JP2990841B2 - Cryopump structure - Google Patents
Cryopump structureInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、イオンビ−ムを用い
る装置に好適なクライオポンプの構造に関する。イオン
注入装置、ＭＢＥ装置などの半導体関連装置において種
々の真空ポンプが用いられる。クライオポンプもそのひ
とつであるが、これは運動する部品がないので、ロ−タ
リポンプや、拡散ポンプ、タ−ボ分子ポンプ等と異な
る。これは冷凍器又は液体ヘリウムによって冷却された
極低温の固体表面を作り、冷却面に気体を凝縮させて気
体分子を空間から排除する形式のポンプである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a cryopump suitable for an apparatus using an ion beam. Various vacuum pumps are used in semiconductor-related devices such as an ion implantation device and an MBE device. Cryopumps are one of them, but they are different from rotary pumps, diffusion pumps, turbo molecular pumps, etc. because they have no moving parts. This is a pump of the type that creates a cryogenic solid surface cooled by a refrigerator or liquid helium and condenses gas on the cooling surface to remove gas molecules from space.
【０００２】[0002]
【従来の技術】クライオポンプは運動部がなく水分に対
して排気速度が速いという特徴があり超高真空を作るた
めに用いられる。ＭＢＥ装置、イオン注入装置等単体の
装置に取り付けられるときはあまり問題がない。しかし
半導体デバイスが複雑になるにつれて、ＭＢＥ装置にイ
オン注入装置を合体させたものが用いられることもあ
る。ＭＢＥ装置で薄膜を成長させ、イオン注入装置でド
−パントを注入するというようなこともできる。ＭＢＥ
装置は超高真空を必要とするので、例えば、ロ−タリポ
ンプ、タ−ボ分子ポンプ、チタンサブリメ−ションポン
プ等を備えている。１０-10 Ｔｏｒｒ程度の超高真空が
要求されるのでこれらのポンプを順次作動させてゆく。2. Description of the Related Art Cryopumps are characterized by having no moving parts and having a high pumping speed with respect to moisture, and are used for creating an ultra-high vacuum. When attached to a single device such as an MBE device or an ion implantation device, there is not much problem. However, as semiconductor devices become more complex, a combination of an MBE apparatus and an ion implantation apparatus may be used. It is also possible to grow a thin film with an MBE apparatus and implant a dopant with an ion implantation apparatus. MBE
Since the apparatus requires an ultra-high vacuum, it is provided with, for example, a rotary pump, a turbo molecular pump, a titanium sublimation pump, and the like. Since an ultra-high vacuum of about 10 −10 Torr is required, these pumps are sequentially operated.
【０００３】イオン注入装置の方はそれほどの高真空を
必要としないのであるが単独の場合はもちろん何らかの
真空ポンプを備える。もしも両者を合体させた場合、Ｍ
ＢＥ装置は真空ポンプを持つが、イオン注入装置の方は
ビ−ム輸送系に関して真空ポンプを持たないというよう
な設計が先ず考えられる。しかしそうすると、ＭＢＥ装
置の真空ポンプに負担がかかり過ぎるからＭＢＥ装置の
真空度が十分に上がらないという欠点が明かになった。
そこでイオン注入装置にも独自の真空ポンプを付設した
ほうが良い。イオン注入装置といってももちろんイオン
源の部分は真空ポンプを持っているのであるから、ビ−
ム輸送系に真空ポンプを設けるということが必要であ
る。すると図２に示すような構成が考えられよう。ビ−
ム輸送管１の側方に突出した管部１２とフランジ１３を
設け、これに通常の構造のクライオポンプを取り付けて
ある。[0003] The ion implantation apparatus does not require a very high vacuum. However, the ion implantation apparatus is equipped with some kind of vacuum pump alone. If both are combined, M
The BE apparatus has a vacuum pump, but the ion implantation apparatus may be designed to have no vacuum pump with respect to the beam transport system. However, in this case, the vacuum pump of the MBE apparatus is overloaded, so that the degree of vacuum of the MBE apparatus is not sufficiently increased.
Therefore, it is better to attach a unique vacuum pump to the ion implantation apparatus. Of course, the ion source has a vacuum pump even if it is an ion implanter.
It is necessary to provide a vacuum pump in the system transport system. Then, a configuration as shown in FIG. 2 can be considered. Bee
A tube section 12 and a flange 13 projecting from the side of the system transport pipe 1 are provided, and a cryopump having a normal structure is attached to this.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ビ−ム輸送管１の側方
に突出したポンプを設けると、次のような難点がある。
ひとつは、ポンプのコンダクタンスが低く排気の効率が
悪いということである。クライオポンプの入口まで分岐
した管部１２とフランジに続く部分とがありここでの流
体抵抗が大きく、ビ−ム輸送系を短時間で十分高真空に
引くことが難しい。もう一つの難点は、ビ−ム輸送管１
の側方に大きい装置を取り付けると作業の邪魔になると
いうことである。そもそもビ−ム輸送管の側方にそれだ
けのスペ−スがないという場合が多い。排気コンダクタ
ンスが高く、ビ−ム輸送管の中間部を迅速に効率良く排
気できしかもスペ−スを取らず作業の邪魔にならないよ
うなクライオポンプの構造を提供することが本発明の目
的である。If a pump protruding from the side of the beam transport pipe 1 is provided, there are the following drawbacks.
One is that pump conductance is low and exhaust efficiency is low. There is a pipe portion 12 branching to the inlet of the cryopump and a portion following the flange, where the fluid resistance is large, and it is difficult to evacuate the beam transport system to a sufficiently high vacuum in a short time. Another difficulty is the beam transport pipe 1
It means that attaching a large device to the side of the will hinder the work. In the first place, there is often no space on the side of the beam transport pipe. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a cryopump structure which has a high exhaust conductance, can quickly and efficiently exhaust an intermediate portion of a beam transport pipe, does not take up space, and does not hinder work.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明のクライオポンプ
の構造は、ガスを吸入する入口を一直線上に２つ持つハ
ウジングと、ハウジングの内部に備えられ冷却されるこ
とによって表面に気体を吸着する凝縮アレイと、凝縮ア
レイを冷却する冷凍器とを含み、凝縮アレイは中空部を
有し、２つのガス入口を結ぶ直線上には凝縮アレイの中
空部が対応しており、２つのガス入口にビ−ム輸送系の
フランジが結合されており、ビ−ム輸送系を通過するビ
−ムが凝縮アレイに衝突することなくハウジングの内部
を通過できるようにしたことを特徴とする。The structure of the cryopump according to the present invention comprises a housing having two inlets for drawing gas in a straight line, and a gas provided on the inside of the housing and adsorbed on the surface by being cooled. A condensing array and a refrigerator for cooling the condensing array, wherein the condensing array has a hollow portion, and a hollow portion of the condensing array corresponds to a straight line connecting the two gas inlets. A flange of the beam transport system is connected, so that the beam passing through the beam transport system can pass through the inside of the housing without colliding with the condensing array.
【０００６】[0006]
【作用】凝縮アレイが中空部を有し、この中空部をビ−
ムが貫いて行く構造になっているから、ビ−ムと凝縮ア
レイの距離が短く排気コンダクタンスが極めて高くなり
高効率の排気が可能となる。特にクライオポンプは高真
空での排気に適しているが高真空ではコンダクタンスの
低さによってなかなか真空度が上がらないということが
あるが、本発明の場合はビ−ムと凝縮アレイが近接して
いるから高真空での排気に威力を発揮する。さらに、ビ
−ム輸送管の途中に取り付けるから側方に突出するとい
うこともなくスペ−スを余りとらない。狭いスペ−スで
も取り付けることができる。また作業の邪魔にならな
い。The condensing array has a hollow portion, and this hollow portion is
Since the structure is such that the beam penetrates, the distance between the beam and the condensing array is short, the exhaust conductance is extremely high, and highly efficient exhaust is possible. In particular, the cryopump is suitable for evacuation in a high vacuum, but in a high vacuum, the degree of vacuum may not easily increase due to the low conductance. In the case of the present invention, the beam and the condensing array are close to each other. Effective for exhausting under high vacuum. Furthermore, since it is mounted in the middle of the beam transport pipe, it does not protrude to the side, so that there is not much space. Even small spaces can be installed. In addition, it does not disturb the work.
【０００７】図１によって本発明の実施例を説明する。
ビ−ム輸送管１の途中に、本発明のクライオポンプ２が
一直線状に取り付けてある。クライオポンプ２のハウジ
ング３は、両側にガス入口４、５を備える。しかもガス
入口は一直線上にあり、この直線にそって、ハウジング
が回転対称、あるいは面対称の形状にするのが望まし
い。ハウジングにはもちろんガス排出口があるがここで
は簡単のため図示しない。ハウジングの中には、凝縮ア
レイ６、７があるが、これらの凝縮アレイは中空部８、
９を有する回転対称のリング状の形状になっており、こ
の中空部８、９とガス入口４、５が直線上に並ぶように
なっている。ガス入口４、５は管部１０、１１とフラン
ジ１５、１６を持つ。これらフランジ１５、１６が、ビ
−ム輸送管１のフランジ１７、１８に連結される。ビ−
ムは一方のガス入口からクライオポンプ２のハウジング
３に入り凝縮アレイ６、７の中空部８、９を通って他方
のガス入口から抜けてゆく。ビ−ムはクライオポンプの
内部の構成要素に衝突しない。しかしビ−ム輸送管内の
ガスは凝縮アレイによって吸着される。ハウジング３が
回転対称または面対称、４回対称であれば、ビ−ム輸送
管側方のスペ−スをあまり占有しない。冷凍器１９がハ
ウジング３の外側に設けられる。コンプレッサ２０が液
体Ｈｅを冷凍器に供給し、冷凍器を冷却する。Ｈｅは冷
凍器とコンプレッサを循環することによって冷媒として
の機能を果たす。An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
A cryopump 2 of the present invention is mounted in a straight line in the middle of the beam transport pipe 1. The housing 3 of the cryopump 2 has gas inlets 4 and 5 on both sides. In addition, the gas inlet is on a straight line, and it is desirable that the housing has a rotationally symmetric or plane symmetric shape along this straight line. The housing has gas outlets, of course, but they are not shown here for simplicity. In the housing there are condensing arrays 6, 7 which are hollow 8,
The hollow portions 8 and 9 and the gas inlets 4 and 5 are arranged in a straight line. The gas inlets 4, 5 have pipe sections 10, 11 and flanges 15, 16. These flanges 15 and 16 are connected to flanges 17 and 18 of the beam transport pipe 1. Bee
The gas enters the housing 3 of the cryopump 2 from one gas inlet, passes through the hollow portions 8 and 9 of the condensing arrays 6 and 7, and exits from the other gas inlet. The beam does not collide with the internal components of the cryopump. However, the gas in the beam transport tube is adsorbed by the condensation array. If the housing 3 is rotationally symmetric or plane-symmetric, quadruple-symmetric, it does not occupy much space on the side of the beam transport tube. A refrigerator 19 is provided outside the housing 3. The compressor 20 supplies the liquid He to the refrigerator, and cools the refrigerator. He functions as a refrigerant by circulating through the refrigerator and the compressor.
【０００８】[0008]
【発明の効果】本発明のクライオポンプはビ−ム輸送管
の途中に設けられ、ビ−ムは凝縮アレイの真中を貫いて
飛行する。このため排気コンダクタンスに優れる。また
ビ−ム輸送管の側方に突出するのでないから、作業の邪
魔にならない。ビ−ム輸送管の側方に余分なスペ−スが
なくても取り付けることができる。もちろん市販のクラ
イオポンプをそのまま使うというわけには行かない。ク
ライオポンプ自体の幾何学的な構造が従来のものと全く
違うからである。しかしこのようにビ−ム輸送管の途中
に付加できるのはクライオポンプだけである。タ−ボ分
子ポンプ、拡散ポンプ、チタンサブリメ−ションポンプ
などはこのような入口を２つ直線上に設けるというよう
なことはできない。The cryopump of the present invention is provided in the middle of the beam transport pipe, and the beam flies through the center of the condensing array. Therefore, the exhaust conductance is excellent. In addition, since it does not protrude to the side of the beam transport pipe, it does not hinder the work. It can be installed without extra space on the side of the beam transport tube. Of course, you can't just use a commercially available cryopump. This is because the geometric structure of the cryopump itself is completely different from the conventional one. However, only a cryopump can be added in the middle of the beam transport pipe. Turbo molecular pumps, diffusion pumps, titanium sublimation pumps and the like cannot provide such two inlets on a straight line.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明の実施例に係るクライオポンプをビ−ム
輸送管に取り付けた状態の概略断面図。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a state in which a cryopump according to an embodiment of the present invention is attached to a beam transport pipe.
【図２】ビ−ム輸送管に従来例のクライオポンプを取り
付けた状態の概略断面図。FIG. 2 is a schematic sectional view showing a state in which a conventional cryopump is attached to a beam transport pipe.
【符号の説明】 １ ビ−ム輸送管 ２ クライオポンプ ３ ハウジング ４、５ ガス入口 ６、７ 凝縮アレイ[Description of Signs] 1 Beam transport pipe 2 Cryopump 3 Housing 4, 5 Gas inlet 6, 7 Condensation array
Claims (1)
つハウジングと、ハウジングの内部に備えられ冷却され
ることによって表面に気体を吸着する凝縮アレイと、凝
縮アレイを冷却する冷凍器とを含み、凝縮アレイは中空
部を有し、２つのガス入口を結ぶ直線上には凝縮アレイ
の中空部が対応しており、２つのガス入口にビ−ム輸送
系のフランジが結合されており、ビ−ム輸送系を通過す
るビ−ムが凝縮アレイに衝突することなくハウジングの
内部を通過できるようにしたことを特徴とするクライオ
ポンプの構造。1. A housing having two inlets for inhaling gas in a straight line, a condensing array provided inside the housing and adsorbing gas on a surface by being cooled, and a refrigerator for cooling the condensing array. The condensing array has a hollow portion, a hollow portion of the condensing array corresponds to a straight line connecting the two gas inlets, and a flange of the beam transport system is connected to the two gas inlets, A structure of a cryopump, wherein a beam passing through a beam transport system can pass through the inside of a housing without colliding with a condensing array.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3096368A JP2990841B2 (en) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | Cryopump structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (2)
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|---|---|
| JPH04308372A JPH04308372A (en) | 1992-10-30 |
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| JP4854614B2 (en) * | 2007-07-09 | 2012-01-18 | アルバック・クライオ株式会社 | Ion implantation method |
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1991
- 1991-04-01 JP JP3096368A patent/JP2990841B2/en not_active Expired - Fee Related
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