JPH058516Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この考案は、被観測試料の微小領域の測光を行
う分光光度計に関する。

＜従来の技術＞ IC製造プロセスにおいて、例えばシリコンウ
エハ上に形成されたシリコン酸化膜カラーフイル
タを積層するような場合があり、このカラーフイ
ルタの光学特性、膜厚等が規定された通りに作製
されているか否かによつて、製品の良否が決まる
ことがある。したがつて、フイルタの光学性能検
査が必要となるが、上記フイルタの形成領域は極
めて微小であるため、測光を行う領域を正確に位
置決めすることが重要となる。

そこで、従来では、顕微鏡と分光光度計本体を
組み合わせた分光光度計を用いていた。顕微鏡と
分光光度計本体は正確に光軸の合つた状態で組み
合わせられ、ハーフミラーを通して顕微鏡を覗き
ながら、集積回路のような極めて微細なパターン
を有する被測定試料を上下左右に移動させて測光
したい部分をこの光軸とクロスさせ、この状態で
照明光源を消灯し測光を行つていた。

さらに詳細に説明すると、上記分光光度計とし
ては、２つのタイプのものがあり、 １つは、第３図に示すように顕微鏡の上部に分
光光度計本体を重ね合わせた構成で、顕微鏡３１
は、レボルバーＲに対物レンズ３３，３３′等を
装着し、対物焦点位置にスリツト４１を設け、こ
の間に、照明用光源３５から出、集光レンズ３６
を通した光を試料設置台３２上に照射する第１ハ
ーフミラー３７と、試料Ｓによつて反射された光
線の一部を反射させ、クロスミクロメータ４０を
通して接眼レンズ３８に導く第２ハーフミラー３
９とを介在させている。分光光度計本体４４は、
顕微鏡３１の上部に配置され、上記スリツト４１
から出た光を回折させる凹面回折格子４２を設
け、凹面回折格子４２の焦点面にイメージセンサ
４３を配置した構成となつている。

上記の分光光度計によれば、光源３５から出て
集光レンズ３６、第１ハーフミラー３７、対物レ
ンズ３３を通して試料Ｓ上に照射された光は、試
料Ｓによつて反射され、対物レンズ３３を通過
し、一部は、第２ハーフミラー３９からクロスミ
クロメータ４０を通して接眼レンズ３８に導か
れ、観測者によつてモニターされるとともに、残
部は、スリツト４１を通り、凹面回折格子４２で
回折され、イメージセンサ４３の受光面上にスペ
クトルパターンを結び、イメージセンサ４３によ
つて電気信号に変換されることによつて、外部に
取り出される。

この分光光度計において測光可能な領域は、試
料設置台３２上の一点から出た光がスリツト４１
を通して凹面回折格子４２で回折され、イメージ
センサ４３の受光面上に結像する場合の、上記試
料設置台３２上の点の集合として定義されている
（以下この位置を「測光領域」という）。試料Ｓの
測光所望部分を、分光光度計の測光領域の所定部
（通常は中心部）に重ねるためには、観測者は測
光領域の存在範囲を知つている必要があるが、こ
の分光光度計では、接眼レンズ４９を覗いた時の
クロスミクロメータ４８のクロス点の位置が測光
領域の中心に一致するように設定されている。し
たがつて、観測者は第５図ａに示すように、接眼
レンズ４９を覗きながら試料Ｓの測光所望部分を
クロスミクロメータ４８のクロス点に合わせた状
態におき、その後、光源４５を消灯して、分光光
度計による観測を開始すれば、正確な位置関係で
もつて試料Ｓの測光所望部分の測光を行うことが
できる。

他の１つは、第４図に示すように、第３図の分
光光度計でクロスミクロメータ４０を取り除き、
その代わりに分光光度計本体４４内において、ス
リツト４１と凹面回折格子４２との間にマーカ投
影用光源４５を設けたものである。

この分光光度計であれば、マーカ投影用光源４
５から照射された光は、スリツト４１を通り、対
物レンズ３３によつて試料設置台４２上に集束さ
れ、試料設置台４２上に小さなスポツト状の輝点
（以下「マーカ」という）を投影する。観測者は
接眼レンズ３８を覗きながら試料Ｓを動かし、試
料Ｓの測光所望部分をマーカの投影されている部
分に重ね合わせる。これによつて、試料Ｓの測光
所望部分を、分光光度計の測光領域の中心部に重
ね合わせることができる。その後、マーカ投影用
光源４５を消灯するとともに光軸から取り外した
状態にして、分光光度計による観測を開始する。

＜考案が解決しようとする問題点＞ ところが、上記第３図の分光光度計では、いつ
たん試料Ｓをクロスミクロメータ４０のクロス点
に重ねた後、対物レンズ３３を他の倍率の対物レ
ンズ３３′に切り替えると、新しい対物レンズ３
３′の中心軸が分光光度計の光軸とずれてしまう
ことがある。また、中心軸のずれがわずかであつ
ても、倍率が増大することによつて、試料Ｓの測
光所望部分とクロスミクロメータ４０のクロス点
との間隔が拡大されてしまい（第５図ｂ）、その
結果、試料Ｓの測光所望部分が、分光光度計の測
光領域の中心からはずれてしまうことがある。

さらに、対物レンズ３３を切り替えなくとも、
レボルバーＲの鏡筒への固定が不十分であればレ
ボルバーＲが自然に回転して対物レンズ３３の中
心軸がずれてしまい、試料Ｓの測光所望部分が分
光光度計の測光領域の中心位置からずれてしまう
こともある。また、クロスミクロメータ４０の取
り付けが緩くて回転ずれや位置ずれを起こすこと
もあつた。しかも、観測者にとつて、これらの回
転ずれや位置ずれがあつたことを知る手段もな
く、位置ずれしたまま測光すると正確な測光結果
を得られないという不都合があつた。

また、上記第４図の分光光度計では、測光時に
は、マーカ投影用光源４５を光軸から取り外す必
要があるので、マーカ投影用光源４５を移動させ
るための機械的駆動部を配置する必要がある。こ
の機械的駆動部を動かすときに生じる振動等が原
因で、光軸がずれたりして試料Ｓの測光所望部分
が、分光光度計の測光領域から外れてしまい、測
定の精度を低下させる原因となつていた。

＜考案の目的＞ この考案は上記の問題点に鑑みてなされたもの
であり、光の回折作用を利用して試料光を分光す
る回折分光器を備えた分光光度計において、被観
測試料の測光所望部分を、正確に分光光度計の測
光領域に設置することのできる分光光度計を提供
することを目的としている。

＜問題点を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するためのこの考案の分光光
度計は、試料設置面上に試料位置決定用のマーカ
を投影するための光源を、回折分光器により生じ
た分散光結像位置の何れかに配置したものであ
る。

なお、上記回折分光器としては、光の回折作用
を用いて分光するものであればよく、例えば回折
格子等を用いてよく、回折格子は試料光を透過す
る型のものでも、反射する型のものであつてもよ
い。また、上記分散光結像位置として、０次、１
次、２次等いかなる次数に対応する位置を選んで
もよい。

＜作用＞ 以上の構成の分光光度計であれば、被観測試料
を分光光度計の測光領域に設置して、試料光を回
折分光器に照射した場合、回折分光器により生じ
る分散光結像位置の何れかにマーカ投影用の光源
を配置しているので、マーカ投影用の光源から出
た光は、上記の試料光とは逆の光路をたどり、回
折分光器により回折され、試料設置面上の、分光
光度計の測光領域内の所定位置に結像される。

したがつて、観測者は、マーカの結像位置に被
観測試料の測光所望部分を重ねることにより位置
精度よく測光を行えることになる。

＜実施例＞ 以下、実施例を示す添付図面によつて詳細に説
明する。

第１図は、顕微鏡により試料光を集光し、凹面
回折格子、イメージセンサを用いて測光を行う分
光光度計の一実施例を示す概略図であり、入射ス
リツト４を境にして、上部に分光光度計本体１０
を配置し、下部に顕微鏡１を配置している。

顕微鏡１は、試料設置台２、対物レンズ３、入
射スリツト４を同一光軸上に配置し、照明用光源
５から出、集光レンズ６を通した光を試料Ｓ上に
照射する第１ハーフミラー７と、試料Ｓから反射
される光線の一部を反射させ接眼レンズ８に導く
第２ハーフミラー９とを上記光軸上に設けてい
る。

分光光度計本体１０は、上記入射スリツト４か
ら出た試料光を回折させるホログラフイツクグレ
ーテイングを施した凹面回折格子１１と、一つの
回折光結像位置（この図では１次の位置）に配置
されたイメージセンサ１２と、別の回折光結像位
置（この図では０次の位置）に配置されたマーカ
投影用の白色光源１３とを設けている。このマー
カ投影用の白色光源１３の光量は、照明用光源５
による視野照明の中から後述するマーカを識別す
ることができるように、ある程度の強度が必要で
ある。

上記入射スリツト４の形状としては、正方形を
採用しているが、この外に三角形、星形等他の形
状のスリツトを用いてもよい。

上記の分光光度計を用いて試料Ｓの位置合わせ
をする場合、照明用光源５から出て、集光レンズ
６を通り、第１ハーフミラー７で反射され試料Ｓ
に照射された光は、試料Ｓにより反射され、対物
レンズ３により集光されて、一部は第２ハーフミ
ラー９で反射され接眼レンズ８に導かれるので、
観測者は接眼レンズ８を通して試料Ｓを観測する
ことができる。一方、試料Ｓにより反射された光
のうち、第２ハーフミラー９を通過した光は入射
スリツト４を通して凹面回折格子１１に照射さ
れ、回折されてイメージセンサ１２上に結像され
る。このときの回折光結像位置の０次の位置にマ
ーカ投影用光源１３が配置されているので、マー
カ投影用光源１３を点灯させたときに出る光は回
折格子１１で反射され、入射スリツト４を通つて
試料設置台２の上に正方形状のマーカＭとして照
射される（第２図参照）。このマーカＭからの反
射光は再び接眼レンズ８に導かれ、観測者はこの
マーカＭを分光光度計の測光領域の中心部として
識別することができる。したがつて、試料Ｓの測
光所望部分をマーカＭのある位置に重ねることに
よつて、試料Ｓを正確な測光位置に設置すること
ができる。

この後、照明用光源５及びマーカ投影用光源１
３を消灯し、測光を行う。

測定倍率を変えたいときには、レボルバーＲを
回転させて対物レンズ３を例えば対物レンズ３′
に代え、照明用光源５及びマーカ投影用光源１３
を再び点灯して、上記の位置合わせ手順を行つて
から測光を行えばよい。

なお、この考案は上記の実施例に限定されるも
のではなく、例えば、マーカ投影用光源１３とし
て白色光ではなく、特定波長の単色光又は多色光
光源を使用してもよい。しかし、試料Ｓに感光性
等がある場合、試料Ｓに影響のない色を採用する
ことが好ましい。マーカ投影用光源１３として特
定波長の単色光又は多色光光源を使用した場合
は、測光中必ずしも消灯する必要はなく、測光に
よつて得たスペクトル上で上記特定波長の輝線だ
けを無視すればよい。また、上記特定の波長とし
て測光領域以上の波長を選定することは、まつた
く測光に影響を及ぼさない。さらに、マーカ投影
用光源１３として特定波長の単色光又は多色光光
源を使用した場合は、その光量がある程度低くて
も、照明用光源５による視野照明の中でマーカＭ
を識別することができる。

また、マーカ投影用光源１３を用いて一定の時
間間隔でフラツシユ照射してもよい。このとき、
フラツシユ瞬断中にイメージセンサ１２をONし
て、時分割的に測光すればマーカ投影用光源１３
の影響を受けることなく良好なＳ／Ｎで測光する
ことができる。その他この考案の要旨を変更しな
い範囲内において、種々の設計変更を施すことが
可能である。

＜考案の効果＞ 以上のように、この考案の分光光度計によれ
ば、試料設置面上に試料位置決定用のマーカを投
影するための光源を、回折分光器により生じた分
散光結像位置の何れかに配置したので、従来のよ
うに光軸上に配置する場合と比較して、光源を移
動させるための機械的駆動部分が不要となる。し
たがつて、試料の測光所望部分を上記投影された
マーカを目安にして移動させて所定位置に置いた
後は、試料の位置が機械的振動等のためにずれる
ということもなく、試料の位置を正確に保持する
ことができるという特有の実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は分光光度計の一実施例を示す概略図、
第２図はマーカによる位置合わせ法を説明する
図、第３図は従来のクロスミクロメータ付きの分
光光度計の一例を示す概略図、第４図は従来の照
明用光源内蔵型の分光光度計の一例を示す概略
図、第５図は第３図の例における接眼レンズの視
野内にある試料の位置を示す図である。 ２……試料設置面、１１……回折分光器、１３
……マーカ投影用の光源。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 光の回折作用を利用して試料光を分光する回
   折分光器を備えた分光光度計において、試料設
   置面上に試料位置決定用のマーカを投影するた
   めの光源を、回折分光器により生じた分散光結
   像位置の何れかに配置したことを特徴とする分
   光光度計。 ２ 上記光源が単色光源である上記実用新案登録
   請求の範囲第１項記載の分光光度計。