JP3316012B2

JP3316012B2 - 顕微ラマン分光光度計を用いた温度測定装置

Info

Publication number: JP3316012B2
Application number: JP33740792A
Authority: JP
Inventors: 裕功山口; 欣也江口; 俊樹伊東; 正教崎元; 正義江澤; 和一長城; 由美坂本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-04-22
Filing date: 1992-12-17
Publication date: 2002-08-19
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: JPH063203A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は顕微ラマン分光光度計を
用いた温度測定装置に係り、特に試料にレーザ光を照射
してストークスラマン光とアンチストークスラマン光の
強度を同時に測定し、これらの強度比から温度を正確に
計測するに好適な顕微ラマン分光光度計を用いた温度測
定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のラマン分光光度計を用いて試料
の温度を測定するためには、ストークスラマン光とアン
チストークスラマン光とを同時に検出して、これらの強
度比を求める必要がある。ところが、ストークスラマン
光とアンチストークスラマン光との間には強度の大きな
レーリ光があり、これが検出器に入射すると、サチュレ
ーションを起し、さらに検出器の素子を破壊する。そこ
でレーリ光を除去して測定するために、例えば特開昭６
２−１１２３２２号公報記載のように、検出器の受光部
にレーリ光を除去するマスクを形成してレーリ光が検出
器内に入らない構造としたものや、特開昭６４−３２１
５５号公報に記載のように、分光器内で除去する構造、
すなわち、回折格子でストークスラマン光とアンチスト
ークスラマン光とに分光し、これらを対応した反射鏡で
集光してそれぞれの検出器に入光させるに際し、両反射
鏡の配置をレーリ光が除去できる位置関係に設定する構
造としたもの等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】試料の微小領域の温度
測定は、電子装置の製造プロセスの温度管理、電子装置
の信頼性試験、その他品質管理上非常に重要な課題とな
っており、顕微ラマン分光光度計を用いた温度測定装置
の精度向上が要求されている。特に半導体などの回路素
子においては配線幅が１μｍ以下と非常に細線化されて
おり、微小部分の温度分布を正確に測定し温度解析する
ことが配線の寿命予測や品質管理上非常に重要課題とさ
れている。

【０００４】上記従来技術では、ストークスラマン光と
アンチストークスラマン光とを同時に検出するに際し、
レーリ光の除去は何れも分光器で分光した後に行う構造
のものであることから、被測定試料の材質に見合った除
去構造が必要となり、汎用性がない。すなわち、試料か
ら放射されるラマン光の強度は、レーリ光に比べ微弱
で、しかもラマン光の波数は試料の材質に依存するため
測定試料専用の除去構造が必要となり、試料が変わる度
に調製もしくは交換が必要となる。また、これら従来の
構造ではレーリ光の除去能力も劣る。例えば検出器にレ
ーリ光除去用のマスクを設ける構造では、同一形状のマ
スクで測定できる試料に材質上の制約があることから、
試料毎に最適のマスクに交換せねばならないという煩雑
さがあり、また、波数の小さなラマン光を放射する試料
やアモルファスの如き試料（一般にラマン強度が非常に
弱い）の場合には、レーリ光の除去能力が劣るためＳ／
Ｎが低く正確な温度分布の測定が困難となる。なお、上
記従来例では試料がシリコンの場合について示されてい
るにすぎず、その他の試料の測定については何ら配慮さ
れていない。

【０００５】また、上記従来技術では、２次元の温度分
布を測定するに際して試料を移動して、もしくはレーザ
ビームを走査して何回も測定する必要があり、個々の測
定に要する時間内に試料温度が急変した場合には、その
変化分は避けられない誤差となり測定精度が著しく低下
する。

【０００６】また、上記従来技術では試料上のレーザ光
の照射径を可変することについて何ら配慮されていない
ため、レーザ光の照射径より小さい領域の温度を測定し
ようとすると、周囲のラマン光が混入して温度が正しく
測定出来ない。また、レーザ光の照射径より大きい領域
の温度を測定しようとすると、固定された照射部しか測
定出来ないという問題があった。レーザ光路上にレンズ
を置けば、レーザ光の照射径を拡大できるが、照射径を
可変とするためには、焦点距離の異なるレンズを多種用
意してこれらを頻繁に交換せねばならないと云う煩雑さ
があった。

【０００７】したがって、本発明の目的は上記従来の問
題点を解消することにあり、ストークスラマン光とアン
チストークスラマン光とを同時に、または温度の経時変
化の影響を受けない程度の時間間隔（実質的に同時）で
正確に、しかも容易に測定することのできる改良された
顕微ラマン分光光度計を用いた温度測定装置を提供する
ことにある。

【０００８】具体的には、微小領域の２次元温度分布を
一度の測定で高精度で容易に計測でき、測定時間の短縮
を可能とする温度測定装置を、また、試料上の測定対象
領域の大きさに応じて照射レーザ光の光径を容易に可変
できるような光学系を備えることにより、任意の測定径
の温度解析を可能にする温度測定装置を、さらにまた、
材質の異なった試料の温度測定に容易に対応できる温度
測定装置を、それぞれ提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、レーザ光源
と、試料にレーザを照射し、前記試料からの散乱光を集
光する光学手段と、散乱光をストークスラマン光とアン
チストークスラマン光とに分光する分光器と、前記分光
されたそれぞれのラマン光の強度を検出する光検出器
と、前記光強度の検出出力比を求める演算手段とを有
し、前記試料のレーザ照射領域の温度を計測するラマン
分光光度計を用いた温度測定装置において、前記光学手
段と前記分光器との間の光路上にレーリ光を遮断するノ
ッチフィルタを配設して、ラマン光を分光する前に予め
光路からレーリ光を除去するようにして成る顕微ラマン
分光光度計を用いた温度測定装置により、達成される。

【００１０】そしてさらに好ましくは、上記分光器を、
上記ストークスラマン光とアンチストークスラマン光の
うちの一方を反射させ、他方を透過させるダイクロイッ
クミラーで構成し、反射光路及び透過光路上にそれぞれ
１次元もしくは２次元型の光検出器を配設するか、ま
た、上記分光器を、透過と反射との２光路のラマン光に
分割する光学素子と、分割された一方の透過光路上に配
設されたストークスラマン光とアンチストークスラマン
光のうちの何れか一方のみを通すフィルタと、他方の反
射光路上に配設された前記フィルタとは逆の光学特性を
有するフィルタとで構成し、それぞれの光路上に１次元
もしくは２次元型の光検出器を配設することによって
も、達成される。

【００１１】また、上記ラマン光を２光路に分割する光
学素子を、ダイクロイックミラーもしくはハーフミラー
で構成すると共に、透過光路上に配設されるフィルタを
ストークスラマン光を透過させアンチストークスラマン
光を遮断する光学特性を有する長波長透過フィルタもし
くはストークスラマン光のみを透過するバンドパスフィ
ルタで構成し、反射光路上に配設されるフィルタをアン
チストークスラマン光を透過させストークスラマン光を
遮断する光学特性を有する短波長透過フィルタもしくは
アンチストークスラマン光のみを透過するバンドパスフ
ィルタで構成することもできる。

【００１２】また、上記分光器をプリズム、もしくは回
折格子で構成し、分光されたストークスラマン光及びア
ンチストークスラマン光のそれぞれの光路上に１次元も
しくは２次元型の光検出器を配設した構成とすることも
できる。

【００１３】また、上記分光器を、ストークスラマン光
とアンチストークスラマン光とをそれぞれに対応するフ
ィルタを介して同一光軸上で所定の周期ごとに交互に分
光する構成とし、前記分光されたラマン光を分光周期に
同期させて同一の光検出器で検出すると共に、前記検出
器からそれぞれのラマン光信号強度を読み出す回路と、
前記両者の信号強度を蓄積する記憶装置と、これら蓄積
された両者の信号からその強度比を求める演算回路とを
有して成る信号処理装置を具備したものとすることもで
きる。そして好ましくは上記同一光軸上で所定の周期ご
とに交互に分光する分光器を、ストークスラマン光のみ
を透過させるバンドパスフィルタもしくは長波長透過フ
ィルタと、アンチストークスラマン光のみを透過させる
バンドパスフィルタもしくは短波長透過フィルタとを同
一円盤上に離間して配設し、円盤の回転により所定の周
期でストークスラマン光とアンチストークスラマン光を
交互に透過させ、分光する構成としてもよい。この場
合、光検出器は１台で済み、ストークスラマン光とアン
チストークスラマン光との切り替えは、両測定を経時変
化の影響を受けない程度の時間間隔とし、高速回転で行
なう。

【００１４】また、分光器を回折格子で構成する場合に
は、分光器の結像位置にレーリ光を遮断する遮光板とそ
の両側に２個の平行なスリットを有する２重スリットを
配設することが望ましい。そして上記２重スリットにお
ける２個の平行なスリットの間隔と、それぞれのスリッ
ト幅とは互いに独立に可変可能な機構とすることが望ま
しい。具体的には上記２重スリットを、中央で折り曲げ
た板バネと２枚のスリット板との組合せで構成すると共
に、スリットの可変機構をこの板バネの曲げ角と、２枚
のスリット板の間隔とをそれぞれ独立に可変する機構で
構成する。また、上記２重スリットを、左右対称の台
形、もしくは階段上に成形した板状構造とし、スリット
間隔の可変機構は、この板状構造を対称軸方向に平行移
動させる機構とすることもできる。

【００１５】また、上記試料にレーザを照射する光学手
段のレンズ系を、２個の凸レンズ、もしくは凸レンズと
凹レンズの組合せからなる光学系と、これらのレンズの
うちの１個を光軸上で移動するレンズ移動機構とで構成
し、前記レンズ移動機構にしたがってレンズを所定位置
に設定することにより、試料上に照射されるレーザ光径
を容易に可変とすることができる。この場合、上記２個
のレンズ間の距離Ｅと、レーザ光源側及び顕微鏡側の上
記凸レンズの焦点距離ｆ₁、ｆ₂、分光器のスリット結像
レンズの焦点距離ｆ₄、分光器の入射スリット幅ｗ、及
びレーザ光源からの出射レーザ光径ｒ_Lとの関係が次式
（１）を満たすように、上記レンズ移動機構を配設する
ことが好ましい。

【００１６】

【数２】ｆ₁＋ｆ₂≦Ｅ≦ｆ₁＋ｆ₂＋ｗｆ₁ｆ₂／ｒ_Lｆ₄…（１）上記レンズ移動機構に試料上のレーザ光径を示す目盛を
設けておくと操作が容易となる。また、上記レンズ移動
機構は、レーザ光路を囲むパイプとこれの内部を摺動す
る上記レンズの保持治具とで構成することができる。ま
た、上記レンズ移動機構は、レーザ光路に平行に設置し
たレールと、このレール上を摺動する上記レンズの保持
治具とで構成することもできる。上記２個の凸レンズ、
もしくは凸レンズと凹レンズとの組合せからなる光学系
は、観察照明光の入射光学系を用いて構成することもで
きる。

【００１７】なお、上記何れの装置においても検出出力
比を求める演算手段から得られる温度信号出力を表示装
置に入力する手段を配設し、上記試料のレーザ照射領域
の温度分布を前記表示装置に１次元もしくは２次元表示
できる機構とすることができる。

【００１８】また、本発明によれば、試料にレーザ光を
照射し、顕微ラマン分光光度計を用いて前記試料からの
ストークスラマン光とアンチストークスラマン光との光
強度比を求めて前記試料の温度分布を計測する手段と、
前記試料の実測温度分布信号と基準試料の温度分布基準
値とを比較し、両者の大小関係から試料の正常もしくは
異常を表示する手段とを備えて品質管理装置を構成し、
前記試料の温度分布を計測する手段として上記何れかの
温度測定装置を用いることにより、信頼性の高い品質管
理装置を実現することができる。

【００１９】また、本発明によれば、試料にレーザ光を
照射し、顕微ラマン分光光度計を用いて前記試料からの
ストークスラマン光とアンチストークスラマン光との光
強度比を求めて前記試料の温度分布を測定する方法にお
いて、前記試料からのラマン光をストークスラマン光と
アンチストークスラマン光とに分光する前に前記ラマン
光から予めレーリ光を除去して分光する構成とすること
により新規な温度分布測定方法が実現できる。そして具
体的には、前記試料を電子回路を形成した半導体ウェハ
もしくはＬＳＩチップからなる電子回路装置とし、前記
電子回路装置の配線上の温度分布を計測する温度測定装
置を前記何れか記載の顕微ラマン分光光度計を用いた温
度測定装置により計測するようにすれば、電子回路装置
における配線上の新規な温度分布測定方法が実現され
る。

【００２０】

【作用】本発明の作用を図１により説明する。１はレー
ザ光源、２はレーザ光、３は移動可能なレンズを含む光
学系、４はハーフミラー、５は対物レンズ、６は試料、
７はラマン光、８は鏡、４１はノッチフィルタ、４０は
ダイクロイックミラー、４２ａは長波長透過フィルタ、
４２ｂは短波長透過フィルタ、２３ａ、２３ｂはレン
ズ、２４ａ、２４ｂは２次元検出器、４３はデータ処理
装置、４４は表示装置である。レーザ光２の照射により
試料６から生じたラマン光７はダイクロイックミラー４
０によりストークスラマン光１８とアンチストークスラ
マン光１９とに分離される。ストークスラマン光１８及
びアンチストークスラマン光１９のうち温度測定に用い
るラマンピークはそれぞれバンドパスフィルタ４２ａ、
４２ｂで選択する。これらのラマン光はそれぞれレンズ
２３ａ、２３ｂにより集光され検出器２４ａ、２４ｂ上
に結像され、検出される。これらの強度からデータ処理
装置４３により温度を求める。

【００２１】本発明によれば、ノッチフィルタ４１、ダ
イクロイックミラー４０及びバンドパスフィルタ４２で
分光器を構成する。すなわち、試料６から放射されたラ
マン光７（この段階ではレーリ光を含む）は、ノッチフ
ィルタ４１でレーリ光が選択的に遮断されてダイクロイ
ックミラー４０に入射する。この場合のダイクロイック
ミラー４０は、ストークスラマン光１８を透過し、アン
チストークスラマン光１９を反射する光学特性を有する
ものを使用しているため、これによって両者が分離され
る。さらに分離されたラマン光は、それぞれのラマンピ
ークを選択的に透過するバンドパスフィルタ４２で波長
成分の精度を上げレンズで集光され、検出器２４でそれ
ぞれ同時に検出される。検出器２４では光信号が電気信
号に変換されて検出され、その検出出力に基づいてデー
タ処理装置４３で両者の光強度比が演算され試料の温度
が求まる。さらにデータ処理装置４３からの出力にした
がって表示装置４４に試料温度の２次元表示が行われ
る。

【００２２】なお、分光器として原理的にはダイクロイ
ックミラー４０を用いた場合には、バンドパスフィルタ
４２が無くとも良いが、ここでは分光されたラマン光の
波長成分の精度を上げ、さらに蛍光等の重畳を防いでよ
り正確な温度を得るために設けている。また、バンドパ
スフィルタ４２を用いる場合には、ダイクロイックミラ
ー４０の代わりにハーフミラーを用いることができ、原
理的に光路を２分割する機能を有していればよい。

【００２３】上記データ処理装置４３による温度の算出
は、検出器２４で測定されたストークス光１８及びアン
チストークス光１９の検出出力強度をＩ_S及びＩ_ASとし
たとき、次式（２）に示す周知の量子力学から導かれる
温度とラマン光との関係式にしたがって演算処理され、
試料の温度Ｔが容易に求められる。なお、式中のｈはプ
ランクの定数、ｃは光速、νは振動数、ｋは分光器及び
検出器の設定条件から求まるラマン光の波数を示す。

【００２４】

【数３】

【００２５】本発明によれば、Ｉ_S、Ｉ_ASの強度を同時
に、または温度Ｔの経時変化より充分に小さい時間を隔
てて（これについては後の実施例の項で具体的に説明す
る）測定できるので、温度Ｔを正確に求めることが出来
る作用がある。

【００２６】また、本発明によれば、バンドパスフィル
タ等を用いた波数分解能の低い分光器を用いるため、ラ
マン光の感度が向上し、測定時間を短縮できるので、温
度Ｔを正確に求めることが出来る作用がある。

【００２７】また、本発明によれば、検出器２４ａ及び
２４ｂとして、２次元型の検出器を用いて試料のラマン
像を測定する。２台の検出器の同じ素子番地の信号強度
を式（２）のＩ_S及びＩ_ASとして温度Ｔを求め、表示装
置４４に出力することにより、温度分布像を迅速に測定
できる作用がある。

【００２８】次に、図２及び図３を用いて試料上に照射
されるレーザの照射光径が本発明のレンズ系により任意
に可変でき、それに基づいて試料の温度測定領域を任意
に拡大縮小することができる作用につき説明する。図２
は、試料６にレーザ光２を照射するレンズ系３及び試料
６から放射されるラマン光７を集光して分光器１３に入
光させるまでの光学系３Ａを主体にした全体の光学系の
概略図を、図３は図２に示したレンズ系３と対物レンズ
５による光線を追跡した光学図の詳細を、それぞれ示し
たものである。

【００２９】先ず、図２にしたがって光学系全体の概略
を説明すると、１はレーザ光源、２はレーザ光、３はレ
ンズ系、４はハーフミラー、５は対物レンズ、６は試
料、７はラマン光、８は鏡、４１はノッチフィルタ、９
はスリット結像レンズ、１０は入射スリット、１１は
像、１２は光軸、１３は分光器（図示されてないが検出
器を含む）、ｆ₃は対物レンズ５の焦点距離、ｆ₄はスリ
ット結像レンズ９の焦点距離、ｗは入射スリット１０の
幅である。レーザ光源１から出たレーザ光２をレンズ系
３と対物レンズ５とにより、試料６上に照射する。試料
６から出たラマン光７は対物レンズ５とスリット結像レ
ンズ９とにより、分光器１３の入射スリット１０上に結
像される。これを分光器１３により測定する。

【００３０】次に、図３にしたがって試料６上に照射さ
れるレーザ光の照射領域がレンズ系３を操作して任意に
拡大縮小できる原理を説明する。レンズ系３は２個の凸
レンズ３ａ及び３ｂの組合せからなっている。凸レンズ
３ａ及び３ｂの焦点距離をそれぞれｆ₁及びｆ₂（複雑に
なるので図示せず）、対物レンズ５の焦点距離をｆ₃と
置く。この図で、レーザ光２は凸レンズ３ａにより点Ａ
に集光される。ここで凸レンズ３ｂと点Ａとの距離をｓ
₂、凸レンズ３ｂから点Ｂ（試料６の内部の仮想の点）
までの距離をｓ₂’と置く。同様に、対物レンズ５から
点Ｂ及び点Ｃまでの距離をｓ₃及びｓ₃’と置く。また、
対物レンズ５として無限遠集光型のものを用いると、試
料６と対物レンズ５の距離は焦点距離ｆ₃に等しい。こ
こで、ｆ₂、ｓ₂、ｓ₂’、ｆ₃、ｓ₃、ｓ₃’の関係は次式
（３）、（４）で表される。

【００３１】

【数４】

【００３２】

【数５】

【００３３】一方、入射レーザ光２の径をｒ_L，凸レン
ズ３ａ及び３ｂを通るレーザ光の径をｒ₂、ｒ₃、試料上
のレーザ光径をｒ_Sと置くと、これらの値の関係は次式
（５）、（６）、（７）で表される。

【００３４】

【数６】

【００３５】

【数７】

【００３６】

【数８】

【００３７】式（３）〜（７）より次式（８）が導かれ
る。

【００３８】

【数９】

【００３９】ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃、ｒ_Lは一定であるため、ｓ
₂を可変することにより、ｒ_Sを可変できる。すなわち、
凸レンズ３ａまたは３ｂを移動させて２つのレンズの間
隔Ｅ＝ｆ₁＋ｓ₂を変化させることにより、試料上のレー
ザ光径ｒ_Sを自由に可変でき、試料上の測定領域の大き
さに応じて照射レーザ光の径を可変できる作用がある。
また、凸レンズ３ａと、対物レンズ５との間隔は試料上
のレーザ光径ｒ_Sには影響しない。

【００４０】レンズの間隔Ｅの可変範囲は以下のように
決定した。スリット結像レンズ（図２の９）の焦点距離
をｆ₄、入射スリットの幅をｗとすると、試料上の測定
可能な最大幅はｗｆ₃／ｆ₄となる。すなわち、ｒ_Sの可
変範囲は次式（９）で表わされる。

【００４１】

【数１０】

【００４２】式（８）より、

【００４３】

【数１１】

【００４４】すなわち、本発明では、レンズ系３におけ
るレンズ３ａ、３ｂ間の間隔Ｅの可変範囲を次式（１
１）とすることにより、試料上のレーザの照射径を任意
に可変可能である。

【００４５】

【数１２】

【００４６】また、顕微ラマン分光光度計では、通常試
料の観察照明光は凸レンズ系により試料上の照射径を拡
大して照射するようになっているので、観察照明光の入
射口からレーザ光を入射すれば、試料上のレーザ光径を
容易に拡大できる。

【００４７】

【実施例】以下、図面にしたがって本発明の一実施例を
説明する。〈実施例１〉この実施例は、分光器を３段の差分散型と
し、ストークスラマン光とアンチストークスラマン光と
を同時に計測して得られた温度分布を２次元表示で表示
装置に表示できる温度測定装置の構成にかかるもので、
その主な特徴点はレーリ光を除去する２重スリットの構
造、試料へ照射するレーザ光の光径（温度測定の対象領
域）を任意に調整できる可変機構の構成にあり、併せて
この装置により実際にＬＳＩチップの配線上の温度分布
を測定した例について説明する。

【００４８】以下、図４にしたがって装置全体の概要を
説明すると、一点破線で囲んだ１３は、検出器を含む分
光器を示しており、１はレーザ光源、２はレーザ光、３
はレンズ系、４はハーフミラー、５は対物レンズ、６は
試料、７はラマン光、８は鏡、９はスリット結像レン
ズ、１０は入射スリット、１２は光軸、１４ａ〜ｆは凹
面鏡、１５ａ〜ｃは回折格子、１６ａ〜ｄは平面鏡、１
７は２重スリット、１８はストークス光、１９はアンチ
ストークス光、２０はスリット、２２ａ、ｂは鏡、２３
ａ、ｂは凸レンズ、２４ａ、２４ｂは検出器、４３はデ
ータ処理装置、４４は表示装置、ｆ₃は対物レンズ５の
焦点距離、ｆ₄はスリット結像レンズ９の焦点距離、ｗ
は入射スリット１０の幅である。

【００４９】上記装置において、分光器の焦点距離６４
０ｍｍ、回折格子の刻線数１８００本／ｍｍ、波長線分
散０．７ｎｍ／ｍｍ、入射スリット１０の幅２ｍｍ、入
射スリット１０の高さ１５ｍｍとした。また、検出器２
４ａ、２４ｂとしてＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌ
ｅｄＤｅｖｉｃｅ、電荷移送形固体撮像装置）を用い
た。ここでは回折格子１５の分光中心波長をレーリ光の
波長に設定し、光軸１２に一致させるようにした。入射
スリット１０上のラマン像を回折格子１５ａによりスト
ークスラマン光１８とアンチストークスラマン光１９と
に分光し、２重スリット１７上に結像させた。また、レ
ーリ光は光軸１２上を通り、２重スリット１７の中心部
に結像させた。この２重スリット１７は、ストークスラ
マン光１８とアンチストークスラマン光１９の結像位置
にそれぞれ平行なスリット１７ａ、１７ｂを設け、中心
は塞いだものとしてレーリ光を遮断している。この２重
スリット１７の詳細構造例については後で図５を用いて
説明する。

【００５０】ここでレーザ光２の波長を５１４．５ｎｍ
とすると、波数線分散は（１／５１４．５×１０~⁹）²
×０．７×１０~⁹＝２６００ｍ~¹／ｍｍ＝２６ｃｍ~¹／
ｍｍとなる。従って、本実施例では−１００〜１００ｃ
ｍ~¹の領域の光を遮断するために、２重スリット１７の
２つの平行なスリット１７ａ、１７ｂの間隔を７．７ｍ
ｍにしてある。

【００５１】さらに第２、第３の回折格子１５ｂ、１５
ｃを介してさらに分光し、最終的にストークスラマン光
１８とアンチストークスラマン光１９とをそれぞれ鏡２
２ａと２２ｂで反射させ、凸レンズ２３ａ及び２３ｂで
検出器２４ａ及び２４ｂ上に結像させる。凸レンズ２３
ａ、２３ｂは焦点距離が５０ｍｍのものを用い、凸レン
ズから分光器の結像位置までの距離及び検出器２４ａ、
２４ｂまでの距離を共に１００ｍｍとした。また、鏡２
２ａ、２２ｂの合わせ部を開けたことにより、レーリ光
が検出器に入射するのを防いだ。この方法により、レー
リ光を遮断しながら、ストークスラマン光とアンチスト
ークスラマン光を同時に検出した。

【００５２】さらに、これらのストークスラマン光とア
ンチストークスラマン光の強度からデータ処理装置４３
により式（１）の演算を行ない、温度Ｔを求めた。この
演算は検出器２４ａ、２４ｂの各素子ごとに行ない、温
度分布を表示装置４４に出力した。本装置では検出器を
ストークスラマン光用とアンチストークスラマン光用と
の２台用い、両者を同時に検出できる構成とした。

【００５３】２重スリット１７の構造を図５に示した。
１７１は板バネ、１７２ａ、１７２ｂはスリット板、１
７３は引っ張り棒、１７４ａ〜１７４ｆはシャフト、１
８はストークス光、１９はアンチストークス光、Ｒはレ
ーリ光である。この図において、光は左下方から入射す
る。板バネ１７１とスリット板１７２ａとの隙間及び板
バネ１７１とスリット板１７２ｂとの隙間はそれぞれス
トークス光１８及びアンチストークス光１９の通るスリ
ットである。また、レーリ光Ｒを板バネ１７１でさえぎ
る。これにより、レーリ光Ｒの検出器への入射を防ぐこ
とが出来る。また、板バネ１７１には雌ねじを切った引
っ張り棒１７３を取り付け、これに雄ねじを切ったシャ
フト１７４ａ〜１７４ｄをねじ込む。これらのシャフト
を同時に、かつ、シャフト１７４ａ、１７４ｂとシャフ
ト１７４ｃ、１７４ｄとを反対方向に回転させることに
より、板バネの開き角を変えて、スリットの間隔を可変
できる。また、スリット板１７２ａ、１７２ｂを動かす
ためのシャフト１７４ｅ、１７４ｆはシャフト１７４ａ
〜１７４ｄとは別に駆動するため、スリットの間隔とス
リット幅は個別に可変できる。

【００５４】本発明の装置によりＬＳＩ配線上の温度分
布を測定した結果を図６に示した。すなわち、この図は
ＬＳＩの要部表面を示しており、３５は絶縁物、３６は
配線導体を示し、温度測定は、配線導体３６の斜線を施
した領域について測定した。このように、本発明によれ
ば、試料の温度分布を正確に測定することができる。

【００５５】また、図３はレンズ系３の詳細を示したも
ので、レーザ光源１としてＡｒレーザの波長が５１４．
５ｎｍ、レーザビームの光径ｒ_Lが１．５ｍｍのもの
を、対物レンズ５として無限遠集光型で倍率が５０倍、
焦点距離ｆ₃が５ｍｍのものを、スリット結像レンズ９
として焦点距離ｆ₄が２２５ｍｍのものを用い、入射ス
リット１０の幅ｗを２ｍｍに設定してある。また、凸レ
ンズ３ａ、３ｂの焦点距離ｆ₁、ｆ₂（図示せず）をそれ
ぞれ１５０ｍｍ及び１２０ｍｍとし、ｓ₂を１２０〜２
４０ｍｍの範囲で可変するようにした。先に示した式
（８）により、試料６上のレーザ光径ｒ_Sは０〜５０μ
ｍの範囲で可変できる。ここで、また、入射スリット１
０上に出来る像の大きさは、試料上のレーザ光径ｒ_Sの
ｆ₄／ｆ₃倍であるため、０〜２．２５ｍｍの範囲で変わ
った。

【００５６】図７（ａ）、（ｂ）は、レンズ系３におけ
るｓ₂を可変するためのレンズ移動機構３Ｂの斜視図を
示したものである。同図において、３ａは凸レンズ、２
７はレンズホルダ、２８はレンズ架台、２９はレール、
３０はつまみ、３１は目盛板である。レール２９をレー
ザ光の光軸に平行に設置し、つまみ３０を持ってレンズ
を摺動させることにより、レンズの位置を可変すること
が出来る。また、式（７）に従って目盛板３１にｓ₂の
目盛を付けることにより、目的とする試料上のレーザ光
径にあわせてレンズ位置を容易に設定可能である。これ
により試料上の測定領域の大きさに応じて、レーザ光の
照射径を可変できる効果が得られた。

【００５７】〈実施例２〉図８は、実施例１の図４に示
した鏡２２ａ、２２ｂと凸レンズ２３ａ、２３ｂの代わ
りに凹面鏡２５ａ、２５ｂを用い変形例を示したもので
ある。凹面鏡２５ａ、２５ｂは、焦点距離が５０ｍｍの
ものを用い、凹面鏡２５ａ、２５ｂから２重スリット２
１までの距離と、検出器２４ａ、２４ｂまでの距離をと
もに１００ｍｍとした。これにより、検出器２４ａ、２
４ｂ上にラマン像を結ばせることができ、実施例１と同
様の効果が得られた。

【００５８】〈実施例３〉図９は、実施例２と同様に実
施例１に示した図４の後段のラマン光の分割手段と検出
器に改良を加えた変形例を示したものである。この例の
特徴は鏡２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ及びプリズム
２６を増設し、２台の検出器２４ａ、２４ｂの代わりに
１台の２次元型検出器２４ｃの上半分と下半分でストー
クス光とアンチストークス光を同時検出できるようにし
たものである。プリズム２６の背面には遮光板３４が設
けられ、レーリ光を遮光する。この構成は実施例１と比
べて２次元検出器が１台であるため、安く実現できた。

【００５９】〈実施例４〉図１０は、スリット１７を通
常の単スリット１７´とした外は、実施例１の図４と基
本的に同一構成である。レーリ光を除去する手段は、鏡
２２ａ、２２ｂの合わせ部を、少なくともレーリ光のス
ペクトル領域分だけ開けたことにより、２重スリットを
使用しなくても実質的にレーリ光が検出器２４に入射す
るのを防ぐように構成されている。

【００６０】〈実施例５〉図１１は、実施例４と同様に
スリット１７を通常の単スリット１７´とし、鏡２２ａ
と２２ｂの一端を密着させた。また、レーリ光を除去す
る手段として２重スリット１７の代りにノッチフィルタ
４１を用いた。これは実施例１〜４と比べて構成が容易
であった。しかも確実にレーリ光を除去できた。本装置
により、実施例１と同様の効果が得られた。

【００６１】〈実施例６〉図１２は、実施例１の図４に
示した３段の分光器の代わりに１段の分光器とし、レー
リ光の除去手段としてノッチフィルタ４１と２重スリッ
ト１７とを併用した構成を示す。ストークスラマン光と
アンチストークスラマン光との分離にはナイフエッジミ
ラー２２ｆを用いた。分光器の焦点距離は３２０ｍｍ、
回折格子の刻線数は１８００本／ｍｍ、波長線分散は
１．４ｎｍ／ｍｍ、入射スリット１０の幅は２ｍｍ、入
射スリット１０の高さは１５ｍｍとした。また、検出器
２４ａ、２４ｂとしてＣＣＤを用いた。レーザ光の波長
を５１４．５ｎｍとすると、波数線分散は（１／５１
４．５×１０~⁹）²×１．４×１０~⁹＝５２００ｍ~¹／
ｍｍ＝５２ｃｍ~¹／ｍｍとなる。従って、本実施例では
−１００〜１００ｃｍ~¹の領域の光を遮断するために、
２重スリット１７の２つのスリットの間隔を３．９ｍｍ
にした。

【００６２】本実施例は、実施例１〜５と比べてラマン
光の回折格子及び鏡による反射の回数が少ないため、検
出器２４ａ、２４ｂに入射するラマン光の強度が約１０
倍向上し、測定時間が短縮出来たため、さらに正確な温
度測定が出来る効果が得られた。

【００６３】〈実施例７〉図１３は、分光手段として回
折格子の代りにプリズム２６ｂを用い、レーリ光の除去
手段としてノッチフィルタ４１を、ストークスラマン光
とアンチストークスラマン光の分離に互いに向きの異な
る２枚の鏡２２ａ、２２ｂを用いた装置の構成例を示し
たものである。これにより実施例６と同等の効果が得ら
れた。

【００６４】〈実施例８〉図１は、作用の項で説明した
一構成例であり、本実施例ではストークス及びアンチス
トークスラマン光の分光手段として、回折格子やプリズ
ム等の分散型の分光器の代りにバンドパスフィルタ４２
を用いた。フィルタ４２ａはストークスラマン光１８を
選択的に透過する長波長透過フィルタ、４２ｂはアンチ
ストークスラマン光１９を選択的に透過する短波長透過
フィルタである。レーリ光の除去手段としてはノッチフ
ィルタ４１を、ストークスラマン光とアンチストークス
ラマン光の分離手段としてはダイクロイックミラー４０
を用いた。なお、同図において４３はデータ処理装置、
４４は表示装置をそれぞれ示す。本実施例は実施例１〜
７と比べて、ラマン光を検出器２４の素子に大きな強度
で受光できた。そのため、Ｓ／Ｎも向上出来た。また、
検出器２４上にボケのない試料像を作ることが出来た。
これは検出器上に生じたラマン光がスペクトルに分解し
ていないためである。このため、２次元の温度分布を迅
速に得ることが出来た。なお、この装置構成でダイクロ
イックミラー４０の代わりにハーフミラーを用いること
もできるが、分光特性をより向上させるためにはダイク
ロイックミラー４０が好ましい。

【００６５】〈実施例９〉図１４（ａ）は、実施例８の
バンドパスフィルタ４２ａ、４２ｂを円盤４２ｃに取付
け、この円盤４２ｃをモータ４５により回転させること
により、ストークスラマン光とアンチストークスラマン
光とを周期的に交互に切り替えて同一検出器２４に入射
させるようにした構成例を示したものである。同期信号
発生器４６からの信号により、モータ４５の回転と検出
器２４の信号読みだしの周期を一致させ、ストークスラ
マン光とアンチストークスラマン光の検出器２４への入
射と同期させて各光の強度をメモリ４７の各々別の領域
に保存するようにした。さらに、メモリ４７のデータか
ら演算回路を有するデータ処理装置４３により温度を算
出し、表示装置４４に温度分布を表示させた。円盤４２
ｃの回転を１〜数Ｈｚで行なうことにより、ストークス
ラマン光とアンチストークスラマン光を同時に検出する
のとほぼ同じ精度で温度を測定することができた。

【００６６】〈実施例１０〉図１４（ｂ）は、実施例９
のデータ処理装置４３と表示装置４４との間に、試料の
温度分布基準値を蓄積したメモリ４７と比較器４８とを
接続した変形例であり、破線で表示した。メモリ４７に
例えば正常なＬＳＩチップの配線温度分布を格納してお
き、ＬＳＬの検査工程にこの装置を適用すれば、比較器
４８でメモリ４７からの基準値と試料６からの実測値と
の温度比較を行い、試料の温度管理を常に容易に行うこ
とができる。不良品が発生したときには２次元表示で不
良個所を容易に表示することができ品質管理装置として
有効である。

【００６７】〈実施例１１〉図１５は、実施例８のバン
ドパスフィルタ４２ａ、４２ｂを外して、ダイクロイッ
クミラー４０で分離したストークスラマン光１８とアン
チストークスラマン光１９を直接検出器２４ａ、２４ｂ
に入射させた。これを複数のラマンピークを有する試料
ａ−Ｓｉ₃Ｎ₄に適用した結果、これらを一度に検出でき
て検出強度が向上した。これにより、温度を高精度に測
定出来た。

【００６８】〈実施例１２〉図１６は、実施例１の図３
に示したレンズ系３の変形例で、実施例１の凸レンズ３
ａを凹レンズ３ｃに置き換えたものである。したがっ
て、式（７）、（８）のｆ₁の値は負となる。レーザビ
ーム径ｒ_Lが１．５ｍｍのものを、対物レンズ５として
無限遠集光型で倍率が５０倍、焦点距離ｆ₃が５ｍｍの
ものを、スリット結像レンズ９として焦点距離ｆ₄が２
２５ｍｍのものを用い、入射スリット１０の幅ｗを２ｍ
ｍに設定した。また、凹レンズ３ｃの焦点距離ｆ₁は−
１５０ｍｍ、凸レンズ３ｂの焦点距離ｆ₂は１２０ｍｍ
のものを用い、ｓ₂を１２０〜２４０ｍｍの範囲で可変
するようにした。式（８）により、試料上のレーザ光径
ｒ_Sは０〜５０μｍの範囲で可変できた。ここで、入射
スリット１０上に出来る像の大きさは試料上のレーザ光
径ｒ_Sのｆ₄／ｆ₃倍であるため、０〜２．２５ｍｍの範
囲で変わった。これにより試料上の測定領域の大きさに
応じて、レーザ光の照射径を可変できる効果が得られ
た。

【００６９】〈実施例１３〉図１７も、実施例１の図３
に示したレンズ系３の変形例で、実施例１の凸レンズ３
ｂを凹レンズ３ｆに置き換えたものである。したがっ
て、式（３）、（８）のｆ₂の符号は負になる。レーザ
ビーム径ｒ_Lが１．５ｍｍのものを、対物レンズ５とし
て無限遠集光型で倍率が５０倍のものを、焦点距離ｆ₃
が５ｍｍのものを、スリット結像レンズ９として焦点距
離ｆ₄が２２５ｍｍのものを用い、入射スリット１０の
幅ｗを２ｍｍに設定した。また、凸レンズ３ａの焦点距
離ｆ₁は１５０ｍｍ、凹レンズ３ｆの焦点距離ｆ₂（図示
せず）は１２０ｍｍのものを用い、ｓ₂を１２〜１２０
ｍｍの範囲で可変するようにした。式（８）により、試
料上のレーザ光径ｒ_Sは０〜５０μｍの範囲で可変でき
た。ここで、入射スリット１０上に出来る像の大きさは
試料上のレーザ光径ｒ_Sのｆ₄／ｆ₃倍であるため、０〜
２．２５ｍｍの範囲で変わった。これにより試料上の測
定領域の大きさに応じて、レーザ光の照射径を可変でき
る効果が得られた。

【００７０】〈実施例１４〉図１８は、実施例１のレン
ズ移動機構３Ｂの変形例を示したものである。同図の
（ａ）は斜視図、（ｂ）はレンズホルダー２７の正面
図、（ｃ）はレンズホルダー２７の側面図、（ｄ）はパ
イプ３２の正面図、（ｅ）はしパイプ３２の側面図をそ
れぞれ示す。３ａは凸レンズ、２７はレンズホルダ、３
０はつまみ、３２はパイプ、３３はスリットである。パ
イプ３２をレーザ光２の光軸に平行に設置し、レンズホ
ルダ２７をパイプ３２内で摺動させることにより、レン
ズの位置を可変することができた。また、式（７）に従
って目盛板３１にｓ₂の目盛を取付けることにより、目
的とする試料上のレーザ光径にあわせてレンズの位置を
可変することができた。これにより試料上の測定領域の
大きさに応じて、レーザ光の照射径を可変できる効果が
得られた。

【００７１】〈実施例１５〉図１９、図２０は、２重ス
リットの他の構造例を示したものである。図１９
（ａ）、図２０（ａ）は正面図、図１９（ｂ）、図２０
（ｂ）は側面図である。１７６は外スリット板、１７７
は内スリット板、１７８は押さえ板、１７９は孔であ
る。外スリット板１７６及び内スリット板１７７はそれ
ぞれ独立に押さえ板１７８に挾まれながら摺動する。ま
た、押さえ板１７８には長方形の孔１７９をあける。外
スリット板１７６、内スリット板１７７と孔１７９によ
りストークス光Ｓ及びアンチストークス光ＡＳの通るス
リットを形成する。これらのスリットの間は内スリット
板１７７で塞ぐため、レーリ光を遮断できる。また、外
スリット板１７６、内スリット板１７７は独立に移動さ
せるため、スリットの間隔とスリットの幅は個別に可変
できる。これにより、試料を交換して検出するラマンピ
ーク波数が変わっても、それに応じてスリットの間隔と
スリットの幅を調整することにより、ストークスラマン
光とアンチストークスラマン光の同時検出が出来る効果
が得られた。

【００７２】〈実施例１６〉本発明の装置によりポリ塩
化ビニルのストークス光１８とアンチストークス光１９
を測定した結果を、それぞれ図１５（ａ）及び（ｂ）に
示す。±６３０及び７００ｃｍ~¹付近にラマン光が観測
された。また、＊印はレーザ光源から発生するプラズマ
ラインである。このように本発明によれば、ストークス
光とアンチストークス光が同時に測定できる。

【００７３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明により所期の
目的を達成することができた。すなわち、ストークスラ
マン光とアンチストークスラマン光の強度を同時に、ま
たは、温度測定に影響のない程度の短い時間間隔で交互
に測定することにより試料の温度を正確に測定できる効
果がある。また、分光器の波数分解能を低くして感度を
向上させることにより、測定時間を短くし、温度の変化
の影響を受けない正確な温度測定を行なえる効果があ
る。また、２次元検出器を用いることにより、試料上の
温度の２次元分布を経時変化の影響を受けずに正確に測
定できる効果がある。また、試料上の測定箇所の大きさ
に応じて照射レーザ光の径を可変することにより、任意
の測定形の温度解析を可能にする効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理並びに一実施例を説明する温度測
定装置の概略図。

【図２】同じく原理を説明する光学系の概略図。

【図３】同じく原理並びに一実施例を説明するレンズ系
の光学図。

【図４】同じく一実施例を説明する温度測定装置の概略
図。

【図５】同じく２重スリット構造の一例を示した説明
図。

【図６】同じく温度分布の測定例を示した試料の平面
図。

【図７】同じくレンズ移動機構の一例を示した斜視図。

【図８】同じく他の実施例となる温度測定装置の概略
図。

【図９】同じく他の実施例となる温度測定装置の概略
図。

【図１０】同じく他の実施例となる温度測定装置の概略
図。

【図１１】同じく他の実施例となる温度測定装置の概略
図。

【図１２】同じく他の実施例となる温度測定装置の概略
図。

【図１３】同じく他の実施例となる温度測定装置の概略
図。

【図１４】同じく他の実施例となる温度測定装置の概略
図。

【図１５】同じく他の実施例となる温度測定装置の概略
図。

【図１６】同じく他のレンズ系の光学図。

【図１７】同じく他のレンズ系の光学図。

【図１８】同じく他のレンズ移動機構の一例を示した分
解図。

【図１９】同じく他の２重スリット構造の一例を示した
説明図。

【図２０】同じく他の２重スリット構造の一例を示した
説明図。

【図２１】同じくストークス光とアンチストークス光と
を同時に測定したときのそれぞれのスペクトル曲線図。

【符号の説明】

１…レーザ光源、２…レーザ
光、３…レンズ系、４…ハー
フミラー、５…対物レンズ、６
…試料、７…ラマン光、９…
スリット結像レンズ、１０…入射スリット、
１２…光軸、１３…分光器、１
７、２１…２重スリット、１８…ストークス光、
１９…アンチストークス光、１７´、２０…
単スリット、２４…検出器、２６…プリズ
ム、２７…レンズホルダ、２８…
レンズ架台、２９…レール、３０…
つまみ、３１…目盛板、３２…
パイプ、３３…スリット、３４
…遮光板、３５…絶縁物、３６
…配線導体、４０…ダイクロイッ
クミラーもしくはハーフミラー、
４１…ノッチフィルタ、４２ａ、４２ｂ…フィル
タ、４２ｃ…円盤、４３…データ処理装置、
４４…表示装置、４５…モータ、
４６…同期信号発生器、４７…メモリ、
４８…比較器、１７１…板バ
ネ、１７２…スリット板、１７３…
引っ張り棒、１７４…シャフト、１７６
…外スリット板、１７７…内スリット板、１７８…押さえ板、１７９…孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者崎元正教東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者江澤正義千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所茂原工場内 (72)発明者長城和一神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所小田原工場内 (72)発明者坂本由美神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献特開昭62−112322（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−55822（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01K 11/12 G01N 21/65

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光源と、試料にレーザを照射し、前
記試料からの散乱光を導出する顕微鏡的光学手段と、散
乱光をストークスラマン光とアンチストークスラマン光
とに分光する分光器と、前記分光されたそれぞれのラマ
ン光の強度を検出する光検出器と、前記光強度の検出出
力比を求める演算手段とを有し、前記試料のレーザ照射
領域の温度を計測するラマン分光光度計を用いた温度測
定装置において、前記光学手段と前記分光器との間の光
路上にレーリ光を遮断するノッチフィルタを配設して、
ラマン光を分光する前に予め光路からレーリ光を除去す
るように構成すると共に、前記分光器を、前記ストーク
スラマン光とアンチストークスラマン光のうちの一方を
反射させ、他方を透過させるダイクロイックミラーで構
成し、反射光路及び透過光路上にそれぞれ１次元もしく
は２次元型の光検出器を配設して成る顕微ラマン分光光
度計を用いた温度測定装置。
【請求項２】上記分光器を、透過と反射との２光路のラ
マン光に分割する光学素子と、分割された一方の透過光
路上に配設されたストークスラマン光とアンチストーク
スラマン光のうちの何れか一方のみを通すフィルタと、
他方の反射光路上に配設された前記フィルタとは逆の光
学特性を有するフィルタとで構成し、それぞれの光路上
に１次元もしくは２次元型の光検出器を配設して成る請
求項１記載の顕微ラマン分光光度計を用いた温度測定装
置。
【請求項３】上記ラマン光を２光路に分割する光学素子
を、ダイクロイックミラーもしくはハーフミラーで構成
すると共に、透過光路上に配設されるフィルタをストー
クスラマン光を透過させアンチストークスラマン光を遮
断する光学特性を有する長波長透過フィルタもしくはス
トークスラマン光のみを透過するバンドパスフィルタで
構成し、反射光路上に配設されるフィルタをアンチスト
ークスラマン光を透過させストークスラマン光を遮断す
る光学特性を有する短波長透過フィルタもしくはアンチ
ストークスラマン光のみを透過するバンドパスフィルタ
で構成して成る請求項２記載の顕微ラマン分光光度計を
用いた温度測定装置。
【請求項４】上記分光器をプリズムで構成し、分光され
たストークスラマン光及びアンチストークスラマン光の
それぞれの光路上に１次元もしくは２次元型の光検出器
を配設して成る請求項１記載の顕微ラマン分光光度計を
用いた温度測定装置。
【請求項５】上記分光器を回折格子で構成し、分光され
たストークスラマン光及びアンチストークスラマン光の
それぞれの光路上に１次元もしくは２次元型の光検出器
を配設して成る請求項１記載の顕微ラマン分光光度計を
用いた温度測定装置。
【請求項６】上記分光器を、ストークスラマン光とアン
チストークスラマン光とをそれぞれに対応するフィルタ
を介して同一光軸上で所定の周期ごとに交互に分光する
構成とし、前記分光されたラマン光を分光周期に同期さ
せて同一の光検出器で検出すると共に、前記検出器から
それぞれのラマン光信号強度を読み出す回路と、前記両
者の信号強度を蓄積する記憶装置と、これら蓄積された
両者の信号からその強度比を求める演算回路とを有して
成る信号処理装置を具備して成る請求項１記載の顕微ラ
マン分光光度計を用いた温度測定装置。
【請求項７】上記同一光軸上で所定の周期ごとに交互に
分光する分光器を、ストークスラマン光のみを透過させ
るバンドパスフィルタもしくは長波長透過フィルタと、
アンチストークスラマン光のみを透過させるバンドパス
フィルタもしくは短波長透過フィルタとを同一円盤上に
離間して配設し、円盤の回転により所定の周期でストー
クスラマン光とアンチストークスラマン光を交互に透過
させ、分光する構成として成る請求項６記載の顕微ラマ
ン分光光度計を用いた温度測定装置。
【請求項８】レーザ光源と、試料にレーザを照射し、前
記試料からの散乱光を集光する光学手段と、散乱光をス
トークスラマン光とアンチストークスラマン光とに分光
する分光器と、前記分光されたそれぞれのラマン光の強
度を検出する光検出器と、前記光強度の検出出力比を求
める演算手段とを有し、前記試料のレーザ照射領域の温
度を計測するラマン分光光度計を用いた温度測定装置に
おいて、前記分光器を回折格子で構成すると共に、前記
分光器の結像位置にレーリ光を遮断する遮光板とその両
側に２個の平行なスリットを有する２重スリットを配設
して成る顕微ラマン分光光度計を用いた温度測定装置。
【請求項９】上記２重スリットにおける２個の平行なス
リットの間隔と、それぞれのスリット幅を独立に可変す
る機構を備えて成る請求項８記載の顕微ラマン分光光度
計を用いた温度測定装置。
【請求項１０】上記２重スリットを、中央で折り曲げた
板バネと２枚のスリット板との組合せで構成すると共
に、スリットの可変機構をこの板バネの曲げ角と、２枚
のスリット板の間隔とをそれぞれ独立に可変する機構で
構成して成る請求項８もしくは９記載の顕微ラマン分光
光度計を用いた温度測定装置。
【請求項１１】上記２重スリットを、左右対称の台形、
もしくは階段上に成形した板状構造とし、スリット間隔
の可変機構は、この板状構造を対称軸方向に平行移動さ
せる機構として成る請求項８もしくは９記載の顕微ラマ
ン分光光度計を用いた温度測定装置。
【請求項１２】レーザ光源と、試料にレーザを照射し、
前記試料からの散乱光を集光する光学手段と、散乱光を
ストークスラマン光とアンチストークスラマン光とに分
光する分光器と、前記分光されたそれぞれのラマン光の
強度を検出する光検出器と、前記光強度の検出出力比を
求める演算手段とを有し、前記試料のレーザ照射領域の
温度を計測するラマン分光光度計を用いた温度測定装置
において、前記試料にレーザを照射する光学手段中に、
２個の凸レンズ、もしくは凸レンズと凹レンズの組合せ
と、これらのレンズのうちの１個を光軸上で移動するレ
ンズ移動機構とで構成したレンズ系を設け、前記レンズ
移動機構にしたがってレンズを所定位置に設定すること
により、試料上に照射されるレーザ光径を可変として成
る請求項１乃至１１の何れか一つに記載の顕微ラマン分
光光度計を用いた温度測定装置。
【請求項１３】上記２個のレンズ間の距離Ｅと、レーザ
光源側及び顕微鏡側の上記凸レンズの焦点距離ｆ１、ｆ
２、分光器のスリット結像レンズの焦点距離ｆ４、分光
器の入射スリット幅ｗ、及びレーザ光源からの出射レー
ザ光径ｒＬとの関係が次式（１）ｆ１＋ｆ２≦Ｅ≦ｆ１＋ｆ２＋ｗｆ１ｆ２／ｒＬｆ４…（１）を満たすように、上記レンズ移動機構を配設して成る請
求項１２記載の顕微ラマン分光光度計を用いた温度測定
装置。
【請求項１４】上記レンズ移動機構に試料上のレーザ光
径を示す目盛を設けて成る請求項１２もしくは１３記載
の顕微ラマン分光光度計用いた温度測定装置。
【請求項１５】上記レンズ移動機構は、レーザ光路を囲
むパイプとこれの内部を摺動する上記レンズの保持治具
とを具備して成る請求項１２乃至１４の何れか一つに記
載の顕微ラマン分光光度計用いた温度測定装置。
【請求項１６】上記レンズ移動機構は、レーザ光路に平
行に設置したレールと、このレール上を摺動する上記レ
ンズの保持治具とを具備して成る請求項１２乃至１５の
何れか一つに記載の顕微ラマン分光光度計用いた温度測
定装置。
【請求項１７】上記２個の凸レンズ、もしくは凸レンズ
と凹レンズとの組合せからなるレンズ系は、観察照明光
の入射光学系を用いて構成して成る請求項１２乃至１５
の何れか一つに記載の顕微ラマン分光光度計用いた温度
測定装置。
【請求項１８】上記検出出力比を求める演算手段から得
られる温度信号出力を表示装置に入力する手段を配設
し、上記試料のレーザ照射領域の温度分布を前記表示装
置に１次元もしくは２次元表示できる機構として成る請
求項１乃至１１の何れか一つに記載の顕微ラマン分光光
度計を用いた温度測定装置。
【請求項１９】上記検出出力比を求める演算手段から得
られた温度信号出力を比較器に入力する手段と、前記比
較器に入力された温度信号出力を予め記憶装置に格納さ
れた所定の温度分布の基準値と比較する手段と、この比
較結果を表示装置に入力し、上記試料のレーザ照射領域
における温度分布の基準値との比較結果を表示する手段
とを有して成る請求項１乃至１１の何れか一つに記載の
顕微ラマン分光光度計を用いた温度測定装置。
【請求項２０】試料にレーザ光を照射し、顕微ラマン分
光光度計を用いて前記試料からのストークスラマン光と
アンチストークスラマン光との光強度比を求めて前記試
料の温度分布を計測する手段と、前記試料の実測温度分
布信号と基準試料の温度分布基準値とを比較し、両者の
大小関係から試料の正常もしくは異常を表示する手段と
を有する温度測定装置を備えた品質管理装置であって、
前記温度測定装置を請求項１９記載の顕微ラマン分光光
度計を用いた温度測定装置で構成して成る品質管理装
置。