ここではレーザーを用いた各種評価方法の概要を示す。

走査型レーザー顕微鏡

照明にランプではなくレーザーを用いた顕微鏡。3 次元計測が可能であり、光軸方向分解能は10 nm以下。水平方向分解能は用いるレーザーの波長によって異なるが、UVレーザーを用いた場合は150 nm 以下である。大気中で用いることができ試料サイズに制約がないことから、SEM程の分解能が必要でなく、サイズの大きな試料に対して用いられる。ピントの合っていない箇所からの反射光はピンホールによって除去されるので、試料をZ 方向にスキャンすることによりピントの合った箇所のみを合成した画像を得ることができる。ピントが最も合った点のz 座標(光軸方向の座標)は同時にコンピュータで処理され3 次元計測が可能になる。

顕微レーザーラマン分光法

レーザーを物質に照射すると物質内のフォノンによって変調された光(ラマン散乱光)が発生する。このとき振動数が小さくなるものをストークス散乱、逆に振動数の大きくなるものをアンチストークス散乱という。分子・結晶の振動モードごとにこの変調は固有なので、波長変調を調べることにより試料の組成分析や結晶構造解析が可能になる。このレーザー照射によるラマン散乱光を顕微鏡で観察する装置がラマン顕微鏡である。

レーザー顕微鏡と同様に、ラマン散乱光の発生ポイントを走査することで2 次元イメージを得る。通常、強度の強いストークス散乱光を検出することで測定が行われる。またラマン散乱は物質の結晶構造と分子振動に起因するので、結晶構造にゆがみが生じるとわずかに周波数がシフトする。このシフト量から試料に加えられた応力分布を求めることも可能である。

ポンププローブ時間分解計

ポンププローブ時間分解計は、電気的な測定では追いつかない超高速現象を超短パルスレーザーによるコマ割りで測定する方法である。反応を誘起するためのポンプ光と、測定用のプローブ光を用いることからこう呼ばれる。ポンププローブ時間分解計の時間分解能はプローブ光のパルス幅である。

ポンプ光で励起された試料の状態の変化(緩和過程)は、プローブ光の反射率(透過率)に影響を与えるので、プローブ光の反射率を遅延時間の関数として計測すると、プローブ光の反射率の変化を通してポンプ光により励起された試料の状態変化を観察できる。

Reference and Links

  • パルスレーザー誘起構造変化の計測とその応用-フェムト秒レーザーによる半導体高速転移及びナノ秒レーザーによるデブリフリーダイシング技術の開発、井澤友策
  • レーザー加工機