(57)【要約】【課題】非凝縮性気体の高速排気のためのクライオポンプ、クライオパネル構造、及び真空排気方法を提供する。【解決手段】クライオポンプ１０は、クライオパネル１０２の入れ子状配列を備える。クライオパネル１０２の入れ子状配列の隙間に進入した水素分子は、クライオパネル１０２で反射される。反射された水素分子は、他のクライオパネル１０２で吸着される。複数のクライオパネル１０２の各々は、逆錐台状の形状を有してもよい。【選択図】図２
2014098311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド開口を画定するシールド前端と、前記シールド開口に対向するシールド底部と、前記シールド前端から前記シールド底部へと延在するシールド側部と、を備える放射シールドと、
前記放射シールドより低温に冷却されるクライオパネルアセンブリであって、前記シールド開口から前記シールド底部へと向かう方向に沿って配列されている複数のクライオパネルを備えるクライオパネルアセンブリと、を備え、
前記複数のクライオパネルは、
第１内側端部と、前記シールド側部に向けられた第１外側端部と、を備える第１クライオパネルと、
第２内側端部と、前記シールド側部に向けられた第２外側端部と、を備える第２クライオパネルと、を備え、
前記シールド開口から前記第２内側端部への距離は前記シールド開口から前記第１内側端部への距離よりも長く、前記シールド開口から前記第２外側端部への距離は前記シールド開口から前記第１外側端部への距離よりも長く、
前記シールド開口から前記第２外側端部への距離は、前記シールド開口から前記第１内側端部への距離よりも短いことを特徴とするクライオポンプ。
【請求項２】
前記複数のクライオパネルは、第３内側端部と、前記シールド側部に向けられた第３外側端部と、を備える第３クライオパネルをさらに備え、
前記シールド開口から前記第３内側端部への距離は前記シールド開口から前記第２内側端部への距離よりも長く、前記シールド開口から前記第３外側端部への距離は前記シールド開口から前記第２外側端部への距離よりも長く、
前記シールド開口から前記第３外側端部への距離は、前記シールド開口から前記第１内側端部への距離よりも短いことを特徴とする請求項１に記載のクライオポンプ。
【請求項３】
前記第２外側端部から前記第１クライオパネルを見るとき前記第１クライオパネルによって覆われる角度範囲が９０度を越えるように、前記第２外側端部に対して前記第１クライオパネルが配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のクライオポンプ。
【請求項４】
前記複数のクライオパネルの各々は、前記放射シールドの中心軸に近い部位で前記シールド開口から離れ前記中心軸から遠い部位で前記シールド開口に近接するように傾斜されている傾斜領域を備え、前記中心軸からの放射方向における当該クライオパネルの幅の少なくとも半分が前記傾斜領域であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のクライオポンプ。
【請求項５】
前記幅の実質的に全部が前記傾斜領域であることを特徴とする請求項４に記載のクライオポンプ。
【請求項６】
前記クライオパネルアセンブリは、前記複数のクライオパネルを支持するための支持部材を備え、
前記複数のクライオパネルの各々は、当該クライオパネルを前記支持部材に取り付けるための非傾斜領域を備えることを特徴とする請求項４または５に記載のクライオポンプ。
【請求項７】
前記複数のクライオパネルの各々は、逆錐台状の形状を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のクライオポンプ。
【請求項８】
前記複数のクライオパネルは、クライオポンプ外部から視認不能である部位に吸着領域を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のクライオポンプ。
【請求項９】
前記クライオパネルアセンブリは、前記シールド開口と前記複数のクライオパネルとの間に設けられている少なくとも１つのクライオパネルをさらに備え、
前記少なくとも１つのクライオパネルは、前記シールド前端またはクライオポンプ容器前端に向けて傾斜されていることを備えることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のクライオポンプ。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのクライオパネルは、その背面がクライオポンプ外部から視認不能であるように調整された傾斜角度を有することを特徴とする請求項９に記載のクライオポンプ。
【請求項１１】
前記クライオパネルアセンブリは、前記シールド開口と前記複数のクライオパネルとの間に設けられている少なくとも１つの吸着パネルをさらに備え、
前記少なくとも１つの吸着パネルは、前記シールド側部に向けて延在しており、
前記少なくとも１つの吸着パネルは、前記複数のクライオパネルで反射された気体分子を吸着するための吸着領域を背面に備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のクライオポンプ。
【請求項１２】
前記複数のクライオパネルの少なくとも１つには、気体分子を通過させることができるスリットが形成されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のクライオポンプ。
【請求項１３】
前記第１クライオパネルと前記第２クライオパネルとの間に形成される隙間の深さは、当該隙間の入口の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載のクライオポンプ。
【請求項１４】
複数のクライオソープションパネルを備えるクライオパネル構造であって、
前記複数のクライオソープションパネルの各々は、放射方向外側でクライオポンプ入口に近く放射方向内側で該入口から離れる傾斜前面を備え、該傾斜前面は非吸着領域を備え、
前記複数のクライオソープションパネルは、隣り合う２つのクライオソープションパネルのうち前記クライオポンプ入口に近接する一方のクライオソープションパネルが、前記クライオポンプ入口から離れている他方のクライオソープションパネルの非吸着領域を越えて前記クライオポンプ入口のほうに突き出すように入れ子状に配列されていることを特徴とするクライオパネル構造。
【請求項１５】
前記複数のクライオソープションパネルの各々は、前記クライオポンプ入口に近い側で大きな寸法を有し前記クライオポンプ入口から遠い側で小さい寸法を有する逆錐台状の形状を有しており、
前記複数のクライオソープションパネルは、前記他方のクライオソープションパネルが前記一方のクライオソープションパネルを囲むようにして配列されていることを特徴とする請求項１４に記載のクライオパネル構造。
【請求項１６】
前記非吸着領域は、前記クライオポンプ入口を通じて視認される前記複数のクライオソープションパネルの外周部に形成されていることを特徴とする請求項１４または１５に記載のクライオポンプ。
【請求項１７】
複数のクライオソープションパネルを備えるクライオパネル構造であって、
前記複数のクライオソープションパネルの各々は、放射方向外側でクライオポンプ入口に近く放射方向内側で該入口から離れる傾斜前面を備え、該傾斜前面は放射シールドに向かう傾斜角度を有しており、
前記複数のクライオソープションパネルは、隣り合う２つのクライオソープションパネルのうち前記クライオポンプ入口に近接する一方のクライオソープションパネルが、前記クライオポンプ入口から離れている他方のクライオソープションパネルの上端を越えて前記クライオポンプ入口のほうに突き出すように入れ子状に配列されていることを特徴とするクライオパネル構造。
【請求項１８】
クライオポンプにより水素を排気する真空排気方法であって、
前記クライオポンプは、クライオパネルの入れ子状配列を備えており、本方法は、
前記入れ子状配列の隙間に進入した水素分子をクライオパネルで反射することと、
反射された水素分子を他のクライオパネルで吸着することと、を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クライオポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
クライオポンプは、極低温に冷却されたクライオパネルに気体分子を凝縮または吸着により捕捉して排気する真空ポンプである。クライオポンプは半導体回路製造プロセス等に要求される清浄な真空環境を実現するために一般に利用される。クライオポンプのアプリケーションの１つに、例えばイオン注入工程のように、排気すべき気体の大半を例えば水素等の非凝縮性気体が占める場合がある。非凝縮性気体は極低温に冷却された吸着領域に吸着させることによって初めて排気することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５１４８４９号公報
【特許文献２】特表昭６３−５０１５８５号公報
【特許文献３】特開平１−９２５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、非凝縮性気体の高速排気のためのクライオポンプ、クライオパネル構造、及び真空排気方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある態様によると、
シールド開口を画定するシールド前端と、前記シールド開口に対向するシールド底部と、前記シールド前端から前記シールド底部へと延在するシールド側部と、を備える放射シールドと、
前記放射シールドより低温に冷却されるクライオパネルアセンブリであって、前記シールド開口から前記シールド底部へと向かう方向に沿って配列されている複数のクライオパネルを備えるクライオパネルアセンブリと、を備え、
前記複数のクライオパネルは、
第１内側端部と、前記シールド側部に向けられた第１外側端部と、を備える第１クライオパネルと、
第２内側端部と、前記シールド側部に向けられた第２外側端部と、を備える第２クライオパネルと、を備え、
前記シールド開口から前記第２内側端部への距離は前記シールド開口から前記第１内側端部への距離よりも長く、前記シールド開口から前記第２外側端部への距離は前記シールド開口から前記第１外側端部への距離よりも長く、
前記シールド開口から前記第２外側端部への距離は、前記シールド開口から前記第１内側端部への距離よりも短いことを特徴とするクライオポンプが提供される。
【０００６】
本発明のある態様によると、
複数のクライオソープションパネルを備えるクライオパネル構造であって、
前記複数のクライオソープションパネルの各々は、放射方向外側でクライオポンプ入口に近く放射方向内側で該入口から離れる傾斜前面を備え、該傾斜前面は非吸着領域を備え、
前記複数のクライオソープションパネルは、隣り合う２つのクライオソープションパネルのうち前記クライオポンプ入口に近接する一方のクライオソープションパネルが、前記クライオポンプ入口から離れている他方のクライオソープションパネルの非吸着領域を越えて前記クライオポンプ入口のほうに突き出すように入れ子状に配列されていることを特徴とするクライオパネル構造が提供される。
【０００７】
本発明のある態様によると、
複数のクライオソープションパネルを備えるクライオパネル構造であって、
前記複数のクライオソープションパネルの各々は、放射方向外側でクライオポンプ入口に近く放射方向内側で該入口から離れる傾斜前面を備え、該傾斜前面は放射シールドに向かう傾斜角度を有しており、
前記複数のクライオソープションパネルは、隣り合う２つのクライオソープションパネルのうち前記クライオポンプ入口に近接する一方のクライオソープションパネルが、前記クライオポンプ入口から離れている他方のクライオソープションパネルの上端を越えて前記クライオポンプ入口のほうに突き出すように入れ子状に配列されていることを特徴とするクライオパネル構造が提供される。
【０００８】
本発明のある態様によると、
クライオポンプにより水素を排気する真空排気方法であって、
前記クライオポンプは、クライオパネルの入れ子状配列を備えており、本方法は、
前記入れ子状配列の隙間に進入した水素分子をクライオパネルで反射することと、
反射された水素分子を他のクライオパネルで吸着することと、を備えることを特徴とする方法が提供される。
【０００９】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、非凝縮性気体の高速排気のためのクライオポンプ、クライオパネル構造、及び真空排気方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のある実施の形態に係るクライオポンプを模式的に示す断面図である。
【図２】本発明のある実施の形態に係る低温クライオパネルを模式的に示す側面図である。
【図３】本発明のある実施の形態に係るクライオパネルを模式的に示す斜視図である。
【図４】図２に示すクライオパネルの配列を説明するための図である。
【図５】水素分子がクライオパネルに衝突するときの挙動を説明するための図である。
【図６】本発明のある実施の形態に係るクライオパネルの一部を模式的に示す図である。
【図７】本発明のある実施の形態に係る水素ガスの真空排気方法を説明するための図である。
【図８】本発明のある実施の形態に係るクライオポンプの概略側面図である。
【図９】本発明のある実施の形態に係るクライオポンプの概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明のある実施の形態に係るクライオポンプ１０を模式的に示す断面図である。図１は、クライオポンプ１０の内部空間１４の中心軸Ａと、冷凍機１６とを含む断面を示している。
【００１３】
クライオポンプ１０は、例えばイオン注入装置やスパッタリング装置等の真空チャンバに取り付けられて、真空チャンバ内部の真空度を所望のプロセスに要求されるレベルまで高めるために使用される。
【００１４】
クライオポンプ１０は、気体を受け入れるための吸気口としてのクライオポンプ入口１２を有する。クライオポンプ入口１２を以下では単に入口１２又はポンプ入口１２と呼ぶことがある。クライオポンプ１０が取り付けられた真空チャンバから入口１２を通じて、排気されるべき気体がクライオポンプ１０の内部空間１４に進入する。
【００１５】
なお以下では、クライオポンプ１０の構成要素の位置関係をわかりやすく表すために、「軸方向」、「放射方向」との用語を使用することがある。軸方向はポンプ入口１２を通る方向（図１において一点鎖線Ａに沿う方向）を表し、放射方向は入口１２に沿う方向（一点鎖線Ａに垂直な方向）を表す。便宜上、軸方向に関してポンプ入口１２に相対的に近いことを「上」、相対的に遠いことを「下」と呼ぶことがある。つまり、クライオポンプ１０の底部から相対的に遠いことを「上」、相対的に近いことを「下」と呼ぶことがある。放射方向に関しては、ポンプ入口１２の中心（図１において中心軸Ａ）に近いことを「内」、入口１２の周縁に近いことを「外」と呼ぶことがある。放射方向は径方向とも言える。なお、こうした表現はクライオポンプ１０が真空チャンバに取り付けられたときの配置とは関係しない。例えば、クライオポンプ１０は鉛直方向にポンプ入口１２を下向きにして真空チャンバに取り付けられてもよい。
【００１６】
クライオポンプ１０は、冷凍機１６を備える。冷凍機１６は、例えばギフォード・マクマホン式冷凍機（いわゆるＧＭ冷凍機）などの極低温冷凍機である。冷凍機１６は、第１ステージ２２及び第２ステージ２４を備える二段式の冷凍機である。冷凍機１６は、第１ステージ２２を第１温度レベルに冷却し、第２ステージ２４を第２温度レベルに冷却するよう構成されている。第２温度レベルは第１温度レベルよりも低温である。例えば、第１ステージ２２は６５Ｋ〜１２０Ｋ程度、好ましくは８０Ｋ〜１００Ｋに冷却され、第２ステージ２４は１０Ｋ〜２０Ｋ程度に冷却される。
【００１７】
図１に示されるクライオポンプ１０は、いわゆる横型のクライオポンプである。横型のクライオポンプとは一般に、冷凍機１６がクライオポンプ１０の内部空間１４の中心軸Ａに交差する（通常は直交する）よう配設されているクライオポンプである。本発明はいわゆる縦型のクライオポンプにも同様に適用することができる。縦型のクライオポンプとは、冷凍機がクライオポンプの軸方向に沿って配設されているクライオポンプである。
【００１８】
クライオポンプ１０は、高温クライオパネル１８と、低温クライオパネル２０と、を備える。高温クライオパネル１８は主として、クライオポンプ容器３８からの輻射熱から低温クライオパネル２０を保護するために設けられているクライオパネルである。高温クライオパネル１８は、放射シールド３０と入口クライオパネル３２とを備え、低温クライオパネル２０を包囲する。高温クライオパネル１８は第１ステージ２２に熱的に接続されている。よって高温クライオパネル１８は第１温度レベルに冷却される。
【００１９】
放射シールド３０は、クライオポンプ容器３８と低温クライオパネル２０との間にあり、低温クライオパネル２０を囲む。放射シールド３０は、シールド開口２６を画定するシールド前端２８と、シールド開口２６に対向するシールド底部３４と、シールド前端２８からシールド底部３４へと延在するシールド側部３６と、を備える。
【００２０】
放射シールド３０は、軸方向上端が開放されており、ポンプ入口１２にシールド開口２６を備える。ポンプ入口１２は、クライオポンプ容器３８の前端４０によって画定されている。放射シールド３０は、シールド底部３４が閉塞された筒形（例えば円筒）の形状を有し、カップ状に形成されている。シールド側部３６には冷凍機１６の取付のための孔があり、そこから第２ステージ２４が放射シールド３０の中に挿入されている。その取付孔の外周部にて放射シールド３０の外面に第１ステージ２２が固定されている。こうして放射シールド３０は第１ステージ２２に熱的に接続されている。
【００２１】
入口クライオパネル３２は、ポンプ入口１２の開口面積の中心部分を占有し、放射シールド３０との間に環状の開放領域を形成して配置されている。入口クライオパネル３２はパネル取付構造１５８（図９参照）を介してシールド前端２８に取り付けられる。こうして入口クライオパネル３２は放射シールド３０に固定され、放射シールド３０に熱的に接続されている。入口クライオパネル３２は例えば円板状のバッフルであってもよいし、同心円状に形成されたルーバー形状であってもよいし、シェブロン形状であってもよい。なお入口クライオパネル３２は低温クライオパネル２０に近接しているが、接触はしていない。
【００２２】
入口クライオパネル３２の冷却温度で凝縮する気体（例えば水分）がその表面に捕捉される。また、入口クライオパネル３２は、クライオポンプ１０の外部の熱源（例えば、クライオポンプ１０が取り付けられる真空チャンバ内の熱源）からの輻射熱から低温クライオパネル２０を保護するために設けられている。
【００２３】
低温クライオパネル２０は、クライオポンプ１０の内部空間１４の中心部に設けられている。例えば、低温クライオパネル２０は、放射シールド３０の中心軸Ａを包囲するレイアウトで配置される。図１においては低温クライオパネル２０の設置されるおおまかな領域を破線で示している。低温クライオパネル２０の詳細については後述する。低温クライオパネル２０はパネル取付部材１１２（図２参照）を介して第２ステージ２４に取り付けられている。このようにして、低温クライオパネル２０は、第２ステージ２４に熱的に接続されている。よって、低温クライオパネル２０は第２温度レベルに冷却される。
【００２４】
詳しくは後述するが、低温クライオパネル２０においては、少なくとも一部の表面に吸着領域が形成されている。吸着領域は非凝縮性気体（例えば水素）を吸着により捕捉するために設けられている。吸着領域は例えば吸着剤（例えば活性炭）をクライオパネル表面に接着することにより形成される。また、低温クライオパネル２０の少なくとも一部の表面には凝縮性気体を凝縮により捕捉するための凝縮領域が形成されている。凝縮領域は例えば、クライオパネル表面上で吸着剤の欠落した区域であり、クライオパネル基材表面例えば金属面が露出されている。よって凝縮領域は非吸着領域と呼ぶこともできる。したがって、低温クライオパネル２０は、その一部に凝縮領域（または非吸着領域ともいう）を有する吸着パネルまたはクライオソープションパネルといえる。また、低温クライオパネル２０は、その一部に吸着領域を有する凝縮パネルまたはクライオコンデンセイションパネルともいえる。
【００２５】
図２は、本発明のある実施の形態に係る低温クライオパネル２０を模式的に示す側面図である。なお簡明化のため図２において冷凍機１６は図示を省略している。低温クライオパネル２０は、複数のクライオパネル１０２を備えるクライオパネルアセンブリ１００として構成されている。複数のクライオパネル１０２は、シールド開口２６からシールド底部３４へと向かう方向に沿って（即ち中心軸Ａに沿って）配列されている。
【００２６】
図２に示す実施形態においては、個々のクライオパネル１０２は、中心軸Ａの外側で中心軸Ａを囲むクライオパネル表面を有する。よって、クライオパネルアセンブリ１００は、クライオパネル１０２の前面の法線が中心軸Ａに向けて放射方向内向きに斜め上方に延びている複数の傾斜クライオパネルを備える。クライオパネルアセンブリ１００は、１４枚のクライオパネル１０２を備える。
【００２７】
図３は、本発明のある実施の形態に係るクライオパネル１０２を模式的に示す斜視図である。クライオパネル１０２は、逆円錐台状の形状を有する。クライオパネル１０２は、すり鉢状、深皿状、またはボール状の形状を有するということもできる。クライオパネル１０２は、上端部１０４において大きな寸法を有し（すなわち大径であり）、下端部１０６においてそれよりも小さな寸法を有する（すなわち小径である）。
【００２８】
クライオパネル１０２は、上端部１０４と下端部１０６とをつなぐ傾斜領域１０８を備える。傾斜領域１０８は、逆円錐台の側面にあたる。よって、クライオパネル１０２は、クライオパネル１０２の前面の法線が中心軸Ａに交差するように傾斜されている。傾斜領域１０８は、放射方向における当該クライオパネルの幅Ｄの実質的に全部を占めている。
【００２９】
ただし、図３に示されるように、クライオパネル１０２は、下端部１０６に取付部１１０を備えてもよい。取付部１１０は平坦な領域である。取付部１１０は、クライオパネル１０２をパネル取付部材１１２（図２及び図４参照）に取り付けるためのフランジである。パネル取付部材１１２は、クライオパネル１０２を冷凍機１６の第２ステージ２４（図１参照）に機械的に固定しかつ熱的に接続するために設けられている。こうした平坦な取付フランジを設けることにより、パネル取付部材１１２へのクライオパネル１０２の取付作業が容易になる。
【００３０】
なお、クライオパネル１０２は、逆円錐台状の形状には限られず、その他の任意の形状、例えば逆錐台状の形状であってもよい。傾斜領域１０８は、クライオパネル１０２の中心軸からの放射方向における当該クライオパネルの幅Ｄの少なくとも半分を占めていてもよい。傾斜領域１０８は、クライオパネル１０２の外周部に設けられていてもよい。この場合、傾斜領域１０８以外のクライオパネル１０２の部分（例えば内周部）は、放射方向に沿って水平に延びていてもよい。また、クライオパネル１０２をパネル取付部材１１２に取り付けるための取付部１１０（図３参照）は、クライオパネル１０２の中心軸に垂直な面に水平に延びる平坦部分には限られない。取付部１１０は、例えば、クライオパネル１０２の中心軸に沿って鉛直方向に延在する平坦部分を含む任意の非傾斜領域であってもよい。
【００３１】
クライオパネル１０２には、冷凍機１６を挿通させるための切り欠きまたは開口（図示せず）が形成されていてもよい。
【００３２】
図２に示されるように、複数のクライオパネル１０２は、放射シールド３０の中心軸Ａに同軸に配設されている。よって、複数のクライオパネル１０２の各々の傾斜領域１０８は、中心軸Ａに近い下端部１０６（図３参照）ではシールド開口２６から離れており、かつ中心軸Ａから遠い上端部１０４ではシールド開口２６に近接するように傾斜されている。傾斜領域１０８は、中心軸Ａからの放射方向におけるクライオパネル１０２の幅の実質的に全部を占めている。ポンプ入口１２に近いクライオパネル１０２は、ポンプ入口１２から遠いクライオパネル１０２よりも小型である。隣接する２つのクライオパネル１０２のうち上側のクライオパネルは、下側のクライオパネル１０２より小さい径を有する。このようにして、上側のクライオパネルと下側のクライオパネルとの間に水素ガスを受け入れるための隙間が形成されている。
【００３３】
図４は、図２に示すクライオパネルの配列を説明するための図である。図４においては、図２に示すクライオパネルアセンブリ１００の内部構造を破線で示している。
【００３４】
クライオパネルアセンブリ１００においては、複数のクライオパネル１０２が入れ子状に配列されている。このクライオパネル配列を、例えば、互いに隣り合う３つのクライオパネル１１４、１１６、１１８を例に挙げて以下に説明する。ポンプ入口１２に近い上側のクライオパネル１１４を第１クライオパネル１１４と呼び、３つのうち中間のクライオパネル１１６を第２クライオパネル１１６と呼び、ポンプ入口１２から遠い下側のクライオパネル１１８を第３クライオパネル１１８と呼ぶことにする。図２において、第１クライオパネル１１４は下から４番目のクライオパネルであり、第２クライオパネル１１６は下から３番目のクライオパネルであり、第３クライオパネル１１８は下から２番目のクライオパネルである。
【００３５】
以下ではこれら３つのクライオパネル１１４、１１６、１１８を用いてクライオパネルの位置関係を説明するが、図示されるように、他のクライオパネルも同様の位置関係を有するものと理解されたい。
【００３６】
図４に破線の矢印で、シールド前端２８からの第１視線１２０と第２視線１２２とを説明のために例示する。第１視線１２０は、シールド前端２８から第１クライオパネル１１４の外側末端への視線である。第２視線１２２は、シールド前端２８から第２クライオパネル１１６の外側末端への視線である。
【００３７】
第２クライオパネル１１６の前面における第１視線１２０の軌跡が、第２クライオパネル１１６の前面における吸着領域１２４と凝縮領域１２６との境界を与える。また、第３クライオパネル１１８の前面における第２視線１２２の軌跡が、第３クライオパネル１１８の前面における吸着領域１２４と凝縮領域１２６との境界を与える。同様にして、残りのクライオパネル１０２についても吸着領域１２４と凝縮領域１２６との境界を決めることができる。
【００３８】
したがって、ポンプ入口１２から遠いクライオパネル１０２は、当該クライオパネルの前面における吸着領域１２４の面積比率が大きい。一方、ポンプ入口１２に近いクライオパネル１０２は、当該クライオパネルの前面における吸着領域１２４の面積比率が小さいか、吸着領域１２４は存在せずに前面の全域が凝縮領域１２６である。特に、ポンプ入口１２に最も近い最上部のクライオパネル１３７は、その前面の全域が凝縮領域１２６である。ポンプ入口１２に最も近い数枚のクライオパネルの前面の全域が凝縮領域１２６であってもよい。
【００３９】
図２に戻る。クライオパネルアセンブリ１００は、上部構造１２８と下部構造１３０とに区分けされる。上部構造１２８は、少なくとも１つのクライオパネル１０２を備え、この少なくとも１つのクライオパネル１０２は、シールド前端２８に向かう傾斜角度をもつ傾斜領域１０８（図３参照）を備える。こうした傾斜を有するクライオパネル１０２を以下では上部クライオパネルと呼ぶことがある。なお、クライオパネルの傾斜角度とは、中心軸Ａに垂直な平面とクライオパネル１０２の表面との角度をいう。
【００４０】
上部クライオパネル１０２は、その背面１３２がクライオポンプ１０の外部から視認不能であるように調整された傾斜角度を有する。つまり、シールド前端２８からの視線が背面１３２に交差しないように背面１３２（すなわち傾斜領域１０８）の傾斜角度が決められている。よって、上部クライオパネル１０２の外側末端は、図２において破線の矢印１３４で示すように、シールド前端２８の僅かに下方に向けられている。したがって、上部クライオパネル１０２のそれぞれは傾斜角度が異なっており、上方のクライオパネルほど傾斜角度が小さい。なお、上部クライオパネル１０２の背面１３２をクライオポンプ１０の外部から視認不能とするために、シールド前端２８に代えて、クライオポンプ容器３８の前端４０からの視線を考慮すべき場合もあり得る。
【００４１】
クライオパネルアセンブリ１００の下部構造１３０は、少なくとも１つのクライオパネル１０２を備える。この少なくとも１つのクライオパネル１０２は、図２において破線の矢印１３６で示すように、シールド側部３６に向けて傾斜されている傾斜領域１０８（図３参照）を備える。こうした傾斜を有するクライオパネル１０２を以下では下部クライオパネルと呼ぶことがある。つまり、下部クライオパネル１０２はシールド側部３６に向かう傾斜角度をもつので、その背面１３８はクライオポンプ１０の外部から視認不能である。下部クライオパネル１０２のそれぞれは、等しい傾斜角度を有する。
【００４２】
上部クライオパネル１０２の背面１３２の全域に吸着剤が設けられている。また、下部クライオパネル１０２の背面１３８の全域に吸着剤が設けられている。このようにして、複数のクライオパネル１０２の各々は、クライオポンプ１０の外部から視認不能である部位に吸着領域１２４を備える。よって、クライオパネルアセンブリ１００は、吸着領域１２４がクライオポンプ１０の外部から完全に見えないように構成されている。
【００４３】
ところで、クライオポンプに蓄積された気体は通常、再生処理により実質的に完全に排出され、再生完了時にはクライオポンプは仕様上の排気性能に回復される。しかし、蓄積された気体のうち一部の成分は再生処理を経ても吸着剤に残留する割合が比較的高い。
【００４４】
例えば、イオン注入装置の真空排気用に設置されているクライオポンプにおいては、吸着剤としての活性炭に粘着性の物質が付着することが観察された。この粘着性物質は再生処理を経ても完全に除去することが困難であった。この粘着性物質は、処理対象基板に被覆されるフォトレジストから排出される有機系のアウトガスに起因すると考えられる。またはイオン注入処理でドーパントガスつまり原料ガスとして使用される毒性ガスに起因する可能性もある。イオン注入処理におけるその他の副生成ガスに起因する可能性も考えられる。これらのガスが複合的に関係して粘着性物質が生成されている可能性もある。
【００４５】
イオン注入処理では、クライオポンプの排気する気体の大半は水素ガスであり得る。水素ガスは再生により実質的に完全に外部に排出される。難再生気体は微量であれば、１回のクライオポンピング処理においてクライオポンプの排気性能に難再生気体が与える影響は軽微である。しかし、クライオポンピング処理と再生処理とを反復するうちに、難再生気体は徐々に吸着剤に蓄積され、排気性能を低下させていく可能性がある。排気性能が許容範囲を下回ったときには、例えば吸着剤またはそれとともにクライオパネルの交換、または吸着剤への化学的な難再生気体除去処理を含むメンテナンス作業が必要となる。
【００４６】
難再生気体はほぼ例外なく凝縮性気体である。外部からクライオポンプ１０へと向けて飛来する凝縮性気体の分子は、入口クライオパネル３２の周囲の開放領域を通過して、放射シールド３０またはクライオパネルアセンブリ１００の外周の凝縮領域１２６に直線的経路で到達し、それらの表面に捕捉される。ポンプ入口１２への吸着領域の露出を避けることにより、クライオポンプ１０に進入する気体に含まれる難再生気体から吸着領域は保護される。難再生気体は凝縮領域に堆積される。こうして、非凝縮性気体の高速排気と、難再生気体からの吸着領域の保護とを両立することができる。吸着領域の露出を避けることは、水分から吸着領域を保護することにも役立つ。
【００４７】
上述のように、複数のクライオパネル１０２が入れ子状に配列されている。各クライオパネル１０２は、その前面において傾斜領域１０８の外側端部に凝縮領域１２６を備える。第１クライオパネル１１４の上端部１０４が、第２クライオパネル１１６の凝縮領域１２６（すなわち上端部１０４）を越えてポンプ入口１２のほうに（より正確には斜め上方に）突き出している。ポンプ入口１２から遠い第２クライオパネル１１６が、ポンプ入口１２に近い第１クライオパネル１１４の傾斜領域１０８の大半及び下端部１０６を囲んでいる。このようにして、複数のクライオパネル１０２は、軸方向に重なり合って密に配列されている。
【００４８】
ただし、図２及び図４に示されるように、複数のクライオパネル１０２のうち入口クライオパネル３２に最も近い上部クライオパネル１３７は、入口クライオパネル３２に２番目に近い上部クライオパネル１３９と軸方向に重なり合っていない。このように、クライオパネルアセンブリ１００の上部構造１２８は、軸方向に離れて配列されている少なくとも１つのクライオパネルを備えてもよい。
【００４９】
ある実施形態においては、上部構造１２８の少なくとも一部または全部のクライオパネル１０２は、下部構造１３０のクライオパネル１０２と同様に、平行に配列されていてもよい。全部平行であると製作が容易である。この場合、トップパネル１３７の末端がクライオポンプ前端（の僅かに下方）に向けられ、それより下方のクライオパネルはシールド側部３６に向けられていてもよい。
【００５０】
図４に示されるように、第１クライオパネル１１４は、第１内側端部１４０と、第１外側端部１４１と、第１内側端部１４０と第１外側端部１４１とをつなぐ第１傾斜部１４２と、を備える。第２クライオパネル１１６は、第２内側端部１４３と、第２外側端部１４４と、第２内側端部１４３と第２外側端部１４４とをつなぐ第２傾斜部１４５と、を備える。第３クライオパネル１１８は、第３内側端部１４６と、第３外側端部１４７と、第３内側端部１４６と第３外側端部１４７とをつなぐ第３傾斜部１４８と、を備える。
【００５１】
これらのクライオパネル１１４、１１６、１１８は上述のように軸方向に入れ子状に配列されている。内側端部１４０、１４３、１４６は下端部１０６（図３参照）であり、外側端部１４１、１４４、１４７は上端部１０４（図３参照）である。内側端部１４０、１４３、１４６は、パネル取付部材１１２に取り付けられており、クライオパネル１１４、１１６、１１８の底部は閉じられている。外側端部１４１、１４４、１４７は、ポンプ入口１２に向けて開放された各クライオパネル１１４、１１６、１１８の入口開口を画定する。外側端部１４１、１４４、１４７は、シールド側部３６に向けられている。
【００５２】
傾斜部１４２、１４５、１４８は傾斜領域１０８（図３参照）であり、内側端部１４０、１４３、１４６から外側端部１４１、１４４、１４７へと直線的に延びている。傾斜部１４２、１４５、１４８は、シールド底部３４からシールド開口２６に向かうように中心軸Ａから放射方向に外向きに延びている。したがって、第１クライオパネル１１４と第２クライオパネル１１６との間には中心軸Ａの近傍から放射方向外向きに斜め上方へと直線的に延びる第１隙間１４９がある。第２クライオパネル１１６と第３クライオパネル１１８との間には中心軸Ａの近傍から放射方向外向きに斜め上方へと直線的に延びる第２隙間１５０がある。このようにして、クライオパネル１１４、１１６、１１８は、クライオパネル１１４、１１６、１１８間の隙間１４９、１５０に進入した気体分子を傾斜部１４２、１４５、１４８の上側の傾斜面で中心軸Ａに向けて反射するように配置されている。
【００５３】
ポンプ入口１２に近いほうから第１クライオパネル１１４、第２クライオパネル、第３クライオパネルの順に並んでいる。よって、シールド開口２６から第２内側端部１４３、第２傾斜部１４５、及び第２外側端部１４４への距離は、シールド開口２６から第１内側端部１４０、第１傾斜部１４２、及び第１外側端部１４１への距離よりも長い。同様に、シールド開口２６から第３内側端部１４６、第３傾斜部１４８、及び第３外側端部１４７への距離は、シールド開口２６から第２内側端部１４３、第２傾斜部１４５、及び第２外側端部１４４への距離よりも長い。
【００５４】
また、シールド開口２６から第２外側端部１４４への距離Ｆは、シールド開口２６から第１内側端部１４０への距離Ｅよりも短い。さらに、シールド開口２６から第３外側端部１４７への距離Ｇもまた、シールド開口２６から第１内側端部１４０への距離Ｅよりも短い。このように、ある１つの上側のクライオパネルの内側端部に比べて、それよりも下側のいくつかのクライオパネルの外側端部のほうがポンプ入口１２に近い。言い換えれば、ある１つの下側のクライオパネルの傾斜部は、それよりも上側のいくつかのクライオパネルの内側端部を越えて斜め上方に延びている。このようにして、複数のクライオパネル１０２が入れ子状に配列されている。
【００５５】
このようなクライオパネルどうしの位置関係は下部構造１３０だけでなく上部構造１２８のいくつかのクライオパネルについても共通する。ただし、この位置関係は下部構造１３０において顕著である。例えば、最も下方のクライオパネル１５１の外側端部は、それよりも６枚上方のクライオパネルの内側端部よりもポンプ入口１２に近い。
【００５６】
このようにして、クライオパネル１１４、１１６、１１８間に細長い隙間１４９、１５０が形成されている。これらの隙間１４９、１５０は、外側端部１４１、１４４、１４７の隙間入口から内側端部１４０、１４３、１４６へと深く延びている。隙間の深さは、隙間入口の幅よりも大きい。ここで、隙間の深さとは、外側端部から内側端部への距離、または、放射方向外側から内側への傾斜部の長さである。クライオパネルアセンブリ１００は、このように深い隙間構造をもつことにより、水素ガスの捕捉率を高めることができる。つまり、隙間１４９、１５０に一度進入した水素分子をなるべく外部に逃さずに捕捉することができる。
【００５７】
図５及び図６は、水素分子がクライオパネルに衝突するときの挙動を説明するための図である。図５に示されるクライオパネル配列においては、平板の第１クライオパネル１１４及び第２クライオパネル１１６が平行に配列されている。第１クライオパネル１１４及び第２クライオパネル１１６はクライオポンプ中心軸に垂直な面に沿って延びている。第２外側端部１４４の直上に第１外側端部１４１が配置されている。
【００５８】
水素分子１５２（または、その他の気体分子）のクライオパネル表面での衝突時の挙動は、基本的には光の反射と同様に考えることができる。ただし、水素分子１５２は、クライオパネル表面で単純に鏡面反射をするわけではない。水素分子１５２はクライオパネル表面で瞬間的に一度捉えられ、その直後に再びクライオパネル表面から放出される。そのため、水素分子１５２の放出される方向は確率的であり、一定ではない。水素分子１５２は、全方向に概ね等確率で放出されると考えることができる。よって、水素分子１５２の反射は光の乱反射に似ている。図５及び図６において、入射する水素分子１５２の軌跡を実線の矢印で例示し、反射された水素分子１５２の軌跡を破線の矢印で例示する。
【００５９】
図５に示されるクライオパネル配列においては、第２外側端部１４４から第１クライオパネル１１４を見るとき第１クライオパネル１１４によって覆われる角度範囲がちょうど９０度に等しい。したがって、第２外側端部１４４において反射された水素分子１５２は、およそ１／２の確率で第１クライオパネル１１４の背面へと向けられ、およそ１／２の確率で第１クライオパネル１１４から離れる方向に向けられる。
【００６０】
これに対して、図６に示されるクライオパネル配列においては、第１及び第２のクライオパネル１１４、１１６がそれぞれの外側端部１４１、１４４を斜め上方に向けるようにクライオポンプ中心軸に対し傾斜している。第２外側端部１４４の直上に第１外側端部１４１が配置されている。なお、図２及び図４に示されるように、第２外側端部１４４は第１外側端部１４１の放射方向外側にあってもよい。
【００６１】
図６に示されるクライオパネル配列においては、第２外側端部１４４から第１クライオパネル１１４を見るとき第１クライオパネル１１４によって覆われる角度範囲αが９０度を越えている。したがって、第２外側端部１４４において反射された水素分子１５２は、１／２より大きい確率で第１クライオパネル１１４の背面へと向けられる。水素分子１５２が第２外側端部１４４から第１クライオパネル１１４に向けられる確率は角度αによって決まる。可能な水素分子１５２の全反射範囲（例えば１８０度）のうち角度αが占める割合がこの確率を与える。このようにして、より多くの水素分子１５２を隣接するクライオパネルへと反射することができる。
【００６２】
再び図４を参照する。第１クライオパネル１１４の第１内側端部１４０と第２クライオパネル１１６の第２内側端部１４３との間隔Ｋよりも、第１クライオパネル１１４の第１外側端部１４１と第２クライオパネル１１６の第２外側端部１４４との間隔Ｌのほうが狭い。つまり、クライオパネルの取付間隔Ｋよりもクライオパネル間の隙間入口Ｌのほうが狭い。このようにして、クライオパネル間の隙間入口Ｌをポンプ入口１２に近づけることができる。
【００６３】
クライオパネルアセンブリ１００は、入口クライオパネル３２に近接して設けられている。そのため、より多数のクライオパネルを軸方向に配列することができる。なお、クライオパネルアセンブリ１００に入射する熱を少なくすることを重視する場合には、クライオパネルアセンブリ１００と入口クライオパネル３２との間隔を広げてもよい。
【００６４】
図７は、本発明のある実施の形態に係る水素ガスの真空排気方法を説明するための図である。上述のように、クライオポンプ１０は、クライオパネル１０２の入れ子状配列を備える。この真空排気方法は、入れ子状配列の隙間に進入した水素分子をクライオパネル１０２で反射することと、反射された水素分子を他のクライオパネル１０２で吸着することと、を備える。
【００６５】
例えば、図７において矢印Ｐで示すように、クライオポンプ１０に進入した水素分子をクライオパネル１０２間の細長い隙間に受け入れることができる。隙間に入射した水素分子は、クライオパネル表面での反射により隙間の奥へと導かれる。矢印Ｑで示すように、上方のクライオパネルの前面に当たった水素分子は、そのすぐ上のクライオパネルの背面に向けて反射される。また、矢印Ｒで示すように、放射シールドで反射した水素分子も、クライオパネル１０２間の細長い隙間に受け入れることができる。
【００６６】
このように、クライオパネルアセンブリ１００は、クライオポンプ１０に進入した水素分子をクライオパネル構造の中心部に向けて導くように構成されている。クライオパネル構造の中心部には吸着領域が形成されている。したがって、水素分子を効率的に吸着することができ、水素ガスの高速排気を実現することができる。
【００６７】
本出願人が先に提案したクライオポンプもまた、水素の高速排気と吸着剤の保護とを両立する独自のクライオパネル構造を備える。このクライオパネル構造においては、個々のクライオパネルがクライオポンプの中心軸に垂直な平面に沿って放射シールドに向けて延びている。このようなクライオパネル構造は図５に例示される。こうしたクライオポンプは、例えば、特願２０１１−１０７６６９号、特願２０１１−１０７６７０号、米国特許出願第１３／４５８６９９号、米国特許第１３／４５８７５１号に開示されている。これらの全体が本願明細書に参照により援用される。
【００６８】
こうした水平クライオパネルをもつクライオポンプに比べて、本実施形態による傾斜クライオパネルをもつクライオポンプは、さらに、水素ガスの排気速度がおよそ２０％から３０％優れることが、モンテカルロ法に基づくシミュレーションによって確認されている。
【００６９】
また、ある真空システムには多数のクライオポンプが設置されることがある。本実施形態によるクライオポンプを使用することにより、クライオポンプの設置台数を減らすことができる。つまり、少ない台数のクライオポンプで同等の排気速度を達成することができる。例えば、４台のクライオポンプを３台のクライオポンプで代替する場合には、クライオポンプシステムに要するコストはおよそ３／４に低減される。よって、真空システムを構成するためのトータルコストを大きく減らすことができる。
【００７０】
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【００７１】
図８は、本発明のある実施の形態に係るクライオポンプ１０の概略側面図である。クライオポンプ１０は、クライオパネルアセンブリ１００を備える。クライオパネルアセンブリ１００は、上部構造１２８と下部構造１３０とを備える。下部構造１３０は図２を参照して説明した上述の実施形態と同様に構成されている。図８においては、上部構造１２８の全体を図示するために、下部構造１３０のうち上側中央部分の図示が省略されている。
【００７２】
上部構造１２８は、逆錐台形状をもつクライオパネル１０２とは逆向きの形状のクライオパネル１０３を備える。すなわち、上部構造１２８のクライオパネル１０３は、錐台形状（例えば円錐台形状）を有する。クライオパネル１０３は平板であってもよい。クライオパネル１０３は、ポンプ入口１２に近いものほど大型（大径）である。ただし、ポンプ入口１２に最も近いクライオパネル１０３であっても、入口クライオパネル３２より小型であり、かつ下部構造１３０のクライオパネル１０２より小型である。上部構造１２８のクライオパネル１０３はその背面に吸着領域を有する。上部構造１２８のクライオパネル１０３は、下部構造１３０のクライオパネル１０２で反射された水素分子を吸着することができる。
【００７３】
よって、クライオパネルアセンブリ１００は、シールド開口２６と複数のクライオパネル１０２との間に設けられている少なくとも１つの吸着パネル１０３を備える。少なくとも１つの吸着パネル１０３は、シールド側部３６に向けて延在している。少なくとも１つの吸着パネル１０３は、複数のクライオパネル１０２で反射された気体分子を吸着するための吸着領域を背面に備える。このようにして、クライオパネルアセンブリ１００の上部構造１２８が吸着専用のクライオパネルとして構成されていてもよい。
【００７４】
図９は、本発明のある実施の形態に係るクライオポンプ１０の概略上面図である。簡明化のため図９には複数のクライオパネル１０２のうち１つのクライオパネル１０２のみを図示している。
【００７５】
図９に示されるように、クライオパネル１０２は、複数（例えば３つ以上）のパネル片１５４に分割されている。図９においては、クライオパネル１０２が６つのパネル片１５４に分割され、個々のパネル片１５４は三角形状の形状を有する。よって、クライオパネル１０２は逆六角錐形状を有する。なおパネル片１５４の形状は任意であり、例えば四角形状であってもよい。パネル片１５４は表面が平坦であってもよいし、湾曲していてもよい。
【００７６】
パネル片１５４間にはスリット１５６が形成されている。気体分子はスリット１５６を通過して、その奥にあるクライオパネルに到達することができる。このようなスリット１５６は、図２に示すクライオパネル１０２に設けられていてもよいし、図８に示すクライオパネル１０２に設けられていてもよい。
【００７７】
一般に、水素分子は多くがクライオパネルアセンブリ１００の吸着領域の外周部分で吸着される。クライオパネル１０２にスリット１５６を設けることにより、クライオパネルアセンブリ１００のより中心部に又はより深部に水素分子を導くことができる。したがって、吸着される水素分子の偏在を緩和することができる。中心部又は深部の吸着領域を活用することができるので、水素の吸蔵量を大きくすることができる。
【００７８】
スリット１５６は、クライオパネルアセンブリ１００の上方で多く、下方で少なくなるように配置されていてもよい。つまり、クライオパネルアセンブリ１００は、上方でパネル片１５４が疎に配置され、下方で密に配置されていてもよい。スリット１５６は、最も下方のクライオパネル１０２には設けないようにしてもよい。また、スリット１５６は、隣接するクライオパネル１０２間で互いに位置をずらして設けられていてもよい。例えば、スリット１５６は、軸方向に上方から下方へとらせん状にずらして設けられていてもよい。
【００７９】
ある１つのクライオパネル１０２を形成する複数のパネル片１５４は、分割されていない単一のクライオパネル１０２と同様に、ある特定の取付位置でパネル取付部材１１２に取り付けられている。よって、個々のパネル片の取付位置を含む取付面を考えることができ、この取付面は、中心軸Ａに垂直に交わる平面である。複数のパネル片１５４は、取付面に対してねじれ角を有して取り付けられていてもよい。このようにして、あるパネル片１５４の前面で反射した水素分子が隣接するパネル片１５４の背面に向けられるようにクライオパネル１０２を構成してもよい。
【００８０】
好ましいある実施形態においては、クライオパネルアセンブリ１００は、複数の吸着パネル１０３を備える上部構造１２８（図８参照）と、複数のスリット１５６を各々が有する複数のクライオパネル１０２（図９参照）を備える下部構造１３０と、を備えてもよい。スリット１５６は、最も下方のクライオパネル１０２には設けないようにしてもよい。こうしたクライオパネル構造はいわば、パイナップル型と呼ぶこともできる。パイナップル型のクライオパネル構造についても、上述のすり鉢型のクライオパネル構造と同等の水素排気速度を実現することが、モンテカルロ法に基づくシミュレーションによって確認されている。
【００８１】
なお、図９には、入口クライオパネル３２が破線で示されている。併せて、図９には、入口クライオパネル３２を放射シールド３０に取り付けるための十字形状のパネル取付構造１５８も破線で示す。
【００８２】
本発明の実施形態は以下のように表現することもできる。
【００８３】
１．シールド開口を画定するシールド前端と、前記シールド開口に対向するシールド底部と、前記シールド前端から前記シールド底部へと延在するシールド側部と、を備える放射シールドと、
前記放射シールドより低温に冷却されるクライオパネルアセンブリであって、前記シールド開口から前記シールド底部へと向かう方向に沿って配列されている複数のクライオパネルを備えるクライオパネルアセンブリと、を備え、
前記複数のクライオパネルは、
第１内側端部と、前記シールド側部に向けられた第１外側端部と、を備える第１クライオパネルと、
第２内側端部と、前記シールド側部に向けられた第２外側端部と、を備える第２クライオパネルと、を備え、
前記シールド開口から前記第２内側端部への距離は前記シールド開口から前記第１内側端部への距離よりも長く、前記シールド開口から前記第２外側端部への距離は前記シールド開口から前記第１外側端部への距離よりも長く、
前記シールド開口から前記第２外側端部への距離は、前記シールド開口から前記第１内側端部への距離よりも短いことを特徴とするクライオポンプ。
【００８４】
この実施形態によると、第２クライオパネルは第１クライオパネルの奥にあるが、第２クライオパネルの外側のほうが第１クライオパネルの内側よりもシールド開口に近くなるように２つのクライオパネルは配置されている。そのため、２つのクライオパネルの隙間は、クライオパネルの内側端部から外側端部へと斜め上方に延びている。このように細長い隙間に水素ガスを受け入れて、隙間の奥へと水素ガスを導くことができる。よって、水素ガスを効率的に捕捉することができる。
【００８５】
２．前記複数のクライオパネルは、第３内側端部と、前記シールド側部に向けられた第３外側端部と、を備える第３クライオパネルをさらに備え、
前記シールド開口から前記第３内側端部への距離は前記シールド開口から前記第２内側端部への距離よりも長く、前記シールド開口から前記第３外側端部への距離は前記シールド開口から前記第２外側端部への距離よりも長く、
前記シールド開口から前記第３外側端部への距離は、前記シールド開口から前記第１内側端部への距離よりも短いことを特徴とする実施形態１に記載のクライオポンプ。
【００８６】
３．前記第２外側端部から前記第１クライオパネルを見るとき前記第１クライオパネルによって覆われる角度範囲が９０度を越えるように、前記第２外側端部に対して前記第１クライオパネルが配置されていることを特徴とする実施形態１または２に記載のクライオポンプ。
【００８７】
４．前記複数のクライオパネルの各々は、前記放射シールドの中心軸に近い部位で前記シールド開口から離れ前記中心軸から遠い部位で前記シールド開口に近接するように傾斜されている傾斜領域を備え、前記中心軸からの放射方向における当該クライオパネルの幅の少なくとも半分が前記傾斜領域であることを特徴とする実施形態１から３のいずれかに記載のクライオポンプ。
【００８８】
５．前記幅の実質的に全部が前記傾斜領域であることを特徴とする実施形態４に記載のクライオポンプ。
【００８９】
６．前記クライオパネルアセンブリは、前記複数のクライオパネルを支持するための支持部材を備え、
前記複数のクライオパネルの各々は、当該クライオパネルを前記支持部材に取り付けるための非傾斜領域を備えることを特徴とする実施形態４または５に記載のクライオポンプ。
【００９０】
７．前記複数のクライオパネルの各々は、逆錐台状の形状を有することを特徴とする実施形態１から６のいずれかに記載のクライオポンプ。
【００９１】
８．前記複数のクライオパネルは、クライオポンプ外部から視認不能である部位に吸着領域を備えることを特徴とする実施形態１から７のいずれかに記載のクライオポンプ。
【００９２】
９．前記クライオパネルアセンブリは、前記シールド開口と前記複数のクライオパネルとの間に設けられている少なくとも１つのクライオパネルをさらに備え、
前記少なくとも１つのクライオパネルは、前記シールド前端またはクライオポンプ容器前端に向けて傾斜されていることを備えることを特徴とする実施形態１から８のいずれかに記載のクライオポンプ。
【００９３】
１０．前記少なくとも１つのクライオパネルは、その背面がクライオポンプ外部から視認不能であるように調整された傾斜角度を有することを特徴とする実施形態９に記載のクライオポンプ。
【００９４】
１１．前記クライオパネルアセンブリは、前記シールド開口と前記複数のクライオパネルとの間に設けられている少なくとも１つの吸着パネルをさらに備え、
前記少なくとも１つの吸着パネルは、前記シールド側部に向けて延在しており、
前記少なくとも１つの吸着パネルは、前記複数のクライオパネルで反射された気体分子を吸着するための吸着領域を背面に備えることを特徴とする実施形態１から１０のいずれかに記載のクライオポンプ。
【００９５】
１２．前記複数のクライオパネルの少なくとも１つには、気体分子を通過させることができるスリットが形成されていることを特徴とする実施形態１から１１のいずれかに記載のクライオポンプ。
【００９６】
１３．前記第１クライオパネルと前記第２クライオパネルとの間に形成される隙間の深さは、当該隙間の入口の幅よりも大きいことを特徴とする実施形態１から１２のいずれかに記載のクライオポンプ。
【００９７】
１４．複数のクライオソープションパネルを備えるクライオパネル構造であって、
前記複数のクライオソープションパネルの各々は、放射方向外側でクライオポンプ入口に近く放射方向内側で該入口から離れる傾斜前面を備え、該傾斜前面は非吸着領域を備え、
前記複数のクライオソープションパネルは、隣り合う２つのクライオソープションパネルのうち前記クライオポンプ入口に近接する一方のクライオソープションパネルが、前記クライオポンプ入口から離れている他方のクライオソープションパネルの非吸着領域を越えて前記クライオポンプ入口のほうに突き出すように入れ子状に配列されていることを特徴とするクライオパネル構造。
【００９８】
この実施形態によると、隣り合う２つのクライオソープションパネルが入れ子状に配列されている。そうした入れ子状配列の隙間に水素ガスを受け入れて、隙間の奥へと水素ガスを導くことができる。よって、水素ガスを効率的に捕捉することができる。
【００９９】
１５．前記複数のクライオソープションパネルの各々は、前記クライオポンプ入口に近い側で大きな寸法を有し前記クライオポンプ入口から遠い側で小さい寸法を有する逆錐台状の形状を有しており、
前記複数のクライオソープションパネルは、前記他方のクライオソープションパネルが前記一方のクライオソープションパネルを囲むようにして配列されていることを特徴とする実施形態１４に記載のクライオパネル構造。
【０１００】
１６．前記非吸着領域は、前記クライオポンプ入口を通じて視認される前記複数のクライオソープションパネルの外周部に形成されていることを特徴とする実施形態１４または１５に記載のクライオポンプ。
【０１０１】
１７．複数のクライオソープションパネルを備えるクライオパネル構造であって、
前記複数のクライオソープションパネルの各々は、放射方向外側でクライオポンプ入口に近く放射方向内側で該入口から離れる傾斜前面を備え、該傾斜前面は放射シールドに向かう傾斜角度を有しており、
前記複数のクライオソープションパネルは、隣り合う２つのクライオソープションパネルのうち前記クライオポンプ入口に近接する一方のクライオソープションパネルが、前記クライオポンプ入口から離れている他方のクライオソープションパネルの上端を越えて前記クライオポンプ入口のほうに突き出すように入れ子状に配列されていることを特徴とするクライオパネル構造。
【０１０２】
１８．クライオポンプにより水素を排気する真空排気方法であって、
前記クライオポンプは、クライオパネルの入れ子状配列を備えており、本方法は、
前記入れ子状配列の隙間に進入した水素分子をクライオパネルで反射することと、
反射された水素分子を他のクライオパネルで吸着することと、を備えることを特徴とする方法。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  クライオポンプ、  １２  ポンプ入口、  ２６  シールド開口、  ２８  シールド前端、  ３０  放射シールド、  ３４  シールド底部、  ３６  シールド側部、  ３８  クライオポンプ容器、  ４０  前端、  １００  クライオパネルアセンブリ、  １０２  クライオパネル、  １０８  傾斜領域、  １１４  第１クライオパネル、  １１６  第２クライオパネル、  １１８  第３クライオパネル、  １２４  吸着領域、  １３２  背面、  １３８  背面、  １４０  第１内側端部、  １４１  第１外側端部、  １４３  第２内側端部、  １４４  第２外側端部、  １４６  第３内側端部、  １４７  第３外側端部、  １５２  水素分子、  １５６  スリット。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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