DE4301146A1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Licht durchlassendes Vakuumtrennfenster, um einen Vakuumbereich in eine Mehrzahl von Vakuumbereichen durch einen Film, eine Folie oder eine Dünnschicht, der bzw. die das Licht eines Wellenlängenbe­ reichs, wie eines Röntgenstrahlen- und eines Infrarotstrah­ lenbereichs, durchläßt, zu trennen, und auch auf ein weiche Röntgenstrahlen durchlassendes Fenster.

Mit einem Fortschritt in der Hochintegrationstechnik von elektronischen Vorrichtungen und Halbleitern besteht in den letzten Jahren eine Forderung, Substanzeigenschaften und physikalische Erscheinungen in Mikrobereichen durch Ausfüh­ ren einer hyperfeinen Bearbeitung zu erforschen oder gründ­ lich zu untersuchen. Zur Erforschung der Substanzeigenschaf­ ten und physikalischen Erscheinungen in den Mikrobereichen durch die hyperfeine Bearbeitung kommen Synchrotron-Strah­ lenbündel und Laserstrahlen freier Elektronen zur prakti­ schen Anwendung. Die Synchrotron-Strahlenbündel und die Freielektronen-Laserstrahlen werden als elektromagnetische Wellen definiert, die in einer Richtung einer Tangente einer Flugbahn emittiert werden, wenn die Bewegungsrichtung der Elektronen oder positiven Elektronen, die mit einer der Lichtgeschwindigkeit angenäherten Geschwindigkeit wandern, durch ein von einem Ablenkmagneten erzeugtes Magnetfeld ab­ gelenkt werden. Es ist möglich, die elektromagnetischen Wel­ len eines Röntgenstrahlenbereichs einschließlich einer wei­ chen Röntgenstrahlung von einem Infrarotstrahlenbereich mit einer hohen Intensität herauszuführen. Ferner ist es cha­ rakteristisch, daß das Licht (die elektromagnetischen Wel­ len), das bzw. die herausgeführt werden, abgelenkt werden. Die Lichtintensität ist viel höher als diejenige irgendei­ ner anderen Lichtquelle. Unter diesen Umständen ist man dahingehend bemüht, daß die Synchrotron-Strahlenbündel und die Freielektronen-Laserstrahlen, obgleich das im Stand der Technik unmöglich ist, auf die hyperfeine Bearbeitungstech­ nik und die Meßtechnik mit ultrahoher Empfindlichkeit ange­ wendet werden. Darüber hinaus kann eine superpräzise Mes­ sung, die bisher unmöglich war, unter Verwendung einer Pola­ risation von Licht durchgeführt werden. Die Bemühungen, die Synchrotron-Strahlenbündel und die Freielektronen-Laserstrah­ len auf diese Gebiete anzuwenden, sind deshalb im Gange.

Normalerweise werden die Synchrotron-Strahlenbündel und die Freielektronen-Laserstrahlen von einem Auslaßfenster aus in die Atmosphäre eingeführt. Die Synchrotron-Strahlenbün­ del und die Freielektronen-Laserstrahlen werden für die hy­ perfeine Bearbeitungstechnik, die Meßtechnik mit ultrahoher Empfindlichkeit und die superpräzise Messung zur Anwendung gebracht. Bei der oben erwähnten hyperfeinen Bearbeitungs­ technik, der Meßtechnik mit ultrahoher Empfindlichkeit und der superpräzisen Messung, wobei die Synchrotron-Strahlen­ bündel und die Freielektronen-Laserstrahlen angewendet wer­ den, neigen die Punkte am Austritt zu einer Abschwächung der Lichtintensität und einer Verzerrung von polarisiertem Licht in einem Fenster, um die Synchrotron-Strahlenbündel und die Freielektronen-Laserstrahlen herauszuführen. Insbesondere wird die Röntgenstrahlung des weichen Röntgenstrahlenbereichs mühelos durch ein Material dieses Fensters, wenn sie durch dieses tritt, absorbiert. Insofern erhebt sich hier ein Pro­ blem, daß die Lichtintensität deutlich sichtbar abgeschwächt oder gedämpft wird. Wenn die superpräzise Messung bezüglich von Substanzeigenschaften od. dgl. durchgeführt wird, lie­ gen ferner die Probleme der Dämpfung der Lichtintensität und der Verzerrung von polarisiertem Licht in den Licht durchlassenden Fenstern einer Lichtquelle und eines Detektors vor. Die Synchrotron-Strahlenbündel und die Freielektronen- Laserstrahlen haben hohe Intensitäten. Das führt zu einem Problem, daß nämlich die Neigung zur Beschädigung des Fen­ sters zum Herausführen des Lichts durch die Strahlenbündel, insbesondere durch die Wärme, besteht. Andererseits beschleu­ nigt ein als eine Lichtquelle der Synchrotron-Strahlenbündel und der Freielektronen-Laserstrahlen dienender Beschleuniger die Elektronen und positiven Elektronen bis auf eine Geschwin­ digkeit, die nahe an der Lichtgeschwindigkeit liegt. Es ist deshalb erforderlich, daß die Flugbahn der Elektronen oder der positiven Elektronen in einem ultrahohen Vakuum in der Größenordnung von 1,33 · 10^-7 Pa (10^-9 Torr) oder darüber liegt, um zu verhindern, daß die Elektronen und positiven Elektronen mit Gaspartikeln kollidieren und hieraus resul­ tierend verschwinden oder auf halbem Wege sich zerstreuen. In einer Strahlstrecke zum Herausführen der weichen Röntgen­ strahlen in einer Synchrotron-Strahlenbündelanlage wird insbe­ sondere die Röntgenstrahlung des weichen Röntgenstrahlenbe­ reichs leicht durch ein Gas in dem Vakuum absorbiert. Da die Lichtintensität in hohem Maß gedämpft wird, ist es er­ forderlich, daß ein weiche Röntgenstrahlen durchlassender Bereich in einem ultrahohen Vakuum der Größenordnung von 1,33 · 10^-5 Pa (10^-7 Torr) oder darüber liegt. Dann wird die weiche Röntgenstrahlung aus diesem ultrahohen Vakuumbe­ reich durch Anwendung des weiche Röntgenstrahlen durchlas­ senden Fensters mit einer Lithographie-Übertragungsvorrich­ tung, die als eine Lichtquelle dient, herausgeführt. In die­ ser Übertragungsvorrichtung wird eine Helium-Atmosphäre in der Größenordnung von 1013,3 mb vorgesehen. Ein Temperatur­ anstieg einer Maske, der aus einer Einstrahlung der Strahlen­ bündel entsteht, wird verhindert, um keine Verzerrung der Maske hervorzurufen. Auch ist man in der Helium-Atmosphäre der Größenordnung von 1013,3 mb bemüht, den Druck des He­ liums in der Vorrichtung wegen einer großen Dämpfung der weichen Röntgenstrahlung zu reduzieren.

Ferner haben die elektromagnetischen Wellen der Synchrotron- Strahlenbündel kontinuierliche Spektren sowie eine hohe In­ tensität, weshalb sie auf eine physikochemische Analyse, wie eine Struktur- und eine Zustandsanalyse, angewendet werden. Eine Untersuchung, um Informationen zu erlangen, die bisher nicht erhalten werden konnten, wird weitergeführt. In einem Detektor für weiche Röntgenstrahlung, der für solche Analy­ sen zur Anwendung kommt, ist ein weiche Röntgenstrahlen durch­ lassendes Fenster, um einen ultrahohen Vakuumbereich von einem Druckreduktionsbereich zu trennen, in einem Erfassungs­ teil des Detektors, der ein Druckreduziergas, beispiels­ weise einem Gasdurchflußdetektor, besitzt, notwendig.

Unter besonderer Berücksichtigung der Tatsache, daß das Syn­ chrotron-Strahlenbündel eine hohe Intensität aufweist, ste­ hen andere Studien dicht vor der Umsetzung in die Praxis, wobei eine Filmbeschichtung und ein Substratätzen unter An­ wendung einer photochemischen Reaktion zwischen den elektro­ magnetischen Wellen des weichen Röntgenstrahlenbereichs und einer Gassubstanz ausgeführt werden. Bei dieser Art einer photochemischen Reaktionsvorrichtung werden das Beschichten und Ätzen in den meisten Fällen unter Druckentlastung oder -absenkung bewirkt. Das weiche Röntgenstrahlung durchlassen­ de Fenster, das den ultrahohen Vakuumbereich vom Druckreduk­ tionsgasbereich trennt, ist notwendig, wenn die weiche Rönt­ genstrahlung in die Vorrichtung mittels der Strahlstrecke eingeführt wird.

Wie beschrieben wurde, ist das die weiche Röntgenstrahlung durchlassende Fenster erforderlich, um den ultrahohen Vaku­ umbereich von dem Vakuumbereich, z. B. dem Druckreduktions­ bereich, mit einer hoch leistungsfähigen Durchlässigkeit der Röntgenstrahlung des weichen Röntgenstrahlenbereichs ohne eine Dämpfung zu trennen, wobei eine Wärmebehandlung oder thermische Trocknung durchführbar ist, die, um ein weiteres ultrahohes Vakuum zu erlangen, notwendig ist.

(Im folgenden werden der Kürze halber Abkürzungen verwendet, und zwar UHV für Ultrahochvakuum, HV für Hochvakuum, IR für Infrarot und UV für Ultraviolett.)

Wie in einer Zeitschrift ("Applied Physics" Vol. 5, 1986, S. 494) beschrieben ist, wird eine herkömmliche Fertigungs­ vorrichtung folgendermaßen konstruiert. Eine als ein weiche Röntgenstrahlen durchlassendes Fenster (im folgenden als Weichstrahlen-Durchlaßfenster bezeichnet) dienende und ein Bauelement bildende Berylliumfolie wird mit einer Öffnung eines UHV-Flansches durch Verfahren, wie einem Löten und einer Elektronenstrahlschweißung, verbunden. Auf diese Weise wird eine Luftdichtheit gewährleistet. Alternativ wird nach einem Verbinden mit einem Fensterrahmen aus Kup­ fer usw. durch dasselbe Verfahren, diese fest mit dem UHV- Flansch verschweißt, um die Luftdichtheit aufrechtzuerhalten. Das Metall Beryllium hat einen hohen Schmelzpunkt, es zeigt jedoch schlechte Eigenschaften bezüglich der Duktilität oder Dehnbarkeit und der Druck-Verformbarkeit. Insofern kann bei dem Verfahren eines direkten Verschweißens der Berylliumfo­ lie mit dem allgemein verwendeten rostfreien Stahl als einem UHV-Material leicht in der Folie ein Schaden, wie ein Riß, auftreten. Wie in der JP-Patent-OS Nr. 63-64 253 offenbart ist, wird ein mit einer Sauerstoffreien Kupfer­ platte durch das Diffusionsübergangsverfahren verbundenes Teil als eine Dichtung verwendet. Darüber hinaus wird, wie in der JP-Patent-OS Nr. 63-2 73 100 beschrieben ist, das fol­ gende Verfahren vorgeschlagen. Eine Berylliumfolie mit einer Dicke von 200 µm wird luftdicht mit dem rostfreien Strahl verlötet. Anschließend wird ein Reißen in der Berylliumfolie, wenn sie verschweißt wird, durch Vermindern des weiche Rönt­ genstrahlen übertragenden Bereichs durch einen physikochemi­ schen Bearbeitungsprozeß verhindert.

Ferner wird durch die JP-Patent-OS Nr. 1-2 76 550 das folgende Verfahren als ein solches zur Vermeidung der während eines Schweißvorgangs erzeugten Spannung vorgeschlagen. Ein ela­ stisches Metallbauteil, das in einer zu einer Öffnungsfläche parallelen Richtung verformbar ist, wird an die Beryl­ liumfolie und den rostfreien Stahl gelötet, wodurch die Spannung vermieden wird. Die Haltbarkeit der Berylliumfolie wird dadurch verbessert. Das Diffusionsübergangsverfahren, das Elektronenstrahlschweißen und das Löten, die gemäß dem Obigen zur Anwendung kommen, werfen jedoch solche Probleme auf, daß das Beryllium mit einer ausreichenden Rekristalli­ sierung beginnt, um die Stärke wegen eines Erhitzens des Be­ rylliums auf 700°C oder darüber zu vermindern. Eine Güte­ minderung und ein Reißen können beide leicht auftreten. Des weiteren wurde ein Verfahren vorgeschlagen, um die Luftdichtheit ohne ein Erhitzen der Berylliumfolie auf­ rechtzuerhalten. Wie in der JP-Patent-OS Nr. 1-9 400 be­ schrieben ist, wird die Luftdichtheit durch Verwendung eines O-Ringes aus Fluorkautschuk als ein elastisches Va­ kuumabdichtmittel gewährleistet. Bei diesem Verfahren ist es jedoch notwendig, eine ausreichend große Kraft am elasti­ schen Bauteil sowie der Berylliumfolie aufzubringen, um die Luftdichtheit aufrechtzuerhalten. Es ist insofern schwierig, eine Dicke der Berylliumfolie zu vermindern.

Wie in der JP-Patent-OS Nr. 2-2 72 399 und der JP-Patent-OS Nr. 2-2 72 400 offenbart ist, werden Verfahren zur Aufrechter­ haltung der Luftdichtheit unter Verwendung von Metallen vorgeschlagen, die anstelle des O-Ringes zum Einsatz kom­ men und eine vorbestimmte Konsistenz sowie Dampfdruckcha­ rakteristik zeigen. Wegen der Steigerung der Luftdichtheit durch Aufbringen der Kraft an der Berylliumfolie ist es ebenfalls schwierig, die Dicke dieser Folie zu vermindern. Es wurde auch noch das folgende Verfahren, das in der JP- Patent-OS-Nr. 3-1 28 499 beschrieben ist, vorgeschlagen, wo­ nach ein Berylliumfilm oder eine Berylliumschicht im Va­ kuum auf sauerstoffreien Kupfer ohne die Verwendung der Berylliumfolie niedergeschlagen wird. Anschließend wird das sauerstoffreie Kupfer des Fensterbauteils unter Ver­ wendung von konzentrierter Salpetersäure geätzt. Die Be­ rylliumschicht von 20 µm wird auf diese Weise erhalten. Die Luftdichtheit des derart gebildeten Weichstrahlen- Durchlaßfenster-Bauteils wird durch Verwendung des O-Rin­ ges aus Fluorkautschuk aufrechterhalten.

Wie vorstehend beschrieben wurde, sind eine große Vielzahl von Röntgenstrahlen durchlassenden Fenstern vorgeschlagen worden, wobei ein ultrahohes Vakuum durch Trennen des At­ mosphärendruckbereichs vom UHV-Bereich aufrechterhalten wird. Es ist jedoch hinsichtlich der Zuverlässigkeit schwierig, die Dicke der Berylliumfolie oder der Berylliumschicht auf 20 µm oder darunter abzusenken, um den Atmosphärendruckbe­ reich vom UHV-Bereich zu trennen. Hieraus rührt somit ein Problem oder eine Schwierigkeit wegen einer großen Absorp­ tion der weichen Röntgenstrahlen im Durchlaßfenster, die weiche Röntgenstrahlung leistungsfähig zu übertragen.

Es ist zu bemerken, daß gegenwärtig gewisse Bemühungen unter­ nommen werden, um die Dämpfung der Röntgenstrahlung oder des weichen Röntgenstrahlungsbereichs unter Verendung einer aus Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, Bornitrid, Diamant usw. bestehenden Dünnschicht zu verhindern. Ein Film oder eine Schicht, die so dünn wie einige um bis 0,1 µm ist, kann ge­ bildet werden. Beispielsweise zeigt im Fall einer Röntgen­ strahlung mit einer Energie von 1 keV herkömmlich verwende­ tes Beryllium mit einer Dicke von 20 µm einen Durchlaßgrad von 11%. Im Gegensatz hierzu zeigt eine Bornitrid-Dünn­ schicht mit einer Dicke von 1 um einen Durchlaßgrad von 65%. Eine Siliziumnitrid-Dünnschicht mit einer Dicke von 1 µm besitzt einen Durchlaßgrad von 51%. Ferner zeigt im Fall einer Röntgenstrahlung mit einer Energie von 500 eV Beryllium mit einer Dicke von 20 µm einen Durchlaß­ grad von 6 · 10^-7%. Gegensätzlich hierzu hat eine Borni­ trid-Dünnschicht mit 1 µm einen Durchlaßgrad von 7,8%. Die Siliziumnitrid-Dünnschicht mit 1 µm weist einen Durch­ laßgrad von 2,1% auf. Eine hoch leistungsfähige Durchläs­ sigkeit der weichen Röntgenstrahlung wird erhalten. Es ist somit möglich, die aus Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, Bor­ nitrid, Diamant usw. bestehenden Dünnschichten als ein wei­ che Röntgenstrahlen durchlassendes Dünnschichtelement oder -bauteil zu verwenden.

Die beigefügte Fig. 24 zeigt in einem lotrechten Schnitt den Aufbau des oben erwähnten herkömmlichen, weiche Röntgenstrah­ len durchlassenden Dünnschichtelements. Bei diesem wird eine weiche Röntgenstrahlen durchlassende Dünnschicht 32 an einer Trägersubstanz 31 gehalten. Für die Größen dieser Bauteile gilt beispielsweise, daß die Trägersubstanz 31 einen Durchmesser von 40 mm hat, daß ein durchlassendes oder übertragendes Teil einen Durchmesser von 20 mm besitzt und daß die weiche Röntgenstrahlen durchlassende Dünnschicht eine Dicke von 1 µm aufweist. Mit Blick auf eine einfache Herstellung besteht im allgemeinen die Trägersubstanz 31 aus Silizium, während die weiche Röntgenstrahlen durchlas­ sende Dünnschicht (die Weichstrahlen-Durchlaßdünnschicht) 32 aus einer Siliziumnitrid-Dünnschicht gebildet ist. Das auf diese Weise konstruierte Weichstrahlen-Durchlaßdünn­ schicht-Bauelement wird mit einer UHV-Konstruktion aus rostfreiem Stahl oder einer Aluminiumlegierung verbunden. Das Löten oder das Elektronenstrahlschweißen für diesen Zweck schließen eine Schwierigkeit ein. Deshalb sind Be­ mühungen zur Verwendung eines Epoxidharzes im Gange.

Ferner ist in Verbindung mit einem Infrarotstrahlen-Durch­ laßfenster, wie beispielsweise auf S. 372 von "Applied Spectroscopy Hand Book", veröffentlicht 1984 durch Asakura Shoten, gezeigt ist, ein IR-Detektor oder Strahlungsempfän­ ger als Beispiel angeführt. Das IR-Durchlaßfenster hat eine Dicke von einigen mm, um das Vakuum auf der Seite des IR- Detektors von der Atmosphäre zu trennen. Materialien, die für dieses IR-Durchlaßfenster benutzt werden, sind Kaliumbro­ mid oder Zäsiumbromid, die eine Langwellengrenze haben, und kommen in der Mehrzahl der Fälle zur Anwendung, wie in der Zeitschrift "Applied Physics", Vol. 5, 1986, S. 492 be­ schrieben ist.

Ferner ist es erforderlich, eine Substrattemperatur präzis zu kontrollieren, wenn in dem Filmbildungsprozeß eines Halb­ leiters od. dgl. der Film oder die Schicht gebildet wird. Bezüglich dieser Notwendigkeit wird ein Strahlungsthermome­ ter vorgeschlagen, bei welchem das IR-Strahlen-Durchlaßfen­ ster die Verwendung von Zinkselenid (ZnSe) einschließt, wel­ ches einen sehr großen Durchlaßbereich in der Filmbildungs- oder -behandlungsvorrichtung besitzt. Dieser Filmbildungs­ prozeß des Halbleiters macht die präzise Kontrolle der Film­ dicke notwendig, wenn der Film gebildet wird. Deshalb wird die Filmbildungsvorrichtung mit einem Polarimeter (Ellipso­ meter) zum Messen der Dicke des gebildeten Films zusammen­ montiert.

Darüber hinaus wird ein sichtbare Strahlung übertragendes Fenster durch Schmelzen eines Fenstermaterials, wie einer Glas-, einer Quarz-, einer Saphirplatte usw., an ein Flanschbauteil konstruiert (siehe [UHV COMPONENTS technical data] "UHV Viewports and Viewport Shutters", veröffentlicht durch VACUUM Generators Co., Ltd.). Das herkömmliche Weich­ strahlen-Durchlaßdünnschicht-Bauelement wird auf diese Weise konstruiert, und somit unterliegt das als eine orga­ nische Substanz eingestufte Epoxidharz ohne Schwierigkei­ ten einer Verschlechterung in der Strahlung mit Bezug auf die Röntgenstrahlung. Das übliche Weichstrahlen-Durchlaß­ dünnschicht-Bauelement zeigt ein Problem in bezug auf eine Langzeit-Zuverlässigkeit. Darüber hinaus neigt das Epoxid­ harz leicht zu einer Zersetzung bei hoher Temperatur. Das Epoxidharz wird während eines Wärmebehandlungs- oder ther­ mischen Trocknungsvorgangs zersetzt, der durchgeführt wird, um ein ultrahohes Vakuum zu erlangen, und das hat zum Er­ gebnis, daß ein Gas entwickelt wird.

Darüber hinaus haftet dem herkömmlichen IR-Durchlaßfenster ein Problem an. Die Substanzen, wie Kaliumbromid und Zäsium­ bromid, sind schwach gegenüber einer Feuchtigkeit. Es ist eine sorgfältige Behandlung notwendig für ein Befeuchten od. dgl., das durch ein Kühlen des Detektors hervorgerufen wird.

Ein weiteres Problem liegt darin, daß Zink (Zn) und Selen (Se) des Zinkselenids, das für das Fenstermaterial verwen­ det wird, einen hohen Dampfdruck haben, und diese Elemente werden während der Herstellung eines Prüf- oder Probekörpers (eines Objekts) als Verunreinigungen eingeführt werden.

Das herkömmliche IR-Durchlaßfenster unterliegt den oben be­ schriebenen Problemen und Schwierigkeiten. Die Materialien werden auf solche beschränkt, die einen hohen Durchlaßgrad der IR-Strahlung haben. Deshalb ist eine sorgfältige Bear­ beitung oder Behandlung notwendig. Zusätzlich werden, wenn das IR-Durchlaßfenstermaterial Substanzen mit einem hohen Dampfdruck enthält, diese Substanzen bei Herstellung des Objekts als Verunreinigungen eingeführt.

Dem herkömmlichen, sichtbare Strahlung durchlassenden Fen­ ster haften darüber hinaus die folgenden Probleme an. Dem Fenstermaterial wird eine ausreichende Spannung vermittelt, um eine Doppelbrechung hervorzurufen. Außerdem ist das Ver­ fahren praktiziert worden, die Luftdichtheit des Fensterma­ terials, z. B. der Glas-, Quarz- und Saphirplatte, durch den O-Ring od. dgl. aufrechtzuerhalten. Jedoch ist es notwendig, eine ausreichende Kraft aufzubringen, um die Luftdichtheit am Fenstermaterial, wie der Glas-, Quarz und Saphirplatte, zu gewährleisten. Die Spannung wirkt auf das Fenstermaterial mit dem Ergebnis, daß die Doppelbrechung erzeugt wird.

Ferner ist bei dem üblichen Ellipsometer auch die präzise Messung wegen eines solchen Mangels schwierig, daß die er­ wähnte Doppelbrechung erzeugt wird.

Darüber hinaus wirft das Vakuum-UV-Durchlaßfenster ebenfalls dieselben Probleme wie diejenigen des IR-Durchlaßfensters und des sichtbare Strahlung durchlassenden Fensters auf.

Bei dem herkömmlichen Licht-Durchlaßfenster ist es mit Blick auf die Zuverlässigkeit schwierig, die Dicke des Lichtdurch­ laßfenster-Konstruktionsteils oder -Bauelements, das den At­ mosphärendruckbereich vom Vakuumbereich trennt, mit 20 µm oder darunter festzusetzen. Wegen der starken Absorption der weichen Röntgenstrahlung und der IR-Strahlung im Durchlaß­ fenster ist es somit schwierig, leistungsfähig die weiche Röntgenstrahlung und die IR-Strahlung zu übertragen. Die Absorption der IR-Strahlung usw. im Durchlaßfenster ist groß. Hieraus rührt ein solches Problem, daß die Materia­ lien für das Licht-Durchlaßfenster-Bauelement begrenzt sind. Darüber hinaus werden die Verzerrung und Streuung von Licht im Durchlaßfenster unter Schwierigkeiten vermindert.

Um das Fenstermaterial mit dem Flanschbauteil zu verbinden, wird das Schmelzverfahren angewendet, und um die Luftdicht­ heit zu gewährleisten, kommt der O-Ring zur Anwendung. Dar­ aus rührt folglich das Problem, daß auf das Fenstermaterial eine Spannung aufgebracht wird, die zur Erzeugung der Dop­ pelbrechung ausreichend ist.

Ein weiteres Problem liegt darin, daß die Synchrotron- Strahlenbündel und die Freielektronen-Laserstrahlen hohe Intensitäten haben. Folglich unterliegt das dem Herausführen des Lichts dienende Fenster leicht einem Schaden durch die Strahlung, insbesondere durch die Hitze. Ferner neigt das Fenster zu einer Beschädigung während des Wärmebehandlungs­ vorgangs, um das ultrahohe Vakuum zu erhalten.

Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen ist es die primäre Aufgabe dieser Erfindung, die oben herausgestellten Probleme zu vermeiden und ein Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfen­ ster zur Abtrennung eines Vakuums unter Verwendung eines Films oder einer Dünnschicht zu schaffen, wobei dieses Fen­ ster leistungsfähig das Licht, wie eine Röntgenstrahlung, die die Röntgenstrahlung eines Weichstrahlenbereichs einschließt, und einer Infrarotstrahlung, durchläßt oder überträgt.

Ein Ziel dieser Erfindung ist darin zu sehen, ein Lichtdurch­ laß-Vakuumtrennfenster zur Abtrennung eines Vakuums unter Verwendung einer Dünnschicht, die eine dazu ausreichende Dicke hat, um eine Verzerrung und Streuung des Lichts zu vermindern, zu schaffen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Ausbildung eines Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfensters, um mittels einer Dünnschicht, die ein Wärme- oder Hitzebeständigkeitsvermö­ gen hat, das Vakuum abzutrennen.

Ferner ist es ein Ziel der Erfindung, ein Lichtdurchlaß- Vakuumtrennfenster aufzuzeigen, bei dem wenigstens ein Va­ kuum der voneinander getrennten ein ultrahohes Vakuum ist.

Darüber hinaus ist es ein Ziel dieser Erfindung, ein Licht­ durchlaß-Vakuumtrennfenster zu schaffen, um das Vakuum un­ ter Verwendung einer Dickschicht oder eines Dickschicht­ elements abzutrennen, die bzw. das leistungsfähig das Licht, wie z. B. eine Röntgenstrahlung, die Röntgenstrahlen eines Weichstrahlenbereichs einschließt, und eine IR-Strahlung, überträgt, wobei keine Doppelbrechung auftritt.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung liegt in der Ausbildung eines weiche Röntgenstrahlung durchlassenden Fensters (Weich­ strahlen-Durchlaßfensters), wobei eine hoch leistungsfähige Durchlässigkeit eines Röntgenstrahlen- oder eines weichen Röntgenstrahlenbereichs von hoher Leistungsfähigkeit erlangt wird, eine Luftdichtheit zwischen einem UHV-Bereich und einem Druckreduktionsbereich aufrechterhalten wird und dar­ über hinaus ein thermisches Trocknen, das zur Erzeugung eines ultrahohen Vakuums erforderlich ist, durchführbar ist.

Um die Aufgabe zu lösen und die Ziele zu erreichen, die oben angegeben wurden, wird gemäß einem Gesichtspunkt dieser Er­ findung ein Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster geschaffen, das eine das Licht durchlassende Dünnschicht und eine Träger­ substanz, die diese Dünnschicht trägt oder lagert, wodurch eine Trennung in eine Mehrzahl von Vakuumbereichen bewirkt wird, umfaßt.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt dieser Erfindung wird ein Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster geschaffen, das eine das Licht durchlassende Dickschicht, ein diese Dickschicht tra­ gendes Trägerelement und ein Metall oder eine Legierung, das/die zwischen der Dickschicht sowie dem Trägerelement vorgesehen ist und in einem Temperaturbereich einer zur An­ wendung kommenden Umgebung eine Flüssigkeit produziert, wobei durch die Dickschicht eine Trennung in eine Mehrzahl von Vakuumbereichen bewirkt wird, umfaßt.

Gemäß einem noch weiteren Gesichtspunkt dieser Erfindung wird ein weiche Röntgenstrahlen durchlassendes Fenster vor­ gesehen, um eine weiche Röntgenstrahlung bei einem Druckre­ duktionsbereich und einem UHV-Bereich, die in einer Vakuum­ kammer abgetrennt sind, herauszuführen, wobei das Fenster ein weiche Röntgenstrahlen durchlassendes Fenster-Bauele­ ment und ein eine Öffnung enthaltendes Trägerelement, das das weiche Röntgenstrahlen durchlassende Fenster-Bauelement lagert, umfaßt, wobei das weiche Röntgenstrahlen durchlassen­ de Fenster-Bauelement mit dem Trägerelement unter Verwen­ dung von Gallium oder einer Gallium enthaltenden Legierung verbunden ist.

In dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster gemäß der vorliegen­ den Erfindung wird der Vakuumbereich in eine Mehrzahl von Vakuumbereichen durch die Dünnschicht, die das Licht durchläßt, aufgeteilt. Ein Durchlaßgrad des Lichts im Lichtdurch­ laß-Vakuumtrennfenster wird größer. Ferner werden eine Ver­ zerrung und Streuung des Lichts in der Dünnschicht herabge­ setzt.

Der Vakuumbereich wird in mehrere Vakuumbereiche durch das Dünnschicht-Bauelement, welches das Licht durchläßt oder überträgt, unterteilt. Der Lichtdurchlaßgrad im Lichtdurch­ laß-Vakuumtrennfenster erhöht sich. Darüber hinaus werden die Verzerrung und Streuung des Lichts im Dünnschicht-Bau­ element vermindert.

Ferner wird bei dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster gemäß dieser Erfindung eine Dicke der Dünnschicht mit 1 µm oder darunter festgesetzt, wodurch der Lichtdurchlaßgrad erhöht wird. Wenn man hier die Röntgenstrahlung des weichen Rönt­ genstrahlenbereichs als Beispiel nimmt, kann die Licht­ durchlässigkeit T ausgedrückt werden als:

T = exp (-α · d) (1)

worin α der Absorptionskoeffizient der Röntgenstrahlung und d die Dicke der Dünnschicht sind. In Übereinstimmung mit der Gleichung (1) ist ein Wert von d sehr klein, selbst wenn ein Wert von α groß ist. Insofern erhöht sich der Lichtdurchlaßgrad T.

Da der Lichtdurchlaßgrad größer wird, besteht darüber hinaus keine Beschränkung für das für die Dünnschicht verwendete Ma­ terial.

Bei dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster gemäß dieser Erfin­ dung hat die Dünnschicht das Wärmebeständigkeitsvermögen gegenüber 100°C oder mehr, so daß sie auch in einer Atmo­ sphäre hoher Temperaturen zur Aufnahme der Hitze verwend­ bar ist. Darüber hinaus ist das für das ultrahohe Vakuum notwendige thermische Trocknen durchführbar.

Bei dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird der Licht-Wellenlängen­ bereich als ein Röntgenstrahlenbereich festgesetzt. Der Durchlaßgrad der Röntgenstrahlung im Lichtdurchlaß-Vakuum­ trennfenster wird dadurch gesteigert. Daneben werden die Verzerrung und Streuung der Röntgenstrahlung in der Dünn­ schicht vermindert.

Ferner wird bei dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster dieser Erfindung der Röntgenstrahlenbereich als ein weicher Röntgen­ strahlenbereich bestimmt. Der Durchlaßgrad der weichen Rönt­ genstrahlung im Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster wird da­ durch erhöht. Zusätzlich werden die Verzerrung und Streu­ ung der weichen Röntgenstrahlung in der Dünnschicht ver­ mindert.

Des weiteren wird bei dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster gemäß dieser Erfindung der Licht-Wellenlängenbereich als ein IR-Strahlungsbereich festgesetzt. Der Durchlaßgrad der IR- Strahlung in diesem Lichtdurchlaßfenster wird dadurch ver­ größert. Zusätzlich werden die Verzerrung und die Streuung der Infrarotstrahlung in der Dünnschicht vermindert.

Darüber hinaus wird bei dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster gemäß dieser Erfindung der Licht-Wellenlängenbereich als ein Bereich sichtbarer Strahlung festgesetzt. Der Durchlaßgrad der sichtbaren Strahlung im Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster wird dadurch vergrößert. Weiterhin werden die Verzerrung und Streuung der sichtbaren Strahlung in der Dünnschicht herab­ gesetzt.

Bei dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster dieser Erfindung wird darüber hinaus der Licht-Wellenlängenbereich als ein UV-Strahlungsbereich bestimmt. Der Durchlaßgrad der UV-Strah­ lung im Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster wird dadurch er­ höht. Ferner werden die Verzerrung und Streuung der UV-Strah­ lung in der Dünnschicht vermindert.

Bei dem Lichtdurchlaß -Vakuumtrennfenster nach dieser Erfin­ dung wird darüber hinaus der UV-Strahlungsbereich als ein Vakuum-UV-Strahlungsbereich bestimmt. Dadurch wird der Durchlaßgrad der Vakuum-UV-Strahlung im Lichtdurchlaß-Va­ kuumtrennfenster gesteigert. Zusätzlich werden die Ver­ zerrung und Streuung der Vakuum-UV-Strahlung in der Dünn­ schicht herabgesetzt.

Des weiteren wird bei dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster gemäß dieser Erfindung die aus einem Metall oder einer Le­ gierung, das/die eine Flüssigkeit in dem Bereich der Tem­ peraturen der zur Anwendung gelangenden Umgebung produziert, bestehende Schicht zwischen der Dünnschicht, die das Licht durchläßt, und dem Trägerelement vorgesehen. Es ist möglich, die auf die Dünnschicht aufgrund der mit der Volumenände­ rung im Zusammenhang mit der Erstarrung hervorgerufene und aufgebrachte Spannung zu verhindern. Es ist zu er­ reichen, die auf die Dünnschicht einwirkende Spannung, welche auf den Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Trägerelement und der Dünnschicht während der thermischen Trocknung, welche für das ultrahohe Vakuum notwen­ dig ist, zurückzuführen ist, zu unterbinden. Somit kann die Dicke der Dünnschicht mit 1 µm oder weniger festgesetzt wer­ den. Die Lichtdurchlaßgrade im weichen Röntgenstrahlenbereich und im IR-Strahlenbereich werden in dem Lichtdurchlaß-Va­ kuumtrennfenster erhöht. Ferner können die Verzerrung und die Streuung in der Dünnschicht vermindert werden.

Darüber hinaus wird bei dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster gemäß dieser Erfindung die Schicht, die aus dem Metall oder der Legierung besteht, welches/welche eine Flüssigkeit im Bereich der Temperaturen der zur Anwendung kommenden Umge­ bung produziert, zwischen dem Dünnschichtelement, das das Licht durchläßt, und dem Trägerelement angeordnet. Es ist möglich zu verhindern, daß die auf der mit der Erstarrung einhergehenden Volumenänderung zurückzuführende Spannung auf das Dünnschichtelement einwirkt. Es ist auch möglich zu verhindern, daß die auf den Unterschied im Wärmedehnungs­ koeffizienten zwischen dem Trägerelement und dem Dünnschicht­ element während des für das ultrahohe Vakuum notwendigen Trocknungsvorgangs zurückzuführende Spannung auf das Dünn­ schichtelement einwirkt. Insofern kann die Dicke der Dünn­ schicht mit 1 µm oder darunter festgesetzt werden. Die Durchlaßgrade des Lichts im weichen Röntgenstrahlenbereich und im IR-Strahlenbereich werden in dem Lichtdurchlaß-Va­ kuumtrennfenster erhöht. Darüber hinaus können die Verzer­ rung und Streuung in der Dünnschicht vermindert werden.

Des weiteren ist in dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster gemäß dieser Erfindung das Metall Gallium, während die Le­ gierung eine Gallium enthaltende Legierung ist. Gallium hat einen Schmelzpunkt von 29,8°C und wird deshalb während des Wärmebehandlungs- oder Trocknungsvorgangs ohne weiteres geschmolzen. Auf die Licht durchlassende Dünnschicht wird keine Spannung aufgebracht, die auf den Unterschied im Wär­ medehnungskoeffizienten zwischen dem Trägerelement und der Dünnschicht oder dem Dünnschichtelement zurückzuführen ist. Deshalb kann die Dicke der Licht durchlassenden Dünnschicht soweit wie möglich vermindert werden. Es ist zu erreichen, wirksam und leistungsfähig das Licht, wie die Röntgenstrahlung des weichen Strahlungsbereichs und die IR-Strahlung, zu übertragen. Ferner ist es auch möglich, merklich eine Rate herabzusetzen, mit welcher das Licht der Verzerrung in der Dünnschicht unterliegt. Darüber hinaus kann eine Größe in der Lichtstreuung in der Dünnschicht herabgesetzt werden. Ferner haben Gallium oder die Gallium enthaltende Legierung eine gewisse Viskosität und Oberflächenspannung, wenn sie geschmolzen werden. Folglich können die Vakuen getrennt werden. Zusätzlich haben Gallium oder die Gallium enthalten­ de Legierung einen niedrigen Dampfdruck selbst bei der Trock­ nungstemperatur, so daß deshalb das ultrahohe Vakuum während der Wärmebehandlung oder thermischen Trocknung nicht konta­ miniert wird. Um das ultrahohe Vakuum zu erzielen, kann so­ mit die notwendige Trocknung bewirkt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster besteht eine Gallium enthaltende Legierung entweder aus einer Gallium-Indium-Legierung oder einer Gallium-Zinn-Le­ gierung. Wie aus den Zustandsdiagrammen der beigefügten Fig. 25 und 26 bekannt und zu erkennen ist, zeigt bei Gal­ lium-Indium-Legierungen eine solche mit einem Gewichtsanteil an Indium, der kleiner als etwa 30% ist, einen Schmelz­ punkt von 15,7-29,8°C. Ferner besitzt in Gallium-Zinn- Legierungen eine solche mit einem Gewichtsanteil an Zinn, der kleiner als etwa 15% ist, einen Schmelzpunkt von 20,5-29,8°C, also unter 29,8°C, d. h. dem Schmelzpunkt von Gallium. Die Legierung wird bei einer Wärmebehandlung geschmolzen. Auf die Dünnschicht wird keine Spannung aufge­ bracht, die auf einen Unterschied im Wärmedehnungskoeffi­ zienten zwischen der Dünnschicht oder dem Dünnschichtelement und dem Trägerelement beruht. Deshalb kann eine Dicke der Dünnschicht soweit wie möglich vermindert werden. Es ist zu erreichen, die Röntgenstrahlen des weichen Röntgenstrah­ lungsbereichs wie auch des IR-Bereichs leistungsfähig zu übertragen. Darüber hinaus wird eine Rate, mit welcher das Licht der Verzerrung in der Dünnschicht unterliegt, erheb­ lich herabgesetzt. Auch wird die Größe einer Lichtstreuung in der Dünnschicht vermindert.

Die Gallium-Indium-Legierung und die Gallium-Zinn-Legierung haben bei ihrem Schmelzen eine Viskosität und Oberflächen­ spannung. Somit werden die Vakuen getrennt. Ferner haben die Gallium-Indium- und die Gallium-Zinn-Legierung auch bei der Wärmebehandlungstemperatur einen niedrigen Dampfdruck, so daß deshalb das ultrahohe Vakuum während des Wärmebehand­ lungsvorgangs nicht kontaminiert wird. Das zum Erreichen des ultrahohen Vakuums notwendige Trocknen ist durchführbar. Es ist zu bemerken, daß die Fig. 25 und 26 einer Veröffentli­ chung entnommen sind, und zwar "Metal Data Book", herausge­ geben durch Nippon Metal Academic Society (Corporation), veröffentlicht 1974 durch Maruzen.

Bei dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster dieser Erfindung ist die Gallium-Indium-Legierung eine solche, die 75,5 Gew.-% an Gallium und 24,5 Gew.-% an Indium enthält. Der Schmelz­ punkt wird deshalb auf 15,7°C abgesenkt. Somit liegt die Legierung, wenn sie einmal bei der Wärmebehandlung verflüs­ sigt worden ist, im verflüssigten Zustand aufgrund einer Unterkühlungserscheinung vor, selbst wenn die Temperatur den Schmelzpunkt oder einen unter diesem liegenden Punkt erreicht, z. B. 10°C. Aus diesem Grund wird die Legierung im verflüssigten Zustand in einer Einbaustelle einer übli­ chen Versuchseinrichtung nicht verfestigt. Die Spannung, die auf Volumenänderungen der Legierung zurückzuführen sind, welche während des Erstarrens oder Verfestigens hervorgeru­ fen werden, wird nicht auf die Dünnschicht aufgebracht. In­ sofern kann die Dicke der Dünnschicht weiter vermindert wer­ den. Es ist deshalb möglich, leistungsfähig das Licht, wie die Röntgenstrahlung des weichen Röntgenstrahlenbereichs, und die IR-Strahlung, zu übertragen. Ferner wird die Größen­ ordnung, mit welcher das Licht einer Verzerrung in der Dünn­ schicht unterliegt, vermindert. Der Wert der Lichtstreuung in der Dünnschicht wird ebenfalls vermindert. Darüber hin­ aus ist die Legierung in dem normalerweise zum Einsatz ge­ langenden Laboratorium eine Flüssigkeit und kann deshalb auf das Trägerelement ohne Erhitzen aufgetragen werden. Darüber hinaus haben sowohl Gallium als auch Indium einen niedrigen Dampfdruck, so daß sie folglich das ultrahohe Vakuum nicht kontaminieren.

In dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster dieser Erfindung wird wenigstens einer aus der Mehrzahl der Vakuumbereiche als ein UHV-Bereich in der Größenordnung von 1,33 · 10^-5 Pa (10^-7 Torr) oder darüber bestimmt. Der UHV-Bereich wird somit vom Vakuumbereich getrennt. Der Durchlaßgrad von Licht im Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster wird ferner ver­ größert. Somit ist das Lichtdurchlaßfenster mit einer ge­ ringen Dämpfung der Intensität und einer kleinen Verzerrung zu erlangen, wenn es Anwendung auf das weiche Röntgenstrah­ len durchlassende Fenster findet, bei dem die Probleme die Dämpfung der Lichtintensität und die Verzerrung im Licht­ durchlaßfenster sind.

In dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster in Übereinstimmung mit dieser Erfindung wird darüber hinaus die aus Metall bestehende oder die Legierung, die eine Flüssigkeit im Bereich der Temperaturen der zur Anwendung kommenden Um­ gebung produziert, zwischen der das Licht übertragenden Dickschicht und dem Trägerelement vorgesehen. Es besteht keine Notwendigkeit, um die mit dem Schmelzen und Abdichten am O-Ring verbundene Spannung auf die Dickschicht aufzubrin­ gen. Eine Doppelbrechung tritt nicht auf. Ferner wird die auf den Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Trägerelement und der Dickschicht während des Trocknungs­ prozesses, der für das ultrahohe Vakuum notwendig ist, zu­ rückzuführende Spannung an einem Einwirken auf die Dick­ schicht gehindert. Auf diese Weise wird die Dickschicht gegen eine Beschädigung geschützt.

Bei dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster dieser Erfindung ist das Metall Gallium und die Legierung eine Gallium enthal­ tende Legierung. Die mit dem Schmelzen oder Abdichten am O-Ring verbundene Spannung wird nicht auf die Dickschicht oder das Dickschichtelement aufgebracht. Eine Doppelbrechung wird nicht hervorgerufen. Darüber hinaus werden Gallium oder die Gallium enthaltende Legierung ohne Schwierigkeiten wäh­ rend des Wärmebehandlungsvorgangs geschmolzen. Es besteht keine Möglichkeit, wobei die auf den Unterschied im Wärmedeh­ nungskoeffizienten zwischen der Dickschicht oder dem Dick­ schichtelement und dem Trägerelement zurückzuführende Span­ nung auf die Licht durchlassende Dickschicht einwirkt. Des­ halb wird diese Dickschicht nicht zerbrochen. Darüber hinaus haben Gallium oder die Gallium enthaltende Legierung, wenn sie geschmolzen werden, eine Viskosität und Oberflächenspan­ nung. Somit werden die Vakuen getrennt. Ferner haben Gallium oder die dieses enthaltende Legierung einen niedrigen Dampf­ druck selbst bei der Wärmebehandlungs- oder Trocknungstem­ peratur, so daß das ultrahohe Vakuum während der Wärmebe­ handlung, die zum Erzielen des ultrahohen Vakuums erforder­ lich und durchführbar ist, nicht kontaminiert wird.

Bei dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster gemäß dieser Er­ findung ist die Gallium enthaltende Legierung entweder eine Gallium-Indium- oder eine Gallium-Zinn-Legierung. Wie aus den Zustandsdiagrammen der Fig. 25 und 26 zu entnehmen ist, hat unter den Gallium-Indium-Legierungen eine solche mit einem Gewichtsanteil an Indium, der kleiner als etwa 30% ist, einen Schmelzpunkt von 15,7-29,8°C. Unter den Gal­ lium-Zinn-Legierungen hat eine solche mit einem Gewichtsan­ teil an Zinn unter etwa 15% einen Schmelzpunkt von 20,5-29,8°C, niedriger als 29,8°C, d. h. dem Schmelzpunkt von Gallium. Die Legierungen werden, wenn sie einer Wärmebehand­ lung unterworfen werden, geschmolzen. Die auf den Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen der Dickschicht oder dem Dickschichtelement und dem Trägerelement zurückzuführende Spannung wird nicht auf die Dickschicht aufgebracht. Der Grad, mit welchem das Licht der Verzerrung in der Dick­ schicht unterliegt, wird erheblich vermindert. Darüber hin­ aus wird der Grad einer Lichtstreuung in der Dickschicht herabgesetzt.

Die Gallium-Indium- und die Gallium-Zinn-Legierung haben, wenn sie geschmolzen werden, eine gewisse Viskosität und Oberflächenspannung. Insofern werden die Vakuen getrennt. Darüber hinaus haben die Gallium-Indium- und die Gallium- Zinn-Legierung einen niedrigen Dampfdruck selbst bei der Trocknungstemperatur, so daß das ultrahohe Vakuum während des Trocknungsvorgangs nicht kontaminiert wird. Ein Wärme­ behandlungs- oder thermischer Trocknungsvorgang, der zum Erreichen des ultrahohen Vakuums notwendig ist, ist durch­ führbar.

Bei dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster gemäß dieser Er­ findung ist die Gallium-Indium-Legierung eine solche, die 75,5 Gew.-% an Gallium und 24,5 Gew.-% an Indium enthält. Der Schmelzpunkt wird deshalb auf 15,7°C herabgesetzt.

Wenn die Legierung einmal während des Wärmebehandlungsvor­ gangs verflüssigt worden ist, so liegt sie aufgrund der Un­ terkühlungserscheinung im verflüssigten Zustand auch dann vor, wenn die Temperatur den Schmelzpunkt oder einen tiefe­ ren Punkt erreicht, z. B. 10°C. Aus diesem Grund wird die Legierung in dem verflüssigten Zustand am Einbauort der üb­ lichen Versuchseinrichtung nicht verfestigt. Die auf Volu­ menänderungen der Legierung, welche während des Verfestigens hervorgerufen werden, zurückzuführende Spannung wirkt nicht auf die Dickschicht. Insofern tritt in der Dickschicht oder dem Dickschichtelement eine Doppelbrechung nicht auf. Dar­ über hinaus kann die Legierung auf das Trägerelement ohne Erhitzen aufgetragen werden. Sowohl Gallium als auch Indium haben darüber hinaus einen niedrigen Dampfdruck, so daß sie das ultrahohe Vakuum insofern nicht kontaminieren.

Bei dem erfindungsgemäßen Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster wird wenigstens einer aus der Mehrzahl der Vakuumbereiche als ein ultrahoher Vakuumbereich in der Größenordnung von 1,33 · 10^-5 Pa (10^-7 Torr) oder darüber festgesetzt. Der UHV-Bereich wird somit vom Vakuumbereich getrennt. Der Durchlaßgrad des Lichts im Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster wird ferner gesteigert.

Bei dem erfindungsgemäßen, weiche Röntgenstrahlen durchlassen­ den Fenster (Weichstrahlen-Durchlaßfenster) wird das Weich­ strahlen-Durchlaßfenster-Bauelement mit dem Trägerelement durch Gallium verbunden. Gallium hat einen Schmelzpunkt von 29,8°C und wird deshalb während des Trocknungsvorgangs ver­ flüssigt. Die auf dem Unterschied im Wärmedehnungskoeffizien­ ten zwischen dem Weichstrahlen-Durchlaßfenster-Bauelement und dem Trägerelement beruhende Spannung wird nicht auf die Weichstrahlen-Durchlaßschicht oder -folie übertragen. Inso­ fern kann die Dicke der Weichstrahlen-Durchlaßschicht im größtmöglichen Ausmaß vermindert werden. Es ist deshalb möglich, die Röntgenstrahlung des weichen Röntgenstrahlen­ bereichsleistungsfähig zu übertragen. Gallium hat im verflüs­ sigten Zustand eine Viskosität und Oberflächenspannung. Die Luftdichtheit zwischen dem Druckreduktionsbereich und dem UHV-Bereich kann aufrechterhalten werden. Ferner hat Gallium selbst bei der Trocknungstemperatur einen niedrigen Dampf­ druck, so daß es während des Trocknungsvorgangs das ultra­ hohe Vakuum nicht kontaminiert. Der Trocknungsvorgang oder die thermische Wärmebehandlung, der bzw. die notwendig ist, um das ultrahohe Vakuum zu erreichen, sind durchführbar.

Darüber hinaus wird das Weichstrahlen-Durchlaßfenster-Bau­ element mit dem Trägerelement durch die Gallium enthaltende Legierung verbunden. Wie aus den Zustandsdiagrammen der bei­ gefügten Fig. 25 und 26 erkennbar ist, hat bei dem Wärmebehandlungsvorgang unter den Gallium enthaltenden Legie­ rungen, d. h. den Gallium-Indium-Legierungen, eine solche mit einem Indium-Gewichtsanteil, der kleiner als etwa 30% ist, einen Schmelzpunkt von 15,7-29,8°C. Unter den Gal­ lium-Zinn-Legierungen hat eine solche mit einem Zinn-Gewichts­ anteil unter etwa 15% einen Schmelzpunkt von 20,5-29,8°C, also unter 29,8°C, d. h. dem Schmelzpunkt von Gallium. Bei der Wärmebehandlung werden die Legierungen verflüssigt. Die auf dem Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwi­ schen dem Weichstrahlen-Durchlaßfenster-Bauelement und dem Trägerelement beruhende Spannung wird nicht auf die Weich­ strahlen-Durchlaßschicht aufgebracht.

Insofern kann die Dicke der Weichstrahlen-Durchlaßschicht bzw. des Weichstrahlen-Durchlaßfilms soweit wie möglich ver­ mindert werden. Es ist deshalb möglich, die Röntgenstrah­ lung des Weichstrahlenbereichs leistungsfähig zu übertra­ gen. Ferner haben die Gallium enthaltenden Legierungen, z. B. die Gallium-Indium- und die Gallium-Zinn-Legierung, eine Viskosität und Oberflächenspannung im verflüssigten Zustand. Die Luftdichtheit zwischen dem Druckreduktionsbe­ reich und dem UHV-Bereich kann deshalb aufrechterhalten wer­ den. Ferner besitzen die Gallium enthaltenden Legierungen, z. B. die Gallium-Indium- und die Gallium-Zinn-Legierung, einen niedrigen Dampfdruck selbst bei der Trocknungstempera­ tur, so daß sie folglich während des Wärmebehandlungsvor­ gangs das ultrahohe Vakuum nicht kontaminieren. Eine Wärme­ behandlung, die notwendig ist, um das ultrahohe Vakuum zu erlangen, ist durchführbar.

Bei dem Weichstrahlen-Durchlaßfenster gemäß dieser Erfin­ dung wird eine Verbindung unter Verwendung der Legierung bewirkt, die aus 75,5 Gew.-% Gallium und 24,5 Gew.-% Indium besteht. Die einen Schmelzpunkt von 15,7°C aufweisende Le­ gierung ist, wenn sie einmal verflüssigt worden ist, aufgrund der Unterkühlungserscheinung im verflüssigten Zustand auch dann vorhanden, wenn die Temperatur den Schmelzpunkt oder einen niedrigeren Punkt erreicht, z. B. 10°C. Aus diesem Grund wird die Legierung im verflüssigten Zustand am Ein­ bauort der üblichen Versuchseinrichtung nicht verfestigt. Die Spannung, die auf Volumenänderungen der Legierung, wel­ che während der Verfestigung hervorgerufen werden, zurückzu­ führen ist, wird nicht auf die weiche Röntgenstrahlen durch­ lassende Schicht oder Folie aufgebracht. Deshalb kann die Dicke dieser Schicht oder Folie weiter vermindert werden. Es ist insofern möglich, leistungsfähig die Röntgenstrahlung des Weichstrahlenbereichs zu übertragen.

Weitere Ziele wie auch die Merkmale und Vorteile der vorlie­ genden Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeich­ nungen Bezug nehmenden Beschreibung deutlich. In den Zeich­ nungen zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Weichstrahlen-Durch­ laßfensters in einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Hauptteils eines Weich­ strahlen-Durchlaßfensters in einer zweiten Ausfüh­ rungsform;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei das erfindungsgemäße Weichstrahlen-Durchlaß­ fenster bei einer UHV-Behandlungsvorrichtung, die mit einer Röntgenstrahlen-Meßvorrichtung zusammen­ gebaut ist, zur Anwendung kommt;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei das Weichstrahlen-Durchlaßfenster bei einer HV-Behandlungsvorrichtung, die mit der Röntgenstrah­ len-Meßvorrichtung zusammengebaut ist, zur Anwen­ dung kommt;

Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines Weichstrahlen-Durchlaß­ dünnschichtelements, das als ein Bauteil dieser Er­ findung definiert ist;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei das erfindungsgemäße Weichstrahlen-Durchlaß­ fenster bei einer Röntgenstrahlenquelle einer Röntgenstrahlen-Photoelektronen-Spektrometrievor­ richtung zur Anwendung kommt;

Fig. 7 eine Schnittdarstellung, die die Röntgenstrahlen­ quelle der Fig. 6 im einzelnen zeigt;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei das Weichstrahlen-Durchlaßfenster bei einer Weichstrahlen verwendenden photochemischen Reak­ tionsvorrichtung zur Anwendung kommt;

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei das Weichstrahlen-Durchlaßfenster gemäß der Erfindung bei einer Röntgenstrahlen-Lithographievor­ richtung zur Anwendung kommt;

Fig. 10 eine Schnittdarstellung eines IR-Strahlen-Durchlaß­ fensters in einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 11 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines IR-Strahlen-Durchlaßfenster-Bauelements, das als ein Bauteil dieser Erfindung definiert ist;

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei das IR-Strahlen-Durchlaßfenster bei einer Vakuumbehandlungsvorrichtung, die mit einer Strah­ lungstemperatur-Meßvorrichtung zusammengebaut ist, zur Anwendung kommt;

Fig. 13 eine Schnittdarstellung eines Sichtbarstrahlung- Durchlaßfensters in einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung;

Fig. 14 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Sichtbarstrahlung-Durchlaßfenster-Bauelements, das als ein Bauteil dieser Erfindung definiert ist;

Fig. 15 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungs­ form, wobei das Sichtbarstrahlung-Durchlaßfenster dieser Erfindung bei einer Vakuumbehandlungsvorrich­ tung, die mit einer Feinkorn-Meßvorrichtung zusam­ mengebaut ist, zur Anwendung kommt;

Fig. 16 eine Schnittdarstellung des Sichtbarstrahlung-Durch­ laßfensters in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 17 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform, wo bei das Sichtbarstrahlung-Durchlaßfenster dieser Erfindung bei einer mit einem Polarimeter (Ellipsome­ ter) zusammengebauten HV-Vorrichtung angewendet wird;

Fig. 18 eine Schnittdarstellung eines Vakuum-UV-Durchlaß­ fensters in einer Ausführungsform dieser Erfindung;

Fig. 19 eine Schnittdarstellung zum Aufbau eines Vakuum- UV-Durchlaßfenster-Bauelements;

Fig. 20 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei das erfindungsgemäße Vakuum-UV-Durchlaßfenster bei einer photochemischen Reaktionsvorrichtung, die eine Vakuum-UV-Plasmalichtquelle einschließt, zur Anwendung kommt;

Fig. 21 eine Schnittdarstellung eines Weichstrahlen-Durchlaß­ fensters in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsform;

Fig. 22 eine Schnittdarstellung des Weichstrahlen-Durchlaß­ fensters in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsform;

Fig. 23 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei das Weichstrahlen-Durchlaßfenster dieser Er­ findung in Verbindung mit der Röntgenstrahlen-Meß­ vorrichtung an der UHV-Behandlungsvorrichtung zur Anwendung kommt;

Fig. 24 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Weichstrahlen-Durchlaßdünnschichtelements gemäß dieser Erfindung und nach dem Stand der Technik;

Fig. 25 ein Zustandsdiagramm einer Gallium-Indium-Legierung;

Fig. 26 ein Zustandsdiagramm einer Gallium-Zinn-Legierung.

Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen be­ schrieben.

Beispiel 1

Die Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung ein weiche Röntgenstrahlen durchlassendes Fenster (Weichstrahlen- Durchlaßfenster) gemäß der Erfindung, wobei zu Bauteilen der Fig. 24 gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeich­ net sind und nicht näher erläutert werden.

Im Beispiel 1 der Fig. 1 bezeichnet A einen Druckreduktions­ bereich in einer Vakuumkammer und B einen UHV-Bereich.

Ein Weichstrahlen-Durchlaßdünnschichtelement 1 ist aus einer aus Silizium bestehenden Trägersubstanz 31 und einer aus Siliziumnitrid bestehenden Weichstrahlen-Durchlaßdünnschicht 32 konstruiert. Ein eine Öffnung aufweisendes Trägerelement 2 lagert das Weichstrahlen-Durchlaßdünnschichtelement 1. Das Trägerelement 2 besteht beispielsweise aus einer Ultrahoch­ vakuumstruktur aus rostfreiem Stahl, Aluminiumlegierung und dergleichen.

Der Druckreduktionsbereich A ist hier ein solcher, der ein Vakuum in einer Größenordnung von einigen Pa (Torr) hat. Der UHV-Bereich B ist ein solcher, der ein Vakuum in einer Größenordnung von 1,33 · 10^-5 Pa (10^-7 Torr) oder darüber hat.

Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung dieses Weich­ strahlen-Durchlaßfensters und dessen Funktion erläutert. Das Tragelement 2 wird, wenn es heißgemacht wird, mit Gal­ lium 3 beschichtet. Das Weichstrahlen-Durchlaßdünnschichtele­ ment 1 wird dann verbunden. Die Vakuumkammer wird normaler­ weise bei 150°C thermisch getrocknet. Bei dem Trocknen wird das Gallium 3 geschmolzen. Hier besteht keine Möglich­ keit, wonach eine auf eine Differenz im Wärmedehnungsko­ effizienten zwischen dem Durchlaßdünnschichtelement 1 und dem Tragelement 2 zurückzuführende Spannung an der Weichstrah­ len-Durchlaßdünnschicht 32 zur Wirkung gebracht wird, was an­ sonsten zum Ergebnis hätte, daß die Dünnschicht 32 beschä­ digt wird. Eine Viskosität von Gallium beträgt, wenn es ge­ schmolzen ist, 1,4 mN·s/m² bei 150°C. Seine Oberflä­ chenspannung ist somit 706 mN/m. Beispielsweise wird diese Art eines Weichstrahlen-Durchlaßdünnschichtelements 1 mit einem ICF152-Flansch aus rostfreiem Stahl (SUS304) unter Verwendung von Gallium verbunden. Selbst bei einer Wärmebe­ handlung mit 150°C fließt Gallium nicht aus, und dieses Weichstrahlen-Durchlaßdünnschichtelement 1 wird nicht ab­ geschält oder abgeblättert. Das Vakuum des UHV-Bereichs B kann von demjenigen des Druckreduktionsbereichs A getrennt werden. Ferner ist ein Dampfdruck von Gallium 11,33 · 10^-8 Pa (10^-10 Torr) oder darunter bei 150°C. Deshalb wird das ultrahohe Vakuum während einer Wärmebehandlung, die not­ wendig ist, um das ultrahohe Vakuum zu erlangen, nicht kon­ taminiert.

Beispiel 2

Die Fig. 2 zeigt das Hauptteil eines Weichstrahlen-Durchlaß­ fensters in einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung, wobei zu Fig. 1 gleiche Bauteile mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind. Das Trägerelement 2 besteht aus sauerstoff­ freiem Kupfer oder einer Aluminiumlegierung usw. und dient als eine Dichtung.

Bei dieser Art eines Weichstrahlen-Durchlaßfensters können dieselben Wirkungen wie diejenigen des Beispiels 1 erlangt werden.

Bei den erörterten Beispielen ist das Trägerelement 2 mit einem Aufnahmeteil ausgebildet, in welchem das Durchlaß­ dünnschichtelement 1 aufgenommen wird, so daß dieses Element 1 nicht abgeschält oder heruntergezogen wird. Jedoch kann das Dünnschichtelement 1 so angeordnet werden, daß es durch eine Druckstange od. dgl. leicht angedrückt wird.

Bei jedem der bisher besprochenen Beispiele erfolgt eine Verbindung des Weichstrahlen-Durchlaßdünnschichtelements 1, das die Trägersubstanz 31 aus Silizium und die Weichstrahlen- Durchlaßdünnschicht 32 aus Siliziumnitrid umfaßt, mit dem Trägerelement 2 mit Hilfe von Gallium 3. Die Trägersubstanz 31 ist jedoch nicht auf Silizium beschränkt. Ferner kann die Durchlaßdünnschicht 32 aus einer Bornitrid-Siliziumkar­ bid- und einer Diamant-Dünnschicht bestehen. Die Weichstrah­ len-Durchlaßdünnschicht 32 ist nicht auf die Siliziumnitrid- Dünnschicht eingegrenzt. Insbesondere zeigt die Diamant- Dünnschicht, die einen guten Teil an Kohlenstoff mit einem Atomgewicht von 13 enthält, eine hohe thermische Leitfähig­ keit. Die Diamant-Dünnschicht ist imstande, leistungsfähig Wärme zu diffundieren, die durch ein Einstrahlen von emit­ tiertem Licht in die Weichstrahlen-Durchlaßdünnschicht 32 erzeugt wird. Ferner werden dieselben Wirkungen erhalten, wenn ein Weichstrahlen-Durchlaßdünnschichtelement, das aus einer Trägersubstanz, die aus sauerstofffreiem Kupfer oder Nickel besteht, und eine Beryllium-Dünnschicht unter Verwen­ dung von Gallium verbunden werden. Selbstverständlich werden die gleichen Wirkungen auch dann erzielt, wenn eine dünne Berylliumfolie, die als ein Weichstrahlen-Durchlaßdünn­ schichtelement dient, mit Hilfe von Gallium verbunden wird.

Es wird eine solche Behandlung bewirkt, daß Gallium 3 leicht zu befeuchten ist und eine gute Haftfähigkeit zu den Anschluß­ teilen des Trägerelements 2 und des Weichstrahlen-Durchlaß­ dünnschichtelements 1 hat. Beispielsweise wird Nickel auf die Oberfläche des Verbindungs- oder Anschlußteils des Trä­ gerelements 2 plattiert. Durch Steigern des Verbindungs- oder Haftvermögens kann somit eine Luftdichtheit erhöht werden.

Beispiel 3

Bei dem Beispiel der Fig. 3 wird das Weichstrahlen-Durchlaß­ fenster dieser Erfindung bei einer UHV-Behandlungsvorrichtung, die mit einer Röntgenstrahlen-Meßvorrichtung zusammengebaut ist, zur Anwendung gebracht. Die Fig. 3 zeigt einen Probe- oder Prüfkörper 11, im folgenden als "Objekt" bezeichnet, eine Objekt-Fertigungsvorrichtung 12, eine UHV-Vorrichtung 13, einen Exhaustor 14, einen Röntgenstrahlen-Anregungsmecha­ nismus 15, Absperrschieber 16-21, einen Exhaustor 22, einen Halbleiterdetektor 23, einen Vakuumbehälter 24, einen Flüssigstickstoffbehälter 25 und ein Weichstrahlen- Durchlaßfenster 41.

Im folgenden wird eine Erläuterung eines Falls gegeben, wo­ bei die Röntgenstrahlen-Meßvorrichtung durch den Absperr­ schieber 16 in einem solchen Zustand montiert wird, daß die UHV-Vorrichtung 13 ein ultrahohes Vakuum in der derart auf­ gebauten Vorrichtung erzeugt. Zuerst wird ein Röntgenspek­ trum-Empfangs- oder Nachweissystem 100 am Absperrschieber 18 abgebaut. Dann werden die Absperrschieber 16 und 17 geschlos­ sen, während die Absperrschieber 19 und 20 geöffnet werden. Durch den Absperrschieber an beiden Seiten des Weichstrahlen- Durchlaßfensters 41 begrenzte Lufträume Ia und Ib werden gleichzeitig durch den Exhaustor 22 evakuiert, so daß kein Differenzdruck am Durchlaßfenster 41 zur Wirkung gebracht wird. Es ist möglich, nahezu keinen Differenzdruck auszu­ üben, indem eine Absaugegeschwindigkeit erhöht wird, während das Vakuum größer wird, solange wie die anfängliche Absauge­ geschwindigkeit reduziert wird. Dann findet bezüglich des Luftraums Ia, der durch das Durchlaßfenster 41 und die Ab­ sperrschieber 16, 19 begrenzt ist, eine Wärmebehandlung oder thermische Trocknung statt. Dadurch wird ein in diesem Luftraum enthaltener Wasseranteil oder -gehalt reduziert. Dieselben Wirkungen wie diejenigen der Beispiele 1 und 2 werden in diesem Fall wegen einer Verwendung des Weichstrah­ len-Durchlaßfensters 41 gemäß dieser Erfindung erhalten.

Nach Beendigung des Trocknungsvorgangs wird das Röntgenspek­ trum-Nachweissystem 100 durch den Absperrschieber 18 ange­ baut. Die Absperrschieber 19 und 20 werden geschlossen, während der Absperrschieber 21 geöffnet wird. Ein durch die Absperrschieber 17, 18 und 21 begrenzter Luftraum wird durch den Exhaustor 22 ausreichend evakuiert. Dann wird der Absperrschieber 21 geschlossen, wogegen die Ab­ sperrschieber 17, 20, 16 und 18 geöffnet werden. In diesem Zustand wird der HV-Bereich auf der Seite des Nachweissy­ stems 100 vom UHV-Bereich auf der Seite der UHV-Vorrichtung 13 durch das Weichstrahlen-Durchlaßfenster 41 abgetrennt. Der im Vakuum auf der Seite des Nachweissystems 100 verblei­ bende Wassergehalt verunreinigt nicht das Vakuum auf der Seite der UHV-Vorrichtung. Es ist zu bemerken, daß das Weichstrahlen-Durchlaßfenster 41 durch Evakuieren mittels einer Schiebermanipulation derart, daß der Differenzdruck nicht aufgebracht wird, wie oben beschrieben wurde, vermin­ dert werden kann, daß es annähernd 100 nm dünn ist. Die weichen Röntgenstrahlen können leistungsfähig gemessen werden. Es besteht deshalb die Möglichkeit, die weichen Röntgenstrahlen, die von Lichtelementen abgestrahlt wer­ den, in der Größenordnung von 1 keV oder darunter zu mes­ sen. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Vorgänge des Öff­ nens und Schließens der Absperrschieber 16-21 nicht auf die oben erwähnten beschränkt sind.

Beispiel 4

Die Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung für ein Beispiel der Anwendung des Weichstrahlen-Durchlaßfen­ sters gemäß dieser Erfindung, wobei die Röntgenstrahlen- Meßvorrichtung an der HV-Behandlungsvorrichtung zur Ausbil­ dung einer Oxid-Dünnschicht montiert ist und ein oxidatives Gas in diese Vorrichtung eingeführt wird.

Zu Fig. 3 gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszahlen bezeichnet. Die Fig. 4 zeigt eine HV-Vorrichtung 26, eine Oxidativgas-Einleitvorrichtung 27, einen Exhaustor 28, eine Differential-Absaugedüse 29 und ein Weichstrahlen-Durch­ laßfenster 42. Ferner zeigt die Fig. 5 in einem Schnitt ein für das Weichstrahlen-Durchlaßfenster 42 verwendetes, wei­ che Röntgenstrahlen durchlassendes Dünnschichtelement. Hierbei besteht eine Trägersubstanz 43 aus Silizium. Eine Weichstrahlen-Durchlaßdünnschicht 44 ist als eine Silizium­ nitrid-Dünnschicht ausgebildet. Eine Lichtabschirmfolie 45 besteht aus einer Aluminiumfolie und dient dem Abschirmen von elektromagnetischen Wellen, die von Ultraviolettstrah­ len zu fernen Infrarotstrahlen reichen. Hier wird das Sili­ zium der Trägersubstanz 43 über das Gallium 3 mit dem rost­ freien Stahl (SUS304) des eine Öffnung aufweisenden Träger­ elements verbunden.

Ferner wird durch Mischgas zerstäubter Sauerstoff eines Sau­ erstoffgases, von Sauerstoff und Ozon bevorzugterweise als ein Oxidativgas verwendet.

Das folgende ist eine Beschreibung eines Falls, wobei die Röntgenstrahlen-Meßvorrichtung durch den Absperrschieber 16 derart montiert wird, daß das hohe Vakuum durch die UHV- Vorrichtung 26 in der derart aufgebauten Vorrichtung erzeugt wird. Zuerst werden die Absperrschieber 16 und 18 geschlossen, während die Absperrschieber 19 und 29 geöffnet werden. Die auf beiden Seiten des Weichstrahlen-Durchlaßfensters 42 durch die Absperrschieber abgeteilten bzw. begrenzten Luft­ räume IIa und IIb werden gleichzeitig durch den Exhaustor 22 evakuiert, so daß ein Differenzdruck am Weichstrahlen- Durchlaßfenster 42 nicht zur Wirkung gebracht wird. Es ist möglich, nahezu keinen Differenzdruck auszuüben, indem eine Absaugegeschwindigkeit, wenn die Größenordnung oder der Grad des Vakuums gesteigert wird, erhöht wird, während die anfäng­ liche Absaugegeschwindigkeit abgesenkt wird. Dann wird der Absperrschieber 19 geschlossen, während die Absperrschieber 16 und 18 geöffnet werden. In diesem Zustand ist der HV-Be­ reich auf der Seite des Röntgenspektrum-Nachweissystems 100 vom Vakuumbereich auf der Seite der HV-Vorrichtung durch das Durchlaßfenster 42 abgetrennt. Deshalb übt das oxidative Gas keinen Einfluß auf das Röntgenspektrum-Nachweissystem 100 aus, selbst wenn eine Oxid-Dünnschicht durch Einführen des Oxidativgases in der Größenordnung von 1,33 · 10^-2 Pa (10^-4 Torr) gebildet wird.

Es ist zu bemerken, daß die Weichstrahlen-Durchlaßdünn­ schicht 44 des Durchlaßfensters 42 durch Evakuieren mit einer Schiebermanipulation, so daß der Differenz­ druck nicht aufgebracht wird, wie oben beschrieben wur­ de, vermindert werden kann, daß es so dünn wie annähernd 100 nm ist. Die weichen Röntgenstrahlen können leistungs­ fähig gemessen werden. Es ist somit möglich, die wei­ chen Röntgenstrahlen, die von Lichtelementen ausgesandt werden, in der Größenordnung von 1 keV oder darunter zu messen. Ferner wird auf der Weichstrahlen-Durchlaß­ dünnschicht 44 durch das Ionenbüschel-Strahlverdamp­ fungsverfahren usw. die Aluminiumfolie oder -schicht 45 bis zu 100-200 nm niedergeschlagen. Es ist somit möglich, die von UV-Strahlen bis zu fernen IR-Strahlen reichenden elektromagnetischen Wellen, die von der Ob­ jekt-Fertigungsvorrichtung und der Substraterhitzung herrühren, wenn die Oxid-Dünnschicht gebildet wird, abzuschirmen. Ferner läßt diese Aluminiumfolie die wei­ chen Röntgenstrahlen in der Größenordnung von 1 keV oder darunter gut durch. Es ist deshalb möglich, die von den Lichtelementen ausgestrahlten weichen Röntgen­ strahlen zu messen. Darüber hinaus wird die Aluminium­ folie 45 auf der Seite des Röntgenspektrum-Nachweis­ systems 100 angeordnet, während die Siliziumnitrid- Dünnschicht 44 auf der Seite der HV-Vorrichtung ange­ bracht wird. Durch diese Anordnung kann eine Oxidation der Aluminiumfolie 45 durch das oxidative Gas verhin­ dert werden. Darüber hinaus wird die Nitridschicht, z. B. eine Siliziumnitrid-Dünnschicht od. dgl., durch das oxidative Gas nicht erheblich oder intensiv korro­ diert.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Öffnungs- und Schließ­ vorgänge der Absperrschieber 16, 18-20 nicht auf die oben erwähnten begrenzt sind.

Ferner hat sich das Beispiel 4 mit dem Fall befaßt, wobei die Oxid-Dünnschicht durch Einleiten des oxidativen Gases gebildet wird. Das Beispiel 4 ist jedoch nicht auf diesen Fall begrenzt. Beispielsweise können dieselben Wirkungen in einem Fall erlangt werden, wobei eine III-V-Gruppen- Verbund-Dünnschicht unter Verwendung eines organischen Me­ tallgases usw. gebildet wird. Der HV-Bereich auf der Seite des Röntgenspektrum-Nachweissystems 100 wird vom Vakuumbe­ reich auf der Seite der HV-Vorrichtung durch das Weichstrah­ len-Durchlaßfenster 42 getrennt. Deshalb wird die Aluminium­ folie oder -schicht nicht durch das organische Metallgas korrodiert.

Beispiel 5

Die Fig. 6 zeigt schematisch eine Ausführungsform, wobei das erfindungsgemäße Weichstrahlen-Durchlaßfenster bei einer Röntgenstrahlenquelle einer Röntgen-Photoelektronen- Spektrometrievorrichtung zur Anwendung kommt. Die Fig. 7 zeigt in einer Schnittdarstellung Einzelheiten der Röntgen­ strahlenquelle, wobei ein UHV-Behälter 51, ein Exhaustor 52, ein Objekt (Prüfkörper) 53, ein Manipulator 54, Ab­ sperrschieber 55 und 56, ein Exhaustor 57, eine Objekt Einführvorrichtung 58, ein Energieanalysator 59, eine Röntgenstrahlenquelle 60, eine Elektronenstrahlquelle 61, ein Zielobjekt 62, ein Kühlmechanismus 63, ein Weichstrah­ len-Durchlaßfenster 64, ein Elektronenstrahl 65, Streuelek­ tronen 66 und ein Röntgenstrahl 67 dargestellt sind.

Die Röntgen-Photoelektronen-Spektrometrie beruht auf einem Oberflächenabtastverfahren und erfordert insofern ein ul­ trahohes Vakuum in der Größenordnung 1,33 · 10^-6 Pa (10^-8 Torr) oder darüber. In der derart konstruierten Vor­ richtung unterliegt der UHV-Behälter 51 einem thermischen Trocknen, während er durch den Exhaustor 57, z. B. einer Turbo-Molekularpumpe od. dgl., in einem Zustand evakuiert wird, wobei die Absperrschieber 55 und 56 geöffnet sind. Bei einer Wärmebehandlung wird Gallium geschmolzen, und in­ sofern sind dieselben Wirkungen wie diejenigen bei den Bei­ spielen 1 und 2 zu erhalten. Nach Abschluß des thermischen Trocknens wird der Absperrschieber 55 geschlossen und das ultrahohe Vakuum durch den Exhaustor 52 erlangt. Das Objekt 53 wird unter Einsatz der Objekt-Einführvorrichtung 58 ein­ gebracht. Das durch die Röntgenstrahlen der Röntgenstrahlen­ quelle 60 bestrahlte Objekt erzeugt Photoelektronen, die durch den Energieanalysator 59 analysiert werden.

In der Röntgenstrahlenquelle 60 wird das Zielobjekt 62 aus Graphit od. dgl. durch den Elektronenstrahl 65 von der Elektronenstrahlquelle 61, der auf bis zu 500 eV-5 keV beschleunigt ist, bestrahlt. Hierdurch wird das Zielobjekt 62 angeregt, um den Röntgenstrahl 67 zu emittieren. Das Weichstrahlen-Durchlaßfenster 64 läßt diesen Röntgenstrahl 67 durch, der wiederum auf das Objekt 53 einfällt. Die Weichstrahlen-Durchlaßdünnschicht des Durchlaßfensters 64 kann wegen der Konstruktion ohne die Anwendung eines Dif­ ferentialdrucks so dünn wie annähernd 100 nm gemacht werden. Es ist deshalb möglich, eine Kohlenstoff-Eigenstrahlung des weichen Röntgenstrahlenbereichs als eine Röntgenstrah­ lenquelle anzuwenden. Ferner wird den vom Zielobjekt zer­ streuten Elektronen 66 keine Möglichkeit gegeben, die Weichstrahlen-Durchlaßdünnschicht zu durchdringen, und insofern treffen sie nicht auf das Objekt 53. Es ist des­ halb eine ausreichende Intensität zu erhalten, selbst wenn die Eigenstrahlung des weichen Röntgenstrahlenbereichs als eine Röntgenstrahlenquelle ohne Begrenzung auf den Kohlen­ stoff verwendet wird. Störungen oder ein Rauschen, was auf die Streuelektronen 66 zurückzuführen ist, können ebenfalls vermindert werden.

Das oben erörterte Beispiel 5 bezieht sich darauf, daß das Weichstrahlen-Durchlaßfenster gemäß der Erfindung bei einer Röntgenstrahlenquelle der Röntgen-Photoelektronen-Spektro­ metrievorrichtung zur Anwendung kommt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel begrenzt. Selbstverständ­ lich können die gleichen Wirkungen erhalten werden, wenn das Weichstrahlen-Durchlaßfenster der Erfindung für andere Röntgenstrahlenquellen verwendet wird, die auf der Elektro­ nenstrahlanregung beruhen.

Beispiel 6

Die Fig. 8 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Bei­ spiel, wonach das erfindungsgemäße Weichstrahlen-Durchlaß­ fenster bei einer Weichstrahlen-Photoreaktion-Behandlungs­ vorrichtung Anwendung findet. In Fig. 8 sind eine Synchro­ tron-Strahlenbündelvorrichtung 71, Hochgeschwindigkeit- Absperrschieber 72 und 73, ein Spiegel 74, ein Spektroskop 75, Exhaustoren 76-78, ein Absperrschieber 79, ein Prüf­ körper oder Objekt 80, eine Gas-Einleitvorrichtung 81, ein Vakuumbehälter 82 und ein Weichstrahlen-Durchlaßfen­ ster 83 dargestellt.

Die Synchrotron-Strahlenbündelvorrichtung und die Strahl­ strecke der weichen Röntgenstrahlen machen ein ultrahohes Vakuum in der Größenordnung von 1,33·10^-5 Pa (10^-7 Torr) oder darüber erforderlich. Ein thermisches Trocknen erfolgt während eines Evakuierens durch die Exhaustoren 76 und 77. Gallium wird bei dem Trocknungsvorgang geschmolzen, und in­ sofern können dieselben Wirkungen wie in den Beispielen 1 und 2 erlangt werden. Nach Abschluß des Wärmebehandlungs­ vorgangs wird der Absperrschieber 79 geöffnet, wodurch eine Verbindung unter Vakuum mit dem Vakuumbehälter 72 hergestellt wird, indem Gas durch die Einleitvorrichtung 81 eingeführt wird. In diesem Fall werden die Vakuen durch das Weichstrahlen-Durchlaßfenster 82 getrennt. Das einge­ führte Gas fließt insofern nicht zur Synchrotron-Strahlen­ bündelvorrichtung hin.

Die Weichstrahlen-Durchlaßdünnschicht des Weichstrahlen- Durchlaßfensters 83 kann aufgrund der Konstruktion, wobei kein Differenzdruck auf das Durchlaßfenster 83 aufgebracht wird, so dünn wie annähernd 100 nm gemacht werden. Es ist möglich, die Röntgenstrahlung des Weichstrahlenbereichs leistungsfähig zu übertragen. Deshalb erhöht sich eine Re­ aktionsgeschwindigkeit des eingeführten Gases. Ein Durch­ satz des hergestellten Objekts 80 wird verbessert. Ferner kann der Differenzdruck in einem Vakuumbereich von 1,33·10^-8 Pa-1,33·10^-1 Pa (10^-10 Torr-10^-3 Torr) gehalten werden. Die herkömmliche Differentialabsaugung kann vereinfacht werden. Das führt zu Verbesserungen in der Zuverlässigkeit wie auch der Wartungsfähigkeit, und an Platz kann gespart werden.

Beispiel 7

Die Fig. 9 zeigt schematisch eine Ausführungsform, wonach das Weichstrahlen-Durchlaßfenster dieser Erfindung bei einer Röntgenstrahlen-Lithographievorrichtung angewendet wird. Die Fig. 8 zeigt Exhaustoren 84 und 85, eine Röntgen­ strahlenmaske 86, ein Objekt 87, einen Röntgenstrahlen- Schrittantrieb 88, einen Heliumgas-Einleitmechanismus 89, ein Weichstrahlen-Durchlaßfenster 90 und ein Röntgenstrah­ len-Durchlaßfenster 91, das aus Beryllium od. dgl. gebildet ist, jedoch die sichtbare Strahlung nicht durchläßt. Es ist zu bemerken, daß mit den Bezugszahlen 71-77 und 83 zu Fig. 8 gleiche Bauteile bezeichnet sind.

Die Synchrotron-Strahlenbündelvorrichtung und die Strahl­ strecke der weichen Röntgenstrahlen erfordern ein ultraho­ hes Vakuum. Ein thermisches Trocknen wird während eines Evakuierens durch die Exhaustoren 76 und 77 durchgeführt.

Bei der Wärmebehandlung wird Gallium geschmolzen, und inso­ fern sind dieselben Wirkungen wie bei den Beispielen 1 und 2 zu erhalten. Die Weichstrahlen-Durchlaßdünnschicht des Weichstrahlen-Durchlaßfensters 83 kann aufgrund der Kon­ struktion ohne die Anwendung eines Differenzdrucks am Weichstrahlen-Durchlaßfenster 83 so dünn wie annähernd 100 nm gemacht werden. Es ist möglich, leistungsfähig die Röntgenstrahlung des Weichstrahlenbereichs zu übertragen. Ferner kann der Differenzdruck in einem Vakuumbereich einer Größenordnung von 1,33·10^-8-1,33·10^-1 Pa (10^-10 Torr-10^-3 Torr) gehalten werden. Die übliche Differen­ tialabsaugung kann vereinfacht werden. Das resultiert in Verbesserungen bezüglich der Zuverlässigkeit wie auch der Wartungsfähigkeit. An Platz kann gespart werden.

Darüber hinaus kann der Differenzdruck im Vakuumbereich von 1,33·10^-1-133 Pa (10^-3 Torr-10^-1 Torr) gehalten werden, indem das Weichstrahlen-Durchlaßfenster 90 verwendet wird, das eine Weichstrahlen-Durchlaßdünnschicht besitzt, die eine größere Dicke als diejenige der Weichstrahlen-Durchlaß­ dünnschicht des Weichstrahlen-Durchlaßfensters 83 hat. Letztlich kann der Vakuumzustand in der Größenordnung von einigen Pa (einigen Torr) dadurch erlangt werden, daß das Röntgenstrahlen-Durchlaßfenster 91 zur Anwendung kommt, welches aus Beryllium od. dgl. besteht, jedoch die sicht­ bare Strahlung nicht überträgt. Der Röntgenstrahlen- Schrittantrieb 88 kann insofern im Vakuum der Größenordnung von einigen Pa betrieben werden. Die durch den einstrahlen­ den Strahl erzeugte Hitze kann unter Verwendung von Helium diffundiert werden. Insofern wird die Röntgenstrahlenmaske 86 nicht thermisch verzogen. Ferner wird in den Weichstrah­ len-Durchlaßfenstern 83 und 90 eine Intensität der für die Lithographie verwendeten Röntgenstrahlen nicht wesentlich gedämpft. Insofern ist eine hoch leistungsfähige Belichtung praktisch durchführbar, und der Durchsatz wird ebenfalls verbessert.

Es ist zu bemerken, daß dieselben Wirkungen wie in den je­ weils oben erörterten Beispielen auch dann erzielt werden können, wenn eine Gallium enthaltende Legierung anstelle von Gallium, das bei den obigen Beispielen verwendet wird, zur Anwendung kommt. Im folgenden wird ein Herstellungsver­ fahren und eine Funktion in dem Fall erläutert, da eine Legierung als Ersatz für das Gallium 3 im Beispiel 1 ver­ wendet wird, die aus 75,5 Gew.-% an Gallium und 24,5 Gew.-% an Indium besteht und hier als Ga75,5-In-Legierung bezeich­ net wird. Diese Ga75,5-In-Legierung hat einen Schmelzpunkt von 15,7°C, und wenn sie einmal geschmolzen ist, so liegt sie aufgrund einer Unterkühlungserscheinung im verflüssig­ ten Zustand auch dann vor, wenn die Temperatur den Schmelz­ punkt erreicht oder niedriger wird, z. B. 10°C.

Die Ga75,5-In-Legierung 3 wird auf das Trägerelement 2 auf­ gebracht, so daß das Weichstrahlen-Durchlaßdünnschicht-Bau­ element 1 verbunden wird. Die obige Legierung ist eine Flüs­ sigkeit und deshalb kann das Trägerelement ohne ein Erhit­ zen bei Raumtemperatur in einem gewöhnlichen Laboratorium verbunden werden. Die Vakuumkammer unterliegt einer Wärme­ behandlung normalerweise bei 150°C. Die Ga75,5-In-Legie­ rung 3 nimmt während des Wärmebehandlungsvorgangs einen flüssigen Zustand an. Insofern besteht keine Möglichkeit, wonach die auf dem Unterschied im Wärmedehnungskoeffizien­ ten zwischen dem Weichstrahlen-Durchlaßdünnschichtelement 1 und dem Trägerelement 2 beruhende Span­ nung an der Weichstrahlen-Dünnschicht 32 einwirkt, was an­ sonsten in einer Beschädigung dieser Dünnschicht 32 resul­ tieren würde. Ferner wird die genannte Legierung im ver­ flüssigten Zustand an einem Einbauort in einer üblichen Versuchseinrichtung nicht verfestigt. Deshalb wirkt eine auf Volumenänderungen der Legierung zurückzuführende Span­ nung, die während des Verfestigens hervorgerufen werden, nicht auf die Weichstrahlen-Durchlaßdünnschicht.

Ferner hat die Ga75,5-In-Legierung eine Viskosität und Oberflächenspannung. Das Weichstrahlen-Durchlaßdünnschicht­ element 1 wird mit dem ICF152-Flansch aus rostfreiem Stahl (SUS304) unter Verwendung der Ga75,5-In-Legierung verbunden. Die Legierung fließt selbst bei einer Wärmebehandlung mit 150°C nicht aus, und das Weichstrahlen-Durchlaßdünnschicht­ element 1 wird nicht abgeschält. Das Vakuum des UHV-Bereichs B kann vom Vakuum des Druckreduktionsbereichs A getrennt werden. Darüber hinaus hat die Ga75,5-In-Legierung eine hö­ here Viskosität als Gallium und paßt sich insofern gut dem rostfreien Stahl (SUS304) an. Ferner beträgt ein Dampfdruck von Gallium oder Indium 1,33·10^-8 Pa (10^-10 Torr) oder weniger bei 150°C. Das ultrahohe Vakuum wird deshalb wäh­ rend des Wärmebehandlungsvorgangs, der notwendig ist, um das ultrahohe Vakuum zu erzielen, nicht kontaminiert.

Für den obigen Fall wurde davon ausgegangen, daß als eine Gallium enthaltende Legierung die Ga75,5-In-Legierung ver­ wendet wird, die den minimalen Schmelzpunkt von 15,7°C hat. Die Legierung ist jedoch nicht auf diese plastische Legie­ rung begrenzt. Wie aus den Zustandsdiagrammen beispielswei­ se der Fig. 25 und 26 bekannt ist, weist unter den Gallium- Indium-Legierungen eine solche mit einem Gewichtsanteil an Indium, der kleiner als 30% ist, einen Schmelzpunkt von 15,7-29,8°C auf. Unter den Gallium-Zinn-Legierungen hat eine Legierung mit einem Gewichtsanteil an Zinn, der kleiner als etwa 15% ist, einen Schmelzpunkt von 20,5-29,8°C, also niedriger als 29,8°C, d. h. der Schmelzpunkt von Gal­ lium. Die Legierung wird bei einer Wärmebehandlung im Be­ hälter geschmolzen. Auf die Weichstrahlen-Durchlaßdünn­ schicht wird keine Spannung aufgebracht, die auf einem Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Weichstrahlen-Durchlaßdünnschichtelement und dem Trägerele­ ment beruht. Deshalb kann eine Dicke der Weichstrahlen- Durchlaßdünnschicht soweit wie möglich herabgesetzt wer­ den. Es ist eine wirksame und leistungsfähige Übertragung der Röntgenstrahlung des Weichstrahlenbereichs zu errei­ chen. Die Gallium-Indium-Legierung und die Gallium-Zinn- Legierung haben, wenn sie geschmolzen werden, eine Viskosi­ tät und Oberflächenspannung. Es ist deshalb möglich, das Vakuum des Druckreduktionsbereichs vom Vakuum des UHV-Be­ reichs zu trennen. Ferner haben die Gallium-Indium- und die Gallium-Zinn-Legierung einen niedrigen Dampfdruck bei einer Wärmebehandlungs- oder Trocknungstemperatur. Diese Legierungen kontaminieren während des Wärmebehandlungsvor­ gangs das ultrahohe Vakuum nicht. Ein Trocknungsvorgang, um das ultrahohe Vakuum zu erreichen, ist insofern durchführ­ bar.

Beispiel 8

Die Fig. 10 zeigt in einer Schnittdarstellung als ein wei­ teres erfindungsgemäßes Beispiel ein IR-Strahlen-Durchlaß­ fenster, wobei ein IR-Strahlen-Durchlaßfenster-Bauelement 101, ein Trägerelement 102, das das Bauelement 101 lagert, und eine Legierung 103, die aus 75,5 Gew.-% an Gallium und 24,5 Gew.-% an Indium besteht (Ga75,5-In-Legierung), zum Einsatz kommen. Das Trägerelement 102, das eine Öffnung besitzt, besteht aus einem Vakuumstrukturmaterial, wie z. B. rostfreiem Stahl mit einer niedrigen thermischen Leit­ fähigkeit.

Die Fig. 11 zeigt in einem Schnitt die Konstruktion des IR-Strahlendurchlaß-Bauelements 101, das eine Trägersub­ stanz 104 und eine IR-Strahlen-Durchlaßdünnschicht 105 um­ faßt. Der Durchmesser der Trägersubstanz ist beispielswei­ se 15 mm. Ein durchlassendes Teil hat eine Kantenlänge von 5 mm. Die IR-Strahlen-Durchlaßdünnschicht ist 50 nm dick. Normalerweise schließt die Trägersubstanz 104 die Verwen­ dung von Silizium ein. Für die IR-Strahlen-Durchlaßdünn­ schicht 105 kommt eine Siliziumnitrid-Dünnschicht von extrem geringer Dicke zur Anwendung. An der Silizium-Träger­ substanz 104 ist die Siliziumnitrid-Dünnschicht 105 ausge­ bildet, die eine Zusammensetzung mit im wesentlichen demsel­ ben Wärmedehnungskoeffizienten wie demjenigen des Siliziums hat, wobei die Dünnschicht 105 durch chemisches Abscheiden von Feststoffen aus der Gasphase (CVD-Verfahren) aufge­ bracht wird. Die Silizium-Trägersubstanz 104 wird durch Ätzen mit einer alkalischen Lösung, wie einer Kaliumhydro­ xid-(KOH)-Lösung entfernt, so daß das durchlassende Teil gebildet wird. Die Trägersubstanz 104 und die IR-Strahlen- Durchlaßdünnschicht 105 sind jedoch nicht auf Silizium und Siliziumnitrid eingeschränkt. Die Durchlaßdünnschicht 105 kann die Verwendung von beispielsweise einer diamantarti­ gen Kohlenstoff-Dünnschicht einschließen. Ferner ist das Ätzverfahren nicht auf das oben genannte begrenzt, bei­ spielsweise kann ein Trockenätzen zur Anwendung kommen.

Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des IR- Strahlen-Durchlaßfensters und dessen Funktion erläutert. Die Ga75,5-In-Legierung 103 wird auf das Trägerelement 102 aufgetragen, wodurch das IR-Strahlen-Durchlaßfenster-Bau­ element 101 verbunden wird. Die Ga75,5-In-Legierung hat einen Schmelzpunkt von 15,7°C. Die genannte Legierung ist, wenn sie einmal geschmolzen ist, aufgrund der Un­ terkühlungserscheinung in einem verflüssigten Zustand auch dann vorhanden, wenn die Temperatur den Schmelzpunkt oder darunter erreicht, z. B. 10°C. Die erwähnte Legierung ist eine Flüssigkeit, und insofern kann das Trägerelement ohne eine Erhitzung bei Raumtemperatur in einem üblichen Labora­ torium verbunden werden. Ferner wird die Legierung nicht im verflüssigten Zustand an der Einbaustelle der üblichen Versuchseinrichtung verfestigt. Deshalb wirkt die auf Vo­ lumenänderungen der Legierung, die während der Verfestigung hervorgerufen werden, beruhende Spannung nicht auf die IR- Strahlen-Durchlaßdünnschicht. Aus diesem Grund kann eine Dicke dieser Dünnschicht mit 50 nm oder darunter festge­ setzt werden. Es ist möglich, einen Durchlaßgrad von 10% oder mehr mit Bezug auf die IR-Strahlung zu erreichen, wel­ che eine Wellenlänge hat, die durch die Siliziumnitrid- Dünnschicht in einem IR-Strahlenbereich absorbiert wird.

Beispiel 9

Die Fig. 12 ist eine schematische Darstellung einer Ausfüh­ rungsform, bei der das IR-Strahlen-Durchlaßfenster dieser Erfindung zur Anwendung kommt. Eine Strahlungstemperatur- Meßvorrichtung ist an die Vakuumbehandlungsvorrichtung an­ gebaut. Die Fig. 12 zeigt einen Vakuumbehälter 106, einen Exhaustor 107, einen Prüfkörper oder ein Objekt 108, eine Heizvorrichtung 109, einen Gas-Einleitmechanismus 110 zur Herstellung des Objekts, einen IR-Strahlungsempfänger 111, einen Flüssigstickstoffbehälter 112, einen Flüssigheliumbe­ hälter 113 und ein IR-Strahlen-Durchlaßfenster 114.

Bei der derart aufgebauten Vorrichtung wird der Vakuumbe­ hälter 106 durch den Exhaustor 107 evakuiert. Das IR-Strah­ len-Durchlaßfenster 114 kann in ein Vakuum eingebracht wer­ den, ohne auf das Fenster einen Differenzdruck aufzubrin­ gen. Die IR-Strahlen-Dünnschicht 105 des Durchlaßfensters 114 kann deshalb auf annähernd 50 nm vermindert werden. Eine Langwellengrenze wird verbessert, und die IR-Strah­ lung kann mit hoher Leistungsfähigkeit gemessen werden. Selbst wenn die Nachbarschaft des IR-Strahlen-Durchlaßfen­ sters 114 durch Strahlungshitze von der Heizvorrichtung 109 erhitzt wird, besteht keine Möglichkeit, wonach die Spannung auf die IR-Strahlen-Durchlaßdünnschicht 105 aufge­ bracht wird, welche auf einen Unterschied im Wärmedehnungs­ koeffizienten zwischen dem IR-Strahlen-Durchlaßfenster-Bau­ element 101 und dem Trägerelement 102 beruht, wodurch die Dünnschicht 105 beschädigt werden könnte. Darüber hinaus wird die erwähnte Legierung im verflüssigten Zustand in der Einbaustelle der üblichen Versuchseinrichtung nicht verfestigt. Die auf Volumenänderungen der Legierung, wel­ che während des Erstarrens hervorgerufen werden, zurückzu­ führende Spannung wirkt deshalb nicht auf die IR-Strahlen- Durchlaßdünnschicht. Ferner ist ein Dampfdruck der Silizi­ umnitrid-Dünnschicht der IR-Strahlen-Durchlaßdünnschicht 105 sehr niedrig. Die Dampfdrücke von Gallium und Indium sind ebenfalls niedrig. Wenn das Objekt unter Verwendung von hochreinem Gas gefertigt wird, werden folglich das Konstruktionsmaterial des IR-Strahlen-Durchlaßfensters 114, Gallium und Indium nicht als Verunreinigungen in das Objekt eingebracht. Ferner ist die Siliziumnitrid-Dünnschicht der IR-Strahlen-Durchlaßdünnschicht 105 standfest gegen Feuch­ tigkeit und leicht zu behandeln.

Wenn bei der derart aufgebauten Vorrichtung eine Germanium- Dickschicht und eine Silizium-Dickschicht, die jeweils eine Dicke von 10 µm und einen Durchmesser von 2,54 cm ha­ ben, als das IR-Strahlen-Durchlaßfenster 114 verwendet wer­ den, erhöht sich der Durchlaßgrad im Vergleich mit dem Fall, da ein IR-Strahlen-Durchlaßfenster aus Silizium oder Germanium mit einer normalen Dicke von einigen mm zur Anwendung kommt.

Die Gallium-Indium-Legierung ist darüber hinaus eine Flüs­ sigkeit. Selbst wenn die Nachbarschaft des IR-Strahlen- Durchlaßfensters 114 durch die Strahlungswärme von der Heiz­ vorrichtung 109 erhitzt wird, gibt es keine Möglichkeit, wonach die auf einem Unterschied im Wärmedehnungskoeffizi­ enten zwischen dem Trägerelement 102 und der Germanium- oder Silizium-Dickschicht, die eine Dicke von 10 um und den Durchmesser von 2,54 cm haben, beruhende Spannung auf die Silizium- oder Germanium-Dickschicht einwirkt mit dem Ergebnis, daß die Dickschicht beschädigt würde.

Beispiel 10

Die Fig. 13 zeigt in einer Schnittdarstellung ein Sicht­ barstrahlung-Durchlaßfenster in einer weiteren Ausführungs­ form dieser Erfindung, das ein Sichtbarstrahlung-Durchlaß­ fenster-Bauelement 121, ein dieses Bauelement 121 lagerndes Trägerelement 122 und eine Legierung 123, die aus 75,5 Gew.-% an Gallium und 24,5 Gew.-% an Indium besteht (Ga75,5-In- Legierung), hat. Das Trägerelement 122 besitzt eine Öffnung und ist aus einem Vakuumstrukturmaterial, wie rostfreiem Stahl, oder einer Aluminiumlegierung gefertigt.

Die Fig. 14 zeigt in einem Schnitt den Aufbau dieses Sicht­ barstrahlung-Durchlaßfenster-Bauelements 121, das eine Trä­ gersubstanz 124 und eine Sichtbarstrahlung-Durchlaßdünn­ schicht 125 umfaßt. Beispielsweise hat die Trägersubstanz einen Durchmesser von 40 mm. Ein durchlassendes Teil wird mit 10 mm×30 mm bestimmt. Eine Dicke der Sichtbarstrah­ lung-Durchlaßdünnschicht beträgt 300 nm. Die Trägersubstanz 124 schließt die Verwendung von Silizium ein. Für die Sicht­ barstrahlung-Durchlaßdünnschicht 125 kommt eine Silizium­ nitrid-Dünnschicht zur Anwendung, die eine Zusammensetzung hat, welche im wesentlichen denselben Wärmedehnungskoeffi­ zienten wie Silizium hat, wobei die Dünnschicht 125 an der Trägersubstanz 124 durch das CVD-Verfahren niedergeschlagen wird. Die Trägersubstanz 124 wird selektiv durch eine saure Lösung, wie eine Fluorwasserstoffsäure-(HF)-Lösung usw. geätzt. Auf diese Weise wird das durchlassende Teil gebil­ det. Die Trägersubstanz 124 und die Sichtbarstrahlung-Durch­ laßdünnschicht 125 sind jedoch nicht auf Silizium und Si­ liziumnitrid beschränkt. Außerdem ist das Ätzverfahren nicht auf das oben genannte begrenzt, vielmehr kann auch ein Troc­ kenätzverfahren zur Anwendung kommen.

Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Sicht­ barstrahlung-Durchlaßfensters wie auch dessen Funktion erläutert. Die Ga75,5-In-Legierung 123 wird auf das Träger­ element 122 aufgetragen, wodurch das Sichtbarstrahlung- Durchlaßfenster-Bauelement 121 verbunden wird. Die Ga75,5- In-Legierung hat einen Schmelzpunkt von 15,7°C und liegt, wenn sie einmal geschmolzen ist, aufgrund der Unterkühlungs­ erscheinung auch dann im verflüssigten Zustand vor, wenn die Temperatur den Schmelzpunkt erreicht oder unter diesen gelangt, z. B. 10°C. Die genannte Legierung ist eine Flüs­ sigkeit, weshalb das Trägerelement bei Raumtemperatur in einem üblichen Laboratorium verbunden werden kann, ohne er­ hitzt zu werden. Ferner wird die oben beschriebene Legie­ rung im verflüssigten Zustand an ihrer Einbaustelle in der üblichen Versuchseinrichtung nicht verfestigt. Deshalb wirkt die auf Volumenänderungen der Legierung beruhende Spannung, welche während des Erstarrens hervorgerufen wer­ den, nicht auf die Sichtbarstrahlung-Durchlaßdünnschicht. Aus diesem Grund kann für diese Dünnschicht eine Dicke von annähernd 100 nm festgesetzt werden. Es ist möglich, eine Streuung von Licht und eine optische Verzerrung in der Siliziumnitrid-Dünnschicht herabzusetzen.

Beispiel 11

Die Fig. 15 ist eine schematische Draufsicht eines Bei­ spiels, wobei das Sichtbarstrahlung-Durchlaßfenster dieser Erfindung zum Einsatz kommt. An eine Vakuumbehandlungsvor­ richtung ist eine Feinkorn-Meßvorrichtung angebaut. Die Fig. 15 zeigt einen Vakuumbehälter 126, einen Exhaustor 127, einen Prüfkörper (Objekt) 128, eine Laserlichtquelle 129, einen Abtastspiegel 130, optische Bauelemente 131 und 132, einen Strahlungsempfänger 133, ein Lichttop 134 und Sichtbarstrahlung-Durchlaßfenster 135 sowie 136.

Bei der derart aufgebauten Vorrichtung wird der Vakuumbe­ hälter 126 durch den Exhaustor 127 evakuiert. Die Sichtbar­ strahlung-Durchlaßfenster 135 und 136 können in ein Va­ kuum ohne Aufbringen eines Differenzdrucks auf diese ein­ gebracht werden. Die Sichtbarstrahlung-Durchlaßdünnschicht 125 eines jeden dieser Durchlaßfenster 135 und 136 kann des­ halb so dünn wie annähernd 100 nm ge 43366 00070 552 001000280000000200012000285914325500040 0002004301146 00004 43247macht werden. Es ist möglich, die Lichtstreuung und die optische Verzerrung in der Siliziumnitrid-Dünnschicht zu vermindern. Insofern be­ steht keine Möglichkeit, daß das Licht in der Sichtbarstrah­ lung-Durchlaßdünnschicht 125 des Sichtbarstrahlung-Durchlaß­ fensters 135 zerstreut wird, um einen Empfangs- oder Er­ fassungshintergrund zu steigern bzw. zu vergrößern. Ferner ist eine Änderung an der Polarisationsebene aufgrund der optischen Verzerrung in der Sichtbarstrahlung-Durchlaßdünn­ schicht eines jeden der Durchlaßfenster 135 und 136 sehr klein. Folglich erhöht sich der Empfangshintergrund nicht. Somit kann eine untere Nachweisbarkeitsgrenze des Feinkorns verbessert werden.

Beispiel 12

Die Fig. 16 zeigt in einem Schnitt ein Sichtbarstrahlung- Durchlaßfenster einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung. Hierbei besteht eine Sichtbarstrahlung-Durchlaß­ dickschicht 141 aus einer Quarzplatte mit einer Dicke von einigen mm, wobei diese Dickschicht 141 von einem Träger­ element 142 gehalten wird. Eine Legierung 143 besteht aus 75,5 Gew.-% Gallium und 24,5 Gew.-% an Indium,sie ist somit eine Ga75,5-In-Legierung. Das Trägerelement 142 hat eine Öffnung und ist aus einem Vakuumstrukturmaterial, wie rost­ freier Stahl, oder einer Aluminiumlegierung gefertigt.

Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Sicht­ barstrahlung-Durchlaßfensters wie auch dessen Funktion er­ läutert. Die Ga75,5-In-Legierung 143 wird auf das Träger­ element 142 zur Verbindung der Sichtbarstrahlung-Durchlaß­ dickschicht 141 aufgebracht. Diese Legierung 143 hat einen Schmelzpunkt von 15,7°C. Wenn die genannte Ga75,5-In- Legierung einmal geschmolzen ist, so liegt sie im verflüs­ sigten Zustand aufgrund der Unterkühlungserscheinung auch dann vor, wenn die Temperatur den Schmelzpunkt oder einen tieferen Punkt, z. B. 10°C, erreicht. Die genannte Legie­ rung ist eine Flüssigkeit, weshalb das Trägerelement bei Raumtemperatur in einem gewöhnlichen Laboratorium ohne ein Erhitzen verbunden werden kann. Ferner wird die oben be­ schriebene Legierung nicht im verflüssigten Zustand an der Einbaustelle der gewöhnlichen Versuchseinrichtung verfe­ stigt. Somit wirkt die auf Volumenänderungen in der Legie­ rung, die während der Erstarrung hervorgerufen werden, beruhende Spannung nicht auf die Sichtbarstrahlung-Durchlaß­ dickschicht. Aus diesem Grund kann ein Doppelbrechungsindex im wesentlichen zu Null gemacht werden, wobei dieser Dop­ pelbrechungsindex erzeugt wird, wenn die Sichtbarstrahlung- Durchlaßdickschicht direkt durch einen O-Ring angepreßt oder die Dickschicht 141 an das Trägerelement 142 geschmol­ zen wird. Die optische Verzerrung kann vermindert werden.

Beispiel 13

Die Fig. 17 ist eine schematische Darstellung einer Ausfüh­ rungsform, wobei das Sichtbarstrahlung-Durchlaßfenster die­ ser Erfindung zur Anwendung kommt. An der Vakuumbehandlungs­ vorrichtung ist ein Ellipsometer angebracht. Die Fig. 17 zeigt einen Vakuumbehälter 144, einen Exhaustor 145, ein Objekt 146, eine Objekt-Fertigungsvorrichtung 147, eine Laserlichtquelle 148, optische Bauelemente 149 und 150, einen Strahlungsempfänger 151 sowie Sichtbarstrahlung- Durchlaßfenster 152 und 153.

Bei der derart aufgebauten Vorrichtung wird der Vakuumbe­ hälter 144 durch den Exhaustor 145 evakuiert. Die Sicht­ barstrahlung-Durchlaßfenster 152 und 153 können in ein Vakuum eingebracht werden, ohne daß auf diese ein Dif­ ferenzdruck einwirkt. Deshalb löst sich die Sichtbar­ strahlung-Durchlaßdickschicht 141 eines jeden dieser Durch­ laßfenster 152 und 153 nicht davon. Wie im Beispiel 12 kann der Doppelbrechungsindex in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform im wesentlichen zu Null gemacht werden, wo­ bei dieser Doppelbrechungsindex dadurch erzeugt wird, daß die Sichtbarstrahlung-Durchlaßdickschicht 141 direkt durch den O-Ring einem Druck unterliegt oder die Dickschicht 141 an das Trägerelement 142 geschmolzen wird. Die optische Ver­ zerrung kann vermindert werden. Es ist insofern unnötig, die durch die Sichtbarstrahlung-Durchlaßdickschicht 141 hervorgerufene Verzerrung zu kompensieren. Eine genaue Mes­ sung ist durchführbar.

Beispiel 14

Die Fig. 18 zeigt ein einer Schnittdarstellung ein Vakuum- UV-Durchlaßfenster in einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung. Bei diesem Fenster sind ein Vakuum-UV-Durchlaß­ fenster-Bauelement 161, ein dieses Element 161 lagerndes Trägerelement 162, eine Ga75,5-In-Legierung 163, die aus 75,5 Gew.-% an Gallium sowie 24,5 Gew.-% an Indium besteht, ein Geradführung-Einsetzmechanismus 166, ein Abdichtmate­ rial 167 und ein Vakuumbehälter 168 vorhanden. Das Träger­ element 162 besitzt ein Fenster und ist aus einem Vakuum­ strukturmaterial, wie rostfreier Stahl, oder einer Alumi­ niumlegierung gefertigt.

Die Fig. 19 zeigt eine Schnittdarstellung des Vakuum-UV- Durchlaßfenster-Bauelements 161, das eine Trägersubstanz 164 und eine Vakuum-UV-Durchlaßdünnschicht 165 umfaßt. Ein Durchmesser der Trägersubstanz beträgt beispielsweise 15 mm. Ein durchlassendes Teil hat einen Durchmesser von 5 mm. Eine Dicke der Vakuum-UV-Durchlaßdünnschicht beträgt 1 µm. Die Trägersubstanz schließt die Verwendung von Si­ likon ein. Für die Vakuum-UV-Durchlaßdünnschicht 165 kommen eine Kalziumfluoridfolie oder eine Saphirfolie zur Anwen­ dung.

Im folgenden werden ein Herstellungsverfahren des Vakuum- UV-Durchlaßfensters und dessen Funktion erläutert. Die Ga 75,5-In-Legierung 163 wird auf das Trägerelement 162 aufge­ tragen, um dadurch das Vakuum-UV-Durchlaßfenster-Bauele­ ment 161 zu verbinden. Diese Legierung hat einen Schmelz­ punkt von 15,7°C. Wenn die Ga75,5-In-Legierung einmal ge­ schmolzen worden ist, so liegt sie aufgrund der Unterküh­ lungserscheinung in verflüssigtem Zustand auch dann vor, wenn die Temperatur den Schmelzpunkt oder einen darunter liegenden Punkt erreicht, z. B. 10°C. Die genannte Legie­ rung ist eine Flüssigkeit, und deshalb kann das Trägerele­ ment ohne dessen Erhitzen bei Raumtemperatur in einem ge­ wöhnlichen Laboratorium verbunden werden. Ferner wird die erwähnte Legierung nicht im verflüssigten Zustand an der Einbaustelle der gewöhnlichen Versuchseinrichtung verfe­ stigt. Insofern wirkt die auf Volumenänderungen der Legie­ rung, die während des Erstarrens hervorgerufen werden, beruhende Spannung nicht auf die Vakuum-UV-Durchlaßdünn­ schicht. Des weiteren wird ein Evakuieren so bewirkt, daß der Differenzdruck nicht auf die Vakuum-UV-Durchlaßdünn­ schicht aufgebracht wird. Insofern wird das Trägerelement 162 durch den Geradführung-Einsetzmechanismus 166 ange­ hoben. Die Lufträume IIIa und IIIb werden untereinander verbunden, und in diesem Zustand beginnt das Evakuieren. Nachdem die Lufträume IIIa und IIIb ausreichend evakuiert worden sind, wird das Trägerelement 162 durch den Gerad­ führung-Einsetzmechanismus 166 abgesenkt. Mittels des Ab­ dichtmaterials 167 wird dann die vakuumdichte Ausbildung hergestellt. Die Lufträume IIIa und IIIb können dadurch unter Vakuum getrennt werden. Wenn das Evakuieren auf diese Weise durchgeführt wird, wird kein Differenzdruck auf die Vakuum-UV-Durchlaßdünnschicht ausgeübt. Folglich kann eine Dicke dieser Dünnschicht mit annähernd 100 nm fest­ gesetzt werden. Darüber hinaus kann eine Durchlaß-Wellen­ längengrenze verkürzt werden.

Beispiel 15

Die Fig. 20 ist eine schematische Seitenansicht einer Aus­ führungsform, wobei das erfindungsgemäße Vakuum-UV-Durchlaß­ fenster bei einer Photoreaktion-Behandlungsvorrichtung, die eine Vakuum-UV-Plasmalichtquelle einschließt, zur Anwen­ dung gelangt. Die Fig. 20 zeigt einen Vakuumbehälter 169, einen Exhaustor 170, einen Gas-Einleitmechanismus 171 zur Herstellung eines Probenkörpers oder Objekts, einen Va­ kuumbehälter 172, einen Exhaustor 173, einen Plasmaanregungs­ mechanismus 174, eine Ladungsteilchen-Eliminiereinrichtung 175, eine Gas-Einleitvorrichtung 176, um das Plasma zu er­ zeugen, und das Plasma 177. Hierbei ist der Vakuumbehälter 169 mit dem Vakuumbehälter 172 durch Anwendung des im Beispiel 14 gezeigten Vakuum-UV-Durchlaßfensters (s. Fig. 18) verbunden.

Bei der Vorrichtung mit diesem Aufbau wird wie im Beispiel 14 das Evakuieren durchgeführt, ohne einen Differenzdruck zur Wirkung zu bringen. Anschließend kann das Vakuum des Vakuumbehälters 169 von demjenigen des Vakuumbehälters 172 durch Anwendung des Vakuum-UV-Durchlaßfensters getrennt werden. Das der Plasmaerzeugung dienende Gas wird durch die Einleitvorrichtung 176 in den Behälter 172 eingeführt. Das Plasma wird durch den Anregungsmechanismus 174 erzeugt, beispielsweise durch Entladung oder einen Laser. Das Va­ kuum-UV-Durchlaßfenster überträgt eine Vakuum-UV-Strahlung, die vom Plasma 177 emittiert wird. Das durch den Einleit­ mechanismus 171 eingeführte Gas wird zur Reaktion gebracht, wodurch das Objekt hergestellt wird. Diese Vorrichtung ist so konstruiert, daß das Evakuieren ohne Aufbringen eines Differenzdrucks durchgeführt wird. Deshalb kann die Va­ kuum-UV-Durchlaßdünnschicht 165 des UV-Durchlaßfensters 161 so dünn wie annähernd 100 nm gemacht werden. Die Durch­ laß-Wellenlängengrenze kann weiter verkürzt werden. Eine Intensität in der Nachbarschaft der Durchlaß-Wellenlängen­ grenze wird erhöht. Auch wird eine Reaktionsgeschwindigkeit größer. Der Durchsatz in der Herstellung des Objekts wird gesteigert. Darüber hinaus wird ein Kristallwachstum von Quecksilber-Kadmium-Tellur für das Objekt durchgeführt oder wird das Plasma 177 durch eine Quecksilberentladung hervor­ gerufen. In einem solchen Fall können anstelle der Ga75,5- In-Legierung 163 Quecksilber und eine Quecksilber enthalten­ de Legierung zur Anwendung kommen. Das bedeutet, daß das oben genannte Metall und die erwähnte Legierung verwend­ bar sind, wenn kein Einfluß auf den Prozeß auch dann ausge­ übt wird, wenn die Dampfdrücke des Metalls und der Legie­ rung, die für das Verbinden herangezogen werden, hoch sind.

Es ist zu bemerken, daß bei dem Lichtdurchlaß-Vakuumtrenn­ fenster, um das Licht herauszuführen, das Lichtdurchlaß­ fenster-Bauelement mit dem die Öffnung enthaltenden Träger­ element zur Lagerung des Lichtdurchlaßfenster-Bauelements verbunden ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform begrenzt, sondern auf einen Fall anwendbar, wobei zwei Substanzen, die unterschiedliche Wärmedehnungsko­ effizienten haben, verbunden werden. Die Anordnung kann selbstverständlich so getroffen werden, daß keine Spannung aufgebracht wird.

Beispiel 16

Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Weich­ strahlen-Durchlaßfensters ist im Schnitt in Fig. 21 darge­ stellt, wobei das Fenster ein Weichstrahlen-Durchlaßfenster- Bauelement 201, das in Fig. 24 gezeigt ist, und ein Trä­ gerelement 202 mit einer Öffnung, das das Bauelement 201 lagert, umfaßt. In der Mehrzahl der Fälle besteht das Trä­ gerelement 202 aus einem ultrahohen Vakuumstrukturmaterial, wie rostfreiem Stahl, und einer Aluminiumlegierung. Die Be­ zugszahl 203 bezeichnet Gallium. In einer Vakuumkammer sind ein Druckreduktionsbereich A und ein UHV-Bereich B vorhanden.

Im folgenden werden ein Herstellungsverfahren für das in Fig. 21 gezeigte Weichstrahlen-Durchlaßfenster und dessen Funktion erläutert. Das Trägerelement 202 wird, wenn es er­ hitzt ist, mit Gallium 203 beschichtet. Dann wird das Weich­ strahlen-Durchlaßfenster-Bauelement 201 verbunden. Die Va­ kuumkammer wird normalerweise bei 150°C wärmebehandelt. Bei der Wärmebehandlung wird das Gallium 203 verflüssigt. Folglich besteht keine Möglichkeit, daß eine auf einen Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Weichstrahlen-Durchlaßfenster-Bauelement 201 und dem die­ ses lagernden Trägerelements 202 beruhende Spannung auf die Weichstrahlen-Durchlaßdünnschicht 32 aufgebracht wird, wodurch ansonsten diese Schicht 32 beschädigt würde. Eine Viskosität von Gallium im verflüssigten Zustand beträgt 1,4 mN·s/m² bei 150°C, und seine Oberflächenspannung ist 706 mN/m. Beispielsweise wird diese Art eines Weichstrahlen- Durchlaßfenster-Bauelements 201 unter Verwendung von Gal­ lium mit einem ICF152-Flansch aus rostfreiem Stahl (SUS304) verbunden. Selbst bei einer Wärmebehandlung mit 150°C fließt Gallium nicht aus, und insofern wird das Durchlaß­ fenster-Bauelement 201 nicht abgeschält oder abgezogen. Die Luftdichtheit des UHV-Bereichs B und des Druckreduktions­ bereichs A können aufrechterhalten werden. Ferner ist ein Dampfdruck von Gallium 1,33·10^-8 Pa (10^-10 Torr) oder weni­ ger bei 150°C. Deshalb wird das ultrahohe Vakuum während der Wärmebehandlung, die notwendig ist, um das ultrahohe Vakuum zu erreichen, nicht kontaminiert.

Beispiel 17

Die Fig. 22 zeigt in einer Schnittdarstellung das Hauptteil des Weichstrahlen-Durchlaßfensters in einer anderen erfin­ dungsgemäßen Ausführungsform, wobei mit den Bezugszahlen 201 und 203 dieselben Bauteile wie in Fig. 21 bezeichnet sind. Ein Trägerelement 205 besitzt eine Öffnung und lagert das Weichstrahlen-Durchlaßfenster-Bauelement 201. Das aus sauerstofffreiem Kupfer oder einer Aluminiumlegierung be­ stehende Trägerelement 205 dient als eine Dichtung.

Bei dieser Art eines Weichstrahlen-Durchlaßfensters können ebenfalls dieselben Wirkungen wie diejenigen im Beispiel 16 erlangt werden.

Übrigens ist das Trägerelement mit einem Aufnahmeteil aus­ gebildet, um darin das Weichstrahlen-Durchlaßfenster-Bau­ element aufzunehmen, so daß dieses Bauelement 201 nicht abgeschält oder abgezogen wird. Jedoch kann das Weichstrah­ len-Durchlaßfenster-Bauelement 201 leicht durch einen An­ druckstab oder eine Andruckleiste angedrückt werden.

Es ist zu bemerken, daß in der vorstehend gegebenen Beschrei­ bung ein Beispiel einer Verbindung des Weichstrahlen-Durchlaß­ fenster-Bauelements 201, das die aus Silizium bestehende Trä­ gersubstanz und die aus einer Siliziumnitridschicht beste­ hende Weichstrahlen-Durchlaßschicht 32 umfaßt, gezeigt ist. Jedoch werden dieselben Wirkungen auch durch Verbinden eines Weichstrahlen-Durchlaßfenster-Bauelements, das eine Träger­ substanz aus sauerstofffreiem Kupfer enthält und aus einer Beryllium-Dünnschicht besteht, unter Verwendung von Gal­ lium erlangt. Ferner werden selbstverständlich die gleichen Effekte auch dann erzielt, wenn ein Weichstrahlen-Durchlaß­ fenster-Bauelement,das aus einer dünnen Berylliumfolie be­ steht, unter Verwendung von Gallium verbunden wird.

Es wird eine solche Behandlung bewirkt, daß Gallium 203 leicht zu befeuchten ist und eine gute Haftfähigkeit zu den zu verbindenden Teilen des Trägerelements 205 und des Weichstrahlen-Durchlaßfenster-Bauelements 201 hat. Bei­ spielsweise wird auf die Oberfläche des Verbindungsteils des Trägerelements 205 Nickel plattiert. Durch Erhöhen der Verbindungs- oder Hafteigenschaft kann die Luftdicht­ heit somit gesteigert werden.

Beispiel 18

In Fig. 23 ist schematisch ein Beispiel gezeigt, wobei das erfindungsgemäße Weichstrahlen-Durchlaßfenster für eine UHV- Behandlungsvorrichtung bei einem Anbau an eine Röntgenstrah­ len-Meßvorrichtung zur Anwendung kommt. Die Fig. 23 zeigt ein Objekt 211, eine Objekt-Fertigungsvorrichtung 212, eine UHV-Vorrichtung 213, einen Exhaustor 214, eine Röntgenstrah­ len-Anregevorrichtung 215, Absperrschieber 216-221, einen Exhaustor 222, einen Halbleiterdetektor 223, einen Vakuum­ behälter 224, einen Flüssigstickstoffbehälter 225 und ein Weichstrahlen-Durchlaßfenster 241.

Es wird davon ausgegangen, daß die Röntgen-Meßvorrichtung durch den Absperrschieber 216 in einem solchen Zustand mon­ tiert wird, daß die UHV-Vorrichtung 213 ein ultrahohes Va­ kuum in der derart konstruierten Vorrichtung erzeugt. Zu­ erst wird ein Röntgenspektrum-Nachweissystem 300 am Absperr­ schieber 218 abgetrennt. Dann werden die Absperrschieber 216 und 217 geschlossen, während die Absperrschieber 219 und 220 geöffnet werden. Durch den Absperrschieber auf beiden Seiten des Weichstrahlen-Durchlaßfensters 241 abgegrenzte Lufträume Ia und Ib werden gleichzeitig durch den Exhaustor 222 eva­ kuiert derart, daß am Weichstrahlen-Durchlaßfenster 241 kein Differenzdruck zur Wirkung kommt. Dann erfolgt bezüglich des vom Durchlaßfenster 241 sowie den Absperrschiebern 216 und 219 abgegrenzten Luftraums Ia eine Wärme- oder thermi­ sche Trocknungsbehandlung. Auf diese Weise wird ein im genannten Luftraum enthaltener Wasseranteil vermindert.

Aufgrund der Verwendung des Weichstrahlen-Durchlaßfensters 241 gemäß dieser Erfindung werden in diesem Fall dieselben Wirkungen wie diejenigen bei den Beispielen 16 und 17 erhal­ ten. Nach Abschluß der Wärmebehandlung wird durch den Ab­ sperrschieber 218 das Röntgenspektrum-Nachweissystem 300 angeschlossen. Die Absperrschieber 219 und 220 werden ge­ schlossen, während der Absperrschieber 221 geöffnet wird. Ein durch die Absperrschieber 217, 218 und 221 bestimmter Raum wird durch den Exhaustor 222 in ausreichender Weise evakuiert. Dann wird der Absperrschieber 221 geschlossen, während die Absperrschieber 217, 220, 216 und 218 geöffnet werden. In diesem Zustand ist der HV-Bereich auf der Seite des Röntgenspektrum-Nachweissystems 300 vom UHV-Bereich auf der Seite der UHV-Vorrichtung 213 getrennt. Der im Vakuum auf der Seite des Nachweissystems 300 verbleibende Wasser­ gehalt kontaminiert nicht das Vakuum auf der Seite der UHV-Vorrichtung 213. Durch eine Manipulation der Absperr­ schieber, so daß der Differenzdruck nicht zur Wirkung ge­ bracht wird, wie oben beschrieben wurde, kann das Weich­ strahlen-Durchlaßfenster 241 auf ein Maß so dünn wie annä­ hernd 1000 Å reduziert werden. Die weichen Röntgenstrahlen können leistungsfähig gemessen werden. Es ist deshalb mög­ lich, die weichen Röntgenstrahlen, die von den Lichtelemen­ ten emittiert werden, in der Größenordnung von 1 keV oder darunter zu messen. Die Vorgänge des Öffnens und Schließens der Absperrschieber 216-221 sind nicht auf die oben er­ wähnten begrenzt.

Es ist zu bemerken, daß dieselben Wirkungen wie in den je­ weils oben besprochenen Beispielen auch bei Verwendung einer Gallium enthaltenden Legierung anstelle von Gallium, wie es in den Beispielen 16 und 18 angewendet wird, er­ langt werden können. Es wird im folgenden ein Herstellungs­ verfahren sowie eine Funktion im Fall der Verwendung einer als Ersatz für das Gallium 203 im Beispiel 16 (s. Fig. 21) zur Anwendung gelangenden Legierung gegeben, die aus 75,5 Gew.-% an Gallium und 24,5 Gew.-% an Indium besteht. Diese Legierung mit den angegebenen Gewichtsanteilen hat einen Schmelzpunkt von 15,7°C. Wenn die Legierung einmal ge­ schmolzen worden ist, liegt sie aufgrund einer Unter­ kühlungserscheinung auch dann im verflüssigten Zustand vor, wenn der Schmelzpunkt oder ein tieferer Punkt, z. B. 10°C, durch die Temperatur erreicht wird.

Die aus 75,5 Gew.-% an Gallium und 24,5 Gew.-% an Indium bestehende Legierung 203 wird auf das Trägerelement 202 auf­ getragen, um das Weichstrahlen-Durchlaßfenster-Bauelement 201 zu verbinden. Die genannte Legierung ist eine Flüssig­ keit, weshalb das Trägerelement 202 bei Raumtemperatur in einem gewöhnlichen Laboratorium ohne sein Erhitzen verbunden werden kann. Die Vakuumkammer unterliegt einer Wärmebehand­ lung normalerweise bei 150°C. Die aus 75,5 Gew.-% an Gal­ lium und 24,5 Gew.-% an Indium bestehende Legierung 203 nimmt während des Wärmebehandlungsvorgangs einen flüssigen Zustand an. Somit besteht keine Möglichkeit, wonach die auf einem Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwi­ schen dem Durchlaßfenster-Bauelement 201 und dem dieses Element 201 lagernden Trägerelement 202 beruhende Spannung auf die Weichstrahlen-Durchlaßschicht 32 aufgebracht wird, wodurch ansonsten diese Schicht beschädigt würde. Ferner wird die genannte Legierung im verflüssigten Zustand in einer Einbaustelle einer üblichen Versuchseinrichtung nicht verfestigt. Deshalb wirkt die auf Volumenänderungen der Legierung, die durch das Erstarren hervorgerufen werden, zurückzuführende Spannung nicht auf die Weichstrahlen-Durch­ laßschicht.

Ferner hat die aus 75,5 Gew.-% an Gallium und 24,5 Gew.-% an Indium bestehende Legierung eine Viskosität und Oberflä­ chenspannung. Das Weichstrahlen-Durchlaßfenster-Bauelement 201 wird, wie beispielsweise in Fig. 24 gezeigt ist, mit einem ICF152-Flansch aus rostfreiem Stahl (SUS304) unter Verwendung der vorstehend definierten Legierung verbunden. Diese Legierung mit den oben angegebenen Gewichtsanteilen an Gallium und Indium fließt auch dann nicht aus, wenn sie auf 150°C erwärmt wird, und deshalb wird das Durchlaßfen­ ster-Bauelement 201 eindeutig festgehalten. Der UHV-Bereich B und der Druckreduktionsbereich A können luftdicht gehalten werden. Die aus 75,5 Gew.-% Gallium und 24,5 Gew.-% Indium bestehende Legierung hat eine höhere Viskosität als Gallium und ist insofern gut dem rostfreien Stahl (SUS304) angepaßt. Zusätzlich liegt der Dampfdruck von Gallium oder Indium bei 1,33·10^-8 Pa oder darunter bei 150°C. Das ultrahohe Vakuum wird insofern während des Wärmebehandlungsprozesses, der not­ wendig ist, um das ultrahohe Vakuum zu erreichen, nicht kontaminiert.

Bei der oben gegebenen Beschreibung wurde der Fall der Ver­ wendung der Legierung behandelt, die aus 75,5 Gew.-% an Gal­ lium und 24,5 Gew.-% an Indium besteht und den minimalen Schmelzpunkt von 15,7°C hat, wobei diese Legierung als die Gallium enthaltende Legierung definiert wurde. Die Le­ gierung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Wie den Zu­ standsdiagrammen der beigefügten Fig. 25 und 26 zu entnehmen ist, zeigt unter den Gallium-Indium-Legierungen eine sol­ che mit einem Gewichtsanteil an Indium, der kleiner als etwa 30% ist, einen Schmelzpunkt von 15,7-29,8°C. Ferner zeigt unter den Gallium-Zinn-Legierungen eine solche mit einem Gewichtsanteil an Zinn, der kleiner als etwa 15% ist, einen Schmelzpunkt von 20,5-29,8°C unter den 29,8°C, d. h. dem Schmelzpunkt von Gallium. Bei einer Wärmebehandlung wird die Legierung verflüssigt. Auf die Weichstrahlen-Durchlaß­ schicht wird keine Spannung aufgebracht, die auf einem Un­ terschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Weich­ strahlen-Durchlaßfenster-Bauelement und dem Trägerelement beruht. Deshalb kann eine Dicke der Weichstrahlen-Durchlaß­ schicht soweit wie möglich vermindert werden. Es ist auch möglich, leistungsfähig die Röntgenstrahlung des Weichstrah­ lenbereichs zu übertragen. Ferner zeigen die Gallium-Indium- und die Gallium-Zinn-Legierung im verflüssigten Zustand eine Viskosität und Oberflächenspannung. Es ist deshalb ein Auf­ rechterhalten der Luftdichtheit des Druckreduktionsbereichs und des UHV-Bereichs zu erreichen. Ferner haben die Gallium enthaltenden Legierungen, d. h. die Gallium-Indium- und die Gallium-Zinn-Legierung, einen niedrigen Dampfdruck bei einer Wärmebehandlungs- oder thermischen Trocknungstemperatur. Während des Wärmebehandlungsvorgangs kontaminieren diese Le­ gierungen das ultrahohe Vakuum nicht. Deshalb ist eine Wär­ mebehandlung, die zum Erreichen des ultrahohen Vakuum not­ wendig ist, durchführbar.

Vorstehend wurde beispielhaft der Fall erörtert, wobei das Weichstrahlen-Durchlaßfenster-Bauelement mit dem eine Öff­ nung aufweisenden Trägerelement verbunden wird, um das Durch­ laßfenster-Bauelement im Weichstrahlen-Durchlaßfenster zum Herausführen der weichen Röntgenstrahlen zu lagern. Die An­ ordnung ist jedoch keineswegs hierauf beschränkt. Es ist selbstverständlich möglich, in der Anwendung auf denjeni­ gen Fall, wobei zwei Substanzen mit unterschiedlichen Wär­ medehnungskoeffizienten verbunden werden, keine Spannung aus­ zuüben.

Wie beschrieben wurde, werden erfindungsgemäß die Vakuumbe­ reiche durch die Dünnschicht getrennt. Auf der Grundlage die­ ser Konstruktion werden die folgenden Effekte hervorgerufen. Der Durchlaßgrad von Licht im Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfen­ ster kann erhöht werden. Die Verzerrung und Streuung von Licht in der Dünnschicht kann darüber hinaus vermindert werden. Ferner sind die Vakuumbereiche durch das Dünn­ schichtelement getrennt. Auf der Grundlage dieser Konstruk­ tion werden diejenigen Wirkungen geboten, daß der Durchlaß­ grad des Lichts im Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster er­ höht werden kann. Außerdem können die Verzerrung und Streu­ ung im Dünnschichtelement vermindert werden.

Darüber hinaus wird die Dicke der Dünnschicht mit 1 µm oder darunter festgesetzt. Durch diese Ausbildung werden die fol­ genden Effekte erzielt, daß nämlich der Durchlaßgrad des Lichts gesteigert werden kann und ferner das für die Dünn­ schicht verwendete Material keiner Beschränkung unterliegt.

Des weiteren wird für die Dünnschicht ein Wärmebeständigkeits­ vermögen gegen über Temperaturen, die gleich oder höher als 100°C sind, vorgesehen. Diese Ausbildung bringt die Wirkun­ gen hervor, wonach die Dünnschicht ausgezeichnet auch in einer Hochtemperaturatmosphäre zu verwenden ist, um Wärme aufzunehmen, und darüber hinaus kann eine für das ultrahohe Vakuum notwendige Wärmebehandlung durchgeführt werden.

Ferner wird der Wellenlängenbereich des Lichts so ausgelegt, daß er ein Röntgenstrahlenbereich wird. Folglich werden Wir­ kungen hervorgerufen, daß der Durchlaßgrad der Röntgenstrah­ lung gesteigert und ferner die Verzerrung und Streuung der Röntgenstrahlung in der Dünnschicht vermindert werden können.

Außerdem wird der Röntgenstrahlenbereich so projektiert, daß er zum weichen Röntgenstrahlenbereich wird. Bei dieser Aus­ bildung werden die Wirkungen geboten, wobei der Durchlaßgrad der weichen Röntgenstrahlung erhöht wird. Ferner können die Verzerrung und Streuung der weichen Röntgenstrahlung in der Dünnschicht herabgesetzt werden.

Des weiteren wird der Licht-Wellenlängenbereich so ausgelegt, daß er zum IR-Strahlenbereich wird. Durch diese Ausbildung werden die folgenden Effekte erzielt. Der Durchlaßgrad der IR-Strahlung kann erhöht werden. Darüber hinaus werden die Verzerrung und Streuung der IR-Strahlung in der Dünn­ schicht vermindert.

Darüber hinaus wird der Licht-Wellenlängenbereich so bestimmt, daß er zum sichtbaren Strahlungsbereich wird. Auf der Grund­ lage dieser Ausbildung werden die folgenden Wirkungen er­ zielt. Der Durchlaßgrad der sichtbaren Strahlung kann gestei­ gert werden. Außerdem können die Verzerrung und Streuung der sichtbaren Strahlen vermindert werden.

Des weiteren wird der Licht-Wellenlängenbereich so projek­ tiert, daß er zum UV-Strahlungsbereich wird. Durch diese Konstruktion werden die Resultate erzielt, daß der Durchlaß­ grad der UV-Strahlung erhöht werden kann, und darüber hinaus können die Verzerrung und Streuung der UV-Strahlung in der Dünnschicht herabgesetzt werden.

Außerdem wird der UV-Strahlenbereich so festgelegt, daß er zum Vakuum-UV-Strahlenbereich wird. Diese Ausbildung führt zu den folgenden Wirkungen. Der Durchlaßgrad der Vakuum-UV- Strahlung kann erhöht werden. Weiterhin können die Verzer­ rung und Streuung der Vakuum-UV-Strahlung in der Dünnschicht vermindert werden.

Des weiteren ist die Schicht, die aus Metall oder einer Le­ gierung besteht, die eine Flüssigkeit im Temperaturbereich der zur Anwendung gelangenden Umgebung produzieren, zwischen der Dünnschicht und dem Trägerelement vorgesehen. Durch diese Konstruktion werden die folgenden Vorteile erzielt. Es ist möglich, die auf der mit der Erstarrung einhergehenden Vo­ lumenänderung beruhende Spannung an einer Einwirkung auf die Dünnschicht zu hindern. Es ist auch zu erreichen, ein Einwirken der Spannung auf die Dünnschicht zu verhindern, die auf dem Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwi­ schen dem Trägerelement und der Dünnschicht beruht, und zwar während der Wärmebehandlung, die für das ultrahohe Va­ kuum notwendig ist. Insofern kann die Dicke der Dünn­ schicht mit 1 um oder weniger festgesetzt werden. Die Durchlaßgrade des Lichts im weichen Röntgenstrahlungsbereich und IR-Strahlungsbereichs im Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfen­ ster werden erhöht. Ferner können die Verzerrung und Streu­ ung in der Dünnschicht vermindert werden.

Auch wird die Schicht aus dem Metall oder der Legierung, die eine Flüssigkeit im Bereich der Temperaturen der zur Anwendung kommenden Umgebung produzieren, zwischen dem Dünnschicht­ element und dem Trägerelement vorgesehen. Durch diesen Auf­ bau werden die folgenden Effekte erzielt. Es ist möglich, ein Einwirken der Spannung, die auf die mit der Erstarrung einhergehenden Volumenänderung zurückzuführen ist, auf das Dünnschichtelement zu verhindern. Es ist auch möglich zu verhindern, daß die auf dem Unterschied im Wärmedehnungskoef­ fizienten zwischen dem Trägerelement und dem Dünnschicht­ element beruhende Spannung während des für das ultrahohe Vakuum notwendige Wärmebehandlungsprozesses auf das Dünn­ schichtelement einwirkt. Insofern kann die Dicke der Dünn­ schicht mit 1 µm oder weniger bestimmt werden. Die Durch­ laßgrade des Lichts im weichen Röntgenstrahlungsbereich und IR-Strahlungsbereich im Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster wer­ den gesteigert. Die Verzerrung und Streuung in der Dünn­ schicht können außerdem vermindert werden.

Das Metall ist Gallium, während die Legierung eine solche ist, die Gallium enthält. Durch diese Ausbildung werden die folgenden Effekte erlangt. Während des Wärmebehandlungspro­ zesses können diese ohne Schwierigkeiten geschmolzen werden. Auf die Licht durchlassende Dünnschicht wird keine Spannung aufgebracht, die auf den Unterschied im Wärmedehnungskoef­ fizienten zwischen dem Trägerelement und der Dünnschicht oder dem Dünnschichtelement zurückzuführen ist. Die Dicke der Lichtdurchlaß-Dünnschicht kann soweit wie möglich redu­ ziert werden. Es ist möglich, leistungsfähig das Licht, wie die Röntgenstrahlung des weichen Röntgenstrahlungsbe­ reichs und die IR-Strahlung, zu übertragen. Ferner ist es auch zu erreichen, in bemerkenswerter Weise eine Rate, mit welcher das Licht der Verzerrung in der Dünnschicht unter­ liegt, herabzusetzen. Darüber hinaus kann ein Größenwert in der Streuung des Lichts in der Dünnschicht verkleinert werden. Ferner haben Gallium oder die Gallium enthaltende Legierung im geschmolzenen Zustand eine Viskosität und Ober­ flächenspannung. Folglich können die Vakuen getrennt werden. Des weiteren haben Gallium oder die Gallium enthaltende Le­ gierung einen niedrigen Dampfdruck selbst bei der Wärmebe­ handlungstemperatur, so daß sie während der Wärmebehandlung folglich das ultrahohe Vakuum nicht kontaminieren. Eine Wärmebehandlung, die notwendig ist, um das ultrahohe Vakuum zu erreichen, kann bewirkt werden.

Darüber hinaus besteht eine Gallium enthaltende Legierung entweder aus einer Gallium-Indium- oder einer Gallium-Zinn- Legierung. Die Legierung kann deshalb während des Wärmebe­ handlungsvorgangs ohne Schwierigkeiten geschmolzen werden. Es besteht keine Möglichkeit, daß die auf dem Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Trägerelement und der Dünnschicht oder dem Dünnschichtelement beruhende Span­ nung auf die Dünnschicht aufgebracht wird. Die Dicke der Dünn­ schicht kann soweit wie möglich reduziert werden. Es ist deshalb möglich, das Licht, wie die Röntgenstrahlung des weichen Strahlenbereichs und die Infrarotstrahlung, leistungs­ fähig zu übertragen. Ferner ist auch eine erhebliche Vermin­ derung in der Rate zu erreichen, mit welcher das Licht der Verzerrung in der Dünnschicht unterliegt. Außerdem kann ein Wert einer Lichtstreuung in der Dünnschicht vermindert wer­ den. Des weiteren haben die Gallium-Indium- und die Gallium- Zinn-Legierung, wenn sie geschmolzen werden, eine Viskosität und Oberflächenspannung. Folglich können die Vakuen getrennt werden. Darüber hinaus haben die Gallium-Indium- und die Gallium-Zinn-Legierung auch bei der Wärmebehandlungstempe­ ratur einen niedrigen Dampfdruck, so daß während der Wärme­ behandlung, die notwendig ist, um das ultrahohe Vakuum zu erreichen, dieses ultrahohe Vakuum nicht kontaminiert wird.

Die Gallium-Indium-Legierung ist ferner eine aus 75,5 Gew.-% Gallium und 24,5 Gew.-% Indium bestehende Legierung. Auf der Grundlage dieser Ausbildung werden die folgenden Effek­ te erzielt. Der Schmelzpunkt kann bis auf 15,7°C vermindert werden. Deshalb kann die Dicke der Lichtdurchlaß-Dünnschicht weiter herabgesetzt werden. Es ist möglich, das Licht, wie die Röntgenstrahlung des weichen Strahlungsbereichs und die Infrarotstrahlung, mit einer viel höheren Leistungsfähigkeit zu übertragen. Die Legierung ist eine Flüssigkeit in dem nor­ malerweise benutzten Laboratorium und kann deshalb ohne ein Erhitzen auf das Trägerelement aufgebracht werden. Sowohl Gallium als auch Indium haben einen niedrigen Dampfdruck und kontaminieren das ultrahohe Vakuum nicht.

Darüber hinaus ist wenigstens einer aus der Mehrzahl der Vakuumbereiche so ausgelegt, daß er ein ultrahoher Vakuumbe­ reich in der Größenordnung von 1,33·10^-5 Pa wird. Durch diese Auslegung werden die folgenden Effekte erzielt. Der ultrahohe Vakuumbereich und der Vakuumbereich werden ge­ trennt. Der Durchlaßgrad des Lichts kann darüber hinaus ge­ steigert werden.

Die Schicht, die aus dem Metall oder der Legierung, welche eine Flüssigkeit im Bereich der Temperaturen der angewende­ ten Umgebung ist, besteht, wird zwischen der Dickschicht, die das Licht überträgt, und dem Trägerelement vorgesehen. Auf der Grundlage dieser Konstruktion werden die folgenden Resultate erzielt. Es besteht keine Notwendigkeit, die mit dem Schmelzen und Abdichten im O-Ring verbundene Span­ nung auf die Dickschicht aufzubringen. Es wird keine Doppel­ brechung hervorgerufen. Ferner kann verhindert werden, daß die auf dem Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwi­ schen dem Trägerelement und der Dickschicht beruhende Span­ nung während der für das ultrahohe Vakuum notwendigen Wärme­ behandlung auf die Dickschicht einwirkt.

Darüber hinaus ist die Schicht, die aus Metall oder einer Legierung besteht, welche im Temperaturbereich der zur An­ wendung kommenden Umgebung eine Flüssigkeit sind, zwischen dem Dickschichtelement, das das Licht überträgt, und dem Trägerelement vorgesehen. Die folgenden Wirkungen beru­ hen auf dieser Konstruktion. Es besteht kein Zwang, die mit dem Schmelzen und Abdichten im O-Ring verbundene Span­ nung auf das Dickschichtelement aufzubringen. Es wird keine Doppelbrechung hervorgerufen. Ferner ist es möglich, ein Einwirken der auf dem Unterschied im Wärmedehnungskoef­ fizienten zwischen dem Trägerelement und der Dickschicht während der für das ultrahohe Vakuum notwendigen Wärmebehand­ lung beruhenden Spannung auf das Dickschichtelement zu ver­ hindern.

Ferner ist das Metall Gallium, während die Legierung eine sol­ che ist, die Gallium enthält. Durch diese Ausbildung werden die folgenden Wirkungen erzielt. Die mit dem Schmelzen- oder Abdichten im O-Ring verbundene Spannung wird nicht auf die Dickschicht oder das Dickschichtelement übertragen. Deshalb tritt die Doppelbrechung nicht auf. Darüber hinaus sind Gallium oder die Gallium enthaltende Legierung ohne weiteres während des Wärmebehandlungsvorgangs zu schmelzen. Insofern besteht keine Möglichkeit, wonach die Spannung, die aufgrund des Unterschieds im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen der Dickschicht oder dem Dickschichtelement und dem Trä­ gerelement besteht, auf die Licht durchlassende Dickschicht aufgebracht wird. Die Lichtdurchlaß-Dickschicht wird nicht beschädigt. Zusätzlich haben Gallium oder die Gallium ent­ haltende Legierung im geschmolzenen Zustand eine gewisse Viskosität und Oberflächenspannung. Deshalb können die Vakuen getrennt werden. Ferner haben Gallium oder die Gallium ent­ haltende Legierung selbst bei der Wärmebehandlungstemperatur den niedrigen Dampfdruck, so daß deshalb während der Wärme­ behandlung das ultrahohe Vakuum nicht kontaminiert wird. Es ist möglich, die zum Erreichen des ultrahohen Vakuums notwendige Wärmebehandlung zu bewirken.

Eine Gallium enthaltende Legierung besteht ferner aus ent­ weder der Gallium-Indium- oder der Gallium-Zinn-Legierung. Deshalb kann die Legierung während des Wärmebehandlungsvor­ gangs geschmolzen werden. Es besteht keine Möglichkeit, wonach die auf dem Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Trägerelement und der Dickschicht oder dem Dickschichtelement beruhende Spannung auf die Dickschicht aufgebracht wird. Die Verzerrung und Streuung von Licht in der Dickschicht können vermindert werden. Ferner haben die Gallium-Indium- und die Gallium-Zinn-Legierung im geschmol­ zenen Zustand die Viskosität und Oberflächenspannung. Folg­ lich können die Vakuen getrennt werden. Darüber hinaus haben die Gallium-Indium- und die Gallium-Zinn-Legierung auch bei der Wärmebehandlungstemperatur den niedrigen Dampfdruck, so daß sie während einer Wärmebehandlung das ultrahohe Vakuum nicht kontaminieren. Eine Wärmebehandlung, die zum Erreichen von ultrahohem Vakuum notwendig ist, kann bewirkt werden.

Die Gallium-Indium-Legierung ist außerdem eine solche, die aus 75,5 Gew.-% Gallium und 24,5 Gew.-% Indium besteht. Aufgrund dieser Ausbildung werden die folgenden Wirkungen erzielt. Der Schmelzpunkt kann auf 15,7°C abgesenkt werden. Beispielsweise wird die erwähnte Legierung im verflüssigten Zustand an ihrer Verwendungsstelle in der üblichen Versuchs­ einrichtung nicht verfestigt. Die Spannung, die auf Volumen­ änderungen der Legierung, welche während des Erstarrens hervorgerufen werden, beruht, wird nicht an der Dickschicht zur Wirkung gebracht. Deshalb tritt in der Dickschicht oder dem Dickschichtelement eine Doppelbrechung nicht auf. Dar­ über hinaus kann die Legierung am Trägerelement ohne ein Erhitzen aufgebracht werden. Ferner haben Gallium und Indium einen niedrigen Dampfdruck, so daß sie das ultrahohe Vakuum nicht kontaminieren.

Des weiteren ist wenigstens einer aus den mehreren Vakuum­ bereichen so ausgelegt, daß er zu einem ultrahohen Vakuum­ bereich in der Größenordnung von 1,33·10^-5 Pa oder größer wird. Folglich werden der ultrahohe Vakuumbereich und der Vakuumbereich getrennt. Der Durchlaßgrad des Lichts wird weiter gesteigert.

Darüber hinaus wird das Weichstrahlen-Durchlaßfenster-Bau­ element mit dem die Öffnung aufweisenden Trägerelement ver­ bunden, um das Weichstrahlen-Durchlaßfenster-Bauelement mittels Gallium oder der Gallium enthaltenden Legierung zu lagern oder zu halten. Deshalb werden die folgenden Ef­ fekte hervorgerufen. Es ist möglich, die Röntgenstrahlung des weichen Strahlungsbereichs leistungsfähig zu übertragen und die Luftdichtheit des Druckreduktions- sowie des ultrahohen Vakuumbereichs aufrechtzuerhalten. Ferner ist eine Wärme­ behandlung durchführbar, die notwendig ist, um das ultrahohe Vakuum zu erlangen.

Außerdem ist die Gallium enthaltende Legierung eine solche, die 75,5 Gew.-% an Gallium und 24,5 Gew.-% an Indium ent­ hält. Deshalb ist der Schmelzpunkt so niedrig wie 15,7°C. Die Dicke der Weichstrahl-Durchlaßschicht kann weiter vermindert werden. Es ist eine Übertragung der Röntgen­ strahlung des Weichstrahlungsbereichs mit einer viel hö­ heren Leistungsfähigkeit zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird ein Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster offenbart, um einen Vakuumbereich in eine Mehrzahl von Va­ kuumbereichen durch eine Schicht oder Folie zu trennen, die das Licht eines Wellenlängenbereichs, wie eines Röntgen­ strahlen- und eines IR-Strahlenbereichs, durchläßt. Dieses Vakuumtrennfenster umfaßt eine Dünnschicht, die das Licht überträgt. Der Vakuumbereich wird in eine Mehrzahl von Va­ kuumbereichen durch diese Dünnschicht geteilt. Das Licht ist eines aus einer Röntgen-, einer Infrarot-, einer sicht­ baren und einer ultravioletten Strahlung. Ein Metall oder eine Legierung, die in einem Temperaturbereich einer zur Anwendung gelangenden Umgebung eine Flüssigkeit produzieren, kann zwischen der Dünnschicht und dem Trägerelement, das die Dünnschicht lagert, vorgesehen werden. Dieses Metall ist vorzugsweise Gallium. Die Legierung enthält bevorzugter­ weise Gallium und besteht in noch mehr bevorzugter Weise aus 75,5 Gew.-% Gallium sowie 24,5 Gew.-% Indium.

Wenngleich die erläuternden Ausführungsformen der vorlie­ genden Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeich­ nungen beschrieben wurden, so sollte klar sein, daß diese Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen begrenzt ist. Verschiedene Änderungen oder Abwandlungen können bei Kennt­ nis der durch die Erfindung vermittelten Lehre vom Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet durchgeführt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (23)

1. Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster, gekennzeichnet durch

• - eine das Licht durchlassende Dünnschicht und
• - eine Trägersubstanz, die diese Dünnschicht trägt, wo­ durch eine Trennung in eine Mehrzahl von Vakuumbereichen bewirkt wird.

2. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dicke der Dünnschicht 1 um oder weniger beträgt.

3. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnschicht ein Hitzebeständigkeitsvermögen gegen­ über Temperaturen von 100°C oder darüber besitzt.

4. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenlängenbereich des Lichts ein Röntgenstrah­ lenbereich ist.

5. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Röntgenstrahlenbereich ein Bereich weicher Rönt­ genstrahlen ist.

6. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenlängenbereich des Lichts ein Infrarotstrah­ lenbereich ist.

7. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenlängenbereich ein Bereich sichtbarer Strah­ len ist.

8. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenlängenbereich ein Bereich von Ultraviolett­ strahlen ist.

9. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraviolettstrahlenbereich ein Vakuum-UV-Strah­ lenbereich ist.

10. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metall oder eine Legierung, das/die eine Flüssig­ keit in einem Temperaturbereich einer zur Anwendung kom­ menden Umgebung produziert, zwischen der Dünnschicht und einem Trägerelement vorgesehen ist, um die Dünnschicht zu lagern.

11. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metall oder eine Legierung, das/die eine Flüssig­ keit in einem Temperaturbereich einer zur Anwendung kom­ menden Umgebung produziert, zwischen dem Dünnschichtele­ ment und dem Trägerelement vorgesehen ist, um das Dünn­ schichtelement zu lagern.

12. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Gallium und die Legierung eine solche ist, die Gallium enthält.

13. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gallium enthaltende Legierung entweder eine Gal­ lium-Indium- oder eine Gallium-Zinn-Legierung ist.

14. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gallium-Indium-Legierung eine solche ist, die 75,5 Gew.-% an Gallium und 24,5 Gew.-% an Indium enthält.

15. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer aus der Mehrzahl der Vakuumbereiche ein Ultrahochvakuumbereich in der Größenordnung von 1,33·10^-5 Pa (10^-7 Torr) ist.

16. Lichtdurchlaß-Vakuumtrennfenster gekennzeichnet durch

• - eine das Licht durchlassende Dickschicht,
• - ein diese Dickschicht tragendes Trägerelement und
• - ein Metall oder eine Legierung, das/die zwischen der Dickschicht sowie dem Trägerelement vorgesehen ist und in einem Temperaturbereich einer zur Anwendung kommenden Um­ gebung eine Flüssigkeit produziert, wobei durch die Dick­ schicht eine Trennung in eine Mehrzahl von Vakuumbereichen bewirkt wird.

17. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dickschicht an einer Trägersubstanz gelagert ist.

18. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Gallium und die Legierung eine Gallium ent­ haltende Legierung ist.

19. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Gallium enthaltende Legierung entweder eine Gallium- Indium- oder eine Gallium-Zinn-Legierung ist.

20. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gallium-Indium-Legierung eine solche ist, die 75,5 Gew.-% an Gallium und 24,5 Gew.-% an In­ dium enthält.

21. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens einer aus der Mehrzahl der Va­ kuumbereiche ein Ultrahochvakuumbereich in der Größen­ ordnung von 1,33·10^-5 Pa (10^-7 Torr) ist.

22. Weiche Röntgenstrahlen durchlassendes Fenster, um eine weiche Röntgenstrahlung bei einem Druckreduktionsbereich und einem Ultrahochvakuumbereich, die in einer Vakuum­ kammer abgetrennt sind, herauszuführen, gekennzeichnet durch

• - ein weiche Röntgenstrahlen durchlassendes Fenster-Bau­ element und
• - ein eine Öffnung enthaltendes Trägerelement, das das weiche Röntgenstrahlen durchlassende Fenster-Bauele­ ment lagert, wobei das weiche Röntgenstrahlen durchlas­ sende Fenster-Bauelement mit dem Trägerelement unter Verwendung von Gallium oder einer Gallium enthaltenden Legierung verbunden ist.

23. Weiche Röntgenstrahlen durchlassendes Fenster nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Gallium enthaltende Legierung eine solche ist, die aus 75,5 Gew.-% Gallium und 24,5 Gew.-% Indium besteht.