JPH0556460B2 - - Google Patents
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- JPH0556460B2 JPH0556460B2 JP59118820A JP11882084A JPH0556460B2 JP H0556460 B2 JPH0556460 B2 JP H0556460B2 JP 59118820 A JP59118820 A JP 59118820A JP 11882084 A JP11882084 A JP 11882084A JP H0556460 B2 JPH0556460 B2 JP H0556460B2
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- Japan
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- sample
- layer
- electrons
- cleanliness
- covered
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
- G01N23/227—Measuring photoelectric effect, e.g. photoelectron emission microscopy [PEEM]
- G01N23/2273—Measuring photoelectron spectrum, e.g. electron spectroscopy for chemical analysis [ESCA] or X-ray photoelectron spectroscopy [XPS]
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、表面の一部が汚染層で被覆された
試料の表面の清浄度を計測する清浄度計測方法に
関する。
試料の表面の清浄度を計測する清浄度計測方法に
関する。
従来、試料表面の清浄度、即ち、試料表面の
内、油脂、塵芥等の汚染層によつて被覆されてい
ない面積はどの程度であるか、は、検査者が目視
検査によつて計測していた。しかしながら、この
ような目視検査は検査者の勘に頼らざるを得ない
ため、個人差が発生して清浄度を正確に計測でき
ないといつ問題点がある。
内、油脂、塵芥等の汚染層によつて被覆されてい
ない面積はどの程度であるか、は、検査者が目視
検査によつて計測していた。しかしながら、この
ような目視検査は検査者の勘に頼らざるを得ない
ため、個人差が発生して清浄度を正確に計測でき
ないといつ問題点がある。
この発明は、前述の問題点に着目してなされた
もので、試料の表面の清浄度を正確に計測できる
表面の清浄度計測方法を提供することを目的とし
ている。
もので、試料の表面の清浄度を正確に計測できる
表面の清浄度計測方法を提供することを目的とし
ている。
このような目的は、表面の一部が試料の光電的
仕事関数より大きい光電的仕事関数を有する汚染
層で被覆された試料の表面の清浄度を計測する清
浄度計測方法であつて、前記試料に、該試料の光
電的仕事関数以上で汚染層の光電的仕事関数未満
のエネルギーを与えて該試料表面全面から電子を
放出させ、この放出電子の内、前記汚染層に被覆
された表面からの電子を該汚染層に捕捉させる一
方、汚染層に被覆されていない表面からの電子を
検出することにより達成することができる。
仕事関数より大きい光電的仕事関数を有する汚染
層で被覆された試料の表面の清浄度を計測する清
浄度計測方法であつて、前記試料に、該試料の光
電的仕事関数以上で汚染層の光電的仕事関数未満
のエネルギーを与えて該試料表面全面から電子を
放出させ、この放出電子の内、前記汚染層に被覆
された表面からの電子を該汚染層に捕捉させる一
方、汚染層に被覆されていない表面からの電子を
検出することにより達成することができる。
ここで、前記汚染層は、その光電的仕事関数が
試料の光電的仕事関数より大きく、例えば油脂、
塵芥等が該当する。前記光電的仕事関数とは、金
属ではフエルミレベルから真空レベルまでのエネ
ルギー差であり、半導体の場合には価電子帯の上
部から真空レベルまでのエネルギー差となる。ま
た、試料に与えるエネルギー値は、試料の光電的
仕事関数以上でかつ汚染層の光電的仕事関数未満
であり、この結果、試料の表面全面から電子が発
生されるが、汚染層からは電子は放出されない。
前記試料表面から放出された電子の内、汚染層に
よつて被覆された表面から放出された電子は、汚
染層中を通る際にこの汚染層中でその運動エネル
ギーを失つて汚染層に全て捕捉される。一方、汚
染層によつて被覆されていない表面から放出され
た電子はそのまま移動を継続する。次に、この移
動を継続した電子のみが捕捉され、その数が計測
されたり、あるいは電流に変換され電流値として
検出される。次に、このような検出結果に基ずい
て汚染層に被覆されていない試料の表面積と試料
の全表面積との比が求められ、試料表面の清浄度
が計測される。このような計測を行う場合の雰囲
気は、種々の単体、混合ガスであつても、また大
気であつても何ら差し支えないのである。
試料の光電的仕事関数より大きく、例えば油脂、
塵芥等が該当する。前記光電的仕事関数とは、金
属ではフエルミレベルから真空レベルまでのエネ
ルギー差であり、半導体の場合には価電子帯の上
部から真空レベルまでのエネルギー差となる。ま
た、試料に与えるエネルギー値は、試料の光電的
仕事関数以上でかつ汚染層の光電的仕事関数未満
であり、この結果、試料の表面全面から電子が発
生されるが、汚染層からは電子は放出されない。
前記試料表面から放出された電子の内、汚染層に
よつて被覆された表面から放出された電子は、汚
染層中を通る際にこの汚染層中でその運動エネル
ギーを失つて汚染層に全て捕捉される。一方、汚
染層によつて被覆されていない表面から放出され
た電子はそのまま移動を継続する。次に、この移
動を継続した電子のみが捕捉され、その数が計測
されたり、あるいは電流に変換され電流値として
検出される。次に、このような検出結果に基ずい
て汚染層に被覆されていない試料の表面積と試料
の全表面積との比が求められ、試料表面の清浄度
が計測される。このような計測を行う場合の雰囲
気は、種々の単体、混合ガスであつても、また大
気であつても何ら差し支えないのである。
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
明する。
第1図は空気カウンターを示しており、同図に
おいて、1は下部に窓2,3が形成されたケース
であつて、このケース1はアースされて陰極とな
る。ケース1内にはリング状の陽極4が設けら
れ、この陽極4には例えば3.4KVの高圧電源5が
接続されている。陽極4とケース1との間には、
例えば100Vの電圧が印加された第1格子電極6
が設置され、この第1格子電極6とケース1の底
面上に載置された試料7との間には、例えば80V
の電圧が印加された第2格子電極8が設置されて
いる。前記試料7の表面はその一部が汚染層9、
例えば油脂層で覆われている。10は光源であ
り、この光源10からの光は分光器11により単
色化され、前記試料7および汚染層9を窓2を通
して照射し、その反射光は窓3から外に出てい
く。なお、この際の単色光の強度は2個のスリツ
ト12により調節される。13は陽極4に接続さ
れた増幅器であり、この増幅器13と第1格子電
極6との間には第1パルス発生器14が設けられ
ている。この第1パルス発生器14は陽極4に電
子パルスが発生したとき、第1格子電極6に、例
えば時間幅Te(5ms)で300Vの矩形波パルス
を送り、第1格子電極6の電圧を、第2図bに示
すように100Vから400Vに増加させる。また、前
記増幅器13と第2格子電極8との間には第2パ
ルス発生器15が設けられ、この第2パルス発生
器15は陽極4に電子パルスが発生したとき、例
えば時間幅Te(5ms)で−110Vの矩形波パル
スを第2格子電極8に供給し、第2格子電極8の
電圧を、第2図cに示すように80Vから−30Vま
で低下させる。前記第1、第2パルス発生器1
4,15は発生する矩形波パルスの時間幅および
波高電圧を任意に設定できるものである。16は
増幅器13に接続された計数手段であり、この計
数手段16は陽極4に発生する電子パルスを計数
する。この計数手段16には演算手段17が接続
され、この演算手段17は例えばマイクロコンピ
ユータからなる。そして、この演算手段17は計
数手段16からの出力、例えば1秒間当りの電子
パルスのカウント数(計数率)をNとすると、試
料7の清浄度T、即ち、試料7の表面の内どの程
度汚染層9によつて被覆されずに残つているか、
を式、 T=N/N1 ここで、N1は試料表面が汚染層によつて全く
被覆されていない完全清浄面のときのカウント
数(計数率) を用いて演算し、試料7の清浄度Tを求める。次
に、この演算手段17からの出力信号は、例え
ば、CRT、プリンター等の表示手段18に送ら
れ、この表示手段18において前記演算結果、即
ち試料7の清浄度T、が表示される。
おいて、1は下部に窓2,3が形成されたケース
であつて、このケース1はアースされて陰極とな
る。ケース1内にはリング状の陽極4が設けら
れ、この陽極4には例えば3.4KVの高圧電源5が
接続されている。陽極4とケース1との間には、
例えば100Vの電圧が印加された第1格子電極6
が設置され、この第1格子電極6とケース1の底
面上に載置された試料7との間には、例えば80V
の電圧が印加された第2格子電極8が設置されて
いる。前記試料7の表面はその一部が汚染層9、
例えば油脂層で覆われている。10は光源であ
り、この光源10からの光は分光器11により単
色化され、前記試料7および汚染層9を窓2を通
して照射し、その反射光は窓3から外に出てい
く。なお、この際の単色光の強度は2個のスリツ
ト12により調節される。13は陽極4に接続さ
れた増幅器であり、この増幅器13と第1格子電
極6との間には第1パルス発生器14が設けられ
ている。この第1パルス発生器14は陽極4に電
子パルスが発生したとき、第1格子電極6に、例
えば時間幅Te(5ms)で300Vの矩形波パルス
を送り、第1格子電極6の電圧を、第2図bに示
すように100Vから400Vに増加させる。また、前
記増幅器13と第2格子電極8との間には第2パ
ルス発生器15が設けられ、この第2パルス発生
器15は陽極4に電子パルスが発生したとき、例
えば時間幅Te(5ms)で−110Vの矩形波パル
スを第2格子電極8に供給し、第2格子電極8の
電圧を、第2図cに示すように80Vから−30Vま
で低下させる。前記第1、第2パルス発生器1
4,15は発生する矩形波パルスの時間幅および
波高電圧を任意に設定できるものである。16は
増幅器13に接続された計数手段であり、この計
数手段16は陽極4に発生する電子パルスを計数
する。この計数手段16には演算手段17が接続
され、この演算手段17は例えばマイクロコンピ
ユータからなる。そして、この演算手段17は計
数手段16からの出力、例えば1秒間当りの電子
パルスのカウント数(計数率)をNとすると、試
料7の清浄度T、即ち、試料7の表面の内どの程
度汚染層9によつて被覆されずに残つているか、
を式、 T=N/N1 ここで、N1は試料表面が汚染層によつて全く
被覆されていない完全清浄面のときのカウント
数(計数率) を用いて演算し、試料7の清浄度Tを求める。次
に、この演算手段17からの出力信号は、例え
ば、CRT、プリンター等の表示手段18に送ら
れ、この表示手段18において前記演算結果、即
ち試料7の清浄度T、が表示される。
次に、この発明の一実施例の作用について説明
する。
する。
まず、一定厚さ、例えば電子の平均自由行程、
以上の油脂からなる汚染層9が表面の一部に付着
された、例えばシリコンからなる試料7をケース
1の底面上に載置する。次に、高圧電源5から陽
極4に第2図aに示すように、例えば3.4KVの高
電圧を印加する。次に、光源10からの光を分光
器11によつて単色光にするとともにスリツト1
2によつてその強度を調節し、試料7に照射す
る。試料7にエネルギーを与える単色光は、試料
7の光電的仕事関数以上で汚染層9の光電的仕事
関数未満のエネルギーを有する光を使用する。こ
の試料7に照射された単色光は汚染層9を突き抜
けた後、試料7の表面に光エネルギーを与えて、
この試料7の表面全面、即ち汚染層9に被覆され
ている部分および被覆されていない部分の双方、
から十eV以下の低エネルギーをもつ光電子を放
出させる。この際、単色光の有する光エネルギー
が汚染層9の光電的仕事関数未満であるので、汚
染層9からは電子は放出されない。次に、前記汚
染層9によつて被覆されている汚染表面から放出
された電子は、汚染層9を通り抜ける際、この汚
染層9によつてその運動エネルギーを失い該汚染
層9に捕捉されるので、外部に現れることができ
ないのである。一方、汚染層9によつて被覆され
ていない清浄表面から放出された電子は、そのま
ま移動を継続するのである。このように、汚染層
9に被覆された汚染表面からの電子は外部に現れ
ず、一方、汚染層9に被覆されていない清浄表面
からの電子はそのまま移動して外部に現れるの
で、この外部に現れた電子数を調べれば、試料7
の表面の内、どの程度汚染層9によつて被覆され
ずに残つているかを知ることができるのである。
前記清浄表面からの電子は、第2格子電極8およ
び第1格子電極6を通過し、陽極4に引き寄せら
れる。そして、電子が陽極4近傍に到達すると、
陽極4近傍には高電圧によつて強い電界が発生し
ているので、この電界により電子が加速され気体
放電を引き起こす。この気体増幅作用により、陽
極4に印加されている電圧は第2図aに示すよう
に、電位が低下し、電子パルスが発生する。この
陽極4に発生した電子パルスは増幅器13を介し
て第1パルス発生器14および第2パルス発生器
15に送られる。第1パルス発生器14は電圧が
300Vで時間幅がTeの矩形波パルスを発生して第
1格子電極6に送り、第1格子電極6の電圧を
100Vから400VにTe時間だけ増加させる。この結
果、陽極4と第1格子電極6との間の電位差が
300V低下し、これによつて、気体増幅作用によ
り発生した光や陽イオンによる二次電子は放電電
圧に達することができず、連続放電が阻止され
る。一方、第2パルス発生器15は時間幅がTe
で電圧が−110Vの矩形波パルスを第2格子電極
8に送り、第2格子電極8の電圧を80Vから−
30Vに低下させる。この結果、前記気体増幅作用
によつて発生した陽イオンがこの第2格子電極8
に捕捉されて中和される。これにより、陽イオン
が汚染層9および試料7に到達してこれらに影響
を与えるようなことはない。そして、Te時間だ
け経過すると、第1、第2格子電極6,8の電圧
は元の電圧にそれぞれ回復し、空気カウンターは
再び電子を検出できる状態となる。前記陽極4に
発生した電子パルスは同時に増幅器13を介して
計数手段16にも送られ、この計数手段16は前
記電子パルス数、即ち汚染層9によつて被覆され
ていない清浄面から放出された電子数、を計数
し、計数結果、例えば計数率、を演算手段17に
出力する。演算手段17は前述した式に基づいて
演算して試料7の清浄度を求め、その演算結果を
表示手段18に送る。ここで、試料7の表面が完
全清浄面であるとき、即ち汚染層9によつて全く
被覆されていないとき、には計数率が前記N1と
等しくなつて演算結果(清浄度)は1となり、ま
た、試料7の表面が汚染層9によつて被覆される
に従い計数率は小さくなつて演算結果(清浄度)
が1から0に近付き、完全汚染面であるとき、即
ち汚染層9によつて全て被覆されているとき、に
は計数率は0となつて演算結果(清浄度)は0と
なる。前記演算結果が表示手段19に入力される
と、表示手段18は試料7の清浄度Tを表示す
る。
以上の油脂からなる汚染層9が表面の一部に付着
された、例えばシリコンからなる試料7をケース
1の底面上に載置する。次に、高圧電源5から陽
極4に第2図aに示すように、例えば3.4KVの高
電圧を印加する。次に、光源10からの光を分光
器11によつて単色光にするとともにスリツト1
2によつてその強度を調節し、試料7に照射す
る。試料7にエネルギーを与える単色光は、試料
7の光電的仕事関数以上で汚染層9の光電的仕事
関数未満のエネルギーを有する光を使用する。こ
の試料7に照射された単色光は汚染層9を突き抜
けた後、試料7の表面に光エネルギーを与えて、
この試料7の表面全面、即ち汚染層9に被覆され
ている部分および被覆されていない部分の双方、
から十eV以下の低エネルギーをもつ光電子を放
出させる。この際、単色光の有する光エネルギー
が汚染層9の光電的仕事関数未満であるので、汚
染層9からは電子は放出されない。次に、前記汚
染層9によつて被覆されている汚染表面から放出
された電子は、汚染層9を通り抜ける際、この汚
染層9によつてその運動エネルギーを失い該汚染
層9に捕捉されるので、外部に現れることができ
ないのである。一方、汚染層9によつて被覆され
ていない清浄表面から放出された電子は、そのま
ま移動を継続するのである。このように、汚染層
9に被覆された汚染表面からの電子は外部に現れ
ず、一方、汚染層9に被覆されていない清浄表面
からの電子はそのまま移動して外部に現れるの
で、この外部に現れた電子数を調べれば、試料7
の表面の内、どの程度汚染層9によつて被覆され
ずに残つているかを知ることができるのである。
前記清浄表面からの電子は、第2格子電極8およ
び第1格子電極6を通過し、陽極4に引き寄せら
れる。そして、電子が陽極4近傍に到達すると、
陽極4近傍には高電圧によつて強い電界が発生し
ているので、この電界により電子が加速され気体
放電を引き起こす。この気体増幅作用により、陽
極4に印加されている電圧は第2図aに示すよう
に、電位が低下し、電子パルスが発生する。この
陽極4に発生した電子パルスは増幅器13を介し
て第1パルス発生器14および第2パルス発生器
15に送られる。第1パルス発生器14は電圧が
300Vで時間幅がTeの矩形波パルスを発生して第
1格子電極6に送り、第1格子電極6の電圧を
100Vから400VにTe時間だけ増加させる。この結
果、陽極4と第1格子電極6との間の電位差が
300V低下し、これによつて、気体増幅作用によ
り発生した光や陽イオンによる二次電子は放電電
圧に達することができず、連続放電が阻止され
る。一方、第2パルス発生器15は時間幅がTe
で電圧が−110Vの矩形波パルスを第2格子電極
8に送り、第2格子電極8の電圧を80Vから−
30Vに低下させる。この結果、前記気体増幅作用
によつて発生した陽イオンがこの第2格子電極8
に捕捉されて中和される。これにより、陽イオン
が汚染層9および試料7に到達してこれらに影響
を与えるようなことはない。そして、Te時間だ
け経過すると、第1、第2格子電極6,8の電圧
は元の電圧にそれぞれ回復し、空気カウンターは
再び電子を検出できる状態となる。前記陽極4に
発生した電子パルスは同時に増幅器13を介して
計数手段16にも送られ、この計数手段16は前
記電子パルス数、即ち汚染層9によつて被覆され
ていない清浄面から放出された電子数、を計数
し、計数結果、例えば計数率、を演算手段17に
出力する。演算手段17は前述した式に基づいて
演算して試料7の清浄度を求め、その演算結果を
表示手段18に送る。ここで、試料7の表面が完
全清浄面であるとき、即ち汚染層9によつて全く
被覆されていないとき、には計数率が前記N1と
等しくなつて演算結果(清浄度)は1となり、ま
た、試料7の表面が汚染層9によつて被覆される
に従い計数率は小さくなつて演算結果(清浄度)
が1から0に近付き、完全汚染面であるとき、即
ち汚染層9によつて全て被覆されているとき、に
は計数率は0となつて演算結果(清浄度)は0と
なる。前記演算結果が表示手段19に入力される
と、表示手段18は試料7の清浄度Tを表示す
る。
なお、前述の実施例においては、低速の電子を
検出する空気カウンタと、計数手段16と、演算
手段17と、表示手段18と、を一体化して1つ
の装置を構成したが、この発明においては、例え
ば空気カウンタおよび計数手段16と、演算手段
17および表示手段18と、を分離し、電子数の
検出と演算表示とを別々の場所で行うようにして
もよい。
検出する空気カウンタと、計数手段16と、演算
手段17と、表示手段18と、を一体化して1つ
の装置を構成したが、この発明においては、例え
ば空気カウンタおよび計数手段16と、演算手段
17および表示手段18と、を分離し、電子数の
検出と演算表示とを別々の場所で行うようにして
もよい。
以上説明したように本発明においては試料の仕
事関数よりも大きく、かつ前記試料の表面に付着
している汚染物質の仕事関数よりも小さなエネル
ギーの光を照射して試料からの光電子の個数を検
出し、この個数と清浄な試料に基づく光電子の個
数との差をもつて汚染物質の量を検出するように
したので、光電子のエネルギ自体を問題とする必
要がなく、このため空気中やガス中での測定がで
きて、工業製品の清浄度のオンライン測定が可能
となる。
事関数よりも大きく、かつ前記試料の表面に付着
している汚染物質の仕事関数よりも小さなエネル
ギーの光を照射して試料からの光電子の個数を検
出し、この個数と清浄な試料に基づく光電子の個
数との差をもつて汚染物質の量を検出するように
したので、光電子のエネルギ自体を問題とする必
要がなく、このため空気中やガス中での測定がで
きて、工業製品の清浄度のオンライン測定が可能
となる。
第1図はこの発明を実施するための装置の一実
施例を示す一部がブロツクで示された断面図、第
2図は空気カウンターの電圧変化を示すグラフで
ある。 4……陽極、7……試料、9……汚染層、10
……光源、16……計数手段、17……演算手
段、18……表示手段。
施例を示す一部がブロツクで示された断面図、第
2図は空気カウンターの電圧変化を示すグラフで
ある。 4……陽極、7……試料、9……汚染層、10
……光源、16……計数手段、17……演算手
段、18……表示手段。
Claims (1)
- 1 試料の仕事関数よりも大きく、かつ前記試料
の表面に付着している汚染物質の仕事関数よりも
小さなエネルギーの光を照射して前記試料からの
光電子の個数を検出し、前記個数と清浄な試料に
基づく光電子の個数との差により汚染物質の量を
検出する表面の清浄度計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11882084A JPS60262043A (ja) | 1984-06-09 | 1984-06-09 | 表面の清浄度計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11882084A JPS60262043A (ja) | 1984-06-09 | 1984-06-09 | 表面の清浄度計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60262043A JPS60262043A (ja) | 1985-12-25 |
| JPH0556460B2 true JPH0556460B2 (ja) | 1993-08-19 |
Family
ID=14745947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11882084A Granted JPS60262043A (ja) | 1984-06-09 | 1984-06-09 | 表面の清浄度計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60262043A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0711495B2 (ja) * | 1982-05-07 | 1995-02-08 | 株式会社日立製作所 | 光電子測定方法 |
-
1984
- 1984-06-09 JP JP11882084A patent/JPS60262043A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60262043A (ja) | 1985-12-25 |
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