JPH0915213A - Sample holder for photoabsorption measuring device - Google Patents

Sample holder for photoabsorption measuring device

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JPH0915213A
JPH0915213A JP7160311A JP16031195A JPH0915213A JP H0915213 A JPH0915213 A JP H0915213A JP 7160311 A JP7160311 A JP 7160311A JP 16031195 A JP16031195 A JP 16031195A JP H0915213 A JPH0915213 A JP H0915213A
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JP
Japan
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sample
sample holder
light
holder
measuring device
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Application number
JP7160311A
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Japanese (ja)
Inventor
Kajiro Ushio
嘉次郎 潮
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH0915213A publication Critical patent/JPH0915213A/en
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Abstract

PURPOSE: To enhance the reliability and efficiency of measurements by providing a suction holding mechanism for samples using a sample elastic support member. CONSTITUTION: As for the pressing by a suction holding mechanism which uses an elastic support member 2 for a sample 7, since the pressing pressure is determined by the difference between atmospheric pressure and a sucked vacuum pressure, if evacuation up to more than a certain degree of vacuum is performed the pressing condition can be held constant easily. Therefore, this sample holder 1 for a photoabsorption measuring device can hold the acoustic contact condition with a solid sample constant. Therefor, the reliability and efficiency of measurements can be enhanced. Detection of acoustic signals is performed by means of a piezoelectric element 3 mounted on the holder 1. The element 3 is firmly secured to the holder with an adhesive 4, etc. Therefore, stable acoustic matching between the element 3 and the holder 1 is secured, further enhancing the reliability of the measurements.

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、光吸収計測装置用サン
プルホルダーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sample holder for an optical absorption measuring device.

【0002】[0002]

【従来の技術】様々な光応用技術の進展に伴い、光学計
測の要求は益々高度化している。特に近年の傾向とし
て、可視光に比べて波長が非常に長い、あるいは短い光
における物性評価に関心が集まっている。例えば、超短
波長の光では、各種エキシマレーザなどが微細加工やリ
ソグラフに用いられており、光学素子などの計測評価が
不可欠になりつつある。
2. Description of the Related Art With the progress of various optical application technologies, the demand for optical measurement has become more sophisticated. In particular, as a recent trend, attention is being paid to the evaluation of physical properties of light having a wavelength extremely longer or shorter than that of visible light. For example, with light of ultrashort wavelength, various excimer lasers and the like are used for microfabrication and lithography, and measurement and evaluation of optical elements and the like are becoming indispensable.

【0003】光学素子などで要求される評価項目のう
ち、重要な項目の一つは、光の吸収である。光の吸収計
測では一般に、光学的に直接測定する方法(光強度を光
センサで検出する方式)がとられているが、この方法に
は限界がある。即ち、光源光が短波長(200nm以
下)の場合に、現状では安定した光源や光量測定法が確
立されておらず、特に微小な吸収量(微小な光量差)を
みるときに大きく安定性がおちる。
Among the evaluation items required for optical elements and the like, one of the important items is absorption of light. In the light absorption measurement, generally, a method of directly measuring optically (a method of detecting the light intensity by an optical sensor) is used, but this method has a limit. That is, when the light source light has a short wavelength (200 nm or less), a stable light source and a light quantity measuring method have not been established at present, and the stability is large especially when a minute absorption amount (a minute light amount difference) is observed. Fall

【0004】また、エキシマレーザ等のパルスレーザを
用いると、その検出にあたって、光センサの応答速度が
遅いことに起因する問題点が生じることもある。さら
に、吸収量のみを光学的方法で分離測定することは困難
であり、必ず表面等での散乱量を含んだ値として検出さ
れる。そこで、従来の光学的方法によらない、微小な光
吸収量を測定する方法がいくつか提案、実行されてい
る。その多くは、光の吸収を無輻射遷移である熱として
計測する方法である。
Further, when a pulse laser such as an excimer laser is used, a problem may occur due to the slow response speed of the optical sensor when detecting the pulse laser. Further, it is difficult to separately measure only the absorption amount by an optical method, and it is always detected as a value including the scattering amount on the surface or the like. Therefore, some methods of measuring a minute amount of light absorption, which do not rely on the conventional optical method, have been proposed and implemented. Most of them are methods of measuring light absorption as heat which is a non-radiative transition.

【0005】代表的な方法は、カロリメトリとして知ら
れている、サンプルの光吸収による温度上昇を熱電対な
どの温度計測手段で直接測定する方法である。また、温
度上昇によりサンプル或いはその近傍雰囲気に生じた変
形及び(変形の)緩和によって発生する音響信号を検出
し、それから光吸収量を逆算する光音響測定法と呼ばれ
る方法もある。
A typical method is known as calorimetry, in which the temperature rise due to light absorption of the sample is directly measured by a temperature measuring means such as a thermocouple. There is also a method called a photoacoustic measurement method in which an acoustic signal generated by deformation and (relaxation of) deformation of a sample or an atmosphere in the vicinity of the sample due to temperature rise is detected and the amount of light absorption is calculated backward from the acoustic signal.

【0006】更に最近では、吸収加熱により生ずるサン
プル或いはその近傍の屈折率分布や変位を光によって検
出(光ビームの偏向や光路差の検出など)する方法も盛
んに行われている。この中で、音響測定を行う光音響測
定法(以下、光音響法と略称する場合がある)は比較的
簡便に行なえ、測定感度も高いことから、液体、粉体、
薄膜材料などに広く試みられている。
More recently, a method of detecting the refractive index distribution and displacement of the sample or its vicinity caused by absorption heating by light (deflection of light beam, detection of optical path difference, etc.) has been actively used. Among them, the photoacoustic measurement method for performing acoustic measurement (hereinafter, sometimes abbreviated as photoacoustic method) is relatively easy to perform and has high measurement sensitivity.
Widely tried for thin film materials.

【0007】この方法では、サンプル或いはその近傍雰
囲気において、断続光の照射による加熱冷却で生じた体
積変化である音響をマイクロフォンや、サンプルまたは
サンプルホルダーにとりつけた圧電素子トランスデュー
サなどにより電気信号に変換して検出する。かかる電気
信号の強度または位相などの解析により、物質の無輻射
遷移に関するさまざまな情報を得ることができるが、音
響波の大きさは通常、熱エネルギー(即ち、光吸収量)
に比例するので(詳しい理論は、例えば論文J.Appl.Phy
s, vol.47,No1, pp64. J.Appl.Phys, vol.51,No6, pp33
43. Can.J.Phys,vol.64,pp147 など参照)、ここから光
の吸収量を算出できる。
In this method, in a sample or an atmosphere in the vicinity thereof, sound that is a volume change caused by heating and cooling by irradiation of intermittent light is converted into an electric signal by a microphone or a piezoelectric element transducer attached to the sample or sample holder. To detect. By analyzing the intensity or phase of the electric signal, various information about the non-radiative transition of the substance can be obtained, but the magnitude of the acoustic wave is usually thermal energy (that is, light absorption amount).
(For detailed theory, see the paper J.Appl.Phy, for example.
s, vol.47, No1, pp64. J.Appl.Phys, vol.51, No6, pp33
43. Can.J.Phys, vol.64, pp147 etc.), from which the amount of light absorption can be calculated.

【0008】この方法によれば、微小な吸収であって
も、光強度の大きなものを用いることによって検出信号
量を大きくでき、感度のよい測定が可能になる。光音響
法は、物質の無輻射遷移過程の解析などの分析方法とし
て用いられるとともに、光吸収量の測定法として、その
感度や測定の簡便性の点から注目されている。
According to this method, even if the absorption is minute, the amount of detection signal can be increased by using the one having high light intensity, and the measurement can be performed with high sensitivity. The photoacoustic method is used as an analytical method such as an analysis of a non-radiative transition process of a substance, and has been attracting attention as a method of measuring a light absorption amount in terms of its sensitivity and ease of measurement.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】光吸収量を光音響法で
測定する場合の大きな問題点の一つは、信号強度の音波
伝搬条件依存性である。音響波の強度は、吸収箇所から
の音波伝搬条件で変化するため、サンプルへの光照射条
件が同じでも、サンプル(及びその光照射部分である音
響発生源)と音響検知素子の距離や、途中の音響接合条
件により、異なってくる。そのため、別個のサンプル間
における信号強度を比較するときには、注意を要する。
One of the major problems in measuring the amount of light absorption by the photoacoustic method is the dependence of the signal intensity on the acoustic wave propagation conditions. Since the intensity of the acoustic wave changes depending on the acoustic wave propagation condition from the absorption point, even if the light irradiation condition to the sample is the same, the distance between the sample (and the acoustic source that is the light irradiation part) and the acoustic detection element It depends on the acoustic bonding conditions of. Therefore, care must be taken when comparing signal strengths between separate samples.

【0010】マイクロフォンによる遠隔測定では、比較
的サンプルからの音響伝搬についての再現性がとりやす
く、信号の規格化は容易である。また、液体サンプルや
気体サンプルでの測定では、それらを封入するセルと、
光源光、および音響検知素子のセッティングを一定に保
つことにより、信号強度の再現性をとることが可能であ
る。
In the telemetry using the microphone, the reproducibility of the sound propagation from the sample is relatively easy to obtain and the standardization of the signal is easy. Also, in the case of measurement with liquid samples and gas samples, with the cell that encloses them,
By keeping the light source light and the settings of the acoustic sensing element constant, it is possible to obtain reproducibility of the signal intensity.

【0011】しかし、ガラス基板上に作成した薄膜サン
プルなどの固体サンプルの測定において、信号強度とし
て大きな接触タイプの音響検出を行なおうとすると、そ
の音響伝搬条件を一定に保つことは容易ではないという
問題点がある。ここで、特に重要なことは、固体サンプ
ルと、音響検知素子またはサンプルホルダーとの接触部
分の接触条件であり、サンプル交換の際に接触部分にお
ける音響の伝搬条件(即ち、接触条件)が異なると、信
号強度が変化するという問題点がある。
However, in the measurement of a solid sample such as a thin film sample formed on a glass substrate, it is not easy to keep the acoustic propagation condition constant when trying to detect a contact type acoustic with a large signal intensity. There is a problem. Here, what is particularly important is the contact condition of the contact portion between the solid sample and the acoustic detection element or the sample holder, and when the sound propagation condition (that is, contact condition) at the contact portion is different when the sample is exchanged. However, there is a problem that the signal strength changes.

【0012】例えば、固体サンプルとサンプルホルダー
(または音響検知素子)との直接的な押さえつけにより
両者の接触をとると、サンプルおよびホルダー(または
音響検知素子)はリジッドな固体であることが一般的で
あるため、その表面の凹凸(又は汚れ)により僅かな空
隙層ができる。そのため、音響的な接触条件を一定に保
つことは困難であり、信号強度が大きくずれて(ばらつ
いて)、計測の信頼性が低下するという問題点があるこ
とを我々は確認している。
For example, when the solid sample and the sample holder (or the acoustic detecting element) are brought into contact with each other by directly pressing them, the sample and the holder (or the acoustic detecting element) are generally rigid solids. Therefore, a slight void layer is formed due to unevenness (or dirt) on the surface. Therefore, it has been confirmed that it is difficult to keep the acoustic contact condition constant, and the signal strength is largely deviated (distributed) and the reliability of measurement is deteriorated.

【0013】また、音響マッチング材としてよく用いら
れるグリース等により両者の接触をとった場合、押さえ
つけを注意深く行なわないと、このマッチング材層の厚
さやサンプルとの接触状態が変化して音響強度が大きく
ずれる(ばらつく)ことが多くなり、その結果、計測の
信頼性が低下するという問題点がある。グリース等を用
いた場合の問題点は他にもある。即ち、この場合、サン
プルセッティングの際に、グリース等がサンプルやホル
ダーに付着するので、サンプル交換の度に、サンプルや
ホルダーの洗浄及びマッチング材の塗布(補給)を行な
う必要があり、計測効率が低下するという問題点があ
る。
Further, when the two are contacted with each other by grease or the like which is often used as an acoustic matching material, the thickness of the matching material layer and the contact state with the sample change unless the pressing is carefully performed, resulting in a large acoustic intensity. There is a problem in that there are many deviations (variations), and as a result, the reliability of measurement decreases. There are other problems when using grease or the like. That is, in this case, since grease or the like adheres to the sample or the holder during the sample setting, it is necessary to wash the sample or the holder and apply (supplement) the matching material every time the sample is exchanged, and the measurement efficiency is improved. There is a problem that it decreases.

【0014】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、光吸収計測装置に用いるサンプルホルダー
であって、簡便に固体サンプルとの音響的な接触条件を
一定に保つことが可能であり、その結果、計測の信頼性
及び効率を向上させることができる光吸収計測装置用サ
ンプルホルダーを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is a sample holder used in an optical absorption measuring device, and it is possible to easily maintain a constant acoustic contact condition with a solid sample. Therefore, as a result, it is an object of the present invention to provide a sample holder for an optical absorption measurement device that can improve the reliability and efficiency of measurement.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「サンプルに光を照射したときの光吸収に起因するサ
ンプルの体積変化により発生する音響信号を計測するこ
とで、サンプルの光吸収を計測する光吸収計測装置に用
いられるサンプルホルダーであり、前記サンプルの弾性
支持部材を用いたサンプルの吸引保持機構を備えた光吸
収計測装置用サンプルホルダー(請求項1)」を提供す
る。
Therefore, in the first aspect of the present invention, "the light absorption of the sample is measured by measuring the acoustic signal generated by the volume change of the sample caused by the light absorption when the sample is irradiated with light. A sample holder for an optical absorption measuring device (claim 1), which is a sample holder used in an optical absorption measuring device for measuring, and is provided with a sample suction holding mechanism using an elastic supporting member of the sample.

【0016】また、本発明は第二に「音響計測センサー
が音響整合をとられた状態にて設けられていることを特
徴とする請求項1記載の光吸収計測装置用サンプルホル
ダー(請求項2)」を提供する。また、本発明は第三に
「照射光の光路を遮らないように構成及び/または配置
されてなることを特徴とする請求項1または2記載の光
吸収計測装置用サンプルホルダー(請求項3)」を提供
する。
A second aspect of the present invention is that the sample holder for an optical absorption measuring device according to claim 1 is characterized in that the acoustic measuring sensor is provided in an acoustically matched state. )"I will provide a. A third aspect of the present invention is "a sample holder for an optical absorption measuring device according to claim 1 or 2, wherein the sample holder is configured and / or arranged so as not to block the optical path of the irradiation light (claim 3). "I will provide a.

【0017】また、本発明は第四に「前記サンプルホル
ダーを構成する部材であり、前記サンプルを透過した照
射光の光路上に位置する部材に、該照射光に対する吸
収、散乱に相当する損失が0.1 %以下の材料を用いたこ
とを特徴とする請求項1または2記載の光吸収計測装置
用サンプルホルダー(請求項4)」を提供する。また、
本発明は第五に「前記部材には、前記照射光の反射を防
止する処理が施されてなることを特徴とする請求項4記
載の光吸収計測装置用サンプルホルダー(請求項5)」
を提供する。
Further, in a fourth aspect of the present invention, "a member constituting the sample holder, wherein a member located on the optical path of the irradiation light transmitted through the sample has a loss corresponding to absorption and scattering of the irradiation light. A sample holder for an optical absorption measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that 0.1% or less of a material is used. Also,
Fifthly, the present invention relates to "a sample holder for an optical absorption measuring device according to claim 4 (claim 5), characterized in that the member is subjected to a treatment for preventing reflection of the irradiation light."
I will provide a.

【0018】また、本発明は第六に「サンプル位置決め
機構を設けたことを特徴とする請求項1〜5記載の光吸
収計測装置用サンプルホルダー(請求項6)」を提供す
る。
A sixth aspect of the present invention provides a "sample holder for an optical absorption measuring device (claim 6)", wherein a sample positioning mechanism is provided.

【0019】[0019]

【作用】本発明にかかる光吸収計測装置用サンプルホル
ダー及び光吸収計測装置について図面を引用して説明す
るが、本発明はかかる図面の例に限定されるものではな
い。図面に例示した光吸収計測装置においては、光源か
らの光が各種光学系により集光されて、サンプルに照射
されるシステムとなっている。照射にあたっては、適切
な光量調節部分で照射光強度(光量)を変化させ、また
その照射光強度を分岐光路においてモニタし、さらに照
射光強度と音響信号との相関から光吸収量を算出するシ
ステムである。
The sample holder for an optical absorption measuring device and the optical absorption measuring device according to the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the examples of the drawings. The optical absorption measuring device illustrated in the drawing is a system in which light from a light source is condensed by various optical systems and irradiated onto a sample. When irradiating, a system that changes the irradiating light intensity (light intensity) at an appropriate light intensity adjusting part, monitors the irradiating light intensity in a branch optical path, and calculates the light absorption amount from the correlation between the irradiating light intensity and the acoustic signal. Is.

【0020】図1の例では、測定サンプル7はガラス基
板上に形成した薄膜である。基板の材料と大きさはとも
に一定であり、また十分に平滑な基板面を有する。基板
が測定光を吸収する量は、測定すべき薄膜が測定光を吸
収する量に対して十分小さいことが好ましい。この例で
は、円形ペレット状のガラス基板としている。サンプル
基板7は、例えば図1に示すように、サンプルホルダー
1にセッティングされるにあたり、Oリング(弾性支持
部材の一例、例えばバイトン等のゴム製のOリング)2
に支持された状態における吸引装置からの吸引5(弾性
支持部材を用いた吸引保持機構の一例)により保持され
る。
In the example of FIG. 1, the measurement sample 7 is a thin film formed on a glass substrate. Both the material and size of the substrate are constant, and the substrate surface is sufficiently smooth. The amount by which the substrate absorbs the measurement light is preferably sufficiently smaller than the amount by which the thin film to be measured absorbs the measurement light. In this example, a circular pellet-shaped glass substrate is used. When the sample substrate 7 is set in the sample holder 1 as shown in FIG. 1, for example, an O ring (an example of an elastic support member, for example, a rubber O ring such as Viton) 2
It is held by suction 5 (an example of a suction holding mechanism using an elastic support member) from the suction device in the state of being supported by.

【0021】吸引装置としては、例えば油回転式ポンプ
等の一般的な真空排気用ポンプを使用すればよい。サン
プル7を吸引保持する前に予め、弾性支持部材2のサン
プル7との接触面から、ごみや汚れ等を拭き取ってお
き、接触面を清浄面に保持することが好ましい。従っ
て、サンプル交換の作業は、接触面が汚れないように、
できるだけ粉塵のない清浄な雰囲気(クリーンルームな
ど)で行なうことが好ましい。
As the suction device, a general vacuum pump such as an oil rotary pump may be used. Before the sample 7 is suction-held, it is preferable that the contact surface of the elastic support member 2 with the sample 7 be wiped off in advance to hold the contact surface clean. Therefore, in the sample replacement work, keep the contact surface clean.
It is preferable to carry out in a clean atmosphere (clean room, etc.) that is free of dust.

【0022】Oリング等の弾性支持部材2の材料は、弾
性のある柔軟な材料であるため、サンプル7とホルダー
2の吸引圧着に際し、固体と固体の接触圧着において問
題となる空隙は発生しない。そのため、音響インピーダ
ンスの整合が良好になり、検出する信号強度が大きくな
るとともに、音響伝搬の条件の再現性も良くなるという
効果を有する。
Since the material of the elastic support member 2 such as the O-ring is an elastic and flexible material, when the sample 7 and the holder 2 are suction-pressed, voids which are problematic in contact pressure-bonding of solids do not occur. Therefore, there is an effect that the matching of the acoustic impedance is improved, the signal intensity to be detected is increased, and the reproducibility of the acoustic propagation condition is improved.

【0023】これに対して、一般的な押さえつけ方法で
ある、ねじやスプリングによるサンプルのホルダーへの
圧着の場合、押さえつけを一様かつ一定にすることが面
倒(ねじのトルクを調節するなど)であったり、押さえ
つけの圧力が変動したりする(スプリングの弱り)こと
が起こるなどの問題がある。しかるに、本願発明にかか
る、サンプル7の弾性支持部材2を用いた吸引保持機構
による押さえつけによれば、大気圧と、吸引した真空圧
の差圧で押さえつけ圧力が決まるので、ある程度以上の
真空度(例えば10-2torr程度)まで真空引きすれ
ば、簡単に押さえつけ条件を一定に保つことができる。
On the other hand, in the case of crimping the sample to the holder with a screw or a spring, which is a general pressing method, it is troublesome to adjust the pressing force uniformly (for example, adjusting the torque of the screw). There is a problem such as the occurrence of fluctuations in the pressing pressure or the weakening of the spring. However, according to the pressing by the suction holding mechanism using the elastic support member 2 of the sample 7 according to the present invention, the pressing pressure is determined by the pressure difference between the atmospheric pressure and the sucked vacuum pressure. For example, if the vacuum is applied to about 10 -2 torr, the pressing condition can be easily kept constant.

【0024】従って、本発明の光吸収計測装置用サンプ
ルホルダーは、固体サンプルとの音響的な接触条件を一
定に保つことが可能であり、その結果、計測の信頼性を
向上させることができる。また、吸引のON,OFF
は、弁の開閉などにより簡単に行なうことが可能であ
り、グリース等のマッチング材も不要であるから、マッ
チング材の補給や除去の手間もなく、迅速で簡便な計測
が可能となる。
Therefore, the sample holder for the optical absorption measuring device of the present invention can keep the acoustic contact condition with the solid sample constant, and as a result, the reliability of the measurement can be improved. Also, suction ON / OFF
Can be easily performed by opening and closing a valve, and no matching material such as grease is required. Therefore, quick and simple measurement can be performed without the trouble of supplying and removing the matching material.

【0025】従って、本発明の光吸収計測装置用サンプ
ルホルダーを用いると、計測効率を向上させることがで
きる。本発明にかかる音響信号の検出は、例えば図1に
示すようなサンプルホルダー1に取り付けた圧電素子
(音響計測センサーの一例)3によって行なわれる。圧
電素子3は、接着剤4等によりホルダー1に強固に固定
されている。これにより、圧電素子3とホルダー1と
は、安定に音響整合がとられ、計測の信頼性が向上す
る。
Therefore, by using the sample holder for the optical absorption measuring device of the present invention, the measurement efficiency can be improved. The detection of the acoustic signal according to the present invention is performed by a piezoelectric element (an example of an acoustic measurement sensor) 3 attached to the sample holder 1 as shown in FIG. 1, for example. The piezoelectric element 3 is firmly fixed to the holder 1 with an adhesive 4 or the like. Thereby, the piezoelectric element 3 and the holder 1 are stably acoustically matched, and the reliability of measurement is improved.

【0026】即ち、計測の信頼性向上のため、サンプル
ホルダーには、音響計測センサーが音響整合をとられた
状態にて設けられていることが好ましい(請求項2)。
光吸収計測装置による計測の際に留意すべきことの一つ
として、サンプルホルダーと照射光光路の関係がある。
例えば、図1に示すようなサンプルホルダー1と照射光
6光路の関係の場合を考えてみる。この場合には、サン
プル1を透過した後の照射光はサンプルホルダー1の裏
側に位置するサンプルホルダーの構成部材9に到達する
が、この部材9が当該照射光を吸収するような材料であ
ると、ここでも音響を発生するので、音響検出において
雑音として影響を及ぼす可能性がある。
That is, in order to improve the reliability of measurement, it is preferable that the sample holder is provided with an acoustic measurement sensor in an acoustically matched state (claim 2).
One of the things to be noted when measuring with the optical absorption measuring device is the relationship between the sample holder and the irradiation light optical path.
Consider, for example, the case of the relationship between the sample holder 1 and the irradiation light 6 optical path as shown in FIG. In this case, the irradiation light after passing through the sample 1 reaches the constituent member 9 of the sample holder located on the back side of the sample holder 1, and this member 9 is a material that absorbs the irradiation light. Since sound is generated here as well, it may affect the sound detection as noise.

【0027】そこで、部材9を圧電素子3と音響的にで
きる限り切り離すことが好ましい。そのために、部材9
は、例えば弾性体等の音を伝えにくい材料で構成するこ
とが好ましい。或いは、サンプルホルダーは、照射光の
光路を遮らないように構成及び/または配置されている
ことが好ましい(請求項3)。例えば図2及び図4に示
すように、サンプル7、16の一部のみを吸引保持する
ことで、サンプルホルダー1、23が照射光の光路を遮
らないようにすることができる。
Therefore, it is preferable to separate the member 9 from the piezoelectric element 3 as acoustically as possible. Therefore, the member 9
Is preferably made of a material such as an elastic body that hardly transmits sound. Alternatively, the sample holder is preferably constructed and / or arranged so as not to block the optical path of the irradiation light (claim 3). For example, as shown in FIGS. 2 and 4, only a part of the samples 7 and 16 is suction-held so that the sample holders 1 and 23 do not block the optical path of the irradiation light.

【0028】或いは、サンプルホルダーを構成する部材
であり、前記サンプルを透過した照射光の光路上に位置
する部材に、該照射光に対する吸収、散乱に相当する損
失が0.1 %以下の材料を用いれば、該部材や近接雰囲気
における音響発生を抑えることができるので好ましい
(請求項4)。また、前記部材により反射した照射光が
再びサンプルまたはホルダーに到達して、そこでの音響
が同様に検出信号に雑音となって影響を及ぼす可能性が
あるので、前記部材の照射光に対する反射率を小さくす
ることが好ましい。
Alternatively, if a material that constitutes the sample holder and is located on the optical path of the irradiation light that has passed through the sample is made of a material having a loss corresponding to absorption and scattering of the irradiation light of 0.1% or less, It is preferable because the generation of sound in the member and the adjacent atmosphere can be suppressed (Claim 4). In addition, the irradiation light reflected by the member may reach the sample or the holder again, and the sound there may similarly affect the detection signal as noise, so that the reflectance of the member with respect to the irradiation light may be changed. It is preferable to make it small.

【0029】即ち、前記部材には、前記照射光の反射を
防止する処理が施されてなることが好ましい(請求項
5)。かかる処理としては、例えば部材に薄膜を積層し
て行う反射防止コートなどがある。以上のような構成を
とることにより、照射光によるサンプル以外からの音響
の影響は小さく抑えることができるので、計測の信頼性
がさらに向上する。
That is, it is preferable that the member is subjected to a treatment for preventing reflection of the irradiation light (claim 5). Examples of such treatment include antireflection coating performed by laminating a thin film on a member. By adopting the above-mentioned configuration, the influence of sound other than the sample due to the irradiation light can be suppressed to a small level, so that the reliability of measurement is further improved.

【0030】なお、本発明のサンプルホルダーには、サ
ンプル位置決め機構を設けることが好ましい(請求項
6)。例えば図1に示すようなガイド(サンプル位置決
め機構の一例)8を設けてサンプル7の位置ぎめを行な
うと、サンプルを交換しても常に同じ位置にサンプルが
正確にセットされ、その結果、計測の信頼性がさらに向
上するので好ましい。
The sample holder of the present invention is preferably provided with a sample positioning mechanism (claim 6). For example, when a guide (an example of a sample positioning mechanism) 8 as shown in FIG. 1 is provided and the sample 7 is positioned, the sample is always set to the same position even if the sample is exchanged. It is preferable because the reliability is further improved.

【0031】以下、本発明を実施例により更に詳細に説
明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではな
い。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0032】[0032]

【実施例1】図3は本実施例のサンプルホルダー15,
23(図4参照)を用いた光吸収計測装置の概略構成図
であり、この装置を用いて光音響測定を行なった。光源
は、ArFエキシマレーザー(波長193nm)10であ
り、パルス幅が約20nsecのものを用いている。パルス
照射(測定)光は、レンズ光学系12により集光されて
サンプル16に照射され、サンプル面での光径は約2mm
Φである。
[Embodiment 1] FIG. 3 shows a sample holder 15 of this embodiment.
It is a schematic block diagram of the optical absorption measuring device using 23 (refer FIG. 4), and photoacoustic measurement was performed using this device. The light source is an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) 10 having a pulse width of about 20 nsec. The pulse irradiation (measurement) light is condensed by the lens optical system 12 and irradiated on the sample 16, and the light diameter on the sample surface is about 2 mm.
Is Φ.

【0033】照射光の強度は、光学系12に挿入したズ
ームレンズにより調節されており、また照射光強度は石
英ガラス13の反射を用いた分岐光路において、光セン
サ(バイプラナ型フォトマルチプライヤ)14によりモ
ニタされている。サンプル16を透過した光は、戻りを
防ぐために、吸収体18でブロックされる。なお、吸収
体18は、弾性体等の音を伝えにくい材料で構成するこ
とが好ましい。
The intensity of the irradiation light is adjusted by a zoom lens inserted in the optical system 12, and the irradiation light intensity is an optical sensor (biplanar type photomultiplier) 14 in a branch optical path using reflection of the quartz glass 13. Is being monitored by. The light transmitted through the sample 16 is blocked by the absorber 18 to prevent the return. In addition, it is preferable that the absorber 18 be made of a material such as an elastic body that hardly transmits sound.

【0034】照射光は、酸素中において発生するオゾン
により吸収されるので、光学系は窒素パージされたチャ
ンバー11内に配置されている。サンプルホルダー23
は、アルミ製であり、図4に示すような、Oリング32
のガイド溝26、26’を25mmΦと15mmΦにて
二重に設けた円筒タイプである。また、ガイド溝26、
26’の間に、吸引用の穴27が設けてある。
Since the irradiation light is absorbed by ozone generated in oxygen, the optical system is arranged in the chamber 11 purged with nitrogen. Sample holder 23
Is made of aluminum and has an O-ring 32 as shown in FIG.
It is a cylindrical type in which the guide grooves 26, 26 'of 25 mmΦ and 15 mmΦ are double provided. In addition, the guide groove 26,
A suction hole 27 is provided between 26 '.

【0035】バイトンOリング32をガイド溝26、2
6’にそれぞれセットした後、サンプル16をサンプル
ホルダー23にセットして、ホルダー23の吸引口から
油回転ポンプで吸引24する機構になっている。サンプ
ル16は、30mmΦで厚さ2mmの円形ペレット状の
石英ガラス基板(測定波長光透過)上に薄膜を1μm以
下の厚さにて形成したものであり、サンプルホルダー2
3に設けたガイド(サンプル位置決め機構の一例)28
により、サンプルホルダー23の常に決まった位置にセ
ットされるようになっている。
The Viton O-ring 32 is inserted into the guide grooves 26, 2
After being set to each of 6 ', the sample 16 is set in the sample holder 23, and suction 24 is performed from the suction port of the holder 23 by an oil rotary pump. Sample 16 is a sample having a thickness of 1 μm or less formed on a quartz glass substrate (transmission of light having a measurement wavelength) in the shape of a circular pellet having a diameter of 30 mm and a thickness of 2 mm.
A guide (an example of a sample positioning mechanism) provided in No. 3 28
Thus, the sample holder 23 is always set at a fixed position.

【0036】音響信号は、圧電材料であるPZT(ジル
コン酸チタン酸鉛)31に、アルミナの受信板30を付
けた構成のセンサー(音響計測センサーの一例)により
検出する。センサーは感熱接着材29によりホルダー2
3に固定されており、センサーとホルダは、安定に音響
整合がとられている。このようにしてセットされたサン
プル16に、ズームレンズ12を駆動して光強度を変え
ながら光照射を行ない、光モニターセンサー14の出力
(電圧)を計測する。
The acoustic signal is detected by a sensor (an example of an acoustic measurement sensor) having a structure in which a receiving plate 30 made of alumina is attached to PZT (lead zirconate titanate) 31 which is a piezoelectric material. The sensor is a holder 2 with a heat sensitive adhesive 29.
The sensor and the holder are stably acoustically matched. The sample 16 set in this way is irradiated with light while driving the zoom lens 12 and changing the light intensity, and the output (voltage) of the optical monitor sensor 14 is measured.

【0037】信号は適切なフィルタリングをされて雑音
を除かれる。この例では、音響のメインの周波数が10
0kHZ程度であり、この付近の波長を選択して(FF
T19による)記録している。音響信号22’及び光強
度信号22は、ズームレンズ12を制御しているコンピ
ュータ20により、連動して計測される。
The signal is appropriately filtered to remove noise. In this example, the main frequency of sound is 10
It is about 0 kHz, and the wavelength around this is selected (FF
Recording (according to T19). The acoustic signal 22 ′ and the light intensity signal 22 are measured by the computer 20 controlling the zoom lens 12 in an interlocking manner.

【0038】計測(照射)波長における吸収が約5%の
薄膜を基板上に形成したサンプルを本実施例のサンプル
ホルダー23にセットして、図3の計測装置を用いて計
測した結果を図5に示す。図5において、入射(照射)
光強度と信号強度は線形関係にあり、傾きが吸収係数を
表している。同一サンプルを付け換えて計測した結果、
計測値は同一の直線上にのり(3回目以降の計測でも同
様であり)、本実施例のサンプルホルダー23を用いた
計測が再現性にすぐれていることが実証された。
A sample in which a thin film having an absorption of about 5% at the measurement (irradiation) wavelength is formed on the substrate is set in the sample holder 23 of this embodiment, and the result of measurement using the measuring device of FIG. 3 is shown in FIG. Shown in. In Figure 5, incident (irradiation)
The light intensity and the signal intensity have a linear relationship, and the slope represents the absorption coefficient. As a result of measuring by replacing the same sample,
The measured values were on the same straight line (the same was true for the third and subsequent measurements), demonstrating that the measurement using the sample holder 23 of this example has excellent reproducibility.

【0039】図6は、アルミ製のサンプルホルダーにシ
リコングリースを介してサンプルをセットした他は本実
施例と同様にして、同一サンプルの付け換えを行って計
測した結果を示す。この結果と比較すると、本実施例の
サンプルホルダー23を用いた計測が再現性に極めてす
ぐれていることが判る。
FIG. 6 shows the result of measurement by replacing the same sample in the same manner as in this example except that the sample was set in an aluminum sample holder via silicon grease. Comparing with this result, it can be seen that the measurement using the sample holder 23 of the present embodiment is extremely excellent in reproducibility.

【0040】[0040]

【実施例2】図7は本実施例のサンプルホルダー23’
の概略断面図である。このサンプルホルダー23’を用
いて、実施例1と同様の計測を行なった。このホルダー
23’では、Oリング32一つで、サンプル16を固定
しておりサンプル16を透過した測定光は、吸引セル中
に進入した後、部材34に入射する。
Second Embodiment FIG. 7 shows a sample holder 23 'of this embodiment.
FIG. Using this sample holder 23 ′, the same measurement as in Example 1 was performed. In this holder 23 ′, the sample 16 is fixed by one O-ring 32, and the measurement light transmitted through the sample 16 enters the suction cell and then enters the member 34.

【0041】この部材34は、合成石英ガラスでできて
おり、照射光(193nm)に対する吸収率が0.1 %/
cm以下、散乱率が0.2 %/cm以下であり、厚さを約
3mmとしているので、損失は0.1 %以下である。さら
に、該部材34の表面には193nm波長用の反射防止
コート35がなされている。こうすることにより、サン
プルホルダー23’にサンプルをセットしていないとき
の信号は、測定時(サンプルをセットしたとき)と比較
して0.1 %以下に抑えることができた。また、測定結果
は実施例1と同様に、良好な再現性が得られた。
This member 34 is made of synthetic quartz glass and has an absorption rate of 0.1% / irradiation light (193 nm).
The loss is 0.1% or less because the thickness is about 3 mm or less and the scattering rate is 0.2% / cm or less. Further, the surface of the member 34 is provided with an antireflection coating 35 for 193 nm wavelength. By doing so, the signal when the sample is not set in the sample holder 23 'can be suppressed to 0.1% or less as compared with the signal at the time of measurement (when the sample is set). In addition, the measurement results showed good reproducibility as in Example 1.

【0042】以上の実施例では、例えば、単一波長のパ
ルスレーザを照射する測定系を一例として示している
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば連
続発振レーザを間欠的に照射する測定系においても適用
できるものである。
In the above embodiments, for example, a measurement system for irradiating a pulse laser of a single wavelength is shown as an example, but the present invention is not limited to this, and for example, a continuous wave laser is intermittently used. It can also be applied to an irradiation measurement system.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の光吸収計
測装置用サンプルホルダーによれば、簡便に固体サンプ
ルとの音響的な接触条件を一定に保つことが可能であ
り、その結果、計測の信頼性及び効率を向上させること
ができる。
As described above, according to the sample holder for the optical absorption measuring device of the present invention, the acoustic contact condition with the solid sample can be easily kept constant, and as a result, the measurement Reliability and efficiency can be improved.

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

【図1】は、本発明のサンプルホルダーの一例を示す概
略断面図(上)及び概略正面図(下)である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view (top) and a schematic front view (bottom) showing an example of a sample holder of the present invention.

【図2】は、本発明のサンプルホルダーの別例であり、
照射光の光路上に部材を配置しない構成のサンプルホル
ダーの一例を示す概略断面図(上)及び概略正面図
(下)である。
FIG. 2 is another example of the sample holder of the present invention,
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view (upper) and a schematic front view (lower) showing an example of a sample holder having a configuration in which a member is not arranged on the optical path of irradiation light.

【図3】は、実施例における計測に用いた光吸収計測装
置の概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an optical absorption measuring device used for measurement in Examples.

【図4】は、実施例1のサンプルホルダーを示す概略断
面図(上)及び概略正面図(下)である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view (upper) and a schematic front view (lower) showing the sample holder of Example 1.

【図5】は、実施例1のサンプルホルダーを用いて行っ
た光吸収計測の結果を示すデータ図である。
FIG. 5 is a data diagram showing a result of optical absorption measurement performed using the sample holder of Example 1.

【図6】は、グリースを介してサンプルを保持する従来
のサンプルホルダーを用いて行った光吸収計測の結果を
示すデータ図である。
FIG. 6 is a data diagram showing the results of optical absorption measurement performed using a conventional sample holder that holds a sample via grease.

【図7】は、実施例2のサンプルホルダーを示す概略断
面図(上)及び概略正面図(下)である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view (top) and a schematic front view (bottom) showing a sample holder of Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・筒状サンプルホルダー 2・・Oリング(弾性支持部材の一例) 3・・圧電素子(音響計測センサーの一例) 4・・接着剤 5・・真空ポンプによる吸引 6・・計測光(照射光) 7・・測定サンプル 8・・サンプルガイド(サンプル位置決め機構の一例) 9・・サンプルホルダー裏面部材 10・・ArFエキシマレーザ光源 11・・窒素パージチェンバー 12・・光量調節光学系(ズームレンズを含む) 13・・石英ガラス板 14・・光量モニタセンサ 15・・サンプルホルダー 16・・薄膜測定サンプル 17・・音響検出素子(音響計測センサーの一例) 18・・光ブロック吸収体 19・・アンプ、周波数選別装置(FFT) 20・・パーソナルコンピュータ 21・・ズームレンズ制御を表す。 22・・光信号(または光信号の取込みを表す) 22’・・音響信号(または音響信号の取込みを表す) 23・・アルミ製サンプルホルダー 24・・油回転ポンプからの吸引 25・・ArFレーザ光 26・・外側Oリング溝 26’・・内側Oリング溝 27・・吸引口 28・・サンプルガイド(サンプル位置決め機構の一
例) 29・・感熱接着剤 30・・アルミナ受信板 31・・PZT圧電素子(音響計測センサーの一例) 32・・バイトンOリング(弾性支持部材の一例) 33・・Oリング溝 34・・石英ガラス 35・・反射防止コート 以 上
1 .. Cylindrical sample holder 2 .. O-ring (an example of elastic support member) 3 .. Piezoelectric element (an example of acoustic measurement sensor) 4 .. Adhesive 5 .. Vacuum pump suction 6 .. Light) 7 ・ ・ Measurement sample 8 ・ ・ Sample guide (an example of sample positioning mechanism) 9 ・ ・ Sample holder back member 10 ・ ・ ArF excimer laser light source 11 ・ ・ Nitrogen purge chamber 12 ・ ・ Light intensity adjustment optical system (zoom lens 13) · Quartz glass plate 14 · · Light intensity monitor sensor 15 · · Sample holder 16 · · Thin film measurement sample 17 · · Acoustic detection element (an example of acoustic measurement sensor) 18 · · Optical block absorber 19 · · Amplifier, Frequency selection device (FFT) 20 Personal computer 21 Zoom lens control is shown. 22..Optical signal (or representing acquisition of optical signal) 22 '.. Acoustic signal (or representing acquisition of acoustic signal) 23..Aluminum sample holder 24..Suction from oil rotary pump 25..ArF laser Light 26..Outer O-ring groove 26 '.. Inner O-ring groove 27..Suction port 28..Sample guide (an example of sample positioning mechanism) 29..Heat sensitive adhesive 30..Alumina receiver plate 31..PZT piezoelectric Element (example of acoustic measurement sensor) 32 ··· Viton O-ring (example of elastic support member) 33 · · O-ring groove 34 · · Quartz glass 35 · · Antireflection coating

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 サンプルに光を照射したときの光吸収に
起因するサンプルの体積変化により発生する音響信号を
計測することで、サンプルの光吸収を計測する光吸収計
測装置に用いられるサンプルホルダーであり、前記サン
プルの弾性支持部材を用いたサンプルの吸引保持機構を
備えた光吸収計測装置用サンプルホルダー。
1. A sample holder used in a light absorption measuring device for measuring the light absorption of a sample by measuring an acoustic signal generated by a volume change of the sample caused by light absorption when the sample is irradiated with light. And a sample holder for an optical absorption measuring device, comprising a sample suction-holding mechanism using the sample elastic support member.
【請求項2】 音響計測センサーが音響整合をとられた
状態にて設けられていることを特徴とする請求項1記載
の光吸収計測装置用サンプルホルダー。
2. The sample holder for an optical absorption measurement device according to claim 1, wherein the acoustic measurement sensor is provided in an acoustically matched state.
【請求項3】 照射光の光路を遮らないように構成及び
/または配置されてなることを特徴とする請求項1また
は2記載の光吸収計測装置用サンプルホルダー。
3. The sample holder for an optical absorption measuring device according to claim 1, wherein the sample holder is constructed and / or arranged so as not to block the optical path of the irradiation light.
【請求項4】 前記サンプルホルダーを構成する部材で
あり、前記サンプルを透過した照射光の光路上に位置す
る部材に、該照射光に対する吸収、散乱に相当する損失
が0.1 %以下の材料を用いたことを特徴とする請求項1
または2記載の光吸収計測装置用サンプルホルダー。
4. The member constituting the sample holder, which is located on the optical path of the irradiation light transmitted through the sample, is made of a material having a loss of 0.1% or less corresponding to absorption and scattering of the irradiation light. Claim 1 characterized by the fact that
Alternatively, the sample holder for the optical absorption measuring device described in 2.
【請求項5】 前記部材には、前記照射光の反射を防止
する処理が施されてなることを特徴とする請求項4記載
の光吸収計測装置用サンプルホルダー。
5. The sample holder for an optical absorption measuring device according to claim 4, wherein the member is subjected to a treatment for preventing reflection of the irradiation light.
【請求項6】 サンプル位置決め機構を設けたことを特
徴とする請求項1〜5記載の光吸収計測装置用サンプル
ホルダー。
6. The sample holder for an optical absorption measuring device according to claim 1, further comprising a sample positioning mechanism.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011232327A (en) * 2010-04-28 2011-11-17 Kofukin Seimitsu Kogyo (Shenzhen) Yugenkoshi Adsorption jig
CN102854254A (en) * 2012-10-11 2013-01-02 西安永电电气有限责任公司 Insulated gate bipolar translator (IGBT) ultrasonic detection tool
JP2014209063A (en) * 2013-04-16 2014-11-06 横河電機株式会社 Spectrometer
CN105619512A (en) * 2014-08-27 2016-06-01 朱保生 Dumbbell sheet for electric wires and cables and manufacturing method thereof

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