JP2000039398A - 一体型光学的測定装置及び光学的測定方法 - Google Patents
一体型光学的測定装置及び光学的測定方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 異なる測定方式の光学的測定を効率的に行
える一体型光学的測定装置を提供する。 【解決手段】 同一焦点の紫外線〜近赤外線（ＵＶ−
ＮＩＲ）分光光度計１０２とフーリエ変換赤外線（ＦＴ
ＩＲ）分光計１５０とを組み合わせた光学的測定装置１
００を提供する。この装置では、装置の占有面積が小さ
くなるとともに、測定時に２種の測定装置の間でサンプ
ル１２０を移動させる必要がなくなり、かつ個々の測定
方式についての測定領域を一致させるためにサンプルの
位置を調節する必要もなくなり効率的に光学的測定を行
えるようになる。
える一体型光学的測定装置を提供する。 【解決手段】 同一焦点の紫外線〜近赤外線（ＵＶ−
ＮＩＲ）分光光度計１０２とフーリエ変換赤外線（ＦＴ
ＩＲ）分光計１５０とを組み合わせた光学的測定装置１
００を提供する。この装置では、装置の占有面積が小さ
くなるとともに、測定時に２種の測定装置の間でサンプ
ル１２０を移動させる必要がなくなり、かつ個々の測定
方式についての測定領域を一致させるためにサンプルの
位置を調節する必要もなくなり効率的に光学的測定を行
えるようになる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、１又は２以上の波
長の光を用いてサンプルの表面、薄膜、又は体積的（bu
lk）特性を検査し、測定する光学的測定装置に関するも
のであり、特に、分光光度計とフーリエ変換赤外線分光
計とを組み合わせたコンパクトな一体型の測定装置に関
するものである。
長の光を用いてサンプルの表面、薄膜、又は体積的（bu
lk）特性を検査し、測定する光学的測定装置に関するも
のであり、特に、分光光度計とフーリエ変換赤外線分光
計とを組み合わせたコンパクトな一体型の測定装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】紫外線から近赤外線の波長範囲内の種々
の領域において動作する分光光度計や、より長い赤外線
波長の波長範囲で動作するフーリエ変換赤外線分光計
は、種々の科学技術分野、例えば生物学、地質学、法化
学、栄養学、医学、及び半導体プロセシングのような分
野において役立つ、よく知られた測定装置である。
の領域において動作する分光光度計や、より長い赤外線
波長の波長範囲で動作するフーリエ変換赤外線分光計
は、種々の科学技術分野、例えば生物学、地質学、法化
学、栄養学、医学、及び半導体プロセシングのような分
野において役立つ、よく知られた測定装置である。
【０００３】分光光度計は、サンプルのスペクトル透過
率又は反射率特性を測定するための装置である。通常分
光光度計は、回折格子又はプリズムを利用して光を空間
的に分布したスペクトルに分離する。この空間的に分布
した光のスペクトルを用いて、サンプルの強度プロフィ
ールが生成される。強度プロフィールの測定及び解析に
より、サンプル又はその上層をなす薄膜についての情
報、即ち透過率、反射率、屈折率及び厚みが分かる。分
光光度計によって使用される光の波長は、典型的には、
紫外線（ＵＶ）、即ち約０．２マイクロメータ（μｍ）
の波長から、近赤外線（ＮＩＲ）、即ち約１．５μｍの
波長範囲にあり、この範囲には可視光（ＶＩＳ）が含ま
れる。
率又は反射率特性を測定するための装置である。通常分
光光度計は、回折格子又はプリズムを利用して光を空間
的に分布したスペクトルに分離する。この空間的に分布
した光のスペクトルを用いて、サンプルの強度プロフィ
ールが生成される。強度プロフィールの測定及び解析に
より、サンプル又はその上層をなす薄膜についての情
報、即ち透過率、反射率、屈折率及び厚みが分かる。分
光光度計によって使用される光の波長は、典型的には、
紫外線（ＵＶ）、即ち約０．２マイクロメータ（μｍ）
の波長から、近赤外線（ＮＩＲ）、即ち約１．５μｍの
波長範囲にあり、この範囲には可視光（ＶＩＳ）が含ま
れる。
【０００４】ＵＶ−ＮＩＲ分光光度計を用いて膜厚を測
定する場合、この膜は、使用される光の特定の波長につ
いて少なくとも部分的に透過性でなければならない。光
は薄膜の表面及び裏面の双方で反射される。光の波長、
薄膜の屈折率、及び薄膜の厚みに応じて、反射された光
線は、表示される面又は検出されるスペクトルにおいて
強め合うように、弱め合うように、又はその両者の間の
形態で重ね合わせられる。従って、波状或いは房状のパ
ターンが生成される。房状パターンの正確な形状から、
薄膜の厚みを決定することができる。厚い薄膜の場合
は、薄い薄膜のスペクトルパターンと比較してより多数
の房状部がスペクトルパターンに現れる。しかし、分光
光度計が空間的な解像度の限界を有していることから、
それ以上の厚みでは分光光度計が効果的に房状パターン
を解析できない厚みが存在する。結局、ＵＶ−ＮＩＲ分
光光度計は厚い薄膜を解析するには適していないことが
ある。更に、材料によっては、ＵＶからＮＩＲの範囲に
おける全ての波長或いはその一部の波長の光を透過しな
いものがある。従って、ＵＶ−ＮＩＲ分光光度計はこの
ような材料の測定にも適していない。
定する場合、この膜は、使用される光の特定の波長につ
いて少なくとも部分的に透過性でなければならない。光
は薄膜の表面及び裏面の双方で反射される。光の波長、
薄膜の屈折率、及び薄膜の厚みに応じて、反射された光
線は、表示される面又は検出されるスペクトルにおいて
強め合うように、弱め合うように、又はその両者の間の
形態で重ね合わせられる。従って、波状或いは房状のパ
ターンが生成される。房状パターンの正確な形状から、
薄膜の厚みを決定することができる。厚い薄膜の場合
は、薄い薄膜のスペクトルパターンと比較してより多数
の房状部がスペクトルパターンに現れる。しかし、分光
光度計が空間的な解像度の限界を有していることから、
それ以上の厚みでは分光光度計が効果的に房状パターン
を解析できない厚みが存在する。結局、ＵＶ−ＮＩＲ分
光光度計は厚い薄膜を解析するには適していないことが
ある。更に、材料によっては、ＵＶからＮＩＲの範囲に
おける全ての波長或いはその一部の波長の光を透過しな
いものがある。従って、ＵＶ−ＮＩＲ分光光度計はこの
ような材料の測定にも適していない。
【０００５】ＵＶからＮＩＲの範囲の光を透過しない材
料、若しくはＵＶ−ＮＩＲ分光光度計測定のためには厚
すぎる材料において生ずるこの問題の解決法の１つは、
赤外線（ＩＲ）領域に波長範囲を延長することである。
従って、フーリエ変換赤外線分光計が厚い薄膜の厚さ測
定のために用いられることが多い。
料、若しくはＵＶ−ＮＩＲ分光光度計測定のためには厚
すぎる材料において生ずるこの問題の解決法の１つは、
赤外線（ＩＲ）領域に波長範囲を延長することである。
従って、フーリエ変換赤外線分光計が厚い薄膜の厚さ測
定のために用いられることが多い。
【０００６】フーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）分光計
は、マイケルソン干渉計を利用しており、このマイケル
ソン干渉計はＩＲ光源、ビームスプリッタ、及び２枚の
ミラー（一方は固定され一方は可動式）を備えており、
数学的処理の後、サンプルからの光のスペクトルを生成
する。ＦＴＩＲ分光計は約２μｍ〜１ｍｍのＩＲ波長に
おいて特に役立つ。ＦＴＩＲ分光計は、サンプルに反射
されるか、或いはサンプルを透過したＩＲ光の吸光を検
出する。ＩＲ波長範囲における吸光は分子結合との関連
を有し、従って組成についての価値ある情報が得られ
る。スペクトル強度のばらつきは、異なる界面から反射
される光の干渉効果によっても生ずることから、ＵＶ−
ＮＩＲ分光光度計で測定できるものよりかなり厚い膜の
場合でも膜厚情報を抽出するとこができる。
は、マイケルソン干渉計を利用しており、このマイケル
ソン干渉計はＩＲ光源、ビームスプリッタ、及び２枚の
ミラー（一方は固定され一方は可動式）を備えており、
数学的処理の後、サンプルからの光のスペクトルを生成
する。ＦＴＩＲ分光計は約２μｍ〜１ｍｍのＩＲ波長に
おいて特に役立つ。ＦＴＩＲ分光計は、サンプルに反射
されるか、或いはサンプルを透過したＩＲ光の吸光を検
出する。ＩＲ波長範囲における吸光は分子結合との関連
を有し、従って組成についての価値ある情報が得られ
る。スペクトル強度のばらつきは、異なる界面から反射
される光の干渉効果によっても生ずることから、ＵＶ−
ＮＩＲ分光光度計で測定できるものよりかなり厚い膜の
場合でも膜厚情報を抽出するとこができる。
【０００７】典型的な市販のＦＴＩＲ分光計は、例えば
密閉サンプルチャンバのような専用の検出位置にサンプ
ルを移送することが必要な自蔵式ベンチトップシステム
である。ＦＴＩＲの光学経路を不活性ガスで浄化、即ち
パージすることは、通常ＦＴＩＲスペクトルに主要な吸
光ピークを生じ得る大気中の水蒸気や二酸化炭素を除去
するために行われる。従って多くの場合、ＦＴＩＲ分光
計は密閉されたチャンバの形態をとる。ＦＴＩＲ分光計
の例には、Ｂｉｏ−Ｒａｄ社（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，Ｍ
ａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）製のＣｅｎｔｕｒｙ Ｓｅ
ｒｉｅｓ ＦＴ−ＩＲ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｓ、
ＰＩＫＥ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社（Ｍａｄｉｓｏ
ｎ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）製のＥｐｉｔａｘｉａｌ Ｌ
ａｙｅｒＴｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｍｏｎｉｔｏｒ Ｍａｐ
ｐＩＲ、Ｂｏｍｅｍ社（Ｑｕｅｂｅｃ，Ｃａｎａｄａ）
製のＭＢ Ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ＦＴＩＲ Ｓｐｅｃｔ
ｒｏｍｅｔｅｒｓ、Ｍａｔｔｓｏｎ社（Ｍａｄｉｓｏ
ｎ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）製のＧｅｎｅｓｉｓ Ｓｅｒ
ｉｅｓ ＦＴＩＲ、及びＭｉｄａｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔ
ｉｏｎ（Ｉｒｖｉｎｅ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）製のＭ
−ＲｅｓｅａｒｃｈＳｅｒｉｅｓ及びＳＰＲ Ｐｒｏｓ
ｐｅｃｔ ＩＲ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒがある。
密閉サンプルチャンバのような専用の検出位置にサンプ
ルを移送することが必要な自蔵式ベンチトップシステム
である。ＦＴＩＲの光学経路を不活性ガスで浄化、即ち
パージすることは、通常ＦＴＩＲスペクトルに主要な吸
光ピークを生じ得る大気中の水蒸気や二酸化炭素を除去
するために行われる。従って多くの場合、ＦＴＩＲ分光
計は密閉されたチャンバの形態をとる。ＦＴＩＲ分光計
の例には、Ｂｉｏ−Ｒａｄ社（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，Ｍ
ａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）製のＣｅｎｔｕｒｙ Ｓｅ
ｒｉｅｓ ＦＴ−ＩＲ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｓ、
ＰＩＫＥ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社（Ｍａｄｉｓｏ
ｎ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）製のＥｐｉｔａｘｉａｌ Ｌ
ａｙｅｒＴｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｍｏｎｉｔｏｒ Ｍａｐ
ｐＩＲ、Ｂｏｍｅｍ社（Ｑｕｅｂｅｃ，Ｃａｎａｄａ）
製のＭＢ Ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ＦＴＩＲ Ｓｐｅｃｔ
ｒｏｍｅｔｅｒｓ、Ｍａｔｔｓｏｎ社（Ｍａｄｉｓｏ
ｎ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）製のＧｅｎｅｓｉｓ Ｓｅｒ
ｉｅｓ ＦＴＩＲ、及びＭｉｄａｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔ
ｉｏｎ（Ｉｒｖｉｎｅ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）製のＭ
−ＲｅｓｅａｒｃｈＳｅｒｉｅｓ及びＳＰＲ Ｐｒｏｓ
ｐｅｃｔ ＩＲ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒがある。
【０００８】ＵＶ−ＮＩＲ分光光度計及びＦＴＩＲ分光
計を用いて結果を得るためには、２つの独立した専用の
装置、及び両者を収容するための十分なサイズのテーブ
ル又は床面積を有することが必要である。独立したＵＶ
−ＮＩＲ分光光度計とＦＴＩＲ分光計とによって測定す
るサンプルの領域は同一であることが望ましい。例え
ば、サンプルの領域の上に厚い皮膜と薄い皮膜の積層が
存在する場合、又はサンプル領域の異なる特性に関する
情報、例えば薄膜の厚みと組成の情報が必要な場合に
は、両測定装置で同じサンプル領域を測定するのが望ま
しい。
計を用いて結果を得るためには、２つの独立した専用の
装置、及び両者を収容するための十分なサイズのテーブ
ル又は床面積を有することが必要である。独立したＵＶ
−ＮＩＲ分光光度計とＦＴＩＲ分光計とによって測定す
るサンプルの領域は同一であることが望ましい。例え
ば、サンプルの領域の上に厚い皮膜と薄い皮膜の積層が
存在する場合、又はサンプル領域の異なる特性に関する
情報、例えば薄膜の厚みと組成の情報が必要な場合に
は、両測定装置で同じサンプル領域を測定するのが望ま
しい。
【０００９】図１Ａ及び図１Ｂは、並置されたＵＶ−Ｎ
ＩＲ分光光度計１０とＦＴＩＲ分光計２０の模式図であ
る。図１Ａに示すように、サンプル１４は、分光光度計
１０の軸線１２の下に配置されている。サンプル１４
は、そのサンプル１４を軸線１２の下に正確に配置する
と共に、サンプル１４をＦＴＩＲ分光計２０の軸線２２
の下に再配置するために用いられるステージ１６上に載
置されている（サンプル１４が軸線２２の下に配置され
ているところは破線によって示されている）。図１Ｂも
同様に、軸線１２の下にあるサンプル１４を示してい
る。しかしここでは、軸線１２と２２の下に正確にサン
プル１４を配置するために２つの異なるステージ１８及
び２８がそれぞれ用いられる。従って、サンプル１４を
ステージ１８からステージ２８に移送するための仕組み
が必要である。従って、分光光度計１０とＦＴＩＲ分光
計２０とを並置して用いるためには、（図１Ａに示すよ
うな）大型のステージ１６を用いるか、或いは（図１Ｂ
に示すように）ステージ１８から別のステージ２８にサ
ンプル１４を移動させることが必要である。サンプル１
４を一方の装置から他方へ移動させ、サンプル１４の同
じ測定領域を発見して軸線１２及び２２の下の一定の位
置に配置する作業は困難を伴い、時間がかかるため、結
果的にスループットが低くなる。
ＩＲ分光光度計１０とＦＴＩＲ分光計２０の模式図であ
る。図１Ａに示すように、サンプル１４は、分光光度計
１０の軸線１２の下に配置されている。サンプル１４
は、そのサンプル１４を軸線１２の下に正確に配置する
と共に、サンプル１４をＦＴＩＲ分光計２０の軸線２２
の下に再配置するために用いられるステージ１６上に載
置されている（サンプル１４が軸線２２の下に配置され
ているところは破線によって示されている）。図１Ｂも
同様に、軸線１２の下にあるサンプル１４を示してい
る。しかしここでは、軸線１２と２２の下に正確にサン
プル１４を配置するために２つの異なるステージ１８及
び２８がそれぞれ用いられる。従って、サンプル１４を
ステージ１８からステージ２８に移送するための仕組み
が必要である。従って、分光光度計１０とＦＴＩＲ分光
計２０とを並置して用いるためには、（図１Ａに示すよ
うな）大型のステージ１６を用いるか、或いは（図１Ｂ
に示すように）ステージ１８から別のステージ２８にサ
ンプル１４を移動させることが必要である。サンプル１
４を一方の装置から他方へ移動させ、サンプル１４の同
じ測定領域を発見して軸線１２及び２２の下の一定の位
置に配置する作業は困難を伴い、時間がかかるため、結
果的にスループットが低くなる。
【００１０】更に、１つの大型のステージ１６を用いる
か、若しくは複数のステージ１８及び２８を使用するた
めには、広い空間が必要である。しかしながら、半導体
プロセシングにおいて、クリーンルームに設置される装
置のフットプリントを最小限にすることは重要である。
クリーンルーム内の面積あたりの製造コスト及びメンテ
ナンスコストが高いからである。結局、クリーンルーム
において完全に独立した分光光度計とＦＴＩＲ分光計装
置を用いることは、広い空間が必要であることから望ま
しくない。また、大型のステージ又は複数のステージを
用いることは、材料コストがかさむと共に、サンプルを
それぞれの装置の下に再配置するために時間がかかるた
め、これも望ましくない。更に、独立した装置によって
測定される領域についてのデータの相関性については、
連続した測定装置にサンプル領域を再配置できる正確さ
のレベルに応じた限界が生じる。
か、若しくは複数のステージ１８及び２８を使用するた
めには、広い空間が必要である。しかしながら、半導体
プロセシングにおいて、クリーンルームに設置される装
置のフットプリントを最小限にすることは重要である。
クリーンルーム内の面積あたりの製造コスト及びメンテ
ナンスコストが高いからである。結局、クリーンルーム
において完全に独立した分光光度計とＦＴＩＲ分光計装
置を用いることは、広い空間が必要であることから望ま
しくない。また、大型のステージ又は複数のステージを
用いることは、材料コストがかさむと共に、サンプルを
それぞれの装置の下に再配置するために時間がかかるた
め、これも望ましくない。更に、独立した装置によって
測定される領域についてのデータの相関性については、
連続した測定装置にサンプル領域を再配置できる正確さ
のレベルに応じた限界が生じる。
【００１１】分光光度計１０とＦＴＩＲ分光計２０とを
一体にすることは困難である。両ユニットが例えば異な
る光源、即ちＵＶ−ＮＩＲ光源とＩＲ光源や、異なる解
析技術を用いる異なる検出器のような異なるハードウエ
アを利用しているからである。更に、ＦＴＩＲ分光計２
０は、通常、密閉されたエンクロージャ（図示せず）に
内包されて、信頼性の低い不正確な結果を生じさせ得る
大気中の干渉物の影響を取り除いている。更に、分光光
度計１０とＦＴＩＲ分光計２０は、通常は異なるタイプ
の測定のために用いられる。例えば、サンプルについて
の特性の中で、分光光度計１０は薄膜の厚みを測定する
が、ＦＴＩＲ分光計２０は厚い膜の厚みを測定する。典
型的には、分光光度計１０とＦＴＩＲ分光計２０が、サ
ンプルの同じ領域内の同じ層の厚みを測定するために用
いられることはない。
一体にすることは困難である。両ユニットが例えば異な
る光源、即ちＵＶ−ＮＩＲ光源とＩＲ光源や、異なる解
析技術を用いる異なる検出器のような異なるハードウエ
アを利用しているからである。更に、ＦＴＩＲ分光計２
０は、通常、密閉されたエンクロージャ（図示せず）に
内包されて、信頼性の低い不正確な結果を生じさせ得る
大気中の干渉物の影響を取り除いている。更に、分光光
度計１０とＦＴＩＲ分光計２０は、通常は異なるタイプ
の測定のために用いられる。例えば、サンプルについて
の特性の中で、分光光度計１０は薄膜の厚みを測定する
が、ＦＴＩＲ分光計２０は厚い膜の厚みを測定する。典
型的には、分光光度計１０とＦＴＩＲ分光計２０が、サ
ンプルの同じ領域内の同じ層の厚みを測定するために用
いられることはない。
【００１２】従って、分光光度計と分光計を一体にした
ユニットにより、サンプルの処理コストを低下させ、そ
の一体型の装置によって占められる水平方向の面積を最
小限にし、且つスループットを高めると共にデータの相
関性を高めることが必要である。
ユニットにより、サンプルの処理コストを低下させ、そ
の一体型の装置によって占められる水平方向の面積を最
小限にし、且つスループットを高めると共にデータの相
関性を高めることが必要である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、分光光度計と分光計を一体にした、占有面積が小さ
く異なる測定方式の光学的測定を効率的に行える一体型
光学的測定装置及び光学的測定方法を提供することであ
る。
は、分光光度計と分光計を一体にした、占有面積が小さ
く異なる測定方式の光学的測定を効率的に行える一体型
光学的測定装置及び光学的測定方法を提供することであ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】サンプルの表面、薄膜及
び体積的（bulk）特性の特性化及び測定のために用いら
れる光学的測定装置が、サンプルの第１領域を測定する
分光光度計と、サンプルの第２領域を測定する分光計と
を有し、前記第１領域及び前記第２領域は重複してい
る。従って、分光光度計と分光計が、サンプルの同じ領
域についての特性を測定し得るが、この測定はサンプル
を静止させたままの状態で行い得る。つまり、サンプル
の概ね同じ領域を測定するためにサンプルを横方向に移
動させることは全く或いは殆ど必要ない。分光光度計は
ＵＶ〜ＮＩＲの波長範囲の一部の光を利用し、例えばＦ
ＴＩＲ分光計のような分光計はＩＲ波長の範囲の光を使
用する。
び体積的（bulk）特性の特性化及び測定のために用いら
れる光学的測定装置が、サンプルの第１領域を測定する
分光光度計と、サンプルの第２領域を測定する分光計と
を有し、前記第１領域及び前記第２領域は重複してい
る。従って、分光光度計と分光計が、サンプルの同じ領
域についての特性を測定し得るが、この測定はサンプル
を静止させたままの状態で行い得る。つまり、サンプル
の概ね同じ領域を測定するためにサンプルを横方向に移
動させることは全く或いは殆ど必要ない。分光光度計は
ＵＶ〜ＮＩＲの波長範囲の一部の光を利用し、例えばＦ
ＴＩＲ分光計のような分光計はＩＲ波長の範囲の光を使
用する。
【００１５】分光光度計とＦＴＩＲ分光計の測定領域
は、サンプルの概ね同じ領域に焦点を有し得る。従って
両者は同一焦点の（parfocal）配置、即ち焦点が一致し
た配置である。いくつかの実施例では、分光光度計又は
ＦＴＩＲ分光計の何れかの焦点を変えることが必要であ
り得る。焦点が変えられる場合でも、両測定装置のため
のサンプル上の測定領域は、概ね同一の垂直方向の軸線
上にあり得る。従って分光光度計とＦＴＩＲ分光計は、
同一軸心の（parcentric）配置、即ち焦点又は測定領域
が概ね同じ垂直方向の軸線上にある配置である。更に分
光光度計とＦＴＩＲ分光計のそれぞれの焦点は、単に重
複するか或いは接触し得る。従って、サンプルの移動は
最小限で、サンプルの同一の領域を両測定装置によって
測定し得る。
は、サンプルの概ね同じ領域に焦点を有し得る。従って
両者は同一焦点の（parfocal）配置、即ち焦点が一致し
た配置である。いくつかの実施例では、分光光度計又は
ＦＴＩＲ分光計の何れかの焦点を変えることが必要であ
り得る。焦点が変えられる場合でも、両測定装置のため
のサンプル上の測定領域は、概ね同一の垂直方向の軸線
上にあり得る。従って分光光度計とＦＴＩＲ分光計は、
同一軸心の（parcentric）配置、即ち焦点又は測定領域
が概ね同じ垂直方向の軸線上にある配置である。更に分
光光度計とＦＴＩＲ分光計のそれぞれの焦点は、単に重
複するか或いは接触し得る。従って、サンプルの移動は
最小限で、サンプルの同一の領域を両測定装置によって
測定し得る。
【００１６】本発明による、有益な分光光度計とＦＴＩ
Ｒ分光計との組み合わせにより、サンプルの操作の回数
を少なくしたり、サンプルのサイズを小さくすることが
可能になると共に、装置によって占められる水平方向の
面積を最小限にすることができる。この装置により１つ
のサンプル領域において異なる特性を測定する場合、サ
ンプルを独立した測定装置の間に配置し、かつ測定点を
再度位置合わせする必要なく、分光光度計とＦＴＩＲ分
光計の双方で測定を行うことができる。従って、異なる
測定値についてのデータの相関性を高め、かつスループ
ットを高めることができる。
Ｒ分光計との組み合わせにより、サンプルの操作の回数
を少なくしたり、サンプルのサイズを小さくすることが
可能になると共に、装置によって占められる水平方向の
面積を最小限にすることができる。この装置により１つ
のサンプル領域において異なる特性を測定する場合、サ
ンプルを独立した測定装置の間に配置し、かつ測定点を
再度位置合わせする必要なく、分光光度計とＦＴＩＲ分
光計の双方で測定を行うことができる。従って、異なる
測定値についてのデータの相関性を高め、かつスループ
ットを高めることができる。
【００１７】この分光光度計は、反射率の測定及び／又
は透過率を測定できる、サンプルに対して一定の相対的
位置に配置され得る分光光度計検出器及びＵＶ−ＮＩＲ
光源を備えている。同様に、ＦＴＩＲ分光計は、反射率
の測定及び／又は透過率の測定ができる、サンプルに対
して一定の相対的位置に配置され得るＦＴＩＲ分光計検
出器及びＩＲ光源を備えている。
は透過率を測定できる、サンプルに対して一定の相対的
位置に配置され得る分光光度計検出器及びＵＶ−ＮＩＲ
光源を備えている。同様に、ＦＴＩＲ分光計は、反射率
の測定及び／又は透過率の測定ができる、サンプルに対
して一定の相対的位置に配置され得るＦＴＩＲ分光計検
出器及びＩＲ光源を備えている。
【００１８】ビーム配向要素、例えばＦＴＩＲ分光計と
共に用いられるミラー、及び分光光度計と共に用いられ
る１又は２以上の対物レンズは、共通可動部材上に配置
される。この共通可動部材は、例えば直線移動式又は回
転式のタレットであり、適切なビーム配向要素を適切に
位置合わせするべく動かされ、これによって所望の測定
領域と所望の測定ツールを選択できる。
共に用いられるミラー、及び分光光度計と共に用いられ
る１又は２以上の対物レンズは、共通可動部材上に配置
される。この共通可動部材は、例えば直線移動式又は回
転式のタレットであり、適切なビーム配向要素を適切に
位置合わせするべく動かされ、これによって所望の測定
領域と所望の測定ツールを選択できる。
【００１９】例えばカメラや顕微鏡接眼レンズのような
影像装置が、分光光度計とＦＴＩＲ分光計を備えた同一
焦点型の本測定装置と共に用いられる。影像装置を用い
て、サンプル上の所望の特徴が測定され得るようにサン
プルを配置することができる。このサンプルは、マイク
ロプロセッサ制御式のステージによって動かされる。更
に、必要ならば、サンプル上の所望の特徴を同時に目視
することができる複数の目視装置を用いることができ
る。
影像装置が、分光光度計とＦＴＩＲ分光計を備えた同一
焦点型の本測定装置と共に用いられる。影像装置を用い
て、サンプル上の所望の特徴が測定され得るようにサン
プルを配置することができる。このサンプルは、マイク
ロプロセッサ制御式のステージによって動かされる。更
に、必要ならば、サンプル上の所望の特徴を同時に目視
することができる複数の目視装置を用いることができ
る。
【００２０】大気中のガスが分光計による測定を干渉し
得ることから、ＦＴＩＲ分光計に結合されたパージ用シ
ュラウドを用いて、パージ用ガスを、ＦＴＩＲ分光計の
光経路に沿って流すことができる。
得ることから、ＦＴＩＲ分光計に結合されたパージ用シ
ュラウドを用いて、パージ用ガスを、ＦＴＩＲ分光計の
光経路に沿って流すことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図２及び図３は、同一焦点型測定
装置１００の側面図である。同一焦点型測定装置１００
は、ＵＶ−ＮＩＲ分光光度計１０２及びＦＴＩＲ分光計
１５０を有する。同一焦点型測定装置１００はまた、例
えば直線移動式タレット１１６のような共通可動部材上
に取り付けられたビーム配向要素を有する。このビーム
配向要素は、分光光度計で用いられる対物レンズ１１
０、１１２、及び１１４と、ＦＴＩＲ分光計１５０で用
いられるミラー１５６とを含む。直線移動式タレット１
１６は、図２に示すように、対物レンズ、例えばレンズ
１１４が垂直軸１０４と整合し得るように、又は図３に
示すように、光をＦＴＩＲ分光計１５０に向かって、或
いは分光計１５０から光を再配向するミラー１５６が垂
直軸１０４と整合するように動かすことができる。つま
り、図２及び図３に示すように、分光光度計１０２の目
視軸及びＦＴＩＲ分光計１５０の目視軸の双方は、垂直
軸１０４と一致しており、従って分光光度計１０２及び
ＦＴＩＲ分光計１５０によって測定されるサンプル１０
２上の領域は一致する。サンプル１２０は、サンプル１
２０上の所望の測定領域が垂直軸１０４の下に正確に配
置されるようにマイクロプロセッサ１３２によって便利
に制御されるステージ１２２上に載置される。
装置１００の側面図である。同一焦点型測定装置１００
は、ＵＶ−ＮＩＲ分光光度計１０２及びＦＴＩＲ分光計
１５０を有する。同一焦点型測定装置１００はまた、例
えば直線移動式タレット１１６のような共通可動部材上
に取り付けられたビーム配向要素を有する。このビーム
配向要素は、分光光度計で用いられる対物レンズ１１
０、１１２、及び１１４と、ＦＴＩＲ分光計１５０で用
いられるミラー１５６とを含む。直線移動式タレット１
１６は、図２に示すように、対物レンズ、例えばレンズ
１１４が垂直軸１０４と整合し得るように、又は図３に
示すように、光をＦＴＩＲ分光計１５０に向かって、或
いは分光計１５０から光を再配向するミラー１５６が垂
直軸１０４と整合するように動かすことができる。つま
り、図２及び図３に示すように、分光光度計１０２の目
視軸及びＦＴＩＲ分光計１５０の目視軸の双方は、垂直
軸１０４と一致しており、従って分光光度計１０２及び
ＦＴＩＲ分光計１５０によって測定されるサンプル１０
２上の領域は一致する。サンプル１２０は、サンプル１
２０上の所望の測定領域が垂直軸１０４の下に正確に配
置されるようにマイクロプロセッサ１３２によって便利
に制御されるステージ１２２上に載置される。
【００２２】本明細書ではＵＶ−ＮＩＲ分光光度計及び
ＦＴＩＲ分光計の使用について説明するが、本発明にお
いては、例えば共通可動部材上に設けられたビーム配向
要素と共に任意のスペクトル解析装置を使用できること
を理解されたい。
ＦＴＩＲ分光計の使用について説明するが、本発明にお
いては、例えば共通可動部材上に設けられたビーム配向
要素と共に任意のスペクトル解析装置を使用できること
を理解されたい。
【００２３】分光光度計１０２及びＦＴＩＲ分光計１５
０は、サンプル上の概ね同じ領域上に焦点が合わせら
れ、従って、同一の焦点を有する同一焦点配置にある。
いくつかの実施例では、分光光度計１０２又は分光計１
５０何れかの焦点の位置が垂直軸１０４に沿って調節さ
れ得、従って計測装置が同一軸心型、即ち焦点又は測定
領域が同じ垂直軸上にある形態である。別の実施例で
は、分光光度計１０２及び分光計１５０の測定領域が重
複し得るが、それぞれ独立した垂直軸を有する。同一焦
点の、同一軸心の又は重複型の配置にすることにより、
形成された装置によって占められる水平方向の面積が最
小限となり得、またサンプル１２０を概ね同じ位置に維
持しつつ概ね同じ領域についての複数の測定が行えると
いう利点が得られる。
０は、サンプル上の概ね同じ領域上に焦点が合わせら
れ、従って、同一の焦点を有する同一焦点配置にある。
いくつかの実施例では、分光光度計１０２又は分光計１
５０何れかの焦点の位置が垂直軸１０４に沿って調節さ
れ得、従って計測装置が同一軸心型、即ち焦点又は測定
領域が同じ垂直軸上にある形態である。別の実施例で
は、分光光度計１０２及び分光計１５０の測定領域が重
複し得るが、それぞれ独立した垂直軸を有する。同一焦
点の、同一軸心の又は重複型の配置にすることにより、
形成された装置によって占められる水平方向の面積が最
小限となり得、またサンプル１２０を概ね同じ位置に維
持しつつ概ね同じ領域についての複数の測定が行えると
いう利点が得られる。
【００２４】図２に示すように、ＵＶ−ＮＩＲ分光光度
計１０２は光源１０６を使用し、この光源１０６は分光
光度計１０６の外側又は内側に設けられ得る。光源１０
６はＵＶ、ＶＩＳ、及びＮＩＲ波長の光を発生し、Ｕ
Ｖ、ＶＩＳ、及びＮＩＲ波長の範囲のそれぞれについて
独立した光源を設けることもできる。破線で示されてい
る光（ビーム）は、例えば半鍍銀面ミラー（half-silve
red mirror）のようなビームスプリッタ１０８に配向さ
れ、このビームスプリッタは光の一部を名目角度で直角
に再配向し、対物レンズ１１４の入射ひとみ（entrance
pupil）に向ける。図２及び図３には対物レンズ１１
０、１１２、及び１１４が示されており、図２において
は対物レンズ１１４が垂直軸１０４と整合しているとこ
ろが示されている。もちろん、対物レンズ１１０及び１
１２も、同様に垂直軸１０４と整合し得る。対物レンズ
１１０、１１２、及び１１４は、光源１０６からの光を
サンプル１０２上に集束させるために用いられる。対物
レンズ１１０、１１２、及び１１４は、それぞれ４Ｘ、
１０Ｘ、及び１５Ｘの倍率を有するが、任意の倍率が用
いられ得ることは理解されよう。更に、図２及び図３に
示す特定の数の対物レンズは、単なる例示であり、任意
の所望の数の対物レンズを用いることができる。
計１０２は光源１０６を使用し、この光源１０６は分光
光度計１０６の外側又は内側に設けられ得る。光源１０
６はＵＶ、ＶＩＳ、及びＮＩＲ波長の光を発生し、Ｕ
Ｖ、ＶＩＳ、及びＮＩＲ波長の範囲のそれぞれについて
独立した光源を設けることもできる。破線で示されてい
る光（ビーム）は、例えば半鍍銀面ミラー（half-silve
red mirror）のようなビームスプリッタ１０８に配向さ
れ、このビームスプリッタは光の一部を名目角度で直角
に再配向し、対物レンズ１１４の入射ひとみ（entrance
pupil）に向ける。図２及び図３には対物レンズ１１
０、１１２、及び１１４が示されており、図２において
は対物レンズ１１４が垂直軸１０４と整合しているとこ
ろが示されている。もちろん、対物レンズ１１０及び１
１２も、同様に垂直軸１０４と整合し得る。対物レンズ
１１０、１１２、及び１１４は、光源１０６からの光を
サンプル１０２上に集束させるために用いられる。対物
レンズ１１０、１１２、及び１１４は、それぞれ４Ｘ、
１０Ｘ、及び１５Ｘの倍率を有するが、任意の倍率が用
いられ得ることは理解されよう。更に、図２及び図３に
示す特定の数の対物レンズは、単なる例示であり、任意
の所望の数の対物レンズを用いることができる。
【００２５】対物レンズ１１０、１１２、及び１１４は
ミラー１５６と共に直線移動式タレット１１６上に設け
られる。直線移動式タレット１１６は、図２に示すよう
に、分光光度計による測定が必要な場合に、対物レンズ
１１０、１１２、及び１１４の何れか１つを垂直軸１０
４と正確に位置合わせするために用いられる。ＦＴＩＲ
分光計による測定が必要な場合は、図３に示すように直
線移動式タレット１１６はミラー１５６を垂直軸１０４
と位置合わせさせる。直線移動式タレット１１６の直線
方向の動きは矢印１１８によって示されている。直線移
動式タレット１１６が対物レンズ１１４を垂直軸１０４
と位置合わせさせる場合、ミラー１５６は、図２に示す
ように、ＦＴＩＲ分光計１５０の孔１５１（図面におい
て破線で示されている）を通してＦＴＩＲ分光計１５０
内に突入し得る。
ミラー１５６と共に直線移動式タレット１１６上に設け
られる。直線移動式タレット１１６は、図２に示すよう
に、分光光度計による測定が必要な場合に、対物レンズ
１１０、１１２、及び１１４の何れか１つを垂直軸１０
４と正確に位置合わせするために用いられる。ＦＴＩＲ
分光計による測定が必要な場合は、図３に示すように直
線移動式タレット１１６はミラー１５６を垂直軸１０４
と位置合わせさせる。直線移動式タレット１１６の直線
方向の動きは矢印１１８によって示されている。直線移
動式タレット１１６が対物レンズ１１４を垂直軸１０４
と位置合わせさせる場合、ミラー１５６は、図２に示す
ように、ＦＴＩＲ分光計１５０の孔１５１（図面におい
て破線で示されている）を通してＦＴＩＲ分光計１５０
内に突入し得る。
【００２６】対物レンズ１１４によって集束された光
は、サンプル１２０によって透過されるか、吸収される
か、或いは反射されるかの何れかである。サンプル１２
０の表面で反射された、或いはサンプル１２０の内層面
の境界で反射された光は、対物レンズ１１４を反対方向
に進み、ビームスプリッタ１０８を通って、小孔を有す
るミラー１２４に集束される。ミラー１２４の像平面
が、サンプルの面と結合（conjugate）しているので、
ミラー１２４における小孔を光の一部が通過し得る。ミ
ラー１２４の小孔を通過した光は、分光光度計によって
測定されるサンプル１２０上の測定領域からの光であ
る。従って、分光光度計１０２によって測定されるサン
プル１２０上の測定領域は、概ね２５０μｍの穴の直径
を使用される対物レンズの倍率で割ったものに等しい。
従って、分光光度計１０２は、対物レンズ１１０、１１
２、及び１１４の倍率が４Ｘ、１０Ｘ、及び１５Ｘとす
ると、直径６２μｍ乃至１７μｍのサンプル１２０上の
領域を測定する。もちろん、異なる対物レンズ及び／又
は異なるミラー１２４の孔径を採用することにより、サ
ンプル１２０上の測定領域を変更することができる。
は、サンプル１２０によって透過されるか、吸収される
か、或いは反射されるかの何れかである。サンプル１２
０の表面で反射された、或いはサンプル１２０の内層面
の境界で反射された光は、対物レンズ１１４を反対方向
に進み、ビームスプリッタ１０８を通って、小孔を有す
るミラー１２４に集束される。ミラー１２４の像平面
が、サンプルの面と結合（conjugate）しているので、
ミラー１２４における小孔を光の一部が通過し得る。ミ
ラー１２４の小孔を通過した光は、分光光度計によって
測定されるサンプル１２０上の測定領域からの光であ
る。従って、分光光度計１０２によって測定されるサン
プル１２０上の測定領域は、概ね２５０μｍの穴の直径
を使用される対物レンズの倍率で割ったものに等しい。
従って、分光光度計１０２は、対物レンズ１１０、１１
２、及び１１４の倍率が４Ｘ、１０Ｘ、及び１５Ｘとす
ると、直径６２μｍ乃至１７μｍのサンプル１２０上の
領域を測定する。もちろん、異なる対物レンズ及び／又
は異なるミラー１２４の孔径を採用することにより、サ
ンプル１２０上の測定領域を変更することができる。
【００２７】ミラー１２４における孔を通過する光は、
回折格子１２６、若しくはプリズムのような他の類似の
型の拡散装置に進む。回折格子１２６は光をスペクトル
的に反射し、中間ミラー１２８を介して検出アレイ１３
０に向ける。検出アレイ１３０は、各波長の光の強度を
測定する。検出アレイ１３０は、例えば、アパーチャ式
スキャニング光検出器（apertured scanning photo det
ector）であるか、若しくはＣＣＤアレイのような固定
式検出器アレイであり得る。ＮＩＲ波長範囲の光のため
の独立した検出器が、検出アレイ１３０内に含められ得
る。検出アレイ１３０によって得られたスペクトルデー
タは、マイクロプロセッサ１３２によって解析され、サ
ンプル１２０上の測定された領域についての所望の定量
的情報が得られる。分光光度計１０２から得られるスペ
クトルデータを解析するためのマイクロプロセッサ１３
２のプログラミングは、当業者にはよく知られている。
回折格子１２６、若しくはプリズムのような他の類似の
型の拡散装置に進む。回折格子１２６は光をスペクトル
的に反射し、中間ミラー１２８を介して検出アレイ１３
０に向ける。検出アレイ１３０は、各波長の光の強度を
測定する。検出アレイ１３０は、例えば、アパーチャ式
スキャニング光検出器（apertured scanning photo det
ector）であるか、若しくはＣＣＤアレイのような固定
式検出器アレイであり得る。ＮＩＲ波長範囲の光のため
の独立した検出器が、検出アレイ１３０内に含められ得
る。検出アレイ１３０によって得られたスペクトルデー
タは、マイクロプロセッサ１３２によって解析され、サ
ンプル１２０上の測定された領域についての所望の定量
的情報が得られる。分光光度計１０２から得られるスペ
クトルデータを解析するためのマイクロプロセッサ１３
２のプログラミングは、当業者にはよく知られている。
【００２８】本明細書に記載されているような分光光度
計１０２は、「マイクロ分光光度計」と考えられ得る
が、本発明において他の型の分光光度計も用いられ得る
ことは理解されよう。従って、分光光度計の光経路の一
部としてレンズ又はミラーを使用することにより、小さ
い又は大きい領域の処理能力を含めることは、本発明の
範囲内と認められる実施形態である。更に、必要なら
ば、分光光度計１０２がＵＶ−ＮＩＲの範囲の波長の部
分のみを使用することもできることを理解されたい。
計１０２は、「マイクロ分光光度計」と考えられ得る
が、本発明において他の型の分光光度計も用いられ得る
ことは理解されよう。従って、分光光度計の光経路の一
部としてレンズ又はミラーを使用することにより、小さ
い又は大きい領域の処理能力を含めることは、本発明の
範囲内と認められる実施形態である。更に、必要なら
ば、分光光度計１０２がＵＶ−ＮＩＲの範囲の波長の部
分のみを使用することもできることを理解されたい。
【００２９】他の実施例では、対物レンズによって集束
された光が、サンプル１２０を透過し、（図７に示すよ
うに）分光光度計によって集められる。従って、透過さ
れた光に含められた、体積的（bulk）及び表面の特性に
関する情報も測定することができる。
された光が、サンプル１２０を透過し、（図７に示すよ
うに）分光光度計によって集められる。従って、透過さ
れた光に含められた、体積的（bulk）及び表面の特性に
関する情報も測定することができる。
【００３０】今日の環境においては測定システムの自動
化が進んできているため、同一焦点型測定装置１００
は、通常の測定サイクルにおいてサンプル１２０の目視
による観察なしに使用することができる。しかし、解析
される領域の目視による検査を可能とするため、且つセ
ットアップを簡単にするため、分光光度計１０２及びＦ
ＴＩＲ分光計１５０と同一焦点である影像装置を用いて
サンプル１２０上の測定される領域の目視もできるよう
にしておくことが望ましい。この影像装置は、例えば、
レンズやミラーのような適切な中間光伝達要素を備えた
カメラ又は顕微鏡の接眼レンズであり得る。この影像装
置は、分光光度計１０２又はＦＴＩＲ分光計１５０の何
れかと光学要素を共有したり、或いはそれ自身の独立し
た光学軸を有し得る。
化が進んできているため、同一焦点型測定装置１００
は、通常の測定サイクルにおいてサンプル１２０の目視
による観察なしに使用することができる。しかし、解析
される領域の目視による検査を可能とするため、且つセ
ットアップを簡単にするため、分光光度計１０２及びＦ
ＴＩＲ分光計１５０と同一焦点である影像装置を用いて
サンプル１２０上の測定される領域の目視もできるよう
にしておくことが望ましい。この影像装置は、例えば、
レンズやミラーのような適切な中間光伝達要素を備えた
カメラ又は顕微鏡の接眼レンズであり得る。この影像装
置は、分光光度計１０２又はＦＴＩＲ分光計１５０の何
れかと光学要素を共有したり、或いはそれ自身の独立し
た光学軸を有し得る。
【００３１】従って、図２に示すように、ミラー１２４
は、中間ミラー１３６により顕微鏡の接眼レンズやカメ
ラのような影像装置１３４に向けても光を反射する。影
像装置１３４において目視できるサンプルの領域の拡大
された映像は、ミラー１２４の孔によって生じた「黒い
穴」を映像の中心部に有する。この黒い穴は、分光光度
計１０２によって測定されるサンプル１２０上の領域を
正確に示している。影像装置１３４は、マイクロプロセ
ッサ１３２にデータを供給し、このマイクロプロセッサ
はステージ１２２の動きを適切に制御することにより測
定位置を選択し得る。従って測定位置の正しい選択が容
易になる。もちろん、影像装置１３４の配置は、適切な
レンズ及び／又はミラーの使用によって変えることがで
き、また必要ならば、他の型の影像装置を用いることも
できるということを理解されたい。更に、複数の影像装
置を同時に用いることができる。従って、マイクロプロ
セッサ１３２にデータを供給するためにカメラを使用す
ると共に、同時に顕微鏡の接眼レンズによってオペレー
タが目視することが可能である。
は、中間ミラー１３６により顕微鏡の接眼レンズやカメ
ラのような影像装置１３４に向けても光を反射する。影
像装置１３４において目視できるサンプルの領域の拡大
された映像は、ミラー１２４の孔によって生じた「黒い
穴」を映像の中心部に有する。この黒い穴は、分光光度
計１０２によって測定されるサンプル１２０上の領域を
正確に示している。影像装置１３４は、マイクロプロセ
ッサ１３２にデータを供給し、このマイクロプロセッサ
はステージ１２２の動きを適切に制御することにより測
定位置を選択し得る。従って測定位置の正しい選択が容
易になる。もちろん、影像装置１３４の配置は、適切な
レンズ及び／又はミラーの使用によって変えることがで
き、また必要ならば、他の型の影像装置を用いることも
できるということを理解されたい。更に、複数の影像装
置を同時に用いることができる。従って、マイクロプロ
セッサ１３２にデータを供給するためにカメラを使用す
ると共に、同時に顕微鏡の接眼レンズによってオペレー
タが目視することが可能である。
【００３２】図３に示すように、ＦＴＩＲ分光計１５０
は光を発生し、この光はミラー１５６で反射され、垂直
軸１０４に沿ってサンプル１２０上に集束される。ＦＴ
ＩＲ分光計１５０が分光光度計１０２と同一焦点である
ことから、サンプル１２０上の分光光度計１０２によっ
て解析されるのと概ね同じ領域がＦＴＩＲ分光計１５０
によって解析され得る。本明細書では、ＦＴＩＲ分光計
１５０が特定の鏡面反射型分光計であるものとして説明
するが、透過型の分光計も使用できることを理解された
い。
は光を発生し、この光はミラー１５６で反射され、垂直
軸１０４に沿ってサンプル１２０上に集束される。ＦＴ
ＩＲ分光計１５０が分光光度計１０２と同一焦点である
ことから、サンプル１２０上の分光光度計１０２によっ
て解析されるのと概ね同じ領域がＦＴＩＲ分光計１５０
によって解析され得る。本明細書では、ＦＴＩＲ分光計
１５０が特定の鏡面反射型分光計であるものとして説明
するが、透過型の分光計も使用できることを理解された
い。
【００３３】図４に示すのは、直線移動式タレット１１
６に結合されたミラー１５６を含むＦＴＩＲ分光計１５
０の平面図である。対物レンズ１１０の入射ひとみも直
線移動式タレット１１６上に示されている。ＦＴＩＲ分
光計１５０は、結合ユニットに光源と検出器の双方を有
している。ＦＴＩＲ分光計１５０の光源は、ＩＲ光源１
５２、ビームスプリッタ１５４、固定ミラー１５８、及
び可動ミラー１６０を備えたマイケルソン干渉計であ
る。ＩＲ光源１５２は、コリメータ（図示せず）を備え
ており、約２μｍ〜２０μｍの範囲の赤外波長を有する
が、必要ならば最大１ｍｍの波長まで使用できる平行光
を発生する。この平行光の一部は、ビームスプリッタ１
５４により反射されて固定ミラー１５８に向かい、この
固定ミラー１５８は光を反射してビームスプリッタ１５
４に戻す。ビームスプリッタ１５４はまた、光の一部を
透過させて可動ミラー１６０に向け、この可動ミラー１
６０は矢印１６４で示すように前後に動き、ビームスプ
リッタ１５４に向けて光を反射する。可動ミラー１６０
が任意の所定の位置にある場合、固定ミラー１５８及び
可動ミラー１６０によって反射された光は重ね合わされ
るが、このとき、光の位相が強め合うように、弱め合う
ように、或いはその両者の間の状態で重なって１つの波
長のビームを発生し、可動ミラー１６０の動きによって
波長が経時的に変化するように重ね合わせられる。
６に結合されたミラー１５６を含むＦＴＩＲ分光計１５
０の平面図である。対物レンズ１１０の入射ひとみも直
線移動式タレット１１６上に示されている。ＦＴＩＲ分
光計１５０は、結合ユニットに光源と検出器の双方を有
している。ＦＴＩＲ分光計１５０の光源は、ＩＲ光源１
５２、ビームスプリッタ１５４、固定ミラー１５８、及
び可動ミラー１６０を備えたマイケルソン干渉計であ
る。ＩＲ光源１５２は、コリメータ（図示せず）を備え
ており、約２μｍ〜２０μｍの範囲の赤外波長を有する
が、必要ならば最大１ｍｍの波長まで使用できる平行光
を発生する。この平行光の一部は、ビームスプリッタ１
５４により反射されて固定ミラー１５８に向かい、この
固定ミラー１５８は光を反射してビームスプリッタ１５
４に戻す。ビームスプリッタ１５４はまた、光の一部を
透過させて可動ミラー１６０に向け、この可動ミラー１
６０は矢印１６４で示すように前後に動き、ビームスプ
リッタ１５４に向けて光を反射する。可動ミラー１６０
が任意の所定の位置にある場合、固定ミラー１５８及び
可動ミラー１６０によって反射された光は重ね合わされ
るが、このとき、光の位相が強め合うように、弱め合う
ように、或いはその両者の間の状態で重なって１つの波
長のビームを発生し、可動ミラー１６０の動きによって
波長が経時的に変化するように重ね合わせられる。
【００３４】集束ミラー１６２は、結合された光を集束
光ビーム１６３として、直線移動式タレット１１６上に
位置するミラー１５６に向けて反射する。光ビーム１６
３は、図３に示すようにミラー１５６によって下向きに
サンプル１２０上に反射され、これによって測定領域１
８０が生成される。集束光ビーム１６３の全光経路は、
概ね８インチの長さである。測定領域１８０は概ね８ｍ
ｍの直径を有し、（図３に示すように）垂直軸１０４を
中心としている。光はサンプル１２０によって反射され
るか、吸収されるか、或いは透過するかの何れかであ
る。サンプル１２０によって反射された光、即ち拡散光
ビーム１６７は、ミラー１５６によって反射され、中間
集束ミラー１６８及び１７０によって検出器１６６に受
容される。集束及び拡散光ビーム１６３、１６７の反射
角は、集束及び拡散光ビーム１６３、１６７の間の分離
を維持でき、かつ可能な限り直角に近いものであり、即
ち或る実施例では、集束及び拡散光ビーム１６３、１６
７の軸線に垂直な方向からの角度は概ね１１°である。
光ビーム１６３として、直線移動式タレット１１６上に
位置するミラー１５６に向けて反射する。光ビーム１６
３は、図３に示すようにミラー１５６によって下向きに
サンプル１２０上に反射され、これによって測定領域１
８０が生成される。集束光ビーム１６３の全光経路は、
概ね８インチの長さである。測定領域１８０は概ね８ｍ
ｍの直径を有し、（図３に示すように）垂直軸１０４を
中心としている。光はサンプル１２０によって反射され
るか、吸収されるか、或いは透過するかの何れかであ
る。サンプル１２０によって反射された光、即ち拡散光
ビーム１６７は、ミラー１５６によって反射され、中間
集束ミラー１６８及び１７０によって検出器１６６に受
容される。集束及び拡散光ビーム１６３、１６７の反射
角は、集束及び拡散光ビーム１６３、１６７の間の分離
を維持でき、かつ可能な限り直角に近いものであり、即
ち或る実施例では、集束及び拡散光ビーム１６３、１６
７の軸線に垂直な方向からの角度は概ね１１°である。
【００３５】検出器１６６は赤外線感受性光検出器であ
り、光の強度を測定するために用いられる。検出器１６
６によって得られたデータは（図２及び図３に示す）マ
イクロプロセッサ１３２によってフーリエ変換を用いて
解析され、波長に関する強度プロフィールが得られ、こ
れによってサンプル１２０上の測定領域１８０について
の所望の定量的情報が得られる。ＦＴＩＲ分光計１５０
から得られたスペクトルデータを解析するためのマイク
ロプロセッサ１３２のプログラミングは、当業者にはよ
く知られている。
り、光の強度を測定するために用いられる。検出器１６
６によって得られたデータは（図２及び図３に示す）マ
イクロプロセッサ１３２によってフーリエ変換を用いて
解析され、波長に関する強度プロフィールが得られ、こ
れによってサンプル１２０上の測定領域１８０について
の所望の定量的情報が得られる。ＦＴＩＲ分光計１５０
から得られたスペクトルデータを解析するためのマイク
ロプロセッサ１３２のプログラミングは、当業者にはよ
く知られている。
【００３６】従って、分光光度計１０２とＦＴＩＲ分光
計１５０の双方によって、サンプル１２０上の位置に焦
点を合わせられた測定領域が生成される。しかし、ＦＴ
ＩＲ分光計１５０の測定領域と、分光光度計１０２の測
定領域のサイズは僅かに異なるものであり得る。
計１５０の双方によって、サンプル１２０上の位置に焦
点を合わせられた測定領域が生成される。しかし、ＦＴ
ＩＲ分光計１５０の測定領域と、分光光度計１０２の測
定領域のサイズは僅かに異なるものであり得る。
【００３７】図５Ａ乃至図５Ｃは、分光光度計１０２及
びＦＴＩＲ分光計１５０の測定領域の平面図及び側面図
である。図５Ａにみられるように、測定領域１９０はＦ
ＴＩＲ分光計１５０の測定領域を表し、分光光度計１０
２の測定領域を表す測定領域１９２と一致している。従
って両測定領域１９０及び１９２は、共通の垂直軸１９
４を共有している。結果として、測定領域１９０及び１
９２は同一軸心であるか、同一焦点であるか、或いはそ
の両方である。
びＦＴＩＲ分光計１５０の測定領域の平面図及び側面図
である。図５Ａにみられるように、測定領域１９０はＦ
ＴＩＲ分光計１５０の測定領域を表し、分光光度計１０
２の測定領域を表す測定領域１９２と一致している。従
って両測定領域１９０及び１９２は、共通の垂直軸１９
４を共有している。結果として、測定領域１９０及び１
９２は同一軸心であるか、同一焦点であるか、或いはそ
の両方である。
【００３８】図５Ｂは、共通垂直軸１９４を有するサン
プル１２０の側面図である。両測定領域１９０及び１９
２が垂直軸１９４に沿った同じ位置、即ち位置１９６に
焦点を有する場合、測定領域は同一焦点である。しか
し、一方の測定領域が位置１９６を焦点とし、他の測定
領域が同じ垂直軸線１９４に沿った、例えば位置１９８
を焦点としている場合、測定領域は同一軸心である。
プル１２０の側面図である。両測定領域１９０及び１９
２が垂直軸１９４に沿った同じ位置、即ち位置１９６に
焦点を有する場合、測定領域は同一焦点である。しか
し、一方の測定領域が位置１９６を焦点とし、他の測定
領域が同じ垂直軸線１９４に沿った、例えば位置１９８
を焦点としている場合、測定領域は同一軸心である。
【００３９】さらに、図５Ｃに示すように、測定領域１
９０及び１９２が、それぞれ独立した軸線１９１及び１
９３を有することもある。つまり、この場合は測定領域
１９０及び１０２は同一軸心ではなく、単に重複してい
るだけである。用語「重複」は、測定領域の重複と接触
を含む概念である。重複した測定領域では、同一軸心又
は同一焦点の測定領域ほど精度の高い情報は得られない
ことが多いが、それでも、重複した測定領域を利用する
ことは、サンプル上の実質的に同じ領域が測定装置によ
って測定され、多くの用途には十分なデータ相関性が得
られることから有益である。より高い精度のデータ相関
性が必要となる場合は、同一軸心の又は同一焦点の形態
にサンプルを配置するためにサンプルのごく僅かな動き
しか必要ではない場合、即ち測定領域の垂直軸を位置合
わせするために十分な量、つまり２つの測定領域の半径
の合計以下の量だけしかサンプルの動きが必要ではない
場合である。この場合は、同一軸心の測定領域、同一焦
点の測定領域、又は重複した測定領域について、サンプ
ルが概ね同じ位置に維持されていても異なる測定値が得
られることがある。また、分光光度計１０２及びＦＴＩ
Ｒ分光計１５０の配置は、測定装置１００によって占め
られる水平方向の面積が最小限となるようにすることが
できる。
９０及び１９２が、それぞれ独立した軸線１９１及び１
９３を有することもある。つまり、この場合は測定領域
１９０及び１０２は同一軸心ではなく、単に重複してい
るだけである。用語「重複」は、測定領域の重複と接触
を含む概念である。重複した測定領域では、同一軸心又
は同一焦点の測定領域ほど精度の高い情報は得られない
ことが多いが、それでも、重複した測定領域を利用する
ことは、サンプル上の実質的に同じ領域が測定装置によ
って測定され、多くの用途には十分なデータ相関性が得
られることから有益である。より高い精度のデータ相関
性が必要となる場合は、同一軸心の又は同一焦点の形態
にサンプルを配置するためにサンプルのごく僅かな動き
しか必要ではない場合、即ち測定領域の垂直軸を位置合
わせするために十分な量、つまり２つの測定領域の半径
の合計以下の量だけしかサンプルの動きが必要ではない
場合である。この場合は、同一軸心の測定領域、同一焦
点の測定領域、又は重複した測定領域について、サンプ
ルが概ね同じ位置に維持されていても異なる測定値が得
られることがある。また、分光光度計１０２及びＦＴＩ
Ｒ分光計１５０の配置は、測定装置１００によって占め
られる水平方向の面積が最小限となるようにすることが
できる。
【００４０】図４にはＩＲ光源として同じユニットに含
められた検出器１６６が示されているが、本発明の他の
実施例では、ＦＴＩＲ分光計１５０の光源と検出器とを
分離することもできるということを理解されたい。更
に、必要ならば、透過型の分光計を用いた本発明の実施
例も可能であり、この場合サンプル１２０を透過した光
を分光計が受ける形態となる。透過型分光計は図７に示
されている。
められた検出器１６６が示されているが、本発明の他の
実施例では、ＦＴＩＲ分光計１５０の光源と検出器とを
分離することもできるということを理解されたい。更
に、必要ならば、透過型の分光計を用いた本発明の実施
例も可能であり、この場合サンプル１２０を透過した光
を分光計が受ける形態となる。透過型分光計は図７に示
されている。
【００４１】本明細書に記載のように、分光計１５０は
「マイクロ分光計」と考えられ得るが、本発明では他の
型の分光計も用いることができるということを理解され
たい。従って、分光計の光経路の一部としてレンズ又は
ミラーを用いることによって、より小さい領域又はより
大きい領域を測定できるようにすることは、本発明の範
囲内と認められ、そのような実施が可能である。
「マイクロ分光計」と考えられ得るが、本発明では他の
型の分光計も用いることができるということを理解され
たい。従って、分光計の光経路の一部としてレンズ又は
ミラーを用いることによって、より小さい領域又はより
大きい領域を測定できるようにすることは、本発明の範
囲内と認められ、そのような実施が可能である。
【００４２】大気中の水蒸気及び二酸化炭素がＦＴＩＲ
スペクトルにおいて主要な吸収ピークを発生し得ること
から、ＦＴＩＲ光経路に沿って大気中の妨害物の浄化
（パージ）を行う。パージ用のガスサプライ１７４は、
例えば窒素（Ｎ2）のような不活性ガスをＦＴＩＲ分光
計１５０に供給する。このガスはＦＴＩＲ分光計１５０
を通して流れ、更に収束及び拡散光ビーム１６３及び１
６７が通過する孔１５１（図面では破線で示されてい
る）を通して流れる。このガスはパージ用シュラウド１
７２に流れ、パージ用シュラウド１７２はこの不活性ガ
スをミラー１５６に案内する。ミラー１５６はパージガ
スをサンプル１２０に向けて下向きにそらす。更に、こ
のガスはパージ用シュラウド１７２の底部にある、サン
プル１２０の測定領域の上の（図２及び図３の破線で示
された）スロット１７３から流出する。結局このパージ
用ガスは、ＩＲ光源１５２を含むＦＴＩＲ分光計１５０
の全光経路を通して流れることになる。
スペクトルにおいて主要な吸収ピークを発生し得ること
から、ＦＴＩＲ光経路に沿って大気中の妨害物の浄化
（パージ）を行う。パージ用のガスサプライ１７４は、
例えば窒素（Ｎ2）のような不活性ガスをＦＴＩＲ分光
計１５０に供給する。このガスはＦＴＩＲ分光計１５０
を通して流れ、更に収束及び拡散光ビーム１６３及び１
６７が通過する孔１５１（図面では破線で示されてい
る）を通して流れる。このガスはパージ用シュラウド１
７２に流れ、パージ用シュラウド１７２はこの不活性ガ
スをミラー１５６に案内する。ミラー１５６はパージガ
スをサンプル１２０に向けて下向きにそらす。更に、こ
のガスはパージ用シュラウド１７２の底部にある、サン
プル１２０の測定領域の上の（図２及び図３の破線で示
された）スロット１７３から流出する。結局このパージ
用ガスは、ＩＲ光源１５２を含むＦＴＩＲ分光計１５０
の全光経路を通して流れることになる。
【００４３】図２に示すように、直線移動式タレット１
１６は、分光光度計１０２が用いられているときパージ
用シュラウド１７２内に摺動する。直線移動式タレット
１１６がパージ用シュラウド１７２内に摺動すると、対
物レンズ１１０、１１２、及び１１４の１つ又はそれ以
上が、スロット１７３から突出し得る。例えば、図２に
示すように、対物レンズ１１４のみがスロット１７３か
ら突出することもある。ガスサプライ１７４からのパー
ジ用ガスは分光光度計１０２の使用中、連続的にＦＴＩ
Ｒ分光計１５０を通して流れる。パージ用ガスの連続的
な流れにより、この流れが平衡状態に維持され得ること
になり、従って全測定サイクル時間を短くすることがで
きる。もちろん、必要ならばＦＴＩＲ分光計１５０が用
いられるときのみにパージ用ガスを使用することができ
るが、この場合パージ用ガスは、大気中の妨害物をパー
ジするに十分な時間だけ流れることができるようにすべ
きである。
１６は、分光光度計１０２が用いられているときパージ
用シュラウド１７２内に摺動する。直線移動式タレット
１１６がパージ用シュラウド１７２内に摺動すると、対
物レンズ１１０、１１２、及び１１４の１つ又はそれ以
上が、スロット１７３から突出し得る。例えば、図２に
示すように、対物レンズ１１４のみがスロット１７３か
ら突出することもある。ガスサプライ１７４からのパー
ジ用ガスは分光光度計１０２の使用中、連続的にＦＴＩ
Ｒ分光計１５０を通して流れる。パージ用ガスの連続的
な流れにより、この流れが平衡状態に維持され得ること
になり、従って全測定サイクル時間を短くすることがで
きる。もちろん、必要ならばＦＴＩＲ分光計１５０が用
いられるときのみにパージ用ガスを使用することができ
るが、この場合パージ用ガスは、大気中の妨害物をパー
ジするに十分な時間だけ流れることができるようにすべ
きである。
【００４４】図６に示すのは、対物レンズ１１０、１１
２、及び１１４及びミラー１５６を備えた直線移動式タ
レット１１６の斜視図である（明示のため、図６には分
光光度計１０２及びＦＴＩＲ分光計１５０は示されてい
ない）。図６に示すように、集束光ビーム１６３及び拡
散光ビーム１６７はミラー１５６で反射されてサンプル
１２０上の測定領域１８０に向けられる。ステージ１２
２（図６には示されていない）はサンプル１２０を図面
の矢印１２３で示すようにＸ軸方向及びＹ軸方向に動か
し、サンプル１２０の所望の領域が垂直軸１０４と位置
合わせされ得る。従って、例えば、図面の破線１２０Ａ
及び１２０Ｂで示されているように、サンプル１２０の
縁部を試験できるようにサンプル１２０をＹ軸に沿って
動かすことができる。もちろん、ステージ１２２は同様
にＸ軸に沿ってサンプル１２０を移動させることもでき
る。更に、ステージ１２０上の焦点を変える一方法とし
て、ステージ１２２によりＺ軸方向にサンプルを動かす
ことができる。
２、及び１１４及びミラー１５６を備えた直線移動式タ
レット１１６の斜視図である（明示のため、図６には分
光光度計１０２及びＦＴＩＲ分光計１５０は示されてい
ない）。図６に示すように、集束光ビーム１６３及び拡
散光ビーム１６７はミラー１５６で反射されてサンプル
１２０上の測定領域１８０に向けられる。ステージ１２
２（図６には示されていない）はサンプル１２０を図面
の矢印１２３で示すようにＸ軸方向及びＹ軸方向に動か
し、サンプル１２０の所望の領域が垂直軸１０４と位置
合わせされ得る。従って、例えば、図面の破線１２０Ａ
及び１２０Ｂで示されているように、サンプル１２０の
縁部を試験できるようにサンプル１２０をＹ軸に沿って
動かすことができる。もちろん、ステージ１２２は同様
にＸ軸に沿ってサンプル１２０を移動させることもでき
る。更に、ステージ１２０上の焦点を変える一方法とし
て、ステージ１２２によりＺ軸方向にサンプルを動かす
ことができる。
【００４５】図６にはまた、楕円偏光計光源（ellipsom
eter immumination source）１８２及び検出器１８４の
一部も示されており、これらは、必要ならば同一焦点型
測定装置１００と共に用いられ得る。従って、分光光度
計１０２又はＦＴＩＲ分光計１５０の何れかによる測定
を妨げることなく、同一焦点型測定装置１００と共に別
の測定装置を用いることもできる。
eter immumination source）１８２及び検出器１８４の
一部も示されており、これらは、必要ならば同一焦点型
測定装置１００と共に用いられ得る。従って、分光光度
計１０２又はＦＴＩＲ分光計１５０の何れかによる測定
を妨げることなく、同一焦点型測定装置１００と共に別
の測定装置を用いることもできる。
【００４６】図７に示すのは、図３に示す同一焦点型測
定装置１００に類似した、同一焦点型測定装置２００の
側面図であり、類似の符号が付されている構成要素は同
一である。しかし、この同一焦点型測定装置２００は、
独立したＵＶ−ＮＩＲ光源２０６と独立したＩＲ光源２
５２を有しており、何れもがサンプル１２０を照射する
ために用いられる。図７に示すように、例えばマイケル
ソン干渉計のようなＩＲ光源２５２は集束光のビームを
発生し、このビームはミラー２５６によって反射されて
サンプル１２０を照射する。ＩＲ光源２５２は、マイク
ロプロセッサ１３２がフーリエ変換を実行するためにマ
イケルソン干渉計における可動ミラー（図７には示され
ていない）の位置を認識していなければならないことか
ら、マイクロプロセッサ１３２に接続されている。サン
プル１２０はステージ２２２上に設置され、光がサンプ
ル１２０を透過できるように構成されている。次に、こ
のサンプル１２０を透過する光はＦＴＩＲ分光計２５０
に集められる。光経路に沿って発生し得る大気中の妨害
物を除去するために、ＩＲ光源２５２と共に第２パージ
用シュラウド２７２が用いられる。従って、ガスサプラ
イ１７４はパージ用ガスをＩＲ光源２５２にも供給す
る。このガスはＩＲ光源２５２から孔２５１を通して流
出し、パージ用シュラウド２７２に流入する。このガス
はミラー２５６によって流れの方向を変えられ、パージ
用シュラウド２７２からスロット２７３を介して流出す
る。
定装置１００に類似した、同一焦点型測定装置２００の
側面図であり、類似の符号が付されている構成要素は同
一である。しかし、この同一焦点型測定装置２００は、
独立したＵＶ−ＮＩＲ光源２０６と独立したＩＲ光源２
５２を有しており、何れもがサンプル１２０を照射する
ために用いられる。図７に示すように、例えばマイケル
ソン干渉計のようなＩＲ光源２５２は集束光のビームを
発生し、このビームはミラー２５６によって反射されて
サンプル１２０を照射する。ＩＲ光源２５２は、マイク
ロプロセッサ１３２がフーリエ変換を実行するためにマ
イケルソン干渉計における可動ミラー（図７には示され
ていない）の位置を認識していなければならないことか
ら、マイクロプロセッサ１３２に接続されている。サン
プル１２０はステージ２２２上に設置され、光がサンプ
ル１２０を透過できるように構成されている。次に、こ
のサンプル１２０を透過する光はＦＴＩＲ分光計２５０
に集められる。光経路に沿って発生し得る大気中の妨害
物を除去するために、ＩＲ光源２５２と共に第２パージ
用シュラウド２７２が用いられる。従って、ガスサプラ
イ１７４はパージ用ガスをＩＲ光源２５２にも供給す
る。このガスはＩＲ光源２５２から孔２５１を通して流
出し、パージ用シュラウド２７２に流入する。このガス
はミラー２５６によって流れの方向を変えられ、パージ
用シュラウド２７２からスロット２７３を介して流出す
る。
【００４７】図７は、ミラー１５６及び２５６が垂直軸
１０４と位置合わせされた状態の同一焦点型測定装置２
００を示す図である。しかし分光光度計による測定が必
要な場合には、直線移動式タレット２１６は、対物レン
ズ２１０、２１２、及び２１４の１つ及び対応する対物
レンズ１１０、１１２、及び１１４の適切な１つを垂直
軸１０４と一致させるように直線移動式タレット１１６
と共に移動する。ＵＶ−ＮＩＲ光源２０６は光を発生
し、この光はミラー２０８によって反射され、且つ位置
合わせされた対物レンズによりサンプル１２０上に集束
される。次にサンプル１２０を透過した光は、分光光度
計２０２によって集められる。
１０４と位置合わせされた状態の同一焦点型測定装置２
００を示す図である。しかし分光光度計による測定が必
要な場合には、直線移動式タレット２１６は、対物レン
ズ２１０、２１２、及び２１４の１つ及び対応する対物
レンズ１１０、１１２、及び１１４の適切な１つを垂直
軸１０４と一致させるように直線移動式タレット１１６
と共に移動する。ＵＶ−ＮＩＲ光源２０６は光を発生
し、この光はミラー２０８によって反射され、且つ位置
合わせされた対物レンズによりサンプル１２０上に集束
される。次にサンプル１２０を透過した光は、分光光度
計２０２によって集められる。
【００４８】図７には、透過型の分光光度計２０２とＦ
ＴＩＲ分光計２５０を備えた同一焦点型測定装置２００
が示されているが、本発明の実施例として、透過型及び
／又は反射型の分光光度計及び分光計の任意の組み合わ
せを使用することができるということを理解されたい。
ＴＩＲ分光計２５０を備えた同一焦点型測定装置２００
が示されているが、本発明の実施例として、透過型及び
／又は反射型の分光光度計及び分光計の任意の組み合わ
せを使用することができるということを理解されたい。
【００４９】更に、本発明の一実施例に基づく同一焦点
型測定装置は、サンプルに対して異なる入射角を有する
光を測定する分光光度計及びＦＴＩＲ分光計を有し得
る。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、及び図８Ｄには、本発明
の実施例による同一焦点型測定装置の異なる実施例が示
されており、ここでは解析されるべき信号がサンプルを
透過するか、サンプルの表面で反射されるか、或いはサ
ンプルを透過すると共にその表面で反射される。図８
Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、及び図８Ｄに示すように、光の入
射角は分光光度計及び分光計の間で異なっている。
型測定装置は、サンプルに対して異なる入射角を有する
光を測定する分光光度計及びＦＴＩＲ分光計を有し得
る。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、及び図８Ｄには、本発明
の実施例による同一焦点型測定装置の異なる実施例が示
されており、ここでは解析されるべき信号がサンプルを
透過するか、サンプルの表面で反射されるか、或いはサ
ンプルを透過すると共にその表面で反射される。図８
Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、及び図８Ｄに示すように、光の入
射角は分光光度計及び分光計の間で異なっている。
【００５０】図８Ａに示すのは、光を透過するサンプル
３０２を照射するＵＶ−ＮＩＲ光源３１２と、透過した
光を集める分光光度計３１４である。同様に、ＩＲ光源
３１６はサンプル３０２の同一の測定領域を照射し、Ｆ
ＴＩＲ分光計３１８は透過した光を集める。図８Ａに示
すように、サンプル３０２は光がサンプル３０２を透過
できるようにステージ３０４上に配置される。分光光度
計３１４及び分光計３１８は、２つの装置が入射角が異
なっているにもかかわらずサンプル３０２上の同一の測
定領域に焦点を有することから、同一焦点である。
３０２を照射するＵＶ−ＮＩＲ光源３１２と、透過した
光を集める分光光度計３１４である。同様に、ＩＲ光源
３１６はサンプル３０２の同一の測定領域を照射し、Ｆ
ＴＩＲ分光計３１８は透過した光を集める。図８Ａに示
すように、サンプル３０２は光がサンプル３０２を透過
できるようにステージ３０４上に配置される。分光光度
計３１４及び分光計３１８は、２つの装置が入射角が異
なっているにもかかわらずサンプル３０２上の同一の測
定領域に焦点を有することから、同一焦点である。
【００５１】図８Ｂに示すのは、光を透過するサンプル
３０２を照射するＵＶ−ＮＩＲ光源３１２と、透過した
光を集める分光光度計３１４である。ＩＲ光源３１６は
サンプル３０２を照射し、ＦＴＩＲ分光計３１８はサン
プル３０２で反射されたＩＲ光源３１６からの光を集め
る。
３０２を照射するＵＶ−ＮＩＲ光源３１２と、透過した
光を集める分光光度計３１４である。ＩＲ光源３１６は
サンプル３０２を照射し、ＦＴＩＲ分光計３１８はサン
プル３０２で反射されたＩＲ光源３１６からの光を集め
る。
【００５２】図８Ｃでは、分光光度計３１４が、サンプ
ル３０２を照射するＵＶ−ＮＩＲ光源（図示せず）を有
する。分光光度計３１４は、サンプル３０２から反射さ
れた光を集める。ＩＲ光源３１６はサンプル３０２を照
射し、ＦＴＩＲ分光計３１８は透過した光を集める。
ル３０２を照射するＵＶ−ＮＩＲ光源（図示せず）を有
する。分光光度計３１４は、サンプル３０２から反射さ
れた光を集める。ＩＲ光源３１６はサンプル３０２を照
射し、ＦＴＩＲ分光計３１８は透過した光を集める。
【００５３】図８Ｄでは、分光光度計３１４がサンプル
３０２を照射するＵＶ−ＮＩＲ光源（図示せず）を備え
ている。分光光度計３１４はサンプル３０２で反射され
た光を集める。ＩＲ光源３１６はサンプル３０２を照射
し、ＦＴＩＲ分光計３１８はサンプル３０２で反射され
たＩＲ光源３１６からの光を集める。ＵＶ−ＮＩＲ光源
３１２及びＩＲ光源２１６の双方からの光がサンプル３
０２で反射されるため、サンプル３０２はサンプル３０
２を光が透過することを考慮する必要なく固体のステー
ジ３０６上に配置できる。
３０２を照射するＵＶ−ＮＩＲ光源（図示せず）を備え
ている。分光光度計３１４はサンプル３０２で反射され
た光を集める。ＩＲ光源３１６はサンプル３０２を照射
し、ＦＴＩＲ分光計３１８はサンプル３０２で反射され
たＩＲ光源３１６からの光を集める。ＵＶ−ＮＩＲ光源
３１２及びＩＲ光源２１６の双方からの光がサンプル３
０２で反射されるため、サンプル３０２はサンプル３０
２を光が透過することを考慮する必要なく固体のステー
ジ３０６上に配置できる。
【００５４】本発明の特定の実施例について詳細に説明
してきたが、他の実施形態も可能である。例えば、本明
細書では分光光度計と分光計の使用について説明してき
たが、分光光度計及び分光計を交互に使用して、測定結
果をグラフ表示することも可能であるということも理解
されたい。更に、直線移動式タレット１１６は直線的に
移動する形態について説明してきたが、他の実施例とし
て、例えば回転式タレットを用いるような別の実施形態
も可能であることを理解されたい。更に、本発明によれ
ば、透過型及び反射型分光光度計及び分光計や、マイク
ロ分光光度計及びマイクロ分光計を任意の組み合わせで
用いることができる。更に、例えば楕円偏光計のような
別の測定装置を、本発明の装置と共に使用することがで
きる。従って、請求項に記載された本発明の精神及び真
の範囲は、ここに開示された実施例に限定されるもので
はない。
してきたが、他の実施形態も可能である。例えば、本明
細書では分光光度計と分光計の使用について説明してき
たが、分光光度計及び分光計を交互に使用して、測定結
果をグラフ表示することも可能であるということも理解
されたい。更に、直線移動式タレット１１６は直線的に
移動する形態について説明してきたが、他の実施例とし
て、例えば回転式タレットを用いるような別の実施形態
も可能であることを理解されたい。更に、本発明によれ
ば、透過型及び反射型分光光度計及び分光計や、マイク
ロ分光光度計及びマイクロ分光計を任意の組み合わせで
用いることができる。更に、例えば楕円偏光計のような
別の測定装置を、本発明の装置と共に使用することがで
きる。従って、請求項に記載された本発明の精神及び真
の範囲は、ここに開示された実施例に限定されるもので
はない。
【００５５】
【発明の効果】以上のように、本発明により、分光光度
計と分光計を一体にした、占有面積が小さく異なる測定
方式の光学的測定を効率的に行える一体型光学的測定装
置及び光学的測定方法が提供される。
計と分光計を一体にした、占有面積が小さく異なる測定
方式の光学的測定を効率的に行える一体型光学的測定装
置及び光学的測定方法が提供される。
【図１】Ａ及びＢからなり、いずれもＵＶ−ＮＩＲ分光
光度計とＦＴＩＲ分光計を並置したところを示す模式図
である。
光度計とＦＴＩＲ分光計を並置したところを示す模式図
である。
【図２】同一焦点配置のＵＶ−ＮＩＲ分光光度計とＦＴ
ＩＲ分光計を用いた同一焦点型測定装置の側面図であっ
て、ＵＶ−ＮＩＲ分光光度計が、サンプル上の測定領域
に位置合わせされているところが示されている。
ＩＲ分光計を用いた同一焦点型測定装置の側面図であっ
て、ＵＶ−ＮＩＲ分光光度計が、サンプル上の測定領域
に位置合わせされているところが示されている。
【図３】同一焦点配置のＵＶ−ＮＩＲ分光光度計とＦＴ
ＩＲ分光計を用いた同一焦点型測定装置の側面図であっ
て、ＦＴＩＲ分光計が、サンプル上の測定領域に位置合
わせされているところが示されている。
ＩＲ分光計を用いた同一焦点型測定装置の側面図であっ
て、ＦＴＩＲ分光計が、サンプル上の測定領域に位置合
わせされているところが示されている。
【図４】ＦＴＩＲ分光計の平面図である。
【図５】Ａ及びＢ及びＣからなり、Ａは同一軸心及び／
又は同一焦点の測定領域の平面図であり、Ｂは、同一の
垂直軸線上の２つの異なる点に焦点合わせされた測定領
域を有するサンプルの側面図であり、Ｃは重複した測定
領域の平面図である。
又は同一焦点の測定領域の平面図であり、Ｂは、同一の
垂直軸線上の２つの異なる点に焦点合わせされた測定領
域を有するサンプルの側面図であり、Ｃは重複した測定
領域の平面図である。
【図６】対物レンズ及びミラーを備えた直線移動式タレ
ットの斜視図である。
ットの斜視図である。
【図７】分光光度計検出器及び分光計検出器がサンプル
を透過した光を受け取るようにサンプルを照射するため
に用いられる、独立したＵＶ−ＮＩＲ光源と独立したＩ
Ｒ光源を有する同一焦点型測定装置の側面図である。
を透過した光を受け取るようにサンプルを照射するため
に用いられる、独立したＵＶ−ＮＩＲ光源と独立したＩ
Ｒ光源を有する同一焦点型測定装置の側面図である。
【図８】Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤからなり、それぞれ本発明
による同一焦点型測定装置を用いた異なる実施例を示し
ており、Ａは、両光源からの光を透過するサンプルを用
いた実施例、Ｂは、ＵＶ−ＮＩＲ光源からの光を透過す
るが、ＩＲ光源からの光は反射するサンプルを用いた実
施例、Ｃは、ＩＲ光源からの光を透過するが、ＵＶ−Ｎ
ＩＲ光源からの光は反射するサンプルを用いた実施例、
Ｄは、両光源からの光を反射するサンプルを用いた実施
例を示し、いずれの場合も両光源からの光の入射角が異
なっている。
による同一焦点型測定装置を用いた異なる実施例を示し
ており、Ａは、両光源からの光を透過するサンプルを用
いた実施例、Ｂは、ＵＶ−ＮＩＲ光源からの光を透過す
るが、ＩＲ光源からの光は反射するサンプルを用いた実
施例、Ｃは、ＩＲ光源からの光を透過するが、ＵＶ−Ｎ
ＩＲ光源からの光は反射するサンプルを用いた実施例、
Ｄは、両光源からの光を反射するサンプルを用いた実施
例を示し、いずれの場合も両光源からの光の入射角が異
なっている。
１０ ＵＶ−ＮＩＲ分光光度 １４ サンプル １６ ステージ １８ ステージ ２０ ＦＴＩＲ分光計 ２８ ステージ １００ 測定装置 １０２ ＵＶ−ＮＩＲ分光光度計 １０４ 垂直軸 １０６ ＵＶ−ＮＩＲ光源 １０８ ビームスプリッタ １１０、１１２、１１４ 対物レンズ １１６ 直線移動式タレット １２０ サンプル １２２ ステージ １２４ ミラー １２６ 回折格子 １２８ 中間ミラー １３０ 検出アレイ １３２ マイクロプロセッサ １３４ 映像装置 １３６ 中間ミラー １５０ ＦＴＩＲ分光計 １５１ 孔 １５２ 赤外線光源 １５４ ビームスプリッタ １５６ ミラー １５８ 固定ミラー １６０ 可動ミラー １６２ 集束ミラー １６３ 集束光ビーム １６６ 検出器 １６７ 拡散光ビーム １６８、１７０ 中間集束ミラー １７２ パージ用シュラウド １７３ スロット １７４ ガスサプライ １８２ 楕円偏光光源 １８４ 検出器 １９４ 垂直軸 ２００ 測定装置 ２０２ ＵＶ−ＮＩＲ分光光度計 ２０６ ＵＶ−ＮＩＲ光源 ２０８ ミラー ２１０、２１２、２１４ 対物レンズ ２１６ 直線移動式タレット ２２２ ステージ ２５０ ＦＴＩＲ分光計 ２５１ 孔 ２５２ 赤外線光源 ２５６ ミラー ２７２ パージ用シュラウド ２７３ スロット ３０２ サンプル ３０４ ステージ ３０６ ステージ ３１２ ＵＶ−ＮＩＲ光源 ３１４ ＵＶ−ＮＩＲ分光光度計 ３１６ 赤外線光源 ３１８ ＦＴＩＲ分光計
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 21/01 Ｇ０１Ｎ 21/01 Ｂ 21/35 21/35 Ｚ
Claims (26)
- 【請求項１】 サンプルの表面、薄膜、及び体積的
（bulk）特性の測定及び特性化のための光学的測定装置
であって、 前記サンプルの第１領域を測定する分光光度計と、 前記サンプルの第２領域を測定する分光計とを有するこ
とを特徴とし、 前記サンプルの前記第１領域と前記サンプルの前記第２
領域とが重複しており、前記分光高度計が前記サンプル
の前記第１領域を測定し、前記分光計が、前記サンプル
の前記第２領域を測定し、このとき前記サンプルが概ね
同一の位置に維持されることを特徴とする光学的測定装
置。 - 【請求項２】 前記分光計がフーリエ変換赤外線分光
計であることを特徴とする請求項１に記載の光学的測定
装置。 - 【請求項３】 前記分光光度計が、０．２μｍ乃至
１．５μｍの範囲の波長の光を使用することを特徴とす
る請求項１に記載の光学的測定装置。 - 【請求項４】 前記分光光度計及び前記分光計が同一
軸心（parcentric）であることを特徴とする請求項１に
記載の光学的測定装置。 - 【請求項５】 前記分光光度計及び前記分光計が同一
焦点（parfocal）であることを特徴とする請求項１に記
載の光学的測定装置。 - 【請求項６】 前記分光計のビームを配向するための
第１ビーム配向要素及び前記分光光度計のビームを配向
するための第２ビーム配向要素を更に有することを特徴
とし、 前記第１ビーム配向要素及び前記第２ビーム配向要素が
共通可動部材上に設けられていることを特徴とし、 前記分光計及び前記分光光度計のいずれを使用するか
が、前記共通可動部材を移動して、前記第１ビーム配向
要素と前記第２ビーム配向要素の一方を選択することに
より選択可能であることを特徴とする請求項１に記載の
光学的測定装置。 - 【請求項７】 前記第１ビーム配向要素が、 分光計光源からのビームを前記サンプルに向けて配向す
るための第１ミラーと、 前記サンプルからのビームを分光計検出器に向けて配向
するための第２ミラーとを有することを特徴とし、 前記第２ビーム配向要素が、 分光光度計光源からのビームを前記サンプルに向けて配
向するための第１レンズと、前記サンプルからのビーム
を分光光度計検出器に向けて配向するための第２レンズ
とを有することを特徴とする請求項６に記載の光学的測
定装置。 - 【請求項８】 前記第１ミラー及び前記第２ミラーが
同じミラーであり、前記分光計光源からの前記ビームが
第１入射ビームであり、前記サンプルから前記分光計検
出器に向かう前記ビームが第１反射ビームであることを
特徴とし、 前記第１レンズ及び前記第２レンズが同じレンズであ
り、前記分光光度計光源からの前記ビームが第２入射ビ
ームであり、前記サンプルから前記分光光度計検出器に
向かう前記ビームが第２反射ビームであることを特徴と
する請求項７に記載の光学的測定装置。 - 【請求項９】 前記第１ミラー及び前記第１レンズが
その上に設けられる第２共通可動部材を更に有すること
を特徴とし、前記第２可動部材が、前記サンプルの前記
分光計検出器及び前記分光光度計検出器の反対側に配置
されることを特徴とし、 前記分光計光源からの前記ビームが第１入射ビームであ
り、前記サンプルから前記分光計検出器への前記ビーム
が第１透過ビームであり、前記分光光度計光源からのビ
ームが第２入射ビームであり、前記サンプルから前記分
光光度計検出器に向かう前記ビームが第２透過ビームで
あることを特徴とする請求項７に記載の光学的測定装
置。 - 【請求項１０】 前記分光光度計のために前記ビーム
を配向するための複数のビーム配向要素群を更に有し、
前記複数のビーム配向要素群が前記共通可動部材上に設
けられることを特徴とする請求項６に記載の光学的測定
装置。 - 【請求項１１】 前記サンプル上の所望の特徴を位置
決定するための影像装置と、 前記所望の特徴を前記影像装置の視野内の所望の位置に
配置するために前記サンプルを移動させるための移動手
段とを有することを特徴とし、 前記影像装置が前記分光光度計及び前記分光計と同一焦
点であることを特徴とする請求項１に記載の光学的測定
装置。 - 【請求項１２】 前記影像装置がカメラであることを
特徴とし、 前記サンプルを移動するための前記移動手段が、その上
に前記サンプルが載置されるステージ及び前記カメラに
接続されたマイクロプロセッサであることを特徴とし、 前記マイクロプロセッサが前記ステージの位置を制御す
ることを特徴とする請求項１１に記載の光学的測定装
置。 - 【請求項１３】 前記影像装置が、前記サンプル上の
前記所望の特徴を同時に目視するための複数の目視装置
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の光学的測定
装置。 - 【請求項１４】 前記分光器に結合されたパージ用シ
ュラウドを更に有し、前記パージ用シュラウドが前記分
光器の光経路に沿ってパージ用ガスを流すことを特徴と
する請求項１に記載の光学的測定装置。 - 【請求項１５】 サンプルの特徴を測定するための光
学的測定装置であって、 前記サンプルを載せるためのステージであって、前記ス
テージが前記サンプルを所望の位置に配置するべく動く
ことができる、該ステージと、 紫外線から近赤外線の範囲の波長の光を発生する第１光
源であって、前記光が前記サンプルの表面上の第１測定
領域に集束される、該第１光源と、 前記第１測定領域からの紫外線と近赤外線の間の波長の
前記光を受け取る分光光度計と、 近赤外線の範囲の波長を有する光を発生する第２光源で
あって、前記光が前記サンプルの表面上の第２測定領域
に集束される、該第２光源と、 前記第２測定領域からの赤外線の範囲の波長の前記光を
受け取る分光計とを有することを特徴とし、 前記第１測定領域及び前記第２測定領域が一致している
ことを特徴とするサンプルの特性を測定するための光学
的測定装置。 - 【請求項１６】 前記分光光度計によって受け取られ
る前記第１測定領域からの紫外線と近赤外線の間の波長
の前記光が、前記サンプルによって反射された光である
ことを特徴とし、 前記分光計によって受け取られた前記第２測定領域から
の近赤外線の範囲の波長の前記光が前記サンプルによっ
て反射された光であることを特徴とする請求項１５に記
載の光学的測定装置。 - 【請求項１７】 前記分光光度計によって受け取られ
た前記第１測定領域からの紫外線と近赤外線の間の波長
の前記光が前記サンプルを透過した光であることを特徴
とし、 前記分光計によって受け取られた前記第２測定領域から
の近赤外線の範囲の波長の前記光が前記サンプルを透過
した光であることを特徴とする請求項１５に記載の光学
的測定装置。 - 【請求項１８】 前記分光光度計によって受け取られ
た前記第１測定領域からの紫外線と近赤外線の間の波長
の前記光が前記サンプルを透過した光であることを特徴
とし、 前記分光計によって受け取られた前記第２測定領域から
の赤外線の範囲の波長の光が前記サンプルによって反射
された光であることを特徴とする請求項１５に記載の光
学的測定装置。 - 【請求項１９】 前記分光光度計によって受け取れた
前記第１測定領域からの紫外線と近赤外線の間の波長の
前記光が前記サンプルによって反射された光であること
を特徴とし、 前記分光計によって受け取られた前記第２測定領域から
の赤外線の範囲の波長の前記光が前記サンプルを透過し
た光であることを特徴とする請求項１５に記載の光学的
測定装置。 - 【請求項２０】 共通可動部材上に設置された第１ビ
ーム配向要素であって、前記分光高度計によって受け取
られた前記第１測定領域からの紫外線と近赤外線の間の
波長の前記光を配向するための、該第１ビーム配向要素
と、 前記共通可動部材上に設置された第２ビーム配向要素で
あって、前記分光計によって受け取られた前記第２測定
領域からの赤外線の範囲の波長の前記光を配向するため
の、該第２ビーム配向要素とを有することを特徴とし、 前記共通可動部材が、前記第１ビーム配向要素と前記第
２配向要素の一方を選択するべく動かされることを特徴
とする請求項１５に記載の光学的測定装置。 - 【請求項２１】 前記第１ビーム配向要素が対物レン
ズであり、前記第２ビーム配向要素がミラーであり、且
つ前記共通可動部材が直線移動式タレット（turret）で
あることを特徴とする請求項２０に記載の光学的測定装
置。 - 【請求項２２】 前記サンプルの表面、薄膜、及び体
積的特性を光学的に測定する方法であって、 第１波長を有する光で前記サンプルの第１領域を照射す
る過程と、 分光光度計で前記サンプルからの第１波長を有する光を
検出する過程と、 第２波長を有する光で前記サンプルの第２領域を照射す
る過程と、 分光計で前記サンプルからの第２波長を有する光を検出
する過程とを有することを特徴とし、 前記サンプルの前記第１領域及び前記サンプルの第２領
域が重複していることを特徴とし、 前記第１領域を照射する前記過程と前記第２領域を照射
する前記過程とが、前記サンプルを概ね同じ位置に維持
しながら行われることを特徴とするサンプルの表面、薄
膜、及び体積的特性の光学的測定方法。 - 【請求項２３】 前記第１波長が０．２μｍ乃至１．
５μｍの範囲の波長の一部であることを特徴とし、 前記第２波長が２μｍ乃至１ｍｍの間の波長であること
を特徴とする請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２４】 前記サンプルからの前記第１波長を
有する光を検出する前記過程が、前記サンプルから反射
された光と前記サンプルを透過した光の少なくとも一方
を検出する過程を含むことを特徴とする請求項２３に記
載の方法。 - 【請求項２５】 前記サンプルからの第２波長を有す
る光を検出する前記過程が、前記サンプルから反射され
た光と、前記サンプルを透過した光の少なくとも一方を
検出する過程を含むことを特徴とする請求項２４に記載
の方法。 - 【請求項２６】 その上に第１ビーム配向要素及び第
２ビーム配向要素が設置された共通可動部材を移動させ
る過程を更に有することを特徴とし、 前記共通可動部材を移動させる過程において、前記分光
光度計と前記分光計の少なくとも一方が前記第１領域及
び前記第２領域のそれぞれに整合する位置に配置される
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/113610 | 1998-07-10 | ||
| US09/113,610 US5943122A (en) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | Integrated optical measurement instruments |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000039398A true JP2000039398A (ja) | 2000-02-08 |
Family
ID=22350483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11194088A Pending JP2000039398A (ja) | 1998-07-10 | 1999-07-08 | 一体型光学的測定装置及び光学的測定方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5943122A (ja) |
| EP (1) | EP0971218A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000039398A (ja) |
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