JP2002005860A - 微小領域熱物性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置を小型化すると共に、ステージに載置し
た試料の測定上の位置合わせを簡単かつ正確にできるこ
と。 【解決手段】 ＸＹステージ上に載置した試料３をＣＣ
Ｄカメラで撮影し、その試料表面画像２２をモニタに表
示する。試料に付した２つのマーキング２０，２１をク
リックしてそれぞれの座標を記録する。交流変調した加
熱用レーザビームを試料表面に集光加熱し、それと同一
位置に測温用レーザビームを集光する。そのときの反射
光の強度を測定する。試料をＸＹステージから取外し成
膜処理を施した後、ＸＹステージ上の任意の場所に載置
し、再び試料のマーキングをクリックしてそれぞれの座
標を読み取る。成膜後のマーキングの座標と成膜前のマ
ーキングの座標を比較し、試料の角度及び位置の変化を
演算し位置合わせを行う。その後成膜前と同様の方法で
反射光の強度を測定することにより、成膜前に選択した
測定位置と同じ場所の測定を成膜後に行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱反射法を用いて微
小領域の熱浸透率分布を測定する装置に関し、特に、成
膜前後の試料に対し、試料表面又は裏面の微小領域に加
熱用レーザを照射加熱し、ほぼ同一位置の試料表面に測
定用レーザを集光させ、その測定用レーザの反射光を検
出して試料の熱物性値として熱伝導率及び熱拡散率を算
出する微小領域熱物性測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱伝導率測定法にはレーザフラッ
シュ法が知られている。この方法は直径１０ｍｍ，厚さ
１ｍｍ以上の試料サイズが必要であり、測定した熱伝導
はその平均を示す熱物性値であった。産業界においては
より小さな範囲、即ちミクロン単位の熱物性値の分布を
知りたい要求はあったが、実用的な方法はなかった。薄
膜は工業的に広く使用されており、特に半導体電子デバ
イスや記録媒体は集積度及び性能向上のために微細構造
化、複雑化が進んでいる。これらを構成する微小な各素
材の熱物性値はデバイスの熱設計において必要とされる
が、一般的にその測定はバルク材料の測定に比べて難し
い。１マイクロメートル以下の薄膜の熱拡散率を計測す
るためにピコ秒パルスレーザを用いた「ピコ秒サーモリ
フレクタンス法薄膜熱拡散率計測システム」が開発され
ている。ところが、本システムでは１点の熱拡散率を計
測するのに約３０分かかり、試料表面の熱物性値分布の
測定は時間的な制約のため、ほとんど不可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、微小領域の
熱物性や薄膜の熱物性測定は難しく、しかも試料形状を
測定装置に合わせて加工を行わなければならなかった。
従来の熱物性測定においては、加熱用レーザと測温用レ
ーザの２光を同軸にするため、通常は波長依存性の無い
ビームスプリッタを使用している。例えば、透過・反射
が５０％のビームスプリッタを利用すると、赤外線レー
ザの光量は５０％以下となる。試料を加熱する目的でも
波長依存性の無いビームスプリッタの場合には、５０％
以下の光量しか試料表面に届かない。一方、従来の測定
方法では分布の測定ができなかったので、試料の位置合
わせが特に問題にならなかった。しかしながら、熱浸透
率測定では、試料表面に金属薄膜を蒸着する必要がある
為、成膜の前後において、試料の同じ位置における検出
光の反射を捉えないと高い精度の測定ができないという
問題がある。

【０００４】本発明の目的は、装置を小型化すると共
に、ステージに載置した試料の測定上の位置合わせを簡
単かつ正確にできるようにした微小領域熱物性測定装置
を提供することにある。本発明の他の目的は、加熱用レ
ーザビームを試料表面に効率良く照射し、かつ試料表面
で反射した測温用レーザビームの検出光を最大限に検知
できる顕微鏡光学系を備えた微小領域熱物性測定装置を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る微
小領域熱物性測定装置は、試料を載置するステージと、
ステージ上の試料の表面又は裏面に照射し加熱する為
に、正弦波を振幅変調した加熱用レーザビームを発する
加熱用レーザと、加熱用レーザの照射により加熱した試
料表面に照射する測温用レーザビームを発する測温用レ
ーザと、両レーザビームの光軸を試料面に対しほぼ一致
させて集光させる顕微鏡光学系と、測温用レーザビーム
の照射後における試料表面の温度変化をサーモリフレク
タンス信号として捉える光ディテクタと、顕微鏡光学系
を介して試料表面を撮影するＣＣＤカメラと、光ディテ
クタから取り込んだサーモリフレクタンス信号に基づい
て試料の熱物性値を算出すると共に、試料表面画像の表
示制御および該試料表面画像に従って試料の位置合わせ
制御を行うコンピュータと、コンピュータの処理結果を
モニタリングすると共に、試料表面画像に従って試料の
位置情報を前記コンピュータに入力する表示手段とを備
えていることを特徴とする。請求項１の発明によれば、
試料をステージ上に載置し、ＣＣＤカメラで撮影した試
料表面画像を表示手段の画面上に表示すると共に、試料
表面画像情報を基に成膜前の試料の位置を記録する。続
いて、試料をステージから取外して成膜処理を施した後
に、ステージ上の任意の場所に載置した試料をＣＣＤカ
メラで撮影し、その試料表面画像により特定された試料
の位置と、記録した成膜前の試料の位置を比較し、試料
の位置変化をコンピュータで演算する。これにより成膜
前に選択した測定位置と同じ場所の測定を成膜後に行う
ことができる。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、ステージはレーザ照射方向に対し水平な方向に移動
可能なＸＹステージと、該ＸＹステージのモータを駆動
するドライバ及びコントローラとから成り、コンピュー
タはＣＣＤカメラで取り込んだ試料表面に付したマーキ
ングの画像情報に基づいてドライバに指令し試料の位置
合わせ制御を行うことを特徴とする。請求項２の発明に
よれば、試料をＸＹステージ上に載置すると、ＣＣＤカ
メラで撮影した試料表面画像が表示手段の画面上に表示
される。試料に付したマーキング位置の座標を読み取っ
て記録する。試料をＸＹステージから取外し成膜処理を
施した後、再びＸＹステージ上の任意の場所に載置し、
試料のマーキングの座標を読み取る。成膜後のマーキン
グの座標と成膜前のマーキングの座標を比較し、試料の
角度及び位置の変化が演算される。成膜の前後におい
て、変化した試料の角度及び位置を演算することによ
り、成膜前に選択した測定位置と同じ場所の測定を成膜
後に行うことができる。

【０００７】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、ＸＹステージに載置した試料をレーザ照射方向（Ｚ
軸）に移動可能にするＺステージと、該Ｚステージのド
ライバと、該ドライバを動作させるコントローラとを備
え、コンピュータはＣＣＤカメラで取り込んだ試料表面
のレーザスポットの画像情報に基づいてコントローラを
制御しレーザスポットのピント合わせを行うことを特徴
とする。請求項３の発明によれば、測温用レーザのレー
ザスポットの自動ピント合わせを行うことにより信号強
度、レーザ集光径などが決定されると共に、測定者の個
人差を少なくすることができ、測定の信頼性が向上され
る。

【０００８】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、コンピュータは成膜前に試料表面に付したマーキン
グをＣＣＤカメラで取り込み、各マーキングの座標デー
タを記録し、成膜後に試料表面に付したマーキングをＣ
ＣＤカメラで取り込み、該マーキングの座標と成膜前の
マーキングの座標とを比較して試料の角度及び位置の変
化を演算し、成膜前後のレーザスポットの位置を一致さ
せて測定することを特徴とする。請求項４の発明によれ
ば、試料の位置座標を画面上に表示された試料表示画像
上のマーキングより取得することができるので、成膜前
後の試料の位置合わせが正確にでき、高い精度の測定が
可能となる。

【０００９】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、試料表面に付したマーキングの座標は表示した試料
表面画像上でマーキングのクリックにより取得すること
を特徴とする。請求項５の発明によれば、試料のマーキ
ングの座標を画面に表示された試料表示画像上のマーキ
ングをクリックすることで取得できる為、成膜前後の試
料の位置合わせが容易かつ正確にできる。

【００１０】請求項６の発明は、請求項２の発明におい
て、試料を固定する再現プレートを備え、該再現プレー
トはＸＹステージに固定する再現プレート下と、該再現
プレート下に着脱可能に取付けられ、試料を固定する再
現プレート上からなり、試料表面の成膜前に試料表面画
像に基づいて試料の位置を記録し、該試料を固定した状
態で再現プレート上を再現プレート下から取外し、成膜
後に再現プレート下に取付けて測定を行うことを特徴と
する。請求項６の発明によれば、試料をＸＹステージに
載置する際に、再現プレートを利用することで、試料に
マーキングを付すことなく、成膜前後の試料の位置合わ
せが可能となる。

【００１１】請求項７の発明は、試料を載置するステー
ジと、ステージ上の試料表面に照射し加熱する為に、正
弦波を振幅変調した加熱用レーザビームを発する半導体
レーザで構成される加熱用レーザと、加熱用レーザの照
射により加熱した試料表面に照射する測温用レーザビー
ムを発する測温用レーザと、両レーザビームを試料表面
のほぼ同一位置に集光させる顕微鏡光学系と、測温用レ
ーザビームの照射後における試料表面の温度変化をサー
モリフレクタンス信号として捉える光ディテクタと、顕
微鏡光学系を介して試料表面を撮影するＣＣＤカメラ
と、光ディテクタから取り込んだサーモリフレクタンス
信号に基づいて試料の熱物性値を算出すると共に、ＣＣ
Ｄカメラにて撮影した試料表面画像の表示制御および該
試料表面画像に従って試料の位置合わせ制御を行うコン
ピュータと、コンピュータの処理結果をモニタリングす
る表示手段とを備え、顕微鏡光学系は、試料表面に垂直
な光軸に対し、加熱用レーザビームを光軸上に入射し、
測温用レーザビームを光軸に対し直角な方向から入射
し、加熱用レーザビームを９０％程度通過させ、かつ測
温用レーザビームを９０％程度光軸へ反射させる第１ビ
ームスプリッターと、該第１ビームスプリッターを介し
て入射される加熱用レーザビームを９０％程度通過およ
び測温用レーザビームを５０％程度通過させて試料表面
に照射し、該試料表面で反射した検出光を光軸に対し直
角な方向に５０％程度反射する第２ビームスプリッター
と、該第２ビームスプリッターで反射した検出光をＣＣ
Ｄカメラへ入射するよう導くミラーとから成ることを特
徴とする。請求項７の発明によれば、加熱用レーザビー
ムが試料表面に９０％以上到達すると共に、測温用レー
ザビームが光ディテクタへ２５％程度到達するので、Ｓ
／Ｎ比が向上される。

【００１２】請求項８の発明は、請求項７において、光
ディテクタとミラーとの間に、加熱光をカットするバン
ドパスフィルタが配設されていることを特徴とする。請
求項８の発明によれば、加熱光は試料表面に到達して試
料を加熱するためにあるので、信号を得るディテクタで
は不要な光である。その加熱光をバンドパスフィルタで
カットする。また、加熱用レーザビームが試料表面に９
０％以上到達するため、逆に光ディテクタに戻る加熱光
は減少し、Ｓ／Ｎ比の低いバンドパスフィルタが使用可
能となる。

【００１３】請求項９の発明は、請求項７または８にお
いて、試料にマーキングを付し、該マーキングを成膜前
後でＣＣＤカメラで撮影し、この試料表面画像により試
料のステージ上の位置決めを行うことを特徴とする。請
求項９の発明によれば、試料の位置座標を画面上に表示
された試料表示画像上のマーキングより取得することが
できるので、成膜前後の試料の位置合わせが正確にで
き、高い精度の測定が可能となる。

【００１４】請求項１０の発明は、請求項９において、
試料のマーキングを試料表面画像上でクリックすること
で位置座標データを取込み、成膜後のマーキングの座標
と成膜前のマーキングの座標とを比較して試料の角度及
び位置の変化を演算し、成膜前後のレーザスポットの位
置を一致させて測定することを特徴とする。請求項１０
の発明によれば、試料のマーキングの座標を画面に表示
された試料表示画像上のマーキングをクリックすること
で取得できる為、成膜前後の試料の位置合わせが容易か
つ正確にできる。

【００１５】請求項１１の発明は、請求項１〜１０のい
ずれかの記載において、加熱用レーザが半導体レーザで
構成されていることを特徴とする。請求項１１の発明に
よれば、加熱用レーザとして半導体レーザを用いること
で、装置全体が小型化され、安価になる。

【００１６】

【発明の実施の態様】本発明の実施例について図面を参
照しながら説明する。図１は本発明の微小領域熱物性測
定装置のシステム構成を示す概念図である。ＸＹステー
ジ１は、ＸＹ方向の二次元に移動可能な機構になってお
り、Ｘ軸およびＹ軸の各方向へＸＹステージ１を移動さ
せるドライバとそのドライバを動作させるコントローラ
を備えている。ＸＹステージ１には、Ｚ軸方向へ移動可
能なＺステージ１ａが組み込まれており、そのＺステー
ジ１ａのドライバとコントローラを備えている。各コン
トローラは、コンピュータ１７によりＣＣＤカメラ１６
で撮影した試料の座標位置およびレーザスポットに関す
る画像情報に基づいて制御される。Ｚ軸方向の高さは、
上記の自動焦点調整の他に、マニュアルにてモータの動
作時間を決め、高さの微調整が行われる。コンピュータ
を通してマニュアル操作し、モータを動作させてＺステ
ージを動かす。試料３の表面には顕微鏡光学系４を通過
した後に同一光軸上に重なった加熱用レーザビーム６と
測温用レーザビーム５が照射される。

【００１７】加熱用レーザビーム６は、正弦波に振幅変
調された赤外光であって、半導体レーザより構成される
加熱用レーザ９から発せられる。半導体レーザを用いる
ことで、装置全体が小型化され、安価になる。また、電
流による振幅変調が可能な為、ＡＯＭのような外部変調
器が不要となる。従って、システムが簡単になり、信頼
性が向上される。また、半導体レーザは効率が良い為、
水冷装置などの特別な冷却装置が不要となる。測温用レ
ーザビーム５は、例えばＣＷヘリウムネオンレーザ等の
可視光によって構成され、測温用レーザ８から発せられ
る。ドライバ１０は関数発生器１１から出力される所定
周波数の交流を加熱用レーザビーム６の変調に必要なパ
ワーに処理し、加熱用レーザ９に出力する。

【００１８】顕微鏡光学系４の光軸上には第１ビームス
プリッター７と第２ビームスプリッター１２が配置され
ている。第１ビームスプリッター７は、加熱用レーザビ
ーム６を顕微鏡光学系４の光軸に一致して反射させ、ま
た測温用レーザ９から発せられる測温用レーザビーム６
を顕微鏡光学系４の光軸に一致して通過させるよう作用
する。ここでは、第１ビームスプリッター７が加熱用レ
ーザビーム６を９０％程度通過させ、測温用レーザビー
ム６を９０％程度反射する特性を有する。このような特
性の第１ビームスプリッターを採用することで、加熱用
レーザビーム及び測温用レーザビームを効率良く利用す
ることができ。つまり、波長依存性のないビームスプリ
ッタを使用した場合に比べてレーザ強度が同じなら、信
号のＳ／Ｎ比を向上させることができ、高価な高出力レ
ーザと同じ性能を安価に実現することができる。

【００１９】第２ビームスプリッター１２は、第１ビー
ムスプリッター７を通過した加熱用レーザビーム５と第
１ビームスプリッター７にて反射した測温用レーザビー
ム６を顕微鏡光学系４の光軸に一致して通過させると共
に、試料表面で反射した加熱用レーザビーム６と測温用
レーザビーム５を光ディテクタ１３の入射光軸に一致し
て反射するよう作用する。ここでは、第２ビームスプリ
ッター１２が加熱用レーザビーム６を９０％程度通過さ
せ、測温用レーザビーム５を５０％程度反射させる。従
って、試料表面で反射した測温用レーザビーム５の半分
（約２５％）程度が、例えばホトダイオード等により構
成される光ディテクタ１３に検出される。このような特
性の第２ビームスプリッターを用いることにより、加熱
用レーザビームが試料表面に９０％以上到達すると共
に、測温用レーザビームが光ディテクタへ２５％程度到
達するので、Ｓ／Ｎ比が向上される。また、加熱用レー
ザビーム及び測温用レーザビームが同等に扱われるの
で、加熱用レーザビームが減衰することで、波長依存性
のないビームスプリッタを使用した場合に比べてレーザ
強度が同じなら、信号のＳ／Ｎ比を向上させることがで
き、高価な高出力レーザと同じ性能を安価に実現するこ
とができる。

【００２０】第２ビームスプリッター１２で反射したレ
ーザ光は、バンドパスフィルタ１４により加熱用レーザ
ビーム６の反射光を遮断し、測温用レーザビーム５の反
射光のみを通過させて光ディテクタ１３で検出する。第
２ビームスプリッター１２とバンドパスフィルタ１４と
の間には、回転可能なミラー１５が配置されており、こ
のミラー１５をレーザ光に対し平行に位置させてレーザ
光を光ディテクタ１３へ入射させ、又はミラー１５を所
定の角度回転させてレーザ光をＣＣＤカメラ１６へ導く
ようになっている。ＣＣＤカメラ１６に入射した両反射
光によりモニタ１９上に像を映出し、この像を見ながら
加熱用レーザビーム６と測温用レーザビーム５の試料表
面上のスポットサイズ、位置合わせを行う。ロックイン
アンプ１８は、光ディテクタ１３で検出した測温用レー
ザビーム５の強度変化に応じた検出信号のうち、加熱用
レーザビーム５の強度変化に比例する参照信号に同期し
た成分を増幅し、参照信号に対する熱反射信号の位相遅
れを得る。

【００２１】図２に加熱用レーザビームを試料裏面に照
射する実施例を示す。本実施例では、加熱用レーザビー
ム６を試料３の裏面に照射加熱することで、試料の熱物
性値として熱拡散率を求めることができる。加熱用レー
ザビーム６は、試料３の表面に照射する測温用レーザビ
ーム５の光軸に一致させて、試料裏面に加熱用レーザビ
ーム６を照射し、試料３を加熱するよう構成されてい
る。加熱用レーザ９から発せられた加熱用レーザビーム
６は、３つのミラー２０，２１，２２で反射させて試料
３の裏側に導き、測温用レーザビーム５と同じ機能を有
する顕微鏡光学系４０を通して試料３の裏面に照射す
る。

【００２２】次に本実施例の作用を説明する。試料３を
ＸＹステージ１上に載置すると、モニタ１９上にＣＣＤ
カメラ１６で撮影した試料表面画像が表示される。試料
３には、図３に示すように予めマーキング２０，２１が
２箇所付されており、このマーキング２０，２１が試料
表面画像２２の中に表示される。画面上でマークキング
２０，２１をクリックすると、マーキング位置の座標が
記録される。次に任意の試料表面位置を選択し、測定位
置とする。

【００２３】続いて、試料３をＸＹステージ１から取り
出して成膜などの処理を施した後に、図４に示すＸＹス
テージ１上の任意の場所にセットする。再び、画面に映
し出された試料３のマーキング２０，２１をクリックす
ると、図３に示す前回のクリックしたマーキング２０，
２１の座標と図４に示す今回のマーキング２０，２１の
座標を比較し、試料３の角度の変化及び位置の変化をコ
ンピュータ１８で演算する。成膜の前後において、変化
した試料３の角度及び位置を演算することにより、成膜
前に選択した測定位置と同じ場所の測定を成膜後に行う
ことができる。

【００２４】交流変調した加熱用レーザビームを数マイ
クロメートルのスポット径で試料表面に集光加熱する
と、試料の表面温度は熱拡散により加熱の交流変動から
位相遅れの変化を示す。その変化の大きさは試料の熱物
性値によって定まる。加熱用レーザビームの同一位置に
測温用レーザビームを集光すると、その反射光の強度は
試料表面の温度変化に比例して変化する。従って、光デ
ィテクタ１３で検出した測温用レーザビームの反射光に
対する出力を加熱用レーザビームの強度変化を参照信号
としてロックイン増幅することにより試料表面の周期的
温度変化の加熱用レーザビームの強度の周期的変化に対
する位相遅れと相対強度が測定される。測定された位相
遅れと相対強度から試料の局所的な熱物性値を算出す
る。前記熱浸透率測定は、試料表面に金属薄膜を蒸着す
る必要があるので、本発明の表示システムにより金属蒸
着の前後の試料表面の熱浸透率を比較することができ
る。

【００２５】本実施例では、成膜前後の試料の位置合わ
せを試料に付したマーキングを画面上でクリックし、コ
ンピュータが演算するもので説明したが、試料にマーキ
ングを付すことができない場合には、機械的な再現プレ
ートを使用する。すなわち、再現プレート３０は、図５
に示すように再現プレート下３１と再現プレート上３２
から成り、再現プレート下３１はＺステージ３０に固定
され、一方、再現プレート上３２は再現プレート下３１
に位置決めして着脱可能に取付けられ、そのプレート上
に試料３が固定される。試料３を固定した再現プレート
３２上を再現プレート下３１に取付け、試料表面の測定
位置を決めた後、図６に示すように、試料３を固定した
まま再現プレート上３２を取外し、その状態で成膜を行
う。そして、再現プレート上３２を再現プレート下３１
に取付け、測定を行う。

【００２６】測定に先立って、測温用レーザを照射し、
ＣＣＤカメラで取り込んだレーザスポット画像に基づい
てＺステージ１ａをＺ軸方向に移動させ、自動ピント合
わせを行う。ここで、自動ピント合わせとは、取込んだ
レーザスポット画像の信号強度を所定値に設定するよう
Ｚステージを移動させる操作である。自動ピント合わせ
終了後、試料で反射した測温用レーザに基づいて熱浸透
率の測定が行われる。

【００２７】このように試料に照射した測温用レーザの
レーザスポットの自動ピント合わせを行うことにより信
号強度、レーザ集光径などが決定されると共に、測定者
の個人差を少なくすることができ、信頼性の高い測定値
が得られる。本実施例では、加熱用レーザとして半導体
レーザを用いているが、その他のレーザ、例えばガスレ
ーザを用いることもできる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、試料表面をＣＣＤカメ
ラで撮影し、その試料表面画像を基に成膜前の試料の位
置と成膜後の試料の位置をコンピュータ処理によって位
置合わせを行うことにより、成膜前に選択した測定位置
と同じ場所の測定を成膜後に行うことができる。また、
加熱用レーザに半導体レーザを用いているので、装置全
体が小型化され、安価になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の微小領域熱物性測定装置のシステム構
成の１つの実施形態を示す概念図である。

【図２】本発明の微小領域熱物性測定装置のシステム構
成の他の実施形態を示す概念図である。

【図３】マーキングを付した試料の成膜前の試料表面画
像を示す図である。

【図４】マーキングを付した試料の成膜後の試料表面画
像を示す図である。

【図５】試料を位置合わせするときの測定時のセット状
態を示す再現プレートの側面図である。

【図６】成膜時に試料を固定した再現プレート上を再現
プレート下から取り外した状態を示す側面図である。

【符号の簡単な説明】

１ ＸＹステージ １ａ Ｚステージ ２ マイクロメータ（Ｚステージの操作手段） ３ 測定試料 ４ 顕微鏡光学系 ５ 測温用レーザビーム ６ 加熱用レーザビーム ７ 第１ビームスプリッター １２ 第２ビームスプリッター １３ 光ディテクタ １４ バンドパスフィルタ １５ ミラー １６ ＣＣＤカメラ １７ コンピュータ １９ モニタ ２０，２１ マーキング ２２ 試料表示画像 ３０ 再現プレート ３１ 再現プレート下 ３２ 再現プレート上

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯本 志郎 茨城県石岡市荒金３−11 株式会社ベテル 内 (72)発明者 大槻 哲也 茨城県石岡市荒金３−11 株式会社ベテル 内 (72)発明者 佐伯 潤一 茨城県石岡市荒金３−11 株式会社ベテル 内 Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA07 AA39 BB27 FF42 GG04 HH04 JJ03 JJ26 QQ25 QQ28 RR05 2F078 CA08 CB02 CB05 CB09 CB10 CB12 CC07 2G040 AA01 AB08 CA01 CA23 DA05 DA06 EA06 EB02 HA02 2G066 AA01 AC07 CA11 CA16

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料を載置するステージと、 前記ステージ上の試料の表面又は裏面に照射し加熱する
   為に、正弦波を振幅変調した加熱用レーザビームを発す
   る加熱用レーザと、 前記加熱用レーザの照射により加熱した試料表面に照射
   する測温用レーザビームを発する測温用レーザと、 前記両レーザビームの光軸を試料面に対しほぼ一致させ
   て集光させる顕微鏡光学系と、 前記測温用レーザビームの照射後における試料表面の温
   度変化をサーモリフレクタンス信号として捉える光ディ
   テクタと、 前記顕微鏡光学系を介して試料表面を撮影するＣＣＤカ
   メラと、 前記光ディテクタから取り込んだサーモリフレクタンス
   信号に基づいて試料の熱物性値を算出すると共に、前記
   ＣＣＤカメラにて撮影した試料表面画像の表示制御およ
   び該試料表面画像に従って試料の位置合わせ制御を行う
   コンピュータと、 前記コンピュータの処理結果をモニタリングすると共
   に、試料表面画像に従って試料の位置情報を前記コンピ
   ュータに入力する表示手段と、を備えていることを特徴
   とする微小領域熱物性測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、ステージはレーザ照
   射方向に対し水平な方向に移動可能なＸＹステージと、
   該ＸＹステージのモータを駆動するドライバ及びコント
   ローラとから成り、 コンピュータはＣＣＤカメラで取り込んだ試料表面に付
   したマーキングの画像情報に基づいて前記ドライバに指
   令し試料の位置合わせ制御を行うことを特徴とする微小
   領域熱物性測定装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、ＸＹステージに載置
   した試料をレーザ照射方向（Ｚ軸）に移動可能にするＺ
   ステージと、該Ｚステージのドライバと、該ドライバを
   動作させるコントローラとを備え、 コンピュータはＣＣＤカメラで取り込んだ試料表面のレ
   ーザスポットの画像情報に基づいて前記コントローラを
   制御し前記レーザスポットのピント合わせを行うことを
   特徴とする微小領域熱物性測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、コンピュータは成膜
   前に試料表面に付したマーキングをＣＣＤカメラで取り
   込み、各マーキングの座標データを記録し、成膜後に試
   料表面に付した前記マーキングをＣＣＤカメラで取り込
   み、該マーキングの座標と成膜前のマーキングの座標と
   を比較して試料の角度及び位置の変化を演算し、成膜前
   後のレーザスポットの位置を一致させて測定することを
   特徴とする微小領域熱物性測定装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、試料表面に付したマ
   ーキングの座標は表示した試料表面画像上でマーキング
   のクリックにより取得することを特徴とする微小領域熱
   物性測定装置。
6. 【請求項６】 請求項２において、試料を固定する再現
   プレートを備え、該再現プレートはＸＹステージに固定
   する再現プレート下と、該再現プレート下に着脱可能に
   取付けられ、試料を固定する再現プレート上からなり、 試料表面の成膜前に試料表面画像に基づいて試料の位置
   を記録し、該試料を固定した状態で再現プレート上を再
   現プレート下から取外し、成膜後に再現プレート下に取
   付けて測定を行うことを特徴とする微小領域熱物性測定
   装置。
7. 【請求項７】 試料を載置するステージと、 前記ステージ上の試料表面に照射し加熱する為に、正弦
   波を振幅変調した加熱用レーザビームを発する加熱用レ
   ーザと、 前記加熱用レーザの照射により加熱した試料表面に照射
   する測温用レーザビームを発する測温用レーザと、 前記両レーザビームを試料表面のほぼ同一位置に集光さ
   せる顕微鏡光学系と、 前記測温用レーザビームの照射後における試料表面の温
   度変化をサーモリフレクタンス信号として捉える光ディ
   テクタと、 前記顕微鏡光学系を介して試料表面を撮影するＣＣＤカ
   メラと、 前記光ディテクタから取り込んだサーモリフレクタンス
   信号に基づいて試料の熱物性値を算出すると共に、前記
   ＣＣＤカメラにて撮影した試料表面画像の表示制御およ
   び該試料表面画像に従って試料の位置合わせ制御を行う
   コンピュータと、 前記コンピュータの処理結果をモニタリングする表示手
   段と、を備え、 前記顕微鏡光学系は、試料表面に垂直な光軸に対し、加
   熱用レーザビームを光軸上に入射し、測温用レーザビー
   ムを前記光軸に対し直角な方向から入射し、前記加熱用
   レーザビームを９０％程度通過させ、かつ測温用レーザ
   ビームを９０％程度光軸へ反射させる第１ビームスプリ
   ッターと、該第１ビームスプリッターを介して入射され
   る加熱用レーザビームを９０％程度通過および測温用レ
   ーザビームを５０％程度通過させて試料表面に照射し、
   該試料表面で反射した検出光を光軸に対し直角な方向に
   ５０％程度反射する第２ビームスプリッターと、該第２
   ビームスプリッターで反射した検出光を前記ＣＣＤカメ
   ラへ入射するよう導くミラーとから成ることを特徴とす
   る微小領域熱物性測定装置。
8. 【請求項８】 請求項７において、光ディテクタとミラ
   ーとの間に、加熱光をカットするバンドパスフィルタが
   配設されていることを特徴とする微小領域熱物性測定装
   置。
9. 【請求項９】 請求項７または８において、試料にマー
   キングを付し、該マーキングを成膜前後でＣＣＤカメラ
   で撮影し、この試料表面画像により試料のステージ上の
   位置決めを行うことを特徴とする微小領域熱物性測定装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項９において、試料のマーキング
    を試料表面画像上でクリックすることで位置座標データ
    を取込み、成膜後のマーキングの座標と成膜前のマーキ
    ングの座標とを比較して試料の角度及び位置の変化を演
    算し、成膜前後のレーザスポットの位置を一致させて測
    定することを特徴とする微小領域熱物性測定装置。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかの記載にお
    いて、加熱用レーザが半導体レーザで構成されているこ
    とを特徴とする微小領域熱物性測定装置。