JP2990841B2 - クライオポンプの構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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クライオ
   ポンプの構造。