(57)【要約】      （修正有）【課題】大径の板状試料を傷つけることなく正確に測定することができる全反射吸収測定装置を提供する。【解決手段】平らな頂面１ａを有するプリズム１と、該プリズム１を保持するホルダプレート６とを備え、ホルダプレート６は、ベースプレート６ａと、その中心部の上面に設けられた円盤状の取付プレート６ｂとからなり、ベースプレート６ａ並びに取付プレート６ｂはその中心部に上下に貫通するプリズム挿通穴が設けられ、この挿通穴にプリズム１がその頂面部分を取付プレート６ｂの表面から突き出るように挿通されて取付プレート６ｂに固定され、取付プレート６ｂは、ベースプレート６ａの表面で、かつ、プリズム１の突出部分の周囲近傍で階段状の段差部を形成する外径寸法で構成する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
プリズムの平らな頂面に載置させた試料に赤外光を投射する光源と、試料からの全反射吸収光を受光して検出する検出器とを備えた全反射吸収測定装置であって、
前記プリズムを保持するホルダプレートを含み、
前記ホルダプレートは、ベースプレートと、その中心部の上面に設けられた円盤状の取付プレートとからなり、ベースプレート並びに取付プレートはその中心部に上下に貫通するプリズム挿通穴が設けられ、この挿通穴にプリズムがその頂面部分を取付プレートの表面から突き出るように挿通されて取付プレートに固定され、前記取付プレートは、ベースプレートの表面で、かつ、プリズムの突出部分の周囲近傍で階段状の段差部を形成する外径寸法並びに厚みで構成されている全反射吸収測定装置。
【請求項２】
前記ベースプレートの直径が５０〜８０ｍｍであり、前記取付プレートの直径が８〜１５ｍｍであり、前記プリズムの頂面の直径が１．５〜３ｍｍであり、取付プレートの厚みが０．５〜１．５ｍｍであり、プリズムの突出量が０．５〜１．６ｍｍである請求項１に記載の全反射吸収測定装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ＡＴＲプリズムを用いた１回反射の全反射吸収測定装置に関し、さらに詳細には、測定対象の試料がＡＴＲプリズムの試料接触面に比べて比較的大きい場合の測定に好適な全反射吸収測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハやプラスチックフィルム等の表面分析に、従来より全反射吸収測定法（ＡＴＲ）を利用した測定装置が用いられている。
全反射吸収測定法（ＡＴＲ）は、試料表面で全反射する光を測定することにより試料表面近傍での吸収スペクトルの測定を行う方法である。
【０００３】
図４は一般的な１回反射の全反射吸収スペクトル測定装置の概略構成を示す図である。測定対象の試料よりも高屈折率であって透明体からなるプリズム１１の平らな頂面１１ａに、試料Ｗ’を上方から押圧して密着するようにしてある。そして光源１３からの赤外光を、入射側反射鏡１２を介してプリズム頂面１１ａに向けて入射させると、プリズム１１内を通った赤外光はプリズム１１と試料Ｗ’との接触面で試料内に（波長程度の深さまで）もぐり込んだ後、プリズム１１側に戻り、全反射吸収光となる。試料Ｗ’で全反射された光の試料による吸収減光を、出射側反射鏡１４を介して検出器１５で受光し試料表面での全反射吸収特性を測定するようにしている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
全反射吸収測定法（ＡＴＲ）では、検出器で検出される全反射吸収特性は試料との接触状態の影響を受けるため、正確な測定を行うためには、試料をプリズム頂面に密着させる必要がある。もし、プリズムあるいは試料の何れかの接触面に異物等が付着したり、その他の要因でプリズムと試料との密着性が悪くなったりすると、測定光が試料表面近傍に十分にもぐり込めず、測定データに誤差が生じるなど、測定結果の再現性に大きな影響を及ぼすことになる。
【０００５】
図５（ａ）は、シリコンウエハのような板状の固体試料を測定するための全反射吸収スペクトル測定装置における従来のプリズム保持部を示す図である。頂面１１ａの直径が約２ｍｍである円錐台形のプリズム１１が、直径約８０ｍｍのホルダプレート１６の中心に貫通させた状態で接着剤などによりホルダプレート１６に接合固定されている。
プリズム１１の頂面部分はホルダプレート１６の表面から約０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度突出しており、その頂面１１ａに試料となるシリコンウエハＷの表面が面接触するようになっている。
【０００６】
上記のプリズム１１は、その頂面１１ａとホルダプレート１６の表面とが平行となるように治具などを用いてホルダプレート１６に取り付けられており、これにより、図５（ｂ）に示すように、プリズム１１の頂面１１ａに面接触して載置されるシリコンウエハＷとホルダプレート１６とが平行姿勢となるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−０７０２３１号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記のような測定装置では、プリズム取り付け時において、直径約２ｍｍの小さなプリズム頂面１１ａの平行度を正確に出すのは難しく、わずかに狂うことがある。プリズムが傾いて取り付けられると、その頂面１１ａに密着して載置されるシリコンウエハＷも傾斜して取り付けられることになる。
【０００９】
シリコンウエハＷが傾いて取り付けられた場合に、その外縁部が図６（ａ）に示すように、ホルダプレート１６の表面に当たらない程度の小さな直径であれば問題はないが、図６（ｂ）に示すように、シリコンウエハＷの直径が大きい場合は、その外縁部がホルダプレート１６の表面に当接する。このとき、プリズム頂面１１ａのホルダプレート１６の表面に対する傾斜角がシリコンウエハＷの傾斜角より大きい場合は、図６（ｃ）に示すように、シリコンウエハＷはプリズム頂面１１ａの一端側だけで接触することになり、両者間に隙間が発生して、正確な全反射測定データを得ることができなくなる。また、このような状態で、シリコンウエハＷをプリズム頂面１１ａに対して無理に面接触させるため、上方から大きな押圧力をかけると、シリコンウエハＷを破損してしまうことがある。
【００１０】
したがって、プリズム頂面１１ａの面積に比べて試料面積が大きい場合には、ホルダプレート１６に対するプリズム１１の取り付けには精度が要求され、製作や調整が大変面倒であった。
そこで本考案は、プリズム頂面が傾いて取り付けられたとしても、その傾き度が許容範囲内であれば、大径の板状試料を傷つけることなく正確に測定することができる新規な全反射吸収測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本考案では次のような技術的手段を講じた。すなわち、本考案の測定装置では、プリズムの平らな頂面に載置させた試料に赤外光を投射する光源と、試料からの全反射吸収光を受光して検出する検出器とを備えた全反射吸収測定装置であって、前記プリズムを保持するホルダプレートを含み、前記ホルダプレートは、ベースプレートと、その中心部の上面に設けられた円盤状の取付プレートとからなり、ベースプレート並びに取付プレートは、その中心部に上下に貫通するプリズム挿通穴が設けられ、この挿通穴にプリズムがその頂面部分を取付プレートの表面から突き出るように挿通されて取付プレートに固定され、前記取付プレートは、ベースプレートの表面で、かつ、プリズムの突出部分の周囲近傍で階段状の段差部を形成する外径寸法並びに厚みで構成されるようにした。
【考案の効果】
【００１２】
本考案によれば、プリズム頂面に載置されるシリコンウエハなどの板状試料とベースプレートの表面との間隔は、取付プレートの厚み分だけ広くなる。これにより、プリズム取り付け時にプリズムの頂面が傾斜して取り付けられたとしても、その傾斜姿勢が許容範囲内であれば、大径の板状試料の外縁部がベースプレートの表面に当接することなく、プリズム頂面に面接触で密着させることができ、精度の高い測定が可能となる。
【００１３】
また、プリズム頂面に載置される板状試料と、ベースプレート表面との間隔が広くなった分だけ、プリズム取り付け時の傾き程度の許容範囲を大きくとることができ、装置の組立、製作が楽になる。加えて、取付プレートは、ベースプレートの表面で、かつ、プリズムの突出部分の周囲近傍で階段状の段差部を形成する外径寸法で構成されているので、板状試料が傾いたときに段差部が板状試料に当接するのを避けることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本考案に係る全反射吸収測定装置の概略構成を示す図。
【図２】図１の測定装置の要部を示す一部拡大断面図。
【図３】図１の測定装置において、プリズムが傾いて取り付けられた場合の試料の姿勢を示す断面図。
【図４】一般的な全反射吸収スペクトル測定装置の概略構成を示す図。
【図５】従来の板状試料用全反射吸収スペクトル測定装置におけるプリズム保持部を示す図。
【図６】図５の測定装置において、プリズムが傾いて取り付けられた場合の試料の姿勢を示す断面図。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
以下において、本考案の詳細を、その実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図１は、本考案に係る全反射吸収測定装置の概略構成を示す図であり、図２はその要部を示す一部拡大断面図である。ここでは、比較的大きなシリコンウエハ等の板状試料の測定に好適に適用できる全反射吸収測定装置について説明する。
【００１６】
この測定装置Ａは、試料となるシリコンウエハＷを載置する平らな頂面１ａを備えた円錐台形のプリズム１と、プリズム１を保持するホルダプレート６と、プリズム頂面１ａに載置させたシリコンウエハＷに入射側反射鏡２を介して赤外光を投射する光源３と、シリコンウエハＷからの反射光を、出射側反射鏡４を介して受光して吸収スペクトルを検出する検出器５とを備えている。
【００１７】
前記ホルダプレート６は、円盤状のベースプレート６ａと、その中心部の上面に設けられた円盤状で小径の取付プレート６ｂとからなる。ベースプレート６ａ並びに取付プレート６ｂは、その中心部に上下に貫通するプリズム挿通穴６ｃ、６ｄが設けられており、この挿通穴６ｃ、６ｄに、プリズム１の頂面１ａを含む先端部分が取付プレート６ｂの表面から突き出るように挿通されて、接着剤などにより取付プレート６ｂに接合固定されている。
【００１８】
円盤状のベースプレート６ａは、例えば直径約８０ｍｍ（３インチ）の大径のシリコンウエハＷを下方からカバーすることが可能な円形スペースをもつ大径の円盤体で形成されている。本実施例では、このベースプレート６ａの直径Ｄ１が約８０ｍｍで形成され、小径の取付プレート６ｂの直径Ｄ２が約１０ｍｍで形成されている。これにより、プリズム１の突出部分の周囲近傍には小径の取付プレート６ｂによって階段状の段差部６ｆが形成されることになる。
また、本実施例においては、プリズム１の頂面１ａの直径Ｄ３が約２ｍｍ、取付プレート６ｂの厚みＬ１が約１ｍｍ、取付プレート６ｂの表面からのプリズム１の突出量Ｌ２が従前のベースプレートからの突出量と同じ０．５ｍｍ〜１．０ｍｍで形成されている。
【００１９】
次に、上記の全反射吸収測定装置の動作について説明する。
プリズム１の平らな頂面１ａに試料となるシリコンウエハＷを載置して、上方から圧力シリンダ（図示外）などにより圧力をかけて密着させる。光源３から照射された赤外光は、反射鏡２を介してプリズム１の頂面１ａと試料Ｗとの境界面から投射されて試料Ｗの表面近傍に波長長さ程度の深さまでもぐり込み、戻ってくる。このとき、測定光は試料Ｗによって一部が吸収減光されることになる。そして、戻ってきた光は、反射鏡４を介して検出器５に送られて検出され、全反射赤外吸収スペクトルとして測定装置Ａ付属のデータ処理コンピュータ（不図示）により解析される。
【００２０】
上記構成において、プリズム１の頂面１ａに載置されるシリコンウエハＷと、ベースプレート６ａの表面との間隔Ｌは、取付プレート６ｂの厚みＬ１とプリズム１の取付プレート６ｂからの突出量Ｌ２を加算したものとなる。すなわち、先に述べた従来例と比較して取付プレート６ｂの厚み分だけ間隔Ｌが広くなる。
したがって、図３に示すように、プリズム取り付け時に、プリズム頂面１ａがベースプレート６ａの表面に対して傾斜して取り付けられたとしても、その傾斜姿勢が許容範囲内であれば、比較的大径のシリコンウエハＷの外縁部であってもベースプレート６ａの表面に当接することなく、プリズム頂面１ａに面接触で密着させることができる。この際、取付プレート６ｂはベースプレート６ａの表面で、かつ、プリズム１の突出部分の周囲近傍で階段状の段差部６ｆを形成する外径寸法で形成されているので、シリコンウエハＷが傾いても、段差部６ｆがシリコンウエハＷに当たることはない。
【００２１】
また、シリコンウエハＷとベースプレート６ａの表面との間隔Ｌが取付プレート６ｂによって広くなった分だけ、プリズム取り付け時の傾き程度の許容範囲を大きくとることができて製作が容易となる。このプリズム頂面１ａのベースプレート６ａに対する傾斜角度の許容範囲として、シリコンウエハＷの直径が８０ｍｍで、シリコンウエハＷとベースプレート６ａの表面との間隔Ｌが２ｍｍの場合、逆三角関数の計算から２．２９度まで可能となる。
【００２２】
また、プリズム１は取付プレート６ｂに取り付けたものであるから、あらかじめプリズム１と取付プレート６ｂの平行度を正確に取り付けたものをアタッチメントとして作成しておき、これをベースプレート６ａに取り付けることにより、プリズムを簡単に、しかも精度よく組み付けることができる。
【００２３】
上記実施例において、各部の寸法は記載した数値に限定されない。例えば、 前記ベースプレート６ａの直径Ｄ１は約５０〜８０ｍｍの範囲内で、前記取付プレート６ｂの直径Ｄ２は約８〜１５ｍｍの範囲内で、前記プリズム頂面１ａの直径Ｄ３は約１．５〜３ｍｍの範囲内で、取付プレート６ｂの厚みＬ１は約０．５〜１．５ｍｍの範囲内で、プリズム１の突出量Ｌ２が約０．５〜１．６ｍｍの範囲内で適宜選択して実施することができる。
【００２４】
その他本考案では、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。例えば、ベースプレート６ａの形状は円盤状に限られず、四角形やそれ以上の多角形とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本考案は、シリコンウエハやプラスチックフィルム等の板状試料の表面分析のための全反射吸収測定装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００２６】
Ａ  全反射吸収測定装置
Ｗ  シリコンウエハ（試料）
１  プリズム
１ａ  プリズム頂面
２  入射側反射鏡
３  光源
４  出射側反射鏡
５  検出器
６  ホルダプレート
６ａ  ベースプレート
６ｂ  取付プレート
６ｃ  プリズム挿通穴
６ｄ  プリズム挿通穴
６ｆ  段差部
【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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【図６】
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