JPH07306135A - Spectroscope device - Google Patents

Spectroscope device

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Publication number
JPH07306135A
JPH07306135A JP12331894A JP12331894A JPH07306135A JP H07306135 A JPH07306135 A JP H07306135A JP 12331894 A JP12331894 A JP 12331894A JP 12331894 A JP12331894 A JP 12331894A JP H07306135 A JPH07306135 A JP H07306135A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
sample
pinhole plate
intensity
pinhole
Prior art date
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Pending
Application number
JP12331894A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kanji Fujiwara
幹治 藤原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jasco Corp
Original Assignee
Jasco Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jasco Corp filed Critical Jasco Corp
Priority to JP12331894A priority Critical patent/JPH07306135A/en
Publication of JPH07306135A publication Critical patent/JPH07306135A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a spectroscope device in which a sample can be positioned at the focal point of a focused laser beam or its vicinity and which can be improved in measurement accuracy. CONSTITUTION:Laser light from a light source 1 is commonly used as a laser beam for Raman analysis and reference light for focusing. The focused laser light is projected onto a sample 6 through a prescribed optical system 4 and objective lens 5 and, as a result, irradiates the sample 6. Part of Raman scattered light generated by the sample reaches a pinhole plate 21 positioned to the focal point of a condenser lens 20 through a second half mirror 9 and the lens 20. An optical sensor 22 is provided above the pinhole plate 21. Since all of the light converged to the pinhole plate 21 passes through the plate 21 when the lens 20 is focused on the plate 21, the received light intensity of the photosensor 22 becomes the maximum. Therefore, a CPU 26 moves the objective lens 20 and a Z-stage upward or downward by operating each driving device 5a and 82 so that the received light intensity can become the maximum.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、分光装置に関するもの
で、より具体的にはラマン分光装置や赤外分光装置等の
分光装置における測定用の光を試料上の所定位置に焦点
をあわせて照射するためのオートフォーカス機構の改良
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spectroscopic device. More specifically, the measuring light in a spectroscopic device such as a Raman spectroscopic device or an infrared spectroscopic device is focused on a predetermined position on a sample. It relates to improvement of an autofocus mechanism for irradiation.

【0002】[0002]

【従来の技術】分光装置(ラマン分光装置)は、レーザ
ー光を試料に照射し、その試料から発生するラマン散乱
光を分光器で分析することにより、試料の表面状態(例
えばウエハーやIC上での微小部分での歪み等の欠損状
態)の検出や、物質の同定等が行うことができるように
なっている。そして、上記レーザー光を試料に照射する
際には、係るレーザー光をレンズ(集光光学系)にて集
光した後、照射するようにしている。従って、理想的に
はレンズの焦点位置上に試料を位置させることで、係る
位置関係を保つことにより綺麗に結象され、正確な測定
が行えるようになる。
2. Description of the Related Art A spectroscopic device (Raman spectroscopic device) irradiates a sample with laser light and analyzes the Raman scattered light generated from the sample with a spectroscope to determine the surface condition of the sample (for example, on a wafer or IC). It is possible to detect a defect state such as distortion in a minute portion of the) and identify a substance. When irradiating the sample with the laser light, the laser light is condensed by a lens (condensing optical system) and then irradiated. Therefore, ideally, by arranging the sample on the focal position of the lens, it becomes possible to form a beautiful image by maintaining such a positional relationship, and accurate measurement can be performed.

【0003】また、実際の測定にあたっては、試料のあ
る1点のみに対して行うのでは無く、所定の平面エリア
内に対して順次レーザー光を照射していきながら、発生
するラマン散乱光を逐次測定していくようになってい
る。そして、その平面移動は、例えば試料をXYステー
ジ上に載置し、そのXYステージを所定方向に移動する
ことにより行える。
Further, in the actual measurement, the Raman scattered light generated is successively obtained by successively irradiating the laser light onto a predetermined plane area, rather than performing it on only one point of the sample. It is designed to measure. The plane movement can be performed, for example, by placing the sample on an XY stage and moving the XY stage in a predetermined direction.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記したごとく、試
料、より具体的にはレーザー光の照射位置をレンズの焦
点位置に配置するのが望ましいが、実際には、試料自身
の傾きや、ステージの傾きから、レーザー光が試料上で
焦点を結ばなくなることがある。係る場合には結象され
ずにぼやけてしまう。従って、試料からのラマン光は分
光器スリット上に結象出来なくなりラマン光はみかけ上
弱くなる。よって、同一試料で平坦(歪み等がない)な
表面上であっても、レーザー光を照射した位置により照
射エネルギーに強弱が生じ、発生するラマン光にも強弱
が生じて正確な測定がでなくなり、さらには、発生する
ラマン光の強度が弱くなり過ぎ、検知不能となるおそれ
もある。また、表面が平坦でない場合には、その表面の
凹凸に応じて焦点を合わせる必要があり、上記問題がよ
り顕著になる。
As described above, it is desirable to arrange the sample, more specifically, the irradiation position of the laser beam at the focal position of the lens, but in reality, the inclination of the sample itself and the stage The tilt may cause the laser light to be out of focus on the sample. In such a case, the image is blurred without being formed. Therefore, the Raman light from the sample cannot be formed on the slit of the spectroscope, and the Raman light is apparently weak. Therefore, even on the same sample on a flat surface (without distortion, etc.), the irradiation energy varies depending on the position where the laser beam is irradiated, and the generated Raman light also varies, making accurate measurement impossible. Moreover, the intensity of the generated Raman light may become too weak to be detected. Further, when the surface is not flat, it is necessary to focus according to the unevenness of the surface, and the above problem becomes more remarkable.

【0005】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、集光させた光のほぼ
焦点上に試料を配置することができ、焦点を合わせる
(オートフォーカスする)ために照射する光の位置と、
実際に測定する位置を同一箇所にすることにより、正確
な位置(焦点)合わせをすることができ、また、測定に
用いる光の一部を位置(焦点)合わせのための光に利用
し、焦点合わせと測定をリアルタイムで行うことがで
き、さらに、試料の表面からある一定の深さだけ奥(内
部)の位置の測定を行うことができ、また、焦点が合っ
ていない場合には、そのずれ量や方向が容易に検出する
ことができ、短時間で焦点合わせを行うことができ、測
定精度の向上を図ることができ、しかも単純な構成・測
定原理で行うことができ、各種の判定を原則として光強
度の大小及びまたは等しいというような比較処理で行う
ことができ、簡易な構成で処理することができ、装置の
簡略化並びにさらなる高速化を図ることのできる分光装
置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned background, and an object thereof is to allow a sample to be placed almost at the focus of condensed light so that the sample is focused (autofocusing is performed). ) The position of the light to illuminate
Accurate position (focus) can be adjusted by setting the actual measurement position at the same position, and a part of the light used for measurement can be used for the light for position (focus) adjustment. It is possible to perform alignment and measurement in real time, and to measure a position at a depth (inside) from the surface of the sample to a certain depth. The amount and direction can be easily detected, focusing can be performed in a short time, the measurement accuracy can be improved, and the simple configuration and measurement principle can be used to make various judgments. In principle, it is possible to provide a spectroscopic device that can be processed by a comparison process such that the light intensity is large and / or equal, can be processed with a simple configuration, and can simplify the device and further increase the speed. That.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る分光装置では、所定の光を集光光
学系を介して集光させて試料に照射させ、その照射に基
づいてその試料から発生する戻り光を分光器に入射する
ことにより分析処理を行う分光装置において、前記集光
光学系と前記試料との距離を変更する駆動手段と、前記
集光光学系を介して前記試料に参照光を照射する手段
と、前記参照光の前記試料からの戻り光の一部を取り出
す光分離手段と、前記光分離手段により取り出された光
を集光する集光手段と、その集光手段の焦点位置に配置
されたピンホール板と、前記ピンホール板を通過した光
の強度を検出する光センサと、その光センサの出力を受
け、前記検出された光強度が最大になるように前記駆動
手段の駆動を制御する制御手段とから構成した。
In order to achieve the above-mentioned object, in a spectroscopic device according to the present invention, predetermined light is condensed through a condensing optical system and irradiated onto a sample, and based on the irradiation. In the spectroscopic device that performs an analysis process by injecting the return light generated from the sample into the spectroscope, a driving unit that changes the distance between the condensing optical system and the sample and the condensing optical system are used. Means for irradiating the sample with reference light, light separating means for extracting a part of the return light of the reference light from the sample, and light collecting means for collecting the light extracted by the light separating means, A pinhole plate arranged at the focal position of the light converging means, an optical sensor for detecting the intensity of light passing through the pinhole plate, and an output of the optical sensor, and the detected light intensity becomes maximum. Control the drive of the drive means It was constructed from the control means.

【0007】別の解決手段としては、前記構成の分光装
置を前提とし、光分離手段を集光手段の焦点位置に配置
されたピンホール板の後方に設置し、係るピンホール板
を通過した光を分離させ、一方を分光器に入射し、他方
を光センサ(受光した光の強度を検出するセンサ)に入
射させるようにしてもよい。
As another solving means, on the premise of the spectroscopic device having the above-mentioned configuration, the light separating means is installed behind the pinhole plate arranged at the focal position of the condensing means, and the light passing through the pinhole plate is arranged. May be separated so that one is incident on the spectroscope and the other is incident on the optical sensor (a sensor that detects the intensity of the received light).

【0008】そして好ましくは、前記制御手段が、現在
取得した光強度と、前回またはそれ以前に取得した光強
度とを比較し、焦点が合う方向に移動しているか否かを
判断し、次に移動する方向を決定する機能を備えるよう
構成することである。
Preferably, the control means compares the light intensity currently acquired with the light intensity previously acquired or before, determines whether or not the focus is moving in a direction, and then, It is configured to have a function of determining a moving direction.

【0009】さらに別の解決手段としては、所定の光を
集光光学系を介して集光させて試料に照射させ、その照
射に基づいてその試料から発生する戻り光を分光器に入
射することにより分析処理を行う分光装置において、前
記集光光学系と前記試料との距離を変更する駆動手段
と、前記集光光学系を介して前記試料に参照光を照射す
る手段と、前記参照光の前記試料からの戻り光の一部を
取り出す光分離手段と、前記光分離手段により取り出さ
れた光を集光する集光手段と、その集光手段の焦点位置
を挟んで光路上の前後に等距離だけ置いて移動可能に配
置された第1,第2のピンホール板と、前記第1,第2
のピンホール板を前記光路上に交互に挿入配置する切替
手段と、前記第1のピンホール板または前記第2のピン
ホール板を通過した光の強度を検出する光センサと、そ
の光センサの出力を受け、前記第1のピンホール板を通
過した光の光強度と、前記第2のピンホール板を通過し
た光の光強度とが等しくなるように前記駆動手段の駆動
を制御する制御手段とから構成することである。
As another means for solving the problem, predetermined light is condensed through a condensing optical system to irradiate the sample, and the return light generated from the sample based on the irradiation is incident on the spectroscope. In a spectroscopic device that performs an analysis process by means of: driving means for changing the distance between the condensing optical system and the sample; means for irradiating the sample with reference light through the condensing optical system; A light separating unit that extracts a part of the return light from the sample, a condensing unit that condenses the light extracted by the light separating unit, and a front and rear position on the optical path with the focus position of the condensing unit interposed therebetween. First and second pinhole plates movably arranged at a distance, and the first and second pinhole plates
Switching means for alternately inserting and arranging the pinhole plates in the optical path, an optical sensor for detecting the intensity of light passing through the first pinhole plate or the second pinhole plate, and an optical sensor for the optical sensor. Control means for receiving the output and controlling the driving of the drive means so that the light intensity of the light passing through the first pinhole plate and the light intensity of the light passing through the second pinhole plate become equal. It consists of and.

【0010】そして好ましくは、前記制御手段が、前記
第1のピンホール板を通過した光の光強度と、前記第2
のピンホール板を通過した光の光強度とを比較し、その
大小関係からいずれの方向に焦点がずれているかを判断
し、次の移動方向を決定する機能を備えるよう構成する
ことである。
Preferably, the control means controls the light intensity of the light passing through the first pinhole plate and the second pinhole plate.
The light intensity of the light passing through the pinhole plate is compared, the direction of the focus is deviated from the magnitude relation, and the function of determining the next movement direction is provided.

【0011】さらに前記参照光が、分光処理を行うため
の測定用の光を用いる。すなわち、分光測定用の光を出
射するための光源をそのまま用いるようにすると、なお
良い。
Further, the reference light uses measurement light for performing a spectral process. That is, it is better to use the light source for emitting the light for spectroscopic measurement as it is.

【0012】[0012]

【作用】集光光学系を介して測定対象の試料に参照光を
照射すると、試料からの戻り光(ラマン散乱光等)が発
生するが、係る戻り光は光分離手段を介してその一部が
取り出され集光手段に送られる。そして、その集光手段
にて集光され、ピンホール板に至る。この時、試料の位
置が集光光学系の焦点と一致している場合には、戻り光
は集光手段で集光されてピンホール板のピンホールをす
べて通過する。一方、試料の設置位置が焦点位置からず
れると、集光手段で集光され1点に収束される位置がピ
ンホール板の設置位置からずれるので、ピンホール板を
通過できない光が生じる。すなわち、焦点があった時が
最もピンホール板を通過する光の強度が高くなる。そこ
で、光センサでピンホール板を通過する光の光強度を検
出し、それが最大になるように駆動装置を適宜駆動して
試料と集光光学系の相対位置を修正する。そして、光強
度が最大になったとき合焦点と判断し、焦点合わせ処理
を終了する。次いで、実際に分析処理を行うべく所定の
光を出射させると、集光光学系を通った光は試料表面で
集光され(焦点があっており)、高精度な測定・分析が
行われる。
When the sample to be measured is irradiated with the reference light through the condensing optical system, the return light (Raman scattered light or the like) from the sample is generated, and the return light is partly passed through the light separating means. Are taken out and sent to the light collecting means. Then, the light is collected by the light collecting means and reaches the pinhole plate. At this time, when the position of the sample is coincident with the focal point of the condensing optical system, the returning light is condensed by the condensing means and passes through all the pinholes of the pinhole plate. On the other hand, when the installation position of the sample deviates from the focus position, the position where the light is condensed by the light converging means and converges to one point is displaced from the installation position of the pinhole plate, so that light that cannot pass through the pinhole plate is generated. That is, the intensity of the light passing through the pinhole plate is highest when the focus is achieved. Therefore, the light intensity of the light passing through the pinhole plate is detected by the optical sensor, and the driving device is appropriately driven so as to maximize the light intensity to correct the relative position between the sample and the condensing optical system. Then, when the light intensity reaches the maximum, it is determined to be the in-focus point, and the focusing process ends. Next, when a predetermined light is emitted to actually perform the analysis process, the light passing through the light collecting optical system is condensed (focused) on the sample surface, and highly accurate measurement / analysis is performed.

【0013】また、集光手段の焦点位置から前後に等距
離を置いて第1,第2のピンホール板を配置した場合に
は、各ピンホール板を交互に一方ずつ光路上の所定位置
に配置する。すると、焦点があっている場合には、第
1,第2のピンホール板を通過する光量は等しい。一
方、焦点があっていない場合には、片方のピンホール板
の方を通過する光量が大きく、そのように光量が大きく
なるのは、ずれ方向に対応する。よって、第1のピンホ
ール板を通過した光の光強度P1と、第2のピンホール
板を通過した光の光強度P2とを比較し、どちらが大き
いかを判断する。そして、P1が大きい場合には、例え
ば試料を集光光学系に近付けるするように移動命令を出
力する。逆に、P2が大きい場合には、遠ざかるように
移動命令を出力する。そして、P1=P2になったとき
に焦点が一致する。
Further, when the first and second pinhole plates are arranged at equal distances in front and back from the focal position of the light converging means, each pinhole plate is alternately placed at a predetermined position on the optical path. Deploy. Then, when they are in focus, the amounts of light passing through the first and second pinhole plates are equal. On the other hand, when there is no focus, the amount of light passing through one of the pinhole plates is large, and such a large amount of light corresponds to the shift direction. Therefore, the light intensity P1 of the light that has passed through the first pinhole plate and the light intensity P2 of the light that has passed through the second pinhole plate are compared to determine which is greater. When P1 is large, a movement command is output so as to bring the sample closer to the condensing optical system, for example. On the contrary, when P2 is large, the movement command is output to move away. Then, when P1 = P2, the focal points match.

【0014】[0014]

【実施例】以下本発明に係る分光装置について添付図面
を参照にして詳述する。図1は、本発明に係るラマン分
光装置の第1実施例を示している。同図に示すように、
まず光源1から出射されたレーザー光の光路上に、集光
レンズ2a,集光レンズ2aの焦点位置に配置されたピ
ンホール板2b及びピンホール板2bから所定距離だけ
離れて置かれたコリメータレンズ2cとから構成される
ビームエキスパンダ2が配置され、光源1から出射され
たレーザー光を所定径の平行光束に変換するようにして
いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A spectroscopic device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the Raman spectroscopic device according to the present invention. As shown in the figure,
First, a condenser lens 2a, a pinhole plate 2b arranged at the focal position of the condenser lens 2a, and a collimator lens placed at a predetermined distance from the pinhole plate 2b on the optical path of the laser light emitted from the light source 1. A beam expander 2 composed of 2c is arranged to convert the laser light emitted from the light source 1 into a parallel light flux having a predetermined diameter.

【0015】また、このビームエキスパンダ2を通過し
たレーザー光の光路上には、45度傾斜状態に第1のハ
ーフミラー4が配置されている。この第1のハーフミラ
ー4は、例えば1:1程度のものを用い、上記レーザー
光の50%程度を反射させ、その進路を90度変換して
下方に向けるようになっている。そして、その第1のハ
ーフミラー4の下方所定位置には、集光光学系たる対物
レンズ5が配置され、この対物レンズ5により、レーザ
ー光2が集光され、所定位置で焦点を結ぶようになって
いる。そしてこれらビームエキスパンダ2,第一のハー
フミラー4及び対物レンズ5で集光光学系を構成してい
る。そして、この対物レンズ5は駆動手段たるO.L.
作動ドライバ5aにより上下移動され、その下方に位置
される試料6上で焦点を結ぶようになっている。さらに
この試料6は、XYステージ7上に載置され、このXY
ステージ7を図示省略の駆動装置により所定方向に移動
することにより試料6を水平平面内の所定方向に移動で
きるようになっている。
On the optical path of the laser light that has passed through the beam expander 2, a first half mirror 4 is arranged in a tilted state of 45 degrees. The first half mirror 4 uses, for example, a mirror of about 1: 1 and reflects about 50% of the laser light, converts its path by 90 degrees, and directs it downward. Then, an objective lens 5 which is a condensing optical system is arranged at a predetermined position below the first half mirror 4, and the laser light 2 is condensed by the objective lens 5 so that the laser beam 2 is focused at a predetermined position. Has become. The beam expander 2, the first half mirror 4 and the objective lens 5 compose a condensing optical system. The objective lens 5 is an O.V. L.
It is moved up and down by the operation driver 5a and focused on the sample 6 located below it. Further, the sample 6 is placed on the XY stage 7, and the XY
The sample 6 can be moved in a predetermined direction within a horizontal plane by moving the stage 7 in a predetermined direction by a driving device (not shown).

【0016】さらに、そのXYステージ7の下方には、
駆動手段たるZステージドライバ8aにより上下移動さ
れるZステージ8が配置され、このZステージ8を上下
移動することにより、XYステージ7ひいては試料6を
上下移動できるようになっている。そして、これらZス
テージ8並びに対物レンズ5を適宜移動させることによ
り、焦点を合わせることができるようになっている。な
お、この例では対物レンズ5,Zステージ8の両方が上
下移動する例について示したが、少なくともいずれか一
方が移動するようになっていればよい。
Further, below the XY stage 7,
A Z stage 8 that is vertically moved by a Z stage driver 8a that is a driving unit is arranged. By vertically moving the Z stage 8, the XY stage 7 and thus the sample 6 can be vertically moved. Then, by appropriately moving the Z stage 8 and the objective lens 5, the focus can be adjusted. In this example, an example in which both the objective lens 5 and the Z stage 8 move up and down has been shown, but at least one of them may move.

【0017】一方、第1のハーフミラー4の上方所定位
置には、光分離手段たる第2のハーフミラー9が、第1
のハーフミラー4と平行に配置されている。そして、こ
の第2のハーフミラー9は、例えば1:99程度のもの
を用い、レーザー光を照射することにより試料6にて発
生するラマン散乱光10の大部分を反射させてその光路
を45度変換し、水平方向に向けるようになっている。
そしてその水平方向を進むラマン散乱光10の前方に
は、所定のビームエキスパンダ11を介して分光器13
が配置され、その分光器13の出力側には検出器14が
接続され、この検出器14が図外の処理装置へ送られ、
そこにおいて所定の分光測定を行うようになっている。
On the other hand, at a predetermined position above the first half mirror 4, a second half mirror 9 as a light separating means is provided with a first half mirror 9.
Is arranged in parallel with the half mirror 4. The second half mirror 9 is, for example, a mirror of about 1:99, and is irradiated with laser light to reflect most of the Raman scattered light 10 generated in the sample 6 so that its optical path is 45 degrees. It is designed to be converted and oriented horizontally.
In front of the Raman scattered light 10 traveling in the horizontal direction, a spectroscope 13 is provided via a predetermined beam expander 11.
Is arranged, a detector 14 is connected to the output side of the spectroscope 13, and the detector 14 is sent to a processing device (not shown).
A predetermined spectroscopic measurement is performed there.

【0018】ここで本発明では、上記第2のハーフミラ
ー9のさらに上方に集光手段たる集光レンズ20を設
け、その集光レンズ20の焦点位置にピンホール板21
を設けている。そして、そのピンホール板21のさらに
上方に光センサ22を設けている。この光センサ22
は、受光した光強度に応じた出力が得られるもので、た
とえばフォトダイオード等を用いることができる。これ
により、試料6から発生したラマン散乱光の一部(第2
のハーフミラー9を透過した光)が光センサ22に受光
されるようになる。
Here, in the present invention, a condenser lens 20 as a condenser means is provided above the second half mirror 9, and a pinhole plate 21 is provided at the focal position of the condenser lens 20.
Is provided. An optical sensor 22 is provided above the pinhole plate 21. This optical sensor 22
Is an element that can obtain an output according to the received light intensity, and a photodiode or the like can be used, for example. As a result, a part of the Raman scattered light generated from the sample 6 (second
The light transmitted through the half mirror 9) is received by the optical sensor 22.

【0019】そして、その出力値を検出部23で検出す
ると共に、増幅器24に送り所定倍に増幅後、A/D変
換器25デジタル値ちに変換し、制御手段たるCPU2
6に与える。
The output value is detected by the detecting section 23 and sent to the amplifier 24 to be amplified by a predetermined factor and then converted into a digital value of the A / D converter 25, which is the CPU 2 as a control means.
Give to 6.

【0020】CPU26では、与えられたデータに基づ
いて焦点があっているか否かを判定し、あっていない場
合には焦点を合わすべくO.L.作動ドライバ5a及び
またはZステージドライバ8aに対して移動命令を出力
するようにしている。すなわち、光源1から出射された
レーザー光が、試料6の表面で焦点を結んでいるとする
と、ラマン散乱光は対物レンズ5を通過することにより
平行光束になるので、集光レンズ20で集光された光
は、ピンホール板21上で結像するため、第2のハーフ
ミラー9を透過した光のすべてが光センサ22に受光す
る。しかし、対物レンズ5の焦点位置に試料6の表面が
存在しない場合には、ピンホール板21を通過する光量
が少なくなる。したがって、CPU26は、Zステージ
8或いは対物レンズ5を適宜上下移動させ、光センサ2
2の受光量が最大になった時に焦点が一致したとと判定
し、各ドライバ5a,8aを停止する。
The CPU 26 judges on the basis of the given data whether or not it is in focus, and if not, O.S. L. A movement command is output to the operation driver 5a and / or the Z stage driver 8a. That is, assuming that the laser light emitted from the light source 1 is focused on the surface of the sample 6, the Raman scattered light passes through the objective lens 5 and becomes a parallel light beam. Since the formed light forms an image on the pinhole plate 21, all of the light transmitted through the second half mirror 9 is received by the optical sensor 22. However, when the surface of the sample 6 does not exist at the focal position of the objective lens 5, the amount of light passing through the pinhole plate 21 decreases. Therefore, the CPU 26 appropriately moves the Z stage 8 or the objective lens 5 up and down, and the optical sensor 2
When the amount of received light of 2 is maximized, it is determined that the focal points match, and the drivers 5a and 8a are stopped.

【0021】さらに本例では、焦点に近付くほど光強度
が増加することに着目し、図2に示すような処理を行う
ようにしている。まず1回目に取得した光強度P0と、
所定方向に移動(上昇/下降)させた後取得した光強度
P1を比較する(ST1〜ST4)。そして、今回取得
した光強度P1の方が大きい場合には、焦点距離に近付
く方向であるので同一方向に移動させ(ST5)、P1
が小さい場合には、焦点距離から離れる方向であるので
反対方向に移動させる(ST6)。
Further, in the present example, attention is paid to the fact that the light intensity increases as it gets closer to the focal point, and the processing as shown in FIG. 2 is performed. First, the light intensity P0 acquired for the first time,
The light intensities P1 acquired after moving (raising / lowering) in a predetermined direction are compared (ST1 to ST4). Then, when the light intensity P1 acquired this time is higher, it is the direction closer to the focal length, so that it is moved in the same direction (ST5), and P1 is set.
If is smaller than the focal length, it is moved away from the focal length (ST6).

【0022】その後、ステップ5またはステップ6で決
定した方向に基準距離だけ移動する都度、光強度Pnを
取得し、その値を前回取得した光強度P(n-1) と比較し
(取得した光強度は1回分だけ記憶し(バッファに上書
きして行く)、次の取得したデータとの比較に備え
る)、今回の光強度Pn方が小さく(または等しく)な
るまで上記処理を繰り返す(ST7〜ST10)。
After that, each time the reference distance is moved in the direction determined in step 5 or step 6, the light intensity Pn is acquired, and the value is compared with the previously acquired light intensity P (n-1) (the acquired light intensity Pn). The intensity is stored only once (by overwriting in the buffer and prepared for comparison with the next acquired data), and the above process is repeated until the current light intensity Pn becomes smaller (or equal) (ST7 to ST10). ).

【0023】そして、Pn≦P(n-1) になったならば前
回の光強度P(n-1) が最大になるので、前回の位置関係
(対物レンズ5と試料6との距離(相対位置関係))に
戻すべく、所定のドライバに対して逆方向に基準距離だ
け移動するように命令を発する(ST11)。
If Pn≤P (n-1), the previous light intensity P (n-1) becomes maximum, so the previous positional relationship (distance between the objective lens 5 and the sample 6 (relative In order to return to (positional relation)), a command is issued to a predetermined driver to move in a reverse direction by a reference distance (ST11).

【0024】そして上記のように本例では、上記試料測
定用に出射されたレーザー光が焦点合わせ用の参照光を
兼ねている。
As described above, in this example, the laser light emitted for measuring the sample also serves as the reference light for focusing.

【0025】なお、CPU26における制御(オートフ
ォーカス)処理は、上記のものに限らず、例えば、対物
レンズ5またはZステージ8をある初期位置から一定方
向に移動させていき、所定のサンプリングタイムで受光
量を取得し、その時の位置データと共に保持する。そし
て、受光量の最大値を検出し、その時の位置データにな
るように所定のドライバ5a,8aへ移動命令を出力す
るようにしてもよく、要は、受光量が最大になる位置を
検出し、その位置に各部材を設定するようになっていれ
ばよい。
The control (autofocus) process in the CPU 26 is not limited to the above-described one, and for example, the objective lens 5 or the Z stage 8 is moved in a certain direction from a certain initial position, and light is received at a predetermined sampling time. The amount is acquired and stored together with the position data at that time. Then, the maximum value of the amount of received light may be detected and a movement command may be output to the predetermined drivers 5a and 8a so as to obtain the position data at that time. In short, the position where the amount of received light is maximum is detected. It suffices that each member be set at that position.

【0026】なお、ラマン測定等を行いながら、試料6
の表面の状態を観察できるようにするため、本例では、
上記集光レンズ20とピンホール板27との間にハーフ
ミラー27を配置し、その光の一部をCCD28に入射
できるようにしている。そして、図示省略するがCCD
28の出力を所定の画像処理装置等へ送るようになって
いる。
While performing Raman measurement and the like, sample 6
In order to be able to observe the surface condition of
A half mirror 27 is arranged between the condenser lens 20 and the pinhole plate 27 so that a part of the light can enter the CCD 28. And, although not shown, a CCD
The output of 28 is sent to a predetermined image processing device or the like.

【0027】次に、上記した実施例の作用について説明
する。まず、分光器13によるラマン分析に先立ち、焦
点合わせを行う。すなわち、光源1から参照光としての
レーザー光を出射させると、上述したごとく第1のハー
フミラー4並びに対物レンズ5を介して、出射されたレ
ーザー光の大部分が絞り込まれた状態で試料6の所定位
置に照射される。
Next, the operation of the above embodiment will be described. First, focusing is performed prior to Raman analysis by the spectroscope 13. That is, when the laser light as the reference light is emitted from the light source 1, most of the emitted laser light of the sample 6 is narrowed down via the first half mirror 4 and the objective lens 5 as described above. It is irradiated at a predetermined position.

【0028】そして、その照射にともないラマン散乱光
10が発生し、そのラマン散乱光10は、対物レンズ5
を通過することにより平行光束になり、第2のハーフミ
ラー9に至る。すると、そのラマン散乱光の一部が透過
し、そのまま上昇することになる。そして、その上方に
進むラマン散乱光10は、集光レンズ20にて集光さ
れ、ピンホール板21を介して光センサ22に受光され
る。
Raman scattered light 10 is generated by the irradiation, and the Raman scattered light 10 is emitted from the objective lens 5.
And becomes a parallel light flux, and reaches the second half mirror 9. Then, a part of the Raman scattered light is transmitted and rises as it is. The Raman scattered light 10 traveling upward is condensed by the condenser lens 20 and received by the optical sensor 22 via the pinhole plate 21.

【0029】この時、光センサ22は、集光レンズ20
の焦点位置に配置されたピンホール板21のすぐ後ろに
配置されていることから、受光された光は、試料6から
発生した時のラマン散乱光の状態、すなわち、試料6へ
のレーザー光の照射状態と等価であり、光センサ22へ
入射された光の強度の大小は、そのまま対物レンズ5の
焦点位置上に試料6が位置しているか否かに対応し、そ
の光強度が大きいほど焦点があっているといえる。
At this time, the optical sensor 22 has the condenser lens 20.
Since it is arranged immediately behind the pinhole plate 21 arranged at the focal position of, the received light is the state of Raman scattered light when it is generated from the sample 6, that is, the laser light to the sample 6. This is equivalent to the irradiation state, and the magnitude of the intensity of the light incident on the optical sensor 22 directly corresponds to whether or not the sample 6 is located on the focal position of the objective lens 5, and the greater the light intensity, the more the focus. It can be said that

【0030】そこで、受光した光強度データをCPU2
6に送り、光強度の増減状態や、その大きさなどに基づ
いて、焦点が合う方向にあるか、ずれていく方向にある
かを判断し、その判断結果に基づいて所定のドライバ5
a,8aを介して上記対物レンズ5及びまたはZステー
ジ8を所定量上下移動させる。
Therefore, the received light intensity data is sent to the CPU 2
6, the light intensity is increased / decreased, the magnitude thereof is used to determine whether the focus is in the in-focus direction or the defocusing direction, and the predetermined driver 5 is operated based on the determination result.
The objective lens 5 and / or the Z stage 8 are moved up and down by a predetermined amount via a and 8a.

【0031】そして、上記光強度が最大になる位置でそ
の移動を停止する。そして、この停止した時が焦点が最
もあった位置関係にある。これによりオートフォーカス
処理が完了する。
Then, the movement is stopped at the position where the light intensity is maximized. Then, this stop is in a positional relationship in which the focus is the most. This completes the autofocus process.

【0032】次いで、この状態のまま分光器13に入射
するラマン散乱光10に対し、コンピュータ14を用い
てラマン分析処理を行い、試料の同定や表面状態の検知
などの通常の所定の処理を行う。すなわち、上記処理完
了信号発生後のレーザー光は、通常の分析処理における
光となる。
Next, the Raman scattered light 10 incident on the spectroscope 13 in this state is subjected to Raman analysis processing using the computer 14, and ordinary predetermined processing such as sample identification and surface state detection is performed. . That is, the laser light after the generation of the processing completion signal becomes the light in the normal analysis processing.

【0033】また、本例では、上記のように試料6の各
場所に対して正確に焦点位置を合わせることができるの
で、例えば試料6が所定の膜厚からなる複数層から構成
されているような場合には、試料6の表面から所定の内
部の層の表面(上下の層の界面)までの位置(深さ)が
分かっているので、係る焦点合わせを行った後、対物レ
ンズ5を所定距離だけ下降したり、Zステージ8を上昇
させることにより、所望の界面の状態を測定することが
できる。
Further, in this example, since the focus position can be accurately adjusted to each position of the sample 6 as described above, the sample 6 may be composed of a plurality of layers having a predetermined film thickness, for example. In this case, since the position (depth) from the surface of the sample 6 to the surface of the predetermined internal layer (interface between the upper and lower layers) is known, the objective lens 5 is predetermined after the focusing. The desired state of the interface can be measured by lowering the distance or raising the Z stage 8.

【0034】以上のように、本例では、焦点合わせを行
うための参照光の光源1とラマン分析を行うための光源
1とを共通化するとともに、実際に分析を行う箇所に同
一条件のレーザー光を照射して焦点合わせを行い、その
焦点合わせを行った後も機械的な切替処理等がないた
め、極めて正確に焦点合わせを行うことができ、その後
の分析処理の精度が向上し、リアルタイムでの迅速処理
が行える。
As described above, in this example, the light source 1 for the reference light for focusing and the light source 1 for Raman analysis are used in common, and the laser under the same conditions is used at the actual analysis location. Focusing is performed by irradiating light, and since there is no mechanical switching processing etc. even after that focusing, extremely accurate focusing can be performed, the accuracy of the subsequent analysis processing is improved, and real time It can be processed quickly.

【0035】図3は、本発明の第2実施例を示してい
る。本実施例では、上記した第1実施例を基準とし、光
センサ22の設置位置を異ならせている。すなわち、第
2のハーフミラー9で反射され分光器13へ入射する光
路上のビームエキスパンダ11の後方、すなわち、ビー
ムエキスパンダ11と分光器13の間に、光分離手段た
る第3のハーフミラー30を光路に対して45度傾斜状
に配置し、その光の一部を反射させ、その進路を90度
変換して上方に向けるようになっている。そして、その
第3のハーフミラー30の上方所定位置に、上記集光レ
ンズ20を配置し、さらにその集光レンズ20の焦点位
置に光センサ22を配置している。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the installation position of the optical sensor 22 is different from the first embodiment described above. That is, the third half mirror, which is a light splitting means, is located behind the beam expander 11 on the optical path reflected by the second half mirror 9 and incident on the spectroscope 13, that is, between the beam expander 11 and the spectroscope 13. The 30 is arranged at an angle of 45 degrees with respect to the optical path, a part of the light is reflected, the path is changed by 90 degrees, and the light is directed upward. The condenser lens 20 is arranged at a predetermined position above the third half mirror 30, and the optical sensor 22 is arranged at the focal position of the condenser lens 20.

【0036】但し、第1実施例のように、光センサ22
の前にピンホール板21を設けてはいない。すなわち、
ビームエキスパンダ11を構成する集光レンズ11aの
焦点位置にピンホール板11bを設け、さらにこのピン
ホール板11bは後段のコリメータレンズ11cの焦点
位置でもある。
However, as in the first embodiment, the optical sensor 22
No pinhole plate 21 is provided in front of the. That is,
A pinhole plate 11b is provided at the focal position of the condenser lens 11a that constitutes the beam expander 11, and this pinhole plate 11b is also the focal position of the collimator lens 11c in the subsequent stage.

【0037】そして、対物レンズ5の焦点位置に試料6
の表面が位置する場合には、そこから発せられるラマン
散乱光は、上記のごとく対物レンズ5を逆行することに
より平行光束にされ、第1のハーフミラー4を通過し、
第2のハーフミラー9で反射された集光レンズ11aに
至り、そこにおいて集光されるが、その焦点位置にピン
ホール板11bが存在するので、集光レンズ11aを通
過した光のすべてがピンホール板11bを通過し、コリ
メータレンズ11cに到達する。
Then, the sample 6 is placed at the focal position of the objective lens 5.
When the surface of is positioned, the Raman scattered light emitted from the surface is converted into a parallel light flux by moving backward through the objective lens 5 as described above, and passes through the first half mirror 4,
The light reaches the condenser lens 11a reflected by the second half mirror 9 and is condensed there. However, since the pinhole plate 11b exists at the focal position, all the light passing through the condenser lens 11a is pinned. It passes through the hole plate 11b and reaches the collimator lens 11c.

【0038】一方、対物レンズ5の焦点位置から試料6
がずれると、集光レンズ11aで集光された光のすべて
はピンホール板11bを通過することができない。すな
わち、焦点位置があっている時にピンホール板11bを
通過する光強度が最大となる。
On the other hand, from the focus position of the objective lens 5 to the sample 6
If the deviation occurs, all the light condensed by the condenser lens 11a cannot pass through the pinhole plate 11b. That is, the intensity of light passing through the pinhole plate 11b is maximized when the focus position is correct.

【0039】よって、ピンホール板11bは、上記した
第1実施例におけるピンホール板21と同一の機能を発
揮するので、そのピンホール板11bを通過した光の一
部を第3のハーフミラー30で取り出し、その光強度を
光センサ22で検出することにより上記第1実施例と同
様の作用効果を発揮する。つまり、本実施例では、ピン
ホール板11bが、ビームエキスパンダ11としての機
能と、焦点合わせのための機能の2つを兼用している。
これにより、部品点数の削減はもちろん、各ピンホール
板は、対応する集光レンズの焦点距離上に正確に位置さ
せる必要があるため、その調整作業が非常に煩雑となる
が、その作業が1回分だけ不要になり、組立作業も容易
となる。しかも、実際に分光器13に入射される光の一
部を用いて焦点合わせを行うことができるので、より正
確な焦点合わせを行うことができる。
Therefore, since the pinhole plate 11b exhibits the same function as the pinhole plate 21 in the above-described first embodiment, a part of the light which has passed through the pinhole plate 11b is partially reflected by the third half mirror 30. Then, the light intensity is detected by the optical sensor 22, and the same effect as that of the first embodiment is exhibited. That is, in this embodiment, the pinhole plate 11b has both the function of the beam expander 11 and the function of focusing.
This not only reduces the number of parts, but also requires each pinhole plate to be accurately positioned on the focal length of the corresponding condenser lens, which makes the adjustment work extremely complicated, but the work is Assembling work becomes easy because it is not necessary for each batch. Moreover, since the focusing can be performed by using a part of the light that actually enters the spectroscope 13, more accurate focusing can be performed.

【0040】なお、本実施例では、第2のハーフミラー
9の上方に光センサを設けないため、CCD28を設置
する場合には、図示するように第2のハーフミラー9の
上方に集光レンズ27をおいて配置することができる。
なお、CCD28での検出と分光器13での検出を同時
に行わない時には、ハーフミラー9に替えて切替ミラー
を設けてもよい。また、CCD28(集光レンズ27)
を設けない場合にはハーフミラーに替えてミラーを設置
してももちろんよい。なお、その他の構成並びに各部の
作用・効果は上記した第1実施例と同様であるので、同
一符合を付しその説明を省略する。
In this embodiment, since no optical sensor is provided above the second half mirror 9, when the CCD 28 is installed, a condenser lens is provided above the second half mirror 9 as shown in the figure. 27 can be placed at a distance.
When the detection by the CCD 28 and the detection by the spectroscope 13 are not performed at the same time, a switching mirror may be provided instead of the half mirror 9. In addition, CCD 28 (condensing lens 27)
Of course, when not provided, a mirror may be installed instead of the half mirror. Since the other construction and the operation and effect of each part are the same as those in the above-described first embodiment, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.

【0041】図4は本発明の第3実施例を示している。
本実施例では、上記両実施例と相違して、焦点合わせの
ためのピンホール板を2個用い、各ピンホール板を交互
に光路上に挿入させ、その時の光強度から焦点があって
いるか否か、あっていない場合には、どちらの方向に移
動すればよいかを判定するようにしたものである。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention.
In the present embodiment, unlike both the above-described embodiments, two pinhole plates for focusing are used, and the pinhole plates are alternately inserted into the optical path. If not, if not, which direction to move should be determined.

【0042】すなわち、第2のハーフミラー9を透過し
たラマン散乱光の光路上であって、その上方に配置した
集光レンズ20の焦点位置Oの前後に等距離だけ離して
第1のピンホール板32と第2のピンホール板33とを
配置している。そして、この両ピンホール板32,33
はピンホール切替駆動装置34により、移動可能となっ
ており、交互に光路上に挿入されるようになっている。
That is, on the optical path of the Raman scattered light transmitted through the second half mirror 9, the first pinhole is equidistantly spaced before and after the focal point O of the condenser lens 20 arranged above the Raman scattered light. A plate 32 and a second pinhole plate 33 are arranged. And, both of these pinhole plates 32, 33
Is movable by a pinhole switching drive device 34 and is alternately inserted into the optical path.

【0043】なお、この移動は直線移動でも回転移動で
もよい。そして、本例ではある基準位置を中心に交互に
正逆回転させるようになっており、しかも、第1のピン
ホール板32(第2のピンホール板33)のピンホール
が光路にかかり始めた時には第2のピンホール板33
(第1のピンホール板32)は光路から完全に離れてい
るようにしている。
The movement may be linear movement or rotational movement. In this example, the forward and reverse rotations are alternately performed around a certain reference position, and moreover, the pinholes of the first pinhole plate 32 (second pinhole plate 33) start to reach the optical path. Sometimes the second pinhole plate 33
The (first pinhole plate 32) is set so as to be completely away from the optical path.

【0044】さらに、両ピンホール板32,33の後方
に光センサ22を配置する。これにより、光センサ22
で検出される光強度は、発生する散乱光の強度が一定で
あるとすると、ピンホール板のピンホールが徐々に光路
上に入り込んで行くにしたがって、ピンホールを通過す
る光量が増加して行くので光強度も増加する。 そし
て、完全に光路上に一致した時に最大となり、逆に離れ
て行くと、ピンホール板のピンホールが徐々に光路上か
ら外れていくにしたがって、ピンホールを通過する光量
が減少するので光強度も減少する。
Further, the optical sensor 22 is arranged behind both the pinhole plates 32 and 33. As a result, the optical sensor 22
Assuming that the intensity of scattered light generated is constant, the amount of light passing through the pinhole increases as the pinhole in the pinhole plate gradually enters the optical path. Therefore, the light intensity also increases. Then, it becomes the maximum when it completely coincides with the optical path, and conversely, when it goes away, the amount of light passing through the pinhole decreases as the pinhole of the pinhole plate gradually deviates from the optical path. Also decreases.

【0045】よって、例えば図5(A)に示すように、
光センサの出力はアナログ的に変化する波形となる。そ
して、上記ピンホール切替駆動装置34は、CPU2
6′からの制御信号に基づいて一定のタイミングで切替
駆動・制御するようになっている。
Therefore, for example, as shown in FIG.
The output of the optical sensor has a waveform that changes in an analog manner. Then, the pinhole switching drive device 34 includes the CPU 2
Switching drive / control is performed at a constant timing based on a control signal from 6 '.

【0046】また、上記した如くセンサ出力が波形状と
なっており、各ピンホール板32,33が光路上に完全
に位置した時に対応する出力(現在の試料6と対物レン
ズ5との相対位置関係により得られる本来の出力)が上
記波形のピーク値となるので、増幅器24の出力をピー
クホールド回路36に与え、波高値(ピーク値)を検出
し、その値をA/D変換器25を介してCPU26′に
送るようになっている。
Further, as described above, the sensor output has a wave shape, and the output (corresponding to the current relative position between the sample 6 and the objective lens 5) when the pinhole plates 32 and 33 are completely positioned on the optical path. Since the original output obtained by the relationship becomes the peak value of the above waveform, the output of the amplifier 24 is given to the peak hold circuit 36, the peak value (peak value) is detected, and the value is sent to the A / D converter 25. It is designed to be sent to the CPU 26 'via the.

【0047】また、光センサ22(ピークホールド回路
36)で検出された光強度が、第1,第2のピンホール
板32,33のうちどちらが光路上に配置されている時
の出力なのかを検知するため、近接スイッチ等のセンサ
35を配置し、そのセンサ35は、光路上に挿入配置さ
れているピンホール板を検知し、その情報をCPU2
6′に送るようにしている。
Further, it is determined whether the light intensity detected by the optical sensor 22 (peak hold circuit 36) is the output when one of the first and second pinhole plates 32 and 33 is arranged on the optical path. In order to detect, a sensor 35 such as a proximity switch is arranged, and the sensor 35 detects a pinhole plate inserted and arranged on the optical path, and the information is detected by the CPU 2
I am going to send it to 6 '.

【0048】さらに、センサ35の出力は遅延回路37
に与えられ、検出信号を受けてから一定時間経過後、ピ
ークホールド回路36に対してリセット信号を与えるよ
うにしている。ピークホールド回路36では、このリセ
ット信号に基づいてホールド値を繰り返し、新たなピー
ク値の検出を行うようになる。これにより、第1のピン
ホール板32に基づくピーク値(光強度)と、第2のピ
ンホール板33に基づくピーク値(光強度)とを交互に
検出し、A/D変換器25を介してCPU26に与える
ことができるようになっている。
Further, the output of the sensor 35 is the delay circuit 37.
The reset signal is applied to the peak hold circuit 36 after a predetermined time has elapsed after receiving the detection signal. The peak hold circuit 36 repeats the hold value based on the reset signal to detect a new peak value. As a result, the peak value (light intensity) based on the first pinhole plate 32 and the peak value (light intensity) based on the second pinhole plate 33 are alternately detected, and the peak value (light intensity) is detected via the A / D converter 25. Can be given to the CPU 26.

【0049】次に、CPU26′における焦点合わせ機
能の処理について説明する。まず、図5(A)に示すよ
うに、焦点位置Oよりも第2のピンホール板33側で焦
点を結んでいるような場合には、図から明らかなよう
に、第1のピンホール板32の方が光を遮る量が多い。
よって、第1のピンホール板32を光路上に置いた時の
光強度P1よりも、第2のピンホール板33を光路上に
置いた時の光強度P2の方が大きい。
Next, the processing of the focusing function in the CPU 26 'will be described. First, as shown in FIG. 5 (A), when the focus is on the second pinhole plate 33 side with respect to the focus position O, as is apparent from the figure, the first pinhole plate 33 32 is more light blocking.
Therefore, the light intensity P2 when the second pinhole plate 33 is placed on the optical path is higher than the light intensity P1 when the first pinhole plate 32 is placed on the optical path.

【0050】また、逆に同図(B)に示すように、焦点
位置Oよりも第1のピンホール板32側で焦点を結んで
いるような場合には、図から明らかなように、第2のピ
ンホール板33の方が光を遮る量が多い。よって、第1
のピンホール板32を光路上に置いた時の光強度P1よ
りも、第2のピンホール板33を光路上に置いた時の光
強度P2の方が小さい。
On the contrary, as shown in FIG. 6B, when the focal point is closer to the first pinhole plate 32 side than the focal position O, as shown in FIG. The second pinhole plate 33 has a larger amount of blocking light. Therefore, the first
The light intensity P2 when the second pinhole plate 33 is placed on the optical path is smaller than the light intensity P1 when the pinhole plate 32 is placed on the optical path.

【0051】さらに、同図(C)に示すように、焦点が
あっている場合には、第1,第2のピンホール板32,
33を通過する光量は等しい。よって、第1のピンホー
ル板32を光路上に置いた時の光強度P1と、第2のピ
ンホール板33を光路上に置いた時の光強度P2は等し
い。
Further, as shown in FIG. 6C, when the focus is achieved, the first and second pinhole plates 32,
The amount of light passing through 33 is equal. Therefore, the light intensity P1 when the first pinhole plate 32 is placed on the optical path is equal to the light intensity P2 when the second pinhole plate 33 is placed on the optical path.

【0052】従って、CPU26′は、センサ35から
同期信号(ピンホール板の検出信号)から、光センサ2
2で検出した光強度に基づくデータが第1,第2のピン
ホール板32,33のどちらを通過した光に基づくもの
かを検知すると共に、第1のピンホール板32を通過し
た光の光強度P1と、第2のピンホール板33を通過し
た光の光強度P2とを比較し、どちらが大きいかを判断
する。
Therefore, the CPU 26 'detects the sync signal from the sensor 35 (detection signal of the pinhole plate) from the optical sensor 2.
It is detected whether the data based on the light intensity detected in 2 is based on the light passing through the first and second pinhole plates 32 and 33, and the light of the light passing through the first pinhole plate 32 is detected. The intensity P1 and the light intensity P2 of the light that has passed through the second pinhole plate 33 are compared to determine which is greater.

【0053】そして、P1が大きい場合には、例えばZ
ステージ作動ドライバ8aに対してZステージ8が所定
距離だけ上昇(O.L.作動ドライバ5aに対して対物
レンズ5が下降)するように移動命令を出力する。逆
に、P2が大きい場合には、例えばZステージ作動ドラ
イバ8aに対してZステージ8が所定距離だけ下降
(O.L.作動ドライバ5aに対して対物レンズ5が上
昇)するように移動命令を出力する。そして、両ピーク
値が等しい場合には、焦点が一致したと判断し、各ドラ
イバ5a,8aに対して移動停止命令を発する。
When P1 is large, for example, Z
A movement command is output to the stage operating driver 8a so that the Z stage 8 moves up by a predetermined distance (the objective lens 5 moves down with respect to the OL operating driver 5a). Conversely, when P2 is large, for example, a movement command is issued to the Z stage actuation driver 8a so that the Z stage 8 descends by a predetermined distance (the objective lens 5 rises with respect to the OL actuation driver 5a). Output. When the two peak values are equal, it is determined that the focal points match, and a movement stop command is issued to each of the drivers 5a and 8a.

【0054】すなわち、本例では、光強度の大小を測定
することにより、焦点があっているか否か,及び焦点が
合っていない場合にはどちらの方にずれいているかを判
断することができる。つまり、上記した第1実施例,第
2実施例のように、移動方向(焦点が合う方向)を決定
するに際し、対物レンズ5と試料6とを一度相対移動さ
せる必要がなく、また、両方の光強度が等しくなったと
きに移動を停止すれば良いので、上記した各実施例のよ
うに逆方向に戻す必要がなくなり、高速に焦点合わせを
行うことができる。なお、その他の構成並びに作用効果
は、上記した各実施例と同様であるので、同一符号を付
し、その詳細な説明は省略する。
That is, in this example, by measuring the magnitude of the light intensity, it is possible to determine whether or not there is a focus, and when it is out of focus, which one is deviated. That is, it is not necessary to relatively move the objective lens 5 and the sample 6 once when determining the moving direction (the direction in which the focus is achieved) as in the first and second embodiments described above, and both Since it suffices to stop the movement when the light intensities become equal, there is no need to return in the opposite direction as in the above-mentioned embodiments, and high-speed focusing can be performed. Since the other configurations and operational effects are the same as those of the above-described embodiments, the same reference numerals are given and detailed description thereof will be omitted.

【0055】なお、上記した各実施例では、試料6に照
射する光としてレーザー光を用いたが、本発明はこれに
限ることなく、白色光,その他の適宜の光を用いること
ができる。この場合は照射光側のピンホール2bが必
要。また、上記した各実施例では、いずれもラマン分光
装置に適用した例について説明したが、本発明はこれに
限ることなく、例えば赤外分光器その他の種々のタイプ
の分光装置に適用することができる。
Although laser light is used as the light for irradiating the sample 6 in each of the above-described embodiments, the present invention is not limited to this, and white light or other appropriate light can be used. In this case, the pinhole 2b on the irradiation light side is required. Further, in each of the above-described embodiments, an example in which all are applied to a Raman spectroscope has been described, but the present invention is not limited to this, and may be applied to various types of spectroscopic devices such as an infrared spectroscope. it can.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上のように、本発明に係る分光装置で
は、測定対象の試料に対して参照光を照射させ、その戻
り光を光センサで受けるとともにその光強度の大小を判
定することにより、焦点が一致しているか否かの判断を
行なえる。すなわち、請求項1〜3の発明では、光セン
サの出力が最大になるときが焦点が合わせられたときで
あり、請求項4,5の発明では、第1のピンホール板を
通過する光の光強度(光センサ出力)と、第2のピンホ
ール板を通過する光の光強度(光センサ出力)とが等し
いときが焦点が合わせられたときだからである。
As described above, in the spectroscopic device according to the present invention, the sample to be measured is irradiated with the reference light, the return light is received by the optical sensor, and the magnitude of the light intensity is determined. , It is possible to judge whether the focus is in agreement. That is, in the inventions of claims 1 to 3, the time when the output of the photosensor becomes maximum is when the focus is achieved. In the inventions of claims 4 and 5, the light passing through the first pinhole plate is detected. This is because when the light intensity (light sensor output) and the light intensity of light passing through the second pinhole plate (light sensor output) are equal to each other, it is when the focus is achieved.

【0057】そして、一致していない時には、一致する
ように試料と光を集光する光学系とを相対移動させて両
者の距離を自動調整することができる。これにより、分
析処理時における集光させた光のほぼ焦点上に試料を配
置することができ、測定精度の向上を図ることができ
る。そして、焦点を合わせる(オートフォーカスする)
ために試料上に照射する光の位置と、実際に測定する位
置を同一箇所にすることにより、正確な位置(焦点)合
わせをすることができ、測定精度もより向上する。
When they do not coincide with each other, the sample and the optical system for condensing the light can be relatively moved so as to coincide with each other, and the distance between the two can be automatically adjusted. As a result, the sample can be placed almost on the focus of the condensed light during the analysis process, and the measurement accuracy can be improved. Then focus (auto focus)
Therefore, by setting the position of the light irradiated on the sample and the position of the actual measurement at the same position, accurate position (focus) can be adjusted and the measurement accuracy is further improved.

【0058】このように、焦点の一致の有無などの判定
処理が、光センサで受光した光強度の大小関係を知ると
いう単純な構成・測定原理で行うことができ、比較処理
で判定処理を行うことができるので、簡易な構成で処理
することができ、装置の簡略化並びにさらなる高速化を
図ることができる。
As described above, the determination processing such as the presence / absence of the coincidence of the focal points can be performed by a simple configuration and measurement principle of knowing the magnitude relation of the light intensity received by the optical sensor, and the determination processing is performed by the comparison processing. Therefore, the processing can be performed with a simple configuration, and the device can be simplified and further speeded up.

【0059】また、このように正確に試料の表面に対す
る焦点合わせ(検出)が行えるので、その表面からある
一定の深さだけ奥(内部)の位置の測定を行うことも正
確に行える。
Further, since the focusing (detection) on the surface of the sample can be performed accurately as described above, it is possible to accurately measure the position at the depth (inside) from the surface to a certain depth.

【0060】焦点があっていない場合には、請求項1〜
3の発明では今回取得した光強度データと前回またはそ
れ以前に取得した光強度データを比較し、今回のほうが
高ければ焦点に近付いているので、同一方向に移動を継
続すれば良く、逆の場合には逆方向に移動させれば良
い。また、請求項4,5の発明の場合には、光強度の大
きいピンホール板を検出することにより、焦点からずれ
ている方向を知ることができる。このように、光センサ
の出力の大小関係を見るだけで、簡単にそのずれ方向を
容易に検出することができる(差が大きいほどずれ量も
大きい)。よって、焦点を合わせるために移動すべき方
向を間違うことがなく、短時間で焦点合わせを行うこと
ができる。
When not in focus, the method according to claim 1
In the invention of 3, the light intensity data obtained this time is compared with the light intensity data obtained last time or before, and if it is higher this time, it is closer to the focus, so it is sufficient to continue moving in the same direction, and vice versa. You can move it in the opposite direction. Further, in the case of the inventions of claims 4 and 5, it is possible to know the direction deviated from the focus by detecting the pinhole plate having a high light intensity. As described above, the displacement direction can be easily detected simply by observing the magnitude relationship of the outputs of the optical sensors (the larger the difference, the larger the displacement amount). Therefore, it is possible to perform focusing in a short time without making a mistake in the moving direction for focusing.

【0061】そして、分光測定用のレーザーを焦点合わ
せ用の参照光として利用した(測定に用いる光の一部を
位置(焦点)合わせのための光に利用した)場合には
(請求項6)、そのまま分光測定に移ることができ、測
定精度がより向上する。
When a laser for spectroscopic measurement is used as a reference light for focusing (a part of the light used for measurement is used for light for position (focus)) (claim 6). Therefore, it is possible to directly shift to the spectroscopic measurement, and the measurement accuracy is further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る分光装置の第1実施例を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a spectroscopic device according to the present invention.

【図2】CPUの機能を説明するフローチャート図であ
る。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a function of a CPU.

【図3】本発明に係る分光装置の第2実施例を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the spectroscopic device according to the present invention.

【図4】本発明に係る分光装置の第3実施例を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the spectroscopic device according to the present invention.

【図5】その作用を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the operation thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 5 対物レンズ(集光光学系) 5a O.L.作動ドライバ(駆動手段) 6 試料 8 Zステージ 8a Zステージ用ドライバ(駆動手段) 9 第2のハーフミラー(光分離手段) 11b ピンホール板 13 分光器 20 集光レンズ(集光手段) 21 ピンホール板 22 光センサ 26,26′ CPU(制御手段) 30 第3のハーフミラー(光分離手段) 32 第1のピンホール板 33 第2のピンホール板 1 light source 5 objective lens (condensing optical system) 5a O. L. Operation driver (driving means) 6 Sample 8 Z stage 8a Z stage driver (driving means) 9 Second half mirror (light separating means) 11b Pinhole plate 13 Spectroscope 20 Focusing lens (focusing means) 21 Pinhole Plate 22 Optical sensor 26, 26 'CPU (control means) 30 Third half mirror (light separating means) 32 First pinhole plate 33 Second pinhole plate

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の光を集光光学系を介して集光させ
て試料に照射させ、その照射に基づいてその試料から発
生する戻り光を分光器に入射することにより分析処理を
行う分光装置において、 前記集光光学系と前記試料との距離を変更する駆動手段
と、 前記集光光学系を介して前記試料に参照光を照射する手
段と、 前記参照光の前記試料からの戻り光の一部を取り出す光
分離手段と、 前記光分離手段により取り出された光を集光する集光手
段と、 その集光手段の焦点位置に配置されたピンホール板と、 前記ピンホール板を通過した光の強度を検出する光セン
サと、 その光センサの出力を受け、前記検出された光強度が最
大になるように前記駆動手段の駆動を制御する制御手段
とを備えた分光装置。
1. A spectroscope that performs analysis processing by collecting predetermined light through a condensing optical system to irradiate a sample, and based on the irradiation, return light generated from the sample is incident on a spectroscope. In the apparatus, driving means for changing the distance between the condensing optical system and the sample, means for irradiating the sample with reference light via the condensing optical system, and return light of the reference light from the sample. A light separating means for extracting a part of the light, a light collecting means for collecting the light extracted by the light separating means, a pinhole plate arranged at the focal position of the light collecting means, and a light passing through the pinhole plate. A spectroscopic device comprising an optical sensor for detecting the intensity of the light, and a control means for receiving the output of the optical sensor and controlling the driving of the drive means so that the detected light intensity is maximized.
【請求項2】 所定の光を集光光学系を介して集光させ
て試料に照射させ、その照射に基づいてその試料から発
生する戻り光を分光器に入射することにより分析処理を
行う分光装置において、 前記集光光学系と前記試料との距離を変更する駆動手段
と、 前記集光光学系を介して前記試料に参照光を照射する手
段と、 前記参照光の前記試料からの戻り光を集光する集光手段
と、 その集光手段の焦点位置に配置されたピンホール板と、 前記ピンホール板を通過した光を分離し、一方を前記分
光器に入射し、他方を光の強度を検出する光センサに入
射させる手段と、 前記光センサの出力を受け、前記検出された光強度が最
大になるように前記駆動手段の駆動を制御する制御手段
とを備えた分光装置。
2. A spectroscope that performs analysis processing by collecting predetermined light through a condensing optical system to irradiate a sample, and based on the irradiation, return light generated from the sample is incident on a spectroscope. In the apparatus, driving means for changing the distance between the condensing optical system and the sample, means for irradiating the sample with reference light via the condensing optical system, and return light of the reference light from the sample. And a pinhole plate arranged at the focal position of the light condensing unit, and light that has passed through the pinhole plate is separated, one of which is incident on the spectroscope and the other of which is A spectroscopic device comprising: a means for making the light incident on an optical sensor for detecting the intensity; and a control means for receiving the output of the optical sensor and controlling the driving of the driving means so that the detected light intensity becomes maximum.
【請求項3】 前記制御手段が、現在取得した光強度
と、前回またはそれ以前に取得した光強度とを比較し、
焦点が合う方向に移動しているか否かを判断し、次に移
動する方向を決定する機能を備えた請求項1または2に
記載の分光装置。
3. The control means compares the currently acquired light intensity with the previously or previously acquired light intensity,
The spectroscopic apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a function of determining whether or not a moving direction is in focus and determining a next moving direction.
【請求項4】 所定の光を集光光学系を介して集光させ
て試料に照射させ、その照射に基づいてその試料から発
生する戻り光を分光器に入射することにより分析処理を
行う分光装置において、 前記集光光学系と前記試料との距離を変更する駆動手段
と、 前記集光光学系を介して前記試料に参照光を照射する手
段と、 前記参照光の前記試料からの戻り光の一部を取り出す光
分離手段と、 前記光分離手段により取り出された光を集光する集光手
段と、 その集光手段の焦点位置を挟んで光路上の前後に等距離
だけ置いて移動可能に配置された第1,第2のピンホー
ル板と、 前記第1,第2のピンホール板を前記光路上に交互に挿
入配置する切替手段と、 前記第1のピンホール板または前記第2のピンホール板
を通過した光の強度を検出する光センサと、 その光センサの出力を受け、前記第1のピンホール板を
通過した光の光強度と、前記第2のピンホール板を通過
した光の光強度とが等しくなるように前記駆動手段の駆
動を制御する制御手段とを備えた分光装置。
4. A spectroscope that performs analysis processing by collecting a predetermined light through a condensing optical system and irradiating the sample with the return light that is generated from the sample and is incident on a spectroscope based on the irradiation. In the apparatus, driving means for changing the distance between the condensing optical system and the sample, means for irradiating the sample with reference light via the condensing optical system, and return light of the reference light from the sample. And a light condensing means for condensing the light extracted by the light separating means, and a front and rear optical path that can be moved at equal distances across the focal point of the light condensing means. First and second pinhole plates, switching means for alternately inserting and arranging the first and second pinhole plates on the optical path, the first pinhole plate or the second pinhole plate. An optical sensor that detects the intensity of light that has passed through the pinhole plate of The driving means so that the light intensity of the light passing through the first pinhole plate and the light intensity of the light passing through the second pinhole plate are equalized by receiving the output of the light sensor. And a control means for controlling driving of the spectroscopic device.
【請求項5】 前記制御手段が、前記第1のピンホール
板を通過した光の光強度と、前記第2のピンホール板を
通過した光の光強度とを比較し、その大小関係からいず
れの方向に焦点がずれているかを判断し、次の移動方向
を決定する機能を備えた請求項4に記載の分光装置。
5. The control means compares the light intensity of light that has passed through the first pinhole plate with the light intensity of light that has passed through the second pinhole plate. The spectroscopic device according to claim 4, further comprising a function of determining whether the focus is deviated in the direction of, and determining the next moving direction.
【請求項6】 前記参照光が、分光処理を行うための前
記所定の光を用いてなる請求項1〜5のいずれか1項に
記載の分光装置。
6. The spectroscopic device according to claim 1, wherein the reference light is the predetermined light for performing a spectral process.
JP12331894A 1994-05-13 1994-05-13 Spectroscope device Pending JPH07306135A (en)

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