JPH10188876A - スパッタイオンポンプ - Google Patents

スパッタイオンポンプ

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JPH10188876A
JPH10188876A JP34712396A JP34712396A JPH10188876A JP H10188876 A JPH10188876 A JP H10188876A JP 34712396 A JP34712396 A JP 34712396A JP 34712396 A JP34712396 A JP 34712396A JP H10188876 A JPH10188876 A JP H10188876A
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JP
Japan
Prior art keywords
anode
cathode
ion pump
sputter ion
cathodes
Prior art date
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Pending
Application number
JP34712396A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisahiro Terasawa
寿浩 寺澤
Takeshi Kotani
剛 小谷
Hiroyuki Kanehara
浩之 金原
Kokuka Chin
沈  国華
Katsuji Nakajima
克次 中嶋
Hiroyuki Miho
裕之 三保
Nozomi Takagi
望 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】二つの陰極の間にマルチセルアノードを成す陽
極を配置したスパッタイオンポンプにおいて、両陰極間
の距離を一定に保って排気速度を高めること。 【解決手段】本発明の超高真空用のスパッタイオンポン
プは、陽極の長さをL、一方の陰極と陽極との間の間隔
をD1、他方の陰極と陽極との間の間隔をD2とする時、
0.01<L/(D1+D2)<1を満たすように構成したこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は超高真空用のスパッ
タイオンポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来公知のスパッタイオンポンプは図5
に示すように二枚の陰極板C、Cの間に多数の中空円筒
状体を並置して形成したいわゆるマルチセルアノードと
呼ばれる陽極Aを配置し、ペニング放電を利用して陰極
板をスパッタし、活性面を生成し、この活性面にガス分
子を吸着したり埋め込み、或るいは陽極面に捕捉するな
どしてガスを排気するように構成されている。マルチセ
ルアノードを構成する陽極構造としては図示した中空円
筒状体の他に多角形中空体や図6に示すように複数枚の
板部材を上下に重ね、各板部材にそれぞれ同心状に多数
の穴を設け、各板部材を同電位に保つようにしたものな
ども知られている。
【0003】現在のスパッタイオンポンプは1970年代に
研究開発され完成されたもので、当時のポンプの排気領
域は10-3Pa〜10-9Pa程度であり、超高真空排気を行う場
合には、スパッタイオンポンプとロータリポンプまたは
ソープションポンプとを組み合わせて用いていた。その
後、1990年代になると、ターボ分子ポンプが普及するよ
うになり、粗引はターボ分子ポンプにより10-5Paまで引
き、その後はスパッタイオンポンプで排気する方法が主
流となってきた。そしてスパッタイオンポンプとして
は、限界圧を下げること、すなわち10-10Paまで排気で
きること及び10-9Pa〜10-7Pa領域で排気速度が最大とな
ることが要求されてきた。限界圧を下げる方法としては
従来、磁場の強さ(B)と陽極の中空円筒の径(d)との積
(B)×(d)を増大させて陰極放射電子の電離衝突頻度を
高めることが知られている(例えば雑誌“真空”第13巻
第7号第230頁参照)。一方、J. Vac. Sci. Technol.,
Vol. 11, No. 6 には、スパッタイオンポンプの排気速
度は陽極の長さ(L)と陽極の中空円筒の径(d)とに比例
していることが示されている。一般に、磁石の性能が一
定であるとすると、磁石間の距離を小さくすれば、磁場
の強さを増大させることができるが、そのためには、陽
極の長さ(L)を短くする必要があり、その結果ポンプの
排気速度は低下することになる。一方、陽極の中空円筒
の径(d)を大きくすると、限られた磁場範囲に陽極の中
空円筒の介在数が減少し、この場合もポンプの排気速度
は低下することになる。これらのことから、従来の方法
では限界圧力を下げるためには排気速度を犠牲にしなけ
ればならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図5に示す
ような従来のスパッタイオンポンプにおいては、一つの
陽極セル(放電区)の排気速度S1はセルの半径をra
すると、 S1∝Lra 2 で計算し、設計されている。従ってn個の放電区で構成
されたスパッタイオンポンプの排気速度S0はS0=nS
1である。しかし、実際には陽極と二つの陰極との間の
隙間のコンダクタンスの影響で排気速度S0はnS1より
低下することになる。従ってスパッタイオンポンプの排
気速度を高めるためには、陽極の長さ(L)及び各陰極と
陽極との隙間(D1)、(D2)の両方とも大きくしなければ
ならない。しかしながら、(L)+(D1)+(D2)を大きく
とると、上述のように磁場の強さは弱くなる。そのた
め、従来のスパッタイオンポンプでは、(L)+(D1)+
(D2)を一定とする条件の下でできるだけ陽極の長さ
(L)を大きくするように設計されている。すなわち従来
のスパッタイオンポンプは全て、(L)>(D1)+(D2)の
条件を満たすようにされている。
【0005】そこで、本発明は、従来の技術の問題点を
解決して、陰極間の距離を一定とする条件の下で従来の
スパッタイオンポンプで達成できるレベルより高い排気
速度を得ることができるスパッタイオンポンプを提供す
ることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、二つの陰極の間にマルチセルア
ノードを成す陽極を配置したスパッタイオンポンプにお
いて、陽極の長さをL、一方の陰極と陽極との間の間隔
をD1、他方の陰極と陽極との間の間隔をD2とする時、
0.01<L/(D1+D2)<1を満たすように各陰極及び陽
極を構成したことを特徴としている。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図4を参照して本発
明の実施の形態について説明する。図1には本発明の概
念を示すスパッタイオンポンプの要部を概略的に示し、
二つの陰極板1とこれら陰極板1間に配置された陽極2
とから成っている。陽極2は、多数の筒状体2aを並置し
てマルチセルアノードとして構成されている。図示した
ように、陽極2の長さをLとし、一方の陰極1と陽極2
との間の間隔をD1とし、また他方の陰極1と陽極2と
の間の間隔をD2とする時、両陰極1間の距離を一定に
保って、 0.01<L/(D1+D2)<1 の関係が満たされるように、二つの陰極板1及び陽極2
は相互に位置決めされかつ寸法決めされる。ここで、D
1、D2はそれぞれ正確には陽極の一端面と陰極との間隔
の平均値を意味するものとする。陽極2を構成している
多数の筒状体2aの各々は、図2のAに示す円形筒体、B
及びCに示す多角形筒体、Dに示す縦に割れ目の入った
円形筒体、Eに示すこれら筒体を上下に二段以上重ねも
の等として適当に実施することができる。代りに、陽極
2は、図3に示すように、網状体を複数枚重ねて構成す
ることもできる。さらに図6の従来例のように、複数個
の穴をあけた板状部材を複数枚上下に重ねて陽極を構成
することもでき、この場合には上下の各板状部材の各対
応した穴は同じ軸線上に位置するようされる。
【0008】このように構成した本発明のスパッタイオ
ンポンプにおいては、上記の関係0.01<L/(D1+D2)
<1を満たすことにより、各陰極1と陽極2との間隔D
1、D2は従来のスパッタイオンポンプの場合より大きく
なり、これらの間隔のコンダクタンスの影響は小さく、
従って有効排気速度は大きくなる。一方、陽極の長さL
が短くなると、磁場と電場で拘束された電子は陽極2中
だけでなく、各陰極1と陽極2との間の隙間に広がり、
そしてこれらの隙間の電圧は陽極2より低いので、電場
の拘束能力は弱く、しかも磁場は比較的強くしているた
めこれらの隙間に電子雲が広がり、電子雲の体積が大き
くなる。すなわち陽極2の両端面から電子雲が溢れでて
くる。その結果、イオン化能率が向上することになる。
こうして隙間に大きく成長した電子雲によりイオン化さ
れたガス分子は磁場の作用により各陰極1に垂直にでは
なく斜めに入射し、それにより陰極に対するスパッタ効
率が高くなり、結果として排気速度が大きくなる。図4
には実験結果の一例を示し、排気速度が陽極の長さと陰
極−陽極間の間隔との関係によりどのように変化するが
示され、縦軸はL/(D1+D2)の値を変化させた時の排
気速度SをL=(D1+D2)の時の排気速度S0で割った
ものある。S/S0のピークは陽極2を構成している各
筒体2aの直径及び内部の圧力を適当に設定することによ
り、L/(D1+D2)の0.01〜1の間で移動させることが
できる。ところで図示例では二極型スパッタイオンポン
プに実施した場合について説明してきたが、当然本発明
は他の形式、例えば三極型のものにも応用することがで
きる。また、本発明においては低い圧力で排気するた
め、強い磁場と穴の半径の大きい陽極構造とするのが望
ましい。
【0009】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、二つの陰極の間にマルチセルアノードを成す陽極を
配置したスパッタイオンポンプにおいて、陽極の長さを
L、一方の陰極と陽極との間の間隔をD1、他方の陰極
と陽極との間の間隔をD2とする時、0.01<L/(D1
2)<1を満たすように各陰極及び陽極を構成している
ので、有効排気速度を大きくすることができ、従来のも
のに比べて約2倍まで高めることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のスパッタイオンポンプの概念を示す
概略線図。
【図2】 A〜Eは本発明のスパッタイオンポンプに使
用され得る陽極構造の種々の例を示す概略斜視図。
【図3】 本発明のスパッタイオンポンプに使用され得
る陽極構造の別の例を示す概略斜視図。
【図4】 本発明のスパッタイオンポンプの排気速度の
実験例を示すグラフ。
【図5】 従来の二極型スパッタイオンポンプの一例を
示す概略斜視図。
【図6】 従来の二極型スパッタイオンポンプにおける
別の陽極構造を示す概略斜視図。
【符号の説明】
1:陰極 2:陽極 2a:陽極を構成している筒体
フロントページの続き (72)発明者 沈 国華 神奈川県茅ケ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 中嶋 克次 神奈川県茅ケ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 三保 裕之 神奈川県茅ケ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 高木 望 神奈川県茅ケ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二つの陰極の間にマルチセルアノードを
    成す陽極を配置したスパッタイオンポンプにおいて、陽
    極の長さをL、一方の陰極と陽極との間の間隔をD1
    他方の陰極と陽極との間の間隔をD2とする時、0.01<
    L/(D1+D2)<1を満たすように各陰極及び陽極を構
    成したことを特徴とするスパッタイオンポンプ。
JP34712396A 1996-12-26 1996-12-26 スパッタイオンポンプ Pending JPH10188876A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34712396A JPH10188876A (ja) 1996-12-26 1996-12-26 スパッタイオンポンプ

Applications Claiming Priority (1)

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JP34712396A JPH10188876A (ja) 1996-12-26 1996-12-26 スパッタイオンポンプ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10188876A true JPH10188876A (ja) 1998-07-21

Family

ID=18388066

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JP34712396A Pending JPH10188876A (ja) 1996-12-26 1996-12-26 スパッタイオンポンプ

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JP (1) JPH10188876A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009238648A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Toshiba Corp スパッタイオンポンプ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009238648A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Toshiba Corp スパッタイオンポンプ

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