JPH06201619A - 試料の熱物性評価方法及びその装置 - Google Patents
試料の熱物性評価方法及びその装置Info
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- JPH06201619A JPH06201619A JP5001558A JP155893A JPH06201619A JP H06201619 A JPH06201619 A JP H06201619A JP 5001558 A JP5001558 A JP 5001558A JP 155893 A JP155893 A JP 155893A JP H06201619 A JPH06201619 A JP H06201619A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定状態のいかんに拘らず被測定試料の熱物
性を常に正確に評価しうる試料の熱物性評価方法及びそ
の装置。 【構成】 基準状態Ｓでの熱膨張量が既知である基準試
料Ｋ１，Ｋ２の上記熱膨張量Ｋ１（Ｓ），Ｋ２（Ｓ）を
予めメモリ９に記憶しておき，測定器１０により基準試
料Ｋ１，Ｋ２と被測定試料Ｕとの各熱膨張量を略同一の
測定状態Ｍの下で光干渉法を用いて測定し，演算器１１
により基準試料Ｋ１，Ｋ２の測定値ＰＫ１（Ｍ），ＰＫ
２（Ｍ）の上記既知量ＰＫ１（Ｓ），ＰＫ２（Ｓ）から
の変化に基づいて被測定試料Ｕの測定値ＰＵ（Ｍ）を補
正することにより被測定試料Ｕの熱物性を示す基準状態
Ｓでの熱膨張量ＰＵ（Ｓ）を演算するように構成されて
いる。上記構成により測定状態のいかんに拘らず被測定
試料の熱物性を常に正確に評価することができる。
性を常に正確に評価しうる試料の熱物性評価方法及びそ
の装置。 【構成】 基準状態Ｓでの熱膨張量が既知である基準試
料Ｋ１，Ｋ２の上記熱膨張量Ｋ１（Ｓ），Ｋ２（Ｓ）を
予めメモリ９に記憶しておき，測定器１０により基準試
料Ｋ１，Ｋ２と被測定試料Ｕとの各熱膨張量を略同一の
測定状態Ｍの下で光干渉法を用いて測定し，演算器１１
により基準試料Ｋ１，Ｋ２の測定値ＰＫ１（Ｍ），ＰＫ
２（Ｍ）の上記既知量ＰＫ１（Ｓ），ＰＫ２（Ｓ）から
の変化に基づいて被測定試料Ｕの測定値ＰＵ（Ｍ）を補
正することにより被測定試料Ｕの熱物性を示す基準状態
Ｓでの熱膨張量ＰＵ（Ｓ）を演算するように構成されて
いる。上記構成により測定状態のいかんに拘らず被測定
試料の熱物性を常に正確に評価することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，試料の熱物性評価方法
及びその装置に係り，詳しくは試料の熱物性定数の測定
および熱物性定数から得られる試料の物理的な状態の評
価を行う試料の熱物性評価方法及びその装置に関するも
のである。
及びその装置に係り，詳しくは試料の熱物性定数の測定
および熱物性定数から得られる試料の物理的な状態の評
価を行う試料の熱物性評価方法及びその装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】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，光音響法ないしは光熱変位
法として知られている。図４は，上記光熱変位法による
従来の試料の熱物性評価装置Ａｏの一例における概略構
成を示す模式図である。図４に示す如く，従来の試料の
熱物性評価装置Ａｏに適用される評価方法では，まずポ
ンプレーザ１から出た励起光（ポンプ光）はチョッパ２
により断続した光束になり，レンズ３によって測定試料
４の表面に照射される。このとき試料４がポンプ光を吸
収する材質の場合，上記したように試料４は，ポンプ光
のエネルギを断続的に吸収してその温度が周期的に変化
するため，試料４の表面に熱膨張振動が生じる。一般
に，熱膨張振動の振幅は１０-11 ｍ程度と非常に小さい
ので，光学的な干渉技術を利用して測定される。ここで
は，プローブレーザ５としてＨｅ−Ｎｅレーザを用いた
マイケルソン型の干渉計が用いられている。プローブレ
ーザ５から出た光（プローブ光）はビームスプリッタ６
により２方向に分けられる。一方のプローブ光は測定試
料４に向かい，試料４の表面で反射される。反射された
プローブ光は試料４の表面の熱膨張による周期的な位相
変化の影響を受け，再度ビームスプリッタ６で反射さ
れ，光検出器７に入射する。他方のプローブ光は参照ミ
ラー８に向かい，この参照ミラー８で反射されてビーム
スプリッタ６を通過し，光検出器７に入射する。そし
て，試料４から戻ってきた上記一方のプローブ光と干渉
を起こす。ここで，プローブレーザ５の周波数が１種類
であるホモダイン干渉の場合は，干渉信号の強度は熱膨
張振動振幅の余弦関数で与えられ，またプローブレーザ
５の周波数が２種類であるヘテロダイン干渉の場合に
は，干渉信号のビート（うなり）波形の位相が熱膨張振
動振幅に従って変化することになる。これらの干渉信号
をロックインアンプ等により位相検波すれば，微小な熱
膨張量を求めることができる。熱膨張量は試料４の熱伝
導率，熱膨張率などの熱物性定数と密接に関連してい
て，またそれらは試料４の結晶欠陥密度などの物理的な
状態を反映している。ところで，光熱変位法では，チョ
ッパ２の断続（変調）周波数を高くするとポンプ光の熱
エネルギを試料４の表面に閉じこめることができる。従
って，光熱変位法を用いて熱膨張量を求めることによ
り，試料４の表層の熱物性定数の測定および熱物性定数
から得られる試料４の物理的な状態（例えば結晶欠陥，
イオン注入量など）の評価を行うことができた。
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，光音響法ないしは光熱変位
法として知られている。図４は，上記光熱変位法による
従来の試料の熱物性評価装置Ａｏの一例における概略構
成を示す模式図である。図４に示す如く，従来の試料の
熱物性評価装置Ａｏに適用される評価方法では，まずポ
ンプレーザ１から出た励起光（ポンプ光）はチョッパ２
により断続した光束になり，レンズ３によって測定試料
４の表面に照射される。このとき試料４がポンプ光を吸
収する材質の場合，上記したように試料４は，ポンプ光
のエネルギを断続的に吸収してその温度が周期的に変化
するため，試料４の表面に熱膨張振動が生じる。一般
に，熱膨張振動の振幅は１０-11 ｍ程度と非常に小さい
ので，光学的な干渉技術を利用して測定される。ここで
は，プローブレーザ５としてＨｅ−Ｎｅレーザを用いた
マイケルソン型の干渉計が用いられている。プローブレ
ーザ５から出た光（プローブ光）はビームスプリッタ６
により２方向に分けられる。一方のプローブ光は測定試
料４に向かい，試料４の表面で反射される。反射された
プローブ光は試料４の表面の熱膨張による周期的な位相
変化の影響を受け，再度ビームスプリッタ６で反射さ
れ，光検出器７に入射する。他方のプローブ光は参照ミ
ラー８に向かい，この参照ミラー８で反射されてビーム
スプリッタ６を通過し，光検出器７に入射する。そし
て，試料４から戻ってきた上記一方のプローブ光と干渉
を起こす。ここで，プローブレーザ５の周波数が１種類
であるホモダイン干渉の場合は，干渉信号の強度は熱膨
張振動振幅の余弦関数で与えられ，またプローブレーザ
５の周波数が２種類であるヘテロダイン干渉の場合に
は，干渉信号のビート（うなり）波形の位相が熱膨張振
動振幅に従って変化することになる。これらの干渉信号
をロックインアンプ等により位相検波すれば，微小な熱
膨張量を求めることができる。熱膨張量は試料４の熱伝
導率，熱膨張率などの熱物性定数と密接に関連してい
て，またそれらは試料４の結晶欠陥密度などの物理的な
状態を反映している。ところで，光熱変位法では，チョ
ッパ２の断続（変調）周波数を高くするとポンプ光の熱
エネルギを試料４の表面に閉じこめることができる。従
って，光熱変位法を用いて熱膨張量を求めることによ
り，試料４の表層の熱物性定数の測定および熱物性定数
から得られる試料４の物理的な状態（例えば結晶欠陥，
イオン注入量など）の評価を行うことができた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の試料の熱物
性評価装置Ａo に適用される評価方法では，以下の問題
点があった。 （１）干渉計による熱膨張の計測は，上述したように反
射光の位相変化の検出に基づいている。しかし，反射光
の位相は熱膨張だけでなく試料４に接する媒質（一般に
は気体）の屈折率の変化によっても影響を受ける。試料
４がポンプ光のエネルギを断続的に吸収すると，試料４
の温度が周期的に変化し，そのため試料４の表面に熱膨
張振動が生じる。同時に試料４の周期的な温度上昇によ
り，試料４に接した気体の温度が上昇し，その結果気体
の屈折率が下がる。これにより，反射光の位相が真空中
より遅れ，見かけ上熱膨張量が大きく測定される（図５
（ａ）〜（ｄ）参照）。すなわち，干渉計による熱膨張
の計測は極めて気圧の変化の影響を受け易いものであ
る。 （２）また，熱膨張の測定感度を向上させるためにはポ
ンプ光・プローブ光とも回折限界近くのスポットサイズ
にまで絞り込む必要がある。このようにすると感度は上
がるが，スポットサイズが一般には直径で１ミクロン以
下と小さいため，お互いが僅かにずれても測定される熱
膨張量は変化してしまう（図６参照）。ポンプ光・プロ
ーブ光の数ミクロン程度の相対的なずれは，レンズ３，
ビームスプリッタ６等光学素子のホルダや光学素子を固
定するためのベースなどの温度などによるたわみによっ
て，容易に生じてしまう。このため，従来装置Ａｏでは
長期的に安定して熱膨張を高感度に計測することが極め
て困難である。 （３）さらに，試料４の熱伝導率や熱膨張率は一般に温
度によって変化する（表１参照）。このため，従来装置
Ａｏで測定される熱膨張量は試料４の温度が変化すると
敏感に影響を受ける。 従って，半導体ウエハの結晶欠陥を評価する場合には，
試料４の温度変化は０．２℃以内であることが望まし
い。しかし，近年多用されている直径８インチという大
きな半導体ウエハの全域を０．２℃以内に制御すること
は非常に難しい。また，測定箇所の温度をモニタして測
定値を補正する方法も考えられるが，上記の精度で温度
を測るためには試料４に測温センサを接触させなければ
ならないので，試料４が汚染されるなどの問題があるた
め現実的な方法とはいえない。 表１ ある試料の熱膨張率と熱伝導率の温度依存性
性評価装置Ａo に適用される評価方法では，以下の問題
点があった。 （１）干渉計による熱膨張の計測は，上述したように反
射光の位相変化の検出に基づいている。しかし，反射光
の位相は熱膨張だけでなく試料４に接する媒質（一般に
は気体）の屈折率の変化によっても影響を受ける。試料
４がポンプ光のエネルギを断続的に吸収すると，試料４
の温度が周期的に変化し，そのため試料４の表面に熱膨
張振動が生じる。同時に試料４の周期的な温度上昇によ
り，試料４に接した気体の温度が上昇し，その結果気体
の屈折率が下がる。これにより，反射光の位相が真空中
より遅れ，見かけ上熱膨張量が大きく測定される（図５
（ａ）〜（ｄ）参照）。すなわち，干渉計による熱膨張
の計測は極めて気圧の変化の影響を受け易いものであ
る。 （２）また，熱膨張の測定感度を向上させるためにはポ
ンプ光・プローブ光とも回折限界近くのスポットサイズ
にまで絞り込む必要がある。このようにすると感度は上
がるが，スポットサイズが一般には直径で１ミクロン以
下と小さいため，お互いが僅かにずれても測定される熱
膨張量は変化してしまう（図６参照）。ポンプ光・プロ
ーブ光の数ミクロン程度の相対的なずれは，レンズ３，
ビームスプリッタ６等光学素子のホルダや光学素子を固
定するためのベースなどの温度などによるたわみによっ
て，容易に生じてしまう。このため，従来装置Ａｏでは
長期的に安定して熱膨張を高感度に計測することが極め
て困難である。 （３）さらに，試料４の熱伝導率や熱膨張率は一般に温
度によって変化する（表１参照）。このため，従来装置
Ａｏで測定される熱膨張量は試料４の温度が変化すると
敏感に影響を受ける。 従って，半導体ウエハの結晶欠陥を評価する場合には，
試料４の温度変化は０．２℃以内であることが望まし
い。しかし，近年多用されている直径８インチという大
きな半導体ウエハの全域を０．２℃以内に制御すること
は非常に難しい。また，測定箇所の温度をモニタして測
定値を補正する方法も考えられるが，上記の精度で温度
を測るためには試料４に測温センサを接触させなければ
ならないので，試料４が汚染されるなどの問題があるた
め現実的な方法とはいえない。 表１ ある試料の熱膨張率と熱伝導率の温度依存性
【表１】 本発明はこのような従来の技術における課題を解決する
ために，試料の熱物性評価方法及びその装置を改良し，
測定状態のいかんに拘らず被測定試料の熱物性を常に正
確に評価しうる試料の熱物性評価方法及びその装置を提
供することを目的とするものである。
ために，試料の熱物性評価方法及びその装置を改良し，
測定状態のいかんに拘らず被測定試料の熱物性を常に正
確に評価しうる試料の熱物性評価方法及びその装置を提
供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明は試料に励起光を照射し，該励起光の照射に
よる上記試料の光熱変位を光干渉法を用いて測定する試
料の熱物性評価方法において，基準状態での光熱変位が
既知である少なくとも１つの基準試料の上記基準状態で
の光熱変位を予めメモリに記憶しておき，上記基準試料
と被測定試料との各光熱変位を略同一の測定状態下で測
定し，上記測定された基準試料の光熱変位の上記メモリ
に記憶された基準状態での光熱変位からの変化に基づい
て上記測定された被測定試料の光熱変位を補正すること
により，該被測定試料の熱物性を示す基準状態での光熱
変位を演算してなることを特徴とする試料の熱物性評価
方法として構成されている。また，試料に励起光を照射
し，該励起光の照射による上記試料の光熱変位を光干渉
法を用いて測定する試料の熱物性評価装置において，基
準状態での光熱変位が既知である少なくとも１つの基準
試料の上記基準状態での光熱変位を予め記憶しておくメ
モリと，上記基準試料と被測定試料との各光熱変位を略
同一の測定状態下で測定する測定手段と，上記測定手段
により測定された基準試料の光熱変位の上記メモリに記
憶された基準状態での光熱変位からの変化に基づいて上
記測定手段により測定された被測定試料の光熱変位を補
正することにより，該被測定試料の熱物性を示す基準状
態での光熱変位を演算する演算手段とを具備してなるこ
とを特徴とする試料の熱物性評価装置である。
に，本発明は試料に励起光を照射し，該励起光の照射に
よる上記試料の光熱変位を光干渉法を用いて測定する試
料の熱物性評価方法において，基準状態での光熱変位が
既知である少なくとも１つの基準試料の上記基準状態で
の光熱変位を予めメモリに記憶しておき，上記基準試料
と被測定試料との各光熱変位を略同一の測定状態下で測
定し，上記測定された基準試料の光熱変位の上記メモリ
に記憶された基準状態での光熱変位からの変化に基づい
て上記測定された被測定試料の光熱変位を補正すること
により，該被測定試料の熱物性を示す基準状態での光熱
変位を演算してなることを特徴とする試料の熱物性評価
方法として構成されている。また，試料に励起光を照射
し，該励起光の照射による上記試料の光熱変位を光干渉
法を用いて測定する試料の熱物性評価装置において，基
準状態での光熱変位が既知である少なくとも１つの基準
試料の上記基準状態での光熱変位を予め記憶しておくメ
モリと，上記基準試料と被測定試料との各光熱変位を略
同一の測定状態下で測定する測定手段と，上記測定手段
により測定された基準試料の光熱変位の上記メモリに記
憶された基準状態での光熱変位からの変化に基づいて上
記測定手段により測定された被測定試料の光熱変位を補
正することにより，該被測定試料の熱物性を示す基準状
態での光熱変位を演算する演算手段とを具備してなるこ
とを特徴とする試料の熱物性評価装置である。
【０００５】
【作用】本発明によれば，試料に励起光を照射し，該励
起光の照射による上記試料の光熱変位を光干渉法を用い
て測定するに際し，基準状態での光熱変位が既知である
少なくとも１つの基準試料の上記基準状態での光熱変位
が予めメモリに記憶されており，上記基準試料と被測定
試料との各光熱変位が略同一の測定状態下で測定され
る。上記測定された基準試料の光熱変位の上記メモリに
記憶された基準状態での光熱変位からの変化に基づいて
上記測定された被測定試料の光熱変位を補正することに
より，該被測定試料の熱物性を示す基準状態での光熱変
位が演算される。従って，上記被測定試料のおかれた環
境雰囲気の変動や光干渉系の経年変化等の影響を該試料
の測定値から確実に取り除くことができる。その結果，
測定状態のいかんに拘らず，被測定試料の熱物性を常に
正確に評価することができる。
起光の照射による上記試料の光熱変位を光干渉法を用い
て測定するに際し，基準状態での光熱変位が既知である
少なくとも１つの基準試料の上記基準状態での光熱変位
が予めメモリに記憶されており，上記基準試料と被測定
試料との各光熱変位が略同一の測定状態下で測定され
る。上記測定された基準試料の光熱変位の上記メモリに
記憶された基準状態での光熱変位からの変化に基づいて
上記測定された被測定試料の光熱変位を補正することに
より，該被測定試料の熱物性を示す基準状態での光熱変
位が演算される。従って，上記被測定試料のおかれた環
境雰囲気の変動や光干渉系の経年変化等の影響を該試料
の測定値から確実に取り除くことができる。その結果，
測定状態のいかんに拘らず，被測定試料の熱物性を常に
正確に評価することができる。
【０００６】
【実施例】以下，添付図面を参照して本発明を具体化し
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に，図１は本発明の一実施例に係る試料の熱物性評価装
置Ａ１の概略構成を示す模式図，図２は基準試料を２個
用いた時の被測定試料の熱膨張量の補正方法を示すグラ
フ，図３は基準試料をｎ個用いた時の被測定試料の熱膨
張量の補正方法を示すグラフである。尚，前記図４に示
した従来の試料の熱物性評価装置Ａｏの一例における概
略構成を示す模式図と共通する要素には同一符号を使用
する。図１に示す如く，本実施例に係る試料の熱物性評
価装置Ａ１に適用される評価方法では，ポンプレーザ１
からのポンプ光（励起光）をチョッパ２及びレンズ３を
介して試料４に照射し，このポンプ光の照射による試料
４の光熱変位である熱膨張量を光干渉法を用いて測定す
るように構成されている点で従来例と同様である。この
光干渉法は，プローブレーザ５からのプローブ光をビー
ムスプリッタ６で２分割し，一方のプローブ光の試料４
での反射光と他方のプローブ光の参照ミラー８での反射
光との干渉光を光検知器７により検出する方法であり，
この点でも従来例と同様である。しかし，本実施例では
試料４として被測定試料Ｕの他に基準状態Ｓでの熱膨張
量ＰＫｉ（Ｓ）が既知である少なくとも１つの基準試料
Ｋｉを用いる（ｉ＝１，２，…）。そして，基準試料Ｋ
ｉの熱膨張量ＰＫｉ（Ｓ）を予めメモリ９に記憶してお
き（Ｓ１），基準試料Ｋｉと被測定試料Ｕとの各熱膨張
量を略同一の測定状態Ｍの下で測定し（Ｓ２），Ｓ２で
測定された基準試料Ｋｉの熱膨張量ＰＫｉ（Ｍ）のメモ
リ９に記憶された基準状態Ｓでの熱膨張量ＰＫｉ（Ｓ）
からの変化に基づいて，Ｓ２で測定された被測定試料Ｕ
の熱膨張量ＰＵ（Ｍ）を補正することにより被測定試料
Ｕの熱物性を示す基準状態Ｓでの熱膨張量ＰＵ（Ｓ）を
演算する（Ｓ３）ように構成されている点で従来例と異
なる。上記各過程Ｓ１〜Ｓ３は，装置Ａ１によって順次
実行される。即ち，過程Ｓ１はメモリ９により，過程Ｓ
２は測定器１０（測定手段に相当）により，過程Ｓ３は
演算器１１（演算手段に相当）によりそれぞれ実行され
る。ここで，測定器１０は，例えば，基準試料Ｋｉ及び
被測定試料ＵをＸ−Ｙテーブル等の自動移動台１２に載
せて，順次ポンプ光及びプローブ光のスポット位置に運
ぶと共に，各熱膨張量ＰＫｉ（Ｍ），ＰＵ（Ｍ）を測定
するものである（図１の下段にその様子を示した）。ま
た，基準状態Ｓとは温度・気圧・光学系の調整など熱膨
張量を変動させる全ての要因が定まった状態をいう。以
下，この装置Ａ１の動作手順について説明する（図１及
び図２参照）。まず，基準試料を２個（Ｋ１，Ｋ２）を
用いた時を例にとって説明する。この時は基準状態Ｓに
おいて，基準試料Ｋ１，Ｋ２の熱膨張量はそれぞれＰＫ
１（Ｓ），ＰＫ２（Ｓ）として予め測定されてメモリ９
に記憶されているものとする。ここで，温度・気圧など
が変化して測定状態Ｍに変化したと考えられる。この状
態Ｍにおいて測定器１０により状態Ｓにおける熱膨張量
の未知な被測定試料Ｕを測定する。この時測定される熱
膨張量ＰＵ（Ｍ）は状態Ｓにおける熱膨張量ＰＵ（Ｓ）
とは，前述の理由により異なっている。
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に，図１は本発明の一実施例に係る試料の熱物性評価装
置Ａ１の概略構成を示す模式図，図２は基準試料を２個
用いた時の被測定試料の熱膨張量の補正方法を示すグラ
フ，図３は基準試料をｎ個用いた時の被測定試料の熱膨
張量の補正方法を示すグラフである。尚，前記図４に示
した従来の試料の熱物性評価装置Ａｏの一例における概
略構成を示す模式図と共通する要素には同一符号を使用
する。図１に示す如く，本実施例に係る試料の熱物性評
価装置Ａ１に適用される評価方法では，ポンプレーザ１
からのポンプ光（励起光）をチョッパ２及びレンズ３を
介して試料４に照射し，このポンプ光の照射による試料
４の光熱変位である熱膨張量を光干渉法を用いて測定す
るように構成されている点で従来例と同様である。この
光干渉法は，プローブレーザ５からのプローブ光をビー
ムスプリッタ６で２分割し，一方のプローブ光の試料４
での反射光と他方のプローブ光の参照ミラー８での反射
光との干渉光を光検知器７により検出する方法であり，
この点でも従来例と同様である。しかし，本実施例では
試料４として被測定試料Ｕの他に基準状態Ｓでの熱膨張
量ＰＫｉ（Ｓ）が既知である少なくとも１つの基準試料
Ｋｉを用いる（ｉ＝１，２，…）。そして，基準試料Ｋ
ｉの熱膨張量ＰＫｉ（Ｓ）を予めメモリ９に記憶してお
き（Ｓ１），基準試料Ｋｉと被測定試料Ｕとの各熱膨張
量を略同一の測定状態Ｍの下で測定し（Ｓ２），Ｓ２で
測定された基準試料Ｋｉの熱膨張量ＰＫｉ（Ｍ）のメモ
リ９に記憶された基準状態Ｓでの熱膨張量ＰＫｉ（Ｓ）
からの変化に基づいて，Ｓ２で測定された被測定試料Ｕ
の熱膨張量ＰＵ（Ｍ）を補正することにより被測定試料
Ｕの熱物性を示す基準状態Ｓでの熱膨張量ＰＵ（Ｓ）を
演算する（Ｓ３）ように構成されている点で従来例と異
なる。上記各過程Ｓ１〜Ｓ３は，装置Ａ１によって順次
実行される。即ち，過程Ｓ１はメモリ９により，過程Ｓ
２は測定器１０（測定手段に相当）により，過程Ｓ３は
演算器１１（演算手段に相当）によりそれぞれ実行され
る。ここで，測定器１０は，例えば，基準試料Ｋｉ及び
被測定試料ＵをＸ−Ｙテーブル等の自動移動台１２に載
せて，順次ポンプ光及びプローブ光のスポット位置に運
ぶと共に，各熱膨張量ＰＫｉ（Ｍ），ＰＵ（Ｍ）を測定
するものである（図１の下段にその様子を示した）。ま
た，基準状態Ｓとは温度・気圧・光学系の調整など熱膨
張量を変動させる全ての要因が定まった状態をいう。以
下，この装置Ａ１の動作手順について説明する（図１及
び図２参照）。まず，基準試料を２個（Ｋ１，Ｋ２）を
用いた時を例にとって説明する。この時は基準状態Ｓに
おいて，基準試料Ｋ１，Ｋ２の熱膨張量はそれぞれＰＫ
１（Ｓ），ＰＫ２（Ｓ）として予め測定されてメモリ９
に記憶されているものとする。ここで，温度・気圧など
が変化して測定状態Ｍに変化したと考えられる。この状
態Ｍにおいて測定器１０により状態Ｓにおける熱膨張量
の未知な被測定試料Ｕを測定する。この時測定される熱
膨張量ＰＵ（Ｍ）は状態Ｓにおける熱膨張量ＰＵ（Ｓ）
とは，前述の理由により異なっている。
【０００７】しかし，温度や気圧，ポンプ光・プローブ
光の数ミクロンの相対的なずれによって生じる熱膨張量
の変化は，一般的に図２に示すような直線関係を保つと
考えられる。そこで，状態Ｓにおける被測定試料Ｕの熱
膨張量ＰＵ（Ｓ）は，状態Ｓにおける基準試料Ｋ１，Ｋ
２の熱膨張量ＰＫ１（Ｓ），ＰＫ２（Ｓ）と状態Ｍでの
熱膨張量ＰＫ１（Ｍ），ＰＫ２（Ｍ）及び被測定試料Ｕ
の熱膨張量ＰＵ（Ｍ）とを用いて，以下の（１）式で示
すような補正式で与えることができる。この補正式によ
る演算を演算器１１により実行する。
光の数ミクロンの相対的なずれによって生じる熱膨張量
の変化は，一般的に図２に示すような直線関係を保つと
考えられる。そこで，状態Ｓにおける被測定試料Ｕの熱
膨張量ＰＵ（Ｓ）は，状態Ｓにおける基準試料Ｋ１，Ｋ
２の熱膨張量ＰＫ１（Ｓ），ＰＫ２（Ｓ）と状態Ｍでの
熱膨張量ＰＫ１（Ｍ），ＰＫ２（Ｍ）及び被測定試料Ｕ
の熱膨張量ＰＵ（Ｍ）とを用いて，以下の（１）式で示
すような補正式で与えることができる。この補正式によ
る演算を演算器１１により実行する。
【数１】 演算器１１により演算された補正値ＰＵ（Ｓ）は被測定
試料Ｕの温度・気圧・光学系の調整など熱膨張量を変動
させるすべての要因が定まった基準状態Ｓでの熱膨張量
である。このため，温度・気圧などによる状態の変化を
受けていないので上記補正値ＰＵ（Ｓ）を用いることに
より，長期的に安定した熱膨張量を得ることが可能にな
る。引き続いて，基準試料をｎ個（Ｋ１，ｋ２，…，Ｋ
ｎ）用いた時について説明する（図３参照）。この時も
基準試料を２個（Ｋ１，Ｋ２）とした時と概ね同様の動
作手順となるが，この場合は補正式が次の（２）式で示
されるように（ｎ−１）個となる点が異なる。
試料Ｕの温度・気圧・光学系の調整など熱膨張量を変動
させるすべての要因が定まった基準状態Ｓでの熱膨張量
である。このため，温度・気圧などによる状態の変化を
受けていないので上記補正値ＰＵ（Ｓ）を用いることに
より，長期的に安定した熱膨張量を得ることが可能にな
る。引き続いて，基準試料をｎ個（Ｋ１，ｋ２，…，Ｋ
ｎ）用いた時について説明する（図３参照）。この時も
基準試料を２個（Ｋ１，Ｋ２）とした時と概ね同様の動
作手順となるが，この場合は補正式が次の（２）式で示
されるように（ｎ−１）個となる点が異なる。
【数２】 この例では，上記（２）式により，（ｎ−１）個の補正
値ＰＵ（Ｓ−２），ＰＵ（Ｓ−３），…ＰＵ（Ｓ−ｎ）
が与えられるため次の（３）式で示される平均値ＰＵ
（Ｓ）を求める。
値ＰＵ（Ｓ−２），ＰＵ（Ｓ−３），…ＰＵ（Ｓ−ｎ）
が与えられるため次の（３）式で示される平均値ＰＵ
（Ｓ）を求める。
【数３】 つまり，上記（２），（３）式による一連の演算を演算
器１１により実行する。このようにして得られた平均値
ＰＵ（Ｓ）が被測定試料Ｕの状態Ｓでの熱膨張量に相当
する。このように多くの基準試料を用いれば，測定の精
度が向上するので，更に高精度かつ安定性の優れた熱膨
張量を得ることができる。以上のように，本実施例によ
れば，被測定試料のおかれた環境雰囲気の変動や光干渉
系の経年変化等の影響を該試料の測定値から確実に取り
除くことができる。その結果，測定状態のいかんに拘ら
ず，被測定試料の熱物性を常に正確に評価することがで
きる。尚，上記実施例では基準試料を複数個用いた場合
を例示したが，実使用に際しては基準試料を１個だけ用
いても同様にして被測定試料の熱膨張量を補正できる。
即ち，この時は基準試料の熱膨張量の状態Ｓから状態Ｍ
への変化量を直接被測定試料の熱膨張量に加えることに
より補正する。この場合は基準試料を複数個用いた場合
に比べて評価の正確さは若干低下する場合があるもの
の，基準試料の測定が１個だけとなり，また演算もより
簡略化されるため，試料のより迅速な評価が可能となる
という利点を有する。従って本発明で用いられる基準試
料は少なくとも１つあればよいといえる。尚，上記実施
例では単一の励起・干渉系を用いているが，実使用に際
しては複数の励起・干渉系を構成してそれぞれが基準試
料および被測定試料を専用に測定するようにしてもよ
い。
器１１により実行する。このようにして得られた平均値
ＰＵ（Ｓ）が被測定試料Ｕの状態Ｓでの熱膨張量に相当
する。このように多くの基準試料を用いれば，測定の精
度が向上するので，更に高精度かつ安定性の優れた熱膨
張量を得ることができる。以上のように，本実施例によ
れば，被測定試料のおかれた環境雰囲気の変動や光干渉
系の経年変化等の影響を該試料の測定値から確実に取り
除くことができる。その結果，測定状態のいかんに拘ら
ず，被測定試料の熱物性を常に正確に評価することがで
きる。尚，上記実施例では基準試料を複数個用いた場合
を例示したが，実使用に際しては基準試料を１個だけ用
いても同様にして被測定試料の熱膨張量を補正できる。
即ち，この時は基準試料の熱膨張量の状態Ｓから状態Ｍ
への変化量を直接被測定試料の熱膨張量に加えることに
より補正する。この場合は基準試料を複数個用いた場合
に比べて評価の正確さは若干低下する場合があるもの
の，基準試料の測定が１個だけとなり，また演算もより
簡略化されるため，試料のより迅速な評価が可能となる
という利点を有する。従って本発明で用いられる基準試
料は少なくとも１つあればよいといえる。尚，上記実施
例では単一の励起・干渉系を用いているが，実使用に際
しては複数の励起・干渉系を構成してそれぞれが基準試
料および被測定試料を専用に測定するようにしてもよ
い。
【０００８】
【発明の効果】本発明に係る試料の熱物性評価方法及び
その装置は上記したように構成されているため，被測定
試料のおかれた環境雰囲気や光干渉系の経年変化等の影
響を該試料の測定値から確実に取り除くことができる。
その結果，測定状態のいかんに拘らず，被測定試料の熱
物性を常に正確に評価することができる。
その装置は上記したように構成されているため，被測定
試料のおかれた環境雰囲気や光干渉系の経年変化等の影
響を該試料の測定値から確実に取り除くことができる。
その結果，測定状態のいかんに拘らず，被測定試料の熱
物性を常に正確に評価することができる。
【図１】 本発明の一実施例に係る試料の熱物性評価装
置Ａ１の概略構成を示す模式図。
置Ａ１の概略構成を示す模式図。
【図２】 基準試料を２個用いた時の被測定試料の熱膨
張量の補正方法を示すグラフ。
張量の補正方法を示すグラフ。
【図３】 基準試料をｎ個用いた時の被測定試料の熱膨
張量の補正方法を示すグラフ。
張量の補正方法を示すグラフ。
【図４】 従来の試料の熱物性評価装置Ａｏの一例にお
ける概略構成を示す模式図。
ける概略構成を示す模式図。
【図５】 真空中と空気中の反射光の位相変化を示す説
明図。
明図。
【図６】 ポンプ光とプローブ光との照射位置のずれを
示す説明図。
示す説明図。
Ａ１…試料の熱物性評価装置 １…ポンプレー
ザ ４…試料 ５…プローブレ
ーザ ７…光検出器 ９メモリ １０…測定器（測定手段に相当） １１…演算器
（演算手段に相当） Ｋ１，Ｋ２…基準試料 Ｕ…被測定試料 Ｓ…基準状態 Ｍ…測定状態 ＰＫ１（Ｓ），ＰＫ２（Ｓ），ＰＫ１（Ｍ），ＰＫ２
（Ｍ）…基準試料の状態Ｓ，Ｍでの熱膨張量（光熱変
位） ＰＵ（Ｓ），ＰＵ（Ｍ）…被測定試料の状態Ｓ，Ｍでの
熱膨張量（光熱変位）
ザ ４…試料 ５…プローブレ
ーザ ７…光検出器 ９メモリ １０…測定器（測定手段に相当） １１…演算器
（演算手段に相当） Ｋ１，Ｋ２…基準試料 Ｕ…被測定試料 Ｓ…基準状態 Ｍ…測定状態 ＰＫ１（Ｓ），ＰＫ２（Ｓ），ＰＫ１（Ｍ），ＰＫ２
（Ｍ）…基準試料の状態Ｓ，Ｍでの熱膨張量（光熱変
位） ＰＵ（Ｓ），ＰＵ（Ｍ）…被測定試料の状態Ｓ，Ｍでの
熱膨張量（光熱変位）
Claims (2)
- 【請求項１】 試料に励起光を照射し，該励起光の照射
による上記試料の光熱変位を光干渉法を用いて測定する
試料の熱物性評価方法において，基準状態での光熱変位
が既知である少なくとも１つの基準試料の上記基準状態
での光熱変位を予めメモリに記憶しておき，上記基準試
料と被測定試料との各光熱変位を略同一の測定状態下で
測定し，上記測定された基準試料の光熱変位の上記メモ
リに記憶された基準状態での光熱変位からの変化に基づ
いて上記測定された被測定試料の光熱変位を補正するこ
とにより，該被測定試料の熱物性を示す基準状態での光
熱変位を演算してなることを特徴とする試料の熱物性評
価方法。 - 【請求項２】 試料に励起光を照射し，該励起光の照射
による上記試料の光熱変位を光干渉法を用いて測定する
試料の熱物性評価装置において，基準状態での光熱変位
が既知である少なくとも１つの基準試料の上記基準状態
での光熱変位を予め記憶しておくメモリと，上記基準試
料と被測定試料との各光熱変位を略同一の測定状態下で
測定する測定手段と，上記測定手段により測定された基
準試料の光熱変位の上記メモリに記憶された基準状態で
の光熱変位からの変化に基づいて上記測定手段により測
定された被測定試料の光熱変位を補正することにより，
該被測定試料の熱物性を示す基準状態での光熱変位を演
算する演算手段とを具備してなることを特徴とする試料
の熱物性評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5001558A JP2726210B2 (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 試料の熱物性評価方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5001558A JP2726210B2 (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 試料の熱物性評価方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06201619A true JPH06201619A (ja) | 1994-07-22 |
| JP2726210B2 JP2726210B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=11504860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5001558A Expired - Fee Related JP2726210B2 (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 試料の熱物性評価方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2726210B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09222404A (ja) * | 1996-02-19 | 1997-08-26 | Agency Of Ind Science & Technol | 比熱容量測定方法及びその装置 |
| JP2009085795A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Nichias Corp | 高温における電磁波の反射率または透過率測定方法 |
| JP2016095196A (ja) * | 2014-11-13 | 2016-05-26 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． | 熱膨張係数の測定方法および熱機械分析装置 |
| WO2017093018A1 (de) * | 2015-12-01 | 2017-06-08 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Bestimmung des thermischen ausdehnungskoeffizienten als funktion der temperatur |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03137550A (ja) * | 1989-10-23 | 1991-06-12 | Brother Ind Ltd | 光波干渉型微小熱変位測定装置 |
| JPH03269346A (ja) * | 1990-03-20 | 1991-11-29 | Kobe Steel Ltd | 熱膨張振動を用いた単一光源による試料評価方法 |
| JPH04273048A (ja) * | 1991-02-28 | 1992-09-29 | Kobe Steel Ltd | 熱膨張振動を用いた試料評価方法 |
-
1993
- 1993-01-08 JP JP5001558A patent/JP2726210B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03137550A (ja) * | 1989-10-23 | 1991-06-12 | Brother Ind Ltd | 光波干渉型微小熱変位測定装置 |
| JPH03269346A (ja) * | 1990-03-20 | 1991-11-29 | Kobe Steel Ltd | 熱膨張振動を用いた単一光源による試料評価方法 |
| JPH04273048A (ja) * | 1991-02-28 | 1992-09-29 | Kobe Steel Ltd | 熱膨張振動を用いた試料評価方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09222404A (ja) * | 1996-02-19 | 1997-08-26 | Agency Of Ind Science & Technol | 比熱容量測定方法及びその装置 |
| JP2009085795A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Nichias Corp | 高温における電磁波の反射率または透過率測定方法 |
| JP2016095196A (ja) * | 2014-11-13 | 2016-05-26 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． | 熱膨張係数の測定方法および熱機械分析装置 |
| WO2017093018A1 (de) * | 2015-12-01 | 2017-06-08 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Bestimmung des thermischen ausdehnungskoeffizienten als funktion der temperatur |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2726210B2 (ja) | 1998-03-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |