JP5103229B2 - Cryopump - Google Patents

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Description

本発明は、クライオポンプ及び真空排気方法に関する。   The present invention relates to a cryopump and a vacuum exhaust method.

クライオポンプは、極低温に冷却されたクライオパネルに気体分子を凝縮または吸着により捕捉して排気する真空ポンプである。クライオポンプは半導体回路製造プロセス等に要求される清浄な真空環境を実現するために一般に利用される。例えば特許文献1には、バッフルをもつ第1クライオパネルを第1ヒートステージに結合し、この第1クライオパネルに内装する第2ヒートステージに第2クライオパネルを結合したクライオポンプが記載されている。このバッフルは第1クライオパネルの開口の全域に設けられている。
特開平2−308985号公報
The cryopump is a vacuum pump that traps and exhausts gas molecules by condensation or adsorption onto a cryopanel cooled to a very low temperature. The cryopump is generally used to realize a clean vacuum environment required for a semiconductor circuit manufacturing process or the like. For example, Patent Document 1 discloses a cryopump in which a first cryopanel having a baffle is coupled to a first heat stage, and a second cryopanel is coupled to a second heat stage that is housed in the first cryopanel. . This baffle is provided over the entire opening of the first cryopanel.
JP-A-2-308985

クライオポンプのアプリケーションの1つに、例えばイオン注入工程のように、排気すべき気体の大半を例えば水素等の非凝縮性気体が占める場合がある。非凝縮性気体は極低温に冷却された吸着剤に吸着させることによって初めて排気することができる。この場合、排気速度を向上させるためには吸着剤への気体流入経路を充分に確保すべきである。そのために例えば、放射シールドの開口でのバッフル占有面積を小さくして開口部分を広くすることがある。ところが、そうすると開口部分を通じた外部からの輻射熱入射が増えて、吸着剤及びこれを保持する低温クライオパネルの温度が上がりやすくなってしまう。このように、従来は低温クライオパネルの排気速度と冷却到達温度とはバッフルのサイズに関してトレードオフの関係にあると考えられていた。つまり、開口部分が小さくなる大型のバッフルを使用すれば排気速度が低下し、逆に小型のバッフルを使用すれば低い冷却温度に到達させにくくなる。また、排気速度及び冷却温度の双方を要求仕様に適合させるようバッフルの寸法を決定するための調整作業には、寸法の異なる複数のバッフルを実際に製作して検証することが必要とされるため、相当の手間がかかっていた。   One application of a cryopump is when a non-condensable gas such as hydrogen occupies most of the gas to be evacuated, such as in an ion implantation process. Non-condensable gas can only be exhausted by adsorbing it on an adsorbent cooled to a very low temperature. In this case, in order to improve the exhaust speed, a sufficient gas inflow path to the adsorbent should be ensured. Therefore, for example, the area occupied by the baffle at the opening of the radiation shield may be reduced to widen the opening. However, if it does so, the radiation heat incidence from the outside through an opening part will increase, and it will become easy to raise the temperature of adsorption agent and the low-temperature cryopanel holding this. Thus, conventionally, it has been considered that the exhaust speed of the low-temperature cryopanel and the cooling arrival temperature are in a trade-off relationship with respect to the size of the baffle. That is, if a large baffle with a small opening is used, the exhaust speed decreases, and conversely, if a small baffle is used, it becomes difficult to reach a low cooling temperature. In addition, the adjustment work to determine the dimensions of the baffle so that both the exhaust speed and the cooling temperature meet the required specifications requires that a plurality of baffles with different dimensions be actually manufactured and verified. , It took a lot of work.

そこで、本発明は、要求仕様に適合する排気性能及び冷却温度を容易に両立することができる実用性の高いクライオポンプ及び真空排気方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly practical cryopump and a vacuum evacuation method that can easily achieve both an exhaust performance and a cooling temperature that meet the required specifications.

本発明のある態様のクライオポンプは、中心軸を有する内部空間を画定するシールド内面と、該内部空間を外部の排気対象容積へと接続する開口を画定するシールド端とを有し、第1の温度レベルに冷却される放射シールドと、外周端を有し、放射シールドに熱的に接続されて第1の温度レベルに冷却され、中心軸からの放射方向において該外周端とシールド内面との間に開放領域を形成して配置される第1のクライオパネルと、前記内部空間において第1のクライオパネルよりも内側にかつ前記中心軸を包囲するレイアウトで配置され、第1の温度レベルよりも低温である第2の温度レベルに冷却される第2のクライオパネルと、を備える。第1のクライオパネルは、前記開放領域が要求排気速度に対応して形成されるとともに、シールド端から前記外周端を経て前記中心軸に交差する直線が前記中心軸に交差する手前で第2のクライオパネルを通るように前記内部空間においてシールド端よりも内側に配置される。   A cryopump according to an aspect of the present invention includes a shield inner surface that defines an internal space having a central axis, and a shield end that defines an opening that connects the internal space to an external volume to be exhausted. A radiation shield that is cooled to a temperature level, and has an outer peripheral edge, is thermally connected to the radiation shield and cooled to a first temperature level, and between the outer peripheral edge and the shield inner surface in a radial direction from the central axis A first cryopanel disposed with an open area formed therein, and a layout inside the first space inside the first cryopanel and surrounding the central axis, the temperature being lower than the first temperature level And a second cryopanel cooled to a second temperature level. In the first cryopanel, the open region is formed corresponding to the required exhaust velocity, and the second line is formed just before the straight line intersecting the central axis from the shield end through the outer peripheral end intersects the central axis. The inner space is disposed inside the shield end so as to pass through the cryopanel.

この態様によれば、要求排気速度の実現と、低温の第2のクライオパネルへの外部からの輻射熱低減とを両立する実用性の高いクライオポンプが提供される。要求排気速度は例えば、第2のクライオパネルで選択的に排気される気体について設計仕様として定められる排気速度である。第1のクライオパネルと放射シールド内面との間隙を適切に設定することにより外部から第2のクライオパネルへの気体の進入経路が充分に確保され、要求排気速度を実現することができる。また、第1のクライオパネルをシールド端よりも実質的に内側に配置することにより、第1のクライオパネルとシールド内面との間隙を通じて第2のクライオパネルに向かう輻射熱の少なくとも一部を遮蔽することができる。   According to this aspect, there is provided a highly practical cryopump that achieves both the achievement of the required exhaust speed and the reduction of radiant heat from the outside to the low-temperature second cryopanel. The required exhaust speed is, for example, an exhaust speed determined as a design specification for the gas selectively exhausted by the second cryopanel. By appropriately setting the gap between the first cryopanel and the inner surface of the radiation shield, a sufficient gas entry path from the outside to the second cryopanel can be secured and the required exhaust velocity can be realized. Further, by disposing the first cryopanel substantially inside the shield end, at least a part of the radiant heat directed to the second cryopanel is shielded through the gap between the first cryopanel and the shield inner surface. Can do.

放射シールドに第1のクライオパネルを固定するためのパネル取付構造であって、シールド端においてシールド内面に設けられているパネル取付部と、第1のクライオパネルの外周端に設けられているシールド取付部と、中心軸方向に延在し、一端が該パネル取付部に取り付けられ他端が該シールド取付部に取り付けられる取付部材と、を含むパネル取付構造をさらに備えてもよい。   A panel mounting structure for fixing the first cryopanel to the radiation shield, the panel mounting portion provided on the shield inner surface at the shield end, and the shield mounting provided on the outer peripheral end of the first cryopanel And a mounting member that extends in the central axis direction and has one end attached to the panel attaching portion and the other end attached to the shield attaching portion.

このようにすれば、調整された取付部材を使用することにより最適なオフセット位置に第1のクライオパネルを配置することができる。また、放射シールド及び第1のクライオパネルは既存のものを利用することができるので、部品の共用化が実現され製造コストが低減される。   If it does in this way, the 1st cryopanel can be arranged in the optimal offset position by using the adjusted attachment member. Further, since the radiation shield and the first cryopanel can use existing ones, the parts can be shared and the manufacturing cost can be reduced.

第2のクライオパネルは、前記中心軸からの放射方向においてシールド内面との間に前記開放領域よりも狭い間隙を有して配置されてもよい。   The second cryopanel may be disposed with a gap narrower than the open area between the second cryopanel and the inner surface of the shield in the radial direction from the central axis.

第2のクライオパネルは、第1のクライオパネルに向けて突出し第1のクライオパネルから見て露出されている先端部を有し、シールド端から前記外周端を経て前記中心軸に交差する直線が該先端部を通るように配置されていてもよい。   The second cryopanel has a tip portion that protrudes toward the first cryopanel and is exposed when viewed from the first cryopanel, and a straight line that intersects the central axis from the shield end through the outer peripheral end. You may arrange | position so that this front-end | tip part may be passed.

第1のクライオパネルは開口から見て露出されており、第2のクライオパネルは第1のクライオパネルから見て露出されていてもよい。   The first cryopanel may be exposed when viewed from the opening, and the second cryopanel may be exposed when viewed from the first cryopanel.

本発明の別の態様もまた、クライオポンプである。このクライオポンプは、内部空間を画定し、該内部空間を外部の排気対象容積に接続する開口端を有する放射シールドと、放射シールドを第1の温度レベルに冷却すべく放射シールドに熱的に接続される第1の冷却ステージと、前記内部空間に配置され該第1の温度レベルよりも低温である第2の温度レベルを提供する第2の冷却ステージと、を含む冷凍機と、放射シールドに熱的に接続されて第1の温度レベルに冷却され、要求排気速度に対応して面積が設定される開放領域を放射シールドとの間に有して配置され、かつ前記開口端から第2の冷却ステージへと向かう輻射熱を遮蔽するように前記内部空間において前記開口端よりも内側に配置される第1のクライオパネルと、を備える。   Another embodiment of the present invention is also a cryopump. The cryopump defines a interior space and has a radiation shield having an open end connecting the interior space to an external volume to be exhausted and thermally connected to the radiation shield to cool the radiation shield to a first temperature level. A refrigeration machine including a first cooling stage, a second cooling stage disposed in the internal space and providing a second temperature level that is lower than the first temperature level, and a radiation shield An open region, which is thermally connected and cooled to a first temperature level and has an area set corresponding to a required exhaust speed, is disposed between the radiation shield and a second region from the open end. A first cryopanel disposed on the inner side of the opening end in the internal space so as to shield radiant heat toward the cooling stage.

本発明のさらに別の態様もまた、クライオポンプである。このクライオポンプは、内部空間を画定するシールド内面と、シールド内面に設けられているパネル取付部と、を含む放射シールドと、パネル取付部に取り付けられ、内部空間においてシールド内面に沿う方向に所定のオフセット量離れたオフセット位置へと該パネル取付部から延在する取付部材と、該取付部材により該オフセット位置に配置されるクライオパネルと、を備える。   Yet another embodiment of the present invention is also a cryopump. The cryopump is attached to the panel mounting portion and includes a radiation inner surface that defines a shield inner surface that defines an internal space and a panel mounting portion provided on the shield inner surface. An attachment member extending from the panel attachment portion to an offset position separated by an offset amount; and a cryopanel disposed at the offset position by the attachment member.

このクライオポンプは、放射シールドに熱的に接続され放射シールドを冷却する第1の冷却ステージと、内部空間に配置され第1の冷却ステージよりも低い冷却温度レベルを提供する第2の冷却ステージと、を含む冷凍機をさらに備えてもよい。放射シールドは、内部空間を外部の排気対象容積へと接続する開口を画定するシールド端をさらに含み、パネル取付部は該シールド端においてシールド内面に設けられ、取付部材は開口から離れる方向にパネル取付部から延在しており、オフセット位置は、クライオパネルを開口に配置したときよりも冷却温度レベルが低くなるオフセット範囲から選択され、クライオパネルは、内部空間において開口よりも実質的に内側に配置されてもよい。   The cryopump includes a first cooling stage that is thermally connected to the radiation shield and cools the radiation shield, and a second cooling stage that is disposed in the internal space and provides a lower cooling temperature level than the first cooling stage; , May further include a refrigerator. The radiation shield further includes a shield end that defines an opening that connects the internal space to the external volume to be exhausted, and the panel mounting portion is provided on the inner surface of the shield at the shield end, and the mounting member is mounted on the panel in a direction away from the opening. The offset position is selected from an offset range in which the cooling temperature level is lower than when the cryopanel is disposed in the opening, and the cryopanel is disposed substantially inside the opening in the internal space. May be.

本発明のさらに別の態様もまた、クライオポンプである。このクライオポンプは、内部空間を外部の排気対象容積に接続する開口端を有し、第1の温度レベルに冷却される放射シールドと、内部空間において放射シールドとは非接触に配置され、第1の温度レベルよりも低温である第2の温度レベルに冷却される低温クライオパネルと、放射シールドに熱的に接続されて第1の温度レベルに冷却され、開口端との間隔と低温クライオパネルとの間隔とを実質的に等しくするオフセット位置に配置される高温クライオパネルと、を備える。   Yet another embodiment of the present invention is also a cryopump. The cryopump has an open end that connects the internal space to an external volume to be exhausted, and the radiation shield that is cooled to the first temperature level and the radiation shield in the internal space are arranged in a non-contact manner, and the first A low-temperature cryopanel that is cooled to a second temperature level that is lower than the first temperature level; and a cooling plate that is thermally connected to the radiation shield and cooled to the first temperature level; And a high-temperature cryopanel disposed at an offset position that makes the interval substantially equal to each other.

本発明のさらに別の態様は、真空排気方法である。この方法は、排気されるべき気体が進入する開口を有する放射シールドと、放射シールドに包囲されて配置され放射シールドよりも低温に冷却される低温クライオパネルと、放射シールドに熱的に接続され低温クライオパネルの前段に配置される高温クライオパネルと、を備えるクライオポンプを使用する真空排気方法であって、低温クライオパネルで排気されるべき気体についての要求排気速度に対応させて放射シールドの内面と高温クライオパネルとの間隙を設定し、高温クライオパネルを開口に配置したときよりも低温クライオパネルの冷却到達温度が低くなるよう開口からオフセットされた位置に高温クライオパネルを配置し、低温クライオパネルで排気されるべき気体を要求排気速度で排気する。   Yet another embodiment of the present invention is a vacuum exhaust method. This method includes a radiation shield having an opening through which a gas to be exhausted enters, a low-temperature cryopanel surrounded by the radiation shield and cooled to a lower temperature than the radiation shield, and a low-temperature cryopanel thermally connected to the radiation shield. A high-temperature cryopanel disposed in front of the cryopanel, and a vacuum pumping method using a cryopump, the inner surface of the radiation shield corresponding to a required pumping speed for a gas to be exhausted by the low-temperature cryopanel Set a gap with the high-temperature cryopanel and place the high-temperature cryopanel at a position offset from the opening so that the cooling temperature of the low-temperature cryopanel is lower than when the high-temperature cryopanel is placed in the opening. The gas to be exhausted is exhausted at the required exhaust speed.

本発明によれば、高い排気速度及び低い冷却温度の両立を実現することができる実用性に優れるクライオポンプ及び真空排気方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cryopump and the vacuum exhaust method which are excellent in practical use which can implement | achieve high pumping speed and low cooling temperature are provided.

まず、以下に説明する本発明に係る実施形態の概要を説明する。一実施形態においては、放射シールド開口部から内部にオフセットされた位置にクライオパネルが配置される。放射シールド開口部から見て、このクライオパネルは、より低温のクライオパネルの前段に設けられ、以下ではバッフルとも適宜称する。このオフセット配置型バッフルは放射シールドに熱的に接続される。一方、このバッフルの後段に配置される低温クライオパネルは、放射シールドに包囲されかつ非接触に配置される。本発明者は、このオフセット配置型バッフルにより、低温クライオパネルによる排気速度を所望の水準に維持しつつ低温クライオパネルへの輻射熱を効果的に低減し、低温クライオパネルに所望の排気速度とより低い冷却到達温度とを実現できることを実験的に見出した。   First, the outline | summary of embodiment which concerns on this invention demonstrated below is demonstrated. In one embodiment, the cryopanel is disposed at a position offset inward from the radiation shield opening. When viewed from the radiation shield opening, this cryopanel is provided in front of the cooler cryopanel, and is hereinafter also referred to as a baffle as appropriate. This offset baffle is thermally connected to the radiation shield. On the other hand, the low-temperature cryopanel disposed at the rear stage of the baffle is surrounded by the radiation shield and disposed in a non-contact manner. The present inventor effectively reduces the radiant heat to the low-temperature cryopanel while maintaining the exhaust speed of the low-temperature cryopanel at a desired level by this offset arrangement type baffle, and lowers the exhaust speed to the low-temperature cryopanel to a desired exhaust speed. It was found experimentally that the cooling ultimate temperature can be realized.

放射シールド及びバッフルは第1の冷却温度レベルに冷却され、低温クライオパネルは第1の冷却温度レベルよりも低温の第2の冷却温度レベルに冷却される。そのために、放射シールド及び低温クライオパネルがそれぞれ2段冷凍機の第1冷却ステージ及び第2冷却ステージに熱的に接続されてもよい。第1及び第2冷却ステージはそれぞれ第1及び第2の冷却温度レベルを提供する。以下では適宜、バッフルを第1のクライオパネルとも称し、低温クライオパネルを第2のクライオパネルとも称する。   The radiation shield and the baffle are cooled to a first cooling temperature level, and the low temperature cryopanel is cooled to a second cooling temperature level that is lower than the first cooling temperature level. Therefore, the radiation shield and the low-temperature cryopanel may be thermally connected to the first cooling stage and the second cooling stage of the two-stage refrigerator, respectively. The first and second cooling stages provide first and second cooling temperature levels, respectively. Hereinafter, the baffle is also referred to as a first cryopanel, and the low-temperature cryopanel is also referred to as a second cryopanel.

第1のクライオパネルには、第1の冷却温度レベルにおいて蒸気圧が低い気体が凝縮により捕捉されて排気される。例えば基準蒸気圧(例えば10−8Pa)よりも蒸気圧が低い気体が排気される。第2のクライオパネルには、第2の冷却温度レベルにおいて蒸気圧が低い気体が凝縮により捕捉されて排気される。第2のクライオパネルには、蒸気圧が高いために第2の温度レベルにおいても凝縮しない例えば水素等の非凝縮性気体を捕捉するために表面に吸着領域が形成される。吸着領域は例えばパネル表面に吸着剤を設けることにより形成される。非凝縮性気体は、第2の温度レベルに冷却された吸着領域に吸着されて排気される。 In the first cryopanel, a gas having a low vapor pressure at the first cooling temperature level is captured by condensation and exhausted. For example, a gas having a vapor pressure lower than a reference vapor pressure (for example, 10 −8 Pa) is exhausted. In the second cryopanel, gas having a low vapor pressure at the second cooling temperature level is captured by condensation and exhausted. An adsorption region is formed on the surface of the second cryopanel in order to capture non-condensable gas such as hydrogen that does not condense even at the second temperature level due to high vapor pressure. The adsorption region is formed, for example, by providing an adsorbent on the panel surface. The non-condensable gas is adsorbed in the adsorption region cooled to the second temperature level and exhausted.

典型的なクライオポンプにおいては、バッフルはシールド開口に配置される一方、低温クライオパネルはシールド中心部に配置された第2冷却ステージに取り付けられている。単にそれぞれ別個独立に配置が定められているにすぎない。排気速度と冷却到達温度との両立ないし最適化という観点から両者の位置関係を調和させるという技術思想はここには存在しない。排気速度と冷却到達温度との最適化は、典型的には例えばバッフルの外径の調整による。この場合、排気速度と冷却到達温度とはトレードオフの関係にあり、大径のバッフルを使用すれば排気速度が低下し、小径のバッフルを使用すれば低い冷却温度に到達させにくくなる。   In a typical cryopump, the baffle is disposed in the shield opening, while the low-temperature cryopanel is attached to a second cooling stage disposed in the center of the shield. The arrangement is merely determined independently of each other. There is no technical idea here that harmonizes the positional relationship between the exhaust speed and the cooling ultimate temperature from the viewpoint of coexistence or optimization. The optimization of the exhaust speed and the ultimate cooling temperature is typically based on, for example, adjusting the outer diameter of the baffle. In this case, there is a trade-off relationship between the exhaust speed and the cooling arrival temperature. If a large-diameter baffle is used, the exhaust speed decreases, and if a small-diameter baffle is used, it becomes difficult to reach a low cooling temperature.

これに対して本発明の一実施形態においては、排気速度と冷却到達温度の最適化という観点からバッフルと低温クライオパネルとを1つのユニットとして捉え、バッフルと低温クライオパネルとの間隔すなわちシールド開口からのオフセット量を調整する。これは、シールド開口からのバッフルのオフセット量を異ならせても低温クライオパネルの排気速度への影響が小さいという新たな知見に基づいている。   On the other hand, in one embodiment of the present invention, the baffle and the low-temperature cryopanel are regarded as one unit from the viewpoint of optimizing the exhaust speed and the cooling arrival temperature, and the distance between the baffle and the low-temperature cryopanel, that is, from the shield opening. Adjust the offset amount. This is based on a new finding that even if the offset amount of the baffle from the shield opening is varied, the influence on the exhaust speed of the low-temperature cryopanel is small.

例えば、まず、所望の気体吸蔵量を得るように低温クライオパネルを設計する。例えば低温クライオパネルのレイアウト、吸着領域面積、使用する吸着剤の種類及び形状などを要求される気体吸蔵量を満たすように定める。そして、要求される排気速度が低温クライオパネルに実現されるように、バッフルがシールド開口を占有する割合やバッフル形状を定める。つまり、低温クライオパネルで排気されるべき気体についての要求排気速度に対応させて放射シールドの内面とバッフルとの間に形成される開放領域の面積を設定する。バッフルが例えばルーバーである場合には、ルーバーの径を決める。さらに、バッフルをシールド開口に配置したときよりも低温クライオパネルの冷却到達温度が低くなるよう開口からのオフセット量を定める。好ましくは、低温クライオパネルの冷却到達温度が、要求される冷却温度よりも低温となるオフセット範囲からバッフルのオフセット位置を選択する。   For example, first, a low-temperature cryopanel is designed so as to obtain a desired gas storage amount. For example, the layout of the low-temperature cryopanel, the area of the adsorption region, the type and shape of the adsorbent used are determined so as to satisfy the required gas storage capacity. And the ratio and baffle shape which a baffle occupies a shield opening are defined so that the required exhaust speed may be implement | achieved by a low-temperature cryopanel. That is, the area of the open region formed between the inner surface of the radiation shield and the baffle is set in accordance with the required exhaust speed for the gas to be exhausted by the low-temperature cryopanel. When the baffle is a louver, for example, the diameter of the louver is determined. Further, the amount of offset from the opening is determined so that the temperature at which the cryogenic cryopanel reaches the cooling temperature is lower than when the baffle is disposed in the shield opening. Preferably, the offset position of the baffle is selected from an offset range in which the temperature at which the low temperature cryopanel is cooled is lower than the required cooling temperature.

このようにすれば、バッフルの寸法及び形状を要求排気速度に合わせて設定してからバッフルのオフセット量を要求冷却温度に合わせて設定するというシーケンシャルな手順で排気速度と冷却到達温度とを要求仕様に適合させることができる。排気速度と冷却到達温度とのトレードオフを考慮することなく容易に両者の最適化を図ることができる。   In this way, the exhaust speed and the ultimate temperature can be specified in a sequential procedure by setting the baffle dimensions and shape according to the required exhaust speed and then setting the baffle offset amount according to the required cooling temperature. Can be adapted. Both can be easily optimized without considering the trade-off between the exhaust speed and the ultimate temperature.

その結果、一実施形態においては、シールド端から第1のクライオパネルの外周端を経て放射シールド内部空間の中心軸に交差する直線が当該中心軸に交差する手前で第2のクライオパネルを通るように、第1のクライオパネルはシールド端よりも内側に配置される。また、第1のクライオパネルは、放射シールド開口端から冷凍機の第2の冷却ステージへと向かう輻射熱を遮蔽するように放射シールド内部空間において開口よりも内側に配置されてもよい。   As a result, in one embodiment, a straight line that intersects the central axis of the radiation shield internal space from the shield end through the outer peripheral end of the first cryopanel passes through the second cryopanel just before intersecting the central axis. In addition, the first cryopanel is disposed inside the shield end. Further, the first cryopanel may be disposed inside the opening in the radiation shield internal space so as to shield the radiant heat from the radiation shield opening end toward the second cooling stage of the refrigerator.

あるいは、第1のクライオパネルを放射シールド開口に配置したときよりも第2のクライオパネルの冷却温度レベルが実質的に低くなるオフセット範囲から選択されたオフセット位置に第1のクライオパネルを配置してもよい。好ましくは、第2のクライオパネルの冷却温度レベルが要求冷却温度よりも低温となるオフセット範囲から選択されたオフセット位置に第1のクライオパネルを配置する。また、第1のクライオパネルは、放射シールド開口との間隔と低温クライオパネルとの間隔とを実質的に等しくするオフセット位置に配置されてもよい。   Alternatively, the first cryopanel is disposed at an offset position selected from an offset range in which the cooling temperature level of the second cryopanel is substantially lower than when the first cryopanel is disposed in the radiation shield opening. Also good. Preferably, the first cryopanel is arranged at an offset position selected from an offset range in which the cooling temperature level of the second cryopanel is lower than the required cooling temperature. Further, the first cryopanel may be disposed at an offset position at which the distance from the radiation shield opening and the distance from the low-temperature cryopanel are substantially equal.

また、バッフルをオフセット位置に配置するための取付構造は、例えば、放射シールド開口部に設けられているバッフル取付部と、バッフル外周部に形成されているシールド取付部と、オフセット方向に延在してバッフル取付部とシールド取付部とを接続する取付部材と、を備えてもよい。   The mounting structure for arranging the baffle at the offset position includes, for example, a baffle mounting portion provided at the radiation shield opening, a shield mounting portion formed at the outer periphery of the baffle, and an extension direction. And an attachment member for connecting the baffle attachment portion and the shield attachment portion.

図1は、本発明の第1の実施形態に係るクライオポンプ100の一部を模式的に示す図である。クライオポンプ100は、ポンプ容器102、放射シールド104、第1クライオパネル112とを含んで構成される。第1クライオパネル112がオフセット配置型バッフルである。図1においては簡明化のため、ポンプ容器102、放射シールド104、及び第1クライオパネル112を主として図示している。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a part of a cryopump 100 according to the first embodiment of the present invention. The cryopump 100 includes a pump container 102, a radiation shield 104, and a first cryopanel 112. The first cryopanel 112 is an offset arrangement type baffle. In FIG. 1, the pump container 102, the radiation shield 104, and the first cryopanel 112 are mainly illustrated for simplicity.

第1クライオパネル112はパネル取付構造(図示せず)を介して放射シールド104に取り付けられる。また、第2パネル設置空間114に第2クライオパネルが設けられる。図において、第2パネル設置空間114は破線で示されている。放射シールド104及び第2クライオパネルは、それぞれ冷凍機(図示せず)の第1及び第2冷却ステージに取り付けられる。放射シールド104及び第1クライオパネル112は例えば80乃至100Kに冷却され、第2クライオパネルは例えば10乃至20Kに冷却される。   The first cryopanel 112 is attached to the radiation shield 104 via a panel attachment structure (not shown). A second cryopanel is provided in the second panel installation space 114. In the figure, the second panel installation space 114 is indicated by a broken line. The radiation shield 104 and the second cryopanel are attached to first and second cooling stages of a refrigerator (not shown), respectively. The radiation shield 104 and the first cryopanel 112 are cooled to 80 to 100K, for example, and the second cryopanel is cooled to 10 to 20K, for example.

放射シールド104は、直線Aを中心軸とし、一端が開放され他端が閉塞されている有底円筒状に形成されている。放射シールド104の内面は、中心軸Aを有する円柱状内部空間106を画定する。また、放射シールド104の外面との間に間隙を有してポンプ容器102が配設されている。放射シールド104の開放側の端部(以下これを適宜「シールド端」という)110は、放射シールドの開口((以下これを適宜「シールド開口」という))108を画定する。放射シールド104が円筒形状であるから、シールド開口108は円形である。   The radiation shield 104 is formed in a bottomed cylindrical shape with the straight line A as the central axis, one end being opened and the other end being closed. The inner surface of the radiation shield 104 defines a cylindrical interior space 106 having a central axis A. In addition, the pump container 102 is disposed with a gap between the outer surface of the radiation shield 104. An end of the radiation shield 104 on the open side (hereinafter referred to as “shield end” where appropriate) 110 defines a radiation shield opening (hereinafter referred to as “shield opening” where appropriate) 108. Since the radiation shield 104 is cylindrical, the shield opening 108 is circular.

第1クライオパネル112は図示されるように例えば円板状のバッフルであってもよいし、同心円状に形成されたルーバー形状であってもよいし、シェブロン形状であってもよい。第1クライオパネル112は、放射シールド104との間に開放領域を形成して配置されている。図示されるように、開放領域は例えば幅Bの円環状の間隙である。開放領域の面積は、第2クライオパネルの排気速度が要求仕様を満たすように設定される。また、第1クライオパネル112は、シールド開口108からオフセット量Cだけ離れて内部空間106に配置されている。オフセット量Cは、第2クライオパネルの冷却到達温度が要求仕様を満たすように設定される。   As illustrated, the first cryopanel 112 may be, for example, a disk-shaped baffle, a louver shape formed concentrically, or a chevron shape. The first cryopanel 112 is disposed so as to form an open region with the radiation shield 104. As shown in the figure, the open area is an annular gap having a width B, for example. The area of the open region is set so that the exhaust speed of the second cryopanel satisfies the required specifications. Further, the first cryopanel 112 is disposed in the internal space 106 so as to be separated from the shield opening 108 by an offset amount C. The offset amount C is set so that the cooling arrival temperature of the second cryopanel satisfies the required specification.

第2パネル設置空間114は、シールド内部空間106の一部であり、第2クライオパネルを包含する空間である。第2パネル設置空間114は例えば、直線Aを中心軸とする円柱状空間である。第2パネル設置空間114は、第1クライオパネル112と放射シールド104とに包囲されている。これにより、第2クライオパネルは、シールド開口108から見て第1クライオパネル112の後段に配置される。第2クライオパネルは第2パネル設置空間の内部に任意のレイアウトで配置されうる。例えば、第2クライオパネルは放射シールド18の中心軸を包囲するレイアウトで配置される。   The second panel installation space 114 is a part of the shield internal space 106 and is a space that includes the second cryopanel. The second panel installation space 114 is, for example, a cylindrical space having the straight line A as the central axis. The second panel installation space 114 is surrounded by the first cryopanel 112 and the radiation shield 104. As a result, the second cryopanel is arranged at the rear stage of the first cryopanel 112 when viewed from the shield opening 108. The second cryopanel can be arranged in an arbitrary layout inside the second panel installation space. For example, the second cryopanel is arranged in a layout that surrounds the central axis of the radiation shield 18.

図2及び図3は、オフセット配置型クライオパネルによる輻射熱の遮蔽効果を説明するための図である。図2に示されるように、外部から例えばシールド端110を通ってシールド内部空間106へと入射する輻射熱のうち、開口面108から内側に角度αの範囲を通る輻射熱は第1クライオパネル112により遮蔽される。すなわち、シールド端110から第1クライオパネル112の外周端を経て中心軸Aへと向かう輻射熱aは第2パネル設置空間114へと進入するが、より浅い角度でシールド端110から入射する輻射熱b、cは角度αの範囲に含まれており、第1クライオパネル112により遮蔽される。   2 and 3 are views for explaining the shielding effect of radiant heat by the offset arrangement type cryopanel. As shown in FIG. 2, among the radiant heat that enters the shield internal space 106 through the shield end 110 from the outside, for example, the radiant heat that passes through the range of the angle α from the opening surface 108 is shielded by the first cryopanel 112. Is done. That is, the radiant heat a traveling from the shield end 110 toward the central axis A through the outer periphery of the first cryopanel 112 enters the second panel installation space 114, but the radiant heat b incident from the shield end 110 at a shallower angle, c is included in the range of the angle α and is shielded by the first cryopanel 112.

また、図3に示されるように、オフセット配置型クライオパネル112によって、第1クライオパネル112をシールド開口108に設けた場合に比べて、クライオポンプ外部の熱源Pからシールド内部空間106へと入射する輻射熱もより遮蔽されるようになる。第1クライオパネル112をシールド開口108に設けた場合には、輻射熱eよりも入射角度が浅い輻射熱を遮蔽するだけであるが、第1クライオパネル112をオフセット量Cだけ内側にオフセットして配置することにより、外部熱源Pから第1クライオパネル112の外周端を経て中心軸Aへと向かう輻射熱dよりも入射角度が浅い輻射熱を遮蔽することができるようになる。第1クライオパネル112をシールド開口108に設けた場合に比べて、オフセット量Cを与えた場合には更に角度βの範囲の輻射熱を遮蔽することができる。   In addition, as shown in FIG. 3, the offset arrangement type cryopanel 112 is incident on the shield internal space 106 from the heat source P outside the cryopump as compared with the case where the first cryopanel 112 is provided in the shield opening 108. Radiant heat is also shielded more. When the first cryopanel 112 is provided in the shield opening 108, it only shields radiant heat having an incident angle shallower than that of the radiant heat e, but the first cryopanel 112 is arranged offset inward by an offset amount C. Thus, it is possible to shield radiant heat having an incident angle shallower than radiant heat d traveling from the external heat source P toward the central axis A through the outer peripheral edge of the first cryopanel 112. Compared with the case where the first cryopanel 112 is provided in the shield opening 108, when the offset amount C is given, the radiant heat in the range of the angle β can be further shielded.

図3に示されるように、中心軸Aからの放射方向において第1クライオパネル112よりも外側に熱源Pがある場合には、オフセット配置型クライオパネル112により第2パネル設置空間への輻射熱の進入が低減される。ところが、中心軸Aからの放射方向において第1クライオパネル112よりも内側に輻射熱源がある場合には、第1クライオパネル112を放射シールド104内部にオフセットすることにより、シールド内部空間106に進入する輻射熱が増えることになる。しかし、この輻射熱の第2クライオパネルへの影響は小さい。放射方向内側の輻射熱源からの輻射熱は、まず第1クライオパネル112により遮蔽される。さらに、放射シールド104と第1クライオパネル112との間の開放領域を経てシールド内部空間106に進入した輻射熱はその大半が放射シールド104の内面に入射する。つまり、放射方向内側の輻射熱源からの輻射熱は基本的に第2クライオパネルに直接入射しない。よって、オフセットされた第1クライオパネル112により、第2パネル設置空間114に進入する輻射熱が効果的に低減される。   As shown in FIG. 3, when the heat source P is located outside the first cryopanel 112 in the radial direction from the central axis A, the radiant heat enters the second panel installation space by the offset arrangement type cryopanel 112. Is reduced. However, when there is a radiant heat source inside the first cryopanel 112 in the radiation direction from the central axis A, the first cryopanel 112 is offset into the radiation shield 104 to enter the shield internal space 106. Radiant heat will increase. However, the influence of this radiant heat on the second cryopanel is small. Radiant heat from the radiation heat source on the inner side in the radial direction is first shielded by the first cryopanel 112. Furthermore, most of the radiant heat that has entered the shield internal space 106 through the open region between the radiation shield 104 and the first cryopanel 112 is incident on the inner surface of the radiation shield 104. That is, the radiant heat from the radiant heat source on the inner side in the radial direction basically does not directly enter the second cryopanel. Therefore, the radiant heat entering the second panel installation space 114 is effectively reduced by the offset first cryopanel 112.

なお、放射シールド104の内面は、入射した輻射熱を吸収するように、例えば黒色に表面処理をする等の輻射熱の吸収率を高める処理を施すことが望ましい。そうすれば、放射シールド104の内面で反射して第2クライオパネルに入射する輻射熱を抑えることができる。   The inner surface of the radiation shield 104 is preferably subjected to a treatment for increasing the absorption rate of the radiant heat, for example, a black surface treatment so as to absorb the incident radiant heat. Then, the radiant heat reflected by the inner surface of the radiation shield 104 and incident on the second cryopanel can be suppressed.

また、第1及び第2クライオパネルを冷却する冷凍機の制御方式によっては、放射シールド104の内面への入熱増加が、第2クライオパネルの冷却到達温度をより低下させるのにむしろ役立つ場合もある。例えば、冷凍機の第1冷却ステージの温度を目標温度に一致させるように冷凍機の作動気体吸排気サイクルを制御する場合には、放射シールド104の内面への入熱増加により第2クライオパネルの冷却到達温度をより低下させることができる。この場合、目標温度を維持すべく第1冷却ステージへの熱負荷増大に対抗して冷凍機の吸排気サイクルが増加され、これに連動して第2冷却ステージの温度が低下するからである。よって、一実施例においては、冷凍機の第1冷却ステージの温度を目標温度に一致させるように冷凍機の作動気体吸排気サイクルを制御する制御部を備えてもよい。この制御部は例えば、冷凍機の第1冷却ステージの温度を測定する温度センサと、この温度センサの測定値に基づいて冷凍機の作動気体吸排気サイクルを制御するコントローラと、を備えてもよい。   In addition, depending on the control method of the refrigerator that cools the first and second cryopanels, an increase in heat input to the inner surface of the radiation shield 104 may be rather useful for lowering the cooling ultimate temperature of the second cryopanel. is there. For example, when the operating gas intake / exhaust cycle of the refrigerator is controlled so that the temperature of the first cooling stage of the refrigerator matches the target temperature, an increase in heat input to the inner surface of the radiation shield 104 increases the second cryopanel. Cooling attainment temperature can be lowered more. In this case, the intake / exhaust cycle of the refrigerator is increased against the increase in the thermal load on the first cooling stage to maintain the target temperature, and the temperature of the second cooling stage is lowered in conjunction with this. Therefore, in one Example, you may provide the control part which controls the working gas intake / exhaust cycle of a refrigerator so that the temperature of the 1st cooling stage of a refrigerator may correspond with target temperature. For example, the control unit may include a temperature sensor that measures the temperature of the first cooling stage of the refrigerator, and a controller that controls a working gas intake / exhaust cycle of the refrigerator based on a measurement value of the temperature sensor. .

第1クライオパネル112のオフセット量は、図4に示されるオフセット範囲Dから選択されることが望ましい。図4に示されるように、オフセット範囲Dの最小オフセット量C1は、シールド端110から第1クライオパネル112の外周端を経てシールド内部空間106の中心軸Aに交差する直線が、中心軸Aと第2パネル設置空間114との交点Qを通るように設定される。オフセット範囲Dの最大オフセット量C2は、第1クライオパネル112と第2クライオパネルとが接触しないように第2パネル設置空間114との間に空隙を有するように設定される。この空隙は、第1クライオパネル112と第2クライオパネルとの間の輻射による熱交換の影響を実質的になくすことを考慮して設定されてもよい。   The offset amount of the first cryopanel 112 is preferably selected from the offset range D shown in FIG. As shown in FIG. 4, the minimum offset amount C1 of the offset range D is such that a straight line that intersects the central axis A of the shield internal space 106 from the shield end 110 through the outer peripheral end of the first cryopanel 112 is It is set so as to pass through the intersection point Q with the second panel installation space 114. The maximum offset amount C2 of the offset range D is set so as to have a gap between the first cryopanel 112 and the second cryopanel so that they do not contact each other. This air gap may be set in consideration of substantially eliminating the influence of heat exchange due to radiation between the first cryopanel 112 and the second cryopanel.

このように設定されたオフセット範囲Dから第1クライオパネル112のオフセット量を選択することにより、図2に示されるように、第1クライオパネル112は、シールド端110から第1クライオパネル112の外周端を経てシールド内部空間106の中心軸Aに交差する直線が中心軸Aに交差する手前で第2パネル設置空間114を通るようにシールド端110よりも内側に配置される。このようにして、要求排気速度の実現と第2クライオパネルへの輻射熱低減とを両立することができる。   By selecting the offset amount of the first cryopanel 112 from the offset range D set in this way, as shown in FIG. 2, the first cryopanel 112 has an outer periphery of the first cryopanel 112 from the shield end 110. A straight line that intersects the central axis A of the shield internal space 106 through the end is disposed inside the shield end 110 so as to pass through the second panel installation space 114 before crossing the central axis A. In this way, it is possible to achieve both the achievement of the required exhaust speed and the reduction of radiant heat to the second cryopanel.

図5は、本発明の第2の実施形態に係るクライオポンプ10の一部を模式的に示す図である。第2の実施形態においては、第1のクライオパネルはルーバー23であり、第2のクライオパネルは冷凍機14に吊り下げられてシールド開口20に向けて露出されかつ突出している構成のクライオパネル24である。   FIG. 5 is a diagram schematically showing a part of the cryopump 10 according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the first cryopanel is a louver 23, and the second cryopanel is suspended from the refrigerator 14, exposed to the shield opening 20, and protruded from the cryopanel 24. It is.

クライオポンプ10は、ポンプ容器12と、冷凍機14と、パネル構造体16と、放射シールド18とを含んで構成される。図5に示されるクライオポンプ10は、いわゆる横型のクライオポンプである。横型のクライオポンプ10とは一般に、筒状の放射シールド18の中心軸方向に交差する方向(通常は直交方向)に沿って冷凍機14の第2冷却ステージ22が放射シールド18の内部に挿入され配置されているクライオポンプ10である。なお、本発明はいわゆる縦型のクライオポンプにも同様に適用することができる。縦型のクライオポンプとは、放射シールド18の中心軸方向に沿って冷凍機14が挿入されて配置されているクライオポンプである。   The cryopump 10 includes a pump container 12, a refrigerator 14, a panel structure 16, and a radiation shield 18. The cryopump 10 shown in FIG. 5 is a so-called horizontal cryopump. In the horizontal cryopump 10, the second cooling stage 22 of the refrigerator 14 is generally inserted into the radiation shield 18 along a direction (usually an orthogonal direction) intersecting the central axis direction of the cylindrical radiation shield 18. The cryopump 10 is arranged. The present invention can be similarly applied to a so-called vertical cryopump. The vertical cryopump is a cryopump in which the refrigerator 14 is inserted along the central axis direction of the radiation shield 18.

図5は、ポンプ容器12及び放射シールド18の中心軸Aを含み、冷凍機14の中心軸に直交する平面による断面を模式的に示す図である。図5では、ポンプ外部の排気対象容積である真空チャンバからクライオポンプ内部への気体の進入方向を矢印Eで表している。また、図6は、第2の実施形態の一変形例を示す図である。図7は、気体進入方向Eから見たときのルーバー23を模式的に示す図である。図8は、気体進入方向Eから見たときのパネル構造体16を模式的に示す図である。   FIG. 5 is a diagram schematically showing a cross section by a plane including the central axis A of the pump container 12 and the radiation shield 18 and orthogonal to the central axis of the refrigerator 14. In FIG. 5, an arrow E indicates a gas entering direction from a vacuum chamber, which is an exhaust target volume outside the pump, into the cryopump. FIG. 6 is a diagram illustrating a modification of the second embodiment. FIG. 7 is a diagram schematically showing the louver 23 when viewed from the gas entry direction E. FIG. FIG. 8 is a diagram schematically showing the panel structure 16 when viewed from the gas entry direction E. FIG.

なお、気体進入方向Eは、クライオポンプ外部から内部に向かう方向と理解すべきである。図において気体進入方向Eが放射シールド18の中心軸Aに平行とされているのは、便宜上説明をわかりやすくするためにすぎない。クライオポンピング処理においてクライオポンプ内部へと進入する気体分子の実際の進入方向は、当然、図示される気体進入方向Eに厳密に一致するものではなく、むしろ気体進入方向Eに交差する方向であることが普通である。   It should be understood that the gas entry direction E is a direction from the outside to the inside of the cryopump. In the drawing, the gas entry direction E is parallel to the central axis A of the radiation shield 18 only for the sake of convenience. Of course, the actual entry direction of gas molecules entering the cryopump in the cryopumping process does not exactly coincide with the illustrated gas entry direction E, but rather intersects the gas entry direction E. Is normal.

ポンプ容器12は、一端に開口を有し他端が閉塞されている円筒状の形状に形成された部位を有する。ポンプ容器12の内部にパネル構造体16及び放射シールド18が配設されている。ポンプ容器12の開口は、排気されるべき気体が進入する吸気口として設けられており、ポンプ容器12の筒状側面の上端部内面により画定される。ポンプ容器12の上端部には径方向外側に向けて取付フランジ30が延びている。クライオポンプ10は、排気対象容積であるイオン注入装置等の真空チャンバに取付フランジ30を用いて取り付けられる。なおポンプ容器12の断面は円形状には限られず、他の形状例えば楕円形状や多角形形状であってもよい。   The pump container 12 has a portion formed in a cylindrical shape having an opening at one end and the other end closed. A panel structure 16 and a radiation shield 18 are disposed inside the pump container 12. The opening of the pump container 12 is provided as an intake port through which gas to be exhausted enters, and is defined by the inner surface of the upper end portion of the cylindrical side surface of the pump container 12. A mounting flange 30 extends radially outward from the upper end of the pump container 12. The cryopump 10 is attached using a mounting flange 30 to a vacuum chamber such as an ion implantation apparatus that is an exhaust target volume. The cross section of the pump container 12 is not limited to a circular shape, and may be another shape such as an elliptical shape or a polygonal shape.

冷凍機14は、例えばギフォード・マクマホン式冷凍機(いわゆるGM冷凍機)である。また冷凍機14は2段式の冷凍機であり、第1冷却ステージ(図示せず)及び第2冷却ステージ22を有する。第2冷却ステージ22は、ポンプ容器12及び放射シールド18に包囲され、ポンプ容器12及び放射シールド18の内部空間の中心部に配置されている。第1冷却ステージは第1の冷却温度レベルに冷却され、第2冷却ステージ22は第1の冷却温度レベルよりも低温の第2の冷却温度レベルに冷却される。第2冷却ステージ22は例えば10K乃至20K程度に冷却され、第1冷却ステージは例えば80K乃至100K程度に冷却される。   The refrigerator 14 is, for example, a Gifford McMahon refrigerator (so-called GM refrigerator). The refrigerator 14 is a two-stage refrigerator and includes a first cooling stage (not shown) and a second cooling stage 22. The second cooling stage 22 is surrounded by the pump container 12 and the radiation shield 18, and is disposed at the center of the internal space of the pump container 12 and the radiation shield 18. The first cooling stage is cooled to the first cooling temperature level, and the second cooling stage 22 is cooled to the second cooling temperature level lower than the first cooling temperature level. The second cooling stage 22 is cooled to about 10K to 20K, for example, and the first cooling stage is cooled to about 80K to 100K, for example.

放射シールド18は、冷凍機14の第1冷却ステージに熱的に接続された状態で固定され、第1冷却ステージと同程度の温度に冷却される。放射シールド18は、パネル構造体16及び第2冷却ステージ22を周囲の輻射熱から保護する輻射シールドとして設けられている。放射シールド18もポンプ容器12と同様に、一端にシールド開口20を有し他端が閉塞されている円筒状の形状に形成されている。放射シールド18はカップ状の形状に形成されている。ポンプ容器12及び放射シールド18はともに略円筒状に形成されており、同軸に配設されている。ポンプ容器12の内径が放射シールド18の外径を若干上回っており、放射シールド18はポンプ容器12の内面との間に若干の間隔をもってポンプ容器12とは非接触の状態で配置される。また、図5に示される実施例では、放射シールド18の閉塞部は、中心軸Aに近づくほどシールド開口20から離れるようにドーム状に湾曲して形成されている。ポンプ容器12の閉塞部も同様にドーム状に湾曲して形成されている。   The radiation shield 18 is fixed in a state where it is thermally connected to the first cooling stage of the refrigerator 14 and is cooled to a temperature similar to that of the first cooling stage. The radiation shield 18 is provided as a radiation shield that protects the panel structure 16 and the second cooling stage 22 from ambient radiation heat. Similarly to the pump container 12, the radiation shield 18 is also formed in a cylindrical shape having a shield opening 20 at one end and closed at the other end. The radiation shield 18 is formed in a cup shape. Both the pump container 12 and the radiation shield 18 are formed in a substantially cylindrical shape, and are arranged coaxially. The inner diameter of the pump container 12 is slightly larger than the outer diameter of the radiation shield 18, and the radiation shield 18 is disposed in a non-contact state with the pump container 12 with a slight gap between the inner surface of the pump container 12. In the embodiment shown in FIG. 5, the closed portion of the radiation shield 18 is formed in a dome shape so as to be away from the shield opening 20 as it approaches the central axis A. Similarly, the closed portion of the pump container 12 is curved in a dome shape.

放射シールド18の内部空間の中心部に冷凍機14の第2冷却ステージ22が配置されている。冷凍機14は放射シールド18の側面の開口から挿入され、その開口部に第1冷却ステージが取り付けられる。このようにして、冷凍機14の第2冷却ステージ22は、放射シールド18の中心軸上においてシールド開口20と最深部との中間に配置される。   A second cooling stage 22 of the refrigerator 14 is disposed in the center of the internal space of the radiation shield 18. The refrigerator 14 is inserted from the opening on the side surface of the radiation shield 18, and the first cooling stage is attached to the opening. In this manner, the second cooling stage 22 of the refrigerator 14 is disposed between the shield opening 20 and the deepest portion on the central axis of the radiation shield 18.

なお放射シールド18の形状は、円筒形状には限られず、角筒形状や楕円筒形状などいかなる断面の筒形状でもよい。典型的には放射シールド18の形状はポンプ容器12の内面形状に相似する形状とされる。また、放射シールド18は図示されるような一体の筒状に構成されていなくてもよく、複数のパーツにより全体として筒状の形状をなすように構成されていてもよい。これら複数のパーツは互いに間隙を有して配設されていてもよい。   The shape of the radiation shield 18 is not limited to a cylindrical shape, and may be a cylindrical shape having any cross section such as a rectangular cylindrical shape or an elliptical cylindrical shape. Typically, the shape of the radiation shield 18 is similar to the shape of the inner surface of the pump container 12. Further, the radiation shield 18 may not be configured as an integral cylindrical shape as illustrated, and may be configured so as to form a cylindrical shape as a whole by a plurality of parts. The plurality of parts may be arranged with a gap therebetween.

また放射シールド18の開口20から実質的にオフセットを有してルーバー23が配置されている。ルーバー23は、パネル構造体16とは放射シールド18の中心軸方向に間隔をおいて設けられている。ルーバー23とパネル構造体16との間隔は、シールド開口20とルーバー23との間隔よりも広くてもよいし、狭くてもよい。また、ルーバー23とパネル構造体16との間隔は、シールド開口20とルーバー23との間隔と実質的に等しくされてもよい。図5に示される実施例ではルーバー23のオフセット量が比較的大きく設定されており、シールド開口20からルーバー23の上端までの間隔が、ルーバー23の下端からクライオパネル24の先端部34の上端までの間隔よりも広くなっている。なお、ルーバー23と真空チャンバとの間にはゲートバルブ(図示せず)が設けられていてもよい。このゲートバルブは例えばクライオポンプ10を再生するときに閉とされ、クライオポンプ10により真空チャンバを排気するときに開とされる。   In addition, a louver 23 is disposed with a substantial offset from the opening 20 of the radiation shield 18. The louver 23 is provided at a distance from the panel structure 16 in the central axis direction of the radiation shield 18. The interval between the louver 23 and the panel structure 16 may be wider or narrower than the interval between the shield opening 20 and the louver 23. Further, the interval between the louver 23 and the panel structure 16 may be substantially equal to the interval between the shield opening 20 and the louver 23. In the embodiment shown in FIG. 5, the offset amount of the louver 23 is set to be relatively large, and the distance from the shield opening 20 to the upper end of the louver 23 is from the lower end of the louver 23 to the upper end of the distal end portion 34 of the cryopanel 24. It is wider than the interval. A gate valve (not shown) may be provided between the louver 23 and the vacuum chamber. This gate valve is closed when, for example, the cryopump 10 is regenerated, and is opened when the vacuum chamber is evacuated by the cryopump 10.

ルーバー23のオフセット量は、放射シールド18の開口端からルーバー23の外周端50を経て中心軸Aに交差する直線Fが、中心軸Aに交差する手前でクライオパネル24を通るように設定される。直線Fは図5において破線で示されている。また、好ましくは、直線Fがクライオパネル24の先端部34の最外部と最内部との間を通るようにルーバー23のオフセット量が設定されてもよい。後述するように、クライオパネル24の冷却到達温度を低減するためには、ルーバー23をクライオパネル24に極度に近接させるのではなく、クライオパネル24との間にある程度の間隔をとることがより好ましいということが実験的に確認されているからである。   The offset amount of the louver 23 is set so that a straight line F that intersects the central axis A from the opening end of the radiation shield 18 through the outer peripheral end 50 of the louver 23 passes through the cryopanel 24 just before intersecting the central axis A. . The straight line F is indicated by a broken line in FIG. Further, preferably, the offset amount of the louver 23 may be set so that the straight line F passes between the outermost part and the innermost part of the distal end portion 34 of the cryopanel 24. As will be described later, in order to reduce the temperature at which the cryopanel 24 reaches the cooling state, it is more preferable that the louver 23 is not extremely close to the cryopanel 24 but has a certain distance from the cryopanel 24. This is because it has been experimentally confirmed.

また、放射シールド18の開口端から冷凍機14の第2冷却ステージ22へと向かう輻射熱の少なくとも一部が遮蔽されるようにルーバー23のオフセット量が設定されてもよい。好ましくは、放射シールド18の開口端から冷凍機14の第2冷却ステージ22へと向かう輻射熱が完全に遮蔽されるようにルーバー23のオフセット量が設定されてもよい。このようにすれば、冷却源である第2冷却ステージ22への輻射熱の直接入射が抑制されるので、クライオパネル24の冷却温度の低下に寄与すると考えられる。例えば図6に示されるように、ルーバー23をクライオパネル24に比較的近接させることにより、放射シールド18の開口端からルーバー23の外周端50を経て中心軸Aに交差する直線Gが冷凍機14の第2冷却ステージ22よりも下方を通るようになる。その結果、放射シールド18とルーバー23との間隙から進入する輻射熱を第2冷却ステージ22に入射させないようにすることができる。   Further, the offset amount of the louver 23 may be set so that at least a part of the radiant heat from the opening end of the radiation shield 18 toward the second cooling stage 22 of the refrigerator 14 is shielded. Preferably, the offset amount of the louver 23 may be set so that radiant heat from the opening end of the radiation shield 18 toward the second cooling stage 22 of the refrigerator 14 is completely shielded. In this way, direct incidence of radiant heat to the second cooling stage 22 that is a cooling source is suppressed, which is considered to contribute to a decrease in the cooling temperature of the cryopanel 24. For example, as shown in FIG. 6, by bringing the louver 23 relatively close to the cryopanel 24, a straight line G that intersects the central axis A from the opening end of the radiation shield 18 through the outer peripheral end 50 of the louver 23 becomes a refrigerator 14. The second cooling stage 22 passes below. As a result, it is possible to prevent the radiant heat entering from the gap between the radiation shield 18 and the louver 23 from entering the second cooling stage 22.

図5に示されるように、ルーバー23の外周端50の径はクライオパネル24の最外部の径よりも小さいことが望ましい。すなわち、中心軸Aからの放射方向におけるクライオパネル24と放射シールド18の内面との距離は、ルーバー23の外周端50と放射シールド18の内面との距離よりも狭いことが望ましい。クライオパネル24への輻射熱を考慮すれば、ルーバー23の外周端50の径がクライオパネル24の最外径の75%乃至100%であることが好ましく、85%乃至95%であることがさらに好ましい。ルーバー23を比較的小さくすることにより、シールド内部への気体の流れ性を向上させて排気速度を高めることができる。またクライオパネル24と放射シールド18との距離を近づけることで比較的大きなパネル面積を確保することができる。このことも排気性能の向上に寄与する。   As shown in FIG. 5, the diameter of the outer peripheral end 50 of the louver 23 is preferably smaller than the outermost diameter of the cryopanel 24. That is, the distance between the cryopanel 24 and the inner surface of the radiation shield 18 in the radiation direction from the central axis A is preferably smaller than the distance between the outer peripheral end 50 of the louver 23 and the inner surface of the radiation shield 18. Considering the radiant heat to the cryopanel 24, the diameter of the outer peripheral end 50 of the louver 23 is preferably 75% to 100% of the outermost diameter of the cryopanel 24, and more preferably 85% to 95%. . By making the louver 23 relatively small, the flowability of gas into the shield can be improved and the exhaust speed can be increased. Further, a relatively large panel area can be secured by reducing the distance between the cryopanel 24 and the radiation shield 18. This also contributes to improvement of exhaust performance.

また、ルーバー23はシールド開口20から見て露出されており、クライオパネル24はルーバー23から見て露出されている。つまり、ルーバー23の上部には空間が形成されているにすぎず、気体の流通を阻害する障害物は設けられていない。またルーバー23とクライオパネル24との間にも空間が形成されているにすぎず、気体の流通を阻害する障害物は設けられていない。このようなシンプルな構成により、気体の流通が過度に妨げられることなく良好な排気速度が実現される。   The louver 23 is exposed when viewed from the shield opening 20, and the cryopanel 24 is exposed when viewed from the louver 23. That is, only a space is formed in the upper part of the louver 23, and no obstacles that obstruct the gas flow are provided. Further, only a space is formed between the louver 23 and the cryopanel 24, and no obstacles that obstruct the gas flow are provided. With such a simple configuration, a good exhaust speed is realized without excessively hindering the gas flow.

ルーバー23は、パネル取付構造40により放射シールド18に取り付けられている。パネル取付構造40は、中心軸Aに対する放射方向に離散的に複数箇所に設けられており、例えば90度おきに4箇所に設けられる(図7参照)。パネル取付構造40は、ルーバー23を放射シールド18に機械的に固定するとともに、放射シールド18とルーバー23とを熱的に接続する。これにより、パネル取付構造40は、放射シールド18からルーバー23への伝熱経路としても機能し、ルーバー23は放射シールド18と同程度の温度に冷却される。   The louver 23 is attached to the radiation shield 18 by a panel attachment structure 40. The panel mounting structure 40 is discretely provided at a plurality of locations in the radial direction with respect to the central axis A, and is provided at, for example, four locations every 90 degrees (see FIG. 7). The panel mounting structure 40 mechanically fixes the louver 23 to the radiation shield 18 and thermally connects the radiation shield 18 and the louver 23. As a result, the panel mounting structure 40 also functions as a heat transfer path from the radiation shield 18 to the louver 23, and the louver 23 is cooled to the same temperature as the radiation shield 18.

図5に示されるように、パネル取付構造40は、パネル取付部42、第1取付部材44、第2取付部材46、及びシールド取付部48とを含んで構成される。パネル取付部42は、シールド開口20の近傍において放射シールド18の内面から中心軸Aに向けて垂直に立設されている突起である。第1取付部材44は、パネル取付部42と第2取付部材46とを接続するための棒状の部材であり、一端がパネル取付部42に取り付けられ、他端が第2取付部材46に取り付けられる。パネル取付部42及び第2取付部材46は、第1取付部材44にそれぞれ例えばボルト等の取付手段により取り付けられる。取付状態において第1取付部材44は、パネル取付部42から中心軸Aに向けてシールド開口20に平行に延在するように配置される。   As shown in FIG. 5, the panel attachment structure 40 includes a panel attachment portion 42, a first attachment member 44, a second attachment member 46, and a shield attachment portion 48. The panel attachment portion 42 is a protrusion that is erected vertically from the inner surface of the radiation shield 18 toward the central axis A in the vicinity of the shield opening 20. The first attachment member 44 is a rod-shaped member for connecting the panel attachment portion 42 and the second attachment member 46, one end is attached to the panel attachment portion 42, and the other end is attached to the second attachment member 46. . The panel attachment part 42 and the second attachment member 46 are attached to the first attachment member 44 by attachment means such as bolts, for example. In the mounted state, the first mounting member 44 is disposed so as to extend in parallel with the shield opening 20 from the panel mounting portion 42 toward the central axis A.

第2取付部材46は、第1取付部材44とシールド取付部48とを接続するための棒状の部材であり、一端が第1取付部材44に取り付けられ、他端がシールド取付部48に取り付けられる。第1取付部材44及びシールド取付部48は、第2取付部材46にそれぞれ例えばボルト等の取付手段により取り付けられる。シールド取付部48は、ルーバー23の外周端50から放射方向外側に向けて延在する棒状の部位である。取付状態において第2取付部材46は、第1取付部材44から中心軸Aに沿って放射シールド18内部へと延在するよう配置される。また第2取付部材46は、シールド内面に沿う方向かつシールド開口20から離れる方向に第1取付部材44から延在している。このため、第2取付部材46によりルーバー23のオフセット量が実現される。よって、第2取付部材46の長さを調整することにより所望のオフセット量を実現することができる。   The second attachment member 46 is a rod-like member for connecting the first attachment member 44 and the shield attachment portion 48, one end is attached to the first attachment member 44, and the other end is attached to the shield attachment portion 48. . The first attachment member 44 and the shield attachment portion 48 are attached to the second attachment member 46 by attachment means such as bolts, for example. The shield attachment portion 48 is a rod-shaped portion extending from the outer peripheral end 50 of the louver 23 toward the radially outer side. In the mounted state, the second mounting member 46 is disposed so as to extend from the first mounting member 44 along the central axis A into the radiation shield 18. The second mounting member 46 extends from the first mounting member 44 in a direction along the shield inner surface and in a direction away from the shield opening 20. For this reason, the offset amount of the louver 23 is realized by the second mounting member 46. Therefore, a desired offset amount can be realized by adjusting the length of the second mounting member 46.

なお、第2取付部材46の軸方向の複数箇所にシールド取付部48との接続部を形成するようにしてもよい。このようにすれば、複数の接続部のいずれかを選択することによりルーバー23のオフセット量を変更することができる。また、第2取付部材46は長さ調整機構を内蔵していてもよい。このようにすれば、ルーバー23のオフセット量をオンサイトで任意に調整することもできる。   In addition, you may make it form the connection part with the shield attachment part 48 in the multiple places of the axial direction of the 2nd attachment member 46. FIG. In this way, the offset amount of the louver 23 can be changed by selecting one of the plurality of connecting portions. Further, the second attachment member 46 may incorporate a length adjustment mechanism. In this way, the offset amount of the louver 23 can be arbitrarily adjusted on-site.

また、第1取付部材44は、第2取付部材46だけではなく、シールド取付部48にも取付可能に構成されている。例えば、第2取付部材46とシールド取付部48とは共通の径のボルト孔を有する。このため、第1取付部材44にシールド取付部48を直接取り付けることも可能である。この場合、典型的なクライオポンプと同様に、ルーバー23は中心軸Aに沿う方向に関してパネル取付部42と同位置に配置される。つまり、ルーバー23はシールド開口20の近傍に配置され、シールド開口20からのオフセットは実質的に形成されない。このようにすれば、必要に応じて第2取付部材46を付加することによりルーバー23にオフセットを与えることができる。オフセットの有無にかかわらず放射シールド18及びルーバー23を共用することができるので、オフセット有りのクライオポンプ10とオフセット無しのクライオポンプとを製品シリーズとして提供する場合にコストの低減を図ることができる。   The first attachment member 44 is configured to be attached not only to the second attachment member 46 but also to the shield attachment portion 48. For example, the second mounting member 46 and the shield mounting portion 48 have bolt holes with a common diameter. For this reason, it is also possible to directly attach the shield attachment portion 48 to the first attachment member 44. In this case, similarly to a typical cryopump, the louver 23 is disposed at the same position as the panel mounting portion 42 in the direction along the central axis A. That is, the louver 23 is disposed in the vicinity of the shield opening 20 and an offset from the shield opening 20 is not substantially formed. If it does in this way, offset can be given to louver 23 by adding the 2nd attachment member 46 as needed. Since the radiation shield 18 and the louver 23 can be shared regardless of the presence or absence of an offset, the cost can be reduced when providing the cryopump 10 with an offset and the cryopump without an offset as a product series.

図7に示されるように、ルーバー23は複数の羽板52から形成されており、各羽板52はそれぞれ径の異なる円すい台の側面の形状に形成されて同心円状に配列されている。図7においては上から見たときに各羽板52の間に間隙54が形成されるように配列されているが、隣接する羽板52が互いに重なり合って上から見たときには間隙54が形成されないように各羽板52が密に配列されてもよい。各羽板52は十字形状の支持部材56に取り付けられている。支持部材56の放射方向端部にシールド取付部48が形成されている。なおルーバー23は格子状等他の形状に形成されていてもよい。   As shown in FIG. 7, the louver 23 is formed of a plurality of slats 52, and each slat 52 is formed in the shape of a side surface of a truncated cone having a different diameter and arranged concentrically. In FIG. 7, the gaps 54 are arranged so as to be formed between the blades 52 when viewed from above, but the gaps 54 are not formed when the adjacent blades 52 overlap each other and viewed from above. In this way, the slats 52 may be densely arranged. Each slat 52 is attached to a cross-shaped support member 56. A shield mounting portion 48 is formed at the radial end of the support member 56. The louver 23 may be formed in other shapes such as a lattice shape.

ルーバー23は放射シールド18と同軸に配置される。図7においては、放射シールド18の内面及びパネル取付構造40の第1取付部材44を破線で示している。図示されるように、放射シールド18の内面とルーバー23の外周端50との間に環状の開放領域58が形成される。図5に示されるクライオパネル24による水素排気速度が要求仕様を実現するように開放領域58の面積が設定される。具体的には例えば、ルーバー23の羽板52の枚数を変えることによりルーバー23の径を異ならせて、開放領域58の面積を調整することができる。   The louver 23 is arranged coaxially with the radiation shield 18. In FIG. 7, the inner surface of the radiation shield 18 and the first mounting member 44 of the panel mounting structure 40 are indicated by broken lines. As illustrated, an annular open region 58 is formed between the inner surface of the radiation shield 18 and the outer peripheral end 50 of the louver 23. The area of the open region 58 is set so that the hydrogen exhaust speed by the cryopanel 24 shown in FIG. Specifically, for example, the area of the open region 58 can be adjusted by changing the number of the louvers 52 of the louver 23 to change the diameter of the louver 23.

図5に示されるように、パネル構造体16は、冷凍機14の第2冷却ステージ22に熱的に接続された状態で固定されており、第2冷却ステージ22と同程度の温度に冷却される。パネル構造体16は、複数のクライオパネル24と、接続部材26と、中間部材28と、を備える。冷凍機14の第2冷却ステージ22に接続部材26が取り付けられ、接続部材26に中間部材28が取り付けられ、中間部材28に複数のクライオパネル24が取り付けられる。クライオパネル24、接続部材26、及び中間部材28はともに例えば銅などの材質で形成される。銅を基材として表面をニッケルでメッキしたものを用いてもよい。また、銅に代えて、アルミニウムでクライオパネル24等を形成してもよい。熱伝導度を重視する場合には銅を用いればよいし、軽量化ひいては再生時間の短縮を重視する場合にはアルミニウムを用いてもよい。   As shown in FIG. 5, the panel structure 16 is fixed in a state of being thermally connected to the second cooling stage 22 of the refrigerator 14, and is cooled to the same temperature as the second cooling stage 22. The The panel structure 16 includes a plurality of cryopanels 24, a connection member 26, and an intermediate member 28. A connection member 26 is attached to the second cooling stage 22 of the refrigerator 14, an intermediate member 28 is attached to the connection member 26, and a plurality of cryopanels 24 are attached to the intermediate member 28. The cryopanel 24, the connection member 26, and the intermediate member 28 are all formed of a material such as copper. You may use what plated the surface with nickel by using copper as a base material. Further, the cryopanel 24 or the like may be formed of aluminum instead of copper. Copper may be used when emphasizing thermal conductivity, and aluminum may be used when emphasizing weight reduction and thus shortening the regeneration time.

接続部材26は、パネル構造体16を第2冷却ステージ22に熱的に接続しかつ機械的に支持するための連結部材として設けられている。中間部材28は、接続部材26を介して複数のクライオパネル24を第2冷却ステージ22へと熱的に接続し、かつクライオパネル24を支持するパネル支持部材として設けられている。また、接続部材26及び中間部材28を併せてパネル支持部材であるとみなすこともできる。接続部材26と中間部材28とは、別体の部材として形成されていてもよいし、一体に形成されていてもよい。クライオパネル24は、中間部材28及び接続部材26を介して冷凍機14の第2冷却ステージ22に熱的に接続され、第2冷却ステージ22と同程度の温度に冷却される。中間部材28及び接続部材26も同様に第2冷却ステージ22と同程度の温度に冷却される。   The connection member 26 is provided as a connection member for thermally connecting and mechanically supporting the panel structure 16 to the second cooling stage 22. The intermediate member 28 is provided as a panel support member that thermally connects the plurality of cryopanels 24 to the second cooling stage 22 via the connection member 26 and supports the cryopanel 24. Further, the connecting member 26 and the intermediate member 28 can be regarded as a panel support member. The connection member 26 and the intermediate member 28 may be formed as separate members, or may be formed integrally. The cryopanel 24 is thermally connected to the second cooling stage 22 of the refrigerator 14 via the intermediate member 28 and the connecting member 26, and is cooled to the same temperature as the second cooling stage 22. Similarly, the intermediate member 28 and the connecting member 26 are cooled to a temperature similar to that of the second cooling stage 22.

パネル構造体16は全体として、冷凍機14の第2冷却ステージ22から下方または放射シールド18の深部に向けて接続部材26によって吊り下げられた構成を有する。接続部材26は、パネル構造体16を冷凍機14に吊り下げて支持する吊下部材である。このため、パネル構造体16をシールド開口20から離して配置することができる。その結果、外部の熱源とパネル構造体16との距離を大きくすることができるので、外部からの輻射熱の影響を低減することができる。また、パネル構造体16とシールド開口20との間の空間を利用してクライオパネル面積を比較的大きくすることも可能となり、クライオポンプの排気性能の向上にも寄与する。   The panel structure 16 as a whole has a configuration that is suspended from the second cooling stage 22 of the refrigerator 14 by the connection member 26 downward or toward the deep part of the radiation shield 18. The connection member 26 is a suspension member that suspends and supports the panel structure 16 on the refrigerator 14. For this reason, the panel structure 16 can be arranged away from the shield opening 20. As a result, since the distance between the external heat source and the panel structure 16 can be increased, the influence of external radiant heat can be reduced. In addition, the space between the panel structure 16 and the shield opening 20 can be used to relatively increase the cryopanel area, which contributes to the improvement of the exhaust performance of the cryopump.

接続部材26は、中間部材28を第2冷却ステージ22に吊り下げて支持する。中間部材28は、第2冷却ステージ22よりも気体進入方向Eに関してシールド開口20から離れた位置に配置される。中間部材28は、複数のクライオパネル24の末端部を支持する。クライオパネル24は中間部材28から上方またはシールド開口20に向けて突出し延在する。   The connection member 26 suspends and supports the intermediate member 28 on the second cooling stage 22. The intermediate member 28 is disposed at a position farther from the shield opening 20 with respect to the gas entry direction E than the second cooling stage 22. The intermediate member 28 supports the end portions of the plurality of cryopanels 24. The cryopanel 24 projects and extends upward from the intermediate member 28 or toward the shield opening 20.

よって、冷凍機14の第2冷却ステージ22からクライオパネル24の先端への伝熱経路は、放射シールド18内部において蛇行する。すなわち、冷凍機14からクライオパネル24の先端への伝熱経路は、第2冷却ステージ22から放射シールド18の深部へと延び、折り返して放射シールド18の開口20に向けて延びる。伝熱経路は中間部材28において折り返す。パネル構造体16をこのような折り返し構造とすることにより、クライオパネル面積を大きくすることができる。これにより、クライオポンプ10に高い排気性能を実現することが可能となる。   Therefore, the heat transfer path from the second cooling stage 22 of the refrigerator 14 to the tip of the cryopanel 24 meanders inside the radiation shield 18. In other words, the heat transfer path from the refrigerator 14 to the tip of the cryopanel 24 extends from the second cooling stage 22 to the deep part of the radiation shield 18, and turns back toward the opening 20 of the radiation shield 18. The heat transfer path is folded back at the intermediate member 28. By making the panel structure 16 have such a folded structure, the cryopanel area can be increased. This makes it possible to achieve high exhaust performance in the cryopump 10.

クライオパネル表面の少なくとも一部には気体を吸着するための吸着剤を設置するための吸着剤設置面が形成される。本実施形態では、クライオパネル24の両面の全域が吸着剤設置面とされる。本実施形態では、クライオパネル24の両面の全域に吸着剤25が接着されて全表面が吸着領域とされている。吸着剤25は例えば、粒状の活性炭である。すべての吸着剤設置面が開口20に露出されている。   An adsorbent installation surface for installing an adsorbent for adsorbing gas is formed on at least a part of the cryopanel surface. In the present embodiment, the entire area of both surfaces of the cryopanel 24 is the adsorbent installation surface. In the present embodiment, the adsorbent 25 is bonded to the entire area of both surfaces of the cryopanel 24 so that the entire surface is an adsorption area. The adsorbent 25 is, for example, granular activated carbon. All adsorbent installation surfaces are exposed in the opening 20.

クライオパネル24自体の表面の反射率に比べて吸着剤表面の反射率は一般に低くなり、吸着剤を通じた輻射熱の影響が大きいと考えられる。クライオパネル24は通常金属で形成されるのに対し、吸着剤は例えば活性炭であれば黒色であるからである。よって、図5に示されるように、直線Fをクライオパネル24の吸着材設置領域を通るように設定することが好ましい。そうすれば、吸着材設置領域の少なくとも一部をルーバー23により遮蔽することができる。よって、吸着剤を通じた輻射熱の進入を抑えることができる。   The reflectivity of the adsorbent surface is generally lower than the reflectivity of the surface of the cryopanel 24 itself, and it is considered that the influence of radiant heat through the adsorbent is large. This is because the cryopanel 24 is usually made of metal, whereas the adsorbent is black if it is activated carbon, for example. Therefore, as shown in FIG. 5, it is preferable to set the straight line F so as to pass through the adsorbent installation region of the cryopanel 24. Then, at least a part of the adsorbent installation area can be shielded by the louver 23. Accordingly, it is possible to suppress radiant heat from entering through the adsorbent.

クライオパネル24は、中間部材28に接続される末端部である接続部32と、開口20に最も近接する先端部34と、接続部32と先端部34とを接続する中間部36とを有する。本実施形態では、接続部32と先端部34と中間部36とは1枚のプレートにより形成されている。接続部32と先端部34と中間部36とはそれぞれが別体に形成され、互いに連結されて1枚のクライオパネル24が形成されてもよい。クライオパネル24は、接続部32が中間部材28に取り付けられる。例えば接続部32の末端にフランジが形成され、ボルト及びナット等の適宜の固定手段によりそのフランジが中間部材28に取り付けられる。なお、クライオパネル24と中間部材28とが一体の部材として形成されていてもよい。   The cryopanel 24 includes a connection part 32 that is a terminal part connected to the intermediate member 28, a tip part 34 that is closest to the opening 20, and an intermediate part 36 that connects the connection part 32 and the tip part 34. In this embodiment, the connection part 32, the front-end | tip part 34, and the intermediate part 36 are formed with one plate. The connection part 32, the tip part 34, and the intermediate part 36 may be formed separately and connected to each other to form a single cryopanel 24. The cryopanel 24 has a connection portion 32 attached to the intermediate member 28. For example, a flange is formed at the end of the connection portion 32, and the flange is attached to the intermediate member 28 by appropriate fixing means such as a bolt and a nut. The cryopanel 24 and the intermediate member 28 may be formed as an integral member.

中間部材28が第2冷却ステージ22よりも気体進入方向Eに関して開口20から離れた位置に配置されているので、クライオパネル24の接続部32も同様に第2冷却ステージ22よりも開口20から離れた位置に配置される。クライオパネル24は、接続部32から開口20に向けて延在する。クライオパネル24の先端部34は、放射シールド18の中心部及び第2冷却ステージ22よりも気体進入方向Eに関して開口20に近接する位置に配置される。クライオパネル24は、放射シールド18の内部空間の中心部を越えて接続部32から先端部34へと気体進入方向Eに沿って延在する。このように、クライオパネル24が気体進入方向Eに関して放射シールド18の中心部を越えて延在されていることにより、気体進入方向Eに沿って配置されるクライオパネル面積を大きくすることができる。これにより、クライオポンプ10に高い排気性能を実現することが可能となる。   Since the intermediate member 28 is disposed at a position farther from the opening 20 with respect to the gas entry direction E than the second cooling stage 22, the connection portion 32 of the cryopanel 24 is also farther from the opening 20 than the second cooling stage 22. Placed in a different position. The cryopanel 24 extends from the connection portion 32 toward the opening 20. The tip 34 of the cryopanel 24 is disposed at a position closer to the opening 20 with respect to the gas entry direction E than the center of the radiation shield 18 and the second cooling stage 22. The cryopanel 24 extends along the gas entry direction E from the connection portion 32 to the tip portion 34 beyond the central portion of the internal space of the radiation shield 18. As described above, the cryopanel 24 extending beyond the central portion of the radiation shield 18 in the gas entry direction E can increase the area of the cryopanel arranged along the gas entry direction E. This makes it possible to achieve high exhaust performance in the cryopump 10.

なお、クライオパネル24は、先端部34が放射シールド18またはポンプ容器12の中心部よりも下方または深部に配置されていてもよい。同様に、クライオパネル24の先端部34は、冷凍機14の第2冷却ステージ22よりも下方に配置されていてもよい。この場合、クライオパネル24は、先端部34において折り返し構造を有し、クライオポンプ下方に向けて再度延在するようにしてもよい。つまり、クライオパネル24は、接続部32から先端部34へと延び、先端部34においてクライオポンプ下方に向けて折り返されるように形成されていてもよい。このようにすれば、気体進入方向Eにおけるクライオパネル24の長さを抑えつつパネル面積を大きくすることができる。また、輻射熱を避けるべくパネル構造体16をポンプ底部にコンパクトに設けることも可能となる。クライオパネル24の先端部34の位置及び形状等は例えば、クライオポンプ10への要求排気性能と外部からの輻射熱の影響とを考慮して定めればよい。   The cryopanel 24 may have the tip 34 disposed below or deeper than the radiation shield 18 or the center of the pump container 12. Similarly, the tip 34 of the cryopanel 24 may be disposed below the second cooling stage 22 of the refrigerator 14. In this case, the cryopanel 24 may have a folded structure at the distal end portion 34 and extend again downward below the cryopump. That is, the cryopanel 24 may be formed so as to extend from the connection portion 32 to the distal end portion 34 and be folded back toward the lower portion of the cryopump at the distal end portion 34. In this way, the panel area can be increased while suppressing the length of the cryopanel 24 in the gas entry direction E. Further, it is possible to provide the panel structure 16 compactly at the bottom of the pump so as to avoid radiant heat. The position, shape, and the like of the distal end portion 34 of the cryopanel 24 may be determined in consideration of, for example, the required exhaust performance to the cryopump 10 and the influence of external radiant heat.

クライオパネル24は、少なくとも接続部32が開口20に向けて露出される。本実施形態では、クライオパネル24の先端部34及び中間部36も開口20に向けて露出される。このため、クライオパネル24の全体が開口20に向けて露出されている。よって、クライオパネル24は、外部から放射シールド18の内部空間に進入した気体分子を表面全域で直接的に受けることができる。クライオパネル24の吸着剤設置面の全体が気体分子を直接的に受けることができる。よって、吸着剤25が開口20に対して遮蔽されている構成とは異なり、効率的に気体を処理することができる。本実施形態ではクライオパネル24の全表面が吸着領域とされているので、水素等の非凝縮性気体を効率的に排気することができる。このようなパネル構成は、非凝縮性気体を主たる排気気体とする例えばイオン注入装置用のクライオポンプとして好ましい。   In the cryopanel 24, at least the connection portion 32 is exposed toward the opening 20. In the present embodiment, the distal end portion 34 and the intermediate portion 36 of the cryopanel 24 are also exposed toward the opening 20. For this reason, the entire cryopanel 24 is exposed toward the opening 20. Therefore, the cryopanel 24 can directly receive the gas molecules that have entered the internal space of the radiation shield 18 from the outside over the entire surface. The entire adsorbent installation surface of the cryopanel 24 can directly receive gas molecules. Therefore, unlike the configuration in which the adsorbent 25 is shielded from the opening 20, the gas can be processed efficiently. In the present embodiment, since the entire surface of the cryopanel 24 is an adsorption region, a non-condensable gas such as hydrogen can be efficiently exhausted. Such a panel configuration is preferable as a cryopump for, for example, an ion implantation apparatus using a non-condensable gas as a main exhaust gas.

また、クライオパネル24は、中心軸Aに平行に配置されている。本実施形態ではクライオパネル24は中間部材28に垂直に立設されている。よってクライオパネル24は開口20に対して垂直に配置されている。クライオパネル24の両面を均等に排気に利用することができるので、効率的に気体を排気することができる。しかし、気体の流れ性及び外部からの輻射熱等を総合的に考慮して、中心軸Aに交差するようクライオパネル24を傾斜させて配置してもよい。   The cryopanel 24 is disposed in parallel to the central axis A. In the present embodiment, the cryopanel 24 is erected vertically on the intermediate member 28. Therefore, the cryopanel 24 is disposed perpendicular to the opening 20. Since both sides of the cryopanel 24 can be used evenly for exhaust, the gas can be exhausted efficiently. However, the cryopanel 24 may be inclined and arranged so as to intersect the central axis A in consideration of the gas flowability and the external radiant heat.

クライオパネル24は、接続部32から先端部34に向けて連続的に幅が拡張された台形形状を有する。クライオパネル24の外周側の側端部は中心軸Aに平行とされ、内周側の側端部は中心軸Aに交差する方向に延びている。クライオパネル24の形状は、図5に示される台形形状には限られず、矩形形状であってもよいし、他の形状であってもよい。また、各クライオパネル24の形状は、互いに異なっていてもよく、例えば複数種類の形状のクライオパネルを混在させてもよい。例えば、大型のクライオパネルと小型のクライオパネルとを混在させて配置してもよい。   The cryopanel 24 has a trapezoidal shape whose width is continuously expanded from the connection portion 32 toward the tip end portion 34. A side end portion on the outer peripheral side of the cryopanel 24 is parallel to the central axis A, and a side end portion on the inner peripheral side extends in a direction intersecting the central axis A. The shape of the cryopanel 24 is not limited to the trapezoidal shape shown in FIG. 5, and may be a rectangular shape or other shapes. Further, the shapes of the cryopanels 24 may be different from each other. For example, a plurality of types of cryopanels may be mixed. For example, a large cryopanel and a small cryopanel may be mixed and arranged.

本実施形態では図8に示されるように、クライオパネル24はそれぞれ放射状のレイアウトで放射シールド中心軸を包囲するように配置される。冷凍機14の挿入に必要となる部位を除いて、クライオパネル24は等間隔に配置されている。例えば10度乃至20度の等角度間隔にクライオパネル24は配置されている。クライオパネル24は円板状の中間部材28の径方向外周側に設けられており、中間部材28の中心部にはパネルに包囲される円柱状空間が形成される。クライオパネル24の幅は中間部材28の径方向において例えば最外周部から中間部材28の半径の半分程度の位置までを占めるように設定されている。この場合中間部材28の中心部には中間部材28の直径の半分程度の直径を有する円柱状空間が形成される。このように、クライオパネル24を中間部材28の表面で放射状に配置する場合にはパネルを中間部材表面の外周側に設け中心部に開放空間を形成することが好ましい。これにより中心部でのパネルの密集を避けることができるので気体の流れ性を良好にすることができる。   In this embodiment, as shown in FIG. 8, the cryopanels 24 are arranged so as to surround the central axis of the radiation shield in a radial layout. The cryopanels 24 are arranged at equal intervals except for the part necessary for inserting the refrigerator 14. For example, the cryopanels 24 are arranged at equal angular intervals of 10 degrees to 20 degrees. The cryopanel 24 is provided on the outer peripheral side in the radial direction of the disk-shaped intermediate member 28, and a columnar space surrounded by the panel is formed at the center of the intermediate member 28. The width of the cryopanel 24 is set so as to occupy, for example, from the outermost peripheral portion to a position about half the radius of the intermediate member 28 in the radial direction of the intermediate member 28. In this case, a cylindrical space having a diameter about half the diameter of the intermediate member 28 is formed at the center of the intermediate member 28. Thus, when the cryopanel 24 is arranged radially on the surface of the intermediate member 28, it is preferable that the panel is provided on the outer peripheral side of the surface of the intermediate member and an open space is formed at the center. As a result, it is possible to avoid the denseness of the panel at the center portion, so that the gas flowability can be improved.

中間部材28は、例えば円板状の形状を有する平板状の部材である。中間部材28の上面すなわち開口20を向く面がパネル取付面となる。パネル取付面は円形の平面である。なお、中間部材28は円板状の平板部材でなくてもよく、他の形状の平板部材であってもよい。あるいは中間部材28は湾曲形状または屈曲形状を有していてもよく、例えば中心部に近づくほど開口20に向けて近接するようなドーム状の形状であってもよい。この場合、パネル取付面は、ドーム状の湾曲面となる。   The intermediate member 28 is a flat plate-like member having, for example, a disk shape. The upper surface of the intermediate member 28, that is, the surface facing the opening 20 is the panel mounting surface. The panel mounting surface is a circular plane. The intermediate member 28 may not be a disk-shaped flat plate member, and may be a flat plate member of another shape. Alternatively, the intermediate member 28 may have a curved shape or a bent shape. For example, the intermediate member 28 may have a dome shape that approaches the opening 20 as it approaches the center. In this case, the panel mounting surface is a dome-shaped curved surface.

なお、中間部材28の下面にもパネル取付面を形成して複数のクライオパネル24を取り付けてもよい。この場合、隣接するパネル間において、気体の流通を促進させるためのスリットを中間部材28に形成してもよい。このようにすればクライオポンプ底部側に向けて立設されているパネルへの気体流通を促進させることができる。   A plurality of cryopanels 24 may be attached by forming a panel attachment surface on the lower surface of the intermediate member 28. In this case, a slit for promoting the gas flow may be formed in the intermediate member 28 between adjacent panels. If it does in this way, the gas distribution to the panel currently standing toward the cryopump bottom side can be promoted.

接続部材26は、例えば第2冷却ステージ22を包囲するように形成されている。接続部材26は、開口20側の一端に冷凍機14の第2冷却ステージ22に取り付けられる冷凍機取付部を有し、ポンプ底部側の他端に中間部材28に取り付けるためのフランジが形成されている。冷凍機取付部の周囲から吊下部がポンプ下方に向けて延び、吊下部の末端にフランジが形成される。接続部材26のフランジは、ボルト及びナット等の適宜の固定手段により中間部材28に取り付けられる。   The connection member 26 is formed so as to surround the second cooling stage 22, for example. The connection member 26 has a refrigerator attachment part attached to the second cooling stage 22 of the refrigerator 14 at one end on the opening 20 side, and a flange for attachment to the intermediate member 28 is formed at the other end on the pump bottom side. Yes. A suspended portion extends from the periphery of the refrigerator attachment portion toward the lower side of the pump, and a flange is formed at the end of the suspended portion. The flange of the connecting member 26 is attached to the intermediate member 28 by appropriate fixing means such as bolts and nuts.

接続部材26とクライオパネル24とは中間部材28を介して間接的に接続される。しかし、クライオパネル24の先端部34への熱伝導性を向上させるために、クライオパネル24の先端部34に接続部材26を直接に接続する伝熱経路を設けてもよい。この伝熱経路は、気体の流れ性への影響を最小化するように形成されることが好ましく、例えば気体進入方向Eに平行に配置される面で構成されることが望ましい。   The connection member 26 and the cryopanel 24 are indirectly connected through an intermediate member 28. However, in order to improve the thermal conductivity to the tip portion 34 of the cryopanel 24, a heat transfer path that directly connects the connection member 26 to the tip portion 34 of the cryopanel 24 may be provided. This heat transfer path is preferably formed so as to minimize the influence on the flowability of the gas, and for example, it is desirable that the heat transfer path is formed of a surface arranged in parallel with the gas ingress direction E.

なお上述の実施形態とは異なるパネル配置を採用してもよい。例えば、放射状のパネル配置ではなく、各パネルを平行に配列したり、格子状に配置してもよい。各パネルの間隔は共通であってもよいし、異ならせてもよい。あるいは、中間部材28の最外周部に中間部材28と同径の円筒状外周パネルを設けてもよい。外周パネルに加えて小径の同心円筒パネルをさらに設けてもよい。また、上述の吊り下げ型のパネル構成ではなく、他の公知のクライオパネル配列を採用してもよい。   In addition, you may employ | adopt the panel arrangement | positioning different from the above-mentioned embodiment. For example, instead of a radial panel arrangement, the panels may be arranged in parallel or arranged in a grid. The intervals between the panels may be the same or different. Alternatively, a cylindrical outer peripheral panel having the same diameter as that of the intermediate member 28 may be provided on the outermost peripheral portion of the intermediate member 28. In addition to the outer peripheral panel, a small-diameter concentric cylindrical panel may be further provided. Further, other known cryopanel arrangements may be adopted instead of the above-described suspension type panel configuration.

さて、ルーバー23にオフセットを与えることによりクライオパネル24の排気速度と冷却温度との両立が実現されることを示す実験結果を説明する。図9及び図10はそれぞれ、第2の実施形態においてルーバー23のオフセット量を異ならせた場合の排気速度及び冷却温度を示す図である。   Now, an experimental result will be described that shows that the evacuation speed of the cryopanel 24 and the cooling temperature can be realized by giving an offset to the louver 23. FIG. 9 and FIG. 10 are diagrams showing the exhaust speed and the cooling temperature when the offset amount of the louver 23 is varied in the second embodiment.

まず、図9及び図10においては、オフセットがない場合、小さいオフセット量を与えた場合、及び大きいオフセット量を与えた場合の3つの場合が示されている。いずれの場合においても同一の径を有する同一構造のルーバー23が使用されている。オフセットがない場合とは、従来のクライオポンプと同様に中心軸Aに沿う方向に関してルーバー23をパネル取付部42と同位置に配置した場合である。小さいオフセット量を与えた場合においては、シールド開口20及びルーバー23の間隔とルーバー23及びクライオパネル24の間隔とが実質的に等しくなる位置にルーバー23を配置している。大きいオフセット量を与えた場合においては、小さいオフセット量を与えた場合の2倍のオフセット量を有する位置にルーバー23を配置している。   First, FIGS. 9 and 10 show three cases where there is no offset, when a small offset amount is given, and when a large offset amount is given. In either case, the same louver 23 having the same diameter is used. The case where there is no offset is a case where the louver 23 is arranged at the same position as the panel mounting portion 42 in the direction along the central axis A, as in the conventional cryopump. When a small offset amount is given, the louver 23 is disposed at a position where the distance between the shield opening 20 and the louver 23 and the distance between the louver 23 and the cryopanel 24 are substantially equal. When a large offset amount is given, the louver 23 is arranged at a position having an offset amount twice as large as that when a small offset amount is given.

図9は、オフセット量を異ならせた場合のクライオパネル24の冷却温度を示す図である。図9の縦軸は冷凍機14の第2冷却ステージ22の温度を示し、横軸は水素ガスの流量を示す。第2冷却ステージ22の温度はクライオパネル24の温度に相当する。図9に示されるように、オフセットがない場合においては、クライオパネル24の温度は概ね12.5K程度となる。これに対して、オフセットを与えた場合にはオフセット量の大きさによらず、11.5K程度にまでクライオパネル24の温度が低下する。ここで注目すべき点は、大きいオフセット量を与えた場合よりも小さいオフセット量を与えた場合のほうが低い冷却温度に達するということである。この傾向は、図9とは異なる径のルーバーを使用して実験した場合にも確認されている。   FIG. 9 is a diagram illustrating the cooling temperature of the cryopanel 24 when the offset amount is varied. 9 indicates the temperature of the second cooling stage 22 of the refrigerator 14, and the horizontal axis indicates the flow rate of hydrogen gas. The temperature of the second cooling stage 22 corresponds to the temperature of the cryopanel 24. As shown in FIG. 9, when there is no offset, the temperature of the cryopanel 24 is approximately 12.5K. On the other hand, when the offset is given, the temperature of the cryopanel 24 is lowered to about 11.5K regardless of the magnitude of the offset amount. What should be noted here is that a lower cooling temperature is reached when a small offset is given than when a large offset is given. This tendency is also confirmed when an experiment is performed using a louver having a diameter different from that in FIG.

図10は、オフセット量を異ならせた場合のクライオパネル24の水素排気速度を示す図である。図10の縦軸は水素排気速度を示し、横軸は水素ガスの圧力を示す。図10に示されるように、オフセットの有無によらず基本的には排気速度が大きく変化しないことがわかる。しかし、特に低圧領域においては小さいオフセット量を与えた場合が最も良好な排気速度を示していることに注目すべきである。この傾向は、図10とは異なる径のルーバーを使用して実験した場合にも確認されている。   FIG. 10 is a diagram showing the hydrogen exhaust speed of the cryopanel 24 when the offset amount is varied. The vertical axis in FIG. 10 indicates the hydrogen exhaust speed, and the horizontal axis indicates the hydrogen gas pressure. As shown in FIG. 10, it can be seen that the exhaust speed basically does not change greatly regardless of the presence or absence of an offset. However, it should be noted that the best exhaust speed is obtained when a small offset is given, particularly in the low pressure region. This tendency is also confirmed when an experiment is performed using a louver having a diameter different from that in FIG.

よって、シールド開口20及びルーバー23の間隔とルーバー23及びクライオパネル24の間隔とが実質的に等しくなる位置にルーバー23を配置した場合に、水素排気速度を最も良好とするとともにパネル冷却温度を最も低くすることができる。シールド開口20及びルーバー23の間隔を、ルーバー23及びクライオパネル24の間隔の例えば90%乃至110%程度とすることが好ましい。このように、ルーバー23のオフセット位置は、シールド開口20との間隔とクライオパネル24との間隔とを実質的に等しくするオフセット範囲から選択することが好ましい。   Therefore, when the louver 23 is disposed at a position where the distance between the shield opening 20 and the louver 23 and the distance between the louver 23 and the cryopanel 24 are substantially equal, the hydrogen exhaust speed is the best and the panel cooling temperature is the highest. Can be lowered. It is preferable that the distance between the shield opening 20 and the louver 23 be, for example, about 90% to 110% of the distance between the louver 23 and the cryopanel 24. As described above, the offset position of the louver 23 is preferably selected from an offset range in which the distance from the shield opening 20 and the distance from the cryopanel 24 are substantially equal.

これに対し比較例として、ルーバー23の径を異ならせた場合における排気速度及び冷却温度を図11及び図12に示す。図11及び図12においては、大径のルーバーを使用した場合、及び、小径のルーバーを使用した場合が示されている。大径のルーバーは小径のルーバーよりも径が22%大きいものを使用している。なお、いずれの場合にもルーバーにオフセットを与えていない。   On the other hand, as a comparative example, FIGS. 11 and 12 show the exhaust speed and the cooling temperature when the diameter of the louver 23 is varied. 11 and 12 show a case where a large diameter louver is used and a case where a small diameter louver is used. The large diameter louver is 22% larger in diameter than the small diameter louver. In either case, no offset is given to the louver.

図11は、ルーバー径を異ならせた場合のクライオパネル24の冷却温度を示す図である。図11の縦軸は冷凍機14の第2冷却ステージ22の温度を示し、横軸は水素ガスの流量を示す。図11に示されるように、小径のルーバーを使用した場合よりも大径のルーバーを使用した場合のほうが、クライオパネル24の温度が若干低下している。しかし、大径のルーバーを使用した場合であっても温度の低下量は0.2K乃至0.4K程度である。図9のようにオフセットを与えた場合のほうがクライオパネル24の冷却温度を大きく下げることができる。   FIG. 11 is a diagram showing the cooling temperature of the cryopanel 24 when the louver diameter is varied. The vertical axis in FIG. 11 indicates the temperature of the second cooling stage 22 of the refrigerator 14, and the horizontal axis indicates the flow rate of hydrogen gas. As shown in FIG. 11, the temperature of the cryopanel 24 is slightly lower when a large-diameter louver is used than when a small-diameter louver is used. However, even when a large-diameter louver is used, the amount of temperature decrease is about 0.2K to 0.4K. The cooling temperature of the cryopanel 24 can be greatly lowered when the offset is given as shown in FIG.

図12は、ルーバー径を異ならせた場合のクライオパネル24の水素排気速度を示す図である。図12の縦軸は水素排気速度を示し、横軸は水素ガスの圧力を示す。図12に示されるように、大径のルーバーを使用することにより水素排気速度が大きく低下していることがわかる。   FIG. 12 is a diagram showing the hydrogen exhaust speed of the cryopanel 24 when the louver diameter is varied. The vertical axis in FIG. 12 indicates the hydrogen exhaust speed, and the horizontal axis indicates the hydrogen gas pressure. As shown in FIG. 12, it can be seen that the hydrogen exhaust speed is greatly reduced by using a large-diameter louver.

図9乃至図12からわかることは、まず、ルーバー径を大きくすることに比べて、ルーバー23にオフセットを与えるほうが、クライオパネル24の水素排気速度に対する感度が小さいということである。ルーバー径を大きくした場合には水素排気速度が大きく低下するが、オフセットを与えた場合には水素排気速度はあまり変化しない。また、ルーバー径を大きくしても、ルーバー23にオフセットを与えても、両方ともクライオパネル24の冷却温度低下に一定の効果があるが、ルーバー23にオフセットを与えたほうが温度を大きく下げることができる。   It can be seen from FIGS. 9 to 12 that the sensitivity of the cryopanel 24 to the hydrogen pumping speed is lower when the louver 23 is offset than when the louver diameter is increased. When the louver diameter is increased, the hydrogen exhaust speed is greatly reduced. However, when an offset is applied, the hydrogen exhaust speed does not change much. Further, even if the louver diameter is increased or the louver 23 is offset, both have a certain effect on the cooling temperature drop of the cryopanel 24. However, if the louver 23 is offset, the temperature can be greatly decreased. it can.

結局、ルーバー径を大きくする場合には水素排気速度と冷却温度とがトレードオフの関係となるため、両者の最適化は容易ではない。また、ルーバー径を異ならせても冷却温度の低下量はそれほど大きくないので、水素排気速度と冷却温度との双方を要求仕様に適合させることが困難である場合もある。一例として、要求されるクライオパネル冷却温度が12Kである場合には、本実施形態においては到達可能である一方、比較例においては到達できない。更に、検証試験のために径の異なる複数のルーバーを製作する必要がある。特に、口径の異なるクライオポンプを製品シリーズとして準備する場合には口径ごとにルーバー径の最適化が必要となり、膨大な手間を要することになる。これに対して、本実施形態によれば、要求排気速度に合わせてルーバー径を選択した上でオフセット量を調整することにより、シーケンシャルな手順で水素排気速度と冷却温度との最適化を容易に行うことができる。   In the end, when the louver diameter is increased, the hydrogen exhaust speed and the cooling temperature are in a trade-off relationship, so that optimization of both is not easy. Moreover, even if the louver diameter is varied, the amount of decrease in the cooling temperature is not so large, so it may be difficult to adapt both the hydrogen exhaust speed and the cooling temperature to the required specifications. As an example, when the required cryopanel cooling temperature is 12K, it can be reached in this embodiment, but not in the comparative example. Furthermore, it is necessary to manufacture a plurality of louvers having different diameters for the verification test. In particular, when preparing cryopumps with different calibers as a product series, it is necessary to optimize the louver diameter for each caliber, which requires enormous effort. On the other hand, according to the present embodiment, the hydrogen exhaust speed and the cooling temperature can be easily optimized in a sequential procedure by selecting the louver diameter in accordance with the required exhaust speed and adjusting the offset amount. It can be carried out.

上述のクライオポンプ10の作動に際しては、まずその作動前に他の適当な粗引きポンプを用いて排気対象容積例えばイオン注入装置の真空チャンバ内部を1Pa程度にまで粗引きする。その後クライオポンプ10を作動させる。冷凍機14の駆動により第1冷却ステージ及び第2冷却ステージ22が冷却され、放射シールド18、ルーバー23、及びパネル構造体16も接続先の冷却ステージの冷却温度レベルに冷却される。クライオパネル24は、第2冷却ステージ22によって、接続部材26及び中間部材28含む蛇行伝熱経路を通じて冷却される。   In the operation of the cryopump 10 described above, first, before the operation, another appropriate roughing pump is used to roughly rough the exhaust target volume, for example, the inside of the vacuum chamber of the ion implantation apparatus to about 1 Pa. Thereafter, the cryopump 10 is operated. The first cooling stage and the second cooling stage 22 are cooled by driving the refrigerator 14, and the radiation shield 18, the louver 23, and the panel structure 16 are also cooled to the cooling temperature level of the connected cooling stage. The cryopanel 24 is cooled by the second cooling stage 22 through a meandering heat transfer path including the connection member 26 and the intermediate member 28.

冷却されたルーバー23は、排気対象容積からクライオポンプ10内部へ向かって飛来する気体分子を冷却し、その冷却温度で蒸気圧が充分に低くなる気体(例えば水分など)を表面に凝縮させて排気する。ルーバー23の冷却温度では蒸気圧が充分に低くならない気体はルーバー23または開放領域58を通過して放射シールド18内部へと進入する。進入した気体分子のうちパネル構造体16の冷却温度で蒸気圧が充分に低くなる気体(例えばアルゴンなど)は、パネル構造体16の表面に凝縮されて排気される。その冷却温度でも蒸気圧が充分に低くならない気体(例えば水素など)は、パネル構造体16の表面の吸着剤により吸着されて排気される。   The cooled louver 23 cools the gas molecules flying from the volume to be exhausted toward the inside of the cryopump 10, and condenses on the surface a gas (for example, moisture) whose vapor pressure is sufficiently low at the cooling temperature. To do. The gas whose vapor pressure does not become sufficiently low at the cooling temperature of the louver 23 passes through the louver 23 or the open region 58 and enters the radiation shield 18. Among the gas molecules that have entered, a gas whose vapor pressure is sufficiently low at the cooling temperature of the panel structure 16 (for example, argon) is condensed on the surface of the panel structure 16 and exhausted. A gas whose vapor pressure does not become sufficiently low even at the cooling temperature (for example, hydrogen) is adsorbed by the adsorbent on the surface of the panel structure 16 and exhausted.

イオン注入装置の真空チャンバを排気する場合には気体の大半が水素である。クライオパネル24はクライオポンプ開口面に対し露出されており、吸着剤25により水素ガスは特に効率的に吸着され排気される。このようにしてクライオポンプ10は真空チャンバ内部の真空度を所望のレベルに到達させることができる。また、ルーバー23の径が要求水素排気速度に対応して設定されており、ルーバー23のオフセット量が要求冷却温度に対応して設定されているので、クライオポンプ10は要求排気性能を実現することができる。   When the vacuum chamber of the ion implantation apparatus is evacuated, most of the gas is hydrogen. The cryopanel 24 is exposed to the opening surface of the cryopump, and the hydrogen gas is particularly efficiently adsorbed and exhausted by the adsorbent 25. In this manner, the cryopump 10 can reach the desired vacuum level in the vacuum chamber. Further, since the diameter of the louver 23 is set corresponding to the required hydrogen exhaust speed and the offset amount of the louver 23 is set corresponding to the required cooling temperature, the cryopump 10 realizes the required exhaust performance. Can do.

本発明の第1の実施形態に係るクライオポンプを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cryopump which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るクライオポンプを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cryopump which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るクライオポンプを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cryopump which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るクライオポンプを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cryopump which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係るクライオポンプを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cryopump which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の変形例に係るクライオポンプを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cryopump which concerns on the modification of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係るルーバーを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the louver which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係るパネル構造体を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the panel structure which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. オフセット量を異ならせた場合のクライオパネルの冷却温度を示す図である。It is a figure which shows the cooling temperature of a cryopanel at the time of varying offset amount. オフセット量を異ならせた場合のクライオパネルの水素排気速度を示す図である。It is a figure which shows the hydrogen exhaust speed of a cryopanel at the time of varying offset amount. ルーバー径を異ならせた場合のクライオパネルの冷却温度を示す図である。It is a figure which shows the cooling temperature of a cryopanel at the time of making a louver diameter differ. ルーバー径を異ならせた場合のクライオパネルの水素排気速度を示す図である。It is a figure which shows the hydrogen exhaust speed of a cryopanel at the time of changing louver diameter.

符号の説明Explanation of symbols

10 クライオポンプ、 12 ポンプ容器、 14 冷凍機、 16 パネル構造体、 18 放射シールド、 20 シールド開口、 22 第2冷却ステージ、 23 ルーバー、 24 クライオパネル、 25 吸着剤、 26 接続部材、 28 中間部材、 32 接続部、 34 先端部、 40 パネル取付構造。   10 cryopump, 12 pump container, 14 refrigerator, 16 panel structure, 18 radiation shield, 20 shield opening, 22 second cooling stage, 23 louver, 24 cryopanel, 25 adsorbent, 26 connecting member, 28 intermediate member, 32 connection part, 34 tip part, 40 panel mounting structure.

Claims (5)

中心軸を有する内部空間を画定するシールド内面と、該内部空間を外部の排気対象容積へと接続する開口を画定するシールド端とを有し、第1の温度レベルに冷却される放射シールドと、
外周端を有し、前記放射シールドに熱的に接続されて前記第1の温度レベルに冷却され、前記中心軸からの放射方向において該外周端と前記シールド内面との間に開放領域を形成して配置される第1のクライオパネルと、
前記内部空間において前記第1のクライオパネルよりも内側にかつ前記中心軸を包囲するレイアウトで配置され、前記第1の温度レベルよりも低温である第2の温度レベルに冷却される第2のクライオパネルと、を備え、
前記第1のクライオパネルは、前記開放領域が要求排気速度に対応して形成されるとともに、前記シールド端から前記外周端を経て前記中心軸に交差する直線が前記中心軸に交差する手前で前記第2のクライオパネルを通るように前記内部空間において前記シールド端よりも内側に配置されることを特徴とするクライオポンプ。
A radiation shield having a shield inner surface defining an interior space having a central axis and a shield end defining an opening connecting the interior space to an external volume to be exhausted and cooled to a first temperature level;
An outer peripheral end, thermally connected to the radiation shield and cooled to the first temperature level, to form an open region between the outer peripheral end and the shield inner surface in a radial direction from the central axis; A first cryopanel arranged
The second cryocooler is disposed in the inner space with the layout surrounding the central axis inside the first cryopanel and cooled to a second temperature level lower than the first temperature level. A panel, and
In the first cryopanel, the open region is formed corresponding to a required exhaust velocity, and a straight line that intersects the central axis from the shield end through the outer peripheral end before the central axis intersects the central axis. A cryopump, wherein the cryopump is disposed inside the shield end in the internal space so as to pass through a second cryopanel.
前記放射シールドに前記第1のクライオパネルを固定するためのパネル取付構造であって、前記シールド端において前記シールド内面に設けられているパネル取付部と、前記第1のクライオパネルの前記外周端に設けられているシールド取付部と、前記中心軸方向に延在し、一端が該パネル取付部に取り付けられ他端が該シールド取付部に取り付けられる取付部材と、を含むパネル取付構造をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のクライオポンプ。   A panel mounting structure for fixing the first cryopanel to the radiation shield, the panel mounting portion provided on the shield inner surface at the shield end, and the outer peripheral end of the first cryopanel A panel mounting structure including a shield mounting portion provided; and a mounting member extending in the direction of the central axis, having one end attached to the panel mounting portion and the other end attached to the shield mounting portion. The cryopump according to claim 1. 前記第2のクライオパネルは、前記中心軸からの放射方向において前記シールド内面との間に前記開放領域よりも狭い間隙を有して配置されることを特徴とする請求項1に記載のクライオポンプ。   2. The cryopump according to claim 1, wherein the second cryopanel is disposed with a gap narrower than the open region between the second cryopanel and the inner surface of the shield in a radial direction from the central axis. . 前記第2のクライオパネルは、前記第1のクライオパネルに向けて突出し前記第1のクライオパネルから見て露出されている先端部を有し、前記シールド端から前記外周端を経て前記中心軸に交差する直線が該先端部を通るように配置されていることを特徴とする請求項1に記載のクライオポンプ。   The second cryopanel has a tip portion that protrudes toward the first cryopanel and is exposed when viewed from the first cryopanel, and extends from the shield end to the central axis through the outer peripheral end. The cryopump according to claim 1, wherein the intersecting straight line is disposed so as to pass through the tip portion. 前記第1のクライオパネルは前記開口から見て露出されており、前記第2のクライオパネルは前記第1のクライオパネルから見て露出されていることを特徴とする請求項1に記載のクライオポンプ。   The cryopump according to claim 1, wherein the first cryopanel is exposed when viewed from the opening, and the second cryopanel is exposed when viewed from the first cryopanel. .
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