JPS63205475A - スパツタイオンポンプ - 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】 〔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。

〔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、電子ビーノ、露
光装置、電子ビーＪ、ＬｓＩテスタ等）における電子銃
の真空排気ポンプとしても通用し得るスパックイオンポ
ンプに関する。

〔従　来　の　技　術〕

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、この真空容器を挟み
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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般に、スパック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）スパック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（気体の流れやずさ；　〔β／
５ｅｃ））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
。

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。

〔問題点を解決するための手段〕

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。

〔作　　　用〕

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
材料がスパフクされ、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）。

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（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。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しなから説
明する。

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。

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によって挟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ｌ０ＬＨＡ
ＮＤ　５ＬＯＴ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を挟み込むよう
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。

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。

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）。

更に、上記のトラップ時に、カソード電極２゜３から力
゛ンード材料（チタン等）がスパツクされる。すると、
アノード電極４等の表面に、活性なゲッタＩｔ！　（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）。

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（１１）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。

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量適であり、その適用例を
第３図に示す。同図　　　　　　。

では、カソードＩＬ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。

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。

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。

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。

〔発明の効果〕

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から高真空
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。

【図面の簡単な説明】

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、 ＝１０− ４ａ・・・円筒、 ５．６・・・永久磁石、 ７・・・被排気空間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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挟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。 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。