KR20240022443A

KR20240022443A - 측정 장치

Info

Publication number: KR20240022443A
Application number: KR1020237030122A
Authority: KR
Inventors: 겐고 스즈키; 겐이치로 이케무라; 가즈야 이구치
Original assignee: 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2021-06-18
Filing date: 2022-02-09
Publication date: 2024-02-20
Also published as: JPWO2022264495A1; CN117501105A; WO2022264495A1; EP4306939A1; TW202300859A

Abstract

측정 장치(1)는, 측정물(S)을 향하여 여기광(L1)을 도광하는 여기 광학계(3)와, 측정물(S)에 조명광(L3)에 의한 조명 스폿(Lb)을 형성하는 조명 광학계(10)와, 측정물(S) 상의 조명 스폿(Lb)을 촬상하는 촬상부(11)를 구비한다. 조명 광학계(10)는, 제1 색을 가지는 중심 영역(51)과, 제1 색과는 다른 제2 색을 가지고 중심 영역(51)을 둘러싸는 주변 영역(52)을 가지는 광 투과 부재를 포함하여 구성되고, 여기 광학계(3)와 조명 광학계(10)는, 촬상부(11)의 시야 내에서, 측정물(S)에서의 여기광(L1)의 조사 스폿(La)이 중심 영역(51)을 통과한 조명광(L3)에 의한 중심 스폿 영역(Lc)에 포함되고, 또한 주변 영역(52)을 통과한 조명광(L3)에 의한 주변 스폿 영역(Ld)에 둘러싸이도록 광학적으로 접속되어 있다.

Description

측정 장치

본 개시는, 측정 장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼 등의 측정물의 검사에 이용되는 측정 수법으로서, 예를 들면 포토 루미네선스(photoluminescence) 측정(이하 「PL 측정」이라고 함)이 알려져 있다. PL 측정은, 예를 들면 반도체 재료에 대하여 밴드 갭보다 높은 에너지를 가지는 광을 조사함으로써 생긴 전자와 홀과의 재결합에 의해서 방출되는 광을 측정하는 수법이다. PL 측정에서는, 결정의 구조 결함의 분포를 검출 가능한 한편, 반도체 웨이퍼의 품질 담보의 관점에서는, 결함의 정량성이나 재현성의 향상이 요구되고 있다.

다른 측정 수법으로서, 전방위 포토 루미네선스 측정(이하 「ODPL 측정」이라고 함)이 알려져 있다(예를 들면 비특허문헌 1 참조). ODPL 측정은, 적분구(積分球)를 이용하여 측정물에 흡수된 여기광의 포톤(photon) 수 및 전방위로의 발광 포톤 수를 측정하는 수법이다. ODPL 측정에서는, 불순물 밀도나 점 결함 밀도 등을 포함하는 비복사 재결합에 영향을 받는 밴드단(band端) 발광의 발광 양자 효율을 산출할 수 있기 때문에, 결함의 정량화가 가능하게 되어 있다.

비특허문헌 1: "Demonstration of omnidirectional photoluminescence (ODPL) spectroscopy for precise determination of internal quantum efficiency of radiation in GaN single crystals" Kazunobu Kojima et al., Applied Physics Letter 111, 032111 (2017)

상술한 PL 측정 혹은 ODPL 측정과 같이 측정물에 여기광을 조사하는 경우, 여기광의 조사 스폿의 조정의 용이성을 확보하는 등의 관점으로부터, 시야 내의 측정물 상의 여기광의 조사 스폿을 관찰할 수 있는 것이 바람직하다. 여기광의 조사 스폿의 관찰에는, 예를 들면 카메라 등으로 구성된 촬상부를 이용할 수 있다. 그러나, 측정물을 향하는 여기광의 광축이 촬상축에 대하여 경사지는 경우에는, 여기광의 조사 스폿을 촬상부에서 직접 관찰하는 것이 어려워진다. 촬상부의 센서가 여기광의 파장 혹은 여기광의 조사에 의해서 측정물에서 발생하는 광의 파장에 대하여 충분한 감도를 가지지 않는 경우에도, 여기광의 조사 스폿을 촬상부에서 직접 관찰하는 것이 어려워진다.

또한, 여기광이 자외광과 같은 비교적 높은 에너지를 가지는 광인 경우, 여기광의 조사에 의해서 측정물에 열화가 생기는 것이 고려된다. 이 경우, 측정물에의 여기광의 조사의 기회는 최대한 줄이는 것이 바람직하고, 여기광의 조사 스폿의 관찰을 위하여 측정과는 별도로 측정물에 여기광을 조사하는 것을 회피하고 싶다고 하는 사정도 존재한다.

본 개시는, 상기 과제의 해결을 위하여 이루어진 것이며, 측정물에 여기광을 조사하지 않고 시야 내의 측정물 상의 여기광의 조사 스폿을 관찰할 수 있는 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 개시의 일측면에 관한 측정 장치는, 측정물을 향하여 여기광을 도광하는 여기 광학계와, 측정물에 조명광에 의한 조명 스폿을 형성하는 조명 광학계와, 측정물 상의 조명 스폿을 촬상하는 촬상부를 구비하고, 조명 광학계는, 제1 색을 가지는 중심 영역과, 제1 색과는 다른 제2 색을 가지고 중심 영역을 둘러싸는 주변 영역을 가지는 광 투과 부재를 포함하여 구성되고, 여기 광학계와 조명 광학계는, 촬상부의 시야 내에서, 측정물에서의 여기광의 조사 스폿이 중심 영역을 통과한 조명광에 의한 중심 스폿 영역에 포함되고, 또한 주변 영역을 통과한 조명광에 의한 주변 스폿 영역에 둘러싸이도록 광학적으로 접속되어 있다.

이 측정 장치에서는, 조명 광학계에 포함되는 광 투과 부재에 의해, 조명광이 조사된 측정물에서, 중심 스폿 영역의 주위에 제1 색과는 다른 제2 색으로 주변 스폿 영역이 형성된다. 따라서, 여기광의 조사 스폿을 조명광의 중심 스폿 영역에 미리 맞추어 둠으로써, 측정물에 여기광을 조사하지 않고 시야 내의 측정물 상의 여기광의 조사 스폿을 관찰할 수 있다. 이 구성에서는, 측정 시 이외의 측정물에의 여기광의 조사의 기회를 줄일 수 있기 때문에, 여기광이 자외광과 같은 비교적 높은 에너지를 가지는 광인 경우라도, 여기광의 조사에 의한 측정물의 열화를 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 중심 스폿 영역을 둘러싸는 주변 스폿 영역이 제1 색과는 다른 제2 색으로 형성되기 때문에, 측정물의 전체 상(像)의 관찰도 용이하게 된다.

광 투과 부재는, 중심 영역이 개구하는 컬러 핀홀이어도 된다. 이 경우, 중심 영역의 치수를 작게 하는 경우에도, 광 투과 부재의 제조가 용이하게 된다.

광 투과 부재에서의, 주변 영역은, 중심 영역의 주위에 환(環) 모양으로 마련되어 있어도 된다. 이 경우, 측정물 상의 여기광의 조사 스폿의 시인성이 높아진다.

중심 영역 및 주변 영역의 형상은, 촬상부에서의 촬상 영역의 형상과 일치하고 있어도 된다. 이 경우, 중심 영역의 형상이 촬상부에서의 촬상 화상의 형상과 동일하게 되기 때문에, 촬상 영역의 전체를 관찰하는 것이 용이하게 된다.

광 투과 부재는, 제2 색과는 다른 제3 색을 가지고 주변 영역을 둘러싸는 주변 영역을 더 가지고 있어도 된다. 이 경우, 측정물의 전체 화상의 관찰이 한층 용이하게 된다.

본 개시에 의하면, 측정물에 여기광을 조사하지 않고 시야 내의 측정물 상의 여기광의 조사 스폿을 관찰할 수 있다.

도 1은, 본 개시의 일 실시 형태에 관한 측정 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는, 외부 양자 효율의 산출 수법을 나타내는 도면이다.
도 3은, 표준 PL 스펙트럼의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는, 분리 광학 소자의 구성의 일 예를 나타내는 모식적인 도면이다.
도 5는, 표준 PL 스펙트럼 측정에서의 여기 광학계와 제1 검출 광학계와의 광학적인 접속 상태를 나타내는 모식적인 도면이다.
도 6은, 전환부의 구성의 일 예를 나타내는 모식적인 도면이다.
도 7은, 조명 광학계의 주요부를 나타내는 모식적인 도면이다.
도 8의 (a)는, 여기 광학계와 조명 광학계의 광학적인 접속 상태를 나타내는 모식적인 도면이며, (b)는, 촬상부의 시야에서의 측정물 상의 여기광의 조사 스폿과 조명 스폿과의 위치 관계를 나타내는 모식적인 도면이다.
도 9는, 도 1에 나타낸 측정 장치를 이용한 ODPL 측정의 플로우 차트이다.
도 10은, 준비 스텝의 플로우 차트이다.
도 11은, 여기광 조사 스폿 확인 스텝의 플로우 차트이다.
도 12는, 표준 PL 스펙트럼 측정 스텝의 플로우 차트이다.
도 13은, 외부 양자 효율 측정 스텝의 플로우 차트이다.
도 14는, 내부 양자 효율 산출 스텝의 플로우 차트이다.
도 15는, 여기 광학계와 조명 광학계와의 광학적인 접속 상태의 변형예를 나타내는 모식적인 도면이다.
도 16의 (a)~(c)는, 광 투과 부재의 변형예를 나타내는 모식적인 도면이다.
도 17의 (a)~(c)는, 광 투과 부재의 다른 변형예를 나타내는 모식적인 도면이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 개시의 일측면에 관한 측정 장치의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.

[측정 장치의 개략]

도 1은, 본 개시의 일 실시 형태에 관한 측정 장치의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 1에 나타내는 측정 장치(1)는, 예를 들면 측정물(S)의 비파괴 검사를 행하는 장치로서 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 측정물(S)로서, 화합물 반도체 결정을 예시한다. 보다 구체적으로는, 측정물(S)은, 질화 갈륨(GaN) 반도체 결정이다. GaN 반도체는, 가시/자외의 발광 디바이스 외에, 고주파 디바이스, 파워 디바이스에의 응용이 기대되는 재료이다. GaN 반도체를 이용한 디바이스의 특성은, 관통 전위와 같은 구조 결함, 점 결함, 미량 불순물의 혼입에 의해서 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 측정 장치(1)는, 디바이스의 수율을 개선하고, 양산화를 추진하기 위해, GaN 반도체 결정의 구조 결함의 분포 및 결함의 정량성 모두를 검사하는 장치로서 구성되어 있다.

측정 장치(1)에서는, GaN 반도체 결정의 구조 결함의 분포 및 결함의 정량성 모두를 검사할 때, 측정물에 대한 전방위 포토 루미네선스 측정(이하 「ODPL 측정」이라고 함)을 실시한다. ODPL 측정에서는, 전단의 스텝으로서, 적분구를 이용한 측정물(S)의 외부 양자 효율(EQE)의 측정을 실시한다. 또한, 후단의 스텝으로서, 측정물의 표준 포토 루미네선스(이하 「표준 PL 스펙트럼」이라고 함)을 이용한 측정물(S)의 내부 양자 효율(IQE)의 산출을 실시한다.

외부 양자 효율은, 측정물에서 흡수된 여기광의 포톤 수에 대한 측정물의 외부로 방출된 발광 포톤 수의 비율이다. 도 2에 나타내는 그래프는, 적분구에 샘플을 배치하지 않은 상태에서 여기광을 적분구에 입력한 경우에 적분구로부터 출력되는 피측정 광의 스펙트럼(도 2의 그래프 A)과, 적분구에 샘플을 배치한 상태에서 여기광을 적분구에 입력한 경우에 적분구로부터 출력되는 피측정 광의 스펙트럼(도 2의 그래프 B)을 일 예로서 나타낸 것이다. 측정물에서 흡수된 여기광의 포톤 수는, 여기광의 파장 영역에서의 그래프 A의 스펙트럼과 그래프 B의 스펙트럼과의 차분(도 2의 영역 D1)에 상당한다. 측정물의 외부로 방출된 발광 포톤 수는, 피측정 광의 발광 파장 영역에서의 그래프 A의 스펙트럼과 그래프 B의 스펙트럼과의 차분(도 2의 영역 D2)에 상당한다.

내부 양자 효율은, 측정물에서 흡수된 여기광의 포톤 수에 대한 측정물에서 발생한 발광 포톤 수의 비율이다. 내부 양자 효율에 측정물로부터의 광 취출 효율의 영향을 고려한 것이 외부 양자 효율이 된다. 측정물로부터의 광 취출 효율은, 해당 측정물의 재료에 의해서 정해지는 기지의 값이다. 예를 들면 GaN 결정의 광 취출 효율은, 2.55%로 추측된다(”Determination of absolute value of quantum efficiency of radiation in high quality GaN single crystals using an integrating sphere” Kazunobu Kojima et al., Journal of Applied Physics 120, 015704(2016) 참조).

따라서, 측정물의 표준 PL 스펙트럼과 외부 양자 효율이 얻어지면, 측정물의 내부 양자 효율을 도출할 수 있다. 예를 들면 GaN 결정에서는, 결정성이 높고, 결함수가 적은 재료일수록 내부 양자 효율이 높아지는 경향이 보여진다(예를 들면 상술한 비특허문헌 1 참조). 즉, 내부 양자 효율은, 그 재료의 결정 품질을 직접 반영하고 있는 것이며, 웨이퍼 제조 시에 웨이퍼 재료의 결정 품질을 평가함으로써, 디바이스의 수명이나 성능으로 이어지는 인자의 평가가 가능하게 된다.

내부 양자 효율의 산출에는, 측정물의 표준 PL 스펙트럼의 측정이 필요하게 된다. 적분구를 이용한 측정은, 해당 적분구에 입사한 광 및 측정물로부터 발생한 전방위의 광을 검출하게 된다. 적분구를 이용하여 표준 PL 스펙트럼의 측정을 실시하려고 한 경우, 예를 들면 도 3에 나타내는 바와 같이, 전방위의 발광을 검출하기 때문에, 표준 PL 스펙트럼이 본래 가지는 피크(도 3의 피크 A) 외에 스펙트럼의 피크(도 3의 피크 B)가 생겨 버리게 된다. 이 때문에, 일반적으로는, 측정물의 표준 PL 스펙트럼의 측정을 실시할 때에 적분구는 이용되고 있지 않는다. 이것에 대하여, 측정 장치(1)에서는, 측정의 편리성의 관점으로부터, 적분구에 측정물을 배치한 채의 상태로 측정물의 표준 PL 스펙트럼의 측정을 실시할 수 있도록 구성으로 궁리가 되어 있다. 이하, 이 측정 장치(1)의 구성에 대하여 상세히 서술한다.

[측정 장치의 구성]

측정 장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 여기 광원(2)과, 여기 광학계(3)와, 적분구(4)와, XY 스테이지(5)와, 광 검출기(6)와, 제1 검출 광학계(7)와, 제2 검출 광학계(8)와, 조명 광원(9)과, 조명 광학계(10)와, 촬상부(11)와, 연산부(12)를 구비하여 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 금속 등의 부재에 의해서 구성된 하우징(13) 내에, 여기 광학계(3), 적분구(4), 광 검출기(6), 제1 검출 광학계(7), 제2 검출 광학계(8), 조명 광원(9), 조명 광학계(10), 및 촬상부(11)가 수용되어 있다. 여기 광원(2), XY 스테이지(5), 및 연산부(12)는, 하우징(13)에 대하여 외장되어 있다.

여기 광원(2)은, 측정물(S)에 대한 여기광(L1)을 출력하는 장치이다. 여기 광원(2)은, 코히런트(coherent) 광원 및 인코히런트(incoherent) 광원 중 어느 것이어도 된다. 코히런트 광원으로서는, 예를 들면 엑시머(excimer) 레이저(파장 193nm), YAG 레이저 제2 고조파(파장 532nm), YAG 레이저 제4 고조파(파장 266nm), HeCd 레이저(파장 325nm), 반도체 여기 전고체 UV 레이저(파장 320nm), 반도체 레이저(예를 들면 InGaN 반도체 레이저(파장 375nm~530nm), 적색 반도체 레이저, 적외 반도체 레이저) 등을 이용할 수 있다. 인코히런트 광원으로서는, 예를 들면 수은 램프(파장 365nm), LED 광원, SLD 광원 등을 이용할 수 있다. 여기 광원(2)으로부터 출력되는 여기광(L1)은, 펄스 광 및 CW 광 중 어느 것이어도 된다. 측정물(S)이 GaN 반도체 결정인 경우, 여기 광원(2)으로서는, 상기 광원 중, 예를 들면 YAG 레이저 제4 고조파, HeCd 레이저, 반도체 여기 전고체 UV 레이저가 이용된다.

여기 광학계(3)는, 측정물(S)을 향하여 여기광(L1)을 도광하는 광학계다. 여기 광학계(3)는, 예를 들면 가변 감쇠 필터(16)와, 미러(17)와, 분리 광학 소자(18)와, 렌즈(19)를 포함하여 구성되어 있다. 가변 감쇠 필터(16)는, 측정물(S)에 조사하는 여기광(L1)의 강도를 변화시키기 위한 소자이며, 측정물(S)을 향하는 여기광(L1)의 강도를 조정한다.

분리 광학 소자(18)는, 적분구(4) 내의 측정물(S)을 향하는 여기광(L1)의 광축과, 여기광(L1)의 조사에 의해서 측정물(S)에서 생긴 피측정 광(L2)의 광축을 분리하는 소자이다. 본 실시 형태에서는, 분리 광학 소자(18)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 소위 구멍 개방 미러에 의해서 구성되어 있고, 여기광(L1)을 통과시키는 개구부(21)와, 후술의 피측정 광(L2) 및 조명광(L3)을 반사하는 반사면(22)을 가지고 있다. 반사면(22)에서, 피측정 광(L2)은, 개구부(21)로부터 어긋난 위치에서 반사한다. 이것에 의해, 적분구(4) 내의 측정물(S)을 향하는 여기광(L1)의 광축과, 적분구(4)로부터 출력되어 광 검출기(6)로 향하는 피측정 광(L2)의 광축이 분리된다.

렌즈(19)는, 예를 들면 볼록 렌즈에 의해서 구성되어 있다. 렌즈(19)는, 적분구(4)를 향하는 여기광(L1) 및 조명광(L3)을 측정물(S)의 표면에 집광한다. 즉, 렌즈(19)는, 적분구(4) 내의 측정물(S) 상에 여기광(L1)의 조사 스폿(La) 및 조명광(L3)의 조명 스폿(Lb)을 형성한다(도 8의 (a) 참조). 또한, 렌즈(19)는, 적분구(4)로부터의 피측정 광(L2) 및 조명광(L3)을 평행광화한다.

적분구(4)는, 반사 코팅이 적용된 구체 내벽에서 광을 확산 반사시켜 공간적으로 적분하는 장치이다. 적분구(4)의 형상은, 구 모양으로 한정되지 않고, 반구 모양이어도 된다. 적분구(4)의 내부에는, 측정물(S)이 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, XY 스테이지(5)에 접속된 암(23)의 선단 부분이 적분구(4)의 내부로 연장되어 있고, 해당 암(23)의 선단 부분에 측정물(S)이 유지되어 있다. 이것에 의해, 측정물(S)은, 적분구(4)의 내부에서 XY면 내 방향으로 주사 가능하게 되어 있다.

적분구(4)는, 제1 포트(24) 및 제2 포트(25)를 가지고 있다. 제1 포트(24)는, XY 스테이지(5)에 의한 측정물(S)의 주사면(XY면)에 직교하는 방향으로 개구하고 있다. 제2 포트(25)는, 제1 포트(24)의 개구 방향과 직교하는 방향(X방향 또는 Y방향)으로 개구하고 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 포트(24)가 표준 PL 스펙트럼 측정용의 포트로 되어 있고, 제2 포트(25)가 외부 양자 효율 측정용의 포트로 되어 있다. 표준 PL 스펙트럼 측정에서는, 여기 광학계(3)에 의해서 측정물(S)을 향하는 여기광(L1)과, 적분구(4) 내의 측정물(S)에서 생긴 피측정 광(L2)이, 모두 적분구(4)의 제1 포트(24)를 통과하도록 되어 있다. 외부 양자 효율 측정에서는, 여기 광학계(3)에 의해서 측정물(S)을 향하는 여기광(L1)이 제1 포트(24)를 통과하고, 적분구(4) 내에서 확산 반사된 피측정 광(L2)이 제2 포트(25)를 통과하도록 되어 있다.

광 검출기(6)는, 여기광(L1)의 조사에 의해서 적분구(4) 내의 측정물에서 생긴 피측정 광(L2)을 검출하는 장치이다. 광 검출기(6)는, 전환부(31)를 매개로 하여, 제1 검출 광학계(7) 및 제2 검출 광학계(8) 중 일방에 대하여 광학적으로 접속되어 있다. 광 검출기(6)로서는, 예를 들면 CMOS, CCD, EM-CCD, 광전자 증배관, SiPM(MPPC), APD(SPAD), 포토 다이오드(어레이 모양의 것도 포함함) 등을 이용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 광 검출기(6)는, BT-CCD(이면 입사형 CCD를 내장한 멀티 채널 광 검출기)에 의해서 구성되어 있다. 광 검출기(6)는, 검출 결과에 기초하는 신호를 연산부(12)에 출력한다. 광 검출기(6)에는, 피측정 광(L2)의 포화를 억제하기 위한 소자(예를 들면 가변 감쇠 필터)가 내장되어 있어도 된다.

제1 검출 광학계(7)는, 표준 PL 스펙트럼 측정에서, 적분구(4)로부터 광 검출기(6)를 향하여 피측정 광(L2)을 도광하는 광학계이다. 제1 검출 광학계(7)는, 여기 광학계(3)와 공통의 렌즈(19) 및 분리 광학 소자(18)에 더하여, 다이클로익 미러(32)와, 미러(33)와, 렌즈(34)를 포함하여 구성되어 있다. 적분구(4)의 제1 포트(24)로부터 출력된 피측정 광(L2)은, 제1 검출 광학계(7)에 의해서 도광되고, 광 검출기 입력단(35)을 거쳐 광 검출기(6)에 입력된다.

도 5는, 표준 PL 스펙트럼 측정에서의 여기 광학계와 제1 검출 광학계와의 광학적인 접속 상태를 나타내는 모식적인 도면이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 표준 PL 스펙트럼 측정에서는, 적분구(4)에 측정물(S)을 배치한 채의 상태에서 표준 PL 스펙트럼의 측정을 실시함에 있어서, 측정물(S)을 향하는 여기광(L1)의 광축과, 여기광(L1)의 조사에 의해서 측정물(S)에서 생긴 피측정 광(L2)의 광축이 상술한 분리 광학 소자(18)에 의해서 분리되어 있다. 이 때문에, 여기 광학계(3)에서의 렌즈를 거쳐 적분구(4) 내의 측정물(S)에 입사하는 여기광(L1)의 광축과, 제1 검출 광학계(7)에서 적분구(4)로부터 출사되는 피측정 광(L2)의 광축이 일정한 각도를 가지고 비스듬하게 교차한 상태로 되어 있다.

도 5의 예에서는, 적분구(4)에 입사하는 여기광(L1)의 광축이 측정물(S)의 표면(XY면)에 대하여 경사져 있고, 적분구(4)로부터 출사되는 피측정 광(L2)의 광축이 측정물(S)의 표면(XY면)에 대하여 수직으로 되어 있다. 이와 같이, 여기광(L1)의 광축과 피측정 광(L2)의 광축이 비스듬하게 교차함으로써, 적분구(4) 내의 측정물(S)에서 반사된 여기광(L1)이 광 검출기(6)에서 직접 검출되는 것을 방지할 수 있다.

제1 검출 광학계(7)에는, 광 검출기(6)에서의 피측정 광(L2)의 검출 범위를 제한하는 개구부(36)가 마련되어 있다. 본 실시 형태에서는, 광 검출기(6)는, 파이버 입력형의 검출기로 되어 있다. 또한, 광 검출기 입력단(35)은, 광 파이버의 소선을 묶은 번들 파이버(37)에 의해서 구성되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 번들 파이버(37)의 단면(端面)(37a)이 광 검출기(6)에서의 피측정 광(L2)의 검출 범위를 제한하는 개구부(36)에 상당한다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 측정물(S)을 향하는 여기광(L1)은, 렌즈(19)에 의해서 집광되어, 측정물(S)의 표면에 결상된다. 여기광(L1)의 조사에 의해서 측정물(S)에서 생긴 피측정 광(L2)은, 렌즈(19)에 의해서 평행광화된 후, 렌즈(34)에 의해서 집광되어, 번들 파이버(37)의 단면(37a)(개구부(36))에 결상된다. 즉, 측정물(S) 상의 여기광(L1)의 조사 스폿(La)과 개구부(36)는, 광학적으로 공역인 관계로 되어 있다. 조사 스폿(La)과 개구부(36)가 광학적으로 공역인 관계로 되어 있음으로써, 적분구(4) 내에서의 다중 산란의 영향을 억제할 수 있고, 여기광(L1)의 입사에 의해서 측정물(S)의 표면에서 발생한 피측정 광(L2)만을 적분구(4)로부터 취출하여 검출하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 측정 장치(1)에서는, 적분구(4)에 측정물(S)을 배치한 채의 상태로 측정물(S)의 표준 PL 스펙트럼의 측정을 실시할 수 있다.

제2 검출 광학계(8)는, 외부 양자 효율 측정에서, 적분구(4) 내에서 확산 반사된 피측정 광(L2)을 적분구(4)로부터 광 검출기(6)를 향하여 도광하는 광학계다. 제2 검출 광학계(8)에서는, 적분구(4)의 제2 포트(25)로부터 출력된 피측정 광(L2)은, 제1 검출 광학계(7)와는 다른 광 검출기 입력단(38)을 거쳐 광 검출기(6)에 입력된다. 광 검출기 입력단(38)은, 예를 들면 제1 검출 광학계(7)의 광 검출기 입력단(35)과 마찬가지로, 광 파이버의 소선을 묶은 번들 파이버(39)(도 6 참조)에 의해서 구성되어 있다.

전환부(31)는, 광 검출기(6)에 대하여 제1 검출 광학계(7) 및 제2 검출 광학계(8) 중 일방을 광학적으로 접속하는 부분이다. 전환부(31)는, 예를 들면 도 6에 나타내는 바와 같이, 한쌍의 라이트 가이드(41A, 41B)와, 축외 방물면 미러(42)를 포함하여 구성되어 있다. 라이트 가이드(41A)에는, 제1 검출 광학계(7)측의 광 검출기 입력단(35)(번들 파이버(37))가 광학적으로 접속되어 있다. 라이트 가이드(41B)에는, 제2 검출 광학계(8)측의 광 검출기 입력단(38)(번들 파이버(39))이 광학적으로 접속되어 있다. 축외 방물면 미러(42)는, 예를 들면 스테핑 모터 등의 구동 수단에 의해서 반사면의 방향이 가변으로 되어 있다. 축외 방물면 미러(42)가 라이트 가이드(41A, 41B) 중 일방과 광학적으로 결합함으로써, 라이트 가이드(41A)로부터의 여기광(L1) 및 라이트 가이드(41B)로부터의 여기광(L1) 중 일방만이 광 검출기(6)를 향하여 도광된다.

측정 장치(1)는, 측정물(S) 상의 여기광(L1)의 조사 스폿을 관찰하기 위한 구성으로서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 조명 광원(9)과, 촬상부(11)와, 조명 광학계(10)를 구비하고 있다. 조명 광원(9)은, 측정물(S)에 대한 조명광(L3)을 출력하는 장치이다. 조명 광원(9)으로서는, 예를 들면 백색광을 출력 가능한 LED를 이용할 수 있다. 촬상부(11)는, 조명광(L3)에 의한 측정물(S) 상의 조명 스폿(Lb)(도 8의 (a) 및 (b) 참조)을 촬상하는 부분이다. 촬상부(11)로서는, 예를 들면 가시역의 감도를 가지는 장치를 이용할 수 있다. 이러한 장치로서는, 예를 들면 컬러 CMOS, 컬러 CCD 카메라 등을 들 수 있다.

조명 광학계(10)는, 제1 검출 광학계(7)와 공통의 렌즈(19), 분리 광학 소자(18), 및 다이클로익 미러(32)에 더하여, 광 투과 부재(45)와, 다이클로익 미러(46)와, 렌즈(47, 48)를 포함하여 구성되어 있다. 광 투과 부재(45)는, 조명광(L3)에 여기광(L1)의 조사 스폿의 식별을 위한 색을 부여하기 위한 부재이다. 광 투과 부재(45)는, 아크릴 혹은 글래스 등의 광 투과성을 가지는 부재에 의해서 원반 모양으로 형성되어 있다.

광 투과 부재(45)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제1 색을 가지는 원형의 중심 영역(51)과, 제1 색과는 다른 제2 색을 가지고 중심 영역(51)을 둘러싸는 원환(円環) 모양의 주변 영역(52)을 가지고 있다. 여기에서는, 광 투과 부재(45)는, 중심 영역(51)이 개구하는 컬러 핀홀(53)에 의해서 구성되어 있고, 제1 색은 무색이다. 주변 영역(52)의 제2 색은, 임의의 색을 이용할 수 있고, 예를 들면 녹색이다. 광 투과 부재(45)를 거친 조명광(L3)에서는, 중심 영역(51)을 통과한 부분의 색은, 백색인 채이며, 주변 영역(52)을 통과한 부분의 색은, 백색으로부터 녹색으로 변화한다.

도 8의 (a)는, 여기 광학계와 조명 광학계와의 광학적인 접속 상태를 나타내는 모식적인 도면이다. 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 광 투과 부재(45)를 거친 조명광(L3)은, 다이클로익 미러(32) 등에 의해서 적분구(4) 내의 측정물(S)에 도광된다. 조명광(L3)은, 렌즈(47)에 의해서 평행광화된 후, 렌즈(19)에 의해서 집광되어, 측정물(S)의 표면에 결상된다. 이것에 의해, 측정물(S)의 표면에 조명광(L3)에 의한 조명 스폿(Lb)이 형성된다.

도 8의 (a) 및 도 8의 (b)의 예에서는, 적분구(4) 내의 측정물(S)을 향하는 조명광(L3)의 광축은, 적분구(4)로부터 출력하는 피측정 광(L2)의 광축과 일치하고 있다. 이 때문에, 측정물(S)을 향하는 여기광(L1)의 광축은, 측정물(S)을 향하는 조명광(L3)의 광축과 비스듬하게 교차하고 있다. 여기에서는, 측정물(S)에 입사하는 여기광(L1)의 광축은, 상술한 바와 같이 측정물(S)의 표면(XY면)에 대하여 경사져 있고, 조명광(L3)의 광축은, 측정물(S)의 표면(XY면)에 대하여 수직으로 되어 있다. 측정물(S)의 표면에서 반사한 조명광(L3)은, 다이클로익 미러(32) 등에 의해서 촬상부(11)에 도광된다. 조명광(L3)은, 렌즈(19)에 의해서 평행광화된 후, 렌즈(48)에 의해서 집광되어, 촬상부(11)의 촬상면에 결상된다.

여기 광학계(3)와 조명 광학계(10)는, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 촬상부(11)의 시야 내에서, 측정물(S)에서의 여기광(L1)의 조사 스폿(La)이 중심 영역(51)을 통과한 조명광(L3)에 의한 중심 스폿 영역(Lc)에 포함되고, 또한 주변 영역(52)을 통과한 조명광(L3)에 의한 주변 스폿 영역(Ld)에 둘러싸이도록 광학적으로 접속되어 있다. 도 8의 (b)의 예에서는, 백색을 이루는 원형의 중심 스폿 영역(Lc)의 대략 중심에 여기광(L1)의 조사 스폿(La)이 위치하고, 그 주위에 녹색을 이루는 원환 모양의 주변 스폿 영역(Ld)이 위치하고 있다.

적분구(4)에 측정물(S)과 동등한 타겟을 배치하고, 여기광(L1)의 조사 스폿(La)을 조명광(L3)의 중심 스폿 영역(Lc)에 미리 맞추어 둠으로써, 실제의 표준 PL 스펙트럼 측정 및 외부 양자 효율 측정을 행할 때에, 측정물(S)에 여기광(L1)을 조사하지 않고 시야 내의 측정물(S) 상의 여기광(L1)의 조사 스폿(La)을 관찰할 수 있다. 또한, 중심 스폿 영역(Lc)을 둘러싸는 주변 스폿 영역(Ld)이 제2 색을 이룸으로써, 여기광(L1)의 조사 스폿(La) 주변의 측정물(S)의 구조를 촬상부(11)로 관찰하는 것도 가능하게 된다.

여기광(L1)의 조사 스폿(La)과 조명광(L3)의 중심 스폿 영역(Lc)과의 위치 맞춤을 행하는 경우, 예를 들면 적분구(4)에 측정물(S)과 동등한 타겟 치구를 배치한다. 타겟 치구의 중심에는, 예를 들면 원형 등의 표시를 붙여 둔다. 이 상태에서 분리 광학 소자(18) 및 다이클로익 미러(46)의 각도를 조정하여, 조사 스폿(La)의 위치 및 조명광(L3)의 중심 스폿 영역(Lc)의 위치를 각각 타겟 치구의 표시에 맞춤으로써, 여기광(L1)의 조사 스폿(La)과 조명광(L3)의 중심 스폿 영역(Lc)과의 위치 맞춤을 실시할 수 있다.

연산부(12)는, 광 검출기(6)로부터 출력되는 신호에 기초하여, 측정물(S)의 외부 양자 효율 및 내부 양자 효율을 산출하는 부분이다. 물리적으로는, RAM, ROM 등의 메모리, CPU 등의 프로세서(연산 회로), 통신 인터페이스, 하드 디스크 등의 격납부, 디스플레이 등의 표시부를 구비하여 구성된 컴퓨터 시스템이다. 컴퓨터 시스템으로서는, 예를 들면 퍼스널 컴퓨터, 클라우드 서버, 스마트 디바이스(스마트 폰, 태블릿 단말 등) 등을 들 수 있다. 연산부(12)는, PLC(programmable logic controller)에 의해서 구성되어 있어도 되고, FPGA(Field-programmable gate array) 등의 집적 회로에 의해서 구성되어 있어도 된다.

연산부(12)는, 표준 PL 스펙트럼 측정에서, 광 검출기(6)로부터 출력되는 신호에 기초하여 표준 PL 스펙트럼의 측정 데이터를 생성하고, 해당 측정 데이터를 격납부에 보존한다. 연산부(12)는, 외부 양자 효율 측정에서, 광 검출기(6)로부터 출력되는 신호(측정 신호 및 레퍼런스 신호)에 기초하여 측정물(S)의 외부 양자 효율을 산출하고, 산출 데이터를 격납부에 보존한다. 또한, 연산부(12)는, 표준 PL 스펙트럼의 측정 데이터와 외부 양자 효율의 산출 데이터에 기초하여 측정물(S)의 내부 양자 효율을 산출하고, 산출 데이터를 격납부에 보존한다. 연산부(12)는, 얻어진 표준 PL 스펙트럼의 측정 데이터, 외부 양자 효율의 산출 데이터, 및 내부 양자 효율의 산출 데이터를 모니터 등에 출력하여도 된다.

[측정 장치를 이용한 ODPL 측정의 실시 절차]

도 9는, 측정 장치를 이용한 ODPL 측정의 플로우 차트이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 측정 장치(1)를 이용한 ODPL 측정에서는, 준비 스텝(스텝 S01), 여기광 조사 스폿 확인 스텝(스텝 S02), 표준 PL 스펙트럼 측정 스텝(스텝 S03), 외부 양자 효율 측정 스텝(스텝 S04), 내부 양자 효율 산출 스텝(스텝 S05)을 순차로 실시한다.

준비 스텝 S01에서는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 먼저, 전환부(31)의 설정을 행한다(스텝 S11). 여기에서는, 전환부(31)의 축외 방물면 미러(42)를 구동하고, 광 검출기(6)에 대하여 제2 검출 광학계(8)를 광학적으로 접속한다. 다음으로, 여기 광원(2)으로부터 여기광(L1)을 출력하고(스텝 S12), 여기광(L1)의 강도의 조정을 행한다(스텝 S13). 여기광(L1)의 강도의 조정은, 여기광(L1)의 입사에 의해서 적분구(4)로부터 출력되는 광이 광 검출기(6)에서 포화되지 않도록, 가변 감쇠 필터(16) 혹은 광 검출기(6)에 내장되는 가변 감쇠 필터 등을 조정하는 것에 의해서 실시된다. 여기광(L1)의 강도의 조정 후, 여기광(L1)의 출력을 정지한다(스텝 S14). 그리고, XY 스테이지(5)의 암(23)을 적분구(4)로부터 분리하고 나서 측정물(S)을 유지하고, 암(23)에 유지된 상태에서 측정물(S)을 적분구(4) 내에 배치한다(스텝 S15).

여기광 조사 스폿 확인 스텝 S02에서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 우선, 조명 광원(9)으로부터 조명광(L3)을 출력한다(스텝 S21). 다음으로, 조명광(L3)의 조사에 의해서 적분구(4) 내의 측정물(S) 상에 형성되는 조명광(L3)의 조명 스폿(Lb)을 촬상부(11)에 의해서 촬상한다(스텝 S22). 시야 내의 측정물(S) 상의 조사 스폿(La)에서의 중심 영역(51) 및 주변 영역(52)을 관찰함으로써, 측정물(S)에서의 여기광(L1)의 조사 스폿(La)을 확인할 수 있다. 여기광(L1)의 조사 스폿(La)을 확인한 후, 필요에 따라 XY 스테이지(5)에 의한 측정물(S)의 위치 조정을 행하고(스텝 S23), 조사광의 출력을 정지한다(스텝 S24).

표준 PL 스펙트럼 측정 스텝 S03에서는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 우선, 전환부(31)의 설정을 행한다(스텝 S31). 여기에서는, 전환부(31)의 축외 방물면 미러(42)를 구동하고, 광 검출기(6)에 대하여 제1 검출 광학계(7)를 광학적으로 접속한다. 다음으로, 여기 광원(2)으로부터 여기광(L1)을 출력하여 적분구(4) 내의 측정물(S)에 여기광(L1)을 입사하고(스텝 S32), 광 검출기(6)의 노광 시간의 설정을 행한다(스텝 S33). 광 검출기(6)의 노광 시간을 설정한 후, 여기광(L1)의 조사에 의해서 적분구(4)의 제1 포트(24)로부터 출력되는 피측정 광(L2)을 제1 검출 광학계(7)에 의해서 광 검출기(6)에 도광하고, 측정물(S)의 표준 PL 스펙트럼 측정을 실시한다(스텝 S34). 측정 종료 후, 여기광의 출력을 정지하고(스텝 S35), 측정 데이터를 보존한다(스텝 S36).

외부 양자 효율 측정 스텝 S04에서는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 우선, 전환부(31)의 설정을 행한다(스텝 S41). 여기에서는, 전환부(31)의 축외 방물면 미러(42)를 구동하고, 광 검출기(6)에 대하여 제2 검출 광학계(8)를 광학적으로 접속한다. 다음으로, 여기 광원(2)으로부터 여기광(L1)을 출력하여 적분구(4) 내의 측정물(S)에 여기광(L1)을 입사하고(스텝 S42), 광 검출기(6)의 노광 시간의 설정을 행한다(스텝 S43). 광 검출기(6)의 노광 시간을 설정한 후, 여기광(L1)의 조사에 의해서 적분구(4)의 제2 포트(25)로부터 출력되는 피측정 광(L2)을 제2 검출 광학계(8)에 의해서 광 검출기(6)에 도광하고, 확산 반사광의 측정을 실시한다(스텝 S44). 측정 종료 후, 여기광(L1)의 출력을 정지하고(스텝 S45), 적분구(4)로부터 측정물(S)을 취출한다(스텝 S46).

측정물(S)을 취출한 후, 다시 여기광(L1)의 출력을 개시하고(스텝 S46), 레퍼런스 측정을 실시한다(스텝 S47). 레퍼런스 측정에서는, 적분구(4)에 측정물(S)을 배치하지 않은 상태에서, 적분구(4)의 제2 포트(25)로부터 출력되는 피측정 광(L2)을 제2 검출 광학계(8)에 의해서 광 검출기(6)에 도광하고, 확산 반사광의 측정을 실시한다(스텝 S48). 측정 종료 후, 여기광(L1)의 출력을 정지한다(스텝 S49). 그 후, 스텝 S44의 측정 결과와 스텝 S48의 측정 결과에 기초하여, 측정물(S)에서 흡수된 여기광(L1)의 포톤 수에 대한 측정물(S)의 외부로 방출된 발광 포톤 수의 비율을 산출한다. 이것에 의해, 측정물(S)의 외부 양자 효율을 산출하여(스텝 S50), 산출 데이터를 보존한다(스텝 S51).

내부 양자 효율 산출 스텝 S05에서는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 스텝 S36에서 보존한 표준 PL 스펙트럼 측정의 측정 데이터와, 스텝 S51에서 보존한 외부 양자 효율의 산출 데이터를 각각 판독한다(스텝 S61). 다음으로, 판독을 행한 표준 PL 스펙트럼 측정의 측정 데이터와, 외부 양자 효율의 산출 데이터와, 재료에 의해서 공지인 측정물(S)의 광 취출 효율에 기초하여, 측정물(S)의 내부 양자 효율을 산출한다(스텝 S62). 산출 데이터를 보존하고, 처리가 완료된다(스텝 S63).

[측정 장치의 작용 효과]

이상 설명한 바와 같이, 측정 장치(1)에서는, 조명 광학계(10)에 포함되는 광 투과 부재(45)에 의해, 조명광(L3)이 조사된 측정물(S)에서, 중심 스폿 영역(Lc)의 주위에 제1 색과는 다른 제2 색으로 주변 스폿 영역(Ld)이 형성된다. 따라서, 여기광(L1)의 조사 스폿(La)을 조명광(L3)의 중심 스폿 영역(Lc)에 미리 맞추어 둠으로써, 측정물(S)에 여기광(L1)을 조사하지 않고 시야 내의 측정물(S) 상의 여기광(L1)의 조사 스폿(La)을 관찰할 수 있다. 이 구성에서는, 측정 시 이외의 측정물(S)에의 여기광(L1)의 조사의 기회를 줄일 수 있기 때문에, 여기광(L1)이 자외광과 같은 비교적 높은 에너지를 가지는 광인 경우라도, 여기광(L1)의 조사에 의한 측정물(S)의 열화를 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 중심 스폿 영역(Lc)을 둘러싸는 주변 스폿 영역(Ld)이 제1 색과는 다른 제2 색으로 형성되기 때문에, 측정물(S)의 전체 상(像)의 관찰도 용이하게 된다.

본 실시 형태에서는, 광 투과 부재(45)는, 중심 영역(51)이 개구하는 컬러 핀홀에 의해서 구성되어 있다. 이 경우, 중심 스폿 영역(Lc)의 치수를 작게 하는 경우라도, 광 투과 부재의 제조가 용이하게 된다. 또한, 광 투과 부재(45)에서, 주변 영역(52)이 중심 영역(51)의 주위에 환 모양으로 마련되어 있기 때문에, 측정물(S) 상의 여기광(L1)의 조사 스폿(La)의 시인성을 높일 수 있다.

[변형예]

본 개시는, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 상기 실시 형태에서는, ODPL 측정에 의해서 반도체 웨이퍼의 구조 결함의 분포 및 결함의 정량성을 검사하는 측정 장치(1)를 예시하였지만, 본 개시는, 측정물을 향하여 여기광을 도광하는 여기 광학계를 구비한 다른 측정 장치에 대하여 적용할 수 있다. 다른 측정 장치는, 반드시 적분구를 구비한 장치에 한정되지 않는다. 이러한 다른 측정 장치로서는, 예를 들면 형광 현미경, 포토 루미네선스 측정 장치 등을 들 수 있다. 상기 실시 형태에서는, 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 적분구(4)를 향하는 여기광(L1)의 광축이 적분구(4)를 향하는 조명광(L3)의 광축과 비스듬하게 교차하는 태양으로 되어 있지만, 다른 측정 장치에서는, 예를 들면 도 15에 나타내는 바와 같이, 다이클로익 미러(55)를 이용하는 것에 의해, 측정물(S)을 향하는 여기광(L1)의 광축과, 측정물(S)을 향하는 조명광(L3)의 광축이 일치하고 있어도 된다.

측정물(S) 상에 중심 스폿 영역(Lc) 및 주변 스폿 영역(Ld)을 형성하는 광 투과 부재(45)에 대해서도, 여러 가지의 변형을 채용할 수 있다. 예를 들면 도 7의 예에서는, 중심 영역(51)이 개구하는 컬러 핀홀(53)에 의해서 광 투과 부재(45)가 구성되어 있지만, 중심 영역(51)이 핀홀에 의한 공간이 아니라, 예를 들면 무색의 아크릴에 의해서 형성되어 있어도 된다. 이러한 구성에서도, 측정물(S)에 여기광(L1)을 조사하지 않고 시야 내의 측정물(S) 상의 여기광(L1)의 조사 스폿(La)을 관찰할 수 있다.

광 투과 부재(45)의 중심 영역(51) 및 주변 영역(52)의 배치 패턴도 여러 가지의 변형을 채용할 수 있다. 예를 들면 도 16의 (a)에 나타내는 광 투과 부재(45A)와 같이, 제1 색을 이루는 원형의 중심 영역(51)의 주위에, 제2 색을 이루는 원환 모양의 주변 영역(52)이 배치되어 있어도 된다. 예를 들면 도 16의 (b)에 나타내는 광 투과 부재(45B)와 같이, 제1 색을 이루는 원형의 중심 영역(51)의 주위에, 해당 중심 영역(51)으로부터 지름 방향으로 연장되는 제2 색의 주변 영역(52)이 배치되어 있어도 된다. 도 16의 (b)의 예에서는, 4개의 띠 모양의 주변 영역(52)이 중심 영역(51)의 주위에 90°의 위상각을 가지고 배치되어 있다. 이들 구성에 의하면, 시야 내의 측정물(S) 상의 여기광(L1)의 조사 스폿(La)을 관찰함에 있어서, 조명광(L3)의 조명 스폿(Lb)의 시인성을 충분히 확보할 수 있다.

또한, 예를 들면 도 16의 (c)에 나타내는 광 투과 부재(45C)와 같이, 제2 색과는 다른 제3 색을 가지고 주변 영역(52)을 둘러싸는 주변 영역(54)을 더 가지고 있어도 된다. 이 경우, 주변 영역(52)의 외측에 주변 영역(54)이 더 확장되기 때문에, 측정물(S)의 전체 상(像)의 관찰이 한층 용이하게 된다. 주변 영역(52)에 부여되는 제3 색은, 제1 색과 동일해도 되고, 제1 색과 달라도 된다.

예를 들면 도 17의 (a)에 나타내는 광 투과 부재(45D)와 같이, 중심 영역(51) 및 주변 영역(52)의 형상이, 촬상부(11)의 촬상 영역의 형상과 일치하여 있어도 된다. 도 17의 (a)의 예에서는, 촬상부(11)의 촬상 영역(촬상부(11)를 구성하는 촬상 소자의 화소 영역)은, 직사각형으로 되어 있다. 이에 대응하여, 중심 영역(51) 및 주변 영역(52)의 형상이 모두 직사각형으로 되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 중심 영역(51)의 형상이 촬상부(11)에서의 촬상 화상의 형상과 동일하게 되기 때문에, 촬상 영역의 전체를 관찰하는 것이 용이하게 된다.

예를 들면 도 17의 (b)에 나타내는 광 투과 부재(45E)와 같이, 주변 영역(52)이 중심 영역(51)과의 경계 부분에만 배치되어 있어도 된다. 또한, 예를 들면 도 17의 (c)에 나타내는 광 투과 부재(45F)와 같이, 중심 영역(51)과의 경계 부분에 배치된 주변 영역(52)이 원주 방향으로 비연속으로 되어 있어도 된다. 도 17의 (c)의 예에서는, 주변 영역(52)은, 광 투과 부재(45F)의 원주 방향으로 4분할되어 있다. 이들의 구성에서도, 시야 내의 측정물(S) 상의 여기광(L1)의 조사 스폿(La)을 관찰함에 있어서, 조명광(L3)의 조명 스폿(Lb)의 시인성을 충분히 확보할 수 있다.

1: 측정 장치
3: 여기 광학계
10: 조명 광학계
11: 촬상부
45, 45A~45F: 광 투과 부재
51: 중심 영역
53: 컬러 핀홀
52, 54: 주변 영역
L1: 여기광
La: 조사 스폿
Lb: 조명 스폿
Lc: 중심 스폿 영역
Ld: 주변 스폿 영역
S: 측정물

Claims

측정물을 향하여 여기광을 도광하는 여기 광학계와,
상기 측정물에 조명광에 의한 조명 스폿을 형성하는 조명 광학계와,
상기 측정물 상의 상기 조명 스폿을 촬상하는 촬상부를 구비하고,
상기 조명 광학계는, 제1 색을 가지는 중심 영역과, 제1 색과는 다른 제2 색을 가지고 상기 중심 영역을 둘러싸는 주변 영역을 가지는 광 투과 부재를 포함하여 구성되고,
상기 여기 광학계와 상기 조명 광학계는, 상기 촬상부의 시야 내에서, 상기 측정물에서의 여기광의 조사 스폿이 상기 중심 영역을 통과한 상기 조명광에 의한 중심 스폿 영역에 포함되고, 또한 상기 주변 영역을 통과한 상기 조명광에 의한 주변 스폿 영역에 둘러싸이도록 광학적으로 접속되어 있는 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 광 투과 부재는, 상기 중심 영역이 개구하는 컬러 핀홀인 측정 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 주변 영역은, 상기 중심 영역의 주위에 환(環) 모양으로 마련되어 있는 측정 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중심 영역 및 상기 주변 영역의 형상은, 상기 촬상부에서의 촬상 영역의 형상과 일치하고 있는 측정 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 투과 부재는, 상기 제2 색과는 다른 제3 색을 가지고 상기 주변 영역을 둘러싸는 주변 영역을 더 가지는 측정 장치.