JPH04294256A - フォトルミネッセンス測定装置 - Google Patents
フォトルミネッセンス測定装置Info
- Publication number
- JPH04294256A JPH04294256A JP5906891A JP5906891A JPH04294256A JP H04294256 A JPH04294256 A JP H04294256A JP 5906891 A JP5906891 A JP 5906891A JP 5906891 A JP5906891 A JP 5906891A JP H04294256 A JPH04294256 A JP H04294256A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- excitation light
- fluorescence
- sample
- optical system
- band reflector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体や蛍光体にレー
ザ光等の励起光（可視光の他に紫外光も含む）を照射し
、それにより発生する蛍光を分析するフォトルミネッセ
ンス測定装置に関する。
ザ光等の励起光（可視光の他に紫外光も含む）を照射し
、それにより発生する蛍光を分析するフォトルミネッセ
ンス測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４に従来のフォトルミネッセンス測定
装置の概略の構成を示す。測定対象である半導体等の試
料４２を所定の試料台上に置き、測定したい箇所に対物
レンズ４１等で構成される励起光光学系で細く絞った励
起光（レーザ光）４０を照射する。この励起光照射によ
り、その箇所の試料から蛍光４３（フォトルミネッセン
ス）が発生する。試料からの蛍光４３は、対物レンズ４
４、集光レンズ４５等により構成される蛍光光学系によ
りスリット面４６に集光され、スリット孔４７から蛍光
分析部４８に導入される。ここで、励起光４０が試料面
に対して斜方から入射されているのは、励起光の反射光
が蛍光光学系によってスリット孔４７から蛍光分析部４
８に入り、蛍光の測定を攪乱するのを防止するためであ
る。
装置の概略の構成を示す。測定対象である半導体等の試
料４２を所定の試料台上に置き、測定したい箇所に対物
レンズ４１等で構成される励起光光学系で細く絞った励
起光（レーザ光）４０を照射する。この励起光照射によ
り、その箇所の試料から蛍光４３（フォトルミネッセン
ス）が発生する。試料からの蛍光４３は、対物レンズ４
４、集光レンズ４５等により構成される蛍光光学系によ
りスリット面４６に集光され、スリット孔４７から蛍光
分析部４８に導入される。ここで、励起光４０が試料面
に対して斜方から入射されているのは、励起光の反射光
が蛍光光学系によってスリット孔４７から蛍光分析部４
８に入り、蛍光の測定を攪乱するのを防止するためであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】試料からの蛍光（以下
、信号光という）を正しく蛍光分析部で分析するために
は、図３（ａ）に示すように、蛍光光学系により形成さ
れる信号光の焦点３０を正確にスリット孔３２の所に合
わせる必要がある。しかし、信号光が微弱である場合、
その焦点３０の位置を正しくスリット孔３２の中心に合
わせることが困難となる。また、図３に示すように、試
料表面における蛍光の発生領域３１は励起光の照射領域
３０よりもかなり広がる場合がある。これは、励起光が
試料内部で散乱したり、あるいは励起光により生成した
電子及び正孔が試料内で移動することによるものである
が、このような場合にも、蛍光発生領域３１の中心を正
しくスリット孔３２の所に合わせることが困難となる。 本発明はこのような問題点を解決し、試料で発生する信
号光（蛍光）の中心を正確にスリット孔の位置に合わせ
、正しい蛍光分析を行うことのできるフォトルミネッセ
ンス測定装置を提供することを目的とする。
、信号光という）を正しく蛍光分析部で分析するために
は、図３（ａ）に示すように、蛍光光学系により形成さ
れる信号光の焦点３０を正確にスリット孔３２の所に合
わせる必要がある。しかし、信号光が微弱である場合、
その焦点３０の位置を正しくスリット孔３２の中心に合
わせることが困難となる。また、図３に示すように、試
料表面における蛍光の発生領域３１は励起光の照射領域
３０よりもかなり広がる場合がある。これは、励起光が
試料内部で散乱したり、あるいは励起光により生成した
電子及び正孔が試料内で移動することによるものである
が、このような場合にも、蛍光発生領域３１の中心を正
しくスリット孔３２の所に合わせることが困難となる。 本発明はこのような問題点を解決し、試料で発生する信
号光（蛍光）の中心を正確にスリット孔の位置に合わせ
、正しい蛍光分析を行うことのできるフォトルミネッセ
ンス測定装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明では、励起光を測定対象試料の表面に
照射する励起光光学系と、励起光を照射された試料の表
面から発生する蛍光を所定のスリット孔に結像する蛍光
光学系とを備えたフォトルミネッセンス測定装置におい
て、蛍光光学系の光路中に配置され、励起光成分の大部
分を選択的に反射するバンド反射鏡と、バンド反射鏡よ
りも試料の表面側に配置され、励起光光学系と蛍光光学
系とで共通に使用される対物レンズとを備えることを特
徴とする。
に成された本発明では、励起光を測定対象試料の表面に
照射する励起光光学系と、励起光を照射された試料の表
面から発生する蛍光を所定のスリット孔に結像する蛍光
光学系とを備えたフォトルミネッセンス測定装置におい
て、蛍光光学系の光路中に配置され、励起光成分の大部
分を選択的に反射するバンド反射鏡と、バンド反射鏡よ
りも試料の表面側に配置され、励起光光学系と蛍光光学
系とで共通に使用される対物レンズとを備えることを特
徴とする。
【０００５】
【作用】励起光光学系では、励起光光源で生成された励
起光がバンド反射鏡により反射され、対物レンズにより
絞り込まれて測定対象試料表面の所定の位置に照射され
る。測定対象試料の励起光を照射された箇所及びその周
辺からは蛍光が発生するが、これは同じく上記対物レン
ズによりほぼ平行光束とされて蛍光光学系を進んでゆく
が、バンド反射鏡はそのまま通過して、他の適当な蛍光
光学系の光学要素によりスリット孔に結像される。試料
の表面に照射された励起光は試料の表面で反射又は（試
料の表面が粗い場合には）散乱し、対物レンズを通って
蛍光光学系に入るが、その大部分はバンド反射鏡によっ
て反射され、励起光光学系に戻る。しかし、一部はバン
ド反射鏡を通過し、それ以降の蛍光光学系によってスリ
ット孔に結像される。試料から発生する蛍光（信号光）
が微弱である場合には、たとえ（バンド反射鏡を通過し
た）反射又は散乱励起光の一部であっても、その強度は
蛍光よりも強い。しかも、その発生位置は励起光照射箇
所に限定されているため、蛍光光学系の位置合わせ、す
なわち励起光照射箇所を正確にスリット孔に結像させる
ことが容易となる。
起光がバンド反射鏡により反射され、対物レンズにより
絞り込まれて測定対象試料表面の所定の位置に照射され
る。測定対象試料の励起光を照射された箇所及びその周
辺からは蛍光が発生するが、これは同じく上記対物レン
ズによりほぼ平行光束とされて蛍光光学系を進んでゆく
が、バンド反射鏡はそのまま通過して、他の適当な蛍光
光学系の光学要素によりスリット孔に結像される。試料
の表面に照射された励起光は試料の表面で反射又は（試
料の表面が粗い場合には）散乱し、対物レンズを通って
蛍光光学系に入るが、その大部分はバンド反射鏡によっ
て反射され、励起光光学系に戻る。しかし、一部はバン
ド反射鏡を通過し、それ以降の蛍光光学系によってスリ
ット孔に結像される。試料から発生する蛍光（信号光）
が微弱である場合には、たとえ（バンド反射鏡を通過し
た）反射又は散乱励起光の一部であっても、その強度は
蛍光よりも強い。しかも、その発生位置は励起光照射箇
所に限定されているため、蛍光光学系の位置合わせ、す
なわち励起光照射箇所を正確にスリット孔に結像させる
ことが容易となる。
【０００６】
【実施例】図１に本発明の第１の実施例であるフォトル
ミネッセンス測定装置の概略構成を示す。ガスレーザ、
半導体レーザ等の発生源で生成され、図示せぬ励起光光
学系によって平行光束とされた励起レーザ光１０は、励
起光の波長のみを選択的に反射するバンド反射鏡１１に
より大部分が試料１２の方に反射される。バンド反射鏡
１１の波長透過率特性を図２に示す。図２において、λ
ｅｘが励起レーザ光の波長であり、λｌｕは後述の蛍光
の中心波長である。平行光束である励起光１０は試料１
２の上部に配置された対物レンズ１３により焦点が絞ら
れ、試料１２の表面に照射される。試料表面における照
射箇所の近傍を図３に模式的に示す。試料１２の内部で
は、励起光が照射された箇所３０で価電子帯の電子が励
起光のエネルギにより伝導帯に励起され、電子・正孔対
が生成する。これら電子及び正孔はそれぞれ試料中を移
動し、短い時間の後に同様にして生成した正孔及び電子
と再結合して、エネルギを蛍光として放出する。従って
、電子及び正孔の移動のため、試料表面からは励起光が
照射された箇所３０のみならず、その周辺の部分３１か
らも蛍光（信号光）が放出される。また、入射した励起
光が試料中で散乱するという現象によっても蛍光発生部
３１が広がる、一方、励起光照射箇所３０では、入射し
た励起光が試料表面で反射又は散乱される。図１に戻り
、試料１２の励起光照射箇所３０及びその周辺部３１か
らの光１４は対物レンズ１３によりほぼ平行光束とされ
、上方に向かう。これらの光のうち、励起光照射箇所３
０で反射又は散乱された励起光の大部分は光路中のバン
ド反射鏡１１により励起光源の方に反射され、一部のみ
がバンド反射鏡１１を通過してさらに上方に向かう。蛍
光も大部分がバンド反射鏡１１を通過して上方に向かう
。 バンド反射鏡１１を通過した光（励起光の一部１５及び
蛍光の大部分１６）は集光レンズ１７により絞られ、ス
リット板１８のスリット孔１９に焦点が結ばれる。しか
し、試料１２の高さが異なる等の要因により、試料から
の蛍光は必ずしも常に正確にスリット孔１９の位置に焦
点が合うとは限らない。そこで集光レンズ１７の高さを
変えるか、あるいはスリット板１８の高さを変える等し
て蛍光光学系の調整を行うことにより、焦点合わせを行
う必要があるが、本実施例のフォトルミネッセンス測定
装置では、バンド反射鏡１１を通過した励起光成分１５
の像（図３の記号３０で示される箇所）がスリット板１
８の所にも来ているため、これを基準にすることにより
、容易に焦点を合わせることができる。
ミネッセンス測定装置の概略構成を示す。ガスレーザ、
半導体レーザ等の発生源で生成され、図示せぬ励起光光
学系によって平行光束とされた励起レーザ光１０は、励
起光の波長のみを選択的に反射するバンド反射鏡１１に
より大部分が試料１２の方に反射される。バンド反射鏡
１１の波長透過率特性を図２に示す。図２において、λ
ｅｘが励起レーザ光の波長であり、λｌｕは後述の蛍光
の中心波長である。平行光束である励起光１０は試料１
２の上部に配置された対物レンズ１３により焦点が絞ら
れ、試料１２の表面に照射される。試料表面における照
射箇所の近傍を図３に模式的に示す。試料１２の内部で
は、励起光が照射された箇所３０で価電子帯の電子が励
起光のエネルギにより伝導帯に励起され、電子・正孔対
が生成する。これら電子及び正孔はそれぞれ試料中を移
動し、短い時間の後に同様にして生成した正孔及び電子
と再結合して、エネルギを蛍光として放出する。従って
、電子及び正孔の移動のため、試料表面からは励起光が
照射された箇所３０のみならず、その周辺の部分３１か
らも蛍光（信号光）が放出される。また、入射した励起
光が試料中で散乱するという現象によっても蛍光発生部
３１が広がる、一方、励起光照射箇所３０では、入射し
た励起光が試料表面で反射又は散乱される。図１に戻り
、試料１２の励起光照射箇所３０及びその周辺部３１か
らの光１４は対物レンズ１３によりほぼ平行光束とされ
、上方に向かう。これらの光のうち、励起光照射箇所３
０で反射又は散乱された励起光の大部分は光路中のバン
ド反射鏡１１により励起光源の方に反射され、一部のみ
がバンド反射鏡１１を通過してさらに上方に向かう。蛍
光も大部分がバンド反射鏡１１を通過して上方に向かう
。 バンド反射鏡１１を通過した光（励起光の一部１５及び
蛍光の大部分１６）は集光レンズ１７により絞られ、ス
リット板１８のスリット孔１９に焦点が結ばれる。しか
し、試料１２の高さが異なる等の要因により、試料から
の蛍光は必ずしも常に正確にスリット孔１９の位置に焦
点が合うとは限らない。そこで集光レンズ１７の高さを
変えるか、あるいはスリット板１８の高さを変える等し
て蛍光光学系の調整を行うことにより、焦点合わせを行
う必要があるが、本実施例のフォトルミネッセンス測定
装置では、バンド反射鏡１１を通過した励起光成分１５
の像（図３の記号３０で示される箇所）がスリット板１
８の所にも来ているため、これを基準にすることにより
、容易に焦点を合わせることができる。
【０００７】なお、励起光成分がスリット孔１９を通し
て蛍光分析部に入るが、一般に励起光は、測定しようと
する蛍光の波長から離れた波長を持つものが選択される
ため、分光測定に影響を与えることは少ない。ただし、
信号光である蛍光があまりに微弱であるためにスリット
孔１９に入る励起光成分が相対的に非常に強く、蛍光分
析部内部での迷光が蛍光測定結果に影響を与えるおそれ
があったり、また、励起レーザ光のプラズマラインがた
またま蛍光の波長に近いために測定結果に影響を与える
おそれがある場合には、スリット板１８を僅かに横方向
に移動させて励起光部分をスリット板１８で遮り、図３
（ｂ）に示すように周辺部から発生した蛍光３１のみを
スリット孔３２に通すようにしてもよい。
て蛍光分析部に入るが、一般に励起光は、測定しようと
する蛍光の波長から離れた波長を持つものが選択される
ため、分光測定に影響を与えることは少ない。ただし、
信号光である蛍光があまりに微弱であるためにスリット
孔１９に入る励起光成分が相対的に非常に強く、蛍光分
析部内部での迷光が蛍光測定結果に影響を与えるおそれ
があったり、また、励起レーザ光のプラズマラインがた
またま蛍光の波長に近いために測定結果に影響を与える
おそれがある場合には、スリット板１８を僅かに横方向
に移動させて励起光部分をスリット板１８で遮り、図３
（ｂ）に示すように周辺部から発生した蛍光３１のみを
スリット孔３２に通すようにしてもよい。
【０００８】
【発明の効果】本発明のフォトルミネッセンス測定装置
では、蛍光が微弱である場合、あるいは蛍光の発生領域
が広がっている場合にも、その蛍光の像を正確にスリッ
ト孔に焦点を合わせることができる。
では、蛍光が微弱である場合、あるいは蛍光の発生領域
が広がっている場合にも、その蛍光の像を正確にスリッ
ト孔に焦点を合わせることができる。
【図１】 本発明の実施例であるフォトルミネッセン
ス測定装置の概略構成図。
ス測定装置の概略構成図。
【図２】 実施例で用いるバンド反射鏡の波長−光透
過率特性図。
過率特性図。
【図３】 励起光照射箇所及びその周辺の像とスリッ
ト孔との位置関係を示す模式図。
ト孔との位置関係を示す模式図。
【図４】 従来のフォトルミネッセンス測定装置の概
略構成図。
略構成図。
１０、１５…励起レーザ光 １１…バンド反射鏡１２…
測定対象試料 １３…対物レンズ１４、１６…蛍光
１７…集光レンズ１８…スリット板 １９…スリッ
ト孔３０…励起光照射箇所 ３１…蛍光発生領域３２
…スリット孔
測定対象試料 １３…対物レンズ１４、１６…蛍光
１７…集光レンズ１８…スリット板 １９…スリッ
ト孔３０…励起光照射箇所 ３１…蛍光発生領域３２
…スリット孔
Claims (1)
- 【請求項１】 励起光を測定対象試料の表面に照射す
る励起光光学系と、励起光を照射された試料の表面から
発生する蛍光を所定のスリット孔に結像する蛍光光学系
とを備えたフォトルミネッセンス測定装置において、蛍
光光学系の光路中に配置され、励起光成分の大部分を選
択的に反射するバンド反射鏡と、バンド反射鏡よりも試
料の表面側に配置され、励起光光学系と蛍光光学系とで
共通に使用される対物レンズとを備えることを特徴とす
るフォトルミネッセンス測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5906891A JPH04294256A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | フォトルミネッセンス測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5906891A JPH04294256A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | フォトルミネッセンス測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04294256A true JPH04294256A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13102669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5906891A Pending JPH04294256A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | フォトルミネッセンス測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04294256A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5387670A (en) * | 1977-01-11 | 1978-08-02 | Ibm | Device for detecting polluted material on element of organic luminescence material |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP5906891A patent/JPH04294256A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5387670A (en) * | 1977-01-11 | 1978-08-02 | Ibm | Device for detecting polluted material on element of organic luminescence material |
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