(57)【要約】【課題】複数のスパッタイオンポンプを備えた真空ポンピングシステムであって、公知のポンピングシステムよりも全体の軸方向寸法および重量がかなり低減された真空ポンピングシステムを提供する。【解決手段】本発明によれば、ポンピングシステムPS；PS'は、複数の軸方向に重なったスパッタイオンポンプ1'、1''；1'、1''、1'''を備えており、当該ポンピングシステムPS；PS'の軸方向両端に配置された1対の外部磁石11a、11bと、スパッタイオンポンプ1'、1''；1'、1''、1'''と交互に配置された1つ以上の中間磁石15；15a、15bと、外部磁石11a、11bおよび1つ以上の中間磁石15；15a、15bを内部に包囲する強磁性ヨーク13；13'とを備えた共通の磁気回路MC；MC'を備えている。【選択図】図3
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の軸方向に重なったスパッタイオンポンプ（1'、1''；1'、1''、1'''）を備えた真空ポンピングシステム（PS；PS'）であって、前記ポンプはそれぞれ、実質的に円筒形状のポンピングセル（5'、5''）により形成された陽極、および、前記ポンピングセル（5'、5''）の軸方向両端側に配置されたプレート（7'、7''）により形成された陰極を包囲する真空ハウジング（3'、3''）と、前記陽極と前記陰極との間に電位差を付与するための電力供給手段（9'、9''）とを備え、当該ポンピングシステムはさらに、磁気回路（MC;MC'）を備え、この磁気回路（MC;MC'）は、
当該ポンピングシステム（PS；PS'）の軸方向両端に配置され、同一方向に向いている極性を有する、1対の外部磁石（11a、11b）と、
前記スパッタイオンポンプ（1'、1''；1'、1''、1'''）と交互に配置され、前記外部磁石（11a、11b）と同一の方向に向いている極性を有する、1つ以上の中間磁石（15；15a、15b）と、
前記外部磁石（11a、11b）および前記1つ以上の中間磁石（15；15a、15b）を内部に包囲し、前記磁石により生成された磁場用の復路を提供する、強磁性ヨーク（13；13'）と
を備えた、真空ポンピングシステム。
【請求項２】
前記中間磁石（15；15a、15b）が、軸方向に移動可能であり、それにより、異なる高さを有するスパッタイオンポンプ（1'、1''；1'、1''、1'''）を使用できるようにするために、前記外部磁石（11a、11b）に対して複数の異なる軸方向位置をとることができる、請求項1に記載の真空ポンピングシステム（PS；PS'）。
【請求項３】
前記外部磁石および前記中間磁石が永久磁石である、請求項1または2に記載の真空ポンピングシステム（PS；PS'）。
【請求項４】
前記外部磁石および前記中間磁石が電磁石である、請求項1または2に記載の真空ポンピングシステム（PS；PS'）。
【請求項５】
前記強磁性ヨーク（13；13'）が実質的にC字形状である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の真空ポンピングシステム（PS；PS'）。
【請求項６】
前記外部磁石（11a、11b）が、前記C字形状の強磁性ヨーク（13；13'）の両方のアームに固定されている、請求項5に記載の真空ポンピングシステム（PS；PS'）。
【請求項７】
前記スパッタイオンポンプ（1'、1''；1'、1''、1'''）が、個別のかつ独立した給電手段（9'、9''）を有している、請求項1に記載の真空ポンピングシステム（PS；PS'）。
【請求項８】
2つのスパッタイオンポンプ（1'、1''）と、それらの間に介装された1つの中間磁石（15）とを備えた、請求項1〜7のいずれか1項に記載の真空ポンピングシステム（PS；PS'）。
【請求項９】
3つのスパッタイオンポンプ（1'、1''、1'''）、第1の前記イオンポンプ（1'）と第2の前記イオンポンプ（1''）との間に介装された第1の中間磁石（15a）、および、前記第2のイオンポンプ（1''）と第3の前記イオンポンプ（1'''）との間に介装された第2の中間磁石（15b）を備えた、請求項1〜7のいずれか1項に記載の真空ポンピングシステム（PS；PS'）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のスパッタイオンポンプを備えた真空ポンピングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のように、および図1を参照して、スパッタイオンポンプ10は、高真空状態を生み出すための装置であり、複数の中空の円筒ポンピングセル50により形成された少なくとも1つの陽極と、セル50の両端側に配置された（例えばチタンの）プレート70により形成された陰極とを収容する真空ハウジング30を備えている。ポンプ10は、陰極よりも陽極に、より高い電位を印加するための手段90を含んでいる。作動中、電位差（通常3〜9kV）が陽極と陰極との間に印加されると、強い電場の領域が、陽極セル50と陰極プレート70との間に発生し、その結果、電子が、陰極から放出され、次いで陽極セル50で捕捉される。電子は、ポンピングセル50内の気体の分子と衝突し、それらをイオン化する。このようにして形成された陽イオンは、電場により、陰極プレート70に引き寄せられて、その表面に衝突する。上記チタンプレートへのイオン衝突により、スパッタ現象、すなわち、陰極表面からのチタン原子の放出が生じる。スパッタされたチタンは、継続的に陽極および他のポンプ表面に堆積され、そこで真空チャンバ内に存在する気体分子と化学的に反応して、固体の化合物を形成する、または、チタンと化学的に反応しない気体分子を埋める。
【０００３】
先行技術によれば常に、スパッタイオンポンプには、ポンピングセル50の軸方向両端で外側ハウジング30に配置された1対の一次磁石110を備えた磁気回路と、強磁性ヨーク130とが設けられている。両磁石110は極性が同一の方向に向けられているため、ポンピングセル50の軸（矢印M）に平行な磁場が発生する。これにより、電子にらせん軌道が付与されて、陰極と陽極との間の経路の長さが増加するため、気体分子と衝突し当該分子をイオン化する可能性が増加する。強磁性ヨーク130は、一次磁石110の間の磁場用に復路が設けられていることにより（矢印Y）、磁気回路を閉じたものとしている。
【０００４】
特定の用途において、単一の真空ポンプは、所望の性能を実現するのに十分でない。例えば、開口部などを介して連通し異なる真空度を有する複数の真空チャンバを設ける用途では、複数のスパッタイオンポンプを備えたポンピングシステムが必要とされる。
これは、例えば、高精度電子顕微鏡の分野である。このような分野では、トロイダルスパッタイオンポンプが使用されて、対応するチャンバ内に異なる真空度を作り出すために顕微鏡カラムの周りに軸方向に重ねて配置されている。
【０００５】
先行技術に従い、対称軸SAを有するトロイダルイオンポンプを備えたポンピングシステムの部分の断面図を、図2に示す。このようなポンピングシステムは、1次磁石110'、110''および対応する強磁性ヨーク130'、130''により形成された磁気回路をそれぞれ有する2つ以上のイオンポンプ10'、10''を単純に併置することにより得られる。
しかし、明らかに、そのような解決手段は最適ではなく、多数の欠点を生じ、とりわけ軸方向寸法が過剰になる。
【０００６】
一方、高精度電子顕微鏡という上記例を含む特定の用途において、システム構成は、複数の個別のイオンポンプを収容するのに十分な空間を備えていない。
下記特許文献1は、1対の1次磁石をそれぞれ独自に有している1対のスパッタイオンポンプを備えたポンピングシステムを開示している。共通の磁気ヨークが両方のポンプを包囲し、1対の外部プレートと、2つのポンプの間の中間分離プレートとを含んでいる。
【０００７】
しかし、このような解決手段もまた、ポンピングシステムの軸方向寸法および全体重量の低減に関する限り、最適でない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第523,699号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ゆえに、本発明の主たる目的は、複数のスパッタイオンポンプを備え、できるだけコンパクトでかつ軽量の真空ポンピングシステムを提供することにより、先行技術の上記欠点を回避することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記のおよび他の目的は、添付の特許請求の範囲に記載する、本発明に係るポンピングシステムにより達成される。
【発明の効果】
【００１１】
1対の外部磁石と、イオンポンプと交互に配置された中間磁石とを備えた共通の磁気回路の使用により、本発明に係るポンピングシステムは、きわめてコンパクトかつ軽量となる。
有利なことに、上記中間磁石を設けることで、磁束線がポンプ外部に向かって広がろうとする傾向を低減することにより、磁束線を陽極セルの軸と実質的に平行に保つことができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、中間磁石は軸方向に移動可能であり、それゆえに、それらを外部磁石に向かってまたは外部磁石から離れるように動かすことができ、それにより、異なる条件の磁場強度を生成することができ、異なる軸方向寸法のスパッタイオンポンプが収容されたものとすることができる。
有利なことに、このようにして、ポンピング速度を、異なる圧力に対して最適化してもよい。
【００１３】
本発明のさらなる利点および特徴は、添付図面を参照しながら示す非限定的な例としての、本発明のいくつかの好ましい実施形態の詳細な説明により、より明らかにされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】先行技術に係るスパッタイオンポンプの模式的断面図である。
【図２】2つのスパッタイオンポンプを使用した先行技術ポンピングシステムを模式的に示す、部分断面図である。
【図３】2つのスパッタイオンポンプを使用した、本発明の第1の実施形態に係るポンピングシステムを模式的に示す、部分断面図である。
【図４】図3に示すポンピングシステムの磁束線の挙動の模式的描写である。
【図５】3つのスパッタイオンポンプを使用した、本発明の第2の実施形態に係るポンピングシステムを模式的に示す、部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図3を参照して、対称軸SAを有する1対のトロイダルスパッタイオンポンプ1'、1''を備えた、本発明に係るポンピングシステムPSの部分断面図を示す。
従来のように、各ポンプ1'、1''は、実質的に円筒状のポンピングセル5'、5''により形成された陽極と、セル5'、5''の両端側に位置し、（例えばチタンの）プレート7'、７''により形成された陰極とを備えており、陽極および陰極の両方は、対応する真空ハウジング3'、3''に包囲されている。
【００１６】
有利なことに、上記ポンプ1'、1''は、別体の電力供給手段9'、9''により、個別にかつ独立して通電することができる。
本発明によれば、ポンピングシステムPSは、両方のポンプ1'、1''に共通の磁気回路MCをさらに備えており、上記磁気回路MCは、
-  ポンピングシステムPSの軸方向両端に配置され、同一方向に向いている極性を有する1対の外部磁石11a、11bと、
-  第1のイオンポンプ1'と第2のイオンポンプ1''との間に介装され、上記外部磁石11a、11bと同一の方向に向いている両極性を有する中間磁石15と、
-  上記外部磁石11a、11bおよび上記中間磁石15を内部に包囲した強磁性ヨーク13とを備えている。
【００１７】
外部磁石11a、11bおよび中間磁石15は、永久磁石であることが好ましいが、あるいは、これらは電磁石である。
上記外部磁石11a、11bおよび上記中間磁石15はすべて、同一方向に向いている極性を有しているため、ポンプ1'、1''のポンピングセル5'、5''の軸に平行な磁場を生成する（矢印M）。一方、強磁性ヨーク13は、上記磁石11a、11b、15の間の磁場用に復路が設けられていることにより（矢印Y）、共通の磁気回路MCを閉じたものとしている。
【００１８】
図の例において、強磁性ヨーク13は実質的にC字形状（コ字形）であり、外部磁石11a、11bは、C字形状のヨーク13自体の内部で、ヨーク13の両方のアームに固定されていることが好ましい。
この提案された解決手段により、所期の目的が実現されることは明らかである。なぜなら、これにより、ポンピングシステムPSの軸方向寸法および全体重量の両方を、かなり低減することができるからである。
【００１９】
本発明に係るポンピングシステムPSの磁気回路MCにより生成される磁束線を模式的に示す図4から明らかに分かるように、中間磁石15を設けることで、上記磁束線が陽極セルの軸と実質的に平行に保たれ、ポンプ外部方向のそれらの広がりが低減される。
図3に戻り、本発明の好ましい実施形態によれば、中間磁石15は、外部磁石11a、11bおよびヨーク13に対して軸方向に移動可能であるため、複数の異なる軸方向位置をとることができ、イオンポンプ1'、1''を異なる高さ（長さ）で使用できるようにすることが理解できる。
【００２０】
当業者にとって明らかであろうが、中間磁石15を軸方向に変位することにより、第1のイオンポンプ1'を収容する「ポケット」および第2のイオンポンプ1''を収容する「ポケット」に、異なる磁場強度を持たせることが可能になる。このようにして、図3に示すように、第1のイオンポンプ1'において、より強い磁場を、そしてそれゆえに（例えば超高真空度用の）低圧用のより高いポンピング速度を、得ることができ、第2のイオンポンプ1''において、より低い磁場を、そして（例えば高真空度用に）高圧用のより高いポンピング速度を、得ることができる。
【００２１】
本発明が、2つのイオンポンプを備えたポンピングシステムに限定されないことは明らかである。例えば、図5は、対称軸SAを有する3つのトロイダルスパッタイオンポンプ1'、1''、1'''を使用した、本発明の第2の実施形態に係るポンピングシステムPS'の部分断面図を示している。
この実施形態では、ポンピングシステムPS'の磁気回路MC'は、
-  ポンピングシステムPS'の軸方向両端に配置され、同一方向に向いている極性を有する1対の外部磁石11a、11bと、
-  第1のイオンポンプ1'と第2のイオンポンプ1''との間に介装された第1の中間磁石15a、および第2のイオンポンプ1''と第3のイオンポンプ1'''との間に介装された第2の中間磁石15bであって、上記外部磁石11a、11bの極性と同一の方向に向いている極性を有する中間磁石15aおよび中間磁石15bと、
-  上記外部磁石11a、11bおよび上記中間磁石15a、15bを内部に包囲した強磁性ヨーク13'とを備えている。
【００２２】
外部磁石11a、11bおよび中間磁石15a、15bは、ポンプ1'、1''、1'''のポンピングセルの軸に平行な磁場を生成する（矢印M）。一方、強磁性ヨーク13'は、上記磁石11a、11b、15a、15bの間の磁場用に復路が設けられていることにより（矢印Y）、共通の磁気回路MC'を閉じたものとしている。
この第2の実施形態においても、中間磁石15a、15bは、外部磁石11a、11bに対しておよび互いに対して、異なる軸方向位置をとることができるため、それぞれ異なる強度の磁場にさらされ所望のポンピング速度に適した、異なる高さ（長さ）を有するイオンポンプ1'、1''、1'''が収容されたものとすることができる。
【００２３】
上記説明より、ポンピングシステムは、中間磁石と交互に配置されるいかなる数のイオンポンプをも備えていてもよいことは明らかである。
一般的に言って、上記説明は非限定例として示したのであり、変更例および変形例は、本発明が基づいている発明原理内に含まれるであろう。
例えば、当業者にとって明らかであろうが、中間磁石は、特定の用途の求めに応じて、外部磁石と同一の寸法であってもよく、または異なる寸法であってもよい。さらに、常に特定の用途に応じて、上記中間磁石は、軸方向および径方向の両方に移動することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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