JPH05164613A - フーリエ変換赤外分光測定方法 - Google Patents
フーリエ変換赤外分光測定方法Info
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- JPH05164613A JPH05164613A JP33232691A JP33232691A JPH05164613A JP H05164613 A JPH05164613 A JP H05164613A JP 33232691 A JP33232691 A JP 33232691A JP 33232691 A JP33232691 A JP 33232691A JP H05164613 A JPH05164613 A JP H05164613A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、フーリエ変換赤外分光測定方法に関
し、信頼性の高い高感度測定を行うことを目的とする。 【構成】低温にした高感度のＭＣＴ検出器を用い、着目
する赤外吸収帯域の光を透過させるバンドパスフィルタ
をＭＣＴ検出器に入射する光路中に配置する。
し、信頼性の高い高感度測定を行うことを目的とする。 【構成】低温にした高感度のＭＣＴ検出器を用い、着目
する赤外吸収帯域の光を透過させるバンドパスフィルタ
をＭＣＴ検出器に入射する光路中に配置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外吸収帯域を有する
試料に対しフーリエ変換赤外分光測定を行う方法に関す
る。
試料に対しフーリエ変換赤外分光測定を行う方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光）装
置では一般に、赤外光検出器としてＴＧＳ（トリグリシ
ンサルフェイト）検出器が用いられている。ＴＧＳ検出
器は、室温で利用でき、測定波長域が広く、しかも、検
出器の受光強度に対する出力信号が線形性を有するから
である。
置では一般に、赤外光検出器としてＴＧＳ（トリグリシ
ンサルフェイト）検出器が用いられている。ＴＧＳ検出
器は、室温で利用でき、測定波長域が広く、しかも、検
出器の受光強度に対する出力信号が線形性を有するから
である。
【０００３】一方、赤外顕微鏡を光路中に介装したＦＴ
−ＩＲ装置では、試料の微小部分からの微弱な赤外光を
用い、また、光路が長くなりかつ光路中に配置された多
数のミラーで反射されるので、光のロスによって検出光
強度がさらに微弱になってしまう。このような場合に
は、ＴＧＳ検出器の感度では良好な低ノイズスペクトル
を得ることができないので、液体窒素温度７７Ｋで使用
する高感度なＭＣＴ（水銀カドミテルライド）検出器が
用いられる（例えば、特開平２−１０２４２４号公
報）。このＭＣＴ検出器は光導伝型半導体検出器の一種
であり、液体窒素温度で使用される高感度な他の光導伝
型半導体検出器として、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＰｂＳ、
ＰｂＳｅなどの検出器があり、以下の説明では、このよ
うな検出器についても同様のことがいえる。
−ＩＲ装置では、試料の微小部分からの微弱な赤外光を
用い、また、光路が長くなりかつ光路中に配置された多
数のミラーで反射されるので、光のロスによって検出光
強度がさらに微弱になってしまう。このような場合に
は、ＴＧＳ検出器の感度では良好な低ノイズスペクトル
を得ることができないので、液体窒素温度７７Ｋで使用
する高感度なＭＣＴ（水銀カドミテルライド）検出器が
用いられる（例えば、特開平２−１０２４２４号公
報）。このＭＣＴ検出器は光導伝型半導体検出器の一種
であり、液体窒素温度で使用される高感度な他の光導伝
型半導体検出器として、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＰｂＳ、
ＰｂＳｅなどの検出器があり、以下の説明では、このよ
うな検出器についても同様のことがいえる。
【０００４】ＭＣＴ検出器は、図６に示す如く、検出器
の受光強度（検出光強度）が小さい場合には検出光強度
に対する検出器出力信号強度の関係が線形であるが、検
出光強度が少し大きくなると、この関係が非線形にな
る。この非線形部分を用いてフーリエ分光を行うと、図
７（ａ）に示すようなバックグランドスペクトルが得ら
れる。このスペクトルは、試料を装着せずに試料室内を
窒素ガスでパージした状態で得たものであり、ＦＴ−Ｉ
Ｒ測定における装置感度の波長依存性を示している。こ
のＭＣＴ検出器は、波数４５０ｃｍ-1以下の光に対して
検出感度がゼロであるにもかかわらず、見かけ上、波数
域４５０ｃｍ-1〜０ｃｍ-1においても応答が０とはなっ
ておらず、ゴースト信号（折り返しスペクトル）が現れ
ていることがわかる。このゴースト信号は、図６の非線
形部分を用いたのが原因として出現したものであり、逆
に、ゴースト信号の程度を調べることによって、非線形
部分の利用の程度を調べることもできる。このようなゴ
ースト信号が出現する条件下でＦＴ−ＩＲ測定を行って
も、信頼できる測定結果を得ることができない。
の受光強度（検出光強度）が小さい場合には検出光強度
に対する検出器出力信号強度の関係が線形であるが、検
出光強度が少し大きくなると、この関係が非線形にな
る。この非線形部分を用いてフーリエ分光を行うと、図
７（ａ）に示すようなバックグランドスペクトルが得ら
れる。このスペクトルは、試料を装着せずに試料室内を
窒素ガスでパージした状態で得たものであり、ＦＴ−Ｉ
Ｒ測定における装置感度の波長依存性を示している。こ
のＭＣＴ検出器は、波数４５０ｃｍ-1以下の光に対して
検出感度がゼロであるにもかかわらず、見かけ上、波数
域４５０ｃｍ-1〜０ｃｍ-1においても応答が０とはなっ
ておらず、ゴースト信号（折り返しスペクトル）が現れ
ていることがわかる。このゴースト信号は、図６の非線
形部分を用いたのが原因として出現したものであり、逆
に、ゴースト信号の程度を調べることによって、非線形
部分の利用の程度を調べることもできる。このようなゴ
ースト信号が出現する条件下でＦＴ−ＩＲ測定を行って
も、信頼できる測定結果を得ることができない。
【０００５】ＭＣＴ検出器を用いてゴースト信号が出現
しないようにするには、検出光強度を減光しなければな
らない。例えば、図７（ｂ）に示すような透過率６％程
度のメッシュフィルタによって減光すると、図７（ｃ）
に示すようなバックグランドスペクトルが得られ、ゴー
スト信号の現れない測定を行うことができる。
しないようにするには、検出光強度を減光しなければな
らない。例えば、図７（ｂ）に示すような透過率６％程
度のメッシュフィルタによって減光すると、図７（ｃ）
に示すようなバックグランドスペクトルが得られ、ゴー
スト信号の現れない測定を行うことができる。
【０００６】しかし、このように減光したのでは、全波
長域において一律に感度を低減させてしまい、ＭＣＴ検
出器の高感度性は全く活かされないことになる。
長域において一律に感度を低減させてしまい、ＭＣＴ検
出器の高感度性は全く活かされないことになる。
【０００７】一方、図８に示す如く、２ｍｍ厚のシリコ
ン単結晶は透過率が５０％程度であり、比較的良く光を
透過させる。このシリコン単結晶を試料として、ＭＣＴ
検出器を用いてＦＴ−ＩＲ測定を通常の方法で行うと、
ＭＣＴ検出器の受光強度の全波長での積分値は大きくな
り過ぎ、検出器信号は強い非線形部分を含んでしまう。
ン単結晶は透過率が５０％程度であり、比較的良く光を
透過させる。このシリコン単結晶を試料として、ＭＣＴ
検出器を用いてＦＴ−ＩＲ測定を通常の方法で行うと、
ＭＣＴ検出器の受光強度の全波長での積分値は大きくな
り過ぎ、検出器信号は強い非線形部分を含んでしまう。
【０００８】すなわち、ＭＣＴ検出器を用いて高感度測
定しようとすると、信号の線形性が失われて定量分析が
困難となり、逆に、この線形性を得ようとしてメッシュ
フィルタで減光すると、ＭＣＴ検出器の高感度性を活か
すことができなくなる。
定しようとすると、信号の線形性が失われて定量分析が
困難となり、逆に、この線形性を得ようとしてメッシュ
フィルタで減光すると、ＭＣＴ検出器の高感度性を活か
すことができなくなる。
【０００９】このような理由で、半導体結晶のように赤
外光の透過率が平均的に高い試料に対しては、通常のＦ
Ｔ−ＩＲ測定において高感度なＭＣＴ検出器を用いるこ
とができず、スペクトルの定量性を無視して感度を向上
させる場合のみＭＣＴ検出器を用いていた。
外光の透過率が平均的に高い試料に対しては、通常のＦ
Ｔ−ＩＲ測定において高感度なＭＣＴ検出器を用いるこ
とができず、スペクトルの定量性を無視して感度を向上
させる場合のみＭＣＴ検出器を用いていた。
【００１０】例えば、シリコン単結晶中の置換型炭素Ｃ
ｓの局在振動吸収は波数６０５ｃｍ -1付近にみられる
が、この置換型炭素Ｃｓの吸収は図８中ａで示す強いフ
ォノン吸収バンドと重なり合ってしまう。この波数部分
を図９に拡大図示する。前述のように、シリコン単結晶
は赤外光を比較的良く透過するが、強いフォノン吸収の
起こる波数域６３０〜６００ｃｍ-1においては、透過光
強度は極めて微弱となる。従って、波数６０５ｃｍ-1に
ピークをもつ置換型炭素Ｃｓの検出には、高感度検出器
が望まれるが、透過光の全波長での積分強度が相当大き
いので、上述した検出感度の非線形性の問題が生じるた
め、高感度なＭＣＴ検出器を単純に利用することができ
ない。このため、通常のＴＧＳ検出器を用いて測定する
ことになり、置換型炭素Ｃｓの濃度検出下限は、ＡＳＴ
Ｍ ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ ：Ｆ１２３−８１の規格
に従った場合、０．０５ｐｐｍａ程度に留まっていた。
ｓの局在振動吸収は波数６０５ｃｍ -1付近にみられる
が、この置換型炭素Ｃｓの吸収は図８中ａで示す強いフ
ォノン吸収バンドと重なり合ってしまう。この波数部分
を図９に拡大図示する。前述のように、シリコン単結晶
は赤外光を比較的良く透過するが、強いフォノン吸収の
起こる波数域６３０〜６００ｃｍ-1においては、透過光
強度は極めて微弱となる。従って、波数６０５ｃｍ-1に
ピークをもつ置換型炭素Ｃｓの検出には、高感度検出器
が望まれるが、透過光の全波長での積分強度が相当大き
いので、上述した検出感度の非線形性の問題が生じるた
め、高感度なＭＣＴ検出器を単純に利用することができ
ない。このため、通常のＴＧＳ検出器を用いて測定する
ことになり、置換型炭素Ｃｓの濃度検出下限は、ＡＳＴ
Ｍ ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ ：Ｆ１２３−８１の規格
に従った場合、０．０５ｐｐｍａ程度に留まっていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような問題点に鑑み、信頼性の高い高感度測定が可能な
フーリエ変換赤外分光測定方法を提供することにある。
ような問題点に鑑み、信頼性の高い高感度測定が可能な
フーリエ変換赤外分光測定方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段及びその作用】ＭＣＴ検出
器の出力信号が検出光強度に対して線形性をもち、ＦＴ
−ＩＲ測定において高い定量性を保持するのは、図６に
示す如く検出光強度が比較的弱い場合であり、検出光強
度が微弱な、赤外顕微鏡を用いたＦＴ−ＩＲ装置には、
高感度のＭＣＴ検出器が一般に用いられている。図８の
ような透過率スペクトルを示すシリコン単結晶のよう
に、赤外光に対する透過性が比較的良い試料の場合に
は、図６のａ点付近からｂ点付近に移るように、何等か
の方法で検出光強度を低減する必要がある。
器の出力信号が検出光強度に対して線形性をもち、ＦＴ
−ＩＲ測定において高い定量性を保持するのは、図６に
示す如く検出光強度が比較的弱い場合であり、検出光強
度が微弱な、赤外顕微鏡を用いたＦＴ−ＩＲ装置には、
高感度のＭＣＴ検出器が一般に用いられている。図８の
ような透過率スペクトルを示すシリコン単結晶のよう
に、赤外光に対する透過性が比較的良い試料の場合に
は、図６のａ点付近からｂ点付近に移るように、何等か
の方法で検出光強度を低減する必要がある。
【００１３】しかし、この低減をメッシュフィルタのよ
うな減光器で行うと、全波長領域において一律に感度が
低下してしまうので、ＭＣＴ検出器使用のメリットが全
く失われてしまう。
うな減光器で行うと、全波長領域において一律に感度が
低下してしまうので、ＭＣＴ検出器使用のメリットが全
く失われてしまう。
【００１４】一方、図２（ａ）のバックグランドスペク
トルを（ｃ）のバックグランドスペクトルと比較した場
合、波数４５０ｃｍ-1以下のゴースト信号が消減してい
ることが注目される。このゴースト信号消減は、検出器
信号強度の線形性が確保されていることを意味する。
トルを（ｃ）のバックグランドスペクトルと比較した場
合、波数４５０ｃｍ-1以下のゴースト信号が消減してい
ることが注目される。このゴースト信号消減は、検出器
信号強度の線形性が確保されていることを意味する。
【００１５】本発明では、赤外吸収帯域を有する試料に
対しフーリエ変換赤外分光測定を行うフーリエ変換赤外
分光測定方法において、低温にした高感度の光導伝型半
導体検出器を用い、着目する該赤外吸収帯域の光を透過
させるバンドパスフィルタを該光導伝型半導体検出器に
入射する光路中に配置する。
対しフーリエ変換赤外分光測定を行うフーリエ変換赤外
分光測定方法において、低温にした高感度の光導伝型半
導体検出器を用い、着目する該赤外吸収帯域の光を透過
させるバンドパスフィルタを該光導伝型半導体検出器に
入射する光路中に配置する。
【００１６】この試料は、例えば、微量の置換型炭素Ｃ
ｓを含むシリコン単結晶である。また、光導伝型半導体
検出器は、例えば、液体窒素で冷却されるＭＣＴ検出器
である。
ｓを含むシリコン単結晶である。また、光導伝型半導体
検出器は、例えば、液体窒素で冷却されるＭＣＴ検出器
である。
【００１７】本発明は、減光を図７（ｂ）のように全波
長域で一律に行うのではなく、図２（ｂ）のようなバン
ドパスフィルタを用いて、注目するスペクトルの波数域
のみの光を高い透過率で透過させ、その他の不要な波数
域の光をカットすることにより、検出光の全波長域での
積分強度を低減させて検出器感度の線形性を確保し、か
つ、注目している測定域での検出光強度を充分強くし
て、光導伝型半導体検出器の高感度性を充分に活かして
いる。
長域で一律に行うのではなく、図２（ｂ）のようなバン
ドパスフィルタを用いて、注目するスペクトルの波数域
のみの光を高い透過率で透過させ、その他の不要な波数
域の光をカットすることにより、検出光の全波長域での
積分強度を低減させて検出器感度の線形性を確保し、か
つ、注目している測定域での検出光強度を充分強くし
て、光導伝型半導体検出器の高感度性を充分に活かして
いる。
【００１８】このように減光してフーリエ分光を行う
と、ＦＴ−ＩＲの装置感度の波長依存性を示すバックグ
ランドスペクトルは、図２（ｃ）に示す如くなる。メッ
シュフィルタで減光して得られる図７（ｃ）のバックグ
ランドスペクトルとバンドパスフィルタで減光して得ら
れる図２（ｃ）バックグランドスペクトルとを比較する
と、注目している波数域７００〜３００ｃｍ-1において
のみ高い感度を有し、さらに、その感度特性が非線形性
を持たないため、４５０ｃｍ-1以下のゴースト信号がま
ったく現れない。
と、ＦＴ−ＩＲの装置感度の波長依存性を示すバックグ
ランドスペクトルは、図２（ｃ）に示す如くなる。メッ
シュフィルタで減光して得られる図７（ｃ）のバックグ
ランドスペクトルとバンドパスフィルタで減光して得ら
れる図２（ｃ）バックグランドスペクトルとを比較する
と、注目している波数域７００〜３００ｃｍ-1において
のみ高い感度を有し、さらに、その感度特性が非線形性
を持たないため、４５０ｃｍ-1以下のゴースト信号がま
ったく現れない。
【００１９】図２（ａ）、図２（ｃ）及び図７（ｃ）３
種のバックグランドスペクトルについて、７００〜３０
０ｃｍ-1の波数域でその特徴をまとめると、図２（ａ）
では高感度であるが感度の線形性が無く、図７（ｃ）で
は感度の線形性があるものの感度が低く、図２（ｃ）で
は高感度であり、かつ感度の線形性が確保されている。
種のバックグランドスペクトルについて、７００〜３０
０ｃｍ-1の波数域でその特徴をまとめると、図２（ａ）
では高感度であるが感度の線形性が無く、図７（ｃ）で
は感度の線形性があるものの感度が低く、図２（ｃ）で
は高感度であり、かつ感度の線形性が確保されている。
【００２０】シリコン単結晶中の置換型炭素Ｃｓの局在
振動吸収は６０５ｃｍ-1に現れ、しかも図９に示すよう
なフォノンの強い吸収と重なり合ってしまう。したがっ
て、シリコン単結晶に含まれている微量の置換型炭素Ｃ
ｓをＦＴ−ＩＲ測定によって検出しようとすると、強い
フォノン吸収の生ずる波数域６３０〜６００ｃｍ-1では
透過光強度が微弱となる。このため、光導伝型半導体検
出器、例えばＭＣＴ検出器のような高感度検出器の利用
が望まれる。
振動吸収は６０５ｃｍ-1に現れ、しかも図９に示すよう
なフォノンの強い吸収と重なり合ってしまう。したがっ
て、シリコン単結晶に含まれている微量の置換型炭素Ｃ
ｓをＦＴ−ＩＲ測定によって検出しようとすると、強い
フォノン吸収の生ずる波数域６３０〜６００ｃｍ-1では
透過光強度が微弱となる。このため、光導伝型半導体検
出器、例えばＭＣＴ検出器のような高感度検出器の利用
が望まれる。
【００２１】シリコン単結晶中の置換型炭素Ｃｓの局在
振動吸収スペクトル測定には波数域７００〜５５０ｃｍ
-1のみ必要であるから、図２（ｃ）に示すように、波数
域７００〜５５０ｃｍ-1で高感度化し、かつ、感度の線
形性を確保するように装置を構成するのがよい。図１に
示す配置で、図２（ｂ）に示すような特性のバンドパス
フィルタを用いてＦＴ−ＩＲ測定を行えば、図２（ｃ）
に示すような装置感度のもとで試料の吸収スペクトルを
得ることが可能である。
振動吸収スペクトル測定には波数域７００〜５５０ｃｍ
-1のみ必要であるから、図２（ｃ）に示すように、波数
域７００〜５５０ｃｍ-1で高感度化し、かつ、感度の線
形性を確保するように装置を構成するのがよい。図１に
示す配置で、図２（ｂ）に示すような特性のバンドパス
フィルタを用いてＦＴ−ＩＲ測定を行えば、図２（ｃ）
に示すような装置感度のもとで試料の吸収スペクトルを
得ることが可能である。
【００２２】
（１）ＦＴ−ＩＲ装置の光学系 図１は、ＦＴ−ＩＲ装置の光学系の原理成図である。
【００２３】赤外連続光源１から放射された発散光は、
アパーチャ２を通ってコリメータ鏡３で平行化され、マ
イケルソン干渉計４に入射する。マイケルソン干渉計４
は、ビームスプリッタ５と、固定鏡６と、可動鏡７とを
備えており、可動鏡７はボイスコイル等で図示矢印方向
へ周期的に直線駆動される。ビームスプリッタ５に入射
した赤外光は、反射光と透過光に分割され、この反射光
は固定鏡６で反射されてビームスプリッタ５の方へ戻
り、透過光は可動鏡７で反射されてビームスプリッタ５
の方へ戻り、ビームスプリッタ５で合波干渉し、凹面鏡
８で集光され、バンドパスフィルタ９を透過し、試料室
内に配置された試料１０を透過し、アパーチャ１１を通
ってＭＣＴ検出器１２で検出される。
アパーチャ２を通ってコリメータ鏡３で平行化され、マ
イケルソン干渉計４に入射する。マイケルソン干渉計４
は、ビームスプリッタ５と、固定鏡６と、可動鏡７とを
備えており、可動鏡７はボイスコイル等で図示矢印方向
へ周期的に直線駆動される。ビームスプリッタ５に入射
した赤外光は、反射光と透過光に分割され、この反射光
は固定鏡６で反射されてビームスプリッタ５の方へ戻
り、透過光は可動鏡７で反射されてビームスプリッタ５
の方へ戻り、ビームスプリッタ５で合波干渉し、凹面鏡
８で集光され、バンドパスフィルタ９を透過し、試料室
内に配置された試料１０を透過し、アパーチャ１１を通
ってＭＣＴ検出器１２で検出される。
【００２４】このバンドパスフィルタ９は、その透過波
数域が、試料１０の着目している赤外吸収帯の波数域と
一致しているものを使用する。試料室内は、炭酸ガスや
水蒸気による赤外吸収を無くするために、窒素ガスでパ
ージされる。また、ＭＣＴ検出器１２は、液体窒素で冷
却される。
数域が、試料１０の着目している赤外吸収帯の波数域と
一致しているものを使用する。試料室内は、炭酸ガスや
水蒸気による赤外吸収を無くするために、窒素ガスでパ
ージされる。また、ＭＣＴ検出器１２は、液体窒素で冷
却される。
【００２５】なお、図１では、可動鏡７の移動距離を検
出する周知のレーザ干渉光学系を図示省略している。
出する周知のレーザ干渉光学系を図示省略している。
【００２６】ＭＣＴ検出器１２で検出されたインターフ
ェログラムは、デジタル変換された後フーリエ変換さ
れ、スペクトルが得られる。
ェログラムは、デジタル変換された後フーリエ変換さ
れ、スペクトルが得られる。
【００２７】以下、上記のようなＦＴ−ＩＲ装置を用い
た実験例を説明する。この実験例は、本発明の効果を従
来法と比較して示すものである。
た実験例を説明する。この実験例は、本発明の効果を従
来法と比較して示すものである。
【００２８】（２）実験例１ 図３は、波数域７００〜５４０ｃｍ-1において、試料１
０を装着せずにＦＴ−ＩＲ測定を行った場合の透過率ス
ペクトルを示す。理想的には透過率は１００％となる
が、実際には装置性能の時間的安定性及びノイズの問題
により、１００％ラインからずれている。このノイズは
装置性能に起因したノイズである。このノイズ幅が小さ
いほど、高感度測定に有利となる。
０を装着せずにＦＴ−ＩＲ測定を行った場合の透過率ス
ペクトルを示す。理想的には透過率は１００％となる
が、実際には装置性能の時間的安定性及びノイズの問題
により、１００％ラインからずれている。このノイズは
装置性能に起因したノイズである。このノイズ幅が小さ
いほど、高感度測定に有利となる。
【００２９】図３（ｂ）は、ＴＧＳ検出器を用いた通常
のＦＴ−ＩＲ装置により、測定分解能２ｃｍ-1で１０分
間信号を積算して得た透過率スペクトルであり、ノイズ
幅は０．０２％程度である。一方、図３（ａ）は、ＭＣ
Ｔ検出器１２を用い、この検出器の前に図２（ｂ）に示
すような特性のバンドパスフィルタを配置したＦＴ−Ｉ
Ｒ装置により、測定分解能２ｃｍ-1で１０分間信号を積
算して得た透過率スペクトルである。
のＦＴ−ＩＲ装置により、測定分解能２ｃｍ-1で１０分
間信号を積算して得た透過率スペクトルであり、ノイズ
幅は０．０２％程度である。一方、図３（ａ）は、ＭＣ
Ｔ検出器１２を用い、この検出器の前に図２（ｂ）に示
すような特性のバンドパスフィルタを配置したＦＴ−Ｉ
Ｒ装置により、測定分解能２ｃｍ-1で１０分間信号を積
算して得た透過率スペクトルである。
【００３０】図３（ａ）のノイズ幅は、０．００５％程
度であって、図３（ｂ）の１／４程度に減少しており、
明らかに高感度化のメリットが見られる。感度の線形性
は、図２（ｃ）にゴースト信号が見られないことにより
確認できる。
度であって、図３（ｂ）の１／４程度に減少しており、
明らかに高感度化のメリットが見られる。感度の線形性
は、図２（ｃ）にゴースト信号が見られないことにより
確認できる。
【００３１】（３）実験例２ 図４は、厚さ２ｍｍのＦＺ法シリコン単結晶中の置換型
炭素Ｃｓの室温での局在振動吸収スペクトルを、縦軸を
吸光度としてレファランス結晶との差スペクトルで示し
たものである。測定分解能は２ｃｍ-1である。
炭素Ｃｓの室温での局在振動吸収スペクトルを、縦軸を
吸光度としてレファランス結晶との差スペクトルで示し
たものである。測定分解能は２ｃｍ-1である。
【００３２】図４（ｂ）は、ＴＧＳ検出器を用いた通常
のＦＴ−ＩＲ装置により、１０分間信号を積算して得た
吸光スペクトルであり、ノイズ幅は０．０２％程度であ
る。一方、図４（ａ）は、ＭＣＴ検出器１２を用い、こ
の検出器の前に図２（ｂ）に示すような特性のバンドパ
スフィルタを配置したＦＴ−ＩＲ装置により、１０分間
信号を積算して得た吸光度スペクトルである。
のＦＴ−ＩＲ装置により、１０分間信号を積算して得た
吸光スペクトルであり、ノイズ幅は０．０２％程度であ
る。一方、図４（ａ）は、ＭＣＴ検出器１２を用い、こ
の検出器の前に図２（ｂ）に示すような特性のバンドパ
スフィルタを配置したＦＴ−ＩＲ装置により、１０分間
信号を積算して得た吸光度スペクトルである。
【００３３】本実験に用いたシリコン単結晶中の置換型
炭素Ｃｓ濃度は、ＡＳＴＭ ： Ｆ１２３−８１の濃度
算出法によると０．０４ｐｐｍａとなり、濃度検出下限
値〜０．０５ｐｐｍａ（ＡＳＴＭ ： Ｆ１２３−８
１）とほぼ同等の濃度である。図４（ｂ）では、ノイズ
によってスペクトル形状が崩れているのに対して、図４
（ａ）では、ノイズがより少なくスペクトル形状が良好
であることがわかる。
炭素Ｃｓ濃度は、ＡＳＴＭ ： Ｆ１２３−８１の濃度
算出法によると０．０４ｐｐｍａとなり、濃度検出下限
値〜０．０５ｐｐｍａ（ＡＳＴＭ ： Ｆ１２３−８
１）とほぼ同等の濃度である。図４（ｂ）では、ノイズ
によってスペクトル形状が崩れているのに対して、図４
（ａ）では、ノイズがより少なくスペクトル形状が良好
であることがわかる。
【００３４】図４（ａ）の場合、吸収ピーク高さは、図
４（ｂ）の場合（０．０４ｐｐｍａ）の１／３程度まで
認識できる。したがって、本発明により、シリコン単結
晶中の炭素Ｃｓ不純物の検出下限はおよそ０．０１ｐｐ
ｍａまで改善されたことになる。
４（ｂ）の場合（０．０４ｐｐｍａ）の１／３程度まで
認識できる。したがって、本発明により、シリコン単結
晶中の炭素Ｃｓ不純物の検出下限はおよそ０．０１ｐｐ
ｍａまで改善されたことになる。
【００３５】（４）実験例３ 図５は、上記実験例２と全く同様の測定を、置換型炭素
濃度０．０４ｐｐｍａ程度、厚さ２ｍｍ程度のＣＺ法シ
リコン単結晶について実施した結果を示す。
濃度０．０４ｐｐｍａ程度、厚さ２ｍｍ程度のＣＺ法シ
リコン単結晶について実施した結果を示す。
【００３６】図５（ｂ）では、ノイズによってスペクト
ル形状が崩れているのに対して、図５（ａ）では、ノイ
ズがより少なくスペクトル形状が良好であることがわか
る。
ル形状が崩れているのに対して、図５（ａ）では、ノイ
ズがより少なくスペクトル形状が良好であることがわか
る。
【００３７】図５（ａ）の場合、吸収ピーク高さは、図
５（ｂ）の場合（０．０４ｐｐｍａ）の１／３程度まで
認識できる。したがって、本発明により、シリコン単結
晶中の炭素不純物の検出下限はおよそ０．０１ｐｐｍａ
まで改善されたことになる。
５（ｂ）の場合（０．０４ｐｐｍａ）の１／３程度まで
認識できる。したがって、本発明により、シリコン単結
晶中の炭素不純物の検出下限はおよそ０．０１ｐｐｍａ
まで改善されたことになる。
【００３８】
【発明の効果】本発明に係るフーリエ変換赤外分光測定
方法によれば、得られるスペクトルの定量分析性を低下
させることなく、感度およびスペクトルのＳＮ比を向上
させることができ、ＳＮ比はＴＧＳ検出器を用いた場合
の４〜５倍程度向上するという優れた効果を奏し、微量
分析精度向上に寄与するところが大きい。
方法によれば、得られるスペクトルの定量分析性を低下
させることなく、感度およびスペクトルのＳＮ比を向上
させることができ、ＳＮ比はＴＧＳ検出器を用いた場合
の４〜５倍程度向上するという優れた効果を奏し、微量
分析精度向上に寄与するところが大きい。
【００３９】また、微量の置換型炭素を含むシリコン単
結晶に対するＦＴ−ＩＲ測定では、ＴＧＳ検出器を用い
た場合の検出下限が室温測定で０．０５ｐｐｍａである
のに対し、本発明を適用した場合には、検出下限を室温
測定で０．０１ｐｐｍａ程度にすることができるという
優れた効果を奏する。
結晶に対するＦＴ−ＩＲ測定では、ＴＧＳ検出器を用い
た場合の検出下限が室温測定で０．０５ｐｐｍａである
のに対し、本発明を適用した場合には、検出下限を室温
測定で０．０１ｐｐｍａ程度にすることができるという
優れた効果を奏する。
【図１】 ＦＴ−ＩＲ装置の光学系の原理成図である。
【図２】 ＦＴ−ＩＲ装置感度の波数依存性を示す図で
ある。
ある。
【図３】 試料を装着してない状態での透過率スペクト
ル図である。
ル図である。
【図４】 ＦＺ法で育成された厚さ２ｍｍのシリコン単
結晶中の微量炭素の赤外吸収スペクトル図である。
結晶中の微量炭素の赤外吸収スペクトル図である。
【図５】 ＣＺ法で育成された厚さ２ｍｍ、炭素濃度
０．０４ｐｐｍａのシリコン単結晶中の微量炭素の赤外
吸収スペクトル図である。
０．０４ｐｐｍａのシリコン単結晶中の微量炭素の赤外
吸収スペクトル図である。
【図６】 ＴＧＳ検出器及びＭＣＴ検出器の感度特性図
である。
である。
【図７】 従来のＦＴ−ＩＲ装置感度の波数依存性を示
す図である。
す図である。
【図８】 ＦＺ法で育成された厚さ２ｍｍのシリコン単
結晶の透過率スペクトル図である。
結晶の透過率スペクトル図である。
【図９】 図８中のａ点付近の波数軸拡大図である。
１ 赤外連続光源 ４ マイケルソン干渉計 ９ バンドパスフィルタ １２ ＭＣＴ検出器
Claims (3)
- 【請求項１】 赤外吸収帯域を有する試料に対しフーリ
エ変換赤外分光測定を行うフーリエ変換赤外分光測定方
法において、低温にした高感度の光導伝型半導体検出器
を用い、着目する該赤外吸収帯域の光を透過させるバン
ドパスフィルタを該光導伝型半導体検出器に入射する光
路中に配置したことを特徴とするフーリエ変換赤外分光
測定方法。 - 【請求項２】 前記試料は、微量の置換型炭素を含むシ
リコン単結晶であることを特徴とする請求項１記載のフ
ーリエ変換赤外分光測定方法。 - 【請求項３】 前記光導伝型半導体検出器は、液体窒素
で冷却されるＭＣＴ検出器であることを特徴とする請求
項１又は２記載のフーリエ変換赤外分光測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33232691A JP2797797B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | フーリエ変換赤外分光測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33232691A JP2797797B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | フーリエ変換赤外分光測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05164613A true JPH05164613A (ja) | 1993-06-29 |
| JP2797797B2 JP2797797B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=18253713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33232691A Expired - Lifetime JP2797797B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | フーリエ変換赤外分光測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2797797B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010266303A (ja) * | 2009-05-14 | 2010-11-25 | Fuji Electric Systems Co Ltd | レーザ式ガス分析計 |
| JP2011191246A (ja) * | 2010-03-16 | 2011-09-29 | Fuji Electric Co Ltd | レーザ式ガス分析計 |
| JP2017026506A (ja) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | 株式会社堀場製作所 | 分光分析器に用いられる光検出器の出力補正方法 |
| JP2019002791A (ja) * | 2017-06-15 | 2019-01-10 | 株式会社堀場製作所 | 光検出器の出力補正用演算式の算出方法、及び光検出器の出力補正方法 |
| CN114674778A (zh) * | 2020-12-25 | 2022-06-28 | 日本分光株式会社 | 红外光谱测定装置和浓度测定装置 |
| CN119688634A (zh) * | 2024-12-10 | 2025-03-25 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 基于傅里叶变换红外光谱仪的低温会聚透射光谱测量装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6276652U (ja) * | 1985-11-01 | 1987-05-16 | ||
| JPS6344131A (ja) * | 1986-08-12 | 1988-02-25 | Shimadzu Corp | 分光光度計 |
| JPS6480908A (en) * | 1987-09-22 | 1989-03-27 | Nec Corp | Spectral element |
| JPH01282434A (ja) * | 1988-05-07 | 1989-11-14 | Japan Spectroscopic Co | フーリエ分光器 |
| JPH0331727A (ja) * | 1989-06-29 | 1991-02-12 | Shimadzu Corp | フーリエ変換赤外分光光度計 |
| JPH03158726A (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-08 | Hitachi Ltd | 時間分解フーリエ変換赤外分光装置 |
| JPH03285127A (ja) * | 1990-04-02 | 1991-12-16 | Horiba Ltd | フーリエ変換赤外線分析装置 |
-
1991
- 1991-12-16 JP JP33232691A patent/JP2797797B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (7)
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| JPH03158726A (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-08 | Hitachi Ltd | 時間分解フーリエ変換赤外分光装置 |
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| JP2017026506A (ja) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | 株式会社堀場製作所 | 分光分析器に用いられる光検出器の出力補正方法 |
| JP2019002791A (ja) * | 2017-06-15 | 2019-01-10 | 株式会社堀場製作所 | 光検出器の出力補正用演算式の算出方法、及び光検出器の出力補正方法 |
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| CN119688634A (zh) * | 2024-12-10 | 2025-03-25 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 基于傅里叶变换红外光谱仪的低温会聚透射光谱测量装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2797797B2 (ja) | 1998-09-17 |
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