JPWO2020017017A1 - 光計測装置および試料観察方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、実施例1の光計測装置を図1〜5を参照しながら説明する。
図1は、本開示による光計測装置1の基本的な実施形態を示す模式図である。図1において、図の上下方向がz方向、左右方向がx方向、紙面に垂直な方向がy方向である。
|Esig|・|Eref|={I2+Q2}1/2 ・・・(式1)
δt=δx’/v・・・(式2)
言い換えると、時間δtでのビームスポット140の移動距離はv・δt=δx’であり、測定領域同士の間隔に等しい。
A2: t1+δt
A3: t1+2δt
A4: t1+3δt
図5は、上で述べたビーム径を拡大する参照光学系500の構成を示す模式図である。図5において、上下方向をz方向、左右方向をx方向、紙面に垂直な方向をy方向としている。光源101から出射されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ501でs偏光の信号光とp偏光の参照光とに二分岐される。参照光は、二枚のレンズ502、503からなるビームエクスパンダ506によってビーム径が拡大され、ミラー504、505で反射されて向きを変え、λ/2板507によってp偏光からs偏光へ変換され、偏光ビームスプリッタ106へ入射する。信号光は偏光ビームスプリッタ106を透過した後は、図1と同様の光学系を経て戻り、偏光ビームスプリッタ106にて参照光と合波され、合成光を生じる。以降の動作は図1と同様であるので説明を省略する。
図6は、実施例2に係る光計測装置2の基本的な構成例を示す図である。図6において、図の上下方向をz方向、左右方向をx方向、紙面に垂直な方向をy方向としている。
図7は、実施例3の光計測装置3の構成を示す模式図である。図7において、図の上下方向をz方向、左右方向をx方向、紙面に垂直な方向をy方向としている。なお、図2に示した部材と同じ部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
図8は、実施例4の光計測装置4の構成を示す模式図である。図8において、図の上下方向をz方向、左右方向をx方向、紙面に垂直な方向をy方向とする。なお、図2に示した部材と同じ部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
図9は、測定対象物上のビームスポット940、957、958の移動の様子を示す模式図である。図1に示した部材と同じ要素には同じ符号を付し、説明を省略する。
図10は、測定領域がx方向およびy方向の両方向に複数の測定領域が定義された走査方法を示す図である。図10には、ビームスポット1040のx方向およびy方向の両方に対応する方向にそれぞれ複数の検出器を設けた場合の測定領域1003(A11、A12、A13、A14、A21、A22、A23、A24)が示されている。上で説明した走査と同様の走査を実施することによって、この例では、走査周期Txより短い時間分解能と長い時間分解能の両方の経時変化情報を同時に取得することができる。
102、702 コリメートレンズ
103、703 ビーム整形プリズム
104 NDフィルタ
105 λ/2板
106、706 偏光ビームスプリッタ
107 2次元スキャナ
108、109 ガルバノミラー
110、111 レンズ
112、118 λ/4板
113、713 レンズ
114 カバーガラス
115、715 測定対象物
116、716 制御部
117 レンズアクチュエータ
119、719 ミラー
120 ハーフビームスプリッタ
121、127 λ/2板
122、128、722 集光レンズ
123、129 偏光ビームスプリッタ
124、125、130、131、724 フォトダイオードアレイ
126 λ/4板
132 干渉光学系
134、135 差動検出回路
136、736 信号処理部
137、138、737 信号
139、739 試料ステージ
140、740、940、1040 ビームスポット
141 信号光
142 反射された信号光
143、743 参照光
144、145、146、147 干渉光
148、149、150、151、748 光検出素子
152 走査方向
153、154、155、156、753 像
157、158、957、958、1057、1058 将来のビームスポットの予定位置
159、759 走査部
190、790 光源部
191、791 参照光学系
301、302 光検出素子の並ぶ方向
303、903、1003 測定領域
304、305、306、307 差動検出回路
401、302、403、404 測定領域位置のトレース
500 ビーム径を拡大する参照光学系
501 偏光ビームスプリッタ
502、503 レンズ
504、505 ミラー
506 ビームエクスパンダ
507 λ/2板
601 干渉光学系
602 回折格子
603 位相板
604 λ/2板
605 ウォラストンプリズム
606 集光レンズ
607 フォトダイオードアレイ
608、609、610、611 複数の光検出素子からなる領域
760 アクチュエータ
801 光観察ユニット
802 集光レンズ
803 偏波保持光ファイババンドル
804 光検出ユニット
805 コリメートレンズ
807 ファイバ接続部
809、810 像
Claims (14)
- 光源と、
前記光源から出射された光を参照光と信号光とに分岐する光分岐部と、
前記信号光を照射して測定対象物を走査する走査部と、
前記測定対象物によって反射または散乱された信号光と前記参照光とを合波し、干渉光を生成する光学系と、
前記光学系で生成された前記干渉光を受光して電気信号に変換する光検出部と、
前記光検出部によって変換された前記電気信号に基づいて前記信号光の強度を算出する信号処理部と、
を備える光計測装置であって、
前記光検出部は、前記信号光の照射領域と重なる複数の測定領域のそれぞれと対応づけられた複数の光検出素子によって前記信号光を検出し、
前記信号処理部は、前記複数の光検出素子のそれぞれが検出した前記信号光の強度を算出し、
前記走査部は、前記測定対象物に照射する前記信号光の前記照射領域を、第1の時点における前記複数の測定領域の一部が第2の時点における前記複数の測定領域の別の一部と重なるように移動させて前記測定対象物を走査する、
光計測装置。 - 請求項1に記載の光計測装置において、
前記走査部は、前記複数の測定領域のそれぞれが配列される方向に沿って前記測定対象物を走査し、
前記複数の光学素子のそれぞれは、前記複数の測定領域と光学的に共役の位置関係で配列されている、
光計測装置。 - 請求項1に記載の光計測装置において、
前記信号処理部は、前記第1の時点における前記複数の測定領域の一部に対応する光検出素子で検出した前記信号光の強度と前記第2の時点における前記複数の測定領域の別の一部に対応する光検出素子で検出した前記信号光の強度とを前記測定対象物の同一箇所の時系列情報として処理する、
光計測装置。 - 請求項3に記載の光計測装置において、
前記第1の時点と前記第2の時点との時間間隔は、前記複数の測定領域の一部と前記複数の測定領域の別の一部の間隔を、前記走査部が前記照射領域を移動させる速度で除した値である、
光計測装置。 - 請求項2に記載の光計測装置において、
前記走査部は、前記測定対象物を第1の方向に走査する第1の走査部と、前記測定対象物を第1の方向とは異なる第2の方向に走査する第2の走査部と、を備え、
前記第1の走査部は、前記第2の走査部よりも高速に前記照射領域を移動させる、
光計測装置。 - 請求項1に記載の光計測装置において、
前記照射領域の形状は、前記測定対象物を走査する走査方向の径が、前記走査方向に垂直な方向の径よりも大きい形状である、
光計測装置。 - 請求項6に記載の光計測装置において、
前記走査部における光路上の少なくとも一点において、前記信号光のビームの形状は、前記走査方向の径が前記走査方向に垂直な方向の径よりも小さい、
光計測装置。 - 請求項1に記載の光計測装置において、
前記照射領域は前記複数の測定領域を含む、
光計測装置。 - 請求項1に記載の光計測装置において、
前記信号処理部は、前記複数の測定領域のそれぞれに対応する前記信号光の強度をキャリブレーションして算出する、
光計測装置。 - 請求項1に記載の光計測装置において、
複数の前記光検出部と、
前記干渉光を互いに干渉位相が異なる三つ以上の干渉光に分光する干渉光学系と、
を備え、
前記三つ以上の干渉光の前記複数の光検出部における前記信号光と前記参照光との干渉位相の位相差は、互いに略90度の整数倍であり、前記位相差が略180度異なる干渉光に対応する出力電流の対が電流差動検出を行う差動検出回路に入力される、
光計測装置。 - 請求項10に記載の光計測装置において、
前記光検出部の個数は四個であり、
前記干渉光学系は、前記干渉光を前記干渉位相が異なる四つの干渉光に分光し、
二組の前記干渉位相の位相差が略180度である干渉光の対のそれぞれが前記差動検出回路に入力される、
光計測装置。 - 請求項1に記載の光計測装置において、
光ファイババンドルをさらに備え、
前記干渉光を生成する光学系は、合成した前記干渉光を前記光ファイババンドルの一端が接続される光ファイバ接続部に入射させる、
光計測装置。 - 請求項1に記載の光計測装置において、
前記光検出部は、三つ以上の前記光検出素子によって前記信号光を検出する、
光計測装置。 - 光干渉断層像を取得する光計測装置を用いる試料観察方法であって、
測定対象物に信号光を照射し、反射または散乱された信号光と参照光とを合成して干渉光を生成するステップと、
前記信号光の照射領域と重なる複数の測定領域のそれぞれに対応した複数の光検出素子によって第1の時点における前記干渉光の信号強度を検出するステップと、
前記第1の時点における前記複数の測定領域の一部と第2の時点における前記複数の測定領域の別の一部とが重なるように前記照射領域を移動させるステップと、
前記複数の測定領域のそれぞれに対応した前記複数の光検出素子によって前記第2の時点における前記干渉光の信号強度を検出するステップと、
を含む試料観察方法。
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