JPH0955183A - Ionization type high vacuum auxiliary pump - Google Patents

Ionization type high vacuum auxiliary pump

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JPH0955183A
JPH0955183A JP20571095A JP20571095A JPH0955183A JP H0955183 A JPH0955183 A JP H0955183A JP 20571095 A JP20571095 A JP 20571095A JP 20571095 A JP20571095 A JP 20571095A JP H0955183 A JPH0955183 A JP H0955183A
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JP
Japan
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pump
high vacuum
vacuum
general
type high
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP20571095A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Sato
孝行 佐藤
Katsuhiro Kusaka
克宏 日下
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汎用の高真空ポンプより到達圧力が低く且つ
製造工程に使用可能な高真空ポンプを得る。 【解決手段】 1)真空チャンバと汎用高真空ポンプと
の間に設けられこれらの連通する真空容器と,該真空容
器内に,該真空チャンバ側より順に熱電子を放出するフ
ィラメントと,貫通孔を有し正電位を印加するグリッド
電極と,負電位を印加するイオンコレクタ電極とを有す
る電離型高真空補助ポンプ, 2)前記真空容器の内部に磁界を形成するためのマグネ
ットを有する。
(57) Abstract: A high vacuum pump having a lower ultimate pressure than a general-purpose high vacuum pump and usable in a manufacturing process is obtained. SOLUTION: 1) A vacuum container provided between a vacuum chamber and a general-purpose high vacuum pump and communicating with each other, a filament for emitting thermoelectrons in order from the vacuum chamber side, and a through hole are provided in the vacuum container. An ionization type high vacuum auxiliary pump having a grid electrode for applying a positive potential and an ion collector electrode for applying a negative potential, and 2) a magnet for forming a magnetic field inside the vacuum container.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は製造工程に使用でき
る実用的な高真空ポンプに関する。半導体装置の製造プ
ロセスにおいては, 真空技術が重要な要素の一つであ
り,実験や物性測定等に用いられる小規模の超高真空ポ
ンプとは別に,製造工程に利用出来る実用的な高真空ポ
ンプの実現が望まれている。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a practical high vacuum pump that can be used in a manufacturing process. Vacuum technology is one of the important factors in the manufacturing process of semiconductor devices, and it is a practical high vacuum pump that can be used in the manufacturing process in addition to a small-scale ultra-high vacuum pump used for experiments and physical property measurements. Realization of is desired.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在使用されている汎用高真空ポンプと
してはターボ分子ポンプ, 油拡散ポンプ, クライオポン
プ等があり,これらのポンプの実用到達圧力の限界は
10-7〜10-8 Torr 程度である。これらの汎用ポンプより
も低い到達圧力を得ることのできるポンプとしてゲッタ
ポンプ等があるが,製造工程に使用できるような実用的
なものではない。
2. Description of the Related Art There are turbo molecular pumps, oil diffusion pumps, cryopumps, etc. as general-purpose high-vacuum pumps currently in use.
It is about 10 -7 to 10 -8 Torr. There are getter pumps and the like as pumps that can achieve lower ultimate pressure than these general-purpose pumps, but they are not practical for use in the manufacturing process.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は, 上記の現在
使用されている高真空ポンプより到達圧力が低く, 且つ
汎用ポンプとして製造可能な高真空ポンプの提供を目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a high vacuum pump which has a lower ultimate pressure than the currently used high vacuum pump and which can be manufactured as a general-purpose pump.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記課題の解決は, 1)真空チャンバと汎用高真空ポンプとの間にこれらと
連通する真空容器と,該真空容器内に,該真空チャンバ
側より順に熱電子を放出するフィラメントと,貫通孔を
有し正電位を印加するグリッド電極と,負電位を印加す
るイオンコレクタ電極とを有する電離型高真空補助ポン
プ,あるいは 2)前記真空容器の内部に磁界を形成するためのマグネ
ットを有することを特徴とする前記1記載の電離型高真
空補助ポンプにより達成される。
Means for Solving the Problems To solve the above problems, 1) a vacuum chamber communicating between a vacuum chamber and a general-purpose high vacuum pump, and a thermoelectron in the vacuum chamber in order from the vacuum chamber side. Ionization type high vacuum auxiliary pump having a filament for emitting electrons, a grid electrode having through holes for applying a positive potential, and an ion collector electrode for applying a negative potential, or 2) forming a magnetic field inside the vacuum container. It is achieved by the ionization type high vacuum auxiliary pump described in the above item 1, which has a magnet for

【0005】本発明は汎用のターボ分子ポンプまたはク
ライオポンプの前段に補助ポンプとして, ガス分子をイ
オン化して収集する装置 (ここではイオンブースタポン
プと呼ぶことにする) を設ける。
According to the present invention, a device (to be referred to as an ion booster pump here) for ionizing and collecting gas molecules is provided as an auxiliary pump before a general-purpose turbo molecular pump or cryopump.

【0006】イオンブースタポンプは, 熱電子を発生させるタングステンフィラメント 熱電子を移動させる正電位の集電子電極 (グリッ
ド) 熱電子にサイクロトロン運動をさせるためのマグネ
ット イオン化したガス分子を収集する負電位電極 (イオ
ンコレクタ) とを有している。
An ion booster pump is a tungsten filament that generates thermoelectrons. A positive potential collector electrode that moves thermoelectrons (grid). A magnet for causing thermoelectrons to perform cyclotron motion. A negative potential electrode that collects ionized gas molecules (grid). Ion collector).

【0007】次に, イオンブースタポンプの機能につい
て説明する。真空チャンバ内は等圧的にガス分子が浮遊
している。そのガス分子を電離作用でイオン化し,この
イオンをイオンコレクタを用いて汎用の高真空ポンプの
前段に収集させる。汎用ポンプ前段にガス分子を集めガ
ス圧が高くなることにより,到達圧力の限界に達してい
たポンプの排気能力は復帰し,その結果真空チャンバ内
の真空度は向上する。
Next, the function of the ion booster pump will be described. Gas molecules are isobarically suspended in the vacuum chamber. The gas molecules are ionized by ionization, and these ions are collected in front of a general-purpose high vacuum pump using an ion collector. By collecting gas molecules in the previous stage of the general-purpose pump and increasing the gas pressure, the exhaust capacity of the pump, which had reached the limit of the ultimate pressure, is restored, and as a result, the degree of vacuum in the vacuum chamber is improved.

【0008】さらに詳しく上記の〜に従って説明す
ると,真空中でフィラメントを電子放射が起こる温度に
加熱する。放射された熱電子は正電位のグリッドの方に
移動し,その間に気体分子が存在してそれに衝突した場
合は気体分子はイオン化される。汎用高真空ポンプの直
前段に設けられた負電位のイオンコレクタによりイオン
化した気体分子を汎用ポンプの前段に収集できる。その
結果, 汎用高真空ポンプポンプの吸気口付近の圧力を上
げることになり, 汎用ポンプの排気能力が復帰する。
More specifically, according to the above items 1 to 4, the filament is heated in vacuum to a temperature at which electron emission occurs. The emitted thermoelectrons move toward the positive potential grid, and if gas molecules are present and collide with them, the gas molecules are ionized. The gas molecules ionized by the negative potential ion collector provided immediately before the general-purpose high vacuum pump can be collected before the general-purpose pump. As a result, the pressure in the vicinity of the intake port of the general-purpose high vacuum pump is increased, and the exhaust capacity of the general-purpose pump is restored.

【0009】また,気体分子のイオン化率を向上させる
ためには,熱電子の数を増すことが必要である。このた
め,フィラメント電流を上げて熱電子の放出量を増やす
方法があるが, この方法ではフィラメントの寿命が短く
なり,その結果ポンプを停止させてフィラメントを交換
する回数が多くなり, 効率が悪い。そこで,イオンブー
スタポンプに磁場を印加して, 熱電子にサイクロトロン
運動をさせて, 熱電子が運動する距離を長くすることに
より気体分子に衝突する確率を増加させる。
Further, in order to improve the ionization rate of gas molecules, it is necessary to increase the number of thermoelectrons. For this reason, there is a method of increasing the filament current to increase the amount of thermionic emission, but this method shortens the life of the filament, and as a result, stops the pump and replaces the filament more frequently, resulting in poor efficiency. Therefore, a magnetic field is applied to the ion booster pump to cause the thermoelectrons to perform cyclotron motion, and the distance in which the thermoelectrons move is increased to increase the probability of collision with gas molecules.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】イオンブースタポンプは図1に示
されるように,真空チャンバとターボ分子ポンプの中間
に取りつける。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An ion booster pump is mounted between a vacuum chamber and a turbo molecular pump, as shown in FIG.

【0011】図1(A),(B) は実施例1の説明図である。
図1(A) は断面図, 図1(B) は平面図である。図におい
て, 1はフィラメント, 2はグリッド電極, 3はイオン
コレクタ電極, 4はマグネットである。これらの構成要
素を含む点線で囲まれた部分がイオンブースタポンプを
示す。また図で, 5は真空チャンバ, 6はターボ分子ポ
ンプである。
1A and 1B are explanatory views of the first embodiment.
FIG. 1 (A) is a sectional view and FIG. 1 (B) is a plan view. In the figure, 1 is a filament, 2 is a grid electrode, 3 is an ion collector electrode, and 4 is a magnet. A portion surrounded by a dotted line including these components shows an ion booster pump. In the figure, 5 is a vacuum chamber and 6 is a turbo molecular pump.

【0012】この例でのターボ分子ポンプは単体での排
気能力は10-7 Torr であった。ここで,ターボ分子ポン
プを動作させて真空チャンバ内の真空度が10-5 Torrに
なった時点で, フィラメント 1に50〜200 A の電流を流
して熱電子を放出させる。電子はマグネット 4により形
成される磁場により, 図2に示されるようにサイクロト
ロン運動をしながらグリッド電極 2に向かって加速され
る。電子は格子状のグリッド電極 2を通り抜け負電位電
極のイオンコレクタ電極で反発され, 数回の往復運動を
行った後, グリッド電極に捕まる。グリッド電極には+
60〜+120 V の正電位を印加する。この電子の往復運動
中に,その運動範囲内にある気体分子に電子が衝突し,
気体分子は+イオン化する。
The turbo molecular pump in this example had a single unit exhaust capacity of 10 -7 Torr. Here, when the turbo molecular pump is operated and the degree of vacuum in the vacuum chamber reaches 10 -5 Torr, a current of 50 to 200 A is applied to filament 1 to emit thermoelectrons. The electrons are accelerated toward the grid electrode 2 by the magnetic field formed by the magnet 4 while performing cyclotron motion as shown in FIG. The electrons pass through the grid-shaped grid electrode 2 and are repelled by the ion collector electrode, which is a negative potential electrode. After reciprocating several times, the electrons are captured by the grid electrode. + For grid electrode
Apply a positive potential of 60 to +120 V. During the reciprocating motion of the electrons, the electrons collide with gas molecules within their range of motion,
Gas molecules are + ionized.

【0013】イオンコレクタ電極 3には−15〜−30 Vの
負電位を印加すると,イオン化した気体分子は負電位に
引かれて移動しイオンコレクタ電極 3付近に集められ
る。イオンコレクタ電極 3はターボ分子ポンプ 6の直前
段にあるので, ターボ分子ポンプの吸引口付近に気体分
子が集められ, ターボ分子ポンプにより排気される。
When a negative potential of −15 to −30 V is applied to the ion collector electrode 3, the ionized gas molecules are attracted to the negative potential and move to be collected near the ion collector electrode 3. Since the ion collector electrode 3 is located immediately before the turbo molecular pump 6, gas molecules are collected near the suction port of the turbo molecular pump and are exhausted by the turbo molecular pump.

【0014】この結果, 到達圧力は10-9〜10-10 Torrと
なり,ターボ分子ポンプ単体の場合の10-7〜10-8 Torr
より向上した。実施例では,イオンブースタポンプのフ
ィラメントは1個であったが,図3の実施例2のように
これを複数個用いて,気体分子のイオン化率を高めるこ
ともできる。
As a result, the ultimate pressure is 10 -9 to 10 -10 Torr, which is 10 -7 to 10 -8 Torr in the case of a turbo molecular pump alone.
More improved. In the embodiment, the number of filaments of the ion booster pump is one, but it is possible to increase the ionization rate of gas molecules by using a plurality of filaments as in the embodiment 2 of FIG.

【0015】また,実施例では,イオンブースタポンプ
のイオン化にフィラメントを用いたが,高周波(RF)
電源によるイオン化も可能である。なお,本発明のイオ
ンブースタポンプはゲッタポンプのように気体分子を吸
蔵するいわゆる溜め込み型ポンプではなく,次段の汎用
高真空ポンプで排気するため,再生の必要はない。
Further, in the embodiment, the filament is used for ionization of the ion booster pump, but high frequency (RF)
Ionization by a power source is also possible. The ion booster pump of the present invention does not need to be regenerated because it is exhausted by a general-purpose high vacuum pump in the next stage, rather than a so-called trapped pump that stores gas molecules like a getter pump.

【0016】図4は実施例3の説明図である。この例で
は,ターボ分子ポンプにイオン化されたガス分子が衝突
すると帯電現象が生じ,ポンプの性能に支障をきたすこ
とが懸念されるので, イオンコレクタ電極 3の下部にも
フィラメント 1を設け, イオン化したガス分子に熱電子
を供給して中性化する。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the third embodiment. In this example, if ionized gas molecules collide with the turbo molecular pump, the charging phenomenon may occur and the pump performance may be hindered. Therefore, the filament 1 is also provided below the ion collector electrode 3 to ionize it. Neutralize by supplying thermoelectrons to gas molecules.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明によれば,汎用の高真空ポンプに
イオンブースタポンプを付加するだけで到達真空度を向
上することがでる。また,ゲッタポンプのように再生
(吸蔵ガスを放出させるための加熱処理)を行う必要も
なく,磁場による電子のサイクロトロン運動によりフィ
ラメントの長寿命化ができ,半導体装置の製造工程等に
使用できる実用的な高真空装置が得られた。
According to the present invention, the ultimate vacuum can be improved by simply adding an ion booster pump to a general-purpose high vacuum pump. In addition, unlike the getter pump, there is no need to perform regeneration (heat treatment for releasing the stored gas), the cyclotron motion of electrons by a magnetic field can extend the life of the filament, and can be used in a semiconductor device manufacturing process or the like. A high vacuum device was obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施例1の説明図FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の機能を説明する模式図FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the function of the present invention.

【図3】 本発明の実施例2の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施例3の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フィラメント 2 グリッド電極 3 イオンコレクタ電極 4 マグネット 5 真空チャンバ 6 ターボ分子ポンプ 1 Filament 2 Grid electrode 3 Ion collector electrode 4 Magnet 5 Vacuum chamber 6 Turbo molecular pump

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空チャンバと汎用高真空ポンプとの間
に設けられこれらと連通する真空容器と,該真空容器内
に,該真空チャンバ側より順に熱電子を放出するフィラ
メントと,貫通孔を有し正電位を印加するグリッド電極
と,負電位を印加するイオンコレクタ電極とを有するこ
とを特徴とする電離型高真空補助ポンプ。
1. A vacuum container provided between a vacuum chamber and a general-purpose high vacuum pump, which communicates with the vacuum chamber, a filament for emitting thermoelectrons in order from the vacuum chamber side, and a through hole. An ionization type high vacuum auxiliary pump characterized by having a grid electrode for applying a positive potential and an ion collector electrode for applying a negative potential.
【請求項2】 前記真空容器の内部に磁界を形成するた
めのマグネットを有することを特徴とする請求項1記載
の電離型高真空補助ポンプ。
2. The ionization type high vacuum auxiliary pump according to claim 1, further comprising a magnet for forming a magnetic field inside the vacuum container.
JP20571095A 1995-08-11 1995-08-11 Ionization type high vacuum auxiliary pump Withdrawn JPH0955183A (en)

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Effective date: 20021105