JPH07254388A - スパッタイオンポンプ - Google Patents
スパッタイオンポンプInfo
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- JPH07254388A JPH07254388A JP4667694A JP4667694A JPH07254388A JP H07254388 A JPH07254388 A JP H07254388A JP 4667694 A JP4667694 A JP 4667694A JP 4667694 A JP4667694 A JP 4667694A JP H07254388 A JPH07254388 A JP H07254388A
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- deposition surface
- filament
- vapor deposition
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- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 スパッタリングポンプに関し、小型化し、低
真空領域から容易に立ち上げることができ、電子銃と一
体化することができるようにする。 【構成】 Ｔｉターゲット、Ｔｉ蒸着面、Ｔｉフィラメ
ント、電子放出源を有し、数Ｐａの領域ではＴｉフィラ
メントに適当な電位を与え、電子放出源から電子放出さ
せず、ＴｉターゲットとＴｉ蒸着面の間のグロー放電に
よって生じたイオンでＴｉターゲットをスパッタしてＴ
ｉゲッタ膜を形成し、ＴｉターゲットとＴｉ蒸着面への
ガスイオンの吸着と、Ｔｉターゲットへのガスイオン打
ち込みによって粗排気し、圧力が１０-1Ｐａより低い領
域では、ＴｉターゲットとＴｉ蒸着面を接地し、Ｔｉフ
ィラメントに高電圧を印加し、電子放出源からの電子を
Ｔｉフィラメントの周りで軌道運動させてガスを電離
し、ＴｉフィラメントからＴｉをスパッタして蒸着膜を
形成し、ガスイオンをＴｉターゲット、Ｔｉ蒸着面に吸
着して排気する。
真空領域から容易に立ち上げることができ、電子銃と一
体化することができるようにする。 【構成】 Ｔｉターゲット、Ｔｉ蒸着面、Ｔｉフィラメ
ント、電子放出源を有し、数Ｐａの領域ではＴｉフィラ
メントに適当な電位を与え、電子放出源から電子放出さ
せず、ＴｉターゲットとＴｉ蒸着面の間のグロー放電に
よって生じたイオンでＴｉターゲットをスパッタしてＴ
ｉゲッタ膜を形成し、ＴｉターゲットとＴｉ蒸着面への
ガスイオンの吸着と、Ｔｉターゲットへのガスイオン打
ち込みによって粗排気し、圧力が１０-1Ｐａより低い領
域では、ＴｉターゲットとＴｉ蒸着面を接地し、Ｔｉフ
ィラメントに高電圧を印加し、電子放出源からの電子を
Ｔｉフィラメントの周りで軌道運動させてガスを電離
し、ＴｉフィラメントからＴｉをスパッタして蒸着膜を
形成し、ガスイオンをＴｉターゲット、Ｔｉ蒸着面に吸
着して排気する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型電子顕微鏡等の
電子ビーム装置の排気系に用いるスパッタイオンポンプ
関する。
電子ビーム装置の排気系に用いるスパッタイオンポンプ
関する。
【０００２】
【従来の技術】走査型電子顕微鏡等の電子ビーム装置
は、半導体集積回路装置等の評価に不可欠なものとなっ
ている。そして半導体集積回路装置の配線の微細化に伴
い、それを観察するための走査型電子顕微鏡の電子銃に
は高輝度と大きなビーム電流を両立させることが求めら
れ、そのため、ＬａＢ6 電子銃や電界放出型電子銃等が
不可欠になっている。
は、半導体集積回路装置等の評価に不可欠なものとなっ
ている。そして半導体集積回路装置の配線の微細化に伴
い、それを観察するための走査型電子顕微鏡の電子銃に
は高輝度と大きなビーム電流を両立させることが求めら
れ、そのため、ＬａＢ6 電子銃や電界放出型電子銃等が
不可欠になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これらの電子銃を安定
に動作させるには、電子銃のフィラメントを高い真空度
に保っておくことが不可欠である。しかしながら、現在
使用することができる超真空発生手段としては、排気速
度に比較して容積が大きなスパッタイオンポンプしかな
く、これを用いる走査型電子顕微鏡等の電子ビーム装置
の小型化に大きな障害となっている。
に動作させるには、電子銃のフィラメントを高い真空度
に保っておくことが不可欠である。しかしながら、現在
使用することができる超真空発生手段としては、排気速
度に比較して容積が大きなスパッタイオンポンプしかな
く、これを用いる走査型電子顕微鏡等の電子ビーム装置
の小型化に大きな障害となっている。
【０００４】例えば、通常のスパッタイオンポンプはＴ
ｉ清浄表面のゲッタ作用と、放電に磁界をかけて電子の
飛程を長くして放電を自己保持するペニング放電によっ
て生じる電子によるイオン化作用により排気される。
ｉ清浄表面のゲッタ作用と、放電に磁界をかけて電子の
飛程を長くして放電を自己保持するペニング放電によっ
て生じる電子によるイオン化作用により排気される。
【０００５】通常のスパッタイオンポンプではペニング
放電で電離されたガス分子あるいはガス原子の衝撃によ
りＴｉ陰極からＴｉ原子がたたき出され、このＴｉ原子
のゲッタ作用により被排気室内のガス分子を吸着する
が、この場合、Ｔｉ清浄面のゲッタ作用による排気速度
は５リットル／秒・ｃｍ2 程度あり、かなり大きい。
放電で電離されたガス分子あるいはガス原子の衝撃によ
りＴｉ陰極からＴｉ原子がたたき出され、このＴｉ原子
のゲッタ作用により被排気室内のガス分子を吸着する
が、この場合、Ｔｉ清浄面のゲッタ作用による排気速度
は５リットル／秒・ｃｍ2 程度あり、かなり大きい。
【０００６】しかし、ペニング放電のために用いられる
磁石が大きく、その結果、スパッタイオンポンプの大き
さを決定してしまうという問題がある。また、１０-3Ｐ
ａより悪い真空度では、排気の立ち上がりが遅く、これ
を補って速やかに高真空領域に達するためには、Ｔｉフ
ィラメントを通電加熱してＴｉを蒸発させるＴｉサブリ
メーションポンプ等を併用することが必要である。本発
明は、小型化し、また、低真空領域から容易に立ち上げ
ることができ、電子銃とともに一体化することができる
スパッタイオンポンプを提供することを目的とする。
磁石が大きく、その結果、スパッタイオンポンプの大き
さを決定してしまうという問題がある。また、１０-3Ｐ
ａより悪い真空度では、排気の立ち上がりが遅く、これ
を補って速やかに高真空領域に達するためには、Ｔｉフ
ィラメントを通電加熱してＴｉを蒸発させるＴｉサブリ
メーションポンプ等を併用することが必要である。本発
明は、小型化し、また、低真空領域から容易に立ち上げ
ることができ、電子銃とともに一体化することができる
スパッタイオンポンプ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】本発明にかかるスパッタ
イオンポンプにおいては、少なくともＴｉターゲット
と、Ｔｉ蒸着面と、Ｔｉターゲットと蒸着面の間に配置
されたＴｉフィラメントと、電子放出源を有し、被排気
室内のガス圧が数Ｐａの領域ではＴｉターゲットに低電
位を、Ｔｉ蒸着面に高電位を与え、Ｔｉフィラメントに
接地電位から陰極電位までの間の適当な電位を与え、電
子放出源からの電子を遮断し、ＴｉターゲットとＴｉ蒸
着面の間にグロー放電を発生させ、グロー放電で発生し
たガスイオンでＴｉターゲットからＴｉをスパッタして
Ｔｉターゲットに清浄な表面を形成するとともにＴｉ蒸
着面に清浄なＴｉ膜を形成して、ＴｉターゲットとＴｉ
蒸着面の上の清浄なＴｉ表面にガスイオンを吸着し、ま
た、ガスイオンをＴｉターゲットに吸引することによっ
て粗排気を行うグロー放電領域と、被排気室内のガス圧
が１０-1Ｐａより低い領域では、ＴｉターゲットとＴｉ
蒸着面に低電位を与え、Ｔｉフィラメントに高電位を与
え、電子放出源からの電子をＴｉフィラメントの周りで
軌道運動させてガスを電離し、このガスイオンを、電子
放出源からの電子の衝撃によって加熱されたＴｉフィラ
メントから蒸発したＴｉによってＴｉターゲットあるい
はＴｉ蒸着面の表面に形成された清浄なＴｉ膜に吸着さ
せて排気するオービトロンポンプ動作領域を有する構成
を採用した。
イオンポンプにおいては、少なくともＴｉターゲット
と、Ｔｉ蒸着面と、Ｔｉターゲットと蒸着面の間に配置
されたＴｉフィラメントと、電子放出源を有し、被排気
室内のガス圧が数Ｐａの領域ではＴｉターゲットに低電
位を、Ｔｉ蒸着面に高電位を与え、Ｔｉフィラメントに
接地電位から陰極電位までの間の適当な電位を与え、電
子放出源からの電子を遮断し、ＴｉターゲットとＴｉ蒸
着面の間にグロー放電を発生させ、グロー放電で発生し
たガスイオンでＴｉターゲットからＴｉをスパッタして
Ｔｉターゲットに清浄な表面を形成するとともにＴｉ蒸
着面に清浄なＴｉ膜を形成して、ＴｉターゲットとＴｉ
蒸着面の上の清浄なＴｉ表面にガスイオンを吸着し、ま
た、ガスイオンをＴｉターゲットに吸引することによっ
て粗排気を行うグロー放電領域と、被排気室内のガス圧
が１０-1Ｐａより低い領域では、ＴｉターゲットとＴｉ
蒸着面に低電位を与え、Ｔｉフィラメントに高電位を与
え、電子放出源からの電子をＴｉフィラメントの周りで
軌道運動させてガスを電離し、このガスイオンを、電子
放出源からの電子の衝撃によって加熱されたＴｉフィラ
メントから蒸発したＴｉによってＴｉターゲットあるい
はＴｉ蒸着面の表面に形成された清浄なＴｉ膜に吸着さ
せて排気するオービトロンポンプ動作領域を有する構成
を採用した。
【０００８】この場合、被排気室内のガスの圧力が数Ｐ
ａのグロー放電領域で、Ｔｉターゲットに−２ｋＶから
−３ｋＶの電位を与え、Ｔｉ蒸着面を接地してＴｉター
ゲットとＴｉ蒸着面の間でグロー放電を生じさせ、被排
気室内のガスの圧力が１０-1Ｐａより低いオービトロン
ポンプ動作領域で、ＴｉターゲットとＴｉ蒸着面を共に
接地し、Ｔｉフィラメントに＋５ｋＶ程度の高電位を与
えると最適な排気を実現することができる。
ａのグロー放電領域で、Ｔｉターゲットに−２ｋＶから
−３ｋＶの電位を与え、Ｔｉ蒸着面を接地してＴｉター
ゲットとＴｉ蒸着面の間でグロー放電を生じさせ、被排
気室内のガスの圧力が１０-1Ｐａより低いオービトロン
ポンプ動作領域で、ＴｉターゲットとＴｉ蒸着面を共に
接地し、Ｔｉフィラメントに＋５ｋＶ程度の高電位を与
えると最適な排気を実現することができる。
【０００９】また、この場合、ＴｉターゲットとＴｉ蒸
着面とＴｉフィラメントが配置される空間と、電子放出
源が配置される空間を分離する遮蔽グリッドを有し、グ
ロー放電領域においては遮蔽グリッドに接地あるいは正
電位を印加し、オービトロンポンプ動作領域において
は、遮蔽グリッドに接地電位とＴｉフィラメントの電圧
の間の正電圧を印加することにより、Ｔｉフィラメント
等が配置された空間で電離さたガスイオンを遮蔽グリッ
ドで追い返すことにより、電子放出源をガスイオンアタ
ックから保護することができる。
着面とＴｉフィラメントが配置される空間と、電子放出
源が配置される空間を分離する遮蔽グリッドを有し、グ
ロー放電領域においては遮蔽グリッドに接地あるいは正
電位を印加し、オービトロンポンプ動作領域において
は、遮蔽グリッドに接地電位とＴｉフィラメントの電圧
の間の正電圧を印加することにより、Ｔｉフィラメント
等が配置された空間で電離さたガスイオンを遮蔽グリッ
ドで追い返すことにより、電子放出源をガスイオンアタ
ックから保護することができる。
【００１０】また、この場合、Ｔｉターゲット、Ｔｉ蒸
着面、Ｔｉフィラメントを同心円筒状に配置して中心部
を空洞にし、空洞部分に電子光学系の構成要素を配置す
ることができる。
着面、Ｔｉフィラメントを同心円筒状に配置して中心部
を空洞にし、空洞部分に電子光学系の構成要素を配置す
ることができる。
【００１１】また、この場合、Ｔｉ蒸着面をハウジング
とし、スパッタイオンポンプの構成要素を該ハウジング
内部に格納し、同軸構造の中心部に電子銃を格納する
と、電子銃を高真空領域で動作させることができる。
とし、スパッタイオンポンプの構成要素を該ハウジング
内部に格納し、同軸構造の中心部に電子銃を格納する
と、電子銃を高真空領域で動作させることができる。
【００１２】
【作用】本発明のスパッタイオンポンプにおいては、そ
の初期段階で、被排気室のガス圧が数Ｐａの領域では、
ＴｉターゲットとＴｉ蒸着面の間にグロー放電を生起さ
せ、グロー放電によって生じたガスイオンによってＴｉ
ターゲットをスパッタすることによって、Ｔｉターゲッ
トの表面に清浄なＴｉ表面を形成し、Ｔｉ蒸着面に清浄
なＴｉ膜を形成し、ＴｉターゲットとＴｉ蒸着面のゲッ
タ作用によって排気を行う。
の初期段階で、被排気室のガス圧が数Ｐａの領域では、
ＴｉターゲットとＴｉ蒸着面の間にグロー放電を生起さ
せ、グロー放電によって生じたガスイオンによってＴｉ
ターゲットをスパッタすることによって、Ｔｉターゲッ
トの表面に清浄なＴｉ表面を形成し、Ｔｉ蒸着面に清浄
なＴｉ膜を形成し、ＴｉターゲットとＴｉ蒸着面のゲッ
タ作用によって排気を行う。
【００１３】この場合、本発明においては、小型化する
ことを目的とするために、通常のスパッタイオンポンプ
が有する磁石等のペニング放電の維持手段をもたず、そ
のために、ペニング放電は高々１０-6Ｐａ台までしか維
持することができない。そのため、１０-6Ｐａよりも圧
力が低い場合、好ましくは１０-1Ｐａより低い領域で
は、グロー放電を停止し、オービトロンポンプ的な動作
を行わせるためにワイヤあるいはグリッド状のＴｉフィ
ラメントと電子放出源を組み合わせて排気速度の維持を
図っている。
ことを目的とするために、通常のスパッタイオンポンプ
が有する磁石等のペニング放電の維持手段をもたず、そ
のために、ペニング放電は高々１０-6Ｐａ台までしか維
持することができない。そのため、１０-6Ｐａよりも圧
力が低い場合、好ましくは１０-1Ｐａより低い領域で
は、グロー放電を停止し、オービトロンポンプ的な動作
を行わせるためにワイヤあるいはグリッド状のＴｉフィ
ラメントと電子放出源を組み合わせて排気速度の維持を
図っている。
【００１４】図１は、本発明のスパッタイオンポンプの
原理説明図であり、（Ａ）はグロー放電領域を示し、
（Ｂ）はオービトロンポンプ領域を示している。この図
において、１はＴｉターゲット、２はＴｉ蒸着面、３は
Ｔｉフィラメント、４は電子放出源、５は遮蔽グリッド
である。
原理説明図であり、（Ａ）はグロー放電領域を示し、
（Ｂ）はオービトロンポンプ領域を示している。この図
において、１はＴｉターゲット、２はＴｉ蒸着面、３は
Ｔｉフィラメント、４は電子放出源、５は遮蔽グリッド
である。
【００１５】従来から、Ｔｉ清浄面が大きな排気速度を
有するという性質は、蒸着型Ｔｉゲッタポンプ（Ｔｉサ
ブリメーションポンプ）として利用されている。通常の
蒸着型Ｔｉゲッタポンプは、Ｔｉフィラメントを通電加
熱することによりフィラメント自身のＴｉをバッフル
（シュラウドとも呼ばれる）に蒸着してＴｉの清浄面を
形成し、この清浄なＴｉ面にガスを吸着させる。本発明
のスパッタイオンポンプにおいては、ＤＣスパッタを利
用して清浄なＴｉ膜を形成する。
有するという性質は、蒸着型Ｔｉゲッタポンプ（Ｔｉサ
ブリメーションポンプ）として利用されている。通常の
蒸着型Ｔｉゲッタポンプは、Ｔｉフィラメントを通電加
熱することによりフィラメント自身のＴｉをバッフル
（シュラウドとも呼ばれる）に蒸着してＴｉの清浄面を
形成し、この清浄なＴｉ面にガスを吸着させる。本発明
のスパッタイオンポンプにおいては、ＤＣスパッタを利
用して清浄なＴｉ膜を形成する。
【００１６】本発明のスパッタイオンポンプのＤＣスパ
ッタにおいては、Ｔｉターゲット１を陰極としＴｉ蒸着
面２を陽極とし、例えば、Ｔｉターゲット１に−２ｋＶ
から−３ｋＶの電位を与え、Ｔｉ蒸着面２を接地してＴ
ｉターゲット１とＴｉ蒸着面２の間でグロー放電を生起
させる。このグロー放電によって電離したガスイオンに
よりＴｉターゲット１からＴｉをたたき出してＴｉター
ゲット１の表面を清浄化し、Ｔｉからたたき出されたＴ
ｉがＴｉ蒸着面２に蒸着して清浄なＴｉゲッタ膜を形成
する。
ッタにおいては、Ｔｉターゲット１を陰極としＴｉ蒸着
面２を陽極とし、例えば、Ｔｉターゲット１に−２ｋＶ
から−３ｋＶの電位を与え、Ｔｉ蒸着面２を接地してＴ
ｉターゲット１とＴｉ蒸着面２の間でグロー放電を生起
させる。このグロー放電によって電離したガスイオンに
よりＴｉターゲット１からＴｉをたたき出してＴｉター
ゲット１の表面を清浄化し、Ｔｉからたたき出されたＴ
ｉがＴｉ蒸着面２に蒸着して清浄なＴｉゲッタ膜を形成
する。
【００１７】ガスイオンは、Ｔｉターゲット１の中に取
り込まれて排気され、この際、Ｔｉ蒸着面２の表面も活
性化され、ゲッタ作用を向上させる。したがって、ＤＣ
スパッタによりＴｉターゲット１とＴｉ蒸着面２の両者
にゲッタ作用をもたせることが可能になり、大面積のゲ
ッタ面が形成される。
り込まれて排気され、この際、Ｔｉ蒸着面２の表面も活
性化され、ゲッタ作用を向上させる。したがって、ＤＣ
スパッタによりＴｉターゲット１とＴｉ蒸着面２の両者
にゲッタ作用をもたせることが可能になり、大面積のゲ
ッタ面が形成される。
【００１８】なお、グロー放電により、Ｔｉターゲット
１やＴｉ蒸着面２に溜め込まれていた気体が再放出され
るが、このガスは、ハウジングの外部に逃げたり、再び
吸着されることになる。
１やＴｉ蒸着面２に溜め込まれていた気体が再放出され
るが、このガスは、ハウジングの外部に逃げたり、再び
吸着されることになる。
【００１９】また、グロー放電中の気体の温度は、電極
の温度に比べて非常に高くなり、その結果、放電中は真
空ポンプ内の圧力が上昇するが、放電を終了することに
より、速やかに残留ガスはＴｉターゲット１やＴｉ蒸着
面２のゲッタ作用によって排気される。
の温度に比べて非常に高くなり、その結果、放電中は真
空ポンプ内の圧力が上昇するが、放電を終了することに
より、速やかに残留ガスはＴｉターゲット１やＴｉ蒸着
面２のゲッタ作用によって排気される。
【００２０】被排気室内のガス圧が１０-1Ｐａより低い
オービトロンポンプ動作領域では、Ｔｉターゲット１と
Ｔｉ蒸着面２を同電位、例えば共に接地し、その間に配
置されたＴｉフィラメント３の電位をＴｉターゲット１
等に比べ数ｋＶ、例えば＋５ｋＶ程度高く設定される。
オービトロンポンプ動作領域では、Ｔｉターゲット１と
Ｔｉ蒸着面２を同電位、例えば共に接地し、その間に配
置されたＴｉフィラメント３の電位をＴｉターゲット１
等に比べ数ｋＶ、例えば＋５ｋＶ程度高く設定される。
【００２１】電子放出源４からの電子は、高電位のＴｉ
フィラメント３に引き寄せられ、細いＴｉフィラメント
３の周りで軌道運動してガスをイオン化し、このガスイ
オンはＴｉターゲット１の蒸着面に吸着されて排気され
る。
フィラメント３に引き寄せられ、細いＴｉフィラメント
３の周りで軌道運動してガスをイオン化し、このガスイ
オンはＴｉターゲット１の蒸着面に吸着されて排気され
る。
【００２２】なお、オービトロンポンプと同様に電子放
出源４からの電子によって電離されたガスイオンはＴｉ
ターゲット１に捉えられる。また、電子放出源４からの
電子の衝撃によって加熱されたＴｉフィラメント（また
はグリッド）３からはＴｉが放出され、Ｔｉターゲット
１あるいはＴｉ蒸着面２に清浄なＴｉ蒸着膜を形成す
る。本発明のスパッタイオンポンプによると、グロー放
電によるＴｉサブリメーションペニング放電領域、また
はさらにそれよりも高真空度の排気を行うことが可能に
なる。
出源４からの電子によって電離されたガスイオンはＴｉ
ターゲット１に捉えられる。また、電子放出源４からの
電子の衝撃によって加熱されたＴｉフィラメント（また
はグリッド）３からはＴｉが放出され、Ｔｉターゲット
１あるいはＴｉ蒸着面２に清浄なＴｉ蒸着膜を形成す
る。本発明のスパッタイオンポンプによると、グロー放
電によるＴｉサブリメーションペニング放電領域、また
はさらにそれよりも高真空度の排気を行うことが可能に
なる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 （第１実施例）図２は、第１実施例のスパッタイオンポ
ンプの構成説明図であり、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は
上面図、（Ｃ）は下面図である。この図において、１１
はＴｉターゲット、１２はＴｉ蒸着面、１３はＴｉフィ
ラメント、１４は遮蔽グリッド、１５は電子放出源であ
る。
ンプの構成説明図であり、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は
上面図、（Ｃ）は下面図である。この図において、１１
はＴｉターゲット、１２はＴｉ蒸着面、１３はＴｉフィ
ラメント、１４は遮蔽グリッド、１５は電子放出源であ
る。
【００２４】この実施例のスパッタイオンポンプは、円
筒状のＴｉターゲット１１と、それより大きい円筒状の
Ｔｉ蒸着面１２が近接して配置され、円筒状のＴｉター
ゲット１１と円筒状のＴｉ蒸着面１２の間に、円筒状に
複数本のＴｉフィラメント１３が配置されている。この
Ｔｉターゲット１１とＴｉ蒸着面１２のいずれかを電子
銃のハウジングに接地してもよく、Ｔｉフィラメント１
３はＴｉメッシュにしてもよい。
筒状のＴｉターゲット１１と、それより大きい円筒状の
Ｔｉ蒸着面１２が近接して配置され、円筒状のＴｉター
ゲット１１と円筒状のＴｉ蒸着面１２の間に、円筒状に
複数本のＴｉフィラメント１３が配置されている。この
Ｔｉターゲット１１とＴｉ蒸着面１２のいずれかを電子
銃のハウジングに接地してもよく、Ｔｉフィラメント１
３はＴｉメッシュにしてもよい。
【００２５】また、円筒状のＴｉターゲット１１、Ｔｉ
蒸着面１２、Ｔｉフィラメント１３の下側に遮蔽グリッ
ド１４が配置され、さらにその下に輪状の電子放出源
（カソード）１５が配置されている。
蒸着面１２、Ｔｉフィラメント１３の下側に遮蔽グリッ
ド１４が配置され、さらにその下に輪状の電子放出源
（カソード）１５が配置されている。
【００２６】このスパッタイオンポンプにおいては、被
排気室のガス圧が数Ｐａのときはグロー放電領域の排気
を行う。この場合は、Ｔｉ蒸着面（陽極）１２に、Ｔｉ
ターゲット（陰極）１１より相対的に高い電位を与え
て、Ｔｉターゲット１１とＴｉ蒸着面１２の間でグロー
放電を生起させる。
排気室のガス圧が数Ｐａのときはグロー放電領域の排気
を行う。この場合は、Ｔｉ蒸着面（陽極）１２に、Ｔｉ
ターゲット（陰極）１１より相対的に高い電位を与え
て、Ｔｉターゲット１１とＴｉ蒸着面１２の間でグロー
放電を生起させる。
【００２７】この際、Ｔｉターゲット１１とＴｉ蒸着面
１２の間のグロー放電により電離したガスイオンによっ
てＴｉターゲット１１からＴｉがたたき出されてＴｉタ
ーゲット１１の表面を清浄化し、Ｔｉターゲット１１か
らたたき出されたＴｉがＴｉ蒸着面１２に蒸着して清浄
なＴｉゲッタ膜を形成し、また、ガスイオンは、Ｔｉタ
ーゲット１１の中に取り込まれて排気される。この際、
Ｔｉ蒸着面１２の表面も活性化され、ゲッタ作用をもつ
ためＴｉターゲット１１とＴｉ蒸着面２がともにゲッタ
作用をもつ。
１２の間のグロー放電により電離したガスイオンによっ
てＴｉターゲット１１からＴｉがたたき出されてＴｉタ
ーゲット１１の表面を清浄化し、Ｔｉターゲット１１か
らたたき出されたＴｉがＴｉ蒸着面１２に蒸着して清浄
なＴｉゲッタ膜を形成し、また、ガスイオンは、Ｔｉタ
ーゲット１１の中に取り込まれて排気される。この際、
Ｔｉ蒸着面１２の表面も活性化され、ゲッタ作用をもつ
ためＴｉターゲット１１とＴｉ蒸着面２がともにゲッタ
作用をもつ。
【００２８】グロー放電領域の排気によって被排気室内
のガス圧が１０-1Ｐａより低くなると、引き続いてオー
ビトロンポンプ動作領域の排気を行う。このオービトロ
ンポンプ動作領域においては、電子放出源１５から放出
される電子によってガスが電離される。また、ガスの正
イオンが電子放出源１５に衝撃を加えて損傷を与えるの
を防ぐため、電子放出源１５の近傍に、正電位の遮蔽グ
リッド１４が配置されており、遮蔽グリッド１４の外か
ら入射する正イオンを減速して追い返し、電子放出源１
５を保護している。電子の衝撃によって電離されたガス
イオンは、Ｔｉターゲット１１に捕捉されて排気され
る。
のガス圧が１０-1Ｐａより低くなると、引き続いてオー
ビトロンポンプ動作領域の排気を行う。このオービトロ
ンポンプ動作領域においては、電子放出源１５から放出
される電子によってガスが電離される。また、ガスの正
イオンが電子放出源１５に衝撃を加えて損傷を与えるの
を防ぐため、電子放出源１５の近傍に、正電位の遮蔽グ
リッド１４が配置されており、遮蔽グリッド１４の外か
ら入射する正イオンを減速して追い返し、電子放出源１
５を保護している。電子の衝撃によって電離されたガス
イオンは、Ｔｉターゲット１１に捕捉されて排気され
る。
【００２９】また、そのときの衝撃によりＴｉターゲッ
ト１１からＴｉがたたき出され、Ｔｉ蒸着面１２に清浄
なＴｉ膜を形成する。この実施例のスパッタイオンポン
プのように、Ｔｉターゲット１１、Ｔｉ蒸着面１２、Ｔ
ｉフィラメント１３を円筒状にして同心的に配置し、電
子放出源１５を輪状にすることによって、ガスの電離、
Ｔｉターゲット１１のＴｉスパッタ、スパッタされたＴ
ｉのＴｉ蒸着面１２への堆積等の効率が向上する。
ト１１からＴｉがたたき出され、Ｔｉ蒸着面１２に清浄
なＴｉ膜を形成する。この実施例のスパッタイオンポン
プのように、Ｔｉターゲット１１、Ｔｉ蒸着面１２、Ｔ
ｉフィラメント１３を円筒状にして同心的に配置し、電
子放出源１５を輪状にすることによって、ガスの電離、
Ｔｉターゲット１１のＴｉスパッタ、スパッタされたＴ
ｉのＴｉ蒸着面１２への堆積等の効率が向上する。
【００３０】（第２実施例）図３は、第２実施例のスパ
ッタイオンポンプの構成説明図である。この図におい
て、２１はＴｉターゲット、２２はＴｉ蒸着面、２３は
Ｔｉフィラメント、２４は遮蔽グリッド、２５は電子放
出源、２６は電子銃フィラメント、２７はウェーネルト
電極である。
ッタイオンポンプの構成説明図である。この図におい
て、２１はＴｉターゲット、２２はＴｉ蒸着面、２３は
Ｔｉフィラメント、２４は遮蔽グリッド、２５は電子放
出源、２６は電子銃フィラメント、２７はウェーネルト
電極である。
【００３１】この実施例のスパッタイオンポンプは、ス
パッタイオンポンプと電子銃を一体的に組み込んだ例
（ポンプ一体型電子銃）である。このポンプ一体型電子
銃においては、有底円筒状のＴｉターゲット２１の外側
に、ハウジングを兼ねる有底円筒状のＴｉ蒸着面２２が
配置され、その間に円筒状に構成されたＴｉフィラメン
ト（グリッド）２３が配置され、Ｔｉフィラメント２３
の上方に遮蔽グリッド２４が配置され、さらにその上方
に環状の電子放出源（カソード）２５が配置されてい
る。
パッタイオンポンプと電子銃を一体的に組み込んだ例
（ポンプ一体型電子銃）である。このポンプ一体型電子
銃においては、有底円筒状のＴｉターゲット２１の外側
に、ハウジングを兼ねる有底円筒状のＴｉ蒸着面２２が
配置され、その間に円筒状に構成されたＴｉフィラメン
ト（グリッド）２３が配置され、Ｔｉフィラメント２３
の上方に遮蔽グリッド２４が配置され、さらにその上方
に環状の電子放出源（カソード）２５が配置されてい
る。
【００３２】そして、有底円筒状のＴｉターゲット２１
の中に、電子銃フィラメント２６とウェーネルト電極２
７が配置され図示されていないが加速電極等とともに電
子銃が構成されている。
の中に、電子銃フィラメント２６とウェーネルト電極２
７が配置され図示されていないが加速電極等とともに電
子銃が構成されている。
【００３３】このポンプ一体型電子銃を具えた走査型電
子顕微鏡等の電子装置においては、まず、Ｔｉターゲッ
ト２１とＴｉ蒸着面２２の間でグロー放電領域の排気を
行うが、Ｔｉターゲット２１とＴｉ蒸着面２２の間のグ
ロー放電により電離した残留ガスのイオンによってＴｉ
ターゲット２１からたたき出されたＴｉがＴｉ蒸着面２
２に蒸着してゲッタ膜を形成し、残留ガスのイオンは、
Ｔｉターゲット２１の中に取り込まれて排気される。
子顕微鏡等の電子装置においては、まず、Ｔｉターゲッ
ト２１とＴｉ蒸着面２２の間でグロー放電領域の排気を
行うが、Ｔｉターゲット２１とＴｉ蒸着面２２の間のグ
ロー放電により電離した残留ガスのイオンによってＴｉ
ターゲット２１からたたき出されたＴｉがＴｉ蒸着面２
２に蒸着してゲッタ膜を形成し、残留ガスのイオンは、
Ｔｉターゲット２１の中に取り込まれて排気される。
【００３４】引き続いて、オービトロンポンプ動作領域
の排気を行うために、グロー放電領域で陰極と陽極とし
て動作していたＴｉターゲット２１とＴｉ蒸着面２２を
Ｔｉフィラメント２３に対して負の電位に保持し、Ｔｉ
フィラメント２３には電子放出源（カソード）２５に対
して相対的に正の高電位を印加する。
の排気を行うために、グロー放電領域で陰極と陽極とし
て動作していたＴｉターゲット２１とＴｉ蒸着面２２を
Ｔｉフィラメント２３に対して負の電位に保持し、Ｔｉ
フィラメント２３には電子放出源（カソード）２５に対
して相対的に正の高電位を印加する。
【００３５】すると、正電位が印加された遮蔽グリッド
２４によってイオン照射から保護された電子放出源（カ
ソード）２５から電子が放出され、この電子は、正の高
電位が印加されている縦線状のＴｉフィラメント２３に
引き寄せられ、Ｔｉフィラメント２３の周りを軌道運動
して在留ガスを電離し、電離されたガスは、放電用電極
のゲッタ面に捉えられる。
２４によってイオン照射から保護された電子放出源（カ
ソード）２５から電子が放出され、この電子は、正の高
電位が印加されている縦線状のＴｉフィラメント２３に
引き寄せられ、Ｔｉフィラメント２３の周りを軌道運動
して在留ガスを電離し、電離されたガスは、放電用電極
のゲッタ面に捉えられる。
【００３６】Ｔｉフィラメント２３の周りを軌道運動し
た電子は最終的にはＴｉフィラメント２３に衝突してＴ
ｉフィラメント２３を加熱し、Ｔｉフィラメント２３か
らＴｉをたたき出してＴｉターゲット２１とＴｉ蒸着面
２２のＴｉゲッタ面を更新する。
た電子は最終的にはＴｉフィラメント２３に衝突してＴ
ｉフィラメント２３を加熱し、Ｔｉフィラメント２３か
らＴｉをたたき出してＴｉターゲット２１とＴｉ蒸着面
２２のＴｉゲッタ面を更新する。
【００３７】なお、電子放出源２５としては、上記の熱
陰極の代わりに電界放出エミッタアレイを用いることも
できる。上記の実施例で用いた熱陰極は、加熱によって
熱陰極自体からガスが放出されるため排気上不利である
が、電界放出エミッタアレイは本来加熱されないためガ
スを放出することなく、また低エネルギーで電子を引き
出すことができる。また、各電極の電圧は、相対的な上
下関係が保たれていればよく、どの電極を接地電位にす
るかは適宜決定することができる。この実施例による
と、電子銃と小型のスパッタイオンポンプを一体化して
小型化し、効率よく継続的に排気することにより、走査
型電子顕微鏡等の電子銃を高真空領域で動作させること
ができる。
陰極の代わりに電界放出エミッタアレイを用いることも
できる。上記の実施例で用いた熱陰極は、加熱によって
熱陰極自体からガスが放出されるため排気上不利である
が、電界放出エミッタアレイは本来加熱されないためガ
スを放出することなく、また低エネルギーで電子を引き
出すことができる。また、各電極の電圧は、相対的な上
下関係が保たれていればよく、どの電極を接地電位にす
るかは適宜決定することができる。この実施例による
と、電子銃と小型のスパッタイオンポンプを一体化して
小型化し、効率よく継続的に排気することにより、走査
型電子顕微鏡等の電子銃を高真空領域で動作させること
ができる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
真空ポンプを小型化することができ、また、低真空領域
から容易に立ち上げることができ、また、電子銃と小型
のスパッタイオンポンプを一体化して小型化し、効率よ
く継続的に排気することができる走査型電子顕微鏡等の
電子ビーム装置を実現することができ、真空技術分野に
おいて寄与するところが大きい。
真空ポンプを小型化することができ、また、低真空領域
から容易に立ち上げることができ、また、電子銃と小型
のスパッタイオンポンプを一体化して小型化し、効率よ
く継続的に排気することができる走査型電子顕微鏡等の
電子ビーム装置を実現することができ、真空技術分野に
おいて寄与するところが大きい。
【図１】本発明のスパッタイオンポンプの原理説明図で
あり、（Ａ）はグロー放電領域を示し、（Ｂ）はオービ
トロンポンプ領域を示している。
あり、（Ａ）はグロー放電領域を示し、（Ｂ）はオービ
トロンポンプ領域を示している。
【図２】第１実施例のスパッタイオンポンプの構成説明
図であり、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）
は下面図である。
図であり、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）
は下面図である。
【図３】第２実施例のスパッタイオンポンプの構成説明
図である。
図である。
１ Ｔｉターゲット ２ Ｔｉ蒸着面 ３ Ｔｉフィラメント ４ 電子放出源 ５ 遮蔽グリッド １１ Ｔｉターゲット １２ Ｔｉ蒸着面 １３ Ｔｉフィラメント １４ 遮蔽グリッド １５ 電子放出源 ２１ Ｔｉターゲット ２２ Ｔｉ蒸着面 ２３ Ｔｉフィラメント ２４ 遮蔽グリッド ２５ 電子放出源 ２６ 電子銃フィラメント ２７ ウェーネルト電極
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくともＴｉターゲットと、Ｔｉ蒸着
面と、Ｔｉターゲットと蒸着面の間に配置されたＴｉフ
ィラメントと、電子放出源を有し、被排気室内のガス圧
が数Ｐａの領域ではＴｉターゲットに低電位を、Ｔｉ蒸
着面に高電位を与え、Ｔｉフィラメントに接地電位から
陰極電位までの間の適当な電位を与え、電子放出源から
の電子を遮断し、ＴｉターゲットとＴｉ蒸着面の間にグ
ロー放電を発生させ、グロー放電で発生したガスイオン
でＴｉターゲットからＴｉをスパッタしてＴｉターゲッ
トに清浄な表面を形成するとともにＴｉ蒸着面に清浄な
Ｔｉ膜を形成して、ＴｉターゲットとＴｉ蒸着面の上の
清浄なＴｉ表面にガスイオンを吸着し、また、ガスイオ
ンをＴｉターゲットに吸引することによって粗排気を行
うグロー放電領域と、被排気室内のガス圧が１０-1Ｐａ
より低い領域では、ＴｉターゲットとＴｉ蒸着面に低電
位を与え、Ｔｉフィラメントに高電位を与え、電子放出
源からの電子をＴｉフィラメントの周りで軌道運動させ
てガスを電離し、このガスイオンを、電子放出源からの
電子の衝撃によって加熱されたＴｉフィラメントから蒸
発したＴｉによってＴｉターゲットあるいはＴｉ蒸着面
の表面に形成された清浄なＴｉ膜に吸着させて排気する
オービトロンポンプ動作領域を有することを特徴とする
スパッタイオンポンプ。 - 【請求項２】 被排気室内のガスの圧力が数Ｐａのグロ
ー放電領域で、Ｔｉターゲットに−２ｋＶから−３ｋＶ
の電位を与え、Ｔｉ蒸着面を接地してＴｉターゲットと
Ｔｉ蒸着面の間でグロー放電を生じさせ、被排気室内の
ガスの圧力が１０-1Ｐａより低いオービトロンポンプ動
作領域で、ＴｉターゲットとＴｉ蒸着面を共に接地し、
Ｔｉフィラメントに＋５ｋＶ程度の高電位を与えること
を特徴とする請求項１に記載されたスパッタイオンポン
プ。 - 【請求項３】 ＴｉターゲットとＴｉ蒸着面とＴｉフィ
ラメントが配置される空間と、電子放出源が配置される
空間を分離する遮蔽グリッドを有し、グロー放電領域に
おいては遮蔽グリッドに接地あるいは正電位を印加し、
オービトロンポンプ動作領域においては、遮蔽グリッド
に接地電位とＴｉフィラメントの電圧の間の正電圧を印
加することにより、Ｔｉフィラメント等が配置された空
間で電離されたガスイオンを遮蔽グリッドで追い返すこ
とにより、電子放出源をガスイオンアタックから保護す
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載され
たスパッタイオンポンプ。 - 【請求項４】 Ｔｉターゲット、Ｔｉ蒸着面、Ｔｉフィ
ラメントをを同心円筒状に配置して中心部を空洞にし、
空洞部分に電子光学系の構成要素を配置することを特徴
とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載
されたスパッタイオンポンプ。 - 【請求項５】 Ｔｉ蒸着面をハウジングとし、スパッタ
イオンポンプの構成要素を該ハウジング内部に格納し、
同軸構造の中心部に電子銃を格納することを特徴とする
請求項４に記載されたスパッタイオンポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4667694A JPH07254388A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | スパッタイオンポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4667694A JPH07254388A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | スパッタイオンポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07254388A true JPH07254388A (ja) | 1995-10-03 |
Family
ID=12753985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4667694A Withdrawn JPH07254388A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | スパッタイオンポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07254388A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000045568A (ko) * | 1998-12-30 | 2000-07-25 | 권상문 | 이온펌프재생방법 |
| WO2014119586A1 (ja) * | 2013-01-30 | 2014-08-07 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | オービトロンポンプ、およびオービトロンポンプを備えた電子線装置 |
| WO2014132758A1 (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | オービトロンポンプ、およびオービトロンポンプを用いた電子線装置 |
| WO2015115000A1 (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-06 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | オービトロンポンプを備えた電子線装置、およびその電子線照射方法 |
-
1994
- 1994-03-17 JP JP4667694A patent/JPH07254388A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000045568A (ko) * | 1998-12-30 | 2000-07-25 | 권상문 | 이온펌프재생방법 |
| WO2014119586A1 (ja) * | 2013-01-30 | 2014-08-07 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | オービトロンポンプ、およびオービトロンポンプを備えた電子線装置 |
| JPWO2014119586A1 (ja) * | 2013-01-30 | 2017-01-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | オービトロンポンプ、およびオービトロンポンプを備えた電子線装置 |
| WO2014132758A1 (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | オービトロンポンプ、およびオービトロンポンプを用いた電子線装置 |
| JPWO2014132758A1 (ja) * | 2013-02-28 | 2017-02-02 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | オービトロンポンプ、およびオービトロンポンプを用いた電子線装置 |
| WO2015115000A1 (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-06 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | オービトロンポンプを備えた電子線装置、およびその電子線照射方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010605 |