JPS61254834A - 走査型光音響顕微鏡装置 - Google Patents
走査型光音響顕微鏡装置Info
- Publication number
- JPS61254834A JPS61254834A JP60097238A JP9723885A JPS61254834A JP S61254834 A JPS61254834 A JP S61254834A JP 60097238 A JP60097238 A JP 60097238A JP 9723885 A JP9723885 A JP 9723885A JP S61254834 A JPS61254834 A JP S61254834A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- laser light
- scanning
- photoacoustic
- semiconductor laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/1702—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明は、微細な形状の測定や検査試料の特徴化を非接
触、非破壊で行なう走査型音響顕微鏡装置に関するもの
である。
触、非破壊で行なう走査型音響顕微鏡装置に関するもの
である。
従来の技術
最近、走査型光音響顕微鏡装置はＬＳＩ、超ＬＳＩデバ
イス等の微細な部分゛の表面及び表面下の検査及び検査
部分の特徴化を非破壊で行ない得るものとして利用され
るようになってきた。
イス等の微細な部分゛の表面及び表面下の検査及び検査
部分の特徴化を非破壊で行ない得るものとして利用され
るようになってきた。
従来の走査型光音響顕微鏡装置としては、従来から知ら
れているように、レーザ装置から出射したレーザ光を一
度反射鏡に当て、この反射鏡の傾きを変化させることに
よりレーザ光が検査試料面上を走査する光走査方式と、
レーザ研究（谷田具豊彦、Ｖｏｌ、１１ 、Ａ２ 、
Ｐ３５．１９８３ ）ニ記載されているように、レーザ
光を動かさないで試料ステージ自身を走査させるステー
ジ走査方式とが知られている。
れているように、レーザ装置から出射したレーザ光を一
度反射鏡に当て、この反射鏡の傾きを変化させることに
よりレーザ光が検査試料面上を走査する光走査方式と、
レーザ研究（谷田具豊彦、Ｖｏｌ、１１ 、Ａ２ 、
Ｐ３５．１９８３ ）ニ記載されているように、レーザ
光を動かさないで試料ステージ自身を走査させるステー
ジ走査方式とが知られている。
以下、第３図を参照して従来の走査型光音響顕微鏡装置
について説明する。第３図に示すようにレーザ装置１０
１から出射したレーザ光は、変調器１０２で強度変調さ
れ、顕微鏡１０３内の反射鏡１０４に入射し、対物レン
ズ１０５で光音響セル１０７内の試料１０６表面上に集
光される。この時、レーザ光により加熱された試料１０
６の表面の温度変化により生じた光音響セル１０７内の
気体の圧力変化はマイクロフォン１０８で検出され、プ
リアンプ１０９により信号を増幅させた後、ロックイン
アンプ１１０により同期検波され、■（アナログ−ディ
ジタル）変換器１１１を通してマイクロコンピュータ１
１２に記録される。試料１０６の全面にわたる走査は、
光走査方式の場合、走査装置１１３により反射鏡１０４
の角度を変化させることにより行ない、またステージ走
査方式では同走査装置１１３により、光音響セル１０７
を乗せたＸ−Ｙステージ１１４を移動させることにより
行ない、測定を繰り返す。測定中または測定終了後、光
音響画像をＸ−Ｙプロッタまたはディジタル画像表示装
置のＴＶモニター等の表示装置１１６に濃淡画像として
表示する。
について説明する。第３図に示すようにレーザ装置１０
１から出射したレーザ光は、変調器１０２で強度変調さ
れ、顕微鏡１０３内の反射鏡１０４に入射し、対物レン
ズ１０５で光音響セル１０７内の試料１０６表面上に集
光される。この時、レーザ光により加熱された試料１０
６の表面の温度変化により生じた光音響セル１０７内の
気体の圧力変化はマイクロフォン１０８で検出され、プ
リアンプ１０９により信号を増幅させた後、ロックイン
アンプ１１０により同期検波され、■（アナログ−ディ
ジタル）変換器１１１を通してマイクロコンピュータ１
１２に記録される。試料１０６の全面にわたる走査は、
光走査方式の場合、走査装置１１３により反射鏡１０４
の角度を変化させることにより行ない、またステージ走
査方式では同走査装置１１３により、光音響セル１０７
を乗せたＸ−Ｙステージ１１４を移動させることにより
行ない、測定を繰り返す。測定中または測定終了後、光
音響画像をＸ−Ｙプロッタまたはディジタル画像表示装
置のＴＶモニター等の表示装置１１６に濃淡画像として
表示する。
発明が解決しようとする問題点
しかし、以上のような従来の構成では、光走査方式、ス
テージ走査方式共に機械的に反射鏡ＩＸやＸ−Ｙステー
ジ１１４を精度良く動かす為にパルスモータ等を使用し
た走査装置１１３が必要となる。この機械的な走査装置
１１３から発生する雑音の為、光音響信号のＳ／Ｎが低
く、ロックインアンプ１１０を用いてＳ／Ｎを高める必
要があった。ロックインアンプ１１０による処理時間は
、十分なＳ／Ｎを得る為に、−測定点当り約０．１秒を
費していた。即ち、試料１０６の表面で集光されたレー
ザ光のスポット径をφ５μｍとして、１ｆｆ Ｘ １
ｆｆの試料１０６の表面を走査して光音響画像を得るの
に約１時間という非常に長い時間を要する問題があった
。リアルタイムでＳ／Ｎの良い光音響信号を得る為に、
安易に入力レーザ光強度を増すと、試料１０６の表面が
レーザ光により損傷を受けてしまい、非破壊検査になら
ないだけでなく、試料１０６が損傷を受けた後の特性に
よる光音響信号を得ることになり、正確な検査及び評価
を行なうことができなった。
テージ走査方式共に機械的に反射鏡ＩＸやＸ−Ｙステー
ジ１１４を精度良く動かす為にパルスモータ等を使用し
た走査装置１１３が必要となる。この機械的な走査装置
１１３から発生する雑音の為、光音響信号のＳ／Ｎが低
く、ロックインアンプ１１０を用いてＳ／Ｎを高める必
要があった。ロックインアンプ１１０による処理時間は
、十分なＳ／Ｎを得る為に、−測定点当り約０．１秒を
費していた。即ち、試料１０６の表面で集光されたレー
ザ光のスポット径をφ５μｍとして、１ｆｆ Ｘ １
ｆｆの試料１０６の表面を走査して光音響画像を得るの
に約１時間という非常に長い時間を要する問題があった
。リアルタイムでＳ／Ｎの良い光音響信号を得る為に、
安易に入力レーザ光強度を増すと、試料１０６の表面が
レーザ光により損傷を受けてしまい、非破壊検査になら
ないだけでなく、試料１０６が損傷を受けた後の特性に
よる光音響信号を得ることになり、正確な検査及び評価
を行なうことができなった。
そこで、本発明は、従来技術の以上のような問題を解決
するもので、雑音の少ないレーザ光走査方式を採用して
、ロックインアンプを用いなくても十分なＳ／Ｎを持つ
光音響信号が得られるようにして、リアルタイムで検査
試料の光音響画像を得ることができ、また試料の損傷を
防止することができるようにした走査型光音響顕微鏡装
置を提供しようとするものである。
するもので、雑音の少ないレーザ光走査方式を採用して
、ロックインアンプを用いなくても十分なＳ／Ｎを持つ
光音響信号が得られるようにして、リアルタイムで検査
試料の光音響画像を得ることができ、また試料の損傷を
防止することができるようにした走査型光音響顕微鏡装
置を提供しようとするものである。
問題点を解決するための手段
そして上記問題点を解決するだめの本発明の技術的な手
段は、半導体レーザ素子が一次元若しくは二次元に配列
されたレーザ発光アレイと、光音響信号検出手段を備え
検査試料を納めた光音響セルと、前記レーザ発光アレイ
の各半導体レーザ素子を電気的に切換えて発振させ、レ
ーザ光を検査試料面上に順次走査させるための電気的切
換手段を備えたものである。
段は、半導体レーザ素子が一次元若しくは二次元に配列
されたレーザ発光アレイと、光音響信号検出手段を備え
検査試料を納めた光音響セルと、前記レーザ発光アレイ
の各半導体レーザ素子を電気的に切換えて発振させ、レ
ーザ光を検査試料面上に順次走査させるための電気的切
換手段を備えたものである。
作 用
本発明は、上記構成により、レーザ発光アレイ中の半導
体レーザ素子を電気的に切換えて検査試料表面をレーザ
光が走査するようにしているので、光音響信号を得る時
の雑音を無くすることができ、十分なＳ／Ｎを持つ光音
響信号を得ることができる。
体レーザ素子を電気的に切換えて検査試料表面をレーザ
光が走査するようにしているので、光音響信号を得る時
の雑音を無くすることができ、十分なＳ／Ｎを持つ光音
響信号を得ることができる。
実施例
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す概略図である。
第１図において、１は光音響セル２内に納められた試料
、３はレーザ発光アレイで、例えば第２図に示すように
半導体レーザ素子３ａがＸ−Ｙ方向に所定ピッチで二次
元に配列されている。４はレーザ発光アレイ３からのレ
ーザ光を集光する集光レンズ、６は走査装置で、電気的
スイッチングによりレーザ発光アレイ３中の定められた
半導体レーザ素子に切換えることができる。６は強度変
調された電流によりレーザ発光アレイ３の半導体レーザ
素子を動作させる変調器、７は光音響セル２内の気体の
圧力の変化を検出するマイクロフォン、８は信号を増幅
させるプリアンプ、９はＡ／Ｄ（アナログ−ディジタル
）変換器及びＤ／Ａ（ディジタル−アナログ）変換器、
１０はマイクロコンピュータで、Ｄ／Ａ変換器を通して
変調器６を制御すると共に走査装置５を制御し、またＡ
／Ｄ変換器からの信号を記録すると共にＸ−Ｙプロッタ
やディジタル画像表示装置のＴＶモニター等の素子装置
に光音響画像を表示させる。
、３はレーザ発光アレイで、例えば第２図に示すように
半導体レーザ素子３ａがＸ−Ｙ方向に所定ピッチで二次
元に配列されている。４はレーザ発光アレイ３からのレ
ーザ光を集光する集光レンズ、６は走査装置で、電気的
スイッチングによりレーザ発光アレイ３中の定められた
半導体レーザ素子に切換えることができる。６は強度変
調された電流によりレーザ発光アレイ３の半導体レーザ
素子を動作させる変調器、７は光音響セル２内の気体の
圧力の変化を検出するマイクロフォン、８は信号を増幅
させるプリアンプ、９はＡ／Ｄ（アナログ−ディジタル
）変換器及びＤ／Ａ（ディジタル−アナログ）変換器、
１０はマイクロコンピュータで、Ｄ／Ａ変換器を通して
変調器６を制御すると共に走査装置５を制御し、またＡ
／Ｄ変換器からの信号を記録すると共にＸ−Ｙプロッタ
やディジタル画像表示装置のＴＶモニター等の素子装置
に光音響画像を表示させる。
次に上記実施例の作用について説明する。マイクロコン
ピュータ１ｏにより走査装置６を制御し、電気的スイッ
チングによりレーザ発光アレイ３中の所定の半導体レー
ザ素子３ａに切換え、この半導体レーザ素子３ａを変調
器６で強度変調された電流を流すことにより動作させる
。強度変調を受けたレーザ光は集光レンズ４を通り試料
１の表面に入射する。この時、レーザ光により加熱され
た試料１の表面の温度変化により生じた光音響セル２内
の気体の圧力変化はマイクロフォン７で検出され、プリ
アンプ８により信号を増幅させた後、Ａ／Ｄ変換器９を
通してマイクロコンピュータ１０に記録される。このデ
ータの記録と同時に表示装置１１に濃淡画像として光音
響画像を表示する。
ピュータ１ｏにより走査装置６を制御し、電気的スイッ
チングによりレーザ発光アレイ３中の所定の半導体レー
ザ素子３ａに切換え、この半導体レーザ素子３ａを変調
器６で強度変調された電流を流すことにより動作させる
。強度変調を受けたレーザ光は集光レンズ４を通り試料
１の表面に入射する。この時、レーザ光により加熱され
た試料１の表面の温度変化により生じた光音響セル２内
の気体の圧力変化はマイクロフォン７で検出され、プリ
アンプ８により信号を増幅させた後、Ａ／Ｄ変換器９を
通してマイクロコンピュータ１０に記録される。このデ
ータの記録と同時に表示装置１１に濃淡画像として光音
響画像を表示する。
ここで上記レーザ発光アレイは第２図に示すように半導
体レーザ素子３ａの発光面の大きさと、そのＸ一方力向
の配列ピッチを試料面上で隣り合う半導体レーザ素子３
ａから出射したレーザ光が二重に入射することなく、か
つ試料１面上にレーダ光が入射しない部分がないように
、集光レンズ４と合せて設計する。これにより試料１の
表面上のレーザのスポット径を２．６μｍＸ２．５μｍ
とすることができる。
体レーザ素子３ａの発光面の大きさと、そのＸ一方力向
の配列ピッチを試料面上で隣り合う半導体レーザ素子３
ａから出射したレーザ光が二重に入射することなく、か
つ試料１面上にレーダ光が入射しない部分がないように
、集光レンズ４と合せて設計する。これにより試料１の
表面上のレーザのスポット径を２．６μｍＸ２．５μｍ
とすることができる。
なお、上記実施例では光音響信号の検出手段としてマイ
クロフォン７を用いた場合について説明したが、このマ
イクロフォンに代えてＰＺＴ等のトランスデユーサを用
い、試料１に接触させて光音響信号を検知するようにし
ても同様の効果を得ることができる。またレーザ発光ア
レイ３が検査試料１より大きい場合について説明したが
、その逆の場合には、レーザ発光アレイ３または試料ス
テージ（図示省略）を機械的に移動させ、未走査試料表
面を走査して行き、試料全面に亘る走査を行なうように
してもよい。この場合、機械的な移動走査装置を必要と
するが、レーザ発光アレイ３を動作させる時、即ち試料
から光音響信号を得るＳ／Ｎには影響しない。更にレー
ザ発光アレイ３の半導体レーザ素子３ａは一次元配置で
もよい。
クロフォン７を用いた場合について説明したが、このマ
イクロフォンに代えてＰＺＴ等のトランスデユーサを用
い、試料１に接触させて光音響信号を検知するようにし
ても同様の効果を得ることができる。またレーザ発光ア
レイ３が検査試料１より大きい場合について説明したが
、その逆の場合には、レーザ発光アレイ３または試料ス
テージ（図示省略）を機械的に移動させ、未走査試料表
面を走査して行き、試料全面に亘る走査を行なうように
してもよい。この場合、機械的な移動走査装置を必要と
するが、レーザ発光アレイ３を動作させる時、即ち試料
から光音響信号を得るＳ／Ｎには影響しない。更にレー
ザ発光アレイ３の半導体レーザ素子３ａは一次元配置で
もよい。
発明の効果
以上の説明より明らかなように本発明によれば、レーザ
光による検査試料表面上の走査に半導体レーザ素子を一
次元若しくは二次元に配列したレーザ発光アレイを用い
、発光する半導体レーザ素子を電気的に切換えて移動さ
せるようにしている。
光による検査試料表面上の走査に半導体レーザ素子を一
次元若しくは二次元に配列したレーザ発光アレイを用い
、発光する半導体レーザ素子を電気的に切換えて移動さ
せるようにしている。
従って雑音の発生を防止することができ、これによりＳ
／Ｎの高い光音響信号を得ることができるので、Ｓ／Ｎ
を向上させる為に従来必要であったロックインアンプ等
が不要となり、リアルタイムで光音響画像を得ることが
できる。
／Ｎの高い光音響信号を得ることができるので、Ｓ／Ｎ
を向上させる為に従来必要であったロックインアンプ等
が不要となり、リアルタイムで光音響画像を得ることが
できる。
第１図は本発明の走査型光音響顕微鏡装置の概略説明図
、第２図は本発明に用いるレーザ発光アレイの一例を示
す概略斜視図、第３図は従来の走査型光音響顕微鏡装置
の概略説明図である。 １・・・・・・試料、２・・・・・・光音響セル、３・
・・・・・レーザ発光アレイ、３ａ・・・・・・半導体
レーザ素子、４・・・・・・集光レンズ、６・−・・・
・走査装置、６・・・・・・変調器、７・°゛・・・マ
イクロフォン、８・・・・・・プリアンプ、９・・・・
・・Ａ／Ｄ 、Ｄ／Ａ変換器、１ｏ−・・・・・マイク
ロコンピュータ、１１・・・・・・表示装置。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図
、第２図は本発明に用いるレーザ発光アレイの一例を示
す概略斜視図、第３図は従来の走査型光音響顕微鏡装置
の概略説明図である。 １・・・・・・試料、２・・・・・・光音響セル、３・
・・・・・レーザ発光アレイ、３ａ・・・・・・半導体
レーザ素子、４・・・・・・集光レンズ、６・−・・・
・走査装置、６・・・・・・変調器、７・°゛・・・マ
イクロフォン、８・・・・・・プリアンプ、９・・・・
・・Ａ／Ｄ 、Ｄ／Ａ変換器、１ｏ−・・・・・マイク
ロコンピュータ、１１・・・・・・表示装置。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図
Claims (1)
- 半導体レーザ素子が一次元若しくは二次元に配列された
レーザ発光アレイと、光音響信号検出手段を備え検査試
料を納めた光音響セルと、前記レーザ発光アレイの各半
導体レーザ素子を電気的に切換えて発振させ、レーザ光
を検査試料面上に順次走査させるための電気的切換手段
とを備えたことを特徴とする走査型光音響顕微鏡装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60097238A JPS61254834A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 走査型光音響顕微鏡装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60097238A JPS61254834A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 走査型光音響顕微鏡装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61254834A true JPS61254834A (ja) | 1986-11-12 |
Family
ID=14187033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60097238A Pending JPS61254834A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 走査型光音響顕微鏡装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61254834A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6484133A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-29 | Hitachi Ltd | Opto-acoustic special device |
| WO1996031772A1 (fr) * | 1995-04-07 | 1996-10-10 | Hitachi, Ltd. | Procede et dispositif de detection de signaux photothermiques |
| US6227036B1 (en) | 1998-10-28 | 2001-05-08 | The Regents Of The University Of Michigan | Multiple microphone photoacoustic leak detection and localization system and method |
| KR20230056721A (ko) | 2021-01-21 | 2023-04-27 | 야마하 로보틱스 홀딩스 가부시키가이샤 | 불량 검출 장치 및 불량 검출 방법 |
-
1985
- 1985-05-08 JP JP60097238A patent/JPS61254834A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6484133A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-29 | Hitachi Ltd | Opto-acoustic special device |
| WO1996031772A1 (fr) * | 1995-04-07 | 1996-10-10 | Hitachi, Ltd. | Procede et dispositif de detection de signaux photothermiques |
| US6227036B1 (en) | 1998-10-28 | 2001-05-08 | The Regents Of The University Of Michigan | Multiple microphone photoacoustic leak detection and localization system and method |
| KR20230056721A (ko) | 2021-01-21 | 2023-04-27 | 야마하 로보틱스 홀딩스 가부시키가이샤 | 불량 검출 장치 및 불량 검출 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4578584A (en) | Thermal wave microscopy using areal infrared detection | |
| EP0012262B1 (en) | Apparatus and method for acoustically examining a microscopic portion of an object | |
| US5070733A (en) | Photoacoustic imaging method | |
| US4652757A (en) | Method and apparatus for optically determining defects in a semiconductor material | |
| US6661519B2 (en) | Semiconductor impurity concentration testing apparatus and semiconductor impurity concentration testing method | |
| JP2523101B2 (ja) | 音響画像形成システム及び方法 | |
| US20060219014A1 (en) | System and method to calibrate multiple sensors | |
| CN110779927B (zh) | 一种基于超声调制的亚表面缺陷检测装置及方法 | |
| WO2005022180A1 (ja) | 半導体デバイスの電界分布測定方法と装置 | |
| JPH03165257A (ja) | 光音響映像装置 | |
| JPS61254834A (ja) | 走査型光音響顕微鏡装置 | |
| Hoshimiya et al. | Photoacoustic microscope using linear-motor-driven pulse stages | |
| JPH07167793A (ja) | 位相差半導体検査装置および半導体装置の製造方法 | |
| Baxter | Laser scanner for exoelectron display and measurement of fatigue damage | |
| JP3142991B2 (ja) | レーザ走査装置および画像形成方法 | |
| JP3271994B2 (ja) | 寸法測定方法 | |
| JPH04213053A (ja) | 光音響顕微鏡 | |
| JPH01203966A (ja) | 微小部材接合部の接合状態検査方法およびその装置 | |
| JP2010190590A (ja) | 走査プローブ顕微鏡及びその動作方法 | |
| JPH0572186A (ja) | 超音波顕微鏡用超音波発生・検出装置 | |
| JPS6244652A (ja) | 結晶欠陥分析装置 | |
| US7184928B2 (en) | Extended defect sizing | |
| JP2002243619A (ja) | 走査光電気化学顕微鏡 | |
| JP2003303565A (ja) | 電子線検査装置 | |
| JP3399810B2 (ja) | 試料分析装置 |