JP3275022B2 - Photoluminescence measurement device in crystal - Google Patents
Photoluminescence measurement device in crystalInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンその他の結晶
からなる被検体結晶のフォトルミネッセンス計測装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring photoluminescence of an object crystal made of silicon or another crystal.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、被検体結晶内の欠陥の分布等を測
定をする方法としては、フォトルミネッセンス(photolu
minescence) 測定法がある。シリコン(Si)給晶の場合、
アルゴンAr(488.514nm) あるいはヘリウムリオンHe
−Neレーザ(633nm) を用いたフォトルミネッセンス法
が知られている。図1は、このようなArまたはHe−
Neレーザ光Aを被検体結晶Bに上方から投射し、発生
する蛍光を顕微鏡下で分光測定する従来技術にかかるフ
ォトルミネッセンス測定器を示す。図1において、水平
方向から投射されたArまたはHe−Neレーザ光Aは
ハーフミラーCによって90度方向を変えられ、対物レ
ンズDによって被検体結晶B上に集光する。被検体結晶
Bに投射されたレーザ光Aによって励起された発光セン
ターが発する蛍光はハーフミラーCを上方に透過し、分
光器Eに設けられたピンホールまたはスリットFに結像
レンズGにより結像し、分光器E内に設けられた回折格
子Hによって回折した蛍光はピンホールまたはスリット
Nより受光素子Iに導かれ、その周波数分布に従って素
子上に分布する。制御コンピュータJは受光素子Iの受
光像を解析するとともに、ステージコントローラKを制
御し、被検体結晶Bを2次元的に動かして発生する蛍光
の分布を画像表示装置Lに表示する。Mはステージであ
る。フォトルミネッセンス法に関する他の先行技術とし
ては、レーザによって欠陥の散乱像あるいは蛍光像を得
るものとして、特開昭54−109488号、特開昭6
2−119446号各公報等がある。また、YAGレー
ザによってシリコン結晶内の欠陥の散乱像を得るものと
して、特開昭61−21365号公報がある。また、関
連技術としてK. Moriya and T. ogawa, Jpn.J.Appl.Phy
s., 22(1983)L207、特開平1−182739号公報、特
開平2−203254号公報、特開平1−314953
号公報、特開昭61−76939号公報、特開昭63−
221234号公報、特開平3−269347号公報、
特開平3−29336号公報、特開昭53−12037
0号公報、特開昭63−18250号公報がある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for measuring the distribution of defects in a crystal to be inspected, photoluminescence (photoluminescence) has been used.
minescence) There is a measurement method. In the case of silicon (Si) crystal,
Argon Ar (488.514 nm) or Helium Lion He
A photoluminescence method using a -Ne laser (633 nm) is known. FIG. 1 shows such an Ar or He-
1 shows a photoluminescence measuring instrument according to a conventional technique for projecting a Ne laser beam A onto an object crystal B from above and spectrally measuring generated fluorescence under a microscope. In FIG. 1, an Ar or He-Ne laser beam A projected from a horizontal direction is changed in direction by 90 degrees by a half mirror C, and is condensed on an object crystal B by an objective lens D. Fluorescence emitted by the light emission center excited by the laser beam A projected on the specimen crystal B passes through the half mirror C and forms an image on the pinhole or slit F provided in the spectroscope E by the imaging lens G. Then, the fluorescence diffracted by the diffraction grating H provided in the spectroscope E is guided to the light receiving element I through the pinhole or the slit N, and is distributed on the element according to the frequency distribution. The control computer J analyzes the light-receiving image of the light-receiving element I, controls the stage controller K, and displays the distribution of the fluorescence generated by moving the subject crystal B two-dimensionally on the image display device L. M is a stage. As other prior arts relating to the photoluminescence method, Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-109488 and Japanese Patent Application Laid-Open No.
There are 2-119446 publications. Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-21365 discloses a technique for obtaining a scattered image of a defect in a silicon crystal using a YAG laser. Related technologies include K. Moriya and T. ogawa, Jpn.J. Appl. Phy.
s., 22 (1983) L207, JP-A-1-182739, JP-A-2-203254, JP-A-1-314953.
JP, JP-A-61-76939, JP-A-63-76939
JP-A-221234, JP-A-3-269347,
JP-A-3-29336, JP-A-53-12037
No. 0 and JP-A-63-18250.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】前記したシリコンのフ
ォトルミネッセンス計測法は、Ar・He−Neレーザ
Aを被検体結晶Bに上方から照射することによって行な
われているが、これらのレーザ光源は波長が比較的短
く、結晶内部に十分到達することができないため結晶表
面近傍(約1〜2μ)しか測定できない。また、結晶の
表面では表面再結合準位(Surface Recombination Cente
r)が生じており、本来の結晶内部構造とは異なる状態と
なっている。従って、表面近傍の測定しかできない従来
技術では正確な結晶内部物性の測定は期待できない。ま
た、被検体結晶Bがシリコン結晶であるときは、IG(I
ntrinsic Gettering) 処理等が施されているから、ウエ
ハの深さ方向に欠陥が分布している。このような深さ方
向の欠陥の分布測定は、結晶を劈開して断面形状を観察
しても、やはり断面の影響が出てしまい、正確な測定は
できない。そこで、本願発明は、結晶の内部まで測定で
きるフォトルミネッセンス計測装置を提供するものであ
る。また、前記フォトルミネッセンス計測法において
は、発光粒子の放射寿命((Life Time) を測定すること
が重要である。放射寿命の測定は、通常は、図2に示す
ように、投射光としてパルスレーザあるいは、パルス光
源を用い、受光したパルス光の減衰状況を評価すること
によって行なわれるのが一般的である。また、放射寿命
の他の測定方法として、励起エネルギーとして半導体レ
ーザ光を入射し、マイクロウェーブによって励起子の減
衰を観察する方法もある。しかし、パルスレーザを用い
た測定系は複雑、高価である。また、結晶内部まで到達
するような吸収の少ない励起光によって発生する蛍光
は、極めて暗いので、測定可能な強度の蛍光を得ようと
すれば尖頭値(エネルギー強度)の高いパルスレーザを
使用せねばならず、結晶そのものにダメージを与えるお
それがある。そこで、本願発明は、パルスレーザ源を使
用せずに蛍光の寿命測定を行ない得る装置を提供するこ
とにある。また、図1に示す従来例では、観察用光学系
で波長分散型の分光器Eを使用しているが、分光器Eは
暗く、微弱な蛍光の測定には不向きである。また、光学
系としても高価で規模的に大きくなる。そこで、本願発
明は分光器Eを使用せず、簡略な光学系で測定可能なフ
ォトルミネッセンス測定器を提供することにある。The above-described photoluminescence measurement method for silicon is performed by irradiating an Ar / He-Ne laser A onto a test crystal B from above. Is relatively short and cannot sufficiently reach the inside of the crystal, so that only the vicinity of the crystal surface (about 1 to 2 μm) can be measured. The surface recombination level (Surface Recombination Cente)
r) has occurred and is in a state different from the original crystal internal structure. Therefore, accurate measurement of physical properties inside a crystal cannot be expected with the conventional technique which can only measure near the surface. When the specimen crystal B is a silicon crystal, IG (I
Since the process has been performed, defects are distributed in the depth direction of the wafer. Even when the crystal is cleaved and the cross-sectional shape is observed, the distribution of defects in the depth direction is also affected by the cross-section, and accurate measurement cannot be performed. Therefore, the present invention provides a photoluminescence measuring device capable of measuring up to the inside of a crystal. In the photoluminescence measurement method, it is important to measure the radiative lifetime ((Life Time)) of the luminescent particles, which is usually measured by using a pulsed laser as the projection light as shown in FIG. Alternatively, the measurement is generally performed by using a pulsed light source and evaluating the attenuation state of the received pulsed light.In addition, as another method of measuring the radiation life, a semiconductor laser beam is injected as excitation energy and a There is also a method of observing the exciton attenuation by a wave, but the measurement system using a pulsed laser is complicated and expensive, and the fluorescence generated by excitation light with low absorption reaching the inside of the crystal is extremely high. In order to obtain fluorescent light of measurable intensity, a pulse laser with a high peak value (energy intensity) must be used, and the crystal itself is dark. Therefore, an object of the present invention is to provide an apparatus capable of measuring the lifetime of fluorescence without using a pulse laser source.In the conventional example shown in FIG. Although the system uses a wavelength dispersion type spectroscope E, the spectrometer E is dark and unsuitable for measuring weak fluorescence, and the optical system is expensive and large in scale. It is an object of the present invention to provide a photoluminescence measuring instrument that can measure with a simple optical system without using a spectroscope E.
【0004】[0004]
【課題を解決する手段】よって、本発明は、結晶表面3
aと該結晶表面3aに対して交差方向の入射側面3bを
有する被検体結晶3と、該被検体結晶3に対して前記入
射側面3bから被検体結晶3内部に入射するか又は前記
結晶表面3aに対して前記結晶表面3aから斜めの角度
で被検体結晶3内部に入射し前記被検体結晶3内を透過
可能であってかつ前記被検体結晶3内のキャリアを励起
可能なエネルギー強度のレーザ光2を発生するレーザ投
射光学系1と、前記レーザ光2を所定の直径に絞る集光
レンズ4と、前記被検体結晶3内で前記レーザ光2によ
って励起されたキャリアが発生することにより前記被検
体結晶3内の発生光となる蛍光を受光する対物レンズ5
及び結像レンズ7及び撮像素子8からなる受光光学系9
と、前記対物レンズ5と前記結像レンズ7の間に設けら
れ前記励起されたキャリアが発生した蛍光のみを散乱光
から選択して透過させる狭帯域透過特性を備えた狭帯域
透過フィルタ6と、前記撮像素子8からの励起されたキ
ャリアが発生した蛍光の広がりを含む画像情報を処理す
る画像処理装置10と、必要な情報を制御するコンピュ
ータ11とからなる結晶内のフォトルミネッセンス計測
装置としたものである。また、前記レーザ投射光学系1
を取付けたレーザ移動ステージ13及び前記被検体結晶
3を取付けた被検物体移動ステージ14と、該レーザ移
動ステージ13及び該被検物体移動ステージ14の移動
を制御するステージコントローラ12とを設けた結晶内
のフォトルミネッセンス計測装置としたものである。ま
た、前記レーザ投射光学系1内には偏光素子15を、前
記受光光学系9内には偏光素子16を設けたフォトルミ
ネッセンス計測装置としたものである。Accordingly, the present invention provides a method for manufacturing a crystal surface 3
a and a crystal 3 having an incident side surface 3b in a direction intersecting with the crystal surface 3a, and incident on the crystal 3 from the incident side 3b into the crystal 3 or the crystal surface 3a. Incident on the sample crystal 3 at an oblique angle from the crystal surface 3a to be able to pass through the sample crystal 3 and excite carriers in the sample crystal 3
A laser projection optical system 1 for generating a laser beam 2 of the energy intensity possible with the laser beam 2 a diaphragm that condensing lens 4 in a predetermined diameter, said laser beam 2 in the subject within the crystal 3
The carrier is excited by
Objective lens 5 for receiving fluorescence light generated in body crystal 3
And a light receiving optical system 9 composed of an imaging lens 7 and an image sensor 8
Provided between the objective lens 5 and the imaging lens 7.
Scattered light only the fluorescence generated by the excited carriers
A narrow band pass filter 6 having a narrow-band transmission characteristic of transmitting selected from, excited from the imaging element 8 key
This is a device for measuring photoluminescence in a crystal, comprising an image processing device 10 for processing image information including the spread of fluorescence generated by carriers and a computer 11 for controlling necessary information. Further, the laser projection optical system 1
Laser stage 13 equipped with a crystal and the object crystal
The object movement stage 14 on which the laser beam 3 is mounted, and the laser movement stage 14
Movement of the moving stage 13 and the object moving stage 14
In a crystal provided with a stage controller 12 for controlling
Of the present invention. Further, a photoluminescence measuring device is provided in which a polarizing element 15 is provided in the laser projection optical system 1 and a polarizing element 16 is provided in the light receiving optical system 9.
【0005】[0005]
【実施例】図3は本願発明の第1実施例である。図3に
おいて、1はレーザ光2を水平に照射するレーザ投射光
学系であり、後述する偏光素子15と集光レンズ4を有
する。3は被検体結晶、3aは被検体結晶3の結晶表
面、3bはこれと直交する入射側面である。被検体結晶
3の結晶表面3a上には対物レンズ5を、間隔を置いて
結像レンズ7を設け、対物レンズ5と結像レンズ7の間
に帯域透過特性を備えた狭帯域透過フィルタ6と偏光素
子16とを設け、結像レンズ7によって結像する位置に
撮像素子8を設ける。9は受光光学系、10は撮像素子
8によってピックアップされた画像情報を処理する画像
処理装置、11は必要な情報を制御するコンピュータで
ある。前記レーザ投射光学系1はレーザ移動ステージ1
3上に載置され、前記被検体結晶3は被検体結晶移動ス
テージ14上に載置され、レーザ移動ステージ13及び
被検体結晶移動ステージ14はステージコントローラ1
2で制御される。FIG. 3 shows a first embodiment of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a laser projection optical system that irradiates the laser beam 2 horizontally, and includes a polarizing element 15 and a condenser lens 4 described later. Reference numeral 3 denotes an object crystal, 3a denotes a crystal surface of the object crystal 3, and 3b denotes an incident side surface orthogonal thereto. An objective lens 5 is provided on the crystal surface 3a of the sample crystal 3, and an imaging lens 7 is provided at an interval, and a narrow band transmission filter 6 having a band transmission characteristic between the objective lens 5 and the imaging lens 7 is provided. A polarizing element 16 is provided, and an imaging element 8 is provided at a position where an image is formed by the imaging lens 7. Reference numeral 9 denotes a light receiving optical system, 10 denotes an image processing device that processes image information picked up by the image pickup device 8, and 11 denotes a computer that controls necessary information. The laser projection optical system 1 includes a laser moving stage 1
The sample crystal 3 is mounted on a sample crystal moving stage 14, and the laser moving stage 13 and the sample crystal moving stage 14 are mounted on a stage controller 1.
2 is controlled.
【0006】図4は本願発明の第2実施例で、集光レン
ズ4、対物レンズ5、結像レンズ7、狭帯域透過フィル
タ6、撮像素子8、画像処理装置10、コンピュータ1
1、レーザ移動ステージ13、被検体結晶移動ステージ
14、ステージコントローラ12、偏光素子15、16
は図3と同様であるが、レーザ投射光学系1と被検体結
晶3は相違する。即ち、レーザ投射光学系1は被検体結
晶3に対して、結晶表面3aから観測する場合の例で、
入射角60〜77度(θ=13〜30度)で入射し、結
晶表面3aで下方に屈折し、屈折角(α)16度程度で
結晶内部に進入する。入射したレーザ光2の一部の成分
は結晶表面で反射するから、この反射光が撮像素子8に
入らないような方向(β=10〜35度)から観察する
ように構成する。FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, in which a condenser lens 4, an objective lens 5, an imaging lens 7, a narrow-band transmission filter 6, an image pickup device 8, an image processing device 10, and a computer 1.
1, laser movement stage 13, object crystal movement stage 14, stage controller 12, polarizing elements 15, 16
Is the same as FIG. 3, but the laser projection optical system 1 and the subject crystal 3 are different. That is, the laser projection optical system 1 is an example in the case of observing the sample crystal 3 from the crystal surface 3a.
The light is incident at an incident angle of 60 to 77 degrees (θ = 13 to 30 degrees), refracted downward on the crystal surface 3a, and enters the crystal at a refraction angle (α) of about 16 degrees. Since a part of the component of the incident laser beam 2 is reflected on the crystal surface, the observation is performed from a direction (β = 10 to 35 degrees) such that the reflected beam does not enter the image sensor 8.
【0007】図3、図4の前記集光レンズ4は、レーザ
光2を直径3〜20μに絞って集光する。前記狭帯域透
過フィルタ6は、被検体結晶3内で投射レーザ光2によ
って励起されたキャリアが発生する蛍光のみを散乱光か
ら選択、透過せしめる峡帯域特性を有する。シリコンの
場合、発生する蛍光の波長は0.9〜2ミクロンである
から、前記狭帯域透過フィルタ6はこの帯域に対して透
過特性を有していればよい。The condensing lens 4 shown in FIGS. 3 and 4 condenses the laser beam 2 with a diameter of 3 to 20 μm. The narrow-band transmission filter 6 has a gorge band characteristic that allows only the fluorescence generated by the carrier excited by the projection laser light 2 in the subject crystal 3 to be selected and transmitted from the scattered light. In the case of silicon, since the wavelength of the generated fluorescence is 0.9 to 2 microns, the narrow band transmission filter 6 only needs to have transmission characteristics in this band.
【0008】12は投射レーザの投射位置を変えるため
のレーザ移動ステージ13、あるいは被検体結晶3を移
動させるための被検体結晶移動ステージ14を制御する
ステージコントローラで、蛍光の発光状態を2次元的に
観察するためにステージコントローラ12がレーザ光源
2と被検体結晶3の位置を2次元的に制御し、得られた
画像情報から2次元的な撮像情報を解析する。Reference numeral 12 denotes a stage controller for controlling a laser moving stage 13 for changing the projection position of the projection laser or a crystal moving stage 14 for moving the crystal 3, and two-dimensionally controlling the state of fluorescence emission. The stage controller 12 two-dimensionally controls the positions of the laser light source 2 and the test object crystal 3 for two-dimensional observation, and analyzes two-dimensional imaging information from the obtained image information.
【0009】しかして、投射レーザ光2の散乱光を偏光
させる前記偏光素子15、あるいは受光される散乱光を
偏光させる前記偏光素子16は、回転させて所要の偏光
状態を得ることによって発生する蛍光の偏光依存性を調
べることができる。偏光素子15、16を調整して散乱
強度の最も小さくなる方位に合わせれば、微弱な蛍光を
検出し易くすることができる。図3の例では、紙面に平
行な偏光方向(電界方向)のとき、微小析出物(直径<
λ/10 )からの散乱強度が小さくなる。なお、散乱光と
蛍光では偏光依存性が異なる。一般に、散乱光は方向依
存性が強いが、蛍光は方向依存性か低い傾向がある。従
って、蛍光を観察するときには散乱光の弱くなる偏光方
向に設定し、散乱光を観察するときには強くなる偏光方
向とすれば、適切な測定をすることができる。The polarizing element 15 for polarizing the scattered light of the projection laser light 2 or the polarizing element 16 for polarizing the received scattered light is rotated to obtain a required polarization state. Can be investigated. If the polarization elements 15 and 16 are adjusted to the azimuth at which the scattering intensity is minimized, weak fluorescence can be easily detected. In the example of FIG. 3, when the polarization direction (electric field direction) is parallel to the paper surface, the minute precipitate (diameter <
λ / 10) becomes smaller. The scattered light and the fluorescence have different polarization dependences. Generally, scattered light is strongly direction-dependent, while fluorescence tends to be direction-dependent or low. Therefore, when observing the fluorescent light, the polarization direction is set so that the scattered light becomes weak, and when observing the scattered light, the polarization direction is set to be strong, so that appropriate measurement can be performed.
【0010】一般に、前記帯域透過狭帯域透過フィルタ
6の表面には、干渉膜が塗布されており、狭帯域透過フ
ィルタ6を適宜回転させれば、みかけ上干渉膜厚さが変
り、透過中心波長を可変とすることができる。従って、
狭帯域透過フィルタ6面と光軸との角度を変化させれ
ば、透過中心波長を変化させることができるので、蛍光
の発生状態の波長依存性を調べることができる。対物レ
ンズ5として、無限遠補正したものを用いれば、対物レ
ンズ5と結像レンズ7の間は平行ビームとなり(図4で
は省略)、干渉狭帯域透過フィルタ6を入れるのに都合
がよい。また、干渉狭帯域透過フィルタ6を傾けても、
像の横ずれは起こらない。図7は干渉狭帯域透過フィル
タ6を光軸に対して傾けた場合の透過光の中心波長の変
化を示す図、図8は中心波長を変化させた場合のピーク
透過率及び半値幅の変化の様子を示す図である。なお、
波長可変レーザを用いれば、容易に蛍光の波長依存佐を
測定できることは当然である。In general, an interference film is applied to the surface of the band-pass narrow band-pass filter 6, and if the narrow band-pass filter 6 is rotated appropriately, the apparent interference film thickness changes and the transmission center wavelength Can be made variable. Therefore,
If the angle between the surface of the narrow-band transmission filter 6 and the optical axis is changed, the transmission center wavelength can be changed, so that the wavelength dependence of the state of generation of fluorescence can be examined. If an infinity-corrected lens is used as the objective lens 5, a parallel beam is formed between the objective lens 5 and the imaging lens 7 (omitted in FIG. 4), which is convenient for inserting the interference narrow-band transmission filter 6. Also, even if the interference narrow band transmission filter 6 is tilted,
No lateral displacement of the image occurs. FIG. 7 is a diagram showing a change in the center wavelength of transmitted light when the narrow-band interference transmission filter 6 is inclined with respect to the optical axis, and FIG. 8 is a graph showing changes in the peak transmittance and the half-value width when the center wavelength is changed. It is a figure showing a situation. In addition,
It is natural that the wavelength dependence of fluorescence can be easily measured by using a wavelength tunable laser.
【0011】図5は被検体結晶3に励起レーザを照射し
た際の、蛍光の発生状態を模式的に示した図である。図
6は発生した蛍光の広がり(L)及び蛍光の強度(I)
を、横軸に被検物表面からのレーザ光の進入深さを取っ
て示した図であり、このL、Iを結晶表面からの深さの
関数として求めることによって、励起キャリアの寿命(L
ife Time) を深さの関数として評価することができる。
ここで、蛍光像の広がり(L)は蛍光強度が1/eにな
る位置等によって計算する。FIG. 5 is a diagram schematically showing a state of generation of fluorescent light when the sample crystal 3 is irradiated with an excitation laser. FIG. 6 shows the spread of generated fluorescence (L) and the intensity of fluorescence (I).
Is a graph showing the penetration depth of laser light from the surface of the test object on the horizontal axis. By calculating L and I as a function of the depth from the crystal surface, the life of excited carriers (L
ife Time) can be evaluated as a function of depth.
Here, the spread (L) of the fluorescent image is calculated based on the position where the fluorescent intensity becomes 1 / e.
【0012】一般に、励起されたキャリアの拡散計数
は、アインシュタインの関係式より、次のように表わさ
れる。 Dn=μekBT/e, Dp=μpkBT/e kBはボルツマン定数、Tは温度、eは電荷、μe は電子
の移動度、μp は正孔の移動度である。また、少数キャ
リアの再結合寿命(τ)は次式で与えられる。 τ-1=Nr・S・vth ここに、Nrは再結合中心の密度、Sは捕獲断面積、v
thは少数キャリアの熱速度である。結論として、励起さ
れた少数キャリアが距離R進むとその存在確率は、 EXP(−R/M) となる。ここで、キャリアの拡散距離(M)と再結合寿
命(τ)の間には、 M=√(Dn τ) の関係があるから、蛍光強度分布の広がり(L)か測定
できればキャリアの拡散距離(M)が求まる。即ち、蛍
光強度が1/eになる位置がMに相当する。Generally, the diffusion coefficient of excited carriers is expressed as follows from Einstein's relational expression. D n = μ e k B T / e, D p = μ p k B T / ek B is the Boltzmann constant, T is the temperature, e is the charge, mu e is the electron mobility, mu p is the hole mobility It is. The recombination lifetime (τ) of the minority carrier is given by the following equation. τ −1 = Nr · S · v th where Nr is the density of recombination centers, S is the capture cross section, v
th is the thermal velocity of the minority carrier. In conclusion, when the excited minority carrier travels the distance R, its existence probability becomes EXP (−R / M). Here, since there is a relationship of M = √ (D n τ) between the diffusion length (M) of the carrier and the recombination lifetime (τ), if the spread (L) of the fluorescence intensity distribution can be measured, the carrier diffusion The distance (M) is obtained. That is, the position where the fluorescence intensity becomes 1 / e corresponds to M.
【0013】[0013]
【発明の効果】本発明は、結晶表面3aと該結晶表面3
aに対して交差方向の入射側面3bを有する被検体結晶
3と、該被検体結晶3に対して前記入射側面3bから被
検体結晶3内部に入射するか又は前記結晶表面3aに対
して前記結晶表面3aから斜めの角度で被検体結晶3内
部に入射し前記被検体結晶3内を透過可能であってかつ
前記被検体結晶3内のキャリアを励起可能なエネルギー
強度のレーザ光2を発生するレーザ投射光学系1と、前
記レーザ光2を所定の直径に絞る集光レンズ4と、前記
被検体結晶3内で前記レーザ光2によって励起されたキ
ャリアが発生することにより前記被検体結晶3内の発生
光となる蛍光を受光する対物レンズ5及び結像レンズ7
及び撮像素子8からなる受光光学系9と、前記対物レン
ズ5と前記結像レンズ7の間に設けられ前記励起された
キャリアが発生した蛍光のみを散乱光から選択して透過
させる狭帯域透過特性を備えた狭帯域透過フィルタ6
と、前記撮像素子8からの励起されたキャリアが発生し
た蛍光の広がりを含む画像情報を処理する画像処理装置
10と、必要な情報を制御するコンピュータ11とから
なる結晶内のフォトルミネッセンス計測装置としたか
ら、結晶表面3aとこれと直交する入射側面3bから水
平に内部に入射させるか又は前記結晶表面3aに対して
前記結晶表面3aから斜めの角度で内部に入射させ、か
つ被検体結晶3内を透過可能であってかつ被検体結晶3
内のキャリアを励起可能なエネルギー強度のレーザ光2
を用いたので、結晶内への透過とキャリアの励起を両立
させて内部の蛍光観察が良好に行なえる。また、発生光
を受光する対物レンズ5と結像レンズ7の間に、励起さ
れたキャリアが発生した蛍光のみを散乱光から選択して
透過させる狭帯域透過特性を備えた狭帯域透過フィルタ
6を設けたから、蛍光を良好に観察できる。また、本発
明は、前記レーザ投射光学系1を取付けたレーザ移動ス
テージ13及び前記被検体結晶3を取付けた被検物体移
動ステージ14と、該レーザ移動ステージ13及び該被
検物体移動ステージ14の移動を制御するステージコン
トローラ12とを設けた結晶内のフォトルミネッセンス
計測装置としたから、レーザ投射光学系1と被検体結晶
3を2次元に移動させることにより、2次元に観察でき
る。また、本発明は、レーザ投射光学系1内には偏光素
子15を、前記受光光学系9内には偏光素子16を設け
たから、偏光素子15、16を回転させて所要の偏光状
態を得ることによって発生する蛍光の偏光依存性を調べ
ることができる。According to the present invention, the crystal surface 3a and the crystal surface 3
the subject crystalline 3 having an incident side surface 3b of the intersecting direction with respect to a, the from the incidence side surface 3b with respect to the analyte crystals 3
Enters into the subject crystalline 3 from the crystal surface 3a relative or the crystal surface 3a is incident on the inside sample crystal 3 at an oblique angle cutlet a permeable to the subject crystalline 3
Wherein the laser projection optical system 1 for generating a laser beam 2 of excitable energy intensity carriers in the subject crystalline 3, a diaphragm that condensing lens 4 the laser beam 2 to the predetermined diameter, the
The key excited by the laser beam 2 in the specimen crystal 3
Carrier in the crystal 3
Objective lens 5 and imaging lens 7 for receiving fluorescence as light
And a light receiving optical system 9 consisting of the image pickup device 8, is provided et Re said excitation between said objective lens 5 of the image forming lens 7
A narrow-band transmission filter 6 having a narrow-band transmission characteristic for transmitting only fluorescence generated by carriers from scattered light.
And excited carriers are generated from the image sensor 8.
Since the photoluminescence measuring device in the crystal includes the image processing device 10 for processing the image information including the spread of the fluorescence and the computer 11 for controlling the necessary information, the crystal surface 3a and the incident side surface 3b orthogonal to the crystal surface 3a. the crystal surface 3a is incident to the inside at an oblique angle from, and subject the crystal 3 can transmit an a in and subject the crystal to 3 against or the crystal surface 3a is incident on the interior horizontally from
Laser beam 2 with energy intensity that can excite carriers in
, So both transmission into the crystal and carrier excitation are compatible
As a result, the internal fluorescence observation can be performed satisfactorily. Further, the excitation light is applied between the objective lens 5 and the imaging lens 7 which receive the generated light.
Since the narrow-band transmission filter 6 having the narrow-band transmission characteristic for transmitting only the fluorescence generated by the generated carrier from the scattered light is provided, the fluorescence can be observed well. In addition,
Akira describes a laser moving slider to which the laser projection optical system 1 is attached.
Movement of the test object to which the stage 13 and the test crystal 3 are attached
Moving stage 14, the laser moving stage 13 and the
Stage control for controlling the movement of the inspection object movement stage 14
Photoluminescence in crystals with trawler 12
Since the measuring device is used, the laser projection optical system 1 and the subject crystal 3 can be observed two-dimensionally by moving them two-dimensionally. Further, according to the present invention , since the polarizing element 15 is provided in the laser projection optical system 1 and the polarizing element 16 is provided in the light receiving optical system 9, it is possible to rotate the polarizing elements 15 and 16 to obtain a required polarization state. The polarization dependence of the fluorescence generated can be examined.
【図1】 公知の蛍光観察装置。FIG. 1 shows a known fluorescence observation device.
【図2】 パルスレーザにより発生した蛍光の発光寿命
を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the emission lifetime of fluorescence generated by a pulse laser.
【図3】 本発明の第1実施例のシステム図。FIG. 3 is a system diagram of a first embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の第2実施例のシステム図。FIG. 4 is a system diagram of a second embodiment of the present invention.
【図5】 蛍光の発生状態の模式図。FIG. 5 is a schematic diagram showing a state of generation of fluorescence.
【図6】 蛍光像の広がりと強度の相関図。FIG. 6 is a correlation diagram between the spread of a fluorescent image and the intensity.
【図7】 フィルタを傾斜させた場合の透過中心波長の
変化を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a change in a transmission center wavelength when a filter is inclined.
【図8】 フィルタの回転角に対する中心波長、ピーク
透過率、半値幅の相関を示す図。FIG. 8 is a diagram illustrating a correlation between a center wavelength, a peak transmittance, and a half width with respect to a rotation angle of a filter.
1…レーザ投射光学系、2…レーザ光、3…被検体結
晶、3a…被検体結晶3の結晶表面、3b…側面、4…
集光レンズ、5…対物レンズ、6…狭帯域透過フィル
タ、7…結像レンズ、8…撮像素子、9…受光光学系、
10…画像処理装置、11…コンピュータ、12…ステ
ージコントローラ、13…レーザ移動ステージ、14…
被検体結晶移動ステージ、15、16…偏光素子。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser projection optical system, 2 ... Laser light, 3 ... Test object crystal, 3a ... Crystal surface of test object crystal 3, 3b ... Side, 4 ...
Condensing lens, 5: objective lens, 6: narrow band transmission filter, 7: imaging lens, 8: imaging element, 9: light receiving optical system,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Image processing apparatus, 11 ... Computer, 12 ... Stage controller, 13 ... Laser moving stage, 14 ...
Object crystal moving stage, 15, 16 ... Polarizing element.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/62 - 21/74 G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 G01N 21/88 G01N 21/94 実用ファイル(PATOLIS) 特許ファイル(PATOLIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 21/62-21/74 G01N 21/00-21/01 G01N 21/17-21/61 G01N 21 / 88 G01N 21/94 Practical file (PATOLIS) Patent file (PATOLIS)
Claims (3)
交差方向の入射側面3bを有する被検体結晶3と、該被
検体結晶3に対して前記入射側面3bから被検体結晶3
内部に入射するか又は前記結晶表面3aに対して前記結
晶表面3aから斜めの角度で被検体結晶3内部に入射し
前記被検体結晶3内を透過可能であってかつ前記被検体
結晶3内のキャリアを励起可能なエネルギー強度のレー
ザ光2を発生するレーザ投射光学系1と、前記レーザ光
2を所定の直径に絞る集光レンズ4と、前記被検体結晶
3内で前記レーザ光2によって励起されたキャリアが発
生することにより前記被検体結晶3内の発生光となる蛍
光を受光する対物レンズ5及び結像レンズ7及び撮像素
子8からなる受光光学系9と、前記対物レンズ5と前記
結像レンズ7の間に設けられ前記励起されたキャリアが
発生した蛍光のみを散乱光から選択して透過させる狭帯
域透過特性を備えた狭帯域透過フィルタ6と、前記撮像
素子8からの励起されたキャリアが発生した蛍光の広が
りを含む画像情報を処理する画像処理装置10と、必要
な情報を制御するコンピュータ11とからなる結晶内の
フォトルミネッセンス計測装置。1. A crystal surface 3a and the crystals between the subject crystalline 3 having an incident side surface 3b of the intersecting direction with respect to the surface 3a, analyte crystal 3 subject crystalline 3 from the incident side surface 3b with respect to
Or the crystal surface 3a the crystal surface 3a enters into the subject crystalline 3 at an oblique angle from the subject crystalline 3 in transmission possible even with and the subject against entering the interior
A laser projection optical system 1 for generating a laser beam 2 of excitable energy intensity carriers in the crystal 3, a diaphragm that condensing lens 4 the laser beam 2 to the predetermined diameter, the subject crystalline
In FIG. 3, carriers excited by the laser beam 2 are emitted.
The fluorescent light which is generated in the specimen crystal 3 by being generated
A light receiving optical system 9 consisting of the objective lens 5 and the imaging lens 7 and the imaging device 8 for receiving light, the objective lens 5 and is provided et Re said excited carriers between the imaging lens 7
A narrow-band transmission filter 6 having a narrow-band transmission characteristic for selectively transmitting only the generated fluorescence from the scattered light, and an increase in the width of the fluorescence generated by the excited carriers from the image sensor 8;
An apparatus for measuring photoluminescence in a crystal, comprising: an image processing apparatus 10 for processing image information including a laser beam; and a computer 11 for controlling necessary information.
系1を取付けたレーザ移動ステージ13及び前記被検体Laser moving stage 13 to which system 1 is attached and the object
結晶3を取付けた被検物体移動ステージ14と、該レーA test object moving stage 14 on which the crystal 3 is mounted;
ザ移動ステージ13及び該被検物体移動ステージ14のOf the moving stage 13 and the object moving stage 14
移動を制御するステージコントローラ12とを設けた結A connection provided with a stage controller 12 for controlling movement
晶内のフォトルミネッセンス計測装置。Photoluminescence measurement device in the crystal.
レーザ投射光学系1内には偏光素子15を、前記受光光
学系9内には偏光素子16を設けたフォトルミネッセン
ス計測装置。3. A photoluminescence measuring apparatus according to claim 1 , wherein a polarizing element is provided in the laser projection optical system, and a polarizing element is provided in the light receiving optical system.
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JPH11281576A JPH11281576A (en) | 1999-10-15 |
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- 1998-12-11 JP JP37507698A patent/JP3275022B2/en not_active Expired - Fee Related
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