測定構(gòu)造體、其制造方法及使用該測定構(gòu)造體的測定方法
【專利摘要】一種測定構(gòu)造體，包括具有多個空隙部(11)的金屬制的空隙配置構(gòu)造體(1)和支承所述空隙配置構(gòu)造體(1)的支承基材(2)，被用于如下的測定方法中：對保持著被測定物的所述測定構(gòu)造體照射電磁波，檢測透過了所述測定構(gòu)造體的電磁波或從所述測定構(gòu)造體反射的電磁波的頻率特性，由此測定被測定物的特性，所述測定構(gòu)造體的特征在于，所述空隙配置構(gòu)造體(1)的所述支承基材(2)側(cè)的主面(10b)的至少一部分與所述支承基材(2)接合，所述空隙配置構(gòu)造體(1)的空隙部(11)的主面(11a，11b)中的所述支承基材(2)側(cè)的主面(11b)的至少一部分不與所述支承基材(2)接觸。
【專利說明】測定構(gòu)造體、其制造方法及使用該測定構(gòu)造體的測定方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及測定構(gòu)造體、其制造方法及使用該測定構(gòu)造體的測定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，為了分析物質(zhì)的特性，采用如下方法:將被測定物保持于空隙配置構(gòu)造體，對保持著該被測定物的空隙配置構(gòu)造體照射電磁波，對其透射率光譜進行解析來測定被測定物的特性。具體而言，可舉出如下方法等:例如，對附著有作為被測定物的蛋白質(zhì)等的金屬網(wǎng)過濾器照射太赫波來解析透射率光譜。
[0003]在此，本發(fā)明人得知有如下傾向:使用的電磁波的波長越短，被測定物的檢測靈敏度越高。但是，在使用較短波長的電磁波的情況下，需要減薄空隙配置構(gòu)造體的厚度，其厚度成為例如IOOnm?20 μ m左右的量級。若要將這樣薄的金屬網(wǎng)等不彎曲地形成數(shù)mm見方或數(shù)CllI見方，在現(xiàn)實中非常困難。
[0004]因此，在使用這樣薄的空隙配置構(gòu)造體的情況下，為了使得空隙配置構(gòu)造體不彎曲，需要用于將空隙配置構(gòu)造體粘貼固定的支承基材(樹脂膜等)。
[0005]在專利文獻I (日本特開2007-010366號公報)中公開了如下方法:在具有空隙區(qū)域的空隙配置構(gòu)造體(例如金屬網(wǎng))和緊貼于空隙配置構(gòu)造體的基材上保持被測定物，向保持著被測定物的空隙配置構(gòu)造體照射電磁波，檢測透過了空隙配置構(gòu)造體的電磁波，從而根據(jù)因被測定物的存在而引起的頻率特性的變化來測定被測定物的特性。在此，空隙配置構(gòu)造體的主面中的一個面成為完全粘貼于基材的狀態(tài)。需要說明的是，專利文獻I的基材主要是用于吸附被測定物，有時在基材上預先涂布有用于選擇性地吸附被測定物的物質(zhì)。
[0006]但是，在使用這樣的支承基材的情況下存在如下問題:如圖14所示，由于空隙配置構(gòu)造體I的主面10a、10b中的一個面IOb成為完全粘貼于支承基材2的狀態(tài)，因此在該一個面上無法保持被測定物，無法將靈敏度最高的空隙配置構(gòu)造體的主面附近的區(qū)域高效率地用于測定。在上述的測定方法中，通過在空隙配置構(gòu)造體的表面局部存在的電磁場與被測定物相互作用，從而引起頻率特性的變化，這是因為，局部存在的電磁場在空隙配置構(gòu)造體的兩主面的表面附近最強，隨著遠離表面而呈指數(shù)函數(shù)方式地衰減。
[0007]專利文獻1:日本特開2007— 010366號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種即使在被測定物的量為微量的情況下，也能實現(xiàn)高靈敏度、高效率的被測定物的特性測定的測定構(gòu)造體、其制造方法及使用該測定構(gòu)造體的測定方法。
[0009]本發(fā)明的測定構(gòu)造體，包括具有多個空隙部的金屬制的空隙配置構(gòu)造體；支承所述空隙配置構(gòu)造體的支承基材，其特征在于，
[0010]所述測定構(gòu)造體用于如下的測定方法:對保持著被測定物的所述測定構(gòu)造體照射電磁波，通過檢測透過了所述測定構(gòu)造體的電磁波、或從所述測定構(gòu)造體反射的電磁波的頻率特性而測定被測定物的特性，
[0011]所述空隙配置構(gòu)造體的所述支承基材側(cè)的主面的至少一部分與所述支承基材接
八I=I，
[0012]所述空隙配置構(gòu)造體的空隙部的主面中的所述支承基材側(cè)的主面的至少一部分不與所述支承基材接觸。
[0013]優(yōu)選上述支承基材由以硅或硅化合物為主成分的材料構(gòu)成。
[0014]此外，本發(fā)明也涉及上述的測定構(gòu)造體的制造方法，包括如下步驟:
[0015]在板狀或膜狀的支承基材的表面形成具有多個空隙部的金屬制的空隙配置構(gòu)造體；
[0016]通過經(jīng)由所述空隙配置構(gòu)造體的空隙部的蝕刻，在厚度方向上切削所述支承基材而形成凹部。
[0017]此外，本發(fā)明還涉及一種測定方法，在上述測定構(gòu)造體的所述空隙部保持被測定物，對保持著所述被測定物的所述測定構(gòu)造體照射電磁波，通過檢測透過了所述測定構(gòu)造體的電磁波或從所述測定構(gòu)造體反射的電磁波的頻率特性而測定被測定物的特性。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，通過使檢測靈敏度最高的空隙配置構(gòu)造體的主面附近區(qū)域為什么都沒有的狀態(tài)，由此提高檢測靈敏度。此外，能夠使空隙配置構(gòu)造體的主面附近區(qū)域的兩面都用于保持被測定物，結(jié)果可提高檢測靈敏度。由此，在被測定物的量是微量(距離空隙配置構(gòu)造體的表面的厚度薄)的情況下，也能實現(xiàn)高靈敏度、高效率的被測定物的特性測定。
[0019]此外，本發(fā)明的測定構(gòu)造體可以通過經(jīng)由空隙配置構(gòu)造體的空隙部的蝕刻而在厚度方向上切削基材的步驟來制作，因此可以使用MEMS(Micro Electro MechanicalSystem)技術(shù)等通用技術(shù)而簡單地制造。
[0020]而且，本發(fā)明的測定構(gòu)造體中，由于在支承基材的空隙配置構(gòu)造體側(cè)具有凹部(空隙配置構(gòu)造體的空隙部的主面中的不與上述支承基材側(cè)的主面接觸的部分)，因此在被測定物(被檢體)是液體的情況下，能夠?qū)⒃摪疾坑米魇杖荼粶y定物的容器，所以是合適的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是用于說明本發(fā)明的測定方法的概要的示意圖。
[0022]圖2是表示本發(fā)明的測定構(gòu)造體的一例的剖面示意圖。
[0023]圖3是用于說明空隙配置構(gòu)造體的格子構(gòu)造的俯視示意圖。
[0024]圖4是表示實施例1的透射率光譜(無被測定物)的圖表。
[0025]圖5是表示實施例1的透射率光譜(有被測定物)的圖表。
[0026]圖6是表示比較例I的透射率光譜(無被測定物)的圖表。
[0027]圖7是表示比較例I的透射率光譜(有被測定物)的圖表。
[0028]圖8是表示本發(fā)明的測定構(gòu)造體的一例的剖面示意圖。
[0029]圖9是表示本發(fā)明的測定構(gòu)造體的一例的俯視示意圖。
[0030]圖10是表示實施例2的透射率光譜(無被測定物)的圖表。
[0031]圖11是表示在實施例2得到的透射率光譜(有被測定物)的圖表。[0032]圖12是表示實施例3的透射率光譜(無被測定物)的圖表。
[0033]圖13是表示實施例3的透射率光譜(有被測定物)的圖表。
[0034]圖14是表示以往的測定構(gòu)造體的一例的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0035]首先，使用圖1說明本發(fā)明的測定方法的一例的概要。圖1是示意性表示本發(fā)明的測定方法所用的測定裝置的整體構(gòu)造的圖。該測定裝置使用通過將從激光器7 (例如，短光脈沖激光器)照射的激光照射到半導體材料上而產(chǎn)生的電磁波(例如，具有20GHz?120THz的頻率的太赫波)脈沖。
[0036]在圖1的構(gòu)成中，用半透半反鏡70將從激光器7射出的激光分支為兩條路徑。一個路徑是向電磁波發(fā)生側(cè)的光傳導元件77照射，另一路徑是通過使用多個反射鏡71 (對于具有同樣功能的部件省略標注)而經(jīng)由延時臺76向接收側(cè)的光傳導元件78照射。作為光傳導元件77、78，可以使用在LT一GaAs (低溫生長GaAs)形成具有問隙部的偶極天線的一般光傳導元件。此外，作為激光器7，可以使用纖維型激光器、使用鈦寶石等固體的激光器等。而且，對于電磁波的發(fā)生、檢測，可以使用表面無天線的半導體，或使用如ZnTe晶體那樣的電光晶體。在此，通過電源80在成為發(fā)生側(cè)的光傳導元件77的問隙部施加合適的偏壓。
[0037]所發(fā)生的電磁波經(jīng)拋物面反射鏡72成為平行光束，并通過拋物面反射鏡73而照射到周期構(gòu)造體I。透過了周期構(gòu)造體I的太赫波經(jīng)拋物面反射鏡74、75而被光傳導元件78接收。在光傳導兀件78所接收的電磁波信號被放大器84放大后,在鎖定放大器82作為時間波形而被取得。然后，用含有計算單元的PC(個人計算機)83進行傅里葉變換等信號處理后，計算平板狀的周期構(gòu)造體I的透射率光譜等。為了用鎖定放大器82取得，用振蕩器81的信號來對施加于發(fā)生側(cè)的光傳導元件77的間隙的來自電源80的偏壓進行調(diào)制(振幅5V至30V)。由此進行同步檢波，從而能夠提高S / N比。
[0038]以上所說明的測定方法是通常稱為兆赫時間分域分光法(THz — TDS)的方法。除了 THz — TDS之外，也可以采用傅里葉變換紅外分光法(FT — IR)。
[0039]在圖1中，示出了測定電磁波透射率的情況，但在本發(fā)明中，也可以測定電磁波的反射率。優(yōu)選的是，測定在O次方向的透射的透射率、在O次方向的反射的反射率。
[0040]需要說明的是，通常，設衍射光柵的光柵間隔為S、入射角為1、衍射角為Θ、波長為入時，由衍射光柵衍射而得的光譜可表示為:
[0041]s (sin1-sin Θ ) =ηλ...(1)。
[0042]上述“O次方向”的O次是指上述式⑴的η為O的情況。s和入不能為0，因此η=O成立時僅是sin1-sin Θ = O的情況。從而,上述“O次方向”是指入射角與衍射角相等時，也就是指電磁波的行進方向不發(fā)生變化的方向。
[0043]在本發(fā)明的測定方法所用的電磁波優(yōu)選是波長入為0.3μπι?15mm(頻率:20GHz?IPHz)的電磁波(太赫波)。若要進行更高靈敏度的測定，則優(yōu)選縮短向空隙配置構(gòu)造體照射的電磁波的波長入，優(yōu)選使波長入為300 μ m以下(頻率:1ΤΗζ以上)。
[0044]作為具體的電磁波，可舉出:例如，以短光脈沖激光器作為光源，通過ZnTe等的電光晶體的光整流效應而發(fā)生的太赫波。此外，還可舉出:例如，以短光脈沖激光器作為光源，在光傳導天線激發(fā)自由電子，通過施加于光傳導天線的電壓而瞬時發(fā)生電流，由此產(chǎn)生的太赫波。此外，還可舉出:例如從高壓水銀燈或高溫陶瓷發(fā)出的太赫波。此外，作為具體的電磁波，可舉出例如從半導體激光器或激光二極管射出的可見光。
[0045]此外，在本發(fā)明的測定方法中，向空隙配置構(gòu)造體照射的電磁波優(yōu)選是直線偏振的電磁波。直線偏振的電磁波可以是從無偏振、圓偏振等光源射出的電磁波通過(直線)偏振器后而成的直線偏振的電磁波，也可以是從偏振光源射出的直線偏振的電磁波。作為直線偏振器，可以使用線柵等。
[0046]在本發(fā)明中，“測定被測定物的特性”是指對作為被測定物的化合物進行定量、各種定性等，可舉出例如測定溶液中等的微量被測定物的含有量的情況、進行被測定物的鑒定的情況。具體而言，可舉出如下方法:例如，將空隙配置構(gòu)造體浸潰于溶解了被測定物的溶液中，使被測定物附著于空隙配置構(gòu)造體的表面，然后清洗溶劑、多余的被測定物，使空隙配置構(gòu)造體干燥后，使用后述的測定裝置來測定被測定物的特性。
[0047]在本發(fā)明中，當求解被測定物的量時，優(yōu)選是，預先測定各種量的被測定物而得出頻率特性，與基于該頻率特性而作成的檢測量線比較，從而來計算被測定物的量。
[0048]〈測定構(gòu)造體〉
[0049](空隙配置構(gòu)造體)
[0050]構(gòu)成本發(fā)明的測定構(gòu)造體的空隙配置構(gòu)造體是具有在與主面垂直的方向上貫穿的多個空隙部的空隙配置構(gòu)造體。整體形狀通常為平板狀或膜狀。
[0051]本發(fā)明所用的空隙配置構(gòu)造體是在與主面垂直的方向上貫穿的多個空隙部在上述主面上的至少一個方向呈周期性配置而成的構(gòu)造體。但是，不需要在整個空隙配置構(gòu)造體的范圍使空隙部呈周期性配置，只要在至少一部分處空隙部呈周期性配置即可。
[0052]空隙配置構(gòu)造體優(yōu)選是準周期構(gòu)造體或周期構(gòu)造體。準周期構(gòu)造體是指不具有并行對稱性、但排列具有秩序性的構(gòu)造體。作為準周期構(gòu)造體，可舉出:例如作為一維準周期構(gòu)造體的斐波納契構(gòu)造、作為二維準周期構(gòu)造體的彭羅斯(Penrose)構(gòu)造。周期構(gòu)造體是指具有如并行對稱性所代表的那樣的空間對稱性的構(gòu)造體，根據(jù)其對稱的維度而分類為一維周期構(gòu)造體、二維周期構(gòu)造體、三維周期構(gòu)造體。一維周期構(gòu)造體可舉出例如線柵構(gòu)造、一維衍射光柵等。二維周期構(gòu)造體可舉出例如網(wǎng)過濾器、二維衍射光柵等。這些周期構(gòu)造體中，二維周期構(gòu)造體適合使用，更優(yōu)選的是使用空隙部在縱向和橫向都規(guī)則排列(方形排列)的二維周期構(gòu)造體。
[0053]作為空隙部呈方形排列的二維周期構(gòu)造體，可舉出例如圖3所示的、使空隙部11以恒定間隔呈矩陣狀配置的板狀構(gòu)造體(格子狀構(gòu)造體)。關于圖3所示的空隙配置構(gòu)造體I是如下形狀的板狀構(gòu)造體:從其主面IOa側(cè)觀察時在正方形的一部分具有突起部101的形狀的空隙部11在與該正方形的各邊平行的2個排列方向(圖3中的縱向和橫向)上等間隔地設置。空隙部不限于這樣的形狀，也可以是例如長方形、圓形或橢圓等。此外，只要呈方形排列即可，也可以是在兩個排列方向上的間隔不相等，例如可以是長方形排列。
[0054]此外，空隙配置構(gòu)造體的厚度(t)優(yōu)選是測定所用的電磁波的波長入的幾分之I以下。例如，在照射的電磁波的波長入為300 μ m時,優(yōu)選t為150 μ m以下。若構(gòu)造體的厚度大于該范圍，則有時透過或反射的電磁波的強度變?nèi)醵y以檢測到信號。
[0055]此外，空隙配置構(gòu)造體的空隙部的尺寸優(yōu)選是測定所用的電磁波的波長入的十分之一以上、10倍以下。若空隙部的尺寸為該范圍以外，則有時透過的電磁波的強度變?nèi)醵y以檢測到信號。
[0056]此外，空隙部的光柵間隔(間距)優(yōu)選是測定所用的電磁波的波長的十分之一以上、10倍以下。若空隙部的光柵間隔在該范圍外，則有時難以透過。
[0057]但是，關于空隙配置構(gòu)造體、空隙部的形狀和尺寸，根據(jù)測定方法、空隙配置構(gòu)造體的材質(zhì)特性、所使用的電磁波的頻率等而適當設計，難以使其范圍一般化，并非要限定于上述的范圍。
[0058]空隙配置構(gòu)造體由金屬構(gòu)成。作為金屬可舉出:能夠與具有羥基、硫醇基、羧基等官能團的化合物的官能團鍵合的金屬、能夠在表面涂敷羥基、氨基等官能團的金屬，以及這些金屬的合金。具體而言，可舉出金、銀、銅、鐵、鎳、鉻、娃、鍺等，優(yōu)選是金、銀、銅、鎳、鉻，更優(yōu)選是鎳、金。
[0059]在使用金、鎳的情況下，尤其是被測定物含有硫醇基(一 SH基)時，能夠使該硫醇基鍵合于空隙配置構(gòu)造體的表面，因此是有利的。此外，在使用鎳的情況下，尤其是被測定物含有羥基(一 0H)或羧基(一 C00H)時，能夠使該官能團鍵合于空隙配置構(gòu)造體的表面，因此是有利的。
[0060]這樣的空隙配置構(gòu)造體可以采用各種公知的方法來制作，優(yōu)選是在板狀或膜狀的支承基材的表面通過圖案形成而形成。圖案形成可以通過通常的半導體上電極制作工序(例如，抗蝕劑涂布、圖案印刷、抗蝕劑圖案形成、金屬蒸鍍、抗蝕劑除去)等而進行。
[0061]在本發(fā)明中，作為在空隙配置構(gòu)造體保持被測定物的方法，可以使用各種公知的方法，例如可以將被測定物直接附著于空隙配置構(gòu)造體，也可以將被測定物隔著支承膜等地附著。從通過提高測定靈敏度、抑制測定偏差來進行高再現(xiàn)性的測定的觀點考慮，優(yōu)選是在空隙配置構(gòu)造體的表面直接附著被測定物。
[0062]作為在空隙配置構(gòu)造體直接附著被測定物的情況，不僅是在空隙配置構(gòu)造體的表面與被測定物之間直接形成化學鍵等的情況，也包括對于預先在表面鍵合有主分子的空隙配置構(gòu)造體，使被測定物鍵合于該主分子的情況。作為化學鍵，可舉出共價鍵(例如，金屬一硫醇基之間的共價鍵等)、范德華力、離子鍵、金屬鍵、氫鍵等，優(yōu)選是共價鍵。此外，主分子是指能夠特異性鍵合被測定物的分子等，作為主分子與被測定物的組合，可舉出例如抗原與抗體、糖鏈與蛋白質(zhì)、脂質(zhì)與蛋白質(zhì)、低分子化合物(配位體)與蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)、單鏈DNA與單鏈DNA等。
[0063](支承基材)
[0064]支承基材是能夠?qū)⑸鲜隹障杜渲脴?gòu)造體以使其具有張力的狀態(tài)加以保持的構(gòu)件。具有張力的狀態(tài)只要是無撓曲的狀態(tài)即可。該支承基材與空隙配置構(gòu)造體是不同的構(gòu)件。
[0065]作為支承基材的材料，可舉出例如半導體、樹脂、陶瓷、玻璃、石英等，優(yōu)選是對所使用的電磁波的透射率高的材料。對于太赫波或紅外光的電磁波，優(yōu)選是半導體。作為半導體，可舉出例如IV族半導體(S1、Ge等)、11 一 VI族半導體(ZnSe、CdS、ZnO等)、III一V族半導體(GaAs、InP、GaN等)、IV族化合物半導體(SiC、SiGe等)、I一III一VI族半導體(CuInSe2等)等化合物半導體、有機半導體,優(yōu)選是娃(Si)。在支承基材由娃構(gòu)成的情況下，通過采用MEMS技術(shù)等通用的半導體技術(shù)，能夠簡單地制作具有所希望形狀的支承基材。對于近紅外光或可見光的電磁波，優(yōu)選舉出陶瓷、玻璃、石英。在支承基材由玻璃、石英等以硅化合物為主成分的材料構(gòu)成的情況下，通過采用MEMS技術(shù)等通用技術(shù)，能夠簡單地制作具有所希望形狀的支承基材。
[0066]在本發(fā)明的測定構(gòu)造體中，空隙配置構(gòu)造體的主面中的支承基材側(cè)的主面的至少一部分與支承基材接合，且空隙配置構(gòu)造體的空隙部的主面中的上述支承基材側(cè)的主面的至少一部分不與上述支承基材接觸。
[0067]在此，“空隙配置構(gòu)造體的主面”不是表示平面的術(shù)語，是指空隙配置構(gòu)造體的外周面中的、與空隙部的排列方向平行的部分(例如，圖2所示的主面10a、10b)。其中，支承基材側(cè)的主面是例如圖2所示的主面10b。
[0068]此外，“空隙配置構(gòu)造體的空隙部的主面”是“將空隙部認為是由空隙配置構(gòu)造體的包括主面在內(nèi)的平面和空隙配置構(gòu)造體的內(nèi)部側(cè)面所圍成的構(gòu)件時的主面”，換言之，是指“空隙配置構(gòu)造體的包括主面在內(nèi)的平面中的、除了空隙配置構(gòu)造體的主面以外的部分，且是除去該平面方向上的比空隙配置構(gòu)造體更靠外側(cè)的部分而成的部分”(例如，圖2所示的主面IlaUlb)。其中，支承基材側(cè)的主面是例如圖2所示的主面lib。
[0069]作為空隙配置構(gòu)造體的主面中的支承基材側(cè)的主面的至少一部分與支承基材接合的形態(tài)，可舉出例如僅是空隙配置構(gòu)造體的支承基材側(cè)的主面的周邊部與支承基材接合的情況，但不限于此，也可以是空隙配置構(gòu)造體的支承基材側(cè)的整個主面與支承基材接合。
[0070]具有這樣構(gòu)造的支承基材是通過包括如下步驟的制造方法而制作:在如上述那樣在板狀或膜狀的支承基材的表面形成了空隙配置構(gòu)造體之后，通過經(jīng)由上述空隙配置構(gòu)造體的空隙部的蝕刻，在厚度方向上切削支承基材而形成凹部。
[0071]作為“經(jīng)由空隙部的蝕刻”，可舉出將空隙配置構(gòu)造體用作掩模的各種公知的蝕刻法，可以采用MEMS技術(shù)等通用技術(shù)。需要說明的是，采用這樣的蝕刻，不僅能夠形成僅在與圖8所示的空隙部11對應的位置形成有凹部22的支承基材2，還能通過采用適當?shù)幕瘜W蝕刻法等，而在與圖2所示的空隙部11對應的位置以外(例如，圖2的空隙配置構(gòu)造體I的主面IOb與支承基材2之間)也形成凹部21。
[0072]需要說明的是，關于本發(fā)明的支承基材，不限于兩主面為平行的形狀，在空隙配置構(gòu)造體被保持的狀態(tài)下，可以是一個主面以一定的角度相對于空隙配置構(gòu)造體的空隙配置部的主面傾斜的形狀。在以具有入射角(電磁波的行進方向與空隙配置構(gòu)造體的主面所成的角度)的狀態(tài)使電磁波入射空隙配置構(gòu)造體的情況下，做成這樣的形狀是有利的。
[0073]<測定方法>
[0074]在由本發(fā)明的測定方法得到的透射率光譜等的頻率特性中，優(yōu)選出現(xiàn)下降(dip)波形。在此，下降波形是指通常在透射率光譜等中，在電磁波的透射率高的頻率區(qū)域(通頻帶區(qū)域)可見的局部的倒峰。
[0075]頻率特性中產(chǎn)生的下降波形優(yōu)選是由于空隙配置構(gòu)造體的TEll模式諧振(將各空隙部視作波導管時)而產(chǎn)生的?；蛘?，優(yōu)選是由于空隙配置構(gòu)造體的TElO模式諧振(將各空隙部視作波導管時)的減少而產(chǎn)生的。這是由于，在頻率特性上出現(xiàn)的下降波形成為尖銳處(sharp)，被測定物的測定靈敏度提高。
[0076]為了產(chǎn)生下降波形，優(yōu)選使空隙配置構(gòu)造體相對于電磁波的行進方向及偏振方向傾斜。除此之外，通過使空隙配置構(gòu)造體的空隙部的形狀相對于與電磁波的偏振面正交的假想面為非鏡像對稱的形狀，從而能夠基于TEll模式諧振產(chǎn)生下降波形。該情況下，即使將空隙配置構(gòu)造體與電磁波的行進方向垂直地配置，也能產(chǎn)生由于TEll模式諧振所引起的下降波形。
[0077]作為這樣的空隙部的形狀，可舉出在形成周期構(gòu)造體的空隙部的部分具有突起部或切缺部的形狀。在該情況下，優(yōu)選在形成周期構(gòu)造體的空隙部的部分中的、產(chǎn)生TEll模式那樣的諧振時電場強度相對變強的位置具有突起部，或在電場強度相對變?nèi)醯奈恢镁哂星腥辈?。此外，可以是使周期?gòu)造體的從與主面垂直的方向觀察到的空隙部的形狀為梯形、凸型、凹型、多邊形或星型等，以使空隙配置構(gòu)造體相對于與第一電磁波的偏振面正交的假想面不成為鏡像對稱的方式來配置空隙配置構(gòu)造體。
[0078]在關于以上測定方法的說明中，說明了對透過了空隙配置構(gòu)造體的電磁波的頻率特性進行檢測的情況，但對在空隙配置構(gòu)造體所反射的電磁波的頻率特性進行檢測時，透射光譜的下降波形在反射光譜中成為峰值波形。
[0079]實施例
[0080]以下，舉出實施例進一步詳細說明，但本發(fā)明不限于此。
[0081](實施例1)
[0082]準備Si半導體基板作為支承基材，采用通常的在半導體上的電極制作工序(例如抗蝕劑涂布、圖案印刷、抗蝕劑圖案形成、金屬蒸鍍、抗蝕劑除去)而在該支承基材上制作空隙配置構(gòu)造體。然后，通過經(jīng)由空隙配置構(gòu)造體的空隙部的蝕刻，在厚度方向上切削上述支承基材而形成凹部，由此得到本發(fā)明的測定構(gòu)造體。
[0083]圖2示出測定構(gòu)造體的剖面示意圖。支承基材2的材質(zhì)是Si，Z方向的厚度(包括凹部21)為300 μ m。如圖2所示,在支承基材2的空隙配置構(gòu)造體I側(cè)設有深度為5 μ m的凹部21，支承基材2僅與空隙配置構(gòu)造體I的周圍接合?？障杜渲脴?gòu)造體I的材質(zhì)是Ni，厚度為2 μ m。在此，空隙配置構(gòu)造體I的主面10a、IOb中的支承基材2側(cè)的主面IOb的周邊部與支承基材2接合，且空隙配置構(gòu)造體I的空隙部11的主面IlaUlb中的支承基材2側(cè)的主面Ilb全部不與支承基材2接觸。此外，在本實施例中，空隙配置構(gòu)造體I的主面IOb的周邊部以外也不與支承基材2接觸。
[0084]圖3示出空隙配置構(gòu)造體I的部分俯視圖。向測定構(gòu)造體入射的入射電磁波是向Y軸方向偏振了的平面波，相對于空隙配置構(gòu)造體的主面(XY面)垂直入射。如圖3所示，從主面方向觀察，空隙配置構(gòu)造體的空隙部11的形狀為大致正方形，但在正方形的一邊具有突起部101。即，空隙部是在6 μ m見方的正方形的一邊具有I μ m見方的突起部101的形狀，各部的尺寸如圖3所示。如此，通過使空隙配置構(gòu)造體的空隙部的形狀相對于與電磁波的偏振面正交的假想面不是鏡像對稱的形狀，從而能夠產(chǎn)生由TEll模式諧振所引起的下降波形?？障杜渲脴?gòu)造體中，這樣的空隙部以光柵問隔9μπι在縱橫方向呈格子狀配置。
[0085]圖4表示關于本實施例的測定構(gòu)造體，未保持被測定物時的透射率光譜的計算結(jié)果(基于FDTD法(Finite-differencetime-domainmethod:時問分域差分法)的電磁場仿真的結(jié)果)。如圖4所示，在24.068THZ觀測到源白空隙配置構(gòu)造體的下降波形。需要說明的是，圖4的圖表記錄了下降波形等以外的微小峰值，但這是由于支承基材的干涉而產(chǎn)生的，在測定被測定物的特性時可以無視(對于其他圖表也同樣)。
[0086]接著，圖5表示在實施例1的測定構(gòu)造體的空隙配置構(gòu)造體的主面(不面向支承基材的主面)附著作為被測定物的介電體膜(厚度500nm、折射率2)時的透射率光譜的計算結(jié)果。如圖5所示，在20.759THZ觀察到下降波形。與圖4相比可知，因被測定物的存在而產(chǎn)生下降波形的頻率改變(改變量3.309THZ)。這意味著通過使用本實施例的測定構(gòu)造體，能夠基于頻率特性的變化來檢測被測定物。
[0087](比較例)
[0088]除了在空隙配置構(gòu)造體與支承基材之間未設置圖2所示的凹部21這一點以外，其余與實施例1同樣地制作出圖14所示的以往的測定構(gòu)造體。
[0089]圖6表示關于比較例的測定構(gòu)造體的透射率光譜的計算結(jié)果。未明確觀測到如圖4所示那樣的源白空隙配置構(gòu)造體的下降波形，可知整體上透射率小。
[0090]接著，圖7示出在比較例的測定構(gòu)造體的空隙配置構(gòu)造體的主面(不面向支承基材的主面)附著作為被測定物的介電體膜(厚度500nm、折射率2)時的透射率光譜的計算結(jié)果。比較圖6與圖7，無法觀測到因被測定物的存在而引起的下降波形的頻率改變。
[0091](實施例2)
[0092]如圖8所示，除了在空隙配置構(gòu)造體與支承基材之間周期性地設置多個支柱這一點以外，其余與實施例1同樣地制作測定構(gòu)造體。支柱的材質(zhì)與支承基材相同，是Si,支柱的形狀是一邊為3 μ m的直棱柱狀。這樣的支柱23相對于空隙配置構(gòu)造體I配置在圖9所示的位置，支柱23的間距與光柵問隔相同，是9μπι。在此，空隙配置構(gòu)造體I的主面10a、IOb中的支承基材2側(cè)的主面IOb的周邊部與支承基材2接合，且空隙配置構(gòu)造體I的空隙部11的主面lla、lib中的支承基材2側(cè)的主面Ilb全部不與支承基材2接觸。此外，在本實施例中，空隙配置構(gòu)造體I的主面IOb的一部分在上述支柱23的部分與支承基材2接觸。
[0093]圖10示出關于本實施例的測定構(gòu)造體的透射率光譜的計算結(jié)果。如圖10所示，在23.944THZ觀測到源白空隙配置構(gòu)造體的下降波形(其他的下降波形不是由空隙配置構(gòu)造體的TEll模式諧振(將各空隙部視作波導管時)引起的下降波形)。
[0094]接著，圖11示出在本實施例的測定構(gòu)造體的空隙配置構(gòu)造體的主面(不面向支承基材的主面)附著作為被測定物的介電體膜(厚度500nm、折射率2)時的透射率光譜的計算結(jié)果。如圖11所示，在20.606THZ觀測到下降波形。通過與圖10的比較可知，因被測定物的存在而產(chǎn)生下降波形的頻率改變(改變量3.338THz)。這意味著通過使用本實施例的測定構(gòu)造體，能夠基于頻率特性的變化來檢測被測定物。
[0095](實施例3)
[0096]如圖8所示，除了支承基材2的設于空隙配置構(gòu)造體I側(cè)的凹部22為將空隙配置構(gòu)造體I的空隙部11的形狀投影于支承基材2的形狀(锪孔形狀)這一點以外，其余與實施例I同樣地制作測定構(gòu)造體。在此，空隙配置構(gòu)造體I的主面10a、10b中的支承基材2側(cè)的主面IOb的周邊部與支承基材2接合，且空隙配置構(gòu)造體I的空隙部11的主面lla、lib中的支承基材2側(cè)的主面Ilb全部不與支承基材2接觸。此外，在本實施例中，空隙配置構(gòu)造體I的主面IOb全部與支承基材2接觸。
[0097]圖12示出關于本實施例的測定構(gòu)造體的透射率光譜的計算結(jié)果。由圖12可知，在25.918THZ觀測到源白空隙配置構(gòu)造體的下降波形(其他的下降波形不是由空隙配置構(gòu)造體引起的下降波形)。
[0098]接著，圖13示出在本實施例的測定構(gòu)造體的空隙配置構(gòu)造體的主面(不面向支承基材的主面)附著作為被測定物的介電體膜(厚度500nm、折射率2)時的透射率光譜的計算結(jié)果。如圖13所示，在25.115THz觀測到下降波形。通過與圖12的比較可知，因被測定物的存在而產(chǎn)生下降波形的頻率改變(改變量0.803THz)。這意味著通過使用本實施例的測定構(gòu)造體，能夠基于頻率特性的變化來檢測被測定物。
[0099]關于本次公開的實施方式及實施例，應理解為其是對發(fā)明點的例示而非限制。本發(fā)明的范圍不是上述的說明而是由權(quán)利要求所示，與權(quán)利要求等同的意思及其范圍內(nèi)的所有變更均包括在內(nèi)。
[0100]附圖標記的說明
[0101]I空隙配置構(gòu)造體，
[0102]10a, IOb 主面，
[0103]101 關起部，
[0104]11空隙部，
[0105]11a, Ilb 主面，
[0106]2支承基材，
[0107]21,22 凹部，
[0108]23 支柱，
[0109]7激光器，
[0110]70半透半反鏡，
[0111]71反射鏡，
[0112]72，73，74，75拋物面反射鏡，
[0113]76延時臺，
[0114]77，78光電導元件，
[0115]80 電源，
[0116]81振蕩器，
[0117]82鎖定放大器，
[0118]83PC (個人計算機)，
[0119]84放大器。
【權(quán)利要求】
1.一種測定構(gòu)造體，包括具有多個空隙部(11)的金屬制的空隙配置構(gòu)造體(I);支承所述空隙配置構(gòu)造體(I)的支承基材，其特征在于， 所述測定構(gòu)造體用于如下的測定方法:對保持著被測定物的所述測定構(gòu)造體照射電磁波，通過檢測透過了所述測定構(gòu)造體的電磁波、或從所述測定構(gòu)造體反射的電磁波的頻率特性而測定被測定物的特性， 所述空隙配置構(gòu)造體(I)的所述支承基材(2)側(cè)的主面(IOb)的至少一部分與所述支承基材⑵接合， 所述空隙配置構(gòu)造體(I)的空隙部(11)的主面(11a，Ilb)中的所述支承基材(2)偵U的主面(Ilb)的至少一部分不與所述支承基材(2)接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定構(gòu)造體，其特征在于， 所述支承基材(2)由以硅或硅化合物為主成分的材料構(gòu)成。
3.—種測定構(gòu)造體的制造方法，該測定構(gòu)造體是權(quán)利要求1或2所述的測定構(gòu)造體,所述測定構(gòu)造體的制造方法包括如下步驟: 在板狀或膜狀的支承基材(2)的表面形成具有多個空隙部(11)的金屬制的空隙配置構(gòu)造體⑴； 通過經(jīng)由所述空隙配置構(gòu)造體(I)的空隙部(11)的蝕刻，在厚度方向上切削所述支承基材(2)而形成凹部(21、22)。
4.一種測定方法,其特征在于， 在權(quán)利要求1或2所述的測定構(gòu)造體的所述空隙部(11)保持被測定物， 對保持著所述被測定物的所述測定構(gòu)造體照射電磁波，通過檢測透過了所述測定構(gòu)造體的電磁波或從所述測定構(gòu)造體反射的電磁波的頻率特性而測定被測定物的特性。
【文檔編號】G01N21/01GK103477204SQ201180069793
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月31日
【發(fā)明者】近藤孝志, 神波誠治 申請人:株式會社村田制作所