JP2735368B2 - 熱膨張振動を用いた試料評価方法 - Google Patents
熱膨張振動を用いた試料評価方法Info
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- JP2735368B2 JP2735368B2 JP2213052A JP21305290A JP2735368B2 JP 2735368 B2 JP2735368 B2 JP 2735368B2 JP 2213052 A JP2213052 A JP 2213052A JP 21305290 A JP21305290 A JP 21305290A JP 2735368 B2 JP2735368 B2 JP 2735368B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は試料に周期的に強度変調した励起光を照射
し，これにより生じる試料表面の熱膨張振動を測定して
試料の欠陥等を評価する試料評価方法に関する。
し，これにより生じる試料表面の熱膨張振動を測定して
試料の欠陥等を評価する試料評価方法に関する。
試料に周期的に強度変調した励起光を照射すると，試
料はこの光の吸収により発熱し，これにより熱膨張す
る。照射光は周期的に強度変調しているため，発熱によ
る試料の温度変化は周期的となり，試料は熱膨張振動を
おこす。これらの熱応答を計測することにより試料を評
価する手法は光音響計測技術として知られている。
料はこの光の吸収により発熱し，これにより熱膨張す
る。照射光は周期的に強度変調しているため，発熱によ
る試料の温度変化は周期的となり，試料は熱膨張振動を
おこす。これらの熱応答を計測することにより試料を評
価する手法は光音響計測技術として知られている。
第３図はマイケルソン型レーザ光干渉法により試料の
熱膨張振動を計測する手法を示したものである（Mirand
a,APPLID OPTICS Vol.22,No18,P2882（1983））。ここ
に61は被測定試料,62は試料に熱膨張振動を与えるため
の励起光源であり，チョッパー63により励起光源62から
の光を強度変調し，試料61に照射する。この熱膨張振動
をレーザ光干渉法により計測する。そのために測定用レ
ーザ64からの光を半透鏡65で二分し，一方を，試料の熱
膨張測定点に，他方を空間的に固定した鏡66に照射さ
せ，これらからの反射光を干渉させ光電変換器67で受光
する。光電変換器67からの電気出力Ｅは次式で示され
る。
熱膨張振動を計測する手法を示したものである（Mirand
a,APPLID OPTICS Vol.22,No18,P2882（1983））。ここ
に61は被測定試料,62は試料に熱膨張振動を与えるため
の励起光源であり，チョッパー63により励起光源62から
の光を強度変調し，試料61に照射する。この熱膨張振動
をレーザ光干渉法により計測する。そのために測定用レ
ーザ64からの光を半透鏡65で二分し，一方を，試料の熱
膨張測定点に，他方を空間的に固定した鏡66に照射さ
せ，これらからの反射光を干渉させ光電変換器67で受光
する。光電変換器67からの電気出力Ｅは次式で示され
る。
Ｅ＝C1＋C2cos（Ｐ（ｔ）＋φ） …（１） ここで，C1，C2及びφは試料61や干渉計の構成や光電
変換係数等に依存する定数,P（ｔ）は励起光照射による
熱膨張振動による試料の表面変位による位相変化であ
り，この計測により試料の熱膨張振動（位相φ及び振幅
Ｌ）を計測し，試料の熱弾性的性質を評価するようにな
っている。
変換係数等に依存する定数,P（ｔ）は励起光照射による
熱膨張振動による試料の表面変位による位相変化であ
り，この計測により試料の熱膨張振動（位相φ及び振幅
Ｌ）を計測し，試料の熱弾性的性質を評価するようにな
っている。
第４図は反射率計測法に基づく手法である（特開昭61
−2046）。励起レーザ30からの光を変調器32により周期
的に強度変調して試料22に照射し，試料に周期的温度変
化を与える。この温度変化が試料に光反射率の周期的な
変化をもたらす。この反射率の変化を検出するために測
定用レーザ50を，試料の温度変化計測点（本図において
は励起レーザ照射点と同位置）にミラー36を通して照射
し，その反射光を光検出器56で検出する。この出力から
信号処理回路58により，反射率の変化を求めるようにな
っている。
−2046）。励起レーザ30からの光を変調器32により周期
的に強度変調して試料22に照射し，試料に周期的温度変
化を与える。この温度変化が試料に光反射率の周期的な
変化をもたらす。この反射率の変化を検出するために測
定用レーザ50を，試料の温度変化計測点（本図において
は励起レーザ照射点と同位置）にミラー36を通して照射
し，その反射光を光検出器56で検出する。この出力から
信号処理回路58により，反射率の変化を求めるようにな
っている。
前者のマイケルソン型レーザ光干渉により試料の熱膨
張を計測する手法では，前記式（１）における定数C1，
C2の外乱による変化が測定精度を低下させる。
張を計測する手法では，前記式（１）における定数C1，
C2の外乱による変化が測定精度を低下させる。
例えば励起光照射による試料の温度変化およびプラズ
マ（電子，ホール）密度の変化（半導体試料の場合）に
より試料の反射率が変化する場合がある。この場合，干
渉光の信号は，反射率変化に伴う外乱信号を含んでいる
ことになり，干渉光の信号から真の熱膨張信号を計測で
きない。
マ（電子，ホール）密度の変化（半導体試料の場合）に
より試料の反射率が変化する場合がある。この場合，干
渉光の信号は，反射率変化に伴う外乱信号を含んでいる
ことになり，干渉光の信号から真の熱膨張信号を計測で
きない。
また，後者の反射率計測法に基づく手法は，試料の温
度変化，プラズマ密度変化の計測であるため，試料の熱
膨張率等の熱弾性的性質を得ることができない。また熱
拡散長内の情報しか獲られないため、試料深部を評価で
きないという欠点がある。更に基本的に温度変化にたい
して，反射率が変化する試料しか適用できない。
度変化，プラズマ密度変化の計測であるため，試料の熱
膨張率等の熱弾性的性質を得ることができない。また熱
拡散長内の情報しか獲られないため、試料深部を評価で
きないという欠点がある。更に基本的に温度変化にたい
して，反射率が変化する試料しか適用できない。
従って本発明が目的とするところは，試料の温度変
化，プラズマ密度の変化等による試料の反射率の変化と
いった外乱の影響を受けず，試料の真の熱膨張振動を計
測することのできる熱膨張振動による試料評価方法を提
供することである。
化，プラズマ密度の変化等による試料の反射率の変化と
いった外乱の影響を受けず，試料の真の熱膨張振動を計
測することのできる熱膨張振動による試料評価方法を提
供することである。
上記目的を達成するために，本発明は，試料に周期的
（周波数:F）に強度変調した励起光を照射し，これによ
って生じる試料表面の熱膨張振動を測定して試料を評価
する方法において，前記励起光照射によって熱膨張振動
を生じる試料表面位置に，振動周波数F1なる測定光（ビ
ーム１）を照射し，その反射光と振動周波数F2なる参照
光（ビーム２）を干渉させ，上記干渉光を光電変換した
電気信号Ｅを得た後，上記電気信号Ｅのビート波信号E1
（ビート周波数：Fb（Fb＝F1−F2））を取り出し，上記
ビート波信号E1を２値化処理して２値信号E2に変換し，
上記２値信号E2から時間τ遅延した遅延信号E3を生成
し，上記２値信号E2と上記遅延信号E3とを乗算して得た
乗算信号Vmから周波数Ｆに関する信号成分V0を抽出し，
この信号成分V0の振幅及び位相により試料を評価するこ
とを特徴とする熱膨張振動を用いた試料評価方法として
構成されている。
（周波数:F）に強度変調した励起光を照射し，これによ
って生じる試料表面の熱膨張振動を測定して試料を評価
する方法において，前記励起光照射によって熱膨張振動
を生じる試料表面位置に，振動周波数F1なる測定光（ビ
ーム１）を照射し，その反射光と振動周波数F2なる参照
光（ビーム２）を干渉させ，上記干渉光を光電変換した
電気信号Ｅを得た後，上記電気信号Ｅのビート波信号E1
（ビート周波数：Fb（Fb＝F1−F2））を取り出し，上記
ビート波信号E1を２値化処理して２値信号E2に変換し，
上記２値信号E2から時間τ遅延した遅延信号E3を生成
し，上記２値信号E2と上記遅延信号E3とを乗算して得た
乗算信号Vmから周波数Ｆに関する信号成分V0を抽出し，
この信号成分V0の振幅及び位相により試料を評価するこ
とを特徴とする熱膨張振動を用いた試料評価方法として
構成されている。
続いて第１図，第２図を参照して本発明を具体化した
実施例につき説明する。
実施例につき説明する。
ここに第１図は一実施例装置のブロック図，第２図は
試料の内部欠陥を検出する手法の概念図である。
試料の内部欠陥を検出する手法の概念図である。
尚，以下の実施例は本発明を具体化した一例にすぎ
ず，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
い。
ず，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
い。
第１図に示す如く，試料４に熱膨張振動をあたえる励
起レーザとして半導体レーザ１が用いられる。同半導体
レーザ１への注入電流の変化により，励起光を周波数Ｆ
で強度変調し，ダイクロイックミラー２で反射させ，レ
ンズ３で集光し，試料４に照射する。
起レーザとして半導体レーザ１が用いられる。同半導体
レーザ１への注入電流の変化により，励起光を周波数Ｆ
で強度変調し，ダイクロイックミラー２で反射させ，レ
ンズ３で集光し，試料４に照射する。
試料４は，この周期的な光照射により，周期的な加熱
をうけ，熱膨張振動をおこす。この熱膨張振動を次に述
べるレーザ光干渉法で計測する。
をうけ，熱膨張振動をおこす。この熱膨張振動を次に述
べるレーザ光干渉法で計測する。
測定用レーザとして,He−Neレーザ５が用いられる。
この出射光を周波数シフター６により偏光面が互いに直
交し周波数差がFb（ビート周波数）なる測定光（ビーム
1:周波数F1），参照光（ビーム2:周波数F2）を生成す
る。
この出射光を周波数シフター６により偏光面が互いに直
交し周波数差がFb（ビート周波数）なる測定光（ビーム
1:周波数F1），参照光（ビーム2:周波数F2）を生成す
る。
これらの光を偏光ビームスプリッタ７により２つに分
け，ビーム１をダイクロイックミラー２を透過させ，レ
ンズ３で集光し，試料４に照射し，ビーム２をミラー８
に照射する。ビーム１の試料４からの反射光は,1/4波長
板９を通過後，偏光面が90度変化するため，偏光ビーム
スプリッタ７で，今度は反射する。同様にビーム２のミ
ラー８からの反射光は偏光ビームスプリッタ７を透過す
る。これらのレーザ光は直交しているため偏光板10を透
過させることにより，これらのビームを干渉させ，この
干渉光を光電変換器11で受光する。
け，ビーム１をダイクロイックミラー２を透過させ，レ
ンズ３で集光し，試料４に照射し，ビーム２をミラー８
に照射する。ビーム１の試料４からの反射光は,1/4波長
板９を通過後，偏光面が90度変化するため，偏光ビーム
スプリッタ７で，今度は反射する。同様にビーム２のミ
ラー８からの反射光は偏光ビームスプリッタ７を透過す
る。これらのレーザ光は直交しているため偏光板10を透
過させることにより，これらのビームを干渉させ，この
干渉光を光電変換器11で受光する。
光電変換器11からの出力Ｅ（電気信号）をフィルム12
を通し干渉光におけるビート波信号E1を取り出す。この
ビート波信号E1は E1＝Acos（２πFbｔ＋Ｐ（ｔ）＋φ（ｔ）） …（２） で与えられる。ここでＡは試料，干渉光学系等に依存す
る係数（（１）式のC2に相当）,P（ｔ）は試料の熱膨張
振動によるビーム１の位相変化，φ（ｔ）はＰ（ｔ）が
零のとき（熱膨張振動がないとき）のビーム1,ビーム２
間の光路長差による位相差である。
を通し干渉光におけるビート波信号E1を取り出す。この
ビート波信号E1は E1＝Acos（２πFbｔ＋Ｐ（ｔ）＋φ（ｔ）） …（２） で与えられる。ここでＡは試料，干渉光学系等に依存す
る係数（（１）式のC2に相当）,P（ｔ）は試料の熱膨張
振動によるビーム１の位相変化，φ（ｔ）はＰ（ｔ）が
零のとき（熱膨張振動がないとき）のビーム1,ビーム２
間の光路長差による位相差である。
尚，φ（ｔ）は外乱振動等により時間とともに変動す
るが，一般にこの変動の周波数は低周波数（数＋Hz以
下）である。
るが，一般にこの変動の周波数は低周波数（数＋Hz以
下）である。
そして，試料の振動の振幅をL,位相をｑとするとＰ
（ｔ）は， で与えられる。
（ｔ）は， で与えられる。
前述のように，（２）式右辺の係数Ａは試料の温度変
化，プラズマ密度変化に伴って変化する試料の反射率に
影響されるので，これが変動する場合，ノイズとなり正
確に熱膨張振動を計測することができない。
化，プラズマ密度変化に伴って変化する試料の反射率に
影響されるので，これが変動する場合，ノイズとなり正
確に熱膨張振動を計測することができない。
そこで，上記ビート波信号E1の値を零レベル（しきい
値）と比較し，E1が零レベル以上ならE1＝V,E1が零レベ
ル以下ならE1＝−Ｖとなるようにコンパレータ13で２値
化による波形変換を行う。尚,Vは予め決定された設定値
である。
値）と比較し，E1が零レベル以上ならE1＝V,E1が零レベ
ル以下ならE1＝−Ｖとなるようにコンパレータ13で２値
化による波形変換を行う。尚,Vは予め決定された設定値
である。
この波形変換後の２値信号E2は， となる。上記２値信号E2は上記係数Ａをふくまないた
め，試料４や干渉光学系等の種類に左右されることがな
い。
め，試料４や干渉光学系等の種類に左右されることがな
い。
一般に、光学干渉計は空気の揺らぎや乱外振動等の影
響を受け易くこれがノイズとなり，（２）式，（４）式
における位相φ（ｔ）に時間的変動をもたらす。従っ
て，φ（ｔ）が変動すると，安定に試料の熱膨張振動を
計測することができない。
響を受け易くこれがノイズとなり，（２）式，（４）式
における位相φ（ｔ）に時間的変動をもたらす。従っ
て，φ（ｔ）が変動すると，安定に試料の熱膨張振動を
計測することができない。
そこで，本実施例では，まず上記２値信号E2を遅延回
路14に入力し，上記２値信号E2から時間τ分遅延させた
遅延信号E3を生成させる。この遅延信号E3は次の（５）
式に表される。
路14に入力し，上記２値信号E2から時間τ分遅延させた
遅延信号E3を生成させる。この遅延信号E3は次の（５）
式に表される。
上記遅延回路14における遅延操作は,2値信号E2が零に
なった時をトリガとして行われる。即ち，上記遅延回路
14としてゲート回路によるパルス発生回路や遅延線等を
用いることにより実現することができる。
なった時をトリガとして行われる。即ち，上記遅延回路
14としてゲート回路によるパルス発生回路や遅延線等を
用いることにより実現することができる。
尚，上記遅延時間τは上記変調信号の周波数F,ビート
周波数Fb及び試料特性に基づいて設定される。
周波数Fb及び試料特性に基づいて設定される。
そして，乗算器15によって上記２値信号E2と遅延信号
E3とが乗算され乗算信号Vmが得られる。この乗算信号Vm
は次の（６）式で表される。
E3とが乗算され乗算信号Vmが得られる。この乗算信号Vm
は次の（６）式で表される。
Vm＝Rcos（２πFB（2t−τ）＋Ｐ（ｔ）＋Ｐ（ｔ−τ）
＋φ（ｔ）＋φ（ｔ−τ））＋Rcos（２πFBτ＋Ｐ
（ｔ）−Ｐ（ｔ−τ）＋φ（ｔ）−φ（ｔ−τ）） …（６） ただし,R＝2V/π 尚，（６）式において（５）式までの高調波成分の記
載が省略されているが，これは後述する周波数Ｆに関す
る信号成分を抽出する際の説明を容易にするためであっ
て，実際上も例えばフィルム処理を適用することによっ
て上記高調波成分を除去し得る。
＋φ（ｔ）＋φ（ｔ−τ））＋Rcos（２πFBτ＋Ｐ
（ｔ）−Ｐ（ｔ−τ）＋φ（ｔ）−φ（ｔ−τ）） …（６） ただし,R＝2V/π 尚，（６）式において（５）式までの高調波成分の記
載が省略されているが，これは後述する周波数Ｆに関す
る信号成分を抽出する際の説明を容易にするためであっ
て，実際上も例えばフィルム処理を適用することによっ
て上記高調波成分を除去し得る。
そして，上記位相差φ（ｔ）は，先述したように，比
較的低周波で変動しその変動の周期が比較的長い。従っ
て，上記遅延回路14によって設定された遅延時間τが上
記変動の周期よりも十分小さい時（例えばτが数ミリ秒
以下のとき），時刻ｔにおける位相差φ（ｔ）と時刻
（ｔ−τ）における位相差φ（ｔ−τ）は極めて近似す
ると仮定され，次の（７）式が成立する。
較的低周波で変動しその変動の周期が比較的長い。従っ
て，上記遅延回路14によって設定された遅延時間τが上
記変動の周期よりも十分小さい時（例えばτが数ミリ秒
以下のとき），時刻ｔにおける位相差φ（ｔ）と時刻
（ｔ−τ）における位相差φ（ｔ−τ）は極めて近似す
ると仮定され，次の（７）式が成立する。
φ（ｔ）−φ（ｔ−τ）０ …（７） そこで，上記（６）式の乗算信号Vmは次式で表され
る。
る。
Vm＝Rcos（２πFb（2t−τ）＋Ｐ（ｔ）＋Ｐ（ｔ−τ）
＋２φ（ｔ））＋Rcos（２πFbτ＋Ｑ（ｔ））…（８） （８）式において， Ｑ（ｔ）＝Ｐ（ｔ）−Ｐ（ｔ−τ） ＝Scos（２πFt−πＦτ＋ｑ） …（９） また， である。
＋２φ（ｔ））＋Rcos（２πFbτ＋Ｑ（ｔ））…（８） （８）式において， Ｑ（ｔ）＝Ｐ（ｔ）−Ｐ（ｔ−τ） ＝Scos（２πFt−πＦτ＋ｑ） …（９） また， である。
即ち,2値信号E2と遅延信号E3の乗算によって位相差φ
（ｔ），φ（ｔ−τ）が相殺された信号成分を生じさせ
ることができる。
（ｔ），φ（ｔ−τ）が相殺された信号成分を生じさせ
ることができる。
次に，（８）式の乗算信号Vmから周波数Ｆをもつ信号
成分V0が抽出される。上記信号成分V0の抽出操作は，レ
ベルの小さな信号を扱う上で好適とされる同期検波器16
を用いて行われ，該同期検波器16への参照信号として周
波数Ｆの変調信号が適用される。尚，上記同期検波器16
に替えて周波数解析器，帯域ろ波器等を利用することも
可能である。
成分V0が抽出される。上記信号成分V0の抽出操作は，レ
ベルの小さな信号を扱う上で好適とされる同期検波器16
を用いて行われ，該同期検波器16への参照信号として周
波数Ｆの変調信号が適用される。尚，上記同期検波器16
に替えて周波数解析器，帯域ろ波器等を利用することも
可能である。
ここで，（８）式の右辺第１項は主周波数（２Fb）に
関する信号成分を意味し，同第２項は主周波数（Ｆ）に
関する信号成分を意味する。即ち，上記第１項と第２項
の各信号成分はそれぞれ周波数体系が異なるので，上記
乗算信号Vmからいずれかの信号成分を容易に抽出するこ
とができる。
関する信号成分を意味し，同第２項は主周波数（Ｆ）に
関する信号成分を意味する。即ち，上記第１項と第２項
の各信号成分はそれぞれ周波数体系が異なるので，上記
乗算信号Vmからいずれかの信号成分を容易に抽出するこ
とができる。
そこで,L《λのとき，上記右辺第２項は以下のように
展開され得る。
展開され得る。
（８）式右辺第２項＝Rcos（２πFbτ＋Ｑ（ｔ）） ＝Rcos（２πFbτ＋Scos（２πFt−πＦτ＋ｑ）） ＝Rcos（２πFbτ）cos（Scos（２πFt−πＦτ＋
ｑ））−Rsin（２πFbτ）sin（Scos（２πFt−πＦτ
−ｑ）） Rcos（２πFbτ）・｛１−２J2（Ｓ）cos（２（２πF
t−πＦτ＋ｑ））｝ ＋Rsin（２πFbτ）・（Scos（２πFt−πＦτ＋ｑ）） …（11） ここで，J2（Ｓ）は２次のベッセル関数である。
ｑ））−Rsin（２πFbτ）sin（Scos（２πFt−πＦτ
−ｑ）） Rcos（２πFbτ）・｛１−２J2（Ｓ）cos（２（２πF
t−πＦτ＋ｑ））｝ ＋Rsin（２πFbτ）・（Scos（２πFt−πＦτ＋ｑ）） …（11） ここで，J2（Ｓ）は２次のベッセル関数である。
そして，（11）式において周波数Ｆをもつ信号成分V0
は右辺第２項であって，当該右辺第２項が同期検波器16
において抽出される。即ち，上記信号成分V0は次式とし
て表される。
は右辺第２項であって，当該右辺第２項が同期検波器16
において抽出される。即ち，上記信号成分V0は次式とし
て表される。
V0＝Rsin（２πFbτ）・（Scos（２πFt−πＦτ＋
ｑ）） …（12） （12）式によれば，信号成分V0は，上記係数Ａや位相
差φ（ｔ）を含んでいないので，試料や干渉光学系等の
種類に依存することがなく，空気の揺らぎや外乱振動等
によるノイズの影響を受けることがない。
ｑ）） …（12） （12）式によれば，信号成分V0は，上記係数Ａや位相
差φ（ｔ）を含んでいないので，試料や干渉光学系等の
種類に依存することがなく，空気の揺らぎや外乱振動等
によるノイズの影響を受けることがない。
従って，本実施例方法によれば，上記信号成分V0を安
定して計測することができ，これにより上記熱膨張振動
（振幅，位相）を高精度に計測することが可能になる。
定して計測することができ，これにより上記熱膨張振動
（振幅，位相）を高精度に計測することが可能になる。
尚，本実施例方法において，信号成分V0の振幅，位相
は，（12）式から明らかなように，遅延時間τによって
変化するため，この遅延時間τの設定には注意を要す
る。又，位相測定機能を有しない同期検波器やその他の
フィルタ回路を用いた場合には,2種以上の遅延時間τに
よる信号成分V0の振幅値より試料の熱膨張振幅L,位相ｑ
を求めることもできる。
は，（12）式から明らかなように，遅延時間τによって
変化するため，この遅延時間τの設定には注意を要す
る。又，位相測定機能を有しない同期検波器やその他の
フィルタ回路を用いた場合には,2種以上の遅延時間τに
よる信号成分V0の振幅値より試料の熱膨張振幅L,位相ｑ
を求めることもできる。
又，上記した実施例において，乗算器15からの乗算信
号Vmより抽出される周波数Ｆに関する信号成分V0として
は，（11）式右辺第２項の周波数Ｆに係る信号成分を抽
出したが，これに限定されず，同右辺第１項の周波数2F
に係る信号成分を抽出してもよい。ただし，この場合に
は，同期検波器16において，この周波数と，参照となる
変調信号の周波数とを同期させる手段を別途構じなけれ
ばならない。
号Vmより抽出される周波数Ｆに関する信号成分V0として
は，（11）式右辺第２項の周波数Ｆに係る信号成分を抽
出したが，これに限定されず，同右辺第１項の周波数2F
に係る信号成分を抽出してもよい。ただし，この場合に
は，同期検波器16において，この周波数と，参照となる
変調信号の周波数とを同期させる手段を別途構じなけれ
ばならない。
第２図に試料の内部欠陥の検出方法を示す。即ち，同
図は試料の表面に熱膨張信号を誘起するレーザ光を照射
させ，熱膨張振動による歪波を試料の背面あるいは照射
点から離れた地点で検出する構成を示している。この場
合，検出される振動には、弾性波伝搬中の情報（弾性的
特性）が含まれており，試料内部の欠陥，表面クラック
の等が検出され得る。前記従来の反射率計測法では，励
起光の熱拡散長内の情報しか得られないため，このよう
な評価を行うことはできない。
図は試料の表面に熱膨張信号を誘起するレーザ光を照射
させ，熱膨張振動による歪波を試料の背面あるいは照射
点から離れた地点で検出する構成を示している。この場
合，検出される振動には、弾性波伝搬中の情報（弾性的
特性）が含まれており，試料内部の欠陥，表面クラック
の等が検出され得る。前記従来の反射率計測法では，励
起光の熱拡散長内の情報しか得られないため，このよう
な評価を行うことはできない。
本発明は，以上述べたように，試料に周期的（周波
数:F）に強度変調した励起光を照射し，これによって生
じる試料表面の熱膨張振動を測定して試料を評価する方
法において，前記励起光照射によって熱膨張振動を生じ
る試料表面位置に，振動周波数F1なる測定光（ビーム
１）を照射し，その反射光と振動周波数F2なる参照光
（ビーム２）を干渉させ，上記干渉光を光電変換した電
気信号Ｅを得た後，上記電気信号Ｅのビート波信号E
1（ビート周波数：Fb（Fb＝F1−F2））を取り出し，上
記ビート波信号E1を２値化処理して２値信号E2に変換
し，上記２値信号E2から時間τ遅延した遅延信号E3を生
成し，上記２値信号E2と上記遅延信号E3とを乗算して得
た乗算信号Vmから周波数Ｆに関する信号成分V0を抽出
し，この信号成分V0の振幅及び位相により試料を評価す
ることを特徴とする熱膨張振動を用いた試料評価方法で
あるから，試料の温度変化又はプラズマ密度の変化等に
伴う反射率の変化により生じる測定光の振幅変化の影響
がキャンセルされる。それにより，試料の真の熱膨張振
動を計測することができる。
数:F）に強度変調した励起光を照射し，これによって生
じる試料表面の熱膨張振動を測定して試料を評価する方
法において，前記励起光照射によって熱膨張振動を生じ
る試料表面位置に，振動周波数F1なる測定光（ビーム
１）を照射し，その反射光と振動周波数F2なる参照光
（ビーム２）を干渉させ，上記干渉光を光電変換した電
気信号Ｅを得た後，上記電気信号Ｅのビート波信号E
1（ビート周波数：Fb（Fb＝F1−F2））を取り出し，上
記ビート波信号E1を２値化処理して２値信号E2に変換
し，上記２値信号E2から時間τ遅延した遅延信号E3を生
成し，上記２値信号E2と上記遅延信号E3とを乗算して得
た乗算信号Vmから周波数Ｆに関する信号成分V0を抽出
し，この信号成分V0の振幅及び位相により試料を評価す
ることを特徴とする熱膨張振動を用いた試料評価方法で
あるから，試料の温度変化又はプラズマ密度の変化等に
伴う反射率の変化により生じる測定光の振幅変化の影響
がキャンセルされる。それにより，試料の真の熱膨張振
動を計測することができる。
第１図は本発明の一実施例に係る評価方法の実施に使用
する装置を示すブロック図，第２図は試料の内部欠陥の
検出方法を示す概念図，第３図は従来の熱膨張振動を計
測する手法の概念図，第４図は従来の反射率計測法に基
づく試料評価手法を示す概念図である。 〔符号の説明〕 １…励起レーザ ２…ダイクロイックミラー ３…レンズ、４…試料 ５…測定用レーザ、６…周波数シフタ ７…偏光ビームスプリッタ ８…参照ミラー ９…1/4波長板、10…偏光板 11…光電変換器、12…フィルタ 13…コンパレータ、14…遅延回路 15…乗算器、16…周期検波器
する装置を示すブロック図，第２図は試料の内部欠陥の
検出方法を示す概念図，第３図は従来の熱膨張振動を計
測する手法の概念図，第４図は従来の反射率計測法に基
づく試料評価手法を示す概念図である。 〔符号の説明〕 １…励起レーザ ２…ダイクロイックミラー ３…レンズ、４…試料 ５…測定用レーザ、６…周波数シフタ ７…偏光ビームスプリッタ ８…参照ミラー ９…1/4波長板、10…偏光板 11…光電変換器、12…フィルタ 13…コンパレータ、14…遅延回路 15…乗算器、16…周期検波器
Claims (1)
- 【請求項１】試料に周期的（周波数:F）に強度変調した
励起光を照射し，これによって生じる試料表面の熱膨張
振動を測定して試料を評価する方法において， 前記励起光照射によって熱膨張振動を生じる試料表面位
置に，振動周波数F1なる測定光（ビーム１）を照射し，
その反射光と振動周波数F2なる参照光（ビーム２）を干
渉させ， 上記干渉光を光電変換した電気信号Ｅを得た後， 上記電気信号Ｅのビート波信号E1（ビート周波数：F
b（Fb＝F1−F2））を取り出し， 上記ビート波信号E1を２値化処理して２値信号E2に変換
し， 上記２値信号E2から時間τ遅延した遅延信号E3を生成
し， 上記２値信号E2と上記遅延信号E3とを乗算して得た乗算
信号Vmから周波数Ｆに関する信号成分V0を抽出し，この
信号成分V0の振幅及び位相により試料を評価することを
特徴とする熱膨張振動を用いた試料評価方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2213052A JP2735368B2 (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 熱膨張振動を用いた試料評価方法 |
| KR1019910004405A KR0168444B1 (ko) | 1990-03-20 | 1991-03-20 | 열팽창진동을 이용한 시료평가방법 |
| DE4109182A DE4109182A1 (de) | 1990-03-20 | 1991-03-20 | Verfahren zur probenbewertung durch nutzung der waermeausdehnungsverformung |
| US07/955,241 US5298970A (en) | 1990-03-20 | 1992-10-01 | Sample evaluating method by using thermal expansion displacement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2213052A JP2735368B2 (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 熱膨張振動を用いた試料評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0495854A JPH0495854A (ja) | 1992-03-27 |
| JP2735368B2 true JP2735368B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=16632734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2213052A Expired - Fee Related JP2735368B2 (ja) | 1990-03-20 | 1990-08-10 | 熱膨張振動を用いた試料評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2735368B2 (ja) |
-
1990
- 1990-08-10 JP JP2213052A patent/JP2735368B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0495854A (ja) | 1992-03-27 |
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Legal Events
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