JP2006172790A - Method and device of measuring surface charge distribution or surface potential distribution - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、試料表面の電荷分布または電位分布を測定する方法および装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for measuring charge distribution or potential distribution on a sample surface.
電子ビームによる静電潜像の観察方法としては、電子ビーム照射による2次電子を検出する方式がある(例えば特許文献1および2)。この方式では、静電潜像が形成される試料としては、LSIチップや静電潜像を記憶・保持できる試料に限定されている。すなわち、暗減衰を生じる通常の感光体は、測定することができない。通常の誘電体は電荷を半永久的に保持することができるので、電荷分布を形成後、時間をかけて測定を行っても、測定結果に影響を与えることはない。しかしながら、感光体の場合は、抵抗値が無限大ではないので、電荷を長時間保持できず、暗減衰が生じ時間とともに表面電位が低下してしまう。感光体が電荷を保持できる時間は、暗室であってもせいぜい数十秒である。従って、帯電・露光後に電子顕微鏡(SEM)で観察しようとしても、その準備段階で静電潜像は消失してしまう。 As a method for observing an electrostatic latent image with an electron beam, there is a method of detecting secondary electrons by electron beam irradiation (for example, Patent Documents 1 and 2). In this method, the sample on which the electrostatic latent image is formed is limited to an LSI chip or a sample that can store and hold the electrostatic latent image. That is, a normal photoconductor that causes dark decay cannot be measured. Since a normal dielectric can hold a charge semipermanently, even if measurement is performed over time after forming a charge distribution, the measurement result is not affected. However, in the case of a photoconductor, since the resistance value is not infinite, the charge cannot be held for a long time, dark decay occurs, and the surface potential decreases with time. The time that the photoconductor can hold the charge is at most several tens of seconds even in the dark room. Therefore, even if an attempt is made to observe with an electron microscope (SEM) after charging and exposure, the electrostatic latent image disappears in the preparation stage.
そこで、本発明者は、暗減衰を有する感光体試料であっても静電潜像を測定することのできる測定方式を提案した(例えば特許文献3乃至6)。感光体試料では、その試料表面に電位分布または電荷分布があると、空間に表面電荷分布に応じた電界分布が形成される。電荷密度が相対的に高い領域では、荷電粒子ビームの照射による2次電子に試料から離れる方向への力が働くような電界強度を生じることから、2次電子は検出器に達するが、電荷密度が相対的に低い領域では、逆に試料に引き戻す方向への力が働くような電界強度を生じるため、発生した2次電子はこの電界によって引き戻され、検出器に到達する量が減少する。従って、表面電荷分布に応じたコントラスト像を検出することができる。
通常のSEMでは、対物レンズとして、収差補正の良好な磁界レンズを使うことが一般的である。通常のSEMによる試料観察の場合、試料の表面電位は、0Vあるいは0Vに近いため、発生した2次電子は、引き込み電圧により、検出器に問題なく到達することができる。 In a normal SEM, it is common to use a magnetic lens with good aberration correction as an objective lens. In the case of sample observation by a normal SEM, since the surface potential of the sample is 0 V or close to 0 V, the generated secondary electrons can reach the detector by the drawing voltage without any problem.
しかしながら、試料の表面に電位あるいは電荷があり、その電位の大きさが電子のエネルギに比べて無視できない程度に大きい場合には、相対的には、クーロン反発力の影響を与えることから、その場合、電子光学系側に押し戻す力が大きくなることを意味するので、放出電子のうち、電子光学系の電磁対物レンズの射出開口部に戻ってしまう成分が増大するおそれがある。 However, if there is a potential or electric charge on the surface of the sample and the magnitude of the potential is so large that it cannot be ignored compared to the energy of the electrons, it is relatively affected by the Coulomb repulsive force. This means that the force to push back to the electron optical system side is increased, and thus the component of the emitted electrons that returns to the exit opening of the electromagnetic objective lens of the electron optical system may increase.
本来、検出器に到達すべき2次電子あるいは1次の反転電子が、電子光学系の電磁対物レンズの射出開口部に戻ってしまうと、検出器による検出ができなくなり、電荷密度の高い領域が電荷密度の低い領域であると誤認してしまい、ノイズの発生要因となる可能性がある。従って、電子光学系の射出開口部への電子逆戻り発生現象を抑制することにより、S/N比を向上することができ、これにより電荷分布または電位分布の高分解能での計測が可能となる。 Originally, if secondary electrons or primary inverted electrons that should reach the detector return to the exit aperture of the electromagnetic objective lens of the electron optical system, they cannot be detected by the detector, and there is a region with a high charge density. It may be misunderstood that the region has a low charge density, which may cause noise. Therefore, the S / N ratio can be improved by suppressing the phenomenon of electron return to the exit opening of the electron optical system, thereby enabling measurement of charge distribution or potential distribution with high resolution.
そこで、本発明の目的は、従来技術ではきわめて困難であった、誘電体の表面に生じている電荷分布あるいは電位分布をミクロンオーダーの高分解能で計測する装置を提供することにあり、また感光体上の静電潜像を高分解能で測定する装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus for measuring charge distribution or potential distribution generated on the surface of a dielectric with high resolution on the order of microns, which has been extremely difficult with the prior art. An object of the present invention is to provide an apparatus for measuring the above electrostatic latent image with high resolution.
なお、ここで述べる表面電荷は、厳密には、電荷は試料内に空間的に散らばっていることは周知の通りである。このため、表面電荷とは、電荷分布状態が、厚さ方向に比べて、面上に大きく分布している状態を指す。また、電荷は、電子だけでなく、イオンも含める。 It is well known that the surface charges described here are strictly scattered in the sample. For this reason, the surface charge refers to a state in which the charge distribution state is largely distributed on the surface as compared with the thickness direction. Further, the charge includes not only electrons but also ions.
また表面に導電部があり、この導電部に電圧が印加されて、それにより、試料表面あるいはその近傍が電位分布を生じている状態であってもよい。 Further, there may be a state in which there is a conductive portion on the surface and a voltage is applied to the conductive portion, thereby causing a potential distribution on the sample surface or its vicinity.
請求項1に記載の発明は、表面電荷分布または表面電位分布を有する試料を荷電粒子ビームで走査し、該荷電粒子ビームの走査によって得られる検出信号に基づいて前記試料の電荷分布または電位分布の状態を測定する方法において、前記荷電粒子ビームの光学系に該荷電粒子ビームを前記試料上に集束させる静電レンズを用いたことを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a sample having a surface charge distribution or a surface potential distribution is scanned with a charged particle beam, and the charge distribution or potential distribution of the sample is detected based on a detection signal obtained by scanning the charged particle beam. In the method for measuring a state, an electrostatic lens for focusing the charged particle beam on the sample is used in the optical system of the charged particle beam.
請求項2に記載の発明は、表面電荷分布または表面電位分布を有する試料を照射する荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子発生手段と、該荷電粒子発生手段からの荷電粒子ビームで前記試料上を走査する走査手段と、前記荷電粒子ビームを前記試料上に集束させるレンズ手段と、前記走査手段による荷電粒子ビームの照射によって前記試料の表面から得られる荷電粒子を検出する信号検出手段とを備え、前記レンズ手段が少なくとも一つの静電レンズ手段を有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, charged particle generating means for generating a charged particle beam for irradiating a sample having a surface charge distribution or a surface potential distribution, and scanning the sample with the charged particle beam from the charged particle generating means. Scanning means, lens means for focusing the charged particle beam on the sample, and signal detection means for detecting charged particles obtained from the surface of the sample by irradiation of the charged particle beam by the scanning means, The lens means has at least one electrostatic lens means.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記静電レンズ手段が前記荷電粒子ビームの光学系の対物レンズであることを特徴とする。 The invention described in claim 3 is the invention described in claim 2, wherein the electrostatic lens means is an objective lens of the optical system of the charged particle beam.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記静電対物レンズが減速型静電対物レンズであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the electrostatic objective lens is a decelerating electrostatic objective lens.
請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記荷電粒子発生手段は前記試料を照射する荷電粒子ビームのための電子銃を有し、前記走査手段は、前記静電対物レンズと前記電子銃との間に該電子銃からの荷電粒子ビームを走査するために配置された偏向手段を有することを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the invention according to claim 3, wherein the charged particle generating means has an electron gun for a charged particle beam for irradiating the sample, and the scanning means is the electrostatic objective. A deflecting means is provided between the lens and the electron gun for scanning a charged particle beam from the electron gun.
請求項6に記載の発明は、前記荷電粒子ビームの光学系の射出開口部が、前記試料からの電子が試料側に引き戻される方向の電界ベクトルを有することを特徴とする。 The invention according to claim 6 is characterized in that an exit opening of the charged particle beam optical system has an electric field vector in a direction in which electrons from the sample are pulled back to the sample side.
請求項7に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記荷電粒子ビームの光学系の射出開口部の周辺近傍に、電子衝突時に放出電子が発生する部材を配置したことを特徴とする。 The invention according to claim 7 is characterized in that, in the invention according to claim 2, a member for generating emitted electrons at the time of an electron collision is arranged in the vicinity of the periphery of the exit opening of the optical system of the charged particle beam. To do.
請求項8に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記信号検出手段が、前記走査手段による前記試料の表面の2次元的な走査により該試料表面に入射する荷電粒子のうち、その入射速度ベクトルの前記試料表面における法線方向の成分が反転した荷電粒子を検出して検出信号を得ることを特徴とする。 The invention according to an eighth aspect is the invention according to the second aspect, wherein the signal detection means includes, among charged particles incident on the sample surface by two-dimensional scanning of the surface of the sample by the scanning means. A detection signal is obtained by detecting charged particles whose normal velocity component on the sample surface of the incident velocity vector is inverted.
請求項9に記載の発明は、請求項2乃至8のいずれか一項に記載の測定装置と、前記試料として感光体に荷電粒子を照射することで該感光体上にほぼ均一に帯電電荷を生成する手段と、該生成手段により帯電した前記感光体を選択的に露光するための光学系手段とを備え、該光学系手段による露光後に前記測定装置により前記感光体の表面を電子ビームで走査し、該走査で得られる検出信号により、前記感光体表面の静電潜像分布を測定することを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the measurement apparatus according to any one of the second to eighth aspects of the invention, and the charged particles are substantially uniformly charged on the photosensitive member by irradiating the photosensitive member with charged particles as the sample. Generating means and optical system means for selectively exposing the photoconductor charged by the generating means, and scanning the surface of the photoconductor with an electron beam by the measuring device after exposure by the optical system means The electrostatic latent image distribution on the surface of the photosensitive member is measured by a detection signal obtained by the scanning.
請求項10に記載の発明は、請求項2乃至9のいずれか一項に記載の測定装置を用いて、前記試料の厚さ方向にかかる電界強度が30V/μm以上でありかつ40V/μm以下の条件下で、前記試料に電荷を10−8クーロン/mm2以上照射したときに、耐絶縁領域が99%以上である試料からなる潜像担持体であることを特徴とする。
The invention according to
請求項1に記載の発明によれば、荷電粒子の光学系で荷電粒子ビームを集束させるレンズに静電レンズを用いることにより、荷電粒子が荷電粒子光学系に戻ることを防止することができるので、従来は困難であった、表面電荷分布または表面電位分布の測定を高精度に測定することができる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to prevent the charged particles from returning to the charged particle optical system by using the electrostatic lens as the lens for focusing the charged particle beam in the charged particle optical system. Thus, it is possible to measure the surface charge distribution or the surface potential distribution, which has been difficult in the past, with high accuracy.
請求項2に記載の発明によれば、荷電粒子ビームを集束させるレンズ手段として、少なくとも一つの静電レンズ手段を用いることにより、荷電粒子が荷電粒子光学系に戻ることを防止することができるので、従来は困難であった、表面電荷分布または表面電位分布の測定を高精度に測定する装置を提供することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to prevent the charged particles from returning to the charged particle optical system by using at least one electrostatic lens means as the lens means for focusing the charged particle beam. Thus, it is possible to provide an apparatus for measuring surface charge distribution or surface potential distribution with high accuracy, which has been difficult in the past.
請求項3に記載の発明によれば、対物レンズを静電レンズ手段で構成することにより、2次電子の検出感度を上げることができる。 According to the third aspect of the present invention, the detection sensitivity of secondary electrons can be increased by configuring the objective lens with electrostatic lens means.
請求項4に記載の発明によれば、静電対物レンズにマイナスの電圧を印加して、減速型静電対物レンズとすることにより、等電位面が染み出す方向、すなわち荷電粒子光学系鏡筒から放出する方向への作用力が働くことから、信号検出手段へ向かうべき検出電子の荷電粒子光学系への進入を抑制することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, a negative voltage is applied to the electrostatic objective lens to form a decelerating electrostatic objective lens, whereby the equipotential surface oozes out, that is, a charged particle optical system lens barrel. Since the acting force in the direction in which the light is emitted from the device acts, detection electrons to be directed to the signal detection means can be prevented from entering the charged particle optical system.
請求項5に記載の発明によれば、静電対物レンズ手段と電子銃との間に荷電粒子ビームを走査するための偏向手段を配置することで、静電対物レンズと荷電粒子ビームの射出開口とを、接近させることができ、その結果、検出荷電粒子の荷電粒子光学系への進入を抑制することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the deflecting means for scanning the charged particle beam is disposed between the electrostatic objective lens means and the electron gun, so that the exit aperture of the electrostatic objective lens and the charged particle beam is provided. As a result, it is possible to prevent the detected charged particles from entering the charged particle optical system.
請求項6に記載の発明によれば、例えば減速型静電対物レンズを荷電粒子ビームの射出開口部の付近に配置することにより、電子が試料側に引き戻される方向の電界ベクトルを射出開口部に形成することができ、検出電子の荷電粒子光学系への進入を抑制することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, for example, by placing a decelerating electrostatic objective lens in the vicinity of the exit opening of the charged particle beam, an electric field vector in a direction in which electrons are pulled back to the sample side is provided in the exit opening. The detection electrons can be prevented from entering the charged particle optical system.
請求項7に記載の発明によれば、荷電粒子ビームが荷電粒子光学系より射出する荷電粒子ビームの射出開口部の周辺近傍に、電子衝突時に放出電子が発生する部材を配置することにより、効率よく電子を検出することが可能となる。 According to the seventh aspect of the present invention, by arranging a member that generates emitted electrons at the time of an electron collision in the vicinity of the periphery of the exit opening of the charged particle beam from which the charged particle beam is emitted from the charged particle optical system. It is possible to detect electrons well.
請求項8に記載の発明によれば、試料に入射する荷電粒子の試料垂直方向の速度ベクトルが反転するような状態が存在する条件下で荷電粒子ビームを走査し、その反転粒子を計測することにより、従来はきわめて困難であった電位分布測定が、ミクロンオーダーの高分解能で測定することができる装置を提供することができる。 According to the invention described in claim 8, the charged particle beam is scanned under the condition that the velocity vector in the sample vertical direction of the charged particle incident on the sample is reversed, and the inverted particle is measured. Thus, it is possible to provide an apparatus capable of measuring potential distribution, which has been extremely difficult in the past, with high resolution on the order of microns.
1次反転粒子の場合は、エネルギの電子軌道方向の分布が非常に少ないので、従来方式では2次電子が射出開口に進入する割合が非常に高くなってしまうが、この2次電子の進入を阻止できる点で、静電対物レンズを用いる本発明が特に有効である。 In the case of primary inversion particles, the distribution of energy in the direction of the electron orbit is very small. Therefore, in the conventional method, the rate of secondary electrons entering the exit aperture becomes very high. The present invention using an electrostatic objective lens is particularly effective in that it can be blocked.
請求項9に記載の発明によれば、静電潜像の形成に必要な帯電手段と露光手段とを設けることにより、リアルタイム測定が可能となり、時間とともに表面電荷量が減衰する感光体の静電潜像をミクロンオーダーの高分解能で測定することが可能となる。 According to the ninth aspect of the present invention, by providing the charging means and the exposure means necessary for forming the electrostatic latent image, real-time measurement becomes possible, and the electrostatic charge of the photoreceptor whose surface charge amount attenuates with time. It becomes possible to measure the latent image with a high resolution on the order of microns.
また、感光体の静電潜像を測定して、その情報を画像形成装置の設計にフィードバックすることにより、作像のための各工程のプロセスクォリティが向上するため、高画質、高耐久、高安定、省エネルギ化が実現できる。 In addition, by measuring the electrostatic latent image on the photoconductor and feeding back the information to the design of the image forming apparatus, the process quality of each process for image formation is improved. Stable and energy saving can be realized.
請求項10に記載の発明によれば、荷電粒子の照射によって得られる2次電子又は3次以上の高次電子の電子信号を検出することにより、正常な箇所と電気的破壊が発生している箇所とを識別することが可能となる。また電荷リーク箇所を特定して、品質を評価することにより、高耐久かつ高画質を実現する感光体を提供することができる。 According to the tenth aspect of the present invention, a normal location and electrical breakdown are generated by detecting an electronic signal of secondary electrons or tertiary electrons obtained by irradiation of charged particles. It is possible to identify the location. In addition, by identifying the charge leak location and evaluating the quality, it is possible to provide a photoreceptor that achieves high durability and high image quality.
以下、本発明の特徴を図示の実施例に沿って詳細に説明する。 The features of the present invention will be described in detail below with reference to the illustrated embodiments.
図1に本発明に係る測定方法を実施するのに好適な測定装置の実施例を示す。 FIG. 1 shows an embodiment of a measuring apparatus suitable for carrying out the measuring method according to the present invention.
本発明に係る測定装置10は、ケーシング10aと、該ケーシング内に真空下で収納され、荷電粒子ビームを照射する荷電粒子照射部11と、試料設置部12と、1次反転荷電粒子や2次電子などを検出する荷電粒子捕獲器からなる信号検出手段13とを備える。
The measuring
ここでいう、荷電粒子とは、電子ビームあるいはイオンビームなど電界や磁界の影響を受ける粒子を指す。以下、電子ビームを照射する実施例で説明する。 As used herein, charged particles refer to particles that are affected by an electric or magnetic field, such as an electron beam or an ion beam. Hereinafter, an example in which an electron beam is irradiated will be described.
荷電粒子照射部すなわち電子ビーム照射部11は、電子ビーム発生手段である電子銃14と、強電界を発生させて、この電界の働きにより、エミッタ先端から電子を放出させるための引き出し電極15と、電子に所望のエネルギを与えるための加速電極16とを有し、電子銃14からの電子ビームは、引き出し電極15および加速電極16を経て電子光学系17に放出される。この放出された電子ビームを受ける電子光学系17は、図示の例では、電子ビームを集束させるためのコンデンサレンズ(静電レンズ)18と、電子ビームをON/OFFさせるためのビームブランキング電極からなるビームブランカ19と、電子ビームの照射電流を制御するための可動絞りであるアパーチャ20と、非点補正のためのスティングメータ21と、該スティングメータを通過した電子ビームを走査させるための偏向電極からなる走査レンズ22と、該走査レンズを経た電子ビームを試料設置部12上の試料23上に集光させるための静電レンズからなる対物レンズ24とを有する。これらレンズ等の各光学系要素には、図示しない駆動用電源が接続されている。また、電子光学系17の射出開口25が形成されたビーム射出開口部材26に近接して、試料設置部12の側に開口25に整合する開口27aを有する放出電子発生部材27が配置されている。
The charged particle irradiation unit, that is, the electron
図1に示す例では、測定装置10の電子光学系17の電子レンズ18、24には、静電レンズが用いられているが、コンデンサレンズ18は従来と同様な磁界レンズを用いることができる。
In the example shown in FIG. 1, electrostatic lenses are used for the
この静電レンズと磁界レンズについて説明するに、電子レンズには、静電レンズと磁界レンズとがある。磁界レンズとは、磁場により電子線を集束させるレンズであり、コイルを巻いたソレノイド磁石に電流を流すことによって発生する磁場により電子線を曲げる。コイルへの電流を変えると発生する磁場が変わり、焦点距離や倍率が変わる。電磁レンズとか磁場レンズと呼ぶこともあり、前記した従来の装置では、対物レンズにも、この磁界レンズが用いられていた。 The electrostatic lens and the magnetic lens will be described. The electronic lens includes an electrostatic lens and a magnetic lens. A magnetic lens is a lens that focuses an electron beam by a magnetic field, and bends the electron beam by a magnetic field generated by passing a current through a solenoid magnet wound with a coil. Changing the current to the coil changes the generated magnetic field, changing the focal length and magnification. Sometimes called an electromagnetic lens or a magnetic lens, the above-described conventional apparatus uses this magnetic lens as an objective lens.
これに対し、静電レンズとは、ここでは静電界により電子線を集束させるレンズを指す。磁界型レンズより収差が大きいデメリットがあり、走査電子顕微鏡としては、対物レンズとして磁界レンズを用いるほうが一般的であるが、電位分布を測定する本発明ではあえて静電レンズを用いている。 On the other hand, the electrostatic lens here refers to a lens that focuses an electron beam by an electrostatic field. There is a disadvantage that the aberration is larger than that of a magnetic lens, and as a scanning electron microscope, a magnetic lens is generally used as an objective lens. However, in the present invention for measuring a potential distribution, an electrostatic lens is used.
この静電レンズで構成された対物レンズすなわち静電対物レンズ24は、基本的に、ビームが通過する中心に開口が形成された3枚の導電性円板24a、24b、24cで構成されており、上下の円板24a、24cは接地されている。中央の円板24bに電圧を印加することで電界が発生し、電子ビームが通ると電気的な力を受けて電子のコースが変わることで、静電レンズが形成される。
The objective lens constituted by this electrostatic lens, that is, the electrostatic
この静電対物レンズ24は、偏向電極すなわち走査レンズ22を静電対物レンズ24と電子銃14との間に配置することにより、電子光学系17のビーム射出開口25の近傍に配置することができる。
The electrostatic
静電対物レンズの中央の円板24bの電圧はプラス電圧およびマイナス電圧のいずれであっても、凸レンズとしての効果をもたらす。プラス電圧を印加すると入射電子は加速するため、加速型静電対物レンズとなり、マイナス電圧を印加すると入射電子は減速するため、減速型静電対物レンズとなる。作動距離など条件でも変わるが、例えば加速電圧Vbが1kVの場合、減速型対物レンズでは−200〜−700V程度の電圧が中央の円板24bに印加される。加速型対物レンズの場合は、+1000〜2000V程度の電圧が中央の円板24bに印加される。一般的に、加速型対物レンズの方が収差が小さいが、2次電子が引っ張られる可能性がある。そのため、プラスの電圧を印加すると電子が電子光学系鏡筒に入り込む方向に力が働き、マイナスの電圧を印加すると、電子光学系鏡筒から放出する方向(等電位面が染み出す方向)に力が働く。従って、マイナスの電圧を静電対物レンズ24の円板24bに印加する静電対物レンズにより、電子光学系射出開口25への電子の進入を抑制する効果が働くことになる。
Regardless of whether the voltage of the
なお、イオンビームの場合には、電子銃14の代わりに液体金属イオン銃などを用いる。この場合、試料23への入射荷電粒子がプラスイオンであれば、このプラスイオンに対して静電対物レンズ24は逆の働きとなり、プラス電圧で減速型静電対物レンズ、マイナス電圧で加速型静電対物レンズとなる。
In the case of an ion beam, a liquid metal ion gun or the like is used instead of the
2次電子や1次反転電子などを検出する信号検出手段13を構成する荷電粒子捕獲器として、シンチレータや光電子増倍管などの検出器が用いられる。通常、シンチレータは、引き込み電圧10kV程度の高電圧を印加されることにより、荷電粒子を捕獲する。 A detector such as a scintillator or a photomultiplier tube is used as the charged particle trap constituting the signal detection means 13 for detecting secondary electrons, primary inversion electrons, and the like. Usually, a scintillator captures charged particles when a high voltage of about 10 kV is applied to the scintillator.
ビームの射出開口25の周辺に配置された放出電子発生部材27は、該部材に電子が衝突したときに2次電子を放出しやすいアルミ、銅、金などの金属部材であり、接地されていることが望ましい。
The emission
図1には、ビーム射出開口部材26とは別に、電子が発生し易い専用の導電部材を放出電子発生部材27として配置した例を示したが、ビーム射出開口部材26と放出電子発生部材27とを図3に示すように共用させることができる。
FIG. 1 shows an example in which a dedicated conductive member that easily generates electrons is arranged as the emitted
本発明に係る測定装置10の動作を以下に説明する。
The operation of the measuring
荷電粒子照射部11から電子光学系17の射出開口25を経て電子ビームが試料設置部12上に配置された試料23に衝突すると、該試料から2次電子が発生する。電子ビームの照射を受ける試料23の表面に電位分布あるいは電荷分布があると、空間に表面電荷分布に応じた電界分布が形成される。電荷密度が相対的に高い領域では、荷電粒子ビームの照射による2次電子に試料23から離れる方向への力が働くような電界強度が生じる。そのため、電荷密度が高い領域からの2次電子は検出器13に達する。これに対し、電荷密度が相対的に低い領域では、逆に試料23に引き戻す方向への力が働くような電界強度を生じるため、この電荷密度が低い領域で発生した2次電子は、この電界によって引き戻され、検出器13に到達する量が減少する。従って、従来よく知られているように、検出器である信号検出手段13からの信号処理によって、試料23上の表面電荷分布に応じたコントラスト像を検出することができる。
When the electron beam collides with the
この電荷密度と電子の動きとの関係を図2に沿って説明する。図2(a)は、荷電粒子捕獲器である検出器13と、試料23との間の空間における電位分布を、等高線表示で説明図的に示したものである。試料23の表面は、光減衰により電位が減衰した部分を除いては、負極性に一様に帯電した状態であり、検出器13には正極性の電位が与えられているから、実線で示す電位等高線群においては、試料23の表面から検出器13に近づくに従い電位が高くなる。
The relationship between the charge density and the movement of electrons will be described with reference to FIG. FIG. 2A illustrates the potential distribution in the space between the
従って、試料23における負極性に均一帯電している部分である図中の点Q1や点Q2で発生した2次電子el1、el2は、検出器13の正電位に引かれ、矢印G1や矢印G2で示すように変位し、検出器13に捕獲される。
Accordingly, the secondary electrons el1 and el2 generated at the points Q1 and Q2 in the drawing, which are parts of the
他方、図2(a)において、点Q3は、光照射されて負電位が減衰した部分であり、点Q3の近傍では電位等高線の配列は破線で示すように、この部分の電位分布では点Q3に近いほど電位が高くなっている。換言すると、点Q3の近傍で発生した2次電子el3には、矢印G3で示すように、試料23側に拘束する電気力が作用する。このため2次電子el3は、破線の電位等高線の示すポテンシャルの穴に捕獲され、検出器13に向って移動しない。図2(b)は、前記したポテンシャルの穴を模式的に示している。
On the other hand, in FIG. 2A, a point Q3 is a portion where the negative potential is attenuated by light irradiation, and the arrangement of potential contour lines is indicated by a broken line in the vicinity of the point Q3. The closer to, the higher the potential. In other words, the secondary electron el3 generated in the vicinity of the point Q3 is acted on by the electric force restrained on the
試料23の表面に電位あるいは電荷があり、その電位の大きさが電子のエネルギに比べて無視できない程度、例えば表面電位がマイナス数百Vからマイナス千V程度である場合には、検出器すなわち荷電粒子捕獲器13の引き込み電圧による電界強度よりも大きい電界を生じて、試料23で発生した2次電子を含む試料23からの全放出電子のうち、電子光学系開口である射出開口25に向かう2次電子の割合が増大する。
When there is a potential or charge on the surface of the
ここで、本発明に係る測定装置10では、前記したように、静電対物レンズ24にマイナスの電圧が印加されていると、図3に示すように、電子光学系鏡筒である電子光学系17の射出開口25から試料23側に湧き出る方向に等電位面28が生じる。このためビーム射出開口25の近傍では、電子銃14側に電界ベクトル29が生じることから、電子は、電子光学系開口25内へ進入しにくくなる。この結果、検出電子は、電子光学系開口25を避けるように進んで、周辺の導電部である放出電子発生部材27に衝突すると、そこで新たな放出電子(n次電子)が発生する。n次電子は、試料23と離れており、数十eVの小さいエネルギであるため、検出器13に引き込まれる。
Here, in the measuring
そのため、マイナスの電圧を印加する静電対物レンズ24により、電子光学系開口25への2次電子のような電子の進入を抑制する効果が働くことになる。
Therefore, the electrostatic
従って、本発明に係る測定装置10によれば、静電対物レンズ24により、電子光学系17の射出開口25への電子の逆戻り発生現象を抑制することができることから、S/N比を向上することができ、これにより、試料23上の電荷分布を高分解能で計測することが可能となる。
Therefore, according to the measuring
ビーム射出開口部材26とは別に、電子が発生し易い専用の導電部材を放出電子発生部材27として配置する場合、図4に示すように、放出電子発生部材27は、放出電子が、検出器13に到達しやすいように、検出器13の側に傾けて設けることができる。
When a dedicated conductive member that easily generates electrons is disposed as the emitted
なお、図4に示す例では、後述する図6に示す例におけると同様に、試料設置部12は、一対の導電体12a、12c間に絶縁体12bを介在させた積層構造を有し、試料23が載る一方の導電体12aには調整可能な印加電圧Vgが印加され、他方の導電体12bが接地(GND)されている。
In the example shown in FIG. 4, as in the example shown in FIG. 6 to be described later, the
次ぎに、電位分布のプロファイルをより高精度に計測する測定のモデルを図5に示す。電子ビームの加速電圧をVb、試料23の電位ポテンシャルをVp(<0)とする。但し、入射荷電粒子が電子あるいはマイナスイオンの場合、Vp<0であるが、入射荷電粒子がプラスイオンの場合、Vp>0となる。
Next, FIG. 5 shows a measurement model for measuring the potential distribution profile with higher accuracy. The acceleration voltage of the electron beam is Vb, and the potential of the
入射電子は、当初は加速電圧Vbに相当する速度で試料23へ向けて移動するが、試料23の表面に接近するに従い、試料電荷のクーロン反発の影響を受けて速度が変化する。この場合、一般的に以下のような現象が起こる。
Incident electrons initially move toward the
Vb>−Vp(図5(a))の場合、電子は、速度は減速されるものの、試料23に到達する。
In the case of Vb> −Vp (FIG. 5A), the electrons reach the
Vb<−Vp(図5(b))の場合、照射電子の速度は試料23の電位ポテンシャルの影響を受けて、徐々に減速し、試料23に到達する前に速度が零となって、反対方向に進み照射電子が試料23に到達することなく検出器13に到達する。ここでは、1次反転荷電粒子、特に電子の場合を1次反転電子と呼ぶことにする。
In the case of Vb <−Vp (FIG. 5B), the speed of the irradiated electrons is affected by the potential potential of the
このことから、試料23の表面を入射電子で走査し、これら反転電子を検出器13で検出できる構成とすることにより、試料23の電位ポテンシャル分布Vp(x)を計測することが可能となる。
Therefore, the potential potential distribution Vp (x) of the
試料23に正電位ポテンシャル(Vp>0)が与えられる場合には、ガリウムなどプラスのイオンや陽子を入射すればよい。
When a positive potential (Vp> 0) is given to the
すなわち、次式(1)を満足する条件で、荷電粒子の加速電圧Vbを試料に走査させることにより、入射する荷電粒子の試料垂直方向の速度ベクトルが、反転する状態が存在し、その反転した1次反転荷電粒子を検出することにより、試料の表面電位分布を測定することが可能となる。 That is, when the sample is scanned with the acceleration voltage Vb of the charged particle under the condition satisfying the following expression (1), there is a state in which the velocity vector in the sample vertical direction of the incident charged particle is inverted, and the inversion is performed. By detecting primary inversion charged particles, the surface potential distribution of the sample can be measured.
加速電圧Vb<Max|Vp(x)| …(1)
従って、本発明に係る測定装置10によれば、試料23の表面を入射電子で走査し、これらの反転電子を検出器13で検出することにより、試料23の電位ポテンシャル分布Vp(x)を正確に計測することが可能となる。
Acceleration voltage Vb <Max | Vp (x) | (1)
Therefore, according to the measuring
図6に示すように、試料設置部12を図4に示した例におけると同様、一対の導電体12a、12c間に絶縁体12bを介在させた積層構造とすることができる。試料23が載る一方の導電体12aには調整可能な印加電圧Vgが印加され、他方の導電体12bが接地(GND)されている。このような積層構造の試料設置部12を用いることにより、一方の導電体12aを介して試料23の下部に電圧を印加することができるので、試料23の表面電位分布Vpにバイアスを付与することができ、また導電体12aへの印加電圧Vgの調整により、このバイアス成分が調整成分となる。
As shown in FIG. 6, similarly to the example shown in FIG. 4, the
図7(a)は、試料23の表面の電荷分布によって生じた表面電位分布Vs(x)の一例を示す。ここで、表面電位分布Vs(x)は、便宜上、電荷分布を有する誘電体試料の反対面すなわち裏面が接地(GND)状態での表面の電位分布を指す。
FIG. 7A shows an example of the surface potential distribution Vs (x) generated by the charge distribution on the surface of the
図7(a)のグラフの特性線から明らかなように、中心(X=0)電位が約−520Vであり、中心から外側に向かうに従って、電位がマイナス方向に大きくなり、中心から半径が0.1mmを越える周辺領域の電位は約−830V程度になっている。 As is apparent from the characteristic line of the graph in FIG. 7A, the center (X = 0) potential is about −520 V, and the potential increases in the negative direction from the center toward the outside, and the radius from the center is 0. The potential in the peripheral region exceeding 1 mm is about -830V.
図7(b)および図7(c)は、それぞれ試料23を2次元的に走査したときに検出器13の検出信号により得られた画像である。白い部分は検出量が大きく、黒い部分は検出量が少ないことを表す。
FIGS. 7B and 7C are images obtained by the detection signal of the
電子の加速電圧Vbが600Vの場合には、図7(b)に示す測定結果が得られた。この場合、検出信号量に差のある白部と黒部の境界は、Vs(x)=−600Vをスレッシュレベル電位(Vth)とする等高線で示されることから、このコントラスト像をVth=−600Vのコントラスト像と表現することができる。図7(c)は、Vb=750Vで得られた測定結果を示す。加速電圧Vbが750Vの場合、図7(b)に示したVb=600Vの場合に比べて、入射電子速度が早い分、試料23に到達する可能性が高くなり、入射電子の速度が反転する領域が減る結果、黒い部分が増える。このため、図7(c)に示すVth=−750Vのコントラスト像が得られた。すなわち、境界を示すスレッシュレベル電位と、電子の加速電圧の符号を反転させた値とが等しい(Vth=−Vb)関係が成立する。
When the electron acceleration voltage Vb was 600 V, the measurement result shown in FIG. 7B was obtained. In this case, the boundary between the white portion and the black portion having a difference in the detection signal amount is indicated by a contour line with Vs (x) = − 600 V as a threshold level potential (Vth). Therefore, this contrast image is represented by Vth = −600 V. It can be expressed as a contrast image. FIG. 7 (c) shows the measurement result obtained at Vb = 750V. When the acceleration voltage Vb is 750 V, the incident electron velocity is higher than that in the case of Vb = 600 V shown in FIG. 7B, so that the possibility of reaching the
周辺の電場環境や試料電位状態の影響で、Vth=−Vbが成立しない場合には、電子光学系17および検出器13等の静電場環境をあらかじめ計算しておき、それをもとに補正することにより、実際の電位分布の高精度測定を実現することができる。
When Vth = −Vb does not hold due to the influence of the surrounding electric field environment and the sample potential state, the electrostatic field environment of the electron
1次電子が試料23に衝突して発生する2次電子は、エネルギや放出方向に分布があるので、一部の2次電子が射出開口25に進入し、検出器13に到達できないにすぎないが、1次反転電子の場合は、エネルギの電子軌道方向の分布が非常に少ないので、従来方式では2次電子が射出開口25に進入する割合が非常に高くなる。そのような点で、射出開口25への進入を確実に阻止する静電対物レンズ24を用いる本発明が特に有効である。
Since the secondary electrons generated when the primary electrons collide with the
荷電粒子が正の電荷である場合、表面電位分布を得るために1次反転荷電粒子を検出するときは、検出器13の引き込み電圧は負にすることが望ましい。
When the charged particles have a positive charge, it is desirable to make the pull-in voltage of the
図8は感光体試料に静電潜像を形成し、これを測定する方法を実施する装置100を示す。なお、図1に示した測定装置10と同一の機能部分には、同一の参照符号が付されている。
FIG. 8 shows an
接地された試料設置部12上の感光体試料123の構成は、図示しないが従来よく知られているように、導電性支持体の上に電荷発生層(CGL)および電荷輸送層(CTL)が順次積層されて構成されている。前記電荷輸送層(CTL)の表面が電荷によって帯電している状態で、感光体試料123が露光されると、電荷発生層(CGL)を構成する電荷発生材料(CGM)によって、光が吸収される。この光の吸収により、電荷発生層(CGL)には、正負両極性の一対のチャージキャリアが発生する。この一対のキャリアは、電界によってその一方が電荷輸送層(CTL)に、また他方が前記導電性支持体にそれぞれ移動することにより、それぞれに注入される。電荷輸送層(CTL)に注入されたキャリアは電界によって電荷輸送層(CTL)中を該電荷輸送層(CTL)の表面まで移動し、該電荷輸送層(CTL)の表面すなわち感光体表面の電荷と結合することにより、この表面電荷を消去する。これにより、感光体表面に残存する電荷との関係で、感光体試料123の表面に電荷分布すなわち静電潜像が形成される。
Although not shown, the structure of the
このような特性を有する感光体試料123の表面を一様に帯電させるために、本発明に係る装置100の試料設置部12上に、感光体試料123が配置され、荷電粒子照射部11から電子光学系17を経て電子ビームが照射される。
In order to uniformly charge the surface of the
前記装置100の荷電粒子照射部11および電子光学系17を有する荷電粒子照射系は、基本的に、図1に示した測定装置10のそれと同様であるが、図面の簡素化のために、図8に示す例では、荷電粒子照射部11の引き出し電極15および加速電極16が省略されており、これに代えて電子ビームを観測するビームモニタ101が電子銃14の出力部に設けられている。また、放出電子発生部材27が省略されているが、放出電子発生部材27をビーム射出開口部材26と一体にあるいはこれと別体に設けることができる。
The charged particle irradiation system including the charged
荷電粒子照射部11から感光体試料123に照射するための電子ビームの加速電圧Vbは、2次電子放出比δが1となる加速電圧より高い加速電圧に設定することにより、感光体試料123への入射電子量が、該感光体試料から放出される放出電子量より上回るために、該試料に電子を蓄積することができる。従って、2次電子放出比δが1となる加速電圧Vbで加速された電子ビームを用いて感光体試料123の表面を一様に走査することにより、感光体試料123の表面を一様にマイナスに帯電させることができる。この加速電圧と照射時間とを適切に設定することにより、感光体試料123の表面に所望の帯電電位を形成することができる。
The acceleration voltage Vb of the electron beam for irradiating the
感光体試料123を帯電させるために、別の帯電手段として、接触帯電や注入帯電及びイオン照射帯電を用いることができる。
In order to charge the
次ぎに、表面が均一に帯電した感光体試料123に露光光学系により、選択的な露光を行う。露光光学系は、所望のビーム径及びビームプロファイルを形成するように調整されている。
Next, selective exposure is performed on the
露光光学系を構成する露光部30は、荷電粒子照射部11、試料設置部12、検出器13および電子光学系17を真空下で密封可能のケーシング10a内に収容されている。露光部30は、感光体が感度を示す波長を射出するレーザ・ダイオード(LD)のような光源31と、該光源からの発散光を平行光束に変換するコリーメートレンズ32と、平行光束の口径を所望の値に絞るアパーチャ33と、該アパーチャを経た平行光束を感光体試料123上に収束するための結像レンズ群34a、34b、34cとを有し、感光体試料123上に所望のビーム径およびビームプロファイルを生成することができる。また、LD制御部35による光源31の制御により、適切な露光時間、露光エネルギを感光体試料123上に照射できる。この照射で、例えばラインのパターンを形成するために、露光部30の光学系にガルバノミラーやポリゴンミラーを用いたスキャニング機構を付けても良い。スキャニング機構を付けることにより、感光ドラムのような筒状感光体の母線方向に対して、ラインパターンを含めた任意の潜像パターンを形成することができる。すなわち、感光体試料123の形状は、平面の他、前記したような筒状の曲面であっても良い。
The
前記した露光部30による感光体試料123への選択露光により、感光体試料123の表面に静電潜像を形成することができる。
An electrostatic latent image can be formed on the surface of the
このようにして得られた感光体試料123上の静電潜像を、前記したと同様に、電子光学系17からの電子ビーム照射によって得られる2次電子あるいは1次反転電子を検出する検出器13からの検出信号によって、測定することが可能となる。この静電潜像の測定では、電子ビームの加速電圧Vbは、2次電子放出比δが1に等しくなる加速電圧に設定される。
A detector for detecting secondary electrons or primary inversion electrons obtained by irradiating the electrostatic latent image on the
図8に示す装置100では、検出器13からの検出信号が検出部36を経て信号処理部37に出力され、この信号処理部37で所定の処理を受けて測定結果出力部38に出力される。また、ケーシング10a内には、測定終了後に感光体試料123の表面に残留する電荷を除去するための発光ダイオードのような残留電荷除去用光源40が配置されており、この光源40を制御するLED制御部41、走査レンズ22を制御する荷電粒子制御部41、試料設置部12の移動を制御する試料台制御部42および前記したLD制御部35は、ホストコンピュータ43の制御下で動作する。
In the
また、本発明の応用として、次ぎに述べるように、感光体の電荷リーク箇所を特定して、品質を評価することができる。 Further, as an application of the present invention, as will be described below, the charge leak portion of the photoreceptor can be specified and the quality can be evaluated.
前述した通り、試料の表面を帯電させることで、該試料の厚さ方向に電界強度を与えることができる。電界強度は、10V/μm以上が望ましい。電界強度が極端に小さいと静電破壊を起こさないし、また起こすような試料だと、試料全体が静電破壊を起こしていまい、その結果評価しにくい恐れがある。従って、10V/μm程度の電界強度で静電破壊を起こすことのない試料についての品質評価が行える。 As described above, by charging the surface of the sample, electric field strength can be applied in the thickness direction of the sample. The electric field strength is desirably 10 V / μm or more. If the electric field strength is extremely small, electrostatic breakdown does not occur, and if the sample causes such damage, the entire sample may cause electrostatic breakdown, and as a result, it may be difficult to evaluate. Therefore, it is possible to evaluate the quality of a sample that does not cause electrostatic breakdown with an electric field strength of about 10 V / μm.
絶縁体試料として、潜像担持体である感光体の耐絶縁性を評価する実施例について以下に説明する。 An example of evaluating the insulation resistance of a photoreceptor as a latent image carrier as an insulator sample will be described below.
感光体の膜厚dが30μmであり、その帯電電位Vが−900Vであるとすると、感光体の厚さ方向にかかる電界強度の絶対値Eは、次式(2)で示される。 Assuming that the film thickness d of the photosensitive member is 30 μm and the charging potential V is −900 V, the absolute value E of the electric field strength applied in the thickness direction of the photosensitive member is expressed by the following equation (2).
E=V/D=30V/μm …(2)
電荷リークは、感光体の最も弱いところから発生し、電荷リークによって生じる正孔が感光体の表面にまで達する。そうすると、この正孔が感光体表面のマイナス電荷と相殺されて、表面に前記したと同様に、電荷分布が起きる。
E = V / D = 30V / μm (2)
The charge leak occurs from the weakest part of the photoconductor, and the holes generated by the charge leak reach the surface of the photoconductor. Then, the positive holes cancel out the negative charges on the surface of the photoreceptor, and a charge distribution occurs on the surface as described above.
この電荷分布を荷電粒子照射部11および電子光学系17からの前記した電子ビームで走査し、その2次電子あるいはn次電子を検出器13で検出することにより、前記感光体の静電破壊を起こした電荷リーク箇所をミクロンオーダーで特定することが出来る。
This charge distribution is scanned with the electron beam from the charged
感光体試料に照射する総電荷量は、単位面積あたりで考えると10−8C/ mm2以上であることが望ましい。総電荷Cmは、次式(3)で示すとおり、照射電流A、照射面積Sおよび照射時間tで決まる。 The total amount of charge applied to the photoreceptor sample is preferably 10 −8 C / mm 2 or more when considered per unit area. The total charge Cm is determined by the irradiation current A, the irradiation area S, and the irradiation time t as shown in the following equation (3).
Cm=A×T/S …(3)
例えば、照射電流が5×10−10A、照射面積が1mm2、照射時間が20秒とすることができる。照射面積の増大に比例して、照射時間は長くすると良い。照射電流量を大きくすればそれだけ短い時間で済む。照射時間を長くするなどして、試料に照射する総電荷量を増やすと、それだけ電荷リーク箇所は顕著に現れてくる。
Cm = A × T / S (3)
For example, the irradiation current can be 5 × 10 −10 A, the irradiation area can be 1 mm 2 , and the irradiation time can be 20 seconds. The irradiation time should be longer in proportion to the increase in irradiation area. If the amount of irradiation current is increased, a shorter time is required. When the total charge amount irradiated to the sample is increased by extending the irradiation time or the like, the portion of the charge leak becomes conspicuous accordingly.
例えば、照射電流が10−9A、照射面積が1mm2で、5分間照射すると、総電荷量は3×10−7C/mm2であり、多少時間はかかるが、異常箇所が存在する感光体があれば、正常品との差異がはっきりする。 For example, when the irradiation current is 10 −9 A and the irradiation area is 1 mm 2 and irradiation is performed for 5 minutes, the total charge amount is 3 × 10 −7 C / mm 2 , and although it takes some time, there is a photosensitivity in which an abnormal part exists. If there is a body, the difference from the normal product becomes clear.
感光体に要求される絶縁耐圧は通常30V/μm以上であり、高いものだと40V/μm程度を要求される。この条件下で、電荷リーク領域が1%以下であることが望ましい。1%以下であれば、出力画像に地汚れとして目立たなくなることがわかっている。従って、望ましい潜像担持体の条件としては、絶縁耐圧が30V/μm以上でありかつ40V/μm以下の条件下で、試料に対して電子を10−8C/mm2以上照射したときに、破壊されていない耐絶縁領域が99%以上あることと言える。 The withstand voltage required for the photoreceptor is usually 30 V / μm or more, and if it is high, about 40 V / μm is required. Under this condition, the charge leakage region is desirably 1% or less. If it is 1% or less, it is known that the output image is not noticeable as background stains. Therefore, as a preferable condition of the latent image carrier, when the withstand voltage is 30 V / μm or more and 40 V / μm or less, the sample is irradiated with electrons of 10 −8 C / mm 2 or more. It can be said that 99% or more of the insulation-resistant regions are not destroyed.
図9は、照射電流Aが10−9A、照射面積Sが1.47mm2で、潜像担持体に対して照射時間tが4分間の条件で帯電さたときの測定結果である。この場合、照射された電荷密度Cmは、次式(4)に示される。 FIG. 9 shows the measurement results when the irradiation current A is 10 −9 A, the irradiation area S is 1.47 mm 2 , and the latent image carrier is charged under the irradiation time t of 4 minutes. In this case, the irradiated charge density Cm is expressed by the following equation (4).
Cm=At/S=1.6×10−7C/mm2 …(4)
このときの電荷リークが発生している領域の面積率が小さいほど、耐絶縁性が高いと言える。図9(a)は、電荷リーク面積比が1.2%の例を示す画像結果であり、耐絶縁領域が88.8%であることから、地汚れが発生しやすい悪いサンプルであると言える。他方、図9(b)は電荷リーク面積比が0.4%の例を示す画像結果であり、ホールサイズが小さく良品と言える。
Cm = At / S = 1.6 × 10 −7 C / mm 2 (4)
It can be said that the smaller the area ratio of the region where the charge leakage occurs, the higher the insulation resistance. FIG. 9A is an image result showing an example in which the charge leakage area ratio is 1.2%, and since the insulation-resistant region is 88.8%, it can be said that the sample is a bad sample in which background contamination is likely to occur. . On the other hand, FIG. 9B is an image result showing an example in which the charge leak area ratio is 0.4%, and it can be said that the hole size is small and the product is good.
このように、本発明に係る装置10または100を用いることにより、試料の耐絶縁性を評価することができる。
Thus, the insulation resistance of a sample can be evaluated by using the
図10に、感光体試料の耐絶縁性を評価するための電荷リーク面積算出のフローを示す。図10に示すように、例えば図1の測定装置10または図8に示す測定装置100で、荷電粒子照射部11からの電子ビームを電子光学系17を経て試料設置部12の試料12、123に照射し、その表面の走査によって該表面を所定の電荷量で均一に帯電させる(ステップS1)
その後、ステップS1での帯電による絶縁破壊箇所を観察するために、荷電粒子照射部11から電子光学系17を経る電子ビームで前記表面を走査し、この走査による2次電子を検出器13で検出する(ステップS2)。
FIG. 10 shows a flow for calculating the charge leak area for evaluating the insulation resistance of the photoreceptor sample. As shown in FIG. 10, for example, in the measuring
Thereafter, in order to observe the location of dielectric breakdown due to charging in step S1, the surface is scanned with an electron beam that passes through the electron
検出器13で検出された検出信号は信号処理部37で2次元マッピング処理を受ける(ステップS3)。
The detection signal detected by the
信号処理部37は、さらに、マッピング処理を施した情報に2値化処理を施す(ステップS4)。続いて、信号処理部37は、この2値化処理を施されたデータから荷電リークを生じた箇所を特定し(ステップS5)、特定されたリーク箇所の面積を算出し(ステップS6)、その結果を測定結果出力部38に出力し(ステップS7)、該出力部に結果を表示させる。
The
本発明によれば、前記したように、荷電粒子の光学系で荷電粒子ビームを集束させるレンズに静電レンズを用いることにより、荷電粒子が荷電粒子光学系に戻ることを防止することができるので、従来は困難であった、表面電荷分布または表面電位分布の測定を高精度に測定することができる。 According to the present invention, as described above, it is possible to prevent the charged particles from returning to the charged particle optical system by using the electrostatic lens as the lens for focusing the charged particle beam in the charged particle optical system. Thus, it is possible to measure the surface charge distribution or the surface potential distribution, which has been difficult in the past, with high accuracy.
10、100 測定装置
11 荷電粒子照射部
13 (信号検出手段)検出器
14 (荷電粒子発生手段)電子銃
17 (荷電粒子ビームの光学系)電子光学系
22 (走査手段)走査レンズ
23、123 試料
24 (集束レンズ手段)静電対物レンズ
25 射出開口
27 放出電子発生部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100 Measuring
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