(57)【要約】【課題】膜状の被測定物に加熱光の照射に起因する熱弾性効果によって変形が生じても、当該被測定物の熱物性を精度よく解析することが可能な熱物性解析装置を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、熱物性解析装置１０であって、測定部位１６を加熱する加熱光を照射する加熱光照射部２０と、測定部位１６の裏面に検出光を斜め方向から照射する検出光照射部３０と、前記裏面からの反射検出光を測定する反射光測定部４０と、測定された反射光から被測定物１２の熱物性を求める解析部５５とを備え、検出光は、測定部位１６の裏面におけるＰ偏光成分とＳ偏光成分とを含み、反射光測定部４０は、反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分とをそれぞれ測定し、解析部５５は、反射光測定部４０によって測定された反射Ｐ偏光成分の強度と反射Ｓ偏光成分の強度とに基づいて被測定物１２の熱物性を求めることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜状の被測定物の測定部位に光を照射することによって前記被測定物の熱物性解析する熱物性解析装置であって、
前記測定部位を加熱するための加熱光を照射する加熱光照射部と、
前記測定部位又は前記測定部位の裏面に温度変化を検出するための検出光を斜め方向から照射する検出光照射部と、
前記測定部位又は前記測定部位の裏面からの前記検出光の反射光を測定する反射光測定部と、
前記反射光測定部によって測定された前記反射光から前記被測定物の熱物性を求める解析部と、を備え、
前記検出光は、前記測定部位又は前記測定部位の裏面におけるＰ偏光成分とＳ偏光成分とをそれぞれ含み、
前記反射光測定部は、前記反射光におけるＰ偏光成分である反射Ｐ偏光成分と前記反射光におけるＳ偏光成分である反射Ｓ偏光成分とをそれぞれ測定し、
前記解析部は、前記反射光測定部によって測定された前記反射Ｐ偏光成分の強度と前記反射Ｓ偏光成分の強度とに基づいて前記被測定物の熱物性を求める熱物性解析装置。
【請求項２】
前記解析部は、前記反射Ｐ偏光成分と前記反射Ｓ偏光成分との強度の差に基づいて前記被測定物の熱物性を求める請求項１に記載の熱物性解析装置。
【請求項３】
前記反射光測定部は、前記被測定物に加熱光が照射されていない状態での前記反射Ｐ偏光成分と前記反射Ｓ偏光成分との強度が同一となるように、測定した反射光の強度を調整する強度調整部を備える請求項２に記載の熱物性解析装置。
【請求項４】
前記反射光測定部は、前記反射Ｐ偏光成分と前記反射Ｓ偏光成分とをそれぞれ測定可能な受光センサ部と、前記反射光を案内して当該反射光の反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分とを分離した状態で前記受光センサ部にそれぞれ入射させる光学系とを有し、
前記光学系は、その光路上に前記強度調整部を有し、
前記強度調整部は、入射した反射Ｐ偏光成分又は反射Ｓ偏光成分を、前記被測定物に加熱光が照射されていない状態での反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との強度が同一となるように調光して射出する光学素子である請求項３に記載の熱物性解析装置。
【請求項５】
前記加熱光照射部は、前記加熱光としてパルス光を照射する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱物性解析装置。
【請求項６】
前記加熱光照射部は、前記加熱光として周期的に強度変調された連続光を照射する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱物性解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜状の被測定物の表面における測定部位に加熱光を照射して加熱すると共に、この測定部位又は測定部位の裏面に検出光を入反射させてこの反射光を受光し、その受光強度の変化から被測定物の熱物性についての解析及び評価を行う熱物性解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、膜状の被測定物、例えば薄膜試料の熱物性について解析や評価する熱物性解析装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この熱物性解析装置は、いわゆるサーモリフレクタンス法によって薄膜試料の熱物性を解析及び評価する。この熱物性解析装置では、共通の短パルスレーザが加熱光（加熱用パルス光）と検出光（検出用パルス光）とに分岐され、これら加熱光と検出光とが透明基板上に形成された薄膜試料における測定部位の表裏各面に照射され、これにより、熱拡散測定が行われる。
【０００３】
詳しくは、前記熱物性解析装置では、短パルスレーザの分岐光のうち一方の加熱光が音響光学変調装置によって変調されると共に光路遅延路によって遅延させられつつ測定部位の一方の面に照射され、他方の検出光が測定部位の他方の面に照射される。そして、測定部位の他方の面において反射された検出光が検出され、その検出信号（強度信号）における加熱光の変調成分が検出される。
【０００４】
この状態で、光路遅延路が加熱光の遅延状態を変化させることにより、測定部位の過渡的な温度変化（光学的反射率の変化）が測定され、その過渡的な温度変化（過渡温度応答）が解析及び評価されることによって測定部位（被測定物）の熱物性値が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−８３１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の熱物性解析装置において、加熱光が膜状の被測定物（薄膜試料）に照射されると、この加熱光の照射に起因する熱弾性効果によって当該被測定物に変形が生じ（図５参照）、被測定物の表面位置（表面形状）が変化する。特に、加熱光がパルス光の場合に、この熱弾性効果による被測定物の変形が顕著になる。
【０００７】
このように、被測定物の表面位置（表面形状）が変化すると、当該部位で反射する検出光の反射方向が変化するため、測定される反射光の強度が変化し、これにより、当該熱物性解析装置における解析精度（測定精度）が低下する。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、加熱光の照射に起因する熱弾性効果による変形が膜状の被測定物に生じても、当該被測定物の熱物性を精度よく解析することが可能な熱物性解析装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解消すべく、本発明は、膜状の被測定物の測定部位に光を照射することによって前記被測定物の熱物性解析をする熱物性解析装置であって、前記測定部位を加熱するための加熱光を照射する加熱光照射部と、前記測定部位又は前記測定部位の裏面に温度変化を検出するための検出光を斜め方向から照射する検出光照射部と、前記測定部位又は前記測定部位の裏面からの前記検出光の反射光を測定する反射光測定部と、前記反射光測定部によって測定された前記反射光から前記被測定物の熱物性を求める解析部と、を備える。そして、前記検出光は、前記測定部位又は前記測定部位の裏面におけるＰ偏光成分とＳ偏光成分とをそれぞれ含み、前記反射光測定部は、前記反射光におけるＰ偏光成分である反射Ｐ偏光成分と前記反射光におけるＳ偏光成分である反射Ｓ偏光成分とをそれぞれ測定し、前記解析部は、前記反射光測定部によって測定された前記反射Ｐ偏光成分の強度と前記反射Ｓ偏光成分の強度とに基づいて前記被測定物の熱物性を求める。
【００１０】
本発明によれば、被測定物の温度変化による当該被測定物での光の反射率の変化がＰ偏光成分とＳ偏光成分とで異なり、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との強度比が等方的であるため、被測定物に加熱光の照射に起因する熱弾性効果によって変形が生じても、測定した反射Ｐ偏光成分の強度と反射Ｓ偏光成分の強度とから前記反射率の変化が精度よく求められ、これにより、当該被測定物の熱物性を精度よく解析・評価することが可能となる。
【００１１】
具体的には、前記解析部は、前記反射Ｐ偏光成分と前記反射Ｓ偏光成分との強度の差に基づいて前記被測定物の熱物性を求めることにより、加熱光の照射に起因する熱弾性効果による被測定物の変形にかかわらず、当該被測定物の熱物性を精度よく解析することができる。
【００１２】
即ち、被測定物に温度変化が生じていない場合、当該被測定物が変形して検出光の反射方向が変化しても反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との強度（受信強度）の差は一定となるため、この受信強度の差の変化から被測定物の温度変化（詳しくは、この温度変化に伴う被測定物の表面での光の反射率の変化）を精度よく求めることができる。これにより、被測定物に前記熱弾性効果による変形が生じても、当該被測定物の熱物性についての高精度な解析が可能となる。
【００１３】
この場合、前記反射光測定部は、前記被測定物に加熱光が照射されていない状態での前記反射Ｐ偏光成分と前記反射Ｓ偏光成分との強度が同一となるように、測定した反射光の強度を調整する強度調整部を備えることが好ましい。
【００１４】
かかる構成によれば、被測定物に加熱光の照射による温度変化が生じていなければ、反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との強度の差が０となるため、前記受信強度の差の変化が検出し易くなる。
【００１５】
例えば、前記反射光測定部は、前記反射Ｐ偏光成分と前記反射Ｓ偏光成分とをそれぞれ測定可能な受光センサ部と、前記反射光を案内して当該反射光の反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分とを分離した状態で前記受光センサ部にそれぞれ入射させる光学系とを有し、前記光学系は、その光路上に前記強度調整部を有し、前記強度調整部は、入射した反射Ｐ偏光成分又は反射Ｓ偏光成分を、前記被測定物に加熱光が照射されていない状態での反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との強度が同一となるように調光して射出する光学素子であってもよい。
【００１６】
このように被測定物からの反射光を受光センサ部まで案内する光学系の光路上に、入射した光を調光して射出する光学素子を配置するといった簡素な構成によって、被測定物に加熱光が照射されていない状態での反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との強度を受光センサ部において同一にする（即ち、反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との受信強度の差を０にする）調整を可能にする。
【００１７】
尚、前記熱物性解析装置において、前記加熱光照射部は、前記加熱光としてパルス光を照射してもよく、また、前記加熱光として周期的に強度変調された連続光を照射してもよい。このように、パルス光、又は周期的に強度変調された連続光のいずれの加熱光であっても、被測定物からの検出光の反射光における反射Ｐ偏光成分の強度と反射Ｓ偏光成分の強度とに着目することによって、被測定物に加熱光の照射に起因する熱弾性効果による変形が生じても、当該被測定物の熱物性を精度よく解析することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上より、本発明によれば、加熱光の照射に起因する熱弾性効果による変形が膜状の被測定物に生じても、当該被測定物の熱物性を精度よく解析することが可能な熱物性解析装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る熱物性解析装置の概略構成図である。
【図２】薄膜試料としてＭｏ膜を用いた場合の光の反射率の角依存性を示す図である。
【図３】薄膜試料（Ｍｏ膜）の温度上昇により当該薄膜試料の誘電率における虚部が１％変化したときの当該薄膜試料の光の反射率の変化を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る熱物性解析装置の概略構成図である。
【図５】被測定物への加熱光の照射に起因する熱弾性効果によって薄膜試料が変形することにより、検出光の反射方向が変化することを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の第１実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
本実施形態に係る熱物性解析装置（以下、単に「解析装置」とも称する。）は、サーモリフレクタンス法によって薄膜試料（膜状の被測定物）の熱物性解析を行う。即ち、解析装置は、薄膜試料（膜状の被測定物）の測定部位に加熱光を照射すると共に、測定部位の裏面に検出光を照射し、測定部位の裏面からの検出光の反射光（反射検出光）の強度変化に基づいて薄膜試料の熱物性についての解析・評価を行う。本実施形態では、図１に示されるように、光（検出光）を透光可能な基板（本実施形態では、例えば、ガラス基板）１４上に成膜されたモリブデン（Ｍｏ）膜を薄膜試料１２として用いるが、薄膜試料１２はモリブデン膜に限定されない。
【００２２】
解析装置１０は、ステージ（図示省略）と、加熱光照射部２０と、検出光照射部３０と、反射光測定部４０と、信号処理装置（解析部）５５と、を備える。
【００２３】
前記ステージは、薄膜試料１２が成膜された面を上に向けた状態で水平な姿勢となるようにガラス基板１４を保持する。即ち、前記ステージは、薄膜試料１２の表面（ガラス基板１４と反端側の面）１２ａが上を向き、裏面（ガラス基板１４側の面）１２ｂが下を向くように、ガラス基板１４を保持する。
【００２４】
加熱光照射部２０は、加熱用光源２１と、減光器２２と、第１の光学系２３と、を備え、薄膜試料１２の測定部位１６を加熱するための加熱光を照射する。
【００２５】
加熱用光源２１は、加熱光として、所定周期のパルス光を出力する。例えば、本実施形態の加熱用光源２１は、ＹＡＧパルスレーザであり、波長が１０６４ｎｍ、パルス幅が２ｎｓのパルス光を出力する。
【００２６】
減光器２２は、加熱用光源２１から出力された加熱光（パルス光）の強度を調整する。本実施形態の減光器２２は、減光フィルタである。
【００２７】
第１の光学系２３は、ミラー２４と、集光光学系２５とを有し、強度が調整された後の加熱光を測定部位１６まで導光する。本実施形態の第１の光学系２３は、薄膜試料１２の表面１２ａにおける測定部位１６に対して法線方向から入射するように加熱光を導光する。
【００２８】
集光光学系２５は、１又は複数のレンズを備え、第１の光学系２３によって導光される加熱光を測定部位１６に向けて集光する。この集光光学系２５は、その焦点位置が測定部位１６になるように配置されている。これにより、集光光学系２５によって集光された加熱光は、測定部位１６において集束する。
【００２９】
検出光照射部３０は、検出用光源３１と、第２の光学系３２とを備え、測定部位１６の裏面（薄膜試料１２の裏面１２ｂにおける測定部位１６と対応する部位）に当該部位の温度変化を検出するための検出光を照射する。
【００３０】
検出用光源３１は、検出光として、所定の波長の連続光（ＣＷ光）を出力する。例えば、本実施形態の検出用光源３１は、ＹＡＧレーザであり、波長が５３２ｎｍの第２高調波を連続光として出力する。
【００３１】
第２の光学系３２は、ミラー３３と、半波長板３４と、集光光学系３５とを有し、検出光を測定部位１６の裏面まで導光する。この第２の光学系３２は、測定部位１６の裏面に対して斜め方向（図１においては、左下から右上に向かう斜め方向）から検出光が入射するように当該検出光を導光する。本実施形態の第２の光学系３２は、測定部位１６の裏面に対して入射角が７０°となるように検出光を導光する。尚、入射角は、測定面（本実施形態では薄膜試料１２の裏面１２ｂ）の法線方向を基準（０°）とした角度である。
【００３２】
半波長板３４は、検出光の偏波面（Ｐ偏光成分及びＳ偏光成分）を調整する。これにより、検出光は、測定部位１６の裏面におけるＰ偏光成分とＳ偏光成分とをそれぞれ含むようになる。
【００３３】
集光光学系３５は、１又は複数のレンズを備え、第２の光学系３２によって導光される検出光を測定部位１６の裏面に向けて集光する。この集光光学系３５は、その焦点位置が測定部位１６の裏面になるように配置されている。これにより、集光光学系３５によって集光された検出光は、測定部位１６の裏面において集束する。
【００３４】
反射光測定部４０は、第３の光学系４５と、受光部４１と、を備え、測定部位１６の裏面からの反射検出光（測定部位１６の裏面において反射された検出光）を測定する。この反射光測定部４０は、反射検出光のＰ偏光成分（反射Ｐ偏光成分）と反射検出光のＳ偏光成分（反射Ｓ偏光成分）とをそれぞれ測定する。
【００３５】
第３の光学系４５は、コリメートレンズ４６と、ミラー４７、４９と、偏光ビームスプリッタ４８と、減光器（強度調整部）５０とを有し、反射検出光を受光部４１まで導光する。この第３の光学系４５は、反射検出光を導光（案内）して、反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分とを分離した状態で受光部４１にそれぞれ入射させる。
【００３６】
コリメートレンズ４６は、測定部位１６の裏面において反射された検出光（反射検出光）をコリメートして平行光にする。
【００３７】
偏光ビームスプリッタ４８は、反射検出光をＰ偏光成分（反射Ｐ偏光成分）とＳ偏光成分（反射Ｓ偏光成分）とに分離する。
【００３８】
減光器５０は、偏光ビームスプリッタ４８によって分離された反射Ｓ偏光成分の光路上に配置され、入射した反射Ｓ偏光成分を減光して射出する光学素子である。本実施形態の減光器５０は、減光フィルタである。具体的に、減光器（光減衰器又は光アッテネータ）５０は、入射した反射Ｓ偏光成分を、当該解析装置１０において加熱光を照射することなく検出光のみを薄膜試料１２に照射した状態において、受光部４１で受光される反射Ｐ偏光成分と反射Ｐ偏光成分との強度（受信強度）が同一となる（即ち、反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との強度の差が０となる）ように減光して射出する。これにより、薄膜試料１２に加熱光による温度変化が生じていない状態では、受光部４１に入射する反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との強度の差が０となるため、信号処理装置５５において受信強度の差（反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との強度の差）の変化が検出し易くなる。
【００３９】
受光部４１は、受光センサ部４２と、差動増幅器４３とを有し、受光した反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との受信強度の差を求める。
【００４０】
受光センサ部４２は、第１光検出器４２ａと第２光検出器４２ｂとを有する。第１光検出器４２ａは、反射Ｐ偏光成分を測定し、測定結果に応じた第１受信強度信号を出力する。第２光検出器４２ｂは、反射Ｓ偏光成分を測定し、測定結果に応じた第２受信強度信号を出力する。
【００４１】
差動増幅器４３は、受光センサ部４２からの第１受信強度信号と第２受信強度信号との差分を一定係数（差動利得）で増幅して出力する。即ち、差動増幅器４３は、反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との受信強度の差を求め、この差を増幅して出力する。
【００４２】
尚、本実施形態の受光センサ部４２は、第１光検出器４２ａ、第２光検出器４２ｂ、差動増幅器４３によって構成されているが、この構成に限定されない。例えば、２つの受光部を備え、各受光部で受光した光の受信強度の差を出力するバランスドセンサと、バランスドセンサからの出力信号を増幅する増幅器（アンプ）とによって構成されてもよい。この受光センサ部では、バランスドセンサの一方の受光部に反射Ｐ偏光成分を入射させると共に、他方の受光部に反射Ｓ偏光成分を入射させることにより、バランスドセンサから出力信号（反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との受信強度の差）が出力され、増幅器がこの出力信号（反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との受信強度の差）を増幅する。
【００４３】
信号処理装置５５は、演算処理部５６と、出力部５７とを有し、反射光測定部４０によって測定された反射検出光から、薄膜試料１２の熱物性を求める。
【００４４】
演算処理部５６は、差動増幅器４３からの出力信号（反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との強度の差を増幅した信号）に基づいて、パルス加熱による温度応答波形の解析及び評価を行って薄膜試料１２の熱物性（例えば、熱拡散率等）を算出する。
【００４５】
出力部５７は、演算処理部５６において算出された熱拡散率等の解析結果を外部に出力する。この出力は、画面等に表示させてもよく、紙等に印刷してもよく、また、その両方でもよい。
【００４６】
この解析装置１０では、薄膜試料１２の熱物性を以下のようにして解析・評価する。
【００４７】
薄膜試料１２が成膜されたガラス基板１４を図略のステージに保持させる。これにより、薄膜試料１２が所定位置に配置されると、検出光照射部３０が測定部位１６の裏面に斜め方向から検出光を照射し、反射光測定部４０が反射検出光の測定を開始する。この状態で、加熱光照射部２０が測定部位１６に加熱光を照射する。
【００４８】
この加熱光の照射による熱は、測定部位１６から拡散して薄膜試料１２内に広がる。このとき、前記熱の拡散によって測定部位１６の裏面の温度（誘電率）が変化する。この温度変化に伴って、測定部位１６の裏面における光の反射率が変化し、この反射率の変化を反射光測定部４０が検出光の強度変化として検出する。
【００４９】
詳しくは、加熱光（パルス光）が測定部位１６に照射されると、熱の拡散等によって測定部位１６の裏面の温度が変化すると共に、この加熱光の照射に起因する熱弾性効果によって測定部位１６の裏面の形状も極僅かに変形する（図５参照）。このように測定部位１６の裏面が変形すると、当該部位において反射される検出光の反射方向が変化し、受光センサ部４２における反射検出光の受信強度が変化する。この測定部位１６の裏面の変形に基づく反射検出光の受信強度の変化は、測定部位の裏面の光の反射率の変化に基づく受信強度の変化と区別できないため、薄膜試料１２の反射率変化（即ち、薄膜試料１２の温度変化）を求める際のノイズとなる。
【００５０】
そこで、本実施形態の解析装置１０では、検出光のＰ偏光成分とＳ偏光成分とに着目することによって、薄膜試料１２が加熱光の照射に起因する熱弾性効果によって変形しても、薄膜試料１２の温度変化を高精度に検出できるようにした。
【００５１】
具体的には、検出光が斜め方向から測定部位１６の裏面に入射するように検出光を照射することによって、当該検出光にＰ偏光成分とＳ偏光成分とを含むようにした。この場合、測定部位１６の裏面の変形に伴う検出光の反射方向の変化は、Ｓｎｅｌｌの法則によってＰ偏光成分とＳ偏光成分とで同一であり、また、受光センサ部４２における反射検出光のＰ偏光成分（反射Ｐ偏光成分）とＳ偏光成分（反射Ｓ偏光成分）との受信強度の差は、検出光の反射方向が変わっても変化しない。
【００５２】
一方、温度変化によって測定部位１６の裏面の屈折率（誘電率）が変化すると、当該部位の光の反射率が変化するが、この反射率の変化は、図２及び図３に示されるように、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とで異なる。ここで、図２は、薄膜試料１２として、Ｍｏ（誘電率：ε１（実部）＝１．５、ε２（虚部）＝２７）膜を用いた場合の当該薄膜試料１２の光の反射率の角依存性を示す図であり、図３は、薄膜試料（Ｍｏ膜）１２の温度上昇により誘電率の虚部（ε２）が１％変化したときの当該薄膜試料１２の光の反射率の変化を示す図である。
【００５３】
このため、受光センサ部４２における反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との受信強度の差の変化を検出する（本実施形態では、薄膜試料１２に温度変化が無いときは前記受信強度の差が０となるため、前記受信強度の差が生じることにより、薄膜試料１２の光の反射率（誘電率）の変化を検出することができる。）ことにより、測定部位１６の裏面における検出光の反射方向の変化にかかわらず、当該部位の光の反射率の変化、即ち、温度変化（誘電率の変化）を精度よく検出することができる。
【００５４】
信号処理装置５５は、このようにして求められた測定部位１６の裏面における温度応答波形を解析することにより、薄膜試料１２の熱拡散率（熱物性）を算出する。
【００５５】
以上の解析装置１０によれば、薄膜試料１２の温度変化による当該薄膜試料１２での光の反射率の変化がＰ偏光成分とＳ偏光成分とで異なるため、薄膜試料１２に加熱光の照射に起因する熱弾性効果によって変形が生じても、測定した反射Ｐ偏光成分の強度と反射Ｓ偏光成分の強度とから前記反射率の変化が精度よく求められる。これにより、解析装置１０では、当該薄膜試料１２の熱物性（例えば、熱拡散率等）を精度よく解析・評価することが可能となる。
【００５６】
具体的に、本実施形態の解析装置１０では、信号処理装置５５が反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との受信強度の差に基づいて薄膜試料１２の熱物性を求めることにより、加熱光の照射に起因する熱弾性効果による薄膜試料１２の変形にかかわらず、当該薄膜試料１２の熱物性を精度よく解析することができる。
【００５７】
即ち、薄膜試料１２に温度変化が生じていない場合、当該薄膜試料１２が変形して検出光の反射方向が変化しても反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との強度（受信強度）の差は一定となるため、この受信強度の差の変化から薄膜試料１２の温度変化（詳しくは、この温度変化に伴う薄膜試料１２の表面での光の反射率の変化）を精度よく求めることができる。これにより、薄膜試料１２に熱弾性効果による変形が生じても、当該薄膜試料１２の熱物性についての高精度な解析が可能となる。
【００５８】
また、本実施形態の解析装置１０では、薄膜試料１２からの反射検出光を受光センサ部４２まで案内する第３の光学系４５の光路上（詳しくは、反射Ｓ偏光成分の光路上）に、光学素子（本実施形態の例では減光フィルタ５０）を配置するといった簡素な構成によって、薄膜試料１２に加熱光が照射されていない状態での反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との強度を受光センサ部４２において同一にする（即ち、反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との受信強度の差を０にする）調整を可能にする。
【００５９】
次に、本発明の第２実施形態について図４を参照しつつ説明するが、上記第１実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共に詳細な説明を省略し、異なる構成ついてのみ詳細に説明する。
【００６０】
本実施形態の解析装置１０Ａは、加熱光としてパルス光を用いる第１実施形態の解析装置１０と異なり、加熱光として周期的に強度変調された連続光を用いる。
【００６１】
具体的に、解析装置１０Ａは、ステージ（図示省略）と、加熱光照射部２０Ａと、発信器６０と、検出光照射部３０と、反射光測定部４０Ａと、信号処理装置５５Ａと、を備える。
【００６２】
加熱光照射部２０Ａは、加熱用光源２１Ａと、変調器２２Ａと、第１の光学系２３と、を備え、薄膜試料１２の測定部位１６に加熱光として周期的に強度変調された連続光を照射する。
【００６３】
加熱用光源２１Ａは、所定出力の連続光を出力する。例えば、本実施形態の加熱用光源２１Ａは、連続波レーザであり、波長が５３２ｎｍの連続光を出力する。
【００６４】
変調器２２Ａは、加熱用光源２１Ａから出力された連続光を周期的に強度変調する。本実施形態の変調器２２Ａは、音響光学変調器であり、加熱用光源２１Ａから出力された連続光を変調周波数Ｆで強度変調する。この変調周波数Ｆは、変調器２２Ａに接続される発信器６０によって設定される。
【００６５】
反射光測定部４０Ａは、第３の光学系４５と、受光部４１Ａと、を備え、この受光部４１Ａは、受光センサ部４２と、差動増幅器４３と、ロックインアンプ４４とを有する。
【００６６】
ロックインアンプ４４は、発信器６０からの信号（変調周波数Ｆの信号）を参照信号として、差動増幅器４３からの出力信号から変調周波数Ｆ成分の振幅と位相とを検出（抽出）する。ロックインアンプ４４は、この抽出した周波数成分（変調周波数Ｆ成分の振幅と位相）を信号処理装置５５Ａに出力する。
【００６７】
信号処理装置５５Ａは、演算処理部５６Ａと、出力部５７とを有する。この演算処理部５６Ａは、発信器６０の変調周波数Ｆを変化させ、これにより、差動増幅器４３からの出力信号から過渡温度応答の変調周波数依存性を採取する。演算処理部５６Ａは、これらのデータを逆ＦＦＴすることにより、パルス応答波形を生成し、これに基づいて薄膜試料１２の熱物性（例えば、熱拡散率等）を算出する。即ち、この演算処理部５６Ａでは、周波数可変測定によって差動増幅器４３からの出力信号から周波数特性を採取し、その逆ＦＦＴにより、パルス光照射に対応する応答を評価することができる。
【００６８】
本実施形態のような、周期的に強度変調した連続光を加熱光として用いた解析装置１０Ａによっても、測定部位１６の裏面に検出光を斜め方向から入射させることにより、薄膜試料１２に加熱光の照射に起因する熱弾性効果によって変形が生じても、測定した反射Ｐ偏光成分の強度と反射Ｓ偏光成分の強度とから薄膜試料１２の反射率の変化が精度よく求められる。これにより、解析装置１０Ａでは、当該薄膜試料１２の熱物性（例えば、熱拡散率等）を精度よく解析・評価することができる。
【００６９】
尚、本発明の熱物性解析装置は、上記第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００７０】
上記第１及び第２実施形態の解析装置１０、１０Ａでは、膜状の被測定物（薄膜試料）１２の表面１２ａに加熱光が照射され、裏面１２ｂに検出光が照射されているが、この構成に限定されない。即ち、被測定物１２の表面１２ａに、加熱光と検出光との両方が照射されてもよい。この場合、検出光は、斜め方向から測定部位１６に入射するように照射される。
【００７１】
上記第１及び第２実施形態の解析装置１０、１０Ａでは、いずれも第３の光学系４５に減光器（強度調整部）５０が設けられているが、なくてもよい。この場合、信号処理装置（解析部）は、反射Ｐ偏光成分と反射Ｓ偏光成分との受信強度の差の変化に基づくことにより、被測定物１２の光の反射率（温度又は誘電率）の変化を精度よく求めることができる。即ち、上記第１及び第２実施形態の解析装置１０、１０Ａでは、被測定物１２に温度変化が生じていないときには、前記受信強度の差が０であるため、この受信強度の差が生じることにより、薄膜試料の温度変化（光の反射率の変化）を検出するが、この場合は、前記受信強度の差が所定の値からどれだけ変化するかによって薄膜試料の温度変化（光の反射率の変化）を検出する。
【００７２】
上記第１及び第２実施形態の解析装置１０、１０Ａでは、測定部位の裏面に対する検出光の入射角が７０°であるが、この角度に限定されない。この角度は、薄膜試料１２におけるＰ偏光成分とＳ偏光成分との反射率の変化率の差（図３参照）が大きい程、薄膜試料に温度変化が生じたときの前記受信強度の差が大きくなるため、薄膜試料の温度変化（光の反射率の変化）を検出しやすいことから設定されたものである。しかし、前記受信強度の差は、増幅器によって容易に増幅できるため、前記反射率の変化率の差が最も大きい角度（図３では７０°）でなくてもよく、例えば、４５°や６０°等であってもよい。
【００７３】
上記第１及び第２実施形態の解析装置１０、１０Ａでは、膜状の被測定物１２は、水平な姿勢となるように配置されるが、この姿勢に限定されない。例えば、膜状の被測定物は、垂直に起立した姿勢等で配置されてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０，１０Ａ  熱物性解析装置
１２          薄膜試料（被測定物）
１６          測定部位
２０，２０Ａ  加熱光照射部
３０          検出光照射部
４０，４０Ａ  反射光測定部
４２          受光センサ部
４５          第３の光学系（光学系）
５０          減光器（強度調整部）
５５，５５Ａ  信号処理装置（解析部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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