JP3022014B2

JP3022014B2 - 光透過型真空分離窓及び軟ｘ線透過窓

Info

Publication number: JP3022014B2
Application number: JP4343525A
Authority: JP
Inventors: 武彦中原; 昌夫越中; 宣之小坂
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-01-17
Filing date: 1992-12-01
Publication date: 2000-03-15
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: DE4301146A1; DE4301146C2; JPH0643298A; US5317618A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、Ｘ線領域、赤外線領
域等の波長領域の光を透過する膜により真空領域を複数
の真空領域に分離する光透過型真空分離窓及び軟Ｘ線透
過窓に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子デバイスや半導体等の高集積
化技術の進歩に伴い、微細な加工を行い、そして微小領
域における物性や物理現象を解明することが求められて
いる。このような微細加工や微小領域における物性や物
理現象の解明においては、シンクロトロン放射光や自由
電子レーザ光が利用されるようになってきている。この
シンクロトロン放射光や自由電子レーザ光は、光速に近
い速さで走る電子や陽電子の進行方向を偏向磁石が発生
する磁界により曲げたとき軌道の接線方向に放射される
電磁波であり、赤外線領域から軟Ｘ線を含むＸ線領域の
電磁波を強い強度で取り出すことが可能である。また、
取り出される光（電磁波）が偏向しているという特徴も
併せ持つ。このように、他のどの光源よりも極めて光強
度が強いということから、シンクロトロン放射光や自由
電子レーザ光を従来不可能であった微細加工プロセス技
術や超高感度計測技術に適用する試みがなされつつあ
る。また、偏光を用いることで従来不可能であった超精
密測定が可能となることからこれらの領域にシンクロト
ロン放射光や自由電子レーザ光を適用する試みがなされ
つつある。

【０００３】通常、シンクロトロン放射光や自由電子レ
ーザ光は取り出し窓から大気中に取り出され、微細加工
プロセス技術や超高感度計測技術や超精密計測に用いら
れる。ところで、このような、シンクロトロン放射光や
自由電子レーザ光を用いた微細加工プロセス技術や超高
感度計測技術や超精密計測においては、シンクロトロン
放射光や自由電子レーザ光を取り出す窓における、光強
度の減衰や偏光の歪などが問題になってきている。特
に、軟Ｘ線領域のＸ線は窓を透過する際にこの窓材によ
り吸収され易く、したがって、光強度が著しく減衰して
しまうという問題点があった。さらに、物性等の超精密
測定を行う際には、光源の光透過窓及び検出器の光透過
窓における光強度の減衰や偏光等の歪などが問題になっ
てきている。また、シンクロトロン放射光や自由電子レ
ーザ光は強度が強いため、光を取り出す窓が放射光によ
る損傷、特に熱による損傷を受け易いという問題点があ
った。

【０００４】一方、シンクロトロン放射光や自由電子レ
ーザ光の光源をなす加速器においては、電子や陽電子を
光速に近い速さまで加速するために、電子や陽電子が途
中で気体分子と衝突して消滅したり、あるいは散乱され
たりしないように、電子や陽電子の軌道を１０^-9Ｔｏｒ
ｒ（１．３３×１０^-7Ｐａ）あるいはそれ以上の超高真
空にする必要がある。また、シンクロトロン放射光施設
の軟Ｘ線を取り出すビームラインにおいては、特に軟Ｘ
線領域のＸ線は真空中の気体により吸収され易く、光強
度の減衰が大きいため、軟Ｘ線通過領域を１０^-7Ｔｏｒ
ｒ（１．３３×１０^-5Ｐａ）あるいはそれ以上の超高真
空にする必要がある。そして、この超高真空領域から軟
Ｘ線透過窓を用いて軟Ｘ線を取り出し、リソグラフィ用
の転写装置等の光源として用いている。この転写装置に
おいては、装置内を１気圧のヘリウム雰囲気にし、放射
光照射によるマスクの温度上昇を防ぎ、マスクが歪まな
いようにしているが、１気圧のヘリウム雰囲気であって
も軟Ｘ線の減衰が大きいため、装置内のヘリウムを減圧
にすることも試みられている。

【０００５】また、シンクロトロン放射光の電磁波は連
続スペクトルを有しかつ強度が強いので、構造解析や状
態分析等物理化学分析に適用することにより、従来では
得られなかった情報を得る研究もなされつつある。この
ような分析に用いる軟Ｘ線検出器等においては、例え
ば、ガスフロー形検出器のような減圧のガスを持つ検出
器の検出部分においては、超高真空領域と減圧のガス領
域を分離する軟Ｘ線透過窓が必要となる。

【０００６】さらに、シンクロトロン放射光の強度が強
いことに着目し、軟Ｘ線領域の電磁波と気体物質との光
化学反応を用いて膜の堆積や、膜の基板のエッチング等
を行う研究もなされつつある。このような光化学反応装
置においては、膜の堆積やエッチングは減圧下で行われ
ることが多く、ビームラインより軟Ｘ線を装置に導入す
る際に超高真空領域と減圧のガス領域を分離する軟Ｘ線
透過窓が必要となる。

【０００７】以上のように、軟Ｘ線領域のＸ線を減衰さ
せることなく効率よく透過させ、超高真空領域と減圧領
域等の真空領域を分離し、さらに超高真空に到達するた
めに必要なベーキングが可能な軟Ｘ線透過窓が必要とな
ってきている。

【０００８】従来は、例えば、雑誌（「応用物理」第５
巻（１９８６年発行）ｐ．４９４）に示されているよう
な、軟Ｘ線透過窓構成部材であるベリリウム箔をロウ
接、電子ビーム溶接等の方法で超高真空用フランジの開
口部に接合して気密を保ったり、同様の方法で銅等の窓
枠に接合した後に、これを超高真空用フランジに溶接し
て固定しかつ気密を保つものが製作されている。しか
し、金属ベリリウムは融点が高く、延性・展性に乏しい
等の性質を有するために、超高真空用材料として実績の
あるステンレス鋼に直接溶接する方法ではベリリウム箔
にクラック等の破壊が生じ易い。そこで、特開昭６３−
６４２５３号公報「軟Ｘ線取り出し窓」に示されている
ように、拡散接合法を用いて無酸素銅板に接合したもの
をガスケットとして用いたり、特開昭６３−２７３１０
０号公報「軟Ｘ線取り出し窓の構造およびその製造方
法」に示されているように、２００μｍの厚さのベリリ
ウム箔をステンレス鋼にロウ接等で気密接合した後にベ
リリウム箔を物理・化学的処理加工によって軟Ｘ線透過
領域の厚さを減少させることで溶接時にクラックが入る
のを防ぐ方法が提案されていた。

【０００９】また特開平１−２７６５５０号公報「軟Ｘ
線取り出し窓の構造およびその製造方法」に示されてい
るように、接合時に発生する応力を回避する方法とし
て、開口面に平行な方向へ変形可能な金属製の弾性部材
をベリリウム箔とステンレス鋼にロウ接することで、応
力を回避し、ベリリウム箔の耐久性を向上させる方法が
提案された。しかし、上記の方法で用いられている、拡
散接合法においても、電子ビーム溶接においても、ロウ
接においても、ベリリウムを７００℃以上に加熱するた
めに、ベリリウムが再結晶化し始め強度が低下し、また
劣化もし易くクラックが入り易いという問題点があっ
た。そこで、ベリリウム箔を加熱せずに気密性を保つ方
法として、特開平１−９４００号公報「軟Ｘ線取り出し
窓」に示されているように弾性体真空封止媒体としてフ
ッ素ゴムＯ−リングを用いて気密性を保つ方法が提案さ
れた。但し、この方法では弾性体とベリリウム箔に気密
性を保つだけの力を加える必要があり、ベリリウム箔の
厚さを薄くすることが困難であった。

【００１０】又、特開平２−２７２３９９号公報「軟Ｘ
線取り出し窓」及び特開平２−２７２４００号公報「軟
Ｘ線取り出し窓」に示されているように、Ｏ−リングの
代わりに所定の軟度と蒸気圧特性を有する金属を用いて
気密を保持する方法が提案されたが、やはりベリリウム
箔に力を加えて気密性を上げるために、ベリリウム箔の
厚さを薄くすることが困難であった。そこで、特開平３
−１２８４９９号公報「放射光透過薄膜の製造方法及び
その方法により製造された放射光透過薄膜を有する放射
光透過窓」に示されているように、ベリリウム箔を用い
ず無酸素銅上にベリリウム膜を真空蒸着し、その後濃硝
酸を用いて窓部の無酸素銅をエッチングすることで２０
μｍのベリリウム膜とし、このようにして形成された軟
Ｘ線透過窓構成部材をフッ素ゴムＯ−リングを用いて気
密性を保持する方法が提案された。

【００１１】以上のように、大気圧領域と超高真空領域
を分離し、超高真空を保つためのＸ線透過窓については
様々な提案がなされているが、大気圧領域と超高真空領
域を分離するためにベリリウム箔やベリリウム膜の厚さ
を２０μｍ以下の厚さにすることは信頼性の点からも困
難であった。したがって、透過窓部に於ける軟Ｘ線の吸
収が大きく軟Ｘ線を効率よく透過させることが困難であ
った。

【００１２】ところで現在、上記ベリリウムに替り、窒
素シリコンや炭化シリコン、窒化ボロン、ダイヤモンド
等の薄膜を用いて軟Ｘ線領域のＸ線を減衰させないよう
な試みがなされており、数μｍから０．１μｍの厚さの
薄膜を形成することが可能である。例えば、１ｋｅＶの
エネルギーを有するＸ線の場合、従来使われていた２０
μｍの厚さのベリリウムは１１％の透過率であるのに対
し、１μｍの厚さの窒化ボロン薄膜は６５％の透過率、
１μｍの厚さの窒化シリコン薄膜は５１％の透過率であ
り、また、５００ｅＶのエネルギーを有するＸ線の場合
は、２０μｍの厚さのベリリウムは１．６×１０^-7％の
透過率であるのに対し、１μｍの厚さの窒化ボロン薄膜
は７．８％の透過率、１μｍの厚さの窒化シリコン薄膜
は、２．１％の透過率であるので、非常に効率よく軟Ｘ
線を透過する。したがって、このような窒化シリコン、
炭化シリコン、窒化ボロン、ダイヤモンド等の薄膜を軟
Ｘ線透過薄膜部材として用いることが可能である。

【００１３】図２４はこのような軟Ｘ線透過膜部材の構
造を示す断面図であり、図において、３１は支持体、３
２は軟Ｘ線透過薄膜である。これらの大きさは、例え
ば、支持体の直径は４０ｍｍ、透過部の直径は２０ｍ
ｍ、軟Ｘ線透過薄膜の膜厚は１μｍである。通常、製作
のし易さからシリコンが支持体３１として、また、窒化
シリコン薄膜が軟Ｘ線透過薄膜３２として用いられてい
る。このような軟Ｘ線透過薄膜部材をステンレス鋼やア
ルミ合金等の超高真空構造材に接着するためには、ロウ
接や電子ビーム溶接では困難であり、エポキシ系樹脂を
使用することが試みられている。

【００１４】また、赤外線透過窓においては、例えば
「応用分光学ハンドブック」（１９８４年朝倉書店発
行）ｐ．３７２に示されるような、赤外線検出器を例に
とると、赤外線透過窓は冷却された赤外線検出器側の真
空と大気とを分離するために数ｍｍの厚さのものが用い
られている。また、この赤外線透過窓の材料としては、
雑誌（「応用物理」第５巻（１９８６年発行）ｐ．４９
２）に示されるように、長波長限界の長い臭化カリウム
や臭化セシウム等が使用されることが多い。

【００１５】また、半導体等の成膜プロセスにおいては
成膜時の基板温度を精密にコントロールする必要が生じ
てきている。これにともない、成膜プロセス装置に非常
に広い透過域をもつセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）を赤外線
透過窓として用いた放射温度計が提案されている。この
半導体等の成膜プロセスにおいては、成膜時の膜厚を精
密にコントロールする必要が生じてきているため、成膜
プロセス装置にエリプソメータを取り付け、成膜した膜
の厚みを測定することが試みられている。また、可視光
透過窓としては、例えば、「ＵＨＶＣＯＭＰＯＮＥＮ
ＴＳｔｅｃｈｎｉｃａｌｄａｔａ」“ＵＨＶＶｉ
ｅｗｐｏｒｔｓａｎｄＶｉｅｗｐｏｒｔＳｈｕｔ
ｔｅｒｓ”（ＶＡＣＵＵＭＧＥＮＥＲＡＴＯＲＳ社発
行）に示されるようにガラス板、石英板、サファイア板
等の窓材をフランジ材に融着したものが用いられてい
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従来の軟Ｘ線線透過薄
膜部材は以上のように構成されているので、有機物であ
るエポキシ系樹脂はＸ線により放射線劣化が生じ易く、
長時間にわたる信頼性の点で問題があった。また、エポ
キシ系樹脂は高温で分解し易く超高真空を得るためにな
されるベーキング時に分解してガスを発生するという課
題があった。

【００１７】また、従来の赤外線透過窓においては、臭
化カリウムや臭化セシウム等の物質は湿気に弱く、検出
器の冷却による結露等に対して注意深く取り扱う必要が
あるという課題があった。また、窓材として用いている
セレン化亜鉛の亜鉛（Ｚｎ）やセレン（Ｓｅ）の蒸気圧
が高いために、これらの元素が試料作成時に不純物とし
て取り込まれるという課題があった。このように、従来
の赤外線透過窓においては赤外線の透過率の高い材料に
限定されていたので、取り扱いに注意を要し、また、赤
外線透過窓材が蒸気圧が高い物質を含む場合では試料作
成時にこれらの物質が不純物として取り込まれるという
課題があった。

【００１８】また、従来の可視光透過窓においては、窓
材に応力がかかり複屈折が発生するという課題があっ
た。また、ガラス板、石英板、サファイア板等の窓材を
Ｏ−リング等で気密性を保つ方法も試みられているが、
ガラス板、石英板、サファイア板等の窓材に気密性を保
つだけの力を加える必要があり、窓材に応力がかかり複
屈折が発生するという課題があった。また、従来のエリ
プソメータにおいても、上記のような複屈折が発生する
という欠点があるため、精密な測定が困難であるという
課題があった。また、真空紫外透過窓においても、赤外
線透過窓や可視光透過窓と同様の課題があった。

【００１９】さらに、従来の光透過窓では、大気圧領域
と真空領域を分離するために光透過窓構成部材の厚さを
２０μｍ以下の厚さにすることは信頼性の点からも困難
であった。そのため、透過窓部における軟Ｘ線や赤外線
の吸収が大きく、軟Ｘ線や赤外線を効率よく透過させる
ことが困難であった。また、透過窓部における赤外線等
の吸収が大きいため、光透過窓構成部材の材質が限定さ
れるという問題点があった。さらに、透過窓部における
光の歪や光の散乱を減少させることが困難であった。

【００２０】また窓材をフランジ材に融着したり、Ｏ−
リング等で気密性を保つ方法を用いているので、窓材に
応力がかかり複屈折が発生するという課題があった。ま
た、シンクロトロン放射光や自由電子レーザ光は強度が
強いため、光を取り出す窓が放射光による損傷、特に熱
による損傷を受け易く、超高真空を得るためのベーキン
グ時にも損傷を受け易いという課題があった。

【００２１】この発明は上記のような課題を解消するた
めなされたもので、軟Ｘ線領域のＸ線を含むＸ線や赤外
線等の光を効率よく透過する膜を用いて真空を分離する
光透過型真空分離窓を得ることを目的としている。

【００２２】また、この発明は、光の歪や光の散乱を減
らすことが可能な膜厚の薄膜を用いて真空を分離する光
透過型真空分離窓を得ることを目的としている。また、
耐熱性がある薄膜を用いて真空を分離する光透過型真空
分離窓を得ることを目的としている。また、真空を分離
される真空の少なくとも一方が超高真空である光透過型
真空分離窓を得ることを目的としている。

【００２３】また、軟Ｘ線領域のＸ線を含むＸ線や赤外
線等の光を効率よく透過する厚膜及び厚膜部材を用いて
真空を分離する光透過型真空分離窓において複屈折の発
生しない光透過型真空分離窓を得ることを目的としてい
る。

【００２４】また、軟Ｘ線領域のＸ線を効率よく透過
し、超高真空領域と減圧領域の気密を保持し、さらに超
高真空を作るために必要なべーキングが可能な軟Ｘ線透
過窓を得ることを目的としている。

【００２５】

【課題を解決するための手段】この請求項１の発明に係
る光透過型真空分離窓は、光を透過する薄膜と該薄膜を
支持する支持部材との間に、使用環境の温度範囲におい
て液体となる金属または合金からなる層を設けたもので
ある。

【００２６】また、請求項２の発明に係る光透過型真空
分離窓は、光を透過する薄膜部材と該薄膜部材を支持す
る支持部材との間に、使用環境の温度範囲において液体
となる金属または合金からなる層を設けたものである。

【００２７】また、請求項３の発明に係る光透過型真空
分離窓は、使用環境の温度範囲において液体となる金属
をガリウムとし、また、同様に液体となる合金をガリウ
ム合金としたものである。また、請求項４の発明に係る
光透過型真空分離窓は、ガリウムを含む合金を、ガリウ
ム・インジウム合金またはガリウム・スズ合金のいずれ
か１種としたものである。また、請求項５の発明に係る
光透過型真空分離窓は、ガリウム・インジウム合金を、
ガリウムを７５．５重量％、インジウムを２４．５重量
％含有する合金としたものである。また、請求項６の発
明に係る光透過型真空分離窓は、分離された複数の真空
領域のうち少なくともいずれか一方を、１０^-7Ｔｏｒｒ
あるいはそれ以上の超高真空領域としたものである。

【００２８】また、請求項７の発明に係る光透過型真空
分離窓は、光を透過する厚膜と、該厚膜を支持する支持
部材とを備えたもので、前記厚膜と支持部材との間に使
用環境の温度範囲において、液体となる金属または合金
からなる層を設け、前記厚膜を用いて真空領域を複数の
真空領域に分離したものである。また、請求項８の発明
に係る光透過型真空分離窓は、光を透過する厚膜部材
と、該厚膜部材を支持する支持部材とを備えたもので、
前記厚膜部材と支持部材との間に使用環境の温度範囲に
おいて液体となる金属または合金からなる層を設け、前
記厚膜部材を用いて真空領域を複数の真空領域に分離し
たものである。

【００２９】また、請求項９の発明に係る光透過型真空
分離窓は、使用環境の温度範囲において液体となる金属
をガリウムとし、また同様に液体となる合金をガリウム
合金としたものである。また、請求項１０の発明に係る
光透過型真空分離窓は、ガリウムを含む合金を、ガリウ
ム・インジウム合金またはガリウム・スズ合金のいずれ
か１種としたものである。

【００３０】また、請求項１１の発明に係る光透過型真
空分離窓は、ガリウム・インジウム合金を、ガリウムを
７５．５重量％、インジウムを２４．５重量％含有する
合金としたものである。また、請求項１２の発明に係る
光透過型真空分離窓は、分離された複数の真空領域のう
ち少なくともいずれか一方を、１０^-7Ｔｏｒｒあるいは
それ以上の超高真空領域としたものである。

【００３１】また、請求項１３の発明に係る軟Ｘ線透過
窓は、真空チャンバー内の減圧領域と超高真空領域を隔
てて軟Ｘ線を取り出す軟Ｘ線透過窓において、軟Ｘ線透
過窓構成部材と、開口部を有しかつ上記軟Ｘ線透過窓構
成部材を支持する支持部材とが、ガリウムまたはガリウ
ムを含む合金を用いて接着されているものである。ま
た、請求項１４の発明に係る軟Ｘ線透過窓は、ガリウム
を含む合金が７５．５重量％のガリウムと２４．５重量
％のインジウムからなる合金である。

【００３２】

【作用】この請求項１の発明における光透過型真空分離
窓は、光を透過する薄膜と支持部材の間に使用環境の温
度範囲において液体となる金属または合金からなる層を
設けることにより、凝固に伴う体積変化によって薄膜に
応力がかかることを防ぎ、さらに、超高真空に必要なべ
ーキング時に支持部材と熱膨張係数の違いによって、薄
膜に応力がかかることを防ぐ。それ故、薄膜を１μｍ以
下にすることが可能となり、光透過型真空分離窓におけ
る軟Ｘ線領域や赤外線領域等の光の透過率が上昇し、さ
らに薄膜における歪及び光の散乱が減少する。

【００３３】また、請求項２の発明に於ける光透過型真
空分離窓は、光を透過する薄膜部材と支持部材の間に使
用環境の温度範囲において液体となる金属または合金か
らなる層を設けることにより、凝固に伴う体積変化によ
って薄膜部材に応力がかかることを防ぎ、さらに、超高
真空に必要なべーキング時に支持部材と熱膨張係数の違
いによって、薄膜部材に応力がかかることを防ぐ。それ
故、薄膜を１μｍ以下にすることが可能となり、光透過
型真空分離窓における軟Ｘ線領域や赤外線領域等の光の
透過率が上昇し、さらに薄膜における歪及び光の散乱が
減少する。

【００３４】また、請求項３の発明における光透過型真
空分離窓は、金属をガリウムとし、合金をガリウムを含
む合金とすることにより、ベーキング時には、ガリウム
の融点は２９．８℃であるから容易に融解し、薄膜また
は薄膜部材と支持部材の熱膨張係数の違いによって光透
過薄膜に応力がかかることはない。それ故、光透過薄膜
の膜厚を極力薄くする事が可能であるので、軟Ｘ線領域
のＸ線や赤外線等の光を効率よく透過することが可能で
ある。さらに、薄膜中で光が歪を受ける割合が著しく減
少し、その上、薄膜中での光散乱量が減少する。また、
ガリウムまたはガリウムを含む合金は融解時に粘性及び
表面張力を有するので、真空を分離することができる。
さらに、ガリウムまたはガリウムを含む合金はベーキン
グ温度においても蒸気圧が低くべーキング中に超高真空
を汚染することはなく、超高真空に到達するために必要
なべーキングが可能である。

【００３５】また、請求項４の発明における光透過型真
空分離窓は、ガリウムを含む合金を、ガリウム・インジ
ウム合金またはガリウム・スズ合金のいずれか１種とす
ることにより、例えば図２５、図２６に示す状態図から
分かるように、ガリウムとインジウムの合金でインジウ
ムの重量％比率が約３０％より小さい合金では融点が１
５．７〜２９．８℃、また、ガリウムとスズの合金でス
ズの重量％比率が約１５％より小さい合金では融点２
０．５〜２９．８℃とガリウムの融点２９．８℃よりも
低く、ベーキング時には融解し、薄膜または薄膜部材と
支持部材の熱膨張係数の違いによって薄膜に応力がかか
ることはない、それ故、薄膜の膜厚を極力薄くする事が
可能である。したがって軟Ｘ線領域のＸ線や赤外線等の
光を効率よく透過する。さらに、薄膜中で光が歪を受け
る割合が著しく減少し、薄膜中での光散乱量が減少す
る。

【００３６】また、ガリウムとインジウムの合金及びガ
リウムとスズの合金は融解時に粘性や表面張力を有し、
真空を分離する。さらに、ガリウムとインジウムの合金
及びガリウムとスズの合金はベーキング温度においても
蒸気圧が低くべーキング中に超高真空を汚染することは
なく、超高真空に到達するために必要なべーキングが可
能である。なお、図２５、図２６は刊行物（「金属デー
タブック」（社）日本金属学会編、（１９７４年丸善
発行、ｐ．４９９〜４５０）より引用した。

【００３７】また、請求項５の発明における光透過型真
空分離窓は、ガリウム・インジウム合金を、ガリウムを
７５．５重量％、インジウムを２４．５重量％含有する
合金とすることにより、融点が１５．７℃まで低下す
る。したがって、例えば、べーキング時に一度液化した
上記合金は、温度が融点以下、例えば１０℃、の温度に
なっても、過冷却現象により、液体のまま存在すること
となる。このため、通常の実験設備の設置場所において
は、上記合金は液体のままで凝固することがなく、凝固
時に発生する合金の体積変化による応力が薄膜にかかる
ことはない。それ故、薄膜の膜厚をさらに薄くすること
が可能である。したがって軟Ｘ線領域のＸ線や赤外線等
の光をさらに効率よく透過する。さらに、薄膜中で光が
歪を受ける割合がより減少し、薄膜中での光散乱量がよ
り減少する。さらに、通常使用される実験室では液体で
あり、支持部材を暖めずに塗布可能である。また、ガリ
ウム、インジウムとも蒸気圧が低く、超高真空を汚染し
ない。

【００３８】また、請求項６の発明における光透過型真
空分離窓は、複数の真空領域のうち少なくともいずれか
一方を１０^-7Ｔｏｒｒあるいはそれ以上の超高真空領域
とすることにより超高真空領域と真空領域を分離し、光
透過型真空分離窓における光の透過率がさらに上昇す
る。したがって、光透過窓の光強度の減衰や歪が問題と
なる軟Ｘ線透過窓等に適用することにより、強度の減衰
や歪の小さい光透過窓が可能となる。

【００３９】また、請求項７の発明における光透過型真
空分離窓は、光を透過する厚膜と支持部材の間に使用環
境の温度範囲において液体となる金属または合金からな
る層を設けることにより、融着やＯ−リングでの封止に
よる応力を厚膜にかける必要がなく、複屈折が発生しな
い。さらに、超高真空に必要なべーキング時に支持部材
と熱膨張係数の違いにより厚膜に応力がかかることを防
ぎ、厚膜の破損を防ぐ。また、請求項８の発明における
光透過型真空分離窓は、光を透過する厚膜部材と支持部
材の間に使用環境の温度範囲において液体となる金属ま
たは合金からなる層を設けることにより、融着やＯ−リ
ングでの封止による応力を厚膜部材にかける必要がな
く、複屈折が発生しない。さらに、超高真空に必要なべ
ーキング時に支持部材と熱膨張係数の違いにより厚膜部
材に応力がかかることを防ぎ、厚膜部材の破損を防ぐ。

【００４０】また、請求項９の発明における光透過型真
空分離窓は、金属をガリウムとし、合金をガリウムを含
む合金とすることにより、融着やＯ−リングでの封止に
よる応力が厚膜または厚膜部材にかかることがなく複屈
折が発生しない。また、べーキング時には、ガリウムま
たはガリウムを含む合金は容易に融解し、厚膜または厚
膜部材と支持部材の熱膨張係数の違いによって光透過厚
膜に応力がかかることはない。それ故、光透過厚膜が破
壊することはない。また、ガリウムまたはガリウムを含
む合金は融解時に粘性及び表面張力を有することによ
り、真空を分離する。さらに、ガリウムまたはガリウム
を含む合金はべーキング温度においても蒸気圧が低くべ
ーキング中に超高真空を汚染することはなく、超高真空
に到達するために必要なべーキングが可能である。

【００４１】また、請求項１０の発明における光透過型
真空分離窓は、ガリウムを含む合金を、ガリウム・イン
ジウム合金またはガリウム・スズ合金のいずれか１種と
することにより、例えば、図２５、図２６に示す状態図
から分かるように、ガリウムとインジウムの合金でイン
ジウムの重量％比率が約３０％より小さい合金では融点
が１５．７〜２９．８℃、また、ガリウムとスズの合金
でスズの重量％比率が約１５％より小さく合金では融点
が２０．５〜２９．８℃とガリウムの融点２９．８℃よ
りも低く、べーキング時には融解し、厚膜または厚膜部
材と支持部材の熱膨張係数の違いによって厚膜に応力が
かかることはない。さらに、厚膜中で光が歪を受ける割
合が著しく減少し、その上、厚膜中の光散乱量が減少す
る。

【００４２】また、ガリウムとインジウムの合金及びガ
リウムとスズの合金は融解時に粘性や表面張力を有し、
真空を分離する。さらに、ガリウムとインジウムの合金
及びガリウムとスズの合金はベーキング温度に置いても
蒸気圧が低くべーキング中に超高真空を汚染することは
なく、超高真空に到達するために必要なべーキングが可
能である。

【００４３】また、請求項１１の発明における光透過型
真空分離窓は、ガリウム・インジウム合金を、ガリウム
を７５．５重量％、インジウムを２４．５重量％含有す
る合金とすることにより、融点が１５．７℃まで低下す
る。したがって、例えば、ベーキング時に一度液化した
上記合金は、温度が融点以下、例えば１０℃、の温度に
なっても、過冷却現象により、液体のまま存在すること
となる。このため、通常の実験設備の設置場所において
は上記合金は液体のままで凝固することがなく、凝固時
に発生する合金の体積変化による応力が厚膜にかかるこ
とはない。それ故、厚膜または厚膜部材において複屈折
が発生しない。また、支持部材を暖めずに塗布すること
が可能である。また、ガリウム、インジウムとも蒸気圧
が低く、超高真空を汚染しない。

【００４４】また、請求項１２の発明における光透過型
真空分離窓は、複数の真空領域のうち少なくともいずれ
か一方を１０^-7Ｔｏｒｒあるいはそれ以上の超高真空領
域とすることにより、超高真空領域と真空領域を分離
し、光透過型真空分離窓における光の透過率がさらに上
昇する。

【００４５】また、請求項１３の発明における軟Ｘ線透
過窓は、軟Ｘ線透過窓構成部材と支持部材とがガリウム
を用いて接着されているので、べーキング時には、ガリ
ウムは融点が２９．８℃なので液化し、軟Ｘ線透過窓構
成部材と支持部材の熱膨張係数の違いによって軟Ｘ線透
過膜に応力がかかることはない。それ故、軟Ｘ線透過膜
の厚みを極力薄くする事が可能であるので、軟Ｘ線領域
のＸ線を効率よく透過することができる。また、ガリウ
ムは液化時に粘性や表面張力を有しているので、減圧領
域と超高真空領域の気密性を保持できる。さらに、ガリ
ウムはべーキング温度においても蒸気圧が低くべーキン
グ中に超高真空を汚染することはないので、超高真空に
到達するために必要なべーキングが可能である。

【００４６】また、軟Ｘ線透過窓構成部材と支持部材と
がガリウムを含む合金を用いて接着されているので、べ
ーキング時には、ガリウムを含む合金、例えば、図２
５、図２６に示す状態図から分かるように、ガリウムと
インジウムの合金でインジウムの重量％比率が約３０％
より小さい合金では融点が１５．７〜２９．８℃、ま
た、ガリウムとスズの合金でスズの重量％比率が約１５
％より小さい合金では融点が２０．５〜２９．８℃とガ
リウムの融点２９．８℃よりも低く、べーキング時には
液化し、軟Ｘ線透過窓構成部材と支持部材の熱膨張係数
の違いによって軟Ｘ線透過膜に応力がかかることはな
い。

【００４７】それ故、軟Ｘ線透過膜の厚みを極力薄くす
る事が可能であるので、軟Ｘ線領域のＸ線を効率よく透
過することができる。また、ガリウムを含む合金、例え
ば、ガリウムとインジウムの合金やガリウムとスズの合
金は液化時に粘性や表面張力を有しているので、減圧領
域と超高真空領域の気密性を保持できる。さらに、ガリ
ウムを含む合金、例えば、ガリウムとインジウムの合金
やガリウムとスズの合金はべーキング温度においても蒸
気圧が低くべーキング中に超高真空を汚染することはな
いので、超高真空に到達するために必要なべーキングが
可能である。

【００４８】また、請求項１４の発明における軟Ｘ線透
過窓は、７５．５重量％のガリウムと２４．５重量％の
インジウムからなる合金を用いて接着されているので、
融点が１５．７℃であり、一度液化した上記合金は、温
度が融点以下、例えば１０℃、の温度になっても、過冷
却現象により、液体のまま存在する。このため、通常の
実験設備の設置場所においては上記合金は液体のままで
凝固することがないので、凝固時に発生する合金の体積
変化による応力が軟Ｘ線透過膜にかかることはない。そ
れ故、軟Ｘ線透過膜の厚みをさらに薄くすることが可能
であるので、軟Ｘ線領域のＸ線をさらに効率よく透過す
ることができる。

【００４９】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
はこの発明の実施例１の軟Ｘ線透過窓を示す断面図であ
り、図２４と同一の構成要素には同一の符号を付し説明
を省略する。図において、１は軟Ｘ線透過薄膜部材、２
は支持部材、３は層状のガリウムである。また、Ａは真
空チャンバー内の減圧領域、Ｂは超高真空領域である。
軟Ｘ線透過薄膜部材１はシリコンからなる支持体３１と
窒化ケイ素からなる軟Ｘ線透過薄膜３２とから構成され
ている。支持部材２は開口部を有し、かつ軟Ｘ線透過薄
膜部材１を支持するもので、例えば、ステンレス鋼、ア
ルミ合金等の超高真空構造材により構成されている。こ
こで、減圧領域Ａは数Ｔｏｒｒ程度の真空度の領域であ
り、超高真空領域Ｂは１０^-7Ｔｏｒｒ（１．３３×１０
^-5Ｐａ）あるいはそれ以上の真空度の領域である。

【００５０】次に、この軟Ｘ線透過窓の製造方法及び動
作について説明する。支持部材２を温めたところにガリ
ウム３を塗布し、軟Ｘ線透過薄膜部材１を接着する。真
空チャンバーは通常１５０℃でべーキングされ、べーキ
ング時にはガリウム３は融解するので、軟Ｘ線透過薄膜
部材１と支持部材２の熱膨張係数の違いにより軟Ｘ線透
過薄膜３２に応力がかかって破損するということはな
い。また、ガリウムの融解時の粘性は１５０℃において
は１．４ｍＮ・ｓ／ｍ² 、表面張力は７０６ｍＮ／ｍで
あり、例えば、このような軟Ｘ線透過膜部材１をステン
レス鋼（ＳＵＳ３０４）のＩＣＦ１５２フランジにガリ
ウムを用いて接着して１５０℃でべーキングを行っても
ガリウムが流れ出したり、この軟Ｘ線透過薄膜部材１が
はがれ落ちたりすることがなく、超高真空領域Ｂと減圧
領域Ａの真空を分離することができる。さらに、ガリウ
ムの蒸気圧は１５０℃では１０^-10 Ｔｏｒｒ以下なの
で、超高真空に到達するために必要なべーキング中に超
高真空を汚染することはない。

【００５１】実施例２．図２はこの発明の他の実施例の軟Ｘ線透過窓の要部を示
す断面図である。なお、図において図１と同一の構成要
素には同一の符号を付してある。この支持部材２は無酸
素銅やアルミ合金等から構成され、ガスケットを兼ねて
いる。このような軟Ｘ線透過窓においても実施例１のも
のと同様の効果が得られる。

【００５２】また、上記各実施例では軟Ｘ線透過薄膜部
材１がはがれ落ちたりずれ落ちたりしないように、支持
部材２に軟Ｘ線透過薄膜部材１の入るえりぐりを設けて
いるが、押え板等で軟Ｘ線透過薄膜部材１を軽く押える
構成としてもよい。

【００５３】なお、上記の各実施例では、支持体３１を
シリコンにより、また、軟Ｘ線透過薄膜３２を窒化シリ
コン薄膜により構成した軟Ｘ線透過薄膜部材１をガリウ
ム３を用いて接着した一例を示したが、支持体３１はシ
リコンとは限らない。また、軟Ｘ線透過薄膜３２は窒化
ボロン薄膜、炭化シリコン薄膜やダイヤモンド薄膜等で
もよく、窒化シリコン薄膜とは限らない。特に原子量１
３の炭素を多く含むダイヤモンド薄膜は熱伝導率が高い
ので、軟Ｘ線透過薄膜３２において発生した放射光照射
による熱を効率よく散逸させることが可能である。ま
た、無酸素銅もしくはニッケルからなる支持体とベリリ
ウム薄膜で構成された軟Ｘ線透過薄膜部材をガリウムを
用いて接着しても同様の効果が得られる。また、薄いベ
リリウム箔を軟Ｘ線透過薄膜部材としてガリウムを用い
て接着しても同様の効果が得られることは言うまでもな
い。

【００５４】また、支持部材２や軟Ｘ線透過薄膜部材１
の接着部にガリウム３が濡れ易く密着性のよくなるよう
な処理、例えば、支持部材２の接着部表面にニッケルめ
っきを行って、接着性を上げ、気密性を上げてもよい。

【００５５】実施例３．図３はＸ線測定装置が取り付けられた超高真空プロセス
装置にこの発明の軟Ｘ線透過窓を適用した一例を示す断
面構成図であり、図において、１１は試料、１２は試料
製造機構、１３は超高真空装置、１４は排気装置、１５
はＸ線を励起する機構、１６〜２１はゲートバルブ、２
２は排気装置、２３は半導体検出器、２４は真空容器、
２５は液体窒化デュア、４１は軟Ｘ線透過窓である。

【００５６】上記のように構成された装置において、超
高真空装置１３が超高真空に引かれた状態で、ゲートバ
ルブ１６を介してＸ線測定装置が取り付けられている場
合について説明する。まず、Ｘ線分光・検出系１００を
ゲートバルブ１８において取り外す。次に、ゲートバル
ブ１６，１７を閉じた状態でゲートバルブ１９，２０を
開けて排気装置２２で軟Ｘ線透過窓４１の両側のそれぞ
れのゲートバルブで仕切られた空間Ｉａ，Ｉｂを軟Ｘ線
透過窓４１に差圧がかからないように同時に真空排気す
る。初期の排気速度を落し、真空がよくなるにつれ排気
速度を上げることで差圧がほとんどかからないようにす
ることができる。そして、軟Ｘ線透過窓４１とゲートバ
ルブ１６，１９で囲まれた空間Ｉａを中心的にべーキン
グを行ない、この空間中に存在する水成分を減少させ
る。この時、本発明の軟Ｘ線透過窓４１を用いているの
で、実施例１や２と同様の効果が得られる。

【００５７】べーキングが終了した後、Ｘ線分光・検出
系１００をゲートバルブ１８を介して取り付ける。ゲー
トバルブ１９，２０を閉じ、ゲートバルブ２１を開けゲ
ートバルブ１７，１８，２１で囲まれた空間を排気装置
２２で十分に排気する。そして、ゲートバルブ２１を閉
じ、ゲートバルブ１７，２０を開け、ゲートバルブ１
６，１８を開ける。この状態では、Ｘ線分光・検出系１
００側の高真空領域と超高真空装置側の超高真空領域が
軟Ｘ線透過窓４１によって分離されているので、Ｘ線分
光・検出系１００側の真空中に残存する水成分が超高真
空装置側の真空を汚染することはない。また、上記のよ
うに差圧がかからないようにバルブ操作し排気すること
で軟Ｘ線透過窓４１を１００ｎｍ程度まで薄くすること
が可能であり、軟Ｘ線を効率よく測定することができ
る。それ故、軽元素から放出される１ｋｅＶ以下の軟Ｘ
線を測定することが可能となる。なお、ゲートバルブ１
６〜２１の開閉手順は上記手順に限られるものではな
い。

【００５８】実施例４．図４は本発明の軟Ｘ線透過窓を適用した他の一例を示す
断面構成図であり、酸化ガスを導入し酸化物薄膜を形成
する高真空プロセス装置にＸ線測定装置を取り付けたも
のである。ここでは、図３と同一の構成要素には同一の
符号を付してある。図において、２６は高真空装置、２
７は酸化ガス導入機構、２８は排気装置、２９は差動排
気用オリフィス、４２は軟Ｘ線透過窓である。また、図
５は軟Ｘ線透過窓４２に用いた軟Ｘ線透過薄膜部材の断
面図で、支持体４３としてシリコン、軟Ｘ線透過薄膜４
４として窒化シリコン薄膜、紫外から遠赤外にわたる電
磁波を遮蔽する遮光膜４５としてアルミニウム膜で構成
されている。ここでは支持体４３のシリコンと開口部を
有する支持部材２のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）をガ
リウム３を用いて接着している。また酸化ガスとして
は、酸素ガス、酸素とオゾンの混合ガス原子状の酸素が
好適に用いられる。

【００５９】上記のように構成された装置において、高
真空装置２６が高真空に引かれた状態で、ゲートバルブ
１６を介してＸ線測定装置が取り付けられている場合に
ついて説明する。まず、ゲートバルブ１６，１８を閉じ
た状態でゲートバルブ１９，２０を開けて、排気装置２
２で軟Ｘ線透過窓４２の両側のそれぞれのゲートバルブ
で仕切られた空間IIａ，IIｂを軟Ｘ線透過窓４２に差圧
がかからないように同時に真空排気する。初期の排気速
度を落し、真空度が上がるにつれ排気速度を上げること
で差圧がほとんどかからないようにできる。そして、ゲ
ートバルブ１９を閉じ、ゲートバルブ１６，１８を開け
る。この状態では、Ｘ線分光・検出系１００側の高真空
領域と高真空装置側の真空領域が軟Ｘ線透過窓４２によ
って分離されているので、酸化ガスを１０^-4Ｔｏｒｒ程
度導入して酸化物薄膜を形成する際においても、酸化ガ
スがＸ線分光・検出系１００側に影響を与えることはな
い。

【００６０】また、上記のように差圧がかからないよう
にバルブ操作し排気することで軟Ｘ線透過窓４２の軟Ｘ
線透過薄膜４４を１００ｎｍ程度まで薄くすることが可
能であり、軟Ｘ線を効率よく測定することができる。そ
れ故、軽元素から放出される１ｋｅＶ以下の軟Ｘ線を測
定することが可能となる。さらに、アルミニウム膜４５
を軟Ｘ線透過薄膜４４上に、クラスタイオンビーム蒸着
法などにより、１００〜２００ｎｍ蒸着することによ
り、酸化物薄膜形成時における基板加熱や試料製造機構
からの紫外から遠赤外にわたつ電磁波を遮蔽することが
できる。また、このアルミニウム膜は１ｋｅＶ以下の軟
Ｘ線をよく透過するので、軽元素から放出される軟Ｘ線
を測定することが可能となる。また、アルミニウム膜４
５をＸ線分光・検出系１００側、窒化シリコン薄膜４４
を高真空装置側とすることで、酸化ガスによるアルミニ
ウム膜４５の酸化を防ぐことが出来る。また、窒化ケイ
素薄膜等の窒化膜は酸化ガスに対して強く侵されること
はない。なお、ゲートバルブ１６，１８〜２０の開閉手
順は、上記手順に限られるものではない。

【００６１】また、実施例４では酸化ガスを導入して酸
化物薄膜を形成する場合について述べたがこれに限られ
るものではない。例えば、III−Ｖ族化合物薄膜を有機
金属ガス等を用いて形成する場合においても、実施例４
と同様の効果を奏することができ、Ｘ線分光・検出系１
００側の高真空領域と高真空装置側の真空領域が軟Ｘ線
透過窓４２によって分離されているので、有機金属ガス
がアルミニウム膜を侵すということはない。

【００６２】実施例５．図６はＸ線光電子分光装置のＸ線源に本発明の軟Ｘ線透
過窓を適用した一例を示す断面構成図であり、図７はＸ
線源の詳細断面図である。図において、５１は超高真空
槽、５２は排気装置、５３は試料、５４はマニピュレー
タ、５５，５６はゲートバルブ、５７は排気装置、５８
は試料導入機構、５９はエネルギー分析器、６０はＸ線
源、６１は電子線源、６２はターゲット、６３は冷却機
構、６４は軟Ｘ線透過窓、６５は電子線、６６は散乱電
子、６７はＸ線である。

【００６３】Ｘ線光電子分光は表面分析手法であるた
め、１０^-8Ｔｏｒｒ（１．３３×１０^-6Ｐａ）あるいは
それ以上の超高真空が必要であり、上記のように構成さ
れた装置においては、超高真空槽５１はゲートバルブ５
５，５６を開けた状態でターボ分子ポンプ等の排気装置
５７で排気しながら、べーキングが施される。ベーキン
グ時にはガリウム３は融解するので、実施例１や２と同
様の効果を得ることができる。ベーキング終了後ゲート
バルブ５５を閉じ、排気装置５２で超高真空に引く。試
料５３は試料導入機構５８を用いて導入する。Ｘ線源６
０によりＸ線を照射された試料５３は光電子を発生し、
その光電子をエネルギー分析器５９により分析を行う。

【００６４】Ｘ線源６０において、電子線源６１により
５００ｅＶ〜５ｋｅＶ程度に加速された電子線６５がグ
ラファイト等のターゲット６２に照射される。このとき
ターゲット６２は励起されＸ線６７を発生する。このＸ
線６７は軟Ｘ線透過窓６４を透過し試料５３に照射され
る。差圧がかからない構造なので軟Ｘ線透過窓６４の軟
Ｘ線透過薄膜を１００ｎｍ程度まで薄くすることが可能
であり、したがって軟Ｘ線領域の炭素の特性Ｘ線をＸ線
源として用いることが出来る。さらに、ターゲットから
散乱された電子６６は軟Ｘ線透過薄膜を透過することが
出来ないので、散乱された電子６６が試料５３に当たる
ことはない。それ故、炭素に限らず軟Ｘ線領域の特性Ｘ
線をＸ線源として用いても充分な強度を得ることが出
来、散乱電子６６によるノイズを低減させることが可能
となる。

【００６５】上記実施例５では、Ｘ線光電子分光装置の
Ｘ線源に本発明の軟Ｘ線透過窓を用いた例を示したが、
この実施例に限定されるものではなく、他の電子線励起
によるＸ線源に本発明の軟Ｘ線透過窓を用いても同様の
効果を奏するのはいうまでもない。

【００６６】実施例６．図８は軟Ｘ線光化学反応プロセス装置に本発明の軟Ｘ線
透過窓を適用した一例を示す断面構成図であり、７１は
シンクロトロン放射光装置、７２，７３は高速遮断バル
ブ、７４はミラー、７５は分光器、７６〜７８は排気装
置、７９はゲートバルブ、８０は試料、８１はガス導入
機構、８２は真空槽、８３は軟Ｘ線透過窓である。

【００６７】シンクロトロン放射光装置及び軟Ｘ線ビー
ムラインにおいては１０^-7Ｔｏｒｒ（１．３３×１０^-5
Ｐａ）あるいはそれ以上の超高真空が必要であり、排気
装置７６，７７で排気しながら、ベーキングを行う。ベ
ーキング時にはガリウム３は融解するので、実施例１や
２と同様の効果を得ることができる。ベーキング終了後
ゲートバルブ７９を開け、ガス導入機構８１でガスが導
入された状態の真空槽８２と真空的に接続する。この場
合、軟Ｘ線透過窓８３で真空が分離されているので導入
ガスがシンクロトロン放射光装置の方へ流入することは
ない。軟Ｘ線透過窓８３に差圧がかからない構造なので
軟Ｘ線透過窓８３の軟Ｘ線透過薄膜を１００ｎｍ程度ま
で薄くすることが可能であり、効率よく軟Ｘ線領域のＸ
線と透過させることができる。それ故、導入ガスの反応
速度が速くなり、製造される試料８０のスループットが
向上する。また、１０^-10 Ｔｏｒｒから１０^-3Ｔｏｒｒ
までの真空度の範囲で差圧を保つことができるので、従
来の差動排気を簡略化することができ、信頼性及びメイ
ンテナンス性が向上し、敷地節約が可能になる。

【００６８】実施例７．図９はＸ線リソグラフィ装置に本発明の軟Ｘ線透過窓を
適用した一例を示す断面構成図であり、８４，８５は排
気装置、８６はＸ線マスク、８７は試料、８８はＸ線ス
テッパーである。８９はヘリウムガス導入機構、９０は
軟Ｘ線透過窓、９１はベリリウム等からなる可視光を透
過しないＸ線透過窓である。なお、７１〜７７，８３は
図８と同一の構成である。

【００６９】シンクロトロン放射光装置及び軟Ｘ線ビー
ムラインにおいては超高真空が必要であり、排気装置７
６，７７で排気しながら、ベーキングを行う。ベーキン
グ時にはガリウム３は融解するので、実施例１や２と同
様の効果を得ることができる。また、軟Ｘ線透過窓８３
に差圧がかからない構造なので軟Ｘ線透過窓８３の軟Ｘ
線透過薄膜を１００ｎｍ程度まで薄くすることが可能で
あり、効率よく軟Ｘ線領域のＸ線領域のＸ線を透過させ
ることができる。また、１０^-10 Ｔｏｒｒから１０^-3Ｔ
ｏｒｒまでの真空度の範囲で差圧を保つことができるの
で、従来の差動排気を簡略化することができ、信頼性や
メンテナンス性が向上し、敷地節約が可能になる。

【００７０】さらに、軟Ｘ線透過窓８３の軟Ｘ線透過薄
膜よりも厚い膜厚の軟Ｘ線透過薄膜を有する軟Ｘ線透過
窓９０を用いることより１０^-3Ｔｏｒｒから１０^-1Ｔｏ
ｒｒまでの真空度の範囲で差圧を保つことができ、最終
的にベリリウム等の可視光を透過しないＸ線透過窓９１
を用いて数Ｔｏｒｒの真空状態にすることができる。こ
れにより、数Ｔｏｒｒの真空状態でＸ線ステッパー８８
を動作させることが出来、放射光による熱をヘリウムを
用いて散逸させることが出来る。それ故、Ｘ線マスク８
６が熱的に歪んだりすることはない。また、軟Ｘ線透過
窓８３や軟Ｘ線透過窓９０においてはリソグラフィに用
いるＸ線の強度はほとんど減衰しないので、効率よく露
光することが可能となり、スループットが向上する。

【００７１】なお、上記各実施例で用いたガリウムの代
わりにガリウムを含む合金を用いても上記各実施例と同
様の効果を得ることができる。ここで、実施例１におい
てガリウム３の代わりに７５．５重量％のガリウムと２
４．５重量％のインジウムからなる合金（ここでは、Ｇ
ａ７５．５−Ｉｎ合金と称することとする）を用いた場
合の製造方法及び動作について説明する。このＧａ７
５．５−Ｉｎ合金は、融点が１５．７℃であり、一度融
解した上記合金は、温度が融点以下、例えば１０℃の温
度になっても、過冷却現象により、液体のまま存在す
る。

【００７２】支持部材２にＧａ７５．５−Ｉｎ合金３を
塗布し、軟Ｘ線透過薄膜部材１を接着する。通常の実験
室における室温では、上記合金は液体であり支持部材を
暖めずに接着できる。真空チャンバーは通常１５０℃で
ベーキング時においてＧａ７５．５−Ｉｎ合金３は液体
状態なので、軟Ｘ線透過薄膜部材１と支持部材２の熱膨
張係数の違いにより軟Ｘ線透過薄膜３２に応力がかかっ
て破損するということはない。また、通常の実験設備の
設置場所においては上記合金は液体のままで凝固するこ
とがないので、凝固時に発生する合金の体積変化による
応力が軟Ｘ線透過薄膜にかかることはない。

【００７３】また、Ｇａ７５．５−Ｉｎ合金は粘性や表
面張力を有するので、例えば、図２１に示すような軟Ｘ
線透過薄膜部材１をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）のＩ
ＣＦ１５２フランジにＧａ７５．５−Ｉｎ合金を用いて
接着して１５０℃でベーキングを行ってもこの合金が流
れ出たり、軟Ｘ線透過薄膜部材１がはがれ落ちたりする
ことがなく、超高真空領域Ｂと減圧領域Ａの真空を分離
することができる。また、Ｇａ７５．５−Ｉｎ合金はガ
リウムよりも粘性が高く、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０
４）との馴染みがよい。さらに、ガリウムやインジウム
の蒸気圧は１５０℃では１０^-10 Ｔｏｒｒ以下なので、
超高真空に到達するために必要なベーキング中に超高真
空を汚染することはない。

【００７４】上記の説明においては、ガリウムを含む合
金として融点が１５．７℃と最も低いＧａ７５．５−Ｉ
ｎ合金を用いた場合について述べたが、この塑性の合金
に限るものではない。例えば図２５、図２６に示す状態
図から分かるように、ガリウムとインジウムの合金でイ
ンジウムの重量％比率が約３０％より小さい合金では融
点が１５．７〜２９．８℃、また、ガリウムとスズの合
金でスズの重量％比率が約１５％より小さい合金では融
点が２０．５〜２９．８℃とガリウムの融点２９．８℃
よりも低く、ベーキング時には容器に融解し、軟Ｘ線透
過薄膜部材と支持部材の熱膨張係数の違いによって軟Ｘ
線透過薄膜に応力がかかることはない。それ故、軟Ｘ線
透過薄膜の厚みを極力薄くすることが可能であり、軟Ｘ
線領域のＸ線を効率よく透過することができる。また、
ガリウムとインジウムの合金やガリウムとスズの合金は
融解時に粘性や表面張力を有するので、減圧領域と超高
真空領域の真空を分離することができる。さらに、ガリ
ウムとインジウムの合金やガリウムとスズの合金はベー
キング温度においても蒸気圧が低くベーキング中に超高
真空を汚染することはないので、超高真空に到達するた
めに必要なベーキングが可能である。

【００７５】実施例８．図１０はこの発明の他の実施例である赤外線透過窓を示
す断面図である。図において、１０１は赤外線透過窓構
成部材、１０２は赤外線透過窓構成部材１０１を支持す
る支持部材、１０３は７５．５重量％のガリウムと２
４．５重量％のインジウムからなる合金（Ｇａ７５．５
−Ｉｎ合金）である。支持部材１０２は開口部を有し、
例えば、熱伝導率の低いステンレス鋼等の真空構造材に
より構成されている。

【００７６】図１１はこの赤外線透過窓構成部材１０１
の構造を示す断面図である。図において、１０４は支持
体、１０５は赤外線透過薄膜であり、例えば、支持体の
直径１５ｍｍ、透過部は５ｍｍ角、赤外線透過薄膜の膜
厚５０ｎｍである。通常、支持体１０４にシリコン、赤
外線透過薄膜１０５に極薄の膜厚の窒化シリコン薄膜が
用いられている。シリコン支持体１０４上に気相化学蒸
着法（ＣＶＤ）によりシリコンとほぼ同じ熱膨張係数を
持つ組成の窒化シリコン薄膜１０５を形成し、シリコン
支持体１０４を水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液等のアル
カリ性溶液でエッチング除去し、透過部を形成する。た
だし、支持体１０４と赤外線透過薄膜１０５はシリコン
と窒化シリコンとに限るものではない。例えば、赤外線
透過薄膜１０５にダイヤモンド状カーボン薄膜を用いて
もよい。また、エッチング法は上記に限られるものでは
なく、例えばドライエッチング法を用いてもよい。

【００７７】次に赤外線透過窓の製造方法及び動作につ
いて説明する。支持部材１０２にＧａ７５．５−Ｉｎ合
金１０３を塗布し、赤外線透過窓構成部材１０１を接着
する。Ｇａ７５．５−Ｉｎ合金は、融点が１５．７℃で
あり、一度融解した上記合金は、温度が融点以下、例え
ば１０℃の温度になっても、過冷却現象により、液体の
まま存在する。通常の実験室における室温では、上記合
金は液体であり支持部材を暖めずに接着できる。また、
通常の実験設備の設置場所においては上記合金は液体の
ままで凝固することがないので、凝固時に発生する合金
の体積変化による応力が赤外線透過薄膜にかかることは
ない。それ故、赤外線透過薄膜の膜厚を５０ｎｍ以下に
することが可能となり、窒化シリコン薄膜が赤外線領域
で吸収する波長の赤外線においても１０％以上の透過率
を得ることが出来る。

【００７８】実施例９．図１２は本発明の赤外線透過窓を適用した一例を示す断
面構成図であり、真空プロセス装置に放射温度測定装置
を取り付けたものである。図において、１０６は真空
槽、１０７は排気装置、１０８は試料、１０９は加熱機
構、１１０は試料製造用ガス導入機構、１１１は赤外線
検出器、１１２は液体窒化デュア、１１３は液体ヘリウ
ムデュア、１１４は赤外線透過窓である。

【００７９】上記のように構成された装置においては、
真空槽１０６は排気装置１０７によって真空に引かれ
る。赤外線透過窓１１４は差圧がかからないように真空
引き出来るようになっているので、赤外線透過窓１１４
の赤外線透過薄膜１０５を５０ｎｍ程度まで薄くするこ
とが可能であり、長波長限界が向上し赤外線を効率よく
測定することができる。加熱機構１０９からの輻射熱に
より赤外線透過窓１１４付近が加熱されても、赤外線透
過窓構成部材１０１と支持部材１０２の熱膨張係数の違
いにより赤外線透過薄膜１０５に応力がかかって破損す
るということはない。また、通常の実験設備の設置場所
においては上記合金は液体のままで凝固することがない
ので、凝固時に発生する合金の体積変化による応力が赤
外線透過薄膜にかかることはない。さらに、赤外線透過
薄膜１０５の窒化シリコン薄膜は蒸気圧が極めて低く、
ガリウムやインジウムの蒸気圧も低いので、高純度ガス
を用いて試料を製造する際に赤外線透過窓１１４の構成
材やガリウムやインジウムが不純物として試料に取り込
まれることはない。また、赤外線透過薄膜１０５の窒化
シリコン薄膜は湿気に対して強く、取り扱いが簡便であ
る。

【００８０】上記のように構成された装置においては、
赤外線透過窓１１４として厚さ１０μｍの１インチ径の
シリコン厚膜やゲルマニウム厚膜等を用いれば、通常の
厚さ数ｍｍのシリコンやゲルマニウム等の赤外線透過窓
を用いた場合よりも透過率が上昇する。また、ガリウム
−インジウム合金は液体であるので、加熱機構１０９か
らの輻射熱により赤外線透過窓１１４付近が加熱されて
も、１０μｍの１インチ径のシリコン厚膜やゲルマニウ
ム厚膜等と支持部材１０２の熱膨張係数の違いによりシ
リコン厚膜やゲルマニウム厚膜等に応力がかかって破損
するということはない。

【００８１】実施例１０．図１３はこの発明の他の実施例である可視光透過窓を示
す断面図である。図において、１２１は可視光透過窓構
成部材、１２２は可視光透過窓構成部材１２１を支持す
る支持部材、１２３は７５．５重量％のガリウムと２
４．５重量％のインジウムからなる合金（Ｇａ７５．５
−Ｉｎ合金）である。支持部材１２２は、開口部を有
し、ステンレス鋼やアルミニウム合金等からなる真空構
造材により構成されている。

【００８２】図１４はこの可視光透過窓構成部材の構造
を示す断面図である。図において、１２４は支持体、１
２５は可視光透過薄膜であり、例えば、支持体の直径４
０ｍｍ、透過部は１０ｍｍ×３０ｍｍ、可視光透過薄膜
の膜厚３００ｎｍである。支持体１２４にシリコン、可
視光透過薄膜１２５に窒化シリコン薄膜が用いられてい
る。支持体１２４上に気相化学蒸着法（ＣＶＤ）により
シリコンとほぼ同じ熱膨張係数を持つ組成の窒化シリコ
ン薄膜１２５を形成し、支持体１２４をふっ酸（ＨＦ）
溶液等の酸性溶液で選択エッチングし、透過部を形成す
る。ただし、支持体１２４と可視光透過薄膜１２５はシ
リコンと窒化シリコンとに限るものではない。また、エ
ッチング法はこれに限られたものでななく、ドライエッ
チング法を用いてもよい。

【００８３】次にこの可視光透過窓の製造方法及び動作
について説明する。支持部材１２２にＧａ７５．５−Ｉ
ｎ合金１２３と塗布し、可視光透過窓構成部材１２１を
接着する。Ｇａ７５．５−Ｉｎ合金は、融点が１５．７
℃であり、一度融解した上記合金は、温度が融点以下、
例えば１０℃の温度になっても、過冷却現象により、液
体のまま存在する。通常の実験室における室温では、上
記合金は液体であり支持部材を暖めずに接着することが
できる。また、通常の実験設備の設置場所においては上
記合金は液体のままで凝固することがないので、凝固時
に発生する合金の体積変化による応力が可視光透過薄膜
にかかることはない。それ故、可視光透過薄膜の膜厚を
１００ｎｍ程度にすることが可能となり、窒化シリコン
薄膜中における光の散乱や光学的な歪を現象することが
出来る。

【００８４】実施例１１．図１５はこの発明の可視光透過窓を適用した一例を示す
上面断面構成図であり、真空プロセス装置に微粒子測定
装置を取り付けたものである。図において、１２６は真
空槽、１２７は排気装置、１２８は試料、１２９はレー
ザ光源、１３０は走査用ミラー、１３１，１３２は光学
素子、１３３は光検出器、１３４は光トップ、１３５，
１３６は可視光透過窓である。

【００８５】上記のように構成された装置においては、
真空槽１２６は排気装置１２７によって真空に引かれ
る。可視光透過窓１３５，１３６は差圧がかからないよ
うに真空引き出来るようになっているので、可視光透過
窓１３５，１３６の可視光透過薄膜１２５を１００ｎｍ
程度まで薄くすることが可能であり、窒化シリコン薄膜
中における光の散乱や光学的な歪を減少させることが出
来る。それ故、可視光透過窓１３５の可視光透過薄膜１
２５中において光が散乱され検出バックグランドを上昇
させることはない。また、可視光透過窓１３５，１３６
の可視光透過薄膜１２５中における光学的な歪のための
偏光面の変化は極微少であり、これにより検出バックグ
ランドを上昇させることはない。従って、微粒子の検出
下限界を向上させることができる。

【００８６】実施例１２．図１６はこの発明の他の実施例である可視光透過窓を示
す断面図である。図において、１４１は数ｍｍ厚の石英
等の板からなる可視光透過厚膜、１４２は可視光透過厚
膜１４１を支持する支持部材、１４３は７５．５重量％
のガリウムと２４．５重量％のインジウムからなる合金
（Ｇａ７５．５−Ｉｎ合金）である。支持部材１４２は
開口部を有しステンレス鋼やアルミニウム合金等の真空
構造材により構成されている。

【００８７】次に、この可視光透過窓の製造方法及び動
作について説明する。支持部材１４２にＧａ７５．５−
Ｉｎ合金１４３を塗布し、可視光透過厚膜１４１を接着
する。Ｇａ７５．５−Ｉｎ合金は、融点が１５．７℃で
あり、一度融解した上記合金は、温度が融点以下、例え
ば１０℃の温度になっても、過冷却現象により、液体の
まま存在する。通常の実験室における室温では、上記合
金は液体であり支持部材を暖めずに接着することができ
る。また、通常の実験設備の設置場所においては上記合
金は液体のままで凝固することがないので、凝固時に発
生する合金の体積変化による応力が可視光透過厚膜にか
かることはない。それ故、可視光透過厚膜１４１を直接
Ｏ−リングで押えつけるときや可視光透過厚膜１４１を
支持部材１４２に融着するときに発生する複屈折率をほ
ぼ０とすることができ、光学的な歪を減少させることが
出来る。

【００８８】実施例１３．図１７はこの発明の可視光透過窓を適用した一例を示す
断面構成図であり、高真空プロセス装置にエリプソメー
タを取り付けたものである。図において、１４４は真空
槽、１４５は排気装置、１４６は試料、１４７は試料製
造機構、１４８はレーザ光源、１４９，１５０は光学素
子、１５１は光検出器、１５２，１５３は可視光透過窓
である。

【００８９】上記のように構成された装置においては、
真空槽１４４は排気装置１４５によって高真空に引かれ
る。可視光透過窓１５２，１５３は差圧がかからないよ
うに真空引き出来るようになっているので、可視光透過
窓１５２，１５３の可視光透過厚膜１４１が外れること
はない。この実施例においても実施例１２と同様に、可
視光透過厚膜１４１を直接Ｏ−リングで押さえつけると
きや可視光透過厚膜１４１を支持部材１４２に融着する
ときに発生する複屈折率をほぼ０とすることができ、光
学的な歪を減少させることが出来、したがって可視光透
過厚膜１４１による歪を補正する必要がなく精密な測定
が可能となる。

【００９０】実施例１４．図１８はこの発明の他の実施
例である真空紫外透過窓を示す断面図である。図におい
て、１６１は真空紫外透過窓構成部材、１６２は真空紫
外透過構成部材１６１を支持する支持部材、１６３は７
５．５重量％のガリウムと２４．５重量％のインジウム
からなる合金（Ｇａ７５．５−Ｉｎ合金）、１６６は直
線導入機構、１６７はシール材、１６８は真空容器であ
る。支持部材１６２は開口部を有し、ステンレス鋼やア
ルミニウム合金等の真空構造部材により構成されてい
る。

【００９１】図１９はこの真空紫外透過窓構成部材１６
２の構造を示す断面図である。図において、１６４は支
持体、１６５は真空紫外透過薄膜であり、例えば、支持
体の直径１５ｍｍ、透過部の直径５ｍｍ、真空紫外透過
薄膜の膜厚は１μｍである。支持体１６４にシリコン、
真空紫外透過薄膜１６５にふっ化カルシウム膜やサファ
イア膜等が用いられている。

【００９２】次にこの真空紫外透過窓の製造方向及び動
作について説明する。支持部材１６２にＧａ７５．５−
Ｉｎ合金１６３を塗布し、真空紫外透過窓構成部材１６
１を接着する。Ｇａ７５．５−Ｉｎ合金は、融点が１
５．７℃であり、一度融解した上記合金は、温度融点以
下、例えば１０℃の温度になっても、過冷却現象によ
り、液体のまま存在する。通常の実験室における室温で
は、上記合金は液体であり支持部材を暖めずに接着する
ことができる。また、通常の実験設備の設置場所におい
ては上記合金は液体のままで凝固することがないので、
凝固時に発生する合金の体積変化による応力が真空紫外
透過薄膜にかかることはない。また、真空紫外透過薄膜
に差圧をかけないように排気するため、直線導入機構１
６６で支持部材１６２を上昇させておき空間III ａ，II
I ｂがつながっている状態にし排気を始める。空間III
ａ，III ｂが充分に排気できた後、直線導入機構１６６
で支持部材１６２を下降させてシール材１６７で真空シ
ールを行う。これにより、空間III ａとIII ｂを真空的
に分離することができる。このようにして排気すること
で、真空紫外透過薄膜に差圧がかかることはない。それ
故、真空紫外透過薄膜の膜厚を１００ｎｍ程度にするこ
とが可能となり、透過限界波長をさらに短くすることが
可能となる。

【００９３】実施例１５．図２０は真空紫外プラズマ光源を備えた光化学反応プロ
セス装置に本発明の真空紫外透過窓を適用した一例を示
す側面構成図であり、図において、１６９は真空槽、１
７０は排気装置、１７１は試料製造用ガス導入機構、１
７２は真空槽、１７３は排気装置、１７４はプラズマ励
起機構、１７５は荷電粒子除去機構、１７６はプラズマ
発生用ガス導入機構、１７７はプラズマである。ここで
は、真空槽１６９と真空槽１７２は図１８に示した実施
例１４の真空紫外透過窓を用いて接続されている。

【００９４】上記のように構成された装置においては、
上記実施例１４と同様に、差圧がかからないように真空
引きした後、真空紫外透過窓を用いて真空槽１６９と真
空槽１７２の真空を分離することができる。ここではガ
ス導入機構１７６によりプラズマ発生用ガスを導入し、
プラズマ励起機構１７４、例えば放電やレーザ等でプラ
ズマを発生させる。プラズマ１７７から放出される真空
紫外光は真空紫外透過窓を透過し、ガス導入機構１７１
より導入されたガスを反応させ試料１７１を製造する。
この装置は差圧がかからないように真空引き出来るよう
になっているので、紫外透過窓１６１の真空紫外透過薄
膜１６５を１００ｎｍ程度まで薄くすることが可能であ
り、透過限界波長をさらに短くすることが可能となり、
透過限界波長近傍での強度が増加し、反応速度が上昇
し、試料製造のスループットが上昇する。また、試料１
７１として水銀カドニウムテルルの結晶成長をさせる場
合や水銀の放電を用いてプラズマ１７７を発生させる場
合には、Ｇａ７５．５−Ｉｎ合金１６３の代わりに、水
銀や水銀を含む合金を用いてもよい。すなわち、接着に
用いる金属及び合金が蒸気圧が高い場所でも、プロセス
等に影響を与えない場合には、上記金属及び合金を用い
ることが出来る。

【００９５】なお上記各実施例の光と取り出す光透過型
真空分離窓においては、光透過窓構成部材と開口部を有
しかつ光透過窓構成部材を支持する支持部材とを接着し
た構成としたが、これの実施例に限らず、熱膨張係数の
異なる二つの物質を接着する場合に適用することもで
き、応力がかからないようにすることが可能なことは言
うまでもない。

【００９６】実施例１６．図２１はこの発明の他の実施例による軟Ｘ線透過窓を示
す断面図である。図において、２０１は図２４で示され
たような軟Ｘ線透過窓構成部材、２０２は開口部を有し
かつ軟Ｘ線透過窓構成部材を支持する支持部材でステン
レス鋼やアルミ合金等の超高真空構造材でることが多
く、２０３はガリウムである。また、Ａは真空チャンバ
ー内の減圧領域、Ｂは超高真空領域である。

【００９７】次に図２１のものの製造方法及び動作につ
いて説明する。支持部材２０２を暖めたところにガリウ
ム２０３を塗布し、軟Ｘ線透過窓構成部材２０１を接着
する。真空チャンバー通常１５０℃位でベーキングさ
れ、ベーキング時にはガリウム２０３は液化するので、
軟Ｘ線透過窓構成部材２０１と軟Ｘ線透過窓構成部材を
支持する支持部材２０２の熱膨張係数の違いにより軟Ｘ
線透過膜３２に応力がかかって破損するということはな
い。また、ガリウムの液化時の粘性は１５０℃において
は１．４ｍＮ・ｓ／ｍ² 、表面張力は７０６ｍＮ／ｍで
あり、例えば、図２４のような軟Ｘ線透過窓構成部材２
０１をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）のＩＣＦ１５２フ
ランジにガリウムを用いて接着して１５０℃でベーキン
グを行ってもガリウムが流れ出たり、軟Ｘ線透過窓構成
部材２０１がはがれ落ちたりすることがなく、超高真空
領域Ｂと減圧領域Ａの気密を保持できる。さらに、ガリ
ウムの蒸気圧は１５０℃では１０^-10 Ｔｏｒｒ以下なの
で、超高真空に到達するために必要なベーキング中に超
高真空を汚染することはない。

【００９８】実施例１７．図２２はこの発明の他の実施例による軟Ｘ線透過窓の要
部を示す断面図である。図において、２０１と２０３は
図１と同様であり、２０５は開口部を有しかつ軟Ｘ線透
過窓構成部材を支持する支持部材で無酸素銅やアルミ合
金等でガスケットを兼ねている場合を示している。この
ような軟Ｘ線透過窓でも実施例１６のものと同様の効果
が得られる。

【００９９】また、図２１、図２２では軟Ｘ線透過窓構
成部材２０１がはがれ落ちたりずれ落ちたりしないよう
に、支持部材に軟Ｘ線透過窓構成部材に入るえりぐりを
設けているが、押え板で軟Ｘ線透過窓構成部材２０１を
軽く押えてもよい。

【０１００】なお、上記の説明では、支持体３１として
シリコンを、軟Ｘ線透過膜３２として窒化シリコン膜を
持つ軟Ｘ線透過窓構成部材２０１をガリウム２０３を用
いて接着する例を示したが、無酸素銅を支持体としたベ
リリウム薄膜で構成された軟Ｘ線透過窓構成部材をガリ
ウムを用いて接着しても同様の効果が得られる。また、
薄いベリリウム箔を軟Ｘ線透過窓構成部材としてガリウ
ムを用いて接着しても同様の効果が得られることは言う
までもない。

【０１０１】また、支持部材２０５や軟Ｘ線透過窓構成
部材２０１の軟Ｘ線透過窓接着部にガリウム２０３が濡
れ易く密着性のよくなるような処理、例えば、支持部材
２０５の接着部表面にニッケルメッキを行って、接着性
を上げ、気密性を上げてもよい。

【０１０２】実施例１８．図２３は超高真空プロセス装置にＸ線測定装置を取り付
ける場合に本発明の軟Ｘ線透過窓を用いた例を示す断面
構成図であり、図において、２１１は試料、２１２は試
料製造機構、２１３は超高真空装置、２１４は排気装
置、２１５はＸ線を励起する機構、２１６〜２２１はゲ
ートバルブ、２２２は排気装置、２２３は半導体検出
器、２２４は真空容器、２２５は液体窒素デュア、２４
１が軟Ｘ線透過窓である。

【０１０３】上記のように構成された装置において、超
高真空装置２１３は超高真空に引かれた状態で、ゲート
バルブ２１６を介してＸ線測定装置を取り付けられてい
る場合を考える。まず、Ｘ線分光・検出系３００をゲー
トバルブ２１８において取り外す。次に、ゲートバルブ
２１６，２１７を閉じた状態でゲートバルブ２１９，２
２０を開けて排気装置２２２で軟Ｘ線透過窓２４１の両
側のそれぞれのゲートバルブで仕切られた空間Ｉａ，Ｉ
ｂを軟Ｘ線透過窓２４１に差圧がかからないように同時
に真空排気する。そして、軟Ｘ線透過窓２４１とゲート
バルブ２１６，２１９で囲まれた空間Ｉａを中心的にベ
ーキングを行ない、この空間中に存在する水成分を減ら
す。

【０１０４】この時、本発明の軟Ｘ線透過窓２４１を用
いているので、実施例１６及び１７と同様の効果が得ら
れる。ベーキングが終了した後、Ｘ線分光・検出系３０
０をゲートバルブ２１８を介して取り付ける。ゲートバ
ルブ２１９，２２０を閉じ、ゲートバルブ２２１を開け
ゲートバルブ２１７，２１８，２２１で囲まれた空間を
排気装置２２２で十分に排気する。そして、ゲートバル
ブ２２１を閉じ、ゲートバルブ２１７，２２０を開け、
ゲートバルブ２１６，２１８を開ける。この状態では、
Ｘ線分光・検出系３００側の高真空領域と超高真空装置
側の超高真空領域が軟Ｘ線透過窓２４１によって分離さ
れているのでＸ線分光・検出系３００側の真空中の水成
分が超高真空装置側の真空を汚すことはない。また、上
記のように差圧がかからないようにバルブ操作すること
で軟Ｘ線透過窓２４１を１０００オングストローム程度
まで薄くすることが可能であり、軟Ｘ線が効率よく測定
できる。それ故、軽元素から放出される１ｋｅＶ以下の
軟Ｘ線を測定することが可能となる。ところで、ゲート
バルブ２１６〜２２１の開閉手順はこれに限られたもの
ではない。

【０１０５】なお、上記実施例１６ないし１８で用いた
ガリウムの代わりにガリウムを含む合金を用いても上記
各実施例と同様の効果が得られる。例えば図２１に示す
実施例１６のガリウム２０３の代わりに７５．５重量％
のガリウムと２４．５重量％のインジウムからなる合金
を用いた場合の製造方法及び動作について説明する。７
５．５重量％のガリウムと２４．５重量％のインジウム
からなる合金は、融点が１５．７℃であり、一度液化し
た上記合金は、温度が融点以下、例えば１０℃の温度に
なっても、過冷却現象により、液体のまま存在する。

【０１０６】支持部材２０２に７５．５重量％のガリウ
ムと２４．５重量％のインジウムからなる合金２０３を
塗布し、軟Ｘ線透過窓構成部材２０１を接着する。通常
の実験室における室温では、上記合金は液体であり支持
部材２０２を暖めずに接着できる。真空チャンバーは通
常１５０℃位でベーキングされ、ベーキング時において
７５．５重量％のガリウムと２４．５重量％のインジウ
ムからなる合金２０３は液体状態なので、軟Ｘ線透過窓
構成部材２０１と軟Ｘ線透過窓構成部材を支持する支持
部材２０２の熱膨張係数の違いにより軟Ｘ線透過膜３２
に応力がかかって破損するということはない。また、通
常の実験設備の設置場所においては上記合金は液体のま
まで凝固することがないので、凝固時に発生する合金の
体積変化による応力が軟Ｘ線透過膜にかかることはな
い。

【０１０７】また、７５．５重量％のガリウムと２４．
５重量％のインジウムからなる合金は粘性や表面張力を
有しており、例えば、図２４のような軟Ｘ線透過窓構成
部材２０１をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）のＩＣＦ１
５２フランジに７５．５重量％のガリウムと２４．５重
量％のインジウムからなる合金を用いて接着して１５０
℃でベーキングを行なっても７５．５重量％のガリウム
と２４．５重量％のインジウムからなる合金が流れ出た
り、軟Ｘ線透過窓構成部材２０１ははがれ落ちたりする
ことがなく、超高真空領域Ｂと減圧領域Ａに気密を保持
できる。７５．５重量％のガリウムと２４．５重量％の
インジウムからなる合金はガリウムよりも粘性が高く、
ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）との馴染みがよい。さら
に、ガリウムやインジウムの蒸気圧は１５０℃では１０
^-10 Ｔｏｒｒ以下なので、超高真空に到達するために必
要なベーキング中に超高真空を汚染することはない。

【０１０８】上記の説明においては、ガリウムを含む合
金として融点が１５．７℃と最も低い７５．５重量％の
ガリウムと２４．５重量％のインジウムからなる合金を
用いた場合について述べたが、これに限るものではな
く、例えば図２５、図２６に示す状態図から分かるよう
に、ガリウムとインジウムの合金でインジウムの重量％
比率が約３０％より小さい合金では融点が１５．７〜２
９．８℃、また、ガリウムとスズの合金でスズの重量％
比率が約１５％より小さい合金では融点が２０．５〜２
９．８℃とガリウムの融点２９．８℃よりも低く、ベー
キング時には液化し、軟Ｘ線透過窓構成部材と支持部材
の熱膨張係数の違いによって軟Ｘ線透過膜に応力がかか
ることはない。それ故、軟Ｘ線透過膜に厚みを極力薄く
することが可能であるので、軟Ｘ線領域のＸ線を効率よ
く透過することができる。また、ガリウムを含む合金、
例えば、ガリウムとインジウムの合金やガリウムとスズ
の合金は液化時に粘性や表面張力を有しているので、減
圧領域と超高真空領域の気密性を保持できる。さらに、
ガリウムを含む合金、例えば、ガリウムとインジウムの
合金やガリウムとスズの合金はベーキング温度において
も蒸気圧が低くベーキング中に超高真空を汚染すること
はないでの、超高真空に到達するために必要なベーキン
グが可能である。

【０１０９】なお参考として、上記の説明においては、
軟Ｘ線を取り出す軟Ｘ線透過窓において、軟Ｘ線透過窓
構成部材と開口部を有しかつ軟Ｘ線透過窓構成部材を支
持する支持部材とを接着する場合について述べたが、こ
れに限らず、熱膨張係数の異なる二つの物質を接着する
場合に適用して応力がかからないようにすることが可能
なことは言うまでもない。

【０１１０】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、薄膜と支持部材との間に、使用環境の温度範囲にお
いて液体となる金属または合金からなる層を設けるよう
に構成したので、凝固に伴う体積変化によって薄膜に応
力がかかることを防ぐことができ、さらに、超高真空に
必要なベーキング時に支持部材と熱膨張係数の違いによ
って薄膜に応力がかかることを防ぐことができる。それ
故、薄膜の膜厚を１μｍ以下にすることが可能となり、
光透過型真空分離窓における軟Ｘ線領域や赤外線領域の
光の透過率を上昇させることができ、さらに薄膜におけ
る歪及び散乱を減少させる効果がある。

【０１１１】また、請求項２の発明によれば、薄膜部材
と支持部材との間に、使用環境の温度範囲において液体
となる金属または合金からなる層を設けるように構成し
たので、凝固に伴う体積変化によって薄膜部材に応力が
かかることを防ぐことができ、さらに、超高真空に必要
なベーキング時に支持部材と熱膨張係数の違いによって
薄膜部材に応力がかかることを防ぐことができる。それ
故、薄膜の膜厚を１μｍ以下にすることが可能となり、
光透過型真空分離窓における軟Ｘ線領域や赤外線領域の
光の透過率を上昇させることができ、さらに薄膜におけ
る歪及び散乱を減少させる効果がある。

【０１１２】また、請求項３の発明によれば、金属をガ
リウムとし、合金をガリウムを含む合金とするように構
成したので、ベーキング時には、容易に融解させること
ができ、薄膜または薄膜部材と支持部材の熱膨張係数の
違いによって光透過薄膜に応力がかかることはなく、光
透過薄膜の膜厚を極力薄くする事ができ、軟Ｘ線領域の
Ｘ線や赤外線等の光を効率よく透過させることができ
る。さらに、薄膜中で光が歪を受ける割合を著しく減少
させることができ、その上、薄膜中での光散乱量を減少
させることができる。また、ガリウムまたはガリウムを
含む合金は融解時に粘性及び表面張力を有するので、真
空を分離することができる。さらに、ガリウムまたはガ
リウムを含む合金はベーキング温度においても蒸気圧が
低くベーキング中に超高真空を汚染することはなく、超
高真空に到達するために必要なベーキングを施すことが
できる効果がある。

【０１１３】また、請求項４の発明によれば、ガリウム
を含む合金をガリウム・インジウム合金またはガリウム
・スズ合金のいずれか１種とするように構成したので、
ベーキング時には容易に融解させることができ、薄膜ま
たは薄膜部材と支持部材の熱膨張係数の違いによって薄
膜に応力がかかることはなく、薄膜の膜厚を極力薄くす
る事ができる。したがって軟Ｘ線領域のＸ線や赤外線等
の光を効率よく透過させることができる。さらに、薄膜
中で光が歪を受ける割合を著しく減少させることがで
き、薄膜中での光散乱量を減少させることができる。ま
た、ガリウムとインジウムの合金及びガリウムとスズの
合金は融解時に粘性や表面張力を有するので、真空を分
離することができる。さらに、ガリウムとインジウムの
合金及びガリウムとスズの合金はベーキング温度におい
ても蒸気圧が低くベーキング中に超高真空を汚染するこ
とはないので、超高真空に到達するために必要なベーキ
ングを施すことができる効果がある。

【０１１４】また、請求項５の発明によれば、ガリウム
・インジウム合金を、ガリウムを７５．５重量％、イン
ジウムを２４．５重量％含有する合金とするように構成
したので、融点を１５．７℃まで低下させることがで
き、したがって、光透過薄膜の厚みをさらに薄くするこ
とができ、軟Ｘ線領域のＸ線や赤外線等の光をさらに効
率よく透過させることができる。さらに、通常使用され
る実験室では液体であり、支持部材を暖めずに塗布する
ことができる。また、ガリウム、インジウムとも蒸気圧
が低く、超高真空を汚染しないという効果がある。

【０１１５】また、請求項６の発明によれば、複数の真
空領域の少なくともいずれか一方を１０^-7Ｔｏｒｒある
いはそれ以上の超高真空領域となるように構成したの
で、超高真空領域と真空領域を分離し、光の透過率をさ
らに上昇させる効果がある。また、請求項７の発明によ
れば、光を透過する厚膜と支持部材の間に使用環境の温
度範囲において液体の金属あるいは合金からなる層を設
けるように構成したので、融着やＯ−リングにおける封
止による応力を厚膜にかける必要がなく、複屈折が発生
しない。さらに、超高真空に必要なベーキング時に支持
部材と熱膨張係数の違いによって厚膜に応力がかかるこ
とを防ぐことができる効果がある。

【０１１６】また、請求項８の発明によれば、光を透過
する厚膜部材と支持部材の間に使用環境の温度範囲にお
いて液体の金属あるいは合金からなる層を設けるように
構成したので、融着やＯ−リングにおける封止による応
力を厚膜部材にかける必要がなく、複屈折が発生しな
い。さらに、超高真空に必要なベーキング時に支持部材
と熱膨張係数の違いによって厚膜部材に応力がかかるこ
とを防ぐことができる効果がある。また、請求項９の発
明によれば、金属をガリウムとし、合金をガリウムを含
む合金とするように構成したので、融着やＯ−リングで
の封止による応力を厚膜もしくは厚膜部材にかけること
がないので、複屈折が発生することはしない。また、ベ
ーキング時には、ガリウムまたはガリウムを含む合金は
容易に融解するので、厚膜または厚膜部材と支持部材の
熱膨張係数の違いによって光透過厚膜に応力がかかるお
それがなくなり、光透過厚膜が破損することはない。ま
た、ガリウムまたはガリウムを含む合金は融解時に粘性
及び表面張力を有するので、真空を分離することができ
る。さらに、ガリウムまたはガリウムを含む合金はベー
キング温度においても蒸気圧が低くベーキング中に超高
真空を汚染することはなく、超高真空に到達するために
必要なベーキングを施すことができる効果がある。

【０１１７】また、請求項１０の発明によれば、ガリウ
ムを含む合金を、ガリウム・インジウム合金またはガリ
ウム・スズ合金のいずれか１種となるように構成したの
で、ベーキング時には融解し、厚膜または厚膜部材と支
持部材の熱膨張係数の違いによって厚膜に応力がかかる
ことがなくなり、厚膜中における光の歪及び散乱を減少
させることができる。また、ガリウムとインジウムの合
金及びガリウムとスズの合金は融解時に粘性や表面張力
を有するので、真空を分離することができる。さらに、
ガリウムとインジウムの合金及びガリウムとスズの合金
はベーキング温度においても蒸気圧が低くベーキング中
に超高真空を汚染することはないので、超高真空に到達
するために必要なベーキングを施すことができる効果が
ある。

【０１１８】また、請求項１１の発明によれば、ガリウ
ム・インジウム合金をガリウムを７５．５重量％、イン
ジウムを２４．５重量％含有する合金とするように構成
したので、融点を１５．７℃まで低下させることがで
き、例えば、通常の実験設備の設置場所においては上記
合金は液体のままで凝固することがなく、凝固時に発生
する合金の体積変化による応力が厚膜にかかることがな
くなる。それ故、厚膜または厚膜部材において複屈折が
発生しない。また、支持部材を暖めずに塗布することが
できる。また、ガリウム、インジウムとも蒸気圧が低
く、超高真空を汚染しないという効果がある。また、請
求項１２の発明によれば、複数の真空領域の少なくとも
いずれか一方を１０^-7Ｔｏｒｒあるいはそれ以上の超高
真空領域となるように構成したので、超高真空領域と真
空領域を分離し、光の透過率をさらに上昇させる効果が
ある。

【０１１９】また、請求項１３の発明によれば、軟Ｘ線
透過窓構成部材と開口部を有しかつ軟Ｘ線透過窓構成部
材を支持する支持部材とが、ガリウムまたはガリウムを
含む合金を用いて接着されているので、軟Ｘ線領域のＸ
線を効率よく透過し、減圧領域と超高真空領域の気密性
を保持でき、さらに、超高真空に到達するために必要な
ベーキングが可能となる効果がある。

【０１２０】また、請求項１４の発明によれば、ガリウ
ムを含む合金が、７５．５重量％のガリウムと２４．５
重量％のインジウムからなる合金であるので、融点が１
５．７℃と低く、軟Ｘ線透過膜の厚みをさらに薄くする
ことが可能であり、軟Ｘ線領域のＸ線をさらに効率よく
透過することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の軟Ｘ線透過窓を示す断面
図である。

【図２】この発明の他の実施例の軟Ｘ線透過窓の要部を
示す断面図である。

【図３】Ｘ線測定装置が取り付けられた超高真空プロセ
ス装置にこの発明の軟Ｘ線透過窓を適用した一例を示す
断面構成図である。

【図４】Ｘ線測定装置が取り付けられた高真空プロセス
装置にこの発明の軟Ｘ線透過窓を適用した一例を示す断
面構成図である。

【図５】この発明の構成要素である軟Ｘ線透過薄膜部材
を示す断面図である。

【図６】Ｘ線光電子分光装置のＸ線源に、この発明の軟
Ｘ線透過窓を適用した一例を示す断面構成図である。

【図７】この発明の軟Ｘ線透過窓を適用したＸ線源の詳
細断面図である。

【図８】軟Ｘ線光化学反応プロセス装置にこの発明の軟
Ｘ線透過窓を適用した一例を示す断面構成図である。

【図９】Ｘ線リソグラフィ装置にこの発明の軟Ｘ線透過
窓を適用した一例を示す断面構成図である。

【図１０】この発明の他の実施例である赤外線透過窓を
示す断面図である。

【図１１】この発明の構成要素である赤外線透過窓構成
部材の一例を示す断面図である。

【図１２】放射温度測定装置が取り付けられた真空プロ
セス装置にこの発明の赤外線透過窓を適用した一例を示
す断面構成図である。

【図１３】この発明の他の実施例である可視光透過窓を
示す断面図である。

【図１４】この発明の構成要素である可視光透過窓構成
部材の一例を示す断面図である。

【図１５】微粒子測定装置が取り付けられた真空プロセ
ス装置にこの発明の可視光透過窓を適用した一例を示す
上面断面構成図である。

【図１６】この発明の他の実施例である可視光透過窓を
示す断面図である。

【図１７】エリプソメータが取り付けられた高真空プロ
セス装置にこの発明の可視光透過窓を適用した一例を示
す断面構成図である。

【図１８】この発明の他の実施例である真空紫外透過窓
を示す断面図である。

【図１９】この真空紫外透過窓構成部材の構造を示す断
面図である。

【図２０】真空紫外プラズマ光源を備えた光化学反応プ
ロセス装置にこの発明の真空紫外透過窓を適用した一例
を示す断面構成図である。

【図２１】この発明の他の実施例による軟Ｘ線透過窓を
示す断面図である。

【図２２】この発明の他の実施例による軟Ｘ線透過窓を
示す断面図である。

【図２３】超高真空プロセス装置にＸ線測定装置を取り
付ける場合にこの発明の軟Ｘ線透過窓を用いた例を示す
図である。

【図２４】この発明の構成要素である軟Ｘ線透過薄膜部
材の一例を示す断面図である。

【図２５】ガリウムとインジウムの合金の状態図であ
る。

【図２６】ガリウムとスズの合金の状態図である。

【符号の説明】

Ａ減圧領域（真空領域）Ｂ超高真空領域（真空領域）１軟Ｘ線透過薄膜部材（薄膜部材）２支持部材３ガリウム３１支持体３２軟Ｘ線透過薄膜（薄膜）４１軟Ｘ線透過窓４２軟Ｘ線透過窓４３支持体４４軟Ｘ線透過薄膜（薄膜）６４軟Ｘ線透過窓６７Ｘ線８３軟Ｘ線透過窓９０軟Ｘ線透過窓９１Ｘ線透過窓１０１赤外線透過窓構成部材１０２支持部材１０３ガリウム７５．５−Ｉｎ合金１０４支持体１０５赤外線透過薄膜（薄膜）１１４赤外線透過窓１２４支持体１２５可視光透過薄膜（薄膜）１３５可視光透過窓１３６可視光透過窓１４１可視光透過厚膜（厚膜）１４２支持部材１４３ガリウム７５．５−Ｉｎ合金１５２可視光透過窓１５３可視光透過窓１６１真空紫外透過窓構成部材１６２支持部材１６３ガリウム７５．５−Ｉｎ合金１６４支持体１６５真空紫外透過薄膜（薄膜）２０１軟Ｘ線透過窓構成部材２０２支持部材２０３ガリウム２０５支持部材２４１軟Ｘ線透過窓

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−113300（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21K 5/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光を透過する薄膜と、前記薄膜により複
数に分離した真空領域とを備えた光透過型真空分離窓に
おいて、前記薄膜と該薄膜を支持する支持部材との間
に、使用環境の温度範囲において液体となる金属または
合金を設けたことを特徴とする光透過型真空分離窓。
【請求項２】光を透過する薄膜及び該薄膜を支持する
支持体とから構成される薄膜部材と、前記薄膜部材によ
り複数に分離した真空領域を備え、前記薄膜部材と該薄
膜部材を支持する支持部材との間に、使用環境の温度範
囲において液体となる金属または合金を設けた光透過型
真空分離窓。
【請求項３】前記金属はガリウムであり、前記合金は
ガリウムを含む合金であることを特徴とする請求項２記
載の光透過型真空分離窓。
【請求項４】前記ガリウムを含む合金は、ガリウム・
インジウム合金またはガリウム・スズ合金のいずれか１
種からなることを特徴とする請求項３記載の光透過型真
空分離窓。
【請求項５】前記ガリウム・インジウム合金は、ガリ
ウムを７５．５重量％、インジウムを２４．５重量％含
有する合金であることを特徴とする請求項４記載の光透
過型真空分離窓。
【請求項６】前記複数の真空領域の少なくともいずれ
か一方は、１０^-7Ｔｏｒｒ以上の超高真空領域であるこ
とを特徴とする請求項３記載の光透過型真空分離窓。
【請求項７】光を透過する厚膜と、前記厚膜を支持す
る支持部材と、前記厚膜と支持部材との間に設けた使用
環境の温度範囲において液体となる金属または合金と、
前記厚膜により複数に分離した真空領域とを備えた光透
過型真空分離窓。
【請求項８】光を透過する厚膜および該厚膜を支持す
る支持体とから構成される厚膜部材と、前記厚膜部材を
支持する支持部材と、前記厚膜部材と支持部材との間に
設けた使用環境の温度範囲において液体となる金属また
は合金と、前記厚膜部材により複数に分離した真空領域
とを備えた光透過型真空分離窓。
【請求項９】前記金属はガリウムであり、前記合金は
ガリウムを含む合金であることを特徴とする請求項７ま
たは８のいずれかに記載の光透過型真空分離窓。
【請求項１０】前記ガリウムを含む合金は、ガリウム
・インジウム合金またはガリウム・スズ合金のいずれか
１種からなることを特徴とする請求項９記載の光透過型
真空分離窓。
【請求項１１】前記ガリウム・インジウム合金は、ガ
リウムを７５．５重量％、インジウムを２４．５重量％
含有する合金であることを特徴とする請求項１０記載の
光透過型真空分離窓。
【請求項１２】前記複数の真空領域の少なくともいず
れか一方は、１０^-7Ｔｏｒｒ以上の超高真空領域である
ことを特徴とする請求項１１記載の光透過型真空分離
窓。
【請求項１３】真空チャンバー内の減圧領域と超高真
空領域を隔てて軟Ｘ線を取り出す軟Ｘ線透過窓におい
て、軟Ｘ線透過窓構成部材と、開口部を有し上記軟Ｘ線
透過窓構成部材を支持する支持部材とが、ガリウムまた
はガリウムを含む合金を用いて接着されていることを特
徴とする軟Ｘ線透過窓。
【請求項１４】ガリウムを含む合金が、７５．５重量
％のガリウムと２４．５重量％のインジウムからなる合
金であることを特徴とする請求項１３記載の軟Ｘ線透過
窓。