JPH0633873A

JPH0633873A - ターボ分子ポンプ付クライオポンプ装置

Info

Publication number: JPH0633873A
Application number: JP18934792A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Morimoto; 秀敏森本
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1992-07-16
Filing date: 1992-07-16
Publication date: 1994-02-08
Anticipated expiration: 2017-07-29
Also published as: JP3309228B2

Abstract

(57)【要約】【目的】標準型のターボ分子ポンプを使用した凝縮物
の落下による故障がなく大量の凝縮性の気体を排気し得
るクライオポンプ装置を提供する【構成】上方にガス流入口２を備えたクライオポンプ
１のポンプケース３の側方にターボ分子ポンプ１０の高
真空ポート１１を接続する開口１２を設け、クライオポ
ンプ１のシールドパネル５の側方に該開口へ臨む吸気口
１４を設けた【効果】クライオポンプに大量に凝縮物が生じるスパ
ッタリング装置等の真空装置を標準型の安価なターボ分
子ポンプを使用してこれに凝縮物による故障を生じさせ
ないように高真空に排気することができ、その構成も比
較的簡単で安価に製作できる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリング装置や
イオンプレーティング装置等の真空装置に使用されるク
ライオポンプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、真空装置内で、アルゴンや窒素等
の凝縮性の気体と、水素やヘリウム等の非凝縮性の気体
とが使用されている場合の排気装置として、図１に示す
ように、真空装置ａに真空バルブｂを介してクライオポ
ンプｃを接続すると共にこれと並列に真空バルブｄを介
してターボ分子ポンプｅを接続した排気装置が知られて
いる。この排気装置は、クライオポンプｃの排気系とタ
ーボ分子ポンプｅの排気系は夫々全く独立しており、凝
縮性の気体をクライオポンプｃで排気し、非凝縮性の気
体をターボ分子ポンプｅで排気するもので、各ポンプは
互いの性能の不足する点を補いあって排気している。つ
まり、ターボ分子ポンプｅは凝縮性の気体（特に水）に
対する排気速度が小さいが、クライオポンプｃは凝縮性
の気体に対しては排気速度が大きい。また、クライオポ
ンプｃは大量の非凝縮性の気体を排気することは出来な
いが、ターボ分子ポンプｅはこれを連続的に排気するこ
とができ、２種類のポンプを併用することで相互の欠点
を補い合うことができる。クライオポンプの内部に、非
凝縮性の気体を吸着する吸着剤を取付け、これで非凝縮
性の気体を排気することも行なわれているが、ターボ分
子ポンプを設ける場合には吸着剤はクライオポンプｃに
取付けず、クライオポンプは全く非凝縮性の気体を排気
できない。該真空装置ａに導入された凝縮性の気体はク
ライオポンプｃで排気され、非凝縮性の気体はターボ分
子ポンプｅで排気されるが、真空装置ａがスパッタリン
グ装置やイオンプレーティング装置の場合、アルゴンガ
スに対するクライオポンプｃの排気速度が大きすぎるた
めバルブｂを絞り、排気速度を小さくして使用する。し
かし、真空装置ａでアルゴンガスを使用しないときは、
早く高真空を達成するために該バルブｂは全開される。

【０００３】更に、図２に示すように、真空装置ａにク
ライオポンプｃとターボ分子ポンプｅを上下に直列に接
続した排気装置も使用されている。これの詳細は図３に
示す如くであり、前段のクライオポンプｃで凝縮性の気
体を捕捉し、クライオポンプｃを通過してきた非凝縮性
の気体をターボ分子ポンプｅで排気する。この場合、ク
ライオポンプｃのポンプケースｆ内には上下の円筒状の
シールドパネルｌを設け、該シールドパネルｌの上方と
下方に横桟状の８０Ｋバッフルｈ，ｈを設けると共にそ
の中間に横置きに多重傘状の１５Ｋクライオパネルｇを
設け、ポンプケースｆの上方にはガス流入口ｉ、その下
方にはターボ分子ポンプｅの高真空ポートを接続する開
口ｊを設け、クライオパネルｇ及びバッフルｈをポンプ
ケースｆに取付けた冷凍機ｋに接続してこれらを１５Ｋ
と８０Ｋに冷却する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】スパッタリング装置な
どの真空装置ａではアルゴンガスが多く使用され、通常
はアルゴン圧は１０^- ³〜１０^- ²Torr程度で、この圧力
はターボ分子ポンプｅにとっては非常に高い圧力であ
り、そのため図１の場合には高い圧力まで使用できる広
帯域型のターボ分子ポンプが利用されている。この広帯
域型のターボ分子ポンプは内部構造が複雑で高価である
という欠点を有する。

【０００５】図２、３に示した例は図１の欠点を克服す
るために考案された形式で、これによればターボ分子ポ
ンプｅの真上に直列にクライオポンプｃが配置されてい
るため、凝縮性のアルゴンはクライオポンプｃで排気さ
れ、ターボ分子ポンプｅに殆ど流入しない。従ってター
ボ分子ポンプｅの高真空ポートでの圧力を低くすること
ができ、広帯域型の高価なタイプは必要がなく、低価格
の標準型のターボ分子ポンプを使用できる。しかし、こ
の例では、構造上、ターボ分子ポンプｅの直上に１５Ｋ
クライオパネルｇがあるため、該クライオパネルｇに凝
縮したアルゴンや水分（氷）が剥離した場合、ターボ分
子ポンプｅ内へ直接落下する危険がある。ターボ分子ポ
ンプｅの回転翼は、通常、運転中は高速回転しており、
そこに小さな異物が落下すると回転翼の破壊という致命
的な故障につながる場合が多いため、スパッタリングや
イオンプレーティングのように大量の凝縮性の気体を排
気する真空装置にはこの形式の排気装置は適用できな
い。尚、図１の例では、アルゴンの落下によりターボ分
子ポンプｅが破壊する危険性はないが、熱量の負担が大
きくなる欠点がある。

【０００６】本発明は、標準型のターボ分子ポンプを使
用した凝縮物の落下による故障がなく大量の凝縮性の気
体を排気し得るクライオポンプ装置を提供することを目
的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、上方にガス
流入口を備えたクライオポンプのポンプケースの内部に
該流入口への開口部を有する冷凍機に接続されたカップ
状のシールドパネルを設け、該シールドパネルの内部に
該冷凍機に接続されたクライオパネルを設け、ターボ分
子ポンプの高真空ポートを該ポンプケースに形成した開
口に接続したものに於いて、該ターボ分子ポンプの高真
空ポートを該ポンプケースの側方に設けた開口に接続
し、シールドパネルの側方に該開口へ臨む吸気口を設け
るようにした。

【０００８】

【作用】クライオポンプの冷凍機を作動させてシールド
パネルを約８０Ｋに冷却すると共にクライオパネルを約
１５Ｋに冷却し、真空バルブを開いてガス流入口を適当
な真空圧に予め調整した真空装置に接続する。そして、
ターボ分子ポンプを作動させると、真空装置内の気体は
クライオポンプを介してターボ分子ポンプへと流れ、凝
縮性の気体はシールドパネルとクライオパネルに凝縮し
て排気され、非凝縮性の気体はターボ分子ポンプにより
排気される。こうした作動は図２に示す例と変わりがな
いが、本発明の装置ではクライオポンプのポンプケース
の側方のターボ分子ポンプを接続する開口に臨ませてシ
ールドパネルの側方に吸気口を設けるようにしたので、
シールドパネルやクライオパネルに凝縮した凝縮物が落
下しても、ターボ分子ポンプに入り込むことがなく、安
価な標準型のターボ分子ポンプを使用して大量の凝縮性
ガスを使用する真空装置を高真空に排気できる。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図４に基づき説明すると、
符号１は上方にガス流入口２を備えたクライオポンプを
示し、該ガス流入口２はスパッタリング装置やイオンプ
レーティング装置等の多量にアルゴンガス等の凝縮性ガ
スを使用する真空装置に図示してない真空バルブを介し
て接続される。該クライオポンプ１は円筒状のポンプケ
ース３の内部に該流入口２への開口部４を有するカップ
状のシールドパネル５を備えており、該シールドパネル
５の内部にクライオパネル６が設けられる。７は該シー
ルドパネル５の開口部４に設けたバッフルである。該シ
ールドパネル５は冷凍機８の第１段コールドヘッド９ａ
に取付けられ、クライオパネル６は該冷凍機８の第２段
コールドヘッド９ｂに取付けられる。

【００１０】１０は約１０^- ³Torr以下の高真空で排気
作動する標準型のターボ分子ポンプで、該ポンプ１０の
高真空ポート１１をクライオポンプ１のポンプケース３
の側方に形成した開口１２に真空バルブ１６を介して接
続した。シールドパネル５に該開口１２に臨む給気口１
４を設け、ガス流入口２から流入する気体のうちの一部
が該給気口１４を介してターボ分子ポンプ１０により排
気されるようにした。該ポンプケース３とシールドパネ
ル５の間の隙間は、凝縮性の気体（アルゴン等）が殆ど
通過しない狭い間隔で製作する。図示の例では、該開口
１２の周囲にフランジ１５を形成してそこに真空バルブ
１６を介してターボ分子ポンプ１０の高真空ポート１１
を接続し、該給気口１４の周囲に該開口１２の内部へ延
びるフランジ１７を設け、ガス流入口２から流入する気
体を確実にターボ分子ポンプ１０に誘導するようにし
た。該冷凍機８は、図５のように、ポンプケース３の側
方に取付けることも可能である。ターボ分子ポンプ１０
の前方の真空バルブ１６は、場合によっては設けなくて
もよい。

【００１１】この実施例の装置は、真空装置内を予め粗
引ポンプで１０^- ³Torr程度に排気したのち接続され、
その接続に先立ち、冷凍機８によりシールドパネル５を
約８０Ｋに冷却すると共にクライオパネル６を約１５Ｋ
に冷却しておき、その後、真空バルブを開いてガス流入
口２を介して真空装置に接続し、ターボ分子ポンプ１０
を作動させる。これにより真空装置内の気体はクライオ
ポンプ１を介してターボ分子ポンプ１０へと流れ、凝縮
性の気体はシールドパネル５とクライオパネル６に凝縮
して排気され、非凝縮性の気体はターボ分子ポンプ１０
により排気される。こうした排気作動は図２に示す例と
変わりがないが、実施例の装置はポンプケース３の側方
のターボ分子ポンプ１０を接続する開口１２に臨ませて
シールドパネル５の側方に吸気口１４を設けてあるの
で、大量の凝縮性ガスが真空装置で使用されてシールド
パネル５のバッフル７やクライオパネル６に大量に凝縮
物が凝縮してこれが落下するようになっても、凝縮物は
ターボ分子ポンプ１０に入り込まないので安全である。
また、ターボ分子ポンプ１０は非凝縮性の気体のみが流
入するので、広帯域型ではなく安価な標準型を使用して
大量の凝縮性ガスを使用する真空装置を高真空に排気で
きる。

【００１２】

【発明の効果】以上のように本発明によるときは、クラ
イオポンプのポンプケースの側方に形成した開口にター
ボ分子ポンプを接続し、シールドパネルの側方に該開口
へ臨む吸気口を設けたので、クライオポンプに大量に凝
縮物が生じるスパッタリング装置等の真空装置を標準型
の安価なターボ分子ポンプを使用してこれに凝縮物によ
る故障を生じさせないように高真空に排気することがで
き、その構成も比較的簡単で安価に製作できる等の効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例の説明図

【図２】他の従来例の説明図

【図３】図２の具体的構造を示す断面図

【図４】本発明の実施例の截断側面図

【図５】本発明の他の実施例の截断側面図

【符号の説明】

１クライオポンプ２ガス流入口３
ポンプケース５シールドパネル６クライオパネル８
冷凍機１０ターボ分子ポンプ１１高真空ポート１
２開口１４給気口１５、１７フランジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上方にガス流入口を備えたクライオポン
プのポンプケースの内部に該流入口への開口部を有する
冷凍機に接続されたカップ状のシールドパネルを設け、
該シールドパネルの内部に該冷凍機に接続されたクライ
オパネルを設け、ターボ分子ポンプの高真空ポートを該
ポンプケースに形成した開口に接続したものに於いて、
該ターボ分子ポンプの高真空ポートを該ポンプケースの
側方に設けた開口に接続し、シールドパネルの側方に該
開口へ臨む吸気口を設けたことを特徴とするターボ分子
ポンプ付クライオポンプ装置。
【請求項２】上記冷凍機は上記ポンプケースの下方又
は側方に取付けたことを特徴とする請求項１に記載のタ
ーボ分子ポンプ付クライオポンプ装置。
【請求項３】上記ターボ分子ポンプの高真空ポートは
ポンプケースの開口の周囲に設けたフランジを介して接
続され、上記シールドパネルの給気口の周囲に該開口の
内部へ進入するフランジを設けたことを特徴とする請求
項１に記載のターボ分子ポンプ付クライオポンプ。