JP2008122405A - Method of reaction analysis - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、試料支持体上に形成された反応層における正対試料の膜厚の変化を光量の変化として検出する反応解析法に関する。 The present invention relates to a reaction analysis method for detecting a change in film thickness of a directly facing sample in a reaction layer formed on a sample support as a change in light quantity.
一般に、偏光を利用した反応解析法は物体の表面で光が反射する際の偏光状態の変化を観測して、物体自体の光学定数、または その表面に付着した薄膜の厚みや光学定数を知る方法である。この偏光解析法は、生物物理分野へも応用されるようになり、抗原抗体反応に用いるタンパク質膜の厚さの測定、タンパク質の吸着膜の測定、固液界面における血漿タンパクの測定にも応用されるようになっている。 In general, the reaction analysis method using polarized light observes the change in the polarization state when light is reflected on the surface of the object, and knows the optical constant of the object itself, or the thickness and optical constant of the thin film attached to the surface. It is. This ellipsometry has been applied to the biophysics field, and is also applied to the measurement of the thickness of protein membranes used for antigen-antibody reactions, the measurement of protein adsorption membranes, and the measurement of plasma proteins at the solid-liquid interface. It has become so.
上記抗原抗体反応に用いるタンパク質の厚さを測定する技術としては、例えば、非特許文献1に開示されている。上記タンパク質の吸着膜の測定に関する技術としては、非特許文献2および非特許文献3に開示されている。また、固液界面における血漿タンパクの測定に関する技術としては、非特許文献4に開示されている技術が知られている。
For example,
ここで、偏光解析法について説明する。屈折率m0 の基板の上にp−1層の多層膜が付けてある場合その上の屈折率mP の媒質から光が入射した場合の反射光の振幅反射率を振幅反射率=rP,0 として、このmP の媒質の厚さをdP とし、その上にさらにmP+1 の媒質を重ねて上方から光を入射させた時に、振幅反射率=rP+1,0 の反射光になるとすれば、
で表される。ここで、屈折率mP は複素屈折率で表され、
ρP+1,P はp+1層とp層界面での振幅反射率でrP,0 は、
で表されるので多層膜の反射率は順次階層的に値を代入して最終の反射率を求めることができる。S偏光、P偏光成分の反射率はρP+1,P の項に各々S偏光の振幅反射率、P偏光の振幅反射率を適用することにより求まる。例えば、
偏光解析装置では試料によって反射されたS、P成分の偏光反射率比が測定され、S偏光の振幅反射率をASS、P偏光の振幅反射率をASPとすると、
で与えられ、tanφ(振幅反射率比)とΔ(位相差)を上記の計算式に当てはめることにより屈折率、膜厚を求めている。 The refractive index and the film thickness are obtained by applying tanφ (amplitude reflectance ratio) and Δ (phase difference) to the above formula.
また、偏光解析を行なう場合、従来より種々の方法があるが、例えば図15に示された偏光解析装置が用いられている。この装置はFaraday cellを用いたKingの光電的偏光解析装置であり、入射角固定の測定法の配置状態を示している。この装置は偏光子および検光子がステッピングモータ等で±0.002°に相当する精度で回転することができ、さらにファラディー効果により偏光状態に変調を加えて消光位置が探し易い機構になっている。 In addition, there are various methods for performing ellipsometry, but for example, the ellipsometer shown in FIG. 15 is used. This device is King's photoelectric ellipsometer using a Faraday cell, and shows the arrangement state of a measurement method with a fixed incident angle. In this device, the polarizer and the analyzer can be rotated with an accuracy equivalent to ± 0.002 ° by a stepping motor or the like, and the polarization state is modulated by the Faraday effect to easily find the extinction position. Yes.
このように図15に示した偏光解析装置を用いて消光条件を求めることにより、試料表面に付着した薄膜の厚みや光学定数を知ることができる。しかしながら、このような装置では、Faraday cellを備えなければならない、あるいは偏光子、検光子の両方を精度良く回転させる機構を備える必要がある等、簡便性にかけるのが欠点であった。また、多層膜構造において最上層の膜の微小の光学的変化を精度良く求めるのが困難であった。 Thus, by obtaining the extinction conditions using the ellipsometer shown in FIG. 15, the thickness and optical constant of the thin film adhering to the sample surface can be known. However, such an apparatus has a drawback in that it is required to be equipped with a Faraday cell, or it is necessary to provide a mechanism for rotating both the polarizer and the analyzer with high accuracy. In addition, it has been difficult to accurately determine a minute optical change in the uppermost film in a multilayer structure.
一方、偏光解析装置を抗原抗体反応などの分析装置として用いる場合には屈折率、膜厚などを測定することよりも抗原抗体反応の反応性が感度良く検出できれば良い。この目的のためには反応前の試料支持体を偏光解析装置に置いて消光させ、次に偏光子、検光子などの位置を固定したままで反応後の試料支持体を設置して光量の変化を測定し、抗原抗体反応を検出することができる。 On the other hand, when the ellipsometer is used as an analyzer such as an antigen-antibody reaction, it is sufficient that the reactivity of the antigen-antibody reaction can be detected with higher sensitivity than measuring the refractive index and the film thickness. For this purpose, place the sample support before the reaction on the ellipsometer to quench the light, and then place the sample support after the reaction while fixing the position of the polarizer, analyzer, etc. And antigen-antibody reaction can be detected.
この方法を応用して免疫支持体上の抗体、および抗原による膜厚の変化を偏光解析法で測定するに当り、本出願人は、小型で簡便な光学系を備えた偏光解析装置およびこの光学系に適した試料支持体の構造を特許文献1および特許文献2において提案した。
しかし前述した特許文献1および特許文献2においては、提案した装置や従来の偏光解析装置を用いて試料支持体上の微小の光学的変化を光量の変化としてとらえる際に、その光量の変化の程度が試料支持体の光透過性部分の膜厚、屈折率や入射光の入射角、波長、光量に依存しているが、それ等についての何ら記載されていなかった。
However, in
そこで本発明は、生物試料によって形成された多層膜構造上の微小な膜厚の変化による光量の変化を生物試料の反応結果として検出する偏光を利用した反応解析法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has an object to provide a reaction analysis method using polarized light that detects a change in light amount as a reaction result of a biological sample due to a minute change in film thickness on a multilayer structure formed by the biological sample. .
本発明は上記目的を達成するために、生物試料の一部に偏光を入射させる第1の光学素子と、前記生物試料の前記一部で反射された反射光のP偏光及びS偏光の偏光面をnπ+π/2(n:0,1,2,…整数)回転させて反射させる第2の光学素子と、からの反射光が第2の試料に入射され、前記検光子により消光させることにより前記生物試料の解析を行う反応解析方法であって、光不透過性層と光透過性層と前記生物試料に関する反応層とを有し、反応前と反応後に前記生物試料に関する反応層の層厚が変化する試料支持体を用いて、前記試料支持体への入射角におけるS偏光反射率が0.25以下で、且つ前記光透過性層におけるS、P偏光の位相差に基づき光量の変化を検出することにより、前記反応結果を得る生物試料の反応解析方法を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a first optical element that causes polarized light to be incident on a part of a biological sample, and polarization planes of P-polarized light and S-polarized light reflected by the part of the biological sample. Is rotated by nπ + π / 2 (n: 0, 1, 2,... Integer) and reflected light from the second sample is incident on the second sample and quenched by the analyzer. A reaction analysis method for analyzing a biological sample, comprising a light-impermeable layer, a light-transmitting layer, and a reaction layer related to the biological sample, and a layer thickness of the reaction layer related to the biological sample before and after the reaction is Using a changing sample support, the change in the amount of light is detected on the basis of the phase difference between the S and P polarizations in the light-transmitting layer when the S-polarized reflectance at the incident angle to the sample support is 0.25 or less. Analysis of biological sample to obtain the reaction result Provide a method.
本発明によれば、生物試料によって形成された多層膜構造上の微小な膜厚の変化による光量の変化を生物試料の反応結果として検出する反応解析法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the reaction analysis method which detects the change of the light quantity by the change of the minute film thickness on the multilayer film structure formed with the biological sample as a reaction result of a biological sample can be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
まず、試料に入射する楕円偏光を
First, the elliptically polarized light incident on the sample
で表わし、レファレンス試料で反射した後、消光操作によりS成分の振幅がAf、P成分の振幅がAf tanφr の直線偏光になるものとし、両成分の振幅反射率をArs,Arp,位相差をΔr とすれば、
従って、
次いで、2つ目の測定試料の振幅反射率をASS,ASP,位相差をΔS とすると測定試料で反射した後の楕円偏光は以下のようになる。
従って、検出する反射光量IS は、
となる。 It becomes.
a.最適な装置設定を想定した場合、また、式(1)においてAf 2 sin2 φr は装置の設定に関わる量で、
Aps 2 +Aop 2 =1より、A0 2 を消去し、微分により最適条件を求めると、
(1)式に代入してその値を式(4)(5)(8)に導入し、図3,図4,図5を得た。多層膜の反射率を求める際に用いた条件を以下に示す。従って、
入射波長 6700Åいずれの場合も入射角70°でSiO2 膜厚4100Å、入射角65°でSiO2 膜厚4000Å、入射角60°でSiO2 膜厚3900Å、入射角50°でSiO2 膜厚3700Å付近で最大の反射光量を与えることがわかる。また、それらの膜厚近傍でのS偏光反射率、P偏光反射率、偏光反射率比、位相差を図6,図7,図8,図9に示す。これ等の結果を見るとP偏光反射率はほとんど変化がないが、S偏光反射率は最大の反射光量を与えるSiO2 膜厚で反射率が最小となることがわかる。 Incident wavelength 6700Å SiO 2 film thickness 4100Å at an incident angle of 70 ° in any case, SiO 2 film thickness 4000Å at an incident angle of 65 °, SiO 2 film thickness 3900Å at an incident angle of 60 °, SiO 2 film thickness 3700Å at an incident angle of 50 ° It can be seen that the maximum amount of reflected light is given in the vicinity. In addition, FIG. 6, FIG. 7, FIG. 8, and FIG. 9 show the S-polarized light reflectance, the P-polarized light reflectance, the polarized light reflectance ratio, and the phase difference in the vicinity of these film thicknesses. From these results, it can be seen that the P-polarized reflectance hardly changes, but the S-polarized reflectance becomes the smallest at the SiO 2 film thickness that gives the maximum amount of reflected light.
従って、その時偏光反射率比|Ap/As|は最大値を示す。一方、位相差もそれらの膜厚付近で大きく変化することがわかる。すなわち、最大の反射光量はS偏光反射率が最小で偏光反射率比が最大、そして位相差も大きく変化するような試料および装置設定により得られることがわかる。また、最適な装置設定を行なった場合にはλ/4板を45°に設定した場合に対し約2倍の反射光量が得られることがわかる。解析的な方法およびポアンカレ球を用いて計算した場合の結果はどちらも同じ結果が得られる。 Therefore, at that time, the polarization reflectance ratio | Ap / As | shows the maximum value. On the other hand, it can be seen that the phase difference changes greatly in the vicinity of the film thickness. That is, it can be seen that the maximum amount of reflected light can be obtained by setting the sample and the apparatus so that the S-polarized reflectance is the smallest, the polarized reflectance ratio is the largest, and the phase difference changes greatly. Further, it can be seen that when the optimum apparatus setting is performed, the reflected light amount is about twice as much as that obtained when the λ / 4 plate is set to 45 °. Both the analytical method and the results calculated using the Poincare sphere yield the same result.
なお、理論的には、S偏光反射率は、最小となる膜厚が最適であるが、実際にSiウエハにSiO2 膜を形成した場合に、膜厚は目標値に対して5〜10%のばらつきを持っている。従って、図16に示すように例えば、4000Åの膜を形成し、反射率が最低になるようにセンサチップを製作して、使用する場合に反射率を0.25以下であれば、実用上問題がなかった。従って、理論上ではS偏光反射率は最小であるが、実用上はS偏光反射率が0.25以下が好適する反射率であるものとする。 Theoretically, the minimum thickness of the S-polarized reflectance is optimum, but when the SiO 2 film is actually formed on the Si wafer, the thickness is 5 to 10% of the target value. Have variations. Therefore, as shown in FIG. 16, for example, a 4000 mm film is formed, and the sensor chip is manufactured so that the reflectance is minimized. There was no. Accordingly, the S-polarized reflectance is theoretically the minimum, but in practice, the S-polarized reflectance is preferably 0.25 or less.
次に、前述した第1実施例での計算結果を確認するための実験を行なった。実験は再現性のある任意の膜厚の薄膜が容易に作成できるLB膜を模擬試料として用いた。図10に示すように所定の膜厚のSiO2 膜にLB膜をステップ状に順次積層し、SiO2 膜のみのところで消光した後、種々の膜厚のLB膜を累積した位置での反射光量を測定し、計算結果と比較した。実験装置はλ/4板を45°の位置にセットしたものを用いたので計算式は(5)式または(8)式が使用可能であるが今回は(5)式を用いた。
a.確認実験のための計算計算結果を装置の出力に対応させるため光源の出力、受光素子の光電変換効率を以下のように付加した。
a. In order to make the calculation calculation result for the confirmation experiment correspond to the output of the apparatus, the output of the light source and the photoelectric conversion efficiency of the light receiving element were added as follows.
この式が最大の光量を与える装置設定を想定した場合の光量となる。
b.λ/4板を45度に設定した場合この設定は従来の偏光を利用した反応解析装置(以下、偏光解析装置と称する)に最も多く適用されている。
b. When the λ / 4 plate is set to 45 degrees, this setting is most often applied to a conventional reaction analyzer using polarized light (hereinafter referred to as a polarization analyzer).
となるのでこれを(2)式に代入すると、
従って、
c.ポアンカレ球を用いた解析 図1を参照して順を追って偏光の状態を記述すると、(1)P(ポーラライザ)で偏光された光が入射面に対し、45°の角度で設置されたλ/4板を通過するとその光は45°の直線偏光を含む大円上に位置する(L0 )。 c. Analysis using the Poincare sphere Referring to FIG. 1, the state of polarization is described in sequence. (1) The light polarized by P (polarizer) is installed at an angle of 45 ° with respect to the incident surface. After passing through the four plates, the light is located on a great circle containing 45 ° linearly polarized light (L 0 ).
(2)レファレンス試料をセットし、消光調整を行なうとレファレンス試料反射後の光は直線偏光になる(R)。この時の両成分の振幅反射率をArs,Arp及び位相差をΔrとする。
この時アナライザはRの対心点Aに位置する。
(3)配置を固定したままで測定試料を測定した時の反射光をSとし、かつ両成分の振幅反射率をAss,Asp及び位相差をΔs とする。
(3) The reflected light when the measurement sample is measured with the arrangement fixed is S, the amplitude reflectances of both components are A ss , A sp, and the phase difference is Δ s .
このときAの位置で観測される相対光量Iは円弧RSの長さをcとすると、
球面上の3角形DSRに注目すると、
球面3角形の余弦定理、
より、
故に、
入射光量を1とすると全反射光量I0は、
従って、アナライザAの位置で観測される反射光量は以下の式で表される。
また、式(5)と(8)は等価のはずである。ここで、レファレンス試料、測定試料としては、図2に示すような、半導体基板1上にシリコン酸化膜(SiO2)2、シラン膜3、抗原抗体反応層4からなる多層構造を想定した。反射光量の算出はある膜厚のSiO2 をレファレンス試料とし、そこから膜厚が200Å増加したものを測定試料としてその時の反射光量を前述の式を用いて計算した。これを順次200Åずつずらせてレファレンス試料、測定試料としてSiO2の膜厚に対する反射光量の変化を得た。
Also, equations (5) and (8) should be equivalent. Here, as a reference sample and a measurement sample, a multilayer structure including a silicon oxide film (SiO 2 ) 2, a
また計算に用いた偏光反射率、位相差は先の従来技術で述べた多層膜の反射率式から求めた。出力(P)はI0 (LD出力)が偏光プリズム通過後1/2に減少し、それがサンプルへの入射光となり反射光(IS )は受光素子の光電変換効率(S)で電気信号に変換されアンプ(増幅率106 倍)で増幅される。従って、
演算条件を以下に示す。
結果を図11に示す。
b.サンプルの作製および測定上に示した4種のSiO2 膜厚のSiウェハーを10×76mmの大きさに切断し、その上にLB膜を10mm間隔のステップ状に累積した。LB膜材料及び累積条件を下表に示す。
b. Four types of SiO 2 film thickness Si wafers shown in the preparation and measurement of the samples were cut into a size of 10 × 76 mm, and LB films were accumulated in steps of 10 mm intervals. The LB film material and cumulative conditions are shown in the table below.
作製したサンプルを上述したような装置にセットし、自動的に10mmずつ移動させながら反射光量を測定した。測定は始めにLB膜の累積されていないSiO2 膜の部分でポーラライザー(P)とアナライザー(A)を少しずつ回転させ消光位置を求める。次いでPとAの位置は固定したまま測定点にLB膜を累積した部分を移動させ各々の膜厚における反射光量を測定した。 The produced sample was set in the apparatus as described above, and the amount of reflected light was measured while automatically moving by 10 mm. In the measurement, first, the polarizer (P) and the analyzer (A) are rotated little by little in the portion of the SiO 2 film where the LB film is not accumulated to obtain the extinction position. Next, while the positions of P and A were fixed, the portion where the LB film was accumulated was moved to the measurement point, and the amount of reflected light at each film thickness was measured.
測定結果を図12に示す。1枚のSiウェハー上でもSiO2 膜厚は数十Åのバラツキがあることや受光素子に10mm角のフォトダイオードを用いているが実際の受光スポットは1mmφ程度であるため素子のリニアリティが悪くなっていること、およびグラントムソンプリズムの消光比、λ/4板の透過率も理想状態に仮定していることなどから計算の結果と実測値は完全には一致していない。しかしながら、両者ともSiO2 膜4000Åでの結果が最大の反射光量が得られることや相関係数からもわかるように反射光量とLB膜の厚さの両対数が直線関係になることから計算による予測が実測定を反映することがわかる。 The measurement results are shown in FIG. Even on a single Si wafer, the SiO 2 film thickness varies by several tens of millimeters, and a 10 mm square photodiode is used for the light receiving element. However, since the actual light receiving spot is about 1 mmφ, the linearity of the element deteriorates. The calculated results and the measured values do not completely coincide with each other because the extinction ratio of the Glan-Thompson prism and the transmittance of the λ / 4 plate are assumed to be ideal. However, in both cases, the result of calculation with the SiO 2 film 4000 mm can be obtained with the maximum amount of reflected light, and the logarithm of the amount of reflected light and the thickness of the LB film has a linear relationship as can be seen from the correlation coefficient. Can be seen to reflect actual measurements.
次に第3実施例について説明する。装置構成は前述したものと異なり、特許文献1及び特許文献2において提案した装置についても検討した。この装置は図13に示すようにレファレンス試料で反射した光の偏光面(XおよびY)がλ/4板またはプリズムを用いてπ/2回転して測定試料に入射するようになっている。前述した第1実施例と同様に計算式をたてると以下のようになる。
Ars:レファレンス試料のS偏光反射率Arp:レファレンス試料のP偏光反射率ASS:測定試料のS偏光反射率Asp:測定試料のP偏光反射率ΔS :レファレンス試料のS、P偏光の位相差から測定試料のS、P偏光の位相差を引いた値φ:入射直線偏光のレファレンス試料のS軸に対しての傾きこの式からもわかるようにφはπ/4の時すなわち45度の装置設定のとき値が最大になる。 A rs : S-polarized reflectance of reference sample A rp : P-polarized reflectance of reference sample A SS : S-polarized reflectance of measurement sample A sp : P-polarized reflectance of measurement sample Δ S : S and P-polarized light of reference sample The value obtained by subtracting the phase difference between the S and P polarizations of the measurement sample from the phase difference of φ: the inclination of the incident linearly polarized light with respect to the S axis of the reference sample. As can be seen from this equation, φ is π / 4, that is 45 The value is maximized when the device is set in degrees.
前述した第1実施例で用いた偏光反射率および位相差を用いて計算を行なった。その結果を図14に示す。これは第1実施例で得られた結果と同様に、入射角70°でSiO2 膜厚4100Å、入射角65°でSiO2 膜厚4000Å、入射角60°でSiO2 膜厚3900Å、入射角50°でSiO2 膜厚3700Å付近で最大の反射光量を与えることがわかる。 Calculation was performed using the polarization reflectance and phase difference used in the first embodiment. The result is shown in FIG. This Similar to the results obtained in the first embodiment, SiO 2 film thickness 4100Å at an incident angle of 70 °, SiO 2 film thickness 4000Å at an incident angle of 65 °, SiO 2 film thickness 3900Å at an incident angle of 60 °, the angle of incidence It can be seen that the maximum amount of reflected light is given in the vicinity of 3700 mm of SiO 2 film thickness at 50 °.
それらの膜厚近傍でのS偏光反射率、P偏光反射率、偏光反射率比、位相差を図6,7,8及び9に示す。これ等の結果を見るとP偏光反射率はほとんど変化がないが、S偏光反射率は最大の反射光量を与えるSiO2 膜厚で反射率が最小となることがわかる。従って、その時偏光反射率比|Ap/As|は最大値を示す。一方、位相差もそれらの膜厚付近で大きく変化することがわかる。すなわち、最大の反射光量はS偏光反射率が最小で偏光反射率比が最大、そして位相差も大きく変化するような試料および装置設定により得られることがわかる。 The S-polarized light reflectance, P-polarized light reflectance, polarized light reflectance ratio, and phase difference in the vicinity of these film thicknesses are shown in FIGS. From these results, it can be seen that the P-polarized reflectance hardly changes, but the S-polarized reflectance becomes the smallest at the SiO 2 film thickness that gives the maximum amount of reflected light. Therefore, at that time, the polarization reflectance ratio | Ap / As | shows the maximum value. On the other hand, it can be seen that the phase difference changes greatly in the vicinity of the film thickness. That is, it can be seen that the maximum amount of reflected light can be obtained by setting the sample and the apparatus so that the S-polarized reflectance is the smallest, the polarized reflectance ratio is the largest, and the phase difference changes greatly.
なお、説明した実施例においては、レファレンス試料、測定試料を光不透過性の反射基板としてシリコン基板、光透過性の透明薄膜としてSiO2 膜、シラン膜、抗原抗体反応をおこさせるためのタンパク膜や模擬試料としてSiO2 膜上にLB膜を累積したものを用いたが、これらに限定されるものではない。 In the described embodiment, the reference sample and the measurement sample are a silicon substrate as a light-impermeable reflection substrate, a SiO 2 film as a light-transmissive transparent thin film, a silane film, and a protein film for causing an antigen-antibody reaction. In addition, although a sample obtained by accumulating an LB film on a SiO 2 film was used as a simulation sample, it is not limited to these.
本発明の実施例の計算に適用できる材料は、例えば光不透過性の反射基板としては金、銀、アルミ等の金属やシリコン等の半導体など、光透過性の透明薄膜としてSiO2 の替わりに酸化アルミ、酸化チタン、酸化タンタル等の単層または複合膜、シラン膜の替わりにチタネート、チオールなどの有機薄膜の単層または複合膜、さらに抗原抗体反応をおこさせるためのタンパク膜も反応層として抗原、抗体、レセプターなどの受容体が単独またはデキストラン、セルロース等との混合体を使用すれば、液,尿等の検液中の抗原、抗体等の特異的検出にも使用可能である。 The material applicable to the calculation of the embodiment of the present invention is, for example, a metal such as gold, silver, and aluminum as a light impermeable reflective substrate, or a semiconductor such as silicon, instead of SiO 2 as a light transmissive transparent thin film. A single layer or composite film of aluminum oxide, titanium oxide, tantalum oxide or the like, a single layer or composite film of an organic thin film such as titanate or thiol instead of a silane film, and a protein film for causing an antigen-antibody reaction as a reaction layer If a receptor such as an antigen, an antibody, or a receptor is used alone or a mixture with dextran, cellulose, or the like, it can be used for specific detection of an antigen, an antibody or the like in a test solution such as liquid or urine.
また、これらの試料は多層膜を構成しているが、機能性デキストラン、セルロース等との混合体を用いることによりシラン膜等の有機薄膜を省略することも可能である。 Moreover, although these samples comprise the multilayer film, it is also possible to abbreviate | omit organic thin films, such as a silane film, by using a mixture with functional dextran, a cellulose, etc.
尚、末端にアミノ基、カルボキシル基、ビニル基、エポキシ基、チオール基、アリール基などを有するシラン膜の多層膜とし厚膜化することにより、SiO2膜を薄膜化したり、省略することも可能である。 It is also possible to make the SiO 2 film thinner or omitted by increasing the thickness of the silane film that has amino, carboxyl, vinyl, epoxy, thiol, aryl, etc. at the end. It is.
本発明による計算結果を基にSiO2 膜の厚さを1100Åから4000Åに変更し、入射角60度で測定を行なったところ約10倍の測定感度を得ることができた。 When the thickness of the SiO 2 film was changed from 1100 mm to 4000 mm based on the calculation result according to the present invention and measurement was performed at an incident angle of 60 degrees, a measurement sensitivity of about 10 times could be obtained.
以上のような構成の偏光解析装置における試料支持体及びその支持方法において、シミュレーションにより最適な測定条件を求め、さらにLB(Langmuir-Blodgett)法により試料支持体上にLB膜を形成し、標準試料を作成して確認を行なう。シミュレーションは始めに標準的な偏光解析装置の配置において行なう。標準的な偏光解析装置の配置は以下の配置とした。 In the sample support and its support method in the ellipsometer having the above-described configuration, an optimum measurement condition is obtained by simulation, and an LB film is formed on the sample support by the LB (Langmuir-Blodgett) method. Create and confirm. The simulation is first performed in a standard ellipsometer arrangement. The standard arrangement of the ellipsometer was as follows.
光源 → P → C → S → AP:ポーラライザ、C:コンペンセータ、S:試料、A:アナライザ試料は2つ用意し、1つはレファレンス試料とし、この試料を用いて消光させ、2つ目の測定試料で光量を測定することとする。従って、1つ目のレファレンス試料を反応前の試料、2つ目の試料を反応後の試料に対応させている。また、装置の条件は理想状態と仮定する。 Light source-> P-> C-> S-> AP: Polarizer, C: Compensator, S: Sample, A: Two analyzer samples are prepared. The amount of light is measured with a sample. Therefore, the first reference sample corresponds to the sample before the reaction, and the second sample corresponds to the sample after the reaction. In addition, it is assumed that the apparatus condition is an ideal state.
次いで、その結果を実験により確認するために所定の膜厚のSiO2 膜にLB膜をステップ状に順次積層し、SiO2 膜のみのところで消光した後、種々の膜厚のLB膜を累積した位置での反射光量を測定する。さらに、このシミュレーションを特許文献1及び特許文献2において提案した装置に適用する。
Next, in order to confirm the result by experiment, an LB film was sequentially laminated in a step shape on a SiO 2 film having a predetermined thickness, and after quenching only at the SiO 2 film, LB films having various thicknesses were accumulated. Measure the amount of reflected light at the position. Further, this simulation is applied to the devices proposed in
以上詳述したように本発明によれば、免疫支持体上の抗体、および抗原によって形成された多層膜構造上の微小な膜厚の変化を偏光解析法で光量の変化として測定するに当り、測定の最適条件が得られる偏光解析装置における試料支持方法を提供することができる。 As described above in detail, according to the present invention, when measuring a minute change in film thickness on a multilayer structure formed by an antibody on an immune support and an antigen as a change in light amount by ellipsometry, It is possible to provide a sample support method in an ellipsometer capable of obtaining the optimum measurement conditions.
1…半導体基板、2…シリコン酸化膜(SiO2)、3…シラン膜、4…抗原抗体反応層。 1 ... semiconductor substrate, 2 ... silicon oxide film (SiO 2), 3 ... silane film, 4 ... antigen-antibody reaction layer.
Claims (2)
光不透過性層と光透過性層と前記生物試料に関する反応層とを有し、反応前と反応後に前記生物試料に関する反応層の層厚が変化する試料支持体を用いて、
前記試料支持体への入射角におけるS偏光反射率が0.25以下で、且つ前記光透過性層におけるS、P偏光の位相差に基づき光量の変化を検出することにより、前記反応結果を得ることを特徴とする生物試料の反応解析方法。 A first optical element that makes polarized light incident on a part of a biological sample, and a polarization plane of P-polarized light and S-polarized light reflected by the part of the biological sample are expressed as nπ + π / 2 (n: 0, 1, 2,... Integer) a reaction analysis method for analyzing the biological sample by rotating the reflected second optical element and the reflected light from the second sample and quenching by the analyzer. And
Using a sample support having a light-impermeable layer, a light-transmitting layer, and a reaction layer related to the biological sample, wherein the layer thickness of the reaction layer related to the biological sample changes before and after the reaction
The reaction result is obtained by detecting the change in the light amount based on the phase difference between the S and P polarizations in the light transmissive layer, and the S polarization reflectance at the incident angle to the sample support is 0.25 or less. A method for analyzing a reaction of a biological sample.
前記偏光が前記生物試料のS軸に対して50°乃至70°の範囲内で該生物試料に入射することを特徴とする請求項1に記載の反応解析方法。 In the reaction analysis method,
The reaction analysis method according to claim 1, wherein the polarized light is incident on the biological sample within a range of 50 ° to 70 ° with respect to the S axis of the biological sample.
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