JPH01142279A - シヤツタ付チタンサブリメーシヨンポンプ - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （１）技術分野 この発明は、チタンサブリメーションポンプの改良に関
する。

チタンサブリメーションポンプは、真空容器の壁面にチ
タンを昇華して飛ばし、付着したチタンによって気体分
子を吸着するものである。

特）ζ、−酸化炭素、酸素、炭酸ガスなどをよく吸着す
る。

反面、稀ガスやメタンは吸着しない。

このように選択排気性があるので、イオンポンプなどと
組合わせて使用される。

チタンは、ガスを吸着する性質をもった優れた物質であ
る。しかし、高価な材料であるから、有効に使わなけれ
ばならない。

チタンの吸着能力は、低温にすると特に増強されるので
、液体窒素で冷却する事が多い。

チタンはフィラメント状に加工されているか、或はボー
ル状に加工されている。

フィラメント状のものは、通電加熱して、チタンを昇華
させる。ボール状のものは、内部に加熱用フィラメント
がある。これに通電加熱し、ボールを加熱する。ボール
表面からチタンが昇華する。

これをタイボールという。

真空度が悪いときは、チタンサブリメーションポンプは
あまり有効でない。他のポンプで１Ｏ−５Ｔｏｒｒ程度
の真空に引いてから使用する事が多い。

チタンの昇華は連続的に行う必要がない。

間欠的にフィラメントに通電し、昇華を行う。

通電のデユーティは、真空度が上るとともに低くしてゆ
くことができる。高真空に達すると、フィラメント加熱
時間は極めて短くする事ができる。

たとえば１０”　Ｔｏｒｒ程度では、３０分に１分加熱
する。１０−９〜１０−”　Ｔｏｒｒ程度では、５時間
に１分加熱する。

チタンを昇華させるものは、フィラメント、タイボール
があるが、簡単のため、以下、フィラメントと呼ぶこと
にする。

油を用いないので、半導体基板の薄膜形成、測定装置な
どの真空排気装置として好適である。

しかも、１０　＝’　〜Ｉ　Ｑ−”　Ｔｏｒｒの超高真
空を得る事ができるので、超高真空用としての用途があ
る。

１０−１０〜１０−”　Ｔｏｒｒの超高真空を必要とす
る分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装置の真空排気装置と
して用いられる。

また、同じく超高真空を要求する陽子エネルギー損失分
析装置（ＰＥＬＳ）の真空排気装置としても用いられる
。

（イ）従来技術 真空ポンプであるから、なんらかの製造装置、測定装置
の真空排気装置としてこれらに付属して用いられる。単
独で駆動される事がない。

これら主になる装置の超高真空にすべき空間をここでは
単に主チャンバという事にする。

主チャンバの中には、半導体基板などの試料や、簿膜材
料などが収容されている。

チタンサブリメーションポンプからチタンを飛ばした時
、チタンが主チャンバの中へ入ってはならない。もし主
チャンバに入ると、試料や、薄膜材料、るつぼがチタン
によって汚染されるからである。

そこで、従来のチタンサブリメーションポンプに於ては
、チタンが主チャンバへ入らないように、幾何学的な工
夫が払われていた。

第４図〜第６図は従来例のチタンサブリメーションポン
プの略構造を示している。

ＭＢＥ装置その他の主チャンバ１の近傍にチタンサブリ
メーションポンプＵが設置されている。

これは、ポンプ壁７で仕切られたポンプ空間６の中に、
液体窒素チュラウド２と、チタンフィラメント３を設け
たものである。

チタンフィラメント３から昇華したチタンは、シュラウ
ド２の表面に付着する。

主チャンバ１とポンプ室７とは連絡管部８によってつな
がっている。

主チャンバ１のガスがポンプ空間６に入る。ポンプ空間
６に於て、ガスがチタンによって吸着される。

この例に於て、チタンフィラメント３が、ポンプ空間６
の奥深い位置に設けられる。このため、フィラメントか
ら飛び出したチタン分子が直進して主チャンバ１の中へ
入る事がない。チタンにより主チャンバ１が汚染されな
いようになっている。

これは連絡管部８か細く、フィラメント３が内奥に設け
られているからである。

第５図に示すものＷは、狭い連絡管のようなものがない
。ポンプ空間６が主チャンバ１に直接につながっている
。しかし、フィラメント３と主チャンバ１の間にはバッ
フル４が設けである。

フィラメント３から飛び出したチタンは、バッフルに妨
げられて、主チャンバ１へ入らない。

第６図に示す従来例Ｘは、狭い連絡管部もバッフルもな
い。そのかわり、主チヤンバ１内のシュラウドにより、
フィラメント３からのチタンの飛来を防いでいる。液体
窒素シュラウド２の裏面にチタンが付着するから、主チ
ャンバ１の内部には入るが、主チヤンバ内にセットされ
た試料基板、材料、るつぼなどには付かない。

（ロ）　発明が解決すべき問題点 フィラメントと主チャンバの間が、幾何学的に遮られて
いたので、排気コンダクタンスが悪いという難点がある
。

コンダクタンスというのは、２点Ａ％Ｂ間を流れる流体
流量を、圧力差で割ったものである。

主チャンバのガスがポンプ空間へ流れ、チタンに吸着さ
れる速さを、排気コンダクタンスによって評価できる。

第４図のように、狭い連絡管部８を設けたものは、排気
コンダクタンスが、低くなり、排気速度が遅い。

第５図に示すものも、バッフルによる圧損があるので、
排気速度が低い。第６図のものも、主チャンバのガスが
直接にポンプ空間６に入らないので、排気コンダクタン
スが低く、排気速度が低い。

Ｑつ　　　目　　　　　的 排気コンダクタンスが高く、シかもチタンが主チャンバ
の中へ入らないようにしたチタンサブリメーションポン
プを提供する事が本発明の目的である。

（４）構　成 本発明のチタンサブリメーションポンプは、広い断面積
を持つ空間によってポンプ空間と主チャンバ１とを連絡
し、チタンフィラメントと、主チャンバ１の間に開閉で
きるシャッタを設けたものである。

チタンを飛ばしている間だけシャッタを閉じる。

チタンが主チャンバ１へ飛込むことがないためである。

チタンを飛ばしていない間はシャッタを開く。

排気コンダクタンスが高くなり、排気速度が向上する。

第１図は本発明のチタンサブリメーションポンプＡの縦
断側面図である。

主チャンバ１に対して、ポンプ空間６が、広い断面積を
持つ空間を介してつながっている。中間に狭い管部がな
い。

ポンプ空間６の中には、チタンフィラメント３が設けら
れる。ポンプ壁の内部には、液体窒素を収゛容すべきシ
ュラウド２が設けられる。シュラウドの内方の壁面にチ
タンが付着するように、フィラメント３を囲んでシュラ
ウド２が設けられている。

フィラメント３と、主チャンバ１の間には、開閉自在の
シャッタ５が設置されている。

これが、本発明の特徴である。

シャッタ５は開閉できればよいので、回転運動、平行運
動或は起倒運動するものであってよい。

ここでは、回転運動するシャッタを例として示している
。

シャッタ５は、操作軸９によって支持される。

操作軸９は回転導入機に用いて外部から回転操作できる
。操作軸９を９０°回転することにより、シャッタを開
いたり閉じたりする事ができるのである。

簡単のため回転導入機の図示を略した。

第１図は閉状態を示すが、−点鎖線で開状態をも示した
。

第２図は閉状態を、第３図は開状態を示す縦断正面図で
ある。

シャッタを閉じると、ポンプ空間６と主チャンバ１とは
ほぼ完全に遮断される。

シャッタを開くと、ポンプ空間６と主チャンバ１とは広
い断面積を持つ空間によって連通ずる。

（２）作　用 フィラメントを加熱してチタンを飛ばす時間と、飛ばし
ていない時間も含めた全時間の比をデユーティという。

真空度が悪い間デユーティは高＜　５０％にする事もあ
る。つまり、チタンを飛ばしている時間が長い。

ところが、１０−１０〜１Ｏ−１１ＴＯｒｒノ超高真空
になると、１２時間に１回、１分間だけチタンを飛ばせ
ばよいようになる。

チタンを飛ばしていない時は、シャッタ５を開放してお
く。チタンを飛ばす時は、シャッタ５を閉じておく。

１０”　Ｔｏｒｒ程度の真空に達してから、チタンサブ
リメーションポンプの使用を開始する。はじめはデユー
ティが５０％程度で頻繁にチタンを飛ばす。

シャッタもこれに同期して頻繁に開閉させなければなら
ない。

超高真空に到達すると、殆どシャッタは開放されている
。例えば１２時間に１度１分だけチタンを飛ばすが、こ
の時だけシャッタを閉じる。

シャッタを開放したときの排気コンダクタンスは、従来
例Ｕ％Ｗ％Ｘよりも高くなっている。このため、特に高
真空に達した時の排気能力が高まる。

チタンの昇華にともないフィラメントに付着したガスも
加熱されて放出されるが、シャッタが閉じられているの
で、放出ガスにより、主チャンバ１が汚染されるという
事もない。

（１）効　果 主チャンバがチタンによって汚染されず、しかも排気コ
ンダクタンスの高いチタンサブリメーションポンプを与
えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のチタンサブリメーションポンプの略縦
断側面図。 第２図は閉状態の縦断正面図。 第３図は開状態の縦断正面図。 第４図は狭い連絡管部を持つ従来例のチタンサブリメー
ションポンプの略縦断側面図。 第５図はバッフルを持つ従来例のチタンサブリメーショ
ンポンプの略縦断側面図。 第６図はシュラウドにより遮断された流路を持つ従来例
のチタンサブリメーションポンプの略縦断側面図。 １・・・・・・主チャンバ ２・・・・・・シュラウド ３・・・・・・チタンフィラメント ４・・・・・・バッフル ５・・・・・・シャッタ ６・・・・・・ポンプ空間 ７・・・・・・ポンプ壁 ８・・・・・・連絡管部 ９・・・・・・操作軸 発　明　者　　　大　　橋　　茂　　治特許出願人　　
日新電機株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空に引くべき対象である装置の主チャンバ１と広い断
   面積の流路を介してつながるポンンプ壁７と、ポンプ壁
   ７の内部空間に設けられ液体窒素を収容すべきシュラウ
   ド２と、ポンプ空間６に於てシュラウド２に囲まれる位
   置に設けられたチタンフィラメント３と、チタンフィラ
   メント３と主チャンバ１の間に開閉自在に設けられたシ
   ャッタ５とよりなる事を特徴とするシャッタ付チタンサ
   プリメーションポンプ。