JP2009222548A - Surface potential measurement method and surface potentiometer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、試料の表面電位を測定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring the surface potential of a sample.
従来より、複写機の感光ドラムやICを実装した基板の表面電位を測定するために非接触式の表面電位計が使用されており、このような表面電位計の1つとして、交流法と呼ばれる方式のものがある。交流法では、振動する電極を試料に近接させ、振動電極と試料との間の静電容量の変化に起因する振動電極からの電流に基づいて表面電位が求られる。例えば、特許文献1では、振動電極の電位を変化させた際の振動電極からの電流の変化を検出することにより振動電極と試料との間の距離を推測し、振動電極からの電流が0となるときの振動電極の電位を、推測した距離に基づいて補正することにより試料の表面電位が求められる。
Conventionally, a non-contact type surface potential meter has been used to measure the surface potential of a substrate mounted with a photosensitive drum or IC of a copying machine, and one of such surface potential meters is called an alternating current method. There is a method. In the alternating current method, a vibrating electrode is brought close to a sample, and a surface potential is obtained based on a current from the vibrating electrode caused by a change in capacitance between the vibrating electrode and the sample. For example, in
また近年、交流法は、酸化膜等の絶縁膜が形成された半導体基板において、絶縁膜表面の電位測定にも応用されている。例えば、特許文献2の表面電位計では、試料載置部に設けられた導電面上に半導体基板である試料を載置した状態で振動電極を振動させ、振動電極の電位を変更しつつ振動電極の電位と試料載置部の導電面からの電流との関係が取得される。そして、振動電極と試料との間の距離を変更しつつ上記関係を複数取得し、これら複数の関係から、振動電極と試料との間の距離に依存しない振動電極の基準電位を求め、さらに、当該基準電位に基づいて試料の表面電位が求められる。
In recent years, the alternating current method has also been applied to the measurement of the potential of the insulating film surface in a semiconductor substrate on which an insulating film such as an oxide film is formed. For example, in the surface potential meter of
特許文献2の表面電位計では、試料載置部からの電流を利用して表面電位を求めることにより、振動電極とその周囲の構造との間の浮遊容量の影響を除去して測定精度の向上が図られている。また、振動電極の電位と試料載置部からの電流との複数の関係に基づいて表面電位を求めることにより、振動電極と試料との間の距離による測定精度の変動が防止される。
ところで、特許文献2の表面電位計では、試料上の一の測定点における表面電位の測定において、振動電極の電位を変更しつつ振動電極の電位と試料載置部からの電流との複数の組み合わせ(すなわち、電位と電流との関係)を取得し、さらに、振動電極と試料との間の距離を変更して上記複数の組み合わせの取得を繰り返す必要がある。このため、半導体基板上に多数の測定点が設定されている場合、全測定点における表面電位を取得するには比較的長い測定時間が必要となる。
By the way, in the surface potential meter of
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、試料の表面上の複数の測定点における電位測定を迅速かつ高精度に行うことを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to perform potential measurement at a plurality of measurement points on the surface of a sample quickly and with high accuracy.
請求項1に記載の発明は、試料の表面電位を測定する表面電位測定方法であって、a)平板状の試料を試料保持部に保持する工程と、b)前記試料の表面上に設定された複数の測定点に含まれる一の測定点に電極を非接触にて対向させる工程と、c)前記電極および前記試料保持部の一方に接続された振動部の圧電素子により前記電極から前記試料保持部に向かう振動方向に前記電極を前記試料に対して相対的に振動させ、前記電極の電極電位を変更しつつ電極電位と前記電極または前記試料保持部からの変位電流との関係を取得する工程と、d)電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件を変更して前記c)工程を繰り返す工程と、e)前記c)工程および前記d)工程により取得された複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との複数の関係から、前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との組み合わせを求め、前記組み合わせの変位電流を基準電流として記憶する工程と、f)前記組み合わせの電極電位に基づいて前記一の測定点における表面電位を取得する工程と、g)前記電極を前記試料の前記表面に平行に移動して前記複数の測定点に含まれる他の測定点に対向させる工程と、h)前記電極の電極電位を変更し、前記電極または前記試料保持部からの変位電流が前記基準電流に等しくなるときの電極電位に基づいて、前記他の測定点における表面電位を取得する工程とを備える。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の表面電位測定方法であって、前記複数の測定点の全てに対する測定が終了するまで、前記g)工程および前記h)工程が繰り返される。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、試料の表面電位を測定する表面電位測定方法であって、a)平板状の試料を試料保持部に保持する工程と、b)前記試料の表面に電極を非接触にて対向させる工程と、c)前記電極および前記試料保持部の一方に接続された振動部の圧電素子により前記電極から前記試料保持部に向かう振動方向に前記電極を前記試料に対して相対的に振動させ、前記電極の電極電位を変更しつつ前記電極の電極電位と前記電極または前記試料保持部からの変位電流との関係を取得する工程と、d)電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件を変更して前記c)工程を繰り返す工程と、e)前記c)工程および前記d)工程により取得された複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との複数の関係から、前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との組み合わせを求め、前記組み合わせの変位電流を基準電流として記憶する工程と、f)前記電極を前記試料の前記表面に平行に移動して前記電極を前記表面上の複数の測定点に含まれる一の測定点に対向させる工程と、g)前記電極の電極電位を変更し、前記電極または前記試料保持部からの変位電流が前記基準電流に等しくなるときの電極電位に基づいて、前記一の測定点における表面電位を取得する工程と、h)前記複数の測定点に含まれる他の測定点に対し、前記f)工程および前記g)工程を繰り返す工程とを備える。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の表面電位測定方法であって、前記e)工程が、e1)前記複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との前記複数の関係から、前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との仮の組み合わせを求める工程と、e2)前記仮の組み合わせの電極電位が、前記c)工程および前記d)工程における電極電位の変更範囲に含まれる場合に、前記仮の組み合わせを前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との前記組み合わせとし、前記仮の組み合わせの電極電位が、前記c)工程および前記d)工程における電極電位の変更範囲外である場合に、前記電極の電極電位を前記仮の組み合わせの電極電位を含む範囲内で変更しつつ前記c)工程および前記d)工程を行って複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との複数の関係を再度取得し、再度取得された電極電位と変位電流との前記複数の関係から前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との前記組み合わせを求める工程とを備える。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の表面電位測定方法であって、前記変位電流が前記試料保持部から取得される。 A fifth aspect of the present invention is the surface potential measurement method according to any one of the first to fourth aspects, wherein the displacement current is acquired from the sample holder.
請求項6に記載の発明は、請求項1ないし5のいずれかに記載の表面電位測定方法であって、前記d)工程において、前記測定条件として前記電極と前記試料の前記表面との間の距離が変更される。
The invention according to claim 6 is the surface potential measurement method according to any one of
請求項7に記載の発明は、請求項1ないし6のいずれかに記載の表面電位測定方法であって、前記a)工程ないし前記h)工程が、複数の試料に対して順次行われる。
The invention according to claim 7 is the surface potential measuring method according to any one of
請求項8に記載の発明は、試料の表面電位を測定する表面電位計であって、平板状の試料を保持する試料保持部と、前記試料の表面に非接触にて対向する電極と、圧電素子により前記電極から前記試料保持部に向かう振動方向に前記電極を前記試料に対して相対的に振動させる振動部と、前記電極を相対的に振動させた際の前記電極の電極電位と前記電極または前記試料保持部からの変位電流とを取得する処理部と、前記電極電位および前記変位電流に基づいて前記試料の表面電位を求める表面電位演算部と、前記電極を前記試料の前記表面に平行に前記試料に対して相対的に移動する移動機構と、前記振動部、前記処理部、前記表面電位演算部および前記移動機構を制御することにより、前記試料の前記表面上に設定された複数の測定点における表面電位を測定する制御部とを備え、前記制御部が、b)前記試料の前記表面上に設定された前記複数の測定点に含まれる一の測定点に電極を非接触にて対向させる工程と、c)前記電極および前記試料保持部の一方に接続された前記振動部の前記圧電素子により前記電極を前記試料に対して前記振動方向に相対的に振動させ、前記電極の電極電位を変更しつつ電極電位と前記電極または前記試料保持部からの変位電流との関係を取得する工程と、d)電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件を変更して前記c)工程を繰り返す工程と、e)前記c)工程および前記d)工程により取得された、複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との複数の関係から、前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との組み合わせを求め、前記組み合わせの変位電流を基準電流として記憶する工程と、f)前記組み合わせの電極電位に基づいて前記一の測定点における表面電位を取得する工程と、g)前記電極を前記試料の前記表面に平行に移動して前記複数の測定点に含まれる他の測定点に対向させる工程と、h)前記電極の電極電位を変更し、前記電極または前記試料保持部からの変位電流が前記基準電流に等しくなるときの電極電位に基づいて、前記他の測定点における表面電位を取得する工程とを実行する。 The invention according to claim 8 is a surface potentiometer for measuring the surface potential of a sample, a sample holding portion for holding a flat sample, an electrode facing the surface of the sample in a non-contact manner, and a piezoelectric A vibrating portion that vibrates the electrode relative to the sample in a vibrating direction from the electrode toward the sample holding portion by an element; an electrode potential of the electrode when the electrode is vibrated relatively; and the electrode Alternatively, a processing unit that obtains a displacement current from the sample holding unit, a surface potential calculation unit that obtains a surface potential of the sample based on the electrode potential and the displacement current, and the electrode parallel to the surface of the sample A plurality of movement mechanisms configured to move relative to the sample, and the vibration unit, the processing unit, the surface potential calculation unit, and the movement mechanism. At the measuring point A control unit that measures the surface potential of the sample; and b) the electrode is opposed to one measurement point included in the plurality of measurement points set on the surface of the sample in a non-contact manner. C) causing the electrode to vibrate relative to the sample in the vibration direction by the piezoelectric element of the vibration unit connected to one of the electrode and the sample holding unit, and Obtaining the relationship between the electrode potential and the displacement current from the electrode or the sample holder while changing, and d) changing the measurement condition for changing the relationship between the electrode potential and the displacement current, and the step c) An electrode potential independent of the plurality of measurement conditions from a plurality of relationships between the electrode potential corresponding to the plurality of measurement conditions and the displacement current obtained by the repeating step, e) the step c), and the step d) Pair with displacement current Obtaining a combination and storing the displacement current of the combination as a reference current; f) obtaining a surface potential at the one measurement point based on the electrode potential of the combination; and g) attaching the electrode to the sample. A step of moving parallel to the surface and facing another measurement point included in the plurality of measurement points; h) changing an electrode potential of the electrode, and a displacement current from the electrode or the sample holder is A step of acquiring a surface potential at the other measurement point based on the electrode potential when the current becomes equal to the reference current.
本発明では、試料の表面上の複数の測定点における電位測定を迅速かつ高精度に行うことができる。 In the present invention, potential measurement at a plurality of measurement points on the surface of a sample can be performed quickly and with high accuracy.
図1は、本発明の一の実施の形態に係る表面電位計1の構成を示す図である。図1に示すように、表面電位計1は、半導体基板である平板状の試料9の表面電位を交流法の1つである振動容量法にて測定する装置である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
表面電位計1は、試料9を吸着保持する試料保持部11、試料保持部11を水平に(すなわち、試料9の表面91に平行に)移動する移動機構16、試料保持部11の上方に位置するとともに非接触にて試料9の表面91に対向する振動電極12、圧電素子(すなわち、ピエゾアクチュエータ)を有するとともに振動電極12の試料保持部11とは反対側に取り付けられる振動部13、振動電極12を昇降する昇降機構14、様々な電気的信号を処理する回路やデバイスの集合である処理部2、試料9の表面電位を求める表面電位演算部であるコンピュータ3、並びに、振動部13、処理部2、コンピュータ3および移動機構16を制御する制御部4を備える。表面電位計1では、制御部4により振動部13、処理部2、コンピュータ3および移動機構16が制御されることにより、試料9の表面91上に設定された複数の測定点における表面電位が測定される。
The
試料保持部11は、試料9の裏面が接触するようにして試料9が載置される導電面111を有し、振動電極12は、非接触にて試料9の表面91および導電面111に対向する。導電面111の面積は振動電極12の先端の面積よりも十分に大きい。
The sample holder 11 has a
移動機構16は、試料保持部11を図1中の左右方向に移動する第1移動機構161、および、試料保持部11を図1中の奥行き方向に移動する第2移動機構162を有する。第1移動機構161では、モータ1611にボールねじ(図示省略)が接続され、モータ1611が回転することにより、第2移動機構162がガイドレール1612に沿って図1中の左右方向に移動する。第2移動機構162も第1移動機構161と同様の構成となっており、モータ1621が回転すると、ボールねじ(図示省略)により試料保持部11がガイドレール1622に沿って図1中の奥行き方向に移動する。表面電位計1では、移動機構16により試料9を試料保持部11と共に水平方向に移動することにより、試料9の表面91上の所望の部位を振動電極12に対向させる。換言すれば、移動機構16は、振動電極12を試料9の表面91に平行に試料9に対して相対的に移動する移動機構である。
The
振動電極12は絶縁部131を介して振動部13に接続され、振動部13のピエゾアクチュエータに交流の駆動電圧が付与されることにより、振動電極12から試料9および試料保持部11に向かう振動方向に振動電極12が振動する。振動部13は昇降機構14に接続され、昇降機構14が駆動されることにより振動部13が昇降して振動電極12と試料9の表面91との間の振動方向の距離が変更される。換言すれば、昇降機構14は、振動電極12を試料9に対して振動方向に相対的に移動することにより、振動電極12と試料9の表面91との間の距離を変更する距離変更機構である。振動電極12の周囲および試料保持部11の周囲はカバー151で覆われており、カバー151および試料保持部11は、防振部材152により支持される。
The vibrating
処理部2は、試料保持部11の導電面111からの微少な電流を電圧に変換するとともに増幅するプリアンプ21、プリアンプ21からの信号をさらに増幅するアンプ22、振動部13に振動用の信号を与える発振器23、発振器23およびアンプ22からの信号が入力される同期検波回路24、並びに、オペアンプ251を含む制御回路25を備える。試料保持部11の導電面111から取得される電流は主に、振動電極12の振動により、振動電極12と試料9との間の静電容量が変化することに起因して発生する交流電流であり、以下の説明では、「変位電流」と呼ぶ。
The
プリアンプ21では電流値を変換した電圧が約10の10乗倍に増幅され、アンプ22にてさらに約10の2乗倍に増幅される。これにより、例えば、10fA(フェムトアンペア)の電流が約1mVの電圧としてオペアンプ251に導かれる。制御回路25からの電位は振動電極12に付与される。同期検波回路24にはアンプ22からの変位電流を示す電圧および発振器23からの信号が入力され、変位電流の振幅が変位電流の大きさとして同期検波回路24から出力され、制御回路25のオペアンプ251の反転入力端子(−)に入力される。
In the
オペアンプ251の非反転入力端子(+)には、コンピュータ3から変位電流の大きさを指定する電流指定電圧が入力され、これにより、同期検波回路24からの入力電圧が電流指定電圧に等しくなるようにオペアンプ251が振動電極12に電位を与える。すなわち、処理部2によりオペアンプ251を利用したフィードバック制御が行われ、導電面111からの変位電流の値を指定電流値とする振動電極12の電位(以下、「電極電位」という。)が取得される。制御回路25により決定された電位はコンピュータ3により直接的に取得される。
The non-inverting input terminal (+) of the
表面電位計1では、複数種類の測定方法により試料9の表面電位を測定することが可能とされており、以下では、まず、当該複数種類の測定方法のうち、第1の測定方法について説明する。図2.Aおよび図2.Bは、表面電位計1による試料9の表面電位の測定の流れを示す図である。試料9の表面電位が測定される際には、まず、試料9が、裏面を試料保持部11に接触させつつ試料保持部11により保持される(ステップS11)。続いて、制御部4により移動機構16が制御されることにより試料9が試料保持部11と共に水平方向に移動し、振動電極12が、試料9の表面91上に設定された複数の測定点に含まれる一の測定点(以下、「最初の測定点」という。)に非接触にて対向する(ステップS12)。そして、昇降機構14により、振動電極12と試料9の表面91との間の距離が所定値に設定される(ステップS13)。
In the surface
次に、制御部4の制御により振動部13のピエゾアクチュエータに駆動電圧が付与されて振動電極12の振動方向(すなわち、振動電極12から試料9へと向かう方向)への振動が開始され(ステップS14)、振動電極12の振動が所定の振幅にて静定した後、予め設定されている電流指定電圧がコンピュータ3から制御回路25に入力される(ステップS15)。これにより、試料保持部11からの変位電流の値(すなわち、電流の絶対値の最大値)が電流指定電圧が示す値となるように振動電極12の電極電位がフィードバック制御により変更され、最終的に取得された電極電位がコンピュータ3に入力される。換言すれば、振動電極12を試料9に対して相対的に振動させた際の振動電極12の電極電位と試料保持部11の導電面111からの変位電流との組み合わせが1つ取得される(ステップS16)。
Next, under the control of the
電極電位と変位電流の組み合わせが取得されると、ステップS15へと戻り(ステップS17)、電流指定電圧が変更されて再度電極電位の取得が行われる(ステップS15,S16)。表面電位計1では、電流指定電圧の変更および電極電位の取得が複数回(本実施の形態では、9回)行われ、これにより、電極電位と試料保持部11からの変位電流との関係(すなわち、電極電位と変位電流との複数の組み合わせ)が取得される(ステップS15〜S17)。換言すれば、振動電極12の電極電位を変更しつつ電極電位と変位電流との関係が取得される。
When the combination of the electrode potential and the displacement current is acquired, the process returns to step S15 (step S17), the current designation voltage is changed, and the electrode potential is acquired again (steps S15 and S16). In the
振動電極12と試料9との間の距離が一定に維持された状態で処理部2の動作により電極電位と変位電流との関係が取得されると、制御部4により昇降機構14が制御されることにより振動電極12と試料9の表面91との間の距離が所定の大きさだけ変更された後(ステップS18,S181)、ステップS15へと戻り、電流指定電圧の変更および電極電位の取得が複数回繰り返されて電極電位と変位電流との関係が再度取得される(ステップS15〜S17)。そして、振動電極12と試料9の表面91との間の距離の変更、および、電極電位と変位電流との関係の取得が所定回数繰り返されることにより、電極電位と変位電流との複数の関係が取得される(ステップS15〜S18,S181)。
When the relationship between the electrode potential and the displacement current is acquired by the operation of the
図3は電極電位と電流指定電圧との関係(すなわち、電極電位と変位電流との関係)を例示する図である。四角のドットは、振動電極12と試料9の表面91との間の距離を一定に保って取得された電流指定電圧と電極電位との組み合わせ(離散的な関係)を示し、実線の線811は四角のドットから最小二乗法にて求められる直線であり、電極電位と変位電流との連続的な線形の関係を示す。また、三角のドットは、四角のドットの場合よりも振動電極12と試料9の表面との間の距離を小さくした場合の電流指定電圧と電極電位との組み合わせを示し、丸のドットは振動電極12と試料9の表面91との間の距離をさらに小さくした場合の電流指定電圧と電極電位との組み合わせを示す。破線812は三角のドットから導かれる直線であり、一点鎖線813は丸のドットから導かれる直線である。すなわち、直線811〜813は、振動電極12と試料9の表面91との間の距離の3つの値に対応する電極電位と変位電流との3つの関係を示す。
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the electrode potential and the current designation voltage (that is, the relationship between the electrode potential and the displacement current). A square dot indicates a combination (discrete relationship) of a current designation voltage and an electrode potential obtained by keeping the distance between the vibrating
図3の各直線811〜813が示すように、電極電位と変位電流との関係は線形であり、振動電極12と試料9の表面91との間の距離が大きいほど傾きが大きくなる。このように、表面電位計1では、振動電極12と試料9の表面91との間の距離は、電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件となっており、昇降機構14(すなわち、測定条件変更機構)により当該測定条件を変更して電極電位と変位電流との関係の取得が繰り返される。
As shown by the
図3に示す直線811〜813は1つの点814で交わり、振動電極12と試料9の表面91との間の距離をさらに変化させた場合の他の直線も点814を通る。このように、点814は振動電極12と試料9の表面91との間の距離に依存しないことから、点814では振動電極12と試料9との間の静電容量の変化による変位電流が実際には生じていないと考えられる。すなわち、点814では、振動電極12の形状、回路にて生じるノイズ、試料9と試料保持部11の導電面111との接触状態による回路の変化等の様々な要因により、導電面111からの変位電流は0とはならないが、当該変位電流には、振動電極12と試料9との間の静電容量の変化に起因して発生する交流電流は含まれていないと考えられる。
The
表面電位計1では、上述のステップS15〜S18,S181に示す工程により取得された電極電位と変位電流との複数の離散的な関係に基づいて、振動電極12と試料9の表面91との間の複数の距離(すなわち、複数の測定条件)に対応する電極電位と変位電流との複数の連続的な関係を示す直線811〜813が求められ、さらに、複数の直線811〜813の交点814が示す振動電極12と試料9の表面91との間の距離に依存しない電極電位と変位電流(を示す電流指定電圧)との組み合わせが求められる。そして、当該組み合わせの電極電位と変位電流とが、基準電位Vsおよび基準電流isとしてコンピュータ3に記憶される(ステップS19)。
In the surface
表面電位計1では、上述のように、図3中の点814では振動電極12と試料9との間の静電容量の変化による変位電流が実際には生じていないと考えられるため、基準電位Vsとされた振動電極12と振動電極12に対向する試料9の最初の測定点との間には電位差は生じていないと推定することができる。したがって、振動電極12に対向する最初の測定点における試料9の表面電位は基準電位Vsに等しいと推定することができるため、コンピュータ3において、基準電位Vsが最初の測定点における試料9の表面電位として出力される(ステップS20)。表面電位計1では処理部2にて正確な電極電位が直接的に取得されてコンピュータ3へと送られるため、求められる基準電位Vsおよび基準電流isの精度、および、試料9の表面電位の測定精度を向上することができる。
In the
図4は、表面電位計1において基準電位Vsおよび基準電流isを求める処理の他の例を示す図であり、図2.A中のステップS15〜S17における電極電位の変更範囲(すなわち、電流指定電圧が指定する変位電流の変更範囲に対応する電極電位の変更範囲)に基準電位Vsが含まれない場合の例を示している。図4中の直線821,822,823は、図3の場合と同様に、振動電極12と試料9との間の距離を変更して求められた電極電位と変位電流との複数の連続的な関係を示すものであり、これらの直線は点824にて交差する。このように、基準電位Vsの絶対値が比較的大きい場合であっても、図4に示すように、電極電位と変位電流との複数の連続的な関係を示す複数の直線821〜823の交点824を求めることにより、基準電位Vsおよび基準電流isを交点824における電極電位および変位電流として求めることが実現され、また、表面電位の測定も可能とされる。
4 is a diagram showing another example of processing for obtaining the reference potential Vs and the reference current is in the
最初の測定点における表面電位が取得されると、制御部4により移動機構16が制御されることにより、試料9が試料保持部11と共に水平に(すなわち、試料9の表面91に平行に)移動し、振動電極12が、2番目の測定点(すなわち、試料9の表面91上に設定された複数の測定点に含まれる他の測定点)に非接触にて対向する(ステップS21)。表面電位計1では、2番目以降の測定点における表面電位の測定は、最初の測定点において求められた基準電流isを利用して行われる。
When the surface potential at the first measurement point is acquired, the moving
図5は、試料の表面上に設定された複数(593点)の測定点のそれぞれにおいて、上述のステップS15〜S18,S181,S19と同様の工程により求められた振動電極と試料の表面との間の距離に依存しない変位電流(すなわち、ステップS19にて求められる基準電流isに対応する電流であり、以下、単に「基準電流」という。)を参考のために示す図である。図5の横軸は測定点に付された番号を示し、縦軸は各測定点における基準電流を示す。図5に示すように、試料の表面上の複数の測定点における基準電流はほぼ等しくなっているため、各測定点における基準電流として、一の測定点において求められた基準電流を利用することができる。 FIG. 5 shows the relationship between the vibrating electrode and the surface of the sample obtained by the same steps as in steps S15 to S18, S181, and S19 described above at each of a plurality (593 points) of measurement points set on the surface of the sample. It is a figure which shows the displacement current (namely, it is a current corresponding to the reference current is calculated | required in step S19, and only hereafter is referred to as a "reference current") for reference, without depending on the distance between them. The horizontal axis in FIG. 5 indicates the number assigned to the measurement point, and the vertical axis indicates the reference current at each measurement point. As shown in FIG. 5, since the reference currents at a plurality of measurement points on the surface of the sample are almost equal, the reference current obtained at one measurement point can be used as the reference current at each measurement point. it can.
図1に示す振動電極12が2番目の測定点と対向すると、基準電流isに対応する電流指定電圧がコンピュータ3から制御回路25に入力される(ステップS22)。これにより、試料保持部11からの変位電流が基準電流isに等しくなるように振動電極12の電極電位がフィードバック制御により変更される。上述のように、試料保持部11からの変位電流が基準電流isに等しい場合、振動電極12と試料9との間の静電容量の変化による変位電流が実際には生じておらず、振動電極12と振動電極12に対向する試料9の測定点との間には電位差は生じていないと推定することができる。このため、上記フィードバック制御により最終的に取得された振動電極12の電極電位(すなわち、変位電流が基準電流isに等しくなるときの電極電位)が、コンピュータ3により2番目の測定点における試料9の表面電位として取得されて出力される(ステップS23)。
When the vibrating
2番目の測定点における表面電位が取得されると、次の測定点が有るか否かが確認され(ステップS24)、次の測定点が有る場合には試料9が移動して振動電極12が次の測定点と非接触にて対向する(ステップS25)。そして、試料保持部11からの変位電流が基準電流is(すなわち、ステップS22において制御回路25に入力されている電流指定電圧が示す値)に等しくなるように振動電極12の電極電位がフィードバック制御により変更され、変位電流が基準電流isに等しくなるときの電極電位が試料9の表面電位として取得されて出力される(ステップS26)。
When the surface potential at the second measurement point is acquired, it is confirmed whether or not there is a next measurement point (step S24). If there is a next measurement point, the sample 9 moves and the vibrating
続いて、ステップS24に戻って次の測定点が有るか否かが確認され(ステップS24)、次の測定点が有る場合には、上述のように、試料9の移動および表面電位の取得(ステップS25,S26)が行われた後、再度ステップS24に戻る。表面電位計1では、試料9の表面91上に設定された複数の測定点の全てに対する表面電位の測定が終了するまで、ステップS24〜S26が繰り返される(すなわち、未測定の測定点に対してステップS24〜S26が順次行われる)。
Subsequently, returning to step S24, it is confirmed whether or not there is a next measurement point (step S24). If there is a next measurement point, the movement of the sample 9 and the acquisition of the surface potential (as described above) After steps S25 and S26) are performed, the process returns to step S24 again. In the surface
以上に説明したように、表面電位計1では、試料9の表面91上に設定された複数の測定点のうち最初の測定点において、振動電極12と試料9の表面91との間の距離に依存しない試料保持部11からの変位電流である基準電流isが求められる。そして、2番目の測定点における表面電位が、ステップS21〜S23に示すように、当該基準電流isを利用して、制御回路25に入力された電流指定電圧や振動電極12と試料9の表面91との間の距離を変更することなく迅速に測定されるとともに、振動電極12と試料9の表面91との間の距離に依存することなく高精度に求められる。その結果、試料9の表面91上に設定された複数の測定点における表面電位の測定を、電極電位および変位電流に基づいて迅速かつ高精度に行うことができる。
As described above, in the
また、表面電位計1では、試料9の表面91上における3番目以降の全ての測定点における表面電位が、ステップS24〜S26に示すように、基準電流isを利用して迅速かつ高精度に求められる。これにより、試料9の表面91上に設定された複数の測定点における表面電位の測定をより迅速に行うことができる。
In the surface
上述のように、表面電位計1では、試料9の表面91に対向する振動電極12を振動させ、試料9を保持する試料保持部11の導電面111からの変位電流および振動電極12の電極電位に基づいて表面電位が求められる。その結果、振動電極12とその周囲のカバー151等の構造との間の浮遊容量の影響(すなわち、浮遊容量によるノイズ成分)を抑制して高精度な表面電位の測定を行うことができる。
As described above, in the surface
また、ステップS15〜S18,S181,S19における基準電位Vsおよび基準電流isの取得において、振動電極12と試料9の表面91との間の距離が、電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件とされる。これにより、測定条件を機械的に容易に変更することができ、その結果、基準電位Vsおよび基準電流isの取得を容易とすることができる。
Further, in the acquisition of the reference potential Vs and the reference current is in steps S15 to S18, S181, and S19, the distance between the vibrating
表面電位計1では、通常、複数の試料9の表面電位測定が順次行われ、図2.Aおよび図2.Bに示すステップS11〜S18,S181,S19〜S26が、複数の試料9に対して順次行われる。上述のように、基準電流isは1枚の試料の表面上においてほぼ一定であるが、試料と試料保持部11の導電面111との接触状態による回路の変化や試料の表面状態の変化等の要因により、複数の試料では互いに異なる可能性がある。そこで、複数の試料のそれぞれにおいて、最初の測定点における基準電流isの取得(ステップS19)が行われることにより、複数の試料の表面電位の測定を迅速かつ高精度に行うことができる。
In the surface
また、表面電位計1では、表面電位の測定後に表面電位計1から搬出された試料9について、もう1度表面電位測定を行う場合は、同一の試料9であっても、表面電位計1に再度搬入された試料9についてステップS11〜S18,S181,S19により基準電流isを再度取得し、新たな基準電流isを利用して表面電位の再測定が行われることが好ましい。これにより、試料9と試料保持部11の導電面111との接触状態による回路の変化等の影響を排除し、2回目の試料9の表面電位の測定を高精度に行うことができる。
Further, in the surface
次に、表面電位計1による表面電位の第2の測定方法について説明する。図6.Aおよび図6.Bは、第2の測定方法による表面電位測定の流れの一部を示す図である。第2の測定方法では、図2.Aに示すステップS11〜S18,S181と同様の工程が行われた後、図6.Aおよび図6.Bに示すステップS31〜S37,S371,S38が行われ、その後、図2.Bに示すステップS20〜S26が行われる。なお、図6.Aでは、図の理解を容易にするために、図2.A中に示すステップS18,S181を併せて描いている。
Next, a second method for measuring the surface potential with the surface
第2の測定方法では、まず、試料保持部11に保持された試料9が水平方向に移動することにより振動電極12が最初の測定点に非接触にて対向した後、振動電極12と試料9の表面91との間の距離が所定値に設定され、振動電極12の振動方向への振動が開始時される(ステップS11〜S14)。続いて、制御回路25に電流指定電圧が入力されて電極電位がフィードバック制御により変更され、電極電位と変位電流との組み合わせが1つ取得される(ステップS15,S16)。そして、ステップS15へと戻り(ステップS17)、電流指定電圧の変更および電極電位の取得が複数回行われ、これにより、電極電位と変位電流との関係が取得される(ステップS15〜S17)。
In the second measurement method, first, the sample 9 held by the sample holder 11 moves in the horizontal direction so that the vibrating
電極電位と変位電流との関係が取得されると、振動電極12と試料9の表面91との間の距離が所定の大きさだけ変更された後(ステップS18,S181)、ステップS15へと戻り、電流指定電圧の変更および電極電位の取得が複数回繰り返されて電極電位と変位電流との関係が再度取得される(ステップS15〜S17)。そして、振動電極12と試料9の表面91との間の距離の変更、および、電極電位と変位電流との関係の取得が所定回数繰り返されることにより、電極電位と変位電流との複数の離散的な関係が取得される(ステップS15〜S18,S181)。
When the relationship between the electrode potential and the displacement current is acquired, the distance between the vibrating
第2の測定方法では、電極電位と変位電流との複数の離散的な関係が求められると、当該関係に基づいて、振動電極12と試料9の表面91との間の複数の距離(すなわち、複数の測定条件)に対応する電極電位と変位電流との複数の連続的な関係を示す直線(図3および図4参照)が求められ、さらに、複数の直線の交点(図3および図4参照)が示す振動電極12と試料9の表面91との間の距離に依存しない電極電位と変位電流との仮の組み合わせが求められる(ステップS31)。以下、当該仮の組み合わせの電極電位および変位電流をそれぞれ、「仮基準電位」および「仮基準電流」という。
In the second measurement method, when a plurality of discrete relationships between the electrode potential and the displacement current are obtained, a plurality of distances between the vibrating
次に、仮基準電位が、図2.A中のステップS15〜S17における電極電位の変更範囲(すなわち、電流指定電圧が指定する変位電流の変更範囲に対応する電極電位の変更範囲)に含まれるか否かが判断される(ステップS32)。そして、仮基準電位が電極電位の変更範囲に含まれる場合(すなわち、図3に示すように、複数の直線811〜813の交点814の電極電位が、各直線に係る電流指定電圧と電極電位との組み合わせを示すドットの電極電位の最小値以上かつ最大値以下である場合)、仮基準電位および仮基準電流がそれぞれ、基準電位Vsおよび基準電流isとしてコンピュータ3に記憶された後(ステップS33)、第1の測定方法と同様に、ステップS20〜S26が行われる。
Next, the temporary reference potential is shown in FIG. It is determined whether or not it is included in the change range of the electrode potential in steps S15 to S17 in A (that is, the change range of the electrode potential corresponding to the change range of the displacement current specified by the current designation voltage) (step S32). . When the temporary reference potential is included in the change range of the electrode potential (that is, as shown in FIG. 3, the electrode potential at the
一方、仮基準電位がステップS15〜S17における電極電位の変更範囲外である場合(すなわち、図4に示すように、複数の直線821〜823の交点824の電極電位が、各直線に係る電流指定電圧と電極電位との組み合わせを示すドットの電極電位の最小値よりも小さい、または、最大値よりも大きい場合)、コンピュータ3から制御回路25に、仮基準電流または仮基準電流近傍の値を指定する電流指定電圧が入力される(ステップS34)。そして、ステップS16と同様に、電極電位がフィードバック制御により変更され、仮基準電位および仮基準電流近傍の電極電位と変位電流との組み合わせが1つ取得される(ステップS35)。続いてステップS34へと戻り(ステップS36)、ステップS15〜S17と同様に、電流指定電圧に対応する電極電位が仮基準電位を含む範囲内で変更されるように電流指定電圧を変更しつつ電極電位を取得する工程が所定回数だけ行われ、これにより、電極電位と変位電流との関係が取得される(ステップS34〜S36)。
On the other hand, when the temporary reference potential is outside the change range of the electrode potential in steps S15 to S17 (that is, as shown in FIG. 4, the electrode potential at the
電極電位と変位電流との関係が取得されると、ステップS18,S181と同様に、振動電極12と試料9の表面91との間の距離(すなわち、測定条件)が所定の大きさだけ変更された後(ステップS37,S371)、ステップS34へと戻り、電流指定電圧に対応する電極電位が仮基準電位を含む範囲内で変更されるように電流指定電圧を変更しつつ電極電位を取得する工程が複数回繰り返されて電極電位と変位電流との関係が再度取得される(ステップS34〜S36)。第2の測定方法では、振動電極12と試料9の表面91との間の距離の変更、および、電極電位と変位電流との関係の取得が所定回数だけ繰り返されることにより、ステップS15〜S18,S181と同様に、電極電位と変位電流との複数の離散的な関係が取得される(ステップS34〜S37,S371)。
When the relationship between the electrode potential and the displacement current is acquired, the distance between the vibrating
表面電位計1では、上述のステップS34〜S37,S371に示す工程により取得された電極電位と変位電流との複数の離散的な関係に基づいて、図7に示すように、振動電極12と試料9の表面91との間の複数の距離に対応する電極電位と変位電流との複数の連続的な関係を示す直線831〜833が求められる。そして、各直線に係る電流指定電圧と電極電位との組み合わせを示すドットの分布の範囲内(すなわち、ステップS34〜S36における電極電位の変更範囲内)において、複数の直線831〜833の交点834が求められ、交点834が示す電極電位と変位電流との組み合わせが、振動電極12と試料9の表面91との間の距離に依存しない基準電位Vsおよび基準電流isとしてコンピュータ3に記憶される(ステップS38)。
In the surface
基準電位Vsおよび基準電流isが求められると、基準電位Vsが最初の測定点における試料9の表面電位として出力され、試料9が移動して振動電極12が2番目の測定点と非接触にて対向し、試料保持部11からの変位電流が基準電流isに等しくなるときの電極電位が、2番目の測定点における試料9の表面電位として取得されて出力される(ステップS20〜S23)。その後、試料9の表面91上に設定された複数の測定点の全てに対する表面電位の測定が終了するまで、試料9を移動して振動電極12を次の測定点に対向させ、変位電流が基準電流isに等しくなるときの電極電位を表面電位として取得する工程が繰り返される(ステップS24〜S26)。
When the reference potential Vs and the reference current is are obtained, the reference potential Vs is output as the surface potential of the sample 9 at the first measurement point, and the sample 9 moves so that the vibrating
以上に説明したように、第2の測定方法では、第1の測定方法と同様に、試料9の表面91上に設定された複数の測定点のうち最初の測定点において基準電流isが求められ、2番目の測定点における表面電位の測定が、基準電流isを利用して迅速かつ高精度に行われる。その結果、試料9の表面91上に設定された複数の測定点における表面電位の測定を迅速かつ高精度に行うことができる。また、最初の測定点を除く全ての測定点における表面電位の測定が、基準電流isを利用して迅速かつ高精度に行われることにより、試料9の表面91上に設定された複数の測定点における表面電位の測定をより迅速に行うことができる。
As described above, in the second measurement method, the reference current is is obtained at the first measurement point among the plurality of measurement points set on the
第2の測定方法では、特に、基準電位Vsおよび基準電流isが、電極電位と変位電流との関係の取得時(ステップS15〜S17、または、ステップS34〜S36)における電極電位の変更範囲内において求められる。このため、基準電位Vsが電極電位の変更範囲外において求められる場合に比べて、電極電位と変位電流と離散的な関係から連続的な関係を求める際に(すなわち、電極電位と変位電流との関係を示すグラフにおいて、離散的な関係を示すドットから連続的な関係を示す直線を求める際に)僅かな誤差が存在している場合であっても、基準電位Vsおよび基準電流isの算出時に当該誤差が拡大されて含まれてしまうことを防止し、基準電位Vsおよび基準電流isを高精度に求めることができる。その結果、試料9の表面91上に設定された複数の測定点における表面電位の測定をより高精度に行うことができる。
In the second measurement method, in particular, the reference potential Vs and the reference current is are within the change range of the electrode potential when the relationship between the electrode potential and the displacement current is acquired (steps S15 to S17 or steps S34 to S36). Desired. Therefore, compared to the case where the reference potential Vs is obtained outside the change range of the electrode potential, when obtaining a continuous relationship from the discrete relationship between the electrode potential and the displacement current (that is, between the electrode potential and the displacement current). In the graph indicating the relationship, when calculating a reference potential Vs and a reference current is, even when a slight error exists (when a straight line indicating a continuous relationship is obtained from dots indicating a discrete relationship) It is possible to prevent the error from being enlarged and included, and to obtain the reference potential Vs and the reference current is with high accuracy. As a result, the surface potential at a plurality of measurement points set on the
第2の測定方法により複数の試料9の表面電位測定が順次行われる際には、複数の試料のそれぞれにおいて、最初の測定点における基準電流isの取得(ステップS33またはステップS38)が行われることにより、複数の試料の表面電位の測定を迅速かつ高精度に行うことができる。 When the surface potential measurement of the plurality of samples 9 is sequentially performed by the second measurement method, the acquisition of the reference current is at the first measurement point (step S33 or step S38) is performed for each of the plurality of samples. Thus, the surface potentials of a plurality of samples can be measured quickly and with high accuracy.
次に、表面電位計1による表面電位の第3の測定方法について説明する。図8.Aおよび図8.Bは、第3の測定方法による表面電位測定の流れを示す図である。第3の測定方法は、上述の第1の測定方法とほぼ同様であり、図2.Aに示すステップS12に代えてステップS41が行われ、図2.Bに示すステップS20,S21に代えてステップS42が行われる点のみが異なる。
Next, a third method for measuring the surface potential with the surface
第3の測定方法では、試料保持部11に保持された試料9が水平方向に移動することにより、振動電極12が試料9の表面91上に設定された一の基準点(すなわち、複数の測定点のいずれでもない点であり、例えば、試料9の表面91の中心)に非接触にて対向する(ステップS11,S41)。そして、図2.Aおよび図2.Bに示すステップS13〜S18,S181,S19が行われ、基準点において基準電位Vsおよび基準電流isが求められる。
In the third measurement method, the sample 9 held by the sample holder 11 moves in the horizontal direction, so that the vibrating
続いて、振動電極12が、試料9の表面91上に設定された複数の測定点のうち最初の測定点に非接触にて対向し(ステップS42)、ステップS22,S23が行われて最初の測定点における試料9の表面電位が求められる。その後、ステップS24〜S26が繰り返されて試料9の複数の測定点における表面電位の測定が順次行われる。
Subsequently, the vibrating
第3の測定方法では、試料9の表面91上において測定点とは異なる1点(基準点)において基準電流isが求められ、試料9の表面91上に設定された複数の測定点における表面電位の測定が、第1の測定方法と同様に、基準電流isを利用して行われる。その結果、試料9の表面91上に設定された複数の測定点における表面電位の測定を迅速かつ高精度に行うことができる。また、全ての測定点における表面電位の測定が、基準電流isを利用して迅速かつ高精度に行われることにより、試料9の表面91上に設定された複数の測定点における表面電位の測定をより迅速に行うことができる。
In the third measurement method, the reference current is is obtained at one point (reference point) different from the measurement point on the
第3の測定方法により複数の試料9の表面電位測定が順次行われる際には、複数の試料のそれぞれにおいて、基準点における基準電流isの取得が行われることにより、複数の試料の表面電位の測定を迅速かつ高精度に行うことができる。 When the surface potential measurement of the plurality of samples 9 is sequentially performed by the third measurement method, the reference current is is acquired at the reference point in each of the plurality of samples, thereby obtaining the surface potential of the plurality of samples. Measurement can be performed quickly and with high accuracy.
表面電位計1では、上述の第2の測定方法に第3の測定方法を組み合わせて表面電位の測定が行われてもよい。すなわち、第2の測定方法において、測定点とは異なる基準点において仮基準電位および仮基準電流が求められた後、基準電位および基準電流が求められてもよい。
In the surface
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible.
表面電位計1では、例えば、コンピュータ3により取得される電極電位の値に既知の誤差が含まれている場合、第1および第2の測定方法のステップS20おいて、最初の測定点の表面電位は基準電位Vsから当該既知の誤差を除去して(すなわち、基準電位Vsに基づいて)取得される。また、ステップS23およびS26においても同様に、変位電流が基準電流isに等しくなるときの電極電位に基づいて、測定点における試料9の表面電位が取得される。
In the surface
振動電極12は、試料9および試料保持部11に対して相対的に振動すればよく、例えば、ピエゾアクチュエータを有する振動部13が試料保持部11の下側に接続され、振動電極12が固定された状態で試料保持部11が振動してもよい。すなわち、振動部13は振動電極12および試料保持部11の一方に接続されていればよい。また、処理部2では、プリアンプ21およびアンプ22が振動電極12に接続されることにより、振動電極12の振動により生じる振動電極12からの変位電流が取得されてもよい。この場合、振動電極12からの変位電流、および、振動電極12の電極電位に基づいて基準電位Vsおよび基準電流isが求められ、試料9の表面電位が求められる。
The vibrating
表面電位計1による表面電位の測定では、図2.AのステップS18,S181における振動電極12と試料9の表面91との間の距離の変更に代えて、振動電極12の振幅が、電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件として変更されてもよい。また、振動電極12の振動周波数が上記測定条件として変更されてもよい。これらの場合、測定条件を電気的に容易に変更することができる。
In the measurement of the surface potential with the surface
表面電位計1では、電流指定電圧により変位電流(の大きさ)が指定され、フィードバック制御により指定された変位電流となるように電極電位が制御されるが、電極電位が指定されてそのときの変位電流が取得されてもよい。基準電位Vsおよび基準電流isの算出に利用される変位電流と電極電位との関係を示す複数の直線の数は多い方が好ましいが、測定原理上、2つの測定条件下の2つの直線を求めるのみで試料9の表面電位を求めることができる。また、各測定条件下の直線は、2つの電極電位と変位電流との組み合わせから求めることができる。さらには、表面電位計により測定される試料9の表面電位の測定範囲は、図3や図4に示す範囲には限定されず、例えば、数kVの表面電位の測定に表面電位計が利用されてもよい。
In the
上記実施の形態に係る表面電位計は測定精度が高いため、微小な表面電位の測定が求められる半導体基板の測定に適しているが、測定対象である試料9は半導体基板には限定されず、絶縁物や表面に絶縁膜が形成された導電体であってもよい。 Since the surface electrometer according to the above embodiment has high measurement accuracy, it is suitable for measurement of a semiconductor substrate that requires measurement of a minute surface potential, but the sample 9 to be measured is not limited to a semiconductor substrate, It may be an insulator or a conductor having an insulating film formed on the surface.
1 表面電位計
2 処理部
3 コンピュータ
4 制御部
9 試料
11 試料保持部
12 振動電極
13 振動部
16 移動機構
91 表面
S11〜S26,S31〜S38,S41,S42,S181,S371 ステップ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
a)平板状の試料を試料保持部に保持する工程と、
b)前記試料の表面上に設定された複数の測定点に含まれる一の測定点に電極を非接触にて対向させる工程と、
c)前記電極および前記試料保持部の一方に接続された振動部の圧電素子により前記電極から前記試料保持部に向かう振動方向に前記電極を前記試料に対して相対的に振動させ、前記電極の電極電位を変更しつつ電極電位と前記電極または前記試料保持部からの変位電流との関係を取得する工程と、
d)電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件を変更して前記c)工程を繰り返す工程と、
e)前記c)工程および前記d)工程により取得された複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との複数の関係から、前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との組み合わせを求め、前記組み合わせの変位電流を基準電流として記憶する工程と、
f)前記組み合わせの電極電位に基づいて前記一の測定点における表面電位を取得する工程と、
g)前記電極を前記試料の前記表面に平行に移動して前記複数の測定点に含まれる他の測定点に対向させる工程と、
h)前記電極の電極電位を変更し、前記電極または前記試料保持部からの変位電流が前記基準電流に等しくなるときの電極電位に基づいて、前記他の測定点における表面電位を取得する工程と、
を備えることを特徴とする表面電位測定方法。 A surface potential measurement method for measuring a surface potential of a sample,
a) a step of holding a flat sample in the sample holder;
b) a step of contacting the electrode in a non-contact manner to one measurement point included in a plurality of measurement points set on the surface of the sample;
c) causing the electrode to vibrate relative to the sample in a vibration direction from the electrode toward the sample holding unit by a piezoelectric element of a vibrating unit connected to one of the electrode and the sample holding unit; Obtaining the relationship between the electrode potential and the displacement current from the electrode or the sample holder while changing the electrode potential;
d) changing the measurement conditions for changing the relationship between the electrode potential and the displacement current and repeating the step c);
e) Combination of electrode potential and displacement current independent of the plurality of measurement conditions from a plurality of relations between electrode potentials and displacement currents corresponding to the plurality of measurement conditions acquired in the steps c) and d) And storing the displacement current of the combination as a reference current;
f) obtaining a surface potential at the one measurement point based on the combined electrode potential;
g) moving the electrode parallel to the surface of the sample to oppose other measurement points included in the plurality of measurement points;
h) changing the electrode potential of the electrode, and obtaining the surface potential at the other measurement point based on the electrode potential when the displacement current from the electrode or the sample holder becomes equal to the reference current; ,
A surface potential measuring method comprising:
前記複数の測定点の全てに対する測定が終了するまで、前記g)工程および前記h)工程が繰り返されることを特徴とする表面電位測定方法。 The surface potential measurement method according to claim 1,
The method of measuring surface potential, wherein the step g) and the step h) are repeated until the measurement for all of the plurality of measurement points is completed.
a)平板状の試料を試料保持部に保持する工程と、
b)前記試料の表面に電極を非接触にて対向させる工程と、
c)前記電極および前記試料保持部の一方に接続された振動部の圧電素子により前記電極から前記試料保持部に向かう振動方向に前記電極を前記試料に対して相対的に振動させ、前記電極の電極電位を変更しつつ前記電極の電極電位と前記電極または前記試料保持部からの変位電流との関係を取得する工程と、
d)電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件を変更して前記c)工程を繰り返す工程と、
e)前記c)工程および前記d)工程により取得された複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との複数の関係から、前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との組み合わせを求め、前記組み合わせの変位電流を基準電流として記憶する工程と、
f)前記電極を前記試料の前記表面に平行に移動して前記電極を前記表面上の複数の測定点に含まれる一の測定点に対向させる工程と、
g)前記電極の電極電位を変更し、前記電極または前記試料保持部からの変位電流が前記基準電流に等しくなるときの電極電位に基づいて、前記一の測定点における表面電位を取得する工程と、
h)前記複数の測定点に含まれる他の測定点に対し、前記f)工程および前記g)工程を繰り返す工程と、
を備えることを特徴とする表面電位測定方法。 A surface potential measurement method for measuring a surface potential of a sample,
a) a step of holding a flat sample in the sample holder;
b) making the electrode face the surface of the sample in a non-contact manner;
c) causing the electrode to vibrate relative to the sample in a vibration direction from the electrode toward the sample holding unit by a piezoelectric element of a vibrating unit connected to one of the electrode and the sample holding unit; Obtaining the relationship between the electrode potential of the electrode and the displacement current from the electrode or the sample holder while changing the electrode potential;
d) changing the measurement conditions for changing the relationship between the electrode potential and the displacement current and repeating the step c);
e) Combination of electrode potential and displacement current independent of the plurality of measurement conditions from a plurality of relations between electrode potential and displacement current corresponding to the plurality of measurement conditions obtained in the steps c) and d) And storing the displacement current of the combination as a reference current;
f) moving the electrode in parallel to the surface of the sample to oppose the electrode to one measurement point included in a plurality of measurement points on the surface;
g) changing the electrode potential of the electrode, and obtaining the surface potential at the one measurement point based on the electrode potential when the displacement current from the electrode or the sample holder becomes equal to the reference current; ,
h) repeating the step f) and the step g) for other measurement points included in the plurality of measurement points;
A surface potential measuring method comprising:
前記e)工程が、
e1)前記複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との前記複数の関係から、前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との仮の組み合わせを求める工程と、
e2)前記仮の組み合わせの電極電位が、前記c)工程および前記d)工程における電極電位の変更範囲に含まれる場合に、前記仮の組み合わせを前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との前記組み合わせとし、前記仮の組み合わせの電極電位が、前記c)工程および前記d)工程における電極電位の変更範囲外である場合に、前記電極の電極電位を前記仮の組み合わせの電極電位を含む範囲内で変更しつつ前記c)工程および前記d)工程を行って複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との複数の関係を再度取得し、再度取得された電極電位と変位電流との前記複数の関係から前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との前記組み合わせを求める工程と、
を備えることを特徴とする表面電位測定方法。 A surface potential measuring method according to any one of claims 1 to 3,
Step e)
e1) obtaining a temporary combination of electrode potential and displacement current independent of the plurality of measurement conditions from the plurality of relationships between the electrode potential and displacement current corresponding to the plurality of measurement conditions;
e2) When the electrode potential of the temporary combination is included in the change range of the electrode potential in the step c) and the step d), the temporary potential does not depend on the plurality of measurement conditions and the displacement current When the electrode potential of the temporary combination is outside the range of change in the electrode potential in the step c) and the step d), the electrode potential of the electrode is changed to the electrode potential of the temporary combination. The relationship between the electrode potential and the displacement current corresponding to a plurality of measurement conditions is obtained again by performing the step c) and the step d) while changing within the range to include, and the electrode potential and the displacement current obtained again. Obtaining the combination of electrode potential and displacement current that does not depend on the plurality of measurement conditions from the plurality of relationships;
A surface potential measuring method comprising:
前記変位電流が前記試料保持部から取得されることを特徴とする表面電位測定方法。 The surface potential measurement method according to any one of claims 1 to 4,
The surface potential measurement method, wherein the displacement current is acquired from the sample holder.
前記d)工程において、前記測定条件として前記電極と前記試料の前記表面との間の距離が変更されることを特徴とする表面電位測定方法。 The surface potential measuring method according to any one of claims 1 to 5,
In the step d), the surface potential measuring method is characterized in that the distance between the electrode and the surface of the sample is changed as the measurement condition.
前記a)工程ないし前記h)工程が、複数の試料に対して順次行われることを特徴とする表面電位測定方法。 The surface potential measuring method according to any one of claims 1 to 6,
The method of measuring a surface potential, wherein the steps a) to h) are sequentially performed on a plurality of samples.
平板状の試料を保持する試料保持部と、
前記試料の表面に非接触にて対向する電極と、
圧電素子により前記電極から前記試料保持部に向かう振動方向に前記電極を前記試料に対して相対的に振動させる振動部と、
前記電極を相対的に振動させた際の前記電極の電極電位と前記電極または前記試料保持部からの変位電流とを取得する処理部と、
前記電極電位および前記変位電流に基づいて前記試料の表面電位を求める表面電位演算部と、
前記電極を前記試料の前記表面に平行に前記試料に対して相対的に移動する移動機構と、
前記振動部、前記処理部、前記表面電位演算部および前記移動機構を制御することにより、前記試料の前記表面上に設定された複数の測定点における表面電位を測定する制御部と、
を備え、
前記制御部が、
b)前記試料の前記表面上に設定された前記複数の測定点に含まれる一の測定点に電極を非接触にて対向させる工程と、
c)前記電極および前記試料保持部の一方に接続された前記振動部の前記圧電素子により前記電極を前記試料に対して前記振動方向に相対的に振動させ、前記電極の電極電位を変更しつつ電極電位と前記電極または前記試料保持部からの変位電流との関係を取得する工程と、
d)電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件を変更して前記c)工程を繰り返す工程と、
e)前記c)工程および前記d)工程により取得された、複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との複数の関係から、前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との組み合わせを求め、前記組み合わせの変位電流を基準電流として記憶する工程と、
f)前記組み合わせの電極電位に基づいて前記一の測定点における表面電位を取得する工程と、
g)前記電極を前記試料の前記表面に平行に移動して前記複数の測定点に含まれる他の測定点に対向させる工程と、
h)前記電極の電極電位を変更し、前記電極または前記試料保持部からの変位電流が前記基準電流に等しくなるときの電極電位に基づいて、前記他の測定点における表面電位を取得する工程と、
を実行することを特徴とする表面電位計。 A surface potentiometer for measuring the surface potential of a sample,
A sample holder for holding a flat sample;
An electrode facing the surface of the sample without contact;
A vibrating unit that vibrates the electrode relative to the sample in a vibrating direction from the electrode toward the sample holding unit by a piezoelectric element;
A processing unit for obtaining an electrode potential of the electrode when the electrode is relatively vibrated and a displacement current from the electrode or the sample holding unit;
A surface potential calculator for determining the surface potential of the sample based on the electrode potential and the displacement current;
A moving mechanism for moving the electrode relative to the sample parallel to the surface of the sample;
A control unit that measures surface potentials at a plurality of measurement points set on the surface of the sample by controlling the vibration unit, the processing unit, the surface potential calculation unit, and the moving mechanism;
With
The control unit is
b) a step of causing an electrode to contact non-contact with one measurement point included in the plurality of measurement points set on the surface of the sample;
c) The piezoelectric element of the vibration unit connected to one of the electrode and the sample holding unit is vibrated relatively in the vibration direction with respect to the sample while changing the electrode potential of the electrode. Obtaining a relationship between an electrode potential and a displacement current from the electrode or the sample holder;
d) changing the measurement conditions for changing the relationship between the electrode potential and the displacement current and repeating the step c);
e) From the plurality of relationships between the electrode potential and the displacement current corresponding to the plurality of measurement conditions acquired in the step c) and the step d), the relationship between the electrode potential and the displacement current independent of the plurality of measurement conditions. Obtaining a combination and storing the displacement current of the combination as a reference current;
f) obtaining a surface potential at the one measurement point based on the combined electrode potential;
g) moving the electrode parallel to the surface of the sample to oppose other measurement points included in the plurality of measurement points;
h) changing the electrode potential of the electrode, and obtaining the surface potential at the other measurement point based on the electrode potential when the displacement current from the electrode or the sample holder becomes equal to the reference current; ,
A surface electrometer characterized by performing the following.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008067163A JP2009222548A (en) | 2008-03-17 | 2008-03-17 | Surface potential measurement method and surface potentiometer |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2009222548A true JP2009222548A (en) | 2009-10-01 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014052524A (en) * | 2012-09-07 | 2014-03-20 | Ricoh Co Ltd | Characteristic evaluation method and characteristic evaluation device for electrophotographic photoreceptor |
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---|---|---|---|---|
JP2007240393A (en) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Surface electrometer and surface potential measuring method |
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2008
- 2008-03-17 JP JP2008067163A patent/JP2009222548A/en not_active Abandoned
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JP2014052524A (en) * | 2012-09-07 | 2014-03-20 | Ricoh Co Ltd | Characteristic evaluation method and characteristic evaluation device for electrophotographic photoreceptor |
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