(57)【要約】【課題】強誘電体材料の検査方法を提供する。【解決手段】第１の分極反転電圧と、第１の分極反転電圧とは異極の第２の分極反転電圧とで分極反転が生じる強誘電体の検査方法であって、第１の分極反転電圧と同極かつ第１の分極反転電圧の絶対値以上の絶対値の電圧を強誘電体に印加して強誘電体を分極する第１の工程と、第１の分極反転電圧と同極かつ第１の分極反転電圧の絶対値より小さい電圧と、第２の分極反転電圧と同極かつ第２の分極反転電圧の絶対値より小さい電圧と、の間の電圧を強誘電体に印加する第２の工程と、第２の分極反転電圧と同極かつ第２の分極反転電圧の絶対値以上の絶対値の電圧を強誘電体に印加する第３の工程と、を有し、強誘電体を加熱し、強誘電体の焦電性による分極特性を測定する分極測定工程を、第１ないし第３工程の各工程の後に行うことを特徴とする強誘電体の検査方法。【選択図】図１
2008004678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の抗電界に対応する第１の分極反転電圧と、第２の抗電界に対応し前記第１の分極反転電圧とは異極の第２の分極反転電圧とで分極反転が生じる強誘電体の検査方法であって、
前記第１の分極反転電圧と同極かつ前記第１の分極反転電圧の絶対値以上の絶対値の電圧を前記強誘電体に印加して前記強誘電体を分極する第１の工程と、
前記第１の分極反転電圧と同極かつ前記第１の分極反転電圧の絶対値より小さい電圧と、前記第２の分極反転電圧と同極かつ前記第２の分極反転電圧の絶対値より小さい電圧と、の間の電圧を前記強誘電体に印加する第２の工程と、
前記第２の分極反転電圧と同極かつ前記第２の分極反転電圧の絶対値以上の絶対値の電圧を前記強誘電体に印加する第３の工程とを有し、
前記強誘電体を加熱し、前記強誘電体の焦電性による分極特性を測定する分極測定工程を、前記第１ないし第３工程の各工程の後に行うことを特徴とする強誘電体の検査方法。
【請求項２】
前記第２の工程は、印加する電圧を変えて複数回行われることを特徴とする請求項１に記載の強誘電体の検査方法。
【請求項３】
前記強誘電体への電圧の印加及び前記分極特性の測定は、前記強誘電体に設けられた一対の電極を介して行われることを特徴とする請求項１または２に記載の強誘電体の検査方法。
【請求項４】
前記分極測定工程において、前記強誘電体は電圧が印加されていないことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の強誘電体の検査方法。
【請求項５】
前記強誘電体の加熱が、レーザを用いて行われることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の強誘電体の検査方法。
【請求項６】
前記分極特性の測定は、
前記強誘電体の焦電電流から分極反転電圧を測定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の強誘電体の検査方法。
【請求項７】
前記焦電電流から前記電極の欠陥及び前記強誘電体の膜厚の検査を行うことを特徴とする請求項６に記載の強誘電体の検査方法。
【請求項８】
互いに対向する面に電極が形成された強誘電体の検査装置であって、
前記強誘電体の温度を制御する制御手段と、
前記強誘電体の前記電極に電圧を印加する手段と、
前記強誘電体の前記電極に接続され、電流を検出する手段と、
前記強誘電体の表面にレーザ光を照射する、レーザ光源と、
前記レーザ光源を走査させ、レーザ光で前記強誘電体表面を走査する走査手段と、
前記検出手段により検出された電流値を表示する表示手段とを有し、
前記電流を検出する手段は、前記レーザ光により加熱された領域で前記強誘電体から生じる焦電電流を検出し、
前記表示手段は、前記焦電電流を前記走査手段で走査した位置と同期させ画像化した焦電電流像を表示することを特徴とする強誘電体の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強誘電体材料の分極電圧分布及び欠陥の検査方法及びその検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の強誘電体材料を用いたデバイスとして圧電素子を用いたソーデバイスがあった。近年では、圧電素子を用いたアクチュエータや強誘電体を用いた半導体記憶装置（半導体強誘電性メモリ素子）が開発されている。強誘電体材料を用いる半導体記憶装置の場合、製造品質管理では、デバイスの特性を一定にするため、強誘電体材料の分極特性の面内の分布をウェハサイズで管理することが重要である。そこで、強誘電体材料の分極特性の面分布をデバイス製造工程で、簡便で正確に測定し、検査する必要がある。
【０００３】
従来、強誘電体材料の分極特性の面分布測定には、２０μｍ角程度の微小領域の分極状態を正確に検査する走査型非線形誘電率顕微法があった。一方、半導体記憶装置に強誘電体材料を用いる場合、基板サイズが直径５あるいは６インチといった大面積での分極特性の面内分布を簡便に検査する必要があるが、大面積での分極特性の面内分布を測定する方法がなかった。このため、分極は電界に依存し、電界は強誘電体材料の膜厚に依存するため、膜厚のバラつきは分極特性のバラつきにつながるという性質を利用し、Ｘ線を用いて強誘電体材料の膜厚の面分布を検査することで代用していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
強誘電体材料の分極特性の面分布を検査する方法として、走査型非線形誘電率顕微法があるが、２０μｍ角程度の微小領域を正確に検査することはできるが、５あるいは６インチといった大面積の分極特性の面分布を検査することは非常に困難である。一方、強誘電体材料の膜厚の面分布によって分極特性の面分布を推定する方法は簡便ではあるが、性質が一定である保証がないので、正確性に問題があった。
【０００５】
また、強誘誘電体材料をデバイスとして使用する場合、電極を強誘電体材料に電極が積層される。従来の走査型非線形誘電率顕微法及び膜厚の測定では、電極の欠陥を同時に検査することはできなかった。
【０００６】
本発明の目的は、上記各問題点を解決し、ウェハサイズで強誘電体材料の分極特性分布と欠陥を簡便で正確に検査する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、第１の抗電界に対応する第１の分極反転電圧と、第２の抗電界に対応し前記第１の分極反転電圧とは異極の第２の分極反転電圧と、にて分極反転が生じる強誘電体の検査方法であって、前記第１の分極反転電圧と同極かつ前記第１の分極反転電圧の絶対値以上の絶対値の電圧を前記強誘電体に印加して前記強誘電体を分極する第１の工程と、前記第１の分極反転電圧と同極かつ前記第１の分極反転電圧の絶対値より小さい電圧と、前記第２の分極反転電圧と同極かつ前記第２の分極反転電圧の絶対値より小さい電圧と、の間の電圧を前記強誘電体に印加する第２の工程と、前記第２の分極反転電圧と同極かつ前記第２の分極反転電圧の絶対値以上の絶対値の電圧を前記強誘電体に印加する第３の工程と、を有し、前記強誘電体を加熱し、前記強誘電体の焦電性による分極特性を測定する分極測定工程を、前記第１ないし第３工程の各工程の後に行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、大面積の強誘電体材料の分極特性の面内の分布を簡便で正確に検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
強誘電体は、電場を与えなくても分極を示し（自発分極）、自発分極の向きは電場により反転することが可能である。電場Ｅの変化に対し分極に比例する電束密度（強誘電体の分極量）の値を測定すると図８のようになる。強誘電体に正の電界（正の電圧）を印加し、分極量が最大になる状態にした後、電圧を下げていく。
【００１０】
電圧が０Ｖの分極量をＰｒとし、その後更に電圧を下げる（負の電圧を印加する）と、第２の抗電界−Ｅｃ（第２の分極反転電圧）にて分極量が０となる。第２の抗電界−Ｅｃを越えて更に負の電圧を印加すると分極反転が起こり、電界−Ｅｍａｘで最小の分極量を示す。その後電圧を上げると、電圧０Ｖ（電界が０）にて分極量−Ｐｒを示す。更に電圧を上げる（正の電圧を印加する）と分極量が０となる第１の抗電界Ｅｃ（第１の分極反転電圧）になる。第１の抗電界Ｅｃを越えて更に正の電圧を加えると分極反転が生じ、電界Ｅｍａｘで最大の分極量となる。
【００１１】
更に、強誘電体は、加熱され、温度が上昇すると分極の大きさに応じて、分極方向に電荷を発生する焦電性という性質を有している。本発明は、強誘電体の焦電性を利用して強誘電体の分極の面内分布を測定するものである。以下、図を用いて基板面内の分極状態分布の測定原理について説明する。
【００１２】
［装置］
本発明で用いる検査装置について説明する。
【００１３】
検査装置の構成を、図２を用いて説明する。検査装置は、分極電圧印加装置２３と、分極測定装置２４と、温度制御装置２５から構成される。検査される試料は、強誘電体材料２０を上電極２２と下電極２１で挟んだ積層構造である。分極電圧印加装置２３は、強誘電体材料２０の上電極２２と下電極２１間に電圧を印加する装置である。分極測定装置２２は、強誘電体材料２０の分極状態を測定する装置である。温度制御装置２５は、強誘電体材料２０の温度を一定に制御する装置である。強誘電体材料２０の温度を一定にすることで、分極状態の測定を再現性良く行うことができる。
【００１４】
本実施例では、分極測定装置２４として、株式会社浜松ホトニクス製Ｐｈｅｍｏｓ  １０００を用いた。Ｐｈｅｍｏｓ  １０００においては、レーザの走査と同期して電流変化を測定するＯＢＩＲＣＨ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｅａｍ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｃｈａｎｇｅ）解析機能を使用し、分極状態の測定を行った。Ｐｈｅｍｏｓ  １０００の構成を説明する。Ｐｈｅｍｏｓ  １０００は、レーザ走査装置と、電流アンプであるＯＢＩＲＣＨアンプとレーザの走査位置と電流値を同期して表示する表示装置から構成されている。
【００１５】
［分極状態の測定の原理］
強誘電体は、加熱すると温度上昇と分極の大きさに応じて、分極方向に電荷を発生する焦電性という性質を有している。よって、図３に示すように、強誘電体３０の分極方向３６に分極している領域３２を局所加熱すると、領域３２に電荷Ｑが面３３に発生する。面３３と面３７を電気的に接続すると、焦電電流３４が流れる。一方、分極方向３６に分極している領域３５を局所加熱すると、電荷Ｑは、面３７に生じ、焦電電流３８が流れる。つまり、領域３２と領域３５は分極方向が逆なので、焦電電流も逆方向に流れる。電荷Ｑを、本実施例では、焦電電流として検出したが、もちろん電圧変化として検出しても良い。
【００１６】
そこで、もし、領域３２と領域３５の分極方向が不明な場合でも、局所加熱で生じた焦電電流３４と焦電電流３８の方向と大きさを測定すれば、領域３２と領域３５の分極状態を測定することができる。同様に局所加熱と焦電電流の測定を、ウェハの面内で順次繰り返すことで、ウェハの分極状態の面分布を測定することができる。
【００１７】
この原理から、分極状態の測定は、誘電体の内、強誘電体を含めた焦電体に適用できる。焦電性を示す材料は強誘電性以外にもあるが、強誘電性を示す結晶は必ず焦電性を示す。例えば、適用できる材料として、水晶、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム、ランガサイト、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、酸化亜鉛、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、マグネシウムニオブ酸鉛−ＰＺＴ、ニッケルニオブ酸鉛−ＰＺＴ、マグネシウムニオブ酸鉛−ＰＴ、ニッケルニオブ酸鉛−ＰＴ、ストロンチウム・ビスマス・タンタルの酸化物、チタン酸バリウムストロンチウム等がある。この実施例では、強誘電体であるＰＺＴを用いた。局所加熱する部分の移動方法としては、レーザを走査する方法や、電磁誘導を用いる方法、集光させた光を走査する方法、イオンビームを走査する方法、電子線を走査する方法がある。この実施例ではＰｈｅｍｏｓ  １０００でレーザを走査する方法を用いた。レーザの走査は、広い領域から狭い領域まで行うことができるので、ウェハサイズのように広い領域の分極状態の測定を行うことができる。
【００１８】
［試料］
検査した強誘電体試料４０の構造を図４に示す。面方位が１００面の単結晶Ｓｉ基板４１上にＰｔ（膜厚３００ｎｍ）／Ｔｉ（膜厚３０ｎｍ）からなる下電極４２と、ＰＺＴ（膜厚３μｍ）である強誘電体材料４３と、Ｐｔ（膜厚３００ｎｍ）／Ｔｉ（膜厚３０ｎｍ）からなる上電極４４が積層された構造である。このような積層構造は、強誘電体メモリや強誘電体圧電素子といった強誘電体デバイスに広く使用される構造である。よって、強誘電体デバイス一般の検査工程に応用可能である。上電極４４と下電極４２は強誘電体材料４３の全面に作成されていても、パターニングされていてもよい。上電極４４と下電極４２に電圧を印加すると強誘電体材料４３の分極方向を揃えることができる。ある電圧を印加すると強誘電体材料４３の分極方向を反転させることができる。このときの電圧を分極反転電圧と呼ぶ。下電極から見て、上電極に正の分極反転電圧（第一の分極反転電圧）を印加すると分極方向４５に分極し、負の分極反転電圧（第二の分極反転電圧）を印加すると分極方向４６に分極する。
【００１９】
［分極状態の測定方法］
図５を用いて説明する。まず、分極測定装置と強誘電体試料の接続と配置を説明する。上電極４４と下電極４２をＯＢＩＲＣＨアンプ５３に接続した。上電極４４方向からレーザ５１が照射されるように、強誘電体試料を試料台に設置した。ＹＬＦレーザ等の赤外線レーザを用いれば、Ｓｉ基板４１を透過するので、下電極４２方向から赤外線レーザが照射されるように設置しても良い。この場合、上電極４４にレーザを照射できない試料に対して分極状態の測定を行うことができる。
【００２０】
次に、分極測定装置の動作を説明する。レーザ走査装置で強誘電体試料に対してレーザ５１を走査し、同時にＯＢＩＲＣＨアンプ５３でレーザの局所加熱で強誘電体試料に生じる焦電電流５２を測定する。次にレーザ５１の走査位置５４と焦電電流５２の変化を同期させて画像化し、表示装置に表示する。この画像化したものを焦電電流像５５と呼ぶ。焦電電流が負のものを黒に正のものを白に対応付け行うことで画像化する。本実施例においては、白黒のコントラストで画像化したが、焦電電流の値毎にカラーで画像化しても良い。他にも、レーザ光の照射位置と焦電電流値とを記憶させ、電流値の等高線を描かせる等の表示を行うこともできる。
【００２１】
最後に、以下の実施例で共通の分極測定装置の測定条件を説明する。レーザはＹＬＦレーザを用いた。スポット径は約１．３μｍであった。スキャン速度の値は１秒に設定した。スキャン速度は、早いほどＳＮ比よく測定することができる。よって、分極測定装置で設定できる最速の設定にした。これは、焦電性の反応時間が非常に短いためである。例えば、２μｓ以下の反応時間を持っていると報告されている。焦電性の反応速度に近い速度でスキャンすることが望ましい。
【００２２】
レーザを照射領域全体に５回程度走査してから、焦電電流の検出を行った。これは、強誘電体試料表面の温度を均一にして、再現性良く焦電電流を測定できる効果がある。強誘電体試料の温度を温度制御装置で一定に制御しているので、再現性を高めることができる。レーザ強度は１５０ｍＷにした。１５０ｍＷにすることで、測定するのに十分な大きさの焦電電流を得ることができた。レーザ強度は過剰に大きくすると強誘電体にダメージを与えるので、電流アンプで測定するのに十分な焦電電流の大きさになる最小のレーザ強度にすることが望ましい。レーザスキャン中の印加電圧は０［Ｖ］にすることで、焦電電流をＯＢＩＲＣＨアンプで検出しやすくなり、分極状態によらずに、ＳＮ比良く焦電電流像を取得する効果がある。これは、図３の焦電電流３４と焦電電流３８に示すように、焦電電流は、分極状態によって、流れる方向が反転するので、どちらの焦電電流も強める電圧は存在しないためである。もちろん、分極状態が既知ならば、焦電電流が流れやすい方向に絶対値が分極反転電圧以下の電圧を印加すれば、焦電電流を強めＳＮ比良く焦電電流像を取得することができる。また、印加電圧が０［Ｖ］であるので、強誘電体試料の分極状態に影響を与えずに焦電電流像を取得できるという効果がある。
【００２３】
上述の例においては、上部及び下部電極を有する強誘電体をレーザでピンポイントに加熱した例を示したが、例えば強誘電体を全体的に加熱し、部分的に１対の電極にて焦電電流を測定する方法にも応用可能である。
【００２４】
以下に本発明の強誘電体の分極特性分布や、電極の剥離や、電極間のリークや、異物や、分極低下の検査の実施例を示す。分極反転電圧と同極な電圧とは、分極反転電圧が＋の場合は＋、−の場合は−の電圧という意味である。また、分極反転電圧と異極の電圧とは、分極反転電圧が＋の場合は−、−の場合は＋という意味である。
【００２５】
（第１の実施形態）
本発明を用いた分極特性分布の検査について説明する。
【００２６】
分極特性分布の検査工程を図１と、図６と、図７を用いて説明する。図１は、分極分布の検査の工程フローチャートである。図６は、図１中の分極処理工程２と分極反転工程３において、分極電圧印加装置で強誘電体材料に印加した電圧の時間変化である。図７は、分極測定の結果である。測定した試料の上電極方向からの光学反射像を図７（ａ）に示す。
【００２７】
図１のフローチャートの各ステップに従って、分極特性分布の検査工程を説明する。
【００２８】
第１に、前処理工程１では、強誘電体試料の分極反転電圧を測定する。強誘電体特性測定装置を用いて図８のような強誘電体の分極量と電場の関係を取得し、分極反転電圧を測定した（ステップ５）。その結果、下電極を基準として上電極に２０［Ｖ］付近で下電極方向に分極反転し、−９［Ｖ］付近で、上電極方向に分極反転することが分かった。よって、この場合、第一の分極反転電圧は２０［Ｖ］であり、第二の分極反転電圧は、−９［Ｖ］である。
【００２９】
第２に、分極処理工程２では、強誘電体試料の分極方向を揃える。まず、図６に示すように、第一の分極反転電圧以上の電圧である２５［Ｖ］を上電極に印加し、分極方向を下電極で一様になるように分極処理を行った（ステップ６）。分極処理で印加する電圧は、第一の分極反転電圧よりも絶対値が十分大きいことが望ましい。分極処理を行うことで、焦電電流が増加し、焦電電流像のＳＮ比を向上する効果がある。その後、分極測定装置で、分極状態の測定を行った（ステップ７）。この結果、図７（ｂ）に示すような、一様な焦電電流像を取得し、一様に分極されていることを確認した（ステップ８）。
【００３０】
第３に、分極反転工程３では、分極処理工程２で印加した電圧と逆の方向に電圧を徐々に印加し、分極反転する途中過程の分極状態を測定し、分極反転電圧のムラを検出する。まず、図６に示すように上電極に、絶対値が第二の分極反転電圧より小さい−  ７．５  ［Ｖ］印加して、分極反転を行った（ステップ９）。分極反転後、分極測定装置で、分極状態の測定を行ったところ、図７（ｃ）のような焦電電流像を得た（ステップ１０）。図７（ｃ）では、焦電電流の正負が逆になる領域Ａと領域Ｂが存在している。
【００３１】
これは、領域Ａと領域Ｂでは、分極反転電圧が異なるため、領域Ａは、すでに分極反転しているのに対し、領域Ｂでは、まだ、分極反転していないためである。この分極反転電圧のムラが焦電電流像のムラとして現れている。
【００３２】
焦電電流像に分極反転していない領域があるので（ステップ１１）、印加電圧の絶対値を０．５［Ｖ］ステップで増加させて（ステップ１２）、図６に示すように、上電極に印加し、分極処理を行った後（ステップ９）、分極状態の測定を行った（ステップ１０）。第二の分極反転電圧よりも絶対値が大きい電圧である−１０［Ｖ］の電圧を印加した時、分極測定装置で、分極状態を測定したところ、図７（ｄ）に示すように一様な焦電電流像を取得した（ステップ１０）。焦電電流像が一様に分極反転しているのを確認したので、分極反転工程３を終了した（ステップ１１）。このように、前処理で測定した分極反転電圧より小さい電圧を順次印加し、部分的に分極反転する領域を検出することで、図７（ｃ）の領域ＡとＢのような部分的な分極反転電圧のムラを検出することができる。この電圧の増加分を分極反転電圧付近で、細かくすることで、より詳細な検査を行うことができる。
【００３３】
第４に、検査工程４では、取得した焦電電流像の検査を行った。図７（ｃ）より、領域Ａの負の反転電圧は、−７．５［Ｖ］以上であることが分かる。一方、図７（ｄ）より領域Ｂの負の反転電圧は、−７．５［Ｖ］よりも小さく−１０［Ｖ］以上であることがわかる。よって、反転電圧が強誘電体試料内で不均一であることが分かった。
【００３４】
印加する電圧の正負をすべて逆にして、第１〜第４の工程を同様に行ったところ、領域Ａの正の反転電圧は、領域Ａの正の反転電圧は、２０［Ｖ］よりも大きくて、２５［Ｖ］以下で、領域Ｂの正の反転電圧は２０［Ｖ］以下であることが分かった。以上より、領域Ａと比較して領域Ｂでは、反転電圧が負の方向にずれていることがわかる。強誘電体膜の製作過程を調査した結果、領域Ｂは、Ｘ線の照射による強誘電材料の損傷によって、反転電圧が負の方向にずれたことが分かった。
【００３５】
このような分極反転電圧のムラは、デバイスの特性に大きく影響する。そして、領域Ａと領域Ｂでは、膜厚に違いは無いので、従来の膜厚を測定する方法では、このような分極特性のムラを発見することはできない。一方、本発明では、膜厚にムラがあっても、分極反転電圧がムラのある領域で変わるため、焦電電流像のムラとして従来同様、やはり検出できる。以上のように分極特性分布の欠陥を検出することができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
本発明は、強誘電体材料と上下電極の剥離の検査にも適用することができる。
【００３７】
電極の剥離の検査工程を図１を用いて説明する。第１に、前処理工程１で分極反転電圧を取得する（ステップ５）。第２に、分極処理工程２で、分極反転電圧以上の電圧を強誘電体試料に印加し、分極処理を行う（ステップ６）。この際、印加電圧は分極反転電圧より十分大きいことが望ましい。分極処理を行うことで、焦電電流が増加し、焦電電流像のＳＮ比を向上する効果がある。分極処理後、分極状態の測定を行い、焦電電流像を取得する（ステップ７）。次に、この焦電電流像の検査を行う（ステップ８）。
【００３８】
焦電電流像の検査について、詳細を説明する。電極に剥離があると、剥離部では、上下電極の電気的な接続が不良になるので、焦電電流値が変化する。よって、焦電電流像で、焦電電流値が変化している領域を剥離部の欠陥として検出することができる。
【００３９】
剥離部の面積が５００×５００ｎｍ程度の微少面積であっても、焦電電流像であれば輝度の違いにより簡単に測定することができる。
【００４０】
（第３の実施形態）
本発明は、強誘電体試料の上下電極のリークの検査にも適用することができる。
【００４１】
上下電極のリークの検査工程を図１を用いて説明する。第１に、前処理工程１で分極反転電圧を取得する（ステップ５）。第２に、分極処理工程２で、分極反転電圧以上の電圧を強誘電体試料に印加し、分極処理を行う（ステップ６）。この際、印加電圧は分極反転電圧より十分大きいことが望ましい。分極処理を行うことで、焦電電流が増加し、焦電電流像のＳＮ比を向上する効果がある。分極処理後、分極状態の測定を行い、焦電電流像を取得する（ステップ７）。次に、この焦電電流像の検査を行う（ステップ８）。
【００４２】
焦電電流像の検査について、詳細を説明する。リーク箇所では上下電極の電気的な接続がよくなるため、焦電電流値が変化する。よって、焦電電流像で、焦電電流値が変化している領域をリーク箇所の欠陥として検出することができる。リークの場合であっても上述の電極の剥がれと同様に、焦電電流像を用いれば微少な面積のリークを検出することができる。
【００４３】
（第４の実施形態）
本発明は、強誘電体試料内の異物の検査にも適用することができる。
【００４４】
異物の検査工程を、図１を用いて説明する。第１に、前処理工程１で分極反転電圧を取得する（ステップ５）。第２に、分極処理工程２で、分極反転電圧以上の電圧を強誘電体試料に印加し、分極処理を行う（ステップ６）。この際、印加電圧は分極反転電圧より十分大きいことが望ましい。分極処理を行うことで、焦電電流が増加し、焦電電流像のＳＮ比を向上する効果がある。分極処理後、分極状態の測定を行い、焦電電流像を取得する（ステップ７）。次に、この焦電電流像の検査を行う（ステップ８）。
【００４５】
焦電電流像の検査について、詳細を説明する。異物は、強誘電体試料と熱伝導率が異なるため、局所加熱を行うと加熱状況が強誘電体試料と異物でことなる。よって、異物のある領域で焦電電流値が変化する。よって、焦電電流像で、焦電電流値が変化している箇所を異物箇所の欠陥として検出することができる。異物の場合であっても上述の電極の剥がれと同様に、焦電電流像を用いれば微少な面積の異物を検出することができる。
【００４６】
（第５の実施形態）
本発明は、強誘電体試料の分極の低下箇所の検査にも適用することができる。
分極の低下箇所の検査工程を図１を用いて説明する。第１に、前処理工程１で分極反転電圧を取得する（ステップ５）。第２に、分極処理工程２で、分極反転電圧以上の電圧を強誘電体試料に印加し、分極処理を行う（ステップ６）。この際、印加電圧は分極反転電圧より十分大きいことが望ましい。分極処理を行うことで、焦電電流が増加し、焦電電流像のＳＮ比を向上する効果がある。分極処理後、分極状態の測定を行い、焦電電流像を取得する（ステップ７）。次に、この焦電電流像の検査を行う（ステップ８）。
【００４７】
焦電電流像の検査について、詳細を説明する。強誘電体試料が分極が低下すると、焦電電流値も低下する。よって、焦電電流像で、焦電電流値が変化している領域を分極の低下箇所の欠陥として検出することができる。分極の低下箇所の場合であっても上述の電極の剥がれと同様に、焦電電流像を用いれば微少な面積の分極の低下箇所を検出することができる。
【００４８】
（第６の実施形態）
本発明は、第１実施例〜第５実施例の分極特性分布及び、電極の剥離及び、電極間のリーク及び、異物及び、分極の低下の一部、及びすべての検査を同時に行うこともできる。
【００４９】
図１の検査工程フローで取得した焦電電流像の一部、または、すべてにムラがあるとき、実施例１〜５で示したいずれかの欠陥が強誘電体試料にある事がわかる。一方、すべての焦電電流像にムラがなければ、強誘電体試料に欠陥がないことが分かる。これは、画像処理を行って、ムラを際立たせても良い。こうすることで、欠陥の判定を容易に行うことができる。また、それぞれの焦電電流像を重ね合わせ、重ね合わせた焦電電流像を検査することで、ムラの判定を一括して、行うことができる。例えば、各焦電電流像を足し合わせることや、掛け合わせることが考えられる。こうすることで、欠陥の判定を高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施形態の検査工程のフローチャートである。
【図２】本実施形態の検査装置である。
【図３】本実施形態の分極状態の測定の原理を示す図である。
【図４】本実施形態にて検査される強誘電体試料を示す図である。
【図５】本実施形態の分極測定装置の構造を示す図である。
【図６】本実施形態の分極電圧印加装置の印加電圧の時間変化を示す図である。
【図７】本実施形態の分極状態の測定の結果である。
【図８】強誘電体の分極特性を示した図である。
【符号の説明】
【００５１】
２０  強誘電体材料
２１  下電極
２２  上電極
２３  分極電圧印加装置
２４  分極計測装置
２５  温度制御装置
３０  強誘電体
３１、３６  分極方向
３２、３５  分極している領域
３３、３７  面
３４、３８  焦電電流
４１  単結晶Ｓｉ基板
４２  下電極
４３  強誘電体材料
４４  上電極
５１  レーザ
５２  焦電電流
５３  ＯＢＩＲＣアンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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