JPS59130057A - Sputter-ion pump for activated alloy formation-type compound cathode - Google Patents

Sputter-ion pump for activated alloy formation-type compound cathode

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JPS59130057A
JPS59130057A JP529183A JP529183A JPS59130057A JP S59130057 A JPS59130057 A JP S59130057A JP 529183 A JP529183 A JP 529183A JP 529183 A JP529183 A JP 529183A JP S59130057 A JPS59130057 A JP S59130057A
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JP
Japan
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cathode
anode
cathodes
ion pump
zirconium
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JP529183A
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Yasushi Tsuji
辻 泰
Tatsuo Okano
岡野 達雄
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Ulvac Inc
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Ulvac Inc
Nihon Shinku Gijutsu KK
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • 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

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  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable high exhaust efficiency to be obtained, by constituting cathodes which are facing each other with an anode placed therebetween, with plural kinds of metal material, and forming an alloy getter layer with very high-activity by means of sputtering on the surface of the cathodes. CONSTITUTION:Two cathodes 3, 4 facing each other with a multicell-type anode place therebetween are disposed in the pump container 1, one cathode 3 is made of aluminum, and the other cathode 4 is made of zirconium. And, a uniform magnetic field is applied to them along the axial direction of the anode 2. When a voltage is applied between the anode and cathode, cations and electrons are produced, newly produced secondary electrons further ionize other gas molecules, and cations and electrons are thus produced. These cations impinge upon the sputtering parts 3a, 4a on the surface of the cathodes 3, 4 in order to sputter aluminum atoms and zirconium atoms, and these sputtered metal atoms are cumulated on the parts 3b, 4b where each cell of the anode 2 is silhouetted. Thus, a binary alloy-getter film with high activity and made of aluminum and zirconium is formed.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はスパッタイオンポンプの改良に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This invention relates to improvements in sputter ion pumps.

スパッタイオンポンプは気体をできるだけ効率・よくイ
オン化するためにペニング放電、マグネトロン放電或い
は逆マグネトロン放電を利用し、放電の中で生 成され
た正イオンが加速されて通常チタンから成る陰極面に衝
突し、チタン原子をスノセツタし、スノξツタリングで
形成された新鮮なチタン表面での化学結合やイオく捕捉
によって排気を行なう。そして一般にスパッタイオンポ
ンプはペニングセルに基いており、各セルは二枚の陰極
板と、その間に挿置された筒状の陽極とから構成され、
陽極の軸線に磁界がかけられている。またスノξツタイ
オンポンプは真空系内のガスを外部へ排出するのではな
く、ポンプの内部にため込むポンプであるので排気容量
には限界があり、それによりポンプ素子の寿命が決まり
、またため込んだガスを再び放出する性質があシ、これ
はメモリー効果またはアルゴン不安定性と呼ばれる現象
の原因となっている。この種の直交電磁昇ポンプは圧力
の低下につれて排気速度が落ちる。これは、すでに排気
した気体が再放出してポンプ内で気体源となシ、有効排
気速度を低下させるためであるそのためスノぞツタイオ
ンポンプで極低圧を得るためには排気すべき気体の盆を
最少限におさえておくことが重要である。しかしこれに
は実際問題として限度がある。そこで従来技術において
は陰極および(または)コレクタ電極を冷却して気体の
再放出を減少させる方法〜が知られている。捷たため込
まれた気体の再放出をおさえる方法としては表面に金属
膜を蒸着してため込ま扛た気体を埋め込んでしまう方法
が知られている。
Sputter ion pumps use Penning discharge, magnetron discharge, or reverse magnetron discharge to ionize gas as efficiently and efficiently as possible, and the positive ions generated during the discharge are accelerated and collide with the cathode surface, which is usually made of titanium. , titanium atoms are snorted, and exhaust is performed by chemical bonding and ion trapping on the fresh titanium surface formed by snorting. Sputter ion pumps are generally based on Penning cells, and each cell consists of two cathode plates and a cylindrical anode inserted between them.
A magnetic field is applied to the axis of the anode. In addition, since the Snow ξ Tsutai ion pump is a pump that stores the gas in the vacuum system inside the pump rather than exhausting it to the outside, there is a limit to the exhaust capacity, which determines the lifespan of the pump element, and also stores the gas inside the pump. It has the tendency to release gas again, causing a phenomenon called memory effect or argon instability. In this type of orthogonal electromagnetic lift pump, the pumping speed decreases as the pressure decreases. This is because the gas that has already been evacuated is released again and becomes a gas source within the pump, reducing the effective pumping speed. It is important to keep this to a minimum. However, there are practical limits to this. Therefore, methods are known in the prior art for cooling the cathode and/or collector electrode to reduce gas re-emission. A known method for suppressing the re-release of the stored gas is to deposit a metal film on the surface and bury the stored gas.

守踏起藉斐■h やすく、この現象はまだスノ々 ツタ効率の高いガスはど誘起し易く、陰極がスノξノぐ
ツタ部、四部をガス捕捉部としたものやハネカム構造の
スノぞツタ陰極を陽極とコレクタ電極との間に挿置した
三極イオンポンプ等が提案されている。これら装置によ
シ希ガスに対する排気速度が小さくしかも不安定である
欠点をある程度改良することができた。しかしながら、
従来装置は、排気量が飽和状態に近づくにつれての排気
速度の低下や不活性ガスに対する低い排気速度さらには
排気されたガスの再放出の問題を満足できる程度に解決
するには至っていない。
This phenomenon is easy to induce in the case of highly efficient gases, such as those in which the cathode is the snot vine part, the fourth part is the gas trapping part, or the snot vine with a honeycomb structure. Three-electrode ion pumps and the like have been proposed in which a cathode is inserted between an anode and a collector electrode. These devices have been able to improve to some extent the drawbacks of low and unstable pumping speed for rare gases. however,
Conventional devices have not satisfactorily solved the problems of reduced pumping speed as the pumping volume approaches saturation, low pumping speed for inert gases, and re-emission of the pumped gas.

そこでこの発明の目的は、比較的簡単な構造で排気速度
、ガスの再放出およびアルゴン不安定性の問題を有効に
解決できる活性合金生成型複合陰極スパッタイオンポン
プを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an active alloy-forming composite cathode sputter ion pump that has a relatively simple structure and can effectively solve the problems of pumping speed, gas re-emission, and argon instability.

従って、この発明によるスパッタイオンポンプにおいて
は、陽極をはさんで配置される1衾極は複数の金属材料
で構成され、陰極表面のスパッタリングにより活性度の
非常に高い合金ゲッタ層を形成するようにされる。これ
により高い排気効率を得ることができる。なお金属材料
としてはアルミニウム、ジルコニウム、チタン、トリウ
ム、パリ1ウムおよび希土類金属等を挙げることができ
る。
Therefore, in the sputter ion pump according to the present invention, one pole placed across the anode is composed of a plurality of metal materials, and a highly active alloy getter layer is formed by sputtering the cathode surface. be done. This allows high exhaust efficiency to be obtained. Note that examples of the metal material include aluminum, zirconium, titanium, thorium, pallium, and rare earth metals.

以下この発明を添附口面を参照してさらに説明する。The present invention will be further explained below with reference to the appendix.

第1図にはこの発明による複合陰極スパッタイオンポン
プの実施例を示し、/はポンプ容器で、2はマルチセル
型の陽極で、この陽極λをはさんで対向する二つの陰極
32弱が配置されている。
FIG. 1 shows an embodiment of a composite cathode sputter ion pump according to the present invention, where / is a pump container, 2 is a multi-cell type anode, and two cathodes 32 or less are arranged facing each other with this anode λ in between. ing.

一方の陰極3はアルミニウムから成9、他方の陰W4’
はジルコニウムから成っている。そして陽極λの軸線方
向に沿って一様な磁場Hがかけら扛ている。スパッタイ
オンポンプの動作により陰陽両極間に電圧を印加すると
、陽極セル中央部に放電が発生し、放出された電子は陽
極2に引き付けられるが、磁場Hの作用で電子は長いら
せん運動をおこない、途中で残留ガス分子と衝突し、正
イオンと電子とが生成され、新たにできた二次a子はさ
らに他のガス分子を電離して正イオンと電子を生成する
。これらの正イオンは陰極3.グの衣面上のスノξツタ
部分Ja、≠aに衝突してアルミニウム原子およびジル
コニウム原子をスノセツタし、スパッタされたこれらの
金属原子は主として陽極λの各セルの影になる部分3b
、41bに堆積し、アルミニウムおよびジルコニウムか
ら成る活性度の高い二元合金ゲッタ膜が形成される。活
性ガスはこの二元合金ブック膜と反応して化合物を作っ
て固定され、寸だ不活性ガスは上記二元合金ゲッタ膜部
分3b、弘すおよび陽極コの堆積した金属層に埋め込マ
扛ることになる。
One cathode 3 is made of aluminum 9, and the other cathode W4'
is made of zirconium. A uniform magnetic field H is distributed along the axial direction of the anode λ. When a voltage is applied between the negative and positive electrodes by the operation of the sputter ion pump, a discharge occurs in the center of the anode cell, and the emitted electrons are attracted to the anode 2, but due to the action of the magnetic field H, the electrons perform a long spiral motion. On the way, they collide with residual gas molecules to generate positive ions and electrons, and the newly created secondary a atoms further ionize other gas molecules to generate positive ions and electrons. These positive ions form the cathode 3. The sputtered metal atoms collide with the sputtered part Ja,≠a on the coating surface of the anode, and snoset aluminum atoms and zirconium atoms, and these sputtered metal atoms mainly form the shadow part 3b of each cell of the anode λ.
, 41b to form a highly active binary alloy getter film made of aluminum and zirconium. The active gas reacts with this binary alloy book film to form a compound and is fixed, while the inert gas is buried in the deposited metal layer of the binary alloy getter film portion 3b, the layer and the anode. That will happen.

こうして形成された複合ゲッタ膜部分3 b 、 ’I
 bのゲッタ作用はスノξツタ部分3a、≠aのゲッタ
作用に比べて著しく大きいため、残留気体分子は複合ゲ
ッタ膜部分jb、≠bによって誕先的に捕捉される。従
って常時イオン衝撃にさらされている部分に存在する捕
捉された気体分子密度が相対的に小さくなり、イオン衝
撃により再放出される気体分子の量を低減させることが
できる。
The thus formed composite getter film portion 3b, 'I
Since the getter action of b is significantly larger than that of the snow ξ ivy portion 3a, ≠a, the residual gas molecules are first captured by the composite getter film portion jb, ≠b. Therefore, the density of trapped gas molecules existing in a portion constantly exposed to ion bombardment becomes relatively small, and the amount of gas molecules re-released due to ion bombardment can be reduced.

また合金ゲッタ膜は陰極3.≠の表面のスノξツタによ
って常時形成されているため、新鮮なゲッタ表面を容易
に維持することができ、従って活性化処理も不快となる
Also, the alloy getter film is used as the cathode 3. A fresh getter surface can be easily maintained because it is constantly formed by vines on the surface of ≠, and therefore the activation process is also unpleasant.

さらに陰極3.グを構成する金属材料の種類および陽極
セルに対向する部分の面積比を変えることによって任意
の成分比の合金ゲッタ膜を形成することができる。
Furthermore, cathode 3. An alloy getter film having an arbitrary component ratio can be formed by changing the type of metal material constituting the group and the area ratio of the portion facing the anode cell.

次にこの発明による複合陰極スパッタイオンポンプの作
用効果を従来型のスパッタイオンポンプのものと対比さ
せて実験例に基づキ説明する。
Next, the effects of the composite cathode sputter ion pump according to the present invention will be explained based on experimental examples in comparison with those of a conventional sputter ion pump.

アルミニウムとジル コニウムを陰極に使用した複合陰
極スパッタイオンポンプを試作し、同一形状のチタン陰
極スパッタイオンポンプとの性能の比較試、験を行なっ
たところ、次の結果が得られた。
We prototyped a composite cathode sputter ion pump using aluminum and zirconium as cathodes, and conducted performance comparison tests with a titanium cathode sputter ion pump of the same shape, and obtained the following results.

/)水素を多重に排気した後、アルゴンを排気させ、陰
極面からの水素の再放出を比較した結果残留気体中のア
ルゴンに対する水素の存在比は第2図に示すようにアル
ミニウムとジルコニウムとから成る複合陰極の場合の値
はチタン陰極の場合のオλ以下であった。
/) After evacuating hydrogen multiple times, argon was evacuated and the re-emission of hydrogen from the cathode surface was compared. As a result, the abundance ratio of hydrogen to argon in the residual gas was found to be different from that of aluminum and zirconium, as shown in Figure 2. The value in the case of the composite cathode consisting of λ was less than that in the case of the titanium cathode.

2)窒素に対する排気速度は複合陰極の場合の方がチタ
ン陰極の場合より第3図に示すように約λ倍程度大きい
結果が得られた。
2) As shown in FIG. 3, the pumping speed for nitrogen was about λ times higher in the case of the composite cathode than in the case of the titanium cathode.

3)アルゴンに対する排気速度は複合陰極の場合、チタ
ン陰極に比較して第グ図に示すように3倍以上大きく、
またアルゴン不安定性もほとんど観察されなかった。
3) In the case of a composite cathode, the pumping speed for argon is more than three times higher than that of a titanium cathode, as shown in Fig.
Also, almost no argon instability was observed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明のスパッタイオンポンプの原理を示す
断面図、第2図はこの発明によるポンプと従来のポンプ
とにおける残留気体中のアルゴンに対する水素の存在比
を示すグラフ、第3図は窒素に対する排気速度の比較例
を示すグラフ、第≠図はアルゴンに対する排気速度の比
較クリを示すグラフである。 図中、!二陽極、3.グ:陰極、3a、グa:スノξツ
タ部分、3b、’lb :合金ゲッタ膜部分。 手続補正書(自発) 昭和58年 2月15日 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和58年 特許願 第 5291号 2、発明の名称 活性合金生成型複合陰極スパッタイオンポンプ3、補正
をする者 事件との関係   特許出願人 住 所  神奈川県茅ケ崎71〕萩回25(it○番地
名称  日本真空技術株式会社 4、代理人 〒105住所 東京都港区西新橋1丁目1番15号物産
ビル別館 電話(591) 0261明  細  書 明     細     も 1発明の名相、 活性合金生成型核合陰物スパッタ イオンポンプ 、24中g’+ 1fr= 刃くの範[1」/ 中空状
のセルに画定さねf7L−動≦をはさんで舵体・される
一対の陰極を陰極面のスパッタによシ活性度の非常に高
い合金ゲッタ層を膨軟、する金跣判別で偶成したことを
特徴とする活性合金生故型似合陰伶スパッタイオンポン
プ0 .2 陰極の各々が異なる金属制別から成る特JIM+
−fJ<のflIi)曲り1.1項に記載のスパッタイ
オンポンプ。 3 陽極をはきんで配ト烙れる名陰極が複数の異なる金
杯材料部分を備え、差1向した各陰極部分が異なる金巖
材料から成るように41・5敗したlp:1許N1’J
求の崩」四糖7項に記載のス・ぐツタイオンポンプ。 、3、発明の詳細な説明 この発明はスパッタ爪オンポンプの改良vc Itsす
るものである。 スパッタイオンポンプは気体をできるだけ効率よ〈イオ
ン化するためにペニング放電、マグネトロン放電或いは
逆マグネトロン放電をオリ用し、放電の中で生成ざj、
た正イオンが7+11速はれて通常チタンから成る陰極
面に衝突し、チタン原子をスパッタし、スパッタリング
で形成てれた新鮮なチタン表面での化学結合やイオン捕
捉によって排気を行なう。そして一般にスパッタイオン
ポンプはペニングセルに基いておシ、各セルは二枚のk
m板と、そのHに挿置された筒状の陽極とから構成妊n
、、陽極の榴1線に磁界がかけられている。またスパッ
タイオンポンプは真空系内のガスを外部へυト出するの
ではなく、ポンプの内部にため込むポンプであるので排
気容量には限界があシ、・それによシポンプ素子の寿命
が決まシ、またため込んだガスを再び放出する性質があ
シ、これはメモリー効果寸たけアルゴン不安定性と呼は
j、る現象の原因となっている。この種の直交電磁界ポ
ンプ−゛圧力の低下につれて排気速度が落ちる。これは
、すでに排気した気体が再放出してポンプ内で気体臨と
なシ、有効排気速度を低下させるためである。そのため
スパッタイオンポンプで極低圧を得るためには排気すべ
き気体の量を最少限におさえておくことが1俊である。 しかしこfl、 K: Id実際問題として限度がある
。そこで従来技術においては陰極および(またa)コレ
クタ電極を冷却して気体の再放出を減少させる方法が知
らj2ている。またため込寸れた気体の再放出をおさえ
る方法としては表面に金属膜を蒸着してため適寸jた気
体を埋め込んでし捷う方法か知られている。 メモリー効果は%にヘリウム、ネオン、アルコ゛ン等の
不活性ガスや水素のような爾極面で抽λられ、その面と
の結合力の弱いガスで起シやすく、この現象はまたスノ
々ツタ効率の高いガスはど誘起し易く、陰極がスパッタ
されると、そこに捕捉さj、ていたガスも一緒に叩き出
されるためと考えられる。水素は超高真空装崎の残留気
体の主成分であるため、この効果は超高真空を得る目的
でスパッタイオンポンプを使用する場合に大きな障害と
なる。 そこで従来、陰極面に平行な溝を設は凸部をスパッタ都
、四部をガス捕捉部としたものやハネカム構造のスパッ
タ陰極を陽極とコレクタ電わ3との間に挿置した三極イ
オンポンプ等か提案きj−でいる。これら装俗によシ希
ガスに対する排気速度t・小さくしかも不安定である欠
点をある程度改良することかで@た。しかしな力・ら、
従来装飾は、す[気量が飽和状態に近づくにつれての排
気速度の低下や不活性ガスに対する低い排気速度はらに
はすl。 気でnたガスの再放出の問題を沼足できる程度に解決す
るには至っていない。 そこでこの発明の目的は、比較的伝J単な朴・造で排気
速度、ガスの再放出およびアルゴン不安定性の問題を有
効に解決できる活性合金生成型複合陰極スパッタイオン
ポンプを提供することKある。 従って、この発明によるスパッタイオンポンプにおいて
は、陽極をはさんで配毎さnる陰極り複数の金塊材料で
構成はfl、、l弯棹表面のスパッタリングによシ活性
度の非常に高い合金ゲッタ層を形成するように−Jf1
.る。これによシ高い排気効率を得ることができる。な
お金跣材別としてはアルミニウム、ジルコニウム、チタ
ン、トリウム、バリウムおよび希土類金属等を埜げるこ
とができる。 以下この発明を添付図面を参照してさらに説明する。 駆/図にはこの発明による複合1喋極ス只ツタイオンポ
ンプの実施例を示し、/[ポンプ容器で、2はマルチセ
ル型の陽極で、この陽極コをはさんで対向する二つの陰
極3.ダか耐傷されている。 −力の陰極3Viアルミニウムから成り、他力の陰什弘
はジルコニウムから成っている。そして陽極dの0!i
li約方向に沿って一様な磁場Hがかりられている。ス
パッタイオンポンプの訛、・作により陰陽両極間に電圧
を印加すると、陽極セル中央部に放電が発生し、hy出
された電子は陽〜コに引きt=Jけら)′I−るが、磁
場Hの作用で電子ね長いらせん連動をおこない、途中で
残留ガス分子と衝突し、正イオンと市、子とか生成ざn
5、新たにてきた二次電子けさらに他のガス分子を電離
して正イ財ンと電子を生成する。こn−らの正イオンは
陰極3.ダの表面上のスパッタ部分3a、グaVc衝突
してアルミニラム原子稟よびジルコニウム原子をスパッ
タし、スパッタさrしたこれらの金属原子は主として陽
極コの各セルの影になる部分3b、グbに堆積し、アル
ミニウムおよびジルコニウムから成る活性度の高い二元
合金ゲッタ膜が形成きれる。活性ガスはこの二元合金ゲ
ッタ膜と反応して化合物を作って固定lit、、また不
活性ガスは上記二元合金ゲッタ膜部分3b、弘すおよび
陽極コの堆積しプζ金属層に埋め込まれることになる。 こうして形成された複合ゲッタ#部分3b。 4tbのゲッタ作用はスパッタ部分3a、4’aのゲッ
タ作用に比べて著しく大きいため、残留気体分子は複合
ゲッタ膜部分3b 、4bによって優先的に捕捉式n−
る。従って常時イオン衝撃にζらさnている部分に存在
する捕捉でjだ気体分子密屋、が相対的に小さくなシ、
イオン衝撃にょシ再放出畑ねる気体分子の量を低減きせ
ることかできる。 また合金ケ゛ツタ膜は陰極3.IIの表面のスパッタに
よって常時形成されているため、新鮮なゲッタ表面を容
易に維持することかでき、従って活性化処理も不俣とな
る。 さらに陰極3.弘を栴成する金紙材料の枦類および陽像
セルに対向する部分の面積比を変えることによって任意
の成分比の合金ゲッタ膜を形成子ることができる。 次にこの発明による複合陰極スパッタイオンポンプの作
用効果を従来型のスパッタイオンポンプのものと対比ざ
ぜて実験例VC基づき説明する。 アルミニウムとジルコニウムelB極に使用した複合陰
極スパッタイオンポンプを試作し、同一形状のチタン陰
極スパッタイオンポンプとの性能の比較試験を行なった
ところ、次の結果力・伯られた。 l)水素を多量に排気し、た鏝、アルゴンを排気はせ、
N椰面からの水系の再放出を比較した結果残留気体中の
アルゴンに対うる水素の存在比に第二図に示すようにア
ルミニウムとジルコニウムとから成る複合陰極の場合の
値はチタン陰極の駅1合/7 の/2以下であった。 2)窒累に対するわI−気速度は複合幽極の綴金の力が
チタン陰極の劣1合より第3図に示すように約Ω倍程度
大きい結果が得られた。 3)アルゴンに対する排気速#は複合陰極の場合、チタ
ン陰極に比較し、て第り図に示ブーように3倍以上大き
く、またアルコン不安定性もほとんと観察ざtl−なか
った。 ダ図面の簡単な説明 糾/は1はこの発明のスパッタイオンポンプの原理を示
す断m(図、駆2図はこの発明によるポンプと従来のポ
ンプとにおける残留気体中のアルコンに対する水素の存
在比を示すグラフ、第3図はと素に対する排気速度の比
較例を示すグラフ、81−!グ図はアルゴンに対する排
気速度の比較例を示すグラフである。 図中、−2:IIM、3.ll:陰極、3a 、+a 
ニスバッタ部分、3b、ダb二合金ゲッタ膜部分。
Fig. 1 is a cross-sectional view showing the principle of the sputter ion pump of the present invention, Fig. 2 is a graph showing the abundance ratio of hydrogen to argon in the residual gas in the pump according to the invention and a conventional pump, and Fig. 3 is a graph showing the abundance ratio of hydrogen to argon in the residual gas. Figure 1 is a graph showing a comparison example of the pumping speed for argon. In the diagram! Two anodes, 3. G: cathode, 3a, ga: snow ξ ivy portion, 3b, 'lb: alloy getter film portion. Procedural amendment (voluntary) February 15, 1980 To the Commissioner of the Japan Patent Office 1. Indication of the case 1988 Patent Application No. 5291 2. Name of the invention Active alloy producing composite cathode sputter ion pump 3. Person making the amendment Relationship to the incident Patent applicant address: 71 Chigasaki, Kanagawa Prefecture, Hagi Kai 25 (IT○ Address: Japan Vacuum Technology Co., Ltd. 4, Agent address: 105 Address: Bussan Building Annex, 1-1-15 Nishi-Shinbashi, Minato-ku, Tokyo Telephone: (591) 0261 Specification 1 Name of the invention, active alloy forming nuclear compound sputter ion pump, 24 medium g'+ 1fr=blade range [1''/defined in hollow cells It is characterized by a pair of cathodes sandwiched between a rudder body and a pair of cathodes, which are formed by forming a metal getter layer that expands and softens an alloy getter layer with very high activity due to sputtering on the cathode surface. Special JIM+ active alloy active alloy sputter ion pump with each cathode made of a different metal.
-fJ<flIi) Curvature The sputter ion pump according to item 1.1. 3 The famous cathode, which is distributed by peeling off the anode, is equipped with a plurality of different gold cup material parts, and each cathode part in a different direction is made of a different gold cup material, so that the 41.5 loss lp: 1 tolerance N1'J
Su-gutsutai ion pump described in Section 7 of Tetrasaccharide of "Ku no Kaku". , 3. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This invention provides an improvement to the sputter nail-on pump. Sputter ion pumps use Penning discharge, magnetron discharge, or reverse magnetron discharge to ionize gas as efficiently as possible.
The positive ions spread out at a speed of 7+11 and collide with the cathode surface, which is usually made of titanium, sputtering titanium atoms, and are exhausted by chemical bonding and ion trapping on the fresh titanium surface formed by sputtering. And generally, sputter ion pumps are based on Penning cells, each cell consists of two k
Consisting of an m plate and a cylindrical anode inserted into the h
,,A magnetic field is applied to the anode wire. In addition, since the sputter ion pump stores the gas in the vacuum system inside the pump instead of ejecting it to the outside, there is a limit to the pumping capacity, and this determines the lifespan of the pump element. It also has the tendency to release the stored gas again, which is the cause of a phenomenon called argon instability, which is similar to the memory effect. This type of orthogonal electromagnetic pump - the pumping speed decreases as the pressure decreases. This is because the gas that has already been evacuated is re-emitted and becomes scarce within the pump, reducing the effective pumping speed. Therefore, in order to obtain extremely low pressure with a sputter ion pump, it is important to keep the amount of gas to be evacuated to a minimum. However, as a practical matter, there are limits to this. Therefore, methods are known in the prior art for cooling the cathode and/or the collector electrode to reduce the re-emission of gas. A known method for suppressing the re-release of stored gas is to evaporate a metal film on the surface and bury a suitable amount of gas therein. The memory effect is extracted by inert gases such as helium, neon, alkon, etc., and gases such as hydrogen, which have a weak bond with the polar surface, and this phenomenon is also likely to occur with the This is thought to be because gases with a high temperature are easily induced, and when the cathode is sputtered, the gas trapped there is also knocked out. Since hydrogen is the main component of residual gas in ultra-high vacuum systems, this effect poses a major obstacle when using sputter ion pumps for the purpose of obtaining ultra-high vacuums. Conventionally, three-electrode ion pumps have been developed in which grooves parallel to the cathode surface are provided, the convex part is used as a sputtering area, and the four parts are used as gas trapping parts, and a sputtering cathode with a honeycomb structure is inserted between the anode and the collector wire 3. I'd like some suggestions. The aim was to improve to some extent the drawbacks of these conventional methods, such as the small and unstable pumping speed t for rare gases. However, power, etc.
Conventional decorations are characterized by a decrease in pumping speed as the air volume approaches saturation and a low pumping speed for inert gases. The problem of re-emission of gas has not yet been solved to a satisfactory level. SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an active alloy-forming composite cathode sputter ion pump that can effectively solve the problems of pumping speed, gas re-emission, and argon instability with a relatively simple construction. . Therefore, in the sputter ion pump according to the present invention, the anode is sandwiched between the cathodes and the cathodes, which are composed of a plurality of gold ingot materials. -Jf1 to form a layer
.. Ru. This allows high exhaust efficiency to be obtained. Examples of suitable materials include aluminum, zirconium, titanium, thorium, barium, and rare earth metals. The present invention will be further described below with reference to the accompanying drawings. Figure 1 shows an embodiment of a composite one-pole single-pole ion pump according to the present invention. .. It is scratch resistant. - The power cathode is made of 3Vi aluminum, and the power negative is made of zirconium. And 0 of anode d! i
A uniform magnetic field H is applied along the li direction. When a voltage is applied between the negative and positive electrodes of the sputter ion pump, a discharge occurs in the center of the anode cell, and the emitted electrons are pulled from positive to negative. Due to the action of the magnetic field H, electrons move in a long spiral, collide with residual gas molecules on the way, and form positive ions and molecules.
5. The newly arrived secondary electrons ionize other gas molecules to generate positive electrons and electrons. These positive ions are the cathode 3. The sputtered portion 3a on the surface of the anode collides with aluminum atoms and sputters zirconium atoms, and these sputtered metal atoms are mainly deposited on the shadow portions 3b and 3b of each cell of the anode. However, a highly active binary alloy getter film consisting of aluminum and zirconium can be formed. The active gas reacts with this binary alloy getter film to form a compound and fix it, and the inert gas is embedded in the metal layer deposited on the binary alloy getter film portion 3b, the layer and the anode. It turns out. The composite getter # portion 3b thus formed. Since the getter action of 4tb is significantly larger than that of the sputtered parts 3a and 4'a, residual gas molecules are preferentially captured by the composite getter film parts 3b and 4b.
Ru. Therefore, the trapped gas molecules that exist in the part that is constantly exposed to ion bombardment are relatively small,
Ion bombardment can reduce the amount of gas molecules that are re-emitted. Also, the alloy ivy film is used as the cathode 3. Since the getter is constantly formed by sputtering on the surface of the getter, a fresh getter surface can be easily maintained, and therefore, the activation process is also uneven. Furthermore, cathode 3. An alloy getter film having an arbitrary component ratio can be formed by changing the area ratio of the area of the gold paper material forming the layer and the portion facing the positive image cell. Next, the effects of the composite cathode sputter ion pump according to the present invention will be explained based on Experimental Example VC in comparison with that of a conventional sputter ion pump. We prototyped a composite cathode sputter ion pump using aluminum and zirconium ELB electrodes, and conducted a performance comparison test with a titanium cathode sputter ion pump of the same shape, and the following results were obtained. l) Exhaust a large amount of hydrogen, trowel and argon,
As a result of comparing the aqueous re-release from the N-coconut surface, the abundance ratio of hydrogen to argon in the residual gas shows that the value in the case of a composite cathode made of aluminum and zirconium is the same as that of the titanium cathode, as shown in Figure 2. It was less than 2 of 1 go/7. 2) As for the I-air velocity against the nitrogen deposit, the force of the composite electrode was approximately Ω times greater than that of the titanium cathode, as shown in FIG. 3) In the case of the composite cathode, the exhaust velocity for argon was more than three times higher than that of the titanium cathode, as shown in the diagram, and almost no argon instability was observed. Brief explanation of the drawings: Figure 1 is a cross section showing the principle of the sputter ion pump of the present invention. Figure 3 is a graph showing a comparative example of the pumping speed for arsenic, and Figure 81-! is a graph showing a comparative example of the pumping speed for argon. In the figure, -2: IIM, 3.ll : Cathode, 3a, +a
Varnish batter part, 3b, dab two alloy getter film part.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 Z 中空状のセルに画定された陽極をはさんで配置され
る一対の陰極を陰極面のス・ξツタによシ活性度の非常
に高い合金ブック層を形成する金属材料で構成したこと
を特徴とする活性合金生成型複合陰極スパッタイオンポ
ンプ。 ユ 陰極の各々が異なる悟杵金属材料から成る特許請求
の範囲第7項に記載のスノξツタイオンポンプ。 3、 陽極をはさんで配置される各陰極が複数の異なる
金属材料部分を備え、対向した各陰極部分が異なる金属
材料から成るように構成した特許請求の範囲第1項に記
載のスパッタイオンポンプ。
[Scope of Claims] Z: A metal that forms an alloy book layer with extremely high activity when a pair of cathodes placed across an anode defined in a hollow cell is caused by suction on the cathode surface. An active alloy-generating composite cathode sputter ion pump characterized by being made of a material. The ion pump according to claim 7, wherein each of the cathodes is made of a different metal material. 3. The sputter ion pump according to claim 1, wherein each of the cathodes disposed across the anode includes a plurality of different metal material parts, and each of the opposing cathode parts is made of a different metal material. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011060430A (en) * 2009-09-04 2011-03-24 Sanyu Electron Co Ltd Ionization sputtering vacuum pump

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