KR20120127282A - Cryo-pump and fabrication method thereof - Google Patents

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KR20120127282A
KR20120127282A KR1020120050013A KR20120050013A KR20120127282A KR 20120127282 A KR20120127282 A KR 20120127282A KR 1020120050013 A KR1020120050013 A KR 1020120050013A KR 20120050013 A KR20120050013 A KR 20120050013A KR 20120127282 A KR20120127282 A KR 20120127282A
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

PURPOSE: A cryo-pump and a manufacturing method thereof are provided to easily discharge noncondensable gas by exposing a vertical panel toward the opening of the cryo-pump. CONSTITUTION: A cryo-pump comprises a refrigerator(12), a radiation shield(16), and a cryo panel assembly(14). The cryo panel assembly comprises a top panel(60) and a middle panel(62).. An open part placed between a cryo panel(50) facing the front side of the middle panel and the front side of the middle panel is formed. The depth of the open part is larger than the gap between the cryo panel and the front side of the middle panel. The middle panel comprises an absorption area(76) for noncondensable gas.

Description

크라이오펌프 및 그 제조방법{Cryo-pump and fabrication method thereof}Cryopump and its manufacturing method {Cryo-pump and fabrication method

본 출원은, 2011년 5월 12일에 출원된 일본 특허출원 제2011-107669호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참조에 의하여 원용되어 있다.This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2011-107669 for which it applied on May 12, 2011. The entire contents of that application are incorporated by reference in this specification.

본 발명은, 크라이오펌프 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cryopump and a manufacturing method thereof.

크라이오펌프는, 극저온으로 냉각된 크라이오패널에 기체분자를 응축 또는 흡착에 의하여 포착하여 배기하는 진공펌프이다. 크라이오펌프는 반도체회로 제조프로세스 등에 요구되는 청정한 진공환경을 실현하기 위하여 일반적으로 이용된다. 크라이오펌프의 응용분야 중 하나로, 예컨대 이온주입 공정과 같이, 배기하여야 할 기체의 대부분을 예컨대 수소 등의 비응축성 기체가 차지하는 경우가 있다. 비응축성 기체는 극저온으로 냉각된 흡착영역에 흡착시킴으로써 비로소 배기할 수 있다.The cryopump is a vacuum pump which traps gas molecules by condensation or adsorption on the cryopanel cooled to cryogenic temperatures and exhausts them. Cryopumps are generally used to realize a clean vacuum environment required for semiconductor circuit manufacturing processes and the like. One of the applications of cryopumps, such as in ion implantation processes, is when non-condensable gases such as hydrogen occupy most of the gases to be exhausted. The non-condensable gas can be exhausted only by adsorbing to the adsorption region cooled to cryogenic temperature.

일본 특허공개 평01-092591호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 01-092591 일본 특허공개 소60-013992호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-013992 일본 특허공표 2008-514849호 공보Japanese Patent Publication No. 2008-514849 일본 특허공개 2009-162074호 공보Japanese Patent Publication No. 2009-162074

본 발명의 어느 태양의 예시적인 목적의 하나는, 수소 등의 비응축성 기체의 고속배기를 위한 크라이오펌프, 및 그러한 크라이오펌프를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것에 있다.One exemplary object of certain aspects of the present invention is to provide a cryopump for high speed exhaust of a non-condensable gas such as hydrogen, and a method for producing such cryopump.

본 발명의 어느 태양의 크라이오펌프는, 제1 냉각온도를 제공하기 위한 제1 냉각스테이지와, 그 제1 냉각온도보다 낮고 비응축성 기체의 흡착에 사용되는 제2 냉각온도를 제공하기 위한 제2 냉각스테이지를 포함하는 냉동기와, 기체를 받아들이는 개구를 형성하는 실드 전단(前端)을 포함하고, 제1 냉각스테이지에 열적으로 접속되며, 제2 냉각스테이지를 포위하는 방사실드와, 제2 냉각스테이지에 열적으로 접속되어 있는 크라이오패널 어셈블리로서, 그 외주부와 방사실드 사이에 상기 개구에의 개방공간을 형성하고, 실드 전단으로부터 적어도 일부를 시인 가능한 크라이오패널 어셈블리를 구비한다. 크라이오패널 어셈블리는, 상기 개구에 접하는 탑(top) 패널과, 상기 개구를 향하는 패널 전면(前面)을 포함하고 탑 패널에 대하여 상기 개구와는 반대측에 배치된 중간패널을 포함하고, 중간패널의 패널 전면에 대향하는 인접하는 크라이오패널과 그 패널 전면 사이에 상기 개방공간에 연속하는 개방부분이 형성되고, 그 개방부분은 그 깊이가 그 인접하는 크라이오패널과 그 패널 전면과의 간격보다 크고, 상기 중간패널은 패널 전면에 비응축성 기체를 위한 흡착영역을 가지고, 그 흡착영역은, 상기 실드 전단으로부터 상기 인접하는 크라이오패널의 말단에의 시선과 상기 패널 전면의 교차에 의하여 정하여지는 경계의 내측에 형성되어 있다.The cryopump according to any aspect of the present invention has a first cooling stage for providing a first cooling temperature, and a second cooling temperature for providing a second cooling temperature lower than the first cooling temperature and used for adsorption of non-condensable gas. A freezing stage including a cooling stage, a shield front end forming a opening for receiving gas, a radiation shield thermally connected to the first cooling stage, and surrounding the second cooling stage; and a second cooling stage. A cryopanel assembly thermally connected to a cryopanel assembly is provided between the outer periphery and the radiation shield to form an open space to the opening, and a cryopanel assembly capable of viewing at least a part of the shield front end. The cryopanel assembly includes a top panel in contact with the opening, an intermediate panel including a front panel facing the opening and disposed opposite the opening with respect to the top panel, A continuous opening is formed between the adjacent cryopanel facing the front of the panel and the front of the panel, the opening having a depth greater than the distance between the adjacent cryopanel and the front of the panel. And the intermediate panel has an adsorption region for non-condensable gas on the front surface of the panel, the adsorption region being a boundary defined by the line of sight from the front end of the shield to the end of the adjacent cryopanel and the front surface of the panel. It is formed inside.

본 발명의 어느 태양의 크라이오펌프는, 방사실드와, 그 방사실드 내에서 앞쪽에서부터 안쪽으로 배열되어 각각이 그 방사실드의 개구를 향하는 전면(前面)과 그 개구와는 반대측을 향하는 배면을 가지는 복수의 크라이오패널의 배열을 포함하고, 그 복수의 크라이오패널의 외주부와 상기 방사실드 사이에 상기 개구에의 개방공간을 형성하는 크라이오패널 어셈블리를 구비한다. 상기 크라이오패널 어셈블리는, 상기 복수의 크라이오패널의 전면 및 배면의 합계면적의 적어도 70%가 수소흡착 가능한 흡착제로 덮여 있어서, 상기 크라이오펌프는 적어도 30%의 수소포착 확률을 가지고 있고, 상기 흡착제는 상기 복수의 크라이오패널의 각각의 배면과 그 크라이오패널의 안쪽에 인접하는 크라이오패널의 전면 사이에 수용되어 있고, 상기 복수의 크라이오패널의 흡착제 총면적에 대한 상기 개구로부터 시인 가능한 흡착제 면적의 비율인 흡착제 시인율이 7% 미만이다.The cryopump according to any aspect of the present invention has a radiation shield, a front side inwardly arranged within the radiation shield, each having a front face facing the opening of the radiation shield and a back side opposite the opening. And a cryopanel assembly comprising an arrangement of a plurality of cryopanels and forming an open space in the opening between an outer circumference of the plurality of cryopanels and the radiation shield. The cryopanel assembly has at least 70% of the total area of the front and rear surfaces of the plurality of cryopanels covered with a hydrogen adsorbent, so that the cryopump has a hydrogen trapping probability of at least 30%, and The adsorbent is contained between each rear surface of the plurality of cryopanels and the front surface of the cryopanel adjacent to the inside of the cryopanel, and the adsorbent is visible from the opening with respect to the total area of the adsorbents of the plurality of cryopanels. The adsorbent visibility rate which is a ratio of area is less than 7%.

본 발명의 어느 태양의 크라이오펌프는, 크라이오펌프 개구에 개방된 크라이오펌프 내부 개방공간에 포위되어 있는 복수의 크라이오수착(收着; sorption)패널의 배열과, 그 크라이오펌프 내부 개방공간을 포위하는 방사실드를 구비한다. 상기 복수의 크라이오 수착패널 중 적어도 하나는, 크라이오펌프 내부 개방공간에 돌출되어 방사실드를 향하고 있는 패널 말단을 포함하고, 그 패널 말단은, 흡착제가 결락(缺落)된 구역을 가진다.The cryopump according to one aspect of the present invention comprises an arrangement of a plurality of cryosorption panels surrounded by a cryopump internal open space opened in the cryopump opening, and the cryopump internal opening. And a radiation shield surrounding the space. At least one of the plurality of cryor sorption panels includes a panel end that projects into the cryopump internal open space and faces the radiation shield, the panel end having an area in which the adsorbent is missing.

본 발명의 다른 태양은, 크라이오펌프의 제조방법이다. 이 방법은, 크라이오패널의 기재(基材)에 마스킹하는 것과, 마스킹되어 있지 않은 상기 기재의 표면에 흡착제를 접착하는 것을 포함한다.Another aspect of the present invention is a method for producing a cryopump. This method includes masking the substrate of the cryopanel and adhering the adsorbent to the surface of the substrate which is not masked.

본 발명에 의하면, 수소 등의 비응축성 기체의 고속배기를 위한 크라이오펌프, 및 그러한 크라이오펌프를 제조하기 위한 방법이 제공된다.According to the present invention, there is provided a cryopump for high-speed exhaust of non-condensable gas such as hydrogen, and a method for producing such cryopump.

도 1은, 본 발명의 한 실시형태에 관한 이온주입장치 및 크라이오펌프를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 한 실시형태에 관한 크라이오펌프를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은, 바람직한 한 실시형태에 관한 크라이오펌프를 모식적으로 나타내는 상면도이다.
도 4는, 바람직한 한 실시형태에 관한 크라이오펌프를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는, 도 4에 나타내는 크라이오펌프에 관하여 크라이오패널에 형성되는 흡착영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 도 4 및 도 5에 나타내는 크라이오펌프에 관하여 크라이오패널의 패널 전면을 나타내는 상면도이다.
도 7은, 도 6에 나타내는 크라이오패널의 배면을 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 한 실시형태에 관한 크라이오패널 어셈블리의 흡착제 결락률 또는 피복률의 일례를 나타내는 테이블이다.
도 9는, 본 발명의 한 실시형태에 관한 크라이오패널 어셈블리의 흡착제 결락률 또는 피복률의 일례를 나타내는 테이블이다.
도 10은, 본 발명의 한 실시형태에 관하여, 재생을 통한 크라이오펌프의 수소 배기속도 변화를 나타내는 도면이다.
도 11은, 본 발명의 한 실시형태에 관한 크라이오펌프의 제조방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 12는, 본 발명의 한 실시형태에 관한 크라이오펌프의 제조하기 위한 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
1 is a diagram schematically illustrating an ion implantation apparatus and a cryopump according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing a cryopump according to an embodiment of the present invention.
3 is a top view schematically showing a cryopump according to a preferred embodiment.
4 is a cross-sectional view schematically showing a cryopump according to a preferred embodiment.
FIG. 5 is a diagram for explaining an adsorption region formed in the cryopanel with respect to the cryopump shown in FIG. 4.
FIG. 6 is a top view of the front panel of the cryopanel with respect to the cryopump shown in FIGS. 4 and 5.
FIG. 7 is a diagram illustrating a rear surface of the cryopanel illustrated in FIG. 6.
8 is a table showing an example of an adsorbent dropping rate or a covering rate of a cryopanel assembly according to an embodiment of the present invention.
9 is a table showing an example of an adsorbent dropping rate or a covering rate of a cryopanel assembly according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view showing a hydrogen exhaust rate change of the cryopump through regeneration according to one embodiment of the present invention.
11 is a flowchart for explaining a method for producing a cryopump according to an embodiment of the present invention.
12 is a flowchart for explaining a method for producing a cryopump according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 어느 태양의 크라이오펌프는, 노출형의 크라이오 수착패널배열을 구비한다. 그 패널배열은, 크라이오펌프 개구로부터 언뜻 보이는 부위 또는 기타 부위에 흡착제 예컨대 활성탄이 결락된 구역을 가진다. 대부분의 패널표면 및 그 위의 흡착제는 인접하는 패널에 의하여 덮여 크라이오펌프 개구로부터 직접 보이지 않게 구성되어 있어서, 크라이오펌프 개구로부터의 흡착제 시인율은 제로 또는 약간이다. 흡착제는 패널배열을 둘러싸는 개방공간에 노출되어 있다. 흡착제 결락구역은 흡착제의 존재구역과 공통된 면에 형성되고, 흡착제 결락구역의 경계는 흡착제에 의하여 획정되어 있다. 즉 흡착제의 결락구역과 존재구역은 공통되는 패널면을 구분한다.The cryopump according to any aspect of the present invention includes an exposed cryo sorption panel array. The panel arrangement has a region in which adsorbents such as activated carbon have been missing from the cryopump opening at first sight or other sites. Most panel surfaces and adsorbents thereon are covered by adjacent panels and are configured to be invisible directly from the cryopump opening, so that the adsorbent viewing rate from the cryopump opening is zero or slightly. The adsorbent is exposed to the open space surrounding the panel array. The adsorbent missing zone is formed on the same plane as the adsorbent present zone, and the boundary of the adsorbent missing zone is defined by the adsorbent. That is, the missing zone and the existing zone of the adsorbent distinguish common panel surfaces.

이러한 노출과 비노출의 하이브리드 구성은, 비(非)응축성 기체의 고속배기와, 난(難)재생 기체로부터의 흡착제의 보호의 양립에 기여한다. 이는, 다수 회의 재생처리의 반복을 통하여 안정된 배기성능을 유지하는 것으로 이어진다. 또한, 수착패널로부터의 흡착제 결락에 의한 시인율 저감은, 비응축성 기체의 배기효율 향상, 나아가서는 에너지절약성이 뛰어난 크라이오펌프의 제공에 기여한다.This hybrid construction of exposure and non-exposure contributes to both high speed exhaust of non-condensable gas and protection of adsorbent from egg regeneration gas. This leads to maintaining stable exhaust performance through repetition of a plurality of regeneration processes. Further, the reduction in the visibility rate due to the adsorbent missing from the sorption panel contributes to the improvement of the exhaust efficiency of the non-condensable gas and further to the provision of the cryopump excellent in energy saving.

크라이오펌프의 전형적인 어떤 용도에 있어서는, 배기하여야 할 기체에 응축성 기체와 소량의 비응축성 기체가 포함된다. 응축성 기체의 얼음층의 퇴적에 의하여 비응축성 기체의 흡착성능이 저해되는 것을 피하기 위하여, 이러한 전형적 용도를 위한 크라이오펌프는, 크라이오 콘덴세이션 패널 또는 응축패널에 의하여, 크라이오 수착패널 또는 흡착패널을 가리고 있다. 전형적인 크라이오 수착패널은, 어느 면의 전역을 활성탄으로 덮음으로써 형성되어 있다.In some typical applications of cryopumps, the gas to be exhausted includes a condensable gas and a small amount of non-condensable gas. In order to avoid impairing the adsorption performance of non-condensable gases by the deposition of ice layers of condensable gases, the cryopumps for this typical application are either cryosorbed panels or adsorption by cryo condensation panels or condensation panels. It hides the panel. A typical cryosorption panel is formed by covering the entirety of one side with activated carbon.

예컨대, 어느 크라이오패널구조는, 응축성 기체를 포착하기 위한 콘덴세이션 패널을 외측에 가지고, 그 내측에 비응축성 기체를 포착하기 위한 수착패널을 가지는 이중구조를 구비한다. 다른 크라이오패널구조는, 크라이오펌프 개구를 향하는 표면에 크라이오 콘덴세이션면을 가지고, 그 이면에 크라이오수착면을 가진다. 패널이 예컨대 그 단부에 절곡부분을 가지는 경우에는 예컨대, 절곡선으로 구획된 그 절곡부분의 표면을 제외한 패널의 편면 전역이 활성탄으로 덮이거나, 절곡부분의 표면을 포함하는 전역이 활성탄으로 덮인다.For example, one cryopanel structure has a double structure having a condensation panel for trapping condensable gas on the outside and a sorption panel for trapping non-condensable gas on the inside. Another cryopanel structure has a cryo condensation surface on its surface facing the cryopump opening and a cryosorption surface on its back. If the panel has a bent portion at its end, for example, the entire area of one side of the panel, except for the surface of the bent portion divided by the bend lines, is covered with activated carbon, or the entire area including the surface of the bent portion is covered with activated carbon.

일반적으로, 콘덴세이션 패널 및 수착패널은 모두, 공통되는 냉각온도 예컨대 10K 내지 20K의 극저온으로 냉각된다. 콘덴세이션 패널 및 수착패널은, 그들을 복사열로부터 보호하기 위한 방사실드 또는 복사실드에 둘러싸여 있다. 방사실드는, 콘덴세이션 패널 및 수착패널보다 고온인 냉각온도 예컨대 80K 내지 100K의 극저온으로 냉각된다. 방사실드는 상대적으로 고온인 극저온면을 제공하는 크라이오패널로 간주할 수도 있다.In general, both the condensation panel and the sorption panel are cooled to a common cooling temperature such as cryogenic temperatures of 10K to 20K. The condensation panel and the sorption panel are surrounded by a radiation shield or a radiation shield to protect them from radiant heat. The spinning shield is cooled to a cryogenic temperature, such as 80 K to 100 K, which is higher than the condensation panel and the sorption panel. The radiation shield may be considered a cryopanel that provides a relatively hot cryogenic surface.

크라이오펌프의 용도에 따라서는 극저온면에의 응축성 기체의 응축이 그다지 문제가 되지 않는 경우도 있다. 예컨대 이온주입장치용의 크라이오펌프를 들 수 있다. 이 용도에 있어서는 저온 크라이오패널에 응축되는 기체의 사용량은 적고, 크라이오펌프의 주목적은 비응축성 기체(예컨대 수소)의 배기가 된다. 따라서, 오히려 수착패널을 크라이오펌프 개구를 향하여 노출함으로써 비응축성 기체를 도달하기 쉽게 하는 것이 바람직하다. 이로써 높은 배기속도를 실현할 수 있다.Depending on the application of the cryopump, the condensation of the condensable gas on the cryogenic surface may not be a problem. For example, the cryopump for ion implantation apparatus is mentioned. In this application, the amount of gas condensed in the low-temperature cryopanel is small, and the main purpose of the cryopump is to exhaust non-condensable gas (for example, hydrogen). Accordingly, it is desirable to expose the non-condensable gas by exposing the sorption panel toward the cryopump opening. As a result, a high exhaust speed can be realized.

노출에 의한 배기속도의 향상은, 어느 요구 배기속도를 실현하기 위한 수착패널 면적의 저감에 기여한다. 노출에 의하여 흡착제에의 기체의 흐름성이 양호하여져서, 패널 단위면적당의 배기속도가 높아지기 때문이다. 그 결과, 필요한 패널 면적은 저감되고, 크라이오패널구조체의 중량도 저감된다.The improvement of the exhaust velocity by exposure contributes to the reduction of the sorption panel area for realizing any required exhaust velocity. This is because the exposure of the gas to the adsorbent becomes good due to exposure, and the exhaust velocity per panel unit area is increased. As a result, the required panel area is reduced and the weight of the cryopanel structure is also reduced.

패널중량의 저감은, 크라이오펌프의 재생처리의 소요시간을 단축한다. 크라이오펌프는 이른바 저장식 진공펌프이기 때문에, 내부에 축적된 기체를 적당한 빈도로 외부로 배출하는 재생처리가 실행된다. 재생은, 크라이오패널로서의 동작온도보다 고온(예컨대 상온)으로 크라이오패널을 승온하여, 패널표면에 응축 또는 흡착되어 있는 기체를 재방출시켜 외부로 배출하고, 재차 크라이오패널의 동작온도로 냉각하는 처리이다. 재생시간을 결정하는 하나의 큰 요인은, 재냉각에 요하는 시간이다. 재냉각 시간은, 패널구조체 중량과 상관이 있다. 패널구조체의 중량 저감에 의하여 재냉각 시간이 단축되고, 그 결과 재생시간도 단축된다.Reducing the panel weight shortens the time required for the regeneration treatment of the cryopump. Since the cryopump is a so-called storage vacuum pump, a regeneration process for discharging the gas accumulated therein to the outside at an appropriate frequency is performed. In the regeneration, the cryopanel is heated to a temperature higher than the operating temperature of the cryopanel (for example, room temperature), the gas condensed or adsorbed on the panel surface is discharged again and discharged to the outside, and cooled again to the cryopanel operating temperature. It is processing. One big factor in determining the regeneration time is the time required for recooling. The recooling time is correlated with the panel structure weight. By reducing the weight of the panel structure, the recooling time is shortened, and as a result, the regeneration time is also shortened.

크라이오펌프에 축적된 기체는 통상, 재생처리에 의하여 실질적으로 완전히 배출되고, 재생 완료시에는 크라이오펌프는 사양 상의 배기성능으로 회복된다. 그러나, 축적된 기체 중 일부 성분은 재생처리를 거쳐도 흡착제에 잔류하는 비율이 비교적 높다.The gas accumulated in the cryopump is usually discharged substantially completely by the regeneration treatment, and upon completion of the regeneration, the cryopump is restored to the exhaust performance on the specification. However, some of the accumulated gas remains relatively high in the adsorbent even after regeneration.

예컨대, 이온주입장치의 진공배기용으로 설치되어 있는 크라이오펌프에 있어서는, 흡착제로서의 활성탄에 점착성의 물질이 부착되는 것이 관찰되었다. 이 점착성 물질은 재생처리를 거쳐도 완전히 제거하는 것이 곤란하였다. 이 점착성 물질은, 처리대상 기판에 피복되는 포토 레지스트로부터 배출되는 유기(有機)계의 아웃가스에 기인한다고 생각된다. 또는 이온주입 처리에서 도펀트가스 즉 원료가스로서 사용되는 독성가스에 기인할 가능성도 있다. 이온주입 처리에 있어서의 기타 부(副)생성가스에 기인할 가능성도 생각할 수 있다. 이러한 가스가 복합적으로 관계하여 점착성 물질이 생성되어 있을 가능성도 있다.For example, in the cryopump provided for the vacuum exhaust of the ion implanter, it was observed that a sticky substance adhered to activated carbon as an adsorbent. It was difficult to remove this adhesive substance completely even after regenerating. It is thought that this adhesive substance originates in the organic type outgas discharged | emitted from the photoresist coat | covered by the process target substrate. Or it may be due to the toxic gas used as the dopant gas, that is, the raw material gas in the ion implantation treatment. It is also conceivable that this may be due to other by-product gases in the ion implantation treatment. It is also possible that an adhesive substance is produced due to a complex relationship between these gases.

이온주입 처리에서는, 크라이오펌프가 배기하는 기체의 대부분은 수소가스일 수 있다. 수소가스는 재생에 의하여 실질적으로 완전히 외부로 배출된다. 난재생 기체는 미량이라면, 1회의 크라이오펌핑 처리에 있어서 크라이오펌프의 배기성능에 난재생 기체가 주는 영향은 경미하다. 그러나, 크라이오펌핑 처리와 재생처리를 반복하는 동안에, 난재생 기체는 서서히 흡착제에 축적되어, 배기성능을 저하시킬 가능성이 있다. 배기성능이 허용범위를 하회하였을 때에는, 예컨대 흡착제 또는 그와 함께 크라이오패널의 교환, 또는 흡착제에의 화학적인 난재생 기체 제거처리를 포함하는 메인터넌스 작업이 필요하다.In the ion implantation process, most of the gas exhausted by the cryopump may be hydrogen gas. Hydrogen gas is discharged to the outside substantially completely by regeneration. If the regeneration gas is small, the influence of the regeneration gas on the exhaust performance of the cryopump in one cryopumping process is slight. However, during the repetition of the cryopumping process and the regeneration process, the regenerated gas gradually accumulates in the adsorbent, which may lower the exhaust performance. When the exhaust performance is less than the allowable range, maintenance work including, for example, the replacement of the cryopanel with the adsorbent or with the adsorbent, or the removal of chemically regenerated gas into the adsorbent is necessary.

따라서, 본 발명의 어느 태양의 크라이오펌프는, 노출형의 크라이오 수착패널배열을 구비하고 있고, 그 일부로부터 흡착제 예컨대 활성탄을 결락시키고 있다. 노출형 크라이오 수착패널배열은 그 주위에, 크라이오펌프 개구에 개방되는 크라이오펌프 내부 개방공간을 가진다. 이 내부 개방공간은 방사실드에 포위되어 있다. 개방된 국소공간이 크라이오 수착패널배열의 서로 인접하는 수착패널에 의하여 획정되어 있고, 그 국소공간은 크라이오펌프 내부 개방공간을 통하여 크라이오펌프 외부공간으로 개방되어 있다. 크라이오 수착패널의 개방성은 패널표면에의 기체의 도달을 촉진하여, 크라이오펌프에 의한 비응축성 기체 예컨대 수소의 고속배기의 실현을 지원한다.Accordingly, the cryopump according to any aspect of the present invention includes an exposed cryo sorption panel array, in which a sorbent such as activated carbon is eliminated. The exposed cryo sorption panel array has a cryopump internal open space that is open around the cryopump opening. This internal open space is surrounded by the radiation shield. The open local space is defined by the adjacent sorption panels of the cryo sorption panel array, and the local space is opened to the cryopump external space through the cryopump internal open space. The openness of the cryo sorption panel promotes the arrival of gas to the panel surface, thereby supporting the realization of high velocity exhaust of non-condensable gas such as hydrogen by the cryopump.

한 실시예에 있어서는, 흡착제의 결락부위는, 크라이오펌프 외부로부터 크라이오펌프 개구를 통하여 시인되는 크라이오 수착패널의 구역에 설정되어 있다. 흡착제 결락부위는, 크라이오펌프 내부 개방공간에 돌출되어 방사실드를 향하고 있는 수착패널의 말단에 설치되어 있어도 된다. 결락부위는 크라이오 콘덴세이션 패널로서 사용 가능하다.In one embodiment, the missing portion of the adsorbent is set in the zone of the cryo sorption panel visually recognized through the cryopump opening from the outside of the cryopump. The adsorbent missing portion may be provided at the end of the sorption panel which protrudes into the cryopump internal open space and faces the radiation shield. The missing portion can be used as a cryo condensation panel.

이렇게 하여 크라이오펌프 개구에의 흡착제의 직접적인 노출을 피함으로써, 또는 크라이오펌프 개구로부터의 흡착제 시인율을 매우 작게 함으로써, 크라이오펌프에 진입하는 기체에 포함되는 난재생 기체에 의한 흡착제에의 작용은 방지 또는 경감된다. 난재생 기체는 콘덴세이션 패널에 집적되어, 점착성 물질의 흡착제에의 축적은 저감된다. 이와 같이 하여, 비응축성 기체의 고속배기와, 난재생 기체로부터의 흡착제의 보호를 양립할 수 있다.In this way, by avoiding direct exposure of the adsorbent to the cryopump opening, or by making the adsorbent visibility rate very low from the cryopump opening, the action of the adsorbent by the regenerating gas contained in the gas entering the cryopump Is prevented or alleviated. The refractory gas is integrated in the condensation panel, and the accumulation of the sticky substance in the adsorbent is reduced. In this way, the high speed exhaust of the non-condensable gas and the protection of the adsorbent from the regeneration gas can be compatible.

이 기술사상의 한 구체예에 관한 크라이오펌프는, 이온주입장치의 진공배기계에의 사용에 적합한 크라이오펌프이다. 또한, 다른 일례는, 기판처리장치의 진공배기계에의 사용에 적합한 크라이오펌프이다. 기판처리장치는 예컨대, 레지스트로 피복되어 있는 기판을 프로세스 가스로 처리한다.A cryopump according to one embodiment of the technical idea is a cryopump suitable for use in a vacuum exhaust machine of an ion implantation apparatus. Another example is a cryopump suitable for use in a vacuum exhaust machine of a substrate processing apparatus. The substrate processing apparatus, for example, processes a substrate coated with a resist with a process gas.

여기서, 난재생 기체란 예컨대, 소정의 재생처리에 있어서 소정의 기체(예컨대 수소)의 크라이오펌프 외부에의 배출이 실질적으로 완료된 시점에서 펌프 외부에의 배출이 완료되어 있지 않은 기체이다. 또한, 소정의 기체를 실질적으로 완전히 크라이오펌프 외부로 배출하도록 조정되고 있는 재생처리를 거쳐도 흡착제에 있어서의 잔류가 기준을 넘는 기체는, 난재생 기체라고 할 수 있다. 예컨대, 웨이퍼 표면에 도포되어 있는 레지스트 또는 그 외의 코팅으로부터의 유기계의 아웃가스에 대해서도 재생처리에서의 흡착제에의 잔류비율이 높을 우려가 있다. 또한, 이온주입 처리에 사용되는 독성의 도펀트가스도 난재생 기체가 될 수 있다.Here, the non-regeneration gas is, for example, a gas in which discharge to the outside of the pump is not completed when discharge of the predetermined gas (for example, hydrogen) to the outside of the cryopump is substantially completed in the predetermined regeneration process. In addition, the gas whose residual in an adsorbent exceeds a reference | standard can be said to be a regeneration gas even after the regeneration process adjusted so that predetermined gas may be discharged to the outside of a cryopump substantially completely. For example, there exists a possibility that the residual ratio to the adsorbent in a regeneration process may be high also about the organic outgas from the resist apply | coated to the wafer surface or other coating. In addition, the toxic dopant gas used in the ion implantation treatment may also be a regeneration gas.

레지스트는 예컨대, 유기계 재료로 이루어지는 유기 레지스트이다. 프로세스 가스는, 처리대상(예컨대 기판) 또는 그 표면의 레지스트와 화학적으로 직접 반응하는 반응성 프로세스 가스이어도 된다. 또는 프로세스 가스는, 반응성 가스를 처리대상에 도입하는 것을 지원하기 위한 가스이어도 된다. 기판처리장치가 스퍼터 장치인 경우에는 프로세스 가스는 불활성 가스 예컨대 아르곤이다. 기판처리장치가 이온주입장치인 경우에는 프로세스 가스는 예컨대 수소가스 또는 도펀트가스이다. 프로세스 중에 있어서의 프로세스 가스와 레지스트의 상호작용에 의하여, 레지스트로부터 유기계의 가스가 방출될 수 있다. 또한 프로세스 중이 아니더라도 진공환경에 의하여 레지스트로부터 아웃가스가 방출될 수 있다. 이 유기계 가스에는 예컨대, 방향족, 직쇄(直鎖) 탄화수소, 알코올, 케톤, 에테르 등이 포함될 수 있다.The resist is an organic resist made of, for example, an organic material. The process gas may be a reactive process gas which chemically reacts directly with a resist on the processing target (for example, a substrate) or its surface. Alternatively, the process gas may be a gas for supporting the introduction of the reactive gas into the treatment target. When the substrate processing apparatus is a sputter apparatus, the process gas is an inert gas such as argon. When the substrate processing apparatus is an ion implantation apparatus, the process gas is, for example, hydrogen gas or dopant gas. By the interaction of the process gas and the resist during the process, the organic gas can be released from the resist. In addition, the outgas may be released from the resist by the vacuum environment even when not in the process. The organic gas may include, for example, an aromatic, straight chain hydrocarbon, alcohol, ketone, ether or the like.

난재생 기체는, 상술한 레지스트로부터의 유기계 가스나, 이온주입 처리에 사용되는 도펀트가스로는 한정되지 않는다. 예컨대, 프로세스에 따라서는 프로세스 가스 자체가 난재생 기체인 경우도 있을 수 있다. 또한, 기판에의 레지스트 이외의 코팅으로부터의 방출가스가 난재생 기체인 경우도 있다.The refractory gas is not limited to the organic gas from the resist described above and the dopant gas used in the ion implantation treatment. For example, depending on the process, the process gas itself may be a non-regeneration gas. In addition, the release gas from the coating other than the resist on the substrate may be a regenerating gas.

한 실시형태에 관한 크라이오펌프는, 제1 냉각온도를 제공하기 위한 제1 냉각스테이지와, 그 제1 냉각온도보다 낮고 비응축성 기체의 흡착에 사용되는 제2 냉각온도를 제공하기 위한 제2 냉각스테이지를 포함하는 냉동기와, 기체를 받아들이는 개구를 형성하는 실드 전단을 포함하고, 제1 냉각스테이지에 열적으로 접속되며, 제2 냉각스테이지를 포위하는 방사실드와, 제2 냉각스테이지에 열적으로 접속되어 있는 크라이오패널 어셈블리로서, 그 외주부와 방사실드 사이에 상기 개구에의 개방공간을 형성하고, 실드 전단으로부터 적어도 일부를 시인 가능한 크라이오패널 어셈블리를 구비하여도 된다.A cryopump according to one embodiment includes a first cooling stage for providing a first cooling temperature and a second cooling temperature for providing a second cooling temperature lower than the first cooling temperature and used for adsorption of non-condensable gas. A refrigerator comprising a stage, a shield front end forming a opening for receiving gas, and thermally connected to the first cooling stage, the radiation shield surrounding the second cooling stage, and thermally connected to the second cooling stage. As a cryopanel assembly, a cryopanel assembly may be provided between the outer circumferential portion and the radiation shield to form an open space in the opening, and visually recognize at least a portion from the front end of the shield.

크라이오패널 어셈블리는, 실드개구에 접하는 탑 패널과, 실드개구를 향하는 패널 전면을 포함하고 탑 패널에 대하여 실드개구와는 반대측에 배치된 중간패널을 포함하여도 된다. 중간패널의 패널 전면에 대향하는 인접하는 크라이오패널과 그 패널 전면 사이에 상기 개방공간에 연속하는 개방부분이 형성되어도 된다. 그 개방부분은 그 깊이가 그 인접하는 크라이오패널과 그 패널 전면의 간격보다 커도 된다.The cryopanel assembly may include a top panel in contact with the shield opening, and an intermediate panel including a front surface of the panel facing the shield opening and disposed opposite the shield opening with respect to the top panel. An open portion continuous to the open space may be formed between the adjacent cryopanel facing the front panel of the middle panel and the front panel. The opening may have a depth greater than the distance between the adjacent cryopanel and the front of the panel.

중간패널은 패널 전면에 비응축성 기체를 위한 흡착영역을 가져도 된다. 그 흡착영역은, 실드 전단으로부터 상기 인접하는 크라이오패널의 말단에의 시선과 상기 패널 전면의 교차에 의하여 정하여지는 경계의 내측에 형성되어 있어도 된다. 흡착영역은, 상기 패널 전면에 있어서 상기 경계 내측의 구역을 점유하여도 된다.The intermediate panel may have an adsorption zone for non-condensable gases on the front of the panel. The adsorption region may be formed inside the boundary determined by the intersection of the line of sight from the front end of the shield to the end of the adjacent cryopanel and the front surface of the panel. The adsorption area may occupy an area inside the boundary on the front surface of the panel.

중간패널은 그 표면에 응축성 기체를 위한 응축영역을 가져도 된다. 그 응축영역은 상기 패널 전면에 있어서의 상기 경계 외측의 구역을 포함하여도 된다.The intermediate panel may have a condensation zone for condensable gas on its surface. The condensation area may include an area outside the boundary on the front of the panel.

중간패널의 외주부는 탑 패널에 평행하게 그리고 탑 패널의 외주부보다 방사실드에 근접한 위치까지 뻗어 있어도 된다. 중간패널은, 실드개구를 향하는 전면 및 그 개구와는 반대측을 향하는 배면을 각각이 포함하여 서로 평행하게 배열되어 있는 복수의 플레이트를 포함하여도 된다.The outer periphery of the intermediate panel may extend parallel to the top panel and to a position closer to the radiation shield than the outer periphery of the top panel. The intermediate panel may include a plurality of plates arranged in parallel with each other including a front face facing the shield opening and a back face facing the opening.

크라이오패널 어셈블리는, 중간패널에 대하여 실드개구와는 반대측에 배치된 하측패널을 포함하여도 된다. 그 하측패널의 외주부는 중간패널에 평행하게 그리고 중간패널의 외주부보다 방사실드에 근접한 위치까지 뻗어 있어도 된다.The cryopanel assembly may include a lower panel disposed on the side opposite to the shield opening with respect to the intermediate panel. The outer periphery of the lower panel may extend parallel to the middle panel and to a position closer to the radiation shield than the outer periphery of the middle panel.

크라이오펌프는, 방사실드에 열적으로 접속되어 실드개구에 배치된 루버를 구비하여도 된다. 그 루버는 탑 패널과 중간패널 중간의 사이즈를 가지고, 그 루버의 외주부와 방사실드 사이에 개방영역이 형성되어도 된다.The cryopump may be provided with a louver thermally connected to the radiation shield and arranged at the shield opening. The louver has a size between the top panel and the middle panel, and an open area may be formed between the outer periphery of the louver and the radiation shield.

중간패널은 표면적의 적어도 70%가 흡착제로 덮여 있고, 그 흡착제는 수소흡착 가능하며, 크라이오펌프는 적어도 30%의 수소포착 확률을 가져도 된다. 흡착제는 상기 개방부분에 수용되어 있고, 흡착제의 총면적에 대한 실드개구로부터 시인 가능한 흡착제 면적의 비율인 흡착제 시인율이 7% 미만이어도 된다.At least 70% of the surface area of the intermediate panel is covered with an adsorbent, the adsorbent being capable of hydrogen adsorption, and the cryopump may have a hydrogen capture probability of at least 30%. The adsorbent may be contained in the open portion, and the adsorbent viewing rate, which is the ratio of the adsorbent area visible from the shield opening to the total area of the adsorbent, may be less than 7%.

한 실시형태에 관한 크라이오펌프는, 방사실드와, 그 방사실드 내에서 앞쪽에서부터 안쪽으로 배열되어 각각이 그 방사실드의 개구를 향하는 전면과 그 개구와는 반대측을 향하는 배면을 가지는 복수의 크라이오패널의 배열을 포함하고, 그 복수의 크라이오패널의 외주부와 상기 방사실드 사이에 상기 개구에의 개방공간을 형성하는 크라이오패널 어셈블리를 구비하여도 된다. 크라이오패널 어셈블리는, 복수의 크라이오패널의 전면 및 배면의 합계면적의 적어도 70%가 수소흡착 가능한 흡착제로 덮여 있고, 크라이오펌프는 적어도 30%의 수소포착 확률을 가져도 된다. 흡착제는 복수의 크라이오패널의 각각의 배면과 그 크라이오패널의 안쪽에 인접하는 크라이오패널의 전면 사이에 수용되어 있고, 복수의 크라이오패널의 흡착제 총면적에 대한 실드개구로부터 시인 가능한 흡착제 면적의 비율인 흡착제 시인율이 7% 미만이어도 된다.A cryopump according to one embodiment includes a radiation shield, a plurality of cryos having a front side facing inward from the inside of the radiation shield, the front side facing the opening of the radiation shield and the back side facing the opening. A cryopanel assembly may be provided which includes an arrangement of panels and forms an open space in the opening between the outer peripheral portions of the plurality of cryopanels and the radiation shield. In the cryopanel assembly, at least 70% of the total area of the front and rear surfaces of the plurality of cryopanels is covered with an adsorbent capable of hydrogen adsorption, and the cryopump may have a hydrogen trapping probability of at least 30%. The adsorbent is contained between each rear surface of the plurality of cryopanels and the front surface of the cryopanel adjacent to the inside of the cryopanel, and the adsorbent area is visible from the shield opening for the total area of the adsorbents of the cryopanel. The adsorbent visibility rate which is a ratio may be less than 7%.

복수의 크라이오패널의 배열은, 앞쪽의 크라이오패널에 의하여 안쪽의 크라이오패널의 적어도 일부가 상기 개구에 대하여 차폐되어 있고, 흡착제는, 실드개구로부터 시인 불가능하도록, 크라이오패널의 차폐된 부위에 형성되어 있어도 된다.The arrangement of the plurality of cryopanels is a shielded portion of the cryopanel such that at least a part of the inner cryopanel is shielded from the opening by the front cryopanel, and the adsorbent is invisible from the shield opening. It may be formed in.

흡착제 총면적은, 복수의 크라이오패널의 전면 및 배면의 합계면적의 90% 이하이어도 된다.The total area of the adsorbent may be 90% or less of the total area of the front and rear surfaces of the plurality of cryopanels.

흡착제의 적어도 90%가 방사실드 또는 실드개구에 노출되어 있어도 된다.At least 90% of the adsorbent may be exposed to the radiation shield or the shield opening.

한 실시형태에 관한 크라이오펌프는, 크라이오펌프 개구로 개방된 크라이오펌프 내부 개방공간에 포위되어 있는 복수의 크라이오 수착패널의 배열과, 그 크라이오펌프 내부 개방공간을 포위하는 방사실드를 구비하여도 된다. 복수의 크라이오 수착패널 중 적어도 하나는, 크라이오펌프 내부 개방공간에 돌출되어 방사실드를 향하고 있는 패널 말단을 포함하고, 그 패널 말단은, 흡착제가 결락된 구역을 가져도 된다.The cryopump according to one embodiment includes an arrangement of a plurality of cryo sorption panels surrounded by a cryopump internal open space opened through the cryopump opening, and a radiation shield surrounding the cryopump internal open space. You may provide it. At least one of the plurality of cryor sorption panels may include a panel end that protrudes into the cryopump internal open space and faces the radiation shield, and the panel end may have a region in which an adsorbent is missing.

흡착제 결락구역은, 흡착제 존재구역과 공통된 면에 형성되어 있어도 된다. 흡착제 결락구역은, 크라이오 콘덴세이션을 위하여 크라이오패널 기재 표면이 노출되어 있어도 된다. 흡착제 결락구역은, 상기 크라이오펌프 개구를 통하여 시인되는 둘레 가장자리 노출 부위에 있어도 된다.The adsorbent missing zone may be formed on the same plane as the adsorbent presence zone. The surface of the cryopanel base material may be exposed in the adsorbent elimination zone for cryo condensation. The adsorbent missing zone may be at the peripheral edge exposed portion visually recognized through the cryopump opening.

한 실시형태에 관한 크라이오펌프의 제조방법은, 크라이오패널의 기재에 마스킹하는 것과, 마스킹되어 있지 않은 상기 기재의 표면에 흡착제를 접착하는 것을 포함하여도 된다. 마스킹하는 것은, 다른 크라이오패널에 의하여 차폐되지 않은 상기 기재의 노출부에 마스킹하는 것을 포함하여도 된다. 이 방법은, 복수의 크라이오패널의 배열의 각 크라이오패널에 대하여 방사실드의 전단으로부터 그 크라이오패널에 인접하는 크라이오패널의 말단에의 시선과 그 크라이오패널의 교차에 의하여 정하여지는 경계의 외측을 마스킹영역으로서 결정하는 것을 포함하여도 된다.The manufacturing method of the cryopump according to one embodiment may include masking the substrate of the cryopanel and adhering an adsorbent to the surface of the substrate which is not masked. Masking may include masking the exposed portion of the substrate not shielded by another cryopanel. This method is based on the boundary determined by the intersection of the line of sight and the cryopanel from the front end of the radiation shield to the end of the cryopanel adjacent to the cryopanel for each cryopanel of the array of cryopanels. It may include determining the outside of the mask as a masking area.

한 실시형태에 관한 크라이오펌프는, 제1 냉각온도를 제공하기 위한 제1 냉각스테이지와, 그 제1 냉각온도보다 낮고 비응축성 기체의 흡착에 사용되는 제2 냉각온도를 제공하기 위한 제2 냉각스테이지를 포함하는 냉동기와, 기체를 받아들이는 개구를 형성하는 실드 전단을 포함하고, 제1 냉각스테이지에 열적으로 접속되고, 제2 냉각스테이지를 포위하는 방사실드와, 제2 냉각스테이지에 열적으로 접속되어 있는 크라이오패널 어셈블리로서, 그 외부 가장자리와 방사실드 사이에 실드개구에의 개방공간을 형성하고, 실드 전단으로부터 적어도 일부를 시인 가능한 크라이오패널 어셈블리를 구비하여도 된다.A cryopump according to one embodiment includes a first cooling stage for providing a first cooling temperature and a second cooling temperature for providing a second cooling temperature lower than the first cooling temperature and used for adsorption of non-condensable gas. A refrigerator comprising a stage, a shield front end forming a opening for receiving gas, and thermally connected to the first cooling stage, the radiation shield surrounding the second cooling stage, and thermally connected to the second cooling stage. The cryopanel assembly may be provided with a cryopanel assembly which forms an open space in the shield opening between its outer edge and the radiation shield and can visually recognize at least a portion from the front end of the shield.

크라이오패널 어셈블리는, 실드개구에 대면하는 탑 패널과, 실드개구를 향하는 패널 전면을 포함하고 탑 패널에 대하여 실드개구와는 반대측에 배치된 중간패널을 포함하여도 된다. 중간패널의 패널 전면에 대향하는 인접하는 크라이오패널의 외주부와 그 외주부에 대향하는 상기 패널 전면의 부분은 상기 개방공간에서 방사실드를 향하여 평행하게 뻗어 있고, 그 패널 전면은 비응축성 기체를 위한 흡착영역과 응축성 기체를 위한 응축영역으로 구분되어 있어도 된다. 패널 전면의 외주부가 비응축성 기체를 위한 흡착영역과 응축성 기체를 위한 응축영역으로 구분되어 있어도 된다.The cryopanel assembly may include a top panel facing the shield opening, and an intermediate panel including a front surface of the panel facing the shield opening and disposed opposite the shield opening with respect to the top panel. The outer periphery of the adjacent cryopanel facing the front of the panel of the middle panel and the portion of the front of the panel opposite the outer periphery extend in parallel toward the radiation shield in the open space, the front of the panel adsorbing for non-condensable gas. It may be divided into a zone and a condensation zone for the condensable gas. The outer periphery of the front panel may be divided into an adsorption zone for non-condensable gases and a condensation zone for condensable gases.

상기 인접하는 크라이오패널은 탑 패널이고, 중간패널의 외주부는 탑 패널의 외주부보다 방사실드에 근접한 위치까지 뻗어 있어도 된다. 탑 패널 및 중간패널의 각각은, 실드개구를 향하는 전면 및 그 개구와는 반대측을 향하는 배면을 각각이 포함하여 서로 평행하게 배열되어 있는 복수의 플레이트를 포함하고, 중간패널의 플레이트는 탑 패널의 플레이트보다 대형이어도 된다.The adjacent cryopanel is a top panel, and the outer peripheral portion of the intermediate panel may extend to a position closer to the radiation shield than the outer peripheral portion of the top panel. Each of the top panel and the middle panel includes a plurality of plates arranged in parallel with each other, each including a front face facing the shield opening and a back face facing the opening, the plate of the middle panel being a plate of the top panel. It may be larger.

크라이오패널 어셈블리는, 중간패널에 대하여 실드개구와는 반대측에 배치된 하측패널을 더욱 포함하여도 된다. 그 하측패널의 외주부는 중간패널에 평행하게 또한 중간패널의 외주부보다 방사실드에 근접한 위치까지 뻗어 있어도 된다. 하측패널은, 실드개구를 향하는 전면 및 그 개구와는 반대측을 향하는 배면을 각각이 포함하여 서로 평행하게 배열되어 있는 복수의 플레이트를 포함하고, 그 플레이트는 중간패널의 플레이트보다 대형이어도 된다.The cryopanel assembly may further include a lower panel disposed on the side opposite to the shield opening with respect to the intermediate panel. The outer peripheral portion of the lower panel may extend parallel to the intermediate panel and to a position closer to the radiation shield than the outer peripheral portion of the intermediate panel. The lower panel includes a plurality of plates arranged in parallel with each other including a front face facing the shield opening and a rear face facing the opening, and the plate may be larger than the plate of the middle panel.

중간패널의 패널 전면의 상기 부분과 상기 인접하는 크라이오패널의 외주부 사이에 상기 개방공간에 연속하는 개방부분이 형성되고, 그 개방부분은 그 깊이가 그 인접하는 크라이오패널과 그 패널 전면의 간격보다 커도 된다.An open portion continuous to the open space is formed between the portion of the front panel of the middle panel and the outer periphery of the adjacent cryopanel, the open portion having a depth between the adjacent cryopanel and the front surface of the panel. It may be larger.

크라이오펌프는, 방사실드에 열적으로 접속되고, 실드개구에 배치된 루버를 구비하여도 된다. 그 루버는 탑 패널과 중간패널의 중간사이즈를 가지고, 그 루버의 외주부와 방사실드 사이에 개방영역이 형성되어도 된다.The cryopump may be thermally connected to the radiation shield and may include a louver disposed at the shield opening. The louver has a middle size between the top panel and the middle panel, and an open area may be formed between the outer periphery of the louver and the radiation shield.

크라이오펌프는 적어도 30%의 수소포착 확률을 가지고 있고, 중간패널은 수소흡착 가능한 흡착제를 표면에 지지하기 위한 크라이오패널 기재를 포함하고, 그 크라이오패널 기재의 총표면적의 많아도 30%에서 흡착제를 결락시킴으로써, 그 크라이오패널 기재의 전체면을 흡착제로 덮는 경우에 비하여 크라이오펌프의 수소 배기속도와 흡착제 면적의 비인 수소 배기효율을 높게 하여도 된다.The cryopump has a hydrogen trapping probability of at least 30%, and the middle panel includes a cryopanel substrate for supporting the surface with a hydrogen adsorptive adsorbent, the adsorbent at as high as 30% of the total surface area of the cryopanel substrate. By dropping off, the hydrogen exhaust efficiency, which is the ratio between the hydrogen exhaust rate of the cryopump and the adsorbent area, may be increased as compared with the case where the entire surface of the cryopanel base material is covered with the adsorbent.

한 실시형태에 관한 크라이오펌프는, 방사실드와, 그 방사실드 내에서 앞쪽에서부터 안쪽으로 배열되어 있는 복수의 크라이오패널을 포함하고 그 복수의 크라이오패널의 외주부와 방사실드 사이에 실드개구에의 개방공간을 형성하는 크라이오패널 어셈블리를 구비하고, 적어도 30%의 수소포착 확률을 가지는 크라이오펌프이어도 된다. 복수의 크라이오패널의 각각은, 수소흡착 가능한 흡착제를 표면에 지지하기 위한 크라이오패널 기재를 포함하고, 그 크라이오패널 기재의 총표면적의 많아도 30%에서 흡착제를 결락시킴으로써, 그 크라이오패널 기재의 전체면을 흡착제로 덮는 경우에 비하여 크라이오펌프의 수소 배기속도와 흡착제 면적의 비인 수소 배기효율을 높게 하여도 된다.A cryopump according to one embodiment includes a radiation shield and a plurality of cryopanels arranged in front of the inside of the radiation shield and between the outer periphery of the plurality of cryopanels and the radiation shield. The cryopump may be provided with a cryopanel assembly that forms an open space of and has a hydrogen trapping probability of at least 30%. Each of the plurality of cryopanels includes a cryopanel substrate for supporting the adsorbent capable of hydrogen adsorption on the surface, and the cryopanel substrate is eliminated by removing the adsorbent at at least 30% of the total surface area of the cryopanel substrate. The hydrogen exhaust efficiency, which is the ratio of the hydrogen evacuation rate of the cryopump to the adsorbent area, may be made higher than the case where the entire surface of the surface is covered with the adsorbent.

수소 배기효율은, 5×10-2L/s·㎟ 이상이어도 된다. 크라이오패널 기재의 총표면적의 적어도 10%는 흡착제 결락구역이어도 된다. 흡착제의 적어도 90%가 방사실드 또는 실드개구에 노출되어 있어도 된다.The hydrogen exhaust efficiency may be 5 × 10 −2 L / s · mm 2 or more. At least 10% of the total surface area of the cryopanel substrate may be an adsorbent deletion zone. At least 90% of the adsorbent may be exposed to the radiation shield or the shield opening.

한 실시형태에 관한 방법은, 크라이오 수착패널의 표면의 일부로부터 흡착제를 결락시키는 조건하에서 패널구조 파라미터를 변화시켰을 때의 최대의 수소 배기속도를 부여하는 패널구조 파라미터의 값을 구하는 것과, 그 패널구조 파라미터의 값에 근거하여 크라이오 수착패널배열의 구성을 결정하는 것을 포함하여도 된다. 패널구조 파라미터는, 크라이오 수착패널의 치수를 포함하여도 된다.A method according to one embodiment is obtained by obtaining a value of a panel structural parameter giving a maximum hydrogen exhaust rate when the panel structural parameter is changed under a condition in which an adsorbent is dropped from a part of the surface of the cryosorbent panel. And determining the configuration of the cryo sorption panel array based on the value of the structural parameter. The panel structure parameters may include the dimensions of the cryosorbent panel.

도 1은, 본 발명의 한 실시형태에 관한 이온주입장치(1) 및 크라이오펌프(10)를 모식적으로 나타내는 도면이다. 목표에 빔을 조사(照射)하기 위한 빔 조사장치의 일례로서의 이온주입장치(1)는, 이온원(源)부(2), 질량분석기(3), 빔 라인부(4), 및 엔드 스테이션부(5)를 포함하여 구성된다.FIG. 1: is a figure which shows typically the ion implantation apparatus 1 and the cryopump 10 which concerns on one Embodiment of this invention. The ion implantation apparatus 1 as an example of the beam irradiation apparatus for irradiating a beam to a target includes an ion source unit 2, a mass spectrometer 3, a beam line unit 4, and an end station. It comprises a part 5.

이온원부(2)는, 기판 표면에 주입되어야 할 원소를 이온화하여, 이온빔으로서 취출하도록 구성되어 있다. 질량분석기(3)는, 이온원부(2)의 하류에 설치되어 있고, 이온빔으로부터 필요한 이온을 선별하도록 구성되어 있다.The ion source portion 2 is configured to ionize an element to be injected onto the substrate surface and extract it as an ion beam. The mass spectrometer 3 is provided downstream of the ion source portion 2 and is configured to select necessary ions from the ion beam.

빔 라인부(4)는, 질량분석기(3)의 하류에 설치되어 있고, 이온빔을 정형하는 렌즈계, 및 이온빔을 기판에 대하여 주사(走査)하는 주사시스템을 포함한다. 엔드 스테이션부(5)는, 빔 라인부(4)의 하류에 설치되어 있고, 이온주입 처리의 대상 즉 조사목표가 되는 기판(8)을 지지하는 기판홀더(미도시), 및 이온빔에 대하여 기판(8)을 구동하는 구동계 등을 포함하여 구성된다. 빔 라인부(4) 및 엔드 스테이션부(5)에 있어서의 빔 경로(9)를 모식적으로 파선의 화살표로 나타낸다.The beam line section 4 is provided downstream of the mass spectrometer 3, and includes a lens system for shaping an ion beam, and a scanning system for scanning an ion beam against a substrate. The end station part 5 is provided downstream of the beam line part 4, and is provided with a substrate holder (not shown) for supporting the substrate 8 to be the object of ion implantation, that is, the irradiation target, and the substrate (not shown). 8) and a drive system for driving. The beam path 9 in the beam line part 4 and the end station part 5 is typically shown by the broken-line arrow.

또한, 이온주입장치(1)에는, 진공배기계(系)(6)가 부설되어 있다. 진공배기계(6)는, 이온원부(2)로부터 엔드 스테이션부(5)까지를 원하는 고(高)진공(예컨대 10-5Pa 정도의 고진공)으로 유지하기 위하여 설치되어 있다. 진공배기계(6)는, 크라이오펌프(10a, 10b, 10c)를 포함한다.In addition, a vacuum exhaust system 6 is provided in the ion implantation apparatus 1. The vacuum exhaust machine 6 is provided to maintain the desired high vacuum (for example, high vacuum of about 10 -5 Pa) from the ion source portion 2 to the end station portion 5. The vacuum exhaust machine 6 includes cryopumps 10a, 10b, 10c.

예컨대, 크라이오펌프(10a, 10b)는, 빔 라인부(4)의 진공챔버의 진공배기용으로 빔 라인부(4)의 진공챔버 벽면의 크라이오펌프 장착용 개구에 장착되어 있다. 크라이오펌프(10c)는, 엔드 스테이션부(5)의 진공챔버의 진공배기용으로 엔드 스테이션부(5)의 진공챔버 벽면의 크라이오펌프 장착용 개구에 장착되어 있다. 다만, 빔 라인부(4) 및 엔드 스테이션부(5)는 각각, 하나의 크라이오펌프(10)에 의하여 배기되도록 진공배기계(6)가 구성되어 있어도 된다. 또한, 빔 라인부(4) 및 엔드 스테이션부(5)가 각각 복수의 크라이오펌프(10)에 의하여 배기되도록 진공배기계(6)가 구성되어 있어도 된다.For example, the cryopumps 10a and 10b are attached to the cryopump mounting openings on the wall surface of the vacuum chamber of the beam line section 4 for the vacuum exhaust of the vacuum chamber of the beam line section 4. The cryopump 10c is attached to the cryopump mounting opening of the vacuum chamber wall surface of the end station part 5 for the vacuum exhaust of the vacuum chamber of the end station part 5. However, the vacuum exhaust machine 6 may be comprised so that the beam line part 4 and the end station part 5 may exhaust | exhaust with one cryopump 10, respectively. Moreover, the vacuum exhaust machine 6 may be comprised so that the beam line part 4 and the end station part 5 may be exhausted by the some cryopump 10, respectively.

크라이오펌프(10a, 10b)는 각각 게이트밸브(7a, 7b)를 통하여 빔 라인부(4)에 장착되어 있다. 크라이오펌프(10c)는, 게이트밸브(7c)를 통하여 엔드 스테이션부(5)에 장착되어 있다. 다만 이하에서는 적당히, 크라이오펌프(10a, 10b, 10c)를 총칭하여 크라이오펌프(10)라 하고, 게이트밸브(7a, 7b, 7c)를 총칭하여 게이트밸브(7)라 한다. 이온주입장치(1)의 동작 중에는 게이트밸브(7)는 열려 있고, 크라이오펌프(10)에 의한 배기가 행하여진다. 크라이오펌프(10)를 재생할 때는 게이트밸브(7)는 닫혀진다.The cryopumps 10a and 10b are attached to the beam line portion 4 via gate valves 7a and 7b, respectively. The cryopump 10c is attached to the end station part 5 via the gate valve 7c. However, hereinafter, the cryopumps 10a, 10b, and 10c are collectively referred to as cryopumps 10, and the gate valves 7a, 7b, and 7c are collectively referred to as gate valves 7. During the operation of the ion implantation device 1, the gate valve 7 is open and exhausting by the cryopump 10 is performed. When regenerating the cryopump 10, the gate valve 7 is closed.

다만, 진공배기계(6)는, 더욱, 이온원부(2)를 고진공으로 하기 위한 터보분자펌프 및 드라이펌프를 구비하여도 된다. 또한, 진공배기계(6)는, 빔 라인부(4) 및 엔드 스테이션부(5)를 대기압으로부터 크라이오펌프(10)의 동작개시압까지 배기하기 위한 러핑펌프를 크라이오펌프(10)와 병렬로 구비하여도 된다.However, the vacuum exhaust machine 6 may further be provided with a turbomolecular pump and a dry pump for making the ion source unit 2 high vacuum. In addition, the vacuum exhaust machine 6 parallels the cryopump 10 with the roughing pump for exhausting the beam line portion 4 and the end station portion 5 from the atmospheric pressure to the operation start pressure of the cryopump 10. It may be provided as.

빔 라인부(4) 및 엔드 스테이션부(5)에 존재하는 기체 및 도입되는 기체가 크라이오펌프(10)에 의하여 배기된다. 이 피(被)배기기체의 대부분은 통상 수소가스이다. 크라이오펌프(10)의 크라이오패널을 사용하여 빔 경로(9)로부터 수소가스를 포함하는 피배기기체가 배기된다. 다만 피배기기체에는, 기판에 도포되어 있는 레지스트로부터의 방출가스, 도펀트가스, 또는 이온주입 처리에 있어서의 부(副)생성가스가 포함되어도 된다.The gas present in the beam line portion 4 and the end station portion 5 and the gas introduced are exhausted by the cryopump 10. Most of these exhaust gases are usually hydrogen gas. Using the cryopanel of the cryopump 10, the exhaust gas containing hydrogen gas is exhausted from the beam path 9. However, the exhausted body may contain a discharge gas from a resist applied to a substrate, a dopant gas, or a negative gas generated in an ion implantation process.

이온주입장치(1)는, 그 장치를 제어하기 위한 메인컨트롤러(11)를 구비한다. 또한, 크라이오펌프(10)에는, 크라이오펌프(10)를 제어하기 위한 크라이오펌프 컨트롤러(이하에서는 간단히 "CP컨트롤러"라 함)(100)가 설치되어 있다. 메인컨트롤러(11)는, CP컨트롤러(100)를 통하여 크라이오펌프(10)를 통괄하는 상위의 컨트롤러라고 할 수 있다. 메인컨트롤러(11) 및 CP컨트롤러(100)는 각각, 각종 연산처리를 실행하는 CPU, 각종 제어프로그램을 격납하는 ROM, 데이터 격납이나 프로그램 실행을 위한 워크 에어리어로서 이용되는 RAM, 입출력 인터페이스, 메모리 등을 구비한다. 메인컨트롤러(11)와 CP컨트롤러(100)는 서로 통신 가능하게 접속되어 있다.The ion implantation apparatus 1 includes a main controller 11 for controlling the apparatus. In addition, the cryopump 10 is provided with a cryopump controller (hereinafter simply referred to as "CP controller") 100 for controlling the cryopump 10. The main controller 11 may be referred to as a higher controller that integrates the cryopump 10 through the CP controller 100. The main controller 11 and the CP controller 100 each include a CPU which executes various arithmetic operations, a ROM which stores various control programs, a RAM used as a work area for storing data or executing programs, an input / output interface, a memory, and the like. Equipped. The main controller 11 and the CP controller 100 are communicatively connected to each other.

CP컨트롤러(100)는, 크라이오펌프(10)와는 별도로 설치되어 있고, 복수의 크라이오펌프(10)를 각각 제어한다. 각 크라이오펌프(10a, 10b, 10c)에는 각각, CP컨트롤러(100)와 통신하는 입출력을 처리하기 위한 IO모듈(미도시)이 설치되어 있어도 된다. 다만, CP컨트롤러(100)는, 각 크라이오펌프(10a, 10b, 10c)의 각각에 개별적으로 설치되어도 된다.The CP controller 100 is provided separately from the cryopump 10 and controls the plurality of cryopumps 10, respectively. Each cryopump 10a, 10b, 10c may be provided with an IO module (not shown) for processing input / output communicating with the CP controller 100, respectively. However, the CP controller 100 may be provided separately in each of the cryopumps 10a, 10b, and 10c.

이온주입장치(1)를 위한 크라이오펌프(10)는 상술한 바와 같이, 주로 수소가스를 배기한다. 이온주입장치(1)의 이온주입 처리의 스루풋을 높이기 위하여, 고속으로 수소가스를 배기할 수 있는 크라이오펌프(10)가 요구되고 있다. 또한, 수소의 배기효율 향상, 나아가서는 에너지절약성이 뛰어난 크라이오펌프가 요구되고 있다. 따라서, 크라이오펌프(10)는, 노출된 크라이오 수착패널배열(14)에 있어서 실질적으로 비노출로 형성되어 있는 비응축성 기체를 위한 흡착영역을 구비한다.The cryopump 10 for the ion implantation apparatus 1 exhausts hydrogen gas mainly as mentioned above. In order to increase the throughput of the ion implantation process of the ion implantation apparatus 1, a cryopump 10 capable of exhausting hydrogen gas at a high speed is required. In addition, there is a need for a cryopump that is excellent in improving the exhaust efficiency of hydrogen and further saving energy. Thus, the cryopump 10 has an adsorption zone for non-condensable gas that is formed substantially unexposed in the exposed cryosorption panel array 14.

도 2는, 본 발명의 한 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 3은, 바람직한 한 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)의 상면도이다. 도 4는, 바람직한 한 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)를 모식적으로 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing a cryopump 10 according to an embodiment of the present invention. 3 is a top view of the cryopump 10 according to the preferred embodiment. 4 is a cross-sectional view schematically showing a cryopump 10 according to a preferred embodiment.

노출형의 크라이오패널배열(14)은, 그 외주부와 방사실드(16) 사이에 크라이오펌프 개구(31)에 개방되는 크라이오펌프 내부 개방공간(30)을 형성한다. 개방된 국소공간(54)이 크라이오패널배열(14)의 서로 인접하는 크라이오패널(50)에 의하여 획정되어 있고, 그 국소공간(54)은 크라이오펌프 내부 개방공간(30)에 연속되어 있다. 흡착영역은, 국소공간(54)을 둘러싸는 크라이오패널(50)의 표면에 형성되어 있다. 이러한 국소공간(54)의 개방성은 흡착영역에의 기체의 도달을 촉진하여, 크라이오펌프(10)에 의한 비응축성 기체 예컨대 수소의 고속배기의 실현을 지원한다.The exposed cryopanel array 14 forms a cryopump internal open space 30 that is open to the cryopump opening 31 between its outer periphery and the radiation shield 16. The open local space 54 is defined by the cryopanel 50 adjacent to each other in the cryopanel array 14, and the local space 54 is continuous in the open space 30 inside the cryopump. have. The adsorption region is formed on the surface of the cryopanel 50 surrounding the local space 54. This openness of the local space 54 promotes the arrival of gas into the adsorption region, thereby supporting the realization of high velocity exhaust of non-condensable gas such as hydrogen by the cryopump 10.

개방 국소공간(54)의 적어도 일부는 인접하는 크라이오패널(50)에 의하여 크라이오펌프 개구(31)로부터 차폐되어, 흡착영역은 그 국소공간(54)에 수용되어 있다. 크라이오펌프 개구(31)에의 흡착영역의 직접적인 노출을 피함으로써, 크라이오펌프(10)에 진입하는 기체에 포함되는 난재생 기체로부터 흡착영역은 보호된다. 이렇게 하여, 비응축성 기체의 고속배기와, 난재생 기체로부터의 흡착영역의 보호를 양립할 수 있다.At least a portion of the open local space 54 is shielded from the cryopump opening 31 by the adjacent cryopanel 50, so that the adsorption region is accommodated in the local space 54. By avoiding the direct exposure of the adsorption zone to the cryopump opening 31, the adsorption zone is protected from the regeneration gas contained in the gas entering the cryopump 10. In this way, the high speed exhaust of the non-condensable gas and the protection of the adsorption region from the regenerating gas can be made compatible.

크라이오펌프(10)는, 제1 냉각온도 레벨로 냉각되는 제1 크라이오패널과, 제1 냉각온도 레벨보다 저온인 제2 냉각온도 레벨로 냉각되는 제2 크라이오패널을 구비한다. 제1 크라이오패널은, 제1 냉각온도 레벨에 있어서 증기압이 낮은 기체를 응축에 의하여 포착한다. 예컨대 기준증기압(예컨대 10-8Pa)보다 증기압이 낮은 기체가 배기된다.The cryopump 10 includes a first cryopanel cooled to a first cooling temperature level, and a second cryopanel cooled to a second cooling temperature level lower than the first cooling temperature level. The first cryopanel captures gas having a low vapor pressure at the first cooling temperature level by condensation. For example, a gas having a vapor pressure lower than the reference steam pressure (for example, 10 −8 Pa) is exhausted.

제2 크라이오패널은 수착패널로서, 증기압이 높기 때문에 제2 냉각온도 레벨에 있어서도 응축되지 않은 비응축성 기체를 흡착에 의하여 포착한다. 그로 인하여 패널표면의 전역 또는 대부분이 흡착영역이다. 흡착영역은 예컨대 패널표면에 흡착제를 형성함으로써 형성된다. 흡착제는 예컨대 활성탄이다. 흡착영역은 특정의 기체분자를 선택적으로 흡착하도록 형성되어 있는 예컨대 제올라이트 등의 흡착제를 이용하여도 되고, 그와 같이 패널 기재에 형성되어 있는 다공질의 표층이어도 된다. 비응축성 기체는, 제2 냉각온도 레벨로 냉각된 흡착영역에 흡착되어 배기된다. 비응축성 기체는, 수소를 포함한다. 제2 냉각온도 레벨에 있어서 증기압이 낮은 기체가 분위기에 존재하는 경우에는, 수착패널의 흡착제 위에 또는 흡착제가 없는 표면 위에 응축에 의하여 포착된다.Since the second cryopanel is a sorption panel and has a high vapor pressure, adsorption of non-condensable gas, which is not condensed even at the second cooling temperature level, is captured. As a result, all or most of the panel surface is the adsorption area. The adsorption zone is formed, for example, by forming an adsorbent on the panel surface. The adsorbent is for example activated carbon. The adsorption region may use an adsorbent such as zeolite, which is formed to selectively adsorb specific gas molecules, or may be a porous surface layer formed on the panel substrate as described above. The non-condensable gas is adsorbed into the adsorption zone cooled to the second cooling temperature level and exhausted. The non-condensable gas contains hydrogen. When a gas having a low vapor pressure is present in the atmosphere at the second cooling temperature level, it is captured by condensation on the adsorbent of the sorption panel or on the surface without the adsorbent.

크라이오펌프(10)는, 냉동기(12)를 구비한다. 냉동기(12)는, 작동기체를 흡입하여 내부에서 팽창시켜 토출하는 열(熱)사이클에 의하여 한랭을 발생시킨다. 냉동기(12)는, 기포드·맥마혼식 냉동기(이른바 GM냉동기)이다. 또한 냉동기(12)는 2단식의 냉동기로서, 제1단 실린더(18), 제2단 실린더(20), 제1 냉각스테이지(22), 제2 냉각스테이지(24), 및 냉동기모터(26)를 가진다. 제1단 실린더(18)와 제2단 실린더(20)는 직렬로 접속되어 있고, 서로 연결되는 제1단 디스플레이서 및 제2단 디스플레이서(미도시)가 각각 내장되어 있다. 제1단 디스플레이서 및 제2단 디스플레이서의 내부에는 축랭재가 장착되어 있다. 다만, 냉동기(12)는 2단 GM냉동기 이외의 냉동기이어도 되고, 예컨대 단일단 GM냉동기를 이용하여도 되고, 펄스튜브 냉동기나 솔베이 냉동기를 이용하여도 된다.The cryopump 10 includes a refrigerator 12. The refrigerator 12 generates cold by a heat cycle in which the working gas is sucked, expanded and discharged therein. The refrigerator 12 is a Gifford-Macma blend refrigerator (so-called GM refrigerator). In addition, the refrigerator 12 is a two-stage freezer, which includes a first stage cylinder 18, a second stage cylinder 20, a first cooling stage 22, a second cooling stage 24, and a refrigerator motor 26. Has The first stage cylinder 18 and the second stage cylinder 20 are connected in series, and a first stage displacer and a second stage displacer (not shown) connected to each other are incorporated. An inside of a 1st stage displacer and a 2nd stage displacer is equipped with the cooling material. However, the refrigerator 12 may be a refrigerator other than a two stage GM refrigerator, for example, may use a single stage GM refrigerator, or may use a pulse tube refrigerator or a Solvay refrigerator.

냉동기(12)는, 작동기체의 흡입과 토출을 주기적으로 반복하기 위하여 작동기체의 유로를 주기적으로 전환하는 유로전환기구를 포함한다. 유로전환기구는 예컨대 밸브부와 밸브부를 구동하는 구동부를 포함한다. 밸브부는 예컨대 로터리밸브이고, 구동부는 로터리밸브를 회전시키기 위한 모터이다. 모터는, 예컨대 AC모터 또는 DC모터이어도 된다. 또한 유로전환기구는 리니어모터에 의하여 구동되는 직동식의 기구이어도 된다.The refrigerator 12 includes a flow path switching mechanism for periodically switching the flow path of the working gas in order to periodically repeat the suction and discharge of the working gas. The flow path switching mechanism includes, for example, a valve portion and a drive portion for driving the valve portion. The valve portion is, for example, a rotary valve, and the driving portion is a motor for rotating the rotary valve. The motor may be, for example, an AC motor or a DC motor. In addition, the flow path switching mechanism may be a linear mechanism driven by a linear motor.

제1단 실린더(18)의 일단에 냉동기모터(26)가 설치되어 있다. 냉동기모터(26)는, 제1단 실린더(18)의 단부에 형성되어 있는 모터용 하우징(27)의 내부에 설치되어 있다. 냉동기모터(26)는, 제1단 디스플레이서 및 제2단 디스플레이서의 각각이 제1단 실린더(18) 및 제2단 실린더(20)의 내부를 왕복동 가능하게 하도록 제1단 디스플레이서 및 제2단 디스플레이서에 접속된다. 또한, 냉동기모터(26)는, 모터용 하우징(27)의 내부에 설치되어 있는 가동(可動)밸브(미도시)를 정역회전 가능하게 하도록 그 밸브에 접속된다.A refrigerating motor 26 is provided at one end of the first stage cylinder 18. The refrigerator motor 26 is provided inside the motor housing 27 formed at the end of the first stage cylinder 18. The refrigerator motor 26 may include a first stage displacer and a first stage displacer such that each of the first stage displacer and the second stage displacer allows the inside of the first stage cylinder 18 and the second stage cylinder 20 to reciprocate. It is connected to a two stage displacer. In addition, the refrigerator motor 26 is connected to the valve so that the movable valve (not shown) provided in the motor housing 27 can be rotated forward and backward.

제1 냉각스테이지(22)는, 제1단 실린더(18)의 제2단 실린더(20)측의 단부 즉 제1단 실린더(18)와 제2단 실린더(20)의 연결부에 설치되어 있다. 또한, 제2 냉각스테이지(24)는 제2단 실린더(20)의 말단에 설치되어 있다. 제1 냉각스테이지(22) 및 제2 냉각스테이지(24)는 각각 제1단 실린더(18) 및 제2단 실린더(20)에 예컨대 브레이징으로 고정된다.The 1st cooling stage 22 is provided in the edge part by the side of the 2nd end cylinder 20 of the 1st end cylinder 18, ie, the connection part of the 1st end cylinder 18 and the 2nd end cylinder 20. As shown in FIG. In addition, the second cooling stage 24 is provided at the end of the second stage cylinder 20. The first cooling stage 22 and the second cooling stage 24 are fixed to the first stage cylinder 18 and the second stage cylinder 20, for example, by brazing.

모터용 하우징(27)의 외측에 설치되어 있는 기체공급구(42) 및 기체배출구(44)를 통하여 냉동기(12)는 압축기(102)에 접속된다. 냉동기(12)는, 압축기(102)로부터 공급되는 고압의 작동기체(예컨대 헬륨 등)를 내부에서 팽창시켜 제1 냉각스테이지(22) 및 제2 냉각스테이지(24)에 한랭을 발생시킨다. 압축기(102)는, 냉동기(12)에서 팽창된 작동기체를 회수하여 다시 가압하여 냉동기(12)에 공급한다.The refrigerator 12 is connected to the compressor 102 through the gas supply port 42 and the gas discharge port 44 provided outside the motor housing 27. The refrigerator 12 expands the high-pressure working gas supplied from the compressor 102 (for example, helium, etc.) to generate cold in the first cooling stage 22 and the second cooling stage 24. The compressor 102 recovers the working gas expanded in the refrigerator 12, pressurizes it again, and supplies the same to the refrigerator 12.

구체적으로는, 우선 압축기(102)로부터 냉동기(12)에 고압의 작동기체가 공급된다. 이때, 냉동기모터(26)는, 기체공급구(42)와 냉동기(12)의 내부공간을 연통(連通)하는 상태로 모터용 하우징(27) 내부의 가동밸브를 구동한다. 냉동기(12)의 내부공간이 고압의 작동기체로 채워지면, 냉동기모터(26)에 의하여 가동밸브가 전환되어 냉동기(12)의 내부공간이 기체배출구(44)에 연통된다. 이로써 작동기체는 팽창되어 압축기(102)로 회수된다. 가동밸브의 동작에 동기하여, 제1단 디스플레이서 및 제2단 디스플레이서의 각각이 제1단 실린더(18) 및 제2단 실린더(20)의 내부를 왕복동한다. 이러한 열사이클을 반복함으로써 냉동기(12)는 제1 냉각스테이지(22) 및 제2 냉각스테이지(24)에 한랭을 발생시킨다.Specifically, a high pressure working gas is first supplied from the compressor 102 to the refrigerator 12. At this time, the refrigerator motor 26 drives the movable valve inside the motor housing 27 in a state where the gas supply port 42 and the internal space of the refrigerator 12 communicate with each other. When the internal space of the refrigerator 12 is filled with a high-pressure working gas, the movable valve is switched by the refrigerator motor 26 so that the internal space of the refrigerator 12 communicates with the gas outlet 44. As a result, the working gas is expanded and returned to the compressor 102. In synchronization with the operation of the movable valve, each of the first stage displacer and the second stage displacer reciprocates the interior of the first stage cylinder 18 and the second stage cylinder 20. By repeating such a heat cycle, the refrigerator 12 generates cold in the first cooling stage 22 and the second cooling stage 24.

제2 냉각스테이지(24)는 제1 냉각스테이지(22)보다 저온으로 냉각된다. 제2 냉각스테이지(24)는 예컨대 10K 내지 20K 정도로 냉각되고, 제1 냉각스테이지(22)는 예컨대 80K 내지 100K 정도로 냉각된다. 제1 냉각스테이지(22)에는 제1 냉각스테이지(22)의 온도를 측정하기 위한 제1 온도센서(23)가 장착되어 있고, 제2 냉각스테이지(24)에는 제2 냉각스테이지(24)의 온도를 측정하기 위한 제2 온도센서(25)가 장착되어 있다.The second cooling stage 24 is cooled to a lower temperature than the first cooling stage 22. The second cooling stage 24 is cooled, for example, by about 10K to 20K, and the first cooling stage 22 is cooled by, for example, about 80K to 100K. The first cooling stage 22 is equipped with a first temperature sensor 23 for measuring the temperature of the first cooling stage 22, and the second cooling stage 24 is equipped with a temperature of the second cooling stage 24. The second temperature sensor 25 for measuring the temperature is mounted.

냉동기(12)의 제1 냉각스테이지(22)에는 방사실드(16)가 열적으로 접속된 상태로 고정되고, 냉동기(12)의 제2 냉각스테이지(24)에는 크라이오패널 어셈블리(14)가 열적으로 접속된 상태로 고정되어 있다. 이로 인하여, 방사실드(16)는 제1 냉각스테이지(22)와 동일한 정도의 온도로 냉각되고, 크라이오패널 어셈블리(14)는 제2 냉각스테이지(24)와 동일한 정도의 온도로 냉각된다.The radiation shield 16 is fixed to the first cooling stage 22 of the refrigerator 12 in a thermally connected state, and the cryopanel assembly 14 is thermally connected to the second cooling stage 24 of the refrigerator 12. It is fixed in the connected state. As a result, the radiation shield 16 is cooled to the same temperature as the first cooling stage 22, and the cryopanel assembly 14 is cooled to the same temperature as the second cooling stage 24.

CP컨트롤러(100)(도 1 참조)는 센서 출력신호에 근거하여 제어출력을 결정한다. CP컨트롤러(100)는 예컨대, 냉동기모터(26)에 공급되어야 할 전압 및 주파수를 결정한다. CP컨트롤러(100)는, 냉동기모터(26)에 부설되는 인버터(미도시)를 제어한다. 냉동기모터의 인버터는 CP컨트롤러(100)로부터의 지령에 따라서, 외부전원 예컨대 상용전원으로부터 공급되는 규정의 전압 및 주파수의 전력을 조정하여 냉동기모터(26)에 공급한다.The CP controller 100 (see FIG. 1) determines the control output based on the sensor output signal. The CP controller 100 determines, for example, the voltage and frequency to be supplied to the refrigerator motor 26. The CP controller 100 controls an inverter (not shown) installed in the refrigerator motor 26. The inverter of the refrigerator motor adjusts the power of a prescribed voltage and frequency supplied from an external power source, such as a commercial power source, and supplies it to the refrigerator motor 26 in accordance with a command from the CP controller 100.

CP컨트롤러(100)는 예컨대, 크라이오패널의 온도에 근거하여 냉동기(12)를 제어한다. CP컨트롤러(100)는, 크라이오패널의 실측온도가 목표온도에 추종하도록 냉동기(12)에 운전지령을 부여한다. 예컨대, CP컨트롤러(100)는, 제1 크라이오패널의 목표온도와 제1 온도센서(23)의 측정온도의 편차를 최소화하도록 피드백제어에 의하여 냉동기모터(26)의 운전주파수를 제어한다. 냉동기모터(26)의 운전주파수에 따라 냉동기(12)의 열사이클의 주파수가 정하여진다. 제1 크라이오패널의 목표온도는 예컨대, 진공챔버(80)에서 행하여지는 프로세스에 따라 사양으로서 정하여진다. 이 경우, 냉동기(12)의 제2 냉각스테이지(24) 및 크라이오패널 어셈블리(14)는, 냉동기(12)의 사양 및 외부로부터의 열부하에 따라 정하여지는 온도로 냉각된다.The CP controller 100 controls the refrigerator 12 based on, for example, the temperature of the cryopanel. The CP controller 100 gives an operation command to the refrigerator 12 so that the actual temperature of the cryopanel follows the target temperature. For example, the CP controller 100 controls the operating frequency of the refrigerator motor 26 by feedback control so as to minimize the deviation between the target temperature of the first cryopanel and the measured temperature of the first temperature sensor 23. The frequency of the heat cycle of the refrigerator 12 is determined according to the operating frequency of the refrigerator motor 26. The target temperature of the first cryopanel is determined as a specification, for example, in accordance with a process performed in the vacuum chamber 80. In this case, the second cooling stage 24 and the cryopanel assembly 14 of the refrigerator 12 are cooled to a temperature determined according to the specifications of the refrigerator 12 and the heat load from the outside.

제1 온도센서(23)의 측정온도가 목표온도보다 고온인 경우에는, CP컨트롤러(100)는, 냉동기모터(26)의 운전주파수를 증가하도록 지령치를 출력한다. 모터 운전주파수의 증가에 연동하여 냉동기(12)에 있어서의 열사이클의 주파수도 증가되고, 냉동기(12)의 제1 냉각스테이지(22)는 목표온도를 향하여 냉각된다. 반대로 제1 온도센서(23)의 측정온도가 목표온도보다 저온인 경우에는, 냉동기모터(26)의 운전주파수는 감소되고 냉동기(12)의 제1 냉각스테이지(22)는 목표온도를 향하여 승온된다.When the measured temperature of the first temperature sensor 23 is higher than the target temperature, the CP controller 100 outputs a command value to increase the operating frequency of the refrigerator motor 26. In association with the increase in the motor operating frequency, the frequency of the heat cycle in the refrigerator 12 is also increased, and the first cooling stage 22 of the refrigerator 12 is cooled toward the target temperature. On the contrary, when the measured temperature of the first temperature sensor 23 is lower than the target temperature, the operating frequency of the refrigerator motor 26 is decreased and the first cooling stage 22 of the refrigerator 12 is heated up toward the target temperature. .

통상은, 제1 냉각스테이지(22)의 목표온도는 일정치로 설정된다. 따라서, CP컨트롤러(100)는, 크라이오펌프(10)에의 열부하가 증가하였을 때에 냉동기모터(26)의 운전주파수를 증가시키도록 지령치를 출력하고, 크라이오펌프(10)에의 열부하가 감소하였을 때에 냉동기모터(26)의 운전주파수를 감소시키도록 지령치를 출력한다. 다만, 목표온도는 적당히 변동시켜도 되고, 예컨대, 목표로 하는 분위기 압력을 배기대상 용적(예컨대 진공챔버(80))에 실현되도록 크라이오패널의 목표온도를 순차 설정하도록 하여도 된다. 또한 CP컨트롤러(100)는, 제2 크라이오패널의 실측온도를 목표온도에 일치시키도록 냉동기모터(26)의 운전주파수를 제어하여도 된다.Usually, the target temperature of the 1st cooling stage 22 is set to a fixed value. Therefore, the CP controller 100 outputs a command value to increase the operating frequency of the refrigerator motor 26 when the heat load to the cryopump 10 increases, and when the heat load to the cryopump 10 decreases. The command value is output to reduce the operating frequency of the refrigerator motor 26. However, the target temperature may be appropriately varied, for example, the target temperature of the cryopanel may be set sequentially so that the target atmosphere pressure is realized in the exhaust target volume (for example, the vacuum chamber 80). In addition, the CP controller 100 may control the operating frequency of the refrigerator motor 26 to match the measured temperature of the second cryopanel to the target temperature.

전형적인 크라이오펌프에 있어서는, 열사이클의 주파수는 항상 일정하게 되어 있다. 상온으로부터 펌프 동작온도에의 급냉각을 가능하게 하도록 비교적 큰 주파수로 운전하도록 설정되고, 외부로부터의 열부하가 작은 경우에는 히터에 의하여 가열함으로써 크라이오패널의 온도를 조정한다. 따라서, 소비전력이 커진다. 이에 반하여 본 실시형태에 있어서는, 크라이오펌프(10)에의 열부하에 따라 열사이클 주파수를 제어하기 때문에, 에너지절약성이 뛰어난 크라이오펌프를 실현할 수 있다. 또한, 히터를 반드시 설치할 필요가 없어지는 것도 소비전력의 저감에 기여한다.In a typical cryopump, the frequency of the heat cycle is always constant. It is set to operate at a relatively large frequency to enable rapid cooling from the normal temperature to the pump operating temperature, and when the heat load from the outside is small, the temperature of the cryopanel is adjusted by heating by a heater. Therefore, power consumption increases. In contrast, in the present embodiment, since the heat cycle frequency is controlled according to the heat load on the cryopump 10, the cryopump excellent in energy saving can be realized. In addition, the necessity of providing a heater necessarily contributes to the reduction of power consumption.

크라이오펌프(10)는, 크라이오패널 어셈블리(14) 또는 크라이오패널구조체를 구비한다. 크라이오패널 어셈블리(14)는, 냉동기(12)의 제2 냉각스테이지(24)에 의하여 냉각되는 복수의 크라이오패널을 포함한다. 이러한 패널은 방사실드(16) 내에서 앞쪽 즉 개구측에서부터 안쪽으로 배열되어 있다. 각 크라이오패널은, 실드개구(31)를 향하는 전면과 실드개구(31)와는 반대측 즉 폐색부(28)를 향하는 배면을 가진다. 크라이오패널 어셈블리(14)는, 방사실드(16)의 측면을 향하는 크라이오패널 또는 그 외의 방향으로 향하여진 크라이오패널(미도시)을 포함하여도 된다. 패널표면에는 기체를 응축 또는 흡착에 의하여 포착하여 배기하기 위한 극저온면이 형성된다. 크라이오패널의 표면에는 통상, 기체를 흡착하기 위한 활성탄 등의 흡착제가 설치된다.The cryopump 10 includes a cryopanel assembly 14 or a cryopanel structure. The cryopanel assembly 14 includes a plurality of cryopanels cooled by the second cooling stage 24 of the refrigerator 12. These panels are arranged inward from the opening side, ie from the opening side in the radiation shield 16. Each cryopanel has a front surface facing the shield opening 31 and a back surface opposite to the shield opening 31, that is, the closure portion 28. The cryopanel assembly 14 may include a cryopanel facing the side of the radiation shield 16 or a cryopanel (not shown) facing in the other direction. The surface of the panel is formed with a cryogenic surface for trapping and exhausting gas by condensation or adsorption. The surface of the cryopanel is usually provided with an adsorbent such as activated carbon for adsorbing gas.

크라이오패널 어셈블리(14)는, 그 외주부와 방사실드(16) 사이에, 실드개구(31)로 개방된 내부공간(30)을 형성한다. 크라이오패널 어셈블리(14)는, 그 적어도 일부 예컨대 외주부를, 실드 전단(33)으로부터 시인 가능하다. 도 2에 나타내는 크라이오펌프(10)와 도 3 및 도 4에 나타내는 크라이오펌프(10)는 크라이오패널 어셈블리(14)의 구체적인 형태를 달리한다. 각각의 크라이오패널 어셈블리(14)의 구성의 상세에 대해서는 후술한다.The cryopanel assembly 14 forms an internal space 30 opened by the shield opening 31 between the outer circumferential portion and the radiation shield 16. The cryopanel assembly 14 can visually recognize at least a part of the outer circumferential portion of the cryopanel assembly 14 from the shield front end 33. The cryopump 10 shown in FIG. 2 and the cryopump 10 shown in FIGS. 3 and 4 differ in specific form of the cryopanel assembly 14. Details of the configuration of each cryopanel assembly 14 will be described later.

크라이오펌프(10)는, 방사실드(16)를 구비한다. 방사실드(16)는, 크라이오패널 어셈블리(14)를 주위의 복사열로부터 보호하기 위하여 설치되어 있다. 방사실드(16)는 일단에 실드개구(31)를 가지는 바닥이 있는 원통형의 형상으로 형성되어 있다. 실드개구(31)는 방사실드(16)의 실드 전단(33)에 의하여, 예컨대 통 형상 측면의 단부 내면에 의하여 획정된다. 실드 전단(33)은, 진공챔버(80)로부터 크라이오패널 어셈블리(14)로 기체를 받아들이기 위한 개구를 형성한다.The cryopump 10 includes a radiation shield 16. The radiation shield 16 is provided to protect the cryopanel assembly 14 from surrounding radiant heat. The radiation shield 16 is formed in the shape of a bottomed cylinder having a shield opening 31 at one end. The shield opening 31 is defined by the shield front end 33 of the radiation shield 16, for example by the end inner surface of the cylindrical side surface. The shield front end 33 forms an opening for receiving gas from the vacuum chamber 80 to the cryopanel assembly 14.

한편, 방사실드(16)의 실드개구(31)와는 반대측 즉 펌프 저부측의 타단에는 폐색부(28)가 형성되어 있다. 폐색부(28)는, 방사실드(16)의 원통형 측면의 펌프 저부측 단부에 있어서 직경방향 내측을 향하여 뻗는 플랜지부에 의하여 형성된다. 도 2에 나타나는 크라이오펌프(10)는 이른바 종형(縱型)의 크라이오펌프이므로, 이 플랜지부가 냉동기(12)의 제1 냉각스테이지(22)에 장착되어 있다. 냉동기(12)는 방사실드(16)의 중심축을 따라 내부공간(30)으로 돌출되어 있고, 제2 냉각스테이지(24)는 내부공간(30)에 삽입된 상태로 되어 있다.On the other hand, the obstruction part 28 is formed in the other end of the radiation shield 16 on the opposite side to the shield opening 31, the pump bottom side. The closure portion 28 is formed by a flange portion that extends inward in the radial direction at the pump bottom side end portion of the cylindrical side of the radiation shield 16. Since the cryopump 10 shown in FIG. 2 is a so-called vertical cryopump, this flange part is attached to the 1st cooling stage 22 of the refrigerator 12. The refrigerator 12 protrudes into the inner space 30 along the central axis of the radiation shield 16, and the second cooling stage 24 is inserted into the inner space 30.

도 4에 나타나는 이른바 횡형(橫型)의 크라이오펌프는, 방사실드(16)의 축방향에 교차하는 방향(통상은 직교방향, 도 4에 있어서는 지면의 안쪽에서부터 앞쪽으로)으로 냉동기의 제2 냉각스테이지(24)가 삽입되어 배치되어 있다. 횡형의 경우에는 폐색부(28)는 통상 완전히 폐색되어 있다. 냉동기(12)는, 방사실드(16)의 측면에 형성되어 있는 냉동기 장착용의 개구부로부터 방사실드(16)의 중심축에 직교하는 방향을 따라 내부공간(30)으로 돌출되어 배치된다. 냉동기(12)의 제1 냉각스테이지(22)는 방사실드(16)의 냉동기 장착용 개구부에 장착되고, 냉동기(12)의 제2 냉각스테이지(24)는 내부공간(30)에 배치된다. 제2 냉각스테이지(24)에는 크라이오패널 어셈블리(14)가 장착된다. 이렇게 하여 크라이오패널 어셈블리(14)는 방사실드(16)의 내부공간(30)에 배치된다.The so-called horizontal cryopump shown in FIG. 4 is the second unit of the refrigerator in the direction intersecting with the axial direction of the radiation shield 16 (usually orthogonal and in FIG. 4 from the inside of the ground to the front). The cooling stage 24 is inserted and arrange | positioned. In the case of the horizontal type, the obstruction part 28 is normally completely occluded. The refrigerator 12 protrudes from the opening for attaching the refrigerator formed on the side surface of the radiation shield 16 to the internal space 30 along the direction orthogonal to the central axis of the radiation shield 16. The first cooling stage 22 of the refrigerator 12 is mounted in the freezer mounting opening of the radiation shield 16, and the second cooling stage 24 of the refrigerator 12 is disposed in the internal space 30. The cryopanel assembly 14 is mounted to the second cooling stage 24. In this way, the cryopanel assembly 14 is disposed in the inner space 30 of the radiation shield 16.

또한 도 2 내지 도 4에 나타내는 바와 같이, 방사실드(16)의 실드개구(31)에는, 방사실드(16)에 열적으로 접속되어 있는 배플 또는 루버(32)가 설치되어 있다. 루버(32)와 방사실드(16)는 동축으로 배치되고, 루버(32)의 외주부와 방사실드(16) 사이에는 링 형상의 개방영역(35)이 형성되어 있다. 루버(32)는, 크라이오패널 어셈블리(14)와는 방사실드(16)의 중심축방향으로 간격을 두고 설치되어 있다. 다만 루버(32)와 진공챔버(80) 사이에는 게이트밸브(7)(도 1 참조)가 설치되어 있다.2 to 4, a baffle or louver 32 thermally connected to the radiation shield 16 is provided at the shield opening 31 of the radiation shield 16. The louver 32 and the radiation shield 16 are arranged coaxially, and a ring-shaped open area 35 is formed between the outer circumferential portion of the louver 32 and the radiation shield 16. The louver 32 is provided with the cryopanel assembly 14 at intervals in the central axis direction of the radiation shield 16. However, a gate valve 7 (see FIG. 1) is provided between the louver 32 and the vacuum chamber 80.

도 3에 나타내는 바와 같이, 루버(32)는, 장착구조(37)에 의하여 방사실드(16)에 장착되어 있다. 장착구조(37)는 예컨대 90도 간격으로 4군데에 설치된다. 장착구조(37)는, 루버(32)를 방사실드(16)에 기계적으로 고정함과 함께, 방사실드(16)로부터 루버(32)에의 전열(傳熱)경로로서도 기능한다.As shown in FIG. 3, the louver 32 is attached to the radiation shield 16 by the mounting structure 37. The mounting structure 37 is installed in four places, for example at intervals of 90 degrees. The mounting structure 37 mechanically fixes the louver 32 to the radiation shield 16 and also functions as a heat transfer path from the radiation shield 16 to the louver 32.

루버(32)는 복수의 날개판(38)으로 형성되어 있고, 각 날개판(38)은 각각 직경이 상이한 원추대의 측면의 형상으로 형성되어 동심원 형상으로 배열되어 있다. 도 3에서는 각 날개판(38)의 사이에 간극이 있지만, 인접하는 날개판(38)이 서로 중첩되어 위에서 보았을 때에 간극이 없도록 각 날개판(38)이 밀집하여 배열되어도 된다. 각 날개판(38)은 십자 형상의 지지부재(39)에 장착되고, 이 지지부재(39)가 장착구조(37)에 장착되어 있다. 루버(32)는, 진공챔버(80)측에서 보았을 때에 예컨대 동심원 형상으로 형성되어 있어도 되고, 혹은 격자형상 등 다른 형상으로 형성되어 있어도 된다.The louvers 32 are formed of a plurality of wing plates 38, and each wing plate 38 is formed in the shape of a side surface of a cone having a diameter different from each other and arranged in a concentric shape. In FIG. 3, although there exists a gap between each wing plate 38, each wing plate 38 may be arrange | positioned so that there may be no gap when the adjacent wing plates 38 overlap each other and are seen from above. Each wing plate 38 is mounted to a cross-shaped support member 39, and the support member 39 is mounted to the mounting structure 37. As shown in FIG. When the louver 32 is viewed from the vacuum chamber 80 side, the louver 32 may be formed in a concentric shape, for example, or may be formed in another shape such as a lattice shape.

크라이오펌프(10)에 의한 수소 배기속도가 요구사양을 실현하도록 개방영역(35)의 면적이 설정된다. 구체적으로는 예컨대, 루버(32)의 날개판(38)의 매수를 변경함으로써 루버(32)의 직경을 다르게 하여, 개방영역(35)의 면적을 조정할 수 있다. 루버(32)에 의하여 차폐되어 있지 않은 크라이오패널 어셈블리(14)의 노출 부위 예컨대 둘레 가장자리부가 개방영역(35)을 통하여 외부로부터 시인된다.The area of the open area 35 is set so that the hydrogen exhaust rate by the cryopump 10 can realize the required specifications. Specifically, for example, by changing the number of blade plates 38 of the louver 32, the diameter of the louver 32 can be changed to adjust the area of the open area 35. An exposed portion, such as a peripheral edge, of the cryopanel assembly 14 that is not shielded by the louver 32 is visible from the outside through the open area 35.

크라이오펌프(10)는, 펌프케이스(34)에 의하여 진공챔버(80)에 장착되어 있다. 진공챔버(80)는, 예컨대 빔 라인부(4) 또는 엔드 스테이션부(5)(도 1 참조)의 진공챔버이다. 크라이오펌프(10)는 펌프케이스(34)의 플랜지부(36)를 통하여 진공챔버(80)의 배기용 개구에 기밀하게 고정되어, 진공챔버(80)의 내부공간과 일체인 기밀공간이 형성된다.The cryopump 10 is attached to the vacuum chamber 80 by a pump case 34. The vacuum chamber 80 is, for example, a vacuum chamber of the beam line portion 4 or the end station portion 5 (see FIG. 1). The cryopump 10 is hermetically fixed to the exhaust opening of the vacuum chamber 80 through the flange portion 36 of the pump case 34 to form an airtight space integral with the internal space of the vacuum chamber 80. do.

펌프케이스(34)는, 방사실드(16), 루버(32), 크라이오패널 어셈블리(14), 및 냉동기(12)의 제1 냉각스테이지(22) 및 제2 냉각스테이지(24)를 수용한다. 펌프케이스(34) 및 방사실드(16)는 모두 원통형으로 형성되어 있고, 동축으로 배치되어 있다. 펌프케이스(34)의 내경이 방사실드(16)의 외경을 약간 상회하므로, 방사실드(16)는 펌프케이스(34)의 내면과의 사이에 약간의 간격을 가지고 배치된다.The pump case 34 accommodates the radiation shield 16, the louver 32, the cryopanel assembly 14, and the first cooling stage 22 and the second cooling stage 24 of the refrigerator 12. . The pump case 34 and the radiation shield 16 are both formed in a cylindrical shape and are arranged coaxially. Since the inner diameter of the pump case 34 slightly exceeds the outer diameter of the radiation shield 16, the radiation shield 16 is disposed with a slight gap between the inner surface of the pump case 34 and the inner side of the pump case 34. As shown in FIG.

펌프케이스(34)는 직경이 상이한 2개의 원통을 직렬로 접속하여 형성되어 있다. 펌프케이스(34)의 대경의 원통측 단부는 개방되고, 진공챔버(80)와의 접속용의 플랜지부(36)가 직경방향 외측으로 뻗어 형성되어 있다. 따라서 펌프케이스(34)의 대경의 단부는, 크라이오펌프의 외부 예컨대 진공챔버(80)로부터 기체를 받아들이기 위한 크라이오펌프 개구(31)를 획정한다. 펌프케이스(34)의 소경의 원통측 단부는 냉동기(12)의 모터용 하우징(27)에 고정되어 있다.The pump case 34 is formed by connecting two cylinders of different diameters in series. The large diameter cylindrical side end part of the pump case 34 is opened, and the flange part 36 for connection with the vacuum chamber 80 extends radially outward. Therefore, the large diameter end part of the pump case 34 defines the cryopump opening 31 for receiving gas from the exterior of the cryopump, for example, the vacuum chamber 80. The small cylindrical end portion of the pump case 34 is fixed to the motor housing 27 of the refrigerator 12.

크라이오패널 어셈블리(14)는 방사실드(16)의 내부공간(30)에 배치되어 있다. 크라이오패널 어셈블리(14)는, 복수의 크라이오패널(50)과, 패널 장착부재(52)를 구비한다. 크라이오패널 어셈블리(14)는, 이형의 또는 다른 직경의 크라이오패널의 조합을 포함한다.The cryopanel assembly 14 is disposed in the inner space 30 of the radiation shield 16. The cryopanel assembly 14 includes a plurality of cryopanels 50 and a panel mounting member 52. The cryopanel assembly 14 includes a combination of heterophasic or different diameter cryopanels.

패널 장착부재(52)는, 설계된 패널 레이아웃에 따라 복수의 크라이오패널(50)을 고정적으로 배열하고, 냉동기(12)의 제2 냉각스테이지(24)로부터 각 크라이오패널(50)에의 전열경로를 구성하는 요소이다. 패널 장착부재(52)는 예컨대, 제2 냉각스테이지(24)에의 장착을 위한 저면과, 복수의 크라이오패널(50)을 고정하기 위한 측면을 가지는 부재이다. 패널 장착부재(52)는, 그 저면이 펌프 개방측을 향하여지고, 측면이 제2 냉각스테이지(24)를 둘러싸고 있다.The panel mounting member 52 arranges a plurality of cryopanels 50 in a fixed manner according to the designed panel layout, and transfers heat from the second cooling stage 24 of the refrigerator 12 to each cryopanel 50. It is an element that constitutes. The panel mounting member 52 is, for example, a member having a bottom surface for mounting on the second cooling stage 24 and a side surface for fixing the plurality of cryopanels 50. The bottom face of the panel mounting member 52 faces the pump opening side, and the side surface surrounds the second cooling stage 24.

복수의 크라이오패널(50)은, 실드개구(31)에 가까운 앞쪽에서부터 안쪽으로 배열되어 있다. 각 크라이오패널(50)은 방사실드(16)의 측면을 향하여 서로 평행하게 뻗어 있다. 크라이오패널(50)은 인접하는 크라이오패널의 간격은 동일하게 되어 균등하게 배열되어 있다. 복수의 크라이오패널(50)은, 복수의 대형의 크라이오패널과 복수의 소형의 크라이오패널을 포함한다. 도 3 및 도 4에 나타내는 일실시예에서는, 더욱 대형의 복수의 크라이오패널이 포함된다. 소형의 크라이오패널은, 대형의 크라이오패널의 외형에 포섭되는 형상을 가진다. 크라이오패널 외주단은, 실드 중심축으로부터 개방공간(30)을 향하여 방사방향으로 돌출되어 있다. 크라이오패널 외주단과 방사실드(16)의 측면 사이에 개방공간(30)이 펼쳐져 있고, 개방공간(30)은 루버(32)의 주위의 개방영역(35)에 직접 연속하고 있다.The plurality of cryopanels 50 are arranged inward from the front close to the shield opening 31. Each cryopanel 50 extends parallel to one another toward the side of the radiation shield 16. In the cryopanel 50, the distance between adjacent cryopanel becomes the same and is arranged evenly. The plurality of cryopanels 50 include a plurality of large cryopanels and a plurality of small cryopanels. 3 and 4, a plurality of larger cryopanels are included. The small cryopanel has a shape that is enclosed by the appearance of the large cryopanel. The cryopanel outer circumferential end protrudes radially from the shield central axis toward the open space 30. An open space 30 extends between the outer peripheral end of the cryopanel and the side surface of the radiation shield 16, and the open space 30 continues directly to the open area 35 around the louver 32.

이하에서는 크라이오펌프 개구(31)에 접하는 크라이오패널을 탑 패널이라고 부르는 일이 있다. 즉, 크라이오펌프 개구(31)에 가장 가까운 크라이오패널이 탑 패널이다. 도 2에 있어서는 탑 패널이 대형의 크라이오패널이지만, 도 4에 나타내는 바와 같이 탑 패널은 소형의 크라이오패널이어도 된다. 또한, 탑 패널은 1매의 크라이오패널이어도 되고, 크라이오펌프 개구(31)에 가장 가까운 몇 개의 크라이오패널을 총칭하는 것이어도 된다.Hereinafter, the cryopanel which contacts the cryopump opening 31 may be called a top panel. That is, the cryopanel closest to the cryopump opening 31 is the top panel. In FIG. 2, the top panel is a large cryopanel, but as shown in FIG. 4, the top panel may be a small cryopanel. The top panel may be one cryopanel or may be a generic term for some cryopanel closest to the cryopump opening 31.

도 2에 나타내는 일실시예에 있어서는, 대형의 크라이오패널과 소형의 크라이오패널이 서로 간격을 가지고 교대로 배열되어 있다. 즉, 대형의 크라이오패널에 소형의 크라이오패널이 인접하여 있고, 그 소형의 크라이오패널에 다음의 대형의 크라이오패널이 인접하여 있다. 대형의 크라이오패널의 외주단은, 소형의 크라이오패널의 외주단보다 방사실드(16)에 근접한 위치까지 뻗어 있다. 루버(32)는 대형의 크라이오패널과 소형의 크라이오패널의 중간사이즈를 가져도 된다.In the embodiment shown in FIG. 2, the large cryopanel and the small cryopanel are alternately arranged at intervals. That is, the small cryopanel is adjacent to the large cryopanel, and the next large cryopanel is adjacent to the small cryopanel. The outer circumferential end of the large cryopanel extends to a position closer to the radiation shield 16 than the outer circumferential end of the small cryopanel. The louver 32 may have an intermediate size between a large cryopanel and a small cryopanel.

한편, 도 3 및 도 4에 나타내는 바람직한 일실시예에 있어서는, 크라이오패널 어셈블리(14)의 복수의 크라이오패널(50)은 그 치수에 따라 복수의 그룹으로 구분되고, 그 그룹이 방사실드(16)의 앞쪽에서부터 안쪽으로 배열되어 있다.On the other hand, in the preferred embodiment shown in Figs. 3 and 4, the plurality of cryopanel 50 of the cryopanel assembly 14 is divided into a plurality of groups according to the dimensions, the group is a radiation shield ( 16) are arranged inward from the front.

본 실시예에 있어서는 실드개구(31)에 가까운 쪽에서부터 순서대로 제1 내지 제3의 3개의 그룹으로 나뉘어져 있고, 안쪽에 있는 그룹일수록 대형이다. 따라서, 제1 그룹의 크라이오패널을 탑 패널 또는 소형 크라이오패널(60)이라고, 제2 그룹의 크라이오패널을 중간패널 또는 중형 크라이오패널(62)이라고, 제3 그룹의 크라이오패널을 하측패널 또는 대형 크라이오패널(64)이라고, 이하에서는 적당히 부른다. 다만 본 실시예에 있어서는 3개의 그룹으로 나뉘어져 있지만, 크라이오패널 어셈블리(14)는 2개의 그룹을 구비하여도 되고, 3개보다 많은 그룹을 구비하여도 된다.In this embodiment, it is divided into three groups of 1st-3rd in order from the side closer to the shield opening 31, The larger the inner group is. Therefore, the first group of cryopanels is called the top panel or the small cryopanel 60, the second group of cryopanels is called the middle panel or the medium cryopanel 62, and the third group of cryopanels is called the cryopanel. The lower panel or the large cryopanel 64 is hereinafter referred to as appropriate. However, in this embodiment, although divided into three groups, the cryopanel assembly 14 may be provided with two groups, and may be provided with more than three groups.

각 그룹은 적어도 하나의 크라이오패널을 포함하고, 바람직하게는 각 그룹이 복수의 크라이오패널을 포함한다. 일실시예에 있어서는, 각 그룹이 2매 내지 5매의 크라이오 수착패널을 가지고, 크라이오패널 어셈블리(14)는 합계 8매 내지 14매의 크라이오 수착패널을 가진다. 도 4에 있어서는, 소형 크라이오패널(60), 중형 크라이오패널(62), 대형 크라이오패널(64)은 각각, 3매, 4매, 3매이다.Each group includes at least one cryopanel, preferably each group comprises a plurality of cryopanels. In one embodiment, each group has two to five cryosorbent panels, and the cryopanel assembly 14 has a total of eight to fourteen cryosorbent panels. In FIG. 4, the small cryopanel 60, the medium cryopanel 62, and the large cryopanel 64 are three sheets, four sheets, and three sheets, respectively.

중형 크라이오패널(62)은, 소형 크라이오패널(60)에 대하여 실드개구(31)와는 반대측에 배치되어 있다. 대형 크라이오패널(64)은, 중형 크라이오패널(62)에 대하여 실드개구(31)와는 반대측에 배치되어 있다. 중형 크라이오패널(62)의 외주부는 소형 크라이오패널(60)에 평행하게 또한 소형 크라이오패널(60)의 외주부보다 방사실드(16)에 근접한 위치까지 뻗어 있다. 대형 크라이오패널(64)의 외주부는 중형 크라이오패널(62)에 평행하게 또한 중형 크라이오패널(62)의 외주부보다 방사실드(16)에 근접한 위치까지 뻗어 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 루버(32)는 소형 크라이오패널(60)(도 3에 파선으로 나타냄)과 중형 크라이오패널(62)의 중간사이즈를 가져도 된다.The medium size cryopanel 62 is disposed on the side opposite to the shield opening 31 with respect to the small cryopanel 60. The large cryopanel 64 is disposed on the side opposite to the shield opening 31 with respect to the medium cryopanel 62. The outer circumferential portion of the medium size cryopanel 62 extends parallel to the small cryopanel 60 and to a position closer to the radiation shield 16 than the outer circumference of the small cryopanel 60. The outer circumferential portion of the large cryopanel 64 extends parallel to the medium cryopanel 62 and to a position closer to the radiation shield 16 than the outer circumferential portion of the medium cryopanel 62. As shown in FIG. 3, the louver 32 may have an intermediate size between the small cryopanel 60 (indicated by broken lines in FIG. 3) and the medium cryopanel 62.

일실시예에 있어서는, 각 크라이오패널(50)은 원판 형상을 가진다. 이 경우, 복수의 크라이오패널(50)은, 대경의 원판패널과 소경의 원판패널과 그 중간직경의 원판패널을 포함한다. 루버(32)는, 중간직경의 원판패널과 소경의 원판패널의 중간의 직경을 가지는 원판 형상의 루버이어도 된다. 도 2에 나타내는 실시예에 있어서는, 루버(32)는, 대경의 원판패널과 소경의 원판패널의 중간의 직경을 가지는 원판 형상의 루버이어도 된다.In one embodiment, each cryopanel 50 has a disc shape. In this case, the plurality of cryopanel 50 includes a large diameter original panel, a small diameter original panel, and a medium diameter original panel. The louver 32 may be a disc shaped louver having a diameter between the disc panel of medium diameter and the disc panel of small diameter. In the embodiment shown in FIG. 2, the louver 32 may be a disc-shaped louver having a diameter between the large diameter disc panel and the small diameter disc panel.

복수의 크라이오 수착패널(50)의 각각은, 실드개구(31) 또는 루버(32)를 향하는 전면과 그 반대측인 폐색부(28)를 향하는 배면을 포함하는 예컨대 금속의 플레이트이다. 플레이트의 표면에 활성탄이 접착되어 흡착영역이 형성되어 있다. 전면과 배면의 합계면적의 예컨대 적어도 50%는 흡착영역이며, 나머지의 많아도 50%는 비흡착영역이다. 비흡착영역은 흡착제가 형성되지 않은 플레이트의 금속면이 노출된 흡착제 결락구역이다. 이러한 흡착제 결락구역은 응축영역으로서 기능할 수 있다.Each of the plurality of cryosorption panels 50 is, for example, a plate of metal including a front face facing the shield opening 31 or the louver 32 and a back face facing the closure portion 28 on the opposite side. Activated carbon adheres to the surface of the plate to form an adsorption region. At least 50% of the total area of the front and back surfaces is an adsorption area, and at most 50% of the rest is a non-adsorption area. The non-adsorption area is an adsorbent missing zone in which the metal surface of the plate on which the adsorbent is not formed is exposed. This adsorbent missing zone can function as a condensation zone.

각 크라이오패널(50)의 배면 전역이 흡착영역이고, 크라이오패널(50)의 전면의 적어도 일부도 흡착영역이어도 된다. 최상부의 크라이오패널은 배면만이 흡착영역을 가져도 된다. 도 2에 나타내는 일실시예에 있어서는 예컨대, 최상부의 크라이오패널을 제외하는 하방의 크라이오패널(50) 중 적어도 대형 크라이오패널의 전면은 중심부가 흡착영역이며, 그 외측이 비흡착영역 또는 응축영역이어도 된다. 그들 하방의 크라이오패널(50) 중 소형 크라이오패널의 전면은 전역이 흡착영역이어도 된다. 최하방에 있는 몇 개의 대형 크라이오패널의 전면도 전역이 흡착영역이어도 된다.The entire back surface of each cryopanel 50 may be an adsorption region, and at least a part of the front surface of the cryopanel 50 may also be an adsorption region. In the top cryopanel, only the rear surface may have an adsorption area. In the embodiment shown in Fig. 2, for example, the front surface of at least the large cryopanel of the lower cryopanel 50 excluding the uppermost cryopanel is the adsorption region, and the outside thereof is the nonadsorption region or the condensation. It may be an area. The entire surface of the small cryopanel among the lower cryopanel 50 may be an adsorption region. The entire front surface of some of the lowermost cryopanels may be an adsorption area.

흡착영역과 비흡착영역의 경계, 다시 말하면 흡착제의 결락구역과 존재구역의 경계는, 크라이오패널의 전면에 투사되는 시선의 궤적에 따라 정하여도 된다. 이 시선은, 그 하나 앞쪽의 크라이오패널의 외주단에 실드 전단(33)으로부터 그어지는 직선이다. 즉, 그 시선과 패널 전면이 교차한 선이 경계선이 된다. 그 경계선의 내측에 흡착영역이 형성되고, 바람직하게는 경계 내측은 흡착영역이 점유한다. 또한, 응축영역은 경계 외측의 구역을 포함하고, 바람직하게는 경계 외측으로 한정된다. 이와 같이 하여, 크라이오패널(50)의 전면의 외주부가 흡착영역과 응축영역으로 구분되어 있다.The boundary between the adsorption zone and the non-adsorption zone, that is, the boundary between the missing zone and the presence zone of the adsorbent may be determined according to the trajectory of the line of sight projected on the front surface of the cryopanel. This line of sight is a straight line drawn from the shield front end 33 in the outer peripheral end of the cryopanel one ahead. In other words, the line where the line of sight intersects the front of the panel becomes a boundary line. An adsorption region is formed inside the boundary line, and preferably the adsorption region is occupied inside the boundary. In addition, the condensation zone comprises a zone outside the boundary, and is preferably defined outside the boundary. In this way, the outer periphery of the front surface of the cryopanel 50 is divided into an adsorption zone and a condensation zone.

도 5는, 도 4에 나타내는 크라이오펌프에 관한 것으로서 크라이오패널(50)에 형성되는 흡착영역을 설명하기 위한 도면이다. 도 5에 파선의 화살표로, 실드 전단(33)으로부터의 제1 시선(70)과 제2 시선(72)을 설명하기 위하여 예시한다. 제1 시선(70)은, 실드개구(31) 또는 실드 전단(33)으로부터 가장 멀리 떨어진 소형 크라이오패널(60)의 외측 말단에의 시선이다. 제2 시선(72)은, 실드개구(31) 또는 실드 전단(33)에 가장 가까운 중형 크라이오패널(62)의 외측 말단에의 시선이다. 상술한 바와 같이, 실드개구(31)로부터 가장 떨어진 소형 크라이오패널(60)과 실드개구(31)에 가장 가까운 중형 크라이오패널(62)은 인접하여 있다.FIG. 5 is a diagram for explaining the adsorption region formed in the cryopanel 50 as related to the cryopump shown in FIG. 4. In FIG. 5, it is illustrated with a broken arrow to illustrate the first line of sight 70 and the second line of sight 72 from the shield front end 33. The first line of sight 70 is a line of sight to the outer end of the small cryopanel 60 farthest from the shield opening 31 or the shield front end 33. The second line of sight 72 is the line of sight to the outer end of the medium-sized cryopanel 62 closest to the shield opening 31 or the shield front end 33. As described above, the small cryopanel 60 farthest from the shield opening 31 and the medium cryopanel 62 closest to the shield opening 31 are adjacent to each other.

실드개구(31)에 가장 가까운 중형 크라이오패널(62)의 전면에 있어서의 제1 시선(70)의 궤적이, 그 중형 크라이오패널(62)의 전면에 있어서의 흡착영역(74)과 응축영역(78)의 경계(84)를 부여한다. 또한, 실드개구(31)에 두 번째로 가까운 중형 크라이오패널(62)의 전면에 있어서의 제2 시선(72)의 궤적이, 그 중형 크라이오패널(62)의 전면에 있어서의 흡착영역(76)과 응축영역(82)의 경계(86)를 부여한다. 마찬가지로 하여, 나머지의 중형 크라이오패널(62), 소형 크라이오패널(60), 및 대형 크라이오패널(64)에 대해서도 흡착영역과 응축영역의 경계를 결정할 수 있다.The trajectory of the first line of sight 70 on the front surface of the medium size cryopanel 62 closest to the shield opening 31 is condensed with the adsorption region 74 on the front surface of the medium size cryopanel 62. The boundary 84 of the area 78 is given. Further, the trajectory of the second line of sight 72 on the front surface of the medium size cryopanel 62 closest to the shield opening 31 is the adsorption area on the front surface of the medium size cryopanel 62. 76 and the boundary 86 of the condensation zone 82. Similarly, the boundary between the adsorption region and the condensation region can be determined for the remaining medium cryopanel 62, the small cryopanel 60, and the large cryopanel 64.

도 6은, 도 4 및 도 5에 나타내는 크라이오펌프(10)에 관한 것으로서 크라이오패널(50)의 패널 전면을 나타내는 상면도이다. 크라이오패널(50)에는 패널 장착부재(52)에의 장착을 위하여, 외주의 일부분으로부터 중심부로 절결부(88)가 형성되어 있다. 도 6에는 일례로서, 도 5의 제2 시선(72)에 의하여 정하여진 경계선(86)을 나타낸다. 실드개구(31) 및 크라이오패널(50)이 원형인 것에 대응하여, 경계선(86)도 패널 전면에서 원을 그린다. 이 경우, 경계선(86)은 흡착제의 접착한계 반경을 나타낸다. 접착한계 반경의 내측 전역에 흡착제를 접착함으로써, 실드개구(31)로부터 보아 흡착제를 노출시키는 일 없이 가장 많은 흡착제를 패널 전면에 탑재할 수 있다.FIG. 6: is a top view which shows the front panel of the cryopanel 50 regarding the cryopump 10 shown in FIG. 4 and FIG. In the cryopanel 50, a cutout portion 88 is formed from a portion of the outer circumference to the center portion for attachment to the panel mounting member 52. As an example, FIG. 6 shows a boundary line 86 determined by the second line of sight 72 of FIG. 5. Corresponding to the shield opening 31 and the cryopanel 50 being circular, the boundary line 86 also draws a circle on the front surface of the panel. In this case, the boundary line 86 represents the adhesion limit radius of the adsorbent. By adhering the adsorbent to the entire inner side of the bonding limit radius, the most adsorbent can be mounted on the entire panel surface without exposing the adsorbent from the shield opening 31.

도 7은, 도 6에 나타내는 크라이오패널(50)의 배면을 나타내는 도면이다. 상술한 바와 같이 패널 배면은 전역에 흡착제를 접착하여도 되고, 도 7에 나타내는 바와 같이 배면 외주단을 약간 비워도 된다. 이러한 좁은 폭의 흡착제 결락구역은, 예컨대, 접착되는 흡착제 예컨대 활성탄의 입자의 높이를 고려하여, 실드개구(31)에 노출되지 않는 것을 확실히 하기 위하여 마련하여도 된다.FIG. 7: is a figure which shows the back surface of the cryopanel 50 shown in FIG. As mentioned above, an adsorbent may be adhere | attached on the whole surface of a panel, and as shown in FIG. Such narrow adsorbent missing zones may be provided, for example, to ensure that the shield opening 31 is not exposed in consideration of the height of particles of adsorbent such as activated carbon.

이와 같이 하여, 크라이오 수착패널(50)에는 흡착제 결락구역이 흡착제 존재구역과 공통된 면에 형성되어 있다. 공통된 면은 예컨대 평면이고, 보다 구체적으로는, 패널 전면 또는 패널 배면이다. 흡착제 결락구역은, 크라이오 콘덴세이션을 위하여 크라이오패널 기재 표면 예컨대 금속면이 노출되어 있다. 흡착제 결락구역은, 크라이오펌프 개구(31)를 통하여 시인되는 둘레 가장자리 노출 부위에 있다.In this way, the cryosorbent panel 50 has an adsorbent missing zone formed on the same plane as the adsorbent presence zone. The common face is, for example, a plane, and more specifically, the panel front or panel back. The adsorbent deletion zone exposes the cryopanel substrate surface, such as a metal surface, for cryo condensation. The adsorbent missing zone is at the peripheral edge exposed portion that is visible through the cryopump opening 31.

크라이오패널(50)에 접착되어 있는 활성탄의 입자는 예컨대 원주(圓柱) 형상으로 성형되어 있다. 다수의 활성탄의 입자가 크라이오패널(50)의 표면에 밀집하여 나열된 상태로 불규칙한 배열로 접착되어 있다. 다만 흡착제의 형상은 원주 형상이 아니어도 되고, 예컨대 구 형상이나 그 외의 성형된 형상, 혹은 부정 형상이어도 된다. 흡착제의 패널 상에서의 배열은 규칙적 배열이어도 불규칙한 배열이어도 된다.The particles of activated carbon adhered to the cryopanel 50 are formed into, for example, a columnar shape. Particles of a plurality of activated carbons are adhered in an irregular arrangement in a state in which the particles are arranged on the surface of the cryopanel 50. However, the shape of the adsorbent may not be columnar, for example, may be a spherical shape, other molded shape, or irregular shape. The arrangement on the panel of the adsorbent may be a regular arrangement or an irregular arrangement.

도 2 및 도 4의 실시예에 있어서는, 복수의 크라이오패널(50)의 전면과 배면의 합계면적의 적어도 60% 또는 적어도 70%가 흡착제로 덮여 있다. 바람직하게는, 적어도 상방(개구측)의 크라이오패널(50)의 중심부를 흡착제 존재구역으로 함으로써, 복수의 크라이오패널(50)의 전면과 배면의 합계면적의 많아도 90% 또는 많아도 80%가 흡착제로 덮여 있다. 복수의 크라이오패널(50)의 전면과 배면의 합계면적의 65~85%가 흡착제로 덮여 있어도 된다.2 and 4, at least 60% or at least 70% of the total area of the front and back surfaces of the plurality of cryopanels 50 is covered with the adsorbent. Preferably, at least 90% or at most 80% of the total area of the front and back surfaces of the plurality of cryopanel 50 is set by using the center of the cryopanel 50 at least upward (opening side) as the adsorbent presence zone. Covered with adsorbent. 65 to 85% of the total area of the front and rear surfaces of the plurality of cryopanel 50 may be covered with an adsorbent.

또한, 도 2 및 도 4의 실시예에 있어서는, 복수의 크라이오패널(50)의 전면과 배면의 합계면적의 많아도 40% 또는 많아도 30%는 흡착제가 결락된 구역이다. 바람직하게는, 적어도 상방(개구측)의 크라이오패널(50)의 외주부를 흡착제 결락구역으로 함으로써, 복수의 크라이오패널(50)의 전면과 배면의 합계면적의 적어도 10% 또는 적어도 20%가 흡착제 결락구역이다. 복수의 크라이오패널(50)의 전면과 배면의 합계면적의 15~35%가 흡착제 결락구역이어도 된다.2 and 4, at least 40% or at most 30% of the total area of the front and back surfaces of the plurality of cryopanels 50 is a zone in which the adsorbent is missing. Preferably, at least 10% or at least 20% of the total area of the front and rear surfaces of the plurality of cryopanels 50 is obtained by making the outer peripheral portion of the cryopanel 50 at least upward (opening side) the adsorbent missing zone. Adsorbent missing zone. 15 to 35% of the total area of the front and rear surfaces of the plurality of cryopanels 50 may be an adsorbent elimination zone.

특히, 중형 크라이오패널(62)을 포함하는 크라이오패널 어셈블리(14)에 있어서는, 중형 크라이오패널(62)의 총표면적의 적어도 60% 또는 적어도 70%가 흡착제로 덮여 있는 것이 바람직하다. 중형 크라이오패널(62)의 각 패널의 각 면에 대하여 적어도 60% 또는 적어도 70%가 흡착제로 덮여 있어도 된다. 각 패널의 양면에 대하여, 또는 복수 패널의 합계로서, 적어도 60% 또는 적어도 70%가 흡착제로 덮여 있어도 된다. 또한, 외주부를 흡착제 결락구역으로 함으로써, 중형 크라이오패널(62)의 총표면적의 90% 이하 또는 80% 이하가 흡착제로 덮여 있는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 중형 크라이오패널(62)은 65~85%의 흡착제 피복률을 가진다.In particular, in the cryopanel assembly 14 including the medium cryopanel 62, at least 60% or at least 70% of the total surface area of the medium cryopanel 62 is preferably covered with an adsorbent. At least 60% or at least 70% may be covered with an adsorbent with respect to each surface of each panel of the medium size cryopanel 62. At least 60% or at least 70% may be covered with an adsorbent with respect to both surfaces of each panel or as a total of plural panels. In addition, it is preferable that 90% or less or 80% or less of the total surface area of the medium size cryopanel 62 is covered with an adsorbent by making the outer peripheral part an adsorbent missing zone. More preferably, the medium size cryopanel 62 has an adsorbent coverage of 65 to 85%.

이 경우, 소형 크라이오패널(60)은 중형 크라이오패널(62)과 동일하거나 또는 중형 크라이오패널(62)보다 작은 흡착제 피복률을 가지는 것이 바람직하다. 예컨대 소형 크라이오패널(60)은 50~65%의 흡착제 피복률을 가지는 것이 바람직하다. 대형 크라이오패널(64)은 중형 크라이오패널(62)과 동일하거나 또는 중형 크라이오패널(62)보다 큰 흡착제 피복률을 가지는 것이 바람직하다. 예컨대 대형 크라이오패널(64)은 85~100%의 흡착제 피복률을 가지는 것이 바람직하다. 대형 크라이오패널(64)은 양면 전역이 흡착제로 덮여 있어도 된다.In this case, the small cryopanel 60 preferably has the same adsorbent coverage as the medium cryopanel 62 or smaller than the medium cryopanel 62. For example, the small cryopanel 60 preferably has an adsorbent coverage of 50 to 65%. The large cryopanel 64 preferably has the same adsorbent coverage as the midsize cryopanel 62 or greater than the midsize cryopanel 62. For example, the large cryopanel 64 preferably has an adsorbent coverage of 85 to 100%. In the large cryopanel 64, the entire surface of both surfaces may be covered with an adsorbent.

도 8 및 도 9는, 본 발명의 한 실시형태에 관한 크라이오패널 어셈블리(14)의 흡착제 결락률 또는 피복률의 일례를 나타내는 테이블이다. 소형 크라이오패널(60), 중형 크라이오패널(62), 및 대형 크라이오패널(64)의 각각에 대하여 흡착제의 결락률 및 피복률을 나타낸다. 개별의 플레이트와, 그룹의 합계의 양방에 대하여 결락률 및 피복률을 나타낸다. 도 8은 전면과 배면의 각각에 대하여 나타내고, 도 9는 전면과 배면의 합계를 나타낸다.8 and 9 are tables showing an example of an adsorbent dropping rate or a covering rate of the cryopanel assembly 14 according to the embodiment of the present invention. Each of the small cryopanel 60, the medium cryopanel 62, and the large cryopanel 64 shows the loss rate and coverage of the adsorbent. The loss rate and coverage are shown for both the individual plates and the sum of the groups. Fig. 8 shows each of the front side and the back side, and Fig. 9 shows the sum of the front side and the back side.

도 8 및 도 9에 있어서는, 소형 크라이오패널(60), 중형 크라이오패널(62), 대형 크라이오패널(64)을 각각 1군, 2군, 3군으로 표기하고 있다. 본 실시예에서는, 1군, 2군, 3군은 각각 3매, 4매, 3매의 플레이트를 포함하여, 합계 10매의 플레이트를 포함한다. 이러한 플레이트가 도 4에 나타나는 크라이오패널 어셈블리(14)와 동일하게 배열되어 있다. 도 8에서는 각각을 플레이트 번호 1에서부터 번호 10을 붙여 나타내고 있다.In FIG. 8 and FIG. 9, the small cryopanel 60, the medium cryopanel 62, and the large cryopanel 64 are denoted as group 1, group 2, and group 3, respectively. In the present embodiment, the group 1, group 2, and group 3 include 10 plates in total, including three, four, and three plates, respectively. These plates are arranged in the same manner as the cryopanel assembly 14 shown in FIG. In FIG. 8, the number 10 is attached | subjected from plate number 1, respectively.

이 실시예에서는, 각 플레이트는 금속이고 흡착제는 입자 형상의 활성탄이며, 활성탄이 금속면에 접착제로 접착되어 있다. 따라서, 도 8에 나타나는 금속부의 면적은 플레이트의 전면 및 배면 각각의 면적을 나타낸다. 활성탄부의 면적은, 그 표면에 활성탄이 형성되어 있지 않은 경우에는 제로이고, 표면 전역이 활성탄에 덮여 있는 경우에는 금속부의 면적과 동일하며, 활성탄이 결락된 구역이 있는 경우에는 그들의 중간의 값이 된다. 금속부의 면적에 차지하는 활성탄부의 면적의 비율이 피복률이고, 금속부의 면적에 차지하는 나머지 면적의 비율이 결락률이다.In this embodiment, each plate is a metal, the adsorbent is granular activated carbon, and the activated carbon is adhered to the metal surface with an adhesive. Therefore, the area of the metal part shown in FIG. 8 represents the area of each of the front and rear surfaces of the plate. The area of the activated carbon is zero when no activated carbon is formed on the surface thereof. The area of the activated carbon is equal to the area of the metal portion when the entire surface is covered by the activated carbon. . The ratio of the area of the activated carbon part to the area of the metal part is the coverage, and the ratio of the remaining area to the area of the metal part is the loss rate.

다만, 소형 크라이오패널(60)의 3매의 플레이트는 모두 동일 직경이다. 1군의 개구에 가장 가까운 탑 플레이트 (플레이트 번호 1) 쪽이 그 바로 아래의 플레이트(플레이트 번호 2, 3)보다 면적이 큰 것은, 플레이트 번호 2, 3이 도 6에 나타내는 바와 같이 절결부(88)를 가지는 데에 반하여, 탑 플레이트는 가지지 않기 때문이다. 즉 절결부(88)에 상당하는 면적만큼 탑 플레이트 쪽이 면적이 크게 되어 있다.However, all three plates of the small cryopanel 60 are the same diameter. The top plate (plate number 1) closest to the opening of the group 1 has a larger area than the plates immediately below it (plate numbers 2 and 3), as shown in FIG. Whereas the top plate does not have. That is, the area of the top plate is larger by an area corresponding to the cutout 88.

플레이트의 전면에 대해서는, 도 6에 나타내는 실시예와 마찬가지로, 플레이트 전면과, 그 앞측의 인접 플레이트 말단에의 실드 전단(33)으로부터의 시선의 교차에 의하여 정하여지는 경계의 내측에 활성탄이 접착되어 있다. 그러나, 1군의 개구에 가장 가까운 탑 플레이트(플레이트 번호 1)의 전면에는 활성탄은 형성되지 않고, 금속면이 노출되어 있다. 그 바로 아래의 플레이트(플레이트 번호 2)에 대하여서도, 전면에 활성탄은 형성되지 않고 금속면이 노출되어 있다. 실드 전단(33)으로부터의 시선과 플레이트면이 교차하지 않기 때문이다(즉 전면 전역이 실드 전단(33)으로부터 보인다).As with the embodiment shown in FIG. 6, activated carbon is bonded to the front surface of the plate inside the boundary defined by the intersection of the front surface of the plate and the line of sight from the shield front end 33 to the adjacent plate end on the front side thereof. . However, activated carbon is not formed on the front surface of the top plate (plate number 1) closest to the opening of the group 1, and the metal surface is exposed. Also with respect to the plate immediately below it (plate number 2), the activated carbon is not formed in the whole surface, but the metal surface is exposed. This is because the line of sight from the shield front end 33 and the plate surface do not intersect (that is, the entire front surface is visible from the shield front end 33).

시선에 의하여 정하여지는 경계의 내측의 전역을 활성탄이 점유하고 있는 것은, 1군의 개구로부터 가장 먼 플레이트(플레이트 번호 3), 2군의 개구에 가장 가까운 플레이트(플레이트 번호 4), 2군의 2번째로 개구에 가까운 플레이트(플레이트 번호 5), 3군의 개구에 가장 가까운 플레이트(플레이트 번호 8), 3군의 2번째로 개구에 가까운 플레이트(플레이트 번호 9)이다.Activated charcoal occupies the entire region inside the boundary determined by the line of sight: the plate furthest from the opening of group 1 (plate number 3), the plate closest to the opening of group 2 (plate number 4), and 2 of group 2 The plate closest to the opening (plate number 5), the plate closest to the group 3 opening (plate number 8), and the plate closest to the second opening of the group 3 (plate number 9).

제작상의 효율성으로부터, 2군의 2매의 하방의 플레이트(플레이트 번호 6, 7)는, 그 바로 위의 플레이트(플레이트 번호 5)와 동일하게 하고, 3군의 최하방의 플레이트(플레이트 번호 10)는, 그 바로 위의 플레이트(플레이트 번호 9)와 동일하게 하고 있다. 따라서, 이들 플레이트는, 시선에 의하여 정하여지는 경계보다 약간 내측에, 실제의 활성탄부의 외주가 있다. 이들 플레이트에 대해서도, 시선에 의하여 정하여지는 경계와 실제의 활성탄부의 외주를 일치시켜 활성탄부를 어느 정도 넓게 하여도 된다.From production efficiency, two lower plates of two groups (plate number 6, 7) are made the same as the plate (plate number 5) just above, and the three lowest group plates (plate number 10) And the plate immediately above it (plate number 9). Therefore, these plates have an outer periphery of the actual activated carbon part slightly inside the boundary determined by the line of sight. Also for these plates, the boundary determined by the line of sight may coincide with the outer periphery of the actual activated carbon portion, and the activated carbon portion may be enlarged to some extent.

플레이트의 배면에 대해서는, 도 7에 나타내는 실시예와는 달리, 외주단에 활성탄 결락구역을 형성하지 않고 전역에 활성탄을 접착하고 있다. 따라서, 배면의 금속부 면적과 활성탄부 면적은 동일하게 되어 있다.On the back of the plate, unlike the embodiment shown in FIG. 7, activated carbon is bonded to the entire area without forming an activated carbon missing section at the outer circumferential end. Therefore, the area of the back metal part and the area of the activated carbon part are the same.

도 9에 나타나는 각 군의 소계를 보면, 활성탄 피복률은 1군이 50%, 2군이 77%, 3군이 87%로서, 단계적으로 커지고 있다. 크라이오패널 어셈블리(14)의 전체에서는, 활성탄 피복률은 76%이다.In the subtotals of the groups shown in Fig. 9, the activated carbon coverage was increased in steps of 50% in Group 1, 77% in Group 2, and 87% in Group 3. In the whole cryopanel assembly 14, the activated carbon coverage is 76%.

도 2 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 인접하는 2개의 크라이오패널(50)의 일방의 배면과 타방의 전면이 방사실드(16)의 측면을 향하여 평행하게 뻗어 있고, 그 사이에 개방부분(54)이 형성되어 있다. 개방부분(54)은, 방사실드(16)를 향하여져 있고, 개방공간(30)에 연속한다. 개방부분(54)의 외주측은, 개방공간(30)에 연속하는 기체의 입구이고, 개방부분(54)의 내주측은, 인접하는 2개의 크라이오패널(50)과 패널 장착부재(52)에 의하여 폐색되어 있다.As shown in FIG.2 and FIG.4, one back surface and the other front surface of two adjacent cryopanel 50 extend in parallel toward the side surface of the radiation shield 16, and the open part 54 therebetween. ) Is formed. The open portion 54 faces the radiation shield 16 and is continuous with the open space 30. The outer circumferential side of the open portion 54 is an inlet of gas continuous to the open space 30, and the inner circumferential side of the open portion 54 is formed by two adjacent cryopanel 50 and the panel mounting member 52. Occluded

개방부분(54)의 깊이가 인접하는 2개의 크라이오패널(50)의 간격보다 커지도록, 크라이오패널(50)은 실드 중심축방향으로 밀집하여 배열되어 있다. 개방부분(54)의 "깊이"는, 크라이오패널(50)의 면내(面內) 방향의 길이이고, 크라이오패널 외주단부터 패널 장착부재(52)까지의 거리이다. 인접하는 2개의 크라이오패널(50)의 크기가 상이한 경우에는, 작은 쪽의 크라이오패널 외주단으로부터 패널 장착부재(52)까지의 거리가 개방부분(54)의 깊이이다. 이러한 밀집 패널배열에 의하여, 보다 많은 흡착제를 크라이오펌프 내부의 한정된 공간에 탑재할 수 있다.The cryopanel 50 is arranged densely in the shield central axis direction so that the depth of the open portion 54 becomes larger than the distance between two adjacent cryopanel 50. The "depth" of the open portion 54 is the length in the in-plane direction of the cryopanel 50 and is the distance from the outer peripheral end of the cryopanel to the panel mounting member 52. In the case where two adjacent cryopanel 50 are different in size, the distance from the smaller cryopanel outer peripheral end to the panel mounting member 52 is the depth of the open portion 54. By such a compact panel arrangement, more adsorbents can be mounted in a limited space inside the cryopump.

개방부분(54)을 둘러싸는 크라이오패널(50)의 표면에 흡착영역이 형성되어 있으므로, 적어도 90%의 흡착제가, 바람직하게는 실질적으로 모든 흡착제가, 방사실드(16) 또는 실드개구(31)를 향하여 노출되어 있다. 크라이오펌프(10)를 향하여 날아오는 기체분자는 루버(32)의 주위의 개방영역(35)을 통과하여 내부 개방공간(30)으로 진입한다. 수소 등의 비응축성 기체는 실드면 또는 패널면에서 반사되어 개방부분(54)으로 진입하여, 흡착제에 도달한다. 개방영역(35)으로부터 개방공간(30)을 통하여 개방부분(54)으로 이어지는 크라이오펌프 내부의 개방성은 외부로부터 흡착영역에의 기체의 도달을 촉진한다. 이렇게 하여, 적어도 30%와 같은 높은 수소포착 확률을 가지는 크라이오펌프(10)가 실현된다.Since an adsorption region is formed on the surface of the cryopanel 50 surrounding the open portion 54, at least 90% of the adsorbent, preferably substantially all of the adsorbent, is the radiation shield 16 or the shield opening 31. Is exposed toward). The gas molecules flying toward the cryopump 10 enter the internal open space 30 through the open area 35 around the louver 32. Non-condensable gases, such as hydrogen, reflect off the shield or panel surface and enter the open portion 54 to reach the adsorbent. The openness inside the cryopump leading from the open zone 35 to the open portion 54 through the open space 30 promotes the arrival of gas from the outside to the adsorption zone. In this way, the cryopump 10 having a high hydrogen trapping probability such as at least 30% is realized.

수소포착 확률은, 크라이오펌프(10)와 동일한 구경을 가지는 (즉 크라이오펌프 개구면적이 동일한) 크라이오펌프에 있어서의 이론상의 최대의 수소 배기속도에 대한 실제의 수소 배기속도의 비로 주어진다. 크라이오펌프의 실제의 수소 배기속도는, 공지의 몬테카를로 시뮬레이션에 의하여 구할 수 있다.The hydrogen trapping probability is given by the ratio of the actual hydrogen exhaust rate to the theoretical maximum hydrogen exhaust rate in the cryopump having the same aperture as the cryopump 10 (that is, the same cryopump opening area). The actual hydrogen evacuation rate of the cryopump can be obtained by known Monte Carlo simulation.

또한, 이론상의 수소 배기속도는 그 개구에 대한 분자류의 컨덕턴스와 동일하다고 간주할 수 있다. 수소의 컨덕턴스(C(수소))는, 20℃공기의 컨덕턴스(C(20℃공기))로부터 다음 식에 의하여 구하여진다.In addition, the theoretical hydrogen exhaust velocity can be considered to be equal to the conductance of the molecular stream for that opening. The conductance C (hydrogen) of hydrogen is calculated | required from the conductance (C (20 degreeC air)) of 20 degreeC air by following Formula.

Figure pat00001
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여기서, T는 수소가스의 온도(K)이고, M은 수소의 분자량(즉 M=2)이다. 20℃공기의 컨덕턴스(C(20℃공기))는, 개구면적(A(㎡))에 비례하여, C(20℃공기) = 116A로 주어진다. 예컨대 구경 250㎜의 크라이오펌프의 경우에는 상기 식에 의하여, 이론상의 수소 배기속도는 약 20840L/s이다. 이때, 수소포착 확률이 30%인 것과, 그 크라이오펌프의 수소 배기속도가 약 6252L/s인 것과는 등가이다.Where T is the temperature of hydrogen gas (K) and M is the molecular weight of hydrogen (ie, M = 2). The conductance C (20 ° C. air) of 20 ° C. air is given by C (20 ° C. air) = 116 A in proportion to the opening area A (m 2). For example, in the case of a cryopump with a diameter of 250 mm, the theoretical hydrogen exhaust rate is about 20840 L / s by the above formula. At this time, the hydrogen trapping probability is equal to 30%, and the hydrogen exhaust rate of the cryopump is about 6252 L / s.

전형적인 종래의 수소 고속배기를 위한 크라이오펌프는, 보다 많은 크라이오패널 즉 활성탄을 크라이오펌프에 탑재함으로써 배기속도를 높인다는 생각으로 설계되어 있다. 따라서, 배기속도의 향상과, 패널중량의 증대 및 재생시간(특히 쿨다운 시간)의 증가는, 트레이드 오프의 관계에 있다. 배기속도를 높이면서 쿨다운 시간의 증가를 억제하려면, 냉동능력이 높은 냉동기를 필요로 한다. 그로 인하여, 배기속도의 향상에 의하여 에너지절약 성능이 희생될 수 있다.A typical conventional cryopump for hydrogen high-speed exhaust is designed with the idea of increasing the exhaust rate by mounting more cryopanel, ie, activated carbon, in the cryopump. Therefore, the improvement of the exhaust speed, the increase of the panel weight, and the increase of the regeneration time (especially the cool down time) have a trade off relationship. In order to suppress the increase in cooldown time while increasing the exhaust speed, a refrigerator with high freezing capacity is required. Therefore, the energy saving performance can be sacrificed by the improvement of the exhaust speed.

이에 반하여 본 발명의 한 실시형태는, 수소 고속배기를 위한 크라이오펌프에 있어서 수소 배기효율을 최적화한다는 새로운 설계사상을 제공한다. 본 발명자는, 크라이오펌프의 수소 배기속도(L/s)와 흡착영역 면적(㎟)의 비, 즉 흡착제 존재구역 단위면적당의 배기속도를 크라이오펌프의 수소 배기효율(L/s·㎟)로 정의한다. 단순히 흡착제를 늘리는 대신에, 흡착영역 면적을 어느 정도 작게 함으로써 배기효율을 높인다. 상술한 바와 같이 크라이오패널 외주부에 있어서 흡착영역 면적을 줄여도 되고, 기타 부위에 있어서 흡착영역 면적을 줄여도 된다.In contrast, one embodiment of the present invention provides a new design idea of optimizing hydrogen exhaust efficiency in a cryopump for hydrogen fast exhaust. The present inventors have compared the ratio of the hydrogen exhaust rate (L / s) of the cryopump to the adsorption area area (mm2), that is, the exhaust rate per unit area of the adsorbent presence zone, and the hydrogen exhaust efficiency (L / s · mm2) of the cryopump. It is defined as Instead of simply increasing the adsorbent, the exhaustion efficiency is increased by making the area of the adsorption area smaller to some extent. As described above, the area of the adsorption area may be reduced in the outer portion of the cryopanel, or the area of the adsorption area may be reduced in the other parts.

흡착영역 면적을 어느 정도 작게 하면, 그에 따라 크라이오펌프의 수소 배기속도도 어느 정도 작아진다. 그러나, 그것은 실제상 그다지 문제가 되지 않는다고 고찰된다. 크라이오펌프 단독으로는 배기속도에 차가 있어도, 진공챔버에 실제로 장착되어 크라이오펌프를 운전하였을 때에 실제로 결과적으로 생기는 배기속도의 차는 그보다 작아지는 경향에 있다. 왜냐하면, 진공챔버측의 컨덕턴스에 의한 제한으로 인하여, 크라이오펌프 단독으로 보았을 때의 배기속도 성능이 반드시 그대로 발휘되는 것은 아니기 때문이다.If the area of adsorption area is made small to some extent, the hydrogen exhaust velocity of the cryopump will also be made to some extent small. However, it is considered that it is not really a problem in practice. Although the cryopump alone has a difference in the exhaust speed, the difference in the exhaust speed actually produced when the cryopump is actually mounted when the cryopump is actually operated tends to be smaller than that. This is because, due to the limitation by the conductance on the vacuum chamber side, the exhaust speed performance when viewed with the cryopump alone is not necessarily exhibited as it is.

본 발명자의 경험과 고찰에 의하면, 수소 고속배기를 위한 크라이오펌프에 있어서는, 크라이오펌프 단체에서의 배기속도 성능에 10%의 차이가 있었다고 하여도, 진공챔버에 장착하였을 때의 배기속도 성능에는 거의 영향이 없다. 따라서, 수소 배기속도의 감소 허용범위를 10% 이내로 설정한 경우에는, 흡착영역 면적의 저감에 의한 수소 배기효율의 향상의 이점은 배기속도 감소의 불이익을 능가한다. 따라서, 본 발명의 한 실시형태에 있어서는, 크라이오패널 전체면을 흡착제로 덮는 경우의 수소 배기속도의 적어도 90%의 배기속도를 부여하는 조건으로 수소 배기효율을 높이도록 흡착영역 면적을 조정하여도 된다.According to the experiences and considerations of the present inventors, even though there was a 10% difference in the exhaust speed performance of the cryopump alone in the cryopump for hydrogen high-speed exhaust, Little effect. Therefore, when the allowable range for reducing the hydrogen exhaust rate is set within 10%, the advantage of improving the hydrogen exhaust efficiency by reducing the adsorption area area exceeds the disadvantage of reducing the exhaust rate. Therefore, in one embodiment of this invention, even if the adsorption area area is adjusted so that hydrogen exhaustion efficiency may be improved on condition that the exhaust velocity of at least 90% of the hydrogen exhaust rate when covering the entire cryopanel surface with the adsorbent is provided. do.

본 발명자의 해석에 의하면, 예컨대 도 2 및 도 4에 나타내는 타입의 개구에 평행한 복수 평판의 패널배열을 가지는 크라이오펌프는, 크라이오패널 전체면을 흡착제로 덮는 경우에는, 수소 배기효율은 2×10-2L/s·㎟ ~ 4×10-2L/s·㎟ 정도에 머문다. 이에 반하여, 도 2 및 도 4에 나타내는 실시예와 같이 흡착제의 결락부위를 형성함으로써, 수소 배기효율을 5×10-2L/s·㎟ 이상으로 높일 수 있다. 수소 배기속도의 감소 허용범위에 있어서 수소 배기효율을 7×10-2L/s·㎟까지 높일 수 있다.According to the analysis of the present inventors, for example, a cryopump having a panel arrangement of a plurality of flat plates parallel to the openings of the type shown in FIGS. 2 and 4 has a hydrogen exhaustion efficiency of 2 when the entire cryopanel surface is covered with an adsorbent. × 10 -2 L / s · ㎟ ~ 4 × 10 -2 stays at about L / s · ㎟. On the other hand, by forming the missing part of an adsorbent like the Example shown to FIG. 2 and FIG. 4, hydrogen exhaust efficiency can be improved to 5x10 <-2> L / s * mm <2> or more. Hydrogen exhaust efficiency can be raised to 7x10 <-2> L / s * mm <2> in the reduction tolerance range of hydrogen exhaust rate.

즉, 수소 배기효율은 대략 2배 정도가 된다. 이는 동일 레벨의 수소 배기속도가 반 정도의 흡착영역에서 실현되는 것을 의미한다. 이로써 패널중량을 1000~2000g 정도 줄일 수 있다. 패널중량이 저감되면 쿨다운에 요하는 시간도 짧아진다. 그 결과, 재생시의 평균 소비전력을 대략 40% 정도 삭감할 수 있다.In other words, the hydrogen exhaustion efficiency is approximately doubled. This means that the hydrogen exhaust rate at the same level is realized in half the adsorption region. This can reduce the panel weight by about 1000 ~ 2000g. When the panel weight is reduced, the time required for cool down is also shortened. As a result, the average power consumption during reproduction can be reduced by approximately 40%.

다만, 수소 배기효율을 7×10-2L/s·㎟보다 높게 하기 위해서는, 흡착제를 완전히 노출시키는 타입의 크라이오패널 어셈블리(예컨대 특허문헌 4(일본 특허공개 2009-162074호 공보)를 참조)를 채용하는 것이 현실적일 것이다. 일본 특허공개 2009-162074호 공보를 참조에 의하여 그 전체를 본원 명세서에 원용한다.However, in order to make hydrogen exhaustion efficiency higher than 7x10 <-2> L / s * mm < 2 >, the cryopanel assembly of the type which exposes an adsorbent completely (for example, refer patent document 4 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-162074)). It would be realistic to employ it. The entirety of which is incorporated herein by reference in Japanese Patent Laid-Open No. 2009-162074.

그런데, 외부로부터 크라이오펌프(10)를 향하여 날아오는 응축성 기체의 분자는, 루버(32)의 주위의 개방영역(35)을 통과하여, 방사실드(16) 또는 크라이오패널(50) 외주의 응축영역에 직선적 경로로 도달하여, 그들의 표면에 포착된다. 개방 국소공간(54)은 외주측의 기체 입구를 제외하고, 상측의 크라이오패널(50)에 의하여 크라이오펌프 개구(31)로부터 차폐되고, 흡착영역은 그 차폐부위에 수용되어 있다. 난재생 기체는 거의 예외없이 응축성 기체이다. 크라이오펌프 개구(31)에의 흡착영역의 직접적인 노출을 피함으로써, 크라이오펌프(10)에 진입하는 기체에 포함되는 난재생 기체로부터 흡착영역은 보호된다. 난재생 기체는 응축영역에 퇴적된다. 이렇게 하여, 비응축성 기체의 고속배기와, 난재생 기체로부터의 흡착영역의 보호를 양립할 수 있다.By the way, the molecules of the condensable gas flying from the outside toward the cryopump 10 pass through the open area 35 around the louver 32 to form the outer circumference of the radiation shield 16 or the cryopanel 50. The condensation zones of them reach a straight path and are captured on their surface. The open local space 54 is shielded from the cryopump opening 31 by the cryopanel 50 on the upper side, except for the gas inlet on the outer circumferential side, and the adsorption area is accommodated in the shielding portion. I regenerate gas is a condensable gas with almost no exceptions. By avoiding the direct exposure of the adsorption zone to the cryopump opening 31, the adsorption zone is protected from the regeneration gas contained in the gas entering the cryopump 10. Regenerated gas is deposited in the condensation zone. In this way, the high speed exhaust of the non-condensable gas and the protection of the adsorption region from the regenerating gas can be made compatible.

본 발명의 한 실시형태에 있어서는, 흡착영역이 차폐부위에 수용됨으로써, 크라이오펌프 개구(31)로부터 시인 불가능하다. 다시 말하면, 크라이오패널(50)의 흡착제 총면적에 대한 크라이오펌프 개구(31)로부터 시인 가능한 흡착제 면적의 비율인 "흡착제 시인율"이 제로%이다. 그러나, 본 발명의 한 실시형태에 관한 크라이오펌프는, 흡착제 시인율이 제로%인 구성으로는 한정되지 않는다. 흡착제 시인율이 7% 미만인 경우에는, 실질적으로 흡착제가 개구로부터 시인 불가능하다고 평가하여도 된다. 일실시예에 있어서는, 흡착제 시인율이 7% 미만, 5% 미만, 또는 3% 미만인 것이 바람직하다. 그러나, 예컨대 난재생 기체의 함유량이 충분히 낮다고 전망되는 경우, 또는 노출된 흡착제를 희생하는 것이 허용되는 경우에는, 7%를 넘는 흡착제가 개구로부터 보이고 있어도 된다.In one embodiment of the present invention, the suction area is accommodated in the shielding portion, whereby it is impossible to see from the cryopump opening 31. In other words, the "adsorbent visibility rate" which is the ratio of the adsorbent area visible from the cryopump opening 31 with respect to the total area of the adsorbent of the cryopanel 50 is zero%. However, the cryopump according to one embodiment of the present invention is not limited to the configuration in which the adsorbent viewing rate is zero%. When the adsorbent visibility is less than 7%, the adsorbent may be substantially evaluated to be invisible from the opening. In one embodiment, the adsorbent visibility is preferably less than 7%, less than 5%, or less than 3%. However, if, for example, the content of the regeneration gas is expected to be sufficiently low, or if it is acceptable to sacrifice the exposed adsorbent, more than 7% of the adsorbent may be visible from the opening.

크라이오펌프 개구(31)에 가까운 크라이오패널(50)에 비하여, 크라이오펌프 개구(31)로부터 떨어진 방사실드(16) 내방의 크라이오패널(50)에는 기체분자가 도달하기 어렵다. 크라이오펌프 개구(31)로부터 떨어진 크라이오패널(50)은 배기속도에의 기여는 작고 난재생 기체의 영향도 작다. 따라서, 일실시예에 있어서는, 하측의 대형 크라이오패널(64)은 둘레 가장자리 노출 부위에 흡착제가 형성되어 있어도 된다. 예컨대 도 8에 나타내는 실시예에 있어서 대형 크라이오패널(64)의 전면 전역에 흡착제를 형성한 경우의 흡착제 시인율은 약 7%이다.Compared to the cryopanel 50 close to the cryopump opening 31, gas molecules are less likely to reach the cryopanel 50 inside the radiation shield 16 away from the cryopump opening 31. The cryopanel 50 away from the cryopump opening 31 has a small contribution to the exhaust speed and a small influence of the regeneration gas. Therefore, in one embodiment, the lower large cryopanel 64 may have an adsorbent formed at the peripheral edge exposed portion. For example, in the Example shown in FIG. 8, when the adsorbent is formed in the whole front surface of the large cryopanel 64, the adsorbent visibility rate is about 7%.

크라이오펌프(10)의 동작을 설명한다. 크라이오펌프(10)의 작동시에는, 우선 그 작동 전에 다른 적당한 러핑펌프를 이용하여 진공챔버(80) 내부를 1Pa~10Pa 정도로까지 러핑한다. 그 후 크라이오펌프(10)를 작동시킨다. 냉동기(12)의 구동에 의하여 제1 냉각스테이지(22) 및 제2 냉각스테이지(24)가 냉각되고, 이들에 열적으로 접속되어 있는 방사실드(16), 루버(32), 크라이오패널 어셈블리(14)도 냉각된다. 상술한 제1 크라이오패널은 방사실드(16) 및 루버(32)를 포함하고, 제2 크라이오패널은 크라이오패널 어셈블리(14)를 포함한다.The operation of the cryopump 10 will be described. In the operation of the cryopump 10, first, the inside of the vacuum chamber 80 is roughened to about 1 Pa to about 10 Pa using another suitable roughing pump before the operation. The cryopump 10 is then operated. The radiation shield 16, the louver 32, and the cryopanel assembly, in which the first cooling stage 22 and the second cooling stage 24 are cooled and thermally connected thereto by driving the refrigerator 12, 14) is also cooled. The first cryopanel described above includes a radiation shield 16 and a louver 32, and the second cryopanel includes a cryopanel assembly 14.

냉각된 루버(32)는, 진공챔버(80)로부터 크라이오펌프(10) 내부를 향하여 날아오는 기체분자를 냉각하고, 그 냉각온도에서 증기압이 충분히 낮아지는 기체(예컨대 수분 등)를 표면에 응축시켜 배기한다. 루버(32)의 냉각온도에서는 증기압이 충분히 낮아지지 않은 기체는 루버(32)를 통과하여 방사실드(16) 내부로 진입한다. 루버(32)를 통과한 기체분자에 크라이오패널 어셈블리(14)의 냉각온도에서 증기압이 충분히 낮아지는 기체(예컨대 아르곤 등)가 포함되는 경우에는, 크라이오패널 어셈블리(14)의 표면에 응축되어 배기된다. 그 냉각온도에서도 증기압이 충분히 낮아지지 않은 기체(예컨대 수소 등)는, 크라이오패널 어셈블리(14)의 표면에 접착되어 냉각되어 있는 흡착제에 의하여 흡착되어 배기된다. 이와 같이 하여 크라이오펌프(10)는 진공챔버(80) 내부의 진공도를 원하는 레벨에 도달시킬 수 있다.The cooled louver 32 cools gas molecules flying from the vacuum chamber 80 toward the cryopump 10, and condenses the gas (eg, moisture, etc.) whose vapor pressure is sufficiently low at the cooling temperature. To exhaust. At the cooling temperature of the louver 32, gas whose vapor pressure is not sufficiently lowered enters the radiation shield 16 through the louver 32. When the gas molecules passing through the louver 32 contain gas (for example, argon) whose vapor pressure is sufficiently lowered at the cooling temperature of the cryopanel assembly 14, it is condensed on the surface of the cryopanel assembly 14. Exhausted. The gas (for example, hydrogen, etc.) whose vapor pressure is not sufficiently lowered even at the cooling temperature is adsorbed by the adsorbent cooled on the surface of the cryopanel assembly 14 and exhausted. In this manner, the cryo pump 10 can reach the desired level of vacuum in the vacuum chamber 80.

특히, 이온주입장치의 진공배기계에 사용되는 크라이오펌프(10)에 있어서는, 방사실드(16) 내부에 진입한 기체 중, 유기계 가스나 도펀트가스 등의 난재생 기체는 크라이오패널(50)의 외주부의 흡착제 결락부위에 응축된다. 수소가스 등의 분자직경이 비교적 작은 기체는 흡착제에 흡착된다. 이와 같이 하여 크라이오펌핑 처리가 행하여진다.In particular, in the cryopump 10 used in the vacuum exhaust machine of the ion implantation apparatus, among the gases entering the radiation shield 16, the regeneration gas such as organic gas or dopant gas is used in the cryopanel 50. It is condensed on the adsorbent missing part of the outer circumference. Gas having a relatively small molecular diameter such as hydrogen gas is adsorbed by the adsorbent. In this way, the cryopumping process is performed.

크라이오펌핑 처리가 계속하여 행하여지면, 크라이오펌프 내부에 기체가 축적된다. 축적된 기체를 외부로 배출하기 위하여 재생처리를 실행한다. 우선, 게이트밸브(7)을 닫음으로써 크라이오펌프(10)를 진공챔버(80)로부터 분리한다. 이어서 크라이오패널(50)을 승온한다. 크라이오펌핑 처리에 있어서의 냉각온도보다 고온(예컨대 상온)으로 크라이오패널(50)을 승온한다.If the cryopumping process is performed continuously, gas will accumulate inside the cryopump. A regeneration process is performed to discharge the accumulated gas to the outside. First, the cryopump 10 is separated from the vacuum chamber 80 by closing the gate valve 7. Subsequently, the cryopanel 50 is heated up. The cryopanel 50 is heated to a higher temperature (for example, room temperature) than the cooling temperature in the cryopumping process.

승온에 의하여, 크라이오패널표면에 응축에 의하여 포착되어 있던 기체는 기화되고, 흡착에 의하여 포착되어 있던 기체는 탈착되어 펌프용기 내부에 재방출된다. 재방출된 기체는 크라이오펌프(10)의 배출구(미도시)를 통하여, 예컨대 부설의 러핑펌프의 구동에 의하여 외부로 배출한다. 그 후, 크라이오펌핑 처리에 있어서의 동작온도로 크라이오패널(50)을 재냉각한다. 재냉각에 의하여 재생처리는 완료된다. 게이트밸브(7)가 개방되어, 다시 크라이오펌핑 처리가 개시된다. 이와 같이 하여, 크라이오펌핑 처리와 재생처리가 교대로 행하여진다.By the temperature increase, the gas trapped by the condensation on the surface of the cryopanel is vaporized, and the gas trapped by the adsorption is desorbed and re-emitted into the pump container. The re-emitted gas is discharged to the outside through an outlet (not shown) of the cryopump 10, for example, by driving a roughing pump installed. Thereafter, the cryopanel 50 is recooled at the operating temperature in the cryopumping process. The regeneration process is completed by recooling. The gate valve 7 is opened, and the cryopumping process is started again. In this way, the cryopumping process and the regeneration process are performed alternately.

도 10은, 본 발명의 한 실시형태에 관한 것으로서, 재생을 통한 크라이오펌프의 수소 배기속도 변화를 나타내는 도면이다. 도 10에는, 본 발명의 한 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)의 수소 배기속도 변화를 나타낸다. 비교를 위하여, 예컨대 일본 특허공개 2009-162074호 공보에 기재되는 흡착제를 완전히 노출시키는 타입의 크라이오패널 어셈블리를 가지는 크라이오펌프에 대한 수소 배기속도 변화를 나타낸다. 도 10의 종축은 수소 배기속도의 측정치를 나타내고, 횡축은 재생횟수를 나타낸다. 실선상에 있는 배기속도 측정치는 재생처리의 실행 직전의 값이고, 파선상에 있는 측정치는 재생 완료 직후의 값이다.FIG. 10 relates to an embodiment of the present invention and shows a change in hydrogen exhaust rate of a cryopump through regeneration. FIG. 10 shows a change in the hydrogen exhaust rate of the cryopump 10 according to one embodiment of the present invention. For comparison, the hydrogen exhaust rate change for a cryopump having a cryopanel assembly of the type that completely exposes the adsorbent described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-162074 is shown. The vertical axis in FIG. 10 represents a measured value of the hydrogen exhaust rate, and the horizontal axis represents the number of regenerations. The measured exhaust velocity on the solid line is the value immediately before execution of the regeneration process, and the measured value on the dashed line is the value immediately after completion of the regeneration process.

도 10에 나타내는 1회째의 재생에 관하여 파선상에 있는 측정치는, 그 크라이오펌프를 처음으로 운전하였을 때의 값이다. 난재생 기체에 의하여 활성탄이 오염되어 있지 않기 때문에, 비교예의 완전 노출형에서 특히 높은 수소 배기속도가 나타나 있다.The measured value on the broken line with respect to the first regeneration shown in FIG. 10 is a value when the cryopump was operated for the first time. Since activated carbon is not contaminated by the refractory gas, a particularly high hydrogen exhaust rate is shown in the fully exposed type of the comparative example.

배기속도는 재생 직전에 낮고 완료 후는 회복한다고 예측된다. 그러나, 비교예에 있어서는 도시한 바와 같이, 3회째의 재생 이후는 그러한 배기속도의 저하와 회복이 반복되고 있지만, 2회째의 재생까지는 당초의 고배기속도로부터 급속히 배기속도가 저하되고 있다. 노출된 활성탄이 어느 정도 오염될 때까지는 배기속도의 저하가 계속된 것이라고 생각된다. 이후의 재생에 의해서도 초기의 배기성능까지는 회복되지 않는다.The exhaust velocity is expected to be low just before regeneration and to recover after completion. However, in the comparative example, as shown, after the third regeneration, the decrease and recovery of the exhaust rate are repeated, but the exhaust rate is rapidly reduced from the initial high exhaust rate until the second regeneration. It is considered that the exhaust rate continued to decrease until the exposed activated carbon was contaminated to some extent. Even subsequent regeneration does not recover the initial exhaust performance.

그런데, 실시예에 있어서는 1회째의 재생에서부터 7회째의 재생까지 배기속도의 증감이 반복되고 있다. 재생을 반복하여도 도시한 굵은 파선으로 나타내는 바와 같이 대체로 일정 레벨의 수소 배기속도가 유지되고 있다. 재생에 의하여 초기의 배기성능으로 회복하고 있다. 즉, 크라이오펌프의 출하 직후의 최초의 운전으로부터 계속적으로 안정된 배기성능을 유지되는 것을 알 수 있다.However, in the embodiment, the increase and decrease of the exhaust speed is repeated from the first regeneration to the seventh regeneration. Even if the regeneration is repeated, the hydrogen exhaust velocity is substantially maintained at a constant level, as indicated by the thick broken line shown. Regeneration is restored to the initial exhaust performance. In other words, it can be seen that the exhaust performance is continuously maintained from the first operation immediately after the cryopump is shipped.

도 11은, 본 발명의 한 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)의 제조방법을 설명하기 위한 플로우차트이다. 이 방법은, 크라이오펌프(10)의 제조공정에 있어서 작업자에 의하여 또는 제조장치에 의하여 행하여진다. 마스킹 처리에 선행하여, 모재로부터 크라이오패널의 기재를 가공하여 성형하는 처리가 행하여진다(S10). 도 11에 나타내는 바와 같이, 크라이오패널(50)의 기재에 마스킹 처리가 이루어진다(S12). 마스킹 처리는, 다른 크라이오패널(예컨대 크라이오패널 어셈블리(14)를 조립하였을 때에 인접하는 상방의 크라이오패널)에 의하여 차폐되지 않을 기재의 노출부에 마스킹하는 것을 포함한다. 마스킹 처리는, 그러한 노출부에 예컨대 마스킹 테이프를 붙이는 것을 포함한다.11 is a flowchart for explaining a method for manufacturing a cryopump 10 according to an embodiment of the present invention. This method is performed by an operator or a manufacturing apparatus in the manufacturing process of the cryopump 10. Prior to the masking process, a process of processing and molding the substrate of the cryopanel from the base material is performed (S10). As shown in FIG. 11, the masking process is given to the base material of the cryopanel 50 (S12). The masking process includes masking the exposed portion of the substrate that will not be shielded by another cryopanel (for example, an upper cryopanel adjacent when the cryopanel assembly 14 is assembled). Masking processing includes, for example, applying a masking tape to such exposed portions.

다음으로, 마스킹되어 있지 않은 기재의 표면에 흡착제를 접착하는 흡착제 접착처리가 이루어진다(S14). 이 접착처리는, 마스킹되어 있지 않은 기재의 표면에 접착제를 도포하는 것과, 그 접착제 도포영역에 흡착제 예컨대 입자 형상의 활성탄을 접착하는 것을 포함한다. 흡착제의 접착된 크라이오패널(50)은, 패널 장착부재(52)에 장착되어, 크라이오패널 어셈블리(14)가 조립된다(S16). 크라이오패널 어셈블리(14)는 크라이오펌프(10)의 냉동기(12)에 장착되고, 크라이오펌프(10)가 조립된다(S18).Next, an adsorbent adhesion treatment for adhering the adsorbent to the surface of the unmasked substrate is performed (S14). This adhesion treatment includes applying an adhesive to the surface of the unmasked substrate and adhering an adsorbent such as granular activated carbon to the adhesive application region. The adhered cryopanel 50 of the adsorbent is attached to the panel mounting member 52, and the cryopanel assembly 14 is assembled (S16). The cryopanel assembly 14 is mounted to the refrigerator 12 of the cryopump 10, and the cryopump 10 is assembled (S18).

또한, 마스킹 처리에 선행하여, 각 크라이오패널(50)에 대하여 방사실드(16)의 전단으로부터 그 크라이오패널(50)에 인접하는 크라이오패널(50)의 말단에의 시선과 그 크라이오패널(50)의 교차에 의하여 정하여지는 경계의 외측을 마스킹영역으로서 결정하는 것이 행하여져도 된다. 이 결정처리는, 제조공정의 전단계의 설계 공정에서 행하여져도 된다.In addition, prior to the masking process, the gaze from the front end of the radiation shield 16 to the end of the cryopanel 50 adjacent to the cryopanel 50 with respect to each cryopanel 50 and its cryo The outside of the boundary determined by the intersection of the panel 50 may be determined as the masking area. This crystallization process may be performed in the design process of the previous stage of a manufacturing process.

도 12는, 본 발명의 한 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)를 제조하기 위한 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다. 이 방법은 예컨대 크라이오패널 어셈블리(14)를 설계하기 위하여 실행된다. 우선, 어느 제약조건하에서 크라이오패널구조 파라미터를 변화시켰을 때의 최대의 수소 배기속도를 부여하는 크라이오패널구조 파라미터의 값을 구한다(S20). 패널구조 파라미터를 변수로 하여 수소 배기속도를 목적함수로 하여 공지의 실험계획법을 사용하여, 최대 수소 배기속도를 부여하는 패널구조 파라미터의 값을 구하여도 된다.12 is a flowchart for explaining a method for manufacturing a cryopump 10 according to an embodiment of the present invention. This method is implemented, for example, to design the cryopanel assembly 14. First, the value of the cryopanel structure parameter giving the maximum hydrogen exhaust rate when the cryopanel structure parameter is changed under certain constraints is obtained (S20). Using the known experimental design method, the panel structural parameters may be obtained using the known experimental design method, with the panel structural parameters as variables.

제약조건은, 크라이오 수착패널의 표면의 일부로부터 흡착제를 결락시키는 것을 포함한다. 이 흡착제 결락조건은, 방사실드(16)의 전단으로부터 어느 크라이오패널(50)에 인접하는 크라이오패널(50)의 말단에의 시선과 그 크라이오패널 전면의 교차에 의하여 정하여지는 경계의 내측에 흡착영역을 형성하는 것이어도 된다.Constraints include missing adsorbents from a portion of the surface of the cryosorbent panel. This adsorbent dropping condition is determined by the line of sight determined from the front end of the radiation shield 16 to the end of the cryopanel 50 adjacent to the cryopanel 50 and the intersection of the front surface of the cryopanel. It may be provided to form an adsorption region.

패널구조 파라미터는, 크라이오 수착패널의 치수, 예컨대 패널이 원형인 경우는 패널 직경을 포함한다. 크라이오패널 어셈블리(14)가 다른 형상의 복수 종류의 크라이오패널을 포함하는 경우에는, 각각의 형상을 나타내기 위한 복수의 파라미터가 사용되어도 된다. 크라이오패널 어셈블리(14)가 다른 직경의 크라이오패널을 복수 종류 포함하는 경우에는, 패널구조 파라미터는 각각의 직경을 포함하여도 된다. 패널구조 파라미터는, 크라이오펌프 개구(31)와 탑 패널의 간격을 포함하여도 된다. 패널구조 파라미터는, 루버(32)의 직경을 포함하여도 된다. 패널구조 파라미터는, 인접하는 크라이오패널 간격을 포함하여도 된다.The panel structure parameters include the dimensions of the cryo sorption panel, such as the panel diameter when the panel is circular. When the cryopanel assembly 14 includes plural kinds of cryopanels of different shapes, a plurality of parameters for indicating respective shapes may be used. In the case where the cryopanel assembly 14 includes a plurality of kinds of cryopanels having different diameters, the panel structure parameters may include respective diameters. The panel structure parameter may include the distance between the cryopump opening 31 and the top panel. The panel structure parameter may include the diameter of the louver 32. The panel structure parameters may include the adjacent cryopanel spacing.

그와 같이 하여 얻어진 패널구조 파라미터의 값에 근거하여 크라이오 수착패널배열의 구성이 결정된다(S22). 예컨대, 크라이오 수착패널의 표면의 일부로부터 흡착제를 결락시키는 조건하에서 최대 수소 배기속도를 부여하는 크라이오패널 치수 예컨대 패널 직경의 값이 얻어진다. 이 값을 사용하여, 크라이오패널 어셈블리(14)의 구체적 구성을 정할 수 있다.The configuration of the cryosorption panel array is determined based on the values of the panel structure parameters thus obtained (S22). For example, a value of a cryopanel dimension, such as a panel diameter, is obtained which gives a maximum hydrogen exhaust rate under conditions which result in the adsorbent being dropped from a part of the surface of the cryosorbent panel. This value can be used to determine the specific configuration of the cryopanel assembly 14.

이상, 본 발명을 실시예에 의거하여 설명하였다. 본 발명은 상기 실시형태로 한정되지 않고, 다양한 설계변경이 가능하며, 다양한 변형예가 가능한 것, 또한 그러한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은, 당업자가 이해할 수 있는 것이다.In the above, this invention was demonstrated based on the Example. The present invention is not limited to the above embodiments, various design changes are possible, various modifications are possible, and it is understood by those skilled in the art that such modifications are also within the scope of the present invention.

상술한 실시형태와는 상이한 패널배열을 채용하여도 된다. 예컨대, 크라이오패널 간격은 모든 패널에 대하여 동일하여도 되고, 각각 상이하여도 된다. 예컨대 개구(31)로부터 패널의 위치가 멀어짐에 따라 패널 간격이 좁아지도록 복수의 패널(50)의 각각을 배치하여도 된다. 이와 같이 하면, 개구(31)에 근접하는 영역에서의 기체의 흐름성을 양호하게 하여 배기속도를 높일 수 있다. 그와 함께, 개구(31)로부터 먼 영역에서는 상대적으로 패널이 밀집하여 배치됨으로써 흡착영역을 증가시킬 수 있으므로 충분한 기체 흡장량을 확보할 수도 있다.You may employ | adopt the panel arrangement different from embodiment mentioned above. For example, the cryopanel spacing may be the same for all panels, or may be different from each other. For example, you may arrange | position each of the some panel 50 so that a panel space | interval narrows as the position of a panel moves away from the opening 31. FIG. By doing in this way, gas flowability in the area | region which adjoins the opening 31 can be made favorable, and exhaust velocity can be raised. At the same time, since the panels are densely arranged in a region far from the opening 31, the adsorption region can be increased, thereby ensuring sufficient gas storage amount.

또한, 상술한 실시형태와는 다른 형상 및/또는 배향의 크라이오패널(50)을 채용하여도 된다. 예컨대, 패널(50)의 직경방향의 길이를 개구(31)로부터 멀어짐에 따라 짧게 하여도 되고, 서로 동일하게 하여도 된다. 패널(50)을 개구(31)로부터 보았을 때의 형상은 원형이 아니어도 되고, 예컨대 다각형 형상 등의 다른 형상이어도 된다. 패널(50)은 예컨대 둘레 가장자리부에 상방 또는 하방에의 절곡부분을 가져도 된다. 패널(50)은 기체 유통을 촉진하기 위한 개구 또는 슬릿을 표면에 가져도 된다. 패널(50)의 방향은, 직경방향 외측으로 뻗음에 따라 개구(31)로부터 멀어지도록 경사져 있어도 되고, 직경방향 외측으로 뻗음에 따라 개구(31)에 가까워지도록 경사져 있어도 된다.In addition, you may employ | adopt the cryopanel 50 of a shape and / or orientation different from embodiment mentioned above. For example, the length in the radial direction of the panel 50 may be shortened as it moves away from the opening 31, or may be the same as each other. The shape when the panel 50 is seen from the opening 31 may not be circular, for example, may be another shape, such as a polygonal shape. The panel 50 may have, for example, a bent portion above or below the peripheral edge portion. The panel 50 may have openings or slits on the surface for promoting gas flow. The direction of the panel 50 may be inclined away from the opening 31 as it extends radially outward, or may be inclined so as to approach the opening 31 as it extends radially outward.

예컨대, 크라이오패널 어셈블리(14)에 있어서 크라이오패널(50) 이외의 노출되어 있는 표면을 흡착제 도포면으로서 이용하여도 된다. 예컨대 패널 장착부재(52)를 패널의 하나로서 이용하여도 된다.For example, an exposed surface other than the cryopanel 50 in the cryopanel assembly 14 may be used as the adsorbent coating surface. For example, the panel mounting member 52 may be used as one of the panels.

1 이온주입장치, 10 크라이오펌프, 12 냉동기, 14 크라이오패널 어셈블리, 16 방사실드, 22 제1 냉각스테이지, 24 제2 냉각스테이지, 30 크라이오펌프 내부 개방공간, 31 크라이오펌프 개구, 32 루버, 33 실드 전단, 35 개방영역, 50 크라이오패널, 52 패널 장착부재, 54 개방부분, 60 탑 패널, 62 중간패널, 64 하측패널, 76 흡착영역, 82 응축영역, 86 경계, 100 CP컨트롤러.1 ion implanter, 10 cryopumps, 12 freezers, 14 cryopanel assemblies, 16 radiation shields, 22 first cooling stages, 24 second cooling stages, 30 cryopump internal open spaces, 31 cryopump openings, 32 Louver, 33 shield front, 35 open area, 50 cryopanel, 52 panel mounting member, 54 open area, 60 top panel, 62 middle panel, 64 lower panel, 76 adsorption area, 82 condensation area, 86 boundary, 100 CP controller .

Claims (19)

제1 냉각온도를 제공하기 위한 제1 냉각스테이지와, 상기 제1 냉각온도보다 낮고 비응축성 기체의 흡착에 사용되는 제2 냉각온도를 제공하기 위한 제2 냉각스테이지를 포함하는 냉동기와,
기체를 받아들이는 개구를 형성하는 실드 전단(前端)을 포함하고, 제1 냉각스테이지에 열적으로 접속되며, 제2 냉각스테이지를 포위하는 방사실드와,
제2 냉각스테이지에 열적으로 접속되어 있는 크라이오패널 어셈블리로서, 상기 외주부와 방사실드 사이에 상기 개구에의 개방공간을 형성하고, 실드 전단으로부터 적어도 일부를 시인 가능한 크라이오패널 어셈블리
를 구비하고,
크라이오패널 어셈블리는, 상기 개구에 대면하는 탑 패널과, 상기 개구를 향하는 패널 전면(前面)을 포함하고 탑 패널에 대하여 상기 개구와는 반대측에 배치된 중간패널을 포함하고, 중간패널의 패널 전면에 대향하는 인접하는 크라이오패널과 그 패널 전면 사이에 상기 개방공간에 연속하는 개방부분이 형성되며, 상기 개방부분은 상기 깊이가 상기 인접하는 크라이오패널과 상기 패널 전면의 간격보다 크고,
상기 중간패널은 패널 전면에 비응축성 기체를 위한 흡착영역을 가지고, 상기 흡착영역은, 상기 실드 전단으로부터 상기 인접하는 크라이오패널의 말단에의 시선과 상기 패널 전면의 교차에 의하여 정하여지는 경계의 내측에 형성되어 있는 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프.
A freezer comprising a first cooling stage for providing a first cooling temperature, and a second cooling stage for providing a second cooling temperature lower than the first cooling temperature and used for adsorption of non-condensable gas;
A radiation shield comprising a shield front end forming an opening for receiving gas, and thermally connected to the first cooling stage and surrounding the second cooling stage;
A cryopanel assembly thermally connected to a second cooling stage, the cryopanel assembly forming an open space in the opening between the outer circumferential portion and the radiation shield and visually viewing at least a portion from the front end of the shield.
And,
The cryopanel assembly includes a top panel facing the opening, an intermediate panel including a front panel facing the opening and disposed opposite the opening with respect to the top panel, the panel front of the intermediate panel An open portion continuous to the open space is formed between an adjacent cryopanel and a front face of the panel, the open portion having a depth greater than a distance between the adjacent cryopanel and the front face of the panel,
The intermediate panel has an adsorption region for non-condensable gas on the front surface of the panel, and the adsorption region is inside a boundary defined by the line of sight from the front end of the shield to the end of the adjacent cryopanel and the front surface of the panel. Formed in
Cryopump, characterized in that.
청구항 1에 있어서,
상기 흡착영역은, 상기 패널 전면에 있어서 상기 경계 내측의 구역을 점유하는 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프.
The method according to claim 1,
The adsorption area occupies an area inside the boundary on the front surface of the panel;
Cryopump, characterized in that.
청구항 1에 있어서,
상기 중간패널은 상기 표면에 응축성 기체를 위한 응축영역을 가지고, 상기 응축영역은 상기 패널 전면에 있어서의 상기 경계 외측의 구역을 포함하는 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프.
The method according to claim 1,
Said intermediate panel having a condensation zone for condensable gas on said surface, said condensation zone including a zone outside said boundary at the front of said panel;
Cryopump, characterized in that.
청구항 1에 있어서,
상기 중간패널의 외주부는 탑 패널에 평행하게 또한 탑 패널의 외주부보다 방사실드에 근접한 위치까지 뻗어 있는 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프.
The method according to claim 1,
The outer periphery of the intermediate panel extends parallel to the top panel and to a position closer to the radiation shield than the outer periphery of the top panel.
Cryopump, characterized in that.
청구항 1에 있어서,
상기 크라이오패널 어셈블리는, 상기 중간패널에 대하여 상기 개구와는 반대측에 배치된 하측패널을 더욱 포함하고, 상기 하측패널의 외주부는 중간패널에 평행하게 또한 중간패널의 외주부보다 방사실드에 근접한 위치까지 뻗어 있는 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프.
The method according to claim 1,
The cryopanel assembly further includes a lower panel disposed on the side opposite to the opening with respect to the middle panel, wherein an outer circumference of the lower panel is parallel to the middle panel and to a position closer to the radiation shield than the outer circumference of the middle panel. Stretched
Cryopump, characterized in that.
청구항 1에 있어서,
상기 중간패널은, 상기 개구를 향하는 전면 및 상기 개구와는 반대측을 향하는 배면을 각각이 포함하여 서로 평행하게 배열되어 있는 복수의 플레이트를 포함하는 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프.
The method according to claim 1,
The intermediate panel includes a plurality of plates arranged in parallel with each other, each including a front face facing the opening and a back face facing the opening.
Cryopump, characterized in that.
청구항 1에 있어서,
상기 방사실드에 열적으로 접속되고 상기 개구에 배치된 루버를 더욱 구비하고, 상기 루버는 탑 패널과 중간패널의 중간의 사이즈를 가지며, 상기 루버의 외주부와 상기 방사실드 사이에 개방영역이 형성되는 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프.
The method according to claim 1,
And further comprising a louver thermally connected to the radiation shield and disposed in the opening, wherein the louver has an intermediate size between a top panel and an intermediate panel, and an open area is formed between an outer circumference of the louver and the radiation shield.
Cryopump, characterized in that.
청구항 1에 있어서,
상기 중간패널은 표면적의 적어도 70%가 흡착제로 덮여 있고, 상기 흡착제는 수소흡착 가능하며, 상기 크라이오펌프는 적어도 30%의 수소포착 확률을 가지고 있고,
상기 흡착제는 상기 개방부분에 수용되어 있고, 상기 흡착제의 총면적에 대한 상기 개구로부터 시인 가능한 흡착제 면적의 비율인 흡착제 시인율이 7% 미만인 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프.
The method according to claim 1,
The intermediate panel has at least 70% of the surface area covered with an adsorbent, the adsorbent is hydrogen adsorbable, the cryopump has a hydrogen capture probability of at least 30%,
Wherein the adsorbent is contained in the open portion and the adsorbent visibility is less than 7%, which is the ratio of the adsorbent area visible from the opening to the total area of the adsorbent.
Cryopump, characterized in that.
방사실드와, 상기 방사실드 내에서 앞쪽에서부터 안쪽으로 배열되어 각각이 상기 방사실드의 개구를 향하는 전면과 상기 개구와는 반대측을 향하는 배면을 가지는 복수의 크라이오패널의 배열을 포함하고, 상기 복수의 크라이오패널의 외주부와 상기 방사실드 사이에 상기 개구에의 개방공간을 형성하는 크라이오패널 어셈블리를 구비하는 크라이오펌프로서,
상기 크라이오패널 어셈블리는, 상기 복수의 크라이오패널의 전면 및 배면의 합계면적의 적어도 70%가 수소흡착 가능한 흡착제로 덮여 있고, 상기 크라이오펌프는 적어도 30%의 수소포착 확률을 가지고 있으며,
상기 흡착제는 상기 복수의 크라이오패널의 각각의 배면과 상기 크라이오패널의 안쪽에 인접하는 크라이오패널의 전면 사이에 수용되어 있고, 상기 복수의 크라이오패널의 흡착제 총면적에 대한 상기 개구로부터 시인 가능한 흡착제 면적의 비율인 흡착제 시인율이 7% 미만인 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프.
A plurality of cryopanel arrays having a radiation shield and a front side inwardly arranged within the radiation shield, each having a front surface facing the opening of the radiation shield and a back surface facing away from the opening; A cryopump comprising a cryopanel assembly that forms an open space in the opening between an outer circumferential portion of the cryopanel and the radiation shield,
Wherein the cryopanel assembly has at least 70% of the total area of the front and back surfaces of the plurality of cryopanels covered with a hydrogen adsorbent and the cryopump has a hydrogen capture probability of at least 30%,
The adsorbent is contained between each rear surface of the plurality of cryopanels and the front surface of the cryopanel adjacent to the inside of the cryopanel, and is viewable from the opening with respect to the total area of the adsorbents of the plurality of cryopanels. Adsorbent visibility rate which is ratio of adsorbent area is less than 7%
Cryopump, characterized in that.
청구항 9에 있어서,
상기 복수의 크라이오패널의 배열은, 앞쪽의 크라이오패널에 의하여 안쪽의 크라이오패널의 적어도 일부가 상기 개구에 대하여 차폐되어 있고,
상기 흡착제는, 상기 개구로부터 시인 불가능하도록, 크라이오패널의 차폐된 부위에 형성되어 있는 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프.
The method according to claim 9,
In the arrangement of the plurality of cryopanels, at least a part of the inner cryopanel is shielded from the opening by the front cryopanel,
Said adsorbent is formed in the shielded part of a cryopanel so that it cannot be seen from the said opening.
Cryopump, characterized in that.
청구항 9에 있어서,
상기 흡착제 총면적은, 상기 복수의 크라이오패널의 전면 및 배면의 합계면적의 90% 이하인 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프.
The method according to claim 9,
The total area of the adsorbent is 90% or less of the total area of the front and rear surfaces of the plurality of cryopanels.
Cryopump, characterized in that.
청구항 9에 있어서,
상기 흡착제의 적어도 90%가 상기 방사실드 또는 상기 개구에 노출되어 있는 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프.
The method according to claim 9,
At least 90% of the adsorbent being exposed to the radiation shield or the opening
Cryopump, characterized in that.
크라이오펌프 개구에 개방된 크라이오펌프 내부 개방공간에 포위되어 있는 복수의 크라이오 수착패널의 배열과, 상기 크라이오펌프 내부 개방공간을 포위하는 방사실드를 구비하고,
상기 복수의 크라이오 수착패널 중 적어도 하나는, 크라이오펌프 내부 개방공간에 돌출되어 방사실드를 향하고 있는 패널 말단을 포함하고, 상기 패널 말단은, 흡착제가 결락된 구역을 가지는 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프.
An arrangement of a plurality of cryo sorption panels surrounded in the cryopump internal open space opened in the cryopump opening, and a radiation shield surrounding the cryopump internal open space,
At least one of the plurality of cryo sorption panels includes a panel end that projects into the cryopump internal open space and faces the radiation shield, the panel end having a region in which an adsorbent is missing.
Cryopump, characterized in that.
청구항 13에 있어서,
흡착제 결락구역은, 흡착제 존재구역과 공통된 면에 형성되어 있는 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프.
The method according to claim 13,
Adsorbent missing zones formed on the same plane as adsorbent presence zones
Cryopump, characterized in that.
청구항 13에 있어서,
흡착제 결락구역은, 크라이오 콘덴세이션을 위하여 크라이오패널 기재 표면이 노출되어 있는 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프.
The method according to claim 13,
Adsorbent missing zones having exposed surface of cryopanel substrate for cryo condensation
Cryopump, characterized in that.
청구항 13에 있어서,
흡착제 결락구역은, 상기 크라이오펌프 개구를 통하여 시인되는 둘레 가장자리 노출 부위에 있는 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프.
The method according to claim 13,
The adsorbent missing zone being at the periphery edge exposed area visible through the cryopump opening
Cryopump, characterized in that.
크라이오패널의 기재에 마스킹하는 것과,
마스킹되어 있지 않은 상기 기재의 표면에 흡착제를 접착하는 것을 포함하는 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프의 제조방법.
Masking the substrate of the cryopanel,
Comprising adsorbing an adsorbent to the surface of the substrate that is not masked
Method for producing a cryopump, characterized in that.
청구항 17에 있어서,
상기 마스킹하는 것은, 다른 크라이오패널에 의하여 차폐되지 않은 상기 기재의 노출부에 마스킹하는 것을 포함하는 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프의 제조방법.
18. The method of claim 17,
Masking includes masking exposed portions of the substrate that are not shielded by another cryopanel.
Method for producing a cryopump, characterized in that.
청구항 17에 있어서,
복수의 크라이오패널의 배열의 각 크라이오패널에 대하여 방사실드의 전단으로부터 상기 크라이오패널에 인접하는 크라이오패널의 말단에의 시선과 상기 크라이오패널의 교차에 의하여 정하여지는 경계의 외측을 마스킹영역으로서 결정하는 것을 더욱 포함하는 것
을 특징으로 하는 크라이오펌프의 제조방법.
18. The method of claim 17,
For each cryopanel in the arrangement of a plurality of cryopanels, mask the outside of the boundary determined by the intersection of the gaze from the front end of the radiation shield to the end of the cryopanel adjacent to the cryopanel and the cryopanel. Further comprising determining as an area
Method for producing a cryopump, characterized in that.
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