(57)【要約】【課題】顕微分光測定により、試料の測定対象の特性を適正に把握する。【解決手段】顕微分光測定装置２０は、信号処理装置４０により、試料１０と集光装置２２の相対位置を変化させ、励起された試料１０の一の測定対象（光学構造１１）から生じて集光装置２２で集光される光の強度変化を評価する。光の強度のほか、試料１０と集光装置２２の相対位置の変化に対する光の強度変化を評価することで、測定対象の特性を適正に把握する。【選択図】図４
2011021975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を励起する励起部と、
前記励起部による励起によって前記試料から生じる光を集光する集光部と、
前記試料と前記集光部との相対位置を制御する位置制御部と、
前記位置制御部によって前記試料と前記集光部との相対位置を変化させ、前記励起部によって励起された前記試料の一の測定対象から生じて前記集光部により集光される光の強度変化を評価する処理部と、
を含むことを特徴とする顕微分光測定装置。
【請求項２】
前記処理部は、
前記一の測定対象から生じて前記集光部により集光される光の強度を、予め設定された第１の閾値と比較する第１の評価部と、
前記一の測定対象から生じて前記集光部により集光される光の強度変化の程度を表す評価値を生成し、生成した前記評価値を、予め設定された第２の閾値と比較する第２の評価部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の顕微分光測定装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記一の測定対象から生じて前記集光部により集光される光の強度が、前記第１の閾値を上回り、且つ、前記評価値が、前記第２の閾値を上回る場合に、前記一の測定対象の位置及び前記評価値を記録する記録部を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の顕微分光測定装置。
【請求項４】
前記記録部には、前記試料の測定対象のうちマーカとして用いられる測定対象の位置であるマーカ位置、及び、当該測定対象から生じて前記集光部により集光される光の強度変化の程度を表す評価値であるマーカ評価値が記録され、
前記処理部は、前記一の測定対象の前記評価値と、前記マーカ評価値とを比較し、前記評価値が前記マーカ評価値を上回る場合には、前記マーカ位置及び前記マーカ評価値を、前記一の測定対象の位置及び前記評価値に再設定することを特徴とする請求項３に記載の顕微分光測定装置。
【請求項５】
前記処理部は、
前記記録部に記録されている前記マーカ位置を用い、前記試料と前記位置制御部との位置関係を補正する補正量を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された前記補正量を基に駆動命令を生成し、生成した前記駆動命令を前記位置制御部に送信する駆動制御部と、
を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の顕微分光測定装置。
【請求項６】
試料を励起する励起部と、前記励起部による励起によって前記試料から生じる光を集光する集光部と、前記試料と前記集光部との相対位置を制御する位置制御部と、前記集光部によって集光される光を評価する処理部とを含む測光装置を用い、
前記処理部により、前記位置制御部によって前記試料と前記集光部との相対位置を変化させ、前記励起部によって励起された前記試料の一の測定対象から生じて前記集光部により集光される光の強度変化を評価することを特徴とする顕微分光測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡を利用して分光測定を行う顕微分光測定装置及び顕微分光測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料の光学特性や光物性を調べる方法として、顕微鏡で観察しながらその試料内の領域について分光測定を行う、顕微分光測定がある。
顕微分光測定は、試料内の特定領域について局所分析を行う方法として有用である。このほか、顕微分光測定は、試料内の特定領域について実施した分光測定の結果を基に、その領域が所定の特性を有しているか否かの判定に利用することも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１０１８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
試料内の測定対象の領域が所定の特性を有しているか否かの判定は、例えば、分光測定によってその領域について得られるスペクトルのピーク波長や、そのピーク波長の強度（ピーク強度）等を基に、行うことができる。
【０００５】
しかし、試料内の測定対象の構造によっては、単にこれまでのような分光測定を実施しても、適正なピーク波長やピーク強度が得られず、その測定対象の特性を適正に把握することができない場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によれば、試料を励起する励起部と、前記励起部による励起によって前記試料から生じる光を集光する集光部と、前記試料と前記集光部との相対位置を制御する位置制御部と、前記位置制御部によって前記試料と前記集光部との相対位置を変化させ、前記励起部によって励起された前記試料の一の測定対象から生じて前記集光部により集光される光の強度変化を評価する処理部と、を含む顕微分光測定装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
開示の顕微分光測定装置によれば、試料内の測定対象の特性を適正に把握し、所定の特性を示す測定対象を精度良く選別することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】試料の構成例を示す図である。
【図２】顕微分光測定装置の構成例を示す図である。
【図３】冷却装置の構成例を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る顕微分光測定装置の一例の説明図である。
【図５】冷却装置の一例の説明図である。
【図６】試料の一例の平面模式図である。
【図７】試料の一例の断面模式図である。
【図８】試料の別例の断面模式図である。
【図９】光学構造選別フローの一例を示す図である。
【図１０】第１判別処理のフローの一例を示す図である。
【図１１】第２判別処理のフローの一例を示す図である。
【図１２】補正処理のフローの一例を示す図である。
【図１３】スポット位置とピーク強度との関係の一例を示す図（その１）である。
【図１４】スポット位置とピーク強度との関係の一例を示す図（その２）である。
【図１５】第２の実施の形態に係る顕微分光測定装置の一例の説明図である。
【図１６】第３の実施の形態に係る顕微分光測定装置の一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
例えば、半導体発光素子の特性を調べるために、顕微分光測定が実施される。顕微分光測定は、特定領域についての精密な局所分析を行う手段として有効である。このほか、特定領域が所定の特性を有しているか否かの判定、或いは、複数の領域の中から所定の特性を有する領域を選別する目的で、顕微分光測定を実施する場合もある。
【００１０】
半導体発光素子は、量子情報処理や量子暗号通信用の光源として用いられる場合がある。量子情報処理や量子暗号通信用の光源には、通常、人工的に制御された量子二準位系を用いる。量子二準位には、単一色素分子、半導体中の欠陥や量子ドット等があるが、いずれも、励起状態からの電子遷移や、電子と正孔の再結合により、光子や光子対が生成される性質を利用するものである。ここでは、これらを総称して孤立量子光源と呼ぶ。
【００１１】
孤立量子光源のうち、量子ドットには、材質、形状、サイズによる波長制御の容易性、集積化の容易性、形成される固体素子の高い安定性等、様々な長所がある。例えば、量子暗号通信の場合、孤立量子光源として、光子１つ１つを規則的に発生できる、いわゆる単一光子光源を用いることが望ましいが、量子ドットを用いれば、光励起又は電流注入により、比較的簡便な構造で単一光子光源を実現することができる。
【００１２】
量子ドットを用いた単一光子光源に要求される性能としては、第１に、所望の波長帯域内において高い発光強度を持つこと（高量子効率）、第２に、その第１の性能を満たす量子ドットが素子内にただ１つ存在すること（量子光源の単一性）、が挙げられる。しかしながら、量子ドットを用い、このような２つの性能を共に満足する単一光子光源を形成することは容易ではない。
【００１３】
その理由として、まず第１に、次のようなことが挙げられる。即ち、量子ドットは、自己組織化成長法等を用いて一度に多数形成することが広く行われている。そのような場合、個々の量子ドットの発光効率（内部量子効率）は、量子ドット界面や近傍の不純物、欠陥によって大きく変化するため、多数の中のある量子ドットが、高い内部量子効率を示すかどうかは、確率的にしか決まらない。
【００１４】
また、第２に、量子ドットを用いる場合には、光の取り出し効率を高めるため、所定形状の半導体構造内に量子ドットを配置した光学構造が採用される。例えば、その形状から、ピラミッド型（Ａ．Ｈａｒｔｍａｎｎ著、“Journal of Physics”、１９９９年発行、第１１巻、５９０１頁）、メサ型（Ｋ．Ｔａｋｅｍｏｔｏ著、“Japanese Journal of Applied Physics”、２００４年発行、第４３巻、Ｌ９９３頁）、ピラー型（Ｍ．Ｐｅｌｔｏｎ著、“Physical Review Letters”、２００２年発行、第８９巻、２３３６０２頁）、ホーン型（Ｋ．Ｔａｋｅｍｏｔｏ著、“Journal of Applied Physics”、２００７年発行、第１０１巻、０８１７２０頁）等と呼ばれる光学構造が知られている。このような光学構造は、いずれも数十ｎｍ〜数μｍ程度の微細なサイズとされ、形成には高い精度が要求される。そのため、光学構造の設計と仕上がりの形状にずれが生じたり、複数の光学構造を形成する場合に、プロセス条件によって個々の光学構造の形状にばらつきが生じたりすることがある。
【００１５】
そして、第３に、上記自己組織化成長法等を用いると、１つの光学構造内に配置される量子ドットの位置や個数も、確率的にしか決まらないことが挙げられる。光学構造内に２個以上の量子ドットが存在すれば、１回の励起で同時に２個以上の光子が生成されてしまうため、それを単一光子光源として用いることは難しくなる。また、量子効率の高い単一光子光源を形成するうえでは、単一の量子ドットが、その設計中心（光学構造の中心）に位置していることが理想的である。
【００１６】
以上の理由から、所定の特性を示す単一光子光源を得るためには、まず、１つの半導体基板に無数の自己組織化量子ドットを成長する。そして、それを適切なサイズ（例えば５ｍｍ四方）に切り出した試料に複数の光学構造を形成したうえで、理想形状かそれに近い形状の光学構造の中心に高い内部量子効率を示す量子ドットが１つ含まれるものを選別するのが有効な方法となる。この選別に適した手法が、顕微分光測定である。量子ドットが含まれる光学構造は、数十ｎｍ〜数μｍ程度の大きさであるため、顕微分光測定によって観察エリアを光学的に限定することで、試料に形成した複数の光学構造の中から１つの光学構造を選び出すことが可能である。また、顕微分光測定によれば、１つの光学構造内に含まれる量子ドットからの光学応答を直接的に観測することが可能である。
【００１７】
以下では、試料に形成した複数の光学構造（光源）の中から、顕微分光測定を利用して、所定の特性を示す光学構造を選別する手法について説明していく。
まず、試料の構成例を図１に、顕微分光測定に用い得る装置の構成例を図２に、それぞれ示す。
【００１８】
例えば、図１に示すような、光学構造１０１を半導体基板１０２にアレイ状に配置した試料１００を準備する。光学構造１０１には、１つ又は２つ以上の量子ドットが含まれている。このような試料１００の各光学構造１０１について、図２に示すような顕微分光測定装置２００を用いて局所分析を実施することを想定する。
【００１９】
この手法では、試料ステージ３０１上に配置された光学構造１０１に、対物レンズ等を含む集光装置２０１を通して励起光源２０２から励起光を照射し、得られた発光を同一の集光装置２０１（又は別の対物レンズ等を含む集光装置でもよい）を通して集光する。そして、その集光した発光を含む光（出力光）について、分光器２０３及び検出器２０４（分光器と組み合わせたマルチチャネル型の検出器や光電子増倍管等）を用いて発光スペクトルを検出する。１つの光学構造１０１について発光スペクトルを検出したら、次の光学構造１０１へと測定対象を移し、順々に発光スペクトルを検出していき、データを蓄積する。試料１００に形成した光学構造１０１の数だけこのような測定を繰り返し、蓄積された発光スペクトルのデータを基に、所定の特性を示す光学構造を選別する。便宜上、ここでは２５個の光学構造１０１が形成された試料１００を例にしたが、１つの試料に形成する光学構造は、実際には１千個〜１万個にも及ぶ場合があるため、このような測定及び選別は自動で行うことが好ましい。
【００２０】
ところで、このようにして試料上の複数の光学構造について選別を行う際に重要となる点の１つに、各光学構造の合否判定をどう行うか、ということがある。最も簡便な方法は、得られた発光スペクトルのピークカウント（ピーク強度）を発光強度の指標として利用する方法である。孤立した量子ドットが示すスペクトルは、原子様の鋭い発光輝線となるため、発光スペクトルのピーク強度が、予め設定した閾値を上回れば合格、下回れば不合格とする。しかし、この選別方法では、所定の特性を示す光学構造を選別することができない場合がある。
【００２１】
良質な光学構造の条件としては、次の（１）〜（４）に示すような４つの条件を挙げることができる。尚、発光波長が光学構造の設計帯域内に入っていることを前提条件とする。
【００２２】
（１）量子ドットの内部量子効率が一定の閾値を超えている。
（２）光学構造が設計通りの形状になっている。
（３）量子ドットの位置が光学構造の設計中心に配置されている。
【００２３】
（４）量子ドットが光学構造内に１つ含まれている（但し、結合量子ドットは最小単位で１つと数える。）。
発光スペクトルのピーク強度に基づいて適正に判定できるのは、上記の（１）〜（３）までであり、（４）に示した光学構造内の量子ドットの数については適正に判定できない場合がある。例えば、複数の量子ドットの発光輝線が重畳されている場合には、発光スペクトルのピーク強度が増大されてしまう。そのため、ピーク強度のみでは、その複数の量子ドットの集合を、良質な単一の量子ドットと判定してしまう可能性がある。選別精度を高めるためには、このような発光スペクトルのピーク強度という第１の選別基準に加えて、光学構造内の量子ドットの数に応じた何らかの出力情報を第２の選別基準として用いることが望ましい。
【００２４】
尚、発光スペクトルの発光輝線の本数を第２の選別基準とし、顕微分光測定で得られた発光スペクトルの発光輝線が１本の場合は合格、２本以上の場合は不合格とする方法も考えられる。しかしながら、単一の量子ドットが示す発光輝線は、一本のみではなく、励起準位、励起子分子準位、多励起子準位、荷電励起子準位（正と負）等、多岐にわたる（Ｊ．Ｊ．Ｆｉｎｌｅｙ著、“Physical Review B”、２００１年発行、第６３巻、０７３３０７頁）。何本の固有準位が発光輝線として観測されるかは、量子ドットの外的・内的環境や励起条件等で変化するため、発光輝線の本数を選別基準に加えると、良質の量子ドットをふるい落としてしまう可能性がある。
【００２５】
また、試料上の複数の光学構造について選別を行う際に上記合否判定のほかに重要となるもう１つ別の点として、測定時の試料の２次元的な配置ずれや、いわゆるアオリと呼ばれる３次元的な配置ずれにどう対応するか、ということがある。このような試料の配置ずれは、その試料が測定時に置かれている環境と関係する。
【００２６】
量子光源の中には、ダイヤモンド中の窒素空孔や窒化ガリウム系量子ドット等のように、室温で動作可能なものもあるが、一般には液体ヘリウム（Ｈｅ）温度等の低温環境まで冷却した方が強い発光強度が得られ、また、スペクトル線が先鋭化する。従って、光学構造を選別するための顕微分光測定では、室温で動作する顕微分光測定装置に、試料を低温環境に保つ冷却装置を組み合わせることが望ましい。
【００２７】
ここで、冷却装置の構成例を図３に示す。
図３に示す冷却装置３００は、試料１００が載置される試料ステージ３０１、試料ステージ３０１に取り付けられた冷却部３０２、試料ステージ３０１及び冷却部３０２が収容されるチャンバ３０３を備えている。冷却部３０２には、液体Ｈｅ等の冷媒が、トランスファーチューブ３０５を介して、流通するようになっている。
【００２８】
測定時に試料を冷却する際には、例えば、試料１００をグリース等で試料ステージ３０１に貼付する。そして、真空状態にしたチャンバ３０３内の冷却部３０２に、トランスファーチューブ３０５を介して冷媒を流通させ、冷却部３０２上の試料ステージ３０１を冷却し、試料ステージ３０１上の試料１００を冷却する。このような冷却状態の試料１００に対し、チャンバ３０３の光学窓３０６から励起光が照射され、それによって生じる出力光が光学窓３０６から検出される。
【００２９】
ところが、トランスファーチューブ３０５自体相当な重量があり、また、長さもあるため、測定中に試料１００と、顕微分光測定装置２００の光学系との間に２次元的或いは３次元的なずれが発生し、顕微分光測定を精度良く行う上での障害となることがある。
【００３０】
また、試料１００をグリース等で試料ステージ３０１に貼付するときは、試料１００上にアレイ状に並べた光学構造１０１の配列方向と、試料ステージ３０１の駆動軸方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）が一致するよう事前に調整する。しかし、この調整を目視で行った場合、厳密には、試料１００と、試料ステージ３０１の駆動軸方向との間に、若干のずれが生じる。更に、グリース等で試料ステージ３０１に貼付した試料１００は、室温から冷媒温度まで冷却する際、或いは長時間測定の間に、試料１００自体が面内で回転してしまうこともある。このような要因によるずれもまた、顕微分光測定を精度良く行う上での障害となり得る。
【００３１】
尚、試料の位置ずれに関しては、例えば、試料に位置補正用のマーカを配置し、そのマーカを基準にして画像認識処理によって位置ずれ補正を行う手法が考えられる。しかし、光子と量子光源の結合効率を高めるよう設計された光学構造を測定対象とし得る顕微分光測定の場合、光学構造は、光の取り出し効率を確保するために、位置ずれの許容精度（トレランス）が非常に厳しくなる。特に、光学構造からの発光をシングルモード光ファイバに光結合させて検出するような顕微分光測定装置では、光ファイバ端が光学構造の中心から１００ｎｍ程度ずれただけでも光の取り出し効率が著しく低下してしまう場合がある。従って、マーカの画像認識処理によって位置ずれ補正を行う手法では、高い解像度が要求され、数百ｎｍ程度の解像度では、十分な精度の位置ずれ補正が行えない。更に、単一光子光源のように光ファイバへの結合損失を極限まで減らす必要がある場合には、そもそも画像認識用の光学系さえ設けることができない場合もある。
【００３２】
また、試料から発生する近接場光をプローブ光で検知し、検出器の位置を自動でアラインメントする手法も提案されている。しかし、この手法では、試料測定用の顕微光学系に加えて位置補正用の近接場顕微光学系を別途導入する必要がある。そのため、装置自体が大変大がかりになる、試料自体を近接場顕微観察用に合わせて表面で近接場光を発生させるような加工が必要になる、等の課題が残る。
【００３３】
以上の点に鑑み、ここではまず、第１の実施の形態として、次の図４に例示するような構成を有する顕微分光測定装置２０を用い、所定の特性を示す光学構造の選別を行う場合について説明する。
【００３４】
図４は第１の実施の形態に係る顕微分光測定装置の一例の説明図、図５は冷却装置の一例の説明図である。
図４に示す顕微分光測定装置２０は、試料１０の発光スペクトルを検出するための分光光学系、試料１０を低温状態に保つ冷却装置３０、及び検出された発光スペクトル（スペクトル信号）を用いた処理を実行する信号処理装置４０（処理部）を備えている。
【００３５】
顕微分光測定装置２０を用いて測定する試料１０には、例えば、１つ又は２つ以上の量子ドットを含む光学構造１１が、２次元アレイ状に複数形成されたものを用いる。尚、試料１０の構造の詳細については後述する。
【００３６】
試料１０は、冷却部３２に熱的に接続された試料ステージ３１上に載置され、冷却装置３０により、液体Ｈｅ温度等の低温環境に置かれる。尚、ここでは一例として、試料１０の光学構造１１形成面側を上方（試料ステージ３１側と反対側）に向けて配置している場合を示したが、試料１０によっては、光学構造１１形成面側を下方（試料ステージ３１側）に向けて配置する場合もある。
【００３７】
低温環境は、図５に示すような冷却装置３０によって実現される。図５に示す冷却装置３０は、試料ステージ３１及び冷却部３２が収容されるチャンバ３３を備え、冷却部３２には、液体Ｈｅ等の冷媒が貯蔵された冷媒コンテナ３４との間で、トランスファーチューブ３５を介して、冷媒が流通される。顕微分光測定の際には、試料１０がグリース等で試料ステージ３１に貼付され、チャンバ３３内が真空ポンプ３７で排気されて真空とされる。そして、そのチャンバ３３内にある冷却状態の試料１０に対し、チャンバ３３の光学窓３６を通して励起光が照射され、それによって生じる発光を含む出力光が光学窓３６から検出される。
【００３８】
顕微分光測定装置２０は、低温環境に置かれた試料１０を励起するための励起光を発生する励起光源２１と、励起光を試料１０に照射すると共に、試料１０から発生する発光を含む出力光を集光する集光装置２２とを備える。
【００３９】
励起光源２１には、測定対象となる光学構造１１に含まれる量子ドットの種類に応じて任意のレーザが使用できる。例えば、アルゴン（Ａｒ）レーザ、チタン・サファイアレーザ、ヘリウム−カドミウム（Ｈｅ−Ｃｄ）レーザ、各種色素レーザ、半導体レーザ等が使用可能である。
【００４０】
集光装置２２は、励起光源２１と光ファイバ（シングルモード光ファイバ）２８を介して光学的に接続されている。集光装置２２は、少なくとも１つの対物レンズ又は非球面レンズを備え、励起光を試料１０上の直径１μｍ程度のスポットに集光すると共に、得られた発光を含む出力光を光ファイバ２８のコアに結像する役割を果たす（共焦点光学系）。
【００４１】
集光装置２２には、当該集光装置２２と試料１０との相対位置を変化させるための３軸ステージ２３が取り付けられ、３軸ステージ２３には、集光装置２２の移動を制御するためのステージ駆動信号がステージ駆動装置２４から送信される（位置制御部）。３軸ステージ２３は、ステージ駆動装置２４からの駆動信号を受けて、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の３軸方向にそれぞれ独立に移動できるようになっている。３軸ステージ２３としては、ステッピングモータ又はピエゾ駆動装置が使用でき、１００ｎｍ或いはそれ以下の精度で位置決めできるものを用いる。
【００４２】
尚、ここでは３軸ステージ２３を集光装置２２に取り付けた場合を例示したが、低温環境側（冷却装置３０側）全体を３軸ステージで駆動したり、試料ステージ３１と冷却部３２の間に３軸ステージを取り付けたりすることもできる。
【００４３】
励起光源２１からの励起光は、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）カプラ２５を通して集光装置２２に導かれ、試料１０からの発光を含む出力光は、集光装置２２で集光された後、ＷＤＭカプラ２５で励起光と発光光の２波長が分波・合波される。ＷＤＭカプラ２５を通過した光は、フィルタ２６に導かれ、フィルタ２６により、励起光の反射光や不要な背景光が取り除かれた後、分光器２７（分光部）に送られる。分光器２７には、例えば、ツェルニー・ターナー型分光器を用いることができる。尚、集光装置２２と分光器２７とは、光ファイバ（シングルモード光ファイバ）２８によって光学的に接続されている。
【００４４】
分光器２７によって分光された試料１０の発光スペクトルは、検出器２９（検出部）によって検出される。検出器２９には、例えば、１次元リニア型検出器、２次元アレイ型検出器、光電子増倍管等を用いることができる。検出器２９で得られた発光スペクトル（スペクトル信号）は、信号処理装置４０に送られる。
【００４５】
信号処理装置４０は、発光強度評価部４１、位置ずれトレランス評価部４２、記録部４３（データ蓄積部４３ａ、マーカ位置記憶部４３ｂ）、補正量算出部４４及びステージ制御部４５を有している。
【００４６】
第１の評価部である発光強度評価部４１は、検出器２９からの発光スペクトルのピーク強度（発光強度）を評価する。例えば、発光強度評価部４１は、取得した発光スペクトルのピーク強度を求め、求めたピーク強度を、予め設定された閾値（第１選別基準値）と比較し、それらの大小関係を判定する。
【００４７】
第２の評価部である位置ずれトレランス評価部４２は、試料１０と集光装置２２との相対位置の変化に対する発光強度の許容精度（トレランス）を評価する。例えば、位置ずれトレランス評価部４２は、試料１０と集光装置２２との相対位置を変化させたときに、一の測定対象の光学構造１１から生じ、集光装置２２で集光された発光スペクトルのピーク強度の変化を求め、その変化の程度を表す評価値を生成する。更に、位置ずれトレランス評価部４２は、その生成した評価値を、予め設定された閾値（第２選別基準値）と比較し、それらの大小関係を判定する。
【００４８】
記録部４３は、例えば、データ蓄積部４３ａ及びマーカ位置記憶部４３ｂを含む。
データ蓄積部４３ａには、発光強度評価部４１及び位置ずれトレランス評価部４２での判定結果に関するデータ（試料１０上の測定対象（光学構造１１）の位置、当該測定対象について得られたピーク強度並びに評価値等）が記録される。
【００４９】
マーカ位置記憶部４３ｂには、試料１０と集光装置２２との位置関係を補正する際の基準（マーカ）として用いる、試料１０上の測定対象（光学構造１１）の位置（マーカ位置）、及びそのマーカ位置の評価値（マーカ評価値）等が記録される。マーカ位置記憶部４３ｂには、例えば、マーカ位置及びマーカ評価値の組が、１つ又は２つ以上記録される。
【００５０】
また、記録部４３には、例えば、試料１０或いは試料１０上の各光学構造１１の位置（座標）、上記第１，第２選別基準値、試料１０の測定時間の閾値（サンプリング時間）等が、その顕微分光測定の実施に先立ち、予め記録される。
【００５１】
補正量算出部４４は、記録部４３のマーカ位置記憶部４３ｂに記録されているマーカ位置及びマーカ評価値を基に、試料１０と集光装置２２との位置関係を補正するための補正量を算出する。
【００５２】
ステージ制御部４５は、補正量算出部４４で算出された補正量を基に、集光装置２２のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動量を決定し、ステージ駆動装置２４に送信するステージ駆動命令を生成し、生成したステージ駆動命令をステージ駆動装置２４に送信する。ステージ駆動装置２４は、受信したステージ駆動命令に基づき、３軸ステージ２３に対し、ステージ駆動信号を送信する。
【００５３】
上記の発光強度評価部４１、位置ずれトレランス評価部４２、記録部４３、補正量算出部４４及びステージ制御部４５の各処理機能を含む、信号処理装置４０の処理機能は、コンピュータを用いて実現することができる。その場合、信号処理装置４０の処理機能を記述したプログラムをコンピュータで実行することにより、当該処理機能がコンピュータ上で実現される。尚、信号処理装置４０の処理機能を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体（ハードディスク装置（ＨＤＤ）等の磁気記録装置、ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disc Read Only Memory)等の光ディスク）に記録しておくことができる。コンピュータは、このような記録媒体に記録されたプログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行する。
【００５４】
以上のような構成を有する顕微分光測定装置２０を用い、試料１０から所定の特性を示す光学構造１１を選別する。ここで、まず試料１０の構造について、次の図６及び図７を参照して更に詳しく説明する。
【００５５】
図６には、試料１０の一例の平面模式図を示している。試料１０は、半導体基板１２、及びその上に形成された複数の光学構造１１を含んでいる。光学構造１１の内部には、量子光源として、１つ又は２つ以上の量子ドットが埋め込まれている。光学構造１１の大きさは、その種類で異なるが、例えば、メサ構造の場合、直径１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度である。
【００５６】
試料１０には、複数の光学構造１１が、アレイ状に配置されている。光学構造１１は、Ｘ軸方向には、同一サイズ或いはほぼ同一サイズのものが配列され、Ｙ軸方向には、正方向から負方向に向かい、次第に直径が小さくなったものが配列される。各光学構造１１は、数十μｍ間隔で並べられる。
【００５７】
尚、ここでは便宜上、各光学構造１１の位置を識別できるように、ラベルを付している。図６の例では、Ｘ軸方向に「１」，「２」，「３」，「４」，「５」、Ｙ軸方向に「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」，「Ｅ」とラベルを付し、各光学構造１１の位置は、「Ａ１」，「Ａ２」，・・・，「Ｅ５」と識別する。但し、ラベルは、各光学構造１１の位置をデータ上識別可能であればよく、必ずしも試料１０表面に実際に付されていることを要しない。
【００５８】
また、ここでは便宜上、大小合わせて２５個の光学構造１１を図示したが、光学構造１１の数はこれに限定されるものではない。例えば、光学構造１１を、３ｍｍ四方の領域に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ３０μｍ間隔で配列させたとすると、１つの試料１０には１０4個程度の光学構造１１が配列されることになる。
【００５９】
図７には、試料１０の一例の一断面を模式的に図示している。ここでは、Ｙ軸方向に配列された、平面サイズの異なる、５つのメサ型の光学構造１１（上記図６のＡ段〜Ｅ段に対応）を例示している。試料１０は、例えば、半導体基板１２上に、バッファ層１３を介して、１つ又は２つ以上の量子ドット１４ａを含む量子ドット層１４が形成され、その上にキャップ層１５が形成された光学構造１１（メサ構造部）を有する。
【００６０】
試料１０がこのような構造の場合には、例えば、まず半導体基板１２の全面にバッファ層１３を形成し、次いで自己組織化成長法を用い、バッファ層１３の全面に多数の量子ドット１４ａを含む量子ドット層１４を形成する。その後、量子ドット層１４の全面にキャップ層１５を形成し、半導体基板１２まで達するようなエッチングによるメサ加工を施すことで、上記図６に示したような配列の、平面サイズの異なる、複数の光学構造１１を形成する。
【００６１】
自己組織化成長法を用いて量子ドット１４ａを形成する場合、個々の量子ドット１４ａの配置を制御することは難しく、量子ドット１４ａのバッファ層１３上の面内分布密度は、確率的なものとなる。このように多数の量子ドット１４ａを確率的に形成した後、メサ加工を施すと、上記図６のＡ段に示したような比較的平面サイズの大きな光学構造１１には、比較的多くの量子ドット１４ａが含まれ易くなる。逆に、上記図６のＥ段に示したような比較的平面サイズの小さな光学構造１１には、比較的少ない量子ドット１４ａが含まれ易くなる。即ち、試料１０は、上記図６のＡ段からＥ段にいくに従って、光学構造１１に含まれる量子ドット１４ａの平均数が、段階的に減少していく可能性が高いものとなっている。
【００６２】
光学構造１１は、直径１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の平面サイズとすることができる。自己組織化成長法を用いる場合、その成長条件にもよるが、１平方センチ当たり１０10個の量子ドット１４ａが形成されると仮定すると、メサ加工後の１つの光学構造１１内には、１個〜１００個程度の量子ドット１４ａが含まれることになる。
【００６３】
このように試料１０は、上記図６のＡ段からＥ段にいくに従って、光学構造１１に含まれる量子ドット１４ａの数が、段階的に減少している可能性が高くなる構成になっている。この場合、光学構造１１は、上記図６のＡ段からＥ段に向かうほど、単一の量子ドットを含む構造となり易いと言える。そのため、上記図６のＡ段からＥ段に向かって顕微分光測定を実施していくことにより、単一の量子ドットを含む光学構造１１を、効率的に絞り込んでいくことが可能になる。
【００６４】
尚、ここでは、メサ型の光学構造１１を例にして述べたが、その他の構造を有する光学構造１１を形成した試料１０を用いてもよい。例えば、図８に示すような、量子ドット１４ａを含むホーン型の光学構造１１を形成した試料１０を用いてもよい。
【００６５】
続いて、顕微分光測定装置２０を用いた光学構造１１の選別方法について説明する。
顕微分光測定の実施にあたり、まず、試料１０を、試料ステージ３１上に配置し、冷却装置３０を用いて冷却する。試料ステージ３１は、冷却部３２に熱的に接続されており、冷媒コンテナ３４からトランスファーチューブ３５を介して流れ込んだ冷媒が冷却部３２を冷却し、それにより、試料ステージ３１上の試料１０が冷却される。冷却部３２に流れ込んだ冷媒は、同じトランスファーチューブ３５を介して冷媒コンテナ３４に回収される。試料ステージ３１及び冷却部３２は、チャンバ３３内に収容されており、試料１０の冷却及び顕微分光測定の際、チャンバ３３内は真空ポンプ３７により真空とされる。
【００６６】
顕微分光測定では、励起光源２１の励起光を、光ファイバ２８で集光装置２２へと導き、集光装置２２から、チャンバ３３の光学窓３６を通して、冷却状態にある試料１０の一の測定対象の光学構造１１に照射する。それによってその測定対象からの発光を含む出力光は、光学窓３６を通して集光装置２２に集光され、光ファイバ２８、ＷＤＭカプラ２５、フィルタ２６を通って分光器２７に運ばれ、検出器２９で発光スペクトル（スペクトル信号）が検出される。このような測定を、試料１０上の複数の光学構造１１について順次実施していき、信号処理装置４０により、複数の光学構造１１の中から所定の特性を示す光学構造１１を選別する。
【００６７】
この顕微分光測定の際、開始点の測定対象には、試料１０に形成した複数の光学構造１１のうち、含まれる量子ドットの数が多く、確実に発光スペクトルを取得することができるサイズの光学構造１１を選択する。そして、その後、順次より小さなサイズの光学構造１１へと測定対象を移していく。上記図６に例示したような試料１０であれば、「Ａ１」，「Ａ２」，「Ａ３」，「Ａ４」，「Ａ５」，「Ｂ１」，「Ｂ２」・・・の順で発光スペクトルの測定を行い、「Ｅ５」で測定を終了する。測定対象の選択は、信号処理装置４０により、予め記録されている試料１０の位置（座標）、及びそこに形成されている各光学構造１１の位置（座標）を基に、集光装置２２に取り付けた３軸ステージ２３を移動させることで行う。
【００６８】
顕微分光測定を利用した光学構造の選別フローの一例を図９〜図１２に示す。なお、図９は、光学構造選別フローのメインルーチンの一例を示す図、図１０〜図１２は、図９の光学構造選別フローにおけるサブルーチンの例を示す図である。
【００６９】
図９は光学構造選別フローの一例を示す図である。
まず、信号処理装置４０が、集光装置２２を最初の測定対象の光学構造１１（図６の「Ａ１」）に移動させるよう、ステージ制御部４５からステージ駆動装置２４にステージ駆動命令を送る（ステップＳ１）。
【００７０】
そして、最初の測定対象の光学構造１１に対し、顕微分光測定装置２０により、顕微分光測定が行われ、その光学構造１１から生じ、集光装置２２で集光された発光の発光スペクトル（スペクトル信号）が信号処理装置４０に取り込まれる（ステップＳ２）。その後、信号処理装置４０は、取得した発光スペクトルを用いて第１判別処理を実行する（ステップＳ３）。
【００７１】
図１０は第１判別処理のフローの一例を示す図である。
第１判別処理では、まず、信号処理装置４０が、取得された発光スペクトルのピーク強度（発光強度）に関係なく、位置ずれトレランス評価部４２により、最初の測定対象の光学構造１１について、位置ずれトレランスの評価を実施する（ステップＳ１１）。更に、この最初の測定対象の光学構造１１を、試料１０と集光装置２２との位置関係を補正する際の基準（マーカ）として仮設定する（ステップＳ１２）。
【００７２】
ステップＳ１１の位置ずれトレランスの評価は、次のようにして実施される。即ち、まず、信号処理装置４０が、ステージ制御部４５からステージ駆動装置２４にステージ駆動命令を送り、集光装置２２による試料１０への励起光のスポット位置を、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に一定間隔で移動させる。そして、信号処理装置４０は、各スポット位置のときに最初の測定対象の光学構造１１から生じて集光装置２２で集光される発光スペクトルを取得し、発光強度評価部４１により、その取得した発光スペクトルのピーク強度を求める。
【００７３】
ここで、スポット位置とピーク強度との関係の一例を、図１３及び図１４に示す。尚、ここでは、光学構造１１として、インジウムリン（ＩｎＰ）層上にインジウムヒ素（ＩｎＡｓ）の量子ドット１４ａが形成されている、ホーン型のものを用いている。
【００７４】
図１３（Ａ）に示すように、直径が比較的大きく、量子ドット１４ａが比較的多く含まれる光学構造１１では、図１３（Ｂ）に示すように、多数の発光スペクトル線が観測される。これに対し、図１４（Ａ）に示すように、直径が比較的小さく、含まれる量子ドット１４ａが１つのみの光学構造１１では、図１４（Ｂ）に示すように、ごく少数の発光スペクトル線しか観測されない。図１３（Ｂ）と図１４（Ｂ）とを比較した場合、メイン発光スペクトル線（図の▽）のピーク強度は同程度である。従って、ピーク強度だけでは、単一量子ドット１４ａを含む光学構造１１（即ち、図１３（Ａ）と図１４（Ａ）のうち、図１４（Ａ）の方）の選別は行えない。
【００７５】
一方、位置ずれトレランスを評価するため、Ｘ方向に±１μｍの範囲でスポット位置を移動させたときのピーク強度をプロットしたものが、図１３（Ｃ）及び図１４（Ｃ）である。図１３（Ｃ）及び図１４（Ｃ）に示すように、ピーク強度は、中心（Ｘ＝０．０）から離れるに従って小さくなる傾向が見られる。スポット位置の変化に対するピーク強度の減少の程度は、図１４（Ｃ）、即ち、含まれる量子ドット１４ａが１つのみの光学構造１１の場合の方が、大きくなる。
【００７６】
図１３及び図１４より、単一の量子ドット１４ａを含む光学構造１１の方が、位置ずれトレランスが厳しい傾向にあり、ピーク強度が、スポット位置の変化（試料１０と集光装置２２の相対位置の変化）に対して、より敏感に変化する傾向にあると言える。換言すれば、位置ずれトレランスは、単一の量子ドット１４ａを含む光学構造１１を選別するための基準の１つとして利用可能であると言える。
【００７７】
そこで、第１判別処理における上記ステップＳ１１の位置ずれトレランスの評価では、まず、位置ずれトレランス評価部４２により、スポット位置をＸ軸方向又はＹ軸方向に移動させて取得した発光スペクトルのピーク強度を、スポット位置に対してプロットする。そして、位置ずれトレランス評価部４２により、そのプロットを、次式（１Ａ）又は（１Ｂ）に示す二次関数でフィッティングし、係数（評価値）αを求める。
【００７８】
Ｉ（ｘ）＝−α（ｘ−ｘ0）2＋β  ・・・（１Ａ）
Ｉ（ｙ）＝−α（ｙ−ｙ0）2＋β  ・・・（１Ｂ）
式（１Ａ），（１Ｂ）において、Ｉ（ｘ），Ｉ（ｙ）はそれぞれ、座標（ｘ，ｙ）における発光スペクトルのピーク強度であり、α，β，ｘ0，ｙ0はそれぞれ、フィッティングパラメータである。座標（ｘ0，ｙ0）はピーク座標を表す。
【００７９】
このようにして位置ずれトレランス評価部４２で求められたパラメータのうちα，ｘ0，ｙ0は、マーカ位置記憶部４３ｂに記録される。
尚、この手法を用いると、上記図１３（Ｃ）の例では、評価値α＝０．１２となり、上記図１４（Ｃ）の例では、評価値α＝０．５１となる。
【００８０】
位置ずれトレランスの評価では、例えば、スポット位置の変化に対するピーク強度の変化が、スポット位置の移動方向がＸ軸方向かＹ軸方向かによらず、等方的であるとすることができる。その場合は、スポット位置をＸ軸方向又はＹ軸方向のいずれかに移動させ、取得した発光スペクトルを基に、位置ずれトレランス評価部４２により、式（１Ａ）又は（１Ｂ）を用いて評価値αを求めるようにすればよい。
【００８１】
また、位置ずれトレランスの評価では、スポット位置の変化に対するピーク強度の変化が、スポット位置の移動方向がＸ軸方向かＹ軸方向かによって異なる、非等方的な変化を示すとすることもできる。その場合は、スポット位置をＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ移動させ、取得した発光スペクトルを基に、位置ずれトレランス評価部４２により、式（１Ａ）及び（１Ｂ）を用いてそれぞれ評価値αを求めるようにすればよい。更に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向についてそれぞれ求められた評価値αの平均値を求め、その平均値を、現在測定対象にしている光学構造１１の代表値として用いるようにしてもよい。
【００８２】
また、ここでは、スポット位置の変化に対するピーク強度の変化を、二次関数でフィッティングするようにしたが、ガウシアン関数を用いてフィッティングを行うようにしてもよい。
【００８３】
このように、第１判別処理では、ステップＳ１１，Ｓ１２において、最初の測定対象の光学構造１１について、上記のような位置ずれトレランス評価を実施したうえで、その光学構造１１をマーカとして仮設定する。マーカとして仮設定する光学構造１１の位置（マーカ位置）は、位置ずれトレランス評価部４２で求められた評価値（マーカ評価値）、ピーク座標と共に、マーカ位置記憶部４３ｂに記録される。
【００８４】
次に、信号処理装置４０は、発光強度評価部４１により、その最初の測定対象の光学構造１１について取得された発光スペクトルのピーク強度（スポット位置変化前のピーク強度、又はスポット位置を変化させたときのピーク座標でのピーク強度）を求める（ステップＳ１３）。そして、発光強度評価部４１により、求めたピーク強度と、予め設定されている第１選別基準値とを比較し、そのピーク強度が第１選別基準値を上回っているか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００８５】
信号処理装置４０は、ステップＳ１４において、求めたピーク強度が第１選別基準値を上回ると判定した場合には、位置ずれトレランス評価部４２により、先に求めた位置ずれトレランスの評価値が第２選別基準値を上回るか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００８６】
信号処理装置４０は、ステップＳ１５において、その評価値が第２選別基準値を上回ると判定した場合には、最初の測定対象の光学構造１１を良質な単一量子ドット光源として、その位置をデータ蓄積部４３ａに記録する（ステップＳ１６）。尚、このとき、データ蓄積部４３ａには、この最初の測定対象の光学構造１１について得られたピーク強度及び評価値を、その光学構造１１の位置と関連付けて記録するようにしてもよい。データ蓄積部４３ａへの記録後は、図９のメインルーチンの処理に戻る。
【００８７】
また、ステップＳ１４でピーク強度が第１選別基準値を下回ると判定した場合、ステップＳ１５で評価値が第２選別基準値を下回ると判定した場合には、この最初の測定対象の光学構造１１は、単一量子ドット光源としては不適格であるとする。これらの場合、信号処理装置４０は、データ蓄積部４３ａへの記録は行わず、図９のメインルーチンの処理に戻る。
【００８８】
信号処理装置４０は、第１判別処理の終了後、集光装置２２を次の測定対象の光学構造１１（図６の「Ａ２」）に移動させるよう、ステージ制御部４５からステージ駆動装置２４にステージ駆動命令を送る（ステップＳ４）。
【００８９】
そして、顕微分光測定装置２０により、次の測定対象の光学構造１１について顕微分光測定が行われ、その発光スペクトル（スペクトル信号）が信号処理装置４０に取り込まれる（ステップＳ５）。その後、信号処理装置４０は、取得した発光スペクトルを用いて第２判別処理を実行する（ステップＳ６）。
【００９０】
図１１は第２判別処理のフローの一例を示す図である。
第２判別処理では、まず、信号処理装置４０が、発光強度評価部４１により、次の測定対象の光学構造１１について取得された発光スペクトルのピーク強度（発光強度）を求める（ステップＳ２１）。そして、発光強度評価部４１により、求めたピーク強度と、予め設定されている第１選別基準値とを比較し、ピーク強度が第１選別基準値を上回っているか否かを判定する（ステップＳ２２）。
【００９１】
信号処理装置４０は、ステップＳ２２において、求めたピーク強度が第１選別基準値を下回る場合には、この測定対象の光学構造１１は、単一量子ドット光源として不適格であるとし、図９のメインルーチンの処理に戻る。
【００９２】
信号処理装置４０は、ステップＳ２２において、求めたピーク強度が第１選別基準値を上回る場合には、位置ずれトレランス評価部４２により、この測定対象の光学構造１１について、位置ずれトレランスの評価を実施する（ステップＳ２３）。即ち、上記ステップＳ１１で述べたのと同様にして、スポット位置を変化させ、スポット位置の変化に対するピーク強度の変化を取得し、スポット位置に対するピーク強度のプロットに所定のフィッティングを行って、評価値（係数α）を求める。
【００９３】
信号処理装置４０は、位置ずれトレランス評価部４２により、求めた位置ずれトレランスの評価値が第２選別基準値を上回るか否かを判定する（ステップＳ２４）。
信号処理装置４０は、ステップＳ２４において、求めた評価値が第２選別基準値を下回ると判定した場合には、この測定対象の光学構造１１は、単一量子ドット光源として不適格であるとし、図９のメインルーチンの処理に戻る。
【００９４】
信号処理装置４０は、ステップＳ２４において、その評価値が第２選別基準値を上回ると判定した場合には、この測定対象の光学構造１１を良質な単一量子ドット光源として、その位置をデータ蓄積部４３ａに記録する（ステップＳ２５）。尚、このとき、データ蓄積部４３ａには、この測定対象の光学構造１１について得られたピーク強度及び評価値を、その光学構造１１の位置と関連付けて記録するようにしてもよい。
【００９５】
次に、信号処理装置４０は、位置ずれトレランス評価部４２により、ステップＳ２３で求めた評価値が、マーカ位置記憶部４３ｂに記録されている評価値（マーカ評価値）を上回るか否かを判定する（ステップＳ２６）。このとき、ステップＳ２３で求めた評価値は、この判定時点において、最も新しく設定（仮設定又は再設定）されていて、マーカ位置記憶部４３ｂに記録されている評価値（マーカ評価値）と比較される。例えば、現在の測定対象が「Ａ２」の光学構造１１であれば、上記ステップＳ１２でマーカとして仮設定した、最初の測定対象「Ａ１」の光学構造１１の評価値と比較される。
【００９６】
信号処理装置４０は、ステップＳ２６において、ステップＳ２３の評価値がマーカ位置記憶部４３ｂのマーカ評価値を上回ると判定した場合には、ステップＳ２３で評価値を求めた測定対象の光学構造１１をマーカに再設定する（ステップＳ２７）。即ち、ステップＳ２３で評価値を求めた測定対象の光学構造１１の位置を、最新のマーカ位置としてマーカ位置記憶部４３ｂに記録し、その評価値を、最新のマーカ評価値としてマーカ位置記憶部４３ｂに記録する。尚、この再設定前のマーカ位置記憶部４３ｂに既存のマーカ位置及びマーカ評価値は、再設定時にもマーカ位置記憶部４３ｂからは消去しないようにすることができる。
【００９７】
信号処理装置４０は、ステップＳ２６において、ステップＳ２３の評価値がマーカ位置記憶部４３ｂのマーカ評価値を下回ると判定した場合には、この測定対象の光学構造１１を不適格とし、マーカの再設定は行わず、図９のメインルーチンの処理に戻る。
【００９８】
このような第２判別処理の終了後、信号処理装置４０は、現在の測定対象の光学構造１１が試料１０上の最後の測定対象の光学構造１１（図６の「Ｅ５」）であるか否かを判定する（ステップＳ７）。信号処理装置４０は、ステップＳ７において、最後の測定対象の光学構造１１であると判定した場合には、選別処理を終了する。
【００９９】
信号処理装置４０は、ステップＳ７において、最後の測定対象の光学構造１１でないと判定した場合には、選別処理の開始からこの時点までで、予め設定された時間（サンプリング時間）が経過しているか否かを判定する（ステップＳ８）。サンプリング時間には、例えば、顕微分光測定に影響を与えるような試料１０の配置ずれ（位置ずれ、角度ずれ、アオリ）が発生する時間（或いはその平均時間）よりも短い時間を予め設定する。
【０１００】
信号処理装置４０は、ステップＳ８において、サンプリング時間が経過していないと判定した場合には、ステップＳ４に戻り、ステップＳ４以降の処理を実行する。
また、信号処理装置４０は、ステップＳ８において、選別処理開始から一定サンプリング時間が経過していると判定した場合には、試料１０と集光装置２２との位置関係を補正する補正処理を行う（ステップＳ９）。
【０１０１】
前述のように、試料１０は、トランスファーチューブ３５の重量のため、或いは顕微分光測定時に置かれる環境（グリース等で試料ステージ３１に貼付され低温環境に置かれる等）のために、２次元的或いは３次元的な配置ずれを招くおそれがある。このような配置ずれが生じる結果、試料１０と集光装置２２との位置関係にずれが生じ、その試料１０についての以後の顕微分光測定を精度良く実施することができないことが起こり得る。試料１０のこのような配置ずれは、選別処理開始から経過した時間（サンプリング時間）が長くなるほど発生し易くなり、また、そのずれも大きくなり易い。そのため、信号処理装置４０は、選別処理の開始から所定のサンプリング時間が経過しているか否かを判定し、経過していると判定した場合に、試料１０と集光装置２２との位置関係を補正する。
【０１０２】
図１２は補正処理のフローの一例を示す図である。
補正処理では、まず、マーカ位置記憶部４３ｂに記録されている評価値（マーカ評価値）のうち、その値が最大である測定対象（光学構造１１）の位置（マーカ位置）を、試料１０と集光装置２２との位置関係を補正するための基準に用いる。即ち、位置ずれトレランスが最も厳しい測定対象の位置に基づき、その光学構造１１の発光スペクトルのピーク強度が最大となる位置に、集光装置２２をアライメントする補正を行う（ステップＳ３１）。
【０１０３】
このステップＳ３１において、信号処理装置４０は、補正量算出部４４により、集光装置２２の、マーカ位置の発光スペクトルのピーク強度が最大となる位置までの移動量（補正量）を算出する。信号処理装置４０は、補正量算出部４４で算出した補正量を基に、ステージ駆動装置２４に送信するステージ駆動命令をステージ制御部４５により生成し、生成されたステージ駆動命令をステージ制御部４５によりステージ駆動装置２４に送信する。
【０１０４】
ステージ駆動装置２４は、受信したステージ駆動命令に基づき、３軸ステージ２３に対し、ステージ駆動信号を送信し、それにより、集光装置２２が試料１０の所定位置にアライメントされる。このような補正を行い、以後は集光装置２２をその補正後の位置を基準にして移動させることで、顕微分光測定を精度良く実施していくことが可能になる。
【０１０５】
また、信号処理装置４０は、ステップＳ３１の補正後、補正量算出部４４により、マーカ位置記憶部４３ｂに記録されている評価値（マーカ評価値）が２つ以上存在するか否かを判定する（ステップＳ３２）。
【０１０６】
信号処理装置４０は、ステップＳ３２において、マーカ評価値が２つ以上存在すると判定した場合には、次のような処理を実行する。即ち、２つ以上存在するマーカ評価値のうち、上位２つのマーカ評価値が得られた測定対象（光学構造１１）の位置（マーカ位置）を基に、試料１０のＸＹ面内における角度ずれに対する補正を行う（ステップＳ３３）。
【０１０７】
このステップＳ３３において、信号処理装置４０は、上位２つのマーカ評価値が得られた測定対象の位置関係と、それらの測定対象の光学構造１１について予め記録されている配置データの位置関係とから、試料１０に生じているＸＹ面内の角度ずれを求める。そして、信号処理装置４０は、求めた角度ずれを基に、補正量算出部４４で補正量を算出し、その補正量を用いて、試料１０と集光装置２２との位置関係を補正する。
【０１０８】
信号処理装置４０は、ステップＳ３２において、マーカ評価値が２つ以上存在しないと判定した場合には、補正処理を終了し、図９のメインルーチンの処理に戻る。そして、信号処理装置４０は、ステップＳ４に戻り、ステップＳ４以降の処理を実行する。
【０１０９】
また、信号処理装置４０は、ステップＳ３３の補正後、補正量算出部４４により、マーカ位置記憶部４３ｂに記録されている評価値（マーカ評価値）が３つ以上存在するか否かを判定する（ステップＳ３４）。
【０１１０】
信号処理装置４０は、ステップＳ３４において、マーカ評価値が３つ以上存在すると判定した場合には、それらのマーカ評価値のうち、上位３つのマーカ評価値が得られた測定対象（光学構造１１）が、一直線上にないかを判定する（ステップＳ３５）。
【０１１１】
信号処理装置４０は、ステップＳ３５において、上位３つのマーカ評価値が得られた測定対象が一直線上にないと判定した場合には、次のような処理を実行する。即ち、それらの測定対象について得られたマーカ評価値を用い、試料１０のＺ軸方向のずれ、即ちアオリに対する補正を行う（ステップＳ３６）。
【０１１２】
このステップＳ３６において、信号処理装置４０は、上位３つのマーカ評価値が得られた測定対象の焦点位置の関係から、試料１０に生じているＺ軸方向のアオリを求める。そして、信号処理装置４０は、求めたアオリを基に、補正量算出部４４で補正量を算出し、その補正量を用いて、試料１０と集光装置２２との位置関係を補正する。
【０１１３】
信号処理装置４０は、ステップＳ３４でマーカ評価値が３つ以上存在しないと判定した場合、ステップＳ３５で上位３つのマーカ評価値の得られた測定対象が一直線上にあると判定した場合には、補正処理を終了し、図９のメインルーチンの処理に戻る。そして、信号処理装置４０は、ステップＳ４に戻り、ステップＳ４以降の処理を実行する。
【０１１４】
以上説明したように、上記顕微分光測定装置２０では、顕微分光測定により得られる発光スペクトルのピーク強度（発光強度）と、位置ずれトレランスとに基づき、所定の特性を示す光学構造１１（光源）を選別する。これは、単一量子ドットを含む良質な光学構造１１が、高いピーク強度を示し、且つ、ピーク強度の位置ずれトレランスが厳しいという性質を利用するものである。このような手法を用いることにより、試料１０内の各測定対象の光学構造１１の特性を適正に把握し、所定の特性を示す光学構造１１を精度良く選別することができる。
【０１１５】
また、上記顕微分光測定装置２０では、最初の測定対象の光学構造１１をマーカに仮設定した後、以後測定される測定対象の光学構造１１のうち、より厳しい位置ずれトレランスを示すものを、新しいマーカに再設定していく。そして、そのマーカを用いて、試料１０と集光装置２２との位置関係を補正する。これにより、適切なマーカを基準にして、高い精度で、補正を行うことができる。また、常にマーカが設定されている状態にあるため、適切なタイミングで、迅速に、補正を行うことができる。
【０１１６】
更に、上記顕微分光測定装置２０では、含まれる量子ドット１４ａが比較的多い光学構造１１から、比較的少ない光学構造１１へと、測定対象を移動させるため、良質な光学構造１１（光源）を順に絞り込んでいくことができる。また、このような測定の過程で、より厳しい位置ずれトレランスを示す新しいマーカを再設定していき、そのマーカを用いて試料１０と集光装置２２との位置関係を補正するため、光学構造のサイズに応じた精度で補正を行っていくことができる。
【０１１７】
上記顕微分光測定装置２０によれば、良質な光学構造１１（光源）を精度良く選別していく過程で、試料１０と集光装置２２との位置関係のずれを検知し、そのずれを精度良く補正することができる。尚、上記顕微分光測定装置２０によれば、このようなずれの補正にあたり、複雑な画像処理や、付加的な試料加工を施すことを要しない。
【０１１８】
以上、第１の実施の形態に係る顕微分光測定装置２０について説明した。以下には、顕微分光測定装置の他の構成例について、第２，第３の実施の形態として説明する。
図１５は第２の実施の形態に係る顕微分光測定装置の一例の説明図である。
【０１１９】
図１５に示す顕微分光測定装置２０ａは、上記励起光源２１及びＷＤＭカプラ２５に替えて、試料１０に電流注入を行う外部電源５１が設けられている点で、上記顕微分光測定装置２０と相違している。試料１０と外部電源５１とは、同軸ケーブル等の電線を用いて電気的に接続する。このような電線は、外部電源５１から、試料１０が収容されている図示しないチャンバ内に引き込まれ、ボンディング等により試料１０に電気的に接続される。
【０１２０】
外部電源５１を用いた電流注入により生成された電子と正孔が光学構造１１内の量子ドット１４ａで再結合することで、エレクトロルミネッセンスが発生する。顕微分光測定装置２０ａは、発生したエレクトロルミネッセンスを、集光装置２２によって光ファイバ２８に集光し、フィルタ２６で不要な背景光を除去した後、分光器２７に取り入れる。
【０１２１】
以後、この顕微分光測定装置２０ａにおいても、上記顕微分光測定装置２０の場合と同様に、検出器２９からのスペクトル信号を用いた信号処理装置４０による光学構造１１の選別処理、補正処理等が行われる。
【０１２２】
このような顕微分光測定装置２０ａによっても、試料１０内の各測定対象の光学構造１１の特性を適正に把握し、所定の特性を示す光学構造１１を精度良く選別することができる。
【０１２３】
続いて、第３の実施の形態について説明する。
図１６は第３の実施の形態に係る顕微分光測定装置の一例の説明図である。
図１６に示す顕微分光測定装置２０ｂは、共焦点光学系に光ファイバ（シングルモード光ファイバ）２８を用いず、アパーチャ６１を用いて共焦点光学系を構成している点で、上記顕微分光測定装置２０，２０ａと相違している。
【０１２４】
励起光源２１から出射した励起光は、レンズ６２により平行光にコリメートされ、ダイクロイックミラー６３で反射された後、対物レンズ６４（集光部）によって試料１０の一の測定対象（光学構造１１）に照射される。得られた出力光は、同じ対物レンズ６４により集光され、コリメートされた後、ダイクロイックミラー６３を通過し、レンズ６５によりアパーチャ６１上に結像される。アパーチャ６１の開口により観察領域を限定した後、アパーチャ６１を通過した光は、レンズ６６によりコリメートされ、フィルタ６７通過後、ミラー６８で反射され、レンズ６９を通して分光器２７に取り入れられる。
【０１２５】
以後、この顕微分光測定装置２０ｂにおいても、上記顕微分光測定装置２０の場合と同様に、検出器２９からのスペクトル信号を用いた信号処理装置４０による光学構造１１の選別処理、補正処理等が行われる。
【０１２６】
但し、この顕微分光測定装置２０ｂでは、光学系全体を３軸ステージによって移動させるのは困難な場合があるため、図１６に例示するように、光学系は固定し、冷却装置３０側を３軸ステージ２３により動かすことが好適である。
【０１２７】
このような顕微分光測定装置２０ｂによっても、試料１０内の各測定対象の光学構造１１の特性を適正に把握し、所定の特性を示す光学構造１１を精度良く選別することができる。
【０１２８】
尚、以上の説明では、異なるサイズの光学構造１１を形成した試料１０を用い、所定の特性を示す光学構造１１を選別する場合を例示したが、測定可能な試料は、必ずしもこのような試料１０に限定されるものではない。例えば、上記図１に示したような、同等サイズの光学構造１０１を複数形成した試料１００でも、上記顕微分光測定装置２０，２０ａ，２０ｂを用い、上記同様の光学構造１０１の選別を行うことは可能である。
【０１２９】
また、以上の説明では、量子光源として量子ドットを用いたが、ダイヤモンド中の窒素空孔や窒化ガリウム系量子ドット等、室温で動作可能なものを含む試料にも、上記顕微分光測定装置２０，２０ａ，２０ｂは利用可能である。そのような試料を対象とする場合には、冷却装置３０は不要になる。
【０１３０】
また、孤立量子光源には、単一光子光源のほかにも、量子もつれ光源や、高度な量子演算処理を実現するための結合量子ドット等があるが、これらを含むような試料にも、上記顕微分光測定装置２０，２０ａ，２０ｂは利用可能である。
【０１３１】
また、光子を吸収して一対の電子−正孔対を生成させる、光電変換素子として用いられる構造を含む試料にも、上記顕微分光測定装置２０，２０ａ，２０ｂは利用可能である。
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１３２】
（付記１）  試料を励起する励起部と、
前記励起部による励起によって前記試料から生じる光を集光する集光部と、
前記試料と前記集光部との相対位置を制御する位置制御部と、
前記位置制御部によって前記試料と前記集光部との相対位置を変化させ、前記励起部によって励起された前記試料の一の測定対象から生じて前記集光部により集光される光の強度変化を評価する処理部と、
を含むことを特徴とする顕微分光測定装置。
【０１３３】
（付記２）  前記集光部で集光された光を分光する分光部と、
前記分光部で分光された光を検出する検出部と、
を更に含み、
前記処理部は、前記分光部によって分光され、前記検出部によって検出された光を基に光の強度変化を評価することを特徴とする付記１に記載の顕微分光測定装置。
【０１３４】
（付記３）  前記位置制御部は、前記集光部を移動させる駆動部と、前記駆動部に駆動信号を送信する駆動装置とを含むことを特徴とする付記１又は２に記載の顕微分光測定装置。
【０１３５】
（付記４）  前記処理部は、
前記一の測定対象から生じて前記集光部により集光される光の強度を、予め設定された第１の閾値と比較する第１の評価部と、
前記一の測定対象から生じて前記集光部により集光される光の強度変化の程度を表す評価値を生成し、生成した前記評価値を、予め設定された第２の閾値と比較する第２の評価部と、
を含むことを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の顕微分光測定装置。
【０１３６】
（付記５）  前記処理部は、前記一の測定対象から生じて前記集光部により集光される光の強度が、前記第１の閾値を上回り、且つ、前記評価値が、前記第２の閾値を上回る場合に、前記一の測定対象の位置及び前記評価値を記録する記録部を更に含むことを特徴とする付記４に記載の顕微分光測定装置。
【０１３７】
（付記６）  前記記録部には、前記試料の測定対象のうちマーカとして用いられる測定対象の位置であるマーカ位置、及び、当該測定対象から生じて前記集光部により集光される光の強度変化の程度を表す評価値であるマーカ評価値が記録され、
前記処理部は、前記一の測定対象の前記評価値と、前記マーカ評価値とを比較し、前記評価値が前記マーカ評価値を上回る場合には、前記マーカ位置及び前記マーカ評価値を、前記一の測定対象の位置及び前記評価値に再設定することを特徴とする付記５に記載の顕微分光測定装置。
【０１３８】
（付記７）  前記処理部は、
前記記録部に記録されている前記マーカ位置を用い、前記試料と前記位置制御部との位置関係を補正する補正量を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された前記補正量を基に駆動命令を生成し、生成した前記駆動命令を前記位置制御部に送信する駆動制御部と、
を更に含むことを特徴とする付記６に記載の顕微分光測定装置。
【０１３９】
（付記８）  前記算出部は、前記マーカ位置と、前記マーカ評価値よりも小さな評価値が得られた１つ又は２つの測定対象の位置とを用い、前記補正量を算出することを特徴とする付記７に記載の顕微分光測定装置。
【０１４０】
（付記９）  前記試料の測定対象には、１つ又は２つ以上の量子光源が含まれていることを特徴とする付記１乃至８のいずれかに記載の顕微分光測定装置。
（付記１０）  試料を励起する励起部と、前記励起部による励起によって前記試料から生じる光を集光する集光部と、前記試料と前記集光部との相対位置を制御する位置制御部と、前記集光部によって集光される光を評価する処理部とを含む測光装置を用い、
前記処理部により、前記位置制御部によって前記試料と前記集光部との相対位置を変化させ、前記励起部によって励起された前記試料の一の測定対象から生じて前記集光部により集光される光の強度変化を評価することを特徴とする顕微分光測定方法。
【０１４１】
（付記１１）  前記試料の測定対象には、それぞれ、１つ又は２つ以上の量子光源が含まれていることを特徴とする付記１０に記載の顕微分光測定方法。
【符号の説明】
【０１４２】
１０，１００  試料
１１，１０１  光学構造
１２，１０２  半導体基板
１３  バッファ層
１４  量子ドット層
１４ａ  量子ドット
１５  キャップ層
２０，２０ａ，２０ｂ，２００  顕微分光測定装置
２１，２０２  励起光源
２２，２０１  集光装置
２３  ３軸ステージ
２４  ステージ駆動装置
２５  ＷＤＭカプラ
２６，６７  フィルタ
２７，２０３  分光器
２８  光ファイバ
２９，２０４  検出器
３０，３００  冷却装置
３１，３０１  試料ステージ
３２，３０２  冷却部
３３，３０３  チャンバ
３４  冷媒コンテナ
３５，３０５  トランスファーチューブ
３６，３０６  光学窓
３７  真空ポンプ
４０  信号処理装置
４１  発光強度評価部
４２  位置ずれトレランス評価部
４３  記録部
４３ａ  データ蓄積部
４３ｂ  マーカ位置記憶部
４４  補正量算出部
４５  ステージ制御部
５１  外部電源
６１  アパーチャ
６２，６５，６６，６９  レンズ
６３  ダイクロイックミラー
６４  対物レンズ
６８  ミラー
【図１】
2011021975.tif 000003
【図２】
2011021975.tif 000004
【図３】
2011021975.tif 000005
【図４】
2011021975.tif 000006
【図５】
2011021975.tif 000007
【図６】
2011021975.tif 000008
【図７】
2011021975.tif 000009
【図８】
2011021975.tif 000010
【図９】
2011021975.tif 000011
【図１０】
2011021975.tif 000012
【図１１】
2011021975.tif 000013
【図１２】
2011021975.tif 000014
【図１３】
2011021975.tif 000015
【図１４】
2011021975.tif 000016
【図１５】
2011021975.tif 000017
【図１６】
2011021975.tif 000018