JPH0831892A - 表面電位測定装置 - Google Patents
表面電位測定装置Info
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- JPH0831892A JPH0831892A JP6167668A JP16766894A JPH0831892A JP H0831892 A JPH0831892 A JP H0831892A JP 6167668 A JP6167668 A JP 6167668A JP 16766894 A JP16766894 A JP 16766894A JP H0831892 A JPH0831892 A JP H0831892A
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- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/30—Cold cathodes
- H01J2201/312—Cold cathodes having an electric field perpendicular to the surface thereof
- H01J2201/3125—Metal-insulator-Metal [MIM] emission type cathodes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高電圧や超高真空を必要とせずに、表面電位の
絶対値を測定し得る表面電位測定装置を提供する。 【構成】電子線源と、電子線源から放出されて試料表面
に入射した電子の量を測定する検出器および／または試
料表面で反射した電子の量を測定する検出器を備え、電
子線源から放出される電子線のエネルギを制御する機構
１１１を有する表面電位測定装置において、ＭＩＭ（金
属−絶縁体−金属）積層構造を持つ電子線源１０１を用
いる。
絶対値を測定し得る表面電位測定装置を提供する。 【構成】電子線源と、電子線源から放出されて試料表面
に入射した電子の量を測定する検出器および／または試
料表面で反射した電子の量を測定する検出器を備え、電
子線源から放出される電子線のエネルギを制御する機構
１１１を有する表面電位測定装置において、ＭＩＭ（金
属−絶縁体−金属）積層構造を持つ電子線源１０１を用
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体表面の仕事関数測
定や集積回路内配線表面の絶対電位の測定に用いること
ができる表面電位測定装置に係り、特に、低い真空度の
環境下でも安定して金属表面電位の絶対値を測定するこ
とができる表面電位測定装置に関する。
定や集積回路内配線表面の絶対電位の測定に用いること
ができる表面電位測定装置に係り、特に、低い真空度の
環境下でも安定して金属表面電位の絶対値を測定するこ
とができる表面電位測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明に用いている表面電位測定方法は
阻止電位法もしくは減速電位法と呼ばれている方法であ
り、この測定方法の、電子線源を熱電子線源により形成
した電子銃を用いた従来例が、例えばサーフェイス・サ
イエンス 第４巻，１９６６年，６４頁（Surface Scie
nce, vol.4,(1966) pp64）に掲載されている。また、電
界放射型電子線源を用いたものが、サーフェイス・サイ
エンス 第２６６巻，１９９２年，１００頁（Surface
Science, vol.266, (1992) pp100）に示されている。こ
れらの方法は、電子線源を加熱したり強電界を加えるこ
とにより放出させた電子を偏向・減速して試料表面に照
射し、電子線エネルギを変化させながら試料内部に入射
する電子の量を電流として検出し、電子線エネルギ変化
に応じた電流変化から試料の表面電位を求めている。
阻止電位法もしくは減速電位法と呼ばれている方法であ
り、この測定方法の、電子線源を熱電子線源により形成
した電子銃を用いた従来例が、例えばサーフェイス・サ
イエンス 第４巻，１９６６年，６４頁（Surface Scie
nce, vol.4,(1966) pp64）に掲載されている。また、電
界放射型電子線源を用いたものが、サーフェイス・サイ
エンス 第２６６巻，１９９２年，１００頁（Surface
Science, vol.266, (1992) pp100）に示されている。こ
れらの方法は、電子線源を加熱したり強電界を加えるこ
とにより放出させた電子を偏向・減速して試料表面に照
射し、電子線エネルギを変化させながら試料内部に入射
する電子の量を電流として検出し、電子線エネルギ変化
に応じた電流変化から試料の表面電位を求めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、熱電子線源を
用いる方法では、高温となる熱電子線源の酸化や劣化を
防止して基準となる熱電子線源表面の仕事関数を安定さ
せておくためには０.１ｍＰａ以下の高真空が必要であ
る。また、熱電子線源表面の仕事関数により電子線はそ
のエネルギの一部を失って放出されるため、測定装置に
より得られる仕事関数は試料と電子線源表面の仕事関数
の差である相対値でしかない。この方法で絶対値を得る
には、仕事関数が既知である参照試料を仕事関数が未知
の試料と一緒に設置し、両試料間の仕事関数の差と参照
試料の仕事関数から未知の試料の仕事関数の絶対値を求
めなければならないという問題があった。
用いる方法では、高温となる熱電子線源の酸化や劣化を
防止して基準となる熱電子線源表面の仕事関数を安定さ
せておくためには０.１ｍＰａ以下の高真空が必要であ
る。また、熱電子線源表面の仕事関数により電子線はそ
のエネルギの一部を失って放出されるため、測定装置に
より得られる仕事関数は試料と電子線源表面の仕事関数
の差である相対値でしかない。この方法で絶対値を得る
には、仕事関数が既知である参照試料を仕事関数が未知
の試料と一緒に設置し、両試料間の仕事関数の差と参照
試料の仕事関数から未知の試料の仕事関数の絶対値を求
めなければならないという問題があった。
【０００４】また、この問題点を解決する手段として電
子線源に電界放射型電子線源を用いる方法が示されてい
る。電界放射型電子線源では高電界によるトンネル現象
により電子線源内のフェルミレベルから電子が直接放出
されるために、電子線エネルギは電子線源表面の仕事関
数に依存せず、仕事関数の絶対値を得ることができる。
しかし、電界放射型電子線源は真空中の残留ガスの影響
を受けやすく、測定に必要な安定した電子線を得るため
には１μＰａ以下の圧力の超高真空が必要となる。真空
度が悪い場合には安定した強度の電子線を得ることがで
きず、表面電位の測定をすることはできない。さらには
電子線源から電子線を引き出すために数十ｋＶという高
電圧が必要不可欠であり、放電や漏電への対策も必要と
なるという問題があった。
子線源に電界放射型電子線源を用いる方法が示されてい
る。電界放射型電子線源では高電界によるトンネル現象
により電子線源内のフェルミレベルから電子が直接放出
されるために、電子線エネルギは電子線源表面の仕事関
数に依存せず、仕事関数の絶対値を得ることができる。
しかし、電界放射型電子線源は真空中の残留ガスの影響
を受けやすく、測定に必要な安定した電子線を得るため
には１μＰａ以下の圧力の超高真空が必要となる。真空
度が悪い場合には安定した強度の電子線を得ることがで
きず、表面電位の測定をすることはできない。さらには
電子線源から電子線を引き出すために数十ｋＶという高
電圧が必要不可欠であり、放電や漏電への対策も必要と
なるという問題があった。
【０００５】さらに、集積回路のように保護材等として
樹脂など放出ガスの多い物を含むものでは高い真空度を
達成することが困難となるため、上記従来例に示したよ
うな超高真空が必要不可欠である電界放射型電子線源を
用いた表面電位測定装置は表面電位を測定するには不適
切であり、熱電子線源を用いるものでは残留ガスにより
電子線源や参照試料の仕事関数が変化するため正しい表
面電位の絶対値測定ができないという問題があった。
樹脂など放出ガスの多い物を含むものでは高い真空度を
達成することが困難となるため、上記従来例に示したよ
うな超高真空が必要不可欠である電界放射型電子線源を
用いた表面電位測定装置は表面電位を測定するには不適
切であり、熱電子線源を用いるものでは残留ガスにより
電子線源や参照試料の仕事関数が変化するため正しい表
面電位の絶対値測定ができないという問題があった。
【０００６】本発明の目的は、高電圧や超高真空が不要
でありかつ、表面電位の絶対値を測定することが可能な
表面電位測定装置を提供することにある。
でありかつ、表面電位の絶対値を測定することが可能な
表面電位測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、基準用電子
線源としてＭＩＭ（金属−絶縁層−金属）電子線源を用
いることにより達成される。
線源としてＭＩＭ（金属−絶縁層−金属）電子線源を用
いることにより達成される。
【０００８】
【作用】ＭＩＭ（金属−絶縁層−金属）電子線源は、例
えば、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・
フィジックス，第３２巻（１９９３年）Ｌ１６９５頁
（Japanese Journal of Applied Physics, vol.32(199
3)ppL1695）に示されているように、極薄い絶縁層を金
属である上部電極および下部電極により挟んだ構造を持
つ。この電子線源の両電極間に数Ｖ程度の電圧を印加す
ると、極めて薄い上部電極を通して電子線が放出され
る。
えば、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・
フィジックス，第３２巻（１９９３年）Ｌ１６９５頁
（Japanese Journal of Applied Physics, vol.32(199
3)ppL1695）に示されているように、極薄い絶縁層を金
属である上部電極および下部電極により挟んだ構造を持
つ。この電子線源の両電極間に数Ｖ程度の電圧を印加す
ると、極めて薄い上部電極を通して電子線が放出され
る。
【０００９】図３はＭＩＭ積層構造におけるエネルギポ
テンシャルを示す。図３を用いてＭＩＭ電子線源を用い
た場合の作用について説明する。ＭＩＭ電子線源は図２
に示したように絶縁層１を挟んだ上部電極２と下部電極
３の間に５Ｖ程度の電圧を印加する。印加する電圧は低
いものの絶縁層１が５ｎｍ程度と薄いために約１０ＭＶ
／cmという強い電界が発生し、図３中の下部電極３と絶
縁層１の界面近傍のエネルギ障壁５は極めて薄くなり、
下部電極３内の電子の一部がエネルギ障壁５を通り抜け
るいわゆるトンネル現象が生じる。
テンシャルを示す。図３を用いてＭＩＭ電子線源を用い
た場合の作用について説明する。ＭＩＭ電子線源は図２
に示したように絶縁層１を挟んだ上部電極２と下部電極
３の間に５Ｖ程度の電圧を印加する。印加する電圧は低
いものの絶縁層１が５ｎｍ程度と薄いために約１０ＭＶ
／cmという強い電界が発生し、図３中の下部電極３と絶
縁層１の界面近傍のエネルギ障壁５は極めて薄くなり、
下部電極３内の電子の一部がエネルギ障壁５を通り抜け
るいわゆるトンネル現象が生じる。
【００１０】このトンネル現象により放出された電子６
は下部電極３のフェルミレベルから直接放出されるため
に、界面のエネルギ障壁５の高さには依存せずに下部電
極３のフェルミレベル７に相当したエネルギを維持した
まま絶縁層１中に放出される。下部電極のフェルミレベ
ル７は印加する電圧により制御することが可能であるた
め、放出される電子線エネルギも制御することができ
る。
は下部電極３のフェルミレベルから直接放出されるため
に、界面のエネルギ障壁５の高さには依存せずに下部電
極３のフェルミレベル７に相当したエネルギを維持した
まま絶縁層１中に放出される。下部電極のフェルミレベ
ル７は印加する電圧により制御することが可能であるた
め、放出される電子線エネルギも制御することができ
る。
【００１１】下部電極３より放出された電子のうちの一
部は絶縁層１および上部電極２を通過する際にエネルギ
を失い上部電極２と下部電極３の間に流れるダイオード
電流等になるが、他の電子は上部電極２の仕事関数８を
越えるに必要なエネルギを維持したまま表面から放出さ
れて電子線９となる。このため、電子線９のエネルギ幅
の上限は下部電極３のフェルミレベル７により、下限は
上部電極２の仕事関数８により制限され、上部電極２と
下部電極３との間に印加する電圧により放出される電子
線９のエネルギ幅を制御することができるため、高い分
解能を持つ表面電位測定が可能となる。
部は絶縁層１および上部電極２を通過する際にエネルギ
を失い上部電極２と下部電極３の間に流れるダイオード
電流等になるが、他の電子は上部電極２の仕事関数８を
越えるに必要なエネルギを維持したまま表面から放出さ
れて電子線９となる。このため、電子線９のエネルギ幅
の上限は下部電極３のフェルミレベル７により、下限は
上部電極２の仕事関数８により制限され、上部電極２と
下部電極３との間に印加する電圧により放出される電子
線９のエネルギ幅を制御することができるため、高い分
解能を持つ表面電位測定が可能となる。
【００１２】また、上部電極の仕事関数８はエネルギ幅
には多少関与するものの、電子線９の強度に与える影響
は少なく、低真空の下で用いた場合においても安定した
電子線を得ることができる。したがって、減速電位法に
おいて基準となる電子線源としてＭＩＭ型電子線源を用
いることにより、低真空の環境下において高電圧を必要
とする事なく、試料表面電位の絶対値測定することがで
きるようになる。
には多少関与するものの、電子線９の強度に与える影響
は少なく、低真空の下で用いた場合においても安定した
電子線を得ることができる。したがって、減速電位法に
おいて基準となる電子線源としてＭＩＭ型電子線源を用
いることにより、低真空の環境下において高電圧を必要
とする事なく、試料表面電位の絶対値測定することがで
きるようになる。
【００１３】このように低電圧で動作するＭＩＭ電子線
源を用いることにより、表面電位の絶対値が測定できる
のみならず、低真空の環境下において安定動作可能な表
面電位測定装置を構成できる。このため、集積回路のよ
うなガス放出の多いものであっても集積回路内の配線金
属表面の表面電位を絶対値測定して動作状態を調べるこ
とができ、高電圧対策や超高真空装置が不要な小型の集
積回路試験装置を得ることができる。
源を用いることにより、表面電位の絶対値が測定できる
のみならず、低真空の環境下において安定動作可能な表
面電位測定装置を構成できる。このため、集積回路のよ
うなガス放出の多いものであっても集積回路内の配線金
属表面の表面電位を絶対値測定して動作状態を調べるこ
とができ、高電圧対策や超高真空装置が不要な小型の集
積回路試験装置を得ることができる。
【００１４】
（実施例１）図１は単一のＭＩＭ電子線源を用いた表面
電位測定装置の実施例である。本実施例で用いたＭＩＭ
電子線源１０１の構造を図２に示す。この電子源は絶縁
基板４上に厚さ約５ｎｍの金膜の上部電極２と厚さ５０
ｎｍのアルミニウム膜の下部電極３を厚さ約５ｎｍの酸
化アルミニウム絶縁層１を挟んで直交させて形成してあ
り、両者が交差した領域１０から電子線が放出される。
本実施例では両電極の幅をいずれも１mmとしたため電子
放出領域１０は１mm四方であったが、この領域は必要な
電子ビーム径よりも大きければ良く、さらに小さく形成
することも可能である。
電位測定装置の実施例である。本実施例で用いたＭＩＭ
電子線源１０１の構造を図２に示す。この電子源は絶縁
基板４上に厚さ約５ｎｍの金膜の上部電極２と厚さ５０
ｎｍのアルミニウム膜の下部電極３を厚さ約５ｎｍの酸
化アルミニウム絶縁層１を挟んで直交させて形成してあ
り、両者が交差した領域１０から電子線が放出される。
本実施例では両電極の幅をいずれも１mmとしたため電子
放出領域１０は１mm四方であったが、この領域は必要な
電子ビーム径よりも大きければ良く、さらに小さく形成
することも可能である。
【００１５】電子線源１０１より放出された電子線９は
第一グリッド電極１０２を通過する際にビーム径１０μ
ｍに制限され、第二グリッド電極１０３によりビーム径
約１μｍにまで収束する。その後、偏向電極１０４によ
り偏向されて試料１０５の表面上の目的の位置に照射さ
れる。電子線９の照射位置は電子線偏向制御回路106に
より偏向電極１０４に印加する電圧を制御することで行
い、試料１０５の表面に入射する時のエネルギは試料電
位制御回路１０７により試料に印加する電圧を制御する
ことにより行う。
第一グリッド電極１０２を通過する際にビーム径１０μ
ｍに制限され、第二グリッド電極１０３によりビーム径
約１μｍにまで収束する。その後、偏向電極１０４によ
り偏向されて試料１０５の表面上の目的の位置に照射さ
れる。電子線９の照射位置は電子線偏向制御回路106に
より偏向電極１０４に印加する電圧を制御することで行
い、試料１０５の表面に入射する時のエネルギは試料電
位制御回路１０７により試料に印加する電圧を制御する
ことにより行う。
【００１６】試料１０５により反射される電子線の強度
は、ファラデーカップ１０９に流れ込む電流を反射電子
線検出回路１１０により測定する。試料１０５の表面電
位は試料電位の変化に応じた試料電流の変化から求め
る。ＭＩＭ電子線源１０１，第一グリッド電極１０２，
第二グリッド電極１０３，偏向電極１０４および試料１
０５は、到達真空度１０ｎＰａの超高真空容器中に設置
されている。
は、ファラデーカップ１０９に流れ込む電流を反射電子
線検出回路１１０により測定する。試料１０５の表面電
位は試料電位の変化に応じた試料電流の変化から求め
る。ＭＩＭ電子線源１０１，第一グリッド電極１０２，
第二グリッド電極１０３，偏向電極１０４および試料１
０５は、到達真空度１０ｎＰａの超高真空容器中に設置
されている。
【００１７】上記構造の表面電位測定装置において、試
料１０５として直径５mmのタングステン（００１）単結
晶表面の半分にスパッタ蒸着法により多結晶タンタル膜
を形成したものを用い、加熱清浄化後の表面電位の線分
布の測定を試みた。金属表面の表面電位は試料バイアス
電圧と仕事関数により決定されるため、表面電位を測定
することにより仕事関数を知ることができる。
料１０５として直径５mmのタングステン（００１）単結
晶表面の半分にスパッタ蒸着法により多結晶タンタル膜
を形成したものを用い、加熱清浄化後の表面電位の線分
布の測定を試みた。金属表面の表面電位は試料バイアス
電圧と仕事関数により決定されるため、表面電位を測定
することにより仕事関数を知ることができる。
【００１８】この際、ＭＩＭ電子線源１０１の下部電極
３を接地電位（０Ｖ）とし、上部電極２を５Ｖ，第一グ
リッド電極１０２を１０Ｖ，第二グリッド電極を３５０
Ｖとし、各測定点において試料バイアス電圧を０Ｖから
８Ｖまで走査したときの試料電流変化を測定して仕事関
数を求めた。本実施例における試料電流は最大０.１μ
Ａ程度であった。
３を接地電位（０Ｖ）とし、上部電極２を５Ｖ，第一グ
リッド電極１０２を１０Ｖ，第二グリッド電極を３５０
Ｖとし、各測定点において試料バイアス電圧を０Ｖから
８Ｖまで走査したときの試料電流変化を測定して仕事関
数を求めた。本実施例における試料電流は最大０.１μ
Ａ程度であった。
【００１９】図４に測定の結果を、従来例として熱電子
線源の一つであるＯｓ−Ｒｕ被覆含浸形カソードを用い
た方法の結果とともに示す。図４では、タングステン表
面とタンタル表面の境界の位置を０として示している。
報告されているタングステン（００１）表面の仕事関数
は約４.５ｅＶ，多結晶タンタル表面の仕事関数は ４.
１ｅＶ 程度である。従来例の熱電子線源を用いた方法
では電子線源表面の仕事関数に対応して一様に２ｅＶ程
度低い値が測定されているが、ＭＩＭ電子線源を用いた
本発明の方法では仕事関数の絶対値が得られている。
線源の一つであるＯｓ−Ｒｕ被覆含浸形カソードを用い
た方法の結果とともに示す。図４では、タングステン表
面とタンタル表面の境界の位置を０として示している。
報告されているタングステン（００１）表面の仕事関数
は約４.５ｅＶ，多結晶タンタル表面の仕事関数は ４.
１ｅＶ 程度である。従来例の熱電子線源を用いた方法
では電子線源表面の仕事関数に対応して一様に２ｅＶ程
度低い値が測定されているが、ＭＩＭ電子線源を用いた
本発明の方法では仕事関数の絶対値が得られている。
【００２０】（実施例２）次に、格子状に電子放出領域
を形成し、複数の電子線を順次放出できるようなＭＩＭ
電子線源を用いた表面電位測定装置の実施例を図５を用
いて説明する。本実施例に用いたＭＩＭ電子線源２０１
は、縦方向に上部電極２を、横方向に下部電極３を形成
してある。上部電極下部電極ともに電極幅は３μｍであ
り、電極間隔２μｍとなっている。電極の本数は縦横い
ずれも１０００本であり、上部下部の電極からそれぞれ
１本ずつ選択することにより５mm四方の領域の内の一点
から選択的に電子線を放出させることができる。各電極
の材料および膜厚は実施例１に示した単一電子線を放出
するＭＩＭ電子線源と同じである。
を形成し、複数の電子線を順次放出できるようなＭＩＭ
電子線源を用いた表面電位測定装置の実施例を図５を用
いて説明する。本実施例に用いたＭＩＭ電子線源２０１
は、縦方向に上部電極２を、横方向に下部電極３を形成
してある。上部電極下部電極ともに電極幅は３μｍであ
り、電極間隔２μｍとなっている。電極の本数は縦横い
ずれも１０００本であり、上部下部の電極からそれぞれ
１本ずつ選択することにより５mm四方の領域の内の一点
から選択的に電子線を放出させることができる。各電極
の材料および膜厚は実施例１に示した単一電子線を放出
するＭＩＭ電子線源と同じである。
【００２１】格子状ＭＩＭ電子線源２０１より放出され
た電子線９は直接約０.５mm 離れた試料１０５表面に照
射される。照射する電子線のエネルギは試料１０５に印
加する試料電位により変化させる。試料１０５に入射し
た電子線の強度は試料電流検出回路１０８により試料電
流として検出され、この試料電流の変化から仕事関数を
得る。測定位置はＭＩＭ電子線源駆動回路１０９により
電子線源２０１表面上の電子線放出場所を選択すること
により行う。
た電子線９は直接約０.５mm 離れた試料１０５表面に照
射される。照射する電子線のエネルギは試料１０５に印
加する試料電位により変化させる。試料１０５に入射し
た電子線の強度は試料電流検出回路１０８により試料電
流として検出され、この試料電流の変化から仕事関数を
得る。測定位置はＭＩＭ電子線源駆動回路１０９により
電子線源２０１表面上の電子線放出場所を選択すること
により行う。
【００２２】上記構成の表面電位測定装置を用いて、実
施例１に対して用いたものと同一の試料の仕事関数線分
布の測定を試みたところ、実施例１の単一の電子線を走
査して用いた場合と同様にタングステンおよびタンタル
それぞれの仕事関数絶対値が得られた。測定の際には、
ＭＩＭ電子線源２０１の下部電極３を接地電位(０Ｖ)，
上部電極２を５Ｖとし、試料バイアス電圧を０Ｖから８
Ｖまで変化させた時の試料電流変化を各測定点ごとに測
定し、これをもとに仕事関数の値を得た。
施例１に対して用いたものと同一の試料の仕事関数線分
布の測定を試みたところ、実施例１の単一の電子線を走
査して用いた場合と同様にタングステンおよびタンタル
それぞれの仕事関数絶対値が得られた。測定の際には、
ＭＩＭ電子線源２０１の下部電極３を接地電位(０Ｖ)，
上部電極２を５Ｖとし、試料バイアス電圧を０Ｖから８
Ｖまで変化させた時の試料電流変化を各測定点ごとに測
定し、これをもとに仕事関数の値を得た。
【００２３】（実施例３）上記表面電位測定装置を応用
した集積回路試験装置の実施例を図６に示す。単一の電
子線を放出するＭＩＭ電子線源１０１から放出された電
子線９は第一グリッド電極１０２および第二グリッド電
極１０３により約１μｍまで収束され、偏向電極１０４
により偏向されて試料である集積回路１０５′表面に照
射される。照射された電子は表面の電位に応じて反射ま
たは吸収されるため、反射された電子をファラデーカッ
プ１０９により受け、反射電子線検出回路１１０により
その強度を測定する。
した集積回路試験装置の実施例を図６に示す。単一の電
子線を放出するＭＩＭ電子線源１０１から放出された電
子線９は第一グリッド電極１０２および第二グリッド電
極１０３により約１μｍまで収束され、偏向電極１０４
により偏向されて試料である集積回路１０５′表面に照
射される。照射された電子は表面の電位に応じて反射ま
たは吸収されるため、反射された電子をファラデーカッ
プ１０９により受け、反射電子線検出回路１１０により
その強度を測定する。
【００２４】電子線９のエネルギはＭＩＭ電子線源１０
１，偏向電極１０４等により構成される電子銃部の基準
電位を変えることにより制御する。集積回路１０５′表
面上の各点の表面電位は各々の点の電位の他に仕事関数
の影響も受ける。このため、集積回路１０５′のすべて
の端子を接地電位とした状態で予め必要な箇所の初期電
位を測定し、この初期電位と動作状態での表面電位の差
から各々の点の電位を求めている。
１，偏向電極１０４等により構成される電子銃部の基準
電位を変えることにより制御する。集積回路１０５′表
面上の各点の表面電位は各々の点の電位の他に仕事関数
の影響も受ける。このため、集積回路１０５′のすべて
の端子を接地電位とした状態で予め必要な箇所の初期電
位を測定し、この初期電位と動作状態での表面電位の差
から各々の点の電位を求めている。
【００２５】本実施例の測定例として、酸化シリコンの
絶縁膜上にグラファイトおよび金薄膜により各々高抵抗
領域と低抵抗領域を形成した疑似パターンの両端に５Ｖ
の電圧を印加して電位勾配を形成した場合の電位分布を
測定した結果を図７に示す。高抵抗領域による電圧降下
に応じた電位勾配が測定できていることがわかる。本実
施例では真空度が約０.１ｍＰａ になる程度にしか排気
しなかったが、ＭＩＭ電子線源２０１から電子放出は安
定しており、ＭＩＭ電子線源２０１の部分に対して超高
真空を得る必要はなかった。本実施例における印加電圧
は最大でも第二グリッド電圧の１００Ｖ程度であるた
め、特に高電圧に対する対策は必要としない。
絶縁膜上にグラファイトおよび金薄膜により各々高抵抗
領域と低抵抗領域を形成した疑似パターンの両端に５Ｖ
の電圧を印加して電位勾配を形成した場合の電位分布を
測定した結果を図７に示す。高抵抗領域による電圧降下
に応じた電位勾配が測定できていることがわかる。本実
施例では真空度が約０.１ｍＰａ になる程度にしか排気
しなかったが、ＭＩＭ電子線源２０１から電子放出は安
定しており、ＭＩＭ電子線源２０１の部分に対して超高
真空を得る必要はなかった。本実施例における印加電圧
は最大でも第二グリッド電圧の１００Ｖ程度であるた
め、特に高電圧に対する対策は必要としない。
【００２６】
【発明の効果】本発明のように表面電位測定装置にＭＩ
Ｍ電子線源を用いることにより、容易に試料表面の表面
電位の絶対値の測定をする事が可能になる。また、この
表面電位測定装置を応用することにより、超高真空を得
なくとも集積回路内の配線ラインの電位を調べる集積回
路試験装置を得ることができる。
Ｍ電子線源を用いることにより、容易に試料表面の表面
電位の絶対値の測定をする事が可能になる。また、この
表面電位測定装置を応用することにより、超高真空を得
なくとも集積回路内の配線ラインの電位を調べる集積回
路試験装置を得ることができる。
【図１】単一の電子線を放出するＭＩＭ電子線源を用い
た表面電位測定装置の説明図。
た表面電位測定装置の説明図。
【図２】ＭＩＭ電子線源構造の斜視図。
【図３】ＭＩＭ電子線源のエネルギポテンシャル特性
図。
図。
【図４】ＭＩＭ電子線源と従来の電子線源を用いた仕事
関数線分布測定結果を示したグラフ。
関数線分布測定結果を示したグラフ。
【図５】格子状ＭＩＭ電子線源を用いた表面電位測定装
置の説明図。
置の説明図。
【図６】集積回路試験装置の説明図。
【図７】疑似パターン上の表面電位線分布測定結果を示
した特性図。
した特性図。
１…絶縁層、２…上部電極、３…下部電極、４…絶縁基
板、５…エネルギ障壁、６…電子、７…下部電極フェル
ミレベル、８…仕事関数、９…電子線。
板、５…エネルギ障壁、６…電子、７…下部電極フェル
ミレベル、８…仕事関数、９…電子線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｒ 31/302 Ｇ２１Ｋ 5/04 Ｅ Ｈ０１Ｊ 1/30 Ｚ (72)発明者 楠 敏明 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 成清 正 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 山田 絵実子 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】電子線源と、前記電子線源から放出されて
試料表面に入射した電子の量を測定する検出器および／
または試料表面で反射した電子の量を測定する検出器を
備え、前記電子線源から放出される電子線のエネルギを
制御する機構を有し、前記電子線源として金属−絶縁体
−金属積層構造を持つことを特徴とする表面電位測定装
置。 - 【請求項２】請求項１において、前記電子線源から放出
される唯一の電子線を、偏向装置により偏向して試料表
面を走査している表面電位測定装置。 - 【請求項３】請求項１において、複数の電子線を順次放
出し得る電子線源を有し、前記電子線源上の電子放出箇
所を選択することにより測定箇所を選択する機構を有す
る表面電位測定装置。 - 【請求項４】電子線源より放出された電子線を照射し、
測定対象である集積回路表面に入射した電子の量を測定
する検出器と試料表面で反射した電子の量を測定する検
出器のいずれか一方または両方を備え、前記電子線源と
して金属−絶縁体−金属積層構造を持つことを特徴とす
る集積回路試験装置。 - 【請求項５】請求項４において、前記電子線源から放出
される唯一の電子線を、偏向装置により偏向して集積回
路表面を走査している集積回路試験装置。 - 【請求項６】請求項４において、複数の電子線を順次放
出し得る電子線源を有し、前記電子線源上の電子放出箇
所を選択することにより測定箇所を選択する機構を有す
る集積回路試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6167668A JPH0831892A (ja) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | 表面電位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6167668A JPH0831892A (ja) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | 表面電位測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0831892A true JPH0831892A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=15854014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6167668A Pending JPH0831892A (ja) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | 表面電位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831892A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005166542A (ja) * | 2003-12-04 | 2005-06-23 | Ricoh Co Ltd | 表面電位分布の測定方法および表面電位分布測定装置 |
| JP2006344436A (ja) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Ricoh Co Ltd | 表面電位分布測定方法及び表面電位分布測定装置 |
| JP2010251338A (ja) * | 2010-08-11 | 2010-11-04 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子線装置 |
-
1994
- 1994-07-20 JP JP6167668A patent/JPH0831892A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005166542A (ja) * | 2003-12-04 | 2005-06-23 | Ricoh Co Ltd | 表面電位分布の測定方法および表面電位分布測定装置 |
| JP4559063B2 (ja) * | 2003-12-04 | 2010-10-06 | 株式会社リコー | 表面電位分布の測定方法および表面電位分布測定装置 |
| JP2006344436A (ja) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Ricoh Co Ltd | 表面電位分布測定方法及び表面電位分布測定装置 |
| JP4702880B2 (ja) * | 2005-06-08 | 2011-06-15 | 株式会社リコー | 表面電位分布測定方法及び表面電位分布測定装置 |
| JP2010251338A (ja) * | 2010-08-11 | 2010-11-04 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子線装置 |
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