JP2009103634A - 内部歪観察装置 - Google Patents
内部歪観察装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009103634A JP2009103634A JP2007277228A JP2007277228A JP2009103634A JP 2009103634 A JP2009103634 A JP 2009103634A JP 2007277228 A JP2007277228 A JP 2007277228A JP 2007277228 A JP2007277228 A JP 2007277228A JP 2009103634 A JP2009103634 A JP 2009103634A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measured
- monochromatic light
- strain
- light source
- internal strain
- 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
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
【課題】サファイアインゴット等の被測定物内部における歪の分布を短時間で観察することができる内部歪観察装置を提供すること。
【解決手段】この内部歪観察装置は、単色光源1とCCDカメラ6を備えており、単色光源1とCCDカメラ6との間の光路上に、単色光源1側から順に、偏光子2、被測定物4、検光子5が配置されかつ被測定物4は自動回転ステージ3に載置されている。そして、上記自動回転ステージ3に載置された被測定物4を回転させることにより、コノスコープ像におけるアイソジャイアに隠れた位置にある歪が視覚化されるようになっていることを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】この内部歪観察装置は、単色光源1とCCDカメラ6を備えており、単色光源1とCCDカメラ6との間の光路上に、単色光源1側から順に、偏光子2、被測定物4、検光子5が配置されかつ被測定物4は自動回転ステージ3に載置されている。そして、上記自動回転ステージ3に載置された被測定物4を回転させることにより、コノスコープ像におけるアイソジャイアに隠れた位置にある歪が視覚化されるようになっていることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
本発明はサファイア結晶等の被測定物内部における歪を観察する装置に係り、特に、被測定物内部の全体に同時に光を照射して、短時間で被測定物内部における歪の分布を観察できる内部歪観察装置の改良に関するものである。
従来、被測定物の内部に光を照射し、その透過光を得ることにより被測定物内部の歪に関する情報を得る内部歪観察方法および装置が知られている。
被測定物内部の欠陥を測定する装置が、例えば、特許文献1に開示されている。この装置においては、被測定物の側面から光を照射する。入射光は被測定物内部の欠陥により散乱される。この散乱光を入射光の光軸と直交する位置に配置されたビデオカメラで観察する。また、ビデオカメラの焦点を被測定物の上部または下部端面に合わせ、被測定物が支持されたステージを垂直方向に移動させることにより、被測定物内部を所定距離間隔で走査する。そして、得られる各画像をビデオフレームメモリーに記憶させ、被測定物内部における欠陥の3次元的な分布を知ることが可能となる。
また、被測定物内部の歪を知る方法が、例えば、特許文献2に開示されている。この方法は、被測定物に誘起する複屈折の2次元分布を測定して被測定物内部の歪を検出するものである。但し、光源には単色光のレーザ光を用いるので、1回の測定で知ることができる範囲はレーザ光が透過した部分だけである。この複屈折測定によるリターデーション測定装置として、例えば、ユニオプト社からABRシリーズの装置が発売されている(非特許文献1参照)。
ところで、特許文献1および2に開示された測定装置若しくは測定方法において一回に測定できる範囲は、上述したように光が照射されている小部分だけであった。このため、被測定物全体の内部欠陥の分布若しくは歪の分布を知りたい場合には、被測定物内部の全体を走査して、それぞれの画像をパソコンのメモリに保存し、かつ、それぞれの画素を合成して全体像を求める過程が必要であった。
特開昭62−056400号公報
特開平06−147986号公報
ユニオプト社カタログ
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、被測定物内部の全体に同時に光を照射して、短時間で被測定物内部における歪の分布を観察できる内部歪観察装置を提供することにある。
すなわち、請求項1に係る発明は、
被測定物内部の歪を観察する装置において、
単色光源とCCDカメラとの間の光路上に、単色光源側から偏光子、被測定物、検光子が順に配置され、かつ、被測定物は回転ステージに載置されると共に、上記回転ステージにより被測定物を回転させて、コノスコープ像におけるアイソジャイアに隠れた位置にある歪が視覚化されることを特徴とするものである。
被測定物内部の歪を観察する装置において、
単色光源とCCDカメラとの間の光路上に、単色光源側から偏光子、被測定物、検光子が順に配置され、かつ、被測定物は回転ステージに載置されると共に、上記回転ステージにより被測定物を回転させて、コノスコープ像におけるアイソジャイアに隠れた位置にある歪が視覚化されることを特徴とするものである。
次に、請求項2に係る発明は、
請求項1に記載の発明に係る内部歪観察装置において、
回転ステージに載置された被測定物の像が、被測定物の真上90度に配置されたCCDカメラにより撮影されるようになっていることを特徴とし、
請求項3に係る発明は、
請求項1または2に記載の発明に係る内部歪観察装置において、
上記被測定物を屈折率整合液中に浸漬させた状態で単色光が照射されるようになっていることを特徴とし、
また、請求項4に係る発明は、
請求項1、2または3に記載の発明に係る内部歪観察装置において、
上記被測定物における歪の全体が、短時間で観察されるようになっていることを特徴とするものである。
請求項1に記載の発明に係る内部歪観察装置において、
回転ステージに載置された被測定物の像が、被測定物の真上90度に配置されたCCDカメラにより撮影されるようになっていることを特徴とし、
請求項3に係る発明は、
請求項1または2に記載の発明に係る内部歪観察装置において、
上記被測定物を屈折率整合液中に浸漬させた状態で単色光が照射されるようになっていることを特徴とし、
また、請求項4に係る発明は、
請求項1、2または3に記載の発明に係る内部歪観察装置において、
上記被測定物における歪の全体が、短時間で観察されるようになっていることを特徴とするものである。
本発明に係る内部歪観察装置によれば、回転ステージを回転して被測定物を回転させることにより、コノスコープ像におけるアイソジャイアに隠れた位置にある歪が視覚化されるため、アイソジャイアに重なった部分の歪の分布を知ることができる。従って、被測定物内部における全体の歪の分布について短時間で観察することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明に係る内部歪観察装置は、図1に示すように単色光源1とCCDカメラ6を備えている。また、単色光源1とCCDカメラ6との間の光路上には、単色光源1側から、偏光子2、被測定物4、検光子5が順に配置されており、かつ、被測定物4は自動回転ステージ3に載置されこの自動回転ステージ3により被測定物4が回転されるように構成されている。
この内部歪観察装置において、単色光源1から出射された単色光は、偏光子2により直線偏光に変換され、自動回転ステージ3に載置された被測定物4を透過し、かつ、被測定物4を透過した光は、検光子5を透過してCCDカメラ6のレンズ系により受光面に結像する。
そして、本発明に係る内部歪観察装置においては、上記自動回転ステージ3により被測定物4が回転されるように構成されているため、コノスコープ像におけるアイソジャイアに隠れた位置にある歪が視覚化されて、アイソジャイアに重なった部分の歪の分布を知ることができる。従って、被測定物4内部における全体の歪の分布について短時間で観察することが可能となる。
ここで、上記コノスコープ像を観察する方法は、顕微鏡観察において異方性のある鉱物の複屈折を測定する方法として知られており、観察方法自体は公知である。以下、コノスコープ像の観察原理を図2に示す。図2中、被測定物は一軸性の結晶であり、c軸が図2中で水平方向に平行であるとする。被測定物の内部には歪に起因した屈折率の変動が存在する。そして、図2において偏光子を透過した単色光源からの光は、被測定物の内部で常光と異常光に分離して伝播する。
そして、c軸の屈折率を(ne)、c軸に垂直な面内の屈折率を(no)、被測定物の実効的な厚みをdとすると、コノスコープ像に現れる干渉縞は、
d・(no−ne)=k・λ (k=0、1、2、3、・・・)
の式を満足する場合に生じることが分かる。尚、λは光の波長であり、被測定物の実効的な厚みdは被測定物に入射する光の入射角の関数である。
d・(no−ne)=k・λ (k=0、1、2、3、・・・)
の式を満足する場合に生じることが分かる。尚、λは光の波長であり、被測定物の実効的な厚みdは被測定物に入射する光の入射角の関数である。
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。
被測定物としてサファイア結晶を例に挙げ、図1に示す内部歪観察装置を用いてサファイア結晶全体の歪の分布を観察する。尚、サファイア結晶は、青色LEDの素材であるGaNをエピタキシャル成長させるときの基板として用いられており、サファイア結晶の品質が悪いと、そこから切り出された基板の品質も良くないので、エピタキシャル成長させた場合のGaNの品質にも悪い影響を与えることとなる。
ところで、サファイアインゴットの円筒面と上下の端面はラッピング加工されているので、光を照射しても内部の散乱を観察することはできない。この場合、サファイアインゴットの円筒面と上下端面に光学研磨を施せば、インゴット内部の散乱を観察することは可能となるが、サファイアの硬度はダイアモンドに次いで高いので光学研磨には多大の時間と費用を要する。この問題を解決するため、上記サファイアインゴットを屈折率整合液であるヨウ化メチレンに浸漬して使用することとした。サファイアの可視域における屈折率は約1.76、ヨウ化メチレンの屈折率は1.74であるため、サファイアインゴットをヨウ化メチレンに浸漬して使用することにより、サファイア表面における散乱および反射の寄与を除去することが可能となる。また、サファイア結晶の屈折率は、noが1.768、neが1.760である。
図1に示す内部歪観察装置において、単色光源1には、エドモンド・オプティクス・ジャパン社製のグリーン単色ランプ(波長587.6nm)、偏光子2と検光子5には、エドモンド・オプティクス・ジャパン社製の偏光フィルム、自動回転ステージ3には、ニューポート・ジャパン社製のURS150、CCDカメラ6には、ニコン社製のD70が用いられている。
そして、図3にサファイアインゴットを回転させて撮影したコノスコープ像を示し、図4に品質の良いサファイアインゴットのコノスコープ像を示す。図4の写真図において、白の直線で表した十字がアイソジャイアと呼ばれるものである。また、図3の写真図において、白丸で囲んだ部分は歪による応力が集中し干渉縞が消えている部分を表している。更に、図3の写真図から、サファイアインゴットを回転させにつれて歪の部分も回転していくことが分かる。また、干渉縞がゆがんでいる場所は、屈折率が不均一になっている場所、すなわち、内部に歪が存在することを表している。被測定物4であるサファイアインゴットが回転することにより、暗い線の十字の形で現れるアイソジャイアの変形の度合いが内部の歪の分布に対応している。
このように被測定物4であるサファイアインゴットを自動回転ステージ3で回転させることにより、サファイアインゴット全体の歪の分布を観察することができる。
そして、本発明に係る内部歪観察装置を用いることにより、品質の良いサファイアインゴットを短時間でかつ非破壊により選別することが可能になる。
本発明に係る内部歪観察装置によれば、回転ステージを回転して被測定物を回転させることによりコノスコープ像におけるアイソジャイアに隠れた位置にある歪が視覚化されるため、アイソジャイアに重なった部分の歪の分布を知ることができる。従って、被測定物内部における全体の歪の分布について短時間で観察することが可能となるため、サファイア結晶等の品質を評価する方法に用いられる産業上の利用可能性を有している。
1 単色光源
2 偏光子
3 自動回転ステージ
4 被測定物
5 検光子
6 CCDカメラ
2 偏光子
3 自動回転ステージ
4 被測定物
5 検光子
6 CCDカメラ
Claims (4)
- 単色光源とCCDカメラとの間の光路上に、単色光源側から偏光子、被測定物、検光子が順に配置され、かつ、被測定物は回転ステージに載置されると共に、上記回転ステージにより被測定物を回転させて、コノスコープ像におけるアイソジャイアに隠れた位置にある歪が視覚化されることを特徴とする内部歪観察装置。
- 回転ステージに載置された被測定物の像が、被測定物の真上90度に配置されたCCDカメラにより撮影されるようになっていることを特徴とする請求項1に記載の内部歪観察装置。
- 上記被測定物を屈折率整合液中に浸漬させた状態で単色光が照射されるようになっていることを特徴とする請求項1または2に記載の内部歪観察装置。
- 上記被測定物における歪の全体が、短時間で観察されるようになっていることを特徴とする請求項1、2または3に記載の内部歪観察装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007277228A JP2009103634A (ja) | 2007-10-25 | 2007-10-25 | 内部歪観察装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007277228A JP2009103634A (ja) | 2007-10-25 | 2007-10-25 | 内部歪観察装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009103634A true JP2009103634A (ja) | 2009-05-14 |
Family
ID=40705434
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007277228A Pending JP2009103634A (ja) | 2007-10-25 | 2007-10-25 | 内部歪観察装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009103634A (ja) |
-
2007
- 2007-10-25 JP JP2007277228A patent/JP2009103634A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1168971C (zh) | 双折射测定方法及其装置 | |
JP6520951B2 (ja) | 複屈折測定装置および複屈折測定方法 | |
WO2015099001A1 (ja) | 石英ガラスルツボ及びその歪み測定装置 | |
US20150069247A1 (en) | Method and system for real time inspection of a silicon wafer | |
KR101237583B1 (ko) | 촬영 화상에 기초한 검사 방법 및 검사 장치 | |
JP4692754B2 (ja) | 光散乱観察装置 | |
JP2009229279A (ja) | 複屈折測定装置及び複屈折測定方法 | |
JP2009042040A (ja) | 偏光イメージングカメラを利用した偏光解析装置 | |
JP2013217703A (ja) | 検査装置 | |
JP6629572B2 (ja) | 照明装置および観察システム | |
JP2011127993A (ja) | レンズ検査装置及びレンズ検査方法 | |
JP5415850B2 (ja) | 観察装置 | |
JP2009103634A (ja) | 内部歪観察装置 | |
JP2009250911A (ja) | 光学測定装置 | |
JP2006258594A (ja) | 自動複屈折測定装置とこれを用いた複屈折測定方法 | |
JP2007155480A (ja) | 表面測定装置 | |
JP2015224912A (ja) | 欠陥測定装置及び欠陥測定方法 | |
JP2008224476A (ja) | フォトルミネッセンス測定装置 | |
JP2020188142A (ja) | 結晶欠陥検出装置及び結晶欠陥検出方法 | |
RU2694790C1 (ru) | Способ определения степени однородности одноосных кристаллов | |
JP4905029B2 (ja) | 光散乱観察装置 | |
JP4716827B2 (ja) | 外観検査装置及び外観検査方法 | |
JP2013200190A (ja) | 欠陥検査装置および欠陥検査方法 | |
JP2004337993A (ja) | 研磨工具圧力分布測定方法及び研磨装置 | |
US20230392919A1 (en) | Calculation method, image-capturing method, and image-capturing apparatus |