JPH11166478A - クライオポンプの再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】コンダクタンスによる有効排気速度の低下のな
いクライオポンプの再生を行う。 【解決手段】密閉可能な空間を構成する壁面に、粗引ポ
ンプ２７、２８で排気可能な複数台のクライオポンプ
４、５の吸気口を直接開口させて取り付けておき、該空
間を密閉して壁面に設けたガス導入口３１からＮ₂等の
パージガスを粘性流状態で流しながら、粗引ポンプで排
気する。なお、マグネット室３を通過して荷電粒子が誘
導される通路の前方に、通路の周囲を囲む吸気口を備
え、ポンプケース内を粗引ポンプで排気可能な第１クラ
イオポンプ４を設け、マグネット室３の位置の壁面にポ
ンプケース内が粗引ポンプで排気可能な第２クライオポ
ンプ５の吸気口を直接開口させて取り付け、通路の前後
を仕切りバルブ６，７で閉じてガス導入口からパージガ
スを流すようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体成膜装置、
荷電粒子入射装置等の真空装置に使用されるクライオポ
ンプの再生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、クライオポンプは、図１に示すよ
うに、仕切りバルブａを介して真空室やビーム通路など
の真空排気すべき空間ｂに取り付けられている。該クラ
イオポンプｃは、そのポンプケースｄの内部に冷凍機ｅ
により作動される２段のコールドヘッドを備え、そのコ
ールドヘッド１段にはバッフルを備えたシールドを連結
してこれを約８０Ｋの超低温に冷却すると共に、コール
ドヘッド２段にはクライオパネルを連結して約１５Ｋ程
度の極低温に冷却し、これらバッフル、シールド、クラ
イオパネルの低温面に気体分子を吸着することにより該
空間ｂを真空に排気する。

【０００３】これらの低温面の吸着量が多くなると、該
クライオポンプｃの排気能力が低下するので、適当時間
経過後に再生処理を行い、その能力を復活させる。この
再生には、冷凍機ｅの運転を止めてバルブａを閉じ、ガ
ス導入口ｇからＮ２などのパージガスを該ポンプケース
内に導入すると共にポンプケースｄの外面からヒータｆ
で加熱し、低温面に吸着されたガスを再蒸発させ、パー
ジガスと共に外部へ排除する。そして該ケースｄ内が室
温にまで上昇したなら、ヒータｆの作動及びパージガス
の循環を止め、粗引きポンプｈで該ケースｄ内を再運転
可能な圧力にまで排気する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のク
ライオポンプは再生のために仕切りバルブａを介して空
間ｂに接続されており、このバルブａやこれを取り付け
るための配管ｉのためにコンダクタンスが悪くなってク
ライオポンプが持つ有効排気速度が低下するという不都
合があった。この不都合はバルブａを省略し、クライオ
ポンプの吸気口を直接に空間の壁面に取り付けてしまえ
ば解消できると考えられるが、バルブなしではその再生
に伴い発生する不純物ガスが空間ｂ内へ拡散して汚染す
るためその再生は行えない。

【０００５】本発明は、コンダクタンスによる有効排気
速度の低下のないクライオポンプの再生方法を提供する
ことをその目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、密閉可能な
空間を構成する壁面に、ポンプケース内が粗引ポンプで
排気可能な複数台のクライオポンプの吸気口を直接開口
させて取り付けておき、該空間を密閉したのち該壁面に
設けたガス導入口からＮ₂等のパージガスを粘性流状態
で流しながら該粗引ポンプで排気することにより、上記
の目的を達成するようにした。

【０００７】本発明の目的は、内部にマグネットを設け
たマグネット室を通過して荷電粒子が誘導される通路の
前方に、該通路の壁面を分離して通路の周囲を囲む吸気
口を備え且つポンプケース内を粗引ポンプで排気可能な
第１クライオポンプを設け、該マグネット室の位置の該
通路の壁面にポンプケース内が粗引ポンプで排気可能な
第２クライオポンプの吸気口を直接開口させて取り付
け、該通路のマグネット室よりも後方の位置と第１クラ
イオポンプよりも前方の位置に仕切りバルブを設け、両
仕切りバルブを閉じて両クライオポンプの取り付け位置
の中間の該壁面に設けたガス導入口からパージガスを粘
性流状態で流しながら両クライオポンプの粗引ポンプに
排気作動を行なうことによっても達成できる。該第１ク
ライオポンプは、そのシールドをその中心軸が通る両側
面に吸気口を備えた筒型に形成し、該シールドに上記通
路の周囲を囲むバッフルを取り付け、該シールドとバッ
フルとで囲まれた空間にクライオパネルを設けたもので
あり、該第２クライオポンプは、その吸気口に連なるシ
ールドの開口部に、該シールドの内部へと凹入した凹入
部を有するバッフルを該シールドの周壁との間に隙間を
存して取り付け、該隙間の内部及び該凹入部の底部と対
向した位置にクライオパネルを設けたものとすることが
好都合である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図２のイオ
ン注入装置に適用した例に基づき説明すると、同図に於
いて、符号１はイオン注入されるべき基板が用意された
エンドステーション２へ図示してないイオン源からのイ
オンビームを誘導するための通路、３は該通路１の途中
に設けられたイオン種を選別するために設けられたマグ
ネットを収容したマグネット室を示す。該通路１は長方
形断面を有し、そのエンドステーション２寄りの壁面と
マグネット室３の壁面とに吸気口が直接壁面に存在する
ように直接開口させて第１及び第２クライオポンプ４、
５を取り付け、該通路１を構成するマグネット室３の後
方と第１クライオポンプ４の前方とに夫々仕切りバルブ
６、７を設けた。該仕切りバルブ６、７を閉じることに
よりその間の該通路１は密閉された空間になる。

【０００９】該第１クライオポンプ４は、図３乃至図５
に示したように、ポンプケース８内に、冷凍機９のコー
ルドヘッド２段１０に連結されて例えば１５Ｋの極低温
に冷却されたクライオパネル１１と、コールドヘッド１
段１２に連結されて例えば８０Ｋの超低温に冷却された
シールド１３及び該シールド１３に連結されたバッフル
１４とを備え、該ポンプケース８及びシールド１３を該
通路１の中心軸１５が通る両側面に通路１と同形の長方
形の吸気口１６、１６を有する筒型に構成し、該バッフ
ル１４を該吸気口１６、１６間の通路１の上下を囲むよ
うに配置した。また、該クライオパネル１１をシールド
１３とバッフル１４の間に配置し、該通路１から気体分
子が直接に吸気口１６へ飛び込み、バッフル１４、シー
ルド１３及びクライオパネル１１に吸着されて排気され
るようにした。

【００１０】第２クライオポンプ５は、図６乃至図８に
示したように、ポンプケース１７内に、冷凍機１８のコ
ールドヘッド２段１９に連結されて極低温に冷却された
クライオパネル２０と、コールドヘッド１段２１に連結
されて超低温に冷却された筒型のシールド２２及びこれ
に連結されたバッフル２３を備え、この構成は第１クラ
イオポンプ４と変わりがないが、該ポンプケース１７及
びシールド２２にその１側に向けての吸気口２４を形成
し、該バッフル２３に該シールド２２の吸気口２４に該
シールド２２の筒内へ凹入した凹入部２５を設け、該バ
ッフル２３を該シールド２２との間に隙間２６を設けて
取り付け、該隙間２６及び該凹入部２５の底部２５ａと
対向する位置にクライオパネル２０を延長して配置した
構成が異なり、該通路１からこれに直接取り付けた該吸
気口２４内へ飛び込んだ気体分子は該凹入部２５内で反
射してバッフル２３またはクライオパネル２０の方向へ
進み、該通路１へ戻らないようにした。

【００１１】これらのクライオポンプ４、５のポンプケ
ース８、１７には、粗引きポンプ２７、２８を接続する
ための接続用ポート２９、３０を備えており、クライオ
ポンプの再生時、粗引きポンプ２７、２８により該ポン
プケース８、１７の内部をクライオポンプが再運転可能
な圧力にまで真空排気する。両クライオポンプ４、５を
取り付けた該通路１の壁面の中間部には、Ｎ₂ガス等の
パージガスを導入するガス導入口３１を設けた。

【００１２】エンドステーション２に用意した基板にイ
オン注入する場合、イオン源からビーム状に引き出した
イオン中からマグネット室３のマグネットで所望のイオ
ンを選別し、その選別されたイオンを該基板に入射さ
せ、イオン注入が行われるが、そのイオンの通過経路に
あたる通路１は、イオンの拡散防止等のために該第１及
び第２クライオポンプイオン４、５により高真空に排気
される。このとき各クライオポンプ４、５が、通路１の
壁面にその吸気口１６、２４を直接に取り付けられてい
るため、各クライオポンプ４、５の持つ排気速度が損な
われることがなく、迅速に高真空に該通路１内を排気で
き、イオンビームが拡散したり、気体分子と衝突して不
要なイオンが生成されることがなくなり、高精度で基板
にイオン注入できる。

【００１３】これらのクライオポンプ４、５は低温面に
気体分子を吸着して排気するものであるから、作動時間
が経過すると吸着機能が低下し、吸着ガスを取り除いて
再生する必要が生じる。この再生に際しては、イオンビ
ームの引出及び冷凍機９、１８の運転を止め、仕切りバ
ルブ６、７を閉じることにより密閉された空間を該通路
１中に形成させ、各クライオポンプ４、５の粗引きポン
プ２７、２８を運転しながらガス導入口３１から例えば
Ｎ₂のパージガスを導入する。このパージガスは略室温
であり、これがポンプケース内を流れることによってク
ライオパネル１１、２０やバッフル１４、２３、シール
ド１３、２２に凝縮した気体分子が再蒸発し、パージガ
スと共に各粗引きポンプ２７、２８によりポンプケース
８、１７の外部へ排除される。パージガスの導入量は、
粗引きポンプ２７、２８の排気量と相関関係を有し、該
通路１のマグネット室３から各クライオポンプ４、５の
取り付け位置までの壁面にパージガスの圧力勾配が形成
されるようにその導入量或いは排気量が調整される。こ
の圧力勾配が形成される状態すなわちパージガスが粘性
流としての性格を持つように圧力を制御して流すことに
よって、各クライオポンプ４、５から再蒸発する気体分
子が壁面に付着することを阻止でき、再蒸発した気体分
子が壁面特にマグネット室３を汚染することが防止でき
る。そして、各クライオポンプ４、５内が常温になって
ポンプケース８、１７内の気体分子の再蒸発が完了した
とき、パージガスの導入を止め、粗引きポンプ２７、２
８で該通路１及び各ポンプケース８、１７内をクライオ
ポンプとして再起動できる圧力にまで排気する。

【００１４】各クライオポンプ４、５の排気能力にもよ
るが、排気総量が１０００リットルの場合、１．５時間
で再生でき、これに要したＮ₂パージガスは２７００リ
ットルであった。該空間に設けられるクライオポンプの
台数は２台以上であっても本発明の再生方法は適用でき
る。尚、必要な場合、該ポンプケース８、１７の外部か
ら面ヒータなどで加熱して再蒸発を補助するようにして
もよく、この場合は再生時間がより短縮できる。

【００１５】

【発明の効果】以上のように本発明によるときは、密閉
可能な空間の壁面に、ポンプケース内が粗引ポンプで排
気可能な複数台のクライオポンプの吸気口を直接開口さ
せて取り付け、該空間を密閉したのち該壁面に設けたガ
ス導入口からパージガスを粘性流状態で流しながら該粗
引ポンプで排気するので、該空間内の差圧でクライオポ
ンプから再蒸発した気体分子（汚染物）を空間の壁面に
付着させることなく再生することができ、各クライオポ
ンプを仕切りバルブを設けることなく空間に取り付けで
きるから、各クライオポンプの排気能力がコンダクタン
スにより損なわれることがない等の効果が得られ、請求
項２及び３の構成とすることにより、イオンビーム等の
荷電粒子を使用した真空装置に好都合に適用できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のクライオポンプの再生方法の説明図

【図２】本発明の方法の実施の形態を示す平面図

【図３】図２の３−３線部分の拡大断面図

【図４】図３の４−４線部分の断面図

【図５】図３の要部の分解斜視図

【図６】図２の６−６線部分の拡大断面図

【図７】図６の７−７線部分の側面図

【図８】図６の８−８線部分の截断平面図

【符号の説明】

１ 通路、３ マグネット室、４ 第１クライオポン
プ、５ 第２クライオポンプ、６・７ 仕切りバルブ、
８・１７ ポンプケース、９・１８ 冷凍機、１０・１
９ コールドヘッド２段、１１・２０ クライオパネ
ル、１２・２１ コールドヘッド１段、１３・２２ シ
ールド、１４・２３ バッフル、１５ 中心軸、１６・
２４ 吸気口、２５ 凹部、２５ａ 底部、２６ 隙
間、２７・２８粗引きポンプ、３１ ガス導入口、

───────────────────────────────────────────────────── 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉可能な空間を構成する壁面に、ポンプ
   ケース内が粗引ポンプで排気可能な複数台のクライオポ
   ンプの吸気口を直接開口させて取り付けておき、該空間
   を密閉したのち該壁面に設けたガス導入口からＮ₂等の
   パージガスを粘性流状態で流しながら該粗引ポンプで排
   気することを特徴とするクライオポンプの再生方法。
2. 【請求項２】内部にマグネットを設けたマグネット室を
   通過して荷電粒子が誘導される通路の前方に、該通路の
   壁面を分離して通路の周囲を囲む吸気口を備え且つポン
   プケース内を粗引ポンプで排気可能な第１クライオポン
   プを設け、該マグネット室の位置の該通路の壁面にポン
   プケース内が粗引ポンプで排気可能な第２クライオポン
   プの吸気口を直接開口させて取り付け、該通路のマグネ
   ット室よりも後方の位置と第１クライオポンプよりも前
   方の位置に仕切りバルブを設け、両仕切りバルブを閉じ
   て両クライオポンプの取り付け位置の中間の該通路の壁
   面に設けたガス導入口からパージガスを粘性流状態で流
   しながら両クライオポンプの粗引ポンプに排気作動を行
   なうことを特徴とするクライオポンプの再生方法。
3. 【請求項３】上記第１クライオポンプは、そのシールド
   をその中心軸が通る両側面に吸気口を備えた筒型に形成
   し、該シールドに上記通路の周囲を囲むバッフルを取り
   付け、該シールドとバッフルとで囲まれた空間にクライ
   オパネルを設けたものであり、上記第２クライオポンプ
   は、その吸気口に連なるシールドの開口部に、該シール
   ドの内部へと凹入した凹入部を有するバッフルを該シー
   ルドの周壁との間に隙間を存して取り付け、該隙間の内
   部及び該凹入部の底部と対向した位置にクライオパネル
   を設けたものであることを特徴とする請求項２に記載の
   クライオポンプの再生方法。