JP2000055809A - 顕微ラマン分光装置及び顕微ラマン分光測定方法 - Google Patents
顕微ラマン分光装置及び顕微ラマン分光測定方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 波数分解能0.01cm-1程度の測定精度を実現で
きる顕微ラマン分光装置及び顕微ラマン分光測定方法を
提供する。 【解決手段】 レーザー光源１から放射された２つの波
長のレーザー光はプリズム４によって、励起レーザー光
２、基準レーザー光３に分けられる。励起レーザー光２
は、光学系を通過した後、試料８上に照射され、後方ラ
マン散乱光を発生させる。ラマン散乱光は、ハーフミラ
ー６によって反射され、分光器１１に導かれ分光され
る。基準レーザー光３は減衰板１４によってのラマン散
乱光と同程度の強度まで減衰され、分光器１１に導かれ
て分光される。室温の変化による分光器のドリフト等に
より、ラマン散乱光の検出スペクトル位置は、本来の位
置からずれる恐れがあるが、基準レーザー光３の検出ス
ペクトル位置を基準にして補正することにより、正しい
ラマン散乱光の検出スペクトル位置を決定することがで
きる。
きる顕微ラマン分光装置及び顕微ラマン分光測定方法を
提供する。 【解決手段】 レーザー光源１から放射された２つの波
長のレーザー光はプリズム４によって、励起レーザー光
２、基準レーザー光３に分けられる。励起レーザー光２
は、光学系を通過した後、試料８上に照射され、後方ラ
マン散乱光を発生させる。ラマン散乱光は、ハーフミラ
ー６によって反射され、分光器１１に導かれ分光され
る。基準レーザー光３は減衰板１４によってのラマン散
乱光と同程度の強度まで減衰され、分光器１１に導かれ
て分光される。室温の変化による分光器のドリフト等に
より、ラマン散乱光の検出スペクトル位置は、本来の位
置からずれる恐れがあるが、基準レーザー光３の検出ス
ペクトル位置を基準にして補正することにより、正しい
ラマン散乱光の検出スペクトル位置を決定することがで
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学、物理学、医
学、薬学等の様々な分野で、組成や構造の解析に広く利
用されている、顕微ラマン分光装置及び顕微ラマン分光
測定方法に関するものである。
学、薬学等の様々な分野で、組成や構造の解析に広く利
用されている、顕微ラマン分光装置及び顕微ラマン分光
測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ラマン分光法はレーザー光源からの光束
を試料に照射し、光束の当たった所から発生するラマン
散乱光のスペクトルが、試料中に存在する化学種や分子
によって異なることを利用して、試料表面の二次元的な
物性の分布解析を行う方法である。
を試料に照射し、光束の当たった所から発生するラマン
散乱光のスペクトルが、試料中に存在する化学種や分子
によって異なることを利用して、試料表面の二次元的な
物性の分布解析を行う方法である。
【０００３】近年になって、分光素子や検出器等の光学
系の精度が上がったことにより、顕微鏡の対物レンズで
レーザーを絞り、より細かい分解能で二次元的なラマン
分光法を行うことが可能になった。ラマン分光法の応用
として、ラマン散乱光のシフト量から物質の内部応カの
分布を測定することも可能である。
系の精度が上がったことにより、顕微鏡の対物レンズで
レーザーを絞り、より細かい分解能で二次元的なラマン
分光法を行うことが可能になった。ラマン分光法の応用
として、ラマン散乱光のシフト量から物質の内部応カの
分布を測定することも可能である。
【０００４】図４に従来の顕微ラマン分光装置の一例を
示す。レーザー光源３１から出射されたレーザー光３２
は、プリズム３３、反射鏡３４、ハーフミラー３５等を
介して、顕微鏡対物レンズ３６によって集光されて試料
３７に照射される。試料３７からのラマン散乱光は顕微
鏡対物レンズ３６に取り込まれ、ハーフミラー３５で反
射され、縮小レンズ３８によって分光器スリット３９上
に焦点を結んでいる。分光器４０で分光されたラマン散
乱光のスペクトル分布は、一次元検出器４１によって検
出される。このようにして、ラマン散乱光のスペクトル
分布を測定することにより、物質の同定や結晶構造の変
化等を分析できる。
示す。レーザー光源３１から出射されたレーザー光３２
は、プリズム３３、反射鏡３４、ハーフミラー３５等を
介して、顕微鏡対物レンズ３６によって集光されて試料
３７に照射される。試料３７からのラマン散乱光は顕微
鏡対物レンズ３６に取り込まれ、ハーフミラー３５で反
射され、縮小レンズ３８によって分光器スリット３９上
に焦点を結んでいる。分光器４０で分光されたラマン散
乱光のスペクトル分布は、一次元検出器４１によって検
出される。このようにして、ラマン散乱光のスペクトル
分布を測定することにより、物質の同定や結晶構造の変
化等を分析できる。
【０００５】なお、試料３７はＸ‐Ｙステージ４２上に
配置され、Ｘ−Ｙステージ４２を移動することによって
試料３７の被検査部を走査することが可能である。これ
により試料３７の二次元分析も可能となる。
配置され、Ｘ−Ｙステージ４２を移動することによって
試料３７の被検査部を走査することが可能である。これ
により試料３７の二次元分析も可能となる。
【０００６】また、ラマン分光法の応用として、結晶格
子に働く応力の大きさを測定することも可能である。す
なわち、結晶格子に引っ張り応力が働くと、格子間隔が
小さくなり格子振動の工ネルギーが小さくなるために、
ラマン散乱のピークは低波数側にシフトする。よって、
このシフト量を測定することにより、結晶格子に働く応
力の大きさを測定できる。
子に働く応力の大きさを測定することも可能である。す
なわち、結晶格子に引っ張り応力が働くと、格子間隔が
小さくなり格子振動の工ネルギーが小さくなるために、
ラマン散乱のピークは低波数側にシフトする。よって、
このシフト量を測定することにより、結晶格子に働く応
力の大きさを測定できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】顕微ラマン分光装置で
応カを測定する場合、例えばシリコンを試料としたとき
に、ラマン散乱光のピーク値が、100ＭPaの応力に対し
て0.4cm-1だけ、引っ張リ応力の際には低波数側にシフ
トし、圧縮応力の際には高波数側にシフトする。従っ
て、２〜３ＭPa以下の精度でシリコンの応カを測定する
ためには、0.01 cm-1以下の波数測定精度が必要であ
る。
応カを測定する場合、例えばシリコンを試料としたとき
に、ラマン散乱光のピーク値が、100ＭPaの応力に対し
て0.4cm-1だけ、引っ張リ応力の際には低波数側にシフ
トし、圧縮応力の際には高波数側にシフトする。従っ
て、２〜３ＭPa以下の精度でシリコンの応カを測定する
ためには、0.01 cm-1以下の波数測定精度が必要であ
る。
【０００８】しかしながら、室温の変化による、分光器
のドリフトや検出器の波数分解能の限界等に起因して、
従来の顕微ラマン分光装置では、高々数cm-1程度の波数
分解能しか得られず、波数分解能0.01cm-1程度の測定精
度を実現するのは非常に困難であった。
のドリフトや検出器の波数分解能の限界等に起因して、
従来の顕微ラマン分光装置では、高々数cm-1程度の波数
分解能しか得られず、波数分解能0.01cm-1程度の測定精
度を実現するのは非常に困難であった。
【０００９】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、従来のものより遥かに高精度で、波数分解能0.
01cm-1程度の測定精度を実現できる顕微ラマン分光装置
及び顕微ラマン分光測定方法を提供することを課題とす
る。
もので、従来のものより遥かに高精度で、波数分解能0.
01cm-1程度の測定精度を実現できる顕微ラマン分光装置
及び顕微ラマン分光測定方法を提供することを課題とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、ラマン散乱光を励起するレーザー光
を、光学系を介して試料に照射し、当該試料からのラマ
ン散乱光を光学系を介し、分光器により分光する顕微ラ
マン分光装置であって、前記ラマン散乱光を励起するレ
ーザー光の波長とは異なった波長を有するレーザー光
を、基準となるレーザー光として分光器に導入する手段
を設けたことを特徴とする顕微ラマン分光装置（請求項
１）である。
の第１の手段は、ラマン散乱光を励起するレーザー光
を、光学系を介して試料に照射し、当該試料からのラマ
ン散乱光を光学系を介し、分光器により分光する顕微ラ
マン分光装置であって、前記ラマン散乱光を励起するレ
ーザー光の波長とは異なった波長を有するレーザー光
を、基準となるレーザー光として分光器に導入する手段
を設けたことを特徴とする顕微ラマン分光装置（請求項
１）である。
【００１１】本手段においては、ラマン散乱光を励起す
るレーザー光とは別に基準となるレーザー光を分光器に
導入しているために、室温の変化、機械的誤差による分
光器のドリフトを補正することが可能になる。さらに、
試料によっては、基準となるレーザー光の波長を、ラマ
ン散乱光の波長近傍の波長とすることによって、一次元
検出器の波数分解能を向上させることができる。これら
の理由により、本手段においては、高波数分解能での測
定が可能となる。
るレーザー光とは別に基準となるレーザー光を分光器に
導入しているために、室温の変化、機械的誤差による分
光器のドリフトを補正することが可能になる。さらに、
試料によっては、基準となるレーザー光の波長を、ラマ
ン散乱光の波長近傍の波長とすることによって、一次元
検出器の波数分解能を向上させることができる。これら
の理由により、本手段においては、高波数分解能での測
定が可能となる。
【００１２】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段であって、ひとつのレーザー光源から２
つ以上の異なった波長を有するレーザー光を同時に発生
させ、光学系によって当該レーザー光の光路を、異なっ
た波長を有するレーザー光毎に分割し、その内の一つの
波長のレーザー光をラマン散乱光を励起するレーザー光
として利用し、残りのレーザー光を、前記基準となるレ
ーザー光として使用することを特微とする顕微ラマン分
光装置（請求項２）である。
前記第１の手段であって、ひとつのレーザー光源から２
つ以上の異なった波長を有するレーザー光を同時に発生
させ、光学系によって当該レーザー光の光路を、異なっ
た波長を有するレーザー光毎に分割し、その内の一つの
波長のレーザー光をラマン散乱光を励起するレーザー光
として利用し、残りのレーザー光を、前記基準となるレ
ーザー光として使用することを特微とする顕微ラマン分
光装置（請求項２）である。
【００１３】本手段においては、一つのレーザー光源か
ら放出される異なった波長を有する２つ以上のレーザー
光うち、一つをラマン散乱光を励起するレーザー光とし
て利用し、残りのレーザー光を、基準となるレーザー光
として使用している。よって、レーザー光源が一つで済
み、構成が簡単になるという特徴を有する。
ら放出される異なった波長を有する２つ以上のレーザー
光うち、一つをラマン散乱光を励起するレーザー光とし
て利用し、残りのレーザー光を、基準となるレーザー光
として使用している。よって、レーザー光源が一つで済
み、構成が簡単になるという特徴を有する。
【００１４】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第１の手段であって、少なくとも２台以上の、各々
異なった波長のレーザー光を放出するレーザー光源を備
え、その内のひとつのレーザー光源から発生するレーザ
ー光を、ラマン散乱光を励起するレーザー光として使用
し、残りのレーザー光を、前記基準となるレーザー光と
して使用することを特微とする顕微ラマン分光装置（請
求項３）である。
前記第１の手段であって、少なくとも２台以上の、各々
異なった波長のレーザー光を放出するレーザー光源を備
え、その内のひとつのレーザー光源から発生するレーザ
ー光を、ラマン散乱光を励起するレーザー光として使用
し、残りのレーザー光を、前記基準となるレーザー光と
して使用することを特微とする顕微ラマン分光装置（請
求項３）である。
【００１５】本手段においては、各々異なった波長のレ
ーザー光を放出するレーザー光源を備えているので、前
記第２の手段に比してレーザー光源の個数は多くなるも
のの、１個のレーザー光源から出る波長を分光するよう
な装置を必要としない。又、使用するレーザー光の波長
を比較的自由に選べるという特長を有する。
ーザー光を放出するレーザー光源を備えているので、前
記第２の手段に比してレーザー光源の個数は多くなるも
のの、１個のレーザー光源から出る波長を分光するよう
な装置を必要としない。又、使用するレーザー光の波長
を比較的自由に選べるという特長を有する。
【００１６】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第１の手段から第３の手段のうちのいずれかであっ
て、基準となるレーザー光を減衰させる減衰板を備えた
ことを特徴とするもの（請求項４）である。
前記第１の手段から第３の手段のうちのいずれかであっ
て、基準となるレーザー光を減衰させる減衰板を備えた
ことを特徴とするもの（請求項４）である。
【００１７】本手段においては、減衰板により基準とな
るレーザー光を減衰させることができるため、基準とな
るレーザー光の強度を、ラマン散乱光と同程度の強さま
で減衰させることができる。よって、ラマン散乱光分光
した光を検出する検出器の出力が、基準となるレーザー
光に対して飽和するようなことがなくなり、ラマン散乱
光と基準となるレーザー光の双方を確実に検出すること
が可能となる。
るレーザー光を減衰させることができるため、基準とな
るレーザー光の強度を、ラマン散乱光と同程度の強さま
で減衰させることができる。よって、ラマン散乱光分光
した光を検出する検出器の出力が、基準となるレーザー
光に対して飽和するようなことがなくなり、ラマン散乱
光と基準となるレーザー光の双方を確実に検出すること
が可能となる。
【００１８】前記課題を解決するための第５の手段は、
前記第１の手段から第３の手段のうちのいずれかであっ
て、基準となるレーザー光を散乱させる散乱板を備えた
ことを特徴とするもの（請求項５）である。
前記第１の手段から第３の手段のうちのいずれかであっ
て、基準となるレーザー光を散乱させる散乱板を備えた
ことを特徴とするもの（請求項５）である。
【００１９】本手段においては、散乱板により基準とな
るレーザー光を散乱させて弱めることができるため、基
準となるレーザー光の強度を、ラマン散乱光と同程度の
強さまで減衰させることができる。よって、ラマン散乱
光分光した光を検出する検出器の出力が、基準となるレ
ーザー光に対して飽和するようなことがなくなり、ラマ
ン散乱光と基準となるレーザー光の双方を確実に検出す
ることが可能となる。
るレーザー光を散乱させて弱めることができるため、基
準となるレーザー光の強度を、ラマン散乱光と同程度の
強さまで減衰させることができる。よって、ラマン散乱
光分光した光を検出する検出器の出力が、基準となるレ
ーザー光に対して飽和するようなことがなくなり、ラマ
ン散乱光と基準となるレーザー光の双方を確実に検出す
ることが可能となる。
【００２０】前記課題を解決するための第６の手段は、
前記第１の手段から第５の手段のいずれかであって、ラ
マン散乱光を励起するレーザー光の波長としてArイオン
レーザーの476.5nmの波長を用い、基準となるレーザー
光の波長としてArイオンレーザーの488.0nmの波長を用
いることを特微とするもの（請求項６）である。
前記第１の手段から第５の手段のいずれかであって、ラ
マン散乱光を励起するレーザー光の波長としてArイオン
レーザーの476.5nmの波長を用い、基準となるレーザー
光の波長としてArイオンレーザーの488.0nmの波長を用
いることを特微とするもの（請求項６）である。
【００２１】Ar（アルゴン）イオンレーザーは、476.5n
mと488.0nmの２つの波長の持つレーザー光を同時に放射
する。一方、476.5nmの波長のレーザー光でSiを照射す
ると、488.62nm付近にピークを持つラマン散乱光が発生
する。もう一方のレーザー光の波長488.0nmは、このラ
マン散乱光のピーク波長に近いので、Siを測定する場合
に、基準となるレーザー光として使用するのに都合が良
い。
mと488.0nmの２つの波長の持つレーザー光を同時に放射
する。一方、476.5nmの波長のレーザー光でSiを照射す
ると、488.62nm付近にピークを持つラマン散乱光が発生
する。もう一方のレーザー光の波長488.0nmは、このラ
マン散乱光のピーク波長に近いので、Siを測定する場合
に、基準となるレーザー光として使用するのに都合が良
い。
【００２２】前記課題を解決するための第７の手段は、
ラマン散乱光を励起するレーザー光を、光学系を介して
試料に照射し、当該試料からのラマン散乱光を光学系を
介しし、分光器により分光して測定する顕微ラマン分光
測定方法であって、前記ラマン散乱光を励起するレーザ
ー光の波長とは異なった波長を有するレーザー光を、基
準となるレーザー光として分光器に導入し、前記基準と
なるレーザー光を基準としてラマン散乱光の波長を測定
することを特徴とする顕微ラマン分光測定方法（請求項
７）である。本手段は、前記第１の手段と同様の作用効
果を有する。
ラマン散乱光を励起するレーザー光を、光学系を介して
試料に照射し、当該試料からのラマン散乱光を光学系を
介しし、分光器により分光して測定する顕微ラマン分光
測定方法であって、前記ラマン散乱光を励起するレーザ
ー光の波長とは異なった波長を有するレーザー光を、基
準となるレーザー光として分光器に導入し、前記基準と
なるレーザー光を基準としてラマン散乱光の波長を測定
することを特徴とする顕微ラマン分光測定方法（請求項
７）である。本手段は、前記第１の手段と同様の作用効
果を有する。
【００２３】前記課題を解決するための第８の手段は、
前記第７の手段であって、ひとつのレーザー光源から２
つ以上の異なった波長を有するレーザー光を同時に発生
させ、光学系によって当該レーザー光の光路を、異なっ
た波長を有するレーザー光毎に分割し、その内の一つの
波長のレーザー光をラマン散乱光を励起するレーザー光
として利用し、残りのレーザー光を、前記基準となるレ
ーザー光として使用することを特微とする顕微ラマン分
光測定方法（請求項８）である。本手段は、前記第２の
手段と同様の作用効果を有する。
前記第７の手段であって、ひとつのレーザー光源から２
つ以上の異なった波長を有するレーザー光を同時に発生
させ、光学系によって当該レーザー光の光路を、異なっ
た波長を有するレーザー光毎に分割し、その内の一つの
波長のレーザー光をラマン散乱光を励起するレーザー光
として利用し、残りのレーザー光を、前記基準となるレ
ーザー光として使用することを特微とする顕微ラマン分
光測定方法（請求項８）である。本手段は、前記第２の
手段と同様の作用効果を有する。
【００２４】前記課題を解決するための第９の手段は、
少なくとも２台以上の、各々異なった波長のレーザー光
を発生するレーザー光源からの、ひとつのレーザー光を
ラマン散乱光を発生するレーザー光として使用し、残り
のレーザー光を、前記基準となるレーザー光として使用
することを特微とするもの（請求項９）である。本手段
は、前記第３の手段と同様の作用効果を有する。
少なくとも２台以上の、各々異なった波長のレーザー光
を発生するレーザー光源からの、ひとつのレーザー光を
ラマン散乱光を発生するレーザー光として使用し、残り
のレーザー光を、前記基準となるレーザー光として使用
することを特微とするもの（請求項９）である。本手段
は、前記第３の手段と同様の作用効果を有する。
【００２５】前記課題を解決するための第１０の手段
は、前記第７の手段から第９の手段のうちのいずれかで
あって、基準となるレーザー光をラマン散乱光と同程度
の強度まで減衰させることを特徴とするもの（請求項１
０）である。本手段は、前記第４の手段と同様の作用効
果を有する。
は、前記第７の手段から第９の手段のうちのいずれかで
あって、基準となるレーザー光をラマン散乱光と同程度
の強度まで減衰させることを特徴とするもの（請求項１
０）である。本手段は、前記第４の手段と同様の作用効
果を有する。
【００２６】前記課題を解決するための第１１の手段
は、前記第７の手段から第９の手段のうちのいずれかあ
って、基準となるレーザー光をラマン散乱光と同程度の
強度にまで散乱させることを特徴とするもの（請求項１
１）である。本手段は、前記第６の手段と同様の作用効
果を有する。
は、前記第７の手段から第９の手段のうちのいずれかあ
って、基準となるレーザー光をラマン散乱光と同程度の
強度にまで散乱させることを特徴とするもの（請求項１
１）である。本手段は、前記第６の手段と同様の作用効
果を有する。
【００２７】前記課題を解決するための第１２の手段
は、前記第７の手段から第１１の手段のいずれかであっ
て、ラマン散乱光を励起するレーザー光の波長としてAr
イオンレーザーの476.5nmの波長を用い、基準となるレ
ーザー光の波長としてArイオンレーザーの488.0nmの波
長を用いることを特微とするもの（請求項１２）であ
る。本手段は、前記第６の手段と同様の作用効果を有す
る。
は、前記第７の手段から第１１の手段のいずれかであっ
て、ラマン散乱光を励起するレーザー光の波長としてAr
イオンレーザーの476.5nmの波長を用い、基準となるレ
ーザー光の波長としてArイオンレーザーの488.0nmの波
長を用いることを特微とするもの（請求項１２）であ
る。本手段は、前記第６の手段と同様の作用効果を有す
る。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態を示すブロック概略図である。図１において、１
は２波長レーザー光源、２は励起レーザー光（476.5n
m）、３は基準レーザー光（488.0nm）、４はプリズム、
５は励起レーザー用反射鏡、６はハーフミラー、７は微
鏡対物レンズ、８はシリコン試料、９は集光レンズ、１
０はスリット、１１は分光器、１２は一次元検出器、１
３は基準レーザー用反射鏡、１４は減衰板、１５はＸ‐
Ｙステージである。
図を用いて詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態を示すブロック概略図である。図１において、１
は２波長レーザー光源、２は励起レーザー光（476.5n
m）、３は基準レーザー光（488.0nm）、４はプリズム、
５は励起レーザー用反射鏡、６はハーフミラー、７は微
鏡対物レンズ、８はシリコン試料、９は集光レンズ、１
０はスリット、１１は分光器、１２は一次元検出器、１
３は基準レーザー用反射鏡、１４は減衰板、１５はＸ‐
Ｙステージである。
【００２９】本実施の形態においては、シリコンの応力
分布の測定を行っている。２波長レーザー光源１である
アルゴンイオンレーザーから、476.5nmと488.0nmの波長
のレーザー光を同時に出力する。２つの波長のレーザー
光はプリズム４によって、２つの光線に分けられ、波長
476.5nmの励起レーザー光２、波長488.0nmの基準レーザ
ー光３となる。本実施の形態ではプリズム４を一つしか
用いていないが、２つ以上の複数のプリズムを用いるこ
とによりそれぞれのレーザー光の単色性を増すことがが
できる。又、プリズムの代わりに回折格子を用いてもよ
い。
分布の測定を行っている。２波長レーザー光源１である
アルゴンイオンレーザーから、476.5nmと488.0nmの波長
のレーザー光を同時に出力する。２つの波長のレーザー
光はプリズム４によって、２つの光線に分けられ、波長
476.5nmの励起レーザー光２、波長488.0nmの基準レーザ
ー光３となる。本実施の形態ではプリズム４を一つしか
用いていないが、２つ以上の複数のプリズムを用いるこ
とによりそれぞれのレーザー光の単色性を増すことがが
できる。又、プリズムの代わりに回折格子を用いてもよ
い。
【００３０】プリズムによって分割された励起レーザー
光２は、励起レーザー用反射鏡５、ハーフミラー６を介
して顕微鏡対物レンズ７に導かれ、顕微鏡対物レンズ７
によって縮小されたビームはシリコン試料８上に照射さ
れる。励起レーザー光２の照射によって発生するシリコ
ン試料８からの後方ラマン散乱光は、顕微鏡対物レンズ
７によって集光され、励起光の光路と同一の光路を反対
方向にたどり、ハーフミラー６によって反射され、縮小
レンズ９によって分光器スリツト１０上に焦点を結ぶ。
光２は、励起レーザー用反射鏡５、ハーフミラー６を介
して顕微鏡対物レンズ７に導かれ、顕微鏡対物レンズ７
によって縮小されたビームはシリコン試料８上に照射さ
れる。励起レーザー光２の照射によって発生するシリコ
ン試料８からの後方ラマン散乱光は、顕微鏡対物レンズ
７によって集光され、励起光の光路と同一の光路を反対
方向にたどり、ハーフミラー６によって反射され、縮小
レンズ９によって分光器スリツト１０上に焦点を結ぶ。
【００３１】一方、基準レーザー光３はプリズム４で分
離された後に、基準レーザー用反射鏡１３によって反射
され減衰板１４によってシリコン試料からのラマン散乱
光と同程度の強度まで減衰される。そして、ハーフミラ
ー６を介してラマン散乱光と同様に縮小レンズ９によっ
て分光器スリット１０上に焦点を結ぶ。本実施例では、
基準レーザー光３の強度を減衰させるために減衰板１４
を用いているが、基準レーザー光３の強度を減衰させる
手段は、減衰板に限定する必要はない。例えば、基準レ
ーザー用反射鏡１３の代わりに散乱板を配置して、基準
レーザー光３を散乱させることによってラマン散乱光と
同程度の強度まで減衰させて、分光器１１内に導くこと
も可能である。
離された後に、基準レーザー用反射鏡１３によって反射
され減衰板１４によってシリコン試料からのラマン散乱
光と同程度の強度まで減衰される。そして、ハーフミラ
ー６を介してラマン散乱光と同様に縮小レンズ９によっ
て分光器スリット１０上に焦点を結ぶ。本実施例では、
基準レーザー光３の強度を減衰させるために減衰板１４
を用いているが、基準レーザー光３の強度を減衰させる
手段は、減衰板に限定する必要はない。例えば、基準レ
ーザー用反射鏡１３の代わりに散乱板を配置して、基準
レーザー光３を散乱させることによってラマン散乱光と
同程度の強度まで減衰させて、分光器１１内に導くこと
も可能である。
【００３２】分光器１１で分光されたシリコンからのラ
マン散乱光と基準レーザー光３のスペクトルは、一次元
検出器１２によって検出される。一次元検出器として
は、ＣＣＤアレイやＰＳＤを使用することができる。
マン散乱光と基準レーザー光３のスペクトルは、一次元
検出器１２によって検出される。一次元検出器として
は、ＣＣＤアレイやＰＳＤを使用することができる。
【００３３】室温の変化による分光器のドリフト等によ
り、ラマン散乱光の検出スペクトル位置は、本来の位置
からずれる恐れがあるが、この場合、基準レーザー光３
の検出スペクトル位置も同様にずれる。基準レーザー光
３の波長は既知であるので、基準レーザー光３の検出ス
ペクトル位置を基準にして、ラマン散乱光の検出スペク
トル位置を補正することにより、正しいラマン散乱光の
検出スペクトル位置を決定することができる。
り、ラマン散乱光の検出スペクトル位置は、本来の位置
からずれる恐れがあるが、この場合、基準レーザー光３
の検出スペクトル位置も同様にずれる。基準レーザー光
３の波長は既知であるので、基準レーザー光３の検出ス
ペクトル位置を基準にして、ラマン散乱光の検出スペク
トル位置を補正することにより、正しいラマン散乱光の
検出スペクトル位置を決定することができる。
【００３４】シリコン試料は、Ｘ−Ｙステージ１５上に
配置されているので、Ｘ−Ｙステージ１５を駆動して、
試料８上の検出位置を走査することにより、二次元分布
の物性評価、応カ評価を行うことができる。
配置されているので、Ｘ−Ｙステージ１５を駆動して、
試料８上の検出位置を走査することにより、二次元分布
の物性評価、応カ評価を行うことができる。
【００３５】図２に、前記の実施の形態である額微ラマ
ン分光装置によって得られたスペクトルの一例を示す。
横軸には一次元検出器１２のチャンネル数を示し、縦軸
にはスペクトル強度を示している。右側のピーク２０が
488.0nmの基準となるレーザー光に対応するピークであ
る。左側のピーク２１が、476.5nmのレーザー光で励起
されたシリコンのラマン散乱光のストークス線で、ピー
ク波長は488.62nmである。このように、シリコン試料か
らのラマン散乱光はアルゴンイオンレーザーの励起線で
ある476.5nmの波長のレーザー光で励起した時に、同様
のアルゴンイオンレーザーの励起線の波長である488.0n
mの近傍にピーク波長を持つ。
ン分光装置によって得られたスペクトルの一例を示す。
横軸には一次元検出器１２のチャンネル数を示し、縦軸
にはスペクトル強度を示している。右側のピーク２０が
488.0nmの基準となるレーザー光に対応するピークであ
る。左側のピーク２１が、476.5nmのレーザー光で励起
されたシリコンのラマン散乱光のストークス線で、ピー
ク波長は488.62nmである。このように、シリコン試料か
らのラマン散乱光はアルゴンイオンレーザーの励起線で
ある476.5nmの波長のレーザー光で励起した時に、同様
のアルゴンイオンレーザーの励起線の波長である488.0n
mの近傍にピーク波長を持つ。
【００３６】本実施の形態では、487.4〜489.7nmの波長
域を1024ｃｈの一次元検出器で観察しているので、１ｃ
ｈ当たりの波数分解能は約0.1cm-1以下になる。これ
は、従来の顕微ラマン分光装置の波数分解能である数cm
-1の１／10以下の波数分解能である。
域を1024ｃｈの一次元検出器で観察しているので、１ｃ
ｈ当たりの波数分解能は約0.1cm-1以下になる。これ
は、従来の顕微ラマン分光装置の波数分解能である数cm
-1の１／10以下の波数分解能である。
【００３７】従来技術においても、一次元検出器の１ｃ
ｈ当たりの分解能を上げることは可能であったが、たと
え１ｃｈ当たりの分解能をあげても、前記のように分光
器のドリフト等により、検出されるラマン散乱光の波長
の絶対値そのものが変動するので、正確な値を検出する
ことができなかった。これに対し、本手段においては、
ラマン散乱光の波長の近くで、波長が正確に分かってい
る基準レーザー光が入射されているので、基準レーザー
光のスペクトルを絶対値の基準として採用することによ
り、分解能の高い一次元検出器を使用すれば、高い波数
分解能で、しかも絶対値を正確に測定することができ
る。
ｈ当たりの分解能を上げることは可能であったが、たと
え１ｃｈ当たりの分解能をあげても、前記のように分光
器のドリフト等により、検出されるラマン散乱光の波長
の絶対値そのものが変動するので、正確な値を検出する
ことができなかった。これに対し、本手段においては、
ラマン散乱光の波長の近くで、波長が正確に分かってい
る基準レーザー光が入射されているので、基準レーザー
光のスペクトルを絶対値の基準として採用することによ
り、分解能の高い一次元検出器を使用すれば、高い波数
分解能で、しかも絶対値を正確に測定することができ
る。
【００３８】図３は、本発明の第２の実施例を示すブロ
ック概略図である。以下の図面においては、本発明の実
施の形態における前出の図において示されたものと同じ
構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略する。
図３において、１６は第１のレーザー光源（単色）、１
７は第２のレーザー光源（単色）、１８はプリズムであ
る。本実施の形態も、前記第１の実施の形態と同じく、
シリコンの応力分布の測定を行う例である。
ック概略図である。以下の図面においては、本発明の実
施の形態における前出の図において示されたものと同じ
構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略する。
図３において、１６は第１のレーザー光源（単色）、１
７は第２のレーザー光源（単色）、１８はプリズムであ
る。本実施の形態も、前記第１の実施の形態と同じく、
シリコンの応力分布の測定を行う例である。
【００３９】第１のレーザー光源１６であるアルゴンイ
オンレーザーから、波長476.5nmの励起レーザー光２を
放射する。励起レーザー光２はプリズム４によって、さ
らに単色化されノイズ成分となる他の波長の光が除去さ
れる。本実施の形態ではプリズム４を一つしか用いてい
ないが、２つ以上の複数のプリズムを用いることにより
それぞれのレーザー光の単色性を増すことができる。
又、プリズムの代わりに回折格子を用いてもよい。励起
レーザー光２は、励起レーザー用反射鏡５、ハーフミラ
ー６を介して顕微鏡対物レンズ７に導かれ、対物レンズ
によって縮小されたビームはシリコン試料８上に照射さ
れる。励起レーザー光２の照射によって発生するシリコ
ン試料からの後方ラマン散乱光は、顕微鏡対物レンズ７
によって集光され、励起光の光路と同一の光路を反対方
向にたどり、ハーフミラー６によって反射され、縮小レ
ンズ９によって分光器スリット１０上に焦点を結ぶ。
オンレーザーから、波長476.5nmの励起レーザー光２を
放射する。励起レーザー光２はプリズム４によって、さ
らに単色化されノイズ成分となる他の波長の光が除去さ
れる。本実施の形態ではプリズム４を一つしか用いてい
ないが、２つ以上の複数のプリズムを用いることにより
それぞれのレーザー光の単色性を増すことができる。
又、プリズムの代わりに回折格子を用いてもよい。励起
レーザー光２は、励起レーザー用反射鏡５、ハーフミラ
ー６を介して顕微鏡対物レンズ７に導かれ、対物レンズ
によって縮小されたビームはシリコン試料８上に照射さ
れる。励起レーザー光２の照射によって発生するシリコ
ン試料からの後方ラマン散乱光は、顕微鏡対物レンズ７
によって集光され、励起光の光路と同一の光路を反対方
向にたどり、ハーフミラー６によって反射され、縮小レ
ンズ９によって分光器スリット１０上に焦点を結ぶ。
【００４０】第２のレーザー光源１７であるアルゴンイ
オンレーザーから、波長488.0nmの基準レーザー光３を
放射する。基準レーザー光３は、励起レーザー光２と同
様にプリズム１８によって単色化された後に、基準レー
ザー用反射鏡１３で反射され、減衰板１４によってシリ
コン試料からのラマン散乱光と同程度の強度まで減衰さ
れる。そして、ハーフミラー６を介してラマン散乱光と
同様に縮小レンズ９によって分光器スリット１０上に焦
点を結ぶ。
オンレーザーから、波長488.0nmの基準レーザー光３を
放射する。基準レーザー光３は、励起レーザー光２と同
様にプリズム１８によって単色化された後に、基準レー
ザー用反射鏡１３で反射され、減衰板１４によってシリ
コン試料からのラマン散乱光と同程度の強度まで減衰さ
れる。そして、ハーフミラー６を介してラマン散乱光と
同様に縮小レンズ９によって分光器スリット１０上に焦
点を結ぶ。
【００４１】本実施の形態では、基準レーザー光３の強
度を減衰させるために減衰板１４を用いているが、基準
レーザー光３の強度を減衰させる手段は、減衰板に限定
する必要はない。例えば、基準レーザー用反射銃１３の
代わりに散乱板を配置して、基準レーザー光３を散乱さ
せることによってラマン散乱光と同程度の強度まで減衰
させて、分光器１１内に導くことも可能である。
度を減衰させるために減衰板１４を用いているが、基準
レーザー光３の強度を減衰させる手段は、減衰板に限定
する必要はない。例えば、基準レーザー用反射銃１３の
代わりに散乱板を配置して、基準レーザー光３を散乱さ
せることによってラマン散乱光と同程度の強度まで減衰
させて、分光器１１内に導くことも可能である。
【００４２】分光器１１で分光されたシリコンからのラ
マン散乱光と基準レーザー光３のスペクトルは、一次元
検出器１２によって検出される。一次元検出器として
は、ＣＣＤアレイやＰＳＤを使用することができる。
マン散乱光と基準レーザー光３のスペクトルは、一次元
検出器１２によって検出される。一次元検出器として
は、ＣＣＤアレイやＰＳＤを使用することができる。
【００４３】本実施の形態で、高精度のラマン散乱分光
測定ができる理由は、前記第１の実施の形態で述べた理
由と同じである。又、本実施の形態においても、Ｘ−Ｙ
ステージ１５を駆動して、二次元分布の物性評価、応カ
評価を行うことができる。
測定ができる理由は、前記第１の実施の形態で述べた理
由と同じである。又、本実施の形態においても、Ｘ−Ｙ
ステージ１５を駆動して、二次元分布の物性評価、応カ
評価を行うことができる。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、ラマン散乱光を励起するレーザー光の波長とは異な
った波長を有するレーザー光を、基準となるレーザー光
として分光器に導入しているので、この基準レーザー光
の波長を基準として分光器の特性を補正することが可能
となり、室温の変化・機械的誤差による分光器のドリフ
トを補正することが可能になる。さらに、試料によって
はラマン散乱光の近傍の波長の基準となるレーザー光を
用いることによって、一次元検出器の波数分解能を向上
させることができる。
は、ラマン散乱光を励起するレーザー光の波長とは異な
った波長を有するレーザー光を、基準となるレーザー光
として分光器に導入しているので、この基準レーザー光
の波長を基準として分光器の特性を補正することが可能
となり、室温の変化・機械的誤差による分光器のドリフ
トを補正することが可能になる。さらに、試料によって
はラマン散乱光の近傍の波長の基準となるレーザー光を
用いることによって、一次元検出器の波数分解能を向上
させることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す概略ブロック
図である。
図である。
【図２】本発明の実施の形態である顕微ラマン分光装置
によって得られたシリコン試料のラマン散乱光と基準レ
ーザー光のスペクトル分布を示す図である。
によって得られたシリコン試料のラマン散乱光と基準レ
ーザー光のスペクトル分布を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す概略ブロック
図である。
図である。
【図４】従来の顕微ラマン分光装置を示す概略ブロック
図である。
図である。
１・・・２波長レーザー光源 ２・・・励起レーザー光（476.5nm） ３・・・基準レーザー光（488.0nm） ４・・・プリズム ５・・・励起レーザー用反射鏡 ６・・・ハーフミラー ７・・・顕微鏡対物レンズ ８・・・シリコン試料 ９・・・集光レンズ １０・・・スリット １１・・・分光器 １２・・・一次元検出器 １３・・・基準レーザー用反射鏡 １４・・・減衰板 １５・・・Ｘ‐Ｙステージ １６・・・第一のレーザー光源 １７・・・第二のレーザー光源 １８・・・プリズム ２０・・・基準となるレーザー光（488.0nm）のスペク
トルピーク ２１・・・シリコンからのラマン散乱線（488.62nm）の
スペクトルピーク
トルピーク ２１・・・シリコンからのラマン散乱線（488.62nm）の
スペクトルピーク
Claims (12)
- 【請求項１】 ラマン散乱光を励起するレーザー光を、
光学系を介して試料に照射し、当該試料からのラマン散
乱光を光学系を介し、分光器により分光する顕微ラマン
分光装置であって、前記ラマン散乱光を励起するレーザ
ー光の波長とは異なった波長を有するレーザー光を、基
準となるレーザー光として分光器に導入する手段を設け
たことを特徴とする顕微ラマン分光装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の顕微ラマン分光装置で
あって、ひとつのレーザー光源から２つ以上の異なった
波長を有するレーザー光を同時に発生させ、光学系によ
って当該レーザー光の光路を、異なった波長を有するレ
ーザー光毎に分割し、その内の一つの波長のレーザー光
をラマン散乱光を励起するレーザー光として利用し、残
りのレーザー光を、前記基準となるレーザー光として使
用することを特微とする顕微ラマン分光装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の顕微ラマン分光装置で
あって、少なくとも２台以上の、各々異なった波長のレ
ーザー光を放出するレーザー光源を備え、その内のひと
つのレーザー光源から発生するレーザー光を、ラマン散
乱光を励起するレーザー光として使用し、残りのレーザ
ー光を、前記基準となるレーザー光として使用すること
を特微とする顕微ラマン分光装置。 - 【請求項４】 請求項１から請求項３のうちいずれか１
項に記載の顕微ラマン分光装置であって、前記基準とな
るレーザー光を減衰させる減衰板を備えたことを特徴と
する顕微ラマン分光装置。 - 【請求項５】 請求項１から請求項３のうちいずれか１
項に記載の顕微ラマン分光装置であって、前記基準とな
るレーザー光を散乱させる散乱板を備えたことを特徴と
する顕微ラマン分光装置。 - 【請求項６】 請求項１から請求項５のうちいずれか１
項に記載の顕微ラマン分光装置であって、ラマン散乱光
を励起するレーザー光の波長としてArイオンレーザーの
476.5nmの波長を用い、基準となるレーザー光の波長と
してArイオンレーザーの488.0nmの波長を用いることを
特微とする顕微ラマン分光装置。 - 【請求項７】 ラマン散乱光を励起するレーザー光を、
光学系を介して試料に照射し、当該試料からのラマン散
乱光を光学系を介し、分光器により分光して測定する顕
微ラマン分光測定方法であって、前記ラマン散乱光を励
起するレーザー光の波長とは異なった波長を有するレー
ザー光を、基準となるレーザー光として分光器に導入
し、前記基準となるレーザー光を基準としてラマン散乱
光の波長を測定することを特徴とする顕微ラマン分光測
定方法。 - 【請求項８】 請求項７に記載の顕微ラマン分光測定方
法であって、ひとつのレーザー光源から２つ以上の異な
った波長を有するレーザー光を同時に発生させ、光学系
によって当該レーザー光の光路を、異なった波長を有す
るレーザー光毎に分割し、その内の一つの波長のレーザ
ー光をラマン散乱光を励起するレーザー光として利用
し、残りのレーザー光を、前記基準となるレーザー光と
して使用することを特微とする顕微ラマン分光測定方
法。 - 【請求項９】 請求項７に記載の顕微ラマン分光測定方
法であって、少なくとも２台以上の、各々異なった波長
のレーザー光を発生するレーザー光源からの、ひとつの
レーザー光をラマン散乱光を発生するレーザー光として
使用し、残りのレーザー光を、前記基準となるレーザー
光として使用することを特微とする顕微ラマン分光測定
方法。 - 【請求項１０】 請求項７から請求項９のうちいずれか
１項に記載の顕微ラマン分光測定方法であって、前記基
準となるレーザー光をラマン散乱光と同程度の強度まで
減衰させることを特徴とする顕微ラマン分光測定方法。 - 【請求項１１】 請求項７から請求項９のうちいずれか
１項に記載の顕微ラマン分光測定方法であって、前記基
準となるレーザー光をラマン散乱光と同程度の強度にま
で散乱させることを特徴とする顕微ラマン分光測定方
法。 - 【請求項１２】 請求項７から請求項１１のうちいずれ
か１項に記載の顕微ラマン分光測定方法であって、ラマ
ン散乱光を励起するレーザー光の波長としてArイオンレ
ーザーの476.5nmの波長を用い、基準となるレーザー光
の波長としてArイオンレーザーの488.0nmの波長を用い
ることを特微とする顕微ラマン分光測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10228891A JP2000055809A (ja) | 1998-08-13 | 1998-08-13 | 顕微ラマン分光装置及び顕微ラマン分光測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10228891A JP2000055809A (ja) | 1998-08-13 | 1998-08-13 | 顕微ラマン分光装置及び顕微ラマン分光測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000055809A true JP2000055809A (ja) | 2000-02-25 |
Family
ID=16883481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10228891A Pending JP2000055809A (ja) | 1998-08-13 | 1998-08-13 | 顕微ラマン分光装置及び顕微ラマン分光測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000055809A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2361767A (en) * | 2000-01-24 | 2001-10-31 | Bp Chem Int Ltd | Method for determining the raman spectrum of a mixture |
| JP2005114539A (ja) * | 2003-10-07 | 2005-04-28 | Horiba Ltd | 分光分析光度計 |
| WO2010103661A1 (ja) | 2009-03-13 | 2010-09-16 | 京都府公立大学法人 | ラマン散乱を用いた生体組織イメージング |
| JP2011214917A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Saimu:Kk | ラマン散乱に基づく識別方法および識別装置、並びにラマン散乱スペクトルの計測方法および計測装置 |
| WO2013146779A1 (ja) | 2012-03-30 | 2013-10-03 | 京都府公立大学法人 | ラマン散乱分光法による神経検出法 |
| US9645087B2 (en) | 2012-09-28 | 2017-05-09 | Fujifilm Corporation | Measuring apparatus where a distance between a surface of a transparent substrate on which a marker pattern is formed and a front surface is within a depth of focus of a detecting means |
| CN109916875A (zh) * | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 安菲克斯(北京)仪器有限公司 | 一种激光共焦拉曼光谱仪及其光路处理方法 |
-
1998
- 1998-08-13 JP JP10228891A patent/JP2000055809A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2013146779A1 (ja) | 2012-03-30 | 2013-10-03 | 京都府公立大学法人 | ラマン散乱分光法による神経検出法 |
| US9700212B2 (en) | 2012-03-30 | 2017-07-11 | Kyoto Prefectural Public University Corporation | Method for nerve detection by raman scattering spectroscopy |
| US9645087B2 (en) | 2012-09-28 | 2017-05-09 | Fujifilm Corporation | Measuring apparatus where a distance between a surface of a transparent substrate on which a marker pattern is formed and a front surface is within a depth of focus of a detecting means |
| CN109916875A (zh) * | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 安菲克斯(北京)仪器有限公司 | 一种激光共焦拉曼光谱仪及其光路处理方法 |
| CN109916875B (zh) * | 2017-12-13 | 2023-07-25 | 安菲克斯(北京)仪器有限公司 | 一种激光共焦拉曼光谱仪及其光路处理方法 |
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