【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空紫外分光器、特にその真空紫外光の減衰防止手段の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１００〜２００ｎｍの波長域の光は、真空紫外線（または、極端紫外線）と呼ばれており、各種測定等に使用されている。ただし、真空紫外光は大気中を通過する際、大気中に含まれる酸素分子によって大きく吸収される。そこで、真空紫外域の光を用いた測定等を行なう場合には、光路中を真空にして使用されるのが一般的であった。そのため、装置の各部材を真空にするための真空排気ポンプ（ロータリーポンプ＋ターボ分子ポンプなど）、ステンレスなどで構成された真空タンク等を用いる必要があり、装置周辺の装備は大変大掛かりなものとなっていた。
また、光源、分光器、試料室等を一体化して、一つの真空タンクに内蔵した装置も開発されてきているが、使用する目的毎に装置を組み立てる必要があり、コストがかかり、また装置構成の上で柔軟性に乏しいものとなっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように装置内を真空にする方式ではなく、装置全体をタンク内に内蔵し、該タンク内の窒素置換を行なうことで、酸素による真空紫外光の吸収を防ぐものも開発されている。
しかしながら、窒素置換による方法においても、残存酸素量が１ｐｐｍ以下にする必要があるとされ、一旦真空ポンプ等で装置内を排気した後、高純度の窒素を装置内に送り込むということを繰り返すような構成となっていた。そのため、窒素置換型の装置においても、装置の周辺機器が大掛かりで、装置構成に関して柔軟性に乏しいという欠点は依然として存在していた。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、不活性ガスによる置換で簡便に使用することができる真空紫外分光器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題で述べたように、従来では窒素置換した場合でも酸素による真空紫外光の吸収が問題であり、酸素の残存量を１ｐｐｍ以下にする必要があると考えられ、光源、分光器、試料室をステンレスの溶接容器で一体化し、一つのタンク内に内蔵して装置全体を窒素置換するという構成がとられていた。
しかしながら、本発明者らが検討した結果、必ずしも装置全体を窒素で置換する必要はなく、少なくとも光路上を窒素等の不活性ガスで置換できれば、十分な精度が保証されることが分かった。本発明者らは、この知見に基づき、十分な精度を持った真空紫外分光器を開発することに成功した。
【０００５】
つまり上記目的を達成するため、本発明の真空紫外分光器は、真空紫外域の波長を持つ単色光を取り出すための分光光学系と、光源からの光を該分光光学系に集光導入するための集光光学系と、を筐体内に設けた。そして、該筐体は、光源からの光を取り入れるための光入射口と、前記分光光学系により得られた単色光を射出するための光射出口と、不活性ガスの供給口及び排出口と、該不活性ガスの流路を形成するための流路壁と、を備え、前記流路壁によって前記光入射口から前記光射出口へ至る筐体内部の光路上に前記不活性ガスの流路を形成することを特徴とする。
なお、ここで不活性ガスとは、アルゴンガス等のいわゆる不活性ガスと共に、窒素ガスも含むものとする。
【０００６】
上記の真空紫外分光器において、前記光射出口に外部との遮断のための光射出窓を設けることが好適である。
上記の真空紫外分光器において、前記単色光の波長が２００ｎｍ以下であることが好適である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の真空紫外分光器を図１を参照して説明する。
本発明の真空紫外分光器１０は、分光光学系１２と、集光光学系１４とが筐体１８の中に収められて構成されている。集光光学系１４と分光光学系１２との間には、遮光のために隔壁４２が設けられており、不必要な光が分光光学系１２側に漏れないようになっている。また、供給される不活性ガスが光路上を効率良くガス置換ができるように、供給される不活性ガスの流路を制御するための流路壁２８−１〜２８−６が設けられている。
【０００８】
さらに、本実施形態では、光源１６としてＤ２ランプを用い、集光光学系１４はレンズ３０と、入射スリット３２とで構成され、また、分光光学系１２は、ミラー３４と、凹面回折格子３６と、射出スリット３８と、によって構成されたものを示した。ただし、本発明はこれらの構成に限定されるものではない。例えば、射出スリット３８を除いた構成にすることで、複数の波長を取り出すポリクロメーターとしても用いてもよい。
また、ここでは窒素ガスを用いたが、アルゴンガス、ヘリウムガス等の他の不活性ガスを用いることも好適である。
【０００９】
光源１６からの光は、筐体１８に設けられた光入射口２０から筐体１８内部へと入り、集光光学系１４へと送られる。レンズ３０によって集光した光は入射スリット３２を介して分光光学系１２へと送られる。分光光学系１２に入射した光はミラー３４にて凹面回折格子１２に送られ、該凹面回折格子１２で反射した光は射出スリット３８を介して光射出口２２から所定波長の単色光として筐体１８の外部へ射出される。光射出口２２には外部との遮断のために光射出窓４０が設けられており、この窓は、例えば、ＭｇＦ２等が用いられる。また、該凹面回折格子１２の角度を変化させることで、射出する光の波長の走査を行なえばよい。
【００１０】
本発明では、筐体１８に設けられた光入射口２０から光射出口２２へと至る光路上を、効率良く窒素置換するために筐体１８内に流路壁（２８−１〜２８−６）を設け、窒素ガスの流路が光路に沿って流れていくように構成されている。図２が窒素の流れを示した図である。実線がガスの流れを示し、点線は光路を示している。また、符号は図１と同一のものを用いた。
まず、ガス供給口２４から、窒素が筐体１８内に供給される。筐体１８内に流れ込んだ窒素ガスは、まず流路壁２８−１に沿って流れる。さらに、流路壁２８−１を回り込み、回折格子３６、ミラー３４が設けられた部分を通る。そして、流路壁２８−２に沿って、隔壁４２を回り込み、流路壁２８−４と流路壁２８−５の間を通り抜ける。最後にレンズ３０が設置された部分を通り、流路壁２８−６に沿ってガス排出口２６へと向かう。
【００１１】
このようにして、主に光路上に窒素の流路が形成される。また、流路壁２８−４と筐体１８の壁面に囲まれた部分には空気溜まりができてしまう可能性があるが、この空気溜まりは光路上から離れた位置にあるため、精度に影響を与えることはない。
また、流路壁２８−４及び２８−５は、不必要な光が漏れないように遮光の役割も果たしている。
このように筐体内に流路壁を設けることで、光路上を効率良く窒素置換することが可能となる。この結果、従来のように高純度の窒素ガスを用いる必要がなく、通常市販されている乾燥窒素ガスでも十分な精度を保つことが可能である。また、従来では何十リットル／分といった大量の窒素ガスを流す必要があったが、本発明では、３〜５リットル／分程度の供給量で十分である。
また、置換のためのガスとして、上記のような窒素ガスの他に、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスも好適に使用することができる。
【００１２】
本実施形態では、分光光学系として凹面回折格子を用いたものを図示したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、その他にも平面回折格子、プリズム等を用いたり、他の光学配置にしてもよい。集光光学系としても、図に示したようなレンズを用いたものだけでなく、ミラー等を用いたような他の光学系を用いてもよい。
また、光源集光系と分光光学系のみを一体として構成しているため、装置構成を柔軟に組むことが可能である。例えば、光射出口の後段に試料室を設置した場合には、光照射装置として用いることができる。また、光射出口に光検出器を設置し、光源の検査装置として使用すること等も可能である。
【００１３】
そこで以下に一例として、本発明の真空紫外分光器を用いた真空紫外分光測定装置の装置構成及び光源検査装置の概略を示す。
図３は、本発明の真空紫外分光器を用いた真空紫外分光測定装置の一例である。図１に対応する部分には符号１００を加え説明を省略する。
試料室１５０は、真空紫外分光器１１０の光射出口１２２の後段に設けられ、さらにその後段に検出器１５２が設けられている。
真空紫外分光器１１０は、試料室１５０とは独立に構成されているので、測定の種類にあった配置を使用者が独自に設定することが可能である。また、図示していないが、試料室１５０自体にもガス供給口、ガス排出口を設け、不活性ガスによる置換が可能な構成にしたり、若しくは試料室内部を真空に引けるように真空ポンプを設けた構成にしてもよい。
【００１４】
真空紫外分光器１１０の作用は、上述したものと同じく、光源１１２から出た光は、真空紫外分光器１１０の集光光学系によって集光され、分光光学系によって分散分光され、光射出口１２２から射出される。その後は、通常行なわれているのと同様に、光射出口１２２から射出された光は試料室１５０へと導かれ、試料１５４に照射され、該試料１５４からの透過光は検出器１５２によって検出される。該実施例では、分光光学系の光学配置をモノクロメーターとしての配置にしたものを示したが、多波長同時測定を行なうために、ポリクロメーターとして機能する配置としてもよい。
【００１５】
図４は、本発明の真空紫外分光器を用いた光源検査装置の概略構成図である。図１に対応する部分には符号２００を加え説明を省略する。
図４の光源検査装置では、射出スリットを設けず、光射出口２２２に、マルチチャンネル検出器（検出器２６０）を設け、光源のスペクトル帯域の同時測定を行なっている。つまり、真空紫外分光器２１０の分光光学系をポリクロメーターとしての光学配置とすると、光射出口２２２からの光は波長に依存して射出角が異なるため、マルチチャンネル検出器２６０で検出することで多波長の同時検出を行なうことができる。
以上の構成は、本発明の真空紫外分光器を用いた装置の一例であり、上記の例に限定されることなく、様々な装置構成が可能である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の真空紫外分光器によれば、集光光学系と、分光光学系とを筐体内に一体として構成し、筐体内に不活性ガスの流路を形成するための流路壁を設けたことにより、光路を効率よくガス置換ができる。その結果、簡便で高精度な真空紫外用の分光器を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空紫外分光器の概略構成図。
【図２】不活性ガスの流れを示す説明図。
【図３】本発明の分光器を用いた装置構成の一例。
【図４】本発明の分光器を用いた光源検査装置の一例。
【符号の説明】
１０ 真空紫外分光器
１２ 分光光学系
１４ 集光光学系
１６ 光源
１８ 筐体
２０ 光入射口
２２ 光射出口
２４ ガス供給口
２６ ガス排出口
２８−１〜２８−６ 流路壁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum ultraviolet spectroscope, and more particularly to improvement of means for preventing attenuation of the vacuum ultraviolet light.
[0002]
[Prior art]
Light in the wavelength range of 100 to 200 nm is called vacuum ultraviolet (or extreme ultraviolet) and is used for various measurements. However, when the vacuum ultraviolet light passes through the atmosphere, it is greatly absorbed by oxygen molecules contained in the atmosphere. Therefore, when performing measurement using light in the vacuum ultraviolet region, etc., it is common to use a vacuum in the optical path. Therefore, it is necessary to use an evacuation pump (rotary pump + turbo molecular pump, etc.) for evacuating each component of the device, a vacuum tank made of stainless steel, etc., and the equipment around the device is very large. It was.
In addition, a device that integrates a light source, a spectroscope, a sample chamber, etc. and is built in a single vacuum tank has been developed, but it is necessary to assemble the device for each purpose of use, which is costly and the device configuration It was inflexible.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In place of the above-described method of evacuating the inside of the apparatus, an apparatus which prevents the absorption of vacuum ultraviolet light by oxygen by incorporating the entire apparatus in a tank and replacing the nitrogen in the tank has been developed.
However, even in the method using nitrogen substitution, it is said that the amount of residual oxygen needs to be 1 ppm or less, and once the inside of the apparatus is evacuated with a vacuum pump or the like, high-purity nitrogen is repeatedly sent into the apparatus. It was a composition. Therefore, even in the nitrogen substitution type apparatus, there is still a drawback that the peripheral equipment of the apparatus is large and the apparatus configuration is not flexible.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a vacuum ultraviolet spectrometer that can be easily used by replacement with an inert gas.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As described in the above problem, it is considered that absorption of vacuum ultraviolet light by oxygen is a problem even in the case of nitrogen substitution, and it is considered that the remaining amount of oxygen must be 1 ppm or less. Was integrated with a stainless steel welding container and incorporated in one tank to replace the entire apparatus with nitrogen.
However, as a result of investigations by the present inventors, it has been found that it is not always necessary to replace the entire apparatus with nitrogen, and that sufficient accuracy can be guaranteed if at least the optical path can be replaced with an inert gas such as nitrogen. Based on this finding, the present inventors have succeeded in developing a vacuum ultraviolet spectrometer having sufficient accuracy.
[0005]
In other words, in order to achieve the above object, the vacuum ultraviolet spectrometer according to the present invention is configured to extract a monochromatic light having a wavelength in the vacuum ultraviolet region and to collect and introduce light from a light source into the spectral optical system. And a condensing optical system. The housing includes a light incident port for taking in light from a light source, a light emission port for emitting monochromatic light obtained by the spectroscopic optical system, a supply port and a discharge port for an inert gas. A flow path wall for forming the flow path of the inert gas, and the flow of the inert gas on the optical path inside the housing from the light incident port to the light emission port by the flow path wall. It is characterized by forming a path.
Here, the inert gas includes nitrogen gas as well as so-called inert gas such as argon gas.
[0006]
In the above vacuum ultraviolet spectrometer, it is preferable to provide a light exit window for shielding from the outside at the light exit.
In the above vacuum ultraviolet spectrometer, it is preferable that the wavelength of the monochromatic light is 200 nm or less.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The vacuum ultraviolet spectrometer of the present invention will be described below with reference to FIG.
The vacuum ultraviolet spectroscope 10 of the present invention is configured such that a spectroscopic optical system 12 and a condensing optical system 14 are housed in a housing 18. A partition wall 42 is provided between the condensing optical system 14 and the spectroscopic optical system 12 for light shielding, so that unnecessary light does not leak to the spectroscopic optical system 12 side. Further, flow path walls 28-1 to 28-6 for controlling the flow path of the supplied inert gas are provided so that the supplied inert gas can efficiently replace the gas on the optical path. .
[0008]
Furthermore, in the present embodiment, a D 2 lamp as a light source 16, the condensing optical system 14 and lens 30, is composed of an entrance slit 32, also the spectral optical system 12, a mirror 34, a concave diffraction grating 36 And what was comprised by the injection | emission slit 38 was shown. However, the present invention is not limited to these configurations. For example, by adopting a configuration excluding the exit slit 38, it may be used as a polychromator for extracting a plurality of wavelengths.
Although nitrogen gas is used here, it is also preferable to use other inert gas such as argon gas or helium gas.
[0009]
Light from the light source 16 enters the housing 18 from a light incident port 20 provided in the housing 18 and is sent to the condensing optical system 14. The light condensed by the lens 30 is sent to the spectroscopic optical system 12 through the entrance slit 32. The light incident on the spectroscopic optical system 12 is sent to the concave diffraction grating 12 by the mirror 34, and the light reflected by the concave diffraction grating 12 is provided as monochromatic light having a predetermined wavelength from the light exit port 22 through the exit slit 38. 18 is injected outside. The light emission port 22 is provided with a light emission window 40 for blocking from the outside. For example, MgF 2 is used for this window. Further, the wavelength of the emitted light may be scanned by changing the angle of the concave diffraction grating 12.
[0010]
In the present invention, a flow path wall (28-1 to 28-6) is provided in the housing 18 in order to efficiently replace nitrogen on the optical path from the light entrance 20 to the light exit 22 provided in the housing 18. ) And the flow path of nitrogen gas flows along the optical path. FIG. 2 shows the flow of nitrogen. The solid line indicates the gas flow, and the dotted line indicates the optical path. The same reference numerals as in FIG. 1 were used.
First, nitrogen is supplied into the housing 18 from the gas supply port 24. The nitrogen gas that has flowed into the housing 18 first flows along the flow path wall 28-1. Furthermore, it goes around the flow path wall 28-1 and passes through the portion where the diffraction grating 36 and the mirror 34 are provided. And it goes around the partition wall 42 along the flow path wall 28-2, and passes between the flow path wall 28-4 and the flow path wall 28-5. Finally, it passes through the portion where the lens 30 is installed, and goes to the gas outlet 26 along the flow path wall 28-6.
[0011]
In this way, a nitrogen flow path is formed mainly on the optical path. In addition, there is a possibility that an air pool may be formed in the portion surrounded by the flow path wall 28-4 and the wall surface of the housing 18, but this air pool is located away from the optical path, and this affects the accuracy. Never give.
The flow path walls 28-4 and 28-5 also play a role of shielding light so that unnecessary light does not leak.
By providing the flow path wall in the housing in this way, it is possible to efficiently substitute nitrogen on the optical path. As a result, there is no need to use high-purity nitrogen gas as in the prior art, and it is possible to maintain sufficient accuracy with commercially available dry nitrogen gas. Conventionally, it has been necessary to flow a large amount of nitrogen gas such as several tens of liters / minute, but in the present invention, a supply amount of about 3 to 5 liters / minute is sufficient.
In addition to the nitrogen gas as described above, an inert gas such as argon gas or helium gas can also be suitably used as the gas for replacement.
[0012]
In the present embodiment, an optical system using a concave diffraction grating is illustrated as a spectroscopic optical system. However, the present invention is not limited to this, and other optical arrangements such as a planar diffraction grating, a prism, etc. It may be. As the condensing optical system, not only a lens using a lens as shown in the figure but another optical system using a mirror or the like may be used.
In addition, since only the light source condensing system and the spectroscopic optical system are integrally configured, the apparatus configuration can be flexibly assembled. For example, when a sample chamber is installed at the rear stage of the light exit, it can be used as a light irradiation device. It is also possible to install a photodetector at the light exit and use it as a light source inspection device.
[0013]
Therefore, as an example, an apparatus configuration of a vacuum ultraviolet spectrometer using the vacuum ultraviolet spectrometer of the present invention and an outline of a light source inspection apparatus are shown below.
FIG. 3 is an example of a vacuum ultraviolet spectrometer using the vacuum ultraviolet spectrometer of the present invention. The parts corresponding to those in FIG.
The sample chamber 150 is provided in the subsequent stage of the light emission port 122 of the vacuum ultraviolet spectrometer 110, and further the detector 152 is provided in the subsequent stage.
Since the vacuum ultraviolet spectrometer 110 is configured independently of the sample chamber 150, the user can set an arrangement suitable for the type of measurement. Although not shown, the sample chamber 150 itself is also provided with a gas supply port and a gas discharge port so that it can be replaced with an inert gas, or a vacuum pump is provided so that the inside of the sample chamber can be evacuated. A configuration may be used.
[0014]
The operation of the vacuum ultraviolet spectrometer 110 is the same as described above, and the light emitted from the light source 112 is condensed by the condensing optical system of the vacuum ultraviolet spectrometer 110, dispersed and spectrally dispersed by the spectroscopic optical system, and the light exit port 122. Is injected from. Thereafter, the light emitted from the light exit port 122 is guided to the sample chamber 150 and irradiated to the sample 154, and the transmitted light from the sample 154 is detected by the detector 152, as is normally done. Is done. In this embodiment, an optical arrangement of the spectroscopic optical system is shown as a monochromator. However, an arrangement that functions as a polychromator may be used in order to perform multi-wavelength simultaneous measurement.
[0015]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a light source inspection apparatus using the vacuum ultraviolet spectrometer of the present invention. The parts corresponding to those in FIG.
In the light source inspection apparatus of FIG. 4, a multichannel detector (detector 260) is provided at the light exit port 222 without providing an exit slit, and the spectral band of the light source is simultaneously measured. That is, if the spectroscopic optical system of the vacuum ultraviolet spectrometer 210 is optically arranged as a polychromator, the light from the light exit port 222 has a different emission angle depending on the wavelength. Simultaneous detection of multiple wavelengths can be performed.
The above configuration is an example of an apparatus using the vacuum ultraviolet spectrometer of the present invention, and various apparatus configurations are possible without being limited to the above example.
[0016]
【The invention's effect】
According to the vacuum ultraviolet spectrometer of the present invention, the condensing optical system and the spectroscopic optical system are integrally formed in the casing, and a flow path wall for forming a flow path of an inert gas is provided in the casing. As a result, gas replacement can be efficiently performed in the optical path. As a result, it has become possible to provide a vacuum ultraviolet spectrometer that is simple and highly accurate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vacuum ultraviolet spectrometer according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing the flow of an inert gas.
FIG. 3 shows an example of an apparatus configuration using the spectroscope of the present invention.
FIG. 4 shows an example of a light source inspection apparatus using the spectroscope of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vacuum ultraviolet spectrometer 12 Spectroscopic optical system 14 Condensing optical system 16 Light source 18 Case 20 Light entrance port 22 Light exit port 24 Gas supply port 26 Gas exhaust port 28-1 to 28-6 Channel wall