(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の構成要件（Ａ01）〜（Ａ03）を備えたことを特徴とする真空排気装置、
（Ａ01）側壁と、前記側壁に形成されたセル収容部連通口と、前記側壁の下端を密閉する下端壁と、前記側壁上部及び側壁の少なくとも一方に形成された真空容器内部に連通する排気口と、前記側壁の下端部に形成された下部フランジとを有するポンプ本体と、
一対の互いに平行に配置された陰極と、前記陰極間に配置された複数の筒状陽極とを有し、前記陰陽極間に印加される電圧により放出される電子によって気体をイオン化して排気するイオンポンプセルと、
前記ポンプ本体の側壁に連結され且つ内部が前記セル収容部連通口に連通し、前記真空容器及びポンプ本体内部の気体を排気する前記イオンポンプセルを内部に収容するセル収容部材と、
前記セル収容部材の外部に装着されて、前記イオンポンプセルの筒状陽極の軸方向に沿って磁場を印加する磁場印加部材と
を有するイオンポンプ、
（Ａ02）前記ポンプ本体と真空容器とを連結し、且つ、前記ポンプ本体の排気口と真空容器内部とを連通させる排気連結部材、
（Ａ03）前記真空容器の下端部を固定する下部固定部材により前記下部フランジが固定された前記イオンポンプ。
【請求項２】
下記の構成要件（Ａ04）を備えたことを特徴とする請求項１記載の真空排気装置、
（Ａ04）前記真空容器の下端部を固定支持する防振構造のベースプレートと、
一端を前記ベースプレートに固定支持され且つ他端が前記ポンプ本体の下部フランジを固定支持するポンプ固定部材と
を有する前記下部固定部材。
【請求項３】
下記の構成要件（Ａ05）を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の真空排気装置、
（Ａ05）前記ポンプ本体及びセル収容部の剛性を高めるために前記ポンプ本体の側壁及びセル収容部の側壁の少なくとも一方に設けられたリブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオンポンプ等を用いた真空排気装置に関し、特に電子顕微鏡や半導体製造・検査装置等振動の影響を受けることを考慮する必要がある真空排気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来のイオンポンプを有する真空排気装置を備えた電子顕微鏡の説明図である。
図９は従来のイオンポンプの説明図である。
図１０は従来のイオンポンプの各部材の説明図であり、図１０Ａはポンプ本体の斜視図、図１０Ｂはポンプ本体のセル収容部連通口が変形した状態を示す図、図１０Ｃはセル収容部材のセル収容部連通口との接合部分が変形した状態を示す図である。
図１１は従来のイオンポンプのセル収容部材に装着される磁場印加部材の斜視図である。
図１２は従来のイオンポンプのポンプ本体に装着される磁場印加部材の斜視図である。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、右左方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
【０００３】
図８、図９において、防振構造を有するベースプレート０１上に電子顕微鏡ＥＭ及び真空排気装置Ｈが固定されている。前記電子顕微鏡ＥＭは、鏡筒（真空容器）０２を有している。前記鏡筒０２の外側壁には、鏡筒０２内部の上側部分を真空状態に排気する上部イオンポンプ０６と、内部中央部分を真空状態に排気する中央部イオンポンプ０７と、内部下側部分を真空状態に排気するメインポンプ（下部イオンポンプ）０８とが接続されている。
【０００４】
前記ベースプレート０１上には、４本の支柱０１１を介して取り付けプレート０１２が支持されており、前記取り付けプレート０１２には前記メインポンプ０８が固定支持されている。
前記取付プレート０１２の上部には前記鏡筒０２に連通する排気管０１５が設けられている。前記メインポンプ０８は、前記排気管０１５に接続する円筒状のポンプ本体０１６を有する。
図９において、前記ポンプ本体０１６の上端部には前記排気管０１５内部に接続する排気口０１６ａ（図９参照）が形成され、下端部は密閉されている。また、前記ポンプ本体０１６の上端外周部にはコンフラットフランジ０１６ｂ（図９参照）が形成されている。前記コンフラットフランジ０１６ｂによって、前記ポンプ本体０１６と排気管０１５とが気密状態で連通し、且つ前記ポンプ本体０１６の上端部が取り付けプレート０１２にボルトで固定支持されている。
【０００５】
図８〜図１０において、前記メインポンプ０８の左側壁（−Ｙ側壁）には鉛直方向に伸びるセル収容部連通口０１６ｃ（図１０Ａ参照）が形成されている。また、前記ポンプ本体０１６の左側壁のセル収容部連通口０１６ｃの上下には、マグネット装着部０１６ｄ（図９参照）が形成されている。
前記ポンプ本体０１６の左側壁（−Ｙ側壁）には、セル収容部材０１７が連結（溶接）されており、セル収容部材０１７の内部は前記セル収容部連通口０１６ｃを通じてポンプ本体０１６内部と連通している。即ち、セル収容部材０１７の内部は、ポンプ本体０１６、排気管０１２及び鏡筒０２と気密状態で連通している。前記セル収容部０１７の左側壁には、上下一対のマグネット装着部０１７ａが設けられている。前記セル収容部０１７内部には、前後方向（Ｘ軸方向）に対向して配置された一対の陰極板と陰極間に配置された陽極筒を有するイオンポンプセル（図示せず）が収容されている。
【０００６】
図９、図１１において、前記セル収容部０１７（図９参照）の外部には、セル収容部０１７を前後（Ｘ軸方向）から挟み込むようにマグネットアセンブリ（磁場印加部材）０１８（図１１参照）が設けられている。前記マグネットアセンブリ０１８は前後方向（Ｘ軸方向）に対向する異なる磁極を有する一対のマグネット０１８ａ，０１８ａと、各マグネット０１８ａを支持する支持部０１８ｂ、０１８ｂと、支持部０１８ｂどうしを接続する接続部０１８ｃとを有する。したがって、前記一対のマグネット０１８ａ，０１８ａは、セル収容部０１７内に前後方向（Ｘ軸方向）に沿う磁場を印加する。
前記支持部０１８ｃにはアセンブリ装着孔０１８ｄが形成されており、アセンブリ装着孔０１８ｄを貫通して、前記マグネット装着部０１７ａに嵌合するボルトによって、前記マグネットアセンブリ０１８はセル収容部０１７に固定状態で装着される。
前記符号０１及び０６〜０１８によって示された部材によって真空排気装置Ｈが構成されている。
【０００７】
また、前記セル収容部０１７内に磁場を印加するための部材として、図１１に示すマグネットアセンブリ０１８ではなく、図１２に示すマグネットアセンブリ０１８′を使用することも従来公知である。前記マグネットアセンブリ０１８′は、一対のマグネット０１８ａ′と、支持部０１８ｂ′と、接続部０１８ｃ′とを有している。そして、前記接続部０１８ｃ′にはブラケット０１８ｅが設けられており、前記ブラケット０１８ｅが前記マグネット装着部０１６ｄにボルトで固定されることによってマグネットアセンブリ０１８′がポンプ本体に固定される。
【０００８】
前記構成を備えた従来の電子顕微鏡ＥＭ内部を排気する真空排気装置Ｈでは、イオンポンプセルは、前記陰極から電子を放出して電極間の気体をイオン化する。前記イオン化された気体は、陰陽極間の電場及びマグネットアセンブリ０１８，０１８′による磁場によって力を受けて移動し、電極に吸着される。したがって、前記イオンポンプセル及びマグネットアセンブリ０１８，０１８′によって電極間の圧力が減少、即ち排気されるので、セル収容部０１７、ポンプ本体０１６、接続管０１５が排気され、結果として前記鏡筒０２内部が排気される。そして、前記鏡筒０２内部が高真空まで排気された状態で、電子銃等を作動させて検査を行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
電子顕微鏡や半導体製造装置等は、電子ビームを使って顕微分析動作、描画動作等の精密な動作を行うため内部を真空にする必要があり、真空状態に排気する真空ポンプが使用されてきた。しかし、真空ポンプ等の振動が作業結果に悪影響を及ぼしていた。また、前記電子顕微鏡等は非常に微細な作業を行うため、各構成部材が高精度に製作されている。このため、外部からの振動の伝達は精密に調整された装置に誤差を発生させることとなる。そこで、前記従来の電子顕微鏡ＥＭや半導体製造装置、検査装置等の振動の影響を受け易くかつ内部が真空に保持される装置では、振動を発生させないイオンポンプを使用したり、ベースプレートに防振構造を施して、振動の悪影響及び構成部材間の誤差の発生を抑えていた。
【００１０】
しかし、前記防振構造等を採用しても、外部からの振動（すなわち、外乱）による装置の振動を完全に防止することができない。前記外乱の要因としては、（ａ）電子顕微鏡ＥＭが収容された建造物の付近を通過する自動車等による振動、（ｂ）前記防振用ベースプレート０１が収容された建造物の風による揺れ、及び付近の高層建造物の風による揺れに基づく地面の揺れ、（ｃ）近くに配置された発電機等の振動源、が考えられる。電子顕微鏡や半導体製造装置等を高精度に作動させるためには、前記外乱による振動の悪影響も防止しなければならない。特に、低周波数の前記外乱による振動によって真空排気装置Ｈが共振して振動した時は、振幅が大きくなるため作業結果への悪影響が大きくなる。前記外乱による振動が装置に伝達されたときに、装置自体の固有振動数が高ければ、装置の振動が防止され、作業結果への悪影響や部材間の誤差を抑えることが可能である。
【００１１】
図８〜図１２に示す、前記従来の真空排気装置Ｈでは、イオンポンプ０８が上端部のコンフラットフランジ０１６ｂによって取付プレート０１２に吊り下げられて固定されている。したがって、前記イオンポンプ０８の下端部は自由端となっているため、イオンポンプ０８の固有振動数は低く、外乱等の振動によってイオンポンプ０８が共振し易く、真空排気装置Ｈ及び電子顕微鏡ＥＭが振動し易い。
【００１２】
また、従来のイオンポンプ０８では、マグネットアセンブリ（磁場印加部材）０１８がアセンブリ装着孔０１８ｄまたはブラケット０１８ｅによって、ポンプ本体０１６またはセル収容部０１７に装着されている。このように、接続部０１８ｃ，０１８ｃ′の中心部分で装着した場合、装着されている部分の両側に存在するマグネット０１８ａ；０１８ａ′の質量が大きいため、イオンポンプ０８の固有振動数は低くなる。すなわち、前記従来のマグネットアセンブリ０１８；０１８′も低周波数で共振し易く、作業結果に悪影響を及ぼし易い。
【００１３】
さらに、前記従来の真空排気装置Ｈでは、メインポンプ０８のポンプ本体０１６とセル収容部０１７との連結部にセル収容部連通口０１６ｃが形成されているため、セル収容部連通口０１６ｃの周辺部分の剛性が低下している。即ち、静的（外力が加わらない場合）には十分な強度を持っている従来のイオンポンプでも、動的（振動等の外力が加わった時）には、図１０Ｂ、図１０Ｃに示すように、連通口０１６ｃの中央部分が開いたり、閉じたりする変形を起こす場合がある。その上、前記セル収容部０１７または前記セル収容部連通口０１６ｃの上下には、固有振動数が低い上に質量の大きなマグネットアセンブリ０１８（図８、図１１参照）が装着されるので、マグネットアセンブリ０１８が振動した場合、セル収容部連通口０１６ｃの変形が発生しやすい構造となっている。この変形によって、真空排気装置Ｈや電子顕微鏡ＥＭの各構成部材間に誤差が生じる可能性がある。ポンプ本体０１６とセル収容部０１７との連結部を溶接によって接合した場合でも、相互に補強し合う効果は小さく、接合部（即ちセル収容部連通口０１６ｃ）での変形を起こし易いという点では大きな改善は望めない。
【００１４】
したがって、前記従来の真空排気装置Ｈは、構造的に固有振動数が低く、低周波数で共振し易いため、検査結果（作業結果）に悪影響を及ぼし易い問題があった。さらに、構造的に固有振動数が低いため、動的に変形し易く（即ち、動的な剛性（強度）が低い）、精密に調整された構成部材間に誤差を生じさせ易いという問題点もあった。
【００１５】
（解析）
図１３は吊下げ型のイオンポンプモデルの有限要素解析図である。
図１４は前記図１３のイオンポンプの下端を固定したイオンポンプモデルの有限要素解析図である。
前記問題点に鑑みて、本発明者は、前記従来の真空排気装置Ｈにおいて、イオンポンプ０８を含む真空排気装置全体の剛性及び固有振動数を高める研究を重ねた。そして、前記ポンプ本体０１６の下端部を自由端とせず、ポンプ本体０１６の下端部にフランジ０２１（図１４参照）を設け、前記フランジ０２１とベースプレート０１との間に下部固定部材０２２（図１４参照）を配置してポンプ本体０１６の下端部をベースプレート０１に対して固定することによって、真空排気装置全体の剛性が高くなり、固有振動数が上昇することを見出した。
従来の吊下げ型のイオンポンプモデルの有限要素解析の結果を図１３に示し、イオンポンプ０８下端部を固定した有限要素解析の結果を図１４に示す。
【００１６】
図１３，図１４において、吊下げ型のイオンポンプモデルの第２モードの固有振動数は１８．８６９７７Ｈｚであり、下端部を固定したイオンポンプモデルの第２モードの固有振動数は７１．１３０８Ｈｚであった。したがって、下端部を固定したイオンポンプモデルが吊下げ型のものより固有振動数が高くなっており、低周波数で共振し難くなっていることが確認された。
【００１７】
本発明は前述の事情に鑑み、下記（Ｏ01）〜（Ｏ03）の記載内容を課題とする。
（Ｏ01）イオンポンプの支持固定構造の剛性を高めて、真空排気装置の固有振動数を高めること。
（Ｏ02）真空排気装置で使用するイオンポンプのポンプ本体とセル収容部との接合部近傍部分の剛性を高めて前記イオンポンプの固有振動数を高くすること。
（Ｏ03）磁場印加部材の低周波数での共振を防止することによって、真空排気装置の構成部材間の誤差の発生を防止すること。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
次に、前記課題を解決した本発明を説明するが、本発明の要素には、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、実施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。また、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。
【００１９】
（本発明）
前記課題を解決するために、本発明の真空排気装置は、下記の構成要件（Ａ01）〜（Ａ03）を備えたことを特徴とする。
（Ａ01）側壁と、前記側壁に形成されたセル収容部連通口（１６ｆ）と、前記側壁の下端を密閉する下端壁と、前記側壁上部及び側壁の少なくとも一方に形成された真空容器（２）内部に連通する排気口（１６ｂ、１６ｄ）と、前記側壁の下端部に形成された下部フランジ（１６ｈ）とを有するポンプ本体（１６）と、
一対の互いに平行に配置された陰極（１９ａ）と、前記陰極（１９ａ）間に配置された複数の筒状陽極（１９ｂ）とを有し、前記陰陽極間に印加される電圧により放出される電子によって気体をイオン化して排気するイオンポンプセル（１９）と、
前記ポンプ本体（１６）の側壁に連結され且つ内部が前記セル収容部連通口（１６ｆ）に連通し、前記真空容器（２）及びポンプ本体（１６）内部の気体を排気する前記イオンポンプセル（１９）を内部に収容するセル収容部材（１８）と、前記セル収容部材（１８）の外部に装着されて、前記イオンポンプセル（１９）の筒状陽極（１９ｂ）の軸方向に沿って磁場を印加する磁場印加部材（２２；２２′；０１８；０１８′）と
を有するイオンポンプ（ＩＰ）、
（Ａ02）前記ポンプ本体（１６）と真空容器（２）とを連結し、且つ、前記ポンプ本体（１６）の排気口（１６ｂ、１６ｄ）と真空容器（２）内部とを連通させる排気連結部材（１３）、
（Ａ03）前記真空容器（２）の下端部を固定し、且つ、前記イオンポンプ（ＩＰ）の下端部を固定する下部固定部材（１＋１７）。
【００２０】
（本発明の作用）
前記構成を備えた本発明の真空排気装置では、真空容器（２）とポンプ本体（１６）は排気口（１６ｂ、１６ｄ）で内部が連通しており、前記ポンプ本体（１６）とセル収容部材（１８）はセル収容部連通口（１６ｆ）で連通している。前記セル収容部材（１８）の内部に収容されたイオンポンプセル（１９）は、前記陰陽極間に印加される電圧により放出された電子によって陰陽極間の気体をイオン化する。前記イオンポンプセル（１９）によって陰陽極間のイオン化した気体が陽極に吸着されて圧力が減少するので、イオンポンプセル（１９）が収容されたセル収容部材（１８）と連通するポンプ本体（１６）及び排気連結部材（１３）によってポンプ本体（１６）と連通する真空容器（２）内部が排気される。したがって、前記ポンプ本体（１６）とセル収容部材（１８）とイオンポンプセル（１９）とを有するイオンポンプ（ＩＰ）によって、真空容器（２）は内部が真空状態に排気される。
【００２１】
前記イオンポンプ（ＩＰ）のポンプ本体（１６）の下端部は、下部固定部材（１＋１７）によって固定されており、また、前記真空容器（２）も下部固定部材（１＋１７）によって固定されている。即ち、前記イオンポンプ（ＩＰ）は、下部固定部材（１＋１７）によって真空容器（２）に対して下端部が固定されているため、吊り下げられた場合（従来技術の場合）と比較して固定構造の剛性が高くなり、イオンポンプ（ＩＰ）の固有振動数が高くなる。これにより、イオンポンプ（ＩＰ）は振動し難く、低周波数での共振の発生を防止できるので、真空排気装置の作業結果への悪影響及び構成部材間の誤差の発生を防止できる。また、前記ポンプ本体（１６）の下端部には下部フランジ（１６ｈ）が形成されているため、ポンプ本体（１６）自体の剛性も高くなっている。すなわち、ポンプ本体（１６）に形成されたセル収容部連通口（１６ｆ）の変形を防止することができる。したがって、固有振動数の高いイオンポンプ（ＩＰ）を有する真空排気装置全体の固有振動数が高くなり、動的な剛性も高くなる。
【００２２】
この結果、本発明の真空排気装置は、固有振動数が高く、低周波数の共振を防止することができ、真空容器（２）内部への振動の悪影響を防止でき、高精度の作業結果が得られる。また、本発明の真空排気装置は、剛性が高くなるので、真空排気装置の各部材間の誤差の発生を防止できる。
【００２３】
また、前記構成要件（Ａ01）〜（Ａ03）を備えた本発明の真空排気装置において、下記の構成要件（Ａ04）を備えることができる。
（Ａ04）前記真空容器（２）の下端部を固定支持する防振構造のベースプレート（１）と、
一端を前記ベースプレート（１）に固定支持され且つ他端が前記ポンプ本体（１６）の下部フランジ（１６ｈ）を固定支持するポンプ固定部材（１７）と
を有する前記下部固定部材（１＋１７）。
【００２４】
前記構成要件（Ａ04）を備えた真空排気装置では、前記下部固定部材（１＋１７）は、前記真空容器（２）の下端部を固定支持する防振構造のベースプレート（１）と、一端を前記ベースプレート（１）に固定支持され且つ他端が前記ポンプ本体（１６）の下部フランジ（１６ｈ）を固定支持するポンプ固定部材（１７）とを有する。即ち、前記イオンポンプ（ＩＰ）はその下端部がポンプ固定部材（１７）を介してベースプレート（１）に固定されており、真空容器（２）もベースプレート（１）に固定支持されている。したがって、イオンポンプ（ＩＰ）及び真空容器（２）は、防振構造、即ち固有振動数の高いベースプレート（１）によって固定されており、真空排気装置全体の固有振動数が高く、剛性も高い。この結果、本発明の真空排気装置は、振動による作業結果への悪影響を防止できる。
【００２５】
また、前記構成要件（Ａ01）〜（Ａ03）または構成要件（Ａ01）〜（Ａ04）を備えた本発明の真空排気装置において、下記の構成要件（Ａ05）を備えることができる。
（Ａ05）前記ポンプ本体（１６）及びセル収容部材（１８）の剛性を高めるために前記ポンプ本体（１６）の側壁及びセル収容部材（１８）の側壁の少なくとも一方に形成されたリブ（２１，２１′，２１″）。
【００２６】
前記構成要件（Ａ05）を備えた本発明の真空装置では、真空容器（２）とポンプ本体（１６）は排気口（１６ｂ、１６ｄ）で内部が連通しており、前記ポンプ本体（１６）とセル収容部材（１８）はセル収容部連通口（１６ｆ）で連通している。前記セル収容部材（１８）の内部に収容されたイオンポンプセル（１９）は、前記陰陽極間に印加される電圧によって陰陽極間の気体をイオン化する。前記イオンポンプセル（１９）によって陰陽極間のイオン化した気体が陽極に吸着されて減少するので、イオンポンプセル（１９）が収容されたセル収容部材（１８）と連通するポンプ本体（１６）及び排気連結部材（１３）によってポンプ本体（１６）と連通する真空容器（２）内部が排気される。したがって、前記ポンプ本体（１６）とセル収容部材（１８）とイオンポンプセル（１９）とを有するイオンポンプ（ＩＰ）によって、真空容器（２）は内部が真空状態に排気される。
【００２７】
前記リブ（２１，２１′，２１″）は、前記ポンプ本体（１６）の側壁及びセル収容部材（１８）の側壁の少なくとも一方に形成され、前記ポンプ本体（１６）及びセル収容部材（１８）の剛性を高める。したがって、質量が大きな磁場印加部材（２２；２２′；０１８；０１８′）が装着された真空排気装置でも、前記リブ（２１，２１′，２１″）によって動的な剛性が高まり、イオンポンプ（ＩＰ）の変形を防止できる。
この結果、本発明の真空排気装置は、固有振動数が高くなり、低周波数の外乱による作業結果への悪影響を防止でき、且つ、セル収容部連通口（１６ｆ）の変形、真空排気装置の構成部材間の誤差の発生を防止することができる。
【００２８】
また、前記構成要件（Ａ01）〜（Ａ03），（Ａ05）または（Ａ01）〜（Ａ05）を備えた真空排気装置において、下記の構成要件，（Ａ06），（Ａ07）を備えることができる。
（Ａ06）前記磁場印加部材（２２；２２′）を装着する磁石装着部（２１ｃ；２１ｃ′）を有する前記リブ（２１，２１′）。
（Ａ07）一対の磁石部（２２ａ；２２ａ′）と、前記一対の磁石部（２２ａ；２２ａ′）を支持する一対の磁石支持部（２２ｂ；２２ｂ′）と、前記一対の磁石支持部（２２ｂ；２２ｂ′）どうしを接続する磁石接続部（２２ｃ；２２ｃ′）とを有する磁場印加部材（２２；２２′）であって、前記磁石装着部（２１ｃ；２１ｃ′）に各磁石支持部（２２ｂ；２２ｂ′）が固定されることによって前記リブ（２１，２１′）に装着される磁場印加部材（２２；２２′）。
【００２９】
前記構成要件（Ａ06），（Ａ07）を備えた真空排気装置では、前記磁石装着部（２１ｃ；２１ｃ′）に各磁石支持部（２２ｂ；２２ｂ′）が固定されることによって、前記磁場印加部材（２２；２２′）は前記リブ（２１，２１′）に装着される。前記真空排気装置では、磁場印加部材（２２；２２′）は従来のように磁石接続部（２２ｃ；２２ｃ′）でイオンポンプ（ＩＰ）に装着されるのではなく、質量が大きな磁石部（２２ａ；２２ａ′）を支持する磁石支持部（２２ｂ；２２ｂ′）がリブ（２１，２１′）に装着されている。したがって、質量が大きく固有振動数の低い磁場印加部材（２２；２２′）が、イオンポンプ（ＩＰ）に対して従来よりもしっかりと一体的に固定されるため、真空排気装置の固有振動数の低下を防止することができる。
この結果、真空排気装置は、低周波数の外乱による振動の作業結果への悪影響を防止でき、真空排気装置の変形を防止できる。
【００３０】
（実施例）
次に図面を参照しながら、本発明の実施例の真空排気装置を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の真空排気装置の外観図である。
図１において、防振構造が施されたベースプレート１上に透過型電子顕微鏡ＥＭとメインイオンポンプＩＰが固定支持されている。前記透過型電子顕微鏡ＥＭは、前記ベースプレート１上に下端部が固定され且つ、内部に電子銃や試料等を収容する円筒状の鏡筒（真空容器）２を有している。前記鏡筒２の内部には、上端側から、検査用の電子ビームを放出する電子銃を収容する電子銃室（図示せず）と、放射された電子ビームを集束するレンズ系を収容するレンズ室（図示せず）と、集束された電子ビームが照射されて検査される試料を保持するホルダが収容される試料室（図示せず）と、試料を透過した電子ビームが形成する検査像を観察する観察窓２ａを有する観察室（図示せず）とが形成されている。前記電子銃室、レンズ室、試料室及び観察室は相互に連通している。
【００３２】
前記鏡筒２の筒壁２ｂの上端部左側（−Ｙ側）には、前記電子銃室の電子銃に電気を供給するための電源供給口２ｃが形成されている。前記筒壁２ｂの電源供給口２ｃ下部には、電子銃室に連通する電子銃室連通部３が形成されている。前記電子銃室連通部３には粗引きポンプ接続部３ａが形成されており、前記粗引きポンプ接続部３ａには電子銃室内部をイオンポンプが使用可能な圧力（真空度）まで排気する図示しない粗引きポンプ（ターボ分子ポンプ）が接続されている。前記電子銃室連通部３の下部の左前側の筒壁２ｂには、レンズ室に連通するレンズ室連通部４が形成されている。前記レンズ室連通部４下部の筒壁２ｂの左側には、上側から順に試料室に連通する上側連通部６、メイン連通部７、下側連通部８等が設けられている。
【００３３】
前記メイン連通部７と鉛直方向に対して同じ位置の筒壁２ｂの後側（−Ｘ側）には、試料を保持する試料ホルダを鏡筒２の内部に出入するためのホルダ搬送部材（図示せず）が装着されるホルダ搬送部材装着孔２ｄが形成されている。
前記下側連通部８の下部の筒壁２ｂには、前記試料室と観察室との間を連通・遮蔽するシャッタを操作するためのシャッタ操作部材２ｆが設けられている。
【００３４】
前記電子銃室連通部３には、電子銃室を真空状態に排気する上部イオンポンプ１１（排気速度：６０L／sec）が、Ｘ線シールドＸｓ１で覆われたフレキシブルチューブを介して連結されている。前記Ｘ線シールドＸｓ１は、前記鏡筒２の内部のＸ線がフレキシブルチューブの部分から外部へ漏洩するのを防止するために設けられている。
前記電子銃室連通部３と上部イオンポンプ１１とがフレキシブルチューブを介して接続されているので、鏡筒２を組み上げる時に電子銃室連通部３と上部イオンポンプ１１の位置が多少ズレ（誤差）ていても接続することが可能である。しかし、前記位置のズレを無くすことが可能である場合（または、無視できる場合）、鏡筒２の電子銃室連通部３と上部イオンポンプ１１との連結はフレキシブルチューブでなく、剛性の高い金属製の連結管等を使用し、電子顕微鏡ＥＭの剛性を高めることも可能である。
【００３５】
前記レンズ室連通部４には、レンズ室を真空状態に排気する中央部イオンポンプ１２（排気速度：２０L／sec）が、前記上部イオンポンプ１１と同様に、Ｘ線シールドＸｓ２で覆われたフレキシブルチューブを介して連結されている。
なお、前記上部イオンポンプ１１及び中央部イオンポンプ１２の内部には、後述のメインイオンポンプと同様にイオンポンプセルが設けられている。
【００３６】
前記上側連通部６及びメイン連通部７には、Ｘ線シールドＸｓ３，Ｘｓ４によって覆われたフレキシブルチューブを介して円筒状の排気連結部材１３が連結されている。前記排気連結部材１３は、上端が密閉された円筒状の側壁１３ａと、排気連結部材１３の剛性を高めるために側壁１３ａの上端外周に設けられた上部フランジ１３ｂとを有する。そして、前記側壁１３ａの右部（＋Ｙ部）には、前記上側連通部６に連結する上側排気管１３ｃと、前記メイン連通部に連結するメイン排気管１３ｄとが形成されている。また、側壁１３ａの上側左部（＋Ｚ側−Ｙ部）には排気連結部材１３内部の真空度を測定するペニング真空計（ペニング放電を利用した真空計）Ｐが設けられている。前記排気連結部材１３の側壁１３ａの下端にはポンプ取付コンフラットフランジ１３ｅが設けられている。また、前記排気連結部材１３の下側左部（−Ｚ側−Ｙ部）には粗引きポンプ接続部１３ｆが設けられており、図示しない粗引きポンプ（ターボ分子ポンプ等）が接続されている。
【００３７】
（イオンポンプ）
図２は実施例１のメインイオンポンプの要部拡大図である。
図３は実施例１のメインイオンポンプの分解図であり、図３Ａはポンプ本体の斜視図、図３Ｂはセル収容部の斜視図、図３Ｃは磁場印加部材の斜視図である。
【００３８】
図１〜図３において、前記ポンプ取付フランジ１３ｅの下方には、メインイオンポンプＩＰ（排気速度：１５０L／sec）が連結されている。前記メインイオンポンプＩＰは、円筒状の側壁を有するポンプ本体１６を有しており、ポンプ本体１６の上端には前記排気連結部材１３の排気連通口に連通する排気口１６ｂ（図２参照）が形成されている。前記ポンプ本体１６の側壁の上端外周に上端コンフラットフランジ（上部フランジ）１６ｃが形成されており、前記上端コンフラットフランジ１６ｃと前記ポンプ取付コンフラットフランジ１３ｅとがネジで連結されている。したがって、前記排気連結部材１３とポンプ本体１６との連結部はコンフラットフランジ１３ｅ、１６ｃによって気密が保たれた状態で内部が連通している。
【００３９】
図１、図２において、前記ポンプ本体１６の上部右側壁には前記下側連通部８に連通する下側排気管（排気口）１６ｄが設けられている。前記下側排気管１６ｄは、Ｘ線シールドＸｓ５で覆われたフレキシブルチューブ（排気連結部材）を介して鏡筒２に連結されており、前記ポンプ本体１６と鏡筒２の試料室とが連通している。前記ポンプ本体１６の左側壁上部には、後述のイオンポンプセルに電圧を供給するリード線をポンプ本体１６内部に導き入れるためのリード線導入部１６ｅが形成されている。前記ポンプ本体１６の左側壁には上下方向に沿ってセル収容部連通口１６ｆ（図３Ａ参照）が形成されている。そして、前記ポンプ本体１６の前側壁には、粗引きポンプ装着部１６ｇが形成されており、図示しない粗引きポンプ（ターボ分子ポンプ＋ロータリポンプ）が装着されている。
前記ポンプ本体１６の下端部は下端壁によって密閉されており、側壁の下端外周に下端フランジ（下部フランジ）１６ｈが形成されている。
【００４０】
前記下端フランジ１６ｈの下部には円筒状のポンプ固定部材１７（図１参照）が設けられている。前記ポンプ固定部材１７は上端側にポンプ固定フランジ１７ａが形成されており、前記下端フランジ１６ｈとポンプ固定フランジ１７ａがネジで固定されている。前記ポンプ固定部材１７の下端部は前記ベースプレート１に固着されている。したがって、前記メインイオンポンプＩＰのポンプ本体１６はポンプ固定部材１７を介してベースプレート１に固定支持されている。
前記ベースプレート１及びポンプ固定部材１７によって、下部固定部材（１＋１７）が構成されている。
【００４１】
図４は図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
図１〜図４において、前記ポンプ本体１６の左側壁には、セル収容部材１８（図２、図３参照）が連結されている。セル収容部１８の内部にはイオンポンプセル１９（図４参照）が収容されており、前記セル収容部材１８の内部はセル収容部連通口１６ｆを通じて、前記ポンプ本体１６の内部に連通している。前記イオンポンプセル１９は、前後方向に対向して平行に配置された一対の陰極板１９ａと、前記陰極板１９ａ間に配置された複数の円筒状の陽極筒１９ｂとを有している。そして、前記陰極板１９ａ及び陽極筒１９ｂとの間に１０ｋＶの電圧を印加するリード線（図示せず）が前記ポンプ本体１６のリード線導入部１６ｅを通じて外部に伸びている。
【００４２】
図５は図２に示すポンプ本体とセル収容部との連結部の剛性を高めるリブの説明図であり、図５Ａは実施例１のリブの説明図、図５Ｂは実施例２のリブの説明図、図５Ｃは実施例３のリブの説明図である。
図５において、リブ２１は直角に折り曲げた板金により製作されており、マグネット支持部２１aと折り曲げ部２１ｂとを有している。図２から図４において、前記セル収容部材１８の前後（Ｘ軸方向）両側壁１８ａ、１８ｂには、それぞれ上下方向（Ｚ軸方向）に伸びるリブ２１，２１が設けられている。前記リブ２１，２１のマグネット支持部２１ａ，２１ａの外端部はセル収容部１８の側壁１８ａ、１８ｂに溶接され、前記折り曲げ部２１ｂ，２１ｂの外端部はポンプ本体１６の側壁に溶接されている。
前記マグネット支持部２１ａの上下両端部にはマグネットアセンブリ（磁場印加部材）２２（図３Ｃ参照）を装着するためのマグネット装着孔（磁石装着部）２１ｃ（図３Ｂ、図２参照）が設けられている。なお、前記マグネット装着孔２１ｃにマグネットアセンブリ２２を装着する作業を行うために、前記折り曲げ部２１ｂの上下両端部は切除されている。
【００４３】
図６は実施例１のマグネットアセンブリ（磁場印加部材）の斜視図である。
図３、図６において、前記リブ２１のマグネット装着孔２１ｃに装着されるマグネットアセンブリ２２（磁場印加部材）は、対向する磁極が異なる一対の平行な磁石部２２ａ、２２ａと、前記磁石部２２ａ、２２ａを支持する磁石支持部２２ｂ、２２ｂと、磁石支持部２２ｂどうしの左端部（−Ｙ端部）を接続する支持部接続部２２ｃとを有する。前記一対の磁石部２２ａ、２２ａによって前記セル収容部１８内部に前記陽極筒１９ｂの軸方向に沿った磁場が印加される。前記磁石支持部２２ｂ、２２ｂそれぞれの右端部の内側壁には、前記マグネット装着孔２１ｃに対応して、被装着部２２ｄが４個設けられている。したがって、前記マグネットアセンブリ２２は、被装着部２２ｄ及びマグネット装着孔２１ｃに螺合するネジによってリブ２１に固定される。
【００４４】
前記ポンプ本体１６、セル収容部１８、イオンポンプセル１９、及びマグネットアセンブリ（磁場印加部材）２２によって前記メインイオンポンプＩＰが構成されている。
また、前記イオンポンプ（１１，１２，ＩＰ）、排気連結部材１３及び下部固定部材（１＋１７）によって、実施例１の真空排気装置Ｈが構成されている。
【００４５】
（実施例１の作用）
前記構成を備えた実施例１の真空排気装置Ｈでは、ポンプ本体１６及び鏡筒（真空容器）２の内部は、図示しない複数の粗引きポンプによって、各イオンポンプ（１１，１２，ＩＰ）が使用可能な真空度（〜１０-2Ｐａ程度）まで排気される。前記真空度まで排気された時、前記粗引きポンプの作動を停止し、上部イオンポンプ１１、中央部イオンポンプ１２及びメインイオンポンプＩＰを作動、すなわち、イオンポンプセル１９の陰極板１９ａ及び陽極筒１９ｂに電圧を印加する。前記陰陽極に電圧が印加されると、前記陰極板１９ａから電子が放出される。放出された電子は、前記陰陽極間に形成される電場、及び前記マグネットアセンブリ２２によって形成される磁場によって力を受け、陽極筒１９ｂ内部を螺旋状に運動する。そして、螺旋状に運動する電子が陽極筒１９ｂの内部の気体に衝突して、気体がイオン化される。前記イオン化された気体は前記電場及び磁場によって力を受けて前記陽極筒１９ｂに向かって移動し、前記陽極筒１９ｂ表面に吸着する。これにより、前記イオンポンプセル１９付近の圧力が減少、すなわち排気され、イオンポンプセル１９を収容するセル収容部１８と連通するポンプ本体１６及び鏡筒２の内部が超高真空（１０-6Ｐａ〜１０-8Ｐａ程度）まで排気される。前記超高真空まで排気された状態で、前記鏡筒２内部の電子銃を作動させ、試料の検査を行う。
【００４６】
実施例１の真空排気装置Ｈは、従来の吊り下げ型のイオンポンプと異なり、メインイオンポンプＩＰのポンプ本体１６の下部が、鏡筒２を固定支持する防振構造が施されたベースプレート１に固定されている。したがって、メインイオンポンプＩＰの下端が固定端となっているため、真空排気装置Ｈ及び電子顕微鏡ＥＭ全体の構造的な固有振動数が高くなっている。すなわち、ベースプレート１の防振構造に加え、構造的な固有振動数の上昇により、真空排気装置Ｈ及び電子顕微鏡ＥＭは低周波数の振動が伝達されても共振し難くなっている。
また、実施例１の真空排気装置Ｈは前記ポンプ本体１６及びセル収容部１８にはリブ２１が溶接されており、セル収容部１８とポンプ本体１６との接続部であるセル収容部連通口１６ｆ部分の剛性が高くなっている。更に、ポンプ本体１６の下端には下端フランジ１６ｈが形成されているので、ポンプ本体１６の剛性も高くなっている。したがって、メインイオンポンプＩＰの剛性が高くなっている。
さらに、前記マグネットアセンブリ２２が、従来のマグネットアセンブリと異なり、支持部接続部２２ｃでセル収容部１８に装着されず、質量が大きな磁石部２２ａ、２２ａを支持する磁石支持部２２ｂの被装着部２２ｄで装着されているので、動的に振動し難くなっている。
【００４７】
したがって、前記構成を備えた実施例１のメインイオンポンプＩＰは、従来の吊り下げ型のイオンポンプに比べ、剛性が高く、固有振動数が高くなっており、共振し難い。すなわち、このメインイオンポンプＩＰを備えた真空排気装置Ｈの固有振動数も高くなるので、真空排気装置Ｈ及び電子顕微鏡ＥＭ本体も共振し難く、振動による検査結果（作業結果）への悪影響が抑えられ、高精度な検査結果を得ることができる。また、振動によって電子顕微鏡ＥＭの精密に位置調整された各構成部材の位置が変動し、誤差が生じることも防止できる。さらに、マグネットアセンブリ２２の固定構造の固有振動数が高く振動しにくい上に、リブ２１によってポンプ本体１６の剛性も高くなっているので、セル収容部連通口１６ｆの変形を防止できる。
【００４８】
（実施例２）
図７は実施例２のマグネットアセンブリの斜視図である。
なお、この実施例２の真空排気装置の説明において、前記実施例１の真空排気装置の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図７において、実施例２の真空排気装置Ｈのマグネットアセンブリ（磁場印加部材）２２′は、対向する磁極が異なる一対の平行な磁石部２２ａ′、２２ａ′と、前記磁石部２２ａ′、２２ａ′を固定状態で支持する磁石支持部２２ｂ′、２２ｂ′と、磁石支持部２２ｂ′と一体的に形成され、前記磁石支持部２２ｂ′の上端部どうし及び下端部どうしを接続する上下一対の支持部接続部２２ｃ′，２２ｃ′とを有する。そして、前記磁石支持部２２ｂ′、２２ｂ′それぞれの右端部には被装着孔２２ｄ′が３つずつ形成された被装着プレート（被装着部）２２ｅが固着されている。
前記図７に示すマグネットアセンブリ２２′は、前記図５Ｂに示すリブ２１′によりイオンポンプ本体１６に連結される。
そして、前記３つの被装着孔２２ｄ′に対応して、リブ２１′（図５Ｂ参照）には３つのマグネット装着孔２１ｃ′が形成されている。
【００４９】
（実施例２の作用）
前記構成を備えた実施例２の真空排気装置Ｈでは、前記マグネットアセンブリ２２′がリブ２１′に装着される時に、計６箇所でネジによって固定されるので、４箇所で固定されている実施例１の場合と同等以上の動的な剛性を得ることができ、固有振動数の上昇及び振動の低減に効果がある。また、前記リブ２１′によってセル収容部連通口１６ｆの変形も防止することができる。
【００５０】
（実施例３）
なお、この実施例３の真空排気装置は、次の点（１）〜（３）以外は、前記実施例１の真空排気装置と同様に構成されている。
（１）図２に示す実施例１のセル収容部１８の代わりに図９に示すセル収容部０１７を使用する。
（２）図２，図５Ａに示すリブ２１の代わりに図５Ｃに示すリブ２１″を使用する。なお、リブ２１″は台形の平板部材により形成されており、リブ２１″の前記台形の長辺部分がセル収容部０１７に溶接される。
（３）この実施例３のマグネットアセンブリ（磁場印加部材）は、図１１に示す従来のマグネットアセンブリ０１８と同様に構成されたものを使用し、前記図９，図１１に示す従来の場合と同様にセル収容部に装着されている。
【００５１】
（実施例３の作用）
前記構成を備えた実施例３の真空排気装置Ｈでは、リブ２１″によりポンプ本体１６とセル収容部１８との連結部近傍の剛性が高くなるので、簡素な構成でセル収容部連通口の変形を防止することができる。
なお、実施例３の真空排気装置は、マグネットアセンブリ０１８が支持部接続部０１８ｃで装着されているため、マグネットアセンブリ０１８，０１８ｃ′は低周波数の振動によって共振し易い。しかし、マグネットアセンブリ０１８が振動（共振）する第１モードでは、電子顕微鏡ＥＭの検査結果に与える影響はメインイオンポンプＩＰが振動（共振）する第２モードに比べ少ない。したがって、実施例３の真空排気装置では、マグネットアセンブリ０１８の振動による検査結果への影響の可能性はあるが、セル収容部連通口１６ｆの変形を防止でき且つ部品点数を減らし、コストダウンを図ることができる。
【００５２】
なお、電子顕微鏡ＥＭ及び真空排気装置Ｈの全体の剛性が十分大きく、マグネットアセンブリ０１８の振動の影響も小さい場合に、前記セル収容部連通口の変形のみを防止したい場合は、前記メインイオンポンプＩＰをポンプ固定部材１７によって固定せず、セル収容部１８またはポンプ本体１６の少なくとも一方に上下方向に伸びるリブ２１″を設ければよい。
【００５３】
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。以下に変更例を例示する。
（Ｈ01）前記各実施例において、メインイオンポンプＩＰのポンプ本体１６の上下方向の長さを長く構成して、ポンプ固定部材１７を介さず、ポンプ本体１６の下端部を直接ベースプレート１に固定することも可能である。
（Ｈ02）前記各実施例において、連通する各部材の連結部分を、コンフラットフランジで連結したが、真空度を保つことが可能な任意の連結方法及び連結部材を使用することが可能である。
（Ｈ03）前記各実施例において、粗引きポンプはイオンポンプが作動可能な真空度まで排気できる任意のポンプ及びそれらを組み合わせた複合ポンプを使用可能である。例えば、ロータリポンプ、メカニカルブースタポンプ、オイルディフュージョンポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ等を使用できる。
（Ｈ04）前記各実施例において、リブ２１，２１′のマグネット支持部２１ａと折り曲げ部２１ｂとの成す角を、鋭角または鈍角にすることも可能である。また、前記マグネット支持部２１ａとセル収容部１８とのなす角も鋭角または鈍角とすることが可能である。
（Ｈ05）前記各実施例において、電子顕微鏡ＥＭ以外の、半導体製造装置や描画装置等の振動によって作業結果に悪影響を受けやすい真空排気装置にも適用可能である。
（Ｈ06）前記各実施例において、メインイオンポンプＩＰだけでなく、上部イオンポンプ１１及び中央部イオンポンプ１２もメインイオンポンプＩＰと同様に下部固定部材（１＋１７）によって下端部を固定することも可能である。
【００５４】
【発明の効果】
前述の本発明の試料搬送装置は、下記の効果を奏することができる。
（Ｅ01）イオンポンプの支持固定構造の剛性を高めて、真空排気装置の固有振動数を高めることができる。
（Ｅ02）真空排気装置の固有振動数を高くすることによってイオンポンプの低周波数での共振を防止することができる。
（Ｅ03）真空排気装置で使用するイオンポンプのポンプ本体とセル収容部との接合部近傍部分の剛性を高めて前記イオンポンプの固有振動数を高くすることができる。
（Ｅ04）磁場印加部材の低周波数での共振を防止することによって、真空排気装置の構成部材間の誤差の発生を防止することができる。
（Ｅ05）真空排気装置の固有振動数及び剛性が高くなり、真空容器内に振動の影響を与えず、高精度な作業結果が得られる。
（Ｅ06）真空排気装置の剛性を高めることによって、ポンプ本体とセル収容部材との接合部の変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の実施例１の真空排気装置の外観図である。
【図２】  図２は実施例１のメインイオンポンプの要部拡大図である。
【図３】  図３は実施例１のメインイオンポンプの分解図であり、図３Ａはポンプ本体の斜視図、図３Ｂはセル収容部の斜視図、図３Ｃは磁場印加部材の斜視図である。
【図４】  図４は図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】  図５は図２に示すポンプ本体とセル収容部との連結部の剛性を高めるリブの説明図であり、図５Ａは実施例１のリブの説明図、図５Ｂは実施例２のリブの説明図、図５Ｃは実施例３のリブの説明図である。
【図６】  図６は実施例１のマグネットアセンブリ（磁場印加部材）の斜視図である。
【図７】  図７は実施例２のマグネットアセンブリの斜視図である。
【図８】  図８は従来のイオンポンプを有する真空排気装置を備えた電子顕微鏡の説明図である。
【図９】  図９は従来のイオンポンプの説明図である。
【図１０】  図１０は従来のイオンポンプの各部材の説明図であり、図１０Ａはポンプ本体の斜視図、図１０Ｂはポンプ本体のセル収容部連通口が変形した状態を示す図、図１０Ｃはセル収容部材のセル収容部連通口との接合部分が変形した状態を示す図である。
【図１１】  図１１は従来のイオンポンプのセル収容部材に装着される磁場印加部材の斜視図である。
【図１２】  図１２は従来のイオンポンプののポンプ本体に装着される磁場印加部材の斜視図である。
【図１３】  図１３は吊下げ型のイオンポンプモデルの有限要素解析図である。
【図１４】  図１４は前記図１３のイオンポンプの下端を固定したイオンポンプモデルの有限要素解析図である。
【符号の説明】
ＩＰ…イオンポンプ、１…ベースプレート、（１＋１７）…下部固定部材、２…真空容器、１３…排気連結部材、１６…ポンプ本体、１６ｂ，１６ｄ…排気口、１６ｆ…セル収容部連通口、１６ｈ…下部フランジ、１７…ポンプ固定部材、１８…セル収容部材、１９…イオンポンプセル、１９ａ…陰極、１９ｂ…筒状陽極、２１，２１′，２１″…リブ、２１ｃ；２１ｃ′；０１６ｄ；０１７ａ…磁石装着部、２２；２２′；０１８；０１８′…磁場印加部材、２２ａ；２２ａ′；０１８ａ、０１８ａ′…磁石部、２２ｂ；２２ｂ′；０１８ｂ；０１８ｂ′…磁石支持部、２２ｃ；２２ｃ′；０１８ｃ；０１８ｃ′…磁石接続部、
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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