鳴センサチップ用基板 ２１ 回折格子の凹凸パターン ３０ ターンテーブル ４０ レーザ光発生装置（光源） ４１ ビーム安定化装置 ４２ 光変調器（パワーコントロール用ＡＯＭ、音響光
学変調素子） ４３ ビームエキスパンダ ４４ シャッター ４５ ハーフミラー ４６ 落射ミラー ５０ フォーカス用レーザ光発生装置 ５１ フォーカス用レーザビーム ５２ 光受光器 ６０、６２ Ｘ方向スライダ ６１ Ｙ方向スライダ ６３ θ方向スピンドル ６４ ｒ方向スライダ ７０ Ｘ−Ｙスライダ制御装置 ７１ コントロール用ＰＣ ７２ スライダ・スピンドル制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G059 AA01 EE02 GG01 GG06 HH01 HH06 JJ05 JJ11 JJ12 JJ13 JJ18 JJ20 JJ22 JJ23 JJ25 KK01 KK04 2H049 AA03 AA13 AA33 AA37 AA40 AA43 AA44 AA45 AA46 AA55 AA66

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料と接するセンサ面の近傍に金属層と
   回折格子とが設けられて、光の照射により上記金属層の
   表面に誘起される表面プラズモン波と上記回折格子の作
   用により生じるエバネッセント波との共鳴現象が生じう
   る共鳴領域が上記センサ面に形成された表面プラズモン
   共鳴センサチップを製造するためのスタンパの製造方法
   であって、 基体上に感光層を設け、集光ビーム照射器から該感光層
   に集光ビームを照射することにより潜像を形成したの
   ち、現像することによって該感光層上に回折格子パター
   ンを形成した後、該感光層上に転写層を形成し、該転写
   層を分離してスタンパとすることを特徴とする、表面プ
   ラズモン共鳴センサチップ用スタンパの製造方法。
2. 【請求項２】 集光ビーム照射器から該感光層に集光ビ
   ームを照射することにより潜像を形成するにあたり、 Ｘ−Ｙ移動装置によって、感光層が形成された基体と集
   光ビーム照射器とをＸ−Ｙ方向に相対移動させると共に
   集光ビームを照射することにより該潜像を形成する、請
   求項１に記載の表面プラズモン共鳴センサチップ用スタ
   ンパの製造方法。
3. 【請求項３】 集光ビーム照射器から該感光層に集光ビ
   ームを照射することにより潜像を形成するにあたり、 感光層が形成された基体をその中心回りに回転させ、集
   光ビーム照射器を該基体の回転径方向に相対移動させる
   と共に集光ビームを照射することにより該潜像を形成す
   る、請求項１に記載の表面プラズモン共鳴センサチップ
   用スタンパの製造方法。
4. 【請求項４】 該共鳴領域は該センサ面に離散的に形成
   された複数の連続領域からなり、該複数の連続領域のう
   ち少なくとも一つの連続領域は他の連続領域とは該回折
   格子の溝ピッチ、溝形状及び溝方向のうち少なくとも一
   つの要素が相違している、請求項１乃至３のいずれかに
   記載の表面プラズモン共鳴センサチップ用スタンパの製
   造方法。
5. 【請求項５】 該共鳴領域は該センサ面に連続的に形成
   された連続領域を有し、該連続領域は該回折格子の溝ピ
   ッチに連続的或いは不連続的な分布を有している、請求
   項１乃至３のいずれかに記載の表面プラズモン共鳴セン
   サチップ用スタンパの製造方法。
6. 【請求項６】 該センサチップは該共鳴領域外に凹部と
   して形成された鏡面領域を有してなる、請求項１乃至５
   のいずれかに記載の表面プラズモン共鳴センサチップ用
   スタンパの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかに記載の方法
   により製造したスタンパの表面形状を転写することによ
   り回折格子が形成された基板を作製し、そののち該基板
   上に該金属層を形成することを特徴とする、表面プラズ
   モン共鳴センサチップの製造方法。