JPS60241008A - 走査光子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、光スポットの走査と、光スポット及び試料と
の相互作用の結果発生する効果（例：光電効果）の検出
とによって、試料の光照射による効果の面分布を計測し
得る走査光子顕微鏡に関するものである。

〔発明の背景〕

従来の走査光子顕微鏡における装置構成の一例を第１図
に示す。第１図において１例えばレーザのような単色光
源１からの光ビームを、走査制御回路２によって駆動さ
れる例えばガルバノミラ−のような光ビーム偏向器３に
入射させることによって偏向させ、偏向された光ヒーム
を、レンズ４によって、試料５の底面に果束させる。こ
の結果、光スポットが試料５の底面で走査され、光スポ
ットと試料５との相互作用の結果として、例えば光電圧
のような効果が発生する１、効果検出器６は、この効果
を検出して電気信号等に変換し、必要に応じて増幅など
して、例えば陰極線管（Ｃ１％Ｔ）のような画像表示装
置７は、上記効果信号の強弱に応じた輝度の光スポット
を画面上に表示する。

この画像表示装置７における上記元スポットは。

走査制御回路２によって、試料５上の光スポットと同期
して走査され、その結果、画像表示装置７の画面上には
、試料５における光照射効果の面分布が濃淡画像として
表示される。

ところで、光照射によって発生する上記効果は、一般に
照射光の波長組成に依存し、その波長依存性から試料の
性質をより詳細に知ることができる。

例えば、試料としてＳ＋　ウェハを、また効果として光
電効果を考えると、波長によって光の試料５への浸透深
さが大きく異なるために、短波長光照射では試料５０表
面近傍の性質を反映した光電効果が得られ、また、長波
長光照射では試料５の深部の性質を反映した光電効果が
得られる。

しかしながら、従来の方法では、光源は、例えばＨｅ　
−Ｎ　ｅレーザ、陰極線管などであり、発光の波長組成
は一定であって、上記効果の波長依存性を計測すること
は困難であると百つだ問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、光照射による効果分布の波長依存性を
、容易に、しかも能率良く計測できる走査光子顕微鏡を
提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明においては、光ビー
ム発生手段として、波長組成を変化させうる光源を用い
ることを特徴としている。この特徴によって、光照射に
よる効果分布の波長依存性を容易に、しかも能率良く計
測できる走査光子顕微鏡の提供が可能になる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図に基づいて詳述する。

第１図は、従来の走査光子顕微鏡の構成を示すのに用い
たものであるが、光源１を波長可変レーザに置き換える
ことによって、本発明の一実施例をも示す。すなわち、
第１図において、波長可変レーザ１の発振波長を変化を
せ、複数個の効果分布画像を得ることによって、効果分
布の波長依存性を知ることができる。

第２図は１本発明の一実施例であり、例えば、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザあるいは陰極線管等、従来ある光源を用いて本
発明を実施する例を示す。すなわち、本実施例は、短波
長光を発光する光源１−１と、長波長光を発光する光源
１−２と、ダイクロイックミラー８と１例えばスイッチ
のような光源選択器９との組み合わせを光ビーム発生手
段として用いる。ダイクロイックミラー８は、光源１−
１からの光をほとんど通過させ、光源１−２からの光を
ほとんど反射するものである。第２図において、光源選
択器９によって光源１−１または光源１−２を選択して
駆動することによって、光ビ−ムの波長組成を変えるこ
とが可能である。第３図は、第２図に示した実施例で光
源として１寅極線管（Ｃ）ｔＴ）を用いた場合の、光源
の発光スペクトル及びダイクロイックミラーの反射特性
の具体的な例を示す。すなわち、第３図は、長波長光源
１−１として用いる近赤外発光螢光体（Ｙ２Ｏ２：Ｎｄ
）を塗布したＣＲＴの発光スペクトル１０及び、短波長
光源１−２として用いる青色螢光体（ＺｎＳ　：ＡｇＣ
４）を塗布した（、ａ’ｌ’の発光スペクトル１１を示
す。この場合、ダイクロイックミラーは、第３図の反射
特性１２をもつものを用いる。

第２図は、光源が２個の場合であるが、同様な考え方で
複数個の光源と、ｌｔＳ源の数よりも１個少ない個数の
ダイクロイックミラーを用いて１俵数棟類に？液長組成
を変化させうる光ビーム発生手段を得ることができる。

第４図は、第２図に示した実施例において、複数個の波
長に対応する効果分布画像を同時に得る走査光子顕微鏡
の実施例を示す。すなわち、第４図において、波長組成
の異なる光ｍ、１−１及び光源１−２は、同時に駆動さ
れるが、上記光源１−１及び１−２からの光ビームは、
それぞれ光強度変調器１３−１及び１３−２によって、
強度変調される。この場合、変調器１３−１及び１３−
２の変調周波数は相互に異なるものとする。効果検出器
６−１及び６−２は、それぞれ、光強度変調器１３−１
及び１３−２の変調周波数と同一周波数の効果信号だけ
を選択的に検出し、検出された信号をそれぞれ画像表示
装置７−１及び７−２に濃淡画像として表示する。特定
周波数をもつ効果信号だけを選択的に検出する効果検出
器６−１及び６−２としては、例えば光強度変調器１３
−１及び１３−２の変調信号を蚕照信号として同期検波
するロックインアンプを用いることができる。

以上の構成によって、２つの異なる波長組成の光ビーム
による効果分布画像を同時に取得することができ、精米
として能率的な計測が可能になる。

第４図は、光源が２個の場合であるが、同様な考え方で
、複数個の光源と、それぞれに対応する光強度変調器と
、効果検出器と、画像表示装置とを用いることによって
、複数個の波長組成に対応する効果分布画像を同時に取
得することが可能である。

〔発明の効果〕

以上に述べたごとく１本発明によれば、複数個の波長組
成に対応する光照射効果の分布を、容易に、しかも能率
良く計測できる走査光子顕微鏡の提供が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に先立って試作された走査光子顕微鏡
の基本構成図、第２図は、本発明の一実施例を示す走査
光子顕微鏡の基本構成図、第３図は、第２図の実施例の
光源及びダイクロイックミラーの分光特性の相互関係図
、第４図は、不発明の一実施例を示す。 １・・・光源、２・・・走査制御回路、３・・・偏向器
、４・・・レンズ、５・・・試料、６・・・効果検出器
、７・・・画像表示装置、８・・・ダイクロイックミラ
ー、９・・・光源選択器、１０・・・近赤外Ｃ）ＬＴの
発光スペクトル、（９） １１・・・青色ＣＩ（、Ｔの発光スペクトル、１２・・
・ダイクロイックミ２−の分光反射率、１３・・・光強
度変（１０） １１図 第　Ｚ　口 不　３　図 ２ 第　４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ビームを発生させる光子線発生手段と、上記光ビ
   ームの波長組成を制御する波長組成制御手段と、上記光
   ビームを試料表面に集束させる光ビーム集束手段と、上
   記によって集束された光ビームを試料表面で走査する光
   ビーム走査手段と、上記光ビームと試料の相互作用によ
   る効果を検出する効果検出手段と、検出された上記効果
   信号を上記光ビームの走査と同期させて効果の分布画像
   として表示する画像聚示手段とを具備し、上記光ビーム
   の波長組成を変化させた複数個の画像を得ることによっ
   て、上記効果分布の波長依存性をめることを特徴とする
   走査光子顕微鏡。 ２、上記光子線発生手段は、波長λ＠ｌ　（ｒ　＝１　
   。 ２　＋　３　＋　”””　’　）が、λｓ＋　＞λ、２
   〉λ８！　＞　”’〉λ、ａ　の条件を満足するｎ個（
   ｎ≧２）の光源Ｓｒ　（ｉ＝１．２，３．−−ｎ　）と
   、反射限界波長λｍｌ　（＋　＝１．２．３．・・・ｎ
   −１）が、λ、Ｉ〉λ。亀〉λ、２〉λ１〉λ、３〉λ
   、３〉・・・〉λ１．ゎ−１〉λ、、の条件を満足する
   ｎ−１個の短波長反射形グイクロイックミラー（反射限
   界波長より短波長を反射し、長波長を透過するミラー）
   Ｍ＋　（ｉ＝１．２，３．−ｎ　１　）と、上記光源Ｓ
   ＋の任意の光源を選択して駆動させる光源選択手段とを
   具備し、光源Ｓ＋（ｉ＝２゜３．４．・・・口）からの
   光ビームを、ダイクロイックミラーＭ＋によって、ｉ＝
   ２．３，４．・・・ｎの順序で逐次、光源Ｓ１からの光
   ビームに合成し、上記光源選択手段は光源Ｓ＋（ｉ＝２
   ゜３．４．・・・ｎ）の、１個または複数個を選択して
   駆動することによって、波長組成を変化させた光ビーム
   を得ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の走
   査光子顕微鏡。 ３、上記第２項の光子＃ｉ発生手段は、光源５１（ｉ＝
   １．２，３．・・・ｎ）からの光ビームの強度を相互に
   異なる周波数’＋　（ｆ＋キｆ２キｆ３キ・・・・・・
   キｆ、）で変調するｎ個の光ビーム変調手段Ｄ＋　（ｉ
   ＝１．２，３．−ｎ　）を具備し、上記画像表示手段は
   周波数ｆの効果信号だ、けを抽出して効果分布の画像表
   示をするｎ個の画像表示手段Ａ＋　（ｉ＝１．２，３．
   ”・ｎ　）を具備し、ｎ個の波長組成に対応する上記効
   果の分布画像を同時に得ることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の走査光子顕微鏡。