JP3240759U - 真空チャンバモジュール - Google Patents

Abstract

真空チャンバモジュール及び装置を開示する。真空チャンバモジュールは、多段真空ポンプを収容するように成形された凹部を定めるポンプ壁と、複数の真空チャンバとを備え、各真空チャンバは、多段真空ポンプのそれぞれの段によってポンピングされるように構成され、各真空チャンバは、少なくとも部分的にポンプ壁の一部によって定められ、各真空チャンバは、多段真空ポンプのそれぞれの段と流体連通するようにポンプ壁上の異なる円周方向位置に配置されたポンピングポートを有する。このように、真空チャンバによって占有されるはずの空間内に少なくとも部分的に収容される多段ポンプ、及びポンプ壁の周囲に配置された真空チャンバとコンポーネントを共有することによって、より単純かつコンパクトな構成を可能にするモジュールを提供する。
【選択図】図１Ａ

Description

本考案の分野は、真空チャンバモジュール及び装置に関する。

複数のチャンバ又はシステムを異なる真空レベルまで真空引きする必要がある装置は、多くのタイプのものが存在する。例えば、周知のタイプの質量分析計では、一般に検出器として知られている装置の一部は１０^-6ｍｂａｒなどで動作する必要があるのに対し、分析器として知られている一部は１０^-3ｍｂａｒなどの異なる真空レベルで動作する必要がある。限定するわけではないが、質量分析計を含むタイプの装置では、一般に多くの異なる真空ポンプが採用される。全体的な装置サイズ及び電力要件を抑えるために様々な真空ポンプの使用を正当化する必要性は高まる一方である。比較的良く見られるのは、単一のバッキングポンプで２つ（又は３つ以上）のターボ分子ポンプを支持するものである。また、単一のターボ分子ポンプを採用して、２つ（又は３つ以上）の個々のポンプを、ポンプの全ての段を通過する必要があるガスのための通常の入口と、ポンプの後段のみを通過する必要があるガスのための中間又は段間入口、すなわち段の間の入口とを有する単一のポンプに置き換えることも提案されてきた。この種の改善された装置に対するニーズが高まりつつある。

第１の態様によれば、多段真空ポンプを収容するように成形された凹部を定めるポンプ壁と、複数の真空チャンバとを備え、各真空チャンバが、多段真空ポンプのそれぞれの段によってポンピングされるように構成され、各真空チャンバが、少なくとも部分的にポンプ壁の一部によって定められ、各真空チャンバが、多段真空ポンプのそれぞれの段と流体連通するようにポンプ壁上の異なる円周方向位置に配置されたポンピングポートを有する真空チャンバモジュールが提供される。

第１の態様は、既存の構成はしばしば多くの個別部品を含んで複雑であり、比較的広い占有面積を占めていると認識する。従って、真空チャンバモジュール又はコンポーネントを提供する。真空チャンバモジュールは、多段真空ポンプの少なくとも一部を受け入れ又は収容することができる凹部又は窪みを形成するように成形されたポンプ壁又はエンクロージャを含むことができる。モジュールは、２又は３以上の真空チャンバを含むことができる。真空チャンバは、多段真空ポンプの関連する段を使用してポンピングされるように構成することができる。各真空チャンバは、少なくとも部分的にポンプ壁の一部又は一部分によって形成することができる。各真空チャンバは、ポンピングポートを有することができる。ポンピングポートは、多段真空ポンプの関連する段との流体連通を支援するように、ポンプ壁の周囲又は内部の異なる位置に配置することができる。このように、真空チャンバによって占有されるはずの空間内に少なくとも部分的に収容される多段ポンプ、及びポンプ壁の周囲に配置された真空チャンバとコンポーネントを共有するモジュールを提供し、これによってより単純かつコンパクトな構成を可能にする。

１つの実施形態では、段間ポートが、ポンプ壁に沿って円周方向に延びる。従って、段間ポートは、ポンプ壁の区分の不在によって形成されるアパーチャによって定めることができる。

１つの実施形態では、段間ポートが、ポンプ壁に沿って円周方向に重ならないように配置される。従って、各段間ポートは、ポンプ壁の独自の異なる円周方向部分の周囲で延びることができる。

１つの実施形態では、段間ポートが、多段真空ポンプの長手方向軸に沿って異なる位置に配置される。従って、各段間ポートは、多段真空ポンプの適切な段と整列するように、長手方向軸に沿って異なる位置に配置することができる。

１つの実施形態では、真空チャンバが、長手方向軸の共通部分に沿って延びる。従って、２又は３以上の真空チャンバがいずれも長手方向軸の同じ部分を占め、これによってより単純かつコンパクトな構成を可能にすることができる。

１つの実施形態では、隣接する真空チャンバが、長手方向軸の共通部分に沿って延びる共通隔壁（ｃｏｍｍｏｎ ｄｉｖｉｄｉｎｇ ｗａｌｌ）を共有する。従って、隣接する真空チャンバ間に単一の壁を設けて、これらの真空チャンバによって共有することができる。換言すれば、隣接する真空チャンバでは、２つの真空チャンバが横並びに配置されていずれも長手方向軸の同じ部分に沿って延び、これによってより単純かつコンパクトな構成を可能にすることができる。

１つの実施形態では、ポンプ壁が、多段真空ポンプを収容するように成形されたポンプチャンバを定める。従って、真空壁は、多段真空ポンプを収容するポンプチャンバとして成形することができる。

１つの実施形態では、ポンプ壁が多段真空ポンプを取り囲む。従って、ポンプ壁は、多段真空ポンプを取り囲み又は封入することができる。

１つの実施形態では、ポンプ壁が円筒形である。従って、ポートは、一部が円筒形のアパーチャとして形成することができる。

１つの実施形態では、真空チャンバが、ポンプ壁から半径方向に広がる一対の真空チャンバ壁を有する。従って、少なくとも２つの真空チャンバが、ポンプ壁から半径方向又は接線方向成分で延びる壁を有することができる。

１つの実施形態では、真空チャンバが、円周方向に延びて一対の真空チャンバ壁を接合する接合壁を含む。従って、真空チャンバは、半径方向壁間に円周方向に延びる壁を有することができる。これによっても、より単純かつコンパクトな構成が可能になる。

１つの実施形態では、真空チャンバが、ポンプチャンバから半径方向に広がってポンプチャンバの円周方向周囲に配置される。従って、真空チャンバは、ポンプチャンバの周囲に配置することができる。これによっても、より単純かつコンパクトな構成が可能になる。

１つの実施形態では、真空チャンバが、真空チャンバ間を流体連通させるように構成されたチャンバ間アパーチャを含む。

１つの実施形態では、ポンプ壁が、少なくとも１つのさらなる真空ポンプを収容するように成形された凹部を定める。

１つの実施形態では、各真空チャンバが、多段真空ポンプのうちの少なくとも１つ及び少なくとも１つのさらなる真空ポンプと流体連通する、ポンプ壁上に配置された少なくとも１つのポンピングポートを有する。

第２の態様によれば、第１の態様及びその実施形態の真空チャンバモジュールと、多段真空ポンプとを備えた装置が提供される。

添付の独立請求項及び従属請求項には、さらなる特定の好ましい態様を示す。従属請求項の特徴は、必要に応じて独立請求項の特徴と組み合わせることができ、実用新案登録請求の範囲に明示するもの以外の組み合わせとすることもできる。

機能を提供するものとして装置の特徴を説明している場合、この特徴は、その機能を提供する、或いはその機能を提供するように適合又は構成された装置の特徴を含むと理解されたい。

以下、添付図面を参照しながら本考案の実施形態をさらに説明する。

１つの実施形態による、真空ポンプを組み込んだ真空チャンバの断面斜視図である。 真空ポンプを組み込んだ図１Ａの真空チャンバの斜視図である。 真空ポンプを組み込んだ図１Ａの真空チャンバの斜視図である。 真空ポンプを取り外した図１Ｃの斜視図である。 真空ポンプを組み込んだ図１Ａの真空チャンバの斜視図である。 真空ポンプを組み込んだ図１Ａの真空チャンバの斜視図である。 １つの実施形態による、真空ポンプを組み込んだ真空チャンバの主要コンポーネントの斜視図である。 真空ポンプを取り外した真空チャンバの主要コンポーネントの斜視図である。 真空ポンプを組み込んだ真空チャンバの主要コンポーネントの断面斜視図である。 １つの実施形態による真空チャンバの概略図である。 １つの実施形態による真空チャンバの概略図である。

実施形態をさらに詳細に説明する前に、まず概要について説明する。実施形態は、多段真空ポンプと共に使用される真空チャンバモジュールを提供する。この真空チャンバモジュールは、典型的には概ね円筒形のチャンバである中央部分を有し、その内部に多段真空ポンプが配置される。中央ポンプチャンバの円周方向周囲には、一般に半径方向に広がる葉（ｌｏｂｅｓ）又は花弁（ｐｅｔａｌｓ）のような形状の一連の真空チャンバが配置される。ポンプチャンバの壁内には、真空チャンバを多段真空ポンプ内の適切な段に流体的に結合するポートが形成される。これにより、異なる真空チャンバが異なる圧力で動作することを可能にする単純かつコンパクトな構成が実現される。具体的に言えば、各真空チャンバは、多段真空ポンプの占有面積の少なくとも一部を収容することができ、多段真空ポンプの長手方向長さに沿って延びる真空チャンバを概ね横並びに配置することによって、真空チャンバモジュールの全体的な高さが制限される。

真空チャンバモジュール－第１の実施形態
図１Ａ～図１Ｆに、１つの実施形態による真空チャンバモジュール１０を示す。通常、真空チャンバモジュール１０は、鋳造された後に機械加工されて、真空ポンプ２０を収容するように成形される。真空ポンプ２０は、いわゆるカートリッジポンプとして構成された多段真空ポンプである。真空ポンプ２０は、バッキングポンプ段２０Ａと、第１のターボ分子ポンプ段２０Ｂと、第２のターボ分子ポンプ段２０Ｃとを有する。なお、実施形態は、これよりも少ない又は多くの段を有することもでき、各段に異なるタイプのポンプを設けることもできると理解されるであろう。図で分かるように、バッキングポンプ段２０Ａ、第１のターボ分子ポンプ段２０Ｂ及び第２のターボ分子ポンプ段２０Ｃは、共通の長手方向軸Ａを共有し、概ね円筒形の空間を占める。

真空チャンバモジュール１０は、真空ポンプ２０を受け入れる概ね円筒形のポンプチャンバ３０を備える。真空チャンバモジュール１０は、第１のチャンバ４０、第２のチャンバ５０及び第３のチャンバ６０を備える。第２のチャンバ５０及び第３のチャンバ６０は、ポンプチャンバ３０から半径方向に広がって横並びに位置し、長手方向軸Ａに沿って延びる。

第１のチャンバ４０は、ポンプチャンバ３０と共有される第１のチャンバ４０の壁内に形成された第１のポンピングポート７０を有する。第１のポンピングポート７０は、バッキングポンプ２０Ａ上の入口ポート８０に結合する。第２のチャンバ５０は、ポンプチャンバ３０と共有される第２のチャンバ５０の壁内に形成された１次段間ポート９０を有する。第３のチャンバ６０は、ポンプチャンバ３０と共有される第３のチャンバ６０の壁内に形成された２次段間ポート１００を有する。従って、ポンプチャンバの体積は、第１のチャンバ４０、第２のチャンバ５０及び第３のチャンバ６０の体積内で広がり、これがコンパクトな構成の実現に役立っていることが分かる。

第２のチャンバ５０及び第３のチャンバ６０は、長手方向軸Ａに沿って延びる。第２のチャンバ５０及び第３のチャンバ６０は、長手方向軸Ａに沿って延びる共通壁１１０を共有する。チャンバを長手方向軸Ａに沿って空間を共有するように互いに隣り合わせに配置することは、コンパクトな構成を提供するのに役立つ。図１Ａで最も良く分かるように、第２のチャンバ５０及び第３のチャンバ６０は、共に同一場所に配置されてポンプチャンバ３０の異なる円弧部分から半径方向に広がる。具体的に言えば、第２のチャンバ５０は、ポンプチャンバ３０の第１の円弧部分１２０から広がり、第３のチャンバ６０は、ポンプチャンバ３０の第２の円弧部分１３０から広がる。１次段間ポート９０は、長手方向軸Ａに沿った位置において第１の円弧部分１２０に沿って形成され、第２のチャンバ５０と第１のターボ分子ポンプ段２０Ｂの上流入口との間の流体連通を可能にする。２次段間ポート１００は、長手方向軸Ａに沿った位置において第２の円弧部分１３０に沿って形成され、第３のチャンバ６０と第２のターボ分子ポンプ段２０Ｃの上流入口との間の流体連通を可能にする。従って、各ポートは、これらのチャンバとポンプチャンバとによって共有される壁の一部に沿って広がることが分かる。各ポートの長手方向位置は、真空ポンプ２０の適切な部分に結合するように配置される。

動作時には、第１のチャンバ４０及び第２のチャンバ５０の壁内に設けられたアクセスアパーチャ１４０を覆ってシールプレート（図示せず）が配置される。試料（図示せず）は、第１のチャンバ４０内に試料を配置することによって、或いは別の方法で試料を導入してその後にアクセスアパーチャ１４０を覆ってシールプレートを固定することによって、第１のチャンバ４０内に導入される。

真空ポンプ２０が作動する。第１のチャンバ４０は、バッキングポンプ２０Ａによって第１のポンピングポート７０を介して真空引きされる。第２のチャンバ５０は、第１のターボ分子ポンプ段２０Ｂ及びバッキングポンプ２０Ａによって１次段間ポート９０を介して真空引きされる。第３のチャンバ６０は、第２のターボ分子ポンプ段２０Ｃ、第１のターボ分子ポンプ段２０Ｂ及びバッキングポンプ２０Ａによって２次段間ポート１００を介して真空引きされる。従って、第３のチャンバ６０内の圧力は第２のチャンバ５０内の圧力よりも低く、第２のチャンバ５０内の圧力は第１のチャンバ４０内の圧力よりも低い。

この実施形態では、第１のチャンバ４０と第２のチャンバ５０との間、並びに第２のチャンバ５０と第３のチャンバ６０との間にアパーチャが設けられる（図示せず）。これにより、試料は、図１Ａに矢印で示すように気体状態又はイオン化状態で第１のチャンバ４０から第２のチャンバ５０を介して第３のチャンバ６０に流れることができる。これにより、例えば質量分析計において真空チャンバモジュール１０を使用した場合、試料が未だ気化又はイオン化されていなければ、第１のチャンバ４０内に配置される装置が試料を気化又はイオン化させることができる。また、（電磁場を発生させる荷電ロッド（ｃｈａｒｇｅｄ ｒｏｄｓ）などの）配置される分析器装置を第２のチャンバ５０内に配置して、どの粒子を第２のチャンバ５０から第３のチャンバ６０内に通過させるかを制御することもできる。この時、第３のチャンバ６０は、第３のチャンバ６０内に存在する粒子を検出する検出装置を備えることができる。

図で分かるように、第２のチャンバ５０及び第３のチャンバを横並びに配置して、ポートを真空ポンプ２０の異なる段にアクセスするように位置付けることにより、コンパクトな真空チャンバモジュール１０が提供される。さらなる真空ポンプ段を設ける場合には、ポンプチャンバ３０の円周方向周囲に広がって互いに及び／又は第２のチャンバ５０又は第３のチャンバ６０と共通壁を共有し、それぞれが真空ポンプの適切な段と流体連通する独自のポートを有するさらなるチャンバを設けることもできると理解されるであろう。

真空チャンバモジュール－第２の実施形態
図２Ａ～図２Ｃに、１つの実施形態による真空チャンバモジュール１０’を示す。この実施形態は、鋳造ではなく押し出し加工される。チャンバの長手方向端部にはチャンバを封入するエンドプレート（図示せず）が取り付けられるが、明確にするためにこれらは省いている。図で分かるように、真空ポンプ２０は、円筒形のポンプチャンバ３０’を占有する。第２のチャンバ５０’及び第３のチャンバ６０’が設けられる。第２のチャンバ６０’は１次段間ポート９０’を有し、第３のチャンバ６０’は２次段間ポート１００’を有する。２つのチャンバしか示していないが、それぞれが少なくとも部分的にポンプチャンバ３０’の円周方向周囲に広がるさらなるチャンバを設けることもできると理解されるであろう。例えば、第２のチャンバ５０’に隣接して、第２のチャンバ５０’と共通壁を共有する第１のチャンバを設けることができる。通常、この時には、真空ポンプ２０がポンプチャンバ３０’内にさらに収容され、ポンプチャンバ３０’には、第１のチャンバを入口ポート８０に結合するポートが設けられる。例えば、ポンプチャンバ３０’の円弧部分１６０Ａ’、１６０Ｂ’、１６０Ｃ’から広がる少なくとも３つのさらなるチャンバを設けることができると分かるであろう。この場合、真空ポンプ２０は、各チャンバが異なる圧力に真空引きされるのを可能にするさらなる３つの段を必要とする。

真空チャンバモジュール－第３の実施形態
図３Ａ及び図３Ｂに、１つの実施形態による真空チャンバモジュール１０’’を概略的に示す。この実施形態は、複数の真空ポンプを利用する。この実施形態では、ポンプチャンバ３０’’の異なる位置（この実施形態では両端）に配置された２つの真空ポンプ２１’’、２２’’が設けられる。ポンプチャンバ３０’’の周囲に配置された５つの真空チャンバ４０’’、５０’’、６０’’、６５’’、６７’’が設けられる。なお、真空チャンバモジュール１０’’の詳細な実装は、図１Ａ～図１Ｆ又は図２Ａ～図２Ｃを参照して上述したように構成することができると理解されるであろう。同様に、図１Ａ～図１Ｆ又は図２Ａ～図２Ｃを参照して上述した実施形態は、図３Ａ～図３Ｂを参照して説明する円筒形構成を使用して実装することもできると理解されるであろう。いずれにせよ、図３Ａに示すように、真空ポンプ２１’’は、真空チャンバ６０’’、６５’’、６７’’とポンプチャンバ３０’’との間の共有壁内に好適に配置されるポートを設けることによって真空チャンバ６０’’、６５’’、６７’’をポンピングするように構成される。真空ポンプ２２’’は、真空チャンバ４０’’、５０’’とポンプチャンバ３０’’との間の共有壁内に好適に配置されるポートを設けることによって真空チャンバ４０’’、５０’’をポンピングするように構成される。

次に図３Ｂを参照すると、真空ポンプ２１’’’は、真空チャンバ６０’’’、６５’’’、６７’’’とポンプチャンバ３０’’’との間の共有壁内に好適に配置されるポートを設けることによって真空チャンバ６０’’’、６５’’’、６７’’’をポンピングするように構成される。真空ポンプ２２’’’は、真空チャンバ４０’’’、５０’’’、６７’’’とポンプチャンバ３０’’’との間の共有壁内に好適に配置されるポートを設けることによって真空チャンバ４０’’’、５０’’’、６７’’’をポンピングするように構成される。

従って、第２の又はさらなるポンプも同じポンプチャンバを共有することができるが、反対端に配置されて必要に応じて異なる真空チャンバに接続されることが分かる。これにより、真空ポンプチャンバに組み込まれた１つのポンプがいくつかの真空チャンバをポンピングし、反対端に取り付けられた第２のポンプが他の真空チャンバをポンピングすることができる。また、必要に応じてこれらの両方が１又は２以上の共有される真空チャンバを共にポンピングしてポンピング速度を高め、従って真空性能を高めることもできる。

本明細書では、添付図面を参照しながら本考案の例示的な実施形態を詳細に開示したが、本考案は正確な実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば、添付の実用新案登録請求の範囲及びその同等物によって定められる本考案の範囲から逸脱することなく実施形態において様々な変更及び修正を行うことができると理解される。

１０、１０’、１０’’、１０’’’ 真空チャンバモジュール
２０、２１’’、２１’’’、２２’’’２２’’’ 真空ポンプ
２０Ａ バッキングポンプ
２０Ｂ 第１のターボ分子ポンプ段
２０Ｃ 第２のターボ分子ポンプ段
３０、３０’、３０’’、３０’’’ ポンプチャンバ
４０、４０’’、４０’’’ 第１のチャンバ
５０、５０’、５０’’、５０’’’ 第２のチャンバ
６０、６０’、６０’’、６０’’’ 第３のチャンバ
６５’’、６５’’’ 第４のチャンバ
６７’’、６７’’’ 第５のチャンバ
７０ 第１のポンピングポート
８０ 入口ポート
９０、９０’ １次段間ポート
１００、１００’ ２次段間ポート
１１０、１５０’ 共通壁
１２０ 第１の円弧部分
１３０ 第２の円弧部分
１４０ アクセスアパーチャ
１６０Ａ’、１６０Ｂ’、１６０Ｃ’ 円弧部分

Claims (16)

1. 真空チャンバモジュールであって、
   多段真空ポンプを収容するように成形された凹部を定めるポンプ壁と、
   複数の真空チャンバと、
   を備え、各真空チャンバは、前記多段真空ポンプのそれぞれの段によってポンピングされるように構成され、各真空チャンバは、少なくとも部分的に前記ポンプ壁の一部によって定められ、各真空チャンバは、前記多段真空ポンプの前記それぞれの段と流体連通するように前記ポンプ壁上の異なる円周方向位置に配置されたポンピングポートを有する、
   ことを特徴とする真空チャンバモジュール。
2. 前記段間ポートは、前記ポンプ壁に沿って円周方向に延びる、
   請求項１に記載の真空チャンバモジュール。
3. 前記段間ポートは、前記ポンプ壁に沿って円周方向に重ならないように配置される、
   請求項１又は２に記載の真空チャンバモジュール。
4. 前記段間ポートは、前記多段真空ポンプの長手方向軸に沿って異なる位置に配置される、
   請求項１から３のいずれかに記載の真空チャンバモジュール。
5. 前記真空チャンバは、前記長手方向軸の共通部分に沿って延びる、
   請求項４に記載の真空チャンバモジュール。
6. 隣接する真空チャンバは、前記長手方向軸の前記共通部分に沿って延びる共通隔壁を共有する、
   請求項４又は５に記載の真空チャンバモジュール。
7. 前記ポンプ壁は、前記多段真空ポンプを収容するように成形されたポンプチャンバを定める、
   請求項１から６のいずれかに記載の真空チャンバモジュール。
8. 前記ポンプ壁は、前記多段真空ポンプを取り囲む、
   請求項１から７のいずれかに記載の真空チャンバモジュール。
9. 前記ポンプ壁は円筒形である、
   請求項１から８のいずれかに記載の真空チャンバモジュール。
10. 前記真空チャンバは、前記ポンプ壁から半径方向に広がる一対の真空チャンバ壁を有する、
    請求項１から９のいずれかに記載の真空チャンバモジュール。
11. 前記真空チャンバは、円周方向に延びて前記一対の真空チャンバ壁を接合する接合壁を含む、
    請求項１０に記載の真空チャンバモジュール。
12. 前記真空チャンバは、前記ポンプチャンバから半径方向に広がり、前記ポンプチャンバの円周方向周囲に配置される、
    請求項１から１１のいずれかに記載の真空チャンバモジュール。
13. 前記真空チャンバは、該真空チャンバ間を流体連通させるように構成されたチャンバ間アパーチャを含む、
    請求項１から１２のいずれかに記載の真空チャンバモジュール。
14. 前記ポンプ壁は、少なくとも１つのさらなる真空ポンプを収容するように成形された凹部を定める、
    請求項１から１３のいずれかに記載の真空チャンバモジュール。
15. 各真空チャンバは、前記多段真空ポンプのうちの少なくとも１つ及び前記少なくとも１つのさらなる真空ポンプと流体連通する、前記ポンプ壁上に配置された少なくとも１つのポンピングポートを有する、
    請求項１４に記載の真空チャンバモジュール。
16. 請求項１から１５のいずれかに記載の真空チャンバモジュールと、
    多段真空ポンプと、
    を備えることを特徴とする装置。

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