JPS6251777A - 真空ポンプ装置内へのガス流を制御するためのオリフイス板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 本発明は、真空ポンプ装置に関し、％Ｋ、エンクロージ
ャと真空ポンプ装置との間のがス流を制御するためのオ
リフィス板に関する。

真空ポンプ装置が、種々の装置、例えばスパッタリング
装置、エツチング装置、イオン注入器、リトグラフィ装
置などで処理チェンバを排気するために広く用いられる
。これらの装置は、種々の幕空ポングの要件を生じさせ
る。幾つかの装置では非常に低い圧力レベルを達成する
ことが必要であり、一方他の装置では真空排気の速度が
最も重要である。さらに他の装置は、周囲の処理ガスの
存在のために既定の真空排気速度を必要とする。

この場合、圧力レベルの関数として比較的一定の排気速
度をもたらすことが望ましい。

排気速度を制御する通常の方法が、ガス流量を制限する
ために処理チェンバと真空ポンプとの間の導管内に、オ
リフィス板又は開口板を位置づける方法である。代表的
に、流量制限オリフィス板は、１又は２以上の円形の穴
を含む。その穴は、真空ポンプ装置の最大容量以下に流
量を制限する。

その穴の面積は、粘性流が生じる比較的高い圧力での所
望の流量によって決定される。この装置の欠点が、分子
流が生じるレベルまで圧力が下がるとき流量が著しく下
がることである。この問題を克服し、分子流型での流量
が粘性及び遷移流型での流量に少なくとも匹敵する装置
を提供することが要求される。分子流型での流量は粘性
及び遷移流型での流量に等しいか或いは幾分それ以下で
あることが可能であシ、流量の大きな相違は除去される
。

本発明の目的は、ガス流を制御するための新規なオリフ
ィス板を提供することである。

本発明の他の目的は、分子流型での圧力での排気速度が
粘性及び遷移流型での圧力での排気速度に関して増加す
る新規な真空ボンデ装置を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、圧力の関数とじてがス流量
を調整するためのオリフィス板を提供することである。

〔発明の概要〕

本発明に従って、これらの及び他の目的及び利点が、粘
性流から分子流までの範囲での圧力でガスを通すだめの
開口を有するオリフィス板で達成される。その開口は、
粘性及び遷移流型の流量と分子流型の流量との間で所望
の比率をもたらすべく選択された周囲対面積比を有する
。

本発明の他の特色に従って、粘性及び遷移流の間の既定
の第１流量及び分子流の間の既定の第２流量でエンクロ
ージャを排気、するための装置が提供される。その装置
は、エンクローツヤと流体接続した真空ボンデ手段及び
エンクローツヤと真空ポンプ手段との間に介在してその
間でガス流を制御するオリフィス板から成る。そのオリ
フィス板は、少なくとも８／、ｔｖの周囲対面積比によ
って特徴づけられる少なくとも１個の開口を有する。

〔好適実施例の説明〕

本発明に従うオリフィス板を使用する低温真空ポンプ装
置が、第１図で断面図で示される。そのポンプ装置は、
はぼ円形の基部１１を含む。基部ｌｌ上には、はぼ円筒
状のノ・ウノング１２が取り付けられている。その／・
ウノングは、環状７ランジ１３を有する最上部で開いて
いる。環状フラン−）１３は、排気されるべきチェンバ
と連通した開孔をかみ合う７ランノに取り付けるための
ものである。

圧縮ヘリウムガスが連続する２段で膨張する閉じたルー
プ冷却装置によって、冷却がもたらされる。この装置は
、離れて設置された圧縮機（図示せず）に連結した２段
膨張器１４を含む。その膨張器は、その上方端に向かっ
て環状７ランノ１７を有する細長い第１段１６及びその
上方端に向かってフランジ１９を有する細長い第２段１
８を含む。その第１段は代表的に５０°に〜８０°にの
オーダーの温度で維持され、第２段はｌｏ’に〜２０’
にのオーダーの温度で維持される。

ポンプの第１段は、膨張器７ランジ１７上に取り付けら
れたほぼカツグ形状の本体２１を含む。

インジウムガスケット２３が、ポンプ本体と膨張器７ラ
ンノとの間で使用されて、膨張器の第１段とポンプの第
１段との間での密接な熱接触を確実にする。

ポンプの第２段は、細長い円筒状コア２７を有するフレ
ーム２６を含む。コア２７は、その最上部に円形端部板
２８を有し且つコアから外方及び下方にのびる複数の放
射状フィン２９を有する。

フレームは、膨張器筒２段の上方端で７ランジ１９上に
取り付けられている。第２段はまた、フレ一台２６上に
複数の個々の板部材３４を含む。これらの板部材の各々
は、はぼ平面状のウェブ部３６を含む。ウェブ部３６は
、その両面でウェブ部からのびる取付フランジ３７を有
する。板部材３４は、ポンプの第２段のためのボン！面
をもたらす。

好適実施例で、板部材は、板部材の内面又は下面４２上
に活性炭又は人工ゼオライトのような低温吸湿材の被覆
を有する銅から製造される。

ルーパ（１ｏｕｖｅｒｅｄ　）熱シールド４４が、ポン
プの第１段で含まれ、第２段より上で取り付けられて外
部の熱放射が直接第２段上に当たるのを防止しよシ低温
の第２段上で排気されることのみが可能なすべてのガス
の通過を可能にする。シールドゆ、や□４．□、ワ。よ
よ、アユ。４８オ。

む。アーム４８は、中央板からボン！第１段の側壁２１
１でのびる。外方及び下方に傾斜したルーパ又はノ々ツ
フル（ｂａｆｆｌｅ）　５６が重なり合いツクターンで
アーム４８の隣シ合うものの間にのび、そのため排気さ
れるべきチェノ・々からの熱放射はポンプの第２段上に
直接当たることができない。第１段２１の一部のため、
ルーパ熱シールド４４は、第１段の残シと実質的に同一
の温度で維持されるう第１図のポンプ装置の構成に関す
る捕捉的詳細が、１９８１年１０月１日発行の米国特許
第４，２９へ３３８号で開示されている。

第１図で示すポンプ装置の入口で、ポンプ内へ・のガス
流量を制御するための本発明に従うオリフィス板６０が
取シ付けられている。オリフィス板６０は熱シールＰ４
４の上流に取り付けられ、そのため真空ポンプに入るあ
らゆるガスがオリフィス板６０内の開口を通過する。熱
シールド４４は、望むならば、オリフィス板６０が比較
的小さいサイズの開口のため熱シールドとして作動する
ので省略され得る。前述のように、可能な最大流量で排
気するよシ既定流量又はその付近で真空ボン！装置内へ
のがス流を維持することが、しばしば必要である。従来
、流量は、ガスの流れを既定流量に制限すべく寸法づけ
られた１又は２以上の円形開口を有するオリフィス板を
設けることによって制限されてきた。しかしながら、円
形開口を有する開口板が、第２図で従来技術と表示した
曲線によって図示するように圧力が粘性流型から遷移型
を通じて分子流型まで減少するとき、流量及び必然的に
排気速度の実質的減少を示す。

分子流型での流量の減少はオリフィス板を設けることに
よって軽減され得ることがわかっている。

そのオリフィス板は、局部的分子流を促す寸法を有する
高い周囲対面積比によって特徴づけられる１又は２以上
の開口を有する。結果として、分子流型での排気速度は
増加するが、上方圧力型での排気速度は減少し、従来技
術の装置を用いて得られうるよりかなシ一様な排気速度
対圧力特性をもたらす。本発明に従う代表的排気速度対
圧力特性は、第２図で曲線１００．１０４によって図示
される。

オリフィス板６０の好適実施例が、第３図で示される。

オリフィス板は、銅又はアルミニウムの薄い円板であシ
、取付穴６２及び複数の細長いスリット６４を含む。長
く狭いスリットが、　　１０−”トル範囲から１０−’
　　）ル範囲までの圧力について比較的一様な流量及び
所望の高い周囲対面積比をもたらす。次に、追加的スリ
ットが、圧力の関数と同一の特性を維持しながら流量全
体を増加させるために加えられうる。第３図の実施例で
、スリット６４は、放射状に配列されて環状ツヤターン
を形成する。第３図で示すオリフィス板６０は、各々幅
０．０６インチ（約０．１５　ｃｙｎ　）、長さく約１
．５９ｃＷ１）の１００個のスリットを含む。この実施
例は、１０−２トル範囲で毎秒２２５リツトルの、１０
−’　トル範囲で毎秒１８５リツトルの流速をもたらす
。

本発明に従うオリフィス板の変形実施例が、第４図で示
される。円形板７０が、放射状に配列した細長く狭いス
リット７２．７４を含む。一般に、比較的高い周囲対面
積比を有する形状が、所望の流量特性をもたらすつ細く
長いスリットが、最も実際的であることがわかっている
。しかしながら、細長いスリットは、湾曲してもよく、
必ずしも幅が一定である必要はない。周囲対面積比は８
／、ｒｍより大きいのが、好適である。　しかしながら
、スリットの寸法は、所望の排気速度対圧力特性をもた
らすように調整されうる。分子流型で流量は開口の面積
に比例するが、粘性流型では流量は開口の形状及び面積
の複雑な関数である。分子流型でオリフィスを通る流量
はまた、排気されるべき特定のガスの質量に依存する。

ダシュマンの「真空技術の科学的基礎」、ワイリ、１９
８２年、９１ぺ一ノで記載されるように、オリフィスを
通るコンダクタンスは、原子質量の平方根に反比例する
。従って、より大きい開口が、よシ重いがスについて特
定の流量を維持するために必要とされる。

本発明のオリフィス板を、低温真空−ンプ装置に関連し
て説明している。本発明のオリフィス板は粘性及び遷移
流型での流量に等しいか或いはそれより幾分率さい分子
流型での流量を必要とするあらゆる用途で利用されうろ
ことが、理解されるであろう。本発明のオリフィス板は
、拡散ボン！又は広い範囲の圧力に亘って動作する他の
真空ポンプとともに使用することができる。さらに、宇
宙船で真空処理を行なうことが提案されている。

宇宙の真空は、処理チェンバを排気するための自然の真
空ポンダをもたらす。本発明のオリフィス板、は、処理
チェンバと宇宙船の外部との間の通路で位置づけられて
、真空排気速度を所望のレベルに制限することができる
。

現在考えられる本発明の好適実施例を示し且つ説明して
いるが、特許請求の範囲によって限定される本発明の範
囲を外れることなく、種々の変形及び修正がなされ得る
ことは、当業者にとって明白であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従うオリフィス板を使用する低温真
空？ング装置の断面図である。 第２図は、従来技術に従う装置及び本発明に従う装置に
ついて排気速度を圧力の関数として示すグラフである。 第３図は、本発明に従うオリフィス板の好適実施例を図
示する。 第４図は、本発明に従うオリフィス板の変形実施例を図
示する。 〔主要符号〕 １１・・・基部　　　　　　１２・・・ハウジング１３
・・・環状フランク　　１４・・・２段膨張器２１・・
・本体　　　　　　２６・・・フレーム２７・・・円筒
状コア　　　２９・−・放射状フィン４４・・・ルーパ
熱シールド　　６０・・・オリフィス板６２・・・取付
穴 ６４．７２．７４・・・細長いスリット７０・・・円形
板 特許出願人　　パリアン・アソシエイツ・インコーホレ
イテッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粘性流から分子流までの範囲内の圧力でガスを通す
   ための開口を有するオリフィス板であって、前記開口は
   粘性流型での流量と分子流型での流量との間に所望の比
   をもたらすべく選択された周囲対面積比を有するオリフ
   ィス板。 ２、特許請求の範囲第１項に記載されたオリフィス板で
   あって、前記開口の周囲対面積比が少なくとも８／ｃｍ
   であるオリフィス板。 ３、特許請求の範囲第１項に記載されたオリフィス板で
   あって、前記開口は細く長いスリットから成るオリフィ
   ス板。 ４、特許請求の範囲第３項に記載されたオリフィス板で
   あって、複数の細長い長方形スリットを含むオリフィス
   板。 ５、粘性及び遷移流から分子流までの範囲内の圧力でガ
   スを通すための開口を有するオリフィス板であって、前
   記開口は粘性及び遷移流型での流量と分子流型での流量
   との間に所望の比をもたらすように局部的分子流状態を
   もたらす寸法を有するオリフィス板。 ６、粘性及び遷移流の間に既定の第１流量で、分子流の
   間に既定の第２流量でエンクロージャを排気するための
   装置であって： 前記エンクロージャと流体接続した真空ポンプ手段；並
   びに 前記エンクロージャと前記真空ポンプ手段との間に介在
   してその間でガス流を制御するオリフィス板であって、
   少なくとも８／ｃｍの周囲対面積比によって特徴づけら
   れる少なくとも１個の開口を有するオリフィス板； から成る装置。 ７、特許請求の範囲第６項に記載された装置であって、
   前記開口は細く長いスリットから成る装置。 ８、特許請求の範囲第６項に記載された装置であって、
   前記オリフィス板は複数の細長い長方形スリットを含む
   装置。 ９、特許請求の範囲第８項に記載された装置であって、
   前記真空ポンプ手段は低温ポンプ装置から成る装置。 １０、特許請求の範囲第６項に記載された装置であって
   、前記既定の第１流量は前記既定の第２流量より実質的
   に大きくない装置。