(57)【要約】【課題】プラズマディスプレイパネルの放電現象に近い状態において被測定膜の二次電子放出率を簡便に測定することができる二次電子放出率測定装置を提供する。【解決手段】一対の荷電粒子生成電極１１ａ，１１ｂ間に直流の荷電粒子生成電圧を印加して希ガスの直流放電を起こさせ、この放電現象により生成された荷電状態にある希ガス粒子、すなわち荷電粒子を、一対の荷電粒子加速電極１４，１５間に形成される直流電場で加速させて、試料室２０内の試料１に入射させ、試料１の保護層５から放出される二次電子を収集電極２２により捕獲し、収集電極２２および電極３に流れる電流により、二次電子放出率を計測する。【選択図】図１
2004028906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定膜を備える試料を収容し、荷電粒子が前記被測定膜に衝突することにより放出される二次電子の放出率を測定する測定手段を備える試料室と、
所定のガスの雰囲気下にある荷電粒子生成室と、
前記荷電粒子生成室と前記試料室との圧力差を確保するように、前記荷電粒子生成室と前記試料室とを連結する連結手段とを有し、
前記荷電粒子生成室は、
一対の電極間に電圧を印加して、前記ガスをイオン化させて荷電粒子を生成する荷電粒子生成手段と、
前記荷電粒子を前記試料室の前記被測定膜へ向けて加速させる電場を形成する荷電粒子加速手段と
を有する二次電子放出率測定装置。
【請求項２】
前記試料は、陰極上に形成された前記被測定膜を有し、
前記測定手段は、
前記試料室内に設けられ、前記二次電子を収集する収集電極と、
前記被測定膜から放出された前記二次電子を前記収集電極へ向けて加速させるように、前記収集電極と前記陰極間に電圧を印加する収集電圧印加手段と、
前記収集電極に流れる電流および前記陰極に流れる電流に基づいて、前記二次電子の放出率を算出する二次電子放出率算出手段と
を有する請求項１記載の二次電子放出率測定装置。
【請求項３】
前記荷電粒子生成手段は、一対の前記電極間に直流電圧を印加し、
前記二次電子放出率算出手段は、前記収集電極に流れる電流値および前記陰極に流れる電流値に基づいて、前記二次電子の放出率を算出する
請求項２記載の二次電子放出率測定装置。
【請求項４】
前記荷電粒子生成手段は、一対の前記電極間に交流あるいはパルス電圧を印加し、
前記二次電子放出率算出手段は、前記収集電極に流れる電流の電荷量、および前記陰極に流れる電流の電荷量に基づいて、前記二次電子の放出率を算出する
請求項２記載の二次電子放出率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、プラズマディスプレイパネルの保護層等の二次電子放出率を測定する二次電子放出率測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｐａｎｅｌ）は、テレビジョン受像機やコンピュータ用ディスプレイにおいて、従来広く用いられてきた陰極線管（ＣＲＴ）では実現が難しいとされる薄型、大画面化に対応し得るディスプレイとして注目されており、既に４０インチ以上の大型ディスプレイが製品化されている。
【０００３】
図６は、従来のＡＣ型のプラズマディスプレイパネルの構成を示す図である。図６に示すプラズマディスプレイパネルは、前面ガラス基板１０１と背面ガラス基板１０２とが対向配置された構造を有し、前面ガラス基板１０１の対向面には、一対の維持電極１０７（１０７Ｘ，１０７Ｙ）が放電ギャップを介して複数並列するように設けられ、それぞれの一側縁にはバス電極１０８が形成されている。維持電極１０７の上には、維持電極１０７を被覆するように誘電体層１０９、保護層１１０が順に形成されている。
【０００４】
一方、背面ガラス基板１０２の対向面には、複数のアドレス電極１０３が維持電極１０７と直交する方向に配列するように形成されている。アドレス電極１０３の上には、誘電体層１０４が形成され、さらにその上に、各アドレス電極１０３毎に空間を仕切るための隔壁１０５が形成されている。
【０００５】
隔壁１０５の間には、赤（Ｒ：Ｒｅｄ）、緑（Ｇ：Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂ：Ｂｌｕｅ）　の３原色の蛍光体１０６が周期的に塗布形成されている。前面ガラス基板１０１と背面ガラス基板１０２に挟まれた放電空間は、周縁部において気密封止され、放電ガスで満たされている。
【０００６】
上記構成のプラズマディスプレイパネルでは、維持電極１０７Ｘ，１０７Ｙに電圧を印加し、その間で放電させることで発光表示が行なわれる。すなわち、この放電により放電ガスを励起させ、真空紫外線を発生させると、背面ガラス基板１０２上の蛍光体１０６が真空紫外線の照射を受けて各色に発光する。この可視光は、前面ガラス基板１０１を透過して表示発光色となる。
【０００７】
このように、維持電極１０７Ｘ，１０７Ｙが同じ基板に形成されたコプレーナ型の電極構成を採用する構造は、面放電型と呼ばれ、これまでの装置の主流となっている。
【０００８】
上記のプラズマディスプレイパネルの放電開始電圧は、イオン衝撃による保護層１１０からの二次電子の放出率に直接的に左右され、二次電子放出率が大きな保護層１１０ほど低電圧で駆動することが可能となる。
【０００９】
また、維持電極１０７上に形成された誘電体層１０９は、ディスプレイとしての性能を発揮するに欠かせないメモリ性能等が求められ、保護層１１０がない状態では放電によるイオン衝撃にて誘電体層１０９のエロージョンが進行し、放電電圧の上昇によって表示性能は低下し、それがパネルの寿命となって現れてしまう。
【００１０】
従って、保護層１１０の機能として、イオンスパッタリングによる劣化が少ないこと等も求められるが、上記のイオン衝撃により保護層１１０から放出される二次電子はイオンを中和させ、イオン衝撃によるスパッタ作用を妨げる働きを有することから、このような観点からも、保護層１１０の二次電子放出率は極めて重要な要素となる。
【００１１】
以上のように、プラズマディスプレイパネルの保護層１１０の材料は、重要な構成要素の一つとなっている。従って、保護層１１０を構成する材料として現在主流に用いられているＭｇＯ膜の二次電子放出率が最適となるプロセスの開発や、ＭｇＯに代わる新たな材料の研究は、プラズマディスプレイパネルの高輝度化や高寿命化のために非常に有効なものであり、この二次電子放出率を測定する装置について様々な検討がなされている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、ＣＯ２　レーザを用いてＸｅガスを絶縁破壊させ発生したイオンにより、保護層材料の二次電子放出率を測定する技術がある（鈴木　　他：信学技報ＥＩＤ９８−３１（１９９８−０７）ｐｐ．１９−２４、鈴木　他：テレビ学技報ＩＤＹ９９−２７ｐｐ．１５３−１５８）。
【００１３】
しかしながら、イオンを光学的に発生させる場合には、そのイオン化率が余り大きくないため、膨大なエネルギーが必要であり、また、特定の箇所に集中的にイオンを発生させる事が非常に難しいという問題がある。
【００１４】
また、例えば、イオン源からイオンを数１０ｋｅＶのエネルギーにおいて引き出し、質量分離したビームを減速して被測定試料に照射し、放出される二次電子を計測する技術がある（阿川　他：テレビ学技報ＩＤＹ９９−２５ｐｐ．１４３−１４８、石本　他：テレビ学技報ＩＤＹ９９−２８ｐｐ．１５９−１６３、吉田　他：テレビ学技報ＩＤＹ９９−２９ｐｐ．１６５−１７０、原野　他：信学技報ＥＩＤ９６−５９（１９９６−１１）ｐｐ．６１−６６）。
【００１５】
しかしながら、このようなイオン銃を用いた方法では、イオンビームを収束させる等の理由から、イオンの加速電圧が５００〜１０００Ｖ程度と大きくなってしまい、プラズマディスプレイパネルの放電開始電圧である２００Ｖ程度とはかけ離れた値となってしまうこと、また、イオン銃を用いる装置構成を採用しようとすると装置コストが非常に高くなってしまうという問題がある。また、イオン銃を用いた装置は、数１００時間以上にも及ぶ保護層の評価に対しては安定性にも問題がある。
【００１６】
以上のように、従来の装置では、ガス圧や、加速電圧に起因するイオンエネルギー等、ＡＣ型のプラズマディスプレイパネルに使用される領域とはかけ離れた領域でしか測定できないという問題があり、保護層の二次電子放出率の測定は未だに確立していない状況にある。
【００１７】
このため、プラズマディスプレイパネルに使用される保護層の二次電子放出率を簡便に信頼性良く得るための装置が求められている。
【００１８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プラズマディスプレイパネルの放電現象に近い状態において被測定膜の二次電子放出率を簡便に測定することができる二次電子放出率測定装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の二次電子放出率測定装置は、被測定膜を備える試料を収容し、荷電粒子が前記被測定膜に衝突することにより放出される二次電子の放出率を測定する測定手段を備える試料室と、所定のガスの雰囲気下にある荷電粒子生成室と、前記荷電粒子生成室と前記試料室との圧力差を確保するように、前記荷電粒子生成室と前記試料室とを連結する連結手段とを有し、前記荷電粒子生成室は、一対の電極間に電圧を印加して、前記ガスをイオン化させて荷電粒子を生成する荷電粒子生成手段と、前記荷電粒子を前記試料室の前記被測定膜へ向けて加速させる電場を形成する荷電粒子加速手段とを有する。
【００２０】
上記構成の二次電子放出率測定装置では、所定のガスの雰囲気下にある荷電粒子生成室内において、荷電粒子生成手段により一対の電極間に電圧が印加されることにより、放電現象によりガスがイオン化され荷電粒子が生成される。
この荷電粒子生成室内において生成された荷電粒子は、荷電粒子加速手段により形成される電場の作用で試料室の被測定膜へ向けて加速され、被測定膜に衝突することとなる。
被測定膜へ荷電粒子が衝突すると、被測定膜から二次電子が放出され、当該被測定膜の二次電子放出率が測定手段により測定される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の二次電子放出率測定装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
第１実施形態
図１は、本実施形態に係る二次電子放出率測定装置の一構成例を示す図である。本実施形態に係る二次電子放出率測定装置は、ＤＣ放電を利用して荷電粒子を発生させて、当該荷電粒子を用いて二次電子放出率を測定するものである。
【００２３】
図１に示す二次電子放出率測定装置は、２チャンバ構成となっており、大別して、荷電粒子を生成する荷電粒子生成室１０と、試料１を収容する試料室２０と、荷電粒子生成室１０と試料室２０とを接続する連結管（連結手段）３０とを有する。
【００２４】
荷電粒子生成室１０は、Ｎｅガス、Ｘｅガス、あるいはＮｅとＸｅの混合ガス等の希ガスの雰囲気下にあり、当該荷電粒子生成室１０には、紙面の垂直方向に対向配置する一対の荷電粒子生成電極１１ａ，１１ｂが設けられている。荷電粒子生成電極１１ａ，１１ｂは、放電空間として例えば１００μｍ程度の間隔で対向配置している。
【００２５】
荷電粒子生成電極１１ａ，１１ｂに接続して、当該荷電粒子生成電極１１ａ，１１ｂに直流の荷電粒子生成電圧を印加する荷電粒子生成電圧印加部１２が設けられている。荷電粒子生成電圧印加部１２は、荷電粒子生成電極１１ａ，１１ｂ間に、例えば、数１００Ｖ程度の直流の荷電粒子生成電圧を印加する。これにより、電圧が印加された荷電粒子生成電極１１ａ，１１ｂ間に存在する希ガスを直流放電させて、荷電状態の希ガス粒子、すなわち荷電粒子を生成する。
【００２６】
図示はしないが、荷電粒子生成電圧印加部１２の出力側には、数ＭΩ程度の保護抵抗が直列に挿入されている。希ガスの放電がアーク放電に移行して大量の電流が流れてしまうと荷電粒子生成電極１１ａ，１１ｂが破壊されてしまい放電が停止してしまうことから、保護抵抗は、このようなアーク放電が起きないように電流制限を行なうために設けられる。
【００２７】
対向配置された荷電粒子生成電極１１ａ，１１ｂを一対の絶縁支持体１３を介して挟むように一対の荷電粒子加速電極１４，１５が設けられている。一対の荷電粒子加速電極１４，１５は、荷電粒子生成電極１１ａ，１１ｂの対向方向とは直交する方向に対向配置されている。
【００２８】
絶縁支持体１３は、荷電粒子生成電極１１ａ，１１ｂと荷電粒子加速電極１４，１５との短絡を防止するために設けられており、中央部に放電空間を確保するための孔が設けられている。
【００２９】
荷電粒子加速電極１４には、メッシュ状の観察部１４ａが設けられており、当該観察部１４ａを介してその上方から荷電粒子の生成の有無が視認できるように構成されている。
荷電粒子加速電極１５には、連結管３０に対応する位置において、生成された荷電粒子を連結管３０へ通すための荷電粒子通過孔１５ａが形成されている。
【００３０】
荷電粒子加速電極１４には荷電粒子加速電圧印加部１６が接続されており、試料室２０に近い側の荷電粒子加速電極１５は接地されている。
荷電粒子加速電圧印加部１６は、荷電粒子加速電極１４に２００Ｖ程度の直流の加速電圧（正電圧）を印加する。これにより、荷電粒子加速電極１４，１５間の空間において、荷電粒子生成電極１１ａ，１１ｂによる放電の方向とは直交する方向に、直流電場が形成される。荷電粒子は、正に帯電しているので、荷電粒子加速電極１４から荷電粒子加速電極１５に向かう電場が形成されることにより、荷電粒子はこの電場により加速され、荷電粒子加速電極１５の荷電粒子通過孔１５ａを抜け、さらに連結管３０を通って、試料室２０に導入される。
【００３１】
荷電粒子生成室１０にはバルブ１７を介してガス供給部１８が接続されている。ガス供給部１８は、例えば、荷電粒子生成室１０内が１ｋＰａ〜７０ｋＰａ程度のガス圧となるように、Ｎｅガス、Ｘｅガス、あるいはＮｅとＸｅの混合ガス等の希ガスを導入する。
【００３２】
連結管３０は、荷電粒子生成室１０と試料室２０との間を結ぶ排気コンダクタンスの小さな細い管により構成されている。荷電粒子生成室１０は、荷電粒子を生成するため上述したように１ｋＰａ〜７０ｋＰａ程度のガス圧の希ガス雰囲気下にする必要があり、一方、後述するように、試料室２０はできるだけ真空に近いことが好ましいことから、荷電粒子生成室１０と試料室２０との圧力差を確保する役割を有する。
【００３３】
試料室２０には、試料１を保持する試料ホルダ２１ａを備えた保持テーブル２１が設置されている。保持テーブル２１には、試料１を加熱するためのヒータが内蔵されている。
【００３４】
試料１は、ガラス基板２に電極３が形成され、周囲の電極３を露出させるように、当該電極３上に誘電体層４を介して被測定対象である保護層５が形成されている。このように、保護層５を備えた試料１は、図６に示す実際のプラズマディスプレイパネルの保護層１１０が形成された前面ガラス基板１０１側の構成に近い構成となっている。これにより、保護層５のプラズマディスプレイパネルにおける使用状態に近い状態での二次電子放出率の測定が行なわれる。
【００３５】
実際のプラズマディスプレイパネルの製造工程においては、保護層表面の汚染物質を除去するため、ガスを封入する前に３００℃から５００℃の真空ベーキングにより保護層を活性化して、二次電子放出特性を安定化している。従って、保持テーブル２１にヒータが内蔵されていることにより、真空中での試料１の加熱による保護層５の活性化を行なうことができ、実際のプラズマディスプレイパネルに近い状態での保護層５の二次電子放出率を測定することができる。
【００３６】
試料１の保護層５に臨むように試料室２０の内壁に沿って収集電極２２が形成されている。収集電極２２には、連結管３０に対応する位置に、入射する荷電粒子を通過させるための孔が形成されている。収集電極２２は、保護層５から放出された二次電子を捕獲するためのものであり、できるだけ多くの二次電子を捕獲するため保護層５を取り囲むように構成されている。
【００３７】
収集電極２２および試料の電極３に接続して収集電圧印加部２３が設けられている。収集電圧印加部２３は、収集電極２２を陽極として、電極３を陰極として所定の大きさの直流の収集電圧を印加する。これは、保護層５のような絶縁材料は、正の荷電粒子の衝突により二次電子を放出する結果、膜表面に正の表面電位が形成されることから、これより高い収集電圧を収集電極２２に与えなければ、二次電子を有効に捕獲できないからである。
【００３８】
荷電粒子の試料１への入射に基づく電極３に流れるイオン電流を測定する電流測定部２４と、収集電極２２により捕獲された二次電子に基づく収集電極２２に流れる二次電子電流を測定する電流測定部２５と、イオン電流と二次電子電流の総和のターゲット電流を測定する電流測定部２６が設けられている。また、各電流測定部２４，２５，２６に接続された二次電子放出率計測部２７が設けられている。
【００３９】
二次電子放出率計測部２７は、上記の二次電子電流をＩｓとし、イオン電流をＩｔとし、ターゲット電流をＩｐとした場合に、下記式（１）の演算を行なうことにより二次電子放出率γを算出する。
【００４０】
【数１】
γ＝｜Ｉｓ｜／Ｉｐ＝｜Ｉｓ｜／（Ｉｔ＋｜Ｉｓ｜）　　…（１）
【００４１】
なお、上記の演算式（１）より、電流測定部２５あるいは電流測定部２６のいずれか一方は省略してもよい。
【００４２】
試料室２０にはバルブ２８を介してガス排気部２９が接続されている。ガス排気部２９は、例えば、試料室２０内を１０−５Ｐａ程度の真空状態にする。このように、試料室２０内を真空状態とするのは、保護層５から放出された二次電子が収集電極２２に捕獲される前に、試料室２０中のガスに衝突することにより消滅してしまうのを防止するためである。
【００４３】
上記構成の二次電子放出率測定装置の動作について説明する。
まず、１ｋＰａから７０ｋＰａ程度の圧力の希ガス雰囲気下にある荷電粒子生成室１０において、荷電粒子生成電圧印加部１２により、一対の荷電粒子生成電極１１ａ，１１ｂ間に数１００Ｖの直流の荷電粒子生成電圧が印加されると、荷電粒子生成電極１１ａ，１１ｂ間において希ガスの直流放電が起こる。この直流放電現象により荷電状態の希ガス、すなわち、荷電粒子が生成される。
【００４４】
そして、荷電粒子加速電圧印加部１６により一対の荷電粒子加速電極１４，１５間に、直流の加速電圧が印加されると、荷電粒子加速電極１４から荷電粒子加速電極１５へ向かう電場が形成される。生成された荷電粒子はプラスに帯電していることから、この電場により荷電粒子は試料室２０へ向けて加速され、荷電粒子生成室１０から取り出される。
【００４５】
収集電圧印加部２３により収集電極２２を陽極として、電極３を陰極として収集電圧が印加され、収集電極２２から電極３に向かう電場が形成されている状態で、荷電粒子が試料室２０に導入されると、当該電場により荷電粒子が試料１に向かってさらに加速され、試料１の表面に形成された被測定対象である保護層５に衝突する。
【００４６】
試料１の表面に荷電粒子が衝突することにより保護層５の表面から二次電子が放出され、放出された二次電子は収集電極２２と電極３間に形成される電場により、収集電極２２に向かって加速されて、収集電極２２に捕獲され、収集電極２２に二次電子電流が流れることとなる。一方、電極３には、荷電粒子によるイオン電流が流れる。
【００４７】
上記の二次電子電流が電流測定部２４により測定され、イオン電流が電流測定部２５により測定され、二次電子電流とイオン電流の総和であるターゲット電流が電流測定部２６により測定され、それぞれの電流値に応じた信号が二次電子放出率計測部２７に出力される。
【００４８】
二次電子放出率計測部２７において、二次電子電流値とイオン電流値、あるいは二次電子電流値とターゲット電流値に基づいて、上述した式（１）に示す演算が行なわれることにより、保護層５の二次電子放出率γが算出される。
【００４９】
上記構成の本実施形態に係る二次電子放出率測定装置では、一対の荷電粒子生成電極１１ａ，１１ｂ間に直流の荷電粒子生成電圧を印加して希ガスの直流放電を起こさせ、この直流放電現象により生成された荷電粒子を、一対の荷電粒子加速電極１４，１５間に形成される電場で加速させて、試料に入射させることにより、二次電子放出率を計測している。
【００５０】
このように、希ガスの放電現象により生成された荷電粒子を加速させて試料に衝突させることにより、従来のようにイオン銃によりイオンを直接試料に衝突させたり、レーザを用いて希ガスを絶縁破壊させ発生したイオンを衝突させる方法に比して、ガス圧や、加速電圧に起因するイオンエネルギー等、ＡＣ型のプラズマディスプレイパネルに使用される領域に近い領域において二次電子放出率を測定することができる。
【００５１】
従って、プラズマディスプレイパネルに使用される保護層として最適な二次電子放出率となるプロセスの開発や、新たな材料の研究に寄与することができる。また、従来のイオン銃やレーザ光を用いる測定装置に比して、装置構成が簡易であることから、数１００時間以上にも及ぶ保護層の二次電子放出率の評価等に対しても安定な稼働を実現でき、装置コストを低減することもできる。
【００５２】
さらに、荷電粒子のエネルギーを実際のプラズマディスプレイパネルに近いものとすることができることから、荷電粒子による保護層のスパッタリング率も実際のものに近い値で検出することができる。このスパッタリング率は、例えば、二次電子放出率測定装置から試料１を取り出した後に、タリステップ（触針式の検査装置）で検出すればよい。
【００５３】
第２実施形態
図２は、本実施形態に係る二次電子放出率測定装置の一構成例を示す図である。本実施形態に係る二次電子放出率測定装置は、交流放電あるいはパルス放電を利用して荷電粒子を発生させて、当該荷電粒子を用いて二次電子放出率を測定するものである。
【００５４】
図２に示す二次電子放出率測定装置は、２チャンバ構成となっており、大別して、荷電粒子を生成する荷電粒子生成室４０と、試料１を収容する試料室５０と、荷電粒子生成室４０と試料室５０とを接続する連結管（連結手段）６０とを有する。
【００５５】
荷電粒子生成室４０は、Ｎｅガス、Ｘｅガス、あるいはＮｅとＸｅの混合ガス等の希ガスの雰囲気下にあり、当該荷電粒子生成室４０には、紙面の垂直方向に対向配置する一対の荷電粒子生成電極４１ａ，４１ｂが設けられている。荷電粒子生成電極４１ａ，４１ｂは、放電空間として例えば１００μｍ程度の間隔で対向配置している。
【００５６】
交流あるいはパルス電圧が印加される荷電粒子生成電極４１ａ，４１ｂは、プラズマディスプレイパネルの放電現象により近づけるため、面放電型のプラズマディスプレイパネルのようにコプレーナ型の電極構成とすることが好ましい。
【００５７】
すなわち、図３に示すように、ガラス等からなる基板４１ｃ上に一対の荷電粒子生成電極４１ａ，４１ｂが所定の放電ギャップをもって同一平面上に対向配置しているコプレーナ型の構成とする。また、放電電圧を下げるために、プラズマディスプレイパネルと同様の原理で、荷電粒子生成電極４１ａ，４１ｂ上に誘電体層４１ｄを介して、二電子放出が期待されるＭｇＯ膜等の保護層４１ｅを形成することが好ましい。
【００５８】
荷電粒子生成電極４１ａ，４１ｂに接続して、当該荷電粒子生成電極４１ａ，４１ｂに交流あるいはパルス状の荷電粒子生成電圧を印加する荷電粒子生成電圧印加部４２が設けられている。荷電粒子生成電圧印加部４２は、荷電粒子生成電極４１ａ，４１ｂ間に、例えば、ピーク電圧が数１００Ｖ程度の交流あるいはパルス状の荷電粒子生成電圧を印加する。これにより、交流電圧あるいはパルス電圧が印加された荷電粒子生成電極４１ａ，４１ｂ間に存在する希ガスを交流放電あるいはパルス放電させて、荷電状態の希ガス粒子、すなわち荷電粒子を生成する。
【００５９】
対向配置された荷電粒子生成電極４１ａ，４１ｂを一対の絶縁支持体４３を介して挟むように一対の荷電粒子加速電極４４，４５が設けられている。一対の荷電粒子加速電極４４，４５は、荷電粒子生成電極４１ａ，４１ｂの対向方向とは直交する方向に対向配置されている。
【００６０】
絶縁支持体４３は、荷電粒子生成電極４１ａ，４１ｂと荷電粒子加速電極４４，４５との短絡を防止するために設けられており、中央部に孔が設けられている。
【００６１】
荷電粒子加速電極４４には、メッシュ状の観察部４４ａが設けられており、当該観察部４４ａを介してその上方から荷電粒子の生成の有無が視認できるように構成されている。
荷電粒子加速電極４５には、連結管６０に対応する位置において、生成された荷電粒子を連結管６０へ通すための荷電粒子通過孔４５ａが形成されている。
【００６２】
荷電粒子加速電極４４には荷電粒子加速電圧印加部４６が接続されており、試料室５０に近い側の荷電粒子加速電極４５は接地されている。
荷電粒子加速電圧印加部４６は、荷電粒子生成電圧印加部４２による荷電粒子生成電圧に同期して、荷電粒子加速電極４４に例えばピーク電圧が２００Ｖ程度のパルス状の加速電圧（正電圧）を印加する。
【００６３】
例えば、図４（ａ）に示すように荷電粒子生成電圧印加部４２によりパルス状の荷電粒子生成電圧が印加される場合に、数回以上の当該パルス列の後にパルス状の荷電粒子加速電圧を時間Ｔ１だけ遅れて印加する。
これにより、荷電粒子加速電極４４，４５間の空間において、荷電粒子生成電極４１ａ，４１ｂによる放電の方向とは直交する方向に、パルス電場が形成される。荷電粒子は、正に帯電しているので、荷電粒子加速電極４４から荷電粒子加速電極４５に向かうパルス電場が形成されることにより、荷電粒子はこのパルス電場により加速され、荷電粒子加速電極４５の荷電粒子通過孔４５ａを抜け、さらに連結管６０を通って、試料室５０に導入される。
【００６４】
荷電粒子生成室４０にはバルブ４７を介してガス供給部４８が接続されている。ガス供給部４８は、例えば、荷電粒子生成室４０内が１ｋＰａ〜７０ｋＰａ程度のガス圧となるように、Ｎｅガス、Ｘｅガス、あるいはＮｅとＸｅの混合ガス等の希ガスを導入する。
【００６５】
連結管６０は、荷電粒子生成室４０と試料室５０との間を結ぶ排気コンダクタンスの小さな細い管により構成されている。荷電粒子生成室４０は、荷電粒子を生成するため上述したように１ｋＰａ〜７０ｋＰａ程度のガス圧の希ガス雰囲気下にする必要があり、一方、試料室５０はできるだけ真空に近いことが好ましいことから、荷電粒子生成室４０と試料室５０との圧力差を確保する役割を有する。
【００６６】
試料室５０には、試料１を保持する試料ホルダ５１ａを備えた保持テーブル５１が設置されている。保持テーブル５１には、試料１を加熱するためのヒータが内蔵されている。
【００６７】
試料１は、ガラス基板２に電極３が形成され、周囲の電極３を露出させるように、当該電極３上に誘電体層４を介して被測定対象である保護層５が形成されている。このように、保護層５を備えた試料１は、図６に示す実際のプラズマディスプレイパネルの保護層１１０が形成された前面ガラス基板１０１側の構成に近い構成となっている。これにより、保護層５のプラズマディスプレイパネルにおける使用状態に近い状態での二次電子放出率の測定が行なわれる。
【００６８】
実際のプラズマディスプレイパネルの製造工程においては、保護層表面の汚染物質を除去するため、ガスを封入する前に３００℃から５００℃の真空ベーキングにより保護層を活性化して、二次電子放出特性を安定化している。従って、保持テーブル５１にヒータが内蔵されていることにより、真空中での試料１の加熱による保護層５の活性化を行なうことができ、実際のプラズマディスプレイパネルに近い状態での保護層５の二次電子放出率を測定することができる。
【００６９】
試料１の保護層５に臨むように、試料室５０の内壁に沿って収集電極５２が形成されている。収集電極５２には、連結管６０に対応する位置に、入射する荷電粒子を通過させるための孔が形成されている。収集電極５２は、保護層５から放出された二次電子を捕獲するためのものであり、できるだけ多くの二次電子を捕獲するため保護層５を取り囲むように構成されている。
【００７０】
収集電極５２および試料の電極３に接続して収集電圧印加部５３が設けられている。収集電圧印加部５３は、収集電極５２を陽極として、電極３を陰極として所定の大きさの直流の収集電圧を印加する。これは、保護層５のような絶縁材料は、正の荷電粒子の衝突により二次電子を放出する結果、膜表面に正の表面電位が形成されることから、これより高い収集電圧を収集電極５２に与えなければ、二次電子を有効に捕獲できないからである。
【００７１】
荷電粒子の試料１への入射に基づく電極３に流れるイオン電流を測定する電流測定部５４と、収集電極５２により捕獲された二次電子に基づく収集電極５２に流れる二次電子電流を測定する電流測定部５５と、イオン電流と二次電子電流の総和のターゲット電流を測定する電流測定部５６が設けられている。また、各電流測定部５４，５５，５６に接続された二次電子放出率計測部５７が設けられている。
【００７２】
ここで、第１実施形態においては、直流放電により荷電粒子を生成し、一定量の二次電子が継続して試料１に入射することから、電流測定部２４，２５，２６により二次電子電流、イオン電流、ターゲット電流の平均値を測定することで足りるが、本実施形態では、交流放電あるいはパルス放電により荷電粒子を間欠的に生成し、生成された荷電粒子群を試料に入射させることから、図５に示すように、二次電子電流、イオン電流、ターゲット電流が時間的に変化することとなる。
従って、各電流測定部５４，５５，５６では、抵抗を流れる電流の時間的変化を検出するようにする。
【００７３】
二次電子放出率計測部５７は、各電流測定部５４，５５，５６からの電流の時間的変化を示す信号に基づいて、図５の斜線で示す面積、すなわち、二次電子電流の電荷量Ｑｓ、イオン電流の電荷量Ｑｔ、ターゲット電流の電荷量Ｑｐを算出し、下記式（２）の演算を行なうことにより二次電子放出率γを算出する。
【００７４】
【数２】
γ＝｜Ｑｓ｜／Ｑｐ＝｜Ｑｓ｜／（Ｑｔ＋｜Ｑｓ｜）　　…（２）
【００７５】
なお、上記の演算式（２）より、電流測定部５５あるいは電流測定部５６のいずれか一方は省略してもよい。
【００７６】
試料室５０にはバルブ５８を介してガス排気部５９が接続されている。ガス排気部５９は、例えば、試料室５０内を１０−５Ｐａ程度の真空状態にする。このように、試料室５０内を真空状態とするのは、保護層５から放出された二次電子が収集電極５２に捕獲される前に、試料室５０中のガスに衝突することにより消滅してしまうのを防止するためである。
【００７７】
上記構成の二次電子放出率測定装置の動作について説明する。
まず、１ｋＰａから７０ｋＰａ程度の圧力の希ガス雰囲気下にある荷電粒子生成室４０において、荷電粒子生成電圧印加部４２により、一対の荷電粒子生成電極４１ａ，４１ｂ間にピーク電圧が数１００Ｖの交流あるいはパルス状の荷電粒子生成電圧が印加されると、荷電粒子生成電極４１ａ，４１ｂ間において希ガスの交流放電あるいはパルス放電が起こる。この放電現象により荷電状態の希ガス、すなわち、荷電粒子が生成される。
【００７８】
そして、図４（ａ）に示す荷電粒子生成電圧印加部４２による荷電粒子生成電圧に同期して、図４（ｂ）に示すパルス状の加速電圧が荷電粒子加速電圧印加部４６により一対の荷電粒子加速電極４４，４５間に印加されると、荷電粒子加速電極４４から荷電粒子加速電極４５へ向かうパルス電場が形成される。生成された荷電粒子はプラスに帯電していることから、このパルス電場により荷電粒子は試料室５０へ向けて加速され、荷電粒子生成室４０から取り出される。
【００７９】
収集電圧印加部５３により収集電極５２を陽極として、電極３を陰極として収集電圧が印加され、収集電極５２から電極３に向かう電場が形成されている状態で、荷電粒子が試料室５０に導入されると、当該電場により荷電粒子が試料１に向かってさらに加速され、試料１の表面に形成された被測定対象である保護層５に衝突する。
【００８０】
試料１の表面に荷電粒子が衝突することにより保護層５の表面から二次電子が放出され、放出された二次電子は収集電極５２と電極３間に形成される電場により、収集電極５２に向かって加速されて、収集電極５２に捕獲され、収集電極５２に二次電子電流が流れることとなる。一方、電極３には、荷電粒子によるイオン電流が流れる。
【００８１】
上記の二次電子電流の時間的変化が電流測定部５４により測定され、イオン電流の時間的変化が電流測定部５５により測定され、二次電子電流とイオン電流の総和であるターゲット電流の時間的変化が電流測定部５６により測定され、それぞれの電流の時間的変化を示す信号が二次電子放出率計測部５７に出力される。
【００８２】
二次電子放出率計測部５７において、電流の時間的変化を示す信号から、二次電子電流の電荷量およびイオン電流の電荷量、あるいは二次電子電流の電荷量とターゲット電流の電荷量が算出され、上述した式（２）に示す演算が行なわれることにより、保護層５の二次電子放出率γが算出される。
【００８３】
上記構成の本実施形態に係る二次電子放出率測定装置では、一対の荷電粒子生成電極４１ａ，４１ｂ間に交流あるいはパルス状の荷電粒子生成電圧を印加して希ガスの交流放電あるいはパルス放電を起こさせ、この放電現象により生成された荷電粒子を、一対の荷電粒子加速電極４４，４５間に形成されるパルス電場で加速させて、試料に入射させることにより、二次電子放出率を計測している。
【００８４】
このように、希ガスの交流放電現象あるいはパルス放電現象により生成された荷電粒子を加速させて試料に衝突させることにより、従来のようにイオン銃によりイオンを直接試料に衝突させたり、レーザを用いて希ガスを絶縁破壊させ発生したイオンを衝突させる方法に比して、ガス圧や、加速電圧に起因するイオンエネルギー等、ＡＣ型のプラズマディスプレイパネルに使用される領域に近い領域において二次電子放出率を測定することができる。
【００８５】
従って、プラズマディスプレイパネルに使用される保護層として最適な二次電子放出率となるプロセスの開発や、新たな材料の研究に寄与することができる。また、従来のイオン銃やレーザ光を用いる測定装置に比して、装置構成が簡易であることから、数１００時間以上にも及ぶ保護層の二次電子放出率の評価等に対しても安定な稼働を実現でき、装置コストを低減することもできる。
【００８６】
さらに、荷電粒子のエネルギーを実際のプラズマディスプレイパネルに近いものとすることができることから、荷電粒子による保護層のスパッタリング率も実際のものに近い値で検出することができる。このスパッタリング率は、例えば、二次電子放出率測定装置から試料１を取り出した後に、タリステップ（触針式の検査装置）で検出すればよい。
【００８７】
本発明の二次電子放出率測定装置は、上記の実施形態の説明に限定されない。例えば、本実施形態では、ＡＣ型のプラズマディスプレイパネルに使用される保護層の二次電子放出率を測定する例について説明したが、ＤＣ型のプラズマディスプレイパネルに使用される保護層の二次電子放出率の測定にも好適に用いることができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、プラズマディスプレイパネルの放電現象に近い状態において被測定膜の二次電子放出率を簡便に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る二次電子放出率測定装置の一構成例を示す図である。
【図２】第２実施形態に係る二次電子放出率測定装置の一構成例を示す図である。
【図３】第２実施形態に係る二次電子放出率測定装置の荷電粒子生成電極の構成の一例を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る二次電子放出率測定装置において、荷電粒子生成電圧に対する荷電粒子加速電圧のタイミングを説明するための図である。
【図５】第２実施形態に係る二次電子放出率測定装置において、二次電子放出率の計測方法を説明するための図である。
【図６】従来のＡＣ型のプラズマディスプレイパネルの構成を示す図である。
【符号の説明】
１…試料、２…ガラス基板、３…電極、４…誘電体層、５…保護層、１０…荷電粒子生成室、１１ａ，１１ｂ…荷電粒子生成電極、１２…荷電粒子生成電圧印加部、１３…絶縁支持体、１４…荷電粒子加速電極、１４ａ…観察部、１５…荷電粒子加速電極、１５ａ…荷電粒子通過孔、１６…荷電粒子加速電圧印加部、１７…バルブ、１８…ガス供給部、２０…試料室、２１…保持テーブル、２１ａ…試料ホルダ、２２…収集電極、２３…収集電圧印加部、２４，２５，２６…電流測定部、２７…二次電子放出率計測部、２８…バルブ、２９…ガス排気部、３０…連結管、４０…荷電粒子生成室、４１ａ，４１ｂ…荷電粒子生成電極、４１ｃ…基板、４１ｄ…誘電体層、４１ｅ…保護層、４２…荷電粒子生成電圧印加部、４３…絶縁支持体、４４…荷電粒子加速電極、４４ａ…観察部、４５…荷電粒子加速電極、４５ａ…荷電粒子通過孔、４６…荷電粒子加速電圧印加部、４７…バルブ、４８…ガス供給部、５０…試料室、５１…保持テーブル、５１ａ…試料ホルダ、５２…収集電極、５３…収集電圧印加部、５４，５５，５６…電流測定部、５７…二次電子放出率計測部、５８…バルブ、５９…ガス排気部、６０…連結管、１０１…前面ガラス基板、１０２…背面ガラス基板、１０３…アドレス電極、１０４…誘電体層、１０５…隔壁、１０６…蛍光体、１０７，１０７Ｘ，１０７Ｙ…維持電極、１０８…バス電極、１０９…誘電体層、１１０…保護層。
【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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