JPH0694613A

JPH0694613A - 赤外顕微測定装置

Info

Publication number: JPH0694613A
Application number: JP4269691A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kawada; 聡河田; Takashi Nakano; 隆志中野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-11
Filing date: 1992-09-11
Publication date: 1994-04-08

Abstract

(57)【要約】【目的】赤外顕微測定において、赤外光の波長の長さに
よる光の回折限界の制約を超えて、空間分解能を増大す
る。【構成】試料１の上面に、赤外域において透明でかつ高
屈折率の半球形状のプリズム３の下面を密着させて置
く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、赤外域の吸光スペクト
ル測定に係り、特に、顕微鏡光学系を用いた赤外顕微測
定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】赤外顕微分光は、局所的な
物質分析が行えるため、半導体製造等の技術分野におい
てそのニーズが大変高まってきている。従来の赤外顕微
測定装置の構成例を図１２(a)透過測定、(b)反射測定と
して示す。この装置は、一般にＦＴ-ＩＲ装置と組み合
わせて使用され、図示のように、干渉計出射光(201)は
試料室内、入射集光器の絞り位置(202)に集光される
が、この絞り位置が赤外顕微鏡(200)の入射光位置にな
る。入射光位置すなわち絞り(202)を通過した光束は、
結像縮小倍率の高い入射集光器(203)によって試料マス
ク(204)を介し試料(205)の表面に集光される。試料物質
を透過あるいは反射した光(206)は、その試料面で入射
集光器(203)に合焦の対物集光器(207)によって、その結
像面位置(208)に結像される。測定対象部分のみにしぼ
られた結像光は、接眼集光器(209)により検出器(210)の
素子表面に集光され、その光束強度が測定される。現
在、図１２に示されたような典型的な赤外顕微測定装置
において、最も性能のよい装置で、２２倍の結像縮小倍
率で直径１０μmの空間分解測定が最高であるとされて
いる。

【０００３】ところで、例えば、超微細化を指向する半
導体製造技術分野においては、特性上、形成する薄膜等
の物質組成を極めて局所的に把握する必要があり、上記
の空間的分解能の最高値、すなわち直径１０μmを超え
る測定が切望される訳であるが、これを実現しようとす
れば、単純には、上記入射集光器(203)の結像縮小倍率
をより大きくすることが考えられる。しかしながら、結
像縮小倍率をより大きくするということにおいて、本質
的な問題として、よく知られた式 Δ＝(０.６１λ）／
（ｎ・sinθ)から明白なように、赤外光の波長(λ)の長
さにより空間的分解能(Δ)が光の回折限界によって制限
を受けている。なお、ｎは試料側媒質の屈折率である。
換言すれば、いかに高い結像縮小倍率の入射集光器(入
射集光器が対物集光器を兼ねる場合は、対物光学系の開
口数(ＮＡ)の大きいもの)を用いても、上記の回折限界
の理論式より、高々波長程度までしかスポットを絞るこ
とができず、測定の分解能は用いる波長の長さを超える
ことはできない。したがって、波長が数μmの赤外光で
１μm以下の微細な構造を分析・観察するなどといった
ことは、従来技術の延長においては、原理的に全く不可
能なことであった。

【０００４】

【発明の目的】本発明の目的は、従来技術の延長ではな
い全く新たな視座から、空間分解能を増大せしめる技術
を提供すること、すなわち、波長が数μmの赤外光でそ
の用いる波長より小、ないし１μm以下の空間的分解能
を実現できる赤外顕微測定装置を提供することにある。

【０００５】

【発明の構成】本発明に係る赤外顕微測定装置は、赤外
域の光源から射出された赤外光を集光光学系により一点
に集光して試料に照射し、この照射赤外光と前記試料と
の相互作用を経た光を顕微対物光学系により結像してこ
の結像光を光電検出することにより前記試料の局所的な
スペクトルを測定する赤外顕微測定装置において、赤外
域において透明かつ高屈折率で、下側に前記試料の一面
と密接可能な平面を有する半球形状のプリズムを備える
と共に、前記集光光学系の集光点に集光される光束には
少なくとも前記半球形状プリズムの屈折率と前記試料の
屈折率とで決まる全反射の臨界角以上の入射角をもって
入射される光を含むことを基本的な特徴としている。

【０００６】

【作用】上記半球形状プリズムの下側下面に上記試料を
密接させ上記集光光学系による集光点とこの半球形状プ
リズムの中心とを一致させて設定した場合について、赤
外域の光源から射出された赤外光は、上記集光光学系を
通り、上記半球形状プリズムを通ってこのプリズムの中
心に微小スポットとして集光され、試料に入射される。
このとき、半球形状プリズムは、高い屈折率(ｎ_h)をも
つものであるので、集光スポットの径は、理論上、この
プリズムを用いない場合の径に比べて１／ｎ_hとなる。
そして、このプリズムに入射する光のすべては、この半
球形状プリズムの球中心を臨む方向すなわち半径方向か
ら入射されるので、このプリズムによる収差の影響は全
くなく、理論どおり１／ｎ_hのスポット径を実現する。
入射赤外光には、このプリズムと試料の界面において全
反射するものが含まれる。半球形状プリズムは、試料の
屈折率(ｎ_x)より高い屈折率(ｎ_h)をもつため、両屈折率
によって決められる臨界角θc以上の入射角をもつ入射
光が存在すると、この入射光に対しては、その集光スポ
ットにおいて、試料側に屈折して進行することはなく、
プリズム下面においてこれら入射光を全反射させる。こ
の入射光が全反射する際、この全反射に係る集光スポッ
トの試料側のニアフィールド(near field；近視野)にお
いてはエバネッセント場が形成される。このエバネッセ
ント場と試料点との相互作用が変調信号として出力光に
含まれる。１／ｎ_hに小径化された集光スポットにおい
て試料と相互作用を経た、前記エバネッセント場におけ
る出力光(反射の場合は全反射光、透過の場合はもう一
つの半球形状プリズムでカップリングされた光)を含む
出力光は、半球形状プリズムを通過し、上記顕微対物光
学系により収束され結像される。この結像光を光電検出
し、これを記録することによって、少なくとも、用いた
赤外光の波長よりも小さい空間分解能(理論上は、半球
形状プリズムを用いないときの空間分解能のｎ_h倍)が実
現される。

【０００７】

【比較例】なお、ここで、上記の発明と多少とも関連す
ると解される比較例を図１３に示す。２枚の凹面鏡(23
1)(232)と２枚の平面鏡(233)(234)とＡＴＲプリズム(23
5)を用いた多重反射ＡＴＲ装置の光学系の一例である。
ＡＴＲ法(全反射吸収スペクトル法)は、ＡＴＲプリズム
(235)と試料(236)とを密着させＡＴＲプリズム(235)に
おける全反射を利用して試料(236)の吸収スペクトルを
分析するものである。しかしながら、この手法は、全反
射を用いたエバネッセント場を利用するものとはいえ、
試料(236)の全長にわたる全体の吸収を検出するもので
あり、試料の極めて限られた局所における吸収を検出す
るものではなく、また、顕微レベルのものでもないこと
も明白であって、上記の発明とは全く技術思想を異にす
るものである。

【０００８】尚、上記の発明で、試料の各点を２次元的
に分析・観察するには、基本的には、試料を光軸に直交
するＸＹの２次元に走査する。これによって、２次元の
吸収スペクトルをきわめて高い空間分解能で得ることが
できる。

【０００９】

【実施例】図１は一実施例の光学系の模式図を示してい
る。(１)は図示しないＸＹＺ微駆動走査ステージに載置
された試料であり、(２)は赤外域の光源としてのＦＴ−
ＩＲ装置である。前記試料(１)の上面は、ゲルマニウム
からなる半球プリズム(３)の下面と密接され、半球プリ
ズム(３)の中心Ｃは光軸上に位置している。

【００１０】光源(２)から射出された赤外光は、絞りと
してのピンホール(４)を通り、半透鏡(５)で反射され、
カセグレン光学系(６)に入射する。カセグレン光学系
(６)の副鏡(６ａ)で反射した光は主鏡(６ｂ)によって集
光され、半球プリズム(３)の中心Ｃにスポットを形成す
る。試料(１)に入射された赤外光はその集光スポットに
おいて試料(１)と相互作用をなし、試料(１)を構成する
各種物質のそれぞれ固有の性質に基づき特定波長(また
は振動数)の赤外光を吸収する。この変調信号を含んだ
反射光は半球プリズム(３)を通り、カセグレン光学系の
主鏡(６ｂ)で集束され副鏡(６ａ)で反射され、半透鏡
(５)を透過して、カセグレン光学系(６)の結像面に開口
するピンホール(７)の位置で結像する。ピンホール(７)
を通過した光は、その背後に設置された光伝導型半導体
検知器の一種であるＭＣＴ検知器(８)に入光する。ＭＣ
Ｔ検知器(８)で光電変換された電気信号を処理して現試
料点における吸収スペクトルを得る。試料(１)をＸＹ走査ステージを駆動して移動させると、
試料(１)のＸＹ方向２次元にわたる吸収スペクトルが得
られる。この吸収スペクトルを各試料点ごとに分析・処
理すると、例えば、試料(１)中の特定物質が平面的にど
のような濃度でどのような形で分布しているかの情報を
得ることができる。

【００１１】したがって、上記のような分布情報を細密
に得ようとすれば、まず第一に、各独立な試料点を可能
な限りの微小域にすること、第二にその微小域内での物
質情報を可能な限り失うことなく検出するということが
重要である。

【００１２】半球プリズム(３)は、材質がゲルマニウム
からなるので、赤外域の波長λ＝２〜１４μmにおいて
屈折率が４.０の高い値をもつ。カセグレン光学系(６)
の主鏡(６ｂ)で反射され、この半球プリズム(３)に入射
する赤外光はプリズムに入射した時点で、その波長は１
／４.０となる。したがって、仮にこのプリズムがここ
にないとした場合に、集光点Ｃに形成されるスポットの
径は、カセグレン光学系(６)のＮＡやその他の光学系の
回折限界によって、高々用いる赤外光の波長程度までし
か絞ることができないのに対し、半球プリズム(３)を用
いることによってその波長が１／４.０にされるので、
スポット径は１／４.０にまで小径化できることにな
る。そして、半球プリズム(３)に入射する赤外光のすべ
ては、このプリズムの球心Ｃを臨む半径方向から入射す
るので、光学素子としての半球プリズム(３)に起因する
収差の影響は全くなく、１／４.０となりうる集光スポ
ットの径をそのまま１／４.０の径に維持する。この小
径化集光スポットで照射された試料(１)の試料点では、
含まれる物質と入射赤外光との相互作用が生じ、この作
用を経た赤外光は、一部はさらに試料中に屈折進行し、
一部は散乱し、その他は全反射する。半球プリズム(３)
は高い屈折率(ｎ_h＝４.０)をもち、試料(１)は通常、そ
の屈折率ｎ_x が１.２〜２.０程度であるので、これら２
つの屈折率で決まる全反射の臨界角θc( sinθc＝ｎ_x／
ｎ_h)以上の入射角θをもつ入射光は、半球プリズム(３)
と試料(１)との界面ですべて全反射し、等しい反射角を
もってこの半球プリズム(３)を透過してゆく。

【００１３】臨界角以上の入射角をなす入射光が全反射
する際、この全反射に係る微小化集光スポットの試料点
側には、エバネッセント場が形成され、赤外のエバネッ
セント波が試料(１)の深さ方向にしみ出す。しみ出す距
離は、入射角θ，屈折率ｎ_x，ｎ_hにより決まるが、試料
(１)中での波長のほぼ０.５〜１.０倍程度であり、ここ
にニアフィールド(ｎｅａｒｆｉｅｌｄ；近視野)が形
成されることになる。このニアフィールドでしみ出した
エバネッセント波は、試料点の物質と相互作用をなし、
相互作用の結果が変調信号として全反射の反射光に含ま
れる。この全反射による反射光は半球プリズム(３)を通
り、ほとんどすべてがセガクレイン光学系の主鏡(６ｂ)
に受光される。なお、全反射によらない反射光は、必ず
しも全部、前記主鏡(６ｂ)に受光されるものではない。

【００１４】図１に示した光学系では、さらに、ピンホ
ール(４)から試料(１)表面に至る集光光学系と、試料
(１)表面から対物光学系を経てピンホール(７)に至る光
学系とを共焦点の光学系に構成している。したがって、
小径化集光スポットによる空間分解の増大に加えて、焦
点面からずれた焦点面からの不要な散乱光を遮断するこ
とが同時に達成することができる。

【００１５】図２は他の実施例の光学系の模式図を示
し、図１と同一の参照符号は同一ないし相当のものを示
している。(11)は試料(１)を例えば１０ｎｍの精度でＸ
方向，Ｙ方向及びＺ方向に微駆動可能な走査ステージを
模式的に示しており、具体的には、ＰＺＴとフィードバ
ック系を備えたステージであり、ニアフィールドを対象
とする顕微系によく利用される形式のものである。ま
た、ピンホール(７)の上方に設けられたカセグレン光学
系(12)は、第１のカセグレン光学系(６)で結像し、この
ピンホール(７)を透過した結像光の光点を物点とする第
２の顕微対物系を構成しており、ＭＣＴ検出器(８)の受
光面に結像する像の分解能の向上を図るためのものであ
る。なお、この第２のカセグレン光学系(12)を省略した
第３図に示される構成の光学系も利用可能である。

【００１６】図２、図３において、(13)は、ＦＴ−ＩＲ
装置(２)から射出されピンホール(４)を通過した赤外光
を半球プリズム(３)の中心Ｃに集光する凹面反射鏡で、
その集光点Ｃに対する光の入射角θが、試料(１)の屈折
率ｎ_x1，ｎ_x2，……を考慮して、その最小の臨界角θcm
in以上となるように設定されている。すなわち、凹面反
射鏡(13)は、試料(１)と半球プリズム(３)との界面で全
反射のみを生じさせるための集光光学系を形成してい
る。凹面反射鏡(13)により点Ｃに集光された集光スポッ
トの径は、高屈折率の半球プリズム(３)により小径化さ
れた集光スポットの試料点側、深さ方向にニアフィール
ドが形成され、エバネッセント波がしみ出す。このエバ
ネッセント波と試料点との相互作用が変調信号として全
反射の反射光に含まれる。全反射光は、凹面反射鏡(13)
による「けられ」を除き、すべてカセグレン対物光学系
(６)に受光される。

【００１７】図１の実施例では、全反射を含んだ形での
集光スポットの形成であり、試料面での反射の際、各種
の雑音光，迷光を生じ易い形態であったが、この実施例
の場合、試料への屈折光はなく、また散乱等も少なく
(基本的には、正反射のみが生じていると考えてよい)、
カセグレン光学系(６)が受光する赤外光の全部に対し、
試料(１)の物質情報を担った赤外光の比率は相当に高く
なるものと了解できる。すなわち、図２，図３の実施例
は、図１の実施例に比べて、受光光量の損失はあるもの
の、担う情報の密度は高い、即ちＳ／Ｎ比は高いという利
点を有する。

【００１８】図４はまた別の実施例の光学系の模式図を
示している。先の実施例がいずれも反射型であるのに対
し、本実施例は透過型の例である。(21)は図示しないＸ
Ｙ走査ステージに支持された試料、(22)は赤外域の光源
としてのＦＴ−ＩＲ装置、(23)はカセグレン集光光学
系、(24)はカセグレン対物光学系、(25)はＭＣＴ検出
器、(26)，(27)はピンホール、(28)はゲルマニウム製半
球プリズム、(29)も同じくゲルマニウム製半球プリズム
で、両プリズム(28)(29)のそれぞれの下面は、試料(21)
の上下面と光学的に密接し、両プリズム(28)(29)の中心
Ｃ₁，Ｃ₂は光軸上に位置している。

【００１９】光源(22)から射出される赤外光は、ピンホ
ール(26)を通り、平面反射鏡(30)で反射され、カセグレ
ン集光光学系(23)に入射する。カセグレン集光光学系(2
3)は半球プリズム(28)の中心Ｃ₁に集光スポットを形成
するが、ゲルマニウム製半球プリズム(28)によりスポッ
ト径は、このプリズムの屈折率分の一にされた集光スポ
ットとなる。この小径化された集光スポットのみの赤外
光が試料(21)に入射する。試料(21)に入射した赤外光
は、一部は屈折して進行し第２の半球プリズム(29)に入
射し、また一部は試料(21)中で散乱しその散乱光は半球
プリズム(28)または(29)に入る一方、全反射の臨界角以
上の入射角で入射した赤外光は全反射して半球プリズム
(28)に戻る。半球プリズム(28)内において全反射する
際、先述したのと同様に、ここにエバネッセント場のニ
アフィールドが形成される。試料点の厚み方向(光軸方
向)に作用するエバネッセント波は、試料点の物質と相
互作用をなし、この相互作用を経たエバネッセント波は
試料(21)が十分薄い場合、半球プリズム(29)側に漏出
し、半球プリズム(29)と光学的にカップリングする。そ
して、半球プリズム(29)側にカップリングされたエバネ
ッセント波はカップリングされた時点で進行波に転換さ
れ、入射角と同じ角度をなして半球プリズム(29)中を進
行してゆく。結局のところ、半球プリズム(29)を透過
し、カセグレン対物光学系(24)に受光される赤外光は、
実質的に半球プリズム(28)から試料(21)に透過し半球プ
リズム(29)に透過する成分と、半球プリズム(29)にカッ
プリングされたエバネッセント波に係る成分とが主体と
なる。ＮＡの大きいカセグレン対物光学系(24)は、この
出射光を集束しピンホール(27)の位置に結像する。

【００２０】尚、この実施例においても、集光光学系(2
3)と対物光学系(24)とは共焦点光学系を構成するのが好
ましく、この構成にした場合においては、焦点深度と関
連づけて試料面以外の深さ方向からの散乱光を効率良く
遮断できる。

【００２１】上記の各実施例においては、高屈折率のプ
リズムとして形状が半球のものを用いた例を示したが、
図５に回転対称断面で示すように、光の入射側に球面部
(31)を有し、試料と密接する(ないし密着する)側には部
分的に平面部(32)を有する図示の如きプリズムを用いて
もよい。切欠部(33)(33)を形成することにより、雑音光
を大幅に抑圧することができる。また、球面部(31)の中
心Ｃにおいて、この点において外方へ突出する微小な突
起を設けるか、または内方へくぼむ微小な凹部を形成
し、ニアフィールドの形成を増強するようにしてもよ
い。

【００２２】上記半球形状プリズムは、赤外域で透明で
あることは勿論であるが、屈折率は高ければ高いほど好
ましいことは言うまでもない。材質としては、Ｇｅすな
わちゲルマニウムとするのが最良であるが、ＣｄＴｅ
（屈折率：２．７）、ＩｎＰ（屈折率：３．０）、Ｇａ
Ａｓ（屈折率：３．３）、ＰｂＳ（屈折率：４．０）、
ＰｂＴｅ（屈折率：５．０）、ＰｂＳｅ（屈折率：４．
５）などを用いたものでもよい。なお、赤外域(１〜１
０μm)のある領域で若干の吸収を呈する物質でもその利
用を妨げるものではない。

【００２３】次に、本装置の実証例を示して、本発明の
有用性を例証する。用いた光学系は、図２に示したシス
テムである。試料(１)として、厚さが４０μmのパラフ
ィンフィルムを適用した。図６に図解するように、この
パラフィンフィルム(１)をゲルマニウム製半球プリズム
(３)の中心Ｃで段差をもつように貼付し、Ｘ軸に駆動走
査して、その段差を検出し、その空間距離の大きさを波
長と関連付けて調べるものである。

【００２４】図７は、測定により得られた反射率スペク
トルを示す。同図(Ａ)はＸ軸方向の原点Ｏより−２０μ
mの位置におけるもの、(Ｂ)は同−２μm、(Ｃ)はＸ軸の
原点Ｏにおけるもの、(Ｄ)は＋２０μmの位置における
ものそれぞれの反射率スペクトルを示している。

【００２５】第８図は、ある特定波長における吸収ピー
クの変化の一例を示している。なお、横軸はＸ軸方向の
原点Ｏからの距離(μm)である。同図(Ａ)は波数８５０
ｃｍ^-1すなわち波長が１１.７６μmにおける吸収ピーク
の変化、同図(Ｂ)は波数１４２９ｃｍ^-1すなわち波長が
７.０μmにおける吸収ピークの変化である。同図(Ｃ)
は、比較例として、ゲルマニウム半球プリズム(３)を有
しない従来の赤外顕微測定装置において測定した波長が
７.０μm(波数１４２９ｃｍ^-1)における吸収ピークの変
化を示したものである。

【００２６】図８の(Ｂ)と(Ｃ)によれば、同図(Ｂ)によ
って前記の段差は明瞭に検出されていることが分かる。
そして、第８図の(Ａ)と(Ｂ)によれば、この段差は、ほ
ぼ５μmの分解で検出されていることが分かる。即ち、
(Ａ)は波長が１１.７６μm，(Ｂ)は波長が７.０μmであ
って、両者ともに波長より小さい分解で空間距離を分解
できたということである。

【００２７】尚、上記の実証結果を得るのに使用した本
実施例装置の光学系(図２)のより詳しい緒元を次に示
す。ＦＴ−ＩＲ装置(２)は(株)日本電子製・型番ＪＩＲ
−６０００(光源はセラミック、４００〜４０００ｃｍ
^-1、波数分解能は０.５ｃｍ^-1)、半球プリズム(３)の半
径は８ｍｍ、ピンホール(４)は試料面上で直径が１６０
μm、カセグレン対物光学系(６)は倍率２０倍でＮＡが
０.２−０.５、ピンホール(７)はここではスリットとし
大きさは試料面上で１００μm×２.５μm、カセグレン
光学系(12)は倍率２０倍でＮＡが０.２−０.５、ＭＣＴ
検出器(８)は検出器面積が１００×１００μm²である。
また、本例においては、試料(１)を半球プリズム(３)の
下面に密着させ、半球プリズム(３)をＸＹ走査ステージ
のＸ軸方向へ微動させたことから、上記と合わせて、こ
の場合の集光スポットの形の変化を考察した結果を以下
に示しておく。

【００２８】図９に光学系に整合した走査ステージの座
標系ＸＹＺの概要と、半径８ｍｍの半球プリズム(３)の
位置関係を図解する。Ｚ軸は光学系の光軸と一致し、Ｏ
は座標系の原点、Ｃは半球プリズムの中心である。光線
の入射角θはＺ軸を基準とし、図１０，図１１における
グラフ中、印＋はθ＝２０°を印×はθ＝３０°(ＮＡ
＝０.５)の場合を示している。

【００２９】図１０(Ａ)は半球プリズムの中心ＣをＸ＝
１００μmただしＺ＝０，Ｙ＝０としたときの２光線の
結像位置を示している。原点Ｏからの距離ｘ’が７５μ
m付近のところに結像する。同図(Ｂ)は(Ａ)を拡大して
示し、理想的な結像点が０.３μm程度の線分に拡がるこ
とを表している。同図(Ｃ)は、この線分への拡がりΔｘ
と中心ＣのＸ軸方向の位置ｘとの関係を与えるグラフを
示している。以上から分かることは、半球プリズムの中
心Ｃを変位させても集光スポットはそれほど大きくなら
ないことはないという事実である。

【００３０】図１１は、半球プリズムの中心ＣがＸ＝
０，Ｙ＝０でＺ＝１０μmにあるときのスポットダイア
グラムを示している。＋印の円はθ＝２０°の光線によ
るもの、×印はθ＝３０°の光線によるものである。拡
がりの直径Δｄは約３μmである。同図(Ｂ)に、Ｚ軸＋
方向の変位と拡がりの直径Δｄの関係を与えるグラフを
示しておく。これによれば、Ｚ軸方向での変位に対し、
集光スポットの径はその１／４程度の変化に抑えられる
ことが分かる。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、試料に密接させる高屈折率の半球形状プリズ
ムにより集光スポット径を少なくとも波長より小さくで
き、空間分解能を著しく向上できるとともに、検出され
るべき出力光には上記プリズムの高屈折率性に基づいて
全反射によるエバネッセント場を経た反射光が多く含ま
れることとなるので、情報密度の高い検出が可能となる
効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の光学系を模式的に示す図で
ある。

【図２】本発明の他の実施例の光学系を模式的に示す図
である。

【図３】本発明のまた別の実施例の光学系を模式的に示
す図である。

【図４】本発明のさらに他の実施例の光学系を模式的に
示す図である。

【図５】半球形状プリズムの別の例を示す回転対称断面
図である。

【図６】一実施例で行った実証試験における半球プリズ
ムと試料位置との関係を模式的に示す図である。

【図７】測定により得られた反射率スペクトルを示す図
である。

【図８】ある特定波長における吸収ピークの変化を示す
図であり、同図(Ａ)，(Ｂ)は本実施例によるもの、同図
(Ｃ)は従来例によるものである。

【図９】半球プリズムが走査ステージの原点位置からシ
フトした場合の光線と座標系の説明図である。

【図１０】半球プリズムをＸ方向にシフトした場合のス
ポットダイアグラムを説明する図である。

【図１１】半球プリズムをＺ方向にシフトした場合のス
ポットダイアグラムを説明する図である。

【図１２】従来の赤外顕微測定装置の構成例を示す図で
ある。

【図１３】本発明に関連すると解される比較例の光学系
を示す図である。

【符号の説明】

１試料２赤外域の光源としてのＦＴ−ＩＲ装置３半球プリズム４ピンホール５半透鏡６カセグレン光学系７ピンホール８ＭＣＴ検出器１１ＸＹＺ走査ステージ１３集光光学系としての凹面鏡２１試料２３，２４カセグレン光学系２８，２９半球プリズム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤外域の光源から射出された赤外光を集光
光学系により一点に集光して試料に照射し、この照射赤
外光と前記試料との相互作用を経た光を顕微対物光学系
により結像してこの結像光を光電検出することにより前
記試料の局所的なスペクトルを測定する赤外顕微測定装
置において、赤外域において透明かつ高屈折率で、下側に前記試料の
一面と密接可能な平面を有する半球形状のプリズムを備
えると共に、前記集光光学系の集光点に集光される光束
には少なくとも前記半球形状プリズムの屈折率と前記試
料の屈折率とで決まる全反射の臨界角以上の入射角をも
って入射される光を含むことを特徴とする赤外顕微測定
装置。
【請求項２】前記半球形状のプリズムは、材質がゲルマ
ニウムでなる請求項１記載の赤外顕微測定装置。
【請求項３】前記集光光学系と前記顕微対物光学系と
は、共焦点光学系を形成する請求項１または２記載の赤
外顕微測定装置。
【請求項４】前記試料のみをＸＹの２次元に微小距離移
動可能な走査ステージをさらに備えた請求項１ないし３
のいずれかに記載の赤外顕微測定装置。
【請求項５】下面に前記試料を密着させた前記半球形状
プリズムをＸＹの２次元に微小距離移動可能な走査ステ
ージをさらに備えた請求項１ないし３のいずれかに記載
の赤外顕微測定装置。
【請求項６】前記集光光学系は、前記光源からの光を反
射する半透鏡を備えて、この反射光を前記顕微対物光学
系を通して前記試料に照射する光学系である請求項１な
いし５のいずれかに記載の反射型の赤外顕微測定装置。