JPH0759943B2 - Spatula ion pump - Google Patents

Spatula ion pump

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JPH0759943B2
JPH0759943B2 JP3588887A JP3588887A JPH0759943B2 JP H0759943 B2 JPH0759943 B2 JP H0759943B2 JP 3588887 A JP3588887 A JP 3588887A JP 3588887 A JP3588887 A JP 3588887A JP H0759943 B2 JPH0759943 B2 JP H0759943B2
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JP
Japan
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vacuum container
ion pump
vacuum
cathode
anode electrode
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JP3588887A
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Japanese (ja)
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JPS63205475A (en
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昭夫 伊藤
俊弘 石塚
一幸 尾崎
和生 大窪
善朗 後藤
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、スパッタされた原子の働きによって真空排気
を行うスパッタイオンポンプにおいて、真空容器を円筒
状にし、その内部に配置されたカソードおよびアノード
を環状にすると共に、真空容器外に配置された永久磁石
を環状にして、上記円筒状の真空容器の中央付近を被排
気空間としたことにより、被排気容積の減少と排気コン
ダクタンスの増加とを両立させ、小型の装置で高真空を
実現できるようにしたものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Outline] The present invention is a sputter ion pump that performs vacuum evacuation by the action of sputtered atoms. The vacuum container has a cylindrical shape, and the cathode and the anode arranged therein are annular. At the same time, by making the permanent magnet arranged outside the vacuum container into an annular shape and making the exhausted space near the center of the cylindrical vacuum container, it is possible to reduce the exhausted volume and increase the exhaust conductance at the same time. High vacuum can be realized with this device.

〔産業上の利用分野〕 本発明は、オイルフリーで高真空を得るために使用さ
れ、特には電子ビーム装置(電子顕微鏡、電子ビーム露
光装置、電子ビームLSIテスタ等)における電子銃の真
空排気ポンプとしても適用し得るスパッタイオンポンプ
に関する。
INDUSTRIAL FIELD OF APPLICATION The present invention is used for obtaining an oil-free high vacuum, and in particular, a vacuum exhaust pump for an electron gun in an electron beam apparatus (electron microscope, electron beam exposure apparatus, electron beam LSI tester, etc.). The present invention also relates to a sputter ion pump that can also be used as.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のスパッタイオンポンプは、例えば方形状の真空容
器内に、2つのカソード電極と、これらによって挾まれ
たアノード電極とを有すると共に、この真空容器を挾み
込むように2つの永久磁石を配置した構成であり、使用
する際は、これとは別体の被排気容器に接続されるよう
になっていた。
A conventional sputter ion pump has, for example, two cathode electrodes and an anode electrode sandwiched between them in a rectangular vacuum container, and two permanent magnets are arranged so as to sandwich the vacuum container. It has a structure, and when it is used, it is connected to an exhausted container which is a separate body from this.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

一般に、スパッタイオンポンプの真空度を上げるために
は、(i)被排気容器の容積(表面積)を小さくするこ
とと、(ii)スパッタイオンポンプと被排気容器との間
の排気コンダクタンス(気体の流れやすさ;〔/se
c〕)を上げることが必要である。ところが、上記従来
のスパッタイオンポンプでは、上記(i)の条件を満た
すためには外部の被排気容器に通ずる排気口を小径にす
るしかなく、このようにすれば排気コンダクタンスが低
下して上記(ii)の条件を満たすことができなくなる。
逆に、上記(ii)の条件を満たそうとすれば、今度は上
記(i)の条件が得られなくなる。すなわち、従来のス
パッタイオンポンプで上記(i)及び(ii)の条件を共
に満足させることは、非常に困難であった。
Generally, in order to increase the degree of vacuum of the sputter ion pump, (i) reduce the volume (surface area) of the exhausted container, and (ii) exhaust conductance (gas emission) between the sputter ion pump and the exhausted container. Ease of flow; [/ se
c)) needs to be raised. However, in the above-mentioned conventional sputter ion pump, in order to satisfy the condition of (i), the exhaust port communicating with the outside exhausted container must be made small in diameter, and if this is done, the exhaust conductance decreases and the above ( The condition of ii) cannot be met.
On the contrary, if the condition (ii) is to be satisfied, the condition (i) cannot be obtained this time. That is, it was very difficult to satisfy both the above conditions (i) and (ii) with the conventional sputter ion pump.

本発明は、上記問題点に鑑み、小型の装置で高真空を得
ることのできるスパッタイオンポンプを提供することを
目的とする。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a sputter ion pump that can obtain a high vacuum with a small device.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明のスパッタイオンポンプは、真空容器を円筒状に
し、この中に納まるようにカソード電極とアノード電極
を環状にすると共に、上記真空容器外の永久磁石をも上
記電極の形状に対応して環状にして、上記円筒状の真空
容器の中央付近を被排気空間としたことを特徴とするも
のである。
In the sputter ion pump of the present invention, the vacuum container is formed into a cylindrical shape, the cathode electrode and the anode electrode are formed into an annular shape so as to be housed therein, and the permanent magnet outside the vacuum container is also formed into an annular shape corresponding to the shape of the electrode. In addition, the vicinity of the center of the cylindrical vacuum container is set as an exhausted space.

〔作用〕[Action]

上記真空容器内では、磁界中の冷陰極放電により気体分
子が電離し、カソード電極にトラップされる(イオンポ
ンプ作用)。更に、この際にカソード電極からカソード
材料がスパッタされ、これによりアノード電極等に活性
なゲッタ膜が生成され、このゲッタ膜によって気体分子
が吸着される(化学吸着作用)。
In the vacuum container, gas molecules are ionized by cold cathode discharge in a magnetic field and trapped in the cathode electrode (ion pump action). Further, at this time, the cathode material is sputtered from the cathode electrode, whereby an active getter film is generated on the anode electrode and the like, and gas molecules are adsorbed by this getter film (chemical adsorption action).

本発明では、このような排気作用は、真空排気能力のあ
る環状のエレメント(カソード電極、アノード電極)に
よってとり囲まれた空間(すなわち、上記被排気空間)
に対して行われる。そのため、被排気空間の容積である
被排気容積が小さいにもかかわらず、従来のように排気
口を介してでなく周囲全体から排気できることにより、
排気コンダクタンスを大きくとることができる。従っ
て、前述した(i)および(ii)の条件を共に満足し、
小型の装置で高真空を実現できるようになる。
In the present invention, such an exhaust action is a space surrounded by an annular element (cathode electrode, anode electrode) having a vacuum exhaust capability (that is, the exhausted space).
Done against. Therefore, even though the exhausted volume, which is the volume of the exhausted space, is small, it is possible to exhaust from the entire surroundings instead of through the exhaust port as in the conventional case,
Exhaust conductance can be increased. Therefore, the above conditions (i) and (ii) are both satisfied,
High vacuum can be realized with a small device.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例を示す一部断面斜視図であ
り、第2図はその縦断面図である。
FIG. 1 is a partial sectional perspective view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a vertical sectional view thereof.

第1及び第2図において、円筒状の真空容器1内には環
状の金属板(例えばチタン製)でできた2枚のカソード
電極2,3が互いに対向して配置されると共に、これらカ
ソード電極2,3によって挾み込まれるように環状のアノ
ード電極4が配置されている。アノード電極4は、小さ
な円筒4aを複数個結合した、いわゆるHOLE AND SLOT構
造(特許第585335号参照)を環状に形成したものであ
る。なお、真空容器1の側壁から外部に向って、アノー
ド電極4に高電圧を導入するためのアノード高電圧導入
端子4bが出ている。更に、真空容器1の外部には、上記
カソード電極2,3及びアノード電極4の形状に対応した
環状の2つの永久磁石5,6が、互いに逆の極が対向して
真空容器1を挾み込むように配置されている。このよう
に構成することにより、真空容器1の中央付近には、カ
ソード電極2,3およびアノード電極4によって取り囲ま
れた領域が生じ、この領域を被排気空間7としている。
In FIGS. 1 and 2, two cathode electrodes 2 and 3 made of an annular metal plate (for example, made of titanium) are arranged to face each other in a cylindrical vacuum container 1, and the cathode electrodes An annular anode electrode 4 is arranged so as to be sandwiched between the two. The anode electrode 4 is formed by annularly forming a so-called HOLE AND SLOT structure (see Japanese Patent No. 585335) in which a plurality of small cylinders 4a are connected. An anode high voltage introducing terminal 4b for introducing a high voltage to the anode electrode 4 extends outward from the side wall of the vacuum container 1. Further, outside the vacuum container 1, two annular permanent magnets 5 and 6 corresponding to the shapes of the cathode electrodes 2 and 3 and the anode electrode 4 are sandwiched in the vacuum container 1 with their opposite poles facing each other. It is arranged to be crowded. With this structure, a region surrounded by the cathode electrodes 2 and 3 and the anode electrode 4 is formed in the vicinity of the center of the vacuum container 1, and this region is the exhausted space 7.

上記構成における真空排気動作について、以下に説明す
る。
The vacuum exhaust operation in the above configuration will be described below.

真空容器1の内部には、永久磁石5,6により縦方向の磁
界Hが生じると共に、カソード電極2,3をグランド電位
としアノード電極4に端子4bから高電圧を導入すること
により冷陰極放電が起こる。このように磁界H中で冷陰
極放電が生じることにより、気体分子が電離し、カソー
ド電極2,3にトラップされる(イオンポンプ作用)。
A vertical magnetic field H is generated by the permanent magnets 5 and 6 inside the vacuum container 1, and cold cathode discharge is generated by setting the cathode electrodes 2 and 3 to the ground potential and introducing a high voltage from the terminal 4b to the anode electrode 4. Occur. When the cold cathode discharge is generated in the magnetic field H in this manner, gas molecules are ionized and trapped in the cathode electrodes 2 and 3 (ion pump action).

更に、上記のトラップ時に、カソード電極2,3からカソ
ード材料(チタン等)がスパッタされる。すると、アノ
ード電極4等の表面に、活性なゲッタ膜(チタンゲッタ
等)が生成され、このゲッタ膜に気体分子が吸着される
(化学吸着作用)。
Further, at the time of the above trap, the cathode material (titanium or the like) is sputtered from the cathode electrodes 2 and 3. Then, an active getter film (titanium getter or the like) is formed on the surface of the anode electrode 4 or the like, and gas molecules are adsorbed on the getter film (chemical adsorption action).

このようなイオンポンプ作用及び化学吸着作用によって
真空排気が行われるが、本実施例は従来のものと異り、
上述したように真空排気能力のあるエレメント(カソー
ド電極2,3、アノード電極4)によって取り囲まれた領
域が被排気空間7となり、ここで真空排気が行われる。
そのため、被排気容積が被排気空間7の容積となること
から、被排気容積を非常に小さくでき、よって高真空に
するための前述した(i)の条件を満たすことができ
る。しかも、従来のように排気口を介してでなく周囲全
体から排気されるので、単に気体の流れに関して言え
ば、非常に大きな排気口を介して排気されるのと実質上
等しくなり、すなわち排気コンダクタンスを上げること
ができ、よって前述した(ii)の条件を満たすことがで
きる。従って本実施例によれば、前述した(i)及び
(ii)の条件を共に満足し、よって小型の装置で高真空
を実現することができる。
Evacuation is performed by such ion pump action and chemical adsorption action, but this embodiment is different from the conventional one,
As described above, the region surrounded by the elements (the cathode electrodes 2 and 3, the anode electrode 4) having the vacuum evacuation capacity becomes the exhausted space 7, and the vacuum exhaust is performed here.
Therefore, since the exhausted volume becomes the volume of the exhausted space 7, the exhausted volume can be made extremely small, and thus the condition (i) described above for achieving a high vacuum can be satisfied. Moreover, since it is exhausted from the entire surroundings, not through the exhaust port as in the past, in terms of gas flow, it is substantially the same as exhausted through a very large exhaust port, that is, the exhaust conductance. Therefore, the condition (ii) described above can be satisfied. Therefore, according to the present embodiment, both the above-mentioned conditions (i) and (ii) are satisfied, so that a high vacuum can be realized with a small device.

上述したように小型で高真空の本実施例のスパッタイオ
ンポンプは、特に電子ビーム装置(電子顕微鏡、電子ビ
ーム露光装置、電子ビームLSIテスタ等)における電子
銃の真空排気ポンプとして最適であり、その適用例を第
3図に示す。同図では、カソード11、アノード12、ウェ
ーネルト13等を有する電子銃本体10を真空容器1の中央
に嵌め込んで固定した構成としてあり、ウェーネルト13
の側壁に排気用の孔14を形成することにより、矢印で示
すような径路で上述した排気が行われる。
As described above, the compact and high-vacuum sputter ion pump of this embodiment is particularly suitable as a vacuum pump for an electron gun in an electron beam apparatus (electron microscope, electron beam exposure apparatus, electron beam LSI tester, etc.). An application example is shown in FIG. In the figure, an electron gun main body 10 having a cathode 11, an anode 12, a Wehnelt 13 and the like is fitted and fixed in the center of the vacuum container 1.
By forming the exhaust hole 14 in the side wall of the above, the above-described exhaust is performed in the path indicated by the arrow.

高い輝度の電子ビームを発生する電子銃は、一般に真空
度が高いほど、寿命および安定性が増大する。そのため
従来は、大型のイオンポンプを使用しなければならず、
これに伴って電子ビーム装置全体が大型化してしまって
いた。そこで上述したように小型で高真空を実現できる
本実施例のスパッタイオンポンプを用い、この中に第3
図のように電子銃を組み込めば電子ビーム装置全体の小
型化を容易に実現することができる。
An electron gun that produces a high-intensity electron beam generally has a longer life and stability as the degree of vacuum increases. Therefore, in the past, a large ion pump had to be used,
Along with this, the entire electron beam apparatus has become larger. Therefore, as described above, the sputter ion pump of this embodiment, which is compact and can realize a high vacuum, is used.
By incorporating an electron gun as shown in the figure, it is possible to easily realize the miniaturization of the entire electron beam apparatus.

なお、カソード電極2,3の材料としては、チタンが望ま
しいが、気体分子を吸着し得る活性的な材料であればこ
れに限定されることはない。
The material of the cathode electrodes 2 and 3 is preferably titanium, but is not limited to this as long as it is an active material capable of adsorbing gas molecules.

また、本発明は上述した電子銃以外にも、高真空を得た
い各種の装置に適用し得るものである。
In addition to the electron gun described above, the present invention can be applied to various devices for which a high vacuum is desired.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明のスパッタイオンポンプによれば、ポンプ全体を
環状にして、その中央付近を被排気空間としたことによ
り、被排気容積の減少と排気コンダクタンスの増加とを
両立させることができ、従って小型でありながら高真空
を実現することができる。しかも、本発明を電子ビーム
装置における電子銃の真空排気ポンプとして使用すれ
ば、電子ビーム装置全体を小型化できるという効果も得
られる。
According to the sputter ion pump of the present invention, by making the entire pump annular and making the exhausted space near the center thereof, it is possible to achieve both a decrease in the exhausted volume and an increase in the exhaust conductance, and therefore a small size. It is possible to realize a high vacuum. Moreover, if the present invention is used as a vacuum exhaust pump for an electron gun in an electron beam apparatus, an effect that the entire electron beam apparatus can be downsized can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す一部断面斜視図、 第2図は同実施例を示す縦断面図、 第3図は同実施例を電子銃の真空排気ポンプとして適用
した一例を示す縦断面図である。 1……真空容器、 2、3……カソード電極、 4……アノード電極、 4a……円筒、 5、6……永久磁石、 7……被排気空間。
FIG. 1 is a partial sectional perspective view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a vertical sectional view showing the same embodiment, and FIG. 3 is an example in which the same embodiment is applied as a vacuum exhaust pump of an electron gun. FIG. 1 ... Vacuum container, 2, 3 ... Cathode electrode, 4 ... Anode electrode, 4a ... Cylinder, 5, 6 ... Permanent magnet, 7 ... Exhausted space.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大窪 和生 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 後藤 善朗 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazuo Okubo 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa, Fujitsu Limited (72) Inventor Yoshiro Goto 1015, Kamikodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki, Kanagawa

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】真空容器(1)内に、互いに対向する2つ
のカソード電極(2,3)と、該2つのカソード電極に挾
まれるように配置された、複数の小さな円筒(4a)を結
合した構造のアノード電極(4)とを有すると共に、互
いに逆の極が対向し前記真空容器を挾み込むように配置
された2つの永久磁石(5,6)を有し、前記カソード電
極からスパッタされた原子の作用によって真空排気を行
うスパッタイオンポンプにおいて、 前記真空容器(1)を円筒状にし、該真空容器内に納ま
るように前記カソード電極(2,3)および前記アノード
電極(4)を環状にすると共に、該カソード電極および
アノード電極の形状に対応して前記永久磁石(5,6)を
環状にして、前記円筒状の真空容器の中央付近を被排気
空間(7)としたことを特徴とするスパッタイオンポン
プ。
1. A vacuum container (1) comprising two cathode electrodes (2, 3) facing each other and a plurality of small cylinders (4a) arranged so as to be sandwiched by the two cathode electrodes. The anode electrode (4) having a combined structure, and two permanent magnets (5, 6) arranged so that opposite poles face each other and sandwich the vacuum container. In a sputter ion pump that evacuates by the action of sputtered atoms, the vacuum container (1) is formed into a cylindrical shape, and the cathode electrode (2, 3) and the anode electrode (4) are housed in the vacuum container. And the permanent magnets (5, 6) in an annular shape corresponding to the shapes of the cathode electrode and the anode electrode, and an exhausted space (7) near the center of the cylindrical vacuum container. Spattery characterized by Nponpu.
【請求項2】前記カソード電極(2,3)はチタンででき
ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のス
パッタイオンポンプ。
2. The sputter ion pump according to claim 1, wherein the cathode electrodes (2, 3) are made of titanium.
JP3588887A 1987-02-20 1987-02-20 Spatula ion pump Expired - Lifetime JPH0759943B2 (en)

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JPS63205475A JPS63205475A (en) 1988-08-24
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016002320A1 (en) * 2014-06-30 2016-01-07 国立研究開発法人情報通信研究機構 Laminated ultra-high vacuum forming device

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016002320A1 (en) * 2014-06-30 2016-01-07 国立研究開発法人情報通信研究機構 Laminated ultra-high vacuum forming device
EP3163599A4 (en) * 2014-06-30 2018-02-21 National Institute of Information and Communication Technology Laminated ultra-high vacuum forming device
US10381204B2 (en) 2014-06-30 2019-08-13 National Institute Of Information And Communications Technology Laminated ultra-high vacuum forming device

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63205475A (en) 1988-08-24

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