JP3181655B2 - Optical system and sample support in ellipsometer - Google Patents
Optical system and sample support in ellipsometerInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えば免疫支持体上
の抗体及び抗原による膜厚の変化を偏光解析法によって
測定可能にする偏光解析装置に関し、特に、この偏光解
析装置に用いられる光学系および、この光学系に適した
試料支持体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ellipsometer which makes it possible to measure a change in film thickness due to, for example, an antibody and an antigen on an immune support by an ellipsometer, and more particularly to an optical system used in the ellipsometer. Further, the present invention relates to a sample support suitable for the optical system.
【0002】[0002]
【従来の技術】偏光解析法は、物体の表面で光が反射す
る際の偏光状態の変化を観測して、物体自体の光学定
数、または、その表面に附着した薄膜の厚みや光学定数
を知る方法である。最近では、この偏光解析法が生物物
理分野へ応用されるようになり、抗原抗体反応に用いる
タンパク質の厚さの測定、さらにはタンパク質の吸着膜
の測定、血漿の凝結の研究等にも応用されるようになっ
ている。2. Description of the Related Art In the ellipsometry, the change in the state of polarization when light is reflected on the surface of an object is observed to determine the optical constant of the object itself, or the thickness and optical constant of a thin film attached to the surface. Is the way. Recently, this ellipsometry has been applied to the biophysics field, and has also been applied to the measurement of the thickness of proteins used for antigen-antibody reactions, the measurement of protein adsorption membranes, and the study of plasma coagulation. It has become so.
【0003】上記抗原抗体反応に用いるタンパク質の厚
さの測定する技術としては、例えばA.Rothen and C.Mat
hot.Helvetica Chimica Aacta,Vol.54(1971) Immunological Reactios Carried out at a Liquid-Sol
id Interface に開示されている技術が知られている。
上記タンパク質の吸着膜の測定に関する技術としては、
ULF JOENSSON,M.MALMQVIST,INGER ROENNBERG. Journal
of Colloid and Interface Science. Vol.103,No.2,198
5 Adsorption of Immunoglobulin G,ProteinA,and Fibr
onectin in the Submonolayer Region Evaluated by a
Combined Study of Ellipsometry and Radiotracer Tec
hniqs および、 A.Rothen,C.Mathot.Surface Chemistr
y of BiologicalSystems.1970 IMMUNOLOGICAL REACTIO
NS CARRIED OUT AT A LIQUID-SOLID INTERFACE WITH TH
E HELP OF A WEAK ELECTRIC CURRENT に開示されてい
る技術が知られている。また、血漿の凝結に関する技術
としては、L.VROMAN AND A.L.ADAMS. SURFACE SCIENCE
16(1969) FINDINGS WITH THE RECORDING ELLIPSOMETER
SUGGESTING RAPIDEXCHANGE OF SPECIFIC PLASMA PROTEI
NS AT LIQUID/SOLID INTERFACESに開示されている技術
が知られている。偏光解析においては、屈折率[0003] Techniques for measuring the thickness of a protein used in the antigen-antibody reaction include, for example, A. Rothen and C. Mat.
hot.Helvetica Chimica Aacta, Vol.54 (1971) Immunological Reactios Carried out at a Liquid-Sol
The technology disclosed in id Interface is known.
Techniques related to the measurement of the protein adsorption film include:
ULF JOENSSON, M.MALMQVIST, INGER ROENNBERG. Journal
of Colloid and Interface Science.Vol.103, No.2,198
5 Adsorption of Immunoglobulin G, ProteinA, and Fibr
onectin in the Submonolayer Region Evaluated by a
Combined Study of Ellipsometry and Radiotracer Tec
hniqs and A.Rothen, C.Mathot.Surface Chemistr
y of BiologicalSystems.1970 IMMUNOLOGICAL REACTIO
NS CARRIED OUT AT A LIQUID-SOLID INTERFACE WITH TH
The technology disclosed in E HELP OF A WEAK ELECTRIC CURRENT is known. In addition, technologies relating to plasma coagulation include L. VROMAN AND ALADAMS. SURFACE SCIENCE
16 (1969) FINDINGS WITH THE RECORDING ELLIPSOMETER
SUGGESTING RAPIDEXCHANGE OF SPECIFIC PLASMA PROTEI
The technology disclosed in NS AT LIQUID / SOLID INTERFACES is known. In ellipsometry, the refractive index
【0004】[0004]
【数1】 をもつ基板面上に、厚さd、屈折率(Equation 1) Thickness d, refractive index on the substrate surface with
【0005】[0005]
【数2】 をもつ等方均質な薄膜がある場合(図9参照)におい
て、これに入射角φで直線偏光が入射するとき、P,S
偏光成分の振幅反射率は、それぞれ(Equation 2) (See FIG. 9), when linearly polarized light is incident on the thin film at an incident angle φ, P and S
The amplitude reflectance of the polarization component is
【0006】[0006]
【数3】 (Equation 3)
【0007】で与えられる。ただしr1P,r2P,r1s,
r2Sは、それぞれ真空−膜、膜−基板における、P,S
成分の振幅反射率で、δは膜内に生じる位相差である。
このδは[0007] Where r 1P , r 2P , r 1s ,
r 2S is P, S in vacuum-film and film-substrate, respectively.
In the amplitude reflectance of the component, δ is a phase difference generated in the film.
This δ is
【0008】[0008]
【数4】 で与えられる。なお、φf は、膜内での屈折角であり、(Equation 4) Given by Here, φ f is the refraction angle in the film,
【0009】[0009]
【数5】 が成立している。このとき、(Equation 5) Holds. At this time,
【0010】[0010]
【数6】 で与えられ、tanφ(振幅反射率比)とiΔ(位相
差)は偏光解析によって測定される。(Equation 6) And tanφ (amplitude reflectance ratio) and iΔ (phase difference) are measured by ellipsometry.
【0011】偏光解析を行う場合、従来より種々の方法
があるが、例えば、図10に示された偏光解析装置が用
いられている。この装置は、Faraday cellを用いたKi
ngの光電的偏光解析装置であり、入射角固定の測定法
の配置状態を示している。この装置は偏光子および検光
子がステッピングモータ等で±0.002°に相当する
精度で回転されることができ、さらに、ファラデー効果
により偏光状態に変調を加えて消光位置が捜し出し易い
機構となっている。このように、図10に示された偏光
解析装置を用いて消光条件を求めることにより、試料表
面に附着した薄膜の厚みや光学定数を知ることが可能で
ある。There are various methods for performing ellipsometry in the past, but for example, an ellipsometer shown in FIG. 10 is used. This device uses Ki using Faraday cell.
ng of the photoelectric polarization analyzer, showing the arrangement of the measurement method with the fixed incident angle. This device allows the polarizer and analyzer to be rotated with a precision equivalent to ± 0.002 ° by a stepping motor or the like, and furthermore, modulates the polarization state by the Faraday effect and makes it easy to find the extinction position. ing. As described above, by obtaining the extinction condition using the ellipsometer shown in FIG. 10, it is possible to know the thickness and the optical constant of the thin film attached to the sample surface.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置では、図10に示したように、Faraday cellを備え
なければならない、あるいは偏光子、検光子の両方を精
度良く回転させる機構を備える必要がある等、簡便性に
劣るのが欠点である。従来の装置が備えている光学系
を、先行出願である特願平3−080124号に記載さ
れている免疫測定装置に利用しようとする場合、装置の
複雑性や光学系の大型化を招いてしまう。この結果、従
来の自動分析装置に用いられている光学系では、分析装
置の自動化にとって大きな妨げとなってしまう。However, in the conventional apparatus, as shown in FIG. 10, a Faraday cell must be provided, or a mechanism for rotating both the polarizer and the analyzer with high accuracy must be provided. The disadvantage is that it is inferior in convenience, for example. When an optical system provided in a conventional apparatus is to be used for an immunoassay apparatus described in Japanese Patent Application No. 3-080124, which is a prior application, the complexity of the apparatus and the size of the optical system are increased. I will. As a result, the optical system used in the conventional automatic analyzer greatly hinders the automation of the analyzer.
【0013】本発明は、例えば免疫支持体上の抗体、及
び抗原による膜厚の変化を偏光解析法によって測定する
にあたり、小型で簡便な光学系を備えた偏光解析装置、
およびこの光学系に適した試料支持体の構造を提供する
ことを目的としている。According to the present invention, there is provided an ellipsometer provided with a small and simple optical system for measuring a change in film thickness caused by, for example, an antibody and an antigen on an immune support by an ellipsometer.
It is another object of the present invention to provide a sample support structure suitable for this optical system.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の偏光解析装置における光学系は、偏光子と
検光子を兼ね、試料の一部に直線偏光を入射させる第1
の光学素子と、前記試料の一部で反射された反射光のp
偏光およびs偏光の位相差を変えず、かつ前記反射光を
前記試料の一部とは異なった部分に入射させるような形
状を有し、前記異なった部分で反射された光を前記第1
の光学素子に入射させる第2の光学素子と、前記試料と
前記第2の光学素子とを結ぶ光軸上に設けられ、偏光の
p方向またはs方向に対して45°に配置された1/4
λ板と、前記第1の光学素子に入射された光を検出する
光検出手段と、を有することを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, an optical system in a polarization analyzer of the present invention serves as a polarizer and an analyzer, and makes a first polarized light incident on a part of a sample.
And the p of the reflected light reflected by a part of the sample
It has a shape such that the phase difference between the polarized light and the s-polarized light is not changed, and the reflected light is incident on a portion different from a part of the sample, and the light reflected on the different portion is the first light.
A second optical element to be incident on the optical element, and an optical axis 1/2 provided on the optical axis connecting the sample and the second optical element and arranged at 45 ° with respect to the p direction or the s direction of polarized light. 4
It is characterized by having a λ plate and light detecting means for detecting light incident on the first optical element.
【0015】さらに、この光学系に適するように、試料
支持体は、前記第1の光学素子からの光が入射される領
域と前記第2の光学素子からの光が入射される領域にそ
れぞれ分割して試料が形成されていることを特徴として
いる。Further, in order to be suitable for this optical system, the sample support is divided into a region into which light from the first optical element is incident and a region into which light from the second optical element is incident. And a sample is formed.
【0016】[0016]
【作用】1つの光学素子に偏光子と検光子の機能を持た
せて偏光解析装置の光学系を構成すると共に、この光学
系に適するような試料を形成する。The optical element of the ellipsometer is constructed by providing one optical element with the functions of a polarizer and an analyzer, and a sample suitable for the optical system is formed.
【0017】[0017]
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。な
お、本発明の偏光解析装置は光学系に特徴を有するの
で、光学系について詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below. Since the ellipsometer of the present invention is characterized by an optical system, the optical system will be described in detail.
【0018】本発明の偏光解析装置は図1のような光学
系を有している。この光学系は、偏光子、検光子を兼ね
た偏光ビームスプリッタ1、1/4波長板5、および無
偏光プリズム7を備えている。また、符号3は、この光
学系に適した試料支持体(試料部)を示しており、この
試料部は図示されていないステージに移動可能に支持さ
れている。The polarization analyzer of the present invention has an optical system as shown in FIG. This optical system includes a polarizing beam splitter 1 also serving as a polarizer and an analyzer, a 波長 wavelength plate 5, and a non-polarizing prism 7. Reference numeral 3 denotes a sample support (sample portion) suitable for the optical system, and the sample portion is movably supported on a stage (not shown).
【0019】光源(図示せず)から射出され偏光ビーム
スプリッタ1に入射する光が、無偏光の場合は光源は固
定で偏光ビームスプリッタ1だけが回転し、偏光の場合
は光源および偏光ビームスプリッタ1は一体となって回
転するようになっている。前記1/4波長板5は、pま
たはs方向に対して方位角が45°となるように無偏光
プリズム7の前面で固定されている。When light emitted from a light source (not shown) and incident on the polarization beam splitter 1 is unpolarized, the light source is fixed and only the polarization beam splitter 1 rotates, and when light is polarized, the light source and the polarization beam splitter 1 are rotated. Is designed to rotate together. The 波長 wavelength plate 5 is fixed on the front surface of the non-polarizing prism 7 so that the azimuth angle is 45 ° with respect to the p or s direction.
【0020】図2は無偏光プリズム7の構成およびこの
無偏光プリズム7での光の経路を示したものである。こ
の無偏光プリズム7は、図2で示すように、A点から入
射した光をプリズム内で4回反射させるような形状とな
っている。この場合、A点から入射したp偏光は、反射
面aで反射してs偏光になり、次の反射面b,cでは偏
光成分はそのまま保持され、その次の反射面dでp偏光
になってB点から射出するようになっている。すなわ
ち、偏光状態は、反射面a−b−c−dの経路でp−s
−s−pとなる。同様に、A点から入射したs偏光は、
反射面a−b−c−dの経路で順にs−p−p−sとな
り、両者の間の位相差は保存されている。以上のよう
に、無偏光プリズム7は、A点で入射した光を、偏光特
性を変えること無く、かつA点とは異なった位置B点か
ら射出させるように構成されている。次に、この光学系
の全体の光の経路について説明する。FIG. 2 shows a configuration of the non-polarizing prism 7 and a light path in the non-polarizing prism 7. As shown in FIG. 2, the non-polarizing prism 7 has a shape such that light incident from point A is reflected four times in the prism. In this case, the p-polarized light incident from the point A is reflected on the reflection surface a to become s-polarized light, the polarization components are kept as they are on the next reflection surfaces b and c, and become p-polarized light on the next reflection surface d. From the point B. That is, the polarization state is p-s along the path of the reflecting surface abcd.
−sp. Similarly, the s-polarized light incident from point A is
In the path of the reflecting surface abcd, the path becomes spps in order, and the phase difference between the two is preserved. As described above, the non-polarizing prism 7 is configured to emit the light incident at the point A from the position B different from the point A without changing the polarization characteristics. Next, the entire light path of the optical system will be described.
【0021】偏光ビームスプリッタ1を通った直線偏光
は、試料部3で反射されて楕円偏光となり、その後1/
4波長板5に入射する。この場合、偏光ビームスプリッ
タ1を通った直線偏光の偏光角はφ、試料部3で反射さ
れた光は位相差δの楕円偏光である。このときの偏光角
と位相差の関係を電場ベクトル成分について図示する
と、図3のようになる。The linearly polarized light that has passed through the polarizing beam splitter 1 is reflected by the sample unit 3 to become elliptically polarized light.
The light enters the four-wavelength plate 5. In this case, the polarization angle of the linearly polarized light passing through the polarization beam splitter 1 is φ, and the light reflected by the sample unit 3 is elliptically polarized light having a phase difference δ. FIG. 3 shows the relationship between the polarization angle and the phase difference at this time for the electric field vector component.
【0022】ここで各点における偏光角の変化を図示す
る。1/4波長板5に角度45°(1/4波長板の主断
面と電界ベクトルの振動面とが成す角度)で試料部3か
らの反射光が入射すると、偏光角は図4(A)で示すよ
うに、φ+π/4となる。このとき位相はδ+π/2に
変化する。次に、無偏光プリズム7を通って、再び1/
4波長板5を通過した光は図4(B)で示すような楕円
偏光になる。このときの偏光角はφ+π/2であり、位
相はδ+πに変化する。この楕円偏光が試料部3で再び
反射されると、直線偏光に変換される。このときの偏光
角はπ/2−φ、位相差はπに変化する。Here, the change of the polarization angle at each point is illustrated. When the reflected light from the sample unit 3 is incident on the quarter-wave plate 5 at an angle of 45 ° (the angle formed by the main section of the quarter-wave plate and the vibration plane of the electric field vector), the polarization angle becomes as shown in FIG. As shown by φ, it becomes φ + π / 4. At this time, the phase changes to δ + π / 2. Next, the light passes through the non-polarizing prism 7 and again becomes 1 /
The light that has passed through the four-wavelength plate 5 becomes elliptically polarized light as shown in FIG. At this time, the polarization angle is φ + π / 2, and the phase changes to δ + π. When this elliptically polarized light is reflected again by the sample section 3, it is converted into linearly polarized light. At this time, the polarization angle changes to π / 2−φ, and the phase difference changes to π.
【0023】図5は、光源から射出された光が、偏光ビ
ームスプリッタ1を通過し、試料部3および無偏光プリ
ズム7を介して再び偏光ビームスプリッタ1に戻って来
るまでの光の経路を分かりやすく示したものである。偏
光ビームスプリッタ1を通った光は試料部3の一側面3
aで反射され、無偏光プリズム7の点Aに入射する。A
点で入射した光は、前述したようにプリズム内で4回反
射を繰り返しB点から射出し、試料部3の他側面3bで
反射されて偏光ビームスプリッタ1に再び入射する。試
料部3は、偏光ビームスプリッタ1側からの光および無
偏光プリズム7側からの光が試料部3の一側面3aおよ
び他側面3bにそれぞれ入射するように配置されてい
る。この一側面3aおよび他側面3bは、試料部3の中
心軸Mについて対称となっている。偏光ビームスプリッ
タ1からの出力光は、光電検出器10で検出されるか、
もしくは目視して光量の変化をとらえることができるよ
うになっている。FIG. 5 shows a light path from the light emitted from the light source to the polarizing beam splitter 1 and returning to the polarizing beam splitter 1 again through the sample unit 3 and the non-polarizing prism 7. This is easily shown. Light passing through the polarizing beam splitter 1 is applied to one side 3 of the sample section 3.
The light is reflected by a and enters the point A of the non-polarizing prism 7. A
The light incident at the point is repeatedly reflected four times in the prism as described above, is emitted from the point B, is reflected by the other side surface 3b of the sample unit 3, and is incident on the polarization beam splitter 1 again. The sample section 3 is arranged such that light from the polarizing beam splitter 1 side and light from the non-polarizing prism 7 side are incident on one side 3a and the other side 3b of the sample section 3, respectively. The one side surface 3a and the other side surface 3b are symmetric about the central axis M of the sample section 3. The output light from the polarization beam splitter 1 is detected by the photoelectric detector 10 or
Alternatively, a change in the amount of light can be visually observed.
【0024】以上のように、試料部3からの反射光を1
/4波長板5に角度45°で入射させることによって、
偏光ビームスプリッタ1において消光条件を求めること
ができる。ここで、試料部3からの反射光が1/4波長
板5に角度45°(1/4波長板の主断面と電界ベクト
ルの振動面とが成す角度)で入射しないように、1/4
波長板5が配置されていたと仮定する。すると、図4
(A),(B)で示した偏光角の変化は、それぞれ図6
(A),(B)のようになる。すなわち、1/4波長板
5を再び通過した光は、図6(B)のKのような偏光角
となるため、偏光ビームスプリッタ1において消光する
ことはできない。次に、前述した光学系に適した免疫支
持体の構造、およびその測定方法について説明する。As described above, the reflected light from the sample section 3
By making the light incident on the 波長 wavelength plate 5 at an angle of 45 °,
The extinction condition can be obtained in the polarization beam splitter 1. Here, the reflected light from the sample part 3 is incident on the quarter-wave plate 5 at an angle of 45 ° (the angle formed by the main section of the quarter-wave plate and the vibration plane of the electric field vector) so as to prevent the reflected light.
It is assumed that the wave plate 5 has been arranged. Then, FIG.
The changes in the polarization angles shown in FIGS.
(A) and (B). That is, the light that has passed through the quarter-wave plate 5 again has a polarization angle like K in FIG. 6B, and thus cannot be extinguished in the polarization beam splitter 1. Next, the structure of the immune support suitable for the above-described optical system and a method for measuring the same will be described.
【0025】シリコン単結晶(方位面は100面)に膜
厚1000〜1900オングストローム(以下、Aと記
す)の酸化シリコン皮膜をつけ、特願平3−08012
4号で提示されている方法でシラン処理および抗体の固
相化を行い試料部3を作成した。この試料部3の構造を
図7に示す。図7において、符号20はSi単結晶基盤
を、符号21はSiO2 皮膜を、符号22はシランカッ
プリング剤を、符号23は抗体をそれぞれ示している。A silicon oxide film having a film thickness of 1000 to 1900 angstroms (hereinafter referred to as A) is formed on a silicon single crystal (having 100 orientation planes).
Sample 3 was prepared by silane treatment and immobilization of the antibody by the method presented in No. 4. FIG. 7 shows the structure of the sample section 3. 7, reference numeral 20 denotes a Si single crystal substrate, reference numeral 21 denotes an SiO 2 film, reference numeral 22 denotes a silane coupling agent, and reference numeral 23 denotes an antibody.
【0026】図8(A)は試料部3の平面図を示したも
のである。この試料部3が図5で示したように配置され
る。この試料部の一側面3aは、Referenceと
して抗体のみが固相化されている面25であり、他側面
3bは、3つの領域26〜28に分割されている。符号
26は面25と同様の抗体に最低濃度の抗原を反応させ
た部分を示し、符号27,28は実際の検体が感作され
た部分を示している。FIG. 8A is a plan view of the sample section 3. The sample section 3 is arranged as shown in FIG. One side surface 3a of the sample portion is a surface 25 on which only the antibody is immobilized as a reference, and the other side surface 3b is divided into three regions 26 to 28. Reference numeral 26 indicates a portion where the same concentration of the antigen is reacted with the same antibody as the surface 25, and reference numerals 27 and 28 indicate portions where the actual sample was sensitized.
【0027】以上のような試料部を用いた免疫測定の方
法を以下に記す。 (a).図8(A)に示された試料部3を図5で示すよ
うに配置する。 (b).試料部3の26および27、28で示される部
分に、それぞれ最低濃度のコントロール液および検体を
必要量滴下する。反応時間は測定項目によって最適時間
反応させる。 (c).反応終了後26、27、28で示される部分を
蒸留水で洗浄した後、N2 ガス等で表面の水分を吹き飛
ばす。 (d).用いる光源が無偏光の場合は,偏光ビームスプ
リッタ1を回転させ、光電検出器10で消光の偏光角を
求める。このとき注意しなければならないのは、試料部
の25および26の部分にのみ、偏光ビームスプリッタ
1からの光および無偏光プリズム7からの光が照射され
るように、試料部3を位置合せすることである。 (e).前記(d)で行った操作がゼロ調整に相当す
る。 (f).次に、試料部3の25および27の部分にの
み、偏光ビームスプリッタ1からの光および無偏光プリ
ズム7からの光が照射されるように、試料部3の位置を
ずらし光電検出器10の出力を読み取る。同様な操作
を、試料部3の25および28の部分でも行う。 (g).あらかじめ作成されている検量線から、試料部
3の27,28に滴下された検体の濃度を検出すること
ができる。An immunoassay method using the above-described sample section is described below. (A). The sample section 3 shown in FIG. 8A is arranged as shown in FIG. (B). To the portions indicated by reference numerals 26, 27, and 28 in the sample section 3, the required amounts of the control solution and the specimen having the lowest concentration are respectively dropped. The reaction time is set to the optimal time depending on the measurement item. (C). After the completion of the reaction, the portions indicated by reference numerals 26, 27 and 28 are washed with distilled water, and the surface moisture is blown off with N 2 gas or the like. (D). When the light source to be used is non-polarized light, the polarization beam splitter 1 is rotated, and the polarization angle of extinction is obtained by the photoelectric detector 10. At this time, it should be noted that the sample unit 3 is positioned so that only the portions 25 and 26 of the sample unit are irradiated with the light from the polarizing beam splitter 1 and the light from the non-polarizing prism 7. That is. (E). The operation performed in (d) corresponds to zero adjustment. (F). Next, the position of the sample unit 3 is shifted so that only the portions 25 and 27 of the sample unit 3 are irradiated with the light from the polarizing beam splitter 1 and the light from the non-polarizing prism 7, and the output of the photoelectric detector 10 is changed. Read. The same operation is performed on the portions 25 and 28 of the sample section 3. (G). From the calibration curve prepared in advance, the concentration of the sample dropped on 27 and 28 of the sample section 3 can be detected.
【0028】免疫支持体の構造については、図8(B)
で示すように構成することも可能である。符号40は検
体を感作する部分を、符号31は抗体のみが固相化され
た面を示している。試料部の一側面3aは抗体のみが固
相化された面31を除いて5つの領域32〜36に分割
されている。なお、この分割される領域の数については
任意であり、本実施例では5つとなっている。それぞれ
の領域32〜36は、同一の抗体を固相化した後、抗原
濃度が既知でかつそれぞれ異なっている5種のコントロ
ール液が感作されている部位である。FIG. 8B shows the structure of the immune support.
It is also possible to configure as shown in FIG. Reference numeral 40 denotes a portion for sensitizing the specimen, and reference numeral 31 denotes a surface on which only the antibody is immobilized. One side 3a of the sample portion is divided into five regions 32 to 36 except for the surface 31 on which only the antibody is immobilized. The number of divided regions is arbitrary, and is five in this embodiment. Each of the regions 32 to 36 is a site where the same antibody is immobilized and then sensitized with five kinds of control solutions having known and different antigen concentrations.
【0029】検体が感作された部分40の抗原濃度の測
定は以下の手順によって行われる。まず最初に、試料部
3の一側面3aの抗体のみが固相化された面31および
他側面3bの抗体のみが固相化された面31を用いてゼ
ロ調整する。次に、試料部3をM軸方向にずらしながら
32の領域と検体が感作された部分40、引き続き33
の領域と検体が感作された部分40、引き続き34の領
域と検体が感作された部分40…という具合に、順番に
それぞれの領域32〜36を用いて測光する。The measurement of the antigen concentration in the portion 40 where the sample has been sensitized is performed by the following procedure. First, zero adjustment is performed using the surface 31 on which only the antibody on one side 3a of the sample section 3 is immobilized and the surface 31 on which only the antibody on the other side 3b is immobilized. Next, while shifting the sample portion 3 in the M-axis direction, the region 32 and the portion 40 where the sample was sensitized,
, And the portion 40 where the sample was sensitized, and subsequently the region 34 and the portion 40 where the sample was sensitized.
【0030】それぞれの領域32〜36は抗原濃度が既
知であるため、領域32〜36が検量線の役目を果たす
ことになる。例えば、領域34を用いて測光を行ったと
きに出力がゼロになったとすると、検体が感作された部
分40の抗原濃度は34の領域の抗原濃度と等しいこと
になる。このような免疫支持体構造を用いることによっ
て検量線が不要となる。もちろん、試料部の一側面3a
を、さらに多数の領域に分割すれば、より正確な濃度を
検出することが可能になる。Since the antigen concentration of each of the regions 32 to 36 is known, the regions 32 to 36 serve as a calibration curve. For example, if the output becomes zero when photometry is performed using the region 34, the antigen concentration in the portion 40 where the sample is sensitized is equal to the antigen concentration in the region 34. The use of such an immune support structure eliminates the need for a calibration curve. Of course, one side 3a of the sample part
Is further divided into a larger number of regions, it is possible to detect a more accurate density.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の偏光解析
装置では、偏光子と検光子を兼ねた偏光ビームスプリッ
タを有する光学系を用いており、この結果、簡便で小型
な偏光解析装置を実現することができる。As described in the foregoing, the polarization analyzer of the present invention uses an optical system having a polarization beam splitter which also serves as a polarizer and an analyzer, this result, simple and compact ellipsometer Can be realized.
【図1】本発明の偏光解析装置における光学系の概略を
示す図である。FIG. 1 is a view schematically showing an optical system in an ellipsometer of the present invention.
【図2】図1の光学系において、無偏光プリズムの詳細
な構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of a non-polarizing prism in the optical system of FIG.
【図3】図1の光学系において、試料部で反射された光
の偏光角と位相差の関係を電場ベクトル成分について図
示したものである。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a polarization angle and a phase difference of light reflected by a sample unit with respect to an electric field vector component in the optical system of FIG. 1;
【図4】(A)および(B)を含み、それぞれ、図1の
光学系において、1/4波長板に角度45°(1/4波
長板の主断面と電界ベクトルの振動面とが成す角度)で
試料部からの反射光が入射した場合の偏光角、および無
偏光プリズムを通って、再び1/4波長板を通過した光
の偏光角を示したものである。FIG. 4 includes (A) and (B), and in the optical system of FIG. 1, the quarter-wave plate has an angle of 45 ° (a main cross section of the quarter-wave plate and a vibration plane of an electric field vector). (Angle), the polarization angle when the reflected light from the sample part is incident, and the polarization angle of the light that has passed through the non-polarizing prism and passed through the quarter-wave plate again.
【図5】図1の光学系において、光の経路を概略的に示
した図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing a light path in the optical system of FIG. 1;
【図6】(A)および(B)は、それぞれ図4に対応し
ており、図1の光学系において1/4波長板に角度45
°で試料部からの反射光が入射しなかった場合の状態を
示す図である。FIGS. 6A and 6B respectively correspond to FIG. 4 and show an angle of 45 ° to a quarter-wave plate in the optical system of FIG. 1;
FIG. 9 is a diagram showing a state in which reflected light from a sample unit does not enter in °.
【図7】図1の光学系に用いられる試料支持体の断面図
である。FIG. 7 is a sectional view of a sample support used in the optical system of FIG. 1;
【図8】図1の光学系に適した試料支持体の構成を示す
平面図であり、(A)は第1の実施例を(B)は第2の
実施例を示す図である。8A and 8B are plan views showing a configuration of a sample support suitable for the optical system of FIG. 1, wherein FIG. 8A is a diagram showing a first embodiment, and FIG. 8B is a diagram showing a second embodiment.
【図9】基板上に等方均質な薄膜がある場合において、
これに直線偏光が入射した場合の光の経路を示す図であ
る。FIG. 9: When there is an isotropic homogeneous thin film on a substrate,
It is a figure which shows the path | route of the light when linearly polarized light enters this.
【図10】従来の偏光解析装置の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a conventional polarization analyzer.
1…偏光ビームスプリッタ、3…試料部、5…1/4波
長板、7…無偏光プリズム、10…光電検出器。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Polarization beam splitter, 3 ... Sample part, 5 ... 1/4 wavelength plate, 7 ... Non-polarization prism, 10 ... Photoelectric detector.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 G01B 11/00 - 11/30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 21/00-21/01 G01N 21/17-21/61 G01B 11/00-11/30
Claims (2)
線偏光を入射させる第1の光学素子と、 前記試料の一部で反射された反射光のp偏光およびs偏
光の位相差を変えず、かつ前記反射光を前記試料の一部
とは異なった部分に入射させるような形状を有し、前記
異なった部分で反射された光を前記第1の光学素子に入
射させる第2の光学素子と、 前記試料と前記第2の光学素子とを結ぶ光軸上に設けら
れ、偏光のp方向またはs方向に対して45°に配置さ
れた1/4λ板と、 前記第1の光学素子に入射された光を検出する光検出手
段と、を有する偏光解析装置における光学系。1. A first optical element which also serves as a polarizer and an analyzer and in which linearly polarized light is incident on a part of a sample, and a phase difference between p-polarized light and s-polarized light of reflected light reflected on a part of the sample And a second shape in which the reflected light is incident on a portion different from a part of the sample, and the light reflected on the different portion is incident on the first optical element. A 1/4 λ plate provided on an optical axis connecting the sample and the second optical element and arranged at 45 ° to the p direction or the s direction of polarized light; An optical system in a polarization analyzer comprising: a light detection unit configured to detect light incident on an optical element.
光が入射される領域と前記第2の光学素子からの光が入
射される領域にそれぞれ分割して形成されていることを
特徴とする、請求項1に記載された光学系に適した試料
支持体。2. The method according to claim 1, wherein the sample is divided into a region into which light from the first optical element is incident and a region into which light from the second optical element is incident. A sample support suitable for the optical system according to claim 1.
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