JP3360097B2 - 真空紫外域の光学装置 - Google Patents
真空紫外域の光学装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光リソグラフィー、光Ｃ
ＶＤ、レーザー加工機、分光光度計に代表される光学的
計測機器等の光学装置、特に、これまで真空排気が必要
とされてきた光学装置、あるいは真空紫外域（２２０ｎ
ｍ以下の波長）で使用される光学装置に関するものであ
る。
ＶＤ、レーザー加工機、分光光度計に代表される光学的
計測機器等の光学装置、特に、これまで真空排気が必要
とされてきた光学装置、あるいは真空紫外域（２２０ｎ
ｍ以下の波長）で使用される光学装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、３８０ｎｍ以下波長の光は目に
は見えず、紫外光と呼ばれている。さらに波長が２２０
ｎｍ以下になると空気中では光を通さなくなる。これ
は、主に空気中の酸素による光の吸収のためである。し
たがって、この波長域の光学系では光の透過経路から酸
素等の光を吸収する要因を排除するためにその経路を真
空に保つ必要があった。それゆえ、この波長域は真空紫
外域、その光は真空紫外光と呼ばれている。
は見えず、紫外光と呼ばれている。さらに波長が２２０
ｎｍ以下になると空気中では光を通さなくなる。これ
は、主に空気中の酸素による光の吸収のためである。し
たがって、この波長域の光学系では光の透過経路から酸
素等の光を吸収する要因を排除するためにその経路を真
空に保つ必要があった。それゆえ、この波長域は真空紫
外域、その光は真空紫外光と呼ばれている。
【０００３】真空紫外光はその光子エネルギーが約６ｅ
Ｖ以上と大きく、物質に対する活性が高い。すなわち、
このエネルギー領域は物質を構成する原子同士の結合あ
るいは分子結合エネルギー領域に相当するため、真空紫
外光を物質に照射することによって光吸収が生じたり、
光分解によって物質の性質が変わったり、光化学反応が
起こったりする。
Ｖ以上と大きく、物質に対する活性が高い。すなわち、
このエネルギー領域は物質を構成する原子同士の結合あ
るいは分子結合エネルギー領域に相当するため、真空紫
外光を物質に照射することによって光吸収が生じたり、
光分解によって物質の性質が変わったり、光化学反応が
起こったりする。
【０００４】そこで真空紫外光に対する吸収あるいは反
射特性等の物性を測定することにより、その物質の構造
的な性質を知ることができる。また、真空紫外光を照射
して物質を改質させることもできる。このため、近年こ
の真空紫外光は、測定・計測機器、光リソグラフィー、
光ＣＶＤ、レーザー加工機等の広い分野にわたる光学装
置に利用されている。
射特性等の物性を測定することにより、その物質の構造
的な性質を知ることができる。また、真空紫外光を照射
して物質を改質させることもできる。このため、近年こ
の真空紫外光は、測定・計測機器、光リソグラフィー、
光ＣＶＤ、レーザー加工機等の広い分野にわたる光学装
置に利用されている。
【０００５】これらの光学装置において、真空紫外光を
効率よく利用するために、光量の減衰をできるだけ防ぐ
必要がある。そこで、従来の装置では気密性のあるチャ
ンバーを設け、その内部に光源、分光器、ミラー、レン
ズ等の光学系を設置して、装置内部を真空にする、ある
いは窒素ガスを連続供給してチャンバー内部の空気等の
気体を押し出しながら（以降、パージと記す）測定等を
行っていた。
効率よく利用するために、光量の減衰をできるだけ防ぐ
必要がある。そこで、従来の装置では気密性のあるチャ
ンバーを設け、その内部に光源、分光器、ミラー、レン
ズ等の光学系を設置して、装置内部を真空にする、ある
いは窒素ガスを連続供給してチャンバー内部の空気等の
気体を押し出しながら（以降、パージと記す）測定等を
行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような光学装置に
おいては真空紫外光を効率よく透過する窓材、レンズ、
プリズム、ミラー等が必要となる。これらの真空紫外光
用光学素子の材料としては、石英ガラスや単結晶が用い
られる。例えば、これらの材料の真空紫外域での吸収、
反射特性を評価するために、真空紫外分光光度計が使用
される。
おいては真空紫外光を効率よく透過する窓材、レンズ、
プリズム、ミラー等が必要となる。これらの真空紫外光
用光学素子の材料としては、石英ガラスや単結晶が用い
られる。例えば、これらの材料の真空紫外域での吸収、
反射特性を評価するために、真空紫外分光光度計が使用
される。
【０００７】従来、この真空紫外分光光度計はチャンバ
ー内を真空にして測定が行われていた。しかし、このよ
うな真空紫外分光光度計により材料の真空紫外域透過
率、反射率等の光学特性の測定を高精度に行う場合、図
２−ｃに示されているように、２００ｎｍ付近に原因不
明の吸収が発生してしまうため、十分な精度での測定が
できなかった。
ー内を真空にして測定が行われていた。しかし、このよ
うな真空紫外分光光度計により材料の真空紫外域透過
率、反射率等の光学特性の測定を高精度に行う場合、図
２−ｃに示されているように、２００ｎｍ付近に原因不
明の吸収が発生してしまうため、十分な精度での測定が
できなかった。
【０００８】また、光学系で使用される窓材、レンズ、
グレーティング、ミラー等の光学素子の特性劣化が短期
間で起こり、その結果、迷光の増加やＳ／Ｎ比の低下が
起きるため、十分な精度での測定ができなかった。さら
に、チャンバー内を窒素ガスでパージしたとしても、市
販の窒素ガス中に含まれている微量の酸素や水蒸気等の
不純物ガスによる吸収が無視できなくなり、１８５ｎｍ
以下では測定が不可能であった。
グレーティング、ミラー等の光学素子の特性劣化が短期
間で起こり、その結果、迷光の増加やＳ／Ｎ比の低下が
起きるため、十分な精度での測定ができなかった。さら
に、チャンバー内を窒素ガスでパージしたとしても、市
販の窒素ガス中に含まれている微量の酸素や水蒸気等の
不純物ガスによる吸収が無視できなくなり、１８５ｎｍ
以下では測定が不可能であった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】これらの問題につき鋭意
研究した結果、本発明者らはチャンバー内からの気体の
排出操作が、逆にチャンバーとその内部の光学系及び測
定試料を汚染し、上記の問題を発生させていたという事
実を見い出した。ここで言う汚染物質とは、真空排気に
際して油回転真空ポンプから逆拡散してくるオイルミス
トや微粒子、チャンバー内壁面に吸着していたオイルミ
ストや微粒子、残留ガス成分等であり、これらが試料表
面に付着することにより、図２−ｃのような２００ｎｍ
付近の吸収を発生させていることを突き止めた。
研究した結果、本発明者らはチャンバー内からの気体の
排出操作が、逆にチャンバーとその内部の光学系及び測
定試料を汚染し、上記の問題を発生させていたという事
実を見い出した。ここで言う汚染物質とは、真空排気に
際して油回転真空ポンプから逆拡散してくるオイルミス
トや微粒子、チャンバー内壁面に吸着していたオイルミ
ストや微粒子、残留ガス成分等であり、これらが試料表
面に付着することにより、図２−ｃのような２００ｎｍ
付近の吸収を発生させていることを突き止めた。
【００１０】さらに、これらの汚染物質は光学系を構成
している光学素子にも付着し、真空紫外光との光化学反
応やそれ自身の作用により光学素子の光学特性を劣化さ
せ、寿命を縮めていたこともわかった。汚染物質はチャ
ンバー内壁面の微小な凹凸に可逆的に脱着されるため、
真空排気することにより容易に蒸気化され、二次的に光
学素子に付着していたこともわかった。加えて、チャン
バー内に残留する微量の酸素や水蒸気等も光学素子の劣
化を助長させていることがわかった。同様な現象は、真
空紫外分光光度計に限らず真空紫外光を利用する光学装
置全般で確認された。
している光学素子にも付着し、真空紫外光との光化学反
応やそれ自身の作用により光学素子の光学特性を劣化さ
せ、寿命を縮めていたこともわかった。汚染物質はチャ
ンバー内壁面の微小な凹凸に可逆的に脱着されるため、
真空排気することにより容易に蒸気化され、二次的に光
学素子に付着していたこともわかった。加えて、チャン
バー内に残留する微量の酸素や水蒸気等も光学素子の劣
化を助長させていることがわかった。同様な現象は、真
空紫外分光光度計に限らず真空紫外光を利用する光学装
置全般で確認された。
【００１１】そこで本発明においては、真空排気が可能
なチャンバーと、その外部に設けられた不活性ガス導入
経路及び排出経路と、チャンバー内部に設けられた光学
系とを有する光学装置において、チャンバー内部を、真
空紫外域に吸収を持つ不純物ガスをある割合以下に排
出、あるいは吸着させて除去した不活性ガスで置換する
ことにより、汚染物質が、光学系を構成している光学素
子や試料表面に付着することを防止したこと、１８５ｎ
ｍ以下の真空紫外光を効率よく得ることができることを
特徴とする光学装置とした。
なチャンバーと、その外部に設けられた不活性ガス導入
経路及び排出経路と、チャンバー内部に設けられた光学
系とを有する光学装置において、チャンバー内部を、真
空紫外域に吸収を持つ不純物ガスをある割合以下に排
出、あるいは吸着させて除去した不活性ガスで置換する
ことにより、汚染物質が、光学系を構成している光学素
子や試料表面に付着することを防止したこと、１８５ｎ
ｍ以下の真空紫外光を効率よく得ることができることを
特徴とする光学装置とした。
【００１２】
【作用】本発明の特徴は、これまで真空が不可欠とされ
てきた真空紫外域での光学装置において、真空を必須条
件とせずとも不活性ガスでの置換によって前記の問題点
を解決した点にある。本発明における置換とは、チャン
バー内の気密を保ちつつ導入不活性ガスで満たす、ある
いは不活性ガスでのパージを意味する。
てきた真空紫外域での光学装置において、真空を必須条
件とせずとも不活性ガスでの置換によって前記の問題点
を解決した点にある。本発明における置換とは、チャン
バー内の気密を保ちつつ導入不活性ガスで満たす、ある
いは不活性ガスでのパージを意味する。
【００１３】本発明では真空を用いないので、真空排気
時に発生する汚染物質が試料表面、チャンバー内部の光
学素子及びチャンバーの内壁面へ付着するのを防止し、
さらにチャンバー内壁面からのガス及び汚染物質の放出
を防止することができる。一般には、チャンバー内の気
体を不活性ガスへ置換する場合、置換を効率的に行うた
め、一旦チャンバー内の真空排気を行い、その後、不活
性ガスを導入するという方法が行われる。前記のような
従来の真空排気では、油回転真空ポンプから逆拡散して
くるオイルミストや微粒子、チャンバー内壁面から揮発
したオイルミストや微粒子、残留ガス成分等が試料表面
に付着することにより、図２−ｃのような２００ｎｍ付
近の吸収が発生する。このように汚染したチャンバー内
のクリーニングは、一般に、ベーキングという操作によ
り行われているが、一旦汚染されてしまうと、その完全
なる除去は極めて困難になる。そこで、真空排気を併用
する場合は本発明者等の特願平６−７６８７８「汚染が
防止された真空紫外域の光学装置」に従い、真空排気の
際に真空排気経路からチャンバー内部に混入する汚染物
質の影響を排除する手段、例えばオイルレスポンプの使
用、あるいは真空排気経路中に設置された２００Ｋ以下
のコールドトラップ、フィルター等を用いる必要があ
る。
時に発生する汚染物質が試料表面、チャンバー内部の光
学素子及びチャンバーの内壁面へ付着するのを防止し、
さらにチャンバー内壁面からのガス及び汚染物質の放出
を防止することができる。一般には、チャンバー内の気
体を不活性ガスへ置換する場合、置換を効率的に行うた
め、一旦チャンバー内の真空排気を行い、その後、不活
性ガスを導入するという方法が行われる。前記のような
従来の真空排気では、油回転真空ポンプから逆拡散して
くるオイルミストや微粒子、チャンバー内壁面から揮発
したオイルミストや微粒子、残留ガス成分等が試料表面
に付着することにより、図２−ｃのような２００ｎｍ付
近の吸収が発生する。このように汚染したチャンバー内
のクリーニングは、一般に、ベーキングという操作によ
り行われているが、一旦汚染されてしまうと、その完全
なる除去は極めて困難になる。そこで、真空排気を併用
する場合は本発明者等の特願平６−７６８７８「汚染が
防止された真空紫外域の光学装置」に従い、真空排気の
際に真空排気経路からチャンバー内部に混入する汚染物
質の影響を排除する手段、例えばオイルレスポンプの使
用、あるいは真空排気経路中に設置された２００Ｋ以下
のコールドトラップ、フィルター等を用いる必要があ
る。
【００１４】この際、チャンバー外部に設けられている
不活性ガス導入経路と真空排気経路を共通とすることも
可能である。本発明の導入する不活性ガスの種類として
は窒素、アルゴン、ヘリウム、クリプトン、ネオン等
の、いわゆる不活性ガスが適している。この中でも、高
純度品が比較的安価に入手でき、しかも１００〜２２０
ｎｍの波長領域における本質的な吸収線の影響が最も小
さいアルゴンが、最も適している。ただし、市販の高純
度品といわれている不活性ガスであれば、ガス種によっ
て含有不純物ガス量に若干の大小があるものの、含有不
純物量に比べて除去能力の方がはるかに大きいため、ガ
ス種に依らず同等に扱うことができる。
不活性ガス導入経路と真空排気経路を共通とすることも
可能である。本発明の導入する不活性ガスの種類として
は窒素、アルゴン、ヘリウム、クリプトン、ネオン等
の、いわゆる不活性ガスが適している。この中でも、高
純度品が比較的安価に入手でき、しかも１００〜２２０
ｎｍの波長領域における本質的な吸収線の影響が最も小
さいアルゴンが、最も適している。ただし、市販の高純
度品といわれている不活性ガスであれば、ガス種によっ
て含有不純物ガス量に若干の大小があるものの、含有不
純物量に比べて除去能力の方がはるかに大きいため、ガ
ス種に依らず同等に扱うことができる。
【００１５】不活性ガスの純度は、不純物ガスの影響を
受ける１００ｎｍから２２０ｎｍの領域での真空紫外光
の吸収を防ぐため、できるだけ高くする必要がある。例
えば、１８５ｎｍ以下の波長領域ではこれまでチャンバ
ー内の真空排気が不可欠であるとされてきた。それは窒
素ガス、市販の高純度窒素ガスであっても、例えば、ボ
ンベ中の酸素分圧は１×１０-4ａｔｍ程度であるので、
窒素パージは真空紫外域といっても実質１８５ｎｍ〜２
２０ｎｍでしか効果がなかった。
受ける１００ｎｍから２２０ｎｍの領域での真空紫外光
の吸収を防ぐため、できるだけ高くする必要がある。例
えば、１８５ｎｍ以下の波長領域ではこれまでチャンバ
ー内の真空排気が不可欠であるとされてきた。それは窒
素ガス、市販の高純度窒素ガスであっても、例えば、ボ
ンベ中の酸素分圧は１×１０-4ａｔｍ程度であるので、
窒素パージは真空紫外域といっても実質１８５ｎｍ〜２
２０ｎｍでしか効果がなかった。
【００１６】そこで、不純物ガス成分の分圧としては以
下のようにすることが重要である。 二酸化炭素の分圧が１×１０-7ａｔｍ以下、 酸素の分圧が２×１０-6ａｔｍ以下、 水蒸気の分圧が５×１０-6ａｔｍ以下、 一酸化炭素の分圧が１×１０-5ａｔｍ以下 これにより、光の通過経路での吸収を１ｍあたり１０％
程度以下（吸収係数０．００１ｃｍ-1以下）に抑えるこ
とができ、真空紫外域での光学装置用の不活性ガスとし
て使用可能になる。さらに、長い光路長を必要とする場
合には、上記不純物ガス成分の分圧をさらに下げること
により達成される。この関係は、ガスの吸収係数から算
出できる。光路中の光の吸収を抑えるためには、チャン
バー内に導入されるガスに含まれる不純物ガスの分圧が
上記条件を全て満たすことが望ましいが、使用波長範囲
及び光学装置の使用精度によっては何れかを満たすだけ
でも可能になる。
下のようにすることが重要である。 二酸化炭素の分圧が１×１０-7ａｔｍ以下、 酸素の分圧が２×１０-6ａｔｍ以下、 水蒸気の分圧が５×１０-6ａｔｍ以下、 一酸化炭素の分圧が１×１０-5ａｔｍ以下 これにより、光の通過経路での吸収を１ｍあたり１０％
程度以下（吸収係数０．００１ｃｍ-1以下）に抑えるこ
とができ、真空紫外域での光学装置用の不活性ガスとし
て使用可能になる。さらに、長い光路長を必要とする場
合には、上記不純物ガス成分の分圧をさらに下げること
により達成される。この関係は、ガスの吸収係数から算
出できる。光路中の光の吸収を抑えるためには、チャン
バー内に導入されるガスに含まれる不純物ガスの分圧が
上記条件を全て満たすことが望ましいが、使用波長範囲
及び光学装置の使用精度によっては何れかを満たすだけ
でも可能になる。
【００１７】上記ガスの分圧のモニター方法としては様
々なものが考えられるが本発明においては、酸素及び一
酸化炭素については安定化ジルコニアを、二酸化炭素に
ついてはβ−アルミナやＮＡＳＩＣＯＮ等のアルカリイ
オン伝導性固体電解質を用いることにより行う。また、
水蒸気は導入不活性ガスの露点を水晶振動子を用いて計
測することにより知ることができる。これら不純物ガス
の分圧測定は、導入ガスから不純物ガスを取り除いた
後、チャンバーに導入する直前の部位で計測する。
々なものが考えられるが本発明においては、酸素及び一
酸化炭素については安定化ジルコニアを、二酸化炭素に
ついてはβ−アルミナやＮＡＳＩＣＯＮ等のアルカリイ
オン伝導性固体電解質を用いることにより行う。また、
水蒸気は導入不活性ガスの露点を水晶振動子を用いて計
測することにより知ることができる。これら不純物ガス
の分圧測定は、導入ガスから不純物ガスを取り除いた
後、チャンバーに導入する直前の部位で計測する。
【００１８】本発明では、市販の不活性ガスから上記の
不純物ガスを排出及び除去するため、不活性ガス導入経
路中に下記のような排出及び除去手段を設けている。不
活性ガス中の酸素分子の排出方法には、燃焼により他の
物質として取り除く方法、ガス中の酸素分子のみを強制
的に排除する方法、ガス中の酸素分子の流れを途中で遮
る方法等、様々な方法が考えられる。その中で最も有効
的な方法としては、ガス中の酸素分子のみを強制的に排
除する方法がある。具体的には、例えば安定化ジルコニ
ア（ＣａＯ−ＺｒＯ2、Ｙ2０3−ＺｒＯ2、ＴｈＯ2−Ｚ
ｒＯ2等）を用いて酸素分子のみを除去する方法であ
る。安定化ジルコニアは、高温（７００℃以上）で酸素
イオン導電体（酸素イオン輸率がほぼ１になる）となる
性質を持っており、安定化ジルコニアを介して酸素濃度
に差をつけることにより電位差が生じるため、酸素濃淡
電池として機能するようになる（酸素センサー）。この
電位に対して逆の電位を強制的に印加することにより、
酸素濃度の小さい方から大きい方へ酸素分子を排出する
という、ポンプの役割を示すようになる。この性質を用
いることにより、不活性ガス中の微量な酸素を効率よく
除去することができる。この方法により、市販の不活性
ガス中の酸素分圧を１×１０-10ａｔｍ以下にすること
ができるので、真空紫外光に対する酸素の吸収損失の影
響を排除することが可能になる。
不純物ガスを排出及び除去するため、不活性ガス導入経
路中に下記のような排出及び除去手段を設けている。不
活性ガス中の酸素分子の排出方法には、燃焼により他の
物質として取り除く方法、ガス中の酸素分子のみを強制
的に排除する方法、ガス中の酸素分子の流れを途中で遮
る方法等、様々な方法が考えられる。その中で最も有効
的な方法としては、ガス中の酸素分子のみを強制的に排
除する方法がある。具体的には、例えば安定化ジルコニ
ア（ＣａＯ−ＺｒＯ2、Ｙ2０3−ＺｒＯ2、ＴｈＯ2−Ｚ
ｒＯ2等）を用いて酸素分子のみを除去する方法であ
る。安定化ジルコニアは、高温（７００℃以上）で酸素
イオン導電体（酸素イオン輸率がほぼ１になる）となる
性質を持っており、安定化ジルコニアを介して酸素濃度
に差をつけることにより電位差が生じるため、酸素濃淡
電池として機能するようになる（酸素センサー）。この
電位に対して逆の電位を強制的に印加することにより、
酸素濃度の小さい方から大きい方へ酸素分子を排出する
という、ポンプの役割を示すようになる。この性質を用
いることにより、不活性ガス中の微量な酸素を効率よく
除去することができる。この方法により、市販の不活性
ガス中の酸素分圧を１×１０-10ａｔｍ以下にすること
ができるので、真空紫外光に対する酸素の吸収損失の影
響を排除することが可能になる。
【００１９】次に、水蒸気、二酸化炭素であるが、これ
らを選択的に、効率よく吸着する物質として、合成ゼオ
ライトまたは活性アルミナがある。したがって、これら
を不活性ガス導入経路に挿入することにより、置換する
不活性ガスから水蒸気、二酸化炭素を除去することがで
きる。なお、一酸化炭素は酸化により二酸化炭素に変換
できるため前記方法により同様に除去することができ
る。
らを選択的に、効率よく吸着する物質として、合成ゼオ
ライトまたは活性アルミナがある。したがって、これら
を不活性ガス導入経路に挿入することにより、置換する
不活性ガスから水蒸気、二酸化炭素を除去することがで
きる。なお、一酸化炭素は酸化により二酸化炭素に変換
できるため前記方法により同様に除去することができ
る。
【００２０】各部の具体的役割は以下のようである。 (1)７００℃の炉内でメタン、一酸化炭素等の可燃性ガ
スを酸素と反応させる。 (2)安定化ジルコニア製酸素ポンプにより(1)で反応せず
に残留した酸素を除去する。 (3)合成ゼオライトまたは活性アルミナにより、(1)の燃
焼反応により生成したあるいは不活性ガス中の不純物ガ
スとして含まれている水蒸気、二酸化炭素を除去する。
スを酸素と反応させる。 (2)安定化ジルコニア製酸素ポンプにより(1)で反応せず
に残留した酸素を除去する。 (3)合成ゼオライトまたは活性アルミナにより、(1)の燃
焼反応により生成したあるいは不活性ガス中の不純物ガ
スとして含まれている水蒸気、二酸化炭素を除去する。
【００２１】このようして、真空紫外光を吸収する不純
物ガス成分を除去することができる。また、フィルター
としては、０．０１μｍ程度の粒子まで捕捉できるポリ
四フッ化エチレン製ラミネート精密ろ過膜による方法が
不活性ガス導入経路からの微粒子除去には効果的であ
る。しかし、このフィルターの耐圧性や排出系の圧力ロ
ス及びメンテナンスを考慮すると排気経路では、帯電フ
ィルターを使用することが望ましい。特にハニカム状あ
るいはメッシュ状の電極を使用すれば、これらの問題な
しに、埃などの微粒子のみならずオイルミストも効果的
に捕捉することができる。
物ガス成分を除去することができる。また、フィルター
としては、０．０１μｍ程度の粒子まで捕捉できるポリ
四フッ化エチレン製ラミネート精密ろ過膜による方法が
不活性ガス導入経路からの微粒子除去には効果的であ
る。しかし、このフィルターの耐圧性や排出系の圧力ロ
ス及びメンテナンスを考慮すると排気経路では、帯電フ
ィルターを使用することが望ましい。特にハニカム状あ
るいはメッシュ状の電極を使用すれば、これらの問題な
しに、埃などの微粒子のみならずオイルミストも効果的
に捕捉することができる。
【００２２】以下、実施例により詳しく説明するが、本
発明はこれらに限られるものではない。
発明はこれらに限られるものではない。
【００２３】
【実施例】従来及び本発明の真空紫外分光光度計を用
い、１００ｎｍ〜２４０ｎｍの透過率を比較測定した。
図１に本発明による光学装置の概略図を示す。真空紫外
域透過率の測定はシングルビーム法を用いて以下のよう
に行った。 （１）光源の重水素ランプからの真空紫外光を分光器に
入射 （２）分光された真空紫外光を試料に照射 （３）透過光をシンチレーター（サリチル酸ナトリウ
ム）により可視光に変換 （４）光電子増倍管により透過光強度を電気信号に変換 この電気信号を、下記の式１を用いて演算処理すること
により真空紫外域透過率を得た。 Ｔ＝Ｉ／Ｉ0＝（１−Ｒ）2・ｅｘｐ（−ａ・ｔ） ・・・式１ ここで、 Ｔ：透過率 Ｉ、Ｉ0：透過及び入射強度 Ｒ：光が試料表面に対して垂直に入射したときの反射率 ａ：試料の吸収係数 ｔ：試料の厚み この際、高精度な測定を行うために、入射光強度の測定
（ＲＥＦ測定）は透過光強度の測定（ＳＡＭＰＬＥ測
定）の前後で行った。入射光強度を２回測定したのは、
平均化することにより光源のドリフト分を補正するため
である。
い、１００ｎｍ〜２４０ｎｍの透過率を比較測定した。
図１に本発明による光学装置の概略図を示す。真空紫外
域透過率の測定はシングルビーム法を用いて以下のよう
に行った。 （１）光源の重水素ランプからの真空紫外光を分光器に
入射 （２）分光された真空紫外光を試料に照射 （３）透過光をシンチレーター（サリチル酸ナトリウ
ム）により可視光に変換 （４）光電子増倍管により透過光強度を電気信号に変換 この電気信号を、下記の式１を用いて演算処理すること
により真空紫外域透過率を得た。 Ｔ＝Ｉ／Ｉ0＝（１−Ｒ）2・ｅｘｐ（−ａ・ｔ） ・・・式１ ここで、 Ｔ：透過率 Ｉ、Ｉ0：透過及び入射強度 Ｒ：光が試料表面に対して垂直に入射したときの反射率 ａ：試料の吸収係数 ｔ：試料の厚み この際、高精度な測定を行うために、入射光強度の測定
（ＲＥＦ測定）は透過光強度の測定（ＳＡＭＰＬＥ測
定）の前後で行った。入射光強度を２回測定したのは、
平均化することにより光源のドリフト分を補正するため
である。
【００２４】測定試料は真空紫外域で、不純物及び構造
欠陥に起因する吸収を持たない火炎加水分解法により製
造された合成石英ガラスを用い、表１に示す測定条件で
行った。
欠陥に起因する吸収を持たない火炎加水分解法により製
造された合成石英ガラスを用い、表１に示す測定条件で
行った。
【００２５】
【表１】
【００２６】Ｎｏ．１は、通常の油回転真空ポンプとタ
ーボ分子ポンプの組み合わせによる真空排気を行い、チ
ャンバー内の真空度を約１０-5Ｔｏｒｒにして測定し
た。真空紫外域透過率の測定結果は図２−ｃの様に、２
００ｎｍ付近に汚染物質による吸収が発生した。さらに
このような方法で測定を続けると、光学素子の劣化をま
ねき、迷光が増大した。
ーボ分子ポンプの組み合わせによる真空排気を行い、チ
ャンバー内の真空度を約１０-5Ｔｏｒｒにして測定し
た。真空紫外域透過率の測定結果は図２−ｃの様に、２
００ｎｍ付近に汚染物質による吸収が発生した。さらに
このような方法で測定を続けると、光学素子の劣化をま
ねき、迷光が増大した。
【００２７】Ｎｏ．２は、ボンベから供給されたアルゴ
ンガスをそのままチャンバー内に導入、パージしながら
測定したものである。この場合の二酸化炭素の分圧は１
×１０-5ａｔｍ、酸素分圧は１×１０-4ａｔｍ、水蒸気
の分圧は１０-5ａｔｍ、一酸化炭素の分圧は１×１０-4
ａｔｍであった。この場合は図２−ｂの様に、２００ｎ
ｍ付近の汚染物質による吸収は見られなかったが、アル
ゴンガスに含まれる酸素等の不純物ガスの吸収により入
射光及び透過光の強度が得られなくなり、１８５ｎｍ以
下の測定ができなかった。
ンガスをそのままチャンバー内に導入、パージしながら
測定したものである。この場合の二酸化炭素の分圧は１
×１０-5ａｔｍ、酸素分圧は１×１０-4ａｔｍ、水蒸気
の分圧は１０-5ａｔｍ、一酸化炭素の分圧は１×１０-4
ａｔｍであった。この場合は図２−ｂの様に、２００ｎ
ｍ付近の汚染物質による吸収は見られなかったが、アル
ゴンガスに含まれる酸素等の不純物ガスの吸収により入
射光及び透過光の強度が得られなくなり、１８５ｎｍ以
下の測定ができなかった。
【００２８】Ｎｏ．３は、ボンベから供給されたアルゴ
ンガスを７００℃以上に加熱された酸素ポンプを通し、
さらに合成ゼオライトを通過させたガスを用い、チャン
バー内に導入、パージしながら測定を行った。この時の
アルゴンガス中の二酸化炭素の分圧は１×１０-8ａｔ
ｍ、酸素分圧は１×１０-17ａｔｍ、水蒸気の分圧は１
×１０-6ａｔｍ、一酸化炭素の分圧は１×１０-7ａｔｍ
であった。
ンガスを７００℃以上に加熱された酸素ポンプを通し、
さらに合成ゼオライトを通過させたガスを用い、チャン
バー内に導入、パージしながら測定を行った。この時の
アルゴンガス中の二酸化炭素の分圧は１×１０-8ａｔ
ｍ、酸素分圧は１×１０-17ａｔｍ、水蒸気の分圧は１
×１０-6ａｔｍ、一酸化炭素の分圧は１×１０-7ａｔｍ
であった。
【００２９】この場合は図２−ａの様に、２００ｎｍ付
近の汚染物質による吸収は発生せず、かつ１８５ｎｍ以
下での測定にも何等支障はなかった。Ｎｏ．４は、通常
のロータリーポンプとターボ分子ポンプの組み合わせに
よる真空排気を行った後、ボンベから供給されたアルゴ
ンガスをそのままチャンバー内に導入、置換後測定し
た。
近の汚染物質による吸収は発生せず、かつ１８５ｎｍ以
下での測定にも何等支障はなかった。Ｎｏ．４は、通常
のロータリーポンプとターボ分子ポンプの組み合わせに
よる真空排気を行った後、ボンベから供給されたアルゴ
ンガスをそのままチャンバー内に導入、置換後測定し
た。
【００３０】この場合は図２−ｄの様に、２００ｎｍ付
近に汚染物質による吸収が発生し、加えて１８５ｎｍ以
下の測定もできなかった。Ｎｏ．５は、排気経路にフィ
ルター及び合成ゼオライトによる汚染防止手段を設置
し、かつオイルフリーポンプによる真空排気を行った
後、Ｎｏ．３と同様の操作を行った。この時のアルゴン
ガス中の二酸化炭素の分圧は１×１０-8ａｔｍ、酸素分
圧は１×１０-17ａｔｍ、水蒸気の分圧は１×１０-6ａ
ｔｍ、一酸化炭素の分圧は１×１０-7ａｔｍであった。
近に汚染物質による吸収が発生し、加えて１８５ｎｍ以
下の測定もできなかった。Ｎｏ．５は、排気経路にフィ
ルター及び合成ゼオライトによる汚染防止手段を設置
し、かつオイルフリーポンプによる真空排気を行った
後、Ｎｏ．３と同様の操作を行った。この時のアルゴン
ガス中の二酸化炭素の分圧は１×１０-8ａｔｍ、酸素分
圧は１×１０-17ａｔｍ、水蒸気の分圧は１×１０-6ａ
ｔｍ、一酸化炭素の分圧は１×１０-7ａｔｍであった。
【００３１】この場合、アルゴンガスとの置換が速やか
に行われ、また、真空排気による汚染も見られなかっ
た。その結果もＮｏ．３と同等であった。
に行われ、また、真空排気による汚染も見られなかっ
た。その結果もＮｏ．３と同等であった。
【００３２】
【発明の効果】本発明により、各種の汚染物質の影響を
受けることなく、真空紫外域で使用される光学装置の特
性劣化を防ぎ、安定に使用することができるようになっ
た。この光学装置を用いることにより、真空紫外域光の
光量低下のない、高精度な光学装置が得られた。
受けることなく、真空紫外域で使用される光学装置の特
性劣化を防ぎ、安定に使用することができるようになっ
た。この光学装置を用いることにより、真空紫外域光の
光量低下のない、高精度な光学装置が得られた。
【図１】 本発明を用いた光学装置の概略図である。
【図２】 実施例に示した、真空紫外分光光度計による
測定結果である。
測定結果である。
【図３】 図２の１７０〜２２０ｎｍの範囲の拡大図で
ある。
ある。
２１…油回転真空ポンプ ２２…ターボ分子ポンプ ２３…電極印加部 ２４…吸着剤充填部 ２５…フィルター挿入部 ２６…コールドトラップ ２７…酸素ポンプ ２８…加熱炉 ２９…チャンバー及び分光器 ３０…ガス排出口 ３１…ガス導入口 ３２…リーク口 ３３…ランプ ３４…レンズ ３５…グレーティング ３６…スリット ３７…試料 ３８…ディテクター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−104838（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−206236（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−96191（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−242902（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−68833（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−225813（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−109236（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−161852（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭50−29674（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21.61 G01J 3/00 - 3/52 実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)
Claims (8)
- 【請求項１】チャンバーと、その外部に設けられた不活
性ガス導入経路及び排出経路と、チャンバー内部に設け
られた光学系とを有する真空紫外域で用いられる光学装
置において、不活性ガス導入経路中に不純物ガスを排出
及び除去する手段を設けて不活性ガス中の二酸化炭素の
分圧を１×１０-7ａｔｍ以下、酸素分圧を２×１０-6ａ
ｔｍ以下、水蒸気の分圧を５×１０-6ａｔｍ以下、一酸
化炭素の分圧を１×１０-5ａｔｍ以下とし、光学系を通
過する光の通過経路での吸収係数を０．００１ｃｍ-1以
下に抑えたことを特徴とする光学装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の光学装置において、前記
光学系の使用波長領域が１００ｎｍ以上、２２０ｎｍ以
下であることを特徴とする光学装置。 - 【請求項３】請求項１に記載の不活性ガスがアルゴンで
あることを特徴とする光学装置。 - 【請求項４】請求項１に記載の光学装置において、不純
物ガスを排出する手段に、安定化ジルコニア製酸素ポン
プを用いることを特徴とする光学装置。 - 【請求項５】請求項１に記載の光学装置において、不純
物ガスを除去する手段に、合成ゼオライトまたは活性ア
ルミナを用いることを特徴とする光学装置。 - 【請求項６】請求項１に記載の光学装置において、前記
不活性ガス導入経路中に安定化ジルコニア製酸素ポンプ
を設置し、かつ合成ゼオライトまたは活性アルミナを酸
素ポンプとチャンバーの間に設置したことを特徴とする
光学装置。 - 【請求項７】請求項１に記載の光学装置において、前記
不活性ガス導入経路中に、汚染物質を除去する手段を設
けたことを特徴とする光学装置。 - 【請求項８】請求項７の汚染物質を除去する手段に、帯
電フィルターを用いることを特徴とする光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15481294A JP3360097B2 (ja) | 1994-07-06 | 1994-07-06 | 真空紫外域の光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15481294A JP3360097B2 (ja) | 1994-07-06 | 1994-07-06 | 真空紫外域の光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0822129A JPH0822129A (ja) | 1996-01-23 |
| JP3360097B2 true JP3360097B2 (ja) | 2002-12-24 |
Family
ID=15592421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15481294A Expired - Lifetime JP3360097B2 (ja) | 1994-07-06 | 1994-07-06 | 真空紫外域の光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3360097B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011133492A (ja) * | 2004-05-14 | 2011-07-07 | Kla-Tencor Corp | 試験体の測定または分析のためのシステムおよび方法 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3778669B2 (ja) * | 1997-09-29 | 2006-05-24 | トヨタ自動車株式会社 | 光−磁気光学効果測定装置 |
| JP4799748B2 (ja) * | 2001-03-28 | 2011-10-26 | 忠弘 大見 | マイクロ波プラズマプロセス装置、プラズマ着火方法、プラズマ形成方法及びプラズマプロセス方法 |
| GB2405924B (en) | 2003-09-09 | 2006-07-26 | Thermo Electron Corp | Ultraviolet spectroscopy |
| JP4640057B2 (ja) * | 2005-09-09 | 2011-03-02 | 株式会社島津製作所 | 分光光度計 |
| JP2009539064A (ja) * | 2006-04-27 | 2009-11-12 | メトロソル・インコーポレーテツド | 光学計測装置に使用するための汚染モニタおよび制御技術 |
| JP5151073B2 (ja) * | 2006-06-02 | 2013-02-27 | 株式会社島津製作所 | 光度計 |
| US8867041B2 (en) | 2011-01-18 | 2014-10-21 | Jordan Valley Semiconductor Ltd | Optical vacuum ultra-violet wavelength nanoimprint metrology |
| CN112666102A (zh) * | 2019-10-15 | 2021-04-16 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种基于气体吸收的真空紫外光衰减装置及其衰减方法 |
| CN112213278A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-01-12 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种氟化氢气体中微量水的分析装置以及分析方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5029674B1 (ja) * | 1970-11-21 | 1975-09-25 | ||
| JPS4896191A (ja) * | 1972-03-23 | 1973-12-08 | ||
| US4096388A (en) * | 1977-06-10 | 1978-06-20 | Hewlett-Packard Company | Measuring gaseous oxygen with U.V. absorption |
| US4395091A (en) * | 1980-10-31 | 1983-07-26 | The Perkin-Elmer Corporation | Optical coupling device for use with a plasma emission spectrometer |
| JPS63242902A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 炭酸ガスからの酸素を回収する装置 |
| JPH01206236A (ja) * | 1988-02-15 | 1989-08-18 | Hitachi Ltd | 石英材質判別装置 |
| US5156657A (en) * | 1990-03-29 | 1992-10-20 | The Boc Group, Inc. | Process for pre-purification of air for separation |
| ZA912508B (en) * | 1990-04-20 | 1992-04-29 | Boc Group Inc | Pre-purification of air for separation |
-
1994
- 1994-07-06 JP JP15481294A patent/JP3360097B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011133492A (ja) * | 2004-05-14 | 2011-07-07 | Kla-Tencor Corp | 試験体の測定または分析のためのシステムおよび方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0822129A (ja) | 1996-01-23 |
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