JPH11166476A - 差動排気型クライオポンプ - Google Patents

差動排気型クライオポンプ

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JPH11166476A
JPH11166476A JP33189797A JP33189797A JPH11166476A JP H11166476 A JPH11166476 A JP H11166476A JP 33189797 A JP33189797 A JP 33189797A JP 33189797 A JP33189797 A JP 33189797A JP H11166476 A JPH11166476 A JP H11166476A
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新治 降矢
Mitsushina Terajima
充級 寺島
Hidetoshi Morimoto
秀敏 森本
Tsutomu Nishibashi
勉 西橋
Kazuhiro Kashimoto
和浩 樫本
Yuzo Sakurada
勇蔵 桜田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】クライオポンプのための配管を設けることなく
排気を必要とする箇所に直接に取り付けでき、クライオ
ポンプの持つ大きな排気速度を十分に発揮させること 【解決手段】クライオポンプのシールド６を中心軸１０
が通る両側面６ａ、６ｂに開口１１ａ、１１ｂを備えた
筒型に形成し、バッフル９で両開口を結ぶ該シールドの
内部の通路１２の少なくとも一部を囲み、該シールドと
バッフルとで囲まれた空間１３内にクライオパネル８を
設ける。シールドをその両側面に長方形或は円形の開口
を備えた角筒型或は円筒型に形成し、バッフルを両開口
を結ぶ該シールドの内部の角筒型或は円筒型の通路の対
向側面に配置すると共に互いに熱伝導材で連結し、該シ
ールドとバッフルで囲まれた空間内に該中心軸と交叉す
る方向に延びる多段複数列のクライオパネルを互いに熱
伝導材１４で連結した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体成膜装置、
荷電粒子入射装置等の真空装置に適用される差動排気型
クライオポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、真空装置例えば成膜装置において
は、油拡散ポンプやクライオポンプ、ターボ分子ポンプ
をチャンバーに接続された配管に取り付け、該チャンバ
ー内に必要な真空を得ている。油拡散ポンプの場合はそ
の取付方向が決められており、図１に示すように、チャ
ンバーａから配管ｂ、主バルブｃ及び水冷バッフルｄを
介して上下方向に油拡散ポンプｅを取り付け、取付方向
が任意であるクライオポンプｆやターボ分子ポンプの場
合は、図２に示すように配管ｂ及び主バルブｃを介して
取り付けしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のポ
ンプはポンプのための配管が必要で、この配管のために
チャンバーの吸気口での有効排気速度がポンプの持つ排
気速度の１／２から１／３にまで減少し、到達真空や目
標の真空を得るのに長時間を要していた。図１の場合は
チャンバーａからポンプｅまでの距離が長くなるのでコ
ンダクタンスで損をする結果になり、有効排気速度が低
下する。また、図２の場合は、配管口径で決まるコンダ
クタンスで有効排気速度の上限が決まってしまうため、
有効排気速度を大きく取れなかった。
【０００４】本発明は、クライオポンプのための配管を
設けることなく排気を必要とする箇所に直接に取り付け
でき、クライオポンプの持つ大きな排気速度を十分に発
揮させることをその目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では、ポンプケー
ス内に、冷凍機のコールドヘッド２段に連結されて極低
温に冷却されたクライオパネルと該冷凍機のコールドヘ
ッド１段に連結されて超低温に冷却されたシールドと該
シールドに連結したバッフルとを設け、該ポンプケース
の開口に飛来する気体分子をこれらのクライオパネル、
シールド及びバッフルにて捕捉するポンプに於いて、該
シールドを中心軸が通る両側面に開口を備えた筒型に形
成し、該バッフルで両開口を結ぶ該シールドの内部の通
路の少なくとも一部を囲み、該シールドとバッフルとで
囲まれた空間内にクライオパネルを設けたことにより、
上記の目的を達成するようにした。横方向に拡がる長方
形、あるいは円形断面のビームライン等のライン中に取
り付けるため、該シールドを中心軸が通る両側面に長方
形あるいは円形の開口を備えた角筒型あるいは円筒型に
形成し、該バッフルを両開口を結ぶ該シールドの内部の
角筒型あるいは円筒型の通路の対向側面に配置すると共
に互いに熱伝導材で連結し、該シールドとバッフルで囲
まれた空間内に該中心軸と交叉する方向に延びる多段複
数列のクライオパネルを互いに熱伝導材で連結して設け
た構成とすることもできる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
き説明すると、図３及び図４は本発明の差動排気型クラ
イオポンプ１をイオン注入装置の長方形断面を有する筒
型のビームラインケース２の途中に直接介入させた例を
示し、該クライオポンプ１は、ポンプケース３の内部に
ヘリウムが循環する冷凍機４を収め、該冷凍機４のコー
ルドヘッド１段５にシールド６を熱的に連結し、該シー
ルド６にバッフル９を熱的に連結材９ａで連結支持し、
該冷凍機４のコールドヘッド２段７にクライオパネル８
が連結材８ａにより連結される。該コールドヘッド１段
８は約８０Ｋの超低温に冷却され、これに伴ってシール
ド６及びバッフル９も約８０Ｋの超低温に冷却される。
また、コールドヘッド２段７は約１５Ｋの極低温に冷却
され、これに連結したクライオパネル８も極低温に冷却
される。そして、ポンプケース３内へ向けて飛来する気
体分子は、これらの超低温或いは極低温の面に吸着排気
される。
【０００７】こうした構成は、従来のクライオポンプも
備える構成であるが、本発明のものでは、該シールド６
を、中心軸１０が通る両側面６ａ、６ｂに開口１１ａ、
１１ｂを備えた筒型に形成し、該バッフル９で両開口１
１ａ、１１ｂを結ぶ該シールド６の内部の長方形断面の
通路１２の上下を対向して囲み、さらに該シールド６と
バッフル９とで囲まれた空間１３内に該クライオパネル
８を設けるようにした。
【０００８】図示のものでは該ポンプケース３をコール
ドヘッドを囲む円筒部３ａとシールド６の外周を囲む角
筒部３ｂとで構成し、該角筒部３ｂの開口部周縁にはビ
ームラインケース２の角形フランジと気密に接合する角
形フランジ３ｃ、３ｃを設けた。該角筒部３ｂの開口部
に面して上記開口１１ａ、１１ｂが開口する。該バッフ
ル９は通路１２の上下に該通路と直交方向に延びる複数
のフィン９ｂを配列し、各フィン９ｂを前記連結材９ａ
でシールド６に連結する構成とした。該フィン９ｂは、
図３及び図５に見られるように通路１２の長さ方向の中
間部のものを該通路１２に対して直立状態とし、長さ方
向の端部にいくにつれ該通路に対して傾斜状態になるよ
うにした。尚、該フィン９ａは通路１２の上下だけでな
く左右を囲むように設けることも可能である。
【０００９】また、該空間１３は通路１２の上下に夫々
形成され、長手板状のクライオパネル８をその上下の各
空間１３に多段複数列に熱伝導材１４で連結して配置
し、該熱伝導材１４を前記連結材８ａを介してコールド
ヘッド２段７へ連結した。図示のものは上下の各空間１
３に４枚ずつ配置したもので、各空間１３に於いてクラ
イオパネル８を２枚ずつ重ね、通路１２の長さ方向に２
群に分けて配置した。
【００１０】本発明のクライオポンプは、ビームライン
ケース２などのチャンバーの内部に直接にクライオパネ
ル８やバッフル９の低温面を存在させることができるか
ら、該ケース２内の気体分子が低温面に入射する頻度が
高くなり、有効排気速度を大きくできる。また、これら
低温面は該ケース２の空間を介して対向して存在するの
で、該ケース２に露出したバッフル部分の面積が大きく
てもその割には外部からの輻射熱が少なく、排気速度が
低下しない。しかも、低温面同士が対向していて外部よ
りの輻射熱を考慮する必要がなく、クライオパネル８へ
の入熱はシールド６やバッフル９からの輻射熱だけを考
慮すればよいから、バッフル９のフィン９ａの間隔を拡
げることが可能になり、その結果、ＣＯ2、Ｎ2、Ｈ2等
の凝縮温度の低い気体分子がクライオパネル８へ到達し
やすくなってこれらの気体分子の排気速度を上げること
ができる。とくに、該ケース２の断面積が小さいければ
その壁面で気体分子が反射される確率が高く、このよう
なときには広い低温面に飛び込む気体分子が多くなり、
従来のようにビームラインケースにバルブを介してクラ
イオポンプを設けた場合に比べ、エンドステーションで
の有効排気速度を約１０倍に上げることができる。
【００１１】該ビームラインケース２の内部で例えばイ
オン源から引き出したイオンビームを導き、エンドステ
ーション１５に用意したレジストを塗布した基板へイオ
ン注入する場合、本発明のクライオポンプを図３に見ら
れるように該ケース２の途中に設ける。イオンビームが
該基板に入射することに伴いレジストからガスが発生
し、そのガスが該ケース２をイオン源の方へ拡散する
が、このガスは該ケース２に低温面を直接露出させて設
けた本発明のクライオポンプにより差動排気され、該ケ
ース２内の圧力を十分に下げることができる。これによ
りビームラインケース内の不純物ガスが減少するので、
イオン電流の設定精度を上げることができ、しかもイオ
ンビームと不純物ガスとの衝突による不純物イオンの発
生も少なくなって品質の良いイオン注入を行える。この
場合該ケース２のエンドステーション側で圧力が高まっ
ても、そのイオン源側では圧力が上がらず、エネルギー
コンタミネーションを生じるイオンの荷電変換効率は図
６に見られるように例えば２価が１価にあるいは２価が
３価に変換する効率を従来のものより数十分の１にまで
減少できた。尚、本発明のクライオポンプは、その冷凍
機４を作動させることによりシールド６及びバッフル９
は約８０Ｋに冷却され、クライオパネル８は約１５Ｋに
冷却される。ビームラインケース２が円形である場合、
これに合せてシールド６も円筒型に形成される。
【００１２】
【発明の効果】以上のように本発明によるときは、クラ
イオポンプのシールドを中心軸が通る両側面に開口を備
えた筒型に形成し、バッフルで両開口を結ぶ該シールド
の内部の通路の少なくとも一部を囲み、該シールドとバ
ッフルとで囲まれた空間内にクライオパネルを設けるよ
うにしたので、配管を使用せずしかも熱輻射を少なくし
て直接にクライオポンプを所要の排気箇所に取り付ける
ことができ、クライオポンプの持つ排気速度を損なうこ
となく有効に利用できる等の効果があり、特に荷電粒子
を使用する真空装置の排気に好都合に適用でき、請求項
２の構成とすることによっても前記効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の油拡散ポンプによる排気手段の説明図
【図２】従来のクライオポンプによる排気手段の説明図
【図３】本発明の実施の形態を示す截断側面図
【図４】図３の４−４線部分の側面図
【図５】図３の要部の分解斜視図
【図６】イオン注入装置に本発明ポンプを適用した場合
のエネルギーコンタミネーションの測定図
【符号の説明】
１ 差動排気型クライオポンプ、２ ビームラインケー
ス、３ ポンプケース、４ 冷凍機、６ シールド、６
ａ・６ｂ 側面、８ クライオパネル、９ バッフル、
１０ 中心軸、１１ａ・１１ｂ 開口、１２ 通路、１
３ 空間、１４熱伝導材、
フロントページの続き (72)発明者 西橋 勉 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500 日本真空技術 株式会社内 (72)発明者 樫本 和浩 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500 日本真空技術 株式会社内 (72)発明者 桜田 勇蔵 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500 日本真空技術 株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ポンプケース内に、冷凍機のコールドヘッ
    ド２段に連結されて極低温に冷却されたクライオパネル
    と該冷凍機のコールドヘッド１段に連結されて超低温に
    冷却されたシールドと該シールドに連結したバッフルと
    を設け、該ポンプケースの開口に飛来する気体分子をこ
    れらのクライオパネル、シールド及びバッフルにて捕捉
    するポンプに於いて、該シールドを中心軸が通る両側面
    に開口を備えた筒型に形成し、該バッフルで両開口を結
    ぶ該シールドの内部の通路の少なくとも一部を囲み、該
    シールドとバッフルとで囲まれた空間内にクライオパネ
    ルを設けたことを特徴とする差動排気型クライオポン
    プ。
  2. 【請求項２】上記シールドを中心軸が通る両側面に長方
    形あるいは円形の開口を備えた角筒あるいは円筒型に形
    成し、上記バッフルを両開口を結ぶ該シールドの内部の
    角筒型あるいは円筒型の通路の対向側面に配置すると共
    に互いに熱伝導材で連結し、該シールドとバッフルで囲
    まれた空間内に該中心軸と交叉する方向に延びる多段複
    数列のクライオパネルを互いに熱伝導材で連結して設け
    たことを特徴とする請求項１に記載の差動排気型クライ
    オポンプ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007311815A (ja) * 2007-07-09 2007-11-29 Ulvac Kuraio Kk イオン注入方法
JP2009518865A (ja) * 2005-12-07 2009-05-07 バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド フォトレジストのアウトガスによる影響を低減する技術
CN119778228A (zh) * 2024-12-25 2025-04-08 北京卫星环境工程研究所 一种基于低温抽气冷板的两级超高真空差分抽气装置

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