(57)【要約】【課題】被測定物の回折角を簡単に測定できる回折角測定方法を提供すること。【解決手段】本発明は、光源１からの照明光を収束点４に収束させるレンズ２を有する照明手段３、点４の手前側でレンズ２からの照明光を受ける位置に設けられ被測定物６を載置する台５、被測定物６を透過した照明光が点４に収束されて入射されるよう配置される対物レンズ１０を備える光学顕微鏡装置２０を用いた被測定物６の回折角測定方法において、照明手段３により被測定物６に照明光を照射し、面８に回折像を形成して回折像上の収束点及び基準点の間隔を測定した後、レンズ２を移動させ、面８における回折像上の収束点及び基準点の間隔を測定した後、その間隔と、固定点１５からレンズ２の位置までの距離との相関関係を表す直線を求め、その直線とｘ軸とのなす角θ１を被測定物６の回折角として求める。この場合、カメラ長を直接測定することなく、且つ標準物質を用いることなく被測定物の回折角θ１を測定できる。【選択図】  図１
2004301551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発せられる照明光を空間上の一点である収束点に収束させるコンデンサレンズを有する照明手段と、前記収束点の手前側であって前記コンデンサレンズからの照明光を受ける位置に設けられ、被測定物を載置する被測定物載置台と、前記被測定物において透過又は反射された照明光が前記収束点に収束されてから入射されるように配置される対物レンズとを備える光学顕微鏡装置を用いた被測定物の回折角測定方法において、
前記照明手段により前記被測定物に照明光を照射して前記収束点を含む面に回折像を形成し、前記光学顕微鏡装置のうち前記被測定物と前記収束点の間の距離の設定のために移動される前記コンデンサレンズ又は前記被測定物載置台から固定点までの距離、並びに前記回折像上の前記収束点及び基準点間のスポット間隔を測定する第１工程と、
前記コンデンサレンズ又は前記被測定物載置台を移動させ、前記コンデンサレンズ又は前記被測定物載置台から前記固定点までの距離、並びに前記収束点を含む面に形成される回折像上の前記収束点及び前記基準点間のスポット間隔を測定する第２工程と、
前記コンデンサレンズ又は前記被測定物載置台から前記固定点までの距離をｘ成分とし、前記回折像上の前記収束点及び前記基準点間のスポット間隔をｙ成分とし、ｘ成分とｙ成分との相関関係を表す直線を求め、前記直線とｘ軸方向とのなす角を前記被測定物の回折角θ１として求める第３工程と、
を含むことを特徴とする被測定物の回折角測定方法。
【請求項２】
前記光学顕微鏡装置のカメラ長Ｌを、下記式：
Ｌ＝ｌｓ／ｔａｎθ１
（上記式中、ｌｓは、前記光学顕微鏡装置のカメラ長がＬである場合における前記回折像上の前記収束点及び前記基準点間の距離を表す）
に基づいて求める第４工程と、
前記回折像上の任意点に対応する回折角θａを、下記式：
θａ＝ｔａｎ−１（ｌａ／Ｌ）
（上記式中、ｌａは、前記光学顕微鏡装置のカメラ長がＬである場合における前記回折像上の前記収束点及び前記任意点間の距離を表す）
に基づいて求める第５工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の被測定物の回折角測定方法。
【請求項３】
前記第１工程と前記第３工程との間で、前記第２工程を複数回行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の被測定物の回折角測定方法。
【請求項４】
前記直線が、最小二乗法により求められる回帰直線であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の被測定物の回折角測定方法。
【請求項５】
前記基準点が、前記回折像上において前記収束点を含む領域の次に高い輝度を有する領域上の点であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の被測定物の回折角測定方法。
【請求項６】
前記第１工程及び前記第２工程で測定される前記コンデンサレンズ又は前記被測定物載置台から前記固定点までの距離のいずれかが、前記収束点を含む面と前記被測定物載置台の前記被測定物を載置する載置面とが一致するときの前記コンデンサレンズ又は前記被測定物載置台から前記固定点までの距離であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の被測定物の回折角測定方法。
【請求項７】
前記照明光が単色光であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の被測定物の回折角測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物の回折角測定方法に係り、より詳細には光学顕微鏡装置を用いた被測定物の回折角測定方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
各種材料の組織構造は、その物性と密接に相関していることから、その物性を調べる上で、その組織構造を正確に評価・解析することが重要となる。そのために、多くの手法が開発され活用されているが、光学顕微鏡装置はその中でも、利用のしやすさや得られる情報の多様性等から、材料の組織構造観察法として最も一般的に利用される手法となっている。
【０００３】
このような光学顕微鏡装置を用いた被測定物の観察方法として、空間上の一点である収束点に収束する照明光に対し、被測定物を収束点の手前側に配置し、収束点を含む面を対物レンズを通して観察することにより、被測定物の組織構造を反映した回折像を観察する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２６４６３８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、被測定物の組織構造をより詳しく知るためには、被測定物の回折像を観察するという定性的な観察だけでは十分とは言えず、被測定物の回折像についての定量的な分析が必要となる。特に、回折角は、被測定物に特有の組織構造をよく反映しており、その測定が可能になることが望まれる。
【０００６】
しかし、前述した従来の公報に記載の光学顕微鏡装置では、収束点と被測定物との間の距離、即ちカメラ長が分からない場合には、回折像の観察はできても、回折像上の位置に対応した回折角の測定まではできないものであった。
【０００７】
一方、回折角は、カメラ長が予め分かっていれば収束点と回折像上の位置との間隔を測定することにより算出することが可能であるが、カメラ長をさまざまに変更して被測定物の回折像を観察する場合、正確なカメラ長を測定するために全てのカメラ長で標準試料についての測定を行う必要があり、またカメラ長を大きく変更する場合には、異なるカメラ長ごとに多くの標準試料を用意する必要があった。即ちカメラ長を算出する作業が極めて面倒であり、ひいては回折角の測定作業が極めて面倒なものとなっていた。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被測定物の回折角を簡単に求めることができる被測定物の回折角測定方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明による被測定物の回折角測定方法は、光源から発せられる照明光を空間上の一点である収束点に収束させるコンデンサレンズを有する照明手段と、収束点の手前側であってコンデンサレンズからの照明光を受ける位置に設けられ、被測定物を載置する被測定物載置台と、被測定物において透過又は反射された照明光が収束点に収束されてから入射されるように配置される対物レンズとを備える光学顕微鏡装置を用いた被測定物の回折角測定方法において、照明手段により被測定物に照明光を照射して収束点を含む面に回折像を形成し、光学顕微鏡装置のうち被測定物と収束点の間の距離の設定のために移動されるコンデンサレンズ又は被測定物載置台から固定点までの距離、並びに回折像上の収束点及び基準点間のスポット間隔を測定する第１工程と、コンデンサレンズ又は被測定物載置台を移動させ、コンデンサレンズ又は被測定物載置台から固定点までの距離、並びに収束点を含む面に形成される回折像上の収束点及び基準点間のスポット間隔を測定する第２工程と、コンデンサレンズ又は被測定物載置台から固定点までの距離をｘ成分とし、回折像上の収束点及び基準点間のスポット間隔をｙ成分とし、ｘ成分とｙ成分との相関関係を表す直線を求め、直線とｘ軸方向とのなす角を被測定物の回折角θ１として求める第３工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、基準点に対応した被測定物の回折角θ１を、収束点と被測定物載置台との間の絶対距離、即ちカメラ長を直接測定することなく、且つ、標準試料を用いることなく求めることができる。従って、基準点に対応した被測定物の回折角を簡単に求めることができる。なお、被測定物と収束点の間の距離を直接測定しようとしても、収束点は実体のない空間上にあるため、測定することが困難である。
【００１１】
上記被測定物の回折角測定方法は、光学顕微鏡装置のカメラ長Ｌを、下記式：
Ｌ＝ｌｓ／ｔａｎθ１
（上記式中、ｌｓは、光学顕微鏡装置のカメラ長がＬである場合における回折像上の収束点及び基準点間の距離を表す）
に基づいて求める第４工程と、回折像上の任意点に対応する回折角θａを、下記式：
θａ＝ｔａｎ−１（ｌａ／Ｌ）
（上記式中、ｌａは、光学顕微鏡装置のカメラ長がＬである場合における回折像上の収束点及び任意点間の距離を表す）
に基づいて求める第５工程とを更に含むことが好ましい。
【００１２】
上記第１〜第３工程により回折角θ１を求めていれば、上記第４工程により、カメラ長を簡単に算出することができる。従って、上記第５工程により、任意点に対応する回折角θａを簡単に算出することが可能となる。
【００１３】
上記第１工程と上記第３工程との間では、上記第２工程を複数回行うことが好ましい。この場合、上記第３工程で求められる直線式により、コンデンサレンズ又は被測定物載置台から固定点までの距離と、回折像上の収束点および基準点間の間隔との相関関係が的確に表されることになる。
【００１４】
上記直線が、最小二乗法により求められる回帰直線であることが好ましい。この場合、直線からの測定値のばらつきが最小とされるため、回折角の測定精度を高めることができる。
【００１５】
上記基準点は、回折像上において収束点を含む領域の次に高い輝度を有する領域上の点であることが好ましい。この場合、回折角θ１を高精度に求めることが可能となる。
【００１６】
上記第１工程及び第２工程で測定されるコンデンサレンズ又は被測定物載置台から固定点までの距離のいずれかが、上記収束点を含む面と被測定物載置台の被測定物を載置する載置面とが一致するときのコンデンサレンズ又は被測定物載置台から固定点までの距離であることが好ましい。この場合、スポット間隔がゼロとなるときの、コンデンサレンズ又は被測定物載置台から固定点までの距離が、精度良く測定できることと、第２工程におけるｘの範囲を広く取ることができることにより、回折角の測定精度を高めることができる。
【００１７】
上記照明光が単色光であることが好ましい。この場合、基準点を含む領域の広がりが抑えられ、回折角の測定精度を高めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１９】
まず本発明の被測定物の回折角測定方法の説明に先立って、回折角測定方法に用いる光学顕微鏡装置の構成について説明する。
【００２０】
図１は、本発明による被測定物の回折角測定方法に用いる光学顕微鏡装置の一例を示す概略図である。図１に示すように、光学顕微鏡装置２０は、光源１と、光源１から発せられる照明光を空間上の一点である収束点４に収束させるコンデンサレンズ２とを備えている。光源１とコンデンサレンズ２とにより照明手段３が構成されている。
【００２１】
照明手段３の上方には、被測定物６を載置するステージ（被測定物載置台）５が配置されている。ステージ５の上面は、被測定物６を載置するための載置面５ａとなっている。またステージ５は、その中央に照明手段３からの照明光を通過させる開口を有し、照明光はこの開口を通ってさらに上方の収束点４で収束する。即ちステージ５は、収束点４の手前側であってコンデンサレンズ２からの照明光を受ける位置に設けられている。これにより、収束点４を通り照明光の光軸７に垂直な平面８には、被測定物６の照明光によるフーリエ変換像すなわち回折像が形成される。ここでは、この平面８を回折像面と呼ぶことにする。
【００２２】
コンデンサレンズ２は、レンズ移動機構（図示せず）によりステージ５に対して光軸７の方向に移動可能となっている。コンデンサレンズ２を光軸７の方向に移動させることにより、収束点４が移動し、ステージ５に載置された被測定物６と収束点４との距離、すなわち、被測定物６と回折像面８との距離を変化させることができる。
【００２３】
回折像面８上またはその近傍の位置には、回折像面８と平行に空間絞り９が設けられている。図２は空間絞り９の平面図であり、空間絞り９の中央に、たとえば直径数百ミクロンの円形開口が形成されている。この空間絞り９は、光軸７に直交する方向に移動可能となっており、回折像面８上に形成される回折像の観察視野を選択できる。また、この空間絞り９は観察途中でも、容易に脱着可能となっている。
【００２４】
なお、空間絞り９に形成する開口形状すなわち観察視野は、必ずしも円形でなくてもよい。目的に応じて方形、半円形、扇形等を適宜選択することができる。
【００２５】
空間絞り９のさらに上方には、対物レンズ１０、結像レンズ１１および接眼レンズ１２を備えた鏡筒１３が配置されている。ここで、対物レンズ１０は、被測定物６を透過した照明光が収束点４に収束されてから入射される位置に配置されている。鏡筒１３の内部構成自体は、従来からある一般的なものであり、光軸７の方向に鏡筒１３を移動させることにより、焦準合わせを行うことができるようなっている。
【００２６】
しかし、焦準合わせのための鏡筒１３の移動可能範囲は、従来の一般的な顕微鏡に比べて十分に長いことが必要である。すなわち、少なくとも被測定物６と回折像面８の両方に焦準合わせができるようになっている。
【００２７】
対物レンズ１０は、被測定物６に焦準を合わせたときの位置が空間絞り９よりも後方（上方）になるような焦点距離を有している。したがって、焦準合わせ動作において、空間絞り９が邪魔になることがない。
【００２８】
なお、図３に示すように、対物レンズ１０が空間絞り９に最も近づいたときに被測定物６に焦準が合うように回折像面８の位置を調整すると、最も明るい像を得ることができる。
【００２９】
対物レンズ１０が捕らえた像は、結像レンズ１１の後方にある中間像位置１４に形成され、接眼レンズ１２はこの像を観察できるように焦準が調整されている。
【００３０】
つぎに、上記光学顕微鏡装置２０を用いた被測定物６の回折角測定方法を説明する。
【００３１】
まずステージ５に被測定物６を載置し、光源１から照明光を発し、コンデンサレンズ２により収束される照明光により被測定物６を照明する。
【００３２】
なお、以後の説明を容易にするために、被測定物６として、図５の顕微鏡写真に示すような、縦横に複数の線が等間隔に配列されたテストパターンを用いる。
【００３３】
次に、空間絞り９をはずした状態で、対物レンズ１０の焦準を回折像面８に合わせる。このとき、被測定物６を透過した照明光は、収束点４に収束され、対物レンズ１０及び結像レンズ１１を透過した後、中間像結像位置１４に結像される。ここで、接眼レンズ１２を覗くと、中間像結像位置１４に結像された回折像が観察される。
【００３４】
続いて、空間絞り９を装着し、回折像の観察視野を選択する。図６は、顕微鏡観察による回折像を示す図であるが、図６において、中央に円形の高輝度領域（以下、「中央領域」と呼ぶ）１６があり、その上下左右の周囲４箇所に中央の高輝度領域１６より少し暗い領域（以下、「周辺領域」と呼ぶ）１７が見える。この周辺領域１７は、中央領域１６の次に高輝度の領域であり、本実施形態では、中央領域１６の中央の点が収束点４であり、周辺領域１７で最も高輝度の点ｂ２を基準点とする。ここで、中央領域１６は、被測定物６を透過した直接光によるものであり、周辺領域１７は、被測定物６の回折光によるものである。
【００３５】
このとき、図４に示すように、光軸７上の固定点１５からコンデンサレンズ２の配置点ａ１までの距離Ｄ１を測定すると共に、図４に示すように、観察された回折像面８において、収束点４と基準点ｂ２との間のスポット間隔ｌｓ１を測定する（第１工程）。ここで、固定点１５に固定された目盛りと、コンデンサレンズ２とともに移動し、固定点１５に固定された目盛りを指し示す指針を設けることにより、固定点１５からコンデンサレンズ２までの距離を０．００５ｃｍの精度で読み取れるようにする。
【００３６】
次に、レンズ移動機構により、図４の２点鎖線で示すように、コンデンサレンズ２を光軸７に沿って上方に移動させ、上記配置点ａ１とは異なる配置点ａ２に配置する。これにより、回折像は大きくなり、図６の二点鎖線で示すように、回折像面８において、周辺領域１７の基準点ｂ２は中央領域１６からより遠ざかるようになり、収束点４と基準点ｂ２との間のスポット間隔が大きくなる。このとき、固定点１５からコンデンサレンズ２の配置点ａ２までの距離Ｄ２を測定すると共に、収束点４と基準点ｂ２との間の間隔ｌｓ２を測定する（第２工程）。
【００３７】
以後、上記と同様にして、コンデンサレンズ２を光軸７に沿って上方に移動させて異なる配置点に配置し、そのたびに、固定点１５からコンデンサレンズ２の配置点までの距離を測定すると共に、収束点４と基準点ｂ２との間の間隔を測定する。
【００３８】
こうして固定点１５からコンデンサレンズ２の配置点までの距離Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎ（ｎは２以上の整数）を測定すると共に、収束点４と基準点ｂ２との間の間隔ｌｓ１，ｌｓ２，・・・，ｌｓｎを測定した後は、Ｄ１〜Ｄｎのそれぞれをｘｙ座標系におけるｘ成分とし、ｌｓ１〜ｌｓｎのそれぞれをｘｙ座標系におけるｙ成分として、ｘ成分とｙ成分との相関関係を表す直線を求め、その直線の傾きαから、下記式：
θ１〔ラジアン〕＝ｔａｎ−１α
に基づいて直線とｘ軸とのなす角θ１を求める（第３工程）。こうして求められる角θ１が、被測定物６の回折角となる。
【００３９】
このように直線とｘ軸とのなす角θ１が被測定物６の回折角となる理由は、以下の通りである。即ち直線とｘ軸とのなす角θ１は、コンデンサレンズ２の配置点の変化量ΔＤに対するスポット間隔の変化量Δｌｓの比（Δｌｓ／ΔＤ）で表される。一方、回折角θ１は、図７において∠ＡＤＥで表される。点Ａは収束点４である。ここで、図７において、ステージ５上の被測定物を通り、角度θ１で回折された光線は、収束点Ａを通り、中心が被測定物と収束点Ａの間の光軸７上にあり、直径がＬ／（１＋ｃｏｓ２α）（Ｌは被測定物と収束点Ａとの間の距離Ｌ１またはＬ２、α＝∠ＪＡＤ＝∠ＪＡＧ）で表される球面上で一点に交わる。θ１が十分小さく、球面が平面に近似できるとき、交点は収束点Ａを通り光軸７に垂直な平面上で交わるとみなせる。このとき、∠ＡＤＥ＝∠ＡＪＥ＝∠ＡＧＥ＝θ１である。また、ｔａｎθ１は、下記式：
【数１】
2004301551.tif 000003
を満たす。よって、θ１＝ｔａｎ−１（Δｌｓ／ΔＤ）となるのである。
【００４０】
上記の測定方法によれば、基準点ｂ２に対応した被測定物６の回折角θ１を、収束点４とステージ５の載置面５ａとの間の距離、即ちカメラ長を算出することなく求めることができる。従って、基準点ｂ２に対応した被測定物６の回折角θ１を簡単に求めることができる。
【００４１】
なお、上述したｘ成分とｙ成分との相関関係を表す直線は、最小二乗法により求められる回帰直線であることが好ましい。この場合、測定値であるｌｓ１〜ｌｓｎのばらつきが最小とされるため、回折角θ１の測定精度を高めることができる。つまり、より的確な回折角θ１を算出することができる。
【００４２】
また上記Ｄ１〜Ｄｎのうちのいずれかが、回折像面８と載置台５の載置面５ａとが一致するときの固定点１５からコンデンサレンズ２の配置点までの距離であることが好ましい。この場合、スポット間隔がゼロとなるときの、コンデンサレンズ又は被測定物載置台から固定点までの距離が、精度良く測定できることと、第２工程におけるｘの範囲を広く取ることができることにより、回折角θ１の測定精度を高めることができる。
【００４３】
更に光源１から出力される照明光は、白色光、単色光のいずれであってもよいが、単色光であることが好ましい。この場合、周辺領域１７の広がりが抑えられ、回折角θ１の測定精度を高めることができる。
【００４４】
つぎに、回折像面８上の任意点Ｐに対応する回折角θａの測定方法を説明する。
【００４５】
ここでは、コンデンサレンズ２が配置点ａ１にあるときを例にして説明する。
【００４６】
まず基準点ｂ２に対応した回折角θ１を求める。回折角θ１の測定方法は、上述した通りである。次に、光学顕微鏡装置２０のカメラ長Ｌを、下記式：
Ｌ１＝ｌｓ１／ｔａｎθ１
に基づいて求める（第４工程）。ここで、ｌｓ１は、固定点１５からコンデンサレンズ２の配置点ａ２までの距離がＤ１である場合における回折像上の収束点４と基準点ｂ２との間の間隔を表し、θ１は、基準点ｂ２に対応した被測定物６の回折角を表すものである。
【００４７】
続いて、任意点Ｐに対応する回折角θａを、下記式：
θａ＝ｔａｎ−１（ｌａ１／Ｌ１）
に基づいて求める（第５工程）。ここで、ｌａ１は、回折像面８上の任意点Ｐと収束点４との間の距離を表すものである。また任意点Ｐは、例えば高次の回折光に対応するものである。
【００４８】
このようにθａが、任意点Ｐに対応した被測定物６の回折角となる理由は、以下の通りである。即ち図１４において、ステージ５上の被測定物を通り、角度θａで回折された光線は、収束点Ａを通り、中心が被測定物と収束点Ａの間の光軸７上にあり、直径がＬ１／（１＋ｃｏｓ２α）（Ｌ１は被測定物と収束点Ａとの間の距離、α＝∠ＣＡＢ＝∠ＣＡＤ）で表される球面上で一点に交わる。θａが十分小さく、球面が平面に近似できるとき、交点は収束点Ａを通り光軸７に垂直な平面上で交わるとみなせる。このとき、∠ＡＢＰ＝∠ＡＣＰ＝∠ＡＤＰ＝θａである。また、ｔａｎθａは、下記式：
【数２】
2004301551.tif 000004
を満たす。よって、θａ＝ｔａｎ−１（ｌａ１／Ｌ１）となるのである。
【００４９】
上記測定方法によれば、第１〜第３工程により回折角θ１を求めていれば、カメラ長を簡単に算出することができる。従って、算出されたカメラ長に基づき、上記第５工程により、任意点Ｐに対応した回折角θａを簡単に算出することが可能となる。特に、上記第３工程において、直線が、最小二乗法により求めた回帰直線である場合には、回折角θ１が高い精度で算出されるため、任意点Ｐに対応する回折角θａを精度よく算出することができる。
【００５０】
なお、コンデンサレンズ２が配置点ａ２にあるときでも同様に任意点Ｐに対応した被測定物の回折角θａを簡単に求めることができる。
【００５１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、説明を容易にするために被測定物６にテストパターンを用いたが、本発明による被測定物は、高分子材料（たとえば、ポリエチレン等のポリマーフィルム）、生体材料、セラミックス、金属等であってもよい。このうち特に、ポリマーフィルムは最も典型的な対象材料である。
【００５２】
また、上記実施形態では、点（Ｄ１，ｌｓ１）、点（Ｄ２，ｌｓ２）、・・・、点（Ｄｎ，ｌｓｎ）に基づいて直線を算出し、その直線の傾きαに基づいて間接的に回折角θ１を算出したが、点（Ｄ１，ｌｓ１）、点（Ｄ２，ｌｓ２）、・・・、点（Ｄｎ，ｌｓｎ）に基づいて求めた直線をｘｙ座標上に引き、この直線とｘ軸とのなす角を分度器等を用いて直接求めてもよい。
【００５３】
また上記実施形態では、コンデンサレンズ２を透過した照明光が被測定物６を透過しているが、コンデンサレンズ２を透過した照明光が被測定物６で反射されるようにしてもよい。この場合でも、回折角θ１を簡単に測定することができる。
更に上記実施形態では、コンデンサレンズ２を移動させることにより回折像面８上の収束点４と基準点ｂ２の間の距離を変化させているが、回折像面８上の収束点４と基準点ｂ２の間の距離を変化させるためには、コンデンサレンズ２の代わりにステージ５を移動させてもよい。
【００５４】
次に、本発明の内容を、実施例を用いてより具体的に説明する。
【００５５】
【実施例】
（実施例１）
【００５６】
１００Ｗハロゲンランプおよび口径  １００μｍ  の円形のピンホールからなる点光源１の前方に、開口数  ０．４  のコンデンサレンズ２を配置することにより収束する照明光を得た。本コンデンサレンズ２は光軸７と平行な方向に最大  ２５  ｍｍ  以上移動させることができるようにした。なお、光源１に単色化のためのフィルターは取り付けなかった。
【００５７】
コンデンサレンズ２の後方にステージ５を配置し、その上に、被測定物であるテストパターンを固定したスライドグラスを載せた。テストパターンとしては、縦横に複数の線が等間隔に配列されたものを用いた。縦横の線の間隔はそれぞれ１０μｍとした。ステージ５は、その載置面５ａが光軸７と直交するように固定した。
【００５８】
さらにステージ５の後方に空間絞り９として口径  ８００μｍ  の円形のピンホールが設けられた平板状の空間絞り９を配置した。この空間絞り９は、テストパターンを透過した光の中から遮蔽する直接光または散乱光を選択するために光軸７と垂直でかつ互いに直角に交わる２方向にそれぞれ  最大  ５  ｍｍ  移動させることができるようにした。また、空間絞り９は、回折像面８とピンホール面を一致させるために光軸７と平行な方向に最大  ５  ｍｍ  移動させることができるようにした。
【００５９】
空間絞り９の後方に長作動距離の対物レンズ１０（（株）ニコン製  ＣＦ  ＩＣ  ＥＰＩ  Ｐｌａｎ５×、作動距離  ２２．５  ｍｍ、開口数  ０．１３、倍率  ５  倍）、および三眼鏡筒１３（（株）ニコン製  ＴＩ  ）をこの順番で配置した。
【００６０】
三眼鏡筒１３には図示省略した写真撮影装置（（株）ニコン製  Ｈ−３  ）および接眼レンズ１２（（株）ニコン製  ＣＦＷＮ１０×、倍率  １０  倍）を取り付け、肉眼による観察、および写真撮影ができるようにした。対物レンズ１０および三眼鏡筒１３は一体となって光軸７と平行な方向に移動することにより、焦準を試料像あるいは回折像にそれぞれ合わせることができるようにした。
【００６１】
この光学顕微鏡装置を用いて、空間絞り９を光軸７から取り除いたのち、収束する照明光を試料６に照射し、透過した光束の直径をトレーシングペーパーで確認することにより、回折像面８の位置が試料６と対物レンズ１０の間になるようにコンデンサレンズ２の位置を調整した。このとき、固定点１５は、ステージ５の配置点から光軸７に沿って１８．５６ｍｍだけ下方の位置とし、コンデンサレンズの配置点は、固定点１５より上方とし、固定点１５からコンデンサレンズ２の配置点までの距離Ｄは、０．６８５ｃｍとした。
【００６２】
次に、対物レンズ１０の焦準を回折像面８に合わせることにより回折像を観察した。図８はこのとき観察した回折像の顕微鏡写真である。観察結果は、高感度インスタント白黒フィルム（富士写真フィルム（株）製ＦＰ−３０００Ｂ  ＳＵＰＥＲ  ＳＰＥＥＤＹ、ＩＳＯ  ３２００）を用い、回折像について一定の露光時間にて写真撮影した。そして、写真撮影により得られた顕微鏡写真において、回折像面８上の収束点と基準点との間のスポット間隔ｌｓを測定した。結果を表１に示す。測定に際しては、収束点と基準点のそれぞれについて、最も高輝度の点を選んだ。
【表１】
2004301551.tif 000005
【００６３】
続いて、コンデンサレンズ２を、固定点から配置点までの距離Ｄが０．８５５ｃｍとなる位置まで移動させた。図９は、このとき観察した回折像の顕微鏡写真である。そして、上記と同様にして、収束点と基準点との間のスポット間隔ｌｓを測定した。結果を表１に示す。以後、コンデンサレンズ２を、固定点から配置点までの距離Ｄが１．００５ｃｍ、１．５０５ｃｍ、２．０３０ｃｍとなる位置まで移動させた。図１０〜１２は、このとき観察した回折像の顕微鏡写真である。そして、これらの顕微鏡写真を用いて上記と同様にしてスポット間隔ｌｓを測定した。結果を表１に示す。
【００６４】
次に、上記のようにして測定したデータを基に、Ｄをｘ成分、ｌｓをｙ成分として、ｘｙ座標上にプロットした。結果を図１３に示す。なお、図１３において、縦軸はスポット間隔ｌｓ（ｃｍ）を、横軸は、固定点１５からコンデンサレンズ２の配置点までの距離Ｄ（ｃｍ）を表し、「コンデンサレンズ位置」と表記した。また、上記データをもとに、最小二乗法により回帰直線を求めた。その結果、回帰直線は、ｙ＝０．０５６ｘ−０．０３２となり、その回帰直線の傾きから、下記式：
θ１＝ｔａｎ−１（０．０５６）
に基づいて、基準点ｂ２に対応した回折角θ１を求めた。その結果、回折角θ１は、３．２度であった。
【００６５】
このように、回折角θ１を測定するためにカメラ長を直接測定し、また標準試料を用いる必要がなく、回折角θ１が、光学顕微鏡を用いて簡単に測定できることが分かった。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による被測定物の回折角測定方法によれば、収束点と被測定物載置台との間の絶対距離、即ちカメラ長を直接測定し、また標準試料を用いる必要がないため、被測定物の回折角を簡単に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の被測定物の回折角測定方法に用いる光学顕微鏡装置の一例を示す概略図である。
【図２】図１の光学顕微鏡装置に用いる空間絞りの一例を示す平面図である。
【図３】対物レンズを空間絞りに近接させた状態の光学顕微鏡装置を示す概略図である。
【図４】コンデンサレンズの位置をさまざまに変えたときのコンデンサレンズと固定点との距離関係を示す概略図である。
【図５】被測定物として用いたテストパターンの実像を示す顕微鏡写真である。
【図６】被測定物として用いたテストパターンの回折像を示す概略図である。
【図７】コンデンサレンズの位置をさまざまに変えたときの回折像面と被測定物載置台との位置関係を示す図である。
【図８】コンデンサレンズ位置が０．６８５ｃｍであるときの回折像の顕微鏡写真である。
【図９】コンデンサレンズ位置が０．８５５ｃｍであるときの回折像の顕微鏡写真である。
【図１０】コンデンサレンズ位置が１．００５ｃｍであるときの回折像の顕微鏡写真である。
【図１１】コンデンサレンズ位置が１．５０５ｃｍであるときの回折像の顕微鏡写真である。
【図１２】コンデンサレンズ位置が２．０３０ｃｍであるときの回折像の顕微鏡写真である。
【図１３】実施例１に係るコンデンサレンズ位置とスポット間隔との関係を示すグラフである。
【図１４】回折像面と被測定物載置台との位置関係を示す図である。
【符号の説明】
１…光源（照明手段）、２…コンデンサレンズ（照明手段）、３…照明手段、４…収束点、５…ステージ（被測定物載置台）、５ａ…載置面、６…被測定物、８…回折像面、１０…対物レンズ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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