JPH0261629B2 - - Google Patents

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JPH0261629B2
JPH0261629B2 JP59077897A JP7789784A JPH0261629B2 JP H0261629 B2 JPH0261629 B2 JP H0261629B2 JP 59077897 A JP59077897 A JP 59077897A JP 7789784 A JP7789784 A JP 7789784A JP H0261629 B2 JPH0261629 B2 JP H0261629B2
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JP
Japan
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cryopanel
exhaust
cryopump
condensing
gas
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JP59077897A
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JPS60222572A (ja
Inventor
Katsunao Morimoto
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Canon Anelva Corp
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Anelva Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、クライオポンプに関し、特に、水素
に対する排気の調整能力(凝縮性気体の排気中の
水素排気の調整能力)を著しく向上させたクライ
オポンプを提供するものである。
近年、10〓〜20〓の到達温度をもつ小型ヘリウ
ム冷凍機を用いたクライオポンプが、真空装置の
排気ポンプとして広く用いられる様になつた。従
来、この種のクライオポンプには二段の冷凍ステ
ージをもつ小型ヘリウム冷凍機が用いられるのが
通常である。第1図にそのクライオポンプの略図
を示す。この小型ヘリウム冷凍機4の一段目の冷
凍ステージ1は、ポンプ容器8内にて通常50〓〜
100〓程度の温度に冷却され、二段目の冷凍ステ
ージ2は、通常10〓〜20〓程度に冷却される。こ
の二段目の冷却ステージ2には気体凝縮のための
第2の凝縮型クライオパネル22が取り付けら
れ、この第2の凝縮型クライオパネル22により
主にAr,N2,O2などの気体の凝縮排気が行なわ
れる。He,Ne,H2などは10〓〜20〓の温度で
は高い飽和蒸気圧を示し、この第2の凝縮型クラ
イオパネル22では凝縮排気が不可能である。第
2の凝縮型クライオパネル22により凝縮排気が
不可能な気体を排気する為に、活性炭等の気体吸
着剤を貼り付けた第3の吸着型クライオパネル3
2が同じく二段目の冷凍ステージ2に取り付けら
れる。(第3の吸着型クライオパネル32が第2
の凝縮型クライオパネル22と一体構造をなして
二段目の冷凍ステージ2に取り付けられることも
ある。)一方、一段目の冷凍ステージ1には、二
段目の冷凍ステージ2及びそれに取り付けられた
第2及び第3のクライオパネル22及び32を覆
う様な形でH2O,CO2などの気体の凝縮のための
第1の凝縮型クライオパネル11が取り付けられ
る。この第1の凝縮型クライオパネル11の底部
110は、第2及び第3のクライオパネル22及
び32へ輻射熱の入射を防ぐための輻射熱シール
ドの役目をも為している。
なお、第2及び第3のクライオパネル22及び
32はともに逆コツプ型、隙間を有する円筒型の
構造をもち、前者22が後者32を覆う構成をと
る。後者の吸着型クライオパネル32は、その表
面に表面積の著るしく大きい吸着剤、例えばモレ
キユラシーブ、活性炭等を保持し、吸着剤の吸着
能によつてHe,Ne,H2などの凝縮し難いガス
を吸着排気する。
上記の様な構造の従来のクライオポンプにおい
ても、負荷が小さい限りでは、ほとんどすべての
装置において気体の大きな速度で排気する事が可
能である。
しかしながら、最近は、クライオポンプの用途
が拡がり半導体製造装置等に広く使用されるよう
になり、たとえばスパツタリング装置の処理室
(ロード・アンロードチエンバー,クリーニング
チエンバー,スパツタリングチエンバー)の主排
気系にこの種のクライオポンプが使われるように
なりこのスパツタリング装置への利用では殊にス
パツタリング膜質に悪影響をおよぼすH2の大量
排気の必要性が増加してきた。
従来の第1図のクライオポンプでは選択的に水
素を排気することは困難であり、特に高真空領域
における水素の排気や上述したスパツター中に生
成した水素の排気では前記した第3の吸着型クラ
イオパネルのモレキユラシーブ、活性炭等の吸着
剤へのHH2分子入射頻度が少ないことから、水
素の排気に長時間を要し、時間短縮のためには、
ポンプを大型化する必要があつた。
本発明はこの問題の解決を目的とする。スパツ
タリング装置では、スパツタリングでターグツト
等から大量のH2が放出されることがあり、スパ
ツタ室内のH2分圧が高くなると生成する膜の質
に重大な影響を与えるので、H2の迅速な排気を
必要とする。しかし、スパツタリングが開始され
る前の初期排気では、排気すべきH2の量は極め
て小量である。また、同じスパツタリングでも、
工程によつてはH2の放出が殆んど無視できる程
度のこともある。
似たようなことは、第2の凝縮型クライオパネ
ル22が担当するAr,N2,O2のガスの排気につ
いても存在する。この方では一般に、スパツタリ
ング前の初期排気で大量のN2,O2等の排気を必
要としスパツタリング開始後は排気能力のかなり
の低下が許される。
ところで、前述のようにヘリウム冷凍機の二段
目の冷凍ステージ2に取付けられる約10K〜20K
の温度に冷却される第2の凝縮型クライオパネル
22は、銅などの熱良導体により作られ、N2,
O2Ar等を10〓〜20〓の温度で凝縮する。一方活
性炭等の気体吸着剤を備えた第3のクライオパネ
ル32は、銅などの熱良導体に活性炭等の気体吸
着剤を貼り付けたもので、その低温での気体吸着
能力を利用して、10〓〜20〓の温度では比較的高
い蒸気圧を有する凝縮排気不可能のHe,H2,
Neの吸着排気を行うものであるが、一般に、気
体吸着剤ではその気体吸着量に制限があり、大量
のN2,ArO2などの気体吸着剤に吸着されると、
その本来の目的であるHe,H2,Neの排気能力
が著しく損なわれてしまう。この為、第3の吸着
型クライオパネル32は第2の凝縮型クライオパ
ネル22で覆われた構造となし、大部分の気体は
活性炭の面へ到達する前に少なくとも一回は第2
の凝縮型クライオパネル22面に入射してこゝで
凝縮し、活性炭面へは第2の凝縮型クライオパネ
ル22で凝縮排気され得ないHe,H2,Neのみ
が到達し得る様な構造上の考慮が払われている。
しかし、このような構造のクライオポンプには
このまゝでは既に述べた様な重大な欠点があり、
即ち、スパツタリングが開始される等で多量の
H2の排気が必要になると忽ち排気能力不足に悩
まされることになる。
本発明はこの問題を解決するために、第2の凝
縮型クライオパネル22に開口部を設け、かつそ
の開口率を可変にし、コンダクタンスを真空外よ
り調節できる構造にしたものである。
以下、実施例により、図面を参照しつゝ本発明
を詳細説明する。第2,3図は本発明の実施例の
クライオポンプであつて、スパツタリング装置の
主排気系に使用するるものを示す。第1図と同一
の部材には同一の符号を与えている。この実施例
では、第1図の22の第2の凝縮型クライオパネ
ルは、ともに逆コツプ状で無酸素銅製の同軸に重
畳する固定パネル221と可動パネル222の二
者の組合せで構成されている。両パネルは半径方
向に若干の間隙220を有する。固定パネル22
1は第2冷凍ステージ2に固定されているが、軸
心20にて上方に軸24を突起し、この突起軸2
4は可動パネル222の穴26に遊挿されて、可
動パネル222は軸24の回りに回動可動となつ
ている。
固定パネル221と可動パネル222の間の上
部軸方向の摺動間隙には、両者間の伝熱を充分な
ものにするための詰めもの25が置かれている。
これには例えば広面積,薄型の無酸素銅製メツシ
ユが用いられる。
両パネル221と222のスカート部には、互
に重なる位置に、多数の開口孔21と23が設け
られている。パネルの温度分布の均一性を確保す
るために、開口孔の形状は橢円を採用している。
かつ開口孔の配置も回転軸に対し対象形にしてい
る。
可動パネル222を回動させるアーム27は、
熱不良導体材料で作られ、その先端部を可動パネ
ル222の上端の縁部の突起軸28に遊挿し、基
部をベローズ30の遊板31に固定された枢軸2
9に遊挿している。このベローズ30の遊板31
の前進,後退は、ポンプ容器8に固定されれた枠
81に螺合しているネジ32′を、真空外のハン
ドル33で回して可能となるようになつている。
従つて可動パネル222はハンドル33の操作で
軸心20の操作で軸心20のまわりに回動させる
ことができ、そのときは開口孔21,23の重な
りはずれて、第3の吸着型クライオパネルから外
方を眺めたとき開口面積は縮小し、ガスのコンダ
クタンスが減少する。
上記のように構成した本発明のクライオポンプ
は、次の如く運転する。即ち、スパツタリング装
置の初期の排気工程では、開口孔21,23の重
なりをゼロにし、従つて開口面積を無くして、
N2,O2等が充分にパネル221,222で凝縮
し、吸着型クライオパネルには可及的に到達しな
いようにして吸着剤の吸着能力の低下を防止す
る。そしてN2O2等が充分に排気されたあとのス
パツタリング工程では、ターゲツト等から生れる
大量のH2等を排気するため、ハンドル33の操
作で可動パネル222を回転し開口面積従つてガ
スのコンダクタンスを大にして、H2分子が高頻
度で第3の吸着型クライオパネルに衝突するよう
にするのである。スパツタリング工程中のコンダ
クタンスの調整はArガスとH2ガスの組成の変化
に応じて行う。このガスのコンダクタンスを変更
する運転は、上記以外でも、真空装置を利用する
用途の工程で活用され、大きい効果をあげるもの
である。
なお、上述の実施例にては、第2の凝縮型クラ
イオパネルを、互に重畳する相対運動可能な二つ
のパネルの組合せで構成し、二つのパネルのそれ
ぞれに、その重なり合う位置に開口孔を設け、相
対運動によつて開口面積を変化させるものを示し
たが、本発明の開口部の構成及び開口面積の変更
方法はこれに限定されない。凝縮型クライオパネ
ルには様々の形状,構成があり、本発明はそのそ
れぞれに於て、それに適した実施態様も持つもの
である。
本発明のクライオポンプは上述の通りであつて
ともに20〓以下で運転される、凝縮型クライオパ
ネルとそれで覆われる吸着型クライオパネルを備
えるクライオポンプにおいて、この凝縮型クライ
オパネルに開口部を設けその開口面積を変更でき
るようにすることで、H2の排気能力を大幅に調
整できるようにしたものである。本発明の装置に
よれば、H2の発生の多い大型のスパツタリング
装置等に対しても、小さい容量のクライオポンプ
で充分に対応し、良質の処理を行うことができ、
大きい経済性を生むものである。半導体装置の製
造等において本発明のクライオポンプの寄与する
ところは甚大である。工業上有為の発明というこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のクライオポンプの断面図。第2
図は本発明の実施例のクライオパネルの断面図。
第3図はその第2の凝縮型クライオパネルの拡大
分解図である。 1:第1段冷凍ステージ、2:第2段冷凍ステ
ージ、11:第1の凝縮型クライオパネル、2
2,221+222:第2の凝縮型クライオパネ
ル、32:吸収型クライオパネル、21,23:
開口孔、24:突起軸、26:孔、27:アー
ム、221:固定パネル、222:可動パネル、
30:ベローズ、33:ハンドル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ほぼ20〓以下の温度に冷却される気体凝縮の
    ための凝縮型クライオパネルと、該パネルで覆わ
    れかつほぼ20〓以下の温度に冷却される気体吸着
    剤を備えた吸着型クライオパネルとを備えるクラ
    イオポンプにおいて、該凝縮型クライオパネル
    を、互いに重畳しかつ相対運動の可能な二つのパ
    ネルの組合わせで構成するとともに、該二つのパ
    ネルのそれぞれには、その重なり合う位置に開口
    孔を設け、該相対運動によつて該開口孔の重なり
    をずらせ、これによつて該開口部の開口面積が変
    更されるようにしたことを特徴とするクライオポ
    ンプ。
JP7789784A 1984-04-18 1984-04-18 クライオポンプ Granted JPS60222572A (ja)

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