JP2000182559A

JP2000182559A - ２次電子測定装置

Info

Publication number: JP2000182559A
Application number: JP10360872A
Authority: JP
Inventors: Manabu Ishimoto; 学石本; Soichiro Hidaka; 総一郎日高
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】２次電子測定装置に関し、絶縁物の２次電子
放出係数を絶縁物が絶縁破壊を起こさない範囲で測定す
る。【解決手段】イオン電流に応じたイオンを加速電圧を
印加することにより照射するイオンガン、イオンガンに
よってイオンが照射される測定対象物が配置されたター
ゲットと、ターゲットに流れる電流を測定するターゲッ
ト電流計と、測定対象物から放出された電子を捕獲する
コレクターと、コレクターに流れる電流を測定するコレ
クター電流計と、イオンガンによるイオン照射時間をε
ε₀ＳＶ／ｔｉ（ただし、ε：測定対象物の誘電率、ε
₀：真空の誘電率、Ｓ：イオン照射面積、ｔ：測定対象
物の厚さ、Ｖ：加速電圧値、ｉ：イオン電流値）以下に
制御する制御装置とで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、２次電子測定装
置に関し、さらに詳しくは、例えば誘電体のような物質
からイオンが衝突した時に放出される２次電子を測定す
る２次電子測定装置に関し、例えばＰＤＰ（プラズマデ
ィスプレイパネル）の放電電極を覆う誘電体にイオンが
衝突した時に放出される２次電子等の測定に好適に用い
られる２次電子測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】物質、特に金属（導体）の２次電子放出
係数の測定は、Bell研究所のH.D.Hagstrum氏らによって
行われた測定方法が一般によく知られている（Physical
Review Vol.189 No.1 pp244- 1953 ^Electron Ejectio
n from Mo by He+ He++,and He2++"、Physical Review
Vol.104 No.3 pp672- 1956 ^Auger Ejection of Electr
ons from Mo by Noble Gas Ions"、及び、Physical Rev
iew Letter Vol.43 No.14 pp1050- 1979 ^Excited-Atom
Deexcitation Spectroscopy using Incident Ions" 参
照）。

【０００３】この測定に用いられる測定装置の構成を図
９に示す。図中、１０１はイオンガン、１０２はイオン
ガンから発生されるイオンビーム、１０３はイオンビー
ムが照射される測定対象物を配置したターゲット（電
極）、１０３ａはターゲットに流れる電流を測定するタ
ーゲット電流計、１０４はターゲット上の測定対象物か
ら放出される２次電子、１０５は２次電子を受けるコレ
クター（電極）、１０５ａはコレクターに流れる電流を
測定するコレクター電流計、１０６はバッテリーであ
る。

【０００４】ターゲット１０３のイオンビーム照射位置
には導電性の測定対象物が置かれており、この測定対象
物から２次電子が放出される。２次電子放出係数（γ）
は、１つのイオンが物質に衝突した場合にその物質から
２次電子がどれだけ出てくるかを示す量で、２次電子放
出効率とも呼ばれている。２次電子放出係数は、γ＝Ｉ
ｃ／（Ｉｔ−Ｉｃ）として表される。ただし、Ｉｔはタ
ーゲット１０３に流れる電流、Ｉｃはコレクター１０５
によって捕獲された２次電子によって流れる電流であ
る。

【０００５】この２次電子放出係数は、物質表面の電子
状態と密接に結びついており、物質表面の状態を知るて
がかりとなる。また、この２次電子放出係数は、放電現
象とも深くかかわっている。ＰＤＰは、電極を配置した
一対の基板間に放電空間を形成した自己発光型の表示パ
ネルであり、このＰＤＰにおいても、放電面の２次電子
放出係数を知ることは放電性能を評価する上で重要であ
る。

【０００６】放電面の２次電子放出係数に関し、図１０
に示すＡＣ型３電極面放電構造のＰＤＰを例に挙げて説
明する。ＰＤＰ１は、前面側のガラス基板１１の内面
に、行Ｌ毎に一対ずつサステイン電極（表示電極）Ｘ，
Ｙが配列されている。行Ｌは画面における水平方向のセ
ル列である。サステイン電極Ｘ，Ｙは、それぞれがＩＴ
Ｏからなる透明導電膜４１とＣｒ−Ｃｕ−Ｃｒからなる
金属膜（バス電極）４２で形成され、低融点ガラスから
なる厚さ３０μｍ程度の誘電体層１７で被覆されてい
る。誘電体層１７の表面にはマグネシア（ＭｇＯ）から
なる厚さ数千オングストロームの保護膜１８が設けられ
ている。アドレス電極Ａは、背面側のガラス基板２１の
内面を覆う下地層２２の上に配列されており、厚さ１０
μｍ程度の誘電体層２４によって被覆されている。誘電
体層２４の上には、高さ１５０μｍのストライプ状の隔
壁２９が、各アドレス電極Ａの間に１つずつ設けられて
いる。これらの隔壁２９によって放電空間３０が行方向
にサブピクセル（単位発光領域）毎に区画され、且つ放
電空間３０の間隙寸法が規定されている。そして、隔壁
間の細長い溝内に、アドレス電極Ａの上方及び隔壁２９
の側面を含めて背面側の内面を被覆するように、カラー
表示のためのＲ，Ｇ，Ｂの３色のストライプ状の蛍光体
層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂが設けられている。３色の配
置パターンは、１列のセルの発光色が同一で且つ隣接す
る列どうしの発光色が異なるストライプパターンであ
る。

【０００７】放電空間３０には主成分のネオンにキセノ
ンを混合した放電ガスが充填されており（封入圧力は約
５００Ｔｏｒｒ）、蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂは
放電時にキセノンが放つ紫外線によって局部的に励起さ
れて発光する。表示の１ピクセル（画素）は行方向に並
ぶ３個のサブピクセルで構成される。各サブピクセル内
の構造体がセル（表示素子）である。隔壁２９の配置パ
ターンがストライプパターンであることから、放電空間
３０のうちの各列に対応した部分は全ての行Ｌに跨がっ
て列方向に連続している。そのため、隣接する行Ｌどう
しの電極間隙（逆スリット）の寸法は各行Ｌの面放電ギ
ャップ（例えば５０〜１５０μｍの範囲内の値）より十
分に大きく、列方向の放電結合を防ぐことのできる値
（例えば１５０〜５００μｍの範囲内の値）に選定され
ている。

【０００８】このような構成のＰＤＰにおいては、例え
ばアドレス電極Ａとスキャン用のサステイン電極Ｙ間の
放電現象は、次のようなステップで発生する。まず、印
加電圧によってイオン化した放電ガスがサステイン電極
Ｙの表面を覆う保護膜１８に衝突し、それによって２次
電子が放出される。さらにその電子が電界により加速さ
れ、希ガス（放電ガス）原子と衝突し、ガスがイオン化
する。これを繰り返し、空間電荷が一定以上の量になる
と放電が発生する。このときの放電開始電圧は、最初の
２次電子放出量と密接に関係していて、対向放電の場
合、次の関係がある。Ｖｆ＝（１／α）ｌｏｇ（１＋１／γ）（ただし、α：電離定数，γ：２次電子放出係数）このように、物質の２次電子放出係数は、放電現象、特
に放電開始電圧を知る上で大きな役割を果たす。

【０００９】ＰＤＰにおいては、放電開始電圧は保護膜
１８の２次電子放出係数の大きさで決まる。上述したよ
うに、この保護膜には通常、ＭｇＯ等の絶縁物が用いら
れている。図９に示した２次電子の測定では測定対象物
は導電体であったが、絶縁物、特に酸化物を測定対象物
にしたものとしては、内池氏らによって行われた２次電
子放出係数の測定装置が知られている（ITE Technical
Report Vol.19 No.66pp49-54 1995“イオン衝撃による
２次電子放出特性”参照）。

【００１０】しかしながら、この測定装置では、測定対
象物は絶縁物であるが、この絶縁物を薄膜状にし、膜厚
を１０００Åとすることで導電性を得ていたため、この
測定系では、膜厚が厚くなると測定対象物がチャージア
ップ（静電容量により測定対象物に電荷が蓄積される現
象）し、それにより絶縁破壊が生じて２次電子をうまく
測定することができなかった。また、測定は高真空下
（１０^-10Ｔｏｒｒ程度）で行われ、実際のＰＤＰパネ
ルの内圧（５００Ｔｏｒｒ程度）とはかなり異なる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の２次電子の測定
法では、基本的に測定対象物は導電体であり、定常的な
電流が測定対象物中を流れる。しかしながら、測定対象
物が絶縁体である場合、測定対象物中には測定時の表面
電位に応じた電流が流れる。これは時間的には非定常的
な電流である。この場合、測定対象物によっては絶縁破
壊を起こし、変質してしまう可能性がある。かつ、測定
対象物の表面電位がイオンの加速電圧と同等になると、
測定対象物にイオンが到達せず測定不能となる。

【００１２】また、現在広く用いられているＰＤＰは、
上述したように、３電極面放電型と呼ばれるものであ
り、サステイン電極Ｘ，Ｙとアドレス電極Ａとを拡大す
れば、図１１に示すような構造となっている。この構造
では、サステイン電極Ｘ，Ｙ間で放電Ｄが発生する場
合、対向放電とは異なったイオン衝突角等を持つ。

【００１３】さらに、従来の方法では、測定対象物周辺
の環境、例えばガス圧等が、実際のＰＤＰパネルの内部
とは異なる点が多い。したがって、実際のＰＤＰパネル
で測定した場合には、２次電子放出係数は従来の方法で
測定した場合と異なるものと想定される。

【００１４】この発明は、このような事情を考慮してな
されたもので、絶縁物の２次電子放出係数を絶縁物が絶
縁破壊を起こさない範囲で測定し、さらにＰＤＰの内部
と同様な条件下で絶縁物の２次電子放出係数を測定する
ことが可能な２次電子測定装置を提供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明は、イオン電流
に応じたイオンを加速電圧を印加することにより照射す
るイオン照射手段と、イオン照射手段によってイオンが
照射される測定対象物が配置されたターゲットと、ター
ゲットに流れる電流を測定するターゲット電流測定手段
と、測定対象物から放出された電子を捕獲するコレクタ
ーと、コレクターに流れる電流を測定するコレクター電
流測定手段と、イオン照射手段によるイオン照射時間を
εε₀ＳＶ／ｔｉ（ただし、ε：測定対象物の誘電率、
ε₀：真空の誘電率、Ｓ：イオン照射面積、ｔ：測定対
象物の厚さ、Ｖ：加速電圧値、ｉ：イオン電流値）以下
に制御する制御手段とを備えてなる２次電子測定装置で
ある。

【００１６】この発明において、制御手段としては、イ
オン照射手段によるイオン照射時間をεε₀ＳＶ／ｔｉ
以下に制御できるものであればどのような装置を適用し
てもよい。例えば、イオン照射手段と測定対象物との間
にメカニカルシャッターを配置し、そのメカニカルシャ
ッターを上記εε₀ＳＶ／ｔｉの時間以下の間だけ開放
できるようにコントロールする装置や、また、イオンが
通過可能な貫通口を持つ遮蔽板と静電偏向電極とを組み
合わせたものをイオン照射手段と測定対象物との間に配
置し、静電偏向電極に電圧を印加しない場合（または印
加した場合）にはイオンが遮蔽板の貫通口を通過し、静
電偏向電極に電圧を印加した場合（または印加しない場
合）にはイオンが遮蔽板によって遮蔽されるようにし
て、上記εε₀ＳＶ／ｔｉの時間以下の間だけイオンが
遮蔽板の貫通口を通過して測定対象物に照射されるよう
に静電偏向電極への電圧印加をコントロールする装置
や、あるいは、イオン照射手段の電源をＯＮ／ＯＦＦで
きるようにし、上記εε₀ＳＶ／ｔｉの時間以下の間だ
けイオン照射手段の電源をＯＮにしてイオン照射手段か
らイオンが照射されるようにコントロールする装置等、
各種の装置を適用することができる。

【００１７】また、この発明においては、イオン照射手
段と測定対象物が配置されたターゲットとコレクターと
を収容可能な容器と、その容器内に所定圧の放電ガスを
供給する放電ガス供給手段とをさらに設け、イオン照射
手段とターゲットを、測定対象物である誘電体で覆われ
た一対の電極から構成することが望ましい。

【００１８】放電ガス供給手段は、実際のＰＤＰの内部
に充填する放電ガスを容器内に供給することが可能な１
本又は複数本のガス容器と、放電ガスを所望の圧力で容
器内に充填することが可能なバルブ開閉装置とから構成
することができる。

【００１９】このような構成とした場合には、容器の内
部を実際のＰＤＰ内部のガス状態に保持するとともに、
一対の電極の配置を実際のＰＤＰと同様な電極配置とす
ることにより、イオン衝突角の再現など、実際のＰＤＰ
の内部と同様な条件のもとでの２次電子放出係数の測定
が可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態に基
づいてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発
明が限定されるものではない。

【００２１】実施例１図１はこの発明による２次電子測定装置の実施例１の構
成を示す説明図である。この図において、１はイオンガ
ン、２はイオンガンから発生されるイオンビーム、３は
イオンビームが照射される測定対象物を配置したターゲ
ット、３ａはターゲットに流れる電流を測定するターゲ
ット電流計、４はターゲット上の測定対象物から放出さ
れる２次電子、５は２次電子を受けるコレクター、５ａ
はコレクターに流れる電流を測定するコレクター電流
計、６はバッテリー、７は真空室、８は真空室を減圧す
る真空ポンプ、９はメカニカルシャッター、１０はイオ
ンガンに供給するＮｅ，Ｘｅ，Ａｒ等の稀ガスを収容し
たガス容器、１１はバルブである。

【００２２】ターゲット３とコレクター５は電極となっ
ている。また、真空室７は真空ポンプ８により１０^-10
Ｔｏｒｒ程度の高真空に維持されている。ターゲット３
のイオンビーム照射位置には測定対象物（図示しない）
が置かれている。この測定対象物は、数千オングストロ
ームの厚みのＭｇＯのような絶縁体（誘電体）である。

【００２３】イオンガン１内にはガス容器１０からバル
ブ１１を介して稀ガスが導入される。イオンガン１には
電位が与えられ、これにより稀ガスはイオン化され、加
速されて、イオンガン１からイオンビーム２としてター
ゲット３に照射される。照射されたイオンビーム２はタ
ーゲット３上の測定対象物に衝突する。イオンはプラス
の電荷を持っており、この電荷は誘電体である測定対象
物に蓄積され、一部がターゲット３からグランドに流れ
る。このターゲット３に流れる電流はターゲット電流計
３ａによって観測される。

【００２４】イオンガン１から照射されるイオンの量
は、イオン電流として測定することができる。また、照
射されるイオンの速度は、イオンガン１の電位とターゲ
ット３の電位との電位差、つまりイオンガン１とターゲ
ット３間に印加される加速電圧によって決定される。こ
の加速電圧も測定することができる。イオン電流は、測
定対象物が導電体である場合にはターゲット３に流れる
電流とほぼ等しい。

【００２５】測定対象物からは、上述したように２次電
子４が放出されるが、この放出された２次電子４は、コ
レクター５で捕獲され、コレクター電流計５ａで観測さ
れる。コレクター５には、バッテリー６によって十分に
高い正の電位が与えられており、これにより２次電子は
コレクター５に確実に捕獲される。図３はコレクター電
圧Ｖｃと２次電子放出係数（γ）との関係を示すグラフ
であり、このグラフにおけるコレクター電圧Ｖｃ１の電
圧がコレクター５に対して与えられる。

【００２６】測定対象物の２次電子放出係数（γ）は、
γ＝Ｉｃ／（Ｉｔ−Ｉｃ）により求めることができる
（ただし、Ｉｔはターゲット３に流れる電流、Ｉｃはコ
レクター５によって捕獲された２次電子によってコレク
ター５に流れる電流）。

【００２７】イオンガン１の前方にはメカニカルシャッ
ター９を配置し、このメカニカルシャッター９を機械的
に開閉することでイオンビーム２の照射時間をコントロ
ールする。メカニカルシャッター９を閉じた状態を図２
に示す。このメカニカルシャッター９の開閉信号は、パ
ルス信号として電気的に電流計Ｉｔ及び電流計Ｉｃの電
流測定系に送られる。電流測定系では、メカニカルシャ
ッター９のＯＮ信号（開いている状態の信号）を認識す
ることによって電流の測定を開始する。

【００２８】メカニカルシャッター９の開閉はコントロ
ーラ（図示しない）によって行う。このコントローラで
は、イオンガン１によるイオン照射時間Ｔを、下記の式
に基づいて、測定対象物が絶縁破壊を起こさない時間内
にコントロールする。Ｔ ≦ εε₀ＳＶ／ｔｉ（ただし、ε：測定対象物の誘電率、ε₀：真空の誘電
率、Ｓ：イオンビーム照射面積、ｔ：測定対象物の厚
さ、Ｖ：イオンガンの加速電圧値、ｉ：イオンガンのイ
オン電流値）すなわち、イオンビーム２をパルス化し、パルス幅を上
記の式で表されるイオンビーム照射時間Ｔとすること
で、測定対象物のチャージアップを防止する。

【００２９】このように、イオンガン１の前部にイオン
ビームを遮蔽するメカニカルシャッター９を設け、メカ
ニカルシャッター９をＯＮ／ＯＦＦすることで、イオン
ビームの測定対象物に対する照射時間Ｔを上記の式で示
される時間内にコントロールし、これにより絶縁物であ
る測定対象物がチャージアップしない状態で測定を行
う。

【００３０】したがって、従来においては、測定対象物
が絶縁物の場合、チャージアップは避けられず、絶縁破
壊に至ることもあったが、本実施例によれば、チャージ
アップしない範囲での測定対象物の２次電子放出係数の
測定が可能となる。

【００３１】イオンビームの照射により、測定対象物の
表面電位は、絶縁破壊を伴わない場合には図４に示すよ
うに変化し、絶縁破壊を伴う場合には図５に示すように
変化する。図４及び図５において（ａ）は電圧、（ｂ）
は電流を示している。

【００３２】これらの図に示すように、絶縁破壊を伴わ
ない場合には表面電位は一定となるが、絶縁破壊を伴う
場合には、測定対象物内には絶縁破壊により一時的に電
流が流れて電圧が降下する。

【００３３】イオンビーム２の照射時間をコントロール
して、チャージアップ前の過渡状態での２次電子放出係
数を測定することにより、絶縁破壊する前の測定対象物
に特有の２次電子放出係数が得られる。

【００３４】この時、測定対象物の厚みが薄い場合に
は、表面がチャージアップすると絶縁破壊電圧以上にな
る可能性がある。チャージアップ電圧は加速電圧と同等
まで上昇するので、例えば、膜厚５０００Åの絶縁膜に
加速電圧５００Ｖでイオンビームの照射を行った場合、
このときの電界傾斜は１０⁹Ｖ／ｍとなる。これはほと
んどの絶縁体が絶縁破壊を起こす電界傾斜である。した
がって、測定対象物のイオンビーム照射時間Ｔを厳密に
コントロールする必要がある。

【００３５】実際に、図１に示す装置を用い、同じ測定
対象物を用いて、ターゲット３にイオンビーム２を連続
照射した場合に得られた２次電子放出係数と、ターゲッ
ト３にイオンビーム２を所定時間（絶縁破壊の生じない
時間以下）だけ照射した場合に得られた２次電子放出係
数との比較を示す。イオンビームの照射時間以外は全て
同じ条件で行った。測定対象物：ＭｇＯ測定対象物の誘電率ε：８真空の誘電率ε₀：８．８５×１０^-12 イオンビーム照射面積Ｓ：約１ｍｍ²（１×１０
^-6ｍ²）イオンガンの加速電圧値Ｖ：５００Ｖ測定対象物の厚さｔ：１０００Å（１０００×１０^-10
ｍ）イオンガンのイオン電流値ｉ：１μＡ（１×１０^-6Ａ）上記の条件で、イオンビームを連続照射した場合と、イ
オンビームを所定時間だけ照射した場合の各２次電子放
出係数を求めた。なお、測定対象物の厚さは連続照射で
もチャージアップのない厚さとした。

【００３６】測定対象物が絶縁破壊を起こさない範囲の
イオンビーム照射時間Ｔは、Ｔ＝εε₀ＳＶ／ｔｉ＝８
×８．８５×１０^-12 ×１×１０^-6×５００／（１００
０×１０^-10×１×１０^-6）＝３５０ｍｓｅｃとなる。
したがって、測定対象物が絶縁破壊を起こさないように
するためには、イオンビームの照射時間Ｔを３５０ｍｓ
ｅｃ以下に設定すればよい。本比較例ではイオンビーム
照射時間Ｔを１０ｍｓｅｃとした。

【００３７】２次電子放出係数を、γ＝Ｉｃ／（Ｉｔ−
Ｉｃ）（Ｉｔ：ターゲット３に流れる電流、Ｉｃ：コレ
クター５に流れる電流）として求めた結果、イオンビー
ムを連続照射した場合の２次電子放出係数はγ＝０．６
５であり、イオンビームを１０ｍｓｅｃだけパルス照射
した場合の２次電子放出係数はγ＝０．６２であり、両
者はほぼ一致した。このように、測定対象物のチャージ
アップを防止するためにイオンビームをパルス的に短時
間だけ照射するようにしても、得られた２次電子放出係
数の結果はイオンビームを連続照射した時とほぼ同じで
あった。したがって、イオンビームの短時間照射による
２次電子放出係数の測定に与える影響は全くなかった。

【００３８】実施例２図６はこの発明による２次電子測定装置の実施例２の構
成を示す説明図である。この図に示すように、本例は、
実施例１と同じ、イオンガン１、ターゲット３、ターゲ
ット電流計３ａ、コレクター５、コレクター電流計５
ａ、バッテリー６、真空室７、真空ポンプ８、ガス容器
１０、及びバルブ１１を備えた測定系において、イオン
ガン１の直後に貫通口を持つ遮蔽板１２と静電偏向電極
１３とを組み合わせたものを配置し、静電偏向電極１３
に電圧を印加する電圧印加装置１４を備えた構成となっ
ている。

【００３９】イオンビーム２のＯＮ／ＯＦＦは、静電偏
向電極１３に電圧をかけてイオンビーム２の方向をそら
すことにより行う。イオンビーム２の方向をそらした状
態を図７に示す。電圧印加装置１４によって静電偏向電
極１３に電圧をかけると、荷電粒子であるイオンは曲が
り、遮蔽板１２に当たる。遮蔽板１２の貫通口の位置
は、静電偏向電極１３に電圧をかけない状態ではイオン
ビーム２が遮蔽板１２の貫通口を通過するように調整し
ておく。

【００４０】この場合、たとえば電子ビーム装置（加速
電圧数十ｋＶ）で通常行われる偏向に対して、加速電圧
が低いので偏向角に対する偏向電圧の影響が大きい。こ
のため、より精密な電圧制御が必要である。

【００４１】電圧印加装置１４の電圧印加のタイミング
調整はコントローラ（図示しない）によって行う。この
コントローラでは、実施例１と同様に、イオンガン１に
よるイオン照射時間Ｔを、下記の式に基づいて、測定対
象物が絶縁破壊を起こさない時間内にコントロールす
る。Ｔ ≦ εε₀ＳＶ／ｔｉ（ただし、ε：測定対象物の誘電率、ε₀：真空の誘電
率、Ｓ：イオンビーム照射面積、ｔ：測定対象物の厚
さ、Ｖ：イオンガンの加速電圧値、ｉ：イオンガンのイ
オン電流値）すなわち、イオンビーム２をパルス化し、パルス幅を上
記の式で表されるイオンビーム照射時間Ｔとすること
で、測定対象物のチャージアップを防止する。

【００４２】このように、イオンガン１の直後に貫通口
を持つ遮蔽板１２と静電偏向電極１３とを組み合わせた
ものを配置し、電圧印加装置１４で静電偏向電極１３に
電圧を印加することで、イオンビームの測定対象物に対
する照射時間Ｔを上記の式で示される時間内にコントロ
ールし、これにより絶縁物である測定対象物がチャージ
アップしない状態で測定を行う。

【００４３】実施例３図８はこの発明による２次電子測定装置の実施例３の構
成を示す説明図である。この図において、２１は内部の
ガス圧調整が可能なチャンバー、２２，２３，２４はチ
ャンバー２１内に所定圧の放電ガスを供給する第１，第
２，第３ガス容器、２５，２６，２７はバルブ、２８，
２９はチャンバー２１内に収容された第１，第２電極、
３０は第１電極２９と第２電極３０上に設けられた２次
電子放出係数の測定対象物、３１は第１電極２９に任意
波形の電圧を印加する第１電圧発生部、３２は第２電極
３０に任意波形の電圧を印加する第２電圧発生部、３３
は第１電極２９に流れる電流を測定する第１電流計、３
４は第２電極３０に流れる電流を測定する第２電流計、
３５は測定対象物３０から放出された２次電子を捕獲す
るコレクター、３６はコレクター３５に流れる電流を測
定するコレクター電流計、３７はコレクター３５に正の
電位を与える電圧発生装置、３８はチャンバー２１を減
圧する真空ポンプ、３９は真空ポンプ３８のバルブであ
る。

【００４４】本実施例の２次電子測定装置は、第１電極
２９と第２電極３０とを並置して、その上に測定対象物
３０を配置し、これにより実際のＰＤＰと同様に、測定
対象物３０を介して第１電極２９と第２電極３０との間
で面放電が生ずるような配置とし、この測定対象物３０
と対向させてコレクター３５を配置した構成となってい
る。

【００４５】第１ガス容器２２にはＮｅが、第２ガス容
器２３にはＸｅが、第３ガス容器２４にはＡｒが、それ
ぞれ収容されている。測定対象物３０は、数千オングス
トロームの厚みのＭｇＯのような膜状の絶縁体（誘電
体）である。コレクター３５は電極となっており、測定
対象物３０から放出される２次電子を捕獲するために測
定対象物３０に対向して配置されている。コレクター３
５には、電圧発生装置３７によって十分に高い正の電位
が与えられており、これにより２次電子はコレクター３
５に捕獲される。

【００４６】第１電極２８、第２電極２９、測定対象物
３０及びコレクター３５は、チャンバー２１内に配置さ
れている。そして、チャンバー２１には複数のガス導入
口が設けられており、第１ガス容器２２からはＮｅを、
第２ガス容器２３からはＸｅを、第３ガス容器２４から
はＡｒを、それぞれ導入することができる。したがっ
て、Ｎｅ、Ｘｅ、Ａｒ等を適切な混合比でチャンバー２
１内に導入して、チャンバー２１内が実際のＰＤＰで用
いられる放電ガスと同じ成分のガスで満たされるように
し、そのガス圧を実際のＰＤＰパネルの内圧（５００Ｔ
ｏｒｒ程度）と同じ圧力に調整することで、チャンバー
２１内を実際のＰＤＰパネルと同じ状態にして、測定対
象物３０の２次電子放出係数を測定することができる。

【００４７】本実施例では、このようにして、ガス種・
ガス圧のコントロールが可能なチャンバー２１内に電極
２８，２９とコレクター３５を配置し、実際のＰＤＰの
内部に近い条件のもとで測定対象物３０の２次電子放出
係数の測定を行う。

【００４８】なお、真空ポンプ３８でチャンバー２１内
を１０^-10Ｔｏｒｒ程度の高真空状態にして、高真空下
での測定対象物３０の２次電子放出係数の測定を行うこ
ともできる。

【００４９】次に、２次電子放出係数の測定方法につい
て説明する。２次電子放出係数の測定に際しては、測定
対象物３０で覆った一対の第１電極２８及び第２電極２
９を実際のＰＤＰ内部の電極と同じように配置し、測定
対象物３０に対向させてコレクター３５を配置し、第１
電極２９と第２電極３０との間に電位をかけるととも
に、コレクター３５に正の電位をかけて、測定対象物３
０から放出される２次電子をコレクター３５で捕獲する
ことにより、測定対象物３０の２次電子放出係数を求め
る。

【００５０】具体的には、第１電圧発生部３１で第１電
極２８に放電電圧以下の所定の電圧を発生させて、第１
電極２８と第２電極２９との間で電位差が生じるように
する。これにより測定対象物３０近傍の放電ガスをイオ
ン化し、そのイオンを第２電極２９上の測定対象物３０
に衝突させる。そして、その時のイオン衝撃によって第
２電極２９上の測定対象物３０から放出された２次電子
をコレクター３５で捕獲する。第２電極２９上の測定対
象物３０へのイオン衝撃によって第２電極２９に流れる
電流は、第２電流計３４によって測定される。２次電子
の捕獲によってコレクター３５に流れる電流はコレクタ
ー電流計３６によって測定される。

【００５１】この時第２電流計３４で測定された電流、
つまり第２電極２９に流れる電流をＩｔとし、コレクタ
ー電流計３６で観測された電流、つまり捕獲された２次
電子によってコレクター３５に流れる電流をＩｃとする
と、２次電子放出係数は、 γ＝Ｉｃ／（Ｉｔ−Ｉｃ）として求めることができる。

【００５２】また、これとは逆に、第２電圧発生部３２
で第２電極２９に放電電圧以下の所定の電圧を発生させ
て、第２電極２９と第１電極２８との間で電位差が生じ
るようにし、イオンを第１電極２８上の測定対象物３０
に衝突させ、その時のイオン衝撃によって第１電極２８
上の測定対象物３０から放出された２次電子をコレクタ
ー３５で捕獲するようにしてもよい。この場合、第１電
極２８上の測定対象物３０へのイオン衝撃によって第１
電極２８に流れる電流は、第１電流計３３によって測定
される。２次電子の捕獲によってコレクター３５に流れ
る電流は、電圧印加の方向にかかわらずコレクター電流
計３６によって測定される。

【００５３】この２次電子放出係数の測定に際しては、
測定対象物の厚みが十分に薄く、絶縁破壊を起こさない
程度の導電性のある厚みであれば、第１電極２８と第２
電極２９との間に印加する電圧の印加時間は制限する必
要はないが、測定対象物が絶縁破壊を起こす厚みのもの
であれば、測定対象物３０がチャージアップを起こさな
いように、第１電圧発生部３１による第１電極２８への
電圧印加時間、または第２電圧発生部３２による第２電
極２９への電圧印加時間を、コントローラ（図示しな
い）により所定時間以下に制御する

【００５４】すなわち、コントローラにより、第１電極
２８と第２電極２９間に印加する電圧の印加時間をＴ
を、下記の式に基づいて、測定対象物３０が絶縁破壊を
起こさない時間内にコントロールする。Ｔ ≦ εε₀ＳＶ／ｔｉ（ただし、ε：測定対象物の誘電率、ε₀：真空の誘電
率、Ｓ：イオン衝撃を受ける側の電極面積、ｔ：測定対
象物の厚さ、Ｖ：電極間の印加電圧値、ｉ：イオン衝撃
を受ける側の電極に流れる電流値）

【００５５】上記のように、電圧印加をパルス化し、パ
ルス幅を所定の電圧印加時間Ｔ以下にコントロールとす
ることで測定対象物のチャージアップを防止し、測定対
象物がチャージアップしない状態で測定対象物の２次電
子放出係数の測定を行う。

【００５６】第１電極２９と第２電極３０、及び測定対
象物３０として、図１０で示したような、ガラス基板上
にサステイン電極Ｘ，Ｙが形成され、その上に誘電体層
１７とＭｇＯからなる保護膜１８が形成されたＰＤＰ用
の前面側の基板１１をそのまま用いることもできる。こ
の場合、コレクター３５は、サステイン電極Ｘ，Ｙに比
して十分大きければよく、実施例１及び２と同様に、十
分に高い正の電位を与えることで、保護膜１８から放出
される２次電子を捕獲することができる。

【００５７】なお、アドレス電極Ａをコレクター３５と
して利用することも可能であり、この場合には、３電極
面放電ＰＤＰそのものの２次電子放出係数の測定が可能
である。

【００５８】このように、従来では、ＰＤＰ内部の電極
構成を考慮しない形で２次電子放出係数の測定が行われ
てきたが、本実施例では、実際のＰＤＰと同様な電極を
用い、チャンバー内に複数のガスを導入し、圧力調整を
して、２次電子放出係数を測定するようにした。したが
って、実際のＰＤＰ内のイオンの衝突角などが再現で
き、実際のＰＤＰの内部と同様な条件下で測定対象物の
２次電子放出係数の測定を行うことができる。また、そ
れ以外にも様々なガス種の組み合わせや種々の圧力のも
とで２次電子放出係数の測定を行うことができる。さら
に、電極間に印加する電圧の印加時間を、測定対象物が
チャージアップを起こさない時間内にコントロールする
ので、測定対象物がチャージアップしない状態で測定対
象物の２次電子放出係数の測定を行うことができる。

【００５９】

【発明の効果】この発明によれば、チャージアップしな
い範囲での測定対象物の２次電子放出係数の測定が可能
となる。また、実際のＰＤＰに近い電極構成、ガス圧条
件下での測定対象物の２次電子放出係数の測定が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による２次電子測定装置の実施例１の
構成を示す説明図である。

【図２】実施例１のメカニカルシャッターを閉じた状態
を示す説明図である。

【図３】実施例１におけるコレクター電圧Ｖｃと２次電
子放出係数（γ）との関係を示すグラフである。

【図４】絶縁破壊を伴わない場合のイオンビームの照射
による測定対象物の表面電位の変化を示すグラフであ
る。

【図５】絶縁破壊を伴う場合のイオンビームの照射によ
る測定対象物の表面電位の変化を示すグラフである。

【図６】この発明による２次電子測定装置の実施例２の
構成を示す説明図である。

【図７】実施例２のイオンビームの方向をそらした状態
を示す説明図である。

【図８】この発明による２次電子測定装置の実施例３の
構成を示す説明図である。

【図９】従来の２次電子測定装置の構成を示す説明図で
ある。

【図１０】ＡＣ型３電極面放電構造のＰＤＰの内部構造
を示す斜視図である。

【図１１】３電極面放電型のＰＤＰのサステイン電極と
アドレス電極との拡大説明図である。

【符号の説明】

１イオンガン２イオンビーム３ターゲット４２次電子５コレクター６バッテリー７真空室８真空ポンプ９メカニカルシャッター１０ガス容器１１バルブ１２遮蔽板１３静電偏向電極１４電圧印加装置２１チャンバー２２第１ガス容器２３第２ガス容器２４第３ガス容器２５，２６，２７はバルブ２８第１電極２９第２電極３０測定対象物３１第１電圧発生部３２第２電圧発生部３３第１電流計３４第２電流計３５コレクター３６コレクター電流計３７電圧発生装置３８真空ポンプ３９バルブ

フロントページの続きＦターム(参考） 2G001 AA05 BA07 CA03 DA02 GA01 GA09 GA11 GA13 JA03 JA04 JA11 JA14 KA01 PA07 SA04 5C033 NN01 NP01 QQ03 QQ05 QQ11 QQ15 RR01 RR03 RR05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イオン電流に応じたイオンを加速電圧を
印加することにより照射するイオン照射手段と、イオン
照射手段によってイオンが照射される測定対象物が配置
されたターゲットと、ターゲットに流れる電流を測定す
るターゲット電流測定手段と、測定対象物から放出され
た電子を捕獲するコレクターと、コレクターに流れる電
流を測定するコレクター電流測定手段と、イオン照射手
段によるイオン照射時間をεε₀ＳＶ／ｔｉ（ただし、
ε：測定対象物の誘電率、ε₀：真空の誘電率、Ｓ：イ
オン照射面積、ｔ：測定対象物の厚さ、Ｖ：加速電圧
値、ｉ：イオン電流値）以下に制御する制御手段とを備
えてなる２次電子測定装置。
【請求項２】制御手段が、イオン照射手段と測定対象
物との間に配置されたメカニカルシャッターと、そのメ
カニカルシャッターを前記εε₀ＳＶ／ｔｉの時間以下
の間だけ開放させるコントローラからなる請求項１記載
の２次電子測定装置。
【請求項３】制御手段が、イオン照射手段と測定対象
物との間に配置されイオンが通過可能な貫通口を持つ遮
蔽板と、イオンが遮蔽板によって遮蔽されるようにイオ
ンの進行方向を変える静電偏向電極と、前記εε₀ＳＶ
／ｔｉの時間以下の間だけイオンが遮蔽板の貫通口を通
過して測定対象物に照射されるように静電偏向電極への
電圧印加を制御するコントローラからなる請求項１記載
の２次電子測定装置。
【請求項４】イオン照射手段と測定対象物が配置され
たターゲットとコレクターとを収容可能な容器と、容器
内に所定圧の放電ガスを供給する放電ガス供給手段とを
さらに備え、イオン照射手段とターゲットが、測定対象物である誘電
体で覆われた一対の電極からなる請求項１記載の２次電
子測定装置。