DE4301146C2

DE4301146C2 - Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfenster und seine Verwendung

Info

Publication number: DE4301146C2
Application number: DE4301146A
Authority: DE
Inventors: Takehiko Nakahara; Masao Koshinaka; Nobuyuki Kosaka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-01-17
Filing date: 1993-01-18
Publication date: 1998-01-29
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: DE4301146A1; US5317618A; JP3022014B2; JPH0643298A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Strahlung durchlassendes Vakuumtrennfenster, um einen Vakuumbereich in eine Mehrzahl von Vakuumbereichen durch einen Film, eine Folie oder eine Dünnschicht, der bzw. die Strahlung eines Wellenlängenbereichs, wie eines Röntgenstrahlen- und eines Infrarotstrahlen bereichs, durchläßt, zu trennen.

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 Ausführen einer hyperfeinen Bearbeitung zu erforschen oder gründlich zu untersuchen. Zur Erforschung der Substanzeigenschaften und physikalischen Erscheinungen in den Mikrobereichen durch die hyperfeine Bearbeitung kommen Synchrotron-Strahlenbündel und Laserstrahlen freier Elektronen zur praktischen 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 Wellen eines Röntgenstrahlenbereichs einschließlich einer weichen Röntgenstrahlung von einem Infrarotstrahlenbereich mit einer hohen Intensität herauszuführen. Ferner ist charakteristisch, daß die Strahlung (die elektromagnetischen Wellen), die herausgeführt wird, abgelenkt wird. Die Strahlungsintensität ist viel höher als diejenige irgendeiner anderen Strahlungsquelle. 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 Bearbeitungstechnik und die Meßtechnik mit ultrahoher Empfindlichkeit ange wendet werden. Darüber hinaus kann kann eine superpräzise Messung, die bisher unmöglich war, unter Verwendung einer Polarisation der Strahlung durchgeführt werden. Die Bemühungen, die Synchrotron-Strahlenbündel und die Freielektronen-Laserstrahlen 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-Strahlenbündel und die Freielektronen-Laserstrahlen werden für die hyper feine 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 werden, neigen die Punkte am Austritt zu einer Abschwächung der Strahlungsintensität und einer Verzerrung von polarisierter Strahlung in einem Fenster, um die Synchrotron-Strahlenbündel und die Freielektronen-Laserstrahlen herauszuführen. Insbesondere wird die Röntgenstrahlung des weichen Röntgenstrahlenbereichs mühlelos durch ein Material dieses Fensters, wenn sie durch dieses tritt, absorbiert. Insofern erhebt sich hier ein Problem, daß die Strahlungsintensität deutlich sichtbar abgeschwächt oder gedämpft wird. Wenn die superpräzise Messung bezüglich von Substanzeigenschaften oder dergleichen durchgeführt wird, liegen ferner die Probleme der Dämpfung der Strahlungsintensität und der Verzerrung von polarisierter Strahlung in den Strahlung durchlassenden Fenstern einer Strahlungsquelle 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 Fensters zum Herausführen der Strahlung durch die Strahlenbündel, insbesondere durch die Wärme, besteht. Andererseits beschleunigt ein als eine Strahlungsquelle 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 Glaspartikeln kollidieren und hieraus resul tierend verschwinden oder auf halbem Weg sich zerstreuen. In einer Strahlstrecke zum Herausführen der weichen Röntgen strahlen in einer Synchroton-Strahlenbündelanlage wird insbesondere die Röntgenstrahlung des weichen Röntgenstrahlenbe reichs leicht durch ein Gas in dem Vakuum absorbiert. Da die Strahlungsintensität 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 (10⁷ 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-Übertragungsvorrichtung, die als eine Strahlungsquelle dient, herausgeführt. In dieser 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 Heliums 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 Intensität, 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 Analysen 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 Synchrotron- Strahlenbündel eine hohe Intensität aufweist, stehen 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 durchlassende Fenster, das den ultrahohen Vakuumbereich vom Druckreduktions gasbereich trennt, ist notwendig, wenn die weiche Röntgen strahlung in die Vorrichtung mittels der Strahlstrecke eingeführt wird.

Wie beschrieben wurde, ist das die weiche Röntgenstrahlung durchlassende Fenster erforderlich, um den ultrahohen Vakuum bereich, 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. Die Anwendung einer Berylliumfolie als Fenstermaterial zur Abtrennung zweier Vakuumbereiche in einem Röntgenstrahlungsgerät wird beispielsweise in der DE 41 17 639 A1 beschrieben. Alternativ wird nach einem Verbinden mit einem Fensterrahmen aus Kupfer 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 Berylliumfolie mit dem allgemein verwendeten rostfreien Stahl als einem UHV-Material leicht in der Folie ein Schaden, wie ein Riß, auftreten. Wie in der JP-OS Nr. 63-64253 offenbart ist, wird ein mit einer sauerstofffreien Kupfer platte durch das Diffusionsübergangsverfahren verbundenes Teil als eine Dichtung verwendet. Darüber hinaus wird, wie in der JP-OS Nr. 63-273100 beschrieben ist, das folgende Verfahren vorgeschlagen. Eine Berylliumfolie mit einer Dicke von 200 µm wird luftdicht mit dem rostfreien Stahl verlötet. Anschließend wird ein Reißen in der Berylliumfolie, wenn sie verschweißt wird, durch Vermindern des weiche Röntgen strahlen übertragenden Bereichs durch einen physikochemischen Bearbeitungsprozeß verhindert.

Ferner wird durch die JP-OS Nr. 1-276550 das folgende Verfahren als ein solches zur Vermeidung der während eines Schweißvorgangs erzeugten Spannung vorgeschlagen. Ein elastisches 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 milderung 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 JP-OS Nr. 1-9400 be schrieben ist, wird die Luftdichtheit durch Verwendung eines O-Ringes aus Fluorkautschuk als ein elastisches Vakuum abdichtmittel gewährleistet. Bei diesem Verfahren ist es jedoch aufwendig, eine ausreichend große Kraft am elastischen Bauteil sowie der Berylliumfolie aufzubringen, um die Luftdichtheit aufrechtzuerhalten. Es ist insofern schwierig, eine Dicke der Berylliumfolie zu vermindern.

Wie in der JP-OS Nr. 2-272399 und der JP-OS Nr. 2-272400 offenbart ist, werden Verfahren zur Aufrechterhaltung der Luftdichtheit unter Verwendung von Metallen vorgeschlagen, die anstelle des O-Ringes zum Einsatz kommen und eine vorherbestimmte Konsistenz sowie Dampfdruckcha rakteristik zeigen. In der Monographie "Vakuumtechnik" von W. Pupp und H. K. Hartmann, Hauser Verlag, München, S. 125-129 (1991) ist ferner beschrieben, daß Dichtringe für Vakuumkammern aus Metall gebildet sein können. Dort wird ausgeführt, daß Metalldichtungen in der Regel durch ihre plastische Verformung verfertigt werden und dann nicht wiederverwendbar sind. 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-OS-Nr. 3-128499 beschrieben ist, vorgeschlagen, wonach ein Berylliumfilm oder eine Berylliumschicht im Vakuum auf sauerstofffreiem Kupfer ohne die Verwendung der Berylliumfolie niedergeschlagen wird. Anschließend wird das sauerstofffreie 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-Ringes 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 Absorption 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 Verwendung einer aus Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, Bornitrid, Diamant usw. bestehenden Dünnschicht zu verhindern. Ein Film oder eine Schicht, die so dünn wie einige µm bis 0,1 µm ist, kann gebildet werden. So beschreibt beispielsweise die Literaturstelle R. J. Rosser et al. in "Applied Optics", Vol. 26, S. 4313-4318 (1987) die Verwendung eines 120 nm dünnen Siliciumnitridfilms als Vakuumtrennfenster zum Durchlaß weicher Röntgenstrahlen. Beispielsweise zeigt im Fall einer Röntgen strahlung mit einer Energie von 1 keV herkömmlich verwendetes Beryllium mit einer Dicke von 20 µm einen Durchlaßgrad von 11%. Im Gegensatz hierzu zeigte eine Bornitrid-Dünn schicht mit einer Dicke von 1 µm einen Durchlaßgrad von 65%. Eine Siliziumnitrit-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 Bornitrid- 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 Durchlässigkeit der weichen Röntgenstrahlung wird erhalten. Es ist somit möglich, die aus Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, Bor nitrid, Diamant usw. bestehenden Dünnschichten als ein weiche Röntgenstrahlen durchlassendes Dünnschichtelement oder -bauteil zu verwenden.

Die beigefügte Fig. 24 zeigt in einem lotrechten Schnitt den Aufbau des oben erwähnten herkömmlichen, weiche Röntgenstrahlen durchlassenden Dünnschichtelements. Bei diesem wird eine weiche Röntgenstrahlen durchlassende Fensterschicht (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 Fensterschicht eine Dicke von 1 µm aufweist. Mit Blick auf eine einfache Herstellung besteht im allgemeinen die Trägersubstanz 31 aus Silizium, während die weiche Röntgenstrahlen durchlassende Fensterschicht (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 "Spectroscopie Hand Book" veröffentlicht 1984 durch Asakura Shoten, gezeigt ist, ein IR-Detektor oder Strahlungsempfänger 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 "Apllied 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 Strahlungsthermometer vorgeschlagen, bei welchem das IR-Strahlen-Durchlaßfenster die Verwendung von Zinkselenid (ZnSe) einschließt, welches einen sehr großen Durchlaßbereich in der Filmbildungs oder -behandlungsvorrichtung besitzt. Dieser Filmbildungs prozeß des Halbleiter macht die präzise Kontrolle der Film dicke notwendig, wenn der Film gebildet wird. Deshalb wird die Filmbildungsvorrichtung mit einem Polarimeter (Ellipsometer) zum Messen der Dicke des gebildeten Films zusammen montiert.

Darüber hinaus wird ein sichtbare Strahlung übertragendes Fenster durch Schmelzen eines Fenstermaterials, wie in einer Glas-, einer Quarz-, einer Saphirplatte usw., an ein Flanschbauteil konstruiert. Das herkömmliche Weich strahlen-Durchlaßdünnschicht-Bauelement wird auf diese Weise konstruiert, und somit unterliegt das als eine organische Substanz eingestufte Epoxidharz ohne Schwierigkeiten 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 thermischen 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 verwendet 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 Bearbeitung 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 Fenster, 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 Fenstermaterials, 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 Strahlungs-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 Materialien für das Strahlungs-Durchlaßfenster-Bauelement begrenzt sind. Darüber hinaus werden die Verzerrung und Streuung von Strahlung 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. Daraus rührt folglich das Problem, daß auf das Fenstermaterial eine Spannung aufgebracht wird, die zur Erzeugung der Doppel brechung ausreichend ist.

Ein weiteres Problem liegt darin, daß die Synchrotron- Strahlenbündel und die Freielektronen-Laserstrahlen hohe Intensitäten haben. Folglich unterliegt das dem Herausführen der Strahlung dienende Fenster leicht einem Schaden durch die Strahlung, insbesondere durch die Wärme. 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 Aufgabe der Erfindung, die oben herausgestellten Probleme zu vermeiden und ein Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfenster zur Abtrennung eines gegebenenfalls ultrahohen Vakuums unter Verwendung einer Fensterschicht zu schaffen, die leistungs fähig die Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge ohne Verzerrung, Streuung und Doppelbrechung der Strahlung durch läßt, während die Fensterschicht eine gute Wärmebeständigkeit aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Strahlungsdurchlaß- Vakuumtrennfenster zur Verfügung gestellt, welches enthält:

- ein Trägerelement, das diese Fensterschicht trägt, und
- eine die Strahlung durchlassende Fensterschicht,
- ein Metall oder eine Legierung, das/die zwischen der Fensterschicht sowie dem Trägerelement vorgesehen ist, und in einem Temperaturbereich einer Betriebsumgebung eine flüssige Phase aufweist, wobei durch die Fensterschicht eine Trennung in verschiedene Vakuumbereiche erfolgt.

Die die Strahlung durchlassende Fensterschicht kann je nach Wunsch bzw. Anwendung entweder als Dünnschicht oder als Dickschicht ausgestaltet sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Metall bzw. die Legierung, das/die zwischen der Fensterschicht sowie dem Trägerelement vorgesehen ist und in einem Temperaturbereich einer Betriebsumgebung eine flüssige Phase aufweist, Gallium bzw. eine Galliumlegierung.

Weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung bestehen in der Verwendung des obenbezeichneten, erfindungsgemäßen Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfensters für Strahlungen in verschiedenen Wellenlängenbereichen, nämlich für den Röntgenstrahlenbereich, insbesondere den Bereich weicher Röntgenstrahlen, den Infrarotbereich, den Bereich sichtbarer Strahlen, den Bereich von Ultraviolettstrahlen und insbesondere der Vakuum-UV-Strahlenbereich.

In dem Strahlungsdurchlaß-Vakuumfenster gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Vakuumbereich in eine Mehrzahl von Vakuumbereichen durch die Fensterschicht, die das Licht durch läßt, aufgeteilt. Ein Durchlaßgrad der Strahlung im Strahlungsdurch laß-Vakuumtrennfenster wird größer. Ferner werden eine Ver zerrung und Streuung der Strahlung in der Dünnschicht herabge setzt.

Falls die Fensterschicht des erfindungsgemäßen Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfensters als Dünnschicht ausgestaltet ist, wird die Dicke der Fensterschicht mit 1 µm oder darunter festgesetzt, wodurch der Strahlungsdurchlaßgrad erhöht wird. Wenn man hier die Röntgenstrahlung des weichen Röntgen strahlenbereichs als Beispiel nimmt, kann die Strahlungs durchlässigkeit T ausgedrückt werden als:

T = exp (-α · d) (1)

worin α der Absorptionskoeffizient der Röntgenstrahlung und d die Dicke der Fensterschicht 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 Strahlungsdurchlaßgrad T.

Da der Strahlungsdurchlaßgrad größer wird, besteht darüber hinaus keine Beschränkung für das für die Fensterschicht verwendete Material.

Bei dem Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfenster gemäß dieser Erfindung ist die Fensterschicht wärmebeständig gegenüber Temperaturen von 100°C oder mehr, so daß sie auch in einer Atmosphäre hoher Temperaturen zur Aufnahme der Wärme verwendbar ist. Darüber hinaus ist das für das ultrahohe Vakuum notwendige thermische Trocknen durchführbar.

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

Ferner wird bei dem Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfenster dieser Erfindung der Röntgenstrahlenbereich als ein weicher Röntgen strahlenbereich bestimmt. Der Durchlaßgrad der weichen Röntgen strahlung im Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfenster wird dadurch erhöht. Zusätzlich werden die Verzerrung und Streuung der weichen Röntgenstrahlung in der Fensterschicht ver mindert.

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

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

Bei dem Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfenster dieser Erfindung wird darüber hinaus der Strahlungs-Wellenlängenbereich als ein UV-Strahlungsbereich bestimmt. Der Durchlaßgrad der UV-Strahlung im Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfenster wird dadurch er höht. Ferner werden die Verzerrung und Streuung der UV-Strahlung in der Fensterschicht vermindert.

Bei dem Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfenster nach dieser Erfindung wird darüber hinaus der UV-Strahlungsbereich als ein Vakuum-UV-Strahlungsbereich bestimmt. Dadurch wird der Durchlaßgrad der Vakuum-UV-Strahlung im Strahlungsdurchlaß- Vakuumtrennfenster gesteigert. Zusätzlich werden die Ver zerrung und Streuung der Vakuum-UV-Strahlung in der Fenster schicht herabgesetzt.

Des weiteren wird bei dem Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfenster gemäß dieser Erfindung zwischen der Fensterschicht der Trägersubstanz eine Schicht aus einem Metall oder einer Legierung gebildet, das bzw. die in einem Temperaturbereich einer Betriebsumgebung eine flüssige Phase aufweist. Dadurch ist es möglich, die auf die Fensterschicht aufgrund der mit der Volumenänderung im Zusammenhang mit der Erstarrung hervorgerufene und aufgebrachte Spannung zu verhindern. Ferner wird dadurch erreicht, die auf die Fensterschicht einwirkende Spannung, welche auf den Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Trägerelement und der Fensterschicht während der thermischen Trocknung, welche für das ultrahohe Vakuum notwendig ist, zurückzuführen ist, zu unterbinden. Somit kann die Dicke der Fensterschicht mit 1 µm oder weniger festgesetzt werden. Die Strahlungsdurchlaßgrade im weichen Röntgenstrahlenbereich und im IR-Strahlenbereich werden in dem Strahlungsdurchlaß-Vakuum trennfenster erhöht. Ferner können die Verzerrung und die Streuung in der Fensterschicht vermindert werden.

Durch die Anwendung der Zwischenschicht aus einem Metall oder einer Legierung, das/die eine flüssige Phase bildet, ist es möglich zu verhindern, daß die auf der mit der Erstarrung einhergehenden Volumenänderung zurückzuführende Spannung auf das Fensterschichtelement einwirkt. Es ist auch möglich, zu verhindern, daß die auf den Unterschied im Wärmedehnungs koeffizienten zwischen dem Trägerelement und dem Fensterschicht element während des für das ultrahohe Vakuum notwendigen Trocknungsvorgangs zurückzuführende Spannung auf das Fenster schichtelement einwirkt. Insofern kann die Dicke der Fenster schicht mit 1 µm oder darunter festgesetzt werden. Die Durchlaßgrade der Strahlung im weichen Röntgenstrahlenbereich und im IR-Strahlenbereich werden in dem Strahlungsdurchlaß- Vakuumtrennfenster erhöht. Darüber hinaus können die Verzerrung und Streuung in der Fensterschicht vermindert werden.

Des weiteren ist in dem Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfenster gemäß dieser Erfindung vorzugsweise das Metall Gallium, während die Legierung 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 Strahlung durchlassende Fensterschicht wird keine Spannung aufgebracht, die auf den Unterschied im Wärme dehnungskoffizienten zwischen dem Trägerelement und der Fensterschicht oder dem Fensterschichtelement zurückzuführen ist. Deshalb kann die Dicke der Strahlung durchlassenden Fensterschicht soweit wie möglich verhindert werden. Es ist zu erreichen, wirksam und leistungsfähig die Strahlung, wie die Röntgenstrahlung des weichen Strahlungsbereichs und die IR-Strahlung, zu übertragen. Ferner ist es auch möglich, merklich eine Rate herabzusetzen, mit welcher die Strahlung der Verzerrung in der Fensterschicht unterliegt. Darüber hinaus kann eine Größe in der Strahlungsstreuung in der Fensterschicht 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 enthaltende 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 somit die notwendige Trocknung bewirkt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfenster besteht eine Gallium enthaltende Legierung entweder aus einer Gallium-Indium-Legierung oder einer Gallium-Zinn-Legierung. Wie aus den Zustandsdiagrammen der beigefügten Fig. 25 und 26 zu erkennen ist, zeigt bei Gallium- 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 Fensterschicht wird keine Spannung aufge bracht, die auf einen Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen der Fensterschicht oder dem Fensterschichtelement und dem Trägerelement beruht. Deshalb kann eine Dicke der Fensterschicht soweit wie möglich vermindert werden. Es ist zu erreichen, die Röntgenstrahlen des weichen Röntgenstrahlen bereichs wie auch des IR-Bereichs leistungsfähig zu übertragen. Darüber hinaus wird eine Rate, mit welcher das Licht der Verzerrung in der Fensterschicht unterliegt, erheblich herabgesetzt. Auch wird die Strahlungsstreuung in der Fensterschicht 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 Veröffentlichung entnommen sind, und zwar "Metal Data Book", heraus gegeben durch Nippon Metal Academic Society (Corporation), veröffentlicht 1974 durch Maruzen.

Bei dem Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfenster dieser Erfindung ist die Gallium-Indium-Legierung vorzugsweise 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 liegen die Legierung, wenn sie einmal bei der Wärmebehandlung verflüssigt 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 üblichen Versuchseinrichtung nicht verfestigt. Die Spannung, die auf Volumenänderungen der Legierung zurückzuführen sind, welche während des Erstarrens oder Verfestigens hervorgerufen werden, wird nicht auf die Fensterschicht aufgebracht. In sofern kann die Dicke der Fensterschicht weiter vermindert werden. Es ist deshalb möglich, leistungsfähig die Strahlung, wie die Röntgenstrahlung des weichen Röntgenstrahlenbereichs, und die IR-Strahlung, zu übertragen. Ferner wird die Größen ordnung, mit welcher die Strahlung einer Verzerrung in der Fensterschicht unterliegt, vermindert. Die Strahlungsstreuung in der Fensterschicht wird ebenfalls vermindert. Darüber hinaus 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 Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfenster dieser Erfindung wird vorzugsweise 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 festgelegt. Der UHV-Bereich wird somit vom Vakuumbereich getrennt. Der Durchlaßgrad der Strahlung im Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfenster wird ferner ver größert. Somit ist das Strahlungsdurchlaßfenster mit einer geringen Dämpfung der Intensität und einer kleinen Verzerrung zu erlangen, wenn es Anwendung auf das weiche Röntgenstrahlen durchlassende Fenster findet, bei dem die Probleme die Dämpfung der Strahlungsintensität und die Verzerrung im Strahlungs durchlaßfenster sind.

In dem Strahlungsdurchlaß-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 Fensterschicht aufzubringen, falls die Fensterschicht als Dickschicht ausgestaltet ist. Eine Doppelbrechung tritt nicht auf. Ferner wird die auf den Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Trägerelement und der dicken Fensterschicht während des Trocknungs prozesses, der für das ultrahohe Vakuum notwendig ist, zu rückzuführende Spannung an einem Einwirken auf die dicke Fenster schicht gehindert. Auf diese Weise wird die Fensterschicht gegen eine Beschädigung geschützt.

Die obige Beschreibung zu den bevorzugten Ausführungsformen und den damit zusammen hängenden Vorteilen bei der Anwendung einer dünnen Fensterschicht bzw. eines dünnen Fenster schichtelements, insbesondere im Hinblick auf das Metall bzw. die Metallegierung das/die eine flüssige Phase bildet, gilt gleichermaßen für den Fall, daß die Fenster schicht bzw. das Fensterschichtelement als dicke Schicht ausgestaltet ist.

Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vakuumtrennfenster für weiche Röntgenstrahlen ist es besonders vorteilhaft, wenn die Fensterschicht mit dem Trägerelement durch Gallium verbunden ist. Gallium hat einen Schmelzpunkt von 29,8°C und wird deshalb während des Trocknungsvorgangs ver flüssigt. Die auf dem Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen der Fensterschicht bzw. dem Fensterschicht-Bauelement und dem Trägerelement beruhende Spannung wird nicht auf die Fensterschicht oder -folie übertragen. Insofern kann die Dicke der Fensterschicht im größtmöglichen Ausmaß vermindert werden. Es ist deshalb möglich, die Röntgenstrahlung des weichen Röntgenstrahlen bereichs leistungsfähig 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.

Ferner bietet gerade der Einsatz des erfindungsgemäßen Vakuumtrennfensters für weiche Röntgenstrahlen auch dann besondere Vorteile, wenn die die weiche Röntgenstrahlen durch lassende Fensterschicht mit der Trägersubstanz durch die Gallium enthaltende Legierung verbunden wird. Zur Erläuterung der diesbezüglichen Vorteile kann auf die obige Beschreibung verwiesen werden.

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

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Strahlungsdurchlaß-Trennfensters, welches für den besonderen Einsatz für weiche Röntgenstrahlen bestimmt ist, in einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Hauptteils eines Vakuumtrennfensters für weiche Röntgenstrahlen in einer zweiten Ausführungs form;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei das erfindungsgemäße Strahlungsdurchlaß-Trennfenster, welches für den besonderen Einsatz für weiche Röntgenstrahlen bestimmt ist, bei einer UHV-Behandlungsvorrichtung, die mit einer Röntgenstrahlen-Meßvorrichtung zusammen gebaut ist, zur Anwendung kommt;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei das Vakuumtrennfenster für weiche Röntgenstrahlen bei einer HV-Behandlungsvorrichtung, die mit der Röntgenstrahlen- Meßvorrichtung zusammengebaut ist, zur Anwendung kommt;

Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines Strahlungsdurchlaß-Trennfensters, welches für den besonderen Einsatz für weiche Röntgenstrahlen bestimmt ist,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei das erfindungsgemäße Strahlungsdurchlaß-Trennfenster, welches für den besonderen Einsatz für weiche Röntgenstrahlen bestimmt ist, 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 Strahlungsdurchlaß-Trennfenster, welches für den besonderen Einsatz für weiche Röntgenstrahlen bestimmt ist, bei einer Weichstrahlen verwendenden photochemischen Reaktions vorrichtung zur Anwendung kommt;

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei das Strahlungsdurchlaß-Trennfenster, welches für den besonderen Einsatz für weiche Röntgenstrahlen bestimmt ist, bei einer Röntgenstrahlen-Lithographievor richtung zur Anwendung kommt;

Fig. 10 eine Schnittdarstellung eines Strahlungsdurchlaß-Trennfensters, welches bestimmt ist für den besonderen Einsatz bei IR-Strahlen in einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 11 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Bauelementes eines Strahlungsdurchlaß-Trennfensters, welches bestimmt ist für den besonderen Einsatz bei IR-Strahlen;

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei das Strahlungsdurchlaß-Trennfenster für IR-Strahlen bei einer Vakuumbehandlungsvorrichtung, die mit einer Strahlungstemperatur- Meßvorrichtung zusammengebaut ist, zur Anwendung kommt;

Fig. 13 eine Schnittdarstellung eines Strahlungsdurchlaß-Trennfensters, welches bestimmt ist für den besonderen Einsatz bei Sichtbarstrahlung in einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung;

Fig. 14 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Bauelementes eines Strahlungsdurchlaß-Trennfensters, welches bestimmt ist für den besonderen Einsatz bei Sichtbarstrahlung;

Fig. 15 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungs form, wobei das Strahlungsdurchlaß-Trennfenster für Sichtbarstrahlung bei einer Vakuumbehandlungsvorrichtung, die mit einer Feinkorn-Meßvorrichtung zusammen gebaut ist, zur Anwendung kommt;

Fig. 16 eine Schnittdarstellung des Strahlungsdurchlaß-Trennfensters für Sichtbarstrahlung in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 17 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform, wobei das Strahlungsdurchlaß-Trennfenster für Sichtbarstrahlung bei einer mit einem Polarimeter (Ellipsometer) zusammengebauten HV-Vorrichtung angewendet wird;

Fig. 18 eine Schnittdarstellung eines Strahlungsdurchlaß- Trennfensters, welches bestimmt ist für den besonderen Einsatz bei Vakuum-UV-Strahlung in einer Ausführungsform dieser Erfindung;

Fig. 19 eine Schnittdarstellung zum Aufbau eines Bauelementes eines Strahlungsdurchlaß-Trennfensters, welches bestimmt ist für den besonderen Einsatz bei Vakuum-UV-Strahlung;

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

Fig. 21 eine Schnittdarstellung eines Strahlungsdurchlaß-Trennfensters für Weichstrahlen in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 22 eine Schnittdarstellung des Strahlungsdurchlaß-Trennfensters für Weichstrahlen in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 23 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei das Strahlungsdurchlaß-Trennfenster für Weichstrahlen in Verbindung mit der Röntgenstrahlen-Meßvorrichtung an der UHV-Behandlungsvorrichtung zur Anwendung kommt;

Fig. 24 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Strahlungsdurchlaß-Trennfensters für Weichstrahlen 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 Vakuumtrennfenster für weiche Röntgenstrahlen (Weichstrahlen- Durchlaßfenster) gemäß der Erfindung, wobei zu Bauteilen der Fig. 24 gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind und nicht näher erläutert werden.

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

Ein Element 1 des Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen ist aus einer aus Silizium bestehenden Trägersubstanz 31 und einer aus Siliziumnitrid bestehenden dünnen Fensterschicht 32 konstruiert. Ein eine Öffnung aufweisendes Trägerelement 2 lagert das Element 1 des Vakuumtrennfensters. 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 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 Vakuumtrennfensters für Weich strahlen und dessen Funktion erläutert. Das Tragelement 2 wird, wenn es heißgemacht wird, mit Gallium 3 beschichtet. Das Element 1 des Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen wird dann verbunden. Die Vakuumkammer wird normalerweise bei 150°C thermisch getrocknet. Bei dem Trocknen wird das Gallium 3 geschmolzen. Dadurch wird verhindert, daß eine auf einer Differenz im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Element 1 des Vakuumtrennfensters und dem Tragelement 2 zurückzuführende Spannung an der dünnen Fensterschicht 32 erzeugt wird, was ansonsten zum Ergebnis hätte, daß die Fensterschicht 32 beschädigt wird. Die Viskosität von Gallium beträgt, wenn es ge schmolzen ist, 1,4 mN · s/m² bei 150°C. Seine Oberflächen spannung ist somit 706 mN/m. Beispielsweise wird diese Art eines Elementes 1 des Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen 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 Element 1 des Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen wird nicht ab geschält oder abgeblättert. Das Vakuum des UHV-Bereichs B kann von demjenigen des Druckreduktionsbereichs A getrennt werden. Ferner beträgt der Dampfdruck von Gallium 11,33 · 10⁸ 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 konta miniert.

Beispiel 2

Die Fig. 2 zeigt das Hauptteil eines Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen 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 Element 1 des Vakuumtrennfensters aufgenommen wird, so daß dieses Element 1 nicht abgeschält oder heruntergezogen wird. Jedoch kann das Element 1 des Vakuumtrennfensters so angeordnet werden, daß es durch eine Druckstange od. dgl. leicht angedrückt wird.

Bei jedem der bisher besprochenen Beispiele erfolgt eine Verbindung des Elements 1 des Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen, das die Trägersubstanz 31 aus Silizium und die Fensterschicht für Weichstrahlen 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 dünne Fensterschicht 32 aus einer Bornitrid-Siliziumkar bid- und einer Diamant-Dünnschicht bestehen. Die dünne Fensterschicht für Weichstrahlen 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 Leitfähigkeit. Die Diamant-Dünnschicht ist imstande, leistungsfähig Wärme zu diffundieren, die durch ein Einstrahlen von emittierter Strahlung in die Fensterschicht 32 erzeugt wird. Ferner werden dieselben Wirkungen erhalten, wenn ein Element des Vakuumtrennfensters, das aus einer Trägersubstanz, die aus sauerstofffreiem Kupfer oder Nickel besteht, und eine Beryllium-Fensterschicht unter Verwendung von Gallium verbunden werden. Selbstverständlich werden die gleichen Wirkungen auch dann erzielt, wenn eine dünne Berylliumfolie, die als ein Element des Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen 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 Elements 1 des Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen hat. Beispielsweise wird Nickel auf die Oberfläche des Verbindungs- oder Anschlußteils des Träger elements 2 plattiert. Durch Steigern des Verbindungs- oder Haftvermögens kann somit eine Luftdichtheit erhöht werden.

Beispiel 3

Bei dem Beispiel der Fig. 3 wird das Vakuumtrennfenster 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-Anregungsmechanismus 15, Absperrschieber 16-21, einen Exhaustor 22, einen Halbleiterdetektor 23, einen Vakuumbehälter 24, einen Flüssigstickstoffbehälter 25 und ein Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen 41.

Im folgenden wird eine Erläuterung eines Falls gegeben, wobei die Röntgenstrahlen-Meßvorrichtung durch den Absperrschieber 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 Röntgenspektrum- Empfangs- oder Nachweissystem 100 am Absperrschieber 18 abgebaut. Dann werden die Absperrschieber 16 und 17 geschlossen, während die Absperrschieber 19 und 20 geöffnet werden. Durch den Absperrschieber an beiden Seiten des Vakuumtrennfensters 41 begrenzte Lufträume Ia und Ib werden gleichzeitig durch den Exhaustor 22 evakuiert, so daß kein Differenzdruck am Vakuumtrennfenster 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 Vakuumtrennfenster 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 Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen 41 gemäß dieser Erfindung erhalten.

Nach Beendigung des Trocknungsvorgangs wird das Röntgenspektrum- 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 Nachweissystems 100 vom UHV-Bereich auf der Seite der UHV-Vorrichtung 13 durch das Vakuumtrennfenster 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 Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen 41 durch Evakuieren mittels einer Schiebermanipulation derart, daß der Differenzdruck nicht aufgebracht wird, wie oben beschrieben wurde, vermindert 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 Strahlungselementen abgestrahlt werden, in der Größenordnung von 1 keV oder darunter zu messen. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Vorgänge des Öffnens 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 Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen gemäß dieser Erfindung, wobei die Röntgenstrahlen- Meßvorrichtung an der HV-Behandlungsvorrichtung zur Ausbildung 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 Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen 42. Ferner zeigt die Fig. 5 in einem Schnitt ein für das Volumentrennfenster 42 verwendetes, weiche Röntgenstrahlen durchlassendes Fensterschichtelement. Hierbei besteht eine Trägersubstanz 43 aus Silizium. Eine dünne Fensterschicht 44 ist als eine Silizium nitrid-Dünnschicht ausgebildet. Eine Strahlungsabschirmfolie 45 besteht aus einer Aluminiumfolie und dient dem Abschirmen von elektromagnetischen Wellen, die von Ultraviolettstrahlen zu fernen Infrarotstrahlen reichen. Hier wird das Silizium 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 Sauer stoffgases, 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 Vakuumtrennfensters 42 durch die Absperrschieber abgeteilten bzw. begrenzten Luft räume IIa und IIb werden gleichzeitig durch den Exhaustor 22 evakuiert, so daß ein Differenzdruck am Vakuumtrennfenster 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-Bereich auf der Seite des Röntgenspektrum-Nachweissystems 100 vom Vakuumbereich auf der Seite der HV-Vorrichtung durch das Vakuumtrennfenster 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 Fensterschicht für Weichstrahlen 44 des Vakuumtrennfensters 42 durch Evakuieren mit einer Schiebermanipulation, so daß der Differenz druck nicht aufgebracht wird, wie oben beschrieben wurde, 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 weichen Röntgenstrahlen, die von Strahlungselementen ausgesandt werden, in der Größenordnung von 1 keV oder darunter zu messen. Ferner wird auf der Fensterschicht 44 durch das Ionenbüschel-Strahlverdampfungs verfahren 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 Objekt- Fertigungsvorrichtung und der Substraterhitzung herrühren, wenn die Oxid-Dünnschicht gebildet wird, abzuschirmen. Ferner läßt diese Aluminiumfolie die weichen Röntgenstrahlen in der Größenordnung von 1 keV oder darunter gut durch. Es ist deshalb möglich, die von den Strahlungselementen 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- Fensterschicht 44 auf der Seite der HV-Vorrichtung angebracht wird. Durch diese Anordnung kann eine Oxidation der Aluminiumfolie 45 durch das oxidative Gas verhindert werden. Darüber hinaus wird die Nitridschicht, z. B. eine Siliziumnitrid-Dünnschicht od. dgl., durch das oxidative Gas nicht erheblich oder intensiv koordiert.

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 Metall gases 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 Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen 42 getrennt. Deshalb wird die Aluminiumfolie oder -schicht nicht durch das organische Metallgas korrodiert.

Beispiel 5

Die Fig. 6 zeigt schematisch eine Ausführungsform, wobei das erfindungsgemäße Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen 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 Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen 64, ein Elektronenstrahl 65, Streuelektronen 66 und ein Röntgenstrahl 67 dargestellt sind.

Die Röntgen-Photoelektronen-Spektrometrie beruht auf einem Oberflächenabtastverfahren und erfordert insofern ein ultra hohes 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 insofern sind dieselben Wirkungen wie diejenigen bei den Beispielen 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 Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen 64 läßt diesen Röntgenstrahl 67 durch, der wiederum auf das Objekt 53 einfällt. Die Fensterschicht des Vakuumtrennfensters 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 Röntgenstrahlen quelle anzugeben. Ferner wird den vom Zielobjekt zer streuten Elektronen 66 keine Möglichkeit gegeben, die Fenstersicht zu durchdringen, und insofern treffen sie nicht auf das Objekt 53. Es ist deshalb 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 Vakuumtrennfenster gemäß der Erfindung bei einer Röntgenstrahlenquelle der Röntgen-Photoelektronen-Spektro metrievorrichtung zur Anwendung kommt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel begrenzt. Selbstverständlich können die gleichen Wirkungen erhalten werden, wenn das Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen der Erfindung für andere Röntgenstrahlenquellen verwendet wird, die auf der Elektronen strahlanregung beruhen.

Beispiel 8

Die Fig. 8 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Bei spiel, wonach das erfindungsgemäße Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen 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 Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen 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^-5 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 Vakuumtrennfenster 83 getrennt. Das eingeführte Gas fließt insofern nicht zur Synchrotron-Strahlen bündelvorrichtung hin.

Die Fensterschicht für Weichstrahlen des Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen 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 Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen 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 Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen 90 und ein Röntgenstrahlen- 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 ultrahohes Vakuum. Ein thermisches Trocknen wird während eines Evakuierens durch die Exhaustoren 76 und 77 durchgeführt.

Bei der Wärmebehandlung wird Gallium geschmolzen, und insofern sind dieselben Wirkungen wie bei den Beispielen 1 und 2 zu erhalten. Die Fensterschicht 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 Pa - 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 Pa - 133 Pa (10^-3 Torr - 10^-1 Torr) gehalten werden, indem das Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen 90 verwendet wird, das eine Fensterschicht besitzt, die eine größere Dicke als diejenige der Fensterschicht des Vakuumtrennfensters 83 hat. Letztlich kann der Vakuumzustand in der Größenordnung von einigen Torr dadurch erlangt werden, daß das Vakuumtrennfenster für Röntgenstrahlen 91 zur Anwendung kommt, welches aus Beryllium od. dgl. besteht, jedoch die sichtbare Strahlung nicht überträgt. Der Röntgenstrahlen- Schrittantrieb 88 kann insofern im Vakuum der Größenordnung von einigen Torr betrieben werden. Die durch den einstrahlenden Strahl erzeugte Hitze kann unter Verwendung von Helium diffundiert werden. Insofern wird die Röntgenstrahlenmaske 86 nicht thermisch verzogen. Ferner wird in den Vakuumtrennfenstern für Weichstrahlen 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 jeweils 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 bezeichnet 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 verflüssigten 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 Bauelement 1 des Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen verbunden wird. Die obige Legierung ist eine Flüssigkeit und deshalb kann das Trägerelement ohne ein Erhitzen bei Raumtemperatur in einem gewöhnlichen Laboratorium verbunden werden. Die Vakuumkammer unterliegt einer Wärme behandlung normalerweise bei 150°C. Die Ga75,5-In-Legierung 3 nimmt während des Wärmebehandlungsvorgangs einen flüssigen Zustand an. Insofern besteht keine Möglichkeit, wonach die auf dem Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Element 1 des Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen und dem Trägerelement 2 beruhende Spannung an der Fensterschicht 32 einwirkt, was ansonsten in einer Beschädigungt dieser Fensterschicht 32 resultieren 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 Spannung, die während des Verfestigens hervorgerufen werden, nicht auf die Fensterschicht.

Ferner hat die Ga75,5-In-Legierung eine Viskosität und Oberflächenspannung. Das Element 1 der Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen 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 Element 1 des Vakuumtrennfensters 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 höhere Viskosität als Gallium und paßt sich insofern gut dem rostfreien Strahl (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 während 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 Legierung begrenzt. Wie aus den Zustandsdiagrammen beispielsweise 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 Gallium. Die Legierung wird bei einer Wärmebehandlung im Behälter geschmolzen. Auf die Fensterschicht für Weichstrahlen wird keine Spannung aufgebracht, die auf einem Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Element des Vakuumtrennfensters und dem Trägerelement beruht. Deshalb kann eine Dicke der Fensterschicht soweit wie möglich herabgesetzt werden. Es ist eine wirksame und leistungsfähige Übertragung der Röntgenstrahlung des Weichstrahlenbereichs zu erreichen. Die Gallium-Indium-Legierung und die Gallium-Zinn- Legierung haben, wenn sie geschmolzen werden, eine Viskosität 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 weiteres erfindungsgemäßes Beispiel ein Vakuumtrennfenster für IR-Strahlen, wobei ein Bauelement für das Vakuumtrennfenster 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 Bauelements des Vakuumtrennfensters für IR-Strahlen 101, das eine Trägersubstanz 104 und eine Fensterschicht für IR-Strahlen 105 um faßt. Der Durchmesser der Trägersubstanz ist beispielsweise 15 mm. Ein durchlassendes Teil hat eine Kantenlänge von 5 mm. Die Fensterschicht ist 50 nm dick. Normalerweise schließt die Trägersubstanz 104 die Verwendung von Silizium ein. Für die Fensterschicht 105 kommt eine Siliziumnitrid-Dünnschicht von extrem geringer Dicke zur Anwendung. An der Silizium-Träger substanz 104 ist die Siliziumnitrid-Fensterschicht 105 ausge bildet, die eine Zusammensetzung mit im wesentlichen demselben Wärmedehnungskoeffizienten wie demjenigen des Siliziums hat, wobei die Fensterschicht 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 Kaliumhydroxid- (KOH)-Lösung entfernt, so daß das durchlassende Teil gebildet wird. Die Trägersubstanz 104 und die Fensterschicht 105 sind jedoch nicht auf Silizium und Siliziumnitrid eingeschränkt. Die Fensterschicht 105 kann die Verwendung von beispielsweise einer diamantartigen 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 Vakuumtrennfensters für IR- Strahlen und dessen Funktion erläutert. Die Ga75,5-In-Legierung 103 wird auf das Trägerelement 102 aufgetragen, wodurch das Bauelement des Vakuumtrennfensters 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 Unter kühlungserscheinung 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 Volumen änderungen der Legierung, die während der Verfestigung hervorgerufen werden, beruhende Spannung nicht auf die Fensterschicht. 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, welche eine Wellenlänge hat, die durch die Siliziumnitrid- Dünnschicht in einem IR-Strahlenbereich absorbiert wird.

Beispiel 9

Die Fig. 12 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungs form, bei der das Vakuumtrennfenster für IR-Strahlen dieser Erfindung zur Anwendung kommt. Eine Strahlungstemperatur- Meßvorrichtung ist an die Vakuumbehandlungsvorrichtung angebaut. 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 Flüssigkeitsstickstoffbehälter 112, einen Flüssigheliumbe hälter 113 und das Vakuumtrennfenster für IR-Strahlen 114.

Bei der derart aufgebauten Vorrichtung wird der Vakuumbe hälter 106 durch den Exhaustor 107 evakuiert. Das Vakuumtrennfenster 114 kann in ein Vakuum eingebracht werden, ohne auf das Fenster einen Differenzdruck aufzubringen. Die Fensterschicht für IR-Strahlen 105 des Vakuumtrennfensters 114 kann deshalb auf annähernd 50 nm vermindert werden. Eine Langwellengrenze wird verbessert, und die IR-Strahlung kann mit hoher Leistungsfähigkeit gemessen werden. Selbst wenn die Nachbarschaft des Vakuumtrennfensters 114 durch Strahlungshitze von der Heizvorrichtung 109 erhitzt wird, besteht keine Möglichkeit, wonach die Spannung auf die Fensterschicht 105 aufge bracht wird, welche auf einen Unterschied im Wärmedehnungs koeffizienten zwischen dem Bauelement des Vakuumtrennfensters 101 und dem Trägerelement 102 beruht, wodurch die Fensterschicht 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, welche während des Erstarrens hervorgerufen werden, zurückzu führende Spannung wirkt deshalb nicht auf die Fensterschicht. Ferner ist ein Dampfdruck der Siliziumnitrid-Dünnschicht der Fensterschicht 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 Vakuumtrennfensters für IR-Strahlen 114, Gallium und Indium nicht als Verunreinigungen in das Objekt eingebracht. Ferner ist die Siliziumnitrid-Dünnschicht der Fensterschicht 105 standfest gegen Feuchtigkeit 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 haben, als das Vakuumtrennfenster für IR-Strahlen 114 verwendet werden, erhöhte sich der Durchlaßgrad im Vergleich mit dem Fall, da ein Vakuumtrennfenster für IR-Strahlen aus Silizium oder Germanium mit einer normalen Dicke von einigen mm zur Anwendung kommt.

Die Gallium-Indium-Legierung ist darüber hinaus eine Flüssigkeit. Selbst wenn die Nachbarschaft des Vakuumtrennfensters 114 durch die Strahlungswärme von der Heiz vorrichtung 109 erhitzt wird, wird vermieden, daß die auf einem Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Trägerelement 102 und der Germanium- oder Silizium-Dickschicht, die eine Dicke von 10 µm 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 Vakuumtrennfenster für Sicht barstrahlung in einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung, das ein Bauelement der Vakuumtrennfenster für Sichtbarstrahlung 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 eine Aluminiumlegierung gefertigt.

Die Fig. 14 zeigt in einem Schnitt den Aufbau dieses Bauelements des Vakuumtrennfensters für Sicht barstrahlung 121, das eine Träger substanz 124 und eine Fensterschicht für Sichtbarstrahlung 125 umfaßt. Beispielsweise hat die Trägersubstanz einen Durchmesser von 40 mm. Ein durchlassender Teil wird mit 10 mm × 30 mm bestimmt. Eine Dicke der Fensterschicht beträgt 300 nm. Die Trägersubstanz 124 schließt die Verwendung von Silizium ein. Für die Fensterschicht 125 kommt eine Siliziumnitrid- Dünnschicht zur Anwendung, die eine Zusammensetzung hat, welche im wesentlichen denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten 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 gebildet. Die Trägersubstanz 124 und die Fensterschicht 125 sind jedoch nicht auf Silizium oder Silizum nitrid beschränkt. Außerdem ist das Ätzverfahren nicht auf das oben genannte begrenzt, vielmehr kann auch ein Trocken ätzverfahren zur Anwendung kommen.

Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Vakuumtrennfensters für Sichtbarstrahlung wie auch dessen Funktion erläutert. Die Ga75,5-In-Legierung 123 wird auf das Träger element 122 aufgetragen, wodurch das Bauelement des Vakuumtrennfensters für Sichtbarstrahlung 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 Flüssigkeit, weshalb das Trägerelement bei Raumtemperatur in einem üblichen Laboratorium verbunden werden kann, ohne er hitzt zu werden. Ferner wird die oben beschriebene Legierung 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 werden, nicht auf die Fensterschicht. Aus diesem Grund kann für diese Dünnschicht eine Dicke von annähernd 100 nm festgesetzt werden. Es ist unmöglich, eine Streuung von Licht und eine optische Verzerrung in der Siliziumnitrid-Dünnschicht herabzusetzen.

Beispiel 11

Die Fig. 15 ist eine schematische Draufsicht eines Beispiels, wobei das Vakuumtrennfenster für Sichtbarstrahlung 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 das Vakuumtrennfenster für Sichtbarstrahlung 135 sowie 136.

Bei der derart aufgebauten Vorrichtung wird der Vakuumbe hälter 126 durch den Exhaustor 127 evakuiert. Die Vakuumtrennfenster 135 und 136 können in ein Vakuum ohne Aufbringen eines Differenzdrucks auf diese ein gebracht werden. Die Fensterschicht für Sichtbarstrahlung 125 eines jeden dieser Durchlaßfenster 135 und 136 kann des halb so dünn wie annähernd 100 nm gemacht 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 Fensterschicht 125 des Vakuumtrennfensters 135 zerstreut wird, um einen Emfangs- oder Erfassungs hintergrund zu steigern bzw. zu vergrößern. Ferner ist eine Änderung an der Polarisationsebene aufgrund der optischen Verzerrung in der Fensterschicht 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 Vakuumfenster für Sichtbarstrahlung einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung. Hierbei besteht eine dicke Fensterschicht 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-Leguierung. Das Trägerelement 142 hat eine Öffnung und ist aus einem Vakuumstrukturmaterial, wie rost freier Strahl, oder einer Aluminiumlegierung gefertigt.

Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Vakuumtrennfensters für Sicht barstrahlung wie auch dessen Funktion er läutert. Die Ga75,5-In-Legierung 143 wird auf das Träger element 142 zur Verbindung der dicken Fensterschicht 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 verflüssigten Zustand aufgrund der Unterkühlungserscheinung auch dann vor, wenn die Temperatur den Schmelzpunkt oder einen tieferen Punkt, z. B. 10°C, erreicht. Die genannte Legierung 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 verfestigt. Somit wirkt die auf Volumenänderungen in der Legierung, die während der Erstarrung hervorgerufen werden, beruhende Spannung nicht auf die dicke Fensterschicht. Aus diesem Grund kann ein Doppelbrechungsindex im wesentlichen zu Null gemacht werden, wobei dieser Doppel brechungsindex erzeugt wird, wenn die Sichtbarstrahlung- Durchlaßdickschicht direkt durch einen O-Ring angepreßt oder die Dickschicht 141 an das Trägerelement 142 geschmolzen wird. Die optische Verzerrung kann vermindert werden.

Beispiel 13

Die Fig. 17 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungs form, wobei das Vakuumtrennfenster für Sichtbarstrahlung dieser 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 Vakuumtrennfenster für Sichtbarstrahlung 152 und 153.

Bei der derart aufgebauten Vorrichtung wird der Vakuumbe hälter 144 durch den Exhaustor 145 evakuiert. Die Vakuumtrennfenster 152 und 153 können in ein Vakuum eingebracht werden, ohne daß auf diese ein Differenz druck einwirkt. Deshalb löst sich die dicke Fensterschicht für Sichtbarstrahlung 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, wobei dieser Doppelbrechungsindex dadurch erzeugt wird, daß die Fensterschicht 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 Fensterschicht 141 hervorgerufene Verzerrung zu kompensieren. Eine genaue Messung ist durchführbar.

Beispiel 14

Die Fig. 18 zeigt in einer Schnittdarstellung ein Vakuumtrennfenster für Vakuum- UV-Strahlung in einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung. Bei diesem Fenster sind ein Bauelement der Vakuumtrennfenster für Vakuum-UV 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 Abdichtmaterial 167 und ein Vakuumbehälter 168 vorhanden. Das Träger element 162 besitzt ein Fenster und ist aus einem Vakuum strukturmaterial, wie rostfreier Stahl, oder einer Aluminium legierung gefertigt.

Die Fig. 19 zeigt eine Schnittdarstellung des Bauelements des Vakuumtrennfensters für Vakuum-UV 161, das eine Trägersubstanz 164 und eine dünne Fensterschicht für Vakuum-UV 165 umfaßt. Ein Durchmesser der Trägersubstanz beträgt beispielsweise 15 mm. Ein durchlassendes Teil hat einen Durchmesser von 5 mm. Eine Dicke der Fensterschicht beträgt 1 µm. Die Trägersubstanz schließt die Verwendung von Silikon ein. Für die Fensterschicht 165 kommen eine Kalziumfluoridfolie oder eine Saphirfolie zur Anwendung.

Im folgenden werden ein Herstellungsverfahren des Vakuumtrennfensters für Vakuum- UV-Strahlung und dessen Funktion erläutert. Die Ga75,5- In-Legierung 163 wird auf das Trägerelement 162 aufge tragen, um dadurch das Bauelement des Vakuumtrennfensters 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 Unterkühlungs erscheinung in verflüssigtem Zustand auch dann vor, wenn die Temperatur den Schmelzpunkt oder einen darunter liegenden Punkt erreicht, z. B. 10°C. Die genannte Legierung ist eine Flüssigkeit, und deshalb kann das Trägerelement 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 verfestigt Insofern wirkt die auf Volumenänderung der Legierung, die während des Erstarrens hervorgerufen werden, beruhende Spannung nicht auf die dünne Fensterschicht. Des weiteren wird ein Evakuieren so bewirkt, daß der Differenzdruck nicht auf die Fensterschicht 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 Fensterscheibe 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 Vakuumtrennfenster für Vakuum-UV-Strahlung bei einer Photoreaktion-Behandlungsvorrichtung, die eine Vakuum-UV-Plasmastrahlungsquelle einschließt, zur Anwendung gelangt. Die Fig. 20 zeigt einen Vakuumbehälter 169, einen Exhaustor 170, einen Gas-Einleitmechanismus 171 zur Herstellung eines Problenkörpers oder Objekts, einen Vakuum behälters 172, einen Exhaustor 173, einen Plasmaanregungs mechanismus 174, eine Ladungsteilchen-Eliminierungseinrichtung 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 der im Beispiel 14 gezeigten Fensterschicht für Vakuum-UV (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 Vakuumtrennfensters 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 Vakuumtrennfenster 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 kan 21533 00070 552 001000280000000200012000285912142200040 0002004301146 00004 21414n die Fensterschicht für Vakuum- UV-Strahlung 165 des UV-Vakuumtrennfensters 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 enthaltende Legierung zur Anwendung kommen. Das bedeutet, daß das oben genannte Metall und die erwärmte Legierung verwendbar sind, wenn ein Einfluß auf den Prozeß auch dann ausge schlossen wird, wenn die Dampfdrücke des Metalls und der Legierung, die für das Verbinden herangezogen werden, hoch sind.

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

Beispiel 16

Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vakuumtrennfensters für Weich strahlen ist im Schnitt in Fig. 21 darge stellt, wobei das Fenster ein Vakuumtrennfenster Bauelement für Weichstrahlen 210, das in Fig. 21 gezeigt ist, und ein Träger element 202 mit einer Öffnung, das das Bauelement 201 lagert, umfaßt. In der Mehrzahl der Fälle besteht das Träger element 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 Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen und dessen Funktion erläutert. Das Trägerelement 202 wird, wenn es erhitzt ist, mit Gallium 203 beschichtet. Dann wird das Bauelement für das Vakuumtrennfenster 201 verbunden. Die Vakuum kammer 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 Bauelement des Vakuumtrennfensters 201 und dem dieses lagernden Trägerelements 202 beruhende Spannung auf die dünne Fensterschicht für Weichstrahlen 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 Bauelementes des Vakuumtrennfensters 201 unter Verwendung von Gallium mit einem ICF152-Flansch aus rostfreiem Stahl (SUS304) verbunden. Selbst bei einer Wärmebehandlung mit 150°C fließt Gallium nicht aus, und insofern wird das Bauelement 201 nicht abgeschält oder abgezogen. Die Luftdichtheit des UHV-Bereiches B und des Druckreduktions bereichs A können aufrechterhalten werden. Ferner ist ein Dampfdruck von Gallium 1,33 · 10^-8 Pa (10^-10 Torr) oder weniger 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 Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen in einer anderen erfindungs gemäßen 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 Bauelement des Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen 201. Das aus sauerstofffreiem Kupfer oder einer Aluminiumlegierung be stehende Trägerelement 205 dient als eine Dichtung.

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

Übrigens ist das Trägerelement mit einem Aufnahmeteil aus gebildet, um darin das Bauelement des Vakuumtrennfensters aufzunehmen, so daß dieses Bauelement 201 nicht abgeschält oder abgezogen wird. Jedorch kann das Bauelement 201 leicht durch einen Andruckstab oder eine Andruckleiste angedrückt werden.

Es ist zu bemerken, daß in der vorstehend gegebenen Beschreibung ein Beispiel einer Verbindung des Bauelements des Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen 201, das die aus Silizium bestehende Träger substanz und die aus einer Siliziumnitridschicht bestehende Fensterschicht für Weichstrahlen 32 umfaßt, gezeigt ist. Jedoch werden dieselben Wirkungen auch durch Verbinden eines Bauelements des Vakuumtrennfensters, das eine Träger substanz aus sauerstofffreiem Kupfer enthält und aus einer Beryllium-Dünnschicht besteht, unter Verwendung von Gallium erlangt. Ferner werden selbstverständlich die gleichen Effekte auch dann erzielt, wenn ein Bauelement des Vakuumtrennfensters, 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 Bauelements des Vakuumtrennfensters 201 hat. Beispiels weise 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 Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen für eine UHV- Behandlungsvorrichtung bei einem Anbau an eine Röntgenstrahlen- Meßvorrichtung zur Anwendung kommt. Die Fig. 23 zeigt ein Objekt 211, eine Objekt-Fertigungsvorrichtung 212, eine UHV-Vorrichtung 213, einen Exhaustor 214, eine Röntgenstrahlen- Anregevorrichtung 215, Absperrschieber 216-221, einen Exhaustor 222, einen Halbleiterdetektor 223, einen Vakuum behälter 224, einen Flüssigstickstoffbehälter 225 und ein Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen 241.

Es wird nun davon ausgegangen, daß die Röntgen-Meßvorrichtung durch den Absperrschieber 216 in einem solchen Zustand mon tiert wird, daß die UHV-Vorrichtung 213 ein ultrahohes Vakuum in der derart konstruierten Vorrichtung erzeugt. Zuerst 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 Vakuumtrennfensters 241 abgegrenzte Lufträume Ia und Ib werden gleichzeitig durch den Exhaustor 222 eva kuiert derart, daß am Vakuumtrennfenster 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 thermische Trocknungsbehandlung. Auf diese Weise wird ein im genannten Luftraum enthaltener Wasseranteil vermindert.

Aufgrund der Verwendung des Vakuumtrennfensters 241 gemäß dieser Erfindung werden in diesem Fall dieselben Wirkungen wie diejenigen bei den Beispielen 16 und 17 erhalten. 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 annähernd 100 nm reduziert werden. Die weichen Röntgenstrahlen können leistungsfähig gemessen werden. Es ist deshalb möglich, die weichen Röntgenstrahlen, die von den Lichtelementen 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 jeweils oben besprochenen Beispielen auch bei Verwendung einer Gallium enthaltenden Legierung anstelle von Gallium, wie es in den Beispielen 16 und 18 angewende 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 Bauelement des Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen 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 Wärmebehandlung normalerweise bei 150°C. Die aus 75,5 Gew.-% an Gallium 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 zwischen dem Bauelement des Vakuumtrennfensters 201 und dem dieses Element 201 lagernden Trägerelement 202 beruhende Spannung auf die Fensterschicht für Weichstrahlen 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 Oberflächen spannung. Das Bauelement des Vakuumtrennfensters 201 wird, wie beispielsweise in Fig. 24 gezeigt ist, mit einem ICF152-Flansch aus rostfreiem Strahl (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 Bauelement des Vakuumtrennfensters 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 notwendig 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 Gallium 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 Legierung 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 solche 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 Vakuumtrennfenster für Weichstrahlen wird keine Spannung aufgebracht, die auf einem Unter schied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Bauelement des Vakuumtrennfensters und dem Trägerelement beruht. Deshalb kann eine Dicke der Fensterschicht soweit wie möglich vermindert werden. Es ist auch möglich, leistungsfähig die Röntgenstrahlung des Weichstrahlen bereichs 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 Wärme behandlung, die zum Erreichen des ultrahohen Vakuums not wendig ist, durchführbar.

Vorstehend wurde beispielhaft der Fall erörtert, wobei das Bauelement des Vakuumtrennfensters für Weichstrahlen mit dem eine Öffnung aufweisenden Trägerelement verbunden wird, um das Bauelement des Vakuumtrennfensters zum Herausführen der weichen Röntgenstrahlen zu lagern. Die An ordnung ist jedoch keineswegs hierauf beschränkt. Es ist selbstverständlich möglich, in der Anwendung auf denjenigen Fall, wobei zwei Substanzen mit unterschiedlichen Wärme dehnungskoeffizienten verbunden werden, keine Spannung aus zuüben.

Wie beschrieben wurde, werden erfindungsgemäß die Vakuumbe reiche durch die Fensterschicht getrennt. Auf der Grundlage dieser Konstruktion werden die folgenden Effekte hervorgerufen. Der Durchlaßgrad von Strahlung im Vakuumtrennfenster kann erhöht werden. Die Verzerrung und Streuung von Strahlung in der Fensterschicht kann darüber hinaus vermindert werden. Ferner sind die Vakuumbereiche durch das Fensterschicht element getrennt. Auf der Grundlage dieser Konstruktion werden diejenigen Wirkungen geboten, daß der Durchlaßgrad der Strahlung im Vakuumtrennfenster erhöht werden kann. Außerdem können die Verzerrung und Streuung im Fensterelement vermindert werden.

Darüber hinaus kann die Dicke der Fensterschicht mit 1 µm oder darunter festgesetzt werden. Durch diese Ausbildung werden die folgenden Effekte erzielt, daß nämlich der Durchlaßgrad der Strahlung gesteigert werden kann und ferner das für die Fensterschicht verwendete Material keiner Beschränkung unterliegt.

Des weiteren wird für die Fensterschicht ein Wärmebeständigkeits vermögen gegenüber Temperaturen, die gleich oder höher als 100°C sind, vorgesehen. Diese Ausbildung bringt die Wirkungen hervor, wonach die Fensterschicht 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 kann der Wellenlängenbereich der Strahlung so ausgelegt werden, daß er ein Röntgenstrahlenbereich wird. Folglich werden Wirkungen hervorgerufen, daß der Durchlaßgrad der Röntgenstrahlung gesteigert und ferner die Verzerrung und Streuung der Röntgenstrahlung in der Fensterschicht vermindert werden können.

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

Des weiteren kann der Wellenlängenbereich der Strahlung so ausgelegt werden, 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 Fensterschicht vermindert.

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

Des weiteren kann der Wellenlängenbereich so projektiert werden, 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 Fensterschicht herabgesetzt werden.

Außerdem kann der UV-Strahlenbereich so festgelegt werden, 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 Verzerrung und Streuung der Vakuum-UV-Strahlung in der Fensterschicht vermindert werden.

Durch die Schicht, die aus Metall oder einer Legierung besteht, die eine Flüssigkeit im Temperaturbereich der zur Anwendung gelangenden Umgebung produzieren, zwischen der Fensterschicht und dem Trägerelement werden die folgenden Vorteile erzielt. Die Einwirkung der Spannung, die auf der mit der Erstarrung einhergehenden Vo lumenänderung beruht, auf die Fensterschicht wird verhindert. Es ist auch zu erreichen, ein Einwirken der Spannung auf die Dünnschicht zu verhindern, die auf dem Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Trägerelement und der Dünnschicht beruht, und zwar während der Wärmebehandlung, die für das ultrahohe Vakuum notwendig ist. Insofern kann die Dicke der Dünn schicht mit 1 µm oder weniger festgesetzt werden. Die Durchlaßgrade der Strahlung im weichen Röntgenstrahlungsbereich und im IR-Strahlungsbereich des Vakuumtrennfensters werden erhöht. Ferner können die Verzerrung und Streuung in der Fensterschicht vermindert werden.

Darüber hinaus kann wenigstens einer aus der Mehrzahl der Vakuumbereiche so ausgelegt werden, 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 der Strahlung kann darüber hinaus ge steigert werden.

Wird die Fensterschicht als Dickschicht ausgestaltet, besteht keine Notwendigkeit, die mit dem Schmelzen und Abdichten im O-Ring verbundene Spannung auf die Dickschicht aufzubringen. Es wird keine Doppel brechung hervorgerufen. Ferner kann auch hier verhindert werden, daß die auf dem Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Trägerelement und der Dickschicht beruhende Spannung während der für das ultrahohe Vakuum notwendigen Wärme behandlung auf die Dickschicht einwirkt.

Claims

1. Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfenster, enthaltend:

- eine die Strahlung durchlassende Fensterschicht,
- ein Trägerelement, das diese Fensterschicht trägt, und
- ein Metall oder eine Legierung, das/die zwischen der Fensterschicht sowie dem Trägerelement vorgesehen ist, und in einem Temperaturbereich einer Betriebsumgebung eine flüssige Phase aufweist, wobei durch die Fensterschicht eine Trennung in verschiedene Vakuumbereiche erfolgt.

2. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Fensterschicht 1 µm oder weniger beträgt.

3. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fensterschicht ein Hitzebeständigkeitsvermögen gegenüber Temperaturen von mindestens 100°C besitzt.

4. Vakuumtrennfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Gallium und die Legierung eine solche ist, die Gallium enthält.

5. Vakuumtrennfenster nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gallium enthaltende Legierung entweder eine Gallium-Indium- oder eine Gallium-Zinn- Legierung ist.

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

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

8. Verwendung eines Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfensters nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für eine Strahlung im Röntgenstrahlenbereich.

9. Verwendung eines Strahlungsdurchlaß-Vakuumtrennfensters nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Röntgen strahlenbereich ein Bereich weicher Röntgenstrahlen ist.

10. Verwendung eines Strahlendurchlaß-Vakuumtrennfensters nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für eine Strahlung im Infrarotstrahlenbereich.

11. Verwendung eines Strahlendurchlaß-Vakuumtrennfensters nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für eine Strahlung im Bereich sichtbarer Strahlen.

12. Verwendung eines Strahlendurchlaß-Vakuumtrennfensters nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für eine Strahlung im Bereich von Ultraviolettstrahlen.

13. Verwendung eines Strahlendurchlaß-Vakuumtrennfensters nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraviolett strahlenbereich ein Vakuum-UV-Strahlenbereich ist.