(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンを生成して放出するイオン源と、
前記イオンが放出される方向に配置され、第一の小孔を有する一の平板と、円筒電極と、第二の小孔を有する二の平板とが設けられ、前記イオンをイオンビームに成形して放出するイオンビーム成形器とを有し、
前記第一の小孔と、前記円筒電極と、前記第二の小孔を通過して成型された前記イオンビームを試料に照射し、前記試料から二次電子を放出させ、発生した二次電子電流を測定できるように構成されたイオン照射装置であって、
前記イオンが放出される方向と異なる方向に、前記第一、第二の平板を前記円筒電極の開口と重ならない位置まで移動させることができる移動手段を有し、
前記第一、第二の平板は支持体に取り付けられ、前記移動手段により、一緒に昇降移動するように構成されたイオン照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン照射装置の技術分野にかかり、特に、二次電子電流を精度良く測定するために、試料表面をクリーニングすることができるイオン照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プラズマディスプレイ装置に用いられる保護膜の評価用に、試料表面にイオンビームを照射し、試料から放射される二次電子を測定する装置が使用されている。
図３の符号１０１は、そのようなイオン照射装置の一例であり、筒状の真空槽１２０を有している。
【０００３】
真空槽１２０には、図示しないイオン源が接続されており、真空槽１２０中には、絶縁円筒１２２が取り付けられている。また真空槽１２０内部には、基板ホルダー１１６が、イオン源と離されて配置されている。
【０００４】
真空槽１２０内部には、イオン源と基板ホルダー１１６との間に、ビーム成形器(以下成形器と呼称)１１１、サプレッサ電極１１２、中間電極１１３、最終電極１１４、グラウンド電極１１５、コレクタ電極１１８が、この順番で順次配置されている。
【０００５】
基板ホルダー１１６の表面には、試料１２１が取り付けられるようにされている。
他方、基板ホルダー１１６の裏面には、加熱機構１３０が設けられている。この加熱機構１３０は、ランプ１３１と反射鏡１３２とを有し、ランプ１３１に通電して発光させ、反射鏡１３２で発光光を集光して基板ホルダー１１６に照射することで、基板ホルダー１１６を加熱し、基板ホルダー１１６に取り付けられた試料１２１を所定の温度にすることができるようにされている。
【０００６】
このような構成のイオン照射装置１０１で、ガラス基板の表面にＭｇＯ膜が成膜された試料１２１から放出される二次電子を測定するには、まずこの試料１２１を基板ホルダー１１６の表面に取り付け、加熱機構１３０で予め基板ホルダー１１６を加熱して、試料１２１を所定の温度にしておく。この状態で、イオン源内でイオンが生成され、成形器１１１へ向けて放出されると、放出されたイオン１８０は、真空槽１２０内部の成形器１１１で成形され、サプレッサ電極１１２、中間電極１１３、最終電極１１４で減速され、成形器１１１の小孔１９１1、１９１2でビーム径が小さくされてイオンビーム１８１に成形される。
【０００７】
サプレッサ電極１１２、中間電極１１３、最終電極１１４には、それぞれ中央に小孔１９２、１９３、１９４が設けられており、各電極１１２、１１３、１１４が所定の負電圧に保持されるようにされている。サプレッサ電極１１２に向けて放射されたイオンビーム１８１は、サプレッサ電極１１２、中間電極１１３、最終電極１１４によって絞られながら減速されて、小孔１９２、１９３、１９４を通過して、接地されたグラウンド電極１１５へ向けて放射される。
【０００８】
グラウンド電極１１５とコレクタ電極１１８は、ともに中央に小孔１９５、１９８が設けられており、グラウンド電極１１５へ向けて放射されたイオンビーム１８１は、小孔１９５、１９８を介して、基板ホルダー１１６の表面に取り付けられた試料１２１の表面へと照射される。
【０００９】
イオンビーム１８１が試料１２１の表面に入射されると、試料１２１へ電流Ｉsが流れる。
他方、試料１２１の表面にイオンビーム１８１が入射されると、試料１２１の表面から二次電子が放出される。放出された二次電子は、コレクタ電極１１８によって捕集され、捕集された二次電子によってコレクタ電極１１８に二次電子電流ＩCが流れる。
【００１０】
基板ホルダー１１６には微小電流計１５６が、コレクタ電極１１８には、微小電流計１５５が、それぞれ接続されており、試料１２１へ流れる電流Ｉsと、コレクタ電極１１８に流れる二次電子電流ＩCは、微小電流計１５６、１５５によってそれぞれ測定される。
【００１１】
このとき、試料１２１に照射されたイオンビーム１８１による全電流Ｉionは
Ｉion ＝ Ｉs−Ｉc 
で表され、試料１２１へ流れる電流Ｉsと、二次電子電流ＩCとは測定可能なので、全電流Ｉionを求めることができ、試料１２１の二次電子放出比Ｉc／Ｉionを求めることができる。
【００１２】
しかしながら、従来のイオン照射装置１０１では、試料１２１が金属膜やＭｇＯ膜の場合に、試料１２１の表面状態により二次電子の放出量が大きく異なり、特にカーボンなどで表面が汚染されていると、本来の二次電子放出比Ｉc／Ｉionを正確に求めることができない。このため二次電子放出量を測定する前に、試料１２１の表面を清浄にしておく必要がある。
【００１３】
試料１２１の表面をクリーニングするには、真空中で加熱し、試料表面に付着しているカーボンなどの有機物等を飛ばす方法があるが、加熱だけで有機物等を飛ばすには、試料を１０００℃以上に加熱しなければならない。このように高温に加熱する装置を、微小電流を計測する装置に搭載することは構造的に難しい。
【００１４】
さらに、プラズマディスプレイパネルに多用されるＭｇＯ膜の二次電子放出量を求める場合には、実際の製品に用いられる場合に近い条件で評価をするために、ガラス基板上にＭｇＯ膜を成膜したものを試料として用いるが、この場合には、ガラス基板が１０００℃程度の高温に耐えられないので、加熱によるクリーニングを行なうことはできないという不都合があった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、試料表面のクリーニングを行なうことで、二次電子放出比を正確に求めることができる技術を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、イオン照射装置であって、イオンを生成して放出するイオン源と、前記イオンが放出される方向に配置され、第一の小孔を有する一の平板と、円筒電極と、第二の小孔を有する二の平板とが設けられ、前記イオンをイオンビームに成形して放出するイオンビーム成形器とを有し、前記第一の小孔と、前記円筒電極と、前記第二の小孔を通過して成型された前記イオンビームを試料に照射し、前記試料から二次電子を放出させ、発生した二次電子電流を測定できるように構成されたイオン照射装置であって、前記イオンが放出される方向と異なる方向に、前記第一、第二の平板を前記円筒電極の開口と重ならない位置まで移動させることができる移動手段を有し、前記第一、第二の平板は支持体に取り付けられ、前記移動手段により、一緒に昇降移動するように構成されたことを特徴とする。
【００１８】
本発明は、上記のように構成されており、移動手段でビーム成形器を、イオンが放出される方向と異なる方向に移動させて、ビーム成形器にイオンが照射されないようにすることができる。
これにより、イオンはビーム径が絞られることなく試料の表面に幅広く照射されるので、試料表面がイオンミリングされてクリーニングされる。
【００１９】
このように、移動手段でビーム成形器を移動させるだけで容易に試料の表面をクリーニングすることができるので、試料の二次電子放出量を測定するごとに、前もって試料の表面をクリーニングすることができ、試料の二次電子放出量を正確に求めることができる。
【００２０】
さらに、試料を加熱しなくとも、その表面をクリーニングすることができるので、ガラス基板のように耐熱性の低い試料を用いた場合でも、試料の表面をクリーニングすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下で図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図１の符号１は、本実施形態のイオン照射装置の一例であり、筒状の真空槽２０を有している。
【００２２】
真空槽２０には、図示しないイオン源が接続されており、真空槽２０中には、絶縁円筒２２が取り付けられている。真空槽２０中には、基板ホルダー１６が、イオン源と離されて配置されている。
【００２３】
基板ホルダー１６の表面には、試料２１が取り付けられるように構成されている。
基板ホルダー１６の裏面には、加熱機構３０が設けられている。この加熱機構３０は、ランプ３１と反射鏡３２とからなり、ランプ３１に通電して発光させ、反射鏡３２で発光光を集光して基板ホルダー１６に照射することで、基板ホルダー１６を加熱し、基板ホルダー１６に取り付けられた試料２１を所定の温度にすることができるようにされている。
【００２４】
真空槽２０内部において、イオン源と基板ホルダー１６との間には、成形器６１、円筒電極７０、成形器６２、サプレッサ電極１２、中間電極１３、最終電極１４、グラウンド電極１５、コレクタ電極１８が、この順番で順次配置されている。
【００２５】
このうち、平板形状の成形器６１、６２は、円筒形形状の円筒電極７０を挟んで平行に配置されており、下方に配置された支持体６３に取り付けられている。
支持体６３の下方には、移動機構７５が配置されている。この移動機構７５は、駆動用シャフト６４、ベローズ６５、シリンダー６６、フランジ６７を有している。
【００２６】
駆動用シャフト６４は、支持体６３の下方に配置され、駆動用シャフト６４の下方に、フランジ６７、シリンダー６６が順次配置されている。駆動用シャフト６４はフランジ６７に設けられた小孔を通してシリンダー６６に取り付けられており、シリンダー６６が駆動されると、駆動用シャフト６４が上下方向に移動できるようにされている。
【００２７】
フランジ６７は、真空槽２０のフランジ部６７に取り付けられ、フランジ６７と支持体６３との間には、駆動用シャフト６４を取り囲むようにベローズ６６が配置されており、ベローズ６５は、その上端が駆動用シャフト６４の上部に溶接され、下端がフランジ６７に溶接されており、駆動用シャフト６４が上下動しても、真空槽２０内を真空状態に保つことができるようにされている。
【００２８】
支持体６３は、上下方向に移動可能な駆動用シャフト６４に取り付けられており、駆動用シャフト６４は、その下方に配置されたシリンダー６６に取り付けられている。
【００２９】
上記の構成を有するイオン照射装置を用いて、試料から放出される二次電子の放出量を求めるには、まず、試料２１を基板ホルダー１６の表面に取り付け、加熱機構３０で基板ホルダー１６を加熱し、試料２１の温度を上昇させて所定の温度にする。ここでは、試料２１として、ガラス基板上にＭｇＯ膜が積層されてなるものを用いるものとする。
【００３０】
次に、シリンダー６６を駆動して駆動シャフト６４をフランジ６７方向へ下降させる。上述したように駆動シャフト６４には支持体６３が取り付けられており、支持体６３には成形器６１、６２が取り付けられているので、駆動シャフト６４を下降させると、成形器６１、６２もまた下降する。
【００３１】
成形器６１、６２が十分下降し、円筒電極７０の開口と重ならない位置にまで達したら、シリンダ６６を停止させて成形器６１、６２を停止させる。
成形器６１、６２が停止したら、イオン源を駆動させてイオン８０を生成させる。すると図２に示すように、イオン８０は成形器６１、６２には照射されずに直接円筒電極７０に照射されるので、成形器６１、６２によってビーム径が小さくなることなく、円筒電極７０の開口と同じ径でサプレッサ電極１２方向へと照射される。
【００３２】
サプレッサ電極１２、中間電極１３、最終電極１４には、それぞれ中央に小孔９２、９３、９４が設けられており、不図示の電源が各電極１２、１３、１４に接続されることで、サプレッサ電極１２の電位が−３５０００Ｖにされ、中間電極１３の電位は−３５０００Ｖよりも高い負の電位に、最終電極１４の電位は中間電極１３の電位よりも高い負の電位に、それぞれされている。サプレッサ電極１２に向けて放射されたイオン８０は、サプレッサ電極１２、中間電極１３、最終電極１４によって絞られ、それぞれの小孔９２、９３、９４を介してグラウンド電極１５へ向けて放射される。
【００３３】
グラウンド電極１５、コレクタ電極１８には、それぞれ小孔９５、９８が設けられており、グラウンド電極１５へ向けて放射されたイオン８０は、小孔９５、９８を順次通過して、試料２１の表面に照射され、照射されたイオン８０によって試料２１の表面のイオンミリングがなされ、試料２１の表面に付着したカーボンなどの異物が除去されてクリーニングされる。
【００３４】
このようにして試料２１の表面のクリーニングがなされたら、一旦イオン源を停止させてイオンの放出を止めたのちに、移動機構７５で、成形器６１、６２を上昇させる。各成形器６１、６２が上昇して、それぞれの小孔６１1、６１2がサプレッサ電極１２、中間電極１３、最終電極１４の小孔９２、９３、９４と一直線に並ぶ位置に達したら、駆動用シャフト６４を停止させて成形器６１、６２の上昇を停止させる。
成形器６１、６２が停止したら、再びイオン源を駆動してイオン８０を生成し、成形器６１へ向けて放出させる。
【００３５】
また、イオン８０は成形器６１の小孔６１1を通過し、円筒電極７０を介して成形器６２の小孔６１2を通過することにより、ビーム径が小さくされてイオンビーム８１に成形されてサプレッサ電極１２へ向けて放射される。
【００３６】
サプレッサ電極１２に向けて放射されたイオンビーム８１は、サプレッサ電極１２、中間電極１３、最終電極１４によって絞られ、それぞれの小孔９２、９３、９４を介してグラウンド電極１５へ向けて放射され、グラウンド電極１５、コレクタ電極１８の小孔９５、９８を介して、基板ホルダー１６の表面に取り付けられた試料２１の表面へと照射される。
【００３７】
イオンビーム８１が試料２１の表面に入射されると、試料２１へ電流Ｉsが流れる。他方、試料２１の表面にイオンビーム８１が入射されると、試料２１の表面から二次電子が放出される。放出された二次電子は、コレクタ電極１８によって捕集され、捕集された二次電子によってコレクタ電極１８に二次電子電流ＩCが流れる。
【００３８】
基板ホルダー１６には微小電流計５６が、コレクタ電極１８には、微小電流計５５が、それぞれ接続されており、試料２１へ流れる電流Ｉsと、コレクタ電極１８に流れる二次電子電流ＩCは、微小電流計５６、５５でそれぞれ測定されるので、試料２１に照射されたイオンビーム８１による全電流Ｉionを求めることができ、試料２１の二次電子放出比Ｉc／Ｉionを求めることができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態のイオン照射装置１によれば、移動機構７５で、イオン８０が照射されない位置まで成形器６１、６２を移動させることができるので、イオン８０のビーム径を絞ることなく試料２１の表面に幅広く照射して、試料２１の表面をイオンミリングしてクリーニングすることができる。
【００４０】
このように、移動機構７５で成形器６１、６２を移動させるだけで、試料２１の表面をクリーニングすることができるので、試料２１の二次電子放出比を求めるごとに、前もって試料２１の表面をクリーニングすることができ、表面が汚染されていない状態で、試料２１の二次電子放出比を正確に求めることができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、二枚の成形器６１、６２が支持体６３に取り付けられ、移動機構７５によって両方とも移動できるようにされているが本発明はこれに限らず、いずれか一方の成形器６１、６２を、移動機構７５で移動させることができるようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
試料から放出された二次電子による二次電子電流を測定する前に、試料表面を容易にクリーニングすることができるので、試料の二次電子放出比を正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例のイオン照射装置を説明するための図
【図２】本発明の一例のイオン照射装置が試料表面をクリーニングしている状態を説明するための図
【図３】従来技術のイオン照射装置を説明するための図
【符号の説明】
２１……試料    ６１、６２……成形器    ７５……移動機構(移動手段)
８０……イオン    ８１……イオンビーム    Ｉion……イオン電流
ＩC……二次電子電流
【図１】
0004162792.tif 000002
【図２】
0004162792.tif 000003
【図３】
0004162792.tif 000004