JP2551204B2

JP2551204B2 - クライオポンプ

Info

Publication number: JP2551204B2
Application number: JP2156557A
Authority: JP
Inventors: 信昭八木; 行弘浜田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1990-06-14
Filing date: 1990-06-14
Publication date: 1996-11-06
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JPH0447180A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、半導体や磁気ディスク、光ディスク等の製
造部門で使用されるスパッタ装置の処理室を真空に引く
場合等に適し、主にアルゴンガスの排気に好適なクライ
オポンプに関する。

（従来の技術）従来、特開昭60−13992号公報等に開示され且つ第３
図に示すように、この種クライオポンプは、ヘリウムを
用いた気体膨張型の冷凍機本体（Ｒ）に、絶対温度数十
Ｋレベルの第１ヒートステージ（Ｘ）と更にこれより低
温の第２ヒートステージ（Ｙ）とを備え、第１ヒートス
テージ（Ｘ）に、第２ヒートステージ（Ｙ）を覆い、ガ
スの侵入部にバッフル（Ｗ）を備える第１パネル（Ａ）
を、又、第２ヒートステージ（Ｙ）に、裏面に活性炭等
の水素吸着層（Ｈ）を形成した複数の傘形パネル（Ｐ）
から成る第２パネル（Ｂ）を各々結合して、第１パネル
（Ａ）でポンプケース（Ｃ）側等からの熱侵入を阻止し
ながら、第２パネル（Ｂ）の表面にアルゴンガスを凝縮
させると共に裏面の水素吸着層（Ｈ）に水素を吸着さ
せ、処理室内に真空に引くようにしている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、スパッタ装置等でアルゴンガスを使用し、
使用後のアルゴンガスを多量に排気するには、アルゴン
ガスと共に混在する水素ガス（主にカソード材料から放
出される水素ガス）を飽和させないように、該水素ガス
を同時に良好に排気する必要がある。上記従来構造のも
のは、第２パネル（Ｂ）を複数の傘形パネル（Ｐ）で構
成したことにより、第２パネル（Ｂ）を単に有底筒形の
パネルとしたものに比べて、アルゴンの付着面積及び水
素の吸着面積を共に広く確保でき、一見、アルゴンガス
の大量排気に適するように思える。

しかし、実際には、図示のように、アルゴン（ａ）の
付着が進行すると、各傘形パネル（Ｐ）の上下間の隙間
が閉塞され、内側に隠れる水素吸着層（Ｈ）を利用する
ことができなくなり、実質的に最下端部の水素吸着層
（Ｈ）のみで水素の排気を行うことになり、このため、
水素の排気量が抑制され、これに伴い、アルゴンの排気
量も抑制される問題がある。

又、アルゴン（ａ）は、第２パネル（Ｂ）の上面で、
温度レベルの高い第１パネル（Ａ）やバッフル（Ｗ）と
の間の空間で堆積されるため、その堆積量を増大させる
には、第１パネル（Ａ）やバッフル（Ｗ）との間の空間
を大きくする必要があり、第２パネル（Ｂ）を第１パネ
ル（Ａ）に対し小さくしたいが、該第２パネル（Ｂ）を
小型化すると、傘形パネル（Ｐ）の間隔が狭くなり、更
にこの小型化に伴う水素吸着面積の縮小を補うため傘形
パネル（Ｐ）の枚数を増やす場合は一層その間隔が狭く
なり、従って、アルゴン（ａ）が堆積されると水素吸着
層（Ｈ）は極めて容易に閉塞されてしまい、第２パネル
（Ｂ）の小型化つまり堆積空間の拡大は困難で、アルゴ
ンの排気量に限界が生じる問題がある。尚、第２パネル
（Ｂ）を小型化せずに第１パネル（Ｘ）を大型化して堆
積空間を拡大する場合は、装置全体の大型化を招く問題
がある。

従って、上記従来のように第２パネル（Ｂ）を傘形パ
ネル（Ｐ）で構成しても、該第２パネル（Ｂ）を単に有
底筒形のパネルとしたものと顕著な差異はなく、アルゴ
ンの積算排気量は、例えばガス侵入部の口径が300mm程
度の標準的ポンプで、たかだか2000SL;スタンダード・
リッター（０℃,1気圧）が限界とされ、スパッタ装置へ
の適用には性能面で不十分となる問題がある。

本発明では、第２パネルの構造を工夫することによ
り、アルゴンの付着堆積により水素吸着層への流入経路
が閉鎖されて水素吸着量が減少されることがなく、しか
も、水素の吸着面積を充分確保して水素の吸着を良好に
行うことができながら、第２パネルの小型化を可能にし
て第１パネル内におけるアルゴンの堆積空間を拡大し、
アルゴンの堆積量の増大を図って、アルゴンの排気量及
び水素の排気量を増大するクライオポンプを提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段）そこで、本発明では、上記目的を達成するため、冷凍
機本体（10）に第１及び第２ヒートステージ（1,2）を
備え、前記第２ヒートステージ（２）を覆い、ガスの侵
入部にバッフル（４）をもつ第１パネル（５）を前記第
１ヒートステージ（１）に結合すると共に、前記第１パ
ネル（５）に内装され、水素吸着層（７）をもつ第２パ
ネル（６）を前記第２ヒートステージ（２）に結合した
クライオポンプにおいて、前記第２パネル（６）を、前
記第２ヒートステージ（２）に結合する底壁（61a）及
び該底壁（61a）の外周部から反バッフル側に延びる筒
壁（61b）をもつ有底筒形の外側パネル（61）と、この
外側パネル（61）の内側に放射状に配設され、前記底壁
（61a）の背部から前記筒壁（61b）の裾部にかけて延び
る複数の放射状板（62a）から成る内側パネル（62）と
で構成し、前記内側パネル（62）に前記水素吸着層
（７）を形成すると共に、隣合う前記各放射状板（62
a）間に、前記底壁（61a）の背部から前記筒壁（61b）
の裾部にかけて連続して形成される放射状空間（63）を
設けたのである。

又、上記構成で、外側パネル（61）を、筒壁（61b）
の裾部に対し底壁（61a）側頂部の外径を小さくするこ
とにした。

（作用）外側パネル（61）の内側に放射状に配設され、該外側
パネル（61）の底壁（61a）の背部から筒壁（61b）の裾
部にかけて延びる複数の放射状板（62a）から成る内側
パネル（62）に水素吸着層（７）を形成し、しかも、隣
合う前記各放射状板（62a）間に、前記底壁（61a）の背
部から前記筒壁（61b）の裾部にかけて連続して形成さ
れる放射状空間（63）を設けているので、該水素吸着層
（７）全体を、前記外側パネル（61）の裾部開口部全域
から第１パネル（５）の内部つまりガスの侵入経路に開
放させられる。

従って、前記外側パネル（61）の表面にアルゴンを多
量に堆積させられながら、該アルゴンの堆積量に関係な
く、凝縮されなかった水素を、前記外側パネル（61）の
裾部開口部全域から、該外側パネル（61）内に常時取り
込ませることができるので、第２パネル（６）の内部に
水素を入射させる確率を最大にでき、かつ、第２パネル
（６）内に入射する水素がパネル内部における局所的な
吸着面に集中するのではなく、放射状空間（63）によ
り、内側パネル（61）全体に均一に到達させられ、水素
を内側パネル（61）に設ける水素吸着層（７）全体に吸
着させられるのであり、水素の排気量及びアルゴンの排
気量を増加することができる。

さらに、アルゴンの堆積量に関係なく、凝縮されなか
った水素を、前記外側パネル（61）の裾部開口部全域か
ら、該外側パネル（61）内に常時取り込ませて水素の吸
着を行うようにしているので、アルゴンの付着堆積によ
り水素吸着層（７）が閉塞されることがなく、水素の吸
着を良好に行えながら、第２パネル（６）の大きさをア
ルゴンの所望排気量に見合う任意の大きさとすることが
できるのであり、該第２パネル（６）を小型化すること
により、バッフル（４）及び第１パネル（５）と外側パ
ネル（61）との間の空間に充分な堆積空間が確保できる
こととなって、アルゴンの堆積量の増大が図れ、排気量
を増大できる。

しかも、前記内側パネル（62）の複数の放射状板（62
a）を前記外側パネル（61）内において放射状に配設
し、しかも、これら放射状板（62a）を前記外側パネル
（61）の裾部開口部全域から第１パネル（５）内に開放
させているので、前記外側パネル（61）の限られた内側
空間における水素吸着層（７）の面積を充分確保しつ
つ、水素の吸着も良好に行える。更に第２パネル（６）
の小型化に伴い放射状板（62a）一枚当り水素吸着層
（７）の面積が縮小しても、放射状板（62a）の枚数を
増やすだけで、水素吸着層（７）の面積を充分確保する
ことができる。

又、外側パネル（61）を裾部に対し頂部の外径を小さ
くすることにより、アルゴンがその侵入経路上流に位置
する外側パネル（61）の頂部に偏って付着するのを回避
でき、アルゴンを外側パネル（61）の外周に筒状に良好
に付着させることができ、その堆積量を更に良好に増大
することができる。

（実施例）第１図において、（10）はヘリウムを作動流体とする
気体膨張型の冷凍機本体であり、その第１冷凍筒（11）
の端面に絶対温度40〜70K程度の第１ヒートステージ
（１）を、又、第２冷凍筒（12）の端面に10〜20K程度
の第２ヒートステージ（２）を各々備えている。（３）
は筒形のポンプケースであり、上部に、スパッタ装置の
処理室に取付ける吸気口フランジ（８）を設けている。

前記第１ヒートステージ（１）には、第２ヒートステ
ージ（２）を覆い、ガスの侵入部に複数のフィン（41）
を同心状に備えて成るバッフル（４）を取付けた有底筒
形の第１パネル（５）を結合し、前記ポンプケース
（３）や処理室側からの熱侵入を遮断又は低減するよう
にしている。

そして、前記第２ヒートステージ（２）に設ける第２
パネル（６）を、前記第２ヒートステージ（２）に結合
する底壁（61a）及び該底壁（61a）の外周部から反バッ
フル側に延びる筒壁（61b）をもつ有底筒形の外側パネ
ル（61）と、この外側パネル（61）の内側に第２図に示
すように放射状に配設され、前記底壁（61a）の背部か
ら前記筒壁（61b）の裾部にかけて延びる複数の放射状
板（62a）から成る内側パネル（62）とで構成する。そ
して、前記内側パネル（62）を構成する各放射状板（62
a）に、活性炭を用いた水素吸着層（７）を形成する。

さらに、隣合う前記各放射状板（62a）間に、前記底
壁（61a）の背部から前記筒壁（61b）の裾部にかけて連
続して形成される放射状空間（63）を設ける。

以上の構成によれば、外側パネル（61）の内側に放射
状に配設され、該外側パネル（61）の底壁（61a）の背
部から筒壁（61b）の裾部にかけて延びる複数の放射状
板（62a）から成る内側パネル（62）に水素吸着層
（７）を形成し、しかも、隣合う前記各放射状板（62
a）間に、前記底壁（61a）の背部から前記筒壁（61b）
の裾部にかけて連続して形成される放射状空間（63）を
設けているので、該水素吸着層（７）全体を、前記外側
パネル（61）の裾部開口部全域から第１パネル（５）の
内部つまりガスの侵入経路に開放させられる。

従って、前記外側パネル（61）の表面にアルゴンを多
量に堆積させられながら、該アルゴンの堆積量に関係な
く、凝縮されなかった水素を、前記外側パネル（61）の
裾部開口部全域から、該外側パネル（61）内に常時取り
込ませることができるので、第２パネル（６）の内部に
水素を入射させる確率を最大にでき、かつ、第２パネル
（６）内に入射する水素がパネル内部における局所的な
吸着面に集中するのではなく、放射状空間（63）によ
り、内側パネル（61）全体に均一に到達させられ、水素
を内側パネル（61）に設ける水素吸着層（７）全体に吸
着させられるのであり、従来のような水素吸着層の閉塞
は無く、水素の吸着を常時良好に行えて、水素の排気量
及びアルゴンの排気量を増加できる。

さらに、アルゴンの堆積量に関係なく、凝縮されなか
った水素を、前記外側パネル（61）の裾部開口部全域か
ら、該外側パネル（61）内に常時取り込ませて水素の吸
着を行うようにしているので、アルゴンの付着堆積によ
り水素吸着層（７）が閉塞されることがなく、水素の吸
着を良好に行えながら、第２パネル（６）の大きさをア
ルゴンの所望排気量に見合う任意の大きさとすることが
できるのであり、該第２パネル（６）を小型化すること
により、バッフル（４）及び第１パネル（５）と外側パ
ネル（61）との間の空間に十分な堆積空間が確保できる
こととなって、アルゴンの堆積量の増大が図れ、排気量
を増大できる。

しかも、前記内側パネル（62）の複数の放射状板（62
a）を前記外側パネル（61）内において放射状に配設
し、しかも、これら放射状板（62a）を前記外側パネル
（61）の裾部開口部全域から第１パネル（５）内に開放
させているので、前記外側パネル（61）の限られた内側
空間における水素吸着層（７）の面積を充分確保しつ
つ、水素の吸着も良好に行える。更に第２パネル（６）
の小型化に伴い放射状板（62a）一枚当りの水素吸着層
（７）の面積が縮小しても、放射状板（62a）の枚数を
増やすだけで、水素吸着層（７）の面積を充分確保する
ことができる。

又、以上の構成で、外側パネル（61）は、筒壁（61
b）の裾部に対し底壁（61a）に近い頂部の外径を小さく
して、テーパ形状としているのであり、この構造によ
り、アルゴン（ａ）がその侵入経路上流に位置する外側
パネル（61）の頂部に偏って付着してトップヘビーな状
態となるのを回避でき、該アルゴン（ａ）を外側パネル
（61）の外周に筒状に良好に付着させることができ、全
体として、堆積量を更に良好に増大できるのである。

因に、以上説明した構造のものでその口径が約300mm
程度のものでは、積算のアルゴン排気容量を4000〜4500
SLとほぼ従来の２倍程度に増加できるに至った。

（発明の効果）以上のように、本発明によれば、前記第２パネル
（６）を、前記第２ヒートステージ（２）に結合する底
壁（61a）及び該底壁（61a）の外周部から反バッフル側
に延びる筒壁（61b）をもつ有底筒形の外側パネル（6
1）と、この外側パネル（61）の内側に放射状に配列さ
れ、前記底壁（61a）の背部から前記筒壁（61b）の裾部
にかけて延びる複数の放射状板（62a）から成る内側パ
ネル（62）とで構成し、前記内側パネル（62）に前記水
素吸着層（７）を形成すると共に、隣合う前記各放射状
板（62a）間に、前記底壁（61a）の背部から前記筒壁
（61b）の裾部にかけて連続して形成される放射状空間
（63）を設けたから、アルゴンの付着堆積により前記水
素吸着層（７）への流入経路が閉塞される事態を回避で
きると共に、第２パネル（６）の小型化によるアルゴン
の堆積空間の拡大が可能となり、しかも、前記水素吸着
層（７）の吸着面積も充分確保できるので、アルゴンの
排気量及び水素の排気量を増大することができ、スパッ
タ装置用等のアルゴン大排気用ポンプとして好適なもの
となるのである。

この場合、前記外側パネル（61）を、筒壁（61b）の
裾部に対し底壁（61a）側頂部の外径を小さくすれば、
アルゴンがその侵入経路上流に位置する外側パネル（6
1）の頂部に偏って付着するのを回避でき、アルゴンを
外側パネル（61）の外周に筒状に良好に付着させること
ができて、その堆積量を更に良好に増大することができ
るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るクライオポンプの要部断面図、第
２図は同第２パネルの底面図、第３図は従来例の断面図
である。（１）……第１ヒートステージ（２）……第２ヒートステージ（４）……バッフル（５）……第１パネル（６）……第２パネル（７）……水素吸着層（10）……冷凍機本体（61）……外側パネル（62）……内側パネル（61a）……底壁（61b）……筒壁（62a）……放射状板

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】冷凍機本体（10）に第１及び第２ヒートス
テージ（1,2）を備え、前記第２ヒートステージ（２）
を覆い、ガスの侵入部にバッフル（４）をもつ第１パネ
ル（５）を前記第１ヒートステージ（１）に結合すると
共に、前記第１パネル（５）に内装され、水素吸着層
（７）をもつ第２パネル（６）を前記第２ヒートステー
ジ（２）に結合したクライオポンプにおいて、前記第２パネル（６）を、前記第２ヒートステージ
（２）に結合する底壁（61a）及び該底壁（61a）の外周
部から反バッフル側に延びる筒壁（61b）をもつ有底筒
形の外側パネル（61）と、この外側パネル（61）の内側
に放射状に配設され、前記底壁（61a）の背部から前記
筒壁（61b）の裾部にかけて延びる複数の放射状板（62
a）から成る内側パネル（62）とで構成し、前記内側パネル（62）に前記水素吸着層（７）を形成す
ると共に、隣合う前記各放射状板（62a）間に、前記底壁（61a）の
背部から前記筒壁（61b）の裾部にかけて連続して形成
される放射状空間（63）を設けていることを特徴とする
クライオポンプ。
【請求項２】外側パネル（61）を、筒壁（61b）の裾部
に対し底壁（61a）側頂部の外径を小さくしている請求
項１記載のクライオポンプ。