(57)【特許請求の範囲】
【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筒型の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、該筒型のシールドの開口部に該シールドの筒内へ凹入した凹部を有するバッフルを該シールドの壁面との間に隙間を設けて取り付け、該隙間の内部及び該凹部の底部と対向した位置にクライオパネルの延長部を設けたことを特徴とするクライオポンプ。
【請求項２】
上記バッフルは、ポンプケースの開口からはシールドの内部を覗けないようにフィンを配列して構成した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】
上記ポンプケースは長方形の開口を有し、その開口内に沿わせて上記シールドの開口部を開口させ、該開口部に長方形の凹入部を持つバッフルを該シールドの壁面と隙間を設けて取り付けたことを特徴とする請求項１に記載のクライオポンプ。
【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筒型の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、該筒型のシールドの開口部に該シールドの筒内へ凹入した凹部を有するバッフルを該シールドの壁面との間に隙間を設けて取り付け、該隙間の内部及び該凹部の底部と対向した位置にクライオパネルの延長部を設けることにより、上記の目的を達成するようにした。該バッフルは、ポンプケースの開口からはシールドの内部を覗けないようにフィンを配列して構成され、該ポンプケースは長方形の開口を有し、その開口内に沿わせて該シールドの開口部を開口させ、該開口部に長方形の凹入部を持つバッフルを該シールドの壁面と隙間を設けて取り付けることが狭い箇所での排気に有利である。
【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乃至図５は、本発明のクライオポンプ１をイオン注入装置の幅の狭いマグネット室２に直接取り付けて排気できるように構成した例を示し、該クライオポンプ１のポンプケース３の内部に従来のものと同様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に筒型のシールド６を熱的に連結し、該シールド６の開口部６ａ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１３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の開口３ａからその内部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、該バッフル９にシールド６の筒内へ凹入する凹入部１０を形成し、該シールド６の壁面６ｂと隙間１１を存して取り付け、該隙間１１の内部及び該凹入部１０の底部１０ａと対向した位置に該クライオパネル８からの延長部８ａ、８ｂを設けるようにし、該開口３ａから凹入部１０内へ飛び込んだ気体分子を確実にバッフル９やクライオパネル８などの低温面にて吸着し、有効排気速度が向上するようにした。
【０００８】
図示の例は、該ポンプケース３の開口３ａの幅Ｗと高さＨの比を前方のフランジ１２により１０：１とし、該凹入部１０の深さＤをＨ／２としたもので、バッフル９は該凹入部１０の幅方向の側面を除きフィン９ｂで覆った。該フィン９ｂは開口３ａから該シールド６の内部を覗けないように傾斜を調節して取り付けられる。この構成では該凹入部１０の上下のフィン９ｂの背後にそれぞれ隙間１１が設けられるので、クライオパネル８の延長部８ａを略Ｕ字状に形成し、そのＵ字の先端部を各隙間１１に介入させた。また、該延長部８ａの内部には熱伝導材１３を取り付け、これに４段に板状の延長部８ｂを設けるようにした。
【０００９】
気体分子が通常のクライオポンプの開口に入射したとき、cos法則で反射するが、本発明のものでは、開口に凹入部１０が設けられているので、該マグネット室２内から開口３ａを介して凹入部１０に気体分子が入射すると、該凹入部１０内で反射し開口３ａへ殆ど戻ることがなく、反射を繰り返してバッフル９を抜け、その背後のクライオパネル８の延長部８ａ、８ｂに吸着排気され、配管がないので凹入部１０へ入射する確率も高く、しかも確実に吸着できるので、クライオポンプ１の持つ排気速度を有効に利用して該マグネット室２内を迅速に排気できる。
【００１０】
該マグネット室２が前方のイオン注入室へのイオンビームを導いている場合、該イオン注入室の基板のレジストから不純物ガスが放出され、そのうちの直進性の強いガスはマグネット室２まで逆流し、該室２内の真空を低下させがちになるが、このような場合でもその室壁に本発明のクライオポンプ１を設けておくことで、真空圧を低下することができ、イオンビームがガスと衝突して拡散したり、不純物イオンが発生したりすることがなく、イオン電流の設定精度を高め得られ、エネルギーコンタミネーションの原因となるイオンの荷電変換効率は図６のようになり、例えば２価から１価にあるいは２価を３価に変換する効率を従来のものよりも数十分の１に低減できる。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。
【００１１】
【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の開口部に、該シールドの筒内へ凹入した凹入部を有するバッフルを該シールドの壁面との間に隙間を設けて取り付け、該隙間内と凹入部の底面に対向した位置にクライオパネルの延長部を設けたので、バッフルに入射する気体分子を確実に吸着排気できて排気速度が向上し、配管なしに直接排気部分に取り付けられるのでポンプの持つ排気速度が損なわれることもなく、請求項３の構成とすることで狭い幅の空間の排気に好都合に適用できる等の効果がある。
【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の左側面図
【図５】図３の５−５線部分の断面図
【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  クライオポンプ、２  マグネット室、３  ポンプケース、３ａ  開口、４  冷凍機、６  シールド、６ａ  開口、６ｂ  壁面、８  クライオパネル、８ａ・８ｂ  延長部、９  バッフル、１０  凹入部、１０ａ  底部、１１  隙間、
【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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