(57)【要約】【課題】試料の表面上の複数の測定点における電位測定を迅速かつ高精度に行う。【解決手段】表面電位計１では、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点のうち最初の測定点において、振動電極１２の電極電位を変更しつつ電極電位と変位電流との関係が取得され、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離を変更しつつ当該関係が複数取得される。続いて、電極電位と変位電流との複数の関係から、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離に依存しない試料保持部１１からの変位電流である基準電流ｉｓが求められる。そして、２番目以降の全ての測定点では、試料保持部１１からの変位電流が基準電流ｉｓに等しくなるときの電極電位が試料９の表面電位として取得される。これにより、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点における表面電位の測定を迅速かつ高精度に行うことができる。【選択図】図１
2009222548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の表面電位を測定する表面電位測定方法であって、
ａ）平板状の試料を試料保持部に保持する工程と、
ｂ）前記試料の表面上に設定された複数の測定点に含まれる一の測定点に電極を非接触にて対向させる工程と、
ｃ）前記電極および前記試料保持部の一方に接続された振動部の圧電素子により前記電極から前記試料保持部に向かう振動方向に前記電極を前記試料に対して相対的に振動させ、前記電極の電極電位を変更しつつ電極電位と前記電極または前記試料保持部からの変位電流との関係を取得する工程と、
ｄ）電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件を変更して前記ｃ）工程を繰り返す工程と、
ｅ）前記ｃ）工程および前記ｄ）工程により取得された複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との複数の関係から、前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との組み合わせを求め、前記組み合わせの変位電流を基準電流として記憶する工程と、
ｆ）前記組み合わせの電極電位に基づいて前記一の測定点における表面電位を取得する工程と、
ｇ）前記電極を前記試料の前記表面に平行に移動して前記複数の測定点に含まれる他の測定点に対向させる工程と、
ｈ）前記電極の電極電位を変更し、前記電極または前記試料保持部からの変位電流が前記基準電流に等しくなるときの電極電位に基づいて、前記他の測定点における表面電位を取得する工程と、
を備えることを特徴とする表面電位測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の表面電位測定方法であって、
前記複数の測定点の全てに対する測定が終了するまで、前記ｇ）工程および前記ｈ）工程が繰り返されることを特徴とする表面電位測定方法。
【請求項３】
試料の表面電位を測定する表面電位測定方法であって、
ａ）平板状の試料を試料保持部に保持する工程と、
ｂ）前記試料の表面に電極を非接触にて対向させる工程と、
ｃ）前記電極および前記試料保持部の一方に接続された振動部の圧電素子により前記電極から前記試料保持部に向かう振動方向に前記電極を前記試料に対して相対的に振動させ、前記電極の電極電位を変更しつつ前記電極の電極電位と前記電極または前記試料保持部からの変位電流との関係を取得する工程と、
ｄ）電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件を変更して前記ｃ）工程を繰り返す工程と、
ｅ）前記ｃ）工程および前記ｄ）工程により取得された複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との複数の関係から、前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との組み合わせを求め、前記組み合わせの変位電流を基準電流として記憶する工程と、
ｆ）前記電極を前記試料の前記表面に平行に移動して前記電極を前記表面上の複数の測定点に含まれる一の測定点に対向させる工程と、
ｇ）前記電極の電極電位を変更し、前記電極または前記試料保持部からの変位電流が前記基準電流に等しくなるときの電極電位に基づいて、前記一の測定点における表面電位を取得する工程と、
ｈ）前記複数の測定点に含まれる他の測定点に対し、前記ｆ）工程および前記ｇ）工程を繰り返す工程と、
を備えることを特徴とする表面電位測定方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の表面電位測定方法であって、
前記ｅ）工程が、
ｅ１）前記複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との前記複数の関係から、前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との仮の組み合わせを求める工程と、
ｅ２）前記仮の組み合わせの電極電位が、前記ｃ）工程および前記ｄ）工程における電極電位の変更範囲に含まれる場合に、前記仮の組み合わせを前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との前記組み合わせとし、前記仮の組み合わせの電極電位が、前記ｃ）工程および前記ｄ）工程における電極電位の変更範囲外である場合に、前記電極の電極電位を前記仮の組み合わせの電極電位を含む範囲内で変更しつつ前記ｃ）工程および前記ｄ）工程を行って複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との複数の関係を再度取得し、再度取得された電極電位と変位電流との前記複数の関係から前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との前記組み合わせを求める工程と、
を備えることを特徴とする表面電位測定方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の表面電位測定方法であって、
前記変位電流が前記試料保持部から取得されることを特徴とする表面電位測定方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の表面電位測定方法であって、
前記ｄ）工程において、前記測定条件として前記電極と前記試料の前記表面との間の距離が変更されることを特徴とする表面電位測定方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の表面電位測定方法であって、
前記ａ）工程ないし前記ｈ）工程が、複数の試料に対して順次行われることを特徴とする表面電位測定方法。
【請求項８】
試料の表面電位を測定する表面電位計であって、
平板状の試料を保持する試料保持部と、
前記試料の表面に非接触にて対向する電極と、
圧電素子により前記電極から前記試料保持部に向かう振動方向に前記電極を前記試料に対して相対的に振動させる振動部と、
前記電極を相対的に振動させた際の前記電極の電極電位と前記電極または前記試料保持部からの変位電流とを取得する処理部と、
前記電極電位および前記変位電流に基づいて前記試料の表面電位を求める表面電位演算部と、
前記電極を前記試料の前記表面に平行に前記試料に対して相対的に移動する移動機構と、
前記振動部、前記処理部、前記表面電位演算部および前記移動機構を制御することにより、前記試料の前記表面上に設定された複数の測定点における表面電位を測定する制御部と、
を備え、
前記制御部が、
ｂ）前記試料の前記表面上に設定された前記複数の測定点に含まれる一の測定点に電極を非接触にて対向させる工程と、
ｃ）前記電極および前記試料保持部の一方に接続された前記振動部の前記圧電素子により前記電極を前記試料に対して前記振動方向に相対的に振動させ、前記電極の電極電位を変更しつつ電極電位と前記電極または前記試料保持部からの変位電流との関係を取得する工程と、
ｄ）電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件を変更して前記ｃ）工程を繰り返す工程と、
ｅ）前記ｃ）工程および前記ｄ）工程により取得された、複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との複数の関係から、前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との組み合わせを求め、前記組み合わせの変位電流を基準電流として記憶する工程と、
ｆ）前記組み合わせの電極電位に基づいて前記一の測定点における表面電位を取得する工程と、
ｇ）前記電極を前記試料の前記表面に平行に移動して前記複数の測定点に含まれる他の測定点に対向させる工程と、
ｈ）前記電極の電極電位を変更し、前記電極または前記試料保持部からの変位電流が前記基準電流に等しくなるときの電極電位に基づいて、前記他の測定点における表面電位を取得する工程と、
を実行することを特徴とする表面電位計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の表面電位を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複写機の感光ドラムやＩＣを実装した基板の表面電位を測定するために非接触式の表面電位計が使用されており、このような表面電位計の１つとして、交流法と呼ばれる方式のものがある。交流法では、振動する電極を試料に近接させ、振動電極と試料との間の静電容量の変化に起因する振動電極からの電流に基づいて表面電位が求られる。例えば、特許文献１では、振動電極の電位を変化させた際の振動電極からの電流の変化を検出することにより振動電極と試料との間の距離を推測し、振動電極からの電流が０となるときの振動電極の電位を、推測した距離に基づいて補正することにより試料の表面電位が求められる。
【０００３】
また近年、交流法は、酸化膜等の絶縁膜が形成された半導体基板において、絶縁膜表面の電位測定にも応用されている。例えば、特許文献２の表面電位計では、試料載置部に設けられた導電面上に半導体基板である試料を載置した状態で振動電極を振動させ、振動電極の電位を変更しつつ振動電極の電位と試料載置部の導電面からの電流との関係が取得される。そして、振動電極と試料との間の距離を変更しつつ上記関係を複数取得し、これら複数の関係から、振動電極と試料との間の距離に依存しない振動電極の基準電位を求め、さらに、当該基準電位に基づいて試料の表面電位が求められる。
【０００４】
特許文献２の表面電位計では、試料載置部からの電流を利用して表面電位を求めることにより、振動電極とその周囲の構造との間の浮遊容量の影響を除去して測定精度の向上が図られている。また、振動電極の電位と試料載置部からの電流との複数の関係に基づいて表面電位を求めることにより、振動電極と試料との間の距離による測定精度の変動が防止される。
【特許文献１】特開平９−２１１０４６号公報
【特許文献２】特開２００７−２４０３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献２の表面電位計では、試料上の一の測定点における表面電位の測定において、振動電極の電位を変更しつつ振動電極の電位と試料載置部からの電流との複数の組み合わせ（すなわち、電位と電流との関係）を取得し、さらに、振動電極と試料との間の距離を変更して上記複数の組み合わせの取得を繰り返す必要がある。このため、半導体基板上に多数の測定点が設定されている場合、全測定点における表面電位を取得するには比較的長い測定時間が必要となる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、試料の表面上の複数の測定点における電位測定を迅速かつ高精度に行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、試料の表面電位を測定する表面電位測定方法であって、ａ）平板状の試料を試料保持部に保持する工程と、ｂ）前記試料の表面上に設定された複数の測定点に含まれる一の測定点に電極を非接触にて対向させる工程と、ｃ）前記電極および前記試料保持部の一方に接続された振動部の圧電素子により前記電極から前記試料保持部に向かう振動方向に前記電極を前記試料に対して相対的に振動させ、前記電極の電極電位を変更しつつ電極電位と前記電極または前記試料保持部からの変位電流との関係を取得する工程と、ｄ）電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件を変更して前記ｃ）工程を繰り返す工程と、ｅ）前記ｃ）工程および前記ｄ）工程により取得された複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との複数の関係から、前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との組み合わせを求め、前記組み合わせの変位電流を基準電流として記憶する工程と、ｆ）前記組み合わせの電極電位に基づいて前記一の測定点における表面電位を取得する工程と、ｇ）前記電極を前記試料の前記表面に平行に移動して前記複数の測定点に含まれる他の測定点に対向させる工程と、ｈ）前記電極の電極電位を変更し、前記電極または前記試料保持部からの変位電流が前記基準電流に等しくなるときの電極電位に基づいて、前記他の測定点における表面電位を取得する工程とを備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の表面電位測定方法であって、前記複数の測定点の全てに対する測定が終了するまで、前記ｇ）工程および前記ｈ）工程が繰り返される。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、試料の表面電位を測定する表面電位測定方法であって、ａ）平板状の試料を試料保持部に保持する工程と、ｂ）前記試料の表面に電極を非接触にて対向させる工程と、ｃ）前記電極および前記試料保持部の一方に接続された振動部の圧電素子により前記電極から前記試料保持部に向かう振動方向に前記電極を前記試料に対して相対的に振動させ、前記電極の電極電位を変更しつつ前記電極の電極電位と前記電極または前記試料保持部からの変位電流との関係を取得する工程と、ｄ）電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件を変更して前記ｃ）工程を繰り返す工程と、ｅ）前記ｃ）工程および前記ｄ）工程により取得された複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との複数の関係から、前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との組み合わせを求め、前記組み合わせの変位電流を基準電流として記憶する工程と、ｆ）前記電極を前記試料の前記表面に平行に移動して前記電極を前記表面上の複数の測定点に含まれる一の測定点に対向させる工程と、ｇ）前記電極の電極電位を変更し、前記電極または前記試料保持部からの変位電流が前記基準電流に等しくなるときの電極電位に基づいて、前記一の測定点における表面電位を取得する工程と、ｈ）前記複数の測定点に含まれる他の測定点に対し、前記ｆ）工程および前記ｇ）工程を繰り返す工程とを備える。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の表面電位測定方法であって、前記ｅ）工程が、ｅ１）前記複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との前記複数の関係から、前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との仮の組み合わせを求める工程と、ｅ２）前記仮の組み合わせの電極電位が、前記ｃ）工程および前記ｄ）工程における電極電位の変更範囲に含まれる場合に、前記仮の組み合わせを前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との前記組み合わせとし、前記仮の組み合わせの電極電位が、前記ｃ）工程および前記ｄ）工程における電極電位の変更範囲外である場合に、前記電極の電極電位を前記仮の組み合わせの電極電位を含む範囲内で変更しつつ前記ｃ）工程および前記ｄ）工程を行って複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との複数の関係を再度取得し、再度取得された電極電位と変位電流との前記複数の関係から前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との前記組み合わせを求める工程とを備える。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の表面電位測定方法であって、前記変位電流が前記試料保持部から取得される。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の表面電位測定方法であって、前記ｄ）工程において、前記測定条件として前記電極と前記試料の前記表面との間の距離が変更される。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の表面電位測定方法であって、前記ａ）工程ないし前記ｈ）工程が、複数の試料に対して順次行われる。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、試料の表面電位を測定する表面電位計であって、平板状の試料を保持する試料保持部と、前記試料の表面に非接触にて対向する電極と、圧電素子により前記電極から前記試料保持部に向かう振動方向に前記電極を前記試料に対して相対的に振動させる振動部と、前記電極を相対的に振動させた際の前記電極の電極電位と前記電極または前記試料保持部からの変位電流とを取得する処理部と、前記電極電位および前記変位電流に基づいて前記試料の表面電位を求める表面電位演算部と、前記電極を前記試料の前記表面に平行に前記試料に対して相対的に移動する移動機構と、前記振動部、前記処理部、前記表面電位演算部および前記移動機構を制御することにより、前記試料の前記表面上に設定された複数の測定点における表面電位を測定する制御部とを備え、前記制御部が、ｂ）前記試料の前記表面上に設定された前記複数の測定点に含まれる一の測定点に電極を非接触にて対向させる工程と、ｃ）前記電極および前記試料保持部の一方に接続された前記振動部の前記圧電素子により前記電極を前記試料に対して前記振動方向に相対的に振動させ、前記電極の電極電位を変更しつつ電極電位と前記電極または前記試料保持部からの変位電流との関係を取得する工程と、ｄ）電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件を変更して前記ｃ）工程を繰り返す工程と、ｅ）前記ｃ）工程および前記ｄ）工程により取得された、複数の測定条件に対応する電極電位と変位電流との複数の関係から、前記複数の測定条件に依存しない電極電位と変位電流との組み合わせを求め、前記組み合わせの変位電流を基準電流として記憶する工程と、ｆ）前記組み合わせの電極電位に基づいて前記一の測定点における表面電位を取得する工程と、ｇ）前記電極を前記試料の前記表面に平行に移動して前記複数の測定点に含まれる他の測定点に対向させる工程と、ｈ）前記電極の電極電位を変更し、前記電極または前記試料保持部からの変位電流が前記基準電流に等しくなるときの電極電位に基づいて、前記他の測定点における表面電位を取得する工程とを実行する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、試料の表面上の複数の測定点における電位測定を迅速かつ高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る表面電位計１の構成を示す図である。図１に示すように、表面電位計１は、半導体基板である平板状の試料９の表面電位を交流法の１つである振動容量法にて測定する装置である。
【００１７】
表面電位計１は、試料９を吸着保持する試料保持部１１、試料保持部１１を水平に（すなわち、試料９の表面９１に平行に）移動する移動機構１６、試料保持部１１の上方に位置するとともに非接触にて試料９の表面９１に対向する振動電極１２、圧電素子（すなわち、ピエゾアクチュエータ）を有するとともに振動電極１２の試料保持部１１とは反対側に取り付けられる振動部１３、振動電極１２を昇降する昇降機構１４、様々な電気的信号を処理する回路やデバイスの集合である処理部２、試料９の表面電位を求める表面電位演算部であるコンピュータ３、並びに、振動部１３、処理部２、コンピュータ３および移動機構１６を制御する制御部４を備える。表面電位計１では、制御部４により振動部１３、処理部２、コンピュータ３および移動機構１６が制御されることにより、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点における表面電位が測定される。
【００１８】
試料保持部１１は、試料９の裏面が接触するようにして試料９が載置される導電面１１１を有し、振動電極１２は、非接触にて試料９の表面９１および導電面１１１に対向する。導電面１１１の面積は振動電極１２の先端の面積よりも十分に大きい。
【００１９】
移動機構１６は、試料保持部１１を図１中の左右方向に移動する第１移動機構１６１、および、試料保持部１１を図１中の奥行き方向に移動する第２移動機構１６２を有する。第１移動機構１６１では、モータ１６１１にボールねじ（図示省略）が接続され、モータ１６１１が回転することにより、第２移動機構１６２がガイドレール１６１２に沿って図１中の左右方向に移動する。第２移動機構１６２も第１移動機構１６１と同様の構成となっており、モータ１６２１が回転すると、ボールねじ（図示省略）により試料保持部１１がガイドレール１６２２に沿って図１中の奥行き方向に移動する。表面電位計１では、移動機構１６により試料９を試料保持部１１と共に水平方向に移動することにより、試料９の表面９１上の所望の部位を振動電極１２に対向させる。換言すれば、移動機構１６は、振動電極１２を試料９の表面９１に平行に試料９に対して相対的に移動する移動機構である。
【００２０】
振動電極１２は絶縁部１３１を介して振動部１３に接続され、振動部１３のピエゾアクチュエータに交流の駆動電圧が付与されることにより、振動電極１２から試料９および試料保持部１１に向かう振動方向に振動電極１２が振動する。振動部１３は昇降機構１４に接続され、昇降機構１４が駆動されることにより振動部１３が昇降して振動電極１２と試料９の表面９１との間の振動方向の距離が変更される。換言すれば、昇降機構１４は、振動電極１２を試料９に対して振動方向に相対的に移動することにより、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離を変更する距離変更機構である。振動電極１２の周囲および試料保持部１１の周囲はカバー１５１で覆われており、カバー１５１および試料保持部１１は、防振部材１５２により支持される。
【００２１】
処理部２は、試料保持部１１の導電面１１１からの微少な電流を電圧に変換するとともに増幅するプリアンプ２１、プリアンプ２１からの信号をさらに増幅するアンプ２２、振動部１３に振動用の信号を与える発振器２３、発振器２３およびアンプ２２からの信号が入力される同期検波回路２４、並びに、オペアンプ２５１を含む制御回路２５を備える。試料保持部１１の導電面１１１から取得される電流は主に、振動電極１２の振動により、振動電極１２と試料９との間の静電容量が変化することに起因して発生する交流電流であり、以下の説明では、「変位電流」と呼ぶ。
【００２２】
プリアンプ２１では電流値を変換した電圧が約１０の１０乗倍に増幅され、アンプ２２にてさらに約１０の２乗倍に増幅される。これにより、例えば、１０ｆＡ（フェムトアンペア）の電流が約１ｍＶの電圧としてオペアンプ２５１に導かれる。制御回路２５からの電位は振動電極１２に付与される。同期検波回路２４にはアンプ２２からの変位電流を示す電圧および発振器２３からの信号が入力され、変位電流の振幅が変位電流の大きさとして同期検波回路２４から出力され、制御回路２５のオペアンプ２５１の反転入力端子（−）に入力される。
【００２３】
オペアンプ２５１の非反転入力端子（＋）には、コンピュータ３から変位電流の大きさを指定する電流指定電圧が入力され、これにより、同期検波回路２４からの入力電圧が電流指定電圧に等しくなるようにオペアンプ２５１が振動電極１２に電位を与える。すなわち、処理部２によりオペアンプ２５１を利用したフィードバック制御が行われ、導電面１１１からの変位電流の値を指定電流値とする振動電極１２の電位（以下、「電極電位」という。）が取得される。制御回路２５により決定された電位はコンピュータ３により直接的に取得される。
【００２４】
表面電位計１では、複数種類の測定方法により試料９の表面電位を測定することが可能とされており、以下では、まず、当該複数種類の測定方法のうち、第１の測定方法について説明する。図２．Ａおよび図２．Ｂは、表面電位計１による試料９の表面電位の測定の流れを示す図である。試料９の表面電位が測定される際には、まず、試料９が、裏面を試料保持部１１に接触させつつ試料保持部１１により保持される（ステップＳ１１）。続いて、制御部４により移動機構１６が制御されることにより試料９が試料保持部１１と共に水平方向に移動し、振動電極１２が、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点に含まれる一の測定点（以下、「最初の測定点」という。）に非接触にて対向する（ステップＳ１２）。そして、昇降機構１４により、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離が所定値に設定される（ステップＳ１３）。
【００２５】
次に、制御部４の制御により振動部１３のピエゾアクチュエータに駆動電圧が付与されて振動電極１２の振動方向（すなわち、振動電極１２から試料９へと向かう方向）への振動が開始され（ステップＳ１４）、振動電極１２の振動が所定の振幅にて静定した後、予め設定されている電流指定電圧がコンピュータ３から制御回路２５に入力される（ステップＳ１５）。これにより、試料保持部１１からの変位電流の値（すなわち、電流の絶対値の最大値）が電流指定電圧が示す値となるように振動電極１２の電極電位がフィードバック制御により変更され、最終的に取得された電極電位がコンピュータ３に入力される。換言すれば、振動電極１２を試料９に対して相対的に振動させた際の振動電極１２の電極電位と試料保持部１１の導電面１１１からの変位電流との組み合わせが１つ取得される（ステップＳ１６）。
【００２６】
電極電位と変位電流の組み合わせが取得されると、ステップＳ１５へと戻り（ステップＳ１７）、電流指定電圧が変更されて再度電極電位の取得が行われる（ステップＳ１５，Ｓ１６）。表面電位計１では、電流指定電圧の変更および電極電位の取得が複数回（本実施の形態では、９回）行われ、これにより、電極電位と試料保持部１１からの変位電流との関係（すなわち、電極電位と変位電流との複数の組み合わせ）が取得される（ステップＳ１５〜Ｓ１７）。換言すれば、振動電極１２の電極電位を変更しつつ電極電位と変位電流との関係が取得される。
【００２７】
振動電極１２と試料９との間の距離が一定に維持された状態で処理部２の動作により電極電位と変位電流との関係が取得されると、制御部４により昇降機構１４が制御されることにより振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離が所定の大きさだけ変更された後（ステップＳ１８，Ｓ１８１）、ステップＳ１５へと戻り、電流指定電圧の変更および電極電位の取得が複数回繰り返されて電極電位と変位電流との関係が再度取得される（ステップＳ１５〜Ｓ１７）。そして、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離の変更、および、電極電位と変位電流との関係の取得が所定回数繰り返されることにより、電極電位と変位電流との複数の関係が取得される（ステップＳ１５〜Ｓ１８，Ｓ１８１）。
【００２８】
図３は電極電位と電流指定電圧との関係（すなわち、電極電位と変位電流との関係）を例示する図である。四角のドットは、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離を一定に保って取得された電流指定電圧と電極電位との組み合わせ（離散的な関係）を示し、実線の線８１１は四角のドットから最小二乗法にて求められる直線であり、電極電位と変位電流との連続的な線形の関係を示す。また、三角のドットは、四角のドットの場合よりも振動電極１２と試料９の表面との間の距離を小さくした場合の電流指定電圧と電極電位との組み合わせを示し、丸のドットは振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離をさらに小さくした場合の電流指定電圧と電極電位との組み合わせを示す。破線８１２は三角のドットから導かれる直線であり、一点鎖線８１３は丸のドットから導かれる直線である。すなわち、直線８１１〜８１３は、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離の３つの値に対応する電極電位と変位電流との３つの関係を示す。
【００２９】
図３の各直線８１１〜８１３が示すように、電極電位と変位電流との関係は線形であり、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離が大きいほど傾きが大きくなる。このように、表面電位計１では、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離は、電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件となっており、昇降機構１４（すなわち、測定条件変更機構）により当該測定条件を変更して電極電位と変位電流との関係の取得が繰り返される。
【００３０】
図３に示す直線８１１〜８１３は１つの点８１４で交わり、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離をさらに変化させた場合の他の直線も点８１４を通る。このように、点８１４は振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離に依存しないことから、点８１４では振動電極１２と試料９との間の静電容量の変化による変位電流が実際には生じていないと考えられる。すなわち、点８１４では、振動電極１２の形状、回路にて生じるノイズ、試料９と試料保持部１１の導電面１１１との接触状態による回路の変化等の様々な要因により、導電面１１１からの変位電流は０とはならないが、当該変位電流には、振動電極１２と試料９との間の静電容量の変化に起因して発生する交流電流は含まれていないと考えられる。
【００３１】
表面電位計１では、上述のステップＳ１５〜Ｓ１８，Ｓ１８１に示す工程により取得された電極電位と変位電流との複数の離散的な関係に基づいて、振動電極１２と試料９の表面９１との間の複数の距離（すなわち、複数の測定条件）に対応する電極電位と変位電流との複数の連続的な関係を示す直線８１１〜８１３が求められ、さらに、複数の直線８１１〜８１３の交点８１４が示す振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離に依存しない電極電位と変位電流（を示す電流指定電圧）との組み合わせが求められる。そして、当該組み合わせの電極電位と変位電流とが、基準電位Ｖｓおよび基準電流ｉｓとしてコンピュータ３に記憶される（ステップＳ１９）。
【００３２】
表面電位計１では、上述のように、図３中の点８１４では振動電極１２と試料９との間の静電容量の変化による変位電流が実際には生じていないと考えられるため、基準電位Ｖｓとされた振動電極１２と振動電極１２に対向する試料９の最初の測定点との間には電位差は生じていないと推定することができる。したがって、振動電極１２に対向する最初の測定点における試料９の表面電位は基準電位Ｖｓに等しいと推定することができるため、コンピュータ３において、基準電位Ｖｓが最初の測定点における試料９の表面電位として出力される（ステップＳ２０）。表面電位計１では処理部２にて正確な電極電位が直接的に取得されてコンピュータ３へと送られるため、求められる基準電位Ｖｓおよび基準電流ｉｓの精度、および、試料９の表面電位の測定精度を向上することができる。
【００３３】
図４は、表面電位計１において基準電位Ｖｓおよび基準電流ｉｓを求める処理の他の例を示す図であり、図２．Ａ中のステップＳ１５〜Ｓ１７における電極電位の変更範囲（すなわち、電流指定電圧が指定する変位電流の変更範囲に対応する電極電位の変更範囲）に基準電位Ｖｓが含まれない場合の例を示している。図４中の直線８２１，８２２，８２３は、図３の場合と同様に、振動電極１２と試料９との間の距離を変更して求められた電極電位と変位電流との複数の連続的な関係を示すものであり、これらの直線は点８２４にて交差する。このように、基準電位Ｖｓの絶対値が比較的大きい場合であっても、図４に示すように、電極電位と変位電流との複数の連続的な関係を示す複数の直線８２１〜８２３の交点８２４を求めることにより、基準電位Ｖｓおよび基準電流ｉｓを交点８２４における電極電位および変位電流として求めることが実現され、また、表面電位の測定も可能とされる。
【００３４】
最初の測定点における表面電位が取得されると、制御部４により移動機構１６が制御されることにより、試料９が試料保持部１１と共に水平に（すなわち、試料９の表面９１に平行に）移動し、振動電極１２が、２番目の測定点（すなわち、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点に含まれる他の測定点）に非接触にて対向する（ステップＳ２１）。表面電位計１では、２番目以降の測定点における表面電位の測定は、最初の測定点において求められた基準電流ｉｓを利用して行われる。
【００３５】
図５は、試料の表面上に設定された複数（５９３点）の測定点のそれぞれにおいて、上述のステップＳ１５〜Ｓ１８，Ｓ１８１，Ｓ１９と同様の工程により求められた振動電極と試料の表面との間の距離に依存しない変位電流（すなわち、ステップＳ１９にて求められる基準電流ｉｓに対応する電流であり、以下、単に「基準電流」という。）を参考のために示す図である。図５の横軸は測定点に付された番号を示し、縦軸は各測定点における基準電流を示す。図５に示すように、試料の表面上の複数の測定点における基準電流はほぼ等しくなっているため、各測定点における基準電流として、一の測定点において求められた基準電流を利用することができる。
【００３６】
図１に示す振動電極１２が２番目の測定点と対向すると、基準電流ｉｓに対応する電流指定電圧がコンピュータ３から制御回路２５に入力される（ステップＳ２２）。これにより、試料保持部１１からの変位電流が基準電流ｉｓに等しくなるように振動電極１２の電極電位がフィードバック制御により変更される。上述のように、試料保持部１１からの変位電流が基準電流ｉｓに等しい場合、振動電極１２と試料９との間の静電容量の変化による変位電流が実際には生じておらず、振動電極１２と振動電極１２に対向する試料９の測定点との間には電位差は生じていないと推定することができる。このため、上記フィードバック制御により最終的に取得された振動電極１２の電極電位（すなわち、変位電流が基準電流ｉｓに等しくなるときの電極電位）が、コンピュータ３により２番目の測定点における試料９の表面電位として取得されて出力される（ステップＳ２３）。
【００３７】
２番目の測定点における表面電位が取得されると、次の測定点が有るか否かが確認され（ステップＳ２４）、次の測定点が有る場合には試料９が移動して振動電極１２が次の測定点と非接触にて対向する（ステップＳ２５）。そして、試料保持部１１からの変位電流が基準電流ｉｓ（すなわち、ステップＳ２２において制御回路２５に入力されている電流指定電圧が示す値）に等しくなるように振動電極１２の電極電位がフィードバック制御により変更され、変位電流が基準電流ｉｓに等しくなるときの電極電位が試料９の表面電位として取得されて出力される（ステップＳ２６）。
【００３８】
続いて、ステップＳ２４に戻って次の測定点が有るか否かが確認され（ステップＳ２４）、次の測定点が有る場合には、上述のように、試料９の移動および表面電位の取得（ステップＳ２５，Ｓ２６）が行われた後、再度ステップＳ２４に戻る。表面電位計１では、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点の全てに対する表面電位の測定が終了するまで、ステップＳ２４〜Ｓ２６が繰り返される（すなわち、未測定の測定点に対してステップＳ２４〜Ｓ２６が順次行われる）。
【００３９】
以上に説明したように、表面電位計１では、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点のうち最初の測定点において、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離に依存しない試料保持部１１からの変位電流である基準電流ｉｓが求められる。そして、２番目の測定点における表面電位が、ステップＳ２１〜Ｓ２３に示すように、当該基準電流ｉｓを利用して、制御回路２５に入力された電流指定電圧や振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離を変更することなく迅速に測定されるとともに、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離に依存することなく高精度に求められる。その結果、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点における表面電位の測定を、電極電位および変位電流に基づいて迅速かつ高精度に行うことができる。
【００４０】
また、表面電位計１では、試料９の表面９１上における３番目以降の全ての測定点における表面電位が、ステップＳ２４〜Ｓ２６に示すように、基準電流ｉｓを利用して迅速かつ高精度に求められる。これにより、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点における表面電位の測定をより迅速に行うことができる。
【００４１】
上述のように、表面電位計１では、試料９の表面９１に対向する振動電極１２を振動させ、試料９を保持する試料保持部１１の導電面１１１からの変位電流および振動電極１２の電極電位に基づいて表面電位が求められる。その結果、振動電極１２とその周囲のカバー１５１等の構造との間の浮遊容量の影響（すなわち、浮遊容量によるノイズ成分）を抑制して高精度な表面電位の測定を行うことができる。
【００４２】
また、ステップＳ１５〜Ｓ１８，Ｓ１８１，Ｓ１９における基準電位Ｖｓおよび基準電流ｉｓの取得において、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離が、電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件とされる。これにより、測定条件を機械的に容易に変更することができ、その結果、基準電位Ｖｓおよび基準電流ｉｓの取得を容易とすることができる。
【００４３】
表面電位計１では、通常、複数の試料９の表面電位測定が順次行われ、図２．Ａおよび図２．Ｂに示すステップＳ１１〜Ｓ１８，Ｓ１８１，Ｓ１９〜Ｓ２６が、複数の試料９に対して順次行われる。上述のように、基準電流ｉｓは１枚の試料の表面上においてほぼ一定であるが、試料と試料保持部１１の導電面１１１との接触状態による回路の変化や試料の表面状態の変化等の要因により、複数の試料では互いに異なる可能性がある。そこで、複数の試料のそれぞれにおいて、最初の測定点における基準電流ｉｓの取得（ステップＳ１９）が行われることにより、複数の試料の表面電位の測定を迅速かつ高精度に行うことができる。
【００４４】
また、表面電位計１では、表面電位の測定後に表面電位計１から搬出された試料９について、もう１度表面電位測定を行う場合は、同一の試料９であっても、表面電位計１に再度搬入された試料９についてステップＳ１１〜Ｓ１８，Ｓ１８１，Ｓ１９により基準電流ｉｓを再度取得し、新たな基準電流ｉｓを利用して表面電位の再測定が行われることが好ましい。これにより、試料９と試料保持部１１の導電面１１１との接触状態による回路の変化等の影響を排除し、２回目の試料９の表面電位の測定を高精度に行うことができる。
【００４５】
次に、表面電位計１による表面電位の第２の測定方法について説明する。図６．Ａおよび図６．Ｂは、第２の測定方法による表面電位測定の流れの一部を示す図である。第２の測定方法では、図２．Ａに示すステップＳ１１〜Ｓ１８，Ｓ１８１と同様の工程が行われた後、図６．Ａおよび図６．Ｂに示すステップＳ３１〜Ｓ３７，Ｓ３７１，Ｓ３８が行われ、その後、図２．Ｂに示すステップＳ２０〜Ｓ２６が行われる。なお、図６．Ａでは、図の理解を容易にするために、図２．Ａ中に示すステップＳ１８，Ｓ１８１を併せて描いている。
【００４６】
第２の測定方法では、まず、試料保持部１１に保持された試料９が水平方向に移動することにより振動電極１２が最初の測定点に非接触にて対向した後、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離が所定値に設定され、振動電極１２の振動方向への振動が開始時される（ステップＳ１１〜Ｓ１４）。続いて、制御回路２５に電流指定電圧が入力されて電極電位がフィードバック制御により変更され、電極電位と変位電流との組み合わせが１つ取得される（ステップＳ１５，Ｓ１６）。そして、ステップＳ１５へと戻り（ステップＳ１７）、電流指定電圧の変更および電極電位の取得が複数回行われ、これにより、電極電位と変位電流との関係が取得される（ステップＳ１５〜Ｓ１７）。
【００４７】
電極電位と変位電流との関係が取得されると、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離が所定の大きさだけ変更された後（ステップＳ１８，Ｓ１８１）、ステップＳ１５へと戻り、電流指定電圧の変更および電極電位の取得が複数回繰り返されて電極電位と変位電流との関係が再度取得される（ステップＳ１５〜Ｓ１７）。そして、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離の変更、および、電極電位と変位電流との関係の取得が所定回数繰り返されることにより、電極電位と変位電流との複数の離散的な関係が取得される（ステップＳ１５〜Ｓ１８，Ｓ１８１）。
【００４８】
第２の測定方法では、電極電位と変位電流との複数の離散的な関係が求められると、当該関係に基づいて、振動電極１２と試料９の表面９１との間の複数の距離（すなわち、複数の測定条件）に対応する電極電位と変位電流との複数の連続的な関係を示す直線（図３および図４参照）が求められ、さらに、複数の直線の交点（図３および図４参照）が示す振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離に依存しない電極電位と変位電流との仮の組み合わせが求められる（ステップＳ３１）。以下、当該仮の組み合わせの電極電位および変位電流をそれぞれ、「仮基準電位」および「仮基準電流」という。
【００４９】
次に、仮基準電位が、図２．Ａ中のステップＳ１５〜Ｓ１７における電極電位の変更範囲（すなわち、電流指定電圧が指定する変位電流の変更範囲に対応する電極電位の変更範囲）に含まれるか否かが判断される（ステップＳ３２）。そして、仮基準電位が電極電位の変更範囲に含まれる場合（すなわち、図３に示すように、複数の直線８１１〜８１３の交点８１４の電極電位が、各直線に係る電流指定電圧と電極電位との組み合わせを示すドットの電極電位の最小値以上かつ最大値以下である場合）、仮基準電位および仮基準電流がそれぞれ、基準電位Ｖｓおよび基準電流ｉｓとしてコンピュータ３に記憶された後（ステップＳ３３）、第１の測定方法と同様に、ステップＳ２０〜Ｓ２６が行われる。
【００５０】
一方、仮基準電位がステップＳ１５〜Ｓ１７における電極電位の変更範囲外である場合（すなわち、図４に示すように、複数の直線８２１〜８２３の交点８２４の電極電位が、各直線に係る電流指定電圧と電極電位との組み合わせを示すドットの電極電位の最小値よりも小さい、または、最大値よりも大きい場合）、コンピュータ３から制御回路２５に、仮基準電流または仮基準電流近傍の値を指定する電流指定電圧が入力される（ステップＳ３４）。そして、ステップＳ１６と同様に、電極電位がフィードバック制御により変更され、仮基準電位および仮基準電流近傍の電極電位と変位電流との組み合わせが１つ取得される（ステップＳ３５）。続いてステップＳ３４へと戻り（ステップＳ３６）、ステップＳ１５〜Ｓ１７と同様に、電流指定電圧に対応する電極電位が仮基準電位を含む範囲内で変更されるように電流指定電圧を変更しつつ電極電位を取得する工程が所定回数だけ行われ、これにより、電極電位と変位電流との関係が取得される（ステップＳ３４〜Ｓ３６）。
【００５１】
電極電位と変位電流との関係が取得されると、ステップＳ１８，Ｓ１８１と同様に、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離（すなわち、測定条件）が所定の大きさだけ変更された後（ステップＳ３７，Ｓ３７１）、ステップＳ３４へと戻り、電流指定電圧に対応する電極電位が仮基準電位を含む範囲内で変更されるように電流指定電圧を変更しつつ電極電位を取得する工程が複数回繰り返されて電極電位と変位電流との関係が再度取得される（ステップＳ３４〜Ｓ３６）。第２の測定方法では、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離の変更、および、電極電位と変位電流との関係の取得が所定回数だけ繰り返されることにより、ステップＳ１５〜Ｓ１８，Ｓ１８１と同様に、電極電位と変位電流との複数の離散的な関係が取得される（ステップＳ３４〜Ｓ３７，Ｓ３７１）。
【００５２】
表面電位計１では、上述のステップＳ３４〜Ｓ３７，Ｓ３７１に示す工程により取得された電極電位と変位電流との複数の離散的な関係に基づいて、図７に示すように、振動電極１２と試料９の表面９１との間の複数の距離に対応する電極電位と変位電流との複数の連続的な関係を示す直線８３１〜８３３が求められる。そして、各直線に係る電流指定電圧と電極電位との組み合わせを示すドットの分布の範囲内（すなわち、ステップＳ３４〜Ｓ３６における電極電位の変更範囲内）において、複数の直線８３１〜８３３の交点８３４が求められ、交点８３４が示す電極電位と変位電流との組み合わせが、振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離に依存しない基準電位Ｖｓおよび基準電流ｉｓとしてコンピュータ３に記憶される（ステップＳ３８）。
【００５３】
基準電位Ｖｓおよび基準電流ｉｓが求められると、基準電位Ｖｓが最初の測定点における試料９の表面電位として出力され、試料９が移動して振動電極１２が２番目の測定点と非接触にて対向し、試料保持部１１からの変位電流が基準電流ｉｓに等しくなるときの電極電位が、２番目の測定点における試料９の表面電位として取得されて出力される（ステップＳ２０〜Ｓ２３）。その後、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点の全てに対する表面電位の測定が終了するまで、試料９を移動して振動電極１２を次の測定点に対向させ、変位電流が基準電流ｉｓに等しくなるときの電極電位を表面電位として取得する工程が繰り返される（ステップＳ２４〜Ｓ２６）。
【００５４】
以上に説明したように、第２の測定方法では、第１の測定方法と同様に、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点のうち最初の測定点において基準電流ｉｓが求められ、２番目の測定点における表面電位の測定が、基準電流ｉｓを利用して迅速かつ高精度に行われる。その結果、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点における表面電位の測定を迅速かつ高精度に行うことができる。また、最初の測定点を除く全ての測定点における表面電位の測定が、基準電流ｉｓを利用して迅速かつ高精度に行われることにより、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点における表面電位の測定をより迅速に行うことができる。
【００５５】
第２の測定方法では、特に、基準電位Ｖｓおよび基準電流ｉｓが、電極電位と変位電流との関係の取得時（ステップＳ１５〜Ｓ１７、または、ステップＳ３４〜Ｓ３６）における電極電位の変更範囲内において求められる。このため、基準電位Ｖｓが電極電位の変更範囲外において求められる場合に比べて、電極電位と変位電流と離散的な関係から連続的な関係を求める際に（すなわち、電極電位と変位電流との関係を示すグラフにおいて、離散的な関係を示すドットから連続的な関係を示す直線を求める際に）僅かな誤差が存在している場合であっても、基準電位Ｖｓおよび基準電流ｉｓの算出時に当該誤差が拡大されて含まれてしまうことを防止し、基準電位Ｖｓおよび基準電流ｉｓを高精度に求めることができる。その結果、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点における表面電位の測定をより高精度に行うことができる。
【００５６】
第２の測定方法により複数の試料９の表面電位測定が順次行われる際には、複数の試料のそれぞれにおいて、最初の測定点における基準電流ｉｓの取得（ステップＳ３３またはステップＳ３８）が行われることにより、複数の試料の表面電位の測定を迅速かつ高精度に行うことができる。
【００５７】
次に、表面電位計１による表面電位の第３の測定方法について説明する。図８．Ａおよび図８．Ｂは、第３の測定方法による表面電位測定の流れを示す図である。第３の測定方法は、上述の第１の測定方法とほぼ同様であり、図２．Ａに示すステップＳ１２に代えてステップＳ４１が行われ、図２．Ｂに示すステップＳ２０，Ｓ２１に代えてステップＳ４２が行われる点のみが異なる。
【００５８】
第３の測定方法では、試料保持部１１に保持された試料９が水平方向に移動することにより、振動電極１２が試料９の表面９１上に設定された一の基準点（すなわち、複数の測定点のいずれでもない点であり、例えば、試料９の表面９１の中心）に非接触にて対向する（ステップＳ１１，Ｓ４１）。そして、図２．Ａおよび図２．Ｂに示すステップＳ１３〜Ｓ１８，Ｓ１８１，Ｓ１９が行われ、基準点において基準電位Ｖｓおよび基準電流ｉｓが求められる。
【００５９】
続いて、振動電極１２が、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点のうち最初の測定点に非接触にて対向し（ステップＳ４２）、ステップＳ２２，Ｓ２３が行われて最初の測定点における試料９の表面電位が求められる。その後、ステップＳ２４〜Ｓ２６が繰り返されて試料９の複数の測定点における表面電位の測定が順次行われる。
【００６０】
第３の測定方法では、試料９の表面９１上において測定点とは異なる１点（基準点）において基準電流ｉｓが求められ、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点における表面電位の測定が、第１の測定方法と同様に、基準電流ｉｓを利用して行われる。その結果、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点における表面電位の測定を迅速かつ高精度に行うことができる。また、全ての測定点における表面電位の測定が、基準電流ｉｓを利用して迅速かつ高精度に行われることにより、試料９の表面９１上に設定された複数の測定点における表面電位の測定をより迅速に行うことができる。
【００６１】
第３の測定方法により複数の試料９の表面電位測定が順次行われる際には、複数の試料のそれぞれにおいて、基準点における基準電流ｉｓの取得が行われることにより、複数の試料の表面電位の測定を迅速かつ高精度に行うことができる。
【００６２】
表面電位計１では、上述の第２の測定方法に第３の測定方法を組み合わせて表面電位の測定が行われてもよい。すなわち、第２の測定方法において、測定点とは異なる基準点において仮基準電位および仮基準電流が求められた後、基準電位および基準電流が求められてもよい。
【００６３】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００６４】
表面電位計１では、例えば、コンピュータ３により取得される電極電位の値に既知の誤差が含まれている場合、第１および第２の測定方法のステップＳ２０おいて、最初の測定点の表面電位は基準電位Ｖｓから当該既知の誤差を除去して（すなわち、基準電位Ｖｓに基づいて）取得される。また、ステップＳ２３およびＳ２６においても同様に、変位電流が基準電流ｉｓに等しくなるときの電極電位に基づいて、測定点における試料９の表面電位が取得される。
【００６５】
振動電極１２は、試料９および試料保持部１１に対して相対的に振動すればよく、例えば、ピエゾアクチュエータを有する振動部１３が試料保持部１１の下側に接続され、振動電極１２が固定された状態で試料保持部１１が振動してもよい。すなわち、振動部１３は振動電極１２および試料保持部１１の一方に接続されていればよい。また、処理部２では、プリアンプ２１およびアンプ２２が振動電極１２に接続されることにより、振動電極１２の振動により生じる振動電極１２からの変位電流が取得されてもよい。この場合、振動電極１２からの変位電流、および、振動電極１２の電極電位に基づいて基準電位Ｖｓおよび基準電流ｉｓが求められ、試料９の表面電位が求められる。
【００６６】
表面電位計１による表面電位の測定では、図２．ＡのステップＳ１８，Ｓ１８１における振動電極１２と試料９の表面９１との間の距離の変更に代えて、振動電極１２の振幅が、電極電位と変位電流との関係を変化させる測定条件として変更されてもよい。また、振動電極１２の振動周波数が上記測定条件として変更されてもよい。これらの場合、測定条件を電気的に容易に変更することができる。
【００６７】
表面電位計１では、電流指定電圧により変位電流（の大きさ）が指定され、フィードバック制御により指定された変位電流となるように電極電位が制御されるが、電極電位が指定されてそのときの変位電流が取得されてもよい。基準電位Ｖｓおよび基準電流ｉｓの算出に利用される変位電流と電極電位との関係を示す複数の直線の数は多い方が好ましいが、測定原理上、２つの測定条件下の２つの直線を求めるのみで試料９の表面電位を求めることができる。また、各測定条件下の直線は、２つの電極電位と変位電流との組み合わせから求めることができる。さらには、表面電位計により測定される試料９の表面電位の測定範囲は、図３や図４に示す範囲には限定されず、例えば、数ｋＶの表面電位の測定に表面電位計が利用されてもよい。
【００６８】
上記実施の形態に係る表面電位計は測定精度が高いため、微小な表面電位の測定が求められる半導体基板の測定に適しているが、測定対象である試料９は半導体基板には限定されず、絶縁物や表面に絶縁膜が形成された導電体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】一の実施の形態に係る表面電位計の構成を示す図である。
【図２．Ａ】試料の表面電位の測定の流れを示す図である。
【図２．Ｂ】試料の表面電位の測定の流れを示す図である。
【図３】電極電位と電流指定電圧との関係を示す図である。
【図４】電極電位と電流指定電圧との関係を示す図である。
【図５】複数の測定点における基準電流を示す図である。
【図６．Ａ】第２の測定方法による表面電位測定の流れの一部を示す図である。
【図６．Ｂ】第２の測定方法による表面電位測定の流れの一部を示す図である。
【図７】電極電位と電流指定電圧との関係を示す図である。
【図８．Ａ】第３の測定方法による表面電位測定の流れの一部を示す図である。
【図８．Ｂ】第３の測定方法による表面電位測定の流れの一部を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１    表面電位計
２    処理部
３    コンピュータ
４    制御部
９    試料
１１    試料保持部
１２    振動電極
１３    振動部
１６    移動機構
９１    表面
Ｓ１１〜Ｓ２６，Ｓ３１〜Ｓ３８，Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ１８１，Ｓ３７１    ステップ
【図１】
2009222548.tif 000003
【図２．Ａ】
2009222548.tif 000004
【図２．Ｂ】
2009222548.tif 000005
【図３】
2009222548.tif 000006
【図４】
2009222548.tif 000007
【図５】
2009222548.tif 000008
【図６．Ａ】
2009222548.tif 000009
【図６．Ｂ】
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【図７】
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【図８．Ａ】
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【図８．Ｂ】
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