説明

検査装置

【課題】電子写真感光体を破壊、加工することなく、連続して検査することのできるEPMA法による検査装置および検査方法を提供することである。
【解決手段】試料に電子線を照射する電子線光学手段が接続され、所定の真空度に保持された試料室と、真空排気手段および給気手段とが接続され、前記試料室との間で試料の出し入れを行う第1開口部および外部との間で試料の出し入れを行う第2開口部を有する予備排気室と、前記第1開口部を開閉するための第1仕切り弁と、前記第2開口部を開閉するための第2仕切り弁と、試料を保持して外部と予備排気室と試料室との間を移動する試料台と、この試料台の移動に対応して、前記第1仕切り弁および第2仕切り弁の開閉、予備排気室の給・排気を行う制御手段とを備えたことを特徴とするEPMA法による検査装置である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真感光体などの大きさに適した試料室と予備排気室とからなる電子プローブマイクロアナライザー(Electron probe microanalyser)法(以下、EPMA法という。)による検査装置および検査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
今日、金属やその化合物をはじめとする種々の材料について、不純物などの構成元素の定量・定性分析や表面分析をする方法としてEPMA法が一般的に用いられている。EPMA法は、高エネルギーの電子線を試料に照射して、試料から発生する二次電子や反射電子、または特性X線などの各種信号を検出して分析する方法であり、その方法の中に、発生する信号として特性X線を利用し、そのエネルギーを検出して分析を行うエネルギー分散型X線分光法(Energy Dispersive X-ray spectroscopy;以下、EDSという。)と、その波長を検出して分析を行う波長分散型X線分光法(Wavelength Dispersive X-ray spectroscopy;以下、WDSという。)とがある。
【0003】
EPMA法は、試料を化学分析におけるように溶解したり、または反応させたりすることなく、直接試料を分析することができるので、様々な分野で応用されている。例えば、特許文献1では、EPMA法による金属化合物薄膜の厚さ測定法について提案がなされている。ここでは、試料のX線強度の測定に基づいて、検出される相対X線強度−膜厚の検量線を、試料内での電子線軌跡シミュレーションをモンテカルロ法で行うことにより作成し、この作成された検量線を用いて膜の厚さを求めている。しかしながら、測定される試料は、1cm×1cm程度の大きさであり、大きくても5cm×5cmである。これは、試料室のサイズが小さいために、試料サイズを試料室に合わせて微小サイズにする必要があった。
【特許文献1】特開2000−161939号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このため、特許文献1による測定装置では、各種積層膜からなる電子写真感光体を深さ方向にて分析する場合、試料室が小さいため電子写真感光体を加工する必要があり、電子写真感光体ドラムを破壊しなくてはならないといった問題がある。さらに、電子写真感光体を破壊検査すると、製造工程において歩留まりが上がらない、検査時間がかかる、全数検査ができないなどの種々の問題が生じる。
【0005】
したがって、本発明の課題は、電子写真感光体など比較的大きな被検査体を破壊、加工することなく、連続して検査することのできるEPMA法による検査装置および検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、電子写真感光体の大きさに適した試料室と予備排気室を設け、電子写真感光体の試料の測定分析を連続的に行えるよう制御する手段を備えたEPMA法による検査装置および検査方法を新たに見出して、本発明を完成させるに至った。
【0007】
すなわち、本発明のEPMA法による検査装置および検査方法は、以下の構成を有する。
(1)試料に電子線を照射する電子線光学手段が接続され、所定の真空度に保持された試料室と、真空排気手段および給気手段とが接続され、前記試料室との間で試料の出し入れを行う第1開口部および外部との間で試料の出し入れを行う第2開口部を有する予備排気室と、前記第1開口部を開閉するための第1仕切り弁と、前記第2開口部を開閉するための第2仕切り弁と、試料を保持して外部と予備排気室と試料室との間を移動する試料台と、この試料台の移動に対応して、前記第1仕切り弁および第2仕切り弁の開閉、予備排気室の給・排気を行う制御手段とを備えたことを特徴とするEPMA法による検査装置。
(2)予備排気室の第2仕切り弁を閉じ、第1仕切り弁および第2仕切り弁が閉であることを条件として始動する真空ポンプが稼動されて予備排気室の排気が行われ、予備排気室の真空度が試料室の真空度と略同じ真空度に達したことを条件として、所定の真空度に保たれている試料室の第1仕切り弁が所定時間、開制御され、前記開制御の間に試料の出し入れが行われた後、第1仕切り弁を閉じて試料室での測定が行われ、第1仕切り弁および第2仕切り弁が閉で予備排気室の真空ポンプがOFFであることを条件として、予備排気室の給気が行われ、ついで第2仕切り弁が所定時間、開制御されて試料の出し入れが行われることを特徴とする(1)に記載の検査装置による検査方法。
(3)試料を外部から予備排気室に搬入する際、予備排気室内の測定済み試料を外部へ搬出し、また、測定済み試料を試料室から予備排気室に搬出する際、予備排気室内の次に測定する試料を試料室へ搬入することにより、試料室と予備排気室、および予備排気室と外部との間での試料の出し入れを連続して行うことを特徴とする(2)に記載の検査方法。
(4)測定の開始および終了と、試料室および予備排気室の真空ポンプの始動および停止と、第1仕切り弁の開閉と、第2仕切り弁の開閉と、給気弁の開閉とをON/OFFするプログラムで制御されると共に、前記一連の制御を連続的に行うことを特徴とする(2)または(3)に記載の検査方法。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、電子写真感光体の大きさに適した試料室を設けたことにより、従来、電子写真感光体を製造ライン上で抜き取り、破壊して小さな試料にして検査をしていたのに対して、試料を破壊することなく測定をすることができるので、より精度の高い測定が可能となり、歩留まりが改善される効果を有する。また、予備排気室を設けたことにより、試料の測定中においても、前記予備排気室で次の試料の準備をし、排気することができるので、時間のかかっていた排気時間を短縮することができ、効率よく検査ができるという効果を有する。さらに、試料を連続的に測定をすることができるので、抜き取り検査をすることなく、全数検査が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明に係るEPMA法による検査装置および検査方法について、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明にかかる実施形態の一例を示すEPMA法による検査装置の概要図である。図5は、検査工程における流れ図である。図6は、測定における操作を制御する流れ図である。
【0010】
本発明に係るEPMA法による検査装置は、図1に示すように、主要部として、試料5を測定する試料室10と、試料交換のための予備排気室11とからなる。試料室10と予備排気室11は、第1開口部16を開閉するための第1仕切り弁13を介して接続されている。試料室10と予備排気室11は第1仕切り弁13を有する配管により接続してもよい。予備排気室11は、第2開口部17を開閉するための第2仕切り弁14を介して外部と仕切られている。このように、試料室10は、第1仕切り弁あるいは第2仕切り弁のどちらか一方を閉じて、真空に仕切ることができるように構成されている。また、試料5を載置して、試料室10での測定ができ、予備排気室11を介して外部と試料室10との間で出し入れができる試料台12が設けられている。
【0011】
本発明の実施における特性X線の検出装置としては、EDS(EDAX社製、GENESIS2000、X線取り出し角度:35°)を用いることができる。また、検査する試料は、導電性基板上にシリコンからなる電気的絶縁層と、導電性のアモルファスシリコン層と、アモルファスシリコンからなる電荷注入阻止層と、アモルファスシリコンからなる光導電層と、表面保護層とを順次積層してなる電子写真感光体を破壊・加工しない一体としたものを対象とすることができる。
【0012】
試料室10の形状は、直方体型や円筒型でよく、好ましくは直方体であり、その大きさは、試料5である電子写真感光体が1本入る程度のものであればよく、直方体型の場合、好ましくは縦6cm、横30cm、奥行き6cmである。また、予備排気室11の形状は、直方体型や円筒型でよいが、操作性の点から直方体型であるのが好ましく、その大きさは、試料交換ができるよう、試料5である電子写真感光体が3本程度入る大きさかそれ以上であるのがよく、好ましくは縦20cm、横30cm、奥行き20cmである。
【0013】
試料室10の上面には、試料5に鉛直上方から下方に向けて電子線を照射する電子銃1と、電子線の照射により試料5から出る特性X線を検出するEDS検出器2が設けられている。特性X線の取出し角度は鉛直上向き方向から35度の角度をなしている。
【0014】
試料室10の圧力は、EDS分析が精度よく行える真空度約1.0×10-4Pa(以下、規定真空度という。)以下に設定する必要があり、また試料5を連続的に測定するために、常時真空度を規定真空度以下に保っておくのが好ましい。
【0015】
一方、一般に、真空ポンプは低圧力になるほど排気速度は遅くなる。つまり、規定真空度である約1.0×10-4Paに到達させるのには時間がかかる。そのため、予備排気室11を設けることにより、試料室10での測定中でも排気可能とし、排気時間を短縮することができる。
【0016】
予備排気室11には、製造ラインの効率化のために、図2に示すように、外部から試料5である電子写真感光体を出し入れする開口箇所2箇所を第2開口部17として設け、試料5を入れる際、同時に測定済みの試料5を出せるようにしてある。
【0017】
試料5は試料台12に固定され、試料5の移動は常に試料台12の移動により行われる。試料台12は、図3に示すように、予備排気室11での平行移動および試料室10と予備排気室11との間での出し入れを手動により行う。試料室10の試料5を交換移動する際、
作動棒18の貫通する開口部にはシリコンゴムを使用し、作動棒18とシリコンゴムとが接触する作動部分にグリース(40℃における動粘度20mm2/s以上のもの)を塗って操作するので、予備排気室および試料室を規定真空度に保持できる。また、試料台12の移動は、手動に限定されるものでなく、リモートコントロールにより移動を行うこともできる。
【0018】
次に、試料5の検査工程の手順を説明する。(1)試料5は、試料台12に固定されて、図4に示すように、まず、大気に開放された予備排気室11に入れられ、設定位置(図3のA位置)に設定される。設定後、第2仕切り弁14を閉じ、予備排気室11の排気を行う。予備排気室11の圧力が規定真空度に到達した時点で、第1仕切り弁13を開き、試料5を図3でのA位置からB位置に移動させ、次に試料室10へとスライドさせる。試料5を試料室10の測定位置に設定した後、第1仕切り弁13を閉じ、測定を開始する。
【0019】
(2)測定中、予備排気室11は給気弁15を徐々に開いて大気圧になるまで給気し、大気圧になった時点で、第2仕切り弁14を開き、新たな試料5を予備排気室11に入れる。このとき給気弁15を閉じておく。その後、前記(1)と同様に、予備排気室11の排気を行い、規定真空度に到達した時点で、測定が終了した試料室10の第1仕切り弁13を開き、測定済みの試料5と新たな試料5の交換を行う。交換の際には、測定済みの試料5をB位置へスライドさせ、さらにC位置に移動させる。次に、新たな試料5をA位置からB位置に移動し、さらに試料室10へとスライドさせ、試料室10の測定位置に設定した後、第1仕切り弁13を閉じ、測定を開始する。
【0020】
(3)次に、上記(2)と同様に、測定中、予備排気室11は給気弁15を開いて大気圧になるまで給気し、大気圧になった時点で第2仕切り弁14を開き、次の新たな試料5を予備排気室11に入れるが、その際、C位置にある測定済みの試料5を取り出し、次の新たな試料5をA位置に設定する。これ以降、上記(2)と同様の手順が繰り返される。
【0021】
図4に示す検査工程における試料5の移動は、予備排気室11の真空度によって制御される。その制御は、図5に示すように、予備試料室11の電源ONにより開始をする。試料5を予備試料室11に設置した後、真空ポンプ3が第2仕切り弁14が閉じていることを条件として稼動し、予備試料室11の排気が行われる。予備排気室11の真空度が規定真空度と同じ真空度に達したことを条件として、常時規定真空度に保たれている試料室10と予備排気室11との間の第1仕切り弁13がT1時間、開制御される。このT1時間の間に試料5が試料室10に設定され、第1仕切り弁13が閉じた後、測定が開始される。測定モードに入ると、予備排気室11の給気が行われ、大気圧になると、第2仕切り弁14がT2時間、開制御され、次の試料5の出し入れが行われる。
上記で説明した一連の操作は、図6に示すタイミングチャートによりON/OFF制御され、測定が連続して効率よく行われる。
【0022】
なお、本発明の実施形態における検査装置としては、EDSに限定されるものでなく、EPMA法によるものとして、アモルファスシリコンドラムの検査ができるものであれば、WDSであっても、また、EDSであってもよい。また、検査対象としては、本実施形態に示したアモルファスシリコンドラムに限定されるものでなく、半導体、鉄鋼、アルミなどの異物検査や非破壊検査など多くの検査目的に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明にかかる実施形態の一例を示すEPMA法による検査装置の概要図である。
【図2】試料の予備排気室への出し入れを示す図である。
【図3】試料室と予備排気室との間で試料の出し入れを示す図である。
【図4】検査工程における流れ図である。
【図5】操作を制御する流れ図である。
【図6】操作のタイミングチャート図である。
【符号の説明】
【0024】
1:電子銃
2:EDS
3:予備排気室を排気する真空ポンプ
4:試料室を排気する真空ポンプ
5:試料(電子写真感光体)
10:試料室
11:予備排気室
12:試料台
13:第1仕切り弁
14:第2仕切り弁
15:給気弁
16:第1開口部
17:第2開口部
18:作動棒

【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料に電子線を照射する電子線光学手段が接続され、所定の真空度に保持された試料室と、
真空排気手段および給気手段とが接続され、前記試料室との間で試料の出し入れを行う第1開口部および外部との間で試料の出し入れを行う第2開口部を有する予備排気室と、
前記第1開口部を開閉するための第1仕切り弁と、
前記第2開口部を開閉するための第2仕切り弁と、
試料を保持して外部と予備排気室と試料室との間を移動する試料台と、
この試料台の移動に対応して、前記第1仕切り弁および第2仕切り弁の開閉、予備排気室の給・排気を行う制御手段とを備えたことを特徴とするEPMA法による検査装置。
【請求項2】
予備排気室に外部から試料を搬入後、第1仕切り弁および第2仕切り弁が閉であることを条件として予備排気室の排気が行われ、
予備排気室の真空度が試料室の真空度と略同じ真空度に達したことを条件として、第1仕切り弁を開き、所定の真空度に保たれている試料室への試料の搬入が行われた後、第1仕切り弁を閉じて試料室での測定が行われ、
測定後、第1仕切り弁を開いて、試料を試料室から予備排気室に搬出し、第1仕切り弁を閉じ、第1仕切り弁および第2仕切り弁が閉で予備排気室の真空ポンプがOFFであることを条件として、予備排気室の給気が行われ、
ついで第2仕切り弁を開いて試料の外部への搬出が行われることを特徴とする請求項1記載の検査装置による検査方法。
【請求項3】
試料を外部から予備排気室に搬入する際、予備排気室内の測定済み試料を外部へ搬出し、また、測定済み試料を試料室から予備排気室に搬出する際、予備排気室内の次に測定する試料を試料室へ搬入することにより、試料室と予備排気室、および予備排気室と外部との間での試料の出し入れを連続して行うことを特徴とする請求項2記載の検査方法。
【請求項4】
測定の開始および終了と、試料室および予備排気室の真空ポンプの始動および停止と、第1仕切り弁の開閉と、第2仕切り弁の開閉と、給気弁の開閉とをON/OFFするプログラムで制御されると共に、前記一連の制御を連続的に行うことを特徴とする請求項2または3記載の検査方法。


【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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【公開番号】特開2007−3310(P2007−3310A)
【公開日】平成19年1月11日(2007.1.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−182877(P2005−182877)
【出願日】平成17年6月23日(2005.6.23)
【出願人】(000006150)京セラミタ株式会社 (13,173)
【Fターム(参考)】