JPH0675386B2 - 高真空装置及び該高真空装置を用いた真空ポンプ装置 - Google Patents

高真空装置及び該高真空装置を用いた真空ポンプ装置

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JPH0675386B2
JPH0675386B2 JP2205224A JP20522490A JPH0675386B2 JP H0675386 B2 JPH0675386 B2 JP H0675386B2 JP 2205224 A JP2205224 A JP 2205224A JP 20522490 A JP20522490 A JP 20522490A JP H0675386 B2 JPH0675386 B2 JP H0675386B2
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Ebara Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J41/00Discharge tubes for measuring pressure of introduced gas or for detecting presence of gas; Discharge tubes for evacuation by diffusion of ions
    • H01J41/12Discharge tubes for evacuating by diffusion of ions, e.g. ion pumps, getter ion pumps
    • H01J41/14Discharge tubes for evacuating by diffusion of ions, e.g. ion pumps, getter ion pumps with ionisation by means of thermionic cathodes

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  • Electron Tubes For Measurement (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は高真空装置及び該高真空装置を組み合わせた真
空ポンプ装置に関し、更に詳述すれば、半導体製造装置
などの超高真空を発生する際に真空容器内の気体をイオ
ン化して吸引する高真空装置及び吸引気体を大気中に放
出する真空ポンプ装置に関する。
【従来の技術】
従来より、半導体製造装置などの超高真空を短時間で発
生する高真空ポンプは、その特徴が主に分子流域で作動
することにある。 第3図は、この高真空ポンプを用いた従来の真空排気装
置を図示したもので、真空容器1が真空ポンプ2と排気
孔3を通して接続されており、例えばターボ分子ポン
プ、油拡散ポンプ、イオンポンプなどで構成される前記
真空ポンプ2が前記真空容器1内のガス分子の内、前記
排気孔3に飛び込んだ分子だけを外部に排出するもので
あった。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の真空排気装置に於いて、前記
真空ポンプにターボ分子ポンプを適用して、水素、ヘリ
ウム等の圧縮比の小さい気体を排気する場合、気体分子
が高真空側へ逆流して真空容器1に戻り、真空度の低下
を来した。 また、油拡散ポンプは、前記ターボ分子ポンプと同様に
気体分子が真空容器へ逆流する他、加熱蒸発される作動
油の分子も逆流して真空度の低下を招いた。 また、イオンポンプは、チタン壁に吸収された気体分子
が脱離して真空容器へ逆流し、真空度を低下させた。 従来技術に於いて、真空ポンプから逆流、脱離して来る
気体分子に対して有効な対策はなかった。唯一、油拡散
ポンプの油分子の逆流については、ポンプ上流側に液体
窒素によるコールドトラップ等を設ける等の工夫により
阻止していたが、しかし、本質的に、逆流を完全に抑え
ることは困難であった。 しかも、上記方法は、コスト高、液体窒素供給面等から
長時間運転が困難であるなどの問題があった。 本発明の目的は、上記実情に鑑みなされたもので、真空
容器内の気体分子をイオン化加速して積極的に排気する
ことにより、真空容器内の高真空度を達成する高真空装
置を提供することにある。 又、本発明の他の目的は、背圧側に設けられる補助ポン
プとして作用する任意の真空ポンプと組み合わされて、
該補助ポンプから逆流、離脱してくる気体分子をイオン
化加速してこの補助ポンプに戻すと同時に、真空容器内
の気体分子をイオン化加速して積極的に前記補助ポンプ
に送り込むことにより、高度の真空度を達成する高真空
装置を用いた真空ポンプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】 本発明の上記目的は、熱電子源と、該熱電子源を取り囲
む電子加速グリッドと、該電子加速グリッドを取り囲む
外側電極と、該外側電極の軸線と交差し且つ外側電極か
ら離れて設置されるイオン加速グリッドと、前記熱電子
源、前記電子加速グリッド、前記外側電極、前記イオン
加速グリッドを収める容器と、該容器の外側に配置され
て前記外側電極の軸線とほぼ並行な磁界を発生する磁石
と、前記フィラメントを加熱する加熱電源と、前記電子
加速グリッドおよび前記外側電極と前記熱電子源との間
に、前記熱電子源側が負になるように電圧を印加する直
流電源と、前記外側電極と前記イオン加速グリッドとの
間に、前記外側電極が正になるように電圧を印加する直
流電源とからなることを特徴とする高真空装置により達
成される。 また、本発明の上記目的は、任意の真空ポンプと、該真
空ポンプと真空に排気すべき容器との間に、上記構成の
高真空装置を設置したことを特徴とする真空ポンプ装置
により達成される。 また、本発明の他の目的は、熱電子源と、該熱電子源を
取り囲む外側電極と、該外側電極の軸線と交差し且つ外
側電極から離れて設置されるイオン加速グリッドと、前
記熱電子源、前記外側電極、前記イオン加速グリッドを
収める容器と、該容器の外側に配置されて前記外側電極
の軸線とほぼ並行な磁界を発生する磁石と、前記熱電子
源を加熱する加熱電源と、前記外側電極と前記熱電子源
との間に、前記熱電子源側が負になるように電圧を印加
する直流電源と、前記外側電極と前記イオン加速グリッ
ドとの間に、前記外側電極が正になるように電圧を印加
する直流電源とからなることを特徴とする高真空装置に
より達成される。 また 本発明の他の目的は、任意の真空ポンプと、該真
空ポンプと真空に排気すべき容器との間に、上記構成の
高真空装置を組み合わせたことを特徴とする真空ポンプ
装置により達成される。
【作用】
真空容器内の気体分子をイオン化加速することにより、
気体分子が積極的に排気されて高真空度を達成できる。
また、従来ポンプにおける気体分子の逆流を阻止して高
真空度を達成できる。
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。 第1図は、本発明の高真空装置及び該高真空装置を用い
た真空ポンプ装置の一実施例を示している。 図において、50は本発明の高真空装置、100は前記高真
空装置50を用いた、同じく本発明の真空ポンプ装置をそ
れぞれ示しており、前記真空ポンプ装置100は、前記高
真空装置50と、この高真空装置50の背圧側に設けた任意
の真空ポンプ31とを組み合わせて構成される。 前記高真空装置50は、熱電子源となるヘアピン状の熱電
子放出フィラメント21と、円筒状の電子加速グリッド22
と、円筒状の外側電極23と、平板状のイオン加速グリッ
ド24と、容器25と、電磁石26と、前記フィラメント21を
加熱する加熱電源28と、電子加速用の直流電源29と、イ
オン加速用の直流電源30とを有して構成されており、該
高真空装置50が、真空に排気すべき真空容器32と補助ポ
ンプとして動作する前記真空ポンプ31との間に配置され
ている。 前記容器25は前記真空容器32の排気孔と連通する構造、
或いはこの排気孔を兼ねた構造として構成されており、
前記熱電子放出フィラメント21、電子加速グリッド22、
外側電極23、及びイオン加速グリッド24が夫々前記容器
25内に配置されている。 前記フィラメント21は、前記容器25の略中央位置に配置
され、且つ容器周壁に沿って配置されている。 前記電子加速グリッド22は、前記フィラメント21を同心
円状に取り囲むように配置されており、更に、前記外側
電極23が前記電子加速グリッド22を同心円状に取り囲む
ように配置されている。 又、前記イオン加速グリッド24は、前記外側電極23の軸
線と交差し且つ該外側電極23から幾分離れた前記真空ポ
ンプ31側の位置に配置されている。 前記電磁石26、前記加熱電源26、電子加速用の直流電源
29、及びイオン加速用の直流電源30は、前記容器25の外
部にそれぞれ配置されており、前記容器25の外周部に沿
って配置される前記電磁石26は、前記外側電極23の軸線
にほぼ並行な直流磁界をこの容器25内に発生するように
設けられている。 前記電子加速用の直流電源29は、前記フィラメント21
と、前記電子加速グリッド22及び外側電極23との間に接
続されており、前記フィラメント21側が負電位となるよ
うに電圧印加している。 前記イオン加速用の直流電源30は、前記電子加速グリッ
ド22及び外側電極23と前記イオン加速グリッド24との間
に接続されており、前記外側電極23側が正電位となるよ
うに電圧印加している。 なお、前記電源28、29、及び30の電流、電圧は、前記容
器25の一部に設置された、図示しない電流導入端子を経
て上記した各要素21、22、23及び24に伝達される構成か
らなっている。 次に、上記の如く構成された本発明の高真空装置及び該
高真空装置を用いた真空ポンプ装置の動作について説明
する。 前記フィラメント21が、前記加熱電源28により加熱され
ることにより、熱電子を放出する。この放出された熱電
子は、前記電子加熱グリッド22に向かって加速され、十
分なエネルギーを得て電子加速グリッド22を通過する。
前記電子加速グリッド22と前記外側電極23との間の空間
には、前記電磁石26によって電子の運動方向と直交する
磁界が印加されており、従って、前記電子は前記外側電
極23の軸線に垂直な面内で円運動しつつ外側電極23に向
かって移動する。電子が円運動するために、前記外側電
極23に到達するまでのパスが非常に長くなり、その間に
多数の気体分子と衝突して多量のイオンを生成する。発
生したイオンは前記イオン加速グリッド24に向かって加
速され、これを通過して外部へ排気される。更に、背圧
側に設けられた補助用の前記真空ポンプ31により、前記
イオン加速グリッド24を通過する電子は確実に捕捉され
て排気される。 一方、前記真空ポンプ31から逆流、脱離して高真空側に
向かって来る気体分子は、本発明の高真空装置50によっ
て、上記と同様に、イオン化及び加速されて再び前記真
空ポンプ31へ送り返されるため、真空容器は高い真空度
が達成される。 従来技術では、前記真空ポンプ31のみにより真空排気を
行い、排気孔に飛び込んだ気体分子だけが排気される訳
であるが、上記した本発明の高真空装置及び該高真空装
置を用いた真空ポンプ装置により、積極的に気体分子を
イオン化及び加速して排気するため、排気能率が向上し
て高度の真空が達成される。 第2図は本発明の他の実施例による高真空装置及び該高
真空装置を用いた真空ポンプ装置を示している。 この実施例は、先の第1図に示した実施例と略同一の構
造からなっており、従って、同一の構成要素については
同一符号を付して、説明は省略する。 図において、60は本発明の高真空装置、110は前記高真
空装置60を用いた、同じく本発明の真空ポンプ装置をそ
れぞれ示しており、前記真空ポンプ装置110は、前記高
真空装置60と、この高真空装置60の背圧側に設けた任意
の真空ポンプ31とを組み合わせて構成される。 この実施例は、前記高真空装置60に於いて、先の実施例
における電子加速グリッドを省略して構成されている。
即ち、前記高真空装置60は、容器25内に、熱電子源とな
るヘアピン状の熱電子放出フィラメント21と、該フィラ
メント21を同心円状に取り囲む外側電極23のみが配置さ
れている。 上記構成により、前記フィラメント21の加熱により放出
される熱電子は、前記外側電極23による電界の作用を受
けて吸引され、且つ同時に電磁石26からの磁界の作用を
受けて円運動を行いながら外側電極23に達する。即ち、
先の実施例での電子加速グリッドを通過した電子が電界
による加速を受けず、磁界の作用のみを受けて外側電極
に達するのに対し、この実施例での前記フィラメント21
から放出された電子は、前記外側電極23の電界の作用を
受け続けて移動する。従って、前記フィラメント21から
の放出電子は多数の気体分子と衝突して多量のイオンを
生成し、生成されたイオンがイオン加速グリッド24に向
かって加速される。その結果、最終的に気体分子は排気
され、更に、補助排気を行う真空ポンプ31により完全に
捕捉されて排気される。 このように、本実施例では、先の実施例と一部動作上の
差異は有するが、排気効果は同じであり、高度の真空が
達成できる。
【発明の効果】
以上記載したとおり、本発明の高真空装置及び該高真空
装置を用いた真空ポンプ装置によれば、気体分子のイオ
ン化加速手段を伴うことにより、真空容器内の気体分子
を積極的に吸引して排気すると共に、付属される真空ポ
ンプからの逆流、脱離する気体分子を完全に阻止して高
真空度が達成できる。しかも、真空ポンプを使用して、
加速した気体分子を前記真空ポンプに送り込むことによ
り、排気能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による高真空装置及び該高真
空装置を用いた真空ポンプ装置の構成図、第2図は本発
明の他の実施例による構成図、第3図は従来の真空排気
法を説明する図である。 図中符号 21:熱電子放出フィラメント、22:電子加速グリッド、2
3:外側電極、24:イオン加速グリッド、25:容器、26:電
磁石、28:加熱電源、29:電子加速用の直流電源、30:イ
オン加速用の直流電源、31:真空ポンプ、32:真空容器、
50,60:高真空装置、100,110:真空ポンプ装置。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱電子源と、該熱電子源を取り囲む電子加
    速グリッドと、該電子加速グリッドを取り囲む外側電極
    と、該外側電極の軸線と交差し且つ外側電極から離れて
    設置されるイオン加速グリッドと、前記熱電子源、前記
    電子加速グリッド、前記外側電極、前記イオン加速グリ
    ッドを収める容器と、該容器の外側に配置されて前記外
    側電極の軸線とほぼ並行な磁界を発生する磁石と、前記
    熱電子源を加熱する加熱電源と、前記電子加速グリッド
    および前記外側電極と前記熱電子源との間に、前記熱電
    子源側が負になるように電圧を印加する直流電源と、前
    記外側電極と前記イオン加速グリッドとの間に、前記外
    側電極が正になるように電圧を印加する直流電源とから
    なることを特徴とする高真空装置。
  2. 【請求項2】任意の真空ポンプと、該真空ポンプと真空
    に排気すべき容器との間に、請求項1記載の高真空装置
    を設置したことを特徴とする真空ポンプ装置。
  3. 【請求項3】熱電子源と、該熱電子源を取り囲む外側電
    極と、該外側電極の軸線と交差し且つ外側電極から離れ
    て設置されるイオン加速グリッドと、前記熱電子源、前
    記外側電極、前記イオン加速グリッドを収める容器と、
    該容器の外側に配置されて前記外側電極の軸線とほぼ並
    行な磁界を発生する磁石と、前記熱電子源を加熱する加
    熱電源と、前記外側電極と前記熱電子源との間に、前記
    熱電子源側が負になるように電圧を印加する直流電源
    と、前記外側電極と前記イオン加速グリッドとの間に、
    前記外側電極が正になるように電圧を印加する直流電源
    とからなることを特徴とする高真空装置。
  4. 【請求項4】任意の真空ポンプと、該真空ポンプと真空
    に排気すべき容器との間に、請求項3記載の高真空装置
    を組み合わせたことを特徴とする真空ポンプ装置。
JP2205224A 1990-08-03 1990-08-03 高真空装置及び該高真空装置を用いた真空ポンプ装置 Expired - Lifetime JPH0675386B2 (ja)

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ATE140560T1 (de) 1996-08-15
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