JPH06251744A

JPH06251744A - 蒸発型ゲッタポンプ

Info

Publication number: JPH06251744A
Application number: JP3156593A
Authority: JP
Inventors: Kenji Otaka; 憲二尾高
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-02-22
Filing date: 1993-02-22
Publication date: 1994-09-09

Abstract

(57)【要約】【構成】蒸発型ゲッタポンプにおいて、シュラウド
（８）上のゲッタ金属薄膜を加熱することのできるヒー
タ（２）を、金属蒸発源とは別に真空内に設ける。【効果】本発明によれば、既に蒸着されたゲッタ金属膜
に吸着しているガスの脱離、除去を十分に行うことがで
きるので、超高真空のみならず、10~¹⁰Pa以下の極高真
空を容易に発生、維持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超高真空及び10~¹⁰Pa
以下の極高真空を発生、維持するのに好適な蒸発型ゲッ
タポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】蒸発型ゲッタポンプは、金属蒸発源を加
熱蒸発させて金属蒸気を発生し、この金属蒸気をシュラ
ウドと呼ばれる真空部材上に凝縮させて、化学的に活性
な金属薄膜を形成し、この薄膜に入射したガスを吸着、
捕獲することによって排気するものである。そして、ガ
ス吸着によって薄膜が活性を失うと、新鮮な金属を補充
蒸発させることにより、活性を失った膜の上に新しい活
性膜を形成してポンプ作用を回復する。このため、蒸発
型ゲッタポンプで繰返し排気を行うと金属膜は厚くな
り、真空容器や真空中の実験装置から放出されたガス、
及び金属蒸気を発生させるときに金属蒸発源から発生す
る不純物ガスを大量に吸蔵する。特に、大気に曝すと、
膜は活性を失うだけでなく多量のガスを吸蔵する。この
金属膜に吸蔵されたガスは、徐々に真空中に放出され、
真空装置の圧力を低くすることの妨げとなる。このた
め、蒸発型ゲッタポンプを備えた真空装置を長く使用し
ていると、装置の保守点検や蒸発源の交換等のため、一
度大気に曝すとなかなか圧力が下がらず、新しい金属蒸
着膜を補充しても、10~⁸Paから10-9Paの超高真空を得る
ことはもちろん、10~¹⁰Pa以下の極高真空を得ることは
困難である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】新しいゲッタ金属蒸気
を蒸着する前に、既に蒸着されたゲッタ金属膜を高温に
加熱して吸蔵されているガスを除去（脱ガス）すること
によって、ゲッタ金属膜からのガス放出を低減して極高
真空を発生させることに成功した例がある。その方法の
１つは、特願平4-121466号公報に記述されているよう
に、ゲッタ金属蒸発源をヒータとして用いる方法であ
る。ゲッタ金属膜の加熱脱ガスの温度を高くするために
は、ゲッタ金属蒸発源の温度を高くして発熱量を増す必
要がある。ゲッタ金属蒸発源の温度が高くなって金属の
蒸発が盛んになると、ゲッタ金属膜の加熱脱ガス中に蒸
発源の金属が消費され、脱ガス終了後に新鮮なゲッタ金
属膜を蒸着するために用いることのできる金属の量が少
なくなる。また、加熱脱ガス中にゲッタ金属膜が増加す
るが、ゲッタ金属蒸発源及び容器や装置の高温部分から
発生する、不純物ガスを多量に吸蔵するため、排気能力
が損なわれる。このため、ゲッタ金属膜の加熱脱ガス中
は、ゲッタ金属蒸発源からの金属の蒸発は避けなければ
ならず、ヒータとして用いるゲッタ金属蒸発源の温度、
即ち発熱量は制限される。このため、大排気量を得るた
めの大型ポンプの場合には、ゲッタ金属膜の加熱温度を
十分に高温にできず、十分に脱ガス出来ないという欠点
が有る。

【０００４】ゲッタ金属膜からのガス放出を低減して極
高真空を発生させるもう一つの方法として、その表面に
ゲッタ金属膜を蒸着、形成するシュラウドに設けられ
た、冷媒を貯留或は貫流するための中空部分にヒータを
内蔵することが行われている。該ヒータによってゲッタ
金属膜を蒸着したシュラウド面を加熱することによっ
て、ゲッタ金属膜を高温に加熱するのである。この方法
では、シュラウドの温度は自由に高温に加熱できるが、
構造が複雑になるため製作が困難で、価格が高くなると
共に、信頼性が低下する可能性が有ること、さらにはシ
ュラウドを特殊な構造のものに交換しなければならない
ために、全ての装置に直ちに適用できないという欠点が
有る。

【０００５】このように従来の技術では、任意の蒸発型
ゲッタポンプに対してゲッタ金属膜に吸着したガスを十
分に脱ガスすることが難しく、10~⁸Paから10~⁹Paの超高
真空さらには10~¹⁰Pa以下の極高真空を発生することが
困難であった。

【０００６】本発明の目的は、新しいゲッタ金属膜を蒸
着する前に、既に蒸着されたゲッタ金属膜を十分に脱ガ
スする操作を、蒸発型ゲッタポンプの大きさによらず容
易に行えるようにし、かつ既に設置されている蒸発型ゲ
ッタポンプに対しても容易に適用することが出来、その
結果超高真空のみならず、10~¹⁰Pa以下の極高真空を容
易に発生、維持できる蒸発型ゲッタポンプを提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、真空容器内
にゲッタ作用を有する金属蒸気を発生する金属蒸発源
と、金属蒸気をその表面上に凝縮させて金属薄膜を形成
させるシュラウドを備える蒸発型ゲッタポンプにおい
て、前記シュラウド上の金属薄膜を加熱するヒータを前
記金属蒸発源とは別に真空内に設けること、によって達
成される。

【０００８】

【作用】補助ポンプを用いて、蒸発型ゲッタポンプが接
続された真空容器を排気しつつ、ヒータを発熱させて輻
射熱によって、シュラウド上のゲッタ金属膜を十分に高
温に加熱する。高温加熱によって、ゲッタ金属膜に吸蔵
されたガスは脱離し、補助ポンプで真空系外に排出され
るので、ゲッタ金属膜が清浄化される。ヒータの発熱容
量及び形状を適切に選ぶことによって、大きさの異なる
シュラウドも十分に加熱することが出来る。このように
して、十分に脱ガスされたゲッタ金属膜上に新鮮な活性
の高いゲッタ金属膜を蒸着することによって、超高真空
及び極高真空に排気することが容易となる。

【０００９】また、実験中に発生したガスを排気するこ
とによって、ゲッタ金属膜の吸蔵ガスが増加して排気能
力が低下し、ゲッタ金属膜を補充蒸着しても圧力が下が
らなくなった場合にも、上記と同じ操作によって、圧力
を回復することができる。即ち、補助ポンプを用いて排
気しつつヒータでゲッタ金属膜を加熱、脱ガスした後
に、新鮮な活性の高いゲッタ金属膜を蒸着することによ
って、超高真空及び極高真空に回復することが容易とな
る。

【００１０】本発明によれば、ゲッタ金属膜に吸蔵され
たガスを十分に除去することが出来るので、ゲッタ金属
膜から真空容器中に放出されるガスがなくなり、超高真
空及び極高真空に排気し、維持することが容易となる。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を、図１により説明する。
ゲッタ金属蒸発源１として、チタン或はその合金を用
い、チタンを蒸発させてチタン膜を形成しゲッタ金属膜
として用いる場合である。ターボ分子ポンプのような大
きなガス負荷に耐えることの出来る超高真空ポンプ４
と、ロータリーポンプ５とで構成される排気装置６で排
気される真空容器３に接続された、真空ケーシング７、
シュラウド８及びゲッタ金属蒸発源１よりなる蒸発型ゲ
ッタポンプ９の、ゲッタ金属蒸発源１の近傍にタングス
テン、モリブデン、タンタル或はこれらの金属の合金
で、ゲッタ金属蒸発源１より高い融点を有するヒータ２
を設置する。ヒータ２への通電は、真空ケーシングに設
けられた電流導入端子11を介して行われる。ゲッタ金属
の蒸気が真空容器３内に入射するのを妨げるため、遮蔽
板21が設けられる。蒸発型ゲッタポンプ９の排気能力が
十分に大きくなり、真空容器３の圧力が排気装置６の到
達圧力より低くなって、排気装置６から真空容器３内に
ガスが逆流する場合には、バルブ18を設置しておけば、
これを閉じることによって排気装置６からのガスの逆流
を防ぐこともできる。

【００１２】ゲッタ金属源を交換する場合や、装置の清
掃、補修等のように、装置全体を大気に開放してシュラ
ウド８上に蒸着されたゲッタ金属膜10に、多量のガスが
吸着した場合や、真空容器３の内部で実験等の作業を長
時間行ってゲッタ金属膜10に多量のガスが吸着した場合
に、排気装置６で装置全体を排気しつつ、ヒータ２に通
電して発熱させ、ゲッタ金属膜10を、310℃以上の高温
になるように加熱する。高温に加熱されたゲッタ金属膜
からは多くのガスが脱離し、排気装置６で真空系外に排
出される。このため、加熱を停止して装置の温度が室温
付近まで下がると、ゲッタ金属膜から脱離するガスが極
めて少なくなる。これは、超高真空装置で低い圧力を得
るために一般的に行われている、金属製の容器を加熱し
て吸着しているガスを脱離させる、ベーキングと呼ばれ
る操作と同じであるが、ゲッタ金属膜からガスを十分に
脱離させるためには、310℃以上の高い温度が必要であ
る。図２に、ゲッタ金属膜の加熱温度を変えたとき、真
空容器３の圧力が加熱停止後の時間と共にどのように変
化するかを示す。ゲッタ金属膜の加熱温度が200℃及び2
50℃の場合には、殆ど違いは見られない。しかし、加熱
温度が310℃になると、真空容器３の圧力は250℃の場合
に比べて１桁近く低くなっている。また、ゲッタ金属膜
を310℃で加熱した場合には、一度大気に曝されて活性
を失った膜でも、水素に対して排気作用を示す。このよ
うに310℃以上で加熱されたゲッタ金属膜が冷却した後
は、ガス放出が少なくなり、或は一部のガスに対しては
排気作用が発生する。このため、その上に新しいゲッタ
金属膜を補充蒸発させると、蒸発型ゲッタポンプの排気
能力は高くなり、真空容器３内を効果的に排気して、超
高真空或は極高真空領域の低い圧力を得ることが出来
る。ヒータ２を発熱させてゲッタ金属膜10を脱ガスする
ときに、真空容器３、真空ケーシング７及びその他の加
熱脱ガス操作が可能な部分を、同時に加熱して脱ガスす
ることが出来れば、装置内に残留して再脱離する可能性
のある、吸着ガスの量を低減できるので圧力を低減する
効果は一層顕著である。また、必要であれば、ゲッタ金
属蒸発源１も同時に加熱して脱ガスすれば、ゲッタ金属
膜を補充蒸発するときに、ゲッタ金属蒸発源１から放出
されるガスの量を少なくすることが出来るので、不純物
の少ない排気能力の高いゲッタ金属膜を得ることが出来
る。

【００１３】本発明の他の実施例を図３、図４及び図５
を用いて説明する。図３に示すように、ゲッタ金属蒸発
源１に通電するための電流導入端子14を取り付けた真空
フランジ12に、別の電流導入端子13を取り付け、この電
流導入端子13を用いてヒータ２に通電する。フィラメン
ト状の金属蒸発源１を使用する場合の、真空フランジ1
2、ゲッタ金属蒸発源１及びヒータ２の構成の１例を図
４に示す。真空フランジ12に取り付けられた複数個の電
流導入端子の中の１個15の真空側の端子を延ばして延長
端子22として、その先端に複数個のゲッタ金属蒸発源１
の一方の端を固定するため共通端子17を設け、ゲッタ金
属蒸発源１の他の端を電流導入端子14に固定する。ヒー
タ２は、共通端子17と電流導入端子13とに接続、固定す
る。図４の様に電流導入端子15をゲッタ金属蒸発源１と
ヒータ２とで共有せずに、図５に示すように、ゲッタ金
属蒸発源１とヒータ２とでそれぞれ、独立に電流導入端
子を使用するように構成することもできる。ゲッタ金属
蒸発源１及びヒータ２は図６に示すように、真空フラン
ジ12と同じ外径を有する真空フランジ19を介して、真空
ケーシング７に取り付けられる。図４及び図５のいずれ
の場合も、この真空フランジ19に接続される、標準的な
円筒部材20を貫通可能なように、金属蒸発源１、ヒータ
２、延長端子22および共通端子17を組み合せた形状寸法
を定める。このようにヒータ２をフランジ12に一体に組
込むことによって、シュラウドには変更を加えずに、フ
ランジ12の着脱だけで蒸発型ゲッタポンプにヒータ２を
設置することが出来るので、どのような装置に対しても
ヒータ２を容易に利用することができる。また、こうし
て設置されたヒータ２が、一番目の実施例におけると同
様の使用方法により、同等の効果を与え得ることは容易
に理解できる。図４の実施例においてはゲッタ金属蒸発
源１が２個、ヒータ２が１個であるが、ゲッタ金属蒸発
源１を１個にしてヒータ２を２個にして使用することも
可能である。また、フランジ12としてもっと大きなもの
を用いて取り付ける電流導入端子の総数を増し、ゲッタ
金属蒸発源１及びヒータ２の個数を種々に設定して使用
することも、勿論可能である。

【００１４】本発明のさらに他の実施例を図７及び図８
を用いて説明する。これは、図７に示すような球形の金
属塊の中心部に空洞を設け、その内部にヒータを設置し
て金属塊を加熱して、ゲッタ金属を蒸発せしめる型式の
ゲッタ金属蒸発源１を用いる場合である。２つの電流導
入端子15の真空側の端子を延ばして延長端子22とし、そ
の先端にゲッタ金属蒸発源１を設置して通電、加熱す
る。この延長端子22の途中に接続端子16を取り付け、こ
の接続端子16と真空フランジ12に設けた電流導入端子13
とを用いて、ヒータ２を取り付ける。金属蒸発源１を加
熱する場合は、電流導入端子15a及び15bを用いる。ヒー
タ２を加熱する場合は、電流導入端子１３ａと電流導入
端子１５ａとを組み合せ、また電流導入端子13bと電流
導入端子15bとを組み合せて用いる。図７の様に電流導
入端子15をゲッタ金属蒸発源１とヒータ２とで共有せず
に、図８に示すように、ゲッタ金属蒸発源１とヒータ２
とでそれぞれ、独立に電流導入端子を使用するように構
成することもできる。ゲッタ金属蒸発源１は電流導入端
子15a及び15bを用いて通電され、ヒータ２は電流導入端
子13a及び13bを用いて通電され、互いに独立した回路を
形成する。

【００１５】図７及び図８のいずれの実施例において
も、球形のゲッタ金属蒸発源１、ヒータ２及び延長端子
22を組み合せた形状寸法は、図６に示される真空フラン
ジ19に接続される、標準的な円筒部材20を貫通可能なよ
うに、定められる。このようにヒータ２をフランジ12に
一体に組込むことによって、シュラウドには変更を加え
ずに、フランジ12の着脱だけで蒸発型ゲッタポンプにヒ
ータ２を設置することが出来るので、どのような装置に
対してもヒータ２を容易に利用することができる。ま
た、こうして設置されたヒータ２が、一番目の実施例に
おけると同様の使用方法により、同等の効果を与え得る
ことは容易に理解できる。図７の実施例においてはゲッ
タ金属蒸発源１が１個、ヒータ２が２個であるが、ヒー
タ２を１個にして使用することも可能である。また、フ
ランジ12としてもっと大きなものを用いて取り付ける電
流導入端子の総数を増し、金属蒸発源１及びヒータ２の
個数を種々に設定して使用することも、勿論可能であ
る。

【００１６】前記図１の実施例において、ゲッタ金属蒸
発源はフィラメント状の直接通電型を例示したが、図７
或は図８に示すような金属球にヒータを内蔵した、傍熱
型のゲッタ金属蒸発源を用いても同じ効果が得られるこ
とは容易に理解できる。

【００１７】以上に述べた３つの実施例は、ゲッタ金属
としてチタンを用いた場合であるが、他の金属をゲッタ
金属源として用いる場合にも、同じ手法を用いて同様の
効果を得ることができる。他の金属を用いる場合は、図
２に述べたゲッタ金属膜の加熱温度を、310℃でなくそ
れぞれの金属に適した値に選定すればよい。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、蒸発型ゲッタポンプに
おいて新しいゲッタ金属膜を蒸着する前に、既に蒸着さ
れたゲッタ金属膜に吸着しているガスを十分に脱離させ
ることが出来るので、超高真空のみならず、10~¹⁰Pa以
下の極高真空を容易に発生、維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の一実施例の縦断面図。

【図2】ゲッタ金属膜の加熱温度と、真空容器内の圧力
との関係図。

【図3】本発明の他の実施例の縦断面図。

【図4】一実施例の斜視図。

【図5】他の実施例の斜視図。

【図６】図５の実施例の断面図。

【図7】さらに他の実施例の斜視図。

【図8】さらに他の実施例の斜視図。

【符号の説明】

１…ゲッタ金属蒸発源、２…ヒータ、３…真空容
器、４…超高真空ポンプ、５…ロータリポンプ、６
…排気装置、７…真空ケーシング、８…シュラウ
ド、９…蒸発型ゲッタポンプ、 10…ゲッタ金属膜、
11…電流導入端子、12…真空フランジ、 13…電流導
入端子、 15…電流導入端子、 16…接続端子、 17…
共通端子、 18…バルブ、 19…真空フランジ、 20…
円筒部材、21…遮蔽板、 22…延長端子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内にゲッタ作用を有する金属蒸気
を発生する金属蒸発源と、金属蒸気をその表面上に凝縮
させて金属薄膜を形成させるシュラウドを備える蒸発型
ゲッタポンプにおいて、前記シュラウド上の金属薄膜を
加熱するヒータを前記金属蒸発源とは別に真空内に設け
ることを特徴とする蒸発型ゲッタポンプ。