JPS612046A - 熱波を検出する方法及びその装置 - Google Patents
熱波を検出する方法及びその装置Info
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- JPS612046A JPS612046A JP60105731A JP10573185A JPS612046A JP S612046 A JPS612046 A JP S612046A JP 60105731 A JP60105731 A JP 60105731A JP 10573185 A JP10573185 A JP 10573185A JP S612046 A JPS612046 A JP S612046A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は標本中に発生された熱波を検出する新規かつ改
良された方法及び装置に関する。さらに特定すると、周
期的温度により誘起された標本表面の反射車の変化が、
標本表面力Ｓら反射される電磁プローブビームの強度変
化を検査することによって監視される、非接触測定法を
開示する。
良された方法及び装置に関する。さらに特定すると、周
期的温度により誘起された標本表面の反射車の変化が、
標本表面力Ｓら反射される電磁プローブビームの強度変
化を検査することによって監視される、非接触測定法を
開示する。
このプローブビームの強度変化は標本中の熱波を検出す
るのに使用さイ１．る。
るのに使用さイ１．る。
熱波を用いる顕微法（ｔｈｅｒｍａｌ ｗａｖｅ ｍ１
ｃｒｏｓｃｏｐｙ ）の分野では著しく多くの研究が現
在性なわれている。熱波顕微法では標本の表面に周期的
な熱源が収束される。この熱源は代表的な場合、強度変
調さｒｌまたレーザービーム又は電子ビーム等の粒子流
のいすワ、乃）によって与えられる。標本が入射エネル
ギーを標本表面で又はその近くで吸収すると周期的な表
面加熱が生じ、これがその照射された小領域（５ｐｏｔ
）力１ら伝播する熱波を発生する。これらの熱波はそ
のビーム変調周波数と同一の周波数を有する。熱波の波
長はビーム周波数及び標本の熱的パラメータの双方によ
って決定される。
ｃｒｏｓｃｏｐｙ ）の分野では著しく多くの研究が現
在性なわれている。熱波顕微法では標本の表面に周期的
な熱源が収束される。この熱源は代表的な場合、強度変
調さｒｌまたレーザービーム又は電子ビーム等の粒子流
のいすワ、乃）によって与えられる。標本が入射エネル
ギーを標本表面で又はその近くで吸収すると周期的な表
面加熱が生じ、これがその照射された小領域（５ｐｏｔ
）力１ら伝播する熱波を発生する。これらの熱波はそ
のビーム変調周波数と同一の周波数を有する。熱波の波
長はビーム周波数及び標本の熱的パラメータの双方によ
って決定される。
熱波顕微法では標本表面下の熱的特徴が、これらの特徴
に因る熱波の散乱及び反射を感知することにより、検出
され、像映さｎる。熱波はたり）だ力）−ないし二波長
を進行すると弱くて検出できないほどに著しく減衰され
る。それにも拘らず標本内で発生された熱波を検出し、
測定することの出来る様々の方法が開発されている。
に因る熱波の散乱及び反射を感知することにより、検出
され、像映さｎる。熱波はたり）だ力）−ないし二波長
を進行すると弱くて検出できないほどに著しく減衰され
る。それにも拘らず標本内で発生された熱波を検出し、
測定することの出来る様々の方法が開発されている。
検出方法の一つとして、熱波により発生される音ｇ波の
検出がある。より具体的に述べると、熱波が標本の加熱
領域に応カー歪関係による振動を誘起するので音響波が
発生さｎ、るのである。これらの弾性波は真の伝播性波
動であり、在来の超音波変換器で検出できる。この方法
は１９８１年（昭和５６年）３月２１日付米国特許第４
，２５５，９７１号に開示さ石、ている。この特許は本
出願と同一の譲受人に譲渡されたもので、ここに参照と
して掲げる。
検出がある。より具体的に述べると、熱波が標本の加熱
領域に応カー歪関係による振動を誘起するので音響波が
発生さｎ、るのである。これらの弾性波は真の伝播性波
動であり、在来の超音波変換器で検出できる。この方法
は１９８１年（昭和５６年）３月２１日付米国特許第４
，２５５，９７１号に開示さ石、ている。この特許は本
出願と同一の譲受人に譲渡されたもので、ここに参照と
して掲げる。
了解されることであろうが、上記方法のシステムは圧電
結晶を利用するものであり、標本に変換器を装着する必
要のある「接触」武勇法である。
結晶を利用するものであり、標本に変換器を装着する必
要のある「接触」武勇法である。
この必要条件のため時間が７３ｚ ７Ｊｈす、標本汚染
のおそわ、があり、半導体産業で見られる製造工程での
利用には不向きである。従って非接触式検出技術を開発
するため多くの研究かなされた。そのような非接触検出
法の一つは本出願と同一の譲受人に譲渡される同時係属
米国出願第４０１，５１）号（昭和５７年７月２６日出
願）と第４８１，２７５号（昭和５８年４月１日出願）
に記載されており、そｎ。
のおそわ、があり、半導体産業で見られる製造工程での
利用には不向きである。従って非接触式検出技術を開発
するため多くの研究かなされた。そのような非接触検出
法の一つは本出願と同一の譲受人に譲渡される同時係属
米国出願第４０１，５１）号（昭和５７年７月２６日出
願）と第４８１，２７５号（昭和５８年４月１日出願）
に記載されており、そｎ。
らを参照として掲げる。
上記の岡山願には標本表面にて起こる局所的な角度変化
を監視することによって熱波を検出する方法とその装置
とが述べられている。より具体的に言うと、熱波か標本
の局所的領域に発生されると、標本表面は局所的熱弾性
効果のために周期的加熱をさ石、た領域内で周期的角度
変化を行なう。
を監視することによって熱波を検出する方法とその装置
とが述べられている。より具体的に言うと、熱波か標本
の局所的領域に発生されると、標本表面は局所的熱弾性
効果のために周期的加熱をさ石、た領域内で周期的角度
変化を行なう。
こ石７らの角度変化は変調された加熱ビームの周波数と
園−の周波数で起こる。これらの変化を監視するには、
レーザービーム等のエネルギービームが、表面力１ら反
射されるように標本表面上に収束される。標本表面では
局所的角度変化が起きているので、反射さ石、たビーム
は周期的に角度変位を経験する。その角度変位を測定す
ることによって、標本の熱波の活動に関する情報か決定
される。この方法は熱波を検出する極めて敏感な方法で
あることが証明されている。
園−の周波数で起こる。これらの変化を監視するには、
レーザービーム等のエネルギービームが、表面力１ら反
射されるように標本表面上に収束される。標本表面では
局所的角度変化が起きているので、反射さ石、たビーム
は周期的に角度変位を経験する。その角度変位を測定す
ることによって、標本の熱波の活動に関する情報か決定
される。この方法は熱波を検出する極めて敏感な方法で
あることが証明されている。
それとは対照的に、本発明は独立の、かつ全く異なった
熱波検出方法を目指している。ここに開示する技術は熱
波検出ζこおける独立な根拠として使用できょう。さら
に上述した諸方法と併せて使用すれば標本の特性につい
て新たな、力）つ驚異的な情報が得られよう。標本に関
する附加的情報を得るべく二つの異なった熱波検出方法
を使用することの利点は、本出願と同一の譲受人に譲渡
されているが、その出願を参考として掲げる。これらの
利点を以下に簡単に述べる。
熱波検出方法を目指している。ここに開示する技術は熱
波検出ζこおける独立な根拠として使用できょう。さら
に上述した諸方法と併せて使用すれば標本の特性につい
て新たな、力）つ驚異的な情報が得られよう。標本に関
する附加的情報を得るべく二つの異なった熱波検出方法
を使用することの利点は、本出願と同一の譲受人に譲渡
されているが、その出願を参考として掲げる。これらの
利点を以下に簡単に述べる。
プローブビームの反射の監視Ｅこよる検出又は変換器を
介する音響波の検出等の上記方法では、発生する出力信
号は主として、標本における温度分布の積分の関数であ
る。それとは対照的に本システムは反射至の測定に基づ
いており、その出力信号は主として表面温度の関数であ
る。このような二つの独立な測定による熱波信号が得ら
れることによって標本の厚さ及び組成に関する変量の評
価か共に可能となる。このことは上記同時係属出願の本
題であり、詳細に記載されており、参考として掲げる。
介する音響波の検出等の上記方法では、発生する出力信
号は主として、標本における温度分布の積分の関数であ
る。それとは対照的に本システムは反射至の測定に基づ
いており、その出力信号は主として表面温度の関数であ
る。このような二つの独立な測定による熱波信号が得ら
れることによって標本の厚さ及び組成に関する変量の評
価か共に可能となる。このことは上記同時係属出願の本
題であり、詳細に記載されており、参考として掲げる。
し７７）シながら、本発明は新規な検出技術を与えるの
みならず、他の測定技術と組合されｎ、ば先行技術には
見出すことのできな力）つた完全に新しい、力１つ強力
な解析的手段を確定することを了解されたい。
みならず、他の測定技術と組合されｎ、ば先行技術には
見出すことのできな力）つた完全に新しい、力１つ強力
な解析的手段を確定することを了解されたい。
したがって、本発明の目的は、熱波検出の新規かつ改良
された装置及び方法を与えることである。
された装置及び方法を与えることである。
本発明のもう一つの目的は標本の反射率の変化ζこ基づ
き熱波を検出する新規かつ改良された装置及び方法を与
えることである。
き熱波を検出する新規かつ改良された装置及び方法を与
えることである。
本発明のさらに別の発明は表面温度の変化に基づく熱波
検出の方法及び装置を与えることである。
検出の方法及び装置を与えることである。
これらの目的のみならず他の多数の目的に従い本発明は
熱波検出の新らしいかつ改良された方法及び装置を与え
る。その方法及び装置は標本か周期的に加熱されて生じ
る標本の光学的反射率か標本ノ熱的特性に応じて変動す
るという原理に基づいている。光学的反射率はある程度
まで、温度に依存することが知られている。この依存性
は次式により確定される。
熱波検出の新らしいかつ改良された方法及び装置を与え
る。その方法及び装置は標本か周期的に加熱されて生じ
る標本の光学的反射率か標本ノ熱的特性に応じて変動す
るという原理に基づいている。光学的反射率はある程度
まで、温度に依存することが知られている。この依存性
は次式により確定される。
（ｌｉ ＲＴ＝Ｒｏ＋（θＲ／ａＴ）（ΔＴ）この・
方程式においてＲｏは設定された温度における反射率を
表わし、式の第２項は表面温度の変化に帰因する反射率
の変化を与えている。（ａＶａＴ）という項は温度変化
に対する反射率の変化率を示す温度係数である。（ｄわ
きいう項は標本表面における温度変化である。
方程式においてＲｏは設定された温度における反射率を
表わし、式の第２項は表面温度の変化に帰因する反射率
の変化を与えている。（ａＶａＴ）という項は温度変化
に対する反射率の変化率を示す温度係数である。（ｄわ
きいう項は標本表面における温度変化である。
第１項のＲｏは１００″未満の温度変化（△Ｔ）に対し
ては第２項より少なくとも４桁程度大きい。さらに光検
出器で測った、Ｒｏに関連するノイズのレベルは％／Ｒ
，程度である。Ｖ可はまだ第２項より１００倍大きく、
第２項の測定を極めて困難（こしている。絶対値でいう
と（δＲ／９Ｔ）（△Ｔ ）／Ｒ。
ては第２項より少なくとも４桁程度大きい。さらに光検
出器で測った、Ｒｏに関連するノイズのレベルは％／Ｒ
，程度である。Ｖ可はまだ第２項より１００倍大きく、
第２項の測定を極めて困難（こしている。絶対値でいう
と（δＲ／９Ｔ）（△Ｔ ）／Ｒ。
という比の値はｉｏ’ないしｌ（１’であり、従って測
定するパラメータとしては使用されたことがない。
定するパラメータとしては使用されたことがない。
本発明によれば、この困難は加熱源を変調することによ
って克服される。変調ビームの周波数と同一周波数にて
生ずる反射率の周期的変化が監視される。この情報は信
号を狭い帯域のフィルタを通すことｔこより処理される
。その結果、周期的温度変化（ΔＴ）に帰因する周期的
反射主（ΔＲＴ）のみが測定され、絶対的反射率ＲＴは
測られない。
って克服される。変調ビームの周波数と同一周波数にて
生ずる反射率の周期的変化が監視される。この情報は信
号を狭い帯域のフィルタを通すことｔこより処理される
。その結果、周期的温度変化（ΔＴ）に帰因する周期的
反射主（ΔＲＴ）のみが測定され、絶対的反射率ＲＴは
測られない。
周期的反射率信号（△ＲＴ）は次式により定義される。
（２１ΔＲＴ＝（ａＶａＴ）（ΔＴ）
上式かられ′ｆＪ）るように、周期的反射本信号（△Ｒ
Ｔ）は反射率の温度係数（１／ａＴ）と周期的表面温度
（ΔＴ）の積に依存する。周期的反射率信号（Δ埃０は
したがって周期的表面温度（△Ｔ）の目安を与えるので
あ乙。周期的表面温度はさらにその物体内の熱波の伝播
及び相互作用番こ関する情報を与える。
Ｔ）は反射率の温度係数（１／ａＴ）と周期的表面温度
（ΔＴ）の積に依存する。周期的反射率信号（Δ埃０は
したがって周期的表面温度（△Ｔ）の目安を与えるので
あ乙。周期的表面温度はさらにその物体内の熱波の伝播
及び相互作用番こ関する情報を与える。
したがって適当な数学的方程式を用いて反射率の変化に
基づき熱波の活動度を決定することができる。熱波の計
算は基準標本を基にして信号を規格化することにより行
なわれるが、詳細は下に述べる。
基づき熱波の活動度を決定することができる。熱波の計
算は基準標本を基にして信号を規格化することにより行
なわれるが、詳細は下に述べる。
前述の原理に基づく熱波の存在を検出する方法及び装置
を開示する。上述１７たまうに熱波は標本表面上の小領
域に周期的局所加熱を行なうことによって発生される。
を開示する。上述１７たまうに熱波は標本表面上の小領
域に周期的局所加熱を行なうことによって発生される。
本発明によれば熱波の測定用の装置は、標本の加熱され
た平面７１）ら反射されるべく、標本前面上の周期的加
熱領域部分に指向さｎ、る放射線プローブを含む。その
周期的加熱の結果生ずる反射された放射線プローブの強
度変化を測定する装置が与えられる。最後に、熱波の存
在を検出するため、反射された放射線プローブ乃）ら測
定される強度変化を処理する装置が与えられる。
た平面７１）ら反射されるべく、標本前面上の周期的加
熱領域部分に指向さｎ、る放射線プローブを含む。その
周期的加熱の結果生ずる反射された放射線プローブの強
度変化を測定する装置が与えられる。最後に、熱波の存
在を検出するため、反射された放射線プローブ乃）ら測
定される強度変化を処理する装置が与えられる。
本発明のさらに別の目的及び利点は添付の図面と下記の
説明から明ら乃）となろう。
説明から明ら乃）となろう。
第１図を参照すると本発明の方法を遂行するための装置
（イ）が図示されている。標本台（財）上には標本（２
邊が静止されている。標本台ｔ２４）は標本が本発明に
よる加熱用及びプローブ用のビームのラスタリング（ｒ
ａｓｔｅｒｉｎｇ ）をし得るように、二つの直交方向
に運動することができる。その制御は上記米国特許第４
，２５５，９７１号にも開示さｎ、ており、公知である
。
（イ）が図示されている。標本台（財）上には標本（２
邊が静止されている。標本台ｔ２４）は標本が本発明に
よる加熱用及びプローブ用のビームのラスタリング（ｒ
ａｓｔｅｒｉｎｇ ）をし得るように、二つの直交方向
に運動することができる。その制御は上記米国特許第４
，２５５，９７１号にも開示さｎ、ており、公知である
。
第１図に示さ眉、ているように、熱波を発生する装置が
示されている。この装置は変調器（３２によって強度変
調さ石、たレーザー（至）により確定さｎ、る。
示されている。この装置は変調器（３２によって強度変
調さ石、たレーザー（至）により確定さｎ、る。
好ましい実施例ではビームＩ３ａは顕微鏡対物レンズｃ
ａ＋ｒよって標本表面上に収束される。この周期的加熱
がビームの中心部力）ら外方へ伝播する熱波源である。
ａ＋ｒよって標本表面上に収束される。この周期的加熱
がビームの中心部力）ら外方へ伝播する熱波源である。
熱波（れ数学的には在来の伝播性波動の散乱及び反射と
等価な現象を、熱的境界及び障碍物との相互作用により
起こす。周囲とは熱的特性の異なった標本表面上の又は
表面下の特性が熱波を反射し、散乱し、その結果これら
熱波が可視的になるのである。
等価な現象を、熱的境界及び障碍物との相互作用により
起こす。周囲とは熱的特性の異なった標本表面上の又は
表面下の特性が熱波を反射し、散乱し、その結果これら
熱波が可視的になるのである。
この強度変調された加熱源はＸ線、ガンマ線、赤外線、
紫外線、可視光、マイ゛クロ波又はラジオ波等を含めた
いろいろな波長の電磁放射線により与えることができる
。強度変調された加熱源はまた電子、陽子、中性子、イ
オン又は分子のビーム等の強度変調された粒子流と標本
との相互作用力）ら生ずる熱的励起を介しても発生する
ことかできる。し力）シ、レーザービームを指向させ、
収束させることが容易なため、図示した実施例が好まし
いと考えらゎ、る。
紫外線、可視光、マイ゛クロ波又はラジオ波等を含めた
いろいろな波長の電磁放射線により与えることができる
。強度変調された加熱源はまた電子、陽子、中性子、イ
オン又は分子のビーム等の強度変調された粒子流と標本
との相互作用力）ら生ずる熱的励起を介しても発生する
ことかできる。し力）シ、レーザービームを指向させ、
収束させることが容易なため、図示した実施例が好まし
いと考えらゎ、る。
強度変調されたビーム（２）は対物レンズ（至）を通過
する前Ｉこ二色性鏡（７）を通過される。好ましい実施
例では加熱ビームはアルゴンイオンレーサーテアリ、二
色性鏡はアルゴンイオン放射線には透明である。下記の
ように、二色性鏡は測定用レーザービームを反射すべく
機能する。この後者ビームは好ましくはへリウムーネオ
ンレーザーにより発生される。
する前Ｉこ二色性鏡（７）を通過される。好ましい実施
例では加熱ビームはアルゴンイオンレーサーテアリ、二
色性鏡はアルゴンイオン放射線には透明である。下記の
ように、二色性鏡は測定用レーザービームを反射すべく
機能する。この後者ビームは好ましくはへリウムーネオ
ンレーザーにより発生される。
本発明によれば標本内に発生された熱波を検出する新規
力１つ改良さｎ、た方法及び装置が与えられる。その検
出装置は、変調されたエネルギービームＣ３４）により
周期的に加熱された標本の表面に指向される元プローブ
を含む。図示した実施例では元プローブはへリウムーネ
オンレーザー６咀こより発生される。標本表面上の温度
変化によってビーム反射率が影響を受ける限り、プロー
ブビームには他のいろいろな電磁放射線源を使用してよ
い。
力１つ改良さｎ、た方法及び装置が与えられる。その検
出装置は、変調されたエネルギービームＣ３４）により
周期的に加熱された標本の表面に指向される元プローブ
を含む。図示した実施例では元プローブはへリウムーネ
オンレーザー６咀こより発生される。標本表面上の温度
変化によってビーム反射率が影響を受ける限り、プロー
ブビームには他のいろいろな電磁放射線源を使用してよ
い。
プローブ（５２）はへリウムーネオンレーｆ −Ｌ５１
７））ら発出されたものであるが、偏光スプリッタ（５
１０を通過される。この偏光スプリッタはレーザー６鴎
から発出するコヒーレント光か自由に透過できるように
向けられている。このスプリッタは、シカしながら、ビ
ーム（５２）に対して位相が９０＠回転されている光は
すべて反射する。この配置をとった理由は下で明らかと
なろう。
７））ら発出されたものであるが、偏光スプリッタ（５
１０を通過される。この偏光スプリッタはレーザー６鴎
から発出するコヒーレント光か自由に透過できるように
向けられている。このスプリッタは、シカしながら、ビ
ーム（５２）に対して位相が９０＠回転されている光は
すべて反射する。この配置をとった理由は下で明らかと
なろう。
元プローブ（５２）は次に猛波長板（５５）を通過され
る。波長板（５ωはプローブビームを位相にして４５゜
だけ回転させるべく機能する。了解されることであろう
が、ビームの帰路ではこの波長はビームをさらに位相に
して４５″回転させる結果、ビームがスプリッタ（５優
に到達したときは、ビームの位相は入射時より９０″回
転されている。この配置により、スプリッタ（５４）は
逆反射され、た元ビームを検出器（５６） ｔで反射す
る。これについては下に詳述する。
る。波長板（５ωはプローブビームを位相にして４５゜
だけ回転させるべく機能する。了解されることであろう
が、ビームの帰路ではこの波長はビームをさらに位相に
して４５″回転させる結果、ビームがスプリッタ（５優
に到達したときは、ビームの位相は入射時より９０″回
転されている。この配置により、スプリッタ（５４）は
逆反射され、た元ビームを検出器（５６） ｔで反射す
る。これについては下に詳述する。
プローブビーム（５２）が初めに波長板（５５）を通過
した後、ビームは二色性鏡（３６）によって下方に反射
される。上述したように二色性銚はアルゴンイオン光に
は透明であるかへリウムーネオン周波数の光線は反射す
る。好ましい実施例ではこの加熱ビーム及びプローブビ
ームはこれら両者が重畳してレンズ（至）を通過し、標
本表面上の小領域に収束されるように、整合されている
。プローブビーム及び加熱ビームを同一小領域に収束さ
せることによって最大の信号出力が達成できる。
した後、ビームは二色性鏡（３６）によって下方に反射
される。上述したように二色性銚はアルゴンイオン光に
は透明であるかへリウムーネオン周波数の光線は反射す
る。好ましい実施例ではこの加熱ビーム及びプローブビ
ームはこれら両者が重畳してレンズ（至）を通過し、標
本表面上の小領域に収束されるように、整合されている
。プローブビーム及び加熱ビームを同一小領域に収束さ
せることによって最大の信号出力が達成できる。
対象とする反射墨信号はビーム（財）により周期的に加
熱さｎ、る標本表面の任意の領域に存在することを了解
されたい。したがって対象とする信号を検出するために
プローブビームが加熱ビーム（２）と正しく重畳してい
る必要はない。それ故加熱ビーム■又はプローブビーム
（５りのいずれかの収束には対物レンズは不要である。
熱さｎ、る標本表面の任意の領域に存在することを了解
されたい。したがって対象とする信号を検出するために
プローブビームが加熱ビーム（２）と正しく重畳してい
る必要はない。それ故加熱ビーム■又はプローブビーム
（５りのいずれかの収束には対物レンズは不要である。
レンズはビーム（財）によって周期的に加熱される領域
内の少なくとも一部分にブ０−ブビームを指向させるた
めｔこ必要なのである。周期的加熱領域の大きさを計算
する方程式と議論は上記同時係属出願第４０１，５１）
号に述べられている。簡潔に言うと加熱ビームの中心の
１ら外方に延びる加熱領域の直径は加熱ビームの変調周
波数及び直径並びに標本の熱的パラメータの関数である
。
内の少なくとも一部分にブ０−ブビームを指向させるた
めｔこ必要なのである。周期的加熱領域の大きさを計算
する方程式と議論は上記同時係属出願第４０１，５１）
号に述べられている。簡潔に言うと加熱ビームの中心の
１ら外方に延びる加熱領域の直径は加熱ビームの変調周
波数及び直径並びに標本の熱的パラメータの関数である
。
測定されるべき信号は非常に小さく、プローブビームの
ＤＣレベルの１０−ｓ程度なので、検出のため出力を最
大限にするあらゆる努力をしなければならない。したが
ってプローブビームを加熱ビームにほぼ重畳させて指向
させることが望ましい。
ＤＣレベルの１０−ｓ程度なので、検出のため出力を最
大限にするあらゆる努力をしなければならない。したが
ってプローブビームを加熱ビームにほぼ重畳させて指向
させることが望ましい。
プローブビームの指向は鏡（至）の運動によって達成さ
れる。プローブビームの加熱ビームとの整合は上記同時
係属出願第４０１，５１）号に述べられている測定技術
と対照的である。第４０１，５１）号出願ではプローブ
ビームは加熱ビームの中心刃）ら離されるが周期的加熱
領域内にはあることが好ましい。
れる。プローブビームの加熱ビームとの整合は上記同時
係属出願第４０１，５１）号に述べられている測定技術
と対照的である。第４０１，５１）号出願ではプローブ
ビームは加熱ビームの中心刃）ら離されるが周期的加熱
領域内にはあることが好ましい。
それの明細に詳細に述べられているようにプローブビー
ムは標本表面の角度変化を測定すべく意図されている。
ムは標本表面の角度変化を測定すべく意図されている。
しかしながら、加熱領域中心における標本表面は垂直方
向運動のみを行なう。角度変化は加熱ビーム中心から離
隔された表面上の領域で起こる。
向運動のみを行なう。角度変化は加熱ビーム中心から離
隔された表面上の領域で起こる。
これら二つの方法で検出（こ利用できる信号の強度を標
本表面上加熱源Ｖ）らの距離の関数としてグラフ化した
ものが第２図に示さｎ、ている。その図で水平軸は標本
表面上の加熱点Ｃカ）らの距離を示す。鉛直軸線は利用
可能な信号強度の目安である。
本表面上加熱源Ｖ）らの距離の関数としてグラフ化した
ものが第２図に示さｎ、ている。その図で水平軸は標本
表面上の加熱点Ｃカ）らの距離を示す。鉛直軸線は利用
可能な信号強度の目安である。
曲線（７０）は屈折検出法で得られる信号を表わし、曲
線（７）は本出願の反射毘検出法で得られる信号強度を
示す。曲線（７０）力）られ力）るように屈折法で測定
しうる最大出力信号は加熱ビーム中心に隣接したところ
で最小である。信号はその中心７１）ら外方へ向乃）う
位置で増大し、周期的加熱領域の境界へ向けて減少して
いく。周期的加熱領域の実際の寸法は先の出願中に記載
されている方程式によって算出できる。上記のものとは
対照的に、曲線（７２）は反射率出力信号はプローブビ
ームが加熱ビームに中心をそろえたときに最大となる。
線（７）は本出願の反射毘検出法で得られる信号強度を
示す。曲線（７０）力）られ力）るように屈折法で測定
しうる最大出力信号は加熱ビーム中心に隣接したところ
で最小である。信号はその中心７１）ら外方へ向乃）う
位置で増大し、周期的加熱領域の境界へ向けて減少して
いく。周期的加熱領域の実際の寸法は先の出願中に記載
されている方程式によって算出できる。上記のものとは
対照的に、曲線（７２）は反射率出力信号はプローブビ
ームが加熱ビームに中心をそろえたときに最大となる。
第２図ｈ）ら本方法では最大信号出力はプローブビーム
を加熱レーザービームに重畳させるべく収束することに
より達成できることは明瞭であろう。
を加熱レーザービームに重畳させるべく収束することに
より達成できることは明瞭であろう。
プローブビームは標本表面力）ら反射される際に電子と
相互作用するので表面にて標本の格子構造と相互作用す
る。標本の格子構造は標本の温度が周期的に変化するに
伴い周期的変化を行なう。このプローブビームはこの格
子構造の変化を実質上［見るＪのであり、ビームの強度
変化レベルは標本表面の熱的状態の変動と共に変化する
のである。
相互作用するので表面にて標本の格子構造と相互作用す
る。標本の格子構造は標本の温度が周期的に変化するに
伴い周期的変化を行なう。このプローブビームはこの格
子構造の変化を実質上［見るＪのであり、ビームの強度
変化レベルは標本表面の熱的状態の変動と共に変化する
のである。
プローブビームは次いで二色性鏡まで反射し戻されて、
そこでビームは入射路に沿って反射し戻され１、又Ａ波
長板（５のを通過される。上述のように波長板（５５）
はプローブビームの位相をさらに４５゜回転させ、ビー
ムがスプリッタ（５つに到達するときはその位相が元の
ビームに対して９０’回転されている。したがって、こ
のスプリッタは逆反射されたプローブビームを検出器（
５６）に向けて上方に反射する。
そこでビームは入射路に沿って反射し戻され１、又Ａ波
長板（５のを通過される。上述のように波長板（５５）
はプローブビームの位相をさらに４５゜回転させ、ビー
ムがスプリッタ（５つに到達するときはその位相が元の
ビームに対して９０’回転されている。したがって、こ
のスプリッタは逆反射されたプローブビームを検出器（
５６）に向けて上方に反射する。
放射線ビームの強度変化が検出されるべきなので、標準
釣元検出器が感知機構として使用できる。
釣元検出器が感知機構として使用できる。
測定される強度変化は次に、変動性出力信号により示さ
れる変動性表面温度状態に基づいた熱波に関するデータ
を導出すべく、プロセッサに与えるように出力される。
れる変動性表面温度状態に基づいた熱波に関するデータ
を導出すべく、プロセッサに与えるように出力される。
プロセッサ（５つの動作は、使用さゎ、る。検査形状の
型式−こ依存する。すべての場合にプロセッサは、標本
の周期的加熱により発生される周期的反射率変化の結果
である入射プローブビーム強度変化を評価するように設
計さｎ、ている。これらの周期的強度変化はフィルタに
力１けらｎ、て評価しつる信号を発生する。
型式−こ依存する。すべての場合にプロセッサは、標本
の周期的加熱により発生される周期的反射率変化の結果
である入射プローブビーム強度変化を評価するように設
計さｎ、ている。これらの周期的強度変化はフィルタに
力１けらｎ、て評価しつる信号を発生する。
周期的反射量信号力１らの熱波の導出は測定された信号
の位相又は大きさのいずれ小を規格化することにより行
なわれる。これらの規格化された値は次に既知基準標本
から採られた規格化済みの値に比較される。この一般的
型式のものの計算は１９８２年６月号「ジャーナル・オ
ブ・アプライド・フィジクス」誌のジョン・オプサル及
びアラン・ローゼンクウエイク共著の「熱波深度プロフ
ァイル：理論」と題する記事に述べられている。
の位相又は大きさのいずれ小を規格化することにより行
なわれる。これらの規格化された値は次に既知基準標本
から採られた規格化済みの値に比較される。この一般的
型式のものの計算は１９８２年６月号「ジャーナル・オ
ブ・アプライド・フィジクス」誌のジョン・オプサル及
びアラン・ローゼンクウエイク共著の「熱波深度プロフ
ァイル：理論」と題する記事に述べられている。
この記事に述べられている計算は、標本表面下の温度積
分の関数である出力信号を測定する検出方法に基づいて
いる。上述したように本検出システムは、主として表面
温度の関数である出力信号を測定し、従って計算はそれ
相応に修正せねばならない。
分の関数である出力信号を測定する検出方法に基づいて
いる。上述したように本検出システムは、主として表面
温度の関数である出力信号を測定し、従って計算はそれ
相応に修正せねばならない。
一旦熱波情報が導出されると標本について有意な情報を
与えるための解析を行なうことができる。
与えるための解析を行なうことができる。
いろいろの型式の熱波解析が、本発明と同一の旗受入に
譲渡された１９８２年（昭和５７年）６月１８日付同時
係属出願第３８９，６２３号に記載されており、ここに
それを参考として掲げる。たとえば、薄いフィルム層の
厚さに関する評価が行える。
譲渡された１９８２年（昭和５７年）６月１８日付同時
係属出願第３８９，６２３号に記載されており、ここに
それを参考として掲げる。たとえば、薄いフィルム層の
厚さに関する評価が行える。
さらに熱的パラメータの深度プロファイル的変化を得る
ことができる。
ことができる。
再び第１図を参照すると、加熱ビーム及びプローブビー
ムに対する標本の運動を簡単化する制御段ｔ２４１が与
えられる。この装置によって、２次元熱波像が直ちに発
生できる。この代りの方法として、製造工程の場合、も
しも特定の製造段が成功裏に行なわれているのなら点状
検査（ｐｏｉｎｔ ｔｅｓｔｉｎｇ ）を利用して評価
が行なえよう。熱波解析は集積回路の評価には特に適し
ている。
ムに対する標本の運動を簡単化する制御段ｔ２４１が与
えられる。この装置によって、２次元熱波像が直ちに発
生できる。この代りの方法として、製造工程の場合、も
しも特定の製造段が成功裏に行なわれているのなら点状
検査（ｐｏｉｎｔ ｔｅｓｔｉｎｇ ）を利用して評価
が行なえよう。熱波解析は集積回路の評価には特に適し
ている。
要約すると、標本表面上の小領域に与える周期的局所加
熱によって標本中に発生された熱波を検出するた”めの
新規かつ改良された方法及び装置を開示した。本発明は
、周期的に加熱されている領域の一部分上に、標本表面
力）ら反射されるべく指向される放射線プローブを含む
。この周期的加熱の結果生ずる反射放射線プローブ強度
変化を測定するための装置が与えられる。熱波の存在を
検出するため、反射された放射線プローブの強度変化を
解析する処理装置が与えられる。
熱によって標本中に発生された熱波を検出するた”めの
新規かつ改良された方法及び装置を開示した。本発明は
、周期的に加熱されている領域の一部分上に、標本表面
力）ら反射されるべく指向される放射線プローブを含む
。この周期的加熱の結果生ずる反射放射線プローブ強度
変化を測定するための装置が与えられる。熱波の存在を
検出するため、反射された放射線プローブの強度変化を
解析する処理装置が与えられる。
本発明は好ましい実施例について述べられ、たが、前記
特許請求の範囲により確定される本発明の要旨及び範囲
を変更することなく、当業者なら他のいろいろの変更及
び設計変更を行なうことかできよう。
特許請求の範囲により確定される本発明の要旨及び範囲
を変更することなく、当業者なら他のいろいろの変更及
び設計変更を行なうことかできよう。
第１図は本発明による熱波検出を遂行するための装置の
ブロック線図と路線図の複合図であり、第２図は、反射
率及び屈折型の両熱波検出システムにおける利用可能な
信号強度を、加熱諒力１らの標本表面上の距離の関数と
して測定した値を比較し、グラフ表示した図である。 ２０・・・・・・ 熱波検出装置 ｎ・・・・・・ 標本 ２４・・・・・・ 標本台 加・・・・・・ 加熱ビーム発生装置 ３２・・・・・・ 加熱ビーム変調装置３４・・・・・
・ 加熱ビーム ３６・・・・・・ 二色柱鏡 ３８・・・・・・ 対物レンズ ５０・・・・・・ 放射プローブ発生源５２・・・・・
・ 放射プローブ ５４・・・・・・ スプリッタ ５５・・・・・・ 楓波長板
ブロック線図と路線図の複合図であり、第２図は、反射
率及び屈折型の両熱波検出システムにおける利用可能な
信号強度を、加熱諒力１らの標本表面上の距離の関数と
して測定した値を比較し、グラフ表示した図である。 ２０・・・・・・ 熱波検出装置 ｎ・・・・・・ 標本 ２４・・・・・・ 標本台 加・・・・・・ 加熱ビーム発生装置 ３２・・・・・・ 加熱ビーム変調装置３４・・・・・
・ 加熱ビーム ３６・・・・・・ 二色柱鏡 ３８・・・・・・ 対物レンズ ５０・・・・・・ 放射プローブ発生源５２・・・・・
・ 放射プローブ ５４・・・・・・ スプリッタ ５５・・・・・・ 楓波長板
Claims (7)
- （１）標本表面上の小領域の周期的加熱によつて発生さ
れる標本中の熱波を検出する装置であつて、放射線プロ
ーブと、 該放射線プローブが該標本表面から反射されるべく該標
本表面の該周期的加熱領域上に該放射線プローブを指向
させる装置と、 該周期的加熱の結果生ずる該反射線プローブの強度変化
を測定する装置と、 該反射放射線プローブの該測定強度変化を処理して該熱
波の存在を検出する装置と、 を含む検出装置。 - （２）特許請求の範囲第（１）項に記載の装置において
、該放射線プローブを指向させる該装置が、周期的に加
熱されている該領域の中心に向くように配置されている
検出装置。 - （３）特許請求の範囲第（１）項に記載の装置において
、該反射放射線プローブ強度変化を測定する該装置が光
検出器である検出装置。 - （４）特許請求の範囲第（１）項に記載の装置において
、該放射線プローブがレーザーにより確定される検出装
置。 - （５）特許請求の範囲第（１）項に記載の装置にして、
該放射線プローブに基づく標本ラスタリング装置をさら
に含む検出装置。 - （６）標本表面上の小領域の周期的加熱によつて発生さ
れる標本中の熱波を検出する方法であつて、該標本表面
上の該周期的加熱領域の一部に放射線を、該放射線が該
標本表面から反射されるべく、指向させる段と、 該周期的加熱の結果生ずる該反射放射線強度変化を測定
する段と、 該反射放射線ビームの該測定強度変化を処理して該熱波
の存在を検出する段と、 を含む熱波検出方法。 - （７）特許請求の範囲第（６）項に記載の方法において
、前記放射線が前記小領域の周期的加熱によつて周期的
に加熱された領域の中心に指向される熱波検出方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/612,075 US4579463A (en) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | Detecting thermal waves to evaluate thermal parameters |
| US612075 | 1984-05-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS612046A true JPS612046A (ja) | 1986-01-08 |
| JPH0347703B2 JPH0347703B2 (ja) | 1991-07-22 |
Family
ID=24451614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60105731A Granted JPS612046A (ja) | 1984-05-21 | 1985-05-17 | 熱波を検出する方法及びその装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4579463A (ja) |
| EP (1) | EP0165711B1 (ja) |
| JP (1) | JPS612046A (ja) |
| DE (1) | DE3583705D1 (ja) |
Families Citing this family (93)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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