(57)【要約】【課題】被測定物の表面を汚染することなく、また検出器の感度を一定に維持して真空紫外波長領域の光学特性の測定をすることが可能となる検出器の温度制御手段を提供する。【解決手段】真空状態の測定環境または真空紫外波長領域の放射を吸収しにくい気体で充填された状態の測定環境のもとで光学特性を測定する検出器の温度制御手段において、前記検出器及び該検出器の温度調節あるいは冷却等に必要な要素を、該測定環境から隔離して収納するハウジングと、該ハウジングの内部と外部の大気環境と導通させる導通部を有し、該導通部を介して該検出器の温度調節あるいは冷却等に必要な要素を外部の大気環境側から制御できるように構成する。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空状態の測定環境または真空紫外波長領域の放射を吸収しにくい気体で充填された状態の測定環境のもとで光学特性を測定する検出器の温度制御手段において、
前記検出器及び該検出器の温度調節あるいは冷却等に必要な要素を、前記測定環境から隔離して収納するハウジングと、該ハウジングの内部と外部の大気環境と導通させる導通部を有し、該導通部を介して前記検出器の温度調節あるいは冷却等に必要な要素を外部の大気環境側から制御できるように構成したことを特徴とする検出器の温度制御手段。
【請求項２】
前記検出器が、放射束を被測定物に入射させ、その被測定物から射出した放射束を測定する検出器であることを特徴とする請求項１に記載の検出器の温度制御手段。
【請求項３】
前記温度調節あるいは冷却等に必要な要素が、前記検出器の温度をモニターする温度計、該温度計の出力から検出器の温度が所定温度になるように検出器を固体、液体、気体等により冷却する冷却手段であることを特徴とする請求項１または請求項２の検出器の温度制御手段。
【請求項４】
前記ハウジングが、前記検出器と該検出器の温度測定を行う手段を真空紫外波長領域の放射を吸収しにくい気体が充填された状態から隔離するハウジングであり、前記導通部を介して測定された前記検出器の温度測定の結果に基づいて、冷却するための気体を冷却手段を介して該検出器に吹き付けることを特徴とする請求項１または請求項２の検出器の温度制御手段。
【請求項５】
前記検出器を冷却するための気体が、真空紫外波長領域の放射を吸収しにくい気体であることを特徴とする請求項４に記載の検出器の温度制御手段。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学特性を測定する検出器の温度制御手段に関し、特に真空紫外波長領域（２００ｎｍ以下から軟Ｘ線、Ｘ線に至る波長領域）の光学特性の測定を高精度に行う際の検出器の温度制御手段に関するものでる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、真空紫外波長領域（２００ｎｍ以下から軟Ｘ線、Ｘ線に至る波長領域）の分光計測においては、この波長領域の放射は大気中の酸素分子により吸収されてしまうため、測定環境を真空状態か、またはＮ２やＡｒ等の気体で置換して測定を行うことが必要とされている。このように測定環境を真空状態にした場合には、装置チャンバー内壁より放出されるＨ２、Ｈ２Ｏや装置チャンバー内部に設置される各種機構部や電気部品などから発生するＢ、ＮＨ４＋などの無機系汚染物質、その他有機系汚染物質により、被測定物である光学材料の表面が汚染され、光学素子の透過率や反射率測定に影響を与えることとなる。
【０００３】
また、光学特性の測定を高精度に行うためには検出器の感度（Ａ／Ｗ）を一定に維持する必要がある。検出器がシリコンフォトダイオードのような内部量子変換型のセンサーの場合を例にとると、温度変化により実質的に感度変化が生ずる要因は暗電流の変化と感度のドリフトである。暗電流は温度の変化に対して指数関数的に増加し、熱に因って励起された電子−正孔子対が指数的に増加することになる。暗電流が増加するとショットノイズ、熱雑音が増加し、光学特性計測の測定精度に影響を与えることになる。一方感度ドリフトは０．０５％／℃程度の変化量を有し、測定精度を０．０５％以内に制御するためには、検出器の温度を１℃以内に制御する必要がある。
【０００４】
そのためこのような検出器の温度調節と冷却を行う手段として、温度をモニターする温度計センサーと冷却には純水などの液体や空気などの気体、さらにはペルチェ素子などの固体による手段が用いられる。温度計センサーとしては熱電対式とファイバー式があり、熱電対は２種類の材質の異なる金属の一端を接合し、一端を加熱などの方法で基準接点と測温接点間に温度差生じさせることによって発生する金属固有の熱起電力を利用するものであり、ファイバー式はファイバーの光路長ｎＬ（ｎ：ファイバーコア屈折率、Ｌ：ファイバー長）は温度によって変化するので、光路長の変化をファイバー干渉により検出することによって温度センサーを構成している。また固体による冷却手段であるペルチェ素子は、ｐタイプとｎタイプの熱電半導体を金属電極で接合し、ｎタイプの方から直流電流を流すと一方の接合面では吸熱作用、他方の接合面では放熱作用が起こる現象を利用した冷却手段である。
【０００５】
一方、従来の真空紫外波長領域より長波長の光学特性の測定においては、前述の放射束の吸収や被測定物に対する汚染の影響を考慮することは少ないので、測定環境を必ずしも真空状態等にする必要もなく、したがって、装置チャンバー内に設置される検出器の感度維持のための温度調節手段、あるいは冷却手段等に対しても、特別に真空対応にすることなく、装置チャンバー内に大気環境で使用するのと同じ条件で組み込んで使用することができた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、真空紫外波長領域の光学特性の測定をする場合、真空状態の測定環境のもとで、温度制御により検出器の感度を一定に維持するため、温度調節手段、あるいは冷却手段を装置チャンバー内に組み込んで使用するには、温度による影響を避けるうえで、こられの温度調節手段、あるいは冷却手段から発熱する熱を装置チャンバー外に逃がすことが不可欠となる。特に、放射束を被測定物に入射させ、その被測定物から射出した放射束を測定する検出器があり、その検出器の出力に基づいて被測定物の光学特性を測定する場合、これらの温度制御手段による装置チャンバー内での熱の影響を排除することは、検出器の感度を一定に維持するために非常に重要である。
【０００７】
このような放射束を被測定物に入射させ、その被測定物から射出した放射束を測定する検出器は、一般的に被測定物である光学素子を測定光路内から退避させた状態での入射放射量（Ｗ）とその時の検出器の出力（Ａ）の関係を記憶し、次に光学素子を測定光路内に挿入して光学素子を経由した後の検出器の出力（Ａ’）を測定し、ＡとＡ’の関係から光学素子の特性を計測するものである。したがって、この前段と後段の測定には時間的な差があり、この時間差内で検出器の暗電流や感度ドリフトを安定させておかないと、ＡとＡ’の正確な関係を計測することができず、そのため、検出器の感度を一定に維持することがきわめて重要な問題となる。
また、上記したように、真空状態または真空紫外波長領域の放射を吸収しにくい気体で充填された状態の測定環境のもとで、装置チャンバー内に組み込まれた温度調節手段、あるいは冷却手段等を構成する部材から発生する汚染物質による光学特性の測定への悪影響を防止するため、これらの部品材料には特殊な材料を使用する必要があった。
【０００８】
そこで、本発明は、被測定物の表面を汚染することなく、また検出器の感度を一定に維持して真空紫外波長領域の光学特性の測定をすることが可能となる検出器の温度制御手段を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、つぎの（１）〜（５）のように構成した光学特性を測定する検出器の温度制御手段を提供するものである。
（１）真空状態の測定環境または真空紫外波長領域の放射を吸収しにくい気体で充填された状態の測定環境のもとで光学特性を測定する検出器の温度制御手段において、
前記検出器及び該検出器の温度調節あるいは冷却等に必要な要素を、前記測定環境から隔離して収納するハウジングと、該ハウジングの内部と外部の大気環境と導通させる導通部を有し、該導通部を介して前記検出器の温度調節あるいは冷却等に必要な要素を外部の大気環境側から制御できるように構成したことを特徴とする検出器の温度制御手段。
（２）前記検出器が、放射束を被測定物に入射させ、その被測定物から射出した放射束を測定する検出器であることを特徴とする上記（１）に記載の検出器の温度制御手段。
（３）前記温度調節あるいは冷却等に必要な要素が、前記検出器の温度をモニターする温度計、該温度計の出力から検出器の温度が所定温度になるように検出器を固体、液体、気体等により冷却する冷却手段であることを特徴とする
上記（１）または上記（２）の検出器の温度制御手段。
（４）前記ハウジングが、前記検出器と該検出器の温度測定を行う手段を真空紫外波長領域の放射を吸収しにくい気体が充填された状態から隔離するハウジングであり、前記導通部を介して測定された前記検出器の温度測定の結果に基づいて、冷却するための気体を冷却手段を介して該検出器に吹き付けることを特徴とする上記（１）または上記（２）の検出器の温度制御手段。
（５）前記検出器を冷却するための気体が、真空紫外波長領域の放射を吸収しにくい気体であることを特徴とする上記（４）に記載の検出器の温度制御手段。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上記構成を適用することにより、測定環境が真空状態、または真空紫外波長領域の放射を吸収しにくい気体で充填されているいずれの状態においても、被測定物である光学素子の表面を汚染することなく検出器の感度を常時一定に維持することができ、これにより光学特性の測定精度を高精度に行うことが可能となる。また、測定環境が真空状態、または真空紫外波長領域の放射を吸収しにくい気体で充填されている状態のいずれの状態においても、大気環境で通常使用されるのと同じ条件で、検出器の温度調節、冷却を行う手段を測定装置内に適用することが可能となる。
【００１１】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１における光学素子の光学特性を測定する装置の全体を表わす図である。図１において、１は光学素子に対し真空紫外波長領域の放射束を入射させる光源、２は装置チャンバーで内部の測定環境は真空状態か、または真空紫外波長領域の放射を吸収しにくい気体で充填された状態になっている。３は測定環境を真空紫外波長領域の放射を吸収しにくい気体で充填する場合、その気体を装置チャンバー内に供給する供給口で、４はその気体の排気口である。
【００１２】
５は被測定物である光学素子で、図示しない機構により測定光路内から退避させた状態で入射放射量（Ｗ）とその時の検出器の出力（Ａ）の関係を記憶し、次に光学素子を測定光路内に挿入して光学素子を経由した後の検出器の出力（Ａ’）を測定し、ＡとＡ’の関係から光学素子の特性を計測するようにしている。６は検出器で、７は検出器６とその検出器６の温度調節あるいは冷却を行う手段を、真空状態または真空紫外波長領域の放射を吸収しにくい気体で充填された状態から隔離したハウジング、８はそのハウジングと外部大気環境をつなげる導通部であり、その導通部を介して検出器の温度調節、冷却に必要な要素を外部大気環境側と伝達できるようにしてある。
【００１３】
図２は、本実施例における前述した検出器６を含むハウジング７内部の詳細図である。図２において、ハウジング７はＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６Ｌなどの材質を用いており、ハウジング壁面から放出されるＨ２、Ｈ２Ｏやハウジング壁面に付着している無機系、有機系の物質が被測定物である光学素子５に対し汚染源とならないように十分洗浄された状態で装置チャンバー内に設置されている。
９はハウジングの機密性を保つＯリング、１０は検出器６のパッケージと同じ材質でセラミックから成り、検出器６を冷却する液体、もしくは気体が還流する部分１１を有しており、さらには検出器６を支持する支持体の役目も果たしている。１２は検出器６のリード線で、検出器６の回路基板１３と半田を用いないピン挿入形式で接続されている。なお１４は検出器６からの出力を伝達するケーブルである。１５は熱電対方式の温度センサープローブで、１６のケーブルが接続されている。
【００１４】
ハウジング７からは装置チャンバー２の測定環境を経由し、ハウジング７内部と装置チャンバー２の外部の大気環境と導通させる導通部８があり、導通部８は温度センサープローブ１５のケーブル１６が通過する導通部１７、検出器６を冷却する液体、もしくは気体が供給される径路（ＩＮ）の導通部１８、排出される径路（ＯＵＴ）の導通部１９、検出器６の出力を伝達するケーブル１４が通過する導通部２０からなる。導通部８の材質は、装置チャンバー２内で検出器６の位置が固定であればＳＵＳ製の金属管で構成されるが、被測定物を２次元的に位置を換えて測定するために検出器６の位置を任意に移動させる必要がある場合は、材質がフッ素系樹脂製のシンフレックスチューブのような部材で構成してもよい。
【００１５】
次に検出器６の温度調節、冷却方法について説明する。検出器６の支持体１０に取付けられた熱電対方式の温度センサープローブ１５の情報が導通部１７を経由するケーブル１６より装置チャンバー２の外部にある温度コントローラに伝達され、その温度値を判断し、同じく装置チャンバー２外にある冷却装置に対して導通部１８を経由して検出器６を所定温度に冷却するために供給される純水、または空気の温度、並びに流量を設定させるようにする。温度と流量を管理された純水、または空気は支持体１０内の還流部分１１において検出器６を冷却し、その後排出径路である導通部１９より再度冷却装置に戻る循環動作を継続しながら、検出器６の温度が一定に維持されるように制御している。
ここでの説明では温度センサーを熱電対方式で説明したが、ファイバー方式の温度センサーを採用してもよく、また冷却手段を液体や気体で説明したが、ペルチェ素子のような固体による手段で置き換えることも可能である。
【００１６】
［実施例２］
図３は、本発明の実施例２における学素子の光学特性を測定する装置の全体を表わす図である。図３において、装置チャンバー２内は真空紫外波長領域の放射を吸収しにくい気体で充填されている。図４は、本実施例における装置チャンバー２内で検出器６と温度センサープローブ１５を含むハウジング２１の詳細図である。このハウジング２１は、冷却手段が除かれている以外は実施例１のハウジング７と基本的に同じ構成である。
【００１７】
本実施例において検出器６を冷却する方法は、装置チャンバー２の外部に冷却装置があり、検出器６の支持体１０に取付けられた熱電対方式の温度センサープローブ１５の情報から得られた温度値に基づいて、温度と流量が管理された気体であって、かつ真空紫外波長領域の放射を吸収しにくい気体を冷却ノズル２２より直接検出器６に吹き付けることにより行われる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、被測定物の表面を汚染することなく、また検出器の感度を一定に維持して真空紫外波長領域の光学特性の測定をすることが可能となる検出器の温度制御手段を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における光学素子の光学特性を測定する装置の全体を表わす概念図。
【図２】本発明の実施例１における検出器を含むハウジング内部の詳細図。
【図３】本発明の実施例２における光学素子の光学特性を測定する装置の全体を表わす概念図。
【図４】本発明の実施例２における検出器を含むハウジング内部の詳細図。
【符号の説明】
６：検出器
７：ハウジング
８：導通部
１５：温度センサープローブ
１７：温度センサー用導通部
１８：冷却媒体が供給される導通部
１９：冷却媒体が排出される導通部
２０：検出器の出力伝達の導通部
２１：ハウジング
２２：冷却気体を吹き付けるノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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