JP2013117398A - 膜材料の欠陥の光学的観察方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板上に形成され、消衰係数が波長により変化する膜材料のバルク欠陥を光学的に検出する際に、膜材料に斜入射光を照射し、膜材料の表面および表面近傍の欠陥ならびに内部おの欠陥に基づく散乱光を、観察光を第一の波長帯に制限した顕微鏡により暗視野で観察し、さらに第一の波長帯よりも膜材料の消衰係数の大きい第二の波長帯を用いて膜材料の表面および表面近傍の欠陥に基づく散乱光のみを顕微鏡により暗視野で観察することにより、膜材料の表面および表面近傍の欠陥と内部の欠陥を分離観察する。
【選択図】図3
Description
(1)基板上に形成され、消衰係数が波長により変化する膜材料のバルク欠陥を光学的に検出する際に、膜材料に斜入射光を照射し、膜材料の表面および表面近傍の欠陥ならびに内部の欠陥に基づく散乱光を、観察光を第一の波長帯に制限した顕微鏡により暗視野で観察し、さらに第一の波長帯よりも膜材料の消衰係数の大きい第二の波長帯を用いて膜材料の表面および表面近傍の欠陥に基づく散乱光のみを顕微鏡により暗視野で観察することにより、膜材料の表面および表面近傍の欠陥ならびに内部の欠陥を分離観察することを特徴とする膜材料の欠陥の光学的観察方法。
(2)さらに第二の波長帯よりも膜材料の消衰係数の大きい第三の波長帯を用いて膜材料の表面のみの欠陥に基づく散乱光のみを顕微鏡により暗視野で観察することにより、膜材料の表面、表面近傍、内部、および基板界面の欠陥を分離観察する上記(1)に記載の膜材料の欠陥の光学的観察方法。
(3)斜入射光が紫外から赤外領域の全部または一部である上記(1)または(2)に記載の膜材料の欠陥の光学的観察方法。
(4)膜材料がダイヤモンド状炭素、酸化物、炭化物および窒化物から選ばれる無機薄膜である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の膜材料の欠陥の光学的観察方法。
(5)顕微鏡が蛍光顕微鏡である上記(1)〜(4)のいずれかに記載の膜材料の欠陥の光学的観察方法。
(6)斜入射光の照射光源がキセノンランプまたはクリプトンランプである上記(1)〜(5)のいずれかに記載の膜材料の欠陥の光学的観察方法。
(7)DNA染色用の蛍光材料を膜材料に塗布または膜材料を該蛍光材料に浸漬して、膜材料の表面、表面近傍、および表面と繋がる内部のバルク欠陥に該蛍光材料を導入した後に、膜材料表面の塗料を除去し、蛍光材料指定の波長の斜入射光を照射し、該蛍光材料の蛍光波長帯に制限した顕微鏡により暗視野で観察することにより、該欠陥を観察するとともに、膜材料表面からの距離の指数関数で蛍光強度が低下することを利用して、該欠陥の深さ方向の位置を同定することを特徴とする膜材料の欠陥の光学的観察方法。
(8)基板上に形成され、消衰係数が波長により変化する膜材料のバルク欠陥を光学的に検出する際に、膜材料に300〜10600nmの波長範囲またはその一部の波長範囲の連続波長の斜入射光を照射し、膜材料の表面および表面近傍の欠陥ならびに内部の欠陥に基づく散乱光のスペクトル強度を測定することにより、欠陥の個数と深さ方向位置を同定することを特徴とする膜材料の欠陥の光学的観察方法。
(9)基板上に形成され、消衰係数が波長により変化する膜材料のバルク欠陥を光学的に観察する装置であって、膜材料の表面に光を照射するための照射光源を備え、かつ膜材料の表面および表面近傍の欠陥ならびに内部の欠陥に基づく散乱光を暗視野で観察するための顕微鏡を備えてなり、膜材料に斜入射光を照射し、膜材料の表面および表面近傍の欠陥ならびに内部の欠陥に基づく散乱光を、観察光を第一の波長帯に制限した顕微鏡により暗視野で観察し、さらに第一の波長帯よりも膜材料の消衰係数の大きい第二の波長帯を用いて膜材料の表面および表面近傍の欠陥に基づく散乱光のみを顕微鏡により暗視野で観察することにより、膜材料の表面および表面近傍の欠陥ならびに内部の欠陥を分離観察するように構成された、膜材料の欠陥の光学観察装置。
(10)さらに第二の波長帯よりも膜材料の消衰係数の大きい第三の波長帯を用いて膜材料の表面のみの欠陥に基づく散乱光のみを顕微鏡により暗視野で観察することにより、膜材料の表面、表面近傍、内部、および基板界面の欠陥を分離観察するように構成された、上記(9)に記載の膜材料の欠陥の光学観察装置。
(11)基板上に形成され、消衰係数が波長により変化する膜材料のバルク欠陥を光学的に観察する装置であって、膜材料の表面に光を照射するための照射光源を備え、かつ膜材料の表面および表面近傍の欠陥ならびに内部の欠陥に基づく散乱光を暗視野で観察するための顕微鏡と300〜10600nmの波長範囲またはその一部の波長範囲を撮影することのできる撮像装置を備えてなり、膜材料に300〜10600nmの波長範囲またはその一部の波長範囲の連続波長の斜入射光を照射し、膜材料の表面および表面近傍の欠陥ならびに内部の欠陥に基づく散乱光の300nm〜10600nm間のスペクトル強度を測定することにより、欠陥の個数と深さ方向位置を同定することを特徴とする膜材料の欠陥観察装置。
ただしλは波長、kは波長λにおける消衰係数である。
I2=(1−R1)(1−R2)AI0exp(−(4πk/λ)・t/cos(sin-1(sinθ/n)))・exp(−4πk/λ)・t)
と近似できる。
したがって、I2からtを一義的に求めることができ、任意の欠陥の位置を同定することができる。なお、n、k/λ、R1、R2の値を調べるのは、例えばエリプトメータを用いれば簡単であり、I0は図2にあるようにスペクトルから求めることができる。Aについては予め表面および基板界面の欠陥を観察することにより求めておく。
I2=(1−R1)(1−R2)AI0exp(−(4πk/λ)・t/cos(sin-1(sinθ/n)))・exp(−4πk/λ)・t)
と近似できる。
図3に示す本発明方法を用いてDLC膜の欠陥が観察された画像を図4の(a)に示す。併せて、通常の光学顕微鏡(微分干渉顕微鏡)を用いて同一のDLC膜の欠陥が観察された画像を図4の(b)に示す。照射光源は500Wのウシオ電機製UXL−500Dキセノン放電ランプを用いた。観察には、株式会社ニコン製研究用生物顕微鏡ECLIPSE80iを用い、顕微鏡用デジタルカメラを用いて撮影した。DLC膜は、パルスプラズマCVD法により合成した。
実施例2
I2=(1−R1)(1−R2)AI0exp(−(4πk/λ)・t/cos(sin-1(sinθ/n)))・exp(−4πk/λ)・t)
と近似できるとして、散乱光のスペクトルを分析し、各欠陥の深さtを求めた。
Claims (11)
- 基板上に形成され、消衰係数が波長により変化する膜材料のバルク欠陥を光学的に検出する際に、膜材料に斜入射光を照射し、膜材料の表面および表面近傍の欠陥ならびに内部の欠陥に基づく散乱光を、観察光を第一の波長帯に制限した顕微鏡により暗視野で観察し、さらに第一の波長帯よりも膜材料の消衰係数の大きい第二の波長帯を用いて膜材料の表面および表面近傍の欠陥に基づく散乱光のみを顕微鏡により暗視野で観察することにより、膜材料の表面および表面近傍の欠陥ならびに内部の欠陥を分離観察することを特徴とする膜材料の欠陥の光学的観察方法。
- さらに第二の波長帯よりも膜材料の消衰係数の大きい第三の波長帯を用いて膜材料の表面のみの欠陥に基づく散乱光のみを顕微鏡により暗視野で観察することにより、膜材料の表面、表面近傍、内部、および基板界面の欠陥を分離観察する請求項1に記載の膜材料の欠陥の光学的観察方法。
- 斜入射光が紫外から赤外領域の全部または一部である請求項1または2に記載の膜材料の欠陥の光学的観察方法。
- 膜材料がダイヤモンド状炭素、酸化物、炭化物および窒化物から選ばれる無機薄膜である請求項1〜3のいずれか1項に記載の膜材料の欠陥の光学的観察方法。
- 顕微鏡が蛍光顕微鏡である請求項1〜4のいずれか1項に記載の膜材料の欠陥の光学的観察方法。
- 斜入射光の照射光源がキセノンランプまたはクリプトンランプである請求項1〜5のいずれか1項に記載の膜材料の欠陥の光学的観察方法。
- DNA染色用の蛍光材料を膜材料に塗布または膜材料を該蛍光材料に浸漬して、膜材料の表面、表面近傍、および表面と繋がる内部のバルク欠陥に該蛍光材料を導入した後に、膜材料表面の塗料を除去し、蛍光材料指定の波長の斜入射光を照射し、該蛍光材料の蛍光波長帯に制限した顕微鏡により暗視野で観察することにより、該欠陥を観察するとともに、膜材料表面からの距離の指数関数で蛍光強度が低下することを利用して、該欠陥の深さ方向の位置を同定することを特徴とする膜材料の欠陥の光学的観察方法。
- 基板上に形成され、消衰係数が波長により変化する膜材料のバルク欠陥を光学的に検出する際に、膜材料に300〜10600nmの波長範囲またはその一部の波長範囲の連続波長の斜入射光を照射し、膜材料の表面および表面近傍の欠陥ならびに内部の欠陥に基づく散乱光のスペクトル強度を測定することにより、欠陥の個数と深さ方向位置を同定することを特徴とする膜材料の欠陥の光学的観察方法。
- 基板上に形成され、消衰係数が波長により変化する膜材料のバルク欠陥を光学的に観察する装置であって、膜材料の表面に光を照射するための照射光源を備え、かつ膜材料の表面および表面近傍の欠陥ならびに内部の欠陥に基づく散乱光を暗視野で観察するための顕微鏡を備えてなり、
膜材料に斜入射光を照射し、膜材料の表面および表面近傍の欠陥ならびに内部の欠陥に基づく散乱光を、観察光を第一の波長帯に制限した顕微鏡により暗視野で観察し、さらに第一の波長帯よりも膜材料の消衰係数の大きい第二の波長帯を用いて膜材料の表面および表面近傍の欠陥に基づく散乱光のみを顕微鏡により暗視野で観察することにより、膜材料の表面および表面近傍の欠陥ならびに内部の欠陥を分離観察するように構成された、膜材料の欠陥の光学観察装置。 - さらに第二の波長帯よりも膜材料の消衰係数の大きい第三の波長帯を用いて膜材料の表面のみの欠陥に基づく散乱光のみを顕微鏡により暗視野で観察することにより、膜材料の表面、表面近傍、内部、および基板界面の欠陥を分離観察するように構成された、請求項9に記載の膜材料の欠陥の光学観察装置。
- 基板上に形成され、消衰係数が波長により変化する膜材料のバルク欠陥を光学的に観察する装置であって、膜材料の表面に光を照射するための照射光源を備え、かつ膜材料の表面および表面近傍の欠陥ならびに内部の欠陥に基づく散乱光を暗視野で観察するための顕微鏡と300〜10600nmの波長範囲またはその一部の波長範囲を撮影することのできる撮像装置を備えてなり、
膜材料に300〜10600nmの波長範囲またはその一部の波長範囲の連続波長の斜入射光を照射し、膜材料の表面および表面近傍の欠陥ならびに内部の欠陥に基づく散乱光の300nm〜10600nm間のスペクトル強度を測定することにより、欠陥の個数と深さ方向位置を同定することを特徴とする膜材料の欠陥観察装置。
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