JP3156409B2 - 真空排気システム - Google Patents
真空排気システムInfo
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- JP3156409B2 JP3156409B2 JP34763492A JP34763492A JP3156409B2 JP 3156409 B2 JP3156409 B2 JP 3156409B2 JP 34763492 A JP34763492 A JP 34763492A JP 34763492 A JP34763492 A JP 34763492A JP 3156409 B2 JP3156409 B2 JP 3156409B2
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- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超高真空を作るための
真空排気システムに関する。
真空排気システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】表面分析装置やエピタキシャル成長装置
などの非常にクリーンな雰囲気が要求される分野におい
ては１０-8Ｐａ以下の超高真空が利用される。この超高
真空を作るためにＴｉ（チタン）などを利用したサブリ
メーションポンプを用いることがある。Ｔｉサブリメー
ションポンプはよく知られているように、Ｔｉ原子を蒸
着させたとき、この蒸着面に吸着作用があることを利用
するものでＴｉ蒸着面に活性気体（残留ガス）を吸着さ
せ、吸着作用がなくなったときはこの蒸着面上に次の新
しい蒸着面を作りここに再び活性気体を吸着させるとい
うことを繰り返すことによって、真空域中に存在する残
留ガス分子を吸着させながら徐々に超高真空を作ってい
くものである。
などの非常にクリーンな雰囲気が要求される分野におい
ては１０-8Ｐａ以下の超高真空が利用される。この超高
真空を作るためにＴｉ（チタン）などを利用したサブリ
メーションポンプを用いることがある。Ｔｉサブリメー
ションポンプはよく知られているように、Ｔｉ原子を蒸
着させたとき、この蒸着面に吸着作用があることを利用
するものでＴｉ蒸着面に活性気体（残留ガス）を吸着さ
せ、吸着作用がなくなったときはこの蒸着面上に次の新
しい蒸着面を作りここに再び活性気体を吸着させるとい
うことを繰り返すことによって、真空域中に存在する残
留ガス分子を吸着させながら徐々に超高真空を作ってい
くものである。
【０００３】図２はＴｉサブリメーションポンプを使用
した従来の真空排気システムを示す。図において超高真
空が作られる真空容器１には粗引き排気系Ａと超高真空
排気系Ｃとが接続されている。粗引き排気系Ａは主ポン
プとして油回転ポンプ１３にて構成され、バルブ１０を
介して真空容器１に取り付けられている。また、超高真
空排気系Ｃは主ポンプとしてＴｉサブリメーションポン
プ３１、ターボ分子ポンプ３２にて構成されており補助
ポンプとして油回転ポンプ３３などが付設される。そし
て粗引き系Ａと同様にバルブ３０を介して真空容器１に
接続されている。
した従来の真空排気システムを示す。図において超高真
空が作られる真空容器１には粗引き排気系Ａと超高真空
排気系Ｃとが接続されている。粗引き排気系Ａは主ポン
プとして油回転ポンプ１３にて構成され、バルブ１０を
介して真空容器１に取り付けられている。また、超高真
空排気系Ｃは主ポンプとしてＴｉサブリメーションポン
プ３１、ターボ分子ポンプ３２にて構成されており補助
ポンプとして油回転ポンプ３３などが付設される。そし
て粗引き系Ａと同様にバルブ３０を介して真空容器１に
接続されている。
【０００４】このような排気系を有する真空排気システ
ムにおいて真空容器１は、まずバルブ１０を開くことに
より油回転ポンプ１３によって大気圧から１０Ｐａ程度
まで排気される。続いてバルブ１０を閉じてバルブ３０
を開く。このときサブリメーションポンプ３１は作動さ
せずにおく。この状態でターボ分子ポンプ３２および油
回転ポンプ３３により１０-4Ｐａ程度まで排気する。こ
のターボ分子ポンプは回転翼の高速回転により分子流を
作ってガス分子をポンプ排気口から排出し、１０-4Ｐａ
以下の高真空を作るものであり、クライオポンプなどの
ようなガス分子を排気配管中に設けられた低温の固体表
面に凝縮させておく方法によるものではないことから凝
縮したガス分子の再放出作業（クライオポンプ再生）時
期を気にせずに高真空を作ることができ、再放出作業の
ための比較的長いメンテナンス時間を必要とすることも
ないので超高真空を長時間維持し続けるための主ポンプ
として適している。そして、１０-4Ｐａ程度の高真空に
なった時点でサブリメーションポンプ３１を間欠的に作
動させその吸着作用により徐々に１０-8Ｐａまで排気す
る。
ムにおいて真空容器１は、まずバルブ１０を開くことに
より油回転ポンプ１３によって大気圧から１０Ｐａ程度
まで排気される。続いてバルブ１０を閉じてバルブ３０
を開く。このときサブリメーションポンプ３１は作動さ
せずにおく。この状態でターボ分子ポンプ３２および油
回転ポンプ３３により１０-4Ｐａ程度まで排気する。こ
のターボ分子ポンプは回転翼の高速回転により分子流を
作ってガス分子をポンプ排気口から排出し、１０-4Ｐａ
以下の高真空を作るものであり、クライオポンプなどの
ようなガス分子を排気配管中に設けられた低温の固体表
面に凝縮させておく方法によるものではないことから凝
縮したガス分子の再放出作業（クライオポンプ再生）時
期を気にせずに高真空を作ることができ、再放出作業の
ための比較的長いメンテナンス時間を必要とすることも
ないので超高真空を長時間維持し続けるための主ポンプ
として適している。そして、１０-4Ｐａ程度の高真空に
なった時点でサブリメーションポンプ３１を間欠的に作
動させその吸着作用により徐々に１０-8Ｐａまで排気す
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の真空排気シ
ステムでは、粗引き排気を終えて１０Ｐａ程度の中真空
領域に至った後、中真空領域から１０-8Ｐａ以下の超高
真空領域までを超高真空排気系で一気に排気させること
になる。この場合超高真空排気系を構成する配管の管壁
には排気中、特に真空度の低い排気開始直後に多量のガ
ス分子が吸着する。そして、前述した工程により１０-4
Ｐａまでターボ分子ポンプ２２のみで排気し、その後サ
ブリメーションポンプ３１を作動して超高真空排気を開
始した際に、これら吸着分子はわずかずつ徐々に再放出
される。したがって、サブリメーションポンプ３１はこ
の徐々に再放出される分子をも吸着することになるので
サブリメーションポンプ３１にかかる負担が大きくなら
ざるを得なかった。そのため、サブリメーションポンプ
を作動させて新しい蒸着面を形成しても短時間にその蒸
着面の吸着能力が低下し、次の新しい蒸着面を形成しな
ければならないので、超高真空を維持するためにはサブ
リメーションポンプ３１の作動間隔（蒸発間隔）を短く
しなければならず、そのためにサブリメーションポンプ
の寿命も短くなった。このような問題を解決するため
に、図２に示すようにサブリメーションポンプ３１とバ
ルブ３０との間に液体窒素などによるコールドトラップ
を設けて残留ガス成分のうちの水分などの凝縮性ガスを
吸着することでサブリメーションポンプへの負担を軽減
することが考えられる。しかし、超高真空排気系におい
て液体窒素コールドトラップを設けたシステムでは、コ
ールドトラップ中の液体窒素が蒸発することにより液体
窒素の液面が変動して吸着ガスが再放出することがあ
る。この再放出ガスをサブリメーションポンプで完全に
吸着できればよいが、液体窒素の蒸発が進むと場合によ
っては一時期に多量の再放出ガス分子が発生し、サブリ
メーションポンプでは吸着しきれず、真空容器に逆流し
て思わぬトラブルを発生するおそれがあった。したがっ
て、このような液体窒素の変動を起こさないように作業
員が常に監視したり、あるいは別途に液体窒素の自動供
給装置を設けなければならないという別の問題を生じて
いた。
ステムでは、粗引き排気を終えて１０Ｐａ程度の中真空
領域に至った後、中真空領域から１０-8Ｐａ以下の超高
真空領域までを超高真空排気系で一気に排気させること
になる。この場合超高真空排気系を構成する配管の管壁
には排気中、特に真空度の低い排気開始直後に多量のガ
ス分子が吸着する。そして、前述した工程により１０-4
Ｐａまでターボ分子ポンプ２２のみで排気し、その後サ
ブリメーションポンプ３１を作動して超高真空排気を開
始した際に、これら吸着分子はわずかずつ徐々に再放出
される。したがって、サブリメーションポンプ３１はこ
の徐々に再放出される分子をも吸着することになるので
サブリメーションポンプ３１にかかる負担が大きくなら
ざるを得なかった。そのため、サブリメーションポンプ
を作動させて新しい蒸着面を形成しても短時間にその蒸
着面の吸着能力が低下し、次の新しい蒸着面を形成しな
ければならないので、超高真空を維持するためにはサブ
リメーションポンプ３１の作動間隔（蒸発間隔）を短く
しなければならず、そのためにサブリメーションポンプ
の寿命も短くなった。このような問題を解決するため
に、図２に示すようにサブリメーションポンプ３１とバ
ルブ３０との間に液体窒素などによるコールドトラップ
を設けて残留ガス成分のうちの水分などの凝縮性ガスを
吸着することでサブリメーションポンプへの負担を軽減
することが考えられる。しかし、超高真空排気系におい
て液体窒素コールドトラップを設けたシステムでは、コ
ールドトラップ中の液体窒素が蒸発することにより液体
窒素の液面が変動して吸着ガスが再放出することがあ
る。この再放出ガスをサブリメーションポンプで完全に
吸着できればよいが、液体窒素の蒸発が進むと場合によ
っては一時期に多量の再放出ガス分子が発生し、サブリ
メーションポンプでは吸着しきれず、真空容器に逆流し
て思わぬトラブルを発生するおそれがあった。したがっ
て、このような液体窒素の変動を起こさないように作業
員が常に監視したり、あるいは別途に液体窒素の自動供
給装置を設けなければならないという別の問題を生じて
いた。
【０００６】本発明は以上のような超高真空排気系に吸
着するガス分子による諸問題を一挙に解決し、超高真空
を安定して長時間維持できるような真空排気システムを
提供することを目的とする。
着するガス分子による諸問題を一挙に解決し、超高真空
を安定して長時間維持できるような真空排気システムを
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
本発明は、サブリメーションポンプとターボ分子ポンプ
とを主ポンプとして使用する超高真空排気系と、油回転
ポンプを主ポンプとして使用する粗引き排気系とからな
る真空排気システムに、前記粗引き排気系より到達真空
度の高い排気性能を有する中間排気系を併設し、粗引き
排気系に続いてこの中間排気系による排気を行った後に
超高真空排気系に切り替える手段を設けたことを特徴と
する。以下、この構成のスパッタ装置がどのように作用
するかを説明する。
本発明は、サブリメーションポンプとターボ分子ポンプ
とを主ポンプとして使用する超高真空排気系と、油回転
ポンプを主ポンプとして使用する粗引き排気系とからな
る真空排気システムに、前記粗引き排気系より到達真空
度の高い排気性能を有する中間排気系を併設し、粗引き
排気系に続いてこの中間排気系による排気を行った後に
超高真空排気系に切り替える手段を設けたことを特徴と
する。以下、この構成のスパッタ装置がどのように作用
するかを説明する。
【０００８】
【作用】本発明の超高真空排気システムでは粗引き排気
系で１０Ｐａ程度までの排気を行った後、超高真空排気
系で排気する前にこれとは別の配管系統からなる中間排
気系にて排気する。そして１０-4Ｐａ程度の高真空に至
るまで中間排気系にて排気した後に超高真空排気系で排
気する。したがって、超高真空排気系は吸着ガス分子が
多い中真空から高真空までの雰囲気にはさらされず、吸
着ガス分子が比較的少ない高真空の雰囲気にのみさらさ
れることになる。したがって、超高真空排気系の配管へ
の吸着ガス量は非常に少なくなるので、その後のサブリ
メーションポンプへの負担が軽減される。
系で１０Ｐａ程度までの排気を行った後、超高真空排気
系で排気する前にこれとは別の配管系統からなる中間排
気系にて排気する。そして１０-4Ｐａ程度の高真空に至
るまで中間排気系にて排気した後に超高真空排気系で排
気する。したがって、超高真空排気系は吸着ガス分子が
多い中真空から高真空までの雰囲気にはさらされず、吸
着ガス分子が比較的少ない高真空の雰囲気にのみさらさ
れることになる。したがって、超高真空排気系の配管へ
の吸着ガス量は非常に少なくなるので、その後のサブリ
メーションポンプへの負担が軽減される。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図１は本発明による真空排気システムの一例を示す
構成図である。図において超高真空が作られる真空容器
１には粗引き排気系Ａと中間排気系Ｂと超高真空排気系
Ｃとが接続されている。粗引き排気系Ａには主ポンプと
して油回転ポンプ１３が取り付けられ、バルブ１０を介
して真空容器１に接続される。中間排気系には、主ポン
プとして液体窒素コールドトラップ２１、ターボ分子ポ
ンプ２２が取り付けられ、補助ポンプとして油回転ポン
プ２３が取り付けられ、バルブ２０を介して真空容器１
に接続される。また、超高真空排気系Ｃは主ポンプとし
てＴｉサブリメーションポンプ３１、ターボ分子ポンプ
３２が取り付けられ、補助ポンプとして油回転ポンプ３
３が取り付けられ、バルブ３０を介して真空容器１に接
続される。
る。図１は本発明による真空排気システムの一例を示す
構成図である。図において超高真空が作られる真空容器
１には粗引き排気系Ａと中間排気系Ｂと超高真空排気系
Ｃとが接続されている。粗引き排気系Ａには主ポンプと
して油回転ポンプ１３が取り付けられ、バルブ１０を介
して真空容器１に接続される。中間排気系には、主ポン
プとして液体窒素コールドトラップ２１、ターボ分子ポ
ンプ２２が取り付けられ、補助ポンプとして油回転ポン
プ２３が取り付けられ、バルブ２０を介して真空容器１
に接続される。また、超高真空排気系Ｃは主ポンプとし
てＴｉサブリメーションポンプ３１、ターボ分子ポンプ
３２が取り付けられ、補助ポンプとして油回転ポンプ３
３が取り付けられ、バルブ３０を介して真空容器１に接
続される。
【００１０】このような排気系を有する真空排気システ
ムでは真空容器１は、まずバルブ１０を開くことで油回
転ポンプ１３によって大気圧から１０Ｐａ程度まで排気
される。続いてバルブ１０を閉じてバルブ２０を開き、
液体窒素コールドトラップ２１の吸着作用およびターボ
分子ポンプ２２の排気作用によって１０-6Ｐａ程度まで
排気される。続いて、バルブ２０を閉じてバルブ３０を
開き、ターボ分子ポンプ３２による排気と同時にサブリ
メーションポンプ３１も作動させる。このような工程で
排気することにより超高真空排気系は１０-6Ｐａ以下の
高真空の雰囲気にさらされるのみとなり、サブリメーシ
ョンポンプ３１は排気配管からの吸着ガス分子の再放出
の影響をほとんど受けず、真空容器１内の残留ガス分子
の吸着排気にのみ利用できることから１０-8Ｐａの超高
真空を迅速に達成できる。しかも、サブリメーションポ
ンプ３１への負担が軽減することからＴｉの蒸発間隔も
長くすることができ、サブリメーションポンプ３１のＴ
ｉの消耗が減って交換までの寿命を延ばすことができ
る。また、超高真空排気系に液体窒素コールドトラップ
などを必要としないので超高真空排気時に液体窒素の蒸
発量を監視する必要もなく、作業者の負担が軽減され
る。なお、本実施例では中間排気系の主ポンプとしてタ
ーボ分子ポンプを用いたがこれに限るものではなくたと
えば油拡散ポンプを用いてもよい。要するに中間排気系
のポンプはこの粗引き排気系の後を受けて中真空から高
真空までを排気できればよい。
ムでは真空容器１は、まずバルブ１０を開くことで油回
転ポンプ１３によって大気圧から１０Ｐａ程度まで排気
される。続いてバルブ１０を閉じてバルブ２０を開き、
液体窒素コールドトラップ２１の吸着作用およびターボ
分子ポンプ２２の排気作用によって１０-6Ｐａ程度まで
排気される。続いて、バルブ２０を閉じてバルブ３０を
開き、ターボ分子ポンプ３２による排気と同時にサブリ
メーションポンプ３１も作動させる。このような工程で
排気することにより超高真空排気系は１０-6Ｐａ以下の
高真空の雰囲気にさらされるのみとなり、サブリメーシ
ョンポンプ３１は排気配管からの吸着ガス分子の再放出
の影響をほとんど受けず、真空容器１内の残留ガス分子
の吸着排気にのみ利用できることから１０-8Ｐａの超高
真空を迅速に達成できる。しかも、サブリメーションポ
ンプ３１への負担が軽減することからＴｉの蒸発間隔も
長くすることができ、サブリメーションポンプ３１のＴ
ｉの消耗が減って交換までの寿命を延ばすことができ
る。また、超高真空排気系に液体窒素コールドトラップ
などを必要としないので超高真空排気時に液体窒素の蒸
発量を監視する必要もなく、作業者の負担が軽減され
る。なお、本実施例では中間排気系の主ポンプとしてタ
ーボ分子ポンプを用いたがこれに限るものではなくたと
えば油拡散ポンプを用いてもよい。要するに中間排気系
のポンプはこの粗引き排気系の後を受けて中真空から高
真空までを排気できればよい。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、粗
引き排気系と超高真空排気系の他に、別の配管系統から
構成される中間排気系を設けることにより、超高真空排
気系の配管への吸着ガス量を激減することができ、サブ
リメーションポンプへの負担が低減できるので超高真空
に短時間で到達でき、しかもＴｉなどのサブリメーショ
ンポンプ蒸発源の消耗が少なくなり、交換までの寿命を
延ばすことができる。また、超高真空排気系に液体窒素
コールドトラップを設けないことで超高真空排気時にお
いても液体窒素の蒸発量を監視する必要もなく、作業者
の負担が軽減される。
引き排気系と超高真空排気系の他に、別の配管系統から
構成される中間排気系を設けることにより、超高真空排
気系の配管への吸着ガス量を激減することができ、サブ
リメーションポンプへの負担が低減できるので超高真空
に短時間で到達でき、しかもＴｉなどのサブリメーショ
ンポンプ蒸発源の消耗が少なくなり、交換までの寿命を
延ばすことができる。また、超高真空排気系に液体窒素
コールドトラップを設けないことで超高真空排気時にお
いても液体窒素の蒸発量を監視する必要もなく、作業者
の負担が軽減される。
【図１】本発明の一実施例である超高真空排気システム
の構成図。
の構成図。
【図２】従来の超高真空排気システムの構成図。
１：真空容器 １０、２０、３０：バルブ ２１：液体窒素コールドトラップ ２２、３２：ターボ分子ポンプ ３１：Ｔｉサブリメーションポンプ １３、２３、３３：油回転ポンプ
Claims (1)
- 【請求項１】 サブリメーションポンプとターボ分子ポ
ンプとを主ポンプとして使用する超高真空排気系と、大
気圧より排気可能なポンプを主ポンプとして使用する粗
引き排気系とからなる真空排気システムに、前記粗引き
排気系より到達真空度の高い排気性能を有する中間排気
系を併設し、粗引き排気系に続いてこの中間排気系によ
る排気を行った後に超高真空排気系に切り替える手段を
設けたことを特徴とする真空排気システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34763492A JP3156409B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 真空排気システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34763492A JP3156409B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 真空排気システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06193562A JPH06193562A (ja) | 1994-07-12 |
| JP3156409B2 true JP3156409B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=18391550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34763492A Expired - Fee Related JP3156409B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 真空排気システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3156409B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4882239A (en) * | 1988-03-08 | 1989-11-21 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Light-rechargeable battery |
| TW482871B (en) | 1999-03-05 | 2002-04-11 | Tadahiro Ohmi | Vacuum device |
-
1992
- 1992-12-28 JP JP34763492A patent/JP3156409B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06193562A (ja) | 1994-07-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |