JP4559063B2 - Method for measuring surface potential distribution and apparatus for measuring surface potential distribution - Google Patents

Method for measuring surface potential distribution and apparatus for measuring surface potential distribution Download PDF

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Description

この発明は、表面電位分布の測定方法および表面電位分布測定装置に関する。   The present invention relates to a surface potential distribution measuring method and a surface potential distribution measuring apparatus.

物体表面における表面電位分布を電子ビームの走査により観察もしくは測定する方法が知られている(特許文献1等)。この方法は、表面電位分布を有する測定試料に電子ビームを走査し、走査に伴い測定試料において発生する2次電子を検出することにより、表面電位分布を観察もしくは測定するものであるが、測定対象となる測定試料は、LSIチップ等「その表面に電荷を十分に長い時間保持できるもの」である。   A method of observing or measuring the surface potential distribution on the object surface by scanning with an electron beam is known (Patent Document 1, etc.). This method observes or measures the surface potential distribution by scanning a measurement sample having a surface potential distribution with an electron beam and detecting secondary electrons generated in the measurement sample along with the scanning. The sample to be measured is an LSI chip or the like that “can hold a charge on its surface for a sufficiently long time”.

アナログやデジタルの電子式複写装置や光プリンタ等で、帯電・露光により光導電性の感光体上に形成される静電潜像は「トナー粒子の挙動に直接影響を与えるファクタ」であり、感光体上における静電潜像の品質評価が重要である。感光体上の静電潜像を測定し、その結果を設計にフィードバックできれば、帯電工程や露光工程でのプロセスクォリティの向上を図ることができ、その結果、画質・耐久性・安定性や省エネルギ化のさらなる向上が期待できる。   The electrostatic latent image formed on the photoconductive photoconductor by charging / exposure in analog or digital electronic copying machines or optical printers is a “factor that directly affects the behavior of toner particles”. It is important to evaluate the quality of the electrostatic latent image on the body. If the electrostatic latent image on the photoconductor can be measured and the results can be fed back to the design, the process quality in the charging and exposure processes can be improved, resulting in image quality, durability, stability, and energy saving Further improvement can be expected.

しかしながら、光導電性の感光体に形成された静電潜像は、暗減衰により短時間で消失してしまうため「測定可能な時間」は数十秒程度しかなく、上記特許文献1記載の方法では測定の準備段階で静電潜像が消失してしまうため、測定を行うことができない。発明者は、暗減衰を有する感光体上の静電潜像であっても測定可能な測定方式を提案した(特許文献2、3)。   However, since the electrostatic latent image formed on the photoconductive photoreceptor disappears in a short time due to dark decay, the “measurable time” is only about several tens of seconds. Then, since the electrostatic latent image disappears in the measurement preparation stage, the measurement cannot be performed. The inventor has proposed a measurement method capable of measuring even an electrostatic latent image on a photoreceptor having dark decay (Patent Documents 2 and 3).

特許文献1に記載された発明では、電子ビームの走査に伴い、走査される測定試料において発生する2次電子が検出されるが、2次電子の放出量は「測定試料の材質や表面の凹凸状態」に依存するので、理論的予測や「表面電位分布と2次電子放出量の対応関係を規制するための2次電子放出量制御」が容易でない。   In the invention described in Patent Document 1, secondary electrons generated in the scanned measurement sample are detected along with the scanning of the electron beam. The amount of secondary electrons emitted is “the material of the measurement sample and the unevenness of the surface. Since it depends on the “state”, theoretical prediction and “control of the amount of secondary electron emission for regulating the correspondence between the surface potential distribution and the amount of secondary electron emission” are not easy.

特開平3−49143号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-49143 特願2002−103355Japanese Patent Application No. 2002-103355 特願2003− 43587Japanese Patent Application No. 2003-43587

この発明は、物体の表面電位分布を2次電子によらずに極めて高精度に測定できる表面電位分布の測定方法およびこの測定方法を実施するための表面電位分布測定装置として、光導電性の感光体に形成される「暗減衰を伴う静電潜像」による表面電位分布を良好に測定できる表面電位分布測定装置の実現を課題とする。 The present invention provides a surface potential distribution measuring method capable of measuring the surface potential distribution of an object with very high accuracy without using secondary electrons, and a photoconductive photosensitive device as a surface potential distribution measuring apparatus for carrying out this measuring method. An object of the present invention is to realize a surface potential distribution measuring apparatus capable of satisfactorily measuring a surface potential distribution by an “electrostatic latent image with dark decay” formed on a body .

この発明の表面電位分布の測定方法は「表面電位分布を有する試料に対して荷電粒子ビームを2次元的に走査し、この走査によって得られる検出信号により、試料の表面電位分布を測定する方法」であって、以下の特徴を有する(請求項1)
即ち、測定の対象である表面電位分布は「静電潜像」であり、光導電性試料の試料表面に対する均一帯電と露光とにより形成される。即ち「表面電位分布を有する試料」は、静電潜像を形成された光導電性試料である
The surface potential distribution measuring method according to the present invention is “a method in which a charged particle beam is scanned two-dimensionally on a sample having a surface potential distribution, and the surface potential distribution of the sample is measured by a detection signal obtained by this scanning”. And having the following characteristics (claim 1) .
That is, the surface potential distribution to be measured is an “electrostatic latent image”, and is formed by uniform charging and exposure of the photoconductive sample to the sample surface. That is, a “sample having a surface potential distribution” is a photoconductive sample on which an electrostatic latent image is formed .

荷電粒子ビームの2次元的な走査により試料表面に入射する荷電粒子のうち、光導電性試料の表面電位により反発され、光導電性試料に到達せずに、その入射速度ベクトルの「試料表面における法線方向の成分」が反転した荷電粒子のみを検出して検出信号を得る。
「2次元的な走査」は、荷電粒子ビームにより試料の2次元的な面積領域を均一に走査することを意味する。
Among the charged particles incident on the sample surface by two-dimensional scanning of the charged particle beam, the repulsion is caused by the surface potential of the photoconductive sample, and the incident velocity vector of the sample at the surface of the sample does not reach the photoconductive sample. Only the charged particles whose “normal direction component” is inverted are detected to obtain a detection signal.
“Two-dimensional scanning” means that a two-dimensional area of a sample is uniformly scanned with a charged particle beam.

ここに測定対象としての「表面電位分布(静電潜像)」は、光導電性試料における実質的な表面即ち「試料表面及びその極く近傍(表面から数μm程度)の領域」における電位の分布である。 Here, the “surface potential distribution (electrostatic latent image) ” as the object of measurement is the potential on the substantial surface of the photoconductive sample, that is, the “surface of the sample and its immediate vicinity (about several μm from the surface)”. Distribution .

光導電性試料は、導電層を有する試料支持手段により平面的に支持され、支持手段に支持された光導電性試料に、荷電粒子光学系により荷電粒子ビームを2次元的に走査して照射することにより、光導電性試料を所望の電位に均一帯電させたのち、均一帯電された光導電性試料に対して光像を照射して露光を行い、測定対象としての表面電位分布である静電潜像を形成する。
そして、静電潜像が形成された光導電性試料を、試料支持手段に支持させた状態で、荷電粒子ビームによる2次元的な走査を行なう。この走査の際に「試料支持手段の導電層」にバイアス電圧を印加することにより、光導電性試料に形成した表面電位分布を変化させる。バイアス電圧は支持部材の「導電層」に印加されるので、導電層はバイアス電位により均一な電位となり「測定試料の表面電位分布を有する面の電位」を、実質的に均一に変化させる。バイアス電位の極性は、測定対象としての表面電位分布の極性と同極性であることもできるし逆極性であることもできる。
The photoconductive sample is planarly supported by a sample support means having a conductive layer, and the photoconductive sample supported by the support means is irradiated with a charged particle beam scanned two-dimensionally by a charged particle optical system. Thus, after the photoconductive sample is uniformly charged to a desired potential, the uniformly charged photoconductive sample is exposed to light and exposed to light, and the electrostatic potential that is the surface potential distribution as the measurement target is measured. A latent image is formed.
Then, two-dimensional scanning with a charged particle beam is performed in a state where the photoconductive sample on which the electrostatic latent image is formed is supported by the sample support means. By applying a bias voltage to the “conductive layer of the sample support means” during this scanning, the surface potential distribution formed on the photoconductive sample is changed. Since the bias voltage is applied to the “conductive layer” of the support member, the conductive layer becomes a uniform potential due to the bias potential, and the “potential of the surface having the surface potential distribution of the measurement sample” is changed substantially uniformly. The polarity of the bias potential can be the same as or opposite to the polarity of the surface potential distribution as the measurement target.

請求項1記載の表面電位分布の測定方法においては、光導電性試料表面の表面電位分布に対して、試料支持手段の導電層に印加される均一なバイアス電位を変化させ、バイアス電位を変化させるごとに測定を行い、得られる複数の測定結果に基づき「表面電位分布のプロファイルを演算的に求める」ことができる(請求項2)。 2. The surface potential distribution measuring method according to claim 1, wherein the bias potential is changed by changing a uniform bias potential applied to the conductive layer of the sample support means with respect to the surface potential distribution on the surface of the photoconductive sample. It is possible to perform measurement for each and “calculate a profile of the surface potential distribution in an arithmetic manner” based on a plurality of measurement results obtained ( claim 2 ).

上記請求項1または2記載の表面電位分布の測定方法においては、試料に対して2次元的に走査される荷電粒子ビームの荷電粒子に対する加速電圧を変化させ、加速電圧を変化させるごとに測定を行い、得られる複数の測定結果に基づき、表面電位分布のプロファイルを演算的に求めることができる(請求項3)。この請求項3記載の測定方法の場合には、光導電性試料表面の表面電位分布に対して均一なバイアス電位を印加し、且つ、「加速電圧またはバイアス電位の少なくとも一方」を変化させるたびに測定を行い、得られる複数の測定結果に基づき、表面電位分布のプロファイルを演算的に求めることができる(請求項4)。即ち、請求項2記載の測定方法と請求項3における測定方法とは「併用」できる。 In the surface potential distribution measuring method according to claim 1 or 2, the acceleration voltage with respect to the charged particles of the charged particle beam scanned two-dimensionally with respect to the sample is changed, and the measurement is performed each time the acceleration voltage is changed. perform, based on a plurality of measurement results obtained, it is possible to determine the profile of the surface potential distribution computationally (claim 3). In the case of the measuring method according to claim 3 , each time a uniform bias potential is applied to the surface potential distribution on the surface of the photoconductive sample and “at least one of the acceleration voltage and the bias potential” is changed. was measured, based on a plurality of measurement results obtained, it is possible to determine the profile of the surface potential distribution computationally (claim 4). That is, the measuring method according to claim 2 and the measuring method according to claim 3 can be used together.

上記請求項1〜4の任意の1に記載の表面電位分布の測定方法において、表面電位分布を有する試料に対して2次元的に走査する荷電粒子ビームとしては「電子ビーム」を用いる(請求項5)ことも、「イオンビーム」を用いる(請求項6)こともできる。 5. The surface potential distribution measuring method according to claim 1, wherein an electron beam is used as a charged particle beam for two-dimensionally scanning a sample having a surface potential distribution. 5 ) or “ion beam” can be used ( claim 6 ).

請求項1〜6の任意の1に記載の表面電位の測定方法において、荷電粒子の照射を行う方向は、測定試料における「走査領域の中央部において荷電粒子ビームの入射方向が測定試料面の法線方向に平行となる」ようにできるが、これに限らず「表面電位分布を有する試料に対して荷電粒子ビームを走査領域に対して斜め方向から入射させる」ことができる(請求項7)。 The surface potential measurement method according to any one of claims 1 to 6 , wherein the charged particle irradiation direction is “a method in which a charged particle beam incident direction is a measurement sample surface in a central portion of a scanning region”. However, the present invention is not limited to this, and “a charged particle beam can be incident on a sample having a surface potential distribution from an oblique direction with respect to a scanning region” ( claim 7 ).

上記の如く、請求項1〜7の任意の1に記載の表面電位分布の測定方法は、光導電性試料としての「光導電性の感光体に形成された静電潜像による表面電位分布」を測定対象として測定を行うことができる。
なお、光導電性の感光体を、導電性の基体の表面に光導電機能を持つ光導電層を形成した構成とする場合、導電性の基体自体を試料支持手段として用いることができる。
As described above, the surface potential distribution measuring method according to any one of claims 1 to 7 is “surface potential distribution by an electrostatic latent image formed on a photoconductive photoreceptor” as a photoconductive sample. Can be measured as a measurement object .
In the case where the photoconductive photosensitive member has a structure in which a photoconductive layer having a photoconductive function is formed on the surface of the conductive substrate, the conductive substrate itself can be used as a sample support means.

請求項8記載の表面電位分布測定装置は、上記請求項1〜7の任意の1に記載の測定方法を実施するための装置であって、試料支持手段、帯電手段、露光手段、電圧印加手段、荷電粒子ビーム走査手段、測定手段を有する。
「支持手段」は、誘電体層と導電層からなり、導電層上に、測定試料である光導電性試料を、その表面電位分布を形成する面を被走査面として平面的に支持する手段である。
「帯電手段」は、試料支持手段に支持された上記光導電性試料を均一帯電させる手段である。
「露光手段」は、帯電手段により均一帯電された光導電性試料に対して光像の照射による露光を行い、光導電性試料に表面電位分布としての静電潜像を形成する手段である。
「電圧印加手段」は、試料支持手段の導電層にバイアス電位を印加し、光導電性試料に形成された表面電位分布に均一なバイアス電位を重畳する手段である。
「荷電粒子ビーム走査手段」は、荷電粒子ビームによる走査位置にセットされて帯電手段・露光手段により静電潜像を形成された光導電性試料の試料表面(を荷電粒子ビームで2次元的に走査する手段である。
A surface potential distribution measuring apparatus according to claim 8 is an apparatus for carrying out the measuring method according to any one of claims 1 to 7, comprising a sample support means, a charging means, an exposure means, and a voltage applying means. , Charged particle beam scanning means and measuring means.
“Supporting means” is a means that consists of a dielectric layer and a conductive layer, and supports the photoconductive sample as a measurement sample on the conductive layer in a planar manner with the surface forming the surface potential distribution as the surface to be scanned. is there.
“Charging means” is means for uniformly charging the photoconductive sample supported by the sample support means.
The “exposure unit” is a unit that exposes the photoconductive sample uniformly charged by the charging unit by irradiation with a light image to form an electrostatic latent image as a surface potential distribution on the photoconductive sample.
"Voltage applying means" a bias potential is applied to the conductive layer of the specimen support means is means you superimposing a uniform bias potential to the surface potential distribution formed on the photoconductive sample.
“Charged particle beam scanning means” is a two-dimensional representation of the surface of a photoconductive sample that has been set at a scanning position by a charged particle beam and on which an electrostatic latent image has been formed by a charging means / exposure means. Means for scanning.

「測定手段」は、荷電粒子ビームのうちで、光導電性試料の表面電位により、光導電性試料に到達せずに、その入射速度ベクトルの上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捕獲手段により捕獲して、その強度(粒子数)を試料表面上の位置に対応させて検出し、表面電位分布状態を測定する手段である。  The “measuring means” is a charged particle beam in which the normal component of the incident velocity vector on the sample surface is reversed without reaching the photoconductive sample due to the surface potential of the photoconductive sample. This is means for capturing particles by a capturing means, detecting the intensity (number of particles) corresponding to the position on the sample surface, and measuring the surface potential distribution state.

請求項8記載の表面電位分布測定装置は「試料表面の表面電位分布に対して均一なバイアス電位を印加するバイアス電位印加手段」により印加されるバイアス電位を変化させる「バイアス電位可変手段」と、2以上の異なるバイアス電位の印加状態での測定結果に基づき、表面電位分布のプロファイルを演算的に求める「演算手段」を有することができる(請求項9)。 The surface potential distribution measuring apparatus according to claim 8 is a "bias potential variable means" for changing a bias potential applied by " a bias potential applying means for applying a uniform bias potential to the surface potential distribution on the sample surface"; based on the measurement result in the application state of two or more different bias potentials to determine the profile of the surface potential distribution computationally can have "operation device" (claim 9).

また、請求項8または9記載の表面電位分布測定装置は、試料に対して2次元的に走査される荷電粒子ビームの「荷電粒子に対する加速電圧」を変化させる加速電圧可変手段と、2以上の異なる加速電圧による測定結果に基づき、表面電位分布のプロファイルを演算的に求める「演算手段」を有することができ(請求項10)、この場合、試料表面の表面電位分布に対して均一なバイアス電位を印加するバイアス電位印加手段およびこのバイアス電位印加手段により印加されるバイアス電位を変化させるバイアス電位可変手段とを有し「バイアス電位または加速電圧の少なくとも一方」が異なる状態における測定結果に基づき、表面電位分布のプロファイルを演算的に求める演算手段を有する構成とすることができる(請求項11)。 The apparatus for measuring surface potential distribution according to claim 8 or 9 includes an acceleration voltage varying means for changing the “acceleration voltage for charged particles” of a charged particle beam scanned two-dimensionally with respect to the sample, and two or more different acceleration voltage based on the measurement result by, determining the profile of the surface potential distribution computationally may have a "calculation unit" (claim 10), a uniform bias potential for this case, the surface potential distribution of the sample surface A bias potential applying means for applying a bias potential and a bias potential varying means for changing the bias potential applied by the bias potential applying means, and based on the measurement result in a state where “at least one of the bias potential or the acceleration voltage” is different, it can be configured to have a calculation means for obtaining a profile of the potential distribution computationally (claim 11).

請求項8〜11の任意の1に記載の表面電位分布測定装置において、表面電位分布を有する試料に対して2次元的に走査する「荷電粒子ビームの発生源」としては、電子銃を用いる(請求項12)こともできるし、「液体金属イオン銃」を用いることもできる(請求項13)。 The surface potential distribution measuring apparatus according to any one of claims 8 to 11 , wherein an electron gun is used as a “charged particle beam generation source” for two-dimensionally scanning a sample having a surface potential distribution ( can either claim 12) that can be used to "liquid metal ion gun" (claim 13).

請求項8〜13の任意の1に記載の表面電位分布測定装置において、荷電粒子ビーム走査手段を「荷電粒子ビームを走査領域に対して斜め方向から入射させる」ように設定し、測定手段における捕獲手段を「走査領域を介して荷電粒子ビームの入射方向と逆側」に配置することができる(請求項14)。 14. The surface potential distribution measuring apparatus according to claim 8 , wherein the charged particle beam scanning unit is set to "inject the charged particle beam from the oblique direction with respect to the scanning region" and captured by the measuring unit. The means can be arranged “on the side opposite to the incident direction of the charged particle beam through the scanning region” ( claim 14 ).

上記の如く、請求項8〜13記載の表面電位分布測定装置は「光導電性の感光体(光導電性試料)に形成された静電潜像による表面電位分布を測定対象として測定を行うもの」である。As described above, the surface potential distribution measuring apparatus according to claims 8 to 13 “measures the surface potential distribution by the electrostatic latent image formed on the photoconductive photoreceptor (photoconductive sample) as a measurement object. Is.

上述の「露光手段」は、マスクパターンを投影露光させるものであることもできるし(請求項15)、「光走査により潜像パターンを書込むもの」であることもできる(請求項17)。 The above-mentioned “exposure means” can be a projection exposure of a mask pattern (claim 15), or can be a “write latent image pattern by optical scanning” (claim 17).

上記請求項15記載の表面電位分布測定装置において、露光手段は「光導電性試料の2次元的な走査を行う荷電粒子ビームが通過する領域外に、露光用の光路を設定」されることが好ましい(請求項16)。 16. The surface potential distribution measuring apparatus according to claim 15, wherein the exposure means is configured to “set an optical path for exposure outside a region through which a charged particle beam that performs two-dimensional scanning of a photoconductive sample passes”. Preferred ( claim 16 ).

請求項8〜17の任意の1に記載の表面電位分布測定装置において、露光手段は、露光用の光源として半導体レーザを有することができる(請求項18)。また、請求項8〜18の任意の1に記載の表面電位分布測定装置において、露光手段の露光時間を制御可能とすることが好ましい(請求項19)。 The surface potential distribution measuring apparatus according to any one of claims 8 to 17 , wherein the exposure means may include a semiconductor laser as a light source for exposure ( claim 18 ). In the surface potential distribution measuring apparatus according to any one of claims 8 to 18 , it is preferable that the exposure time of the exposure means can be controlled ( claim 19 ).

請求項8〜19の任意の1に記載の表面電位分布測定装置において、荷電粒子ビーム走査手段を「2次元的に走査させる電子ビームにより光導電性試料を均一に帯電させるもの」とし、この荷電粒子ビーム走査手段が「光導電性試料の帯電手段を兼ねる」ように構成することができる(請求項20)。 The surface potential distribution measuring apparatus according to any one of claims 8 to 19 , wherein the charged particle beam scanning means is configured to uniformly charge the photoconductive sample with an electron beam that is two-dimensionally scanned. can the particle beam scanning means configured to "serve as the charging means photoconductive sample" (claim 20).

上記の如く、この発明の「表面電位分布の測定方法および表面電位分布測定装置」では、荷電粒子ビームの2次元的な走査により光導電性試料の試料表面に入射する荷電粒子のうち、光導電性試料の表面電位により、光導電性試料に到達せずに、その入射速度ベクトルの「試料表面における法線方向の成分」が反転した荷電粒子のみを検出して検出信号を得る。換言すると、検出される荷電粒子は試料表面を走査する荷電粒子ビームを構成する荷電粒子であり、試料表面で発生する2次電子ではない。 As described above, in the “surface potential distribution measuring method and surface potential distribution measuring apparatus” of the present invention, among the charged particles incident on the sample surface of the photoconductive sample by the two-dimensional scanning of the charged particle beam, the photoconductive property is measured. the surface potential of the sexual samples, without reaching the photoconductive samples to obtain a detection signal by detecting only the charged particles, "the normal direction of the component in the sample surface" is inverted in the incident velocity vector. In other words, the charged particles to be detected are charged particles constituting a charged particle beam that scans the sample surface, not secondary electrons generated on the sample surface.

2次電子を検出する場合には、2次電子の放出量は、光導電性試料の材質や表面の凹凸状態に依存し、理論的予測や「表面電位分布と2次電子放出量の対応関係を規制するための2次電子放出量制御」が容易でないという問題があるが、この発明での検出粒子は2次電子でないので、2次電子を検出する場合における上記問題が生じることがなく、光導電性試料に形成された静電潜像を測定対象として表面電位分布を精度良く容易且つ確実に測定することができる。 When detecting secondary electrons, the amount of secondary electrons emitted depends on the material of the photoconductive sample and the surface roughness, and theoretical predictions and “correspondence between surface potential distribution and amount of secondary electrons emitted. However, the detection particles in the present invention are not secondary electrons, so the above-mentioned problem in detecting secondary electrons does not occur. The surface potential distribution can be measured accurately and easily with certainty using the electrostatic latent image formed on the photoconductive sample as a measurement target .

図1(a)は表面電位分布測定装置の1形態を要部のみ示している。
この装置は、試料0の表面電位分布を測定する装置である。装置の各部は密閉ケーシング27に収められ、密閉ケーシング27内は吸引手段29により「実質的な真空状態」に減圧できるようになっている。
試料0は、光導電性の感光体(光導電性試料)であり、測定対象としての表面電位分布は静電潜像であり、後述するように、密閉ケーシング27内に、静電潜像形成手段(図1において図示されていない。)を配置して形成される。
FIG. 1A shows only one part of one form of the surface potential distribution measuring apparatus .
This apparatus measures the surface potential distribution of sample 0. Each part of the apparatus is housed in a hermetic casing 27, and the inside of the hermetic casing 27 can be decompressed to a “substantial vacuum state” by the suction means 29.
Sample 0 is a photoconductive photoreceptor (photoconductive sample), and the surface potential distribution as a measurement target is an electrostatic latent image. As described later, an electrostatic latent image is formed in a sealed casing 27. It is formed by arranging means (not shown in FIG. 1).

図1(a)において、試料0には表面電位分布が静電潜像として形成されており、密閉ケーシング27内は減圧されているものとする。
この実施の形態においては、試料0を2次元的に走査する荷電粒子ビームとして「電子ビーム」が用いられる。即ち、電子ビームは電子銃10で生成され、ビームモニタ13を通過し、コンデンサレンズ15によりアパ−チャ17、ビームブランカ18の位置を集束しつつ通過し、偏向コイルにおよる走査レンズ19により2次元的に偏向される。このように偏向される電子ビームは対物レンズ21により試料0の表面に向かって集束される。
In FIG. 1A, it is assumed that the surface potential distribution is formed as an electrostatic latent image on the sample 0 and the inside of the sealed casing 27 is decompressed.
In this embodiment, an “electron beam” is used as a charged particle beam that scans the sample 0 two-dimensionally. That is, the electron beam is generated by the electron gun 10, passes through the beam monitor 13, passes through the condenser lens 15 while converging the positions of the aperture 17 and the beam blanker 18, and is two-dimensionally scanned by the scanning lens 19 over the deflection coil. Biased. The electron beam deflected in this way is focused toward the surface of the sample 0 by the objective lens 21.

ビームモニタ13は電子銃10から放射される電子ビームの強度をモニタするためのものであり、アパ−チャ17は試料0に照射される電子ビームの「電流密度(単位時間あたりの照射粒子数)を制御する」ためのものであり、ビームブランカ18は「電子ビームをオン・オフ」するためのものである。上記電子銃10から試料0に至る電子ビームの照射路に配置される各部は、図示されない電源に接続されており、これらは図示されないコンピュータ等の制御手段により制御される。   The beam monitor 13 is for monitoring the intensity of the electron beam emitted from the electron gun 10, and the aperture 17 is the “current density (number of irradiated particles per unit time) of the electron beam irradiated on the sample 0. The beam blanker 18 is for “turning the electron beam on and off”. Each unit arranged in the electron beam irradiation path from the electron gun 10 to the sample 0 is connected to a power source (not shown), and these are controlled by a control means such as a computer (not shown).

上記の如くして、走査レンズ19により2次元的に偏向された電子ビームは、試料0の表面を2次元的に走査する。
説明中の例において、表面電位分布を有する試料0は「表面もしくは表面近傍が負極性に帯電」され、その帯電状態に応じた表面電位分布を持つ。試料0は、図の如く試料支持手段としての支持部23に平面的に支持されている。支持部23は「導電性の板状部材」であり、接地されている。試料0の表面電位分布は試料表面の極く近傍において「電子ビームの各電子に対し強い反発力を作用させるポテンシャル障壁」を形成する。
As described above, the electron beam deflected two-dimensionally by the scanning lens 19 scans the surface of the sample 0 two-dimensionally.
In the example in the description, the sample 0 having the surface potential distribution is “charged negatively on the surface or in the vicinity of the surface” and has a surface potential distribution corresponding to the charged state. The sample 0 is planarly supported by a support portion 23 as a sample support means as shown in the figure. The support portion 23 is a “conductive plate-like member” and is grounded. The surface potential distribution of the sample 0 forms a “potential barrier that applies a strong repulsive force to each electron of the electron beam” in the very vicinity of the sample surface.

図1(b)の如く、z方向を「試料0の表面に立てた法線の方向」とし、試料表面に平行にx軸、y軸を取り(x,y)座標を試料0の表面に設定する(y方向は図面に直交する方向である。)。
このとき、「電子ビームにより2次元的に走査される領域:S」を、2次元座標を用いてS(x,y)で表すと、例えば、0mm≦x≦1mm、0mm≦y≦1mmである。この領域:S(x,y)に形成されている表面電位分布をV(x,y)(<0)とする。
電子ビームによる試料0の2次元的な走査の、開始から終了に至る時間をT0≦T≦TFとすると、走査が行われているときの時間:Tは、走査領域:S(x,y)内の各走査位置と1:1に対応する。
As shown in FIG. 1B, the z direction is “the direction of the normal line upright on the surface of the sample 0”, the x axis and the y axis are taken in parallel to the sample surface, and the (x, y) coordinates are set on the surface of the sample 0. Set (y direction is orthogonal to the drawing).
At this time, if “region scanned two-dimensionally by an electron beam: S” is expressed by S (x, y) using two-dimensional coordinates, for example, 0 mm ≦ x ≦ 1 mm and 0 mm ≦ y ≦ 1 mm. is there. The surface potential distribution formed in this region: S (x, y) is V (x, y) (<0).
Assuming that the time from the start to the end of the two-dimensional scanning of the sample 0 by the electron beam is T 0 ≦ T ≦ TF , the time when scanning is performed: T is the scanning region: S (x, It corresponds to each scanning position in y) 1: 1.

図1(b)は試料近傍の状況を説明図的に示している。試料0における「走査される領域:S」は、走査レンズ19の倍率設定により、そのサイズを変えることが可能であり、例えば5mm×5mm程度の低倍率から1μm×1μm程度の高倍率まで、様々な倍率で観察することができる。   FIG. 1B illustrates the situation near the sample in an explanatory manner. The size of the “scanned region: S” in the sample 0 can be changed by setting the magnification of the scanning lens 19. For example, variously from a low magnification of about 5 mm × 5 mm to a high magnification of about 1 μm × 1 μm. It can be observed at a high magnification.

電子銃10から放射される電子ビームの速度を「v」とし、そのx,y,z方向の成分を「vx,vy,vz」とする。厳密には、電子ビームの走査に伴い、電子ビームにおける各電子の速度成分:vx,vy,vzは変化するが、実際の測定装置のサイズにおいては対物レンズ21から試料0の表面に至る距離は数百mmであり、試料0の走査領域は上記の如く大きくても5mm×5mm程度の大きさであるので、このような条件のもとでは、実質的にvx=vy=0、vz=vと考えてよい。   The velocity of the electron beam emitted from the electron gun 10 is “v”, and the components in the x, y, and z directions are “vx, vy, vz”. Strictly speaking, the velocity components of each electron in the electron beam: vx, vy, and vz change with the scanning of the electron beam, but the distance from the objective lens 21 to the surface of the sample 0 is the actual measurement apparatus size. Since the scanning area of the sample 0 is as large as about 5 mm × 5 mm as described above, under this condition, vx = vy = 0 and vz = v. You may think.

このとき、走査される電子ビームにおいて、試料0の表面に向かう各電子の運動エネルギは、電子の質量をmとしてmv/2であるが、これは、電子銃10に備えられた加速器の加速電圧:Vaと電子の電荷:eの積に等しく、従って「mv/2=e・Va」である。 At this time, in the scanned electron beam, the kinetic energy of the electrons towards the surface of the sample 0 is a mv 2/2 electrons mass as m, which, accelerator acceleration provided to the electron gun 10 voltage: Va and electron charge: equal to the product of e, which is therefore "mv 2/2 = e · Va".

試料0の、走査領域:S(x,y)に形成されている表面電位分布:V(x,y)は電子と同極性であって、電子に対して障壁ポテンシャルとして作用するから、
mv/2=e・Va>−e・V(x,y)
であれば、電子ビームの電子は上記ポテンシャル障壁を通過して試料0の表面に到達するが、逆に、
mv/2=Va<−e・V(x,y)
であれば、電子は障壁ポテンシャルにより減速され、その速度:vzが0となり、試料0の表面電位により入射方向へ押し返される。即ち、このように押し返された電子は、その速度:vz(入射速度ベクトルの試料表面における法線方向の成分)が「入射時の向き」から反転する。
Since the surface potential distribution V (x, y) formed in the scanning region S (x, y) of the sample 0 is the same polarity as the electron and acts as a barrier potential for the electron.
mv 2/2 = e · Va > -e · V (x, y)
If so, the electrons of the electron beam pass through the potential barrier and reach the surface of the sample 0.
mv 2/2 = Va <-e · V (x, y)
If so, the electron is decelerated by the barrier potential, its velocity: vz becomes 0, and is pushed back in the incident direction by the surface potential of the sample 0. That is, the electrons pushed back in this way have their velocity: vz (component of the incident velocity vector in the normal direction on the sample surface) reversed from the “direction at the time of incidence”.

この状態を図2に示す。図2(a)は、Va<−V(x,y)で「電子の速度:vzが入射時の方向から反転する場合」を示し、同図(b)は、Va>−V(x,y)で電子ビームの電子が「ポテンシャル障壁を通過して試料0の表面に到達する場合」を示している。   This state is shown in FIG. FIG. 2A shows the case where Va <−V (x, y) and “the velocity of electrons: vz is reversed from the direction of incidence”, and FIG. 2B shows Va> −V (x, y y) shows the case where the electrons of the electron beam reach the surface of the sample 0 through the potential barrier.

上記の如く、表面電位分布:V(x,y)の反発力により「入射速度ベクトルの試料表面における法線方向(z方向)の成分:vzが反転した電子(以下「速度成分反転電子」と呼ぶ)」は検出器25(図1)に捕獲される。図1(b)に示すように、検出器25には電子と逆極性(正極性)の「引き込み電圧」が電源EAから印加されており、この引き込み電圧により「速度成分反転電子」を捕獲する。捕獲された速度成分反転電子は電子増倍管等により増幅され、その強度(単位時間あたりに捕獲された速度成分反転電子の数)に応じた検出信号に変換される。   As described above, the repulsive force of the surface potential distribution: V (x, y) indicates that “the component in the normal direction (z direction) of the incident velocity vector on the sample surface: the electron whose vz is inverted (hereinafter“ velocity component inversion electron ”). Is captured by the detector 25 (FIG. 1). As shown in FIG. 1B, a “drawing voltage” having a polarity opposite to that of electrons (positive polarity) is applied to the detector 25 from the power supply EA, and the “velocity component inversion electrons” are captured by this drawing voltage. . The trapped velocity component inversion electrons are amplified by an electron multiplier or the like and converted into a detection signal corresponding to the intensity (the number of velocity component inversion electrons captured per unit time).

検出器25に捕獲される速度成分反転電子は、試料0の表面電位分布:V(x,y)により反発されたものであるから、時間:Tにおいて捕獲される速度成分反転電子の強度:F(T)は、時間:Tをパラメータとした表面電位分布:V{x(T),y(T)}と対応関係にある。   Since the velocity component inversion electrons captured by the detector 25 are repelled by the surface potential distribution of sample 0: V (x, y), the intensity of velocity component inversion electrons captured at time: T: F (T) has a correspondence relationship with surface potential distribution: V {x (T), y (T)} with time: T as a parameter.

上に説明した場合において、検出器25に捕獲される速度成分反転電子は、Va<−V(x,y)を満足するものであるから、測定結果は「試料0の表面電位分布:V(x,y)を、電子銃10における加速電圧:Vaを測定の閾値として領域的に2分したものになる。   In the case described above, the velocity component inversion electrons captured by the detector 25 satisfy Va <−V (x, y). Therefore, the measurement result is “surface potential distribution of sample 0: V ( x, y) is obtained by regionally dividing the acceleration voltage: Va in the electron gun 10 into two regions using a measurement threshold value.

即ち、走査領域:S(x,y)のうち、「速度成分反転電子が捕獲された領域」は、表面電位分布:−V(x,y)>Vaの領域であり、上記速度成分反転電子が捕獲されなかった領域は、表面電位分布:−V(x,y)<Vaの領域である。   That is, in the scanning region: S (x, y), the “region in which velocity component inversion electrons are captured” is a region of surface potential distribution: −V (x, y)> Va, and the above velocity component inversion electrons. The region where no is captured is a region of surface potential distribution: −V (x, y) <Va.

従って、検出器25から得られる検出信号を適当な間隔でサンプリングすることにより−V(x,y)が測定の閾値:Vaより大きいか小さいかを「サンプリングに対応した微小領域」ごとに特定できる。   Therefore, by sampling the detection signal obtained from the detector 25 at an appropriate interval, it is possible to specify for each “small region corresponding to sampling” whether −V (x, y) is larger or smaller than the measurement threshold value Va. .

上には、荷電粒子ビームとして「電子ビーム」の場合を説明したが、上の例において電子銃10に代えて「液体金属イオン銃」を用いれば、荷電粒子ビームとしてイオンビームを使用した測定を行うことができる。
試料0の表面電位分布:V(x,y)>0の場合には、荷電粒子ビームの荷電粒子として、ガリウムなどプラスのイオンや陽子を用いればよい。
一般に、表面電位分布:V(x,y)の絶対値の最大値を、Max|V(x,y)|とするとき、加速電圧:Vaが、
Va<Max|V(x,y)|
となる条件で、荷電粒子ビームの走査を行うことにより、表面電位:V(x,y)の「測定の閾値:Vaに対する大小関係」を特定できることになる。
In the above, the case of the “electron beam” as the charged particle beam has been described. However, in the above example, if the “liquid metal ion gun” is used instead of the electron gun 10, the measurement using the ion beam as the charged particle beam is performed. It can be carried out.
When the surface potential distribution of the sample 0: V (x, y)> 0, positive ions such as gallium or protons may be used as charged particles of the charged particle beam.
In general, when the maximum absolute value of the surface potential distribution: V (x, y) is Max | V (x, y) |, the acceleration voltage Va is
Va <Max | V (x, y) |
By scanning the charged particle beam under the following conditions, it is possible to specify the “surface magnitude: V (x, y)“ measurement threshold: magnitude relationship with Va ”.

図3に示す表面電位分布:V(x,y)(<0 試料0を支持する支持部23側の面が接地状態であるときの表面の電位分布)は、中心部(x=0)で略−520V、中心部を離れるに従い電位がマイナス方向に大きくなり、中心から0.01mm以上離れた周辺領域では略−830V程度になっている。   The surface potential distribution shown in FIG. 3 is V (x, y) (<0, the surface potential distribution when the surface on the support portion 23 supporting the sample 0 is in a grounded state) at the center portion (x = 0). The potential increases in the minus direction as the distance from the center is approximately −520V, and is approximately −830V in the peripheral region that is 0.01 mm or more away from the center.

このような表面電位分布:V(x,y)に対して、加速電圧:Vaを−600V及び−750Vとして測定を行ったときの、V(x,y)>−600Vの領域:S600、およびV(x,y)>−750Vの領域:S750を示している。これら領域S600、S750では、検出器の検出する電子数は非常に少ない。 With respect to such a surface potential distribution: V (x, y), an area where V (x, y)> − 600 V is measured when the acceleration voltage: Va is −600 V and −750 V: S600, and Region of V (x, y)> − 750 V: S750 is shown. In these regions S600 and S750, the number of electrons detected by the detector is very small.

加速電圧:Vaを複数段階に切り替えて測定を行えば、表面電位分布:V(x,y)を測定ごとの加速電圧(即ち測定の閾値):Vaごとに輪切りにした領域が得られるので、これらを用いることにより「表面電位分布:V(x,y)の全体的な状態」を演算により特定できる。勿論、加速電圧:Vaを切り替えるステップを細かくして測定回数を増やすほど、精度の良い測定が可能になる。   If measurement is performed by switching the acceleration voltage: Va to a plurality of stages, a surface potential distribution: V (x, y) can be obtained as an acceleration voltage for each measurement (that is, a threshold for measurement): a region in which each Va is rounded. By using these, the “surface potential distribution: the overall state of V (x, y)” can be specified by calculation. Of course, the finer the step of switching the acceleration voltage: Va and the higher the number of measurements, the more accurate measurement becomes possible.

上には、電子銃10に備えられた加速器による加速電圧:Vaを変化させることにより、測定の閾値(試料表面に入射する電子のうちで、試料表面の法線方向の速度成分が反転するものと反転しないものとを分離する電圧)を変化させる場合を説明したが、測定の閾値を変化させる方法としては他に、試料表面の表面電位分布に対して均一なバイアス電位を印加する方法がある。   Above, by changing the acceleration voltage Va by the accelerator provided in the electron gun 10, the threshold value of measurement (of the electrons incident on the sample surface, the velocity component in the normal direction of the sample surface is inverted) However, as another method of changing the measurement threshold, there is a method of applying a uniform bias potential to the surface potential distribution on the sample surface. .

この場合の実施の形態を図4を参照して説明する。
図4において、試料0を平面的に支持する支持部(試料支持手段)230は、誘電体層232を導電層231、233により挟持した3層構造となっており、導電層233は設置され、導電層231には可変直流電源EBからバイアス電圧が印加されるようになっている。
An embodiment in this case will be described with reference to FIG.
In FIG. 4, a support part (sample support means) 230 for supporting the sample 0 in a planar manner has a three-layer structure in which a dielectric layer 232 is sandwiched between conductive layers 231 and 233, and the conductive layer 233 is installed. A bias voltage is applied to the conductive layer 231 from the variable DC power supply EB.

導電層231にバイアス電圧が印加されると、試料0の表面側の電位分布は、試料0の表面電位分布に「均一なバイアス電位」を重畳したものとなる。荷電粒子ビームとして電子ビームを用いる場合であれば、電子ビームの加速電圧:Vaを予め十分に大きくしておき、導電層231に印加されるバイアス電圧の極性を負極性として、電子ビームとして入射する電子を反発するバイアス電位を形成するようにする。   When a bias voltage is applied to the conductive layer 231, the potential distribution on the surface side of the sample 0 is obtained by superimposing a “uniform bias potential” on the surface potential distribution of the sample 0. In the case of using an electron beam as the charged particle beam, the electron beam acceleration voltage: Va is sufficiently increased in advance, and the polarity of the bias voltage applied to the conductive layer 231 is set to have a negative polarity so as to be incident as an electron beam. A bias potential that repels electrons is formed.

試料0本来の表面電位分布をV(x,y)、バイアス電圧の印加により重畳される電位をV(<0)とすると、入射する電子に作用する電界は、試料0の表面近傍に於いて、
V(x,y)+V
となるから、加速電圧:Va(この値は一定であるとする)に対して、
Va<−{V(x,y)+V
であれば電子は速度成分反転電子となって検出器25に検出され、
Va>−{V(x,y)+V
であれば電子は試料0に到達する。
Assuming that the original surface potential distribution of sample 0 is V (x, y) and the potential superimposed by applying the bias voltage is V B (<0), the electric field acting on the incident electrons is near the surface of sample 0. And
V (x, y) + V B
Therefore, with respect to the acceleration voltage: Va (this value is constant),
Va <− {V (x, y) + V B }
If so, the electrons become velocity component inversion electrons and are detected by the detector 25,
Va> − {V (x, y) + V B }
Then, the electrons reach the sample 0.

例えば、図3の例で、加速電圧:Va=1.6kVを設定し、バイアス電圧:Vとして−1000Vを印加すれば、試料表面で反発された速度成分反転電子が検出されない領域として、図3の領域S600が得られ、バイアス電圧:Vを−850Vに設定すれば、速度成分反転電子が検出されない領域として、図3の領域S750が得られる。あるいは、バイアス電圧:Vを一定値:−1000Vに保ちつつ、加圧電圧:Vaを1.6kVから1.75kVに変化させることによっても、上記領域S750を得ることができる。 For example, in the example of FIG. 3, if acceleration voltage: Va = 1.6 kV is set and −1000 V is applied as bias voltage: V B , the region where the reversal of the velocity component repelled on the sample surface is not detected is shown in FIG. 3 area S600 is obtained, the bias voltage: by setting the V B to -850 V, as a region where the velocity component inversion electrons is not detected, the area S750 of FIG. 3 is obtained. Alternatively, the bias voltage: the V B constant value: while keeping the -1000 V, applied voltage: by changing from 1.6kV to 1.75kV the Va, it is possible to obtain the region S750.

なお、試料が導電体である場合の「導体パターンによる電位分布」を測定する場合、背面にバイアス電圧を印加する方法と、導体にかかる電圧自身にバイアス電圧を加重する方法を用いても良い。
バイアス電圧を印加するとともに、「測定の閾値」をバイアス電圧または加速電圧の少なくとも一方の変化で変化させる場合は、「荷電粒子ビーム中の荷電粒子の電荷極性と試料0の表面電位の極性とが逆極性の場合」にも表面電位分布の測定が可能となる。例えば、試料の表面電位分布:V(x,y)>0、電子ビームの加速電圧:Va、バイアス電圧:VB(<0)の場合であれば、
Va<V(x,y)−VB
であるか、
Va>V(x,y)−VB
であるかに応じて、入射電子のz方向の速度成分が反転するか否かが分かれる。
When measuring the “potential distribution by the conductor pattern” when the sample is a conductor, a method of applying a bias voltage to the back surface and a method of weighting the bias voltage to the voltage applied to the conductor itself may be used.
Applies a bias voltage, when changing at least one of a change in the bias voltage or the acceleration voltage to "threshold measurement", and the polarity of the "surface potential of the charge polarity and the sample 0 of charged particles in a charged particle beam In the case of “reverse polarity”, the surface potential distribution can be measured. For example, if the surface potential distribution of the sample is V (x, y)> 0, the acceleration voltage of the electron beam is Va, and the bias voltage is VB (<0),
Va <V (x, y) -VB
Or
Va> V (x, y) -VB
Depending on whether the velocity component of the incident electrons in the z direction is reversed or not.

このように、加速電圧:Vaとバイアス電圧:Vの一方もしくは双方を変化させることにより、測定の閾値を変化させることができ、このようにして測定の閾値を変化させるたびに測定を行うことにより、表面電位分布の全体像を演算により得ることができる。演算の結果は、例えばディスプレイ上に3次元状の図形として表示することも容易である。 Thus, accelerating voltage: Va and the bias voltage: by varying one or both of V B, it is possible to change the threshold of the measurement, making measurements every time of changing the threshold value of the measurement in this way Thus, an overall image of the surface potential distribution can be obtained by calculation. The calculation result can be easily displayed as, for example, a three-dimensional figure on the display.

上には、試料0を2次元的に走査する荷電粒子ビームの入射方向が「実質的に試料表面に対して直交する方向」である場合を説明したが、図5に示す実施の形態のように、荷電粒子ビーム(図の例では電子ビームを想定している。)を「試料0の走査領域に対して斜め方向」から入射させるようにすることもできる。この場合にも、検出器25に検出されるのは「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上記試料表面における法線方向の成分:vzが反転した荷電粒子、即ち、速度成分反転粒子」である。   The case where the incident direction of the charged particle beam that scans the sample 0 two-dimensionally is “substantially orthogonal to the sample surface” has been described above. However, as in the embodiment shown in FIG. In addition, a charged particle beam (an electron beam is assumed in the example in the figure) can be made incident from an “oblique direction with respect to the scanning region of the sample 0”. Also in this case, the detector 25 detects “a charged particle that is incident on the sample surface, a charged particle having an inverted velocity component: vz in the normal direction of the incident velocity vector on the sample surface, that is, velocity. “Inverted particles”.

図5のような構成をとると、例えば導電層231に印加するバイアス電圧のわずかな変化にも速度成分反転粒子の数が敏感に変化するので測定上のメリットがある。また、検出器25の「引き込み電圧」を小さくでき、試料0で発生する2次電子との分離が容易である。さらに、試料0への荷電粒子ビームの入射角度を変化させることにより、前述の「測定の閾値」を変化させることもできる。また、測定装置各部のレイアウトの自由度も大きくなる。   When the configuration as shown in FIG. 5 is adopted, for example, even a slight change in the bias voltage applied to the conductive layer 231 has a merit in measurement because the number of velocity component inversion particles changes sensitively. Further, the “drawing voltage” of the detector 25 can be reduced, and separation from secondary electrons generated in the sample 0 is easy. Further, by changing the incident angle of the charged particle beam to the sample 0, the above-described “measurement threshold value” can be changed. In addition, the degree of freedom of layout of each part of the measuring apparatus is increased.

図3に示したような表面電位分布を「潜像」として、そのプロファイル(図3のV(x,y)を、例えば、y方向(図面に直交する方向)から見た形状「潜像プロファイル」)を測定する場合を1例として、その手順を示す図6のフローチャートに従って簡単に説明する。   The surface potential distribution as shown in FIG. 3 is a “latent image”, and its profile (V (x, y) in FIG. 3 is a shape “latent image profile” viewed from, for example, the y direction (direction orthogonal to the drawing). ”) Is taken as an example, and a simple description will be given according to the flowchart of FIG. 6 showing the procedure.

説明の具体性のために、ここでは、測定の閾値を「バイアス電位の変化」により変化させるものとし、測定の閾値をN段階に切り替えるものとする。   For the sake of concreteness of explanation, here, it is assumed that the measurement threshold is changed by “change in bias potential” and the measurement threshold is switched to N stages.

ステップSP1における「開始」の状態で、試料は測定装置内にセットされており、測定回数を表すパラメータ:jをj=1として、第1段(j=1)のバイアス電位:Vth(j=1)が設定される(ステップSP2)。   In the state of “start” in step SP1, the sample is set in the measuring apparatus, the parameter indicating the number of measurements: j is set to j = 1, and the bias potential of the first stage (j = 1): Vth (j = 1) is set (step SP2).

続いてコントラスト像の取り込みが行われる。
「コントラスト像」とは、図3に符号S600やS750で示したような「表面電位分布:V(x,y)を測定ごとの閾値ごとに輪切りにした領域」であり、これを2値化処理してデジタルデータとして「演算手段」としてのコンピュータに取り込む。
Subsequently, a contrast image is captured.
The “contrast image” is a “surface potential distribution: a region obtained by rounding the surface potential distribution V (x, y) for each threshold value for each measurement” as indicated by reference numerals S600 and S750 in FIG. The data is processed and imported into a computer as “calculation means” as digital data.

続いて、ステップSP4では潜像径:Dj、即ち「コントラスト像のx方向の径」を、上記取り込まれたデータに基づいて算出する。ついで、パラメータ:jの値を1だけ繰り上げて(ステップSP6)新たな測定閾値を設定し、コントラスト像の取り込みと潜像径の算出とを行う。このプロセスをパラメータ:jを1づつ繰り上げてj=Nまで行うと、段階的に変化するN段階の測定閾値:Vth(1)〜Vth(N)に対応して潜像径:D1〜DNが得られるので、これらを用いて、潜像プロファイルをコンピュータにより演算して算出することができる。   Subsequently, in step SP4, the latent image diameter: Dj, that is, “the diameter of the contrast image in the x direction” is calculated based on the acquired data. Next, the value of parameter j is incremented by 1 (step SP6), a new measurement threshold value is set, and a contrast image is taken in and a latent image diameter is calculated. When this process is performed by incrementing the parameter: j by 1 until j = N, the latent image diameters: D1 to DN correspond to the N-level measurement thresholds Vth (1) to Vth (N) that change stepwise. Thus, the latent image profile can be calculated and calculated using a computer.

ここで、図1、図4、図5に示した検出器25につき簡単に説明すると、検出器25は、シンチレータ(蛍光体)と光電子倍増管を組み合わせたもので、試料0の表面電位分布により反発された速度成分反転電子は低エネルギであるため、電源EAによりシンチレータの表面に印加した引き込み電圧の電界により、シンチレータに捕獲されシンチレーション光に変換される。この光はライトパイプを通って光電子増倍管で電流として増幅され、電流信号として取り出される。   Here, the detector 25 shown in FIGS. 1, 4 and 5 will be briefly described. The detector 25 is a combination of a scintillator (phosphor) and a photomultiplier tube. Since the repelled velocity component inversion electrons have low energy, they are captured by the scintillator and converted into scintillation light by the electric field of the drawing voltage applied to the surface of the scintillator by the power source EA. This light is amplified as a current by a photomultiplier tube through a light pipe and is taken out as a current signal.

通常、シンチレータに印加される引き込み電圧は10kV程度であるため、試料0の表面近傍で、引き込み電圧により形成される電界は10〜10V/m程度と小さく、試料0の表面電位分布による電界の方が大きい領域では、試料表面近傍にある電子は、試料による電界の影響を受け易い。 Usually, since the drawing voltage applied to the scintillator is about 10 kV, the electric field formed by the drawing voltage in the vicinity of the surface of the sample 0 is as small as about 10 4 to 10 6 V / m, and depends on the surface potential distribution of the sample 0. In a region where the electric field is larger, electrons near the sample surface are easily affected by the electric field from the sample.

試料0に走査される電子ビームにより試料0で発生する2次電子は、エネルギが小さいため、その殆どは試料0側に引き戻され、検出器25に捕獲される割合は極めて小さい。特に,図5のように電子ビームを「斜め入射」させる走査領域を介して入射方向と逆の側に検出器25を配置することにより、速度成分反転電子を効率よく捕獲できるので、測定ノイズとなる「試料0で発生する2次電子」が捕獲される割合をさらに減らすことができ、測定のS/N比を向上させることができる。   Since the secondary electrons generated in the sample 0 by the electron beam scanned on the sample 0 have a small energy, most of the secondary electrons are pulled back to the sample 0 side and captured by the detector 25 is very small. In particular, by disposing the detector 25 on the side opposite to the incident direction through the scanning region in which the electron beam is “obliquely incident” as shown in FIG. Thus, the rate at which “secondary electrons generated in the sample 0” are captured can be further reduced, and the S / N ratio of the measurement can be improved.

シンチレータの代わりにマイクロチャンネルプレート(MCP)を用いても良い。MCPを用いる場合、MCPに捕獲された電子をMCPの入力面に印加された集電電界により集電・増幅して「数千倍に増加」させることが可能であり、良好な検出信号を得ることができる。   A microchannel plate (MCP) may be used instead of the scintillator. When MCP is used, it is possible to collect and amplify the electrons trapped in the MCP by a collecting electric field applied to the input surface of the MCP to “increase by several thousand times”, and obtain a good detection signal. be able to.

上に説明した実施の形態においては、表面電位分布を有する試料0に対して荷電粒子ビームを2次元的に走査し、この走査によって得られる検出信号により、試料の表面電位分布を測定する方法であって、2次元的な走査により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試料表面における法線方向の成分:vzが反転した荷電粒子を検出して検出信号を得る測定方法が実施されるIn the embodiment described above, the charged particle beam is scanned two-dimensionally with respect to the sample 0 having the surface potential distribution, and the surface potential distribution of the sample is measured by the detection signal obtained by this scanning. There is a measuring method for obtaining a detection signal by detecting charged particles having an incident velocity vector reversed in a normal direction component: vz of the incident velocity vector among charged particles incident on the sample surface by two-dimensional scanning. To be implemented .

また、図3、図4に示した実施の形態の場合は、試料表面の表面電位分布に対して均一なバイアス電位が印加され、試料表面の表面電位分布に対して印加される均一なバイアス電位:VBを変化させ、バイアス電位を変化させるごとに測定を行い、得られる複数の測定結果に基づき、表面電位分布のプロファイルを演算的に求めることができる。 In the case of the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, a uniform bias potential is applied to the surface potential distribution on the sample surface , and the uniform bias potential is applied to the surface potential distribution on the sample surface. : Measurement is performed each time VB is changed and the bias potential is changed, and a profile of the surface potential distribution can be obtained in an arithmetic manner based on a plurality of measurement results obtained .

また、試料0に対して2次元的に走査される荷電粒子ビームの荷電粒子に対する加速電圧:Vaを変化させ、加速電圧:Vaを変化させるごとに測定を行い、得られる複数の測定結果に基づき、表面電位分布のプロファイルを演算的に求めることができ、さらには、試料表面の表面電位分布に対して均一なバイアス電位:VBを印加し、且つ、バイアス電位:VBを変化させ、加速電圧:Vaおよび/またはバイアス電位:VBを変化させるたびに測定を行い、得られる複数の測定結果に基づき、表面電位分布のプロファイルを演算的に求めることもできる。 In addition, the acceleration voltage: Va with respect to the charged particles of the charged particle beam scanned two-dimensionally with respect to the sample 0 is changed, and measurement is performed each time the acceleration voltage: Va is changed, and based on a plurality of measurement results obtained. The surface potential distribution profile can be calculated computationally . Furthermore, a uniform bias potential: VB is applied to the surface potential distribution on the sample surface, and the bias potential: VB is changed to accelerate voltage: Measurement is performed every time Va and / or bias potential: VB is changed, and a profile of the surface potential distribution can be obtained in an arithmetic manner based on a plurality of measurement results obtained .

また、上に説明した実施の各形態においては、表面電位分布を有する試料0に対して2次元的に走査する荷電粒子ビームとして、電子ビームが用いられるが、荷電粒子ビームとして「イオンビーム」を用いることもでき、荷電粒子ビームを、図5に示す実施の形態のように、試料0の走査領域に対して「斜め方向から入射」させることもできる。 In each embodiment described above, as the charged particle beam that two-dimensionally scans the sample 0 having a surface potential distribution, the electron beam is Ru is used, "ion beam" as a charged particle beam The charged particle beam can also be “incident from the oblique direction” with respect to the scanning region of the sample 0 as in the embodiment shown in FIG.

図1に実施の形態を示した表面電位分布測定装置は、表面電位分布の測定方法を実施するための装置であって、表面電位分布を有する試料0の、表面電位を有する面を荷電粒子ビームで2次元的に走査する荷電粒子ビーム走査手段10〜21等と、荷電粒子ビームのうちで、その入射速度ベクトルの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捕獲手段25により捕獲して、その強度を上記面上の位置に対応させて検出し、上記表面電位分布状態を測定する測定手段(図示されないコンピュータ等)とを有する。 The surface potential distribution measuring apparatus whose embodiment is shown in FIG. 1 is an apparatus for carrying out a surface potential distribution measuring method, and a surface having a surface potential of a sample 0 having a surface potential distribution is charged with a charged particle beam. The charged particle beam scanning means 10 to 21 etc. that scans two-dimensionally at the same time, and among the charged particle beam, the charged particles whose incident velocity vector is inverted in the normal direction on the sample surface are captured by the capturing means 25. Measuring means (such as a computer (not shown)) for detecting the intensity corresponding to the position on the surface and measuring the surface potential distribution state .

図4、図5に実施の形態を示す表面電位分布測定装置では、試料表面の表面電位分布に対して均一なバイアス電位を印加するバイアス電位印加手段(支持部230と電源EB)を有し、バイアス電位印加手段により印加されるバイアス電位を変化させるバイアス電位可変手段EBと、2以上の異なるバイアス電位の印加状態での測定結果に基づき、表面電位分布のプロファイルを演算的に求める演算手段(図示されないコンピュータ等)を有する。 In the surface potential distribution measuring apparatus shown in FIG. 4 and FIG. 5, the apparatus has bias potential applying means (support 230 and power source EB) for applying a uniform bias potential to the surface potential distribution on the sample surface . Bias potential variable means EB for changing the bias potential applied by the bias potential application means, and calculation means for calculating the profile of the surface potential distribution on the basis of the measurement results in the application state of two or more different bias potentials (illustrated) A computer that is not) .

また、試料0に対して2次元的に走査される荷電粒子ビームの荷電粒子に対する加速電圧を変化させる加速電圧可変手段(電子銃10に備えられた加速器)と、2以上の異なる加速電圧による測定結果に基づき、表面電位分布のプロファイルを演算的に求める演算手段(図示されないコンピュータ等)を有する。 In addition, the measurement is performed using acceleration voltage variable means (accelerator provided in the electron gun 10) for changing the acceleration voltage for the charged particles of the charged particle beam that is two-dimensionally scanned with respect to the sample 0, and two or more different acceleration voltages. Based on the result, a calculation means (such as a computer (not shown)) for calculating a profile of the surface potential distribution is obtained .

また、図4、図5の実施の形態のように、試料表面の表面電位分布に対して均一なバイアス電位を印加するバイアス電位印加手段(支持部230と電源EB)およびこのバイアス電位印加手段により印加されるバイアス電位を変化させるバイアス電位可変手段(電源EB)とを有し、バイアス電位および/または加速電圧が異なる状態における測定結果に基づき、表面電位分布のプロファイルを演算的に求める演算手段(図示されないコンピュータ等)を有することができる。 Also, as in the embodiment of FIGS. 4 and 5, the bias potential applying means (support 230 and power source EB) for applying a uniform bias potential to the surface potential distribution on the sample surface and the bias potential applying means A bias potential varying means (power supply EB) for changing the applied bias potential, and computing means for calculating the profile of the surface potential distribution based on the measurement result in a state where the bias potential and / or the acceleration voltage are different ( A computer not shown) .

上に実施の形態を説明した各測定装置では、表面電位分布を有する試料0に対して2次元的に走査する荷電粒子ビームの発生源として電子銃10を有するが、上にも説明したように、荷電粒子ビームの発生源として液体金属イオン銃を有することもでき、図5に示す実施の形態のように、荷電粒子ビーム走査手段を、荷電粒子ビームを走査領域に対して斜め方向から入射させるように設定し、測定手段における捕獲手段25が、走査領域を介して荷電粒子ビームの入射方向と逆側に配置された構成とすることもできる。 Each measuring apparatus described above has the electron gun 10 as a generation source of a charged particle beam that scans the sample 0 having the surface potential distribution two-dimensionally, but as described above. Further, a liquid metal ion gun can be provided as a charged particle beam generation source. As in the embodiment shown in FIG. 5, the charged particle beam scanning means causes the charged particle beam to enter the scanning region from an oblique direction. In this way, the capturing means 25 in the measuring means may be arranged on the opposite side to the incident direction of the charged particle beam via the scanning region .

以下には「光導電性の感光体に形成された静電潜像による表面電位分布を測定対象として測定を行う」場合を具体的に説明するHereinafter, the case where “measurement is performed using the surface potential distribution of the electrostatic latent image formed on the photoconductive photoreceptor as a measurement target” will be described in detail .

前述したように、光導電性の感光体に形成される静電潜像は、暗減衰のため「測定可能な時間」が数十秒程度しかないので、測定試料0が光導電性の感光体(光導電性試料)である場合には、密閉ケーシング内に「静電潜像形成手段」が配置されることになる。   As described above, since the electrostatic latent image formed on the photoconductive photoconductor has a “measurable time” of only about several tens of seconds due to dark decay, the measurement sample 0 is the photoconductive photoconductor. In the case of (photoconductive sample), the “electrostatic latent image forming means” is disposed in the sealed casing.

図7は、このような「静電潜像形成手段」をもつ表面電位分布測定装置の実施の1形態を示す図である。図中、電子銃10、ビームモニタ13、コンデンサレンズ15、アパ−チャ17、ビームブランカ18、走査レンズ19、対物レンズ21、支持部23の部分は、図1に示した実施の形態におけると同様のものであり、したがって図1に関する説明を援用する。   FIG. 7 is a diagram showing one embodiment of a surface potential distribution measuring apparatus having such an “electrostatic latent image forming unit”. In the figure, the electron gun 10, the beam monitor 13, the condenser lens 15, the aperture 17, the beam blanker 18, the scanning lens 19, the objective lens 21, and the support portion 23 are the same as those in the embodiment shown in FIG. Therefore, the description relating to FIG. 1 is incorporated.

なお、電子銃10、ビームモニタ13、コンデンサレンズ15、アパ−チャ17、ビームブランカ18、走査レンズ19、対物レンズ21は、荷電粒子ビーム照射部11Aを構成し、荷電粒子ビーム照射部11Aの各構成部分は、荷電粒子ビーム制御部31により制御されるようになっており、荷電粒子ビーム照射部11Aと荷電粒子ビーム制御部31とは「荷電粒子ビーム走査手段」を構成している。   The electron gun 10, the beam monitor 13, the condenser lens 15, the aperture 17, the beam blanker 18, the scanning lens 19, and the objective lens 21 constitute a charged particle beam irradiation unit 11A, and each of the charged particle beam irradiation units 11A. The components are controlled by the charged particle beam control unit 31, and the charged particle beam irradiation unit 11A and the charged particle beam control unit 31 constitute a “charged particle beam scanning unit”.

試料0は「光導電性の感光体」であり、接地された導電性の支持部23の上面に平面的に支持される。   Sample 0 is a “photoconductive photoreceptor”, and is supported in a planar manner on the upper surface of a grounded conductive support portion 23.

符号34は光源である半導体レーザ、符号35はコリメートレンズ、符号36はアパーチャ、符号37はマスク、符号38、39、40は「結像レンズ」を構成するレンズを示している。これらは「光像照射部」を構成するものであり、半導体レーザ制御部33や図示されない光像照射制御部とともに「露光手段」を構成している。   Reference numeral 34 denotes a semiconductor laser as a light source, reference numeral 35 denotes a collimating lens, reference numeral 36 denotes an aperture, reference numeral 37 denotes a mask, and reference numerals 38, 39, and 40 denote lenses constituting an “imaging lens”. These constitute a “light image irradiation unit” and constitute an “exposure means” together with the semiconductor laser control unit 33 and a light image irradiation control unit (not shown).

図示されない光像照射制御部は、結像レンズ38、39、40とマスク37との位置関係の調整によるフォーカシングや倍率変換を行い得るようになっている。   A light image irradiation control unit (not shown) can perform focusing and magnification conversion by adjusting the positional relationship between the imaging lenses 38, 39, and 40 and the mask 37.

符号25は検出器(捕獲手段)、符号26は信号処理部、符号26Aはモニタ、符号28はプリンタ等のアウトプット装置を示している。検出器25、信号処理部26、モニタ26A、アウトプット装置28は「測定手段」を構成する。符号29は除電用の発光素子を示す。   Reference numeral 25 denotes a detector (capturing means), reference numeral 26 denotes a signal processing unit, reference numeral 26A denotes a monitor, and reference numeral 28 denotes an output device such as a printer. The detector 25, the signal processing unit 26, the monitor 26 </ b> A, and the output device 28 constitute “measurement means”. Reference numeral 29 denotes a light-emitting element for charge removal.

上記各部は、図示の如くケーシング30内に配設され、ケーシング内部は、吸引手段32により高度に減圧できるようになっている。即ち、ケーシング30は「真空チャンバ」としての機能を有している。また、装置の全体はホストコンピュータ50(制御手段、装置の各部を総合的に制御する)により制御されるようになっている。上述の荷電粒子ビーム制御部31や信号処理部26等は、ホストコンピュータ50に「その機能の一部」として設定することもできる。   Each of the above parts is disposed in the casing 30 as shown in the figure, and the inside of the casing can be highly decompressed by the suction means 32. That is, the casing 30 functions as a “vacuum chamber”. The entire apparatus is controlled by a host computer 50 (control means, which controls each part of the apparatus comprehensively). The charged particle beam control unit 31 and the signal processing unit 26 described above can be set as “part of their functions” in the host computer 50.

図7に示す状態において、表面を均一に帯電された試料0は支持部23上に載置され、ケーシング30内部は高度に減圧されている。この状態で、半導体レーザ34を点灯し、マスク37の光像を試料0の均一帯電された面上に結像させる。この露光により試料0に、照射された光像に応じた静電潜像のパターンが形成される。   In the state shown in FIG. 7, the sample 0 whose surface is uniformly charged is placed on the support portion 23, and the inside of the casing 30 is highly decompressed. In this state, the semiconductor laser 34 is turned on to form an optical image of the mask 37 on the uniformly charged surface of the sample 0. By this exposure, a pattern of an electrostatic latent image corresponding to the irradiated light image is formed on the sample 0.

このように静電潜像のパターンが形成された面を、電子ビームにより2次元的に走査し、前述の如く、試料0の表面電位による障壁ポテンシャルにより反発された速度成分反転電子を検出器25により捕獲し、その強度を検出して電気信号に変換する。   The surface on which the pattern of the electrostatic latent image is thus formed is scanned two-dimensionally with an electron beam, and as described above, the velocity component inversion electrons repelled by the barrier potential due to the surface potential of the sample 0 are detected by the detector 25. Is detected, and its intensity is detected and converted into an electric signal.

先に説明した実施の形態と同様に、加速電圧:Vaを切り替え、切り替えるたびに測定を繰り返して静電潜像の「潜像プロファイル」を、ホストコンピュータ50により制御される「演算手段」としての信号処理部26により演算算出して、アウトプット装置28に出力することができる。   As in the above-described embodiment, the acceleration voltage: Va is switched, and the measurement is repeated each time the switching is performed. The signal processing unit 26 can calculate and output the result to the output device 28.

光導電性試料である試料0に静電潜像のパターンを形成するには、光像による露光に先立ち、その表面を均一に帯電する必用がある。
図7の実施の形態においては、荷電粒子ビーム走査手段11Aを用い、電子ビームによる帯電を行う。
In order to form a pattern of an electrostatic latent image on the sample 0, which is a photoconductive sample, it is necessary to uniformly charge the surface prior to exposure with the light image.
In the embodiment of FIG. 7, the charged particle beam scanning unit 11A is used to perform charging with an electron beam.

即ち、電子ビームを試料0に照射すると、照射される電子による衝撃で、光導電性試料SPから「2次電子」が発生するが、電子ビームとして試料0に照射される電子量と発生する2次電子の量との収支において、2次電子の放出量:R2に対する照射電子量:R1の比:R1/R2が1以上であれば、差し引きで照射される電子の量が2次電子量を上回り、両者の差が光導電性試料SPに蓄積して試料0を帯電させる。   That is, when the sample 0 is irradiated with the electron beam, “secondary electrons” are generated from the photoconductive sample SP by the impact of the irradiated electrons, but the amount of electrons irradiated to the sample 0 as the electron beam is generated 2. In the balance with the amount of secondary electrons, the amount of secondary electrons emitted: the amount of irradiated electrons with respect to R2: the ratio of R1: If R1 / R2 is 1 or more, the amount of electrons irradiated by subtraction is the amount of secondary electrons. The difference between the two is accumulated in the photoconductive sample SP, and the sample 0 is charged.

従って、電子銃10から放射される電子の量とその加速電圧を調整し、「比:R1/R2が1より大きくなる条件」を設定して電子ビームを2次元的に走査することにより、試料0を均一帯電させることができる。このような放出電子量と加速電圧の調整は、荷電粒子ビーム制御部31により行われる。また、電子ビームの走査に伴う電子ビームのオン・オフは荷電粒子ビーム制御部31によりビームブランカ18を制御して行う。
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も可能である。
Accordingly, the amount of electrons emitted from the electron gun 10 and the acceleration voltage thereof are adjusted, and the “ratio: the condition that R1 / R2 is greater than 1” is set, and the electron beam is scanned two-dimensionally, whereby the sample 0 can be uniformly charged. Such adjustment of the amount of emitted electrons and the acceleration voltage is performed by the charged particle beam control unit 31. Further, the charged particle beam control unit 31 controls the beam blanker 18 to turn on / off the electron beam accompanying the scanning of the electron beam.
As other charging means, contact charging, injection charging, and ion irradiation charging are also possible.

図8は、試料0の表面を上記の如く電子ビームにより帯電させた状態を模型的に示している。光導電性試料である試料0として図8に示すのは、所謂「機能分離型感光体」と呼ばれるものであり、導電層1上に電荷発生層2を設け、その上に電荷輸送層3を形成したものである。   FIG. 8 schematically shows a state in which the surface of the sample 0 is charged by the electron beam as described above. FIG. 8 shows a so-called “function-separated type photoreceptor” as sample 0 which is a photoconductive sample. A charge generation layer 2 is provided on a conductive layer 1, and a charge transport layer 3 is provided thereon. Formed.

電子銃10により照射される電子は、電荷輸送層3の表面に撃ち込まれ、電荷輸送層3の表面にある電荷輸送層材料分子の電子軌道に捕獲され、上記分子をマイナスイオン化した状態で電荷輸送層3の表面部に留まる。この状態が試料0を帯電させた状態である。   Electrons irradiated by the electron gun 10 are shot into the surface of the charge transport layer 3, captured by the electron orbits of charge transport layer material molecules on the surface of the charge transport layer 3, and charge transported in a state where the molecules are negatively ionized. It remains on the surface of layer 3. This state is a state in which the sample 0 is charged.

このように帯電した状態の試料0に光LTが照射されると、照射された光LTは電荷輸送層3を透過して電荷発生層2に至り、そのエネルギにより電荷発生層2内に正・負の電荷キャリヤを発生させる。発生した正・負の電荷キャリヤのうち、負キャリヤは、電荷輸送層3の表面の負電荷による反発力の作用で導電層1へ移動し、正キャリヤは電荷輸送層3を輸送されて同層3の表面部の負電荷(捕獲された電子)と相殺しあう。   When the sample LT in such a charged state is irradiated with the light LT, the irradiated light LT passes through the charge transport layer 3 and reaches the charge generation layer 2. Generate negative charge carriers. Of the generated positive and negative charge carriers, the negative carriers move to the conductive layer 1 due to the repulsive force due to the negative charges on the surface of the charge transport layer 3, and the positive carriers are transported through the charge transport layer 3 to the same layer. It counteracts with the negative charge (captured electrons) on the surface of 3.

このようにして、試料0において光LTで照射された部分では帯電電荷が減衰し、光LTの強度分布に従う電荷分布が形成される。この電荷分布のパターンによる表面電位分布が静電潜像のパターンであって測定対象に他ならない。   In this way, in the portion of the sample 0 irradiated with the light LT, the charged charge is attenuated, and a charge distribution according to the intensity distribution of the light LT is formed. The surface potential distribution based on this charge distribution pattern is a pattern of an electrostatic latent image and is nothing but a measurement object.

上記の如く均一に帯電された試料0に対して光像の露光を施して静電潜像のパターンを形成するが、この露光は、前述の「露光手段(図7)」により行う。即ち、半導体レーザ34を点灯し、マスク37の像を結像レンズ38、39、40の作用により試料0の表面に結像させる。   The sample 0 uniformly charged as described above is exposed to a light image to form a pattern of an electrostatic latent image. This exposure is performed by the aforementioned “exposure means (FIG. 7)”. That is, the semiconductor laser 34 is turned on, and the image of the mask 37 is formed on the surface of the sample 0 by the action of the imaging lenses 38, 39 and 40.

半導体レーザ34としては勿論「試料0が感度を持つ波長領域内に発光波長を持つ」ものが用いられ、露光エネルギは、試料0の面での光パワーの時間積分となるので、半導体レーザ34の点灯時間をLD制御部33により制御することにより、試料0に所望の露光エネルギによる露光を行うことができる。   As the semiconductor laser 34, of course, one having “the sample 0 has a light emission wavelength in the wavelength region with sensitivity” is used, and the exposure energy is time integration of the optical power on the surface of the sample 0. By controlling the lighting time by the LD control unit 33, the sample 0 can be exposed with a desired exposure energy.

図9は「露光手段」における「光像照射部」を簡略化して示している。
符号34は光源である半導体レーザ、符号35はコリメートレンズ、符号36はアパーチャ、符号37はマスクを示す。符号380は、図7における3枚のレンズ38、39、40で構成される「結像レンズ」を簡略化して1枚のレンズとして描いたものを示す。
FIG. 9 shows a simplified “light image irradiator” in “exposure means”.
Reference numeral 34 denotes a semiconductor laser as a light source, reference numeral 35 denotes a collimating lens, reference numeral 36 denotes an aperture, and reference numeral 37 denotes a mask. Reference numeral 380 indicates a simplified “imaging lens” composed of the three lenses 38, 39, and 40 in FIG. 7 as a single lens.

半導体レーザ34から放射された光束はコリメートレンズ35により平行光束化され、アパーチャ36により光束径を規制されてマスク37を照射する。マスク37を通過した光束は、結像レンズ380の作用により、マスク37の有するマスクパターンの像を像面上に結像する。「像面」は、支持部23上に載置された試料0の「均一に帯電された面」である。
このようにして、試料0の露光が行われ、マスクパターンに対応する静電潜像のパターンが形成される。
The light beam emitted from the semiconductor laser 34 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 35, and the diameter of the light beam is regulated by the aperture 36 so that the mask 37 is irradiated. The light beam that has passed through the mask 37 forms an image of the mask pattern of the mask 37 on the image plane by the action of the imaging lens 380. The “image plane” is a “uniformly charged surface” of the sample 0 placed on the support portion 23.
In this way, the sample 0 is exposed, and an electrostatic latent image pattern corresponding to the mask pattern is formed.

図9に示す如く、結像レンズ380におけるマスク37の物体距離をL1、像距離をL2とすると、結像レンズ380の「光軸に対して垂直な方向」の結像倍率:β=L2/L1であり、この倍率に応じたマスクパターン像が結像される。   As shown in FIG. 9, when the object distance of the mask 37 in the imaging lens 380 is L1 and the image distance is L2, the imaging magnification of the imaging lens 380 in the “perpendicular direction to the optical axis”: β = L2 / L1, and a mask pattern image corresponding to this magnification is formed.

結像レンズ380は、マスク37と光導電性試料の表面とが共役となるように配置される。結像倍率:βとマスクパターンのサイズは予め分かっているので、光導電性試料の面上に結像されるマスクパターン像のサイズを算出でき、光導電性試料に所望の静電潜像パターンを形成できる
露光手段における露光用の光路を「光導電性試料の2次元的な走査を行う荷電粒子ビームが通過する領域外」に設定するため、結像レンズ380の光軸を、光導電性試料の均一帯電された面に立てた法線に対して傾けている。
The imaging lens 380 is arranged so that the mask 37 and the surface of the photoconductive sample are conjugated. Imaging magnification: Since β and the size of the mask pattern are known in advance, the size of the mask pattern image formed on the surface of the photoconductive sample can be calculated, and the desired electrostatic latent image pattern can be applied to the photoconductive sample. In order to set the exposure optical path in the exposure means “outside the region through which the charged particle beam that performs two-dimensional scanning of the photoconductive sample passes”, the optical axis of the imaging lens 380 is set to be photoconductive. It is tilted with respect to the normal that stands on the uniformly charged surface of the sample.

従って、結像レンズ380による「マスクパターンの像」が、光導電性試料の面に合致するように、マスク37も、図9に示すように結像レンズ380の光軸に対して傾けて配置されている。マスク37および光導電性試料表面の「結像レンズ380の光軸に対する傾き角:α、θ」は、説明中の実施の形態においてはα=θ=45度であり、これは結像倍率が等倍(L1=L2)であることによる。   Therefore, the mask 37 is also tilted with respect to the optical axis of the imaging lens 380 as shown in FIG. 9 so that the “mask pattern image” by the imaging lens 380 matches the surface of the photoconductive sample. Has been. “Inclination angles with respect to the optical axis of the imaging lens 380: α, θ” of the mask 37 and the photoconductive sample surface are α = θ = 45 degrees in the embodiment being described, and this is the imaging magnification. This is because it is the same magnification (L1 = L2).

このため、光導電性試料の表面に結像するマスクパターンの像は、図9の図面に直交する方向に対して、図面に平行な面内では√2倍になるが、その分を考慮してマスクパターンを設計できる。結像倍率が等倍以外の一般的な場合では、上記物体距離:L1、像距離:L2とすると、これらの距離:L1、L2と、上記傾き角:α、θの間に関係:
L1・tanα=L2・tanθ
が成り立つ。
For this reason, the mask pattern image formed on the surface of the photoconductive sample is √2 times in a plane parallel to the drawing in the direction orthogonal to the drawing of FIG. To design a mask pattern. In a general case where the imaging magnification is other than equal magnification, if the object distance is L1 and the image distance is L2, the relationship between these distances L1 and L2 and the inclination angles α and θ is as follows:
L1 · tanα = L2 · tanθ
Holds.

マスク37におけるマスクパターンは「解像力検査用のマスクパターン」である。説明中の実施の形態においては、光導電性資料にネガ潜像を形成できるように、マスクパターンもネガパターンであり、静電潜像の形成に際して光照射される部分に対応する部分が光透過性で、他の部分が遮光性である。   The mask pattern in the mask 37 is a “mask pattern for resolving power inspection”. In the embodiment being described, the mask pattern is also a negative pattern so that a negative latent image can be formed on the photoconductive material, and the portion corresponding to the portion irradiated with light when forming the electrostatic latent image is light transmissive. The other part is light-shielding.

上記の如く、図7に実施の形態を示す表面電位分布測定装置においては、露光手段における結像の光軸が、試料0の表面に立てた法線に対して傾いており、このため、試料表面に結像されるマスク37の像を試料表面に平行にするために、マスク37を光軸に対して傾ける等の工夫が必要であった。   As described above, in the surface potential distribution measuring apparatus according to the embodiment shown in FIG. 7, the optical axis of the image formation in the exposure means is inclined with respect to the normal line standing on the surface of the sample 0. In order to make the image of the mask 37 formed on the surface parallel to the sample surface, it is necessary to devise such as tilting the mask 37 with respect to the optical axis.

図5に示すように、荷電粒子ビームの照射方向を試料表面に対して傾けて設定する場合には、図10に示す実施の形態のように、半導体レーザ34からコリメートレンズ35、マスク37A、結像レンズ38Aを介して試料0の表面に至る光路を試料0の表面に直交させ、マスク37Aの像を結像レンズ38Aにより試料0の表面に結像させることができ、この場合には、マスク37Aを試料表面と平行に設置することができる。   As shown in FIG. 5, when the charged particle beam irradiation direction is set to be inclined with respect to the sample surface, the collimator lens 35, the mask 37A, the connection from the semiconductor laser 34 as in the embodiment shown in FIG. The optical path to the surface of the sample 0 via the image lens 38A is orthogonal to the surface of the sample 0, and the image of the mask 37A can be imaged on the surface of the sample 0 by the imaging lens 38A. 37A can be placed parallel to the sample surface.

図11には、光導電性の感光体に形成される静電潜像を測定の対象とする表面電位分布測定装置の別の実施形態を示す。繁雑を避けるべく、混同の虞が無いと思われるものについては、図1、図7におけると同一の符号を付した。   FIG. 11 shows another embodiment of a surface potential distribution measuring apparatus for measuring an electrostatic latent image formed on a photoconductive photoreceptor. In order to avoid confusion, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 7 are assigned to those which are not likely to be confused.

荷電粒子ビーム照射部11Aを構成する、電子銃10、アパーチャ13、コンデンサレンズ15、アパ−チャ17、ビームブランカ18、走査レンズ19および対物レンズ21は図1、図7におけるものと同様の構成であり、検出器25および図示されない信号処理部等も、図7に即して上に説明したものと同様である。符号30Aはケーシングを示す。   The electron gun 10, aperture 13, condenser lens 15, aperture 17, beam blanker 18, scanning lens 19, and objective lens 21 constituting the charged particle beam irradiation unit 11A have the same configuration as that shown in FIGS. The detector 25 and the signal processing unit (not shown) are the same as those described above with reference to FIG. Reference numeral 30A denotes a casing.

光導電性の感光体である試料01は、光導電性の感光体の一般的形態であるドラム状に形成され、図示されない駆動手段により矢印方向(反時計方向)へ等速回転される。試料01がケーシング30A内にセットされたのち、ケーシング31A内部は図示されない吸引手段により高度に減圧される。この場合には、当然に、試料01における光導電層を支持する導電性基体自体が試料支持手段を構成する。 A sample 01, which is a photoconductive photoconductor, is formed in a drum shape, which is a general form of a photoconductive photoconductor, and is rotated at a constant speed in the direction of the arrow (counterclockwise) by a driving unit (not shown). After the sample 01 is set in the casing 30A, the inside of the casing 31A is highly decompressed by suction means (not shown). In this case, naturally, the conductive substrate itself that supports the photoconductive layer in the sample 01 constitutes the sample support means.

符号42で示す帯電部は、例えば、帯電ブラシや帯電ローラ等による接触式の帯電手段であり、減圧下のケーシング内で試料01を均一に接触帯電させる。このとき、試料01は矢印方向(反時計回り)に等速回転される。勿論、図7に即して説明した例のように、電子ビームを利用した帯電により試料01の帯電を行うこともできる。   The charging unit denoted by reference numeral 42 is, for example, a contact-type charging unit such as a charging brush or a charging roller, and uniformly charges the sample 01 in a casing under reduced pressure. At this time, the sample 01 is rotated at a constant speed in the direction of the arrow (counterclockwise). Of course, as in the example described with reference to FIG. 7, the sample 01 can also be charged by charging using an electron beam.

符号41で示す「露光部」は、均一帯電された試料01に対して光像を照射して露光を行う。露光部41としては例えば、光プリンタ等に関連して広く知られた「光走査装置」を用い、光書込みにより「光像の照射」を行うことができる。このように「光像の照射」を光書込みで行うと、書込みで形成する静電潜像のパターンの形態を任意に変化させることができ、静電潜像の所望のパターンを容易に形成できる。   The “exposure section” denoted by reference numeral 41 performs exposure by irradiating the uniformly charged sample 01 with a light image. As the exposure unit 41, for example, an “optical scanning device” that is widely known in connection with an optical printer or the like can be used, and “optical image irradiation” can be performed by optical writing. Thus, when “irradiation of optical image” is performed by optical writing, the form of the pattern of the electrostatic latent image formed by writing can be arbitrarily changed, and a desired pattern of the electrostatic latent image can be easily formed. .

なお、露光部41として光走査装置を用いる場合、光走査装置が大きくなってケーシング31A内への設置が困難であるような場合には、光走査装置をケーシング31Aの外部に設け、ケーシング31Aに透明な窓部を設けて、この窓部を介して外部から光導電性試料01への光像の照射を行うようにしてもよい。   When an optical scanning device is used as the exposure unit 41 and the optical scanning device is large and difficult to install in the casing 31A, the optical scanning device is provided outside the casing 31A, and the casing 31A is provided with the optical scanning device. A transparent window part may be provided, and the photoconductive sample 01 may be irradiated with a light image from the outside through this window part.

荷電粒子ビーム照射部11Aによる電子ビームの走査は、図1、図7の実施の形態と同様に、電子ビームを2次元的に偏向させて行っても良いが、試料01は矢印方向へ等速回転しつつ走査を受けるので、電子ビームを図面に直交する方向へ1次元的に偏向させ、この偏向と試料01の回転とを組合せて2次元的な走査を実現することもできる。   Scanning of the electron beam by the charged particle beam irradiation unit 11A may be performed by deflecting the electron beam two-dimensionally, as in the embodiment of FIGS. 1 and 7, but the sample 01 is constant in the direction of the arrow. Since scanning is performed while rotating, the electron beam can be deflected one-dimensionally in a direction orthogonal to the drawing, and two-dimensional scanning can be realized by combining this deflection and the rotation of the sample 01.

上に図7〜図11に即して実施の形態を説明した表面電位分布測定装置は「光導電性の感光体に形成された静電潜像による表面電位分布を測定対象として測定を行うもの」であり、測定試料としての光導電性試料を均一帯電させる帯電手段11Aと、均一帯電された光導電性試料に対して光像を照射して露光を行う露光手段を有する。 The surface potential distribution measuring apparatus described in the embodiment with reference to FIGS. 7 to 11 described above “measures the surface potential distribution by the electrostatic latent image formed on the photoconductive photosensitive member as a measurement object. And a charging means 11A for uniformly charging a photoconductive sample as a measurement sample and an exposure means for performing exposure by irradiating a light image onto the uniformly charged photoconductive sample .

図7、図10に示す実施の形態では、露光手段は「マスクパターン37、37Aを投影露光させるもの」であり、図7の実施の形態では、露光手段の露光用の光路は、光導電性試料0の2次元的な走査を行う荷電粒子ビームが通過する領域外に設定されている。また、図11に実施の形態を示した表面電位分布測定装置では、露光手段41が「光走査により潜像パターンを書込むもの」である。 7, in the embodiment shown in FIG. 10, the exposure means is a "one which projection exposure mask pattern 37,37A", in the embodiment of FIG. 7, the optical path for the exposure of the exposure unit, photoconductive It is set outside the region through which the charged particle beam that performs two-dimensional scanning of the sample 0 passes . Further, in the surface potential distribution measuring apparatus whose embodiment is shown in FIG. 11, the exposure means 41 is “to write a latent image pattern by optical scanning” .

また、これら実施の各形態において、露光手段の露光用の光源は半導体レーザ34を用いることができ、露光手段の露光時間は制御可能である。また、図7、図10に実施の形態を示した表面電位分布測定装置では、荷電粒子ビーム走査手段11Aが「2次元的に走査させる電子ビームにより光導電性試料01を均一に帯電させるもの」であって光導電性試料の帯電手段を兼ねている。 In each of these embodiments, a semiconductor laser 34 can be used as the exposure light source of the exposure means, and the exposure time of the exposure means can be controlled . Further, in the surface potential distribution measuring apparatus whose embodiments are shown in FIG. 7 and FIG. 10, the charged particle beam scanning unit 11A “shall uniformly charge the photoconductive sample 01 with an electron beam scanned two-dimensionally”. Thus, it also serves as a charging means for the photoconductive sample .

表面電位分布測定装置の実施の1形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Embodiment of a surface potential distribution measuring apparatus. 測定原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a measurement principle. 表面電位分布の測定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the measurement of surface potential distribution. 試料表面の表面電位分布に対して均一なバイアス電位の印加を説明するための図である。It is a figure for demonstrating application of a uniform bias potential with respect to the surface potential distribution of the sample surface. 表面電位分布を有する試料に対して、荷電粒子ビームを走査領域に対して斜め方向から入射させる実施の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating embodiment which makes a charged particle beam inject into a scanning area from the diagonal direction with respect to the sample which has surface potential distribution. 潜像プロファイルを測定する場合の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure in the case of measuring a latent image profile. 光導電性試料に形成された静電潜像を測定対象として測定する表面電位分布測定装置の実施の1形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Embodiment of the surface potential distribution measuring apparatus which measures the electrostatic latent image formed in the photoconductive sample as a measuring object. 光導電性試料への静電潜像の形成をモデル的に説明するための図である。It is a figure for demonstrating model formation of the electrostatic latent image to a photoconductive sample. 図7の実施の形態において、光導電性試料表面への光像の照射を説明するための図である。In the embodiment of FIG. 7, it is a figure for demonstrating irradiation of the optical image to the photoconductive sample surface. 光導電性試料表面への光像照射の別の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another example of the optical image irradiation to the photoconductive sample surface. 光導電性試料に形成された静電潜像を測定対象として測定する表面電位分布測定装置の実施の別形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of implementation of the surface potential distribution measuring apparatus which measures the electrostatic latent image formed in the photoconductive sample as a measuring object.

符号の説明Explanation of symbols

0 表面電位分布を有する試料
10 電子銃
15 コンデンサレンズ
19 偏向レンズ
21 対物レンズ
25 検出器
0 Sample having surface potential distribution 10 Electron gun 15 Condenser lens 19 Deflection lens 21 Objective lens 25 Detector

Claims (20)

表面電位分布を有する試料に対して荷電粒子ビームを2次元的に走査し、この走査によって得られる検出信号により、測定試料である光導電性試料の表面電位分布を測定する方法において、
導電層を有する試料支持手段により、測定試料である光導電性試料を支持し、
上記支持手段に支持された光導電性試料に、荷電粒子光学系により荷電粒子ビームを2次元的に走査して照射することにより、上記光導電性試料を所望の電位に均一帯電させたのち、均一帯電された光導電性試料に対して光像を照射して露光を行い、測定対象としての表面電位分布である静電潜像を形成し、
上記静電潜像を形成された上記光導電性試料に対し、上記光導電性試料を上記支持手段に支持させた状態で、荷電粒子ビームによる2次元的な走査を行い、
この2次元的な走査の際に、上記試料支持手段の導電層にバイアス電位を印加することにより、上記光導電性試料に形成した表面電位分布に均一なバイアス電位を重畳し
2次元的な走査により試料表面に入射する荷電粒子のうち、上記光導電性試料の表面電位により、光導電性試料に到達せずに、その入射速度ベクトルの上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のみを検出して検出信号を得ることを特徴とする表面電位分布の測定方法。
In a method of measuring a surface potential distribution of a photoconductive sample as a measurement sample by two-dimensionally scanning a charged particle beam with respect to a sample having a surface potential distribution and using a detection signal obtained by the scanning,
A sample supporting means having a conductive layer supports a photoconductive sample as a measurement sample,
After the photoconductive sample supported by the supporting means is irradiated with a charged particle beam scanned two-dimensionally by a charged particle optical system, the photoconductive sample is uniformly charged to a desired potential, A uniformly charged photoconductive sample is irradiated with a light image and exposed to form an electrostatic latent image that is a surface potential distribution as a measurement target.
Two-dimensional scanning with a charged particle beam is performed on the photoconductive sample on which the electrostatic latent image is formed in a state where the photoconductive sample is supported by the support means,
During this two-dimensional scanning, by applying a bias potential to the conductive layer of the sample support means , a uniform bias potential is superimposed on the surface potential distribution formed on the photoconductive sample,
Among charged particles incident on the sample surface by two-dimensional scanning, the normal velocity component of the incident velocity vector on the sample surface without reaching the photoconductive sample due to the surface potential of the photoconductive sample. A method for measuring a surface potential distribution, wherein a detection signal is obtained by detecting only charged particles having a reversed inversion.
請求項1記載の表面電位分布の測定方法において、
試料表面の表面電位分布に対して印加されるバイアス電位を変化させ、上記バイアス電位を変化させるごとに測定を行い、得られる複数の測定結果に基づき、上記表面電位分布のプロファイルを演算的に求めることを特徴とする表面電位分布の測定方法。
In the measuring method of surface potential distribution according to claim 1,
The bias potential applied to the surface potential distribution on the sample surface is changed, and measurement is performed each time the bias potential is changed, and the profile of the surface potential distribution is obtained arithmetically based on a plurality of measurement results obtained. A method for measuring surface potential distribution.
請求項1または2記載の表面電位分布の測定方法において、
試料に対して2次元的に走査される荷電粒子ビームの荷電粒子に対する加速電圧を変化させ、上記加速電圧を変化させるごとに測定を行い、得られる複数の測定結果に基づき、上記表面電位分布のプロファイルを演算的に求めることを特徴とする表面電位分布の測定方法。
In the measuring method of the surface potential distribution according to claim 1 or 2,
The charged voltage of the charged particle beam that is scanned two-dimensionally with respect to the sample is changed, the measurement is performed each time the acceleration voltage is changed, and the surface potential distribution of the surface potential distribution is measured based on a plurality of measurement results obtained. A method for measuring a surface potential distribution, wherein the profile is obtained in an arithmetic manner.
請求項3記載の表面電位分布の測定方法において、
試料表面の表面電位分布に対してバイアス電位を印加し、且つ、加速電圧またはバイアス電位の少なくとも一方を変化させるたびに測定を行い、得られる複数の測定結果に基づき、上記表面電位分布のプロファイルを演算的に求めることを特徴とする表面電位分布の測定方法。
The method for measuring a surface potential distribution according to claim 3 ,
Measurement is performed each time a bias potential is applied to the surface potential distribution on the sample surface and at least one of the acceleration voltage and the bias potential is changed, and the profile of the surface potential distribution is determined based on the obtained measurement results. A method for measuring a surface potential distribution, wherein the surface potential distribution is obtained by calculation.
請求項1〜4の任意の1に記載の表面電位分布の測定方法において、
表面電位分布を有する光導電性試料に対して2次元的に走査する荷電粒子ビームとして、電子ビームを用いることを特徴とする表面電位分布の測定方法。
In the measuring method of the surface potential distribution according to any one of claims 1 to 4,
A method for measuring a surface potential distribution, wherein an electron beam is used as a charged particle beam for two-dimensionally scanning a photoconductive sample having a surface potential distribution.
請求項1〜4の任意の1に記載の表面電位分布の測定方法において、
表面電位分布を有する試料に対して2次元的に走査する荷電粒子ビームとして、イオンビームを用いることを特徴とする表面電位分布の測定方法。
In the measuring method of the surface potential distribution according to any one of claims 1 to 4,
A method for measuring a surface potential distribution, comprising using an ion beam as a charged particle beam for two-dimensionally scanning a sample having a surface potential distribution.
請求項1〜6の任意の1に記載の表面電位の測定方法において、
表面電位分布を有する試料に対して、荷電粒子ビームを走査領域に対して斜め方向から入射させることを特徴とする表面電位分布の測定方法。
In the measuring method of surface potential given in any 1 of Claims 1-6,
A method for measuring a surface potential distribution, characterized in that a charged particle beam is incident on a scanning region obliquely with respect to a sample having a surface potential distribution.
請求項1〜7の任意の1に記載の表面電位分布の測定方法を実施するための装置であって、
導電層を有し、測定試料である光導電性試料を、その表面電位分布を形成する面を荷電粒子ビームによる被走査面として支持する試料支持手段と、
上記試料支持手段に支持された上記光導電性試料を均一帯電させる帯電手段と、
上記帯電手段により均一帯電された光導電性試料に対して光像の照射による露光を行い、上記光導電性試料に表面電位分布としての静電潜像を形成する露光手段と、
上記試料支持手段の導電層にバイアス電位を印加し、上記光導電性試料に形成された表面電位分布に均一なバイアス電位を重畳する電圧印加手段と、
上記露光手段により静電潜像を形成されて上記試料支持手段に支持されている上記光導電性試料の試料表面を荷電粒子ビームで2次元的に走査する荷電粒子ビーム走査手段と、
上記荷電粒子ビームのうちで、上記光導電性試料の表面電位により、光導電性試料に到達せずに、その入射速度ベクトルの上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のみを捕獲手段により捕獲して、その強度を上記試料表面上の位置に対応させて検出し、上記表面電位分布状態を測定する測定手段と、を有することを特徴とする表面電位分布測定装置。
An apparatus for carrying out the surface potential distribution measuring method according to any one of claims 1 to 7,
A sample support means having a conductive layer and supporting a photoconductive sample as a measurement sample as a surface to be scanned by a charged particle beam, the surface forming the surface potential distribution;
Charging means for uniformly charging the photoconductive sample supported by the sample support means;
Exposure means for performing exposure by light image irradiation on the photoconductive sample uniformly charged by the charging means, and forming an electrostatic latent image as a surface potential distribution on the photoconductive sample;
A bias potential is applied to the conductive layer of the specimen support means, and voltage application means you superimposing a uniform bias potential to the surface potential distribution formed on the photoconductive sample,
A charged particle beam scanning means for two-dimensionally scanning a sample surface of the photoconductive sample formed on the electrostatic support image by the exposure means and supported by the sample support means;
Of the charged particle beam, only the charged particles that do not reach the photoconductive sample due to the surface potential of the photoconductive sample and whose normal component of the incident velocity vector on the sample surface is reversed are captured. A surface potential distribution measuring apparatus, comprising: a measuring means which captures the intensity of the light by detecting the intensity of the light in correspondence with a position on the sample surface and measures the surface potential distribution state.
請求項8記載の表面電位分布測定装置において、
バイアス電位印加手段により印加されるバイアス電位を変化させるバイアス電位可変手段と、
2以上の異なるバイアス電位の印加状態での測定結果に基づき、表面電位分布のプロファイルを演算的に求める演算手段を有することを特徴とする表面電位分布測定装置。
The surface potential distribution measuring apparatus according to claim 8,
Bias potential varying means for changing the bias potential applied by the bias potential applying means;
An apparatus for measuring a surface potential distribution, comprising a calculation means for calculating a profile of a surface potential distribution based on a measurement result when two or more different bias potentials are applied.
請求項8または9記載の表面電位分布測定装置において、
光導電性試料に対して2次元的に走査される荷電粒子ビームの荷電粒子に対する加速電圧を変化させる加速電圧可変手段と、
2以上の異なる加速電圧による測定結果に基づき、表面電位分布のプロファイルを演算的に求める演算手段を有することを特徴とする表面電位分布測定装置。
The surface potential distribution measuring device according to claim 8 or 9,
Accelerating voltage variable means for changing the accelerating voltage for the charged particles of the charged particle beam scanned two-dimensionally with respect to the photoconductive sample;
A surface potential distribution measuring apparatus comprising: a calculation means for calculating a surface potential distribution profile based on measurement results obtained by two or more different acceleration voltages.
請求項10記載の表面電位分布測定装置において、
試料表面の表面電位分布に対して均一なバイアス電位を印加するバイアス電位印加手段およびこのバイアス電位印加手段により印加されるバイアス電位を変化させるバイアス電位可変手段とを有し、
バイアス電位または加速電圧の少なくとも一方が異なる状態における測定結果に基づき、表面電位分布のプロファイルを演算的に求める演算手段を有することを特徴とする表面電位分布測定装置。
In the surface potential distribution measuring apparatus according to claim 10,
Bias potential applying means for applying a uniform bias potential to the surface potential distribution on the sample surface, and bias potential variable means for changing the bias potential applied by the bias potential applying means,
An apparatus for measuring a surface potential distribution, comprising: a calculation means for calculating a profile of a surface potential distribution based on a measurement result in a state where at least one of a bias potential and an acceleration voltage is different.
請求項8〜11の任意の1に記載の表面電位分布測定装置において、
表面電位分布を有する光導電性試料に対して2次元的に走査する荷電粒子ビームの発生源として電子銃を有することを特徴とする表面電位分布測定装置。
In the surface potential distribution measuring apparatus according to any one of claims 8 to 11,
An apparatus for measuring surface potential distribution, comprising an electron gun as a generation source of a charged particle beam that two-dimensionally scans a photoconductive sample having a surface potential distribution.
請求項8〜11の任意の1に記載の表面電位分布測定装置において、
表面電位分布を有する光導電性試料に対して2次元的に走査する荷電粒子ビームの発生源として液体金属イオン銃を有することを特徴とする表面電位分布測定装置。
In the surface potential distribution measuring apparatus according to any one of claims 8 to 11,
A surface potential distribution measuring apparatus comprising a liquid metal ion gun as a generation source of a charged particle beam that two-dimensionally scans a photoconductive sample having a surface potential distribution.
請求項8〜13の任意の1に記載の表面電位分布測定装置において、
荷電粒子ビーム走査手段が、荷電粒子ビームを走査領域に対して斜め方向から入射させるように設定され、
測定手段における捕獲手段が、上記走査領域を介して荷電粒子ビームの入射方向と逆側に配置されたことを特徴とする表面電位分布測定装置。
In the surface potential distribution measuring apparatus according to any one of claims 8 to 13,
The charged particle beam scanning means is set so that the charged particle beam is incident on the scanning region from an oblique direction,
A surface potential distribution measuring apparatus, wherein the capturing means in the measuring means is disposed on the opposite side to the incident direction of the charged particle beam through the scanning region.
請求項8〜14の任意の1に記載の表面電位分布測定装置において、
露光手段が、マスクパターンを投影露光させるものであることを特徴とする表面電位分布測定装置。
The surface potential distribution measuring apparatus according to any one of claims 8 to 14,
An apparatus for measuring a surface potential distribution, wherein the exposure means projects and exposes a mask pattern.
請求項15記載の表面電位分布測定装置において、
露光手段が、光導電性試料の2次元的な走査を行う荷電粒子ビームが通過する領域外に、露光用の光路を設定されたことを特徴とする表面電位分布測定装置。
The surface potential distribution measuring apparatus according to claim 15,
An apparatus for measuring a surface potential distribution, wherein an exposure optical path is set outside an area through which a charged particle beam for performing two-dimensional scanning of a photoconductive sample passes.
請求項8〜14の任意の1に記載の表面電位分布測定装置において、
露光手段が、光走査により潜像パターンを書込むものであることを特徴とする表面電位分布測定装置。
The surface potential distribution measuring apparatus according to any one of claims 8 to 14,
A surface potential distribution measuring device, wherein the exposure means writes a latent image pattern by optical scanning.
請求項8〜17の任意の1に記載の表面電位分布測定装置において、
露光手段が露光用の光源として半導体レーザを有することを特徴とする表面電位分布測定装置。
The surface potential distribution measuring apparatus according to any one of claims 8 to 17,
A surface potential distribution measuring apparatus, wherein the exposure means has a semiconductor laser as a light source for exposure.
請求項8〜18の任意の1に記載の表面電位分布測定装置において、
露光手段の露光時間を制御可能としたことを特徴とする表面電位分布測定装置。
In the surface potential distribution measuring apparatus according to any one of claims 8 to 18,
A surface potential distribution measuring apparatus characterized in that the exposure time of the exposure means can be controlled.
請求項8〜19の任意の1に記載の表面電位分布測定装置において、
荷電粒子ビーム走査手段が、2次元的に走査させる電子ビームにより光導電性試料を均一に帯電させるものであって、光導電性試料の帯電手段を兼ねることを特徴とする表面電位分布測定装置。
In the surface potential distribution measuring apparatus according to any one of claims 8 to 19,
A surface potential distribution measuring apparatus, wherein the charged particle beam scanning unit uniformly charges the photoconductive sample with an electron beam scanned two-dimensionally, and also serves as a charging unit for the photoconductive sample.
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