JPH1062322A - 分析装置 - Google Patents
分析装置Info
- Publication number
- JPH1062322A JPH1062322A JP8218293A JP21829396A JPH1062322A JP H1062322 A JPH1062322 A JP H1062322A JP 8218293 A JP8218293 A JP 8218293A JP 21829396 A JP21829396 A JP 21829396A JP H1062322 A JPH1062322 A JP H1062322A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- laser beam
- analysis
- transmission window
- energy
- 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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Abstract
(57)【要約】
【目的】レーザー照射中の試料表面で起こっている現象
をリアルタイムにとらえることができる分析装置を提供
する。 【解決手段】少なくとも光源と、該光源から発せられた
レーザー光線を透過する透過窓と、該透過窓を透過した
レーザー光線に照射された試料から発生するガス状物質
を検出するガス分析手段とを有する密閉された分析室
と、を備えた分析装置。
をリアルタイムにとらえることができる分析装置を提供
する。 【解決手段】少なくとも光源と、該光源から発せられた
レーザー光線を透過する透過窓と、該透過窓を透過した
レーザー光線に照射された試料から発生するガス状物質
を検出するガス分析手段とを有する密閉された分析室
と、を備えた分析装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー光線が照
射された試料の表面及び内部から発生するガス状物質の
分析装置に関するものである。
射された試料の表面及び内部から発生するガス状物質の
分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、材料等の加工手段のひとつとして
レーザー光線が利用されており、各方面で研究開発が盛
んに進められている。例えば、赤外線レーザーであるＣ
Ｏ2レーザーやＹＡＧレーザーは各種加工分野や医療分
野などで応用化され実績を挙げている。
レーザー光線が利用されており、各方面で研究開発が盛
んに進められている。例えば、赤外線レーザーであるＣ
Ｏ2レーザーやＹＡＧレーザーは各種加工分野や医療分
野などで応用化され実績を挙げている。
【０００３】近年、半導体素子の集積度を増すために、
半導体製造用縮小投影露光装置（ステッパー）の高解像
力化の要求が高まっている。このステッパーによるフォ
トリソグラフィーの解像度を上げる一つの方法として、
光源波長の短波長化が挙げられる。最近では、水銀ラン
プより短波長域の光を発振でき、かつ高出力なエキシマ
レーザーを光源としたステッパーの実用化が始まってい
る。
半導体製造用縮小投影露光装置（ステッパー）の高解像
力化の要求が高まっている。このステッパーによるフォ
トリソグラフィーの解像度を上げる一つの方法として、
光源波長の短波長化が挙げられる。最近では、水銀ラン
プより短波長域の光を発振でき、かつ高出力なエキシマ
レーザーを光源としたステッパーの実用化が始まってい
る。
【０００４】これらレーザー光線を使用する場合、レー
ザー光線と照射物質との反応を正確に把握しなければな
らないような状況にたびたび直面する。基本的には、波
長の長い赤外線レーザーは物質を加熱・融解させるが、
波長の短い紫外線レーザーではアブレーションと呼ばれ
る光化学反応を起こす。このように使用するレーザー光
線の波長により反応が異なると同時に、レーザー光線の
エネルギーによっても反応が異なっている。例えば紫外
線レーザーの場合、照射するレーザーのエネルギーが高
い場合は前述したアブレーションが生じるが、低いエネ
ルギーになると融解を伴うこともあり、これらは照射物
質によっても違う。そのほかに、環境や雰囲気の違いに
よって照射部近傍に異なった現象・反応が観察される場
合もある。従って、レーザー光線を効率よく利用するた
めには照射部やその近傍で生じている複雑な反応を把握
し、それらをコントロールする必要がでてくる。
ザー光線と照射物質との反応を正確に把握しなければな
らないような状況にたびたび直面する。基本的には、波
長の長い赤外線レーザーは物質を加熱・融解させるが、
波長の短い紫外線レーザーではアブレーションと呼ばれ
る光化学反応を起こす。このように使用するレーザー光
線の波長により反応が異なると同時に、レーザー光線の
エネルギーによっても反応が異なっている。例えば紫外
線レーザーの場合、照射するレーザーのエネルギーが高
い場合は前述したアブレーションが生じるが、低いエネ
ルギーになると融解を伴うこともあり、これらは照射物
質によっても違う。そのほかに、環境や雰囲気の違いに
よって照射部近傍に異なった現象・反応が観察される場
合もある。従って、レーザー光線を効率よく利用するた
めには照射部やその近傍で生じている複雑な反応を把握
し、それらをコントロールする必要がでてくる。
【０００５】ところが、レーザーの照射中の現象を直接
観察するような装置はなく、従来はレーザー照射後の照
射物質を走査型電子顕微鏡、エネルギー分散分光器など
で照射部周辺の状態を観察して照射中に起きている反応
を解析していた。
観察するような装置はなく、従来はレーザー照射後の照
射物質を走査型電子顕微鏡、エネルギー分散分光器など
で照射部周辺の状態を観察して照射中に起きている反応
を解析していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法では
レーザー照射中の現象をリアルタイムで把握することが
できず、特にレーザー光線を試料に照射したときに生じ
るアブレーションによって蒸散しているガス状物質は反
応後の状態からは推定できない。本発明は、レーザー照
射中の試料表面で起こっている現象をリアルタイムにと
らえることができる分析装置を提供することを目的とす
る。
レーザー照射中の現象をリアルタイムで把握することが
できず、特にレーザー光線を試料に照射したときに生じ
るアブレーションによって蒸散しているガス状物質は反
応後の状態からは推定できない。本発明は、レーザー照
射中の試料表面で起こっている現象をリアルタイムにと
らえることができる分析装置を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は第一に、「少なくとも光源と、該光源か
ら発せられたレーザー光線を透過する透過窓と、該透過
窓を透過したレーザー光線に照射された試料から発生す
るガス状物質を検出するガス分析手段とを有する密閉さ
れた分析室と、を備えた分析装置（請求項１）」を提供
する。
めに、本発明は第一に、「少なくとも光源と、該光源か
ら発せられたレーザー光線を透過する透過窓と、該透過
窓を透過したレーザー光線に照射された試料から発生す
るガス状物質を検出するガス分析手段とを有する密閉さ
れた分析室と、を備えた分析装置（請求項１）」を提供
する。
【０００８】また、本発明は第二に「前記分析室の外側
に該分析室内を真空状態にする手段を設けたことを特徴
とする請求項１記載の分析装置（請求項２）」を提供す
る。また、本発明は第三に「前記光源と前記透過窓との
間に前記レーザー光線のエネルギーを変化させるエネル
ギー可変手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２
記載の分析装置（請求項３）」を提供する。
に該分析室内を真空状態にする手段を設けたことを特徴
とする請求項１記載の分析装置（請求項２）」を提供す
る。また、本発明は第三に「前記光源と前記透過窓との
間に前記レーザー光線のエネルギーを変化させるエネル
ギー可変手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２
記載の分析装置（請求項３）」を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
１を用いて説明する。透過窓２（石英ガラス）が取り付
けられた分析室１内には、試料３を保持するためのホル
ダー４と、透過窓２（石英ガラス）から入射されるレー
ザー光線９を分析試料３上に集光させる縮小光学系５
と、試料３から発生するガス状物質の検知のためのガス
分析手段６が設置されている。また、分析室１にはバル
ブ８を介してターボ分子ポンプ７が接続されており、分
析室１内を超高真空に減圧しながら分析する事が可能と
なっている。
１を用いて説明する。透過窓２（石英ガラス）が取り付
けられた分析室１内には、試料３を保持するためのホル
ダー４と、透過窓２（石英ガラス）から入射されるレー
ザー光線９を分析試料３上に集光させる縮小光学系５
と、試料３から発生するガス状物質の検知のためのガス
分析手段６が設置されている。また、分析室１にはバル
ブ８を介してターボ分子ポンプ７が接続されており、分
析室１内を超高真空に減圧しながら分析する事が可能と
なっている。
【００１０】レーザー光線９を透過させる透過窓２は、
レーザー光線９に対する透過率が高く、透過窓２からの
ガス状物質の発生が極力小さなものが好ましい。例え
ば、石英ガラスは高い透過率を示し透過窓の材質として
良好であるが、これに限定されない。試料３に照射する
レーザー光線９は、その照射エネルギーを可変できた方
がより多くの分析結果が得られて好ましい。照射エネル
ギーの可変方法としては、透過窓から入射させる前に可
変させる方法、透過窓から入射したレーザー光線を分析
室内に設置した照射エネルギー可変機構を用いて可変さ
せる方法、透過窓から入射させる前と入射した後の分析
室内の両方に照射エネルギー可変機構を設置併用する方
法、などがあるが、分析室１内の構造をより簡単でコン
パクトなものにするには透過窓２から入射させる前に可
変機構１０を設けるのが好ましい。また、入射させる照
射エネルギーが高く、透過窓２からのガス状物質の発生
が大きい場合や透過窓２が破壊される恐れがある場合
は、レーザー光線９が透過窓２に入射される前に照射エ
ネルギー可変機構１０によりレーザー光線のエネルギー
を低下させ、透過窓２を透過後分析室内に設けられた縮
小光学系５によりレーザー光線を高エネルギーにする。
レーザー光線９に対する透過率が高く、透過窓２からの
ガス状物質の発生が極力小さなものが好ましい。例え
ば、石英ガラスは高い透過率を示し透過窓の材質として
良好であるが、これに限定されない。試料３に照射する
レーザー光線９は、その照射エネルギーを可変できた方
がより多くの分析結果が得られて好ましい。照射エネル
ギーの可変方法としては、透過窓から入射させる前に可
変させる方法、透過窓から入射したレーザー光線を分析
室内に設置した照射エネルギー可変機構を用いて可変さ
せる方法、透過窓から入射させる前と入射した後の分析
室内の両方に照射エネルギー可変機構を設置併用する方
法、などがあるが、分析室１内の構造をより簡単でコン
パクトなものにするには透過窓２から入射させる前に可
変機構１０を設けるのが好ましい。また、入射させる照
射エネルギーが高く、透過窓２からのガス状物質の発生
が大きい場合や透過窓２が破壊される恐れがある場合
は、レーザー光線９が透過窓２に入射される前に照射エ
ネルギー可変機構１０によりレーザー光線のエネルギー
を低下させ、透過窓２を透過後分析室内に設けられた縮
小光学系５によりレーザー光線を高エネルギーにする。
【００１１】レーザー光線９の照射により試料３から発
生するガス状物質の分析手段６としてはガス組成分析装
置、質量分析装置などがあるが、これらに限定されな
い。ガス状物質の分析手段６以外の分析手段を併用する
ことも可能であり、例えば、レーザー光線が照射されて
いる試料からの発光現象を測定する分析手段やマイクロ
スコープなどと言った試料観察手段を併用することで、
より多角的な解析が可能となりレーザー光線と照射物質
との反応を把握する上で好ましい。
生するガス状物質の分析手段６としてはガス組成分析装
置、質量分析装置などがあるが、これらに限定されな
い。ガス状物質の分析手段６以外の分析手段を併用する
ことも可能であり、例えば、レーザー光線が照射されて
いる試料からの発光現象を測定する分析手段やマイクロ
スコープなどと言った試料観察手段を併用することで、
より多角的な解析が可能となりレーザー光線と照射物質
との反応を把握する上で好ましい。
【００１２】分析室１内を真空状態にする手段７を分析
室１に接続させることによって、雰囲気などの影響を除
外し、レーザー光線と照射物質だけの反応を分析するこ
とが可能となる。また、発生するガス状物質が極微量の
場合などでは、分析感度を向上させるためにも分析室１
内を超高真空にすることが望ましい。次に、分析装置の
基本的な操作手順を示す。
室１に接続させることによって、雰囲気などの影響を除
外し、レーザー光線と照射物質だけの反応を分析するこ
とが可能となる。また、発生するガス状物質が極微量の
場合などでは、分析感度を向上させるためにも分析室１
内を超高真空にすることが望ましい。次に、分析装置の
基本的な操作手順を示す。
【００１３】分析室１内のホルダー４に試料３を取り付
けた後、ターボ分子ポンプ７で分析室１内を超高真空に
減圧する。レーザー光源であるエキシマレーザーから発
射されたレーザー光線９を各種レンズを用いた照射エネ
ルギー可変光学系１０により任意の照射エネルギーに調
整したあと、透過窓２（石英ガラス）から分析室１内に
入射させる。分析室１内に設置した縮小光学系５で分析
試料３表面上にレーザー光線９を集光させることによ
り、高照射エネルギーを分析試料３に照射する事が可能
となる。レーザー光線９を分析試料３に照射しながら質
量分析装置６で分析試料３から発生しているガス状物質
を分析し、レーザー光線９と試料３との反応を解析す
る。
けた後、ターボ分子ポンプ７で分析室１内を超高真空に
減圧する。レーザー光源であるエキシマレーザーから発
射されたレーザー光線９を各種レンズを用いた照射エネ
ルギー可変光学系１０により任意の照射エネルギーに調
整したあと、透過窓２（石英ガラス）から分析室１内に
入射させる。分析室１内に設置した縮小光学系５で分析
試料３表面上にレーザー光線９を集光させることによ
り、高照射エネルギーを分析試料３に照射する事が可能
となる。レーザー光線９を分析試料３に照射しながら質
量分析装置６で分析試料３から発生しているガス状物質
を分析し、レーザー光線９と試料３との反応を解析す
る。
【００１４】本発明の分析装置により、密閉された分析
室１内に保持された試料３に透過窓２から入射されたレ
ーザー光線９を照射しながら、そのとき試料２から発生
するガス状物質をガス分析手段６により検知することが
可能となる。密閉された分析室１内は、必要性に応じ
て、レーザー光線の照射環境や雰囲気と同じ条件にする
ことが可能である。さらにガス導入部を設けることで各
種のガス、例えば、酸素や窒素などで分析室内を置換
し、雰囲気による反応の違いを分析することも可能とな
る。
室１内に保持された試料３に透過窓２から入射されたレ
ーザー光線９を照射しながら、そのとき試料２から発生
するガス状物質をガス分析手段６により検知することが
可能となる。密閉された分析室１内は、必要性に応じ
て、レーザー光線の照射環境や雰囲気と同じ条件にする
ことが可能である。さらにガス導入部を設けることで各
種のガス、例えば、酸素や窒素などで分析室内を置換
し、雰囲気による反応の違いを分析することも可能とな
る。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
これまで分析が不可能であったレーザー照射中の試料表
面で起こっている現象をリアルタイムにとらえることが
できる。特に、レーザー照射後の試料表面観察等では推
定できないレーザー光線を試料に照射したときに生じる
アブレーションによって蒸散しているガス状物質を、リ
アルタイムで分析することが可能となり、レーザー光線
と試料との反応を解析するのに大変有効な分析装置であ
る。
これまで分析が不可能であったレーザー照射中の試料表
面で起こっている現象をリアルタイムにとらえることが
できる。特に、レーザー照射後の試料表面観察等では推
定できないレーザー光線を試料に照射したときに生じる
アブレーションによって蒸散しているガス状物質を、リ
アルタイムで分析することが可能となり、レーザー光線
と試料との反応を解析するのに大変有効な分析装置であ
る。
【図１】 本発明にかかる分析装置の概略断面図であ
る。
る。
１ 分析室 ２ 透過窓 ３ 試料 ４ ホルダー（試料保持手段） ５ 縮小光学系 ６ 質量分析装置（ガス分析手段） ７ ターボ分子ポンプ（分析室を真空状態にする手
段） ８ バルブ ９ エキシマーレーザー光線 １０ 照射エネルギー可変光学系
段） ８ バルブ ９ エキシマーレーザー光線 １０ 照射エネルギー可変光学系
Claims (3)
- 【請求項１】少なくとも光源と、 該光源から発せられたレーザー光線を透過する透過窓
と、該透過窓を透過したレーザー光線に照射された試料
から発生するガス状物質を検出するガス分析手段とを有
する密閉された分析室と、を備えた分析装置。 - 【請求項２】前記分析室の外側に該分析室内を真空状態
にする手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の分
析装置。 - 【請求項３】前記光源と前記透過窓との間に前記レーザ
ー光線のエネルギーを変化させるエネルギー可変手段を
設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の分析装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8218293A JPH1062322A (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8218293A JPH1062322A (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1062322A true JPH1062322A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16717572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8218293A Pending JPH1062322A (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1062322A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113484242A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-10-08 | 南开大学 | 一种用于强激光损伤实验的简易式样品真空装置 |
| CN116698757A (zh) * | 2023-08-04 | 2023-09-05 | 北京天工科仪空间技术有限公司 | 激光诱发航天器材料或组件放电的试验装置和测试方法 |
-
1996
- 1996-08-20 JP JP8218293A patent/JPH1062322A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113484242A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-10-08 | 南开大学 | 一种用于强激光损伤实验的简易式样品真空装置 |
| CN116698757A (zh) * | 2023-08-04 | 2023-09-05 | 北京天工科仪空间技术有限公司 | 激光诱发航天器材料或组件放电的试验装置和测试方法 |
| CN116698757B (zh) * | 2023-08-04 | 2023-10-31 | 北京天工科仪空间技术有限公司 | 激光诱发航天器材料或组件放电的试验装置和测试方法 |
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