JPH02152153A - シンチレータ用光遮蔽膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、走査型電子顕微鏡等の２次電子検出器等に用
いるシンチレータ、特にその光じゃへい膜の製造法に関
するものである。

従来の技術 従来の走査型電子顕微鏡や電子ビームテスタなどの２次
電子検出器の例を第４図に示す。また、その先端のシン
チレータ部の拡大した断面図を第５図に、その蛍光体層
の部分をさらに拡大した断面図を第６図に示す。電子光
学系５１を経て出てきた電子ビーム５２が試料５３に照
射され、試料から２次電子５４が放出される。２次電子
５４は、１０ｋｖ程度の正ＤＣバイアス電位が印加され
たシンチレータ５５に向かって加速され、捕獲される。

即ち、２次電子５４は、メタルバック５６を透過して蛍
光体層５７に入射し、これを刺激する。蛍光体層５７は
蛍光を発する。この蛍光は光ガイド５８を経て、光電子
増倍管５９に入射する。光電子増倍管５９では、外部充
電効果により、入射光の信号が再び電子に変換され、増
幅され、電気信号として後段の増幅器に送られる。

以上が２次電子検出の機構である。通常、メタルバック
５６および蛍光体層５７等より成る光電変換部をシンチ
レータ（５５）と呼び、２次電子信号を電気信号に増幅
、変換するシンチレータ５５から光電子増倍管５９まで
を総称して２次電子検出器（６０）と呼ぶ。なお、６１
はコロナリング、６２はキャップである。

近年、走査型電子顕微鏡を応用して、液晶テレビ用ＴＦ
Ｔアレイの欠陥画素を検出しようとする試みがある（例
えば、特開昭６３−４８４７３号公報）。これは、欠陥
画素と正常画素の電位差を、２次電子像のコントラスト
差としてとらえるものである。この装置により、液晶パ
ネルに組み上げるまでもなく、ＴＦＴアレイの段階で、
ＴＦＴアレイに起因する欠陥画素の多くを検出すること
ができるようになった。しかし、実際の液晶パネルで欠
陥画素でありながら、ＴＦＴアレイを上記装置で観察す
る段階では検出できないものもある。

これは、実際の駆動状態と上記装置での駆動状態が全く
等しいわけではないことによる。その一原因として、実
際の駆動状態では、ＴＰＴのトランジスタ部に入射する
バックライト等からの漏れ光によって欠陥画素が誘起さ
れる可能性がある。

方、前記の様な従来型のシンチレータを用いた２次電子
検出器では、明るい状態で２次電子像を取り込もうとし
ても、メ、タルバック５６が光を透過するため、光電子
増倍管５９に光が入射し、それが表示画像にバックグラ
ウンドとしてのってしまうため、像を観察することは不
可能であった。これは、つまり、従来のシンチレータに
用いられているメタルバンク５６は、通常アルミニウム
（ＡＩ）を蛍光体層５７上に数１００　　蒸着したもの
であって、第６図に示すように表面には無数のピンホー
ルや亀裂があり、ここから光が入射してしまうことによ
る。したがって、従来は、前記のいわば、光誘起型欠陥
画素の有無さえ分からない状態であった。

上記の倒置外にも、試料に光を照射した状態でのＳＥＭ
像観察、もしくは、発光体自体のＳＥＭ像観察をしてみ
たい場合でも、従来のシンチレータでは、いかんともし
難かった。

発明が解決しようとする課題 本発明は、可視光下で２次電子像を取り込むことのでき
るシンチレータを与える光遮蔽膜を提供することである
。

課題を解決するための手段 本発明は、基板上に、特定の溶媒に溶解しうる下地層を
形成し、この下地層表面に有機珪素化合物を塗布し、さ
らにこの有機珪素化合物を塗布した表面に光遮蔽膜用の
薄膜を形成し、その後で前記溶媒に浸して下地層を溶解
、除去することにより光遮蔽用の薄膜を剥離する。

作用 本発明によれば、平滑でほとんどピンホールがない光遮
蔽用の薄膜が得られる。従ってこの薄膜を用いたシンチ
レータは、明るい状態で２次電子像を取り込む場合でも
、もはや外光は光ガイド内には侵入せず、表示画像にバ
ックグラウンドは現れず、良好な観察画像を得ることが
できる。

本発明の製造法によれば、下地層表面を有機珪素化合物
で処理しているため光遮蔽膜と有機珪素化合物との親和
性が向上し、ピンホールの少ない光遮蔽膜が作成できる
と考えられる。また有機珪素化合物は高分子化しやすく
、その高分子化した有機珪素化合物が光遮蔽膜の強度向
上に寄与していると思われる。

実施例 本発明の製造プロセスの一実施例を第１図に示す。まず
、ガラス基板２　（２０ｍｍＸ　２０ｍｍ）上に下地層
３を塗布する。下地層３としてゼラチン水溶液にツタゼ
ラチン製ＲＸ１２、平均分子量４万）をもちいて膜厚的
２０００　　の平滑なゼラチン膜をスピンコードにより
形成した。このゼラチン膜表面に、有機珪素化合物とし
てシランカップリング剤（信越化学製ＫＢＭＩｌｉ０２
化学名二Ｎ−β（アミノエチル）γアミノプロピルメチ
ルジメトキシシラン）の１％エタノール溶液をスピンコ
ードした。

この上に光遮蔽膜１としてＡＩ膜を蒸着した。

次に蒸着したＡＩ膜をガラス基板１ごと、４０°Ｃの７
ｍ　７Ａ中に浸しリフトオフした。ゼラチン（平均分子
量４万）は室温の水にも容易に溶解する。そのため端部
から水分が徐々にゼラチン層に浸透し、１０分〜１５分
で裏打ち膜を有するＡＩ膜が剥離した。

ＡＩ膜は、水面に浮かび上がってぴんと張る性質を示し
た。これは、膜表面に残留付着しているご（僅かの油脂
分の作用によると考えられる。なお、水温は室温でもよ
いが、少し高くしてやったほうがゼラチンの溶解が速い
。しかし、水温が６０°Ｃ以上になるとＡＩ膜が透明に
なってしまう。これは、ＡＩＭが酸化したためと考えら
れる。剥離する際、膜が裏返しになって折れてしまわな
いように、基板面の水深は、５ｍｍ程度が適当である。

　また、水面に浮き上がった膜の表面に、５０％以下に
希釈したエタノール水溶液を１〜２滴落とすと、エタノ
ールの拡散する力でしわを延ばすことができる。

次に、水面に張っているＡＩ膜を、第１図（ｇ）に示す
様に、光ガイド先端チップ６上に、蛍光体層７まで形成
された状態のものを下からすくって、その蛍光体層７の
上にＡＩ膜をのせた。その際、できるだけしわが残らな
いように注意する。しわがあると、そこに水分が残り、
減圧する際、気化して膜を破ってしまう。本実施例の方
法では、僅かに残留している水分が気化して膜に小さな
孔をあけてしまう場合もあるが、後述するように実用上
は全く問題ない。なお、空気中で水分を乾爆させ、再び
もう１枚第１図に示した作業を繰り返して、ＡＩ膜を２
枚重ねにすることもあわせて試みた。これは、重ね合わ
せることにより、ピンホールを殆どなくすことを目的と
している。以上の操作により、いずれの方法も殆どピン
ホールのない光遮蔽膜１を形成することができた。

以上のようにして作成したシンチレータ１２を、コロナ
リング６１で光ガイド５８上端にセントする。コロナリ
ング６１側縁部と光遮蔽膜１周辺部の隙間をＡｇペース
トでうめる。これは、放電防止と、周辺部の光遮蔽の２
つの理由による。組立終了後、−度真空にひいて、層間
に残留したガスが膨張してＡＩ膜を破らないことを確認
する。

なお、光ガイド５８の側面は、黒色アクリル伶料で遮光
した。

このようにして作成したシンチレータの断面図を第２図
に示す。直径１０ｍｍの円筒状の光ガイド先端チップ６
の表面に透明導電膜８が形成され、その上に蛍光体層７
が形成されている。第２図では、蛍光体層７の上部に密
着して、膜厚５００　　のＡＩ製の光遮蔽膜１が形成さ
れている。

上部から入射した２次電子は、光遮蔽膜ｌを透過し、蛍
光体層７に入射し、これを刺激する。これによって蛍光
体層７は蛍光を発する。この蛍光は、光ガイド先端チッ
プ６から、その下部の光ガイドを経て、光電子増倍管５
９に入射する。

光ガイド先端チップ６はガラス製で、光伝送効率が良い
ように両端面及び側面は研磨され、平滑である。これは
、場合に応じて、アクリル樹脂等でもよい。その上の透
明導電膜８は、蛍光体層７のチャージアップを防止する
ために設けるものである。これは、また、インノウムー
スズーオキサイド（以後、■ＴＯと略称する。）等の蛍
光体層７からの蛍光の光透過率の高いものが望ましい。

本実施例では、膜厚約２００〜４００　　のＩＴＯ蒸着
膜を採用した。　　面積抵抗は１にΩ／口、波長４００
ｎω〜７００ｎｍの可視光透過率は９０％であった。蛍
光体層７用の蛍光体粉末は、Ｐ４７を用いた。蛍光体層
７は、インプロパツールを分散剤とした通常の沈澱法に
よって、層厚的ｔθ〜２０μｍに形成した。

本実施例ではガラス基板を用いたが、プラスチック、シ
リコンウェハ等種々の基板を用いることができる。ただ
し下地層膜から光遮蔽膜をリフトオフする際に溶媒と反
応するような基板は用いることはできない。耐溶剤性が
高く安価なガラスが最も使いやすい。

また本実施例では、光遮蔽膜をｒｌＩ離する際に、下地
層としてゼラチンを、また、その溶媒として９水を用い
たが、それぞれ、セロファン−を機溶剤、パラフィン−
有機溶剤、ポリ塩化ビニル−有機溶剤、ポリビニルアル
コール−水等の組合せを用イても良い。

有機珪素化合物については本実施例では信越化学製シラ
ンカップリング剤ＫＢＭｅ０２をもちいたが、これに限
定されるものではない。下地層として用いる樹脂によっ
て最適なシランカップリング剤を選択することができる
。この有機珪素化合物は珪素原子に結合するメトキン基
またはエトキシ基を２つまたは３つ何するものが好まし
い。メトキシ基またはエトキシ基が１つだと光遮蔽膜の
強度が弱く好ましくない。また珪素原子に結合する塩素
原子を有する有機珪素化合物は反応性は高いが、光遮蔽
膜と反応するので好ましくない。

たとえばビニルトリエトキシシラン、γ−グリシトキシ
プロピルトリメトキンシラン、γ−メタクリロキシプロ
ピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γア
ミノプロピルトリメトキンシラン、Ｎ−β（アミノエチ
ル）γアミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−ア
ミノプロピルトリエトキシシランなどをもちいることが
できる。

また本発明において有機珪素化合物の塗布方法として本
実施例では、有機珪素化合物の１％エタノール溶液をス
ピンコードしたが、この方法だけに限定されるものでは
ない。デイツプ法や印刷法なども使用することができる
。また溶媒もエタノール以外にメタノール、トルエン、
ベンゼン、塩化メチレン等有機珪素化合物が溶解するも
のであればどのようなものでもかまわない。濃度は１％
に限定するものではなく、スピンコードで処理する場合
は０．１〜３％が最も好ましい。

本発明の製造法においてシンチレータの光遮蔽膜材料と
して本実施例では、ＡＩを採用したが、遮光性と適度な
導電性と高い電子透過率があれば、他の材料であっても
良い。例えば、Ｂｅやその合金などの軽金属元素の薄膜
、Ｃもしくは他の金属元素などよりなる薄膜であっても
同様の効果を有する。

このシンチレータの性能を、前述の欠陥画素検査装置の
２次電子検出器に試着して評価した。その結果、ＡＩ光
遮蔽膜の最適膜厚は、単層、多層を問わす、その総計が
４００　〜＋０００　　であった。

上記の膜厚では、膜内のピンホールは、単層のもので、
３〜５個、２層にすれば、はぼ０〜１個となることが確
認された。遮光性については、前述の欠陥画素検査装置
において、試料面ｊ！６度が２０００１ｕｘでも、　画
像にバックグラウンドは現れず、また、感度についても
、従来例のものと全く同等な電位分解能を有し、Ｓ／Ｎ
の良い２次電子像を得ることができた。前述の欠陥画素
検査装置等、通常の走査型電子顕微鏡のシンチレータの
バイアス電位はｌ０ｋＶ程度なので、　　膜厚が１５０
０　　以上になると、２次電子の透過率が減少し、感度
が低下してしまった。

次に、本発明の製造法によるシンチレータ他の例を第３
図に示す。本実施例では、光遮蔽膜１を、前実施例のよ
うに蛍光体層７に密着させるのではなく、図示するよう
に、蛍光体層７との間に空間を保って配置する。ここで
補強のため、メツシュ１３をコロナリング１４の筒内に
設け、光遮蔽膜１の支持体とした。メツシュ１３．はピ
ッチが０．５〜３　ｍｍ１　　メツシュ径が２０〜１０
０μｍのものを用いた。

製造方法は、前記の実施例と同じ方法を用いた。

減圧時に、気圧差で光遮蔽膜４が破れないように、光遮
蔽膜１と蛍光体層７の間の空間は１ノド気孔１５を通じ
て外部と同気圧になるようになっている。

光遮蔽膜は、有機珪素化合物を用いずに作成した場合に
メツシュにのせる際に破損することが多かったが、光遮
蔽膜を作成する前に有機珪素化合物で下地層上に処理し
ておくことでメツシュ１３にのせる際に破損しにくくな
った。

この場合のシンチレータを用いても、前実施例同様、前
述の欠陥画素検査装置において、試料面照明が２０００
１ｕｘでも、画像にバックグラウンドは現れず、また、
感度についても、従来例のものと全く同等な電位分解能
を有し、Ｓ／Ｎの良い２次電子像を得ることができた。

本発明のシンチレータを装着した前述の欠陥画素検査装
置を用いて、液晶テレビ用ＴＦＴアレイを観察した。実
際の液晶パネルで欠陥画素でありながら、ＴＦＴアレイ
を、上記装置で観察する段階において、暗い状態では、
検出できない欠陥画素のうちの一部が、可視白色光をＴ
ＦＴアレイに照射した状態で観察すると、欠陥画素とし
て現れてくることを発見した。これは、何等かの原因で
、該当画素のトランジスタのみが、正常画素のそれより
も大きな光伝導を示し、画素電極にたまった電荷がディ
スチャージしたためと考えられる。以上、本発明により
、初めて、光誘起型欠陥画素の存在が明かとなった。そ
して、光を照射した状態で２次電子像を観察することで
、前述の欠陥画素検査装置の検出能力を向上させること
ができた。

発明の効果 本発明の製造法により作成した光遮蔽膜を用いたシンチ
レータの実現により可視光下で２次電子像を取り込むこ
とができる。このことよりＴＦ’Ｔアレイの光誘起型欠
陥画素の存在が明らかとなった。これは、ＴＦＴトラン
ジスタの不良解析に対して、新しい指針を与えうるもの
である。また、このことは、上記以外の多くの例におい
ても、試料に光を照射した状態でのＳＥＭ像観察、もし
くは、発光体自体のＳＥＭ像観察が、本発明のシンチレ
ータで、初めて可能となったことを意味する。

つまり、電子ビームテスティングの新たな可能性が広が
ったわけで、特に、その材料解析、電子デバイスの動作
解析などへの応用の面で、本発明の意義は非常に大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシンチレータ用光遮蔽膜の製造工程を
示す図、第２図は同光遮蔽膜を用いたシンチレータの断
面図、第３図は他の実施例を示す断面図、第４図は従来
のシンチレータが走査型電子顕微鏡に装着されている様
子を示す断面図、第５図は従来のシンチレータの断面図
、第６図は同シンチレータの蛍光体層付近の断面図であ
る。 １・・・光遮蔽膜、３・・・下地層、４・・・水、７・
・・蛍光体層、８・・・透明導電膜、１２・・・シンチ
レータ、１３・・・メツシュ、　１５・・・υＦ気気孔
代理人の氏名　弁理士　栗野重孝　はか１８鶴１図 第１ｒＩＡ 第 図 第 図 １２　シンチレータ ６う仁ガイドタシ署詐う−フ” 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に、特定の溶媒に溶解する下地層と有機珪素化合
   物の塗布膜と光遮蔽膜用の薄膜とを順次形成した後で、
   前記溶媒に浸して前記下地層を溶解、除去することによ
   り前記光遮蔽用の薄膜を剥離することを特徴とするシン
   チレータ用光遮蔽膜の製造方法。