クライオポンプ
【課題】 水素などの凝縮温度の低い気体を吸着するクライオポンプであって、長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有するクライオポンプとすること、占有空間の小型化が可能なクライオポンプを提供すること。
【解決手段】 クライオポンプ１は、第１、２コールドヘッド２１、２２を備えた蓄冷型冷凍機２と第１、２コールドヘッド２１、２２により冷却される第１、２クライオポンプ部５０と、第２クライオポンプ部６、７とを備える。第２クライオポンプ部６、７は前面６２ｆ、６４ｆがバッフル５に向いたクライオパネル６２とアドソープションパネル６３とを備え、アドソープションパネル６３は外周側が傾斜した第１領域６３ａと第１領域６３ａの内側の傾斜した第２領域６３ｂと第２領域６３ｂの内側の平坦な第３領域６３ｃと裏面６４ｇ側とにより形成され、第１領域６３ａを除いた両面６４ｆ、６４ｇに吸着材６５が接着される構成とした。
【解決手段】 クライオポンプ１は、第１、２コールドヘッド２１、２２を備えた蓄冷型冷凍機２と第１、２コールドヘッド２１、２２により冷却される第１、２クライオポンプ部５０と、第２クライオポンプ部６、７とを備える。第２クライオポンプ部６、７は前面６２ｆ、６４ｆがバッフル５に向いたクライオパネル６２とアドソープションパネル６３とを備え、アドソープションパネル６３は外周側が傾斜した第１領域６３ａと第１領域６３ａの内側の傾斜した第２領域６３ｂと第２領域６３ｂの内側の平坦な第３領域６３ｃと裏面６４ｇ側とにより形成され、第１領域６３ａを除いた両面６４ｆ、６４ｇに吸着材６５が接着される構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体分子を吸着により補足して高真空を生成するクライオポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術のクライオポンプとして、図１２に示すように、一端に開口部１０２を有する筒状の熱シールド部材１０１と、熱シールド部材１０１に固定したバッフル１０６と、熱シールド部材１０１の内部に配置され、熱シールド部材よりも低温に冷却されるパネル構造体１１０と、を備え、パネル構造体１１０の表面に形成された吸着領域にて開口部１０２から熱シールド部材１０１の内部へと飛来する気体分子を吸着により捕捉して排気するクライオポンプ１００であって、パネル構造体１１０は気体分子が開口部１０２から直線的な飛来経路を経て到達しうる部位に第１の吸着領域１１２ａ、１１３ａ、１１４ａが形成され、気体分子が開口部１０２から直線的な飛来経路を経て到達しない部位に第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂが形成され、第１の吸着領域１１２ａ、１１３ａ、１１４ａの単位面積当りの排気速度が第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂの単位面積当りの排気速度よりも相対的に高くされているクライオポンプ１００が開示されている。
【０００３】
更に詳しく述べると、熱シールド部材１０１は、主クライオポンプハウジング１０９に設置したギフォードマクマホン冷凍機などの冷凍機１０３の第１冷却ステージ１０４に固定される。熱シールド部材１０１の開口部１０２側に、バッフル１０６が設けられ、バッフル１０６を介して真空チャンバー１２０の内部空間１０８と熱シールド部材１０１の内部空間１０７とが連通される。そして、熱シールド部材１０１は第１冷却ステージ１０４で発生している冷凍により略８０Ｋ〜略１００Ｋに冷却され、バッフル１０６は熱シールド部材１０１を介して第１冷却ステージ１０４と同程度の温度に冷却される。
【０００４】
パネル構造体１１０は、パネル取付部材１１１と、最上パネル１１２、下部パネル１１３、１１４とを備え、内部空間１０７で、冷凍機１０３の第２冷却ステージ１０５に固定される。そしてパネル構造体１１０は、第２冷却ステージ１０５で発生している略１０Ｋ〜略２０Ｋの冷凍により第２冷却ステージ１０５と同程度の温度に冷却される。図１２において、各パネル１１２、１１３、１１４は円錐台側面の形状で、開口部１０２側に近い方の側面端の径が小さくなっているが、パネル取付部材１１１の上面１１１ａに平行な平板形状でも良い。各パネル１１２、１１３、１１４の開口部１０２側の面（以後、前面）には、活性炭１１５が接着剤で全面に接着され、前面の裏側の面（以後、裏面）に活性炭１１６が全面に接着されている。活性炭１１５の径は、活性炭１１６の径より小さい。活性炭１１６を接着した各パネル１１２、１１３、１１４の前面側は、第１の吸着領域１１２ａ、１１３ａ、１１４ａが形成され、活性炭１１６を接着した各パネル１１２、１１３、１１４の裏面側は、第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂが形成される。第１の吸着領域１１２ａ、１１３ａ、１１４ａと、第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂの温度はパネル構造体１１０の温度と同程度の温度（略１０Ｋ〜略２０Ｋ）に冷却される。これにより、第１の吸着領域１１２ａ、１１３ａ、１１４ａは、第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂより排気速度が相対的に優れ、第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂは第１の吸着領域１１２ａ、１１３ａ、１１４ａより相対的に気体吸蔵量が優れている。
【０００５】
バッフル１０６および熱シールド部材１０１は、真空チャンバー１２０からクライオポンプ１００の内部に向かって飛来する気体分子を冷却し、その冷却温度で蒸気圧が充分に低くなる気体（例えば水蒸気、レジストなど）分子を表面に捕獲（凝固）する。バッフル１０６の温度において蒸気圧が充分に低くならない気体（例えば、窒素、水素など）分子およびバッフル１０６で捕獲されなかったレジスト（有機物の気体）分子は、バッフル１０６を通過して内部空間１０７に飛来する。
【０００６】
飛来した気体分子のうちレジストと、パネル構造体１１０の冷却温度において蒸気圧が充分に低くい窒素などの気体は、第１の吸着領域１１２ａ、１１３ａ、１１４ａの各活性炭１１５と、第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂの各活性炭１１６とに吸着あるいは各活性炭１１５、１１６の表面に凝固される。上記のレジスト、窒素などの気体の吸着量、凝固量に比べて少量であるが、パネル取付部材１１１の表面にもレジストと窒素などの気体が捕獲される。
【０００７】
内部空間１０７に飛来した気体のうちパネル構造体１１０の冷却温度において、蒸気圧が低くない水素などの気体は第１の吸着領域１１２ａ、１１３ａ、１１４ａの各活性炭１１５と、第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂの各活性炭１１６とに吸着される。このようにして、真空チャンバー１２０の内部空間１０８の気体分子が排気される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
また、従来技術のクライオポンプとして、図１３に示すクライオポンプ２００が開示されている。クライオポンプ２００は、ハウジング２０１と、２段のギフォードマクマホン冷凍機等の冷凍機２０３と、輻射シールド２０７と、第１段ポンプ面（バッフル）２０８と、第２段クライオパネル２１０とを備える。ハウジング２０１のフランジ２０２は、ゲートバルブ（図示せず）を備えた真空チャンバー（図示せず）に接続される。
【０００９】
冷凍機２０３の低温部２０４は、略７７Ｋの冷凍を発生する第１段ヒートシンク２０５と、略４Ｋ〜２５Ｋの冷凍を発生する第２段ヒートシンク２０６とを備え、ハウジング２０１内に設けられる。第１段ヒートシンク２０５には、輻射シールド２０７が固定され、輻射シールド２０７の開口部２０９側に第１段ポンプ面２０８が設けられる。そして、輻射シールド２０７と第１段ポンプ面２０８とは、第１段ヒートシンク２０５で発生した略７７Ｋの冷凍により略１００Ｋ〜略８０Ｋに冷却されている。第２段ヒートシンク２０６には、第２段クライオパネル２１０が固定され、第２段ヒートシンク２０６と第２段クライオパネル２１０は、輻射シールド２０７と第１段ポンプ面２０８とにより包囲されている。
【００１０】
第２段クライオパネル２１０は、円板からなる２枚のクライオパネル２１１、２１２と、吸着材２２１が接着されたクライオパネル２１３〜２１８と、スペーサ２１９と、ロッド２２０とを備える。そして第２段クライオパネル２１０は、各クライオパネルの内周面側をスペーサ２１９を介してロッド２２０で固定されている。クライオパネル２１３〜２１８は、ドーナツ形状の円板の外周端側を第１段ポンプ面２０８側に略４５°折り曲げた周辺屈曲部２１３ａ〜２１８ａが形成され、各クライオパネル２１３〜２１８の各最外端２１３ｄ〜２１８ｄは、この順に順次、外径が大きくなっている。
【００１１】
ここで、クライオパネル２１３〜２１８の第１段ポンプ面２０８側の面を前面とし、前面の裏側の面を裏面とする。第２段クライオパネル２１０は、周辺屈曲部２１３ａ〜２１８ａと、スペーサの当接面とを除いたクライオパネル２１３〜２１８の平坦な裏面２１３ｂ〜２１８ｂに活性炭あるいはゼオライトなどの吸着材２２１が接着される。クライオパネル２１３〜２１８の前面２１３ｃ〜２１８ｃと、周辺屈曲部２１３ａ〜２１８ａと、クライオパネル２１１、２１２の両面とには吸着材２２１が接着されていない。そして、クライオパネル２１１、２１２と、クライオパネル２１３〜２１８と、吸着材２２１の各温度は、第２段ヒートシンク２０６で発生する略４Ｋ〜２５Ｋの冷凍により、略３０Ｋ〜略１０Ｋに冷却されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−１０８７４４号公報
【特許文献２】特表昭６３−５０１５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１によれば、最上パネル１１２の第１の吸着領域１１２ａは、活性炭１１５が接着されており、バッフル１０６側から輻射熱を受けている。活性炭１１５は金属に比べて放射率が大きいため、最上パネル１１２の前面に活性炭１１５が接着されていない場合に比べて、バッフル１０６側から多量の輻射熱が侵入する。この侵入輻射熱によりパネル構造体１１０の温度が上昇し、クライオポンプ１００の吸着能力（排気能力）と排気速度とが低下する問題が生じ、さらには長時間連続使用における排気能力と排気速度が急速に劣化する問題がある。
【００１４】
また、各パネル１１２、１１３、１１４の各間隔が大きい場合、内部空間１０７内で熱シールド部材などに衝突して反射し飛来する窒素あるいはレジストの気体分子が下部パネル１１３、１１４の第１の吸着領域１１３ａ、１１４ａの活性炭１１５に吸着あるいは活性炭１１５の表面に凝固される。このため、下部パネル１１３、１１４の第１の吸着領域１１３ａ、１１４ａの活性炭１１５は、水素などの気体に対する吸着能力（排気能力）と排気速度が低下する問題がある。さらには、長時間連続使用における水素などの気体に対する排気能力と排気速度が急速に劣化する問題が生じる。
【００１５】
また、各パネル１１２、１１３、１１４が、パネル取付部材１１１の上面１１１ａに平行な平板である場合は、各パネル１１２、１１３、１１４の各間隔の大小に係らず、上述と同じ理由により水素などの気体に対して、上述と同じ問題がある。
【００１６】
また、水素などの気体の吸着能力と排気速度を増大するには、パネル構造体１１０の各パネル間の間隔を変えずに、活性炭１１５の表面積を増大するためにパネルの枚数を増せば良い。しかし、パネル枚数の増大によりパネル構造体１１０が大型になり、結果、クライオポンプ１００も大型化して、蒸着装置に設置する占有空間が増大する問題がある。
【００１７】
さらに、最上パネル１１２、下部パネル１１３、１１４は、略円錐台形状で、径方向に分割されていない。このため、第１の吸着領域１１３ａ、１１４ａの中央側の活性炭１１５と、第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂの中央側の活性炭１１６には、気体分子が飛来し難く、クライオポンプ１００の排気速度が低下する問題がある。
【００１８】
また、特許文献２によれば、真空チャンバーからの凝縮温度の高い水蒸気、あるいはレジストなどは、第１段ポンプ面２０８に捉えられ凝固される。凝縮温度の比較的低い窒素などの気体分子と、第１段ポンプ面２０８で凝固されなかったレジストの気体分子は、第１段ポンプ面２０８を通過して第２段クライオポンプ２１０に飛来し、クライオパネル２１１、２１２と、クライオパネル２１３〜２１８の表面２１３ｃ〜２１８ｃと、各最外端２１３ｄ〜２１８ｄと、周辺屈曲部２１３ａ〜２１８ａとに捉えられ凝固される。そして周辺屈曲部２１３ａ〜２１８ａが、第１段ポンプ面２０８方向へ略４５°折り曲げられているので、窒素などの気体分子とレジストの気体分子は、殆どクライオパネル２１３〜２１８の裏面２１３ｂ〜２１８ｂの吸着材２２１に吸着されない。
【００１９】
凝縮温度の極めて低い水素、ヘリウムなどの気体分子は、第１段ポンプ面２０８を通過して、クライオパネル２１３〜２１８の裏面２１３ｂ〜２１８ｂの吸着材２２１に吸着される。しかし、真空チャンバーで発生する水素、ヘリウムなどの気体分子が多量である場合、吸着材２２１はクライオパネル２１３〜２１８の裏面２１３ｂ〜２１８ｂにのみ接着されている。このためクライオポンプ２００は、水素、ヘリウムなどの気体分子に対して吸着材２２１の容量不足になり、排気能力と排気速度の低下と、長期間に亘る排気能力と排気速度の低下の問題を生じる。
【００２０】
また、水素、ヘリウムなどの気体分子に対して吸着材２２１の容量と、排気速度と、長期間に亘る排気能力と排気速度を増大するため、クライオパネル２１３〜２１８の各表面２１３ｃ〜２１８ｃにも吸着材２２１を接着することが考えられる。しかし、周辺屈曲部２１３ａ〜２１８ａは第１段ポンプ面２０８方向へ略４５°折り曲げられているので、クライオパネル２１３〜２１８の間を飛来してくる窒素あるいはレジストの気体分子は、表面２１３ｃ〜２１８ｃ側の吸着材２２１に吸着、あるいは表面２１３ｃ〜２１８ｃ側の吸着材２２１の表面に凝固される。このため、表面２１３ｃ〜２１８ｃ側の吸着材２２１の水素あるいはヘリウム等の気体に対する吸着能力は不足する。結果、クライオポンプ２００は、水素、ヘリウムなどの気体分子に対して吸着材２２１の容量不足になり、排気能力と排気速度の低下と、長期間に亘る排気能力と排気速度の低下の問題を生じる。
【００２１】
さらに、水素、ヘリウムなどの気体分子に対して吸着材２２１の容量と、排気速度と、長期間に亘る排気能力の排気速度を増大するため、クライオパネル２１３〜２１８の枚数を増加すると、第２段クライオパネル２１０が大型化し、これに伴いハウジング２０１も大型になり、クライオポンプ２００の設置空間が大きくなる問題がある。
【００２２】
また、クライオパネル２１３〜２１８は、略円錐台形状で、径方向に分割されていない。このため、クライオパネル２１３〜２１８の中央側の吸着材２２１には、水素などの気体が飛来し難く、クライオポンプ２００の排気速度が低下する問題がある。
【００２３】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、水素などの凝縮温度の低い気体を吸着するクライオポンプであって、長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有するクライオポンプとすること、占有空間の小型化が可能な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】
【００２４】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、冷凍を発生する第１コールドヘッドと、第１コールドヘッドより低い温度の冷凍を発生する第２コールドヘッドとを備えた蓄冷型冷凍機と、第２コールドヘッドを収納すると共に開口部を備え、第１コールドヘッドに熱接触した輻射シールドと、開口部側に設けられ輻射シールドに熱接触したバッフルとを備える第１クライオポンプ部と、バッフル側に配設されたクライオパネルと、クライオパネルのバッフル側を前面とした場合の裏面に対して所定の間隔を持って配列したアドソープションパネルとを輻射シールドとバッフルとで包囲すると共に、第２コールドヘッドにより冷却される第２クライオポンプ部と、を備え、クライオパネルの少なくとも前面は、金属面またはメッキが施された面である共に、吸着材が貼着されず、アドソープションパネルは、アドソープションパネルのバッフル側の面を前面とすると共に前面の裏側を裏面とし、外縁側の少なくとも一部がバッフルから遠ざかると共に外側へ拡がる方向に傾斜した第１傾斜部と、第１傾斜部の内側に設けた中央部と、中央部と第１傾斜部との間に設けられ、第１傾斜部と同じ方向に傾斜した第２傾斜部とにより形成され、且つ第１傾斜部の前面には吸着材を貼着せず、中央部の前面と、第２傾斜部の前面と、アドソープションパネルの裏面と、には吸着材が貼着される。
【００２５】
また、請求項２に記載の発明は、クライオパネルは、外縁側の少なくとも一部がバッフルから遠ざかると共に外側へ拡がる方向に傾斜した傾斜部が設けられる。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明は、隣合うアドソープションパネルのうち、クライオパネルに近い側のアドソープションパネルの第１傾斜部の裏面外縁側に貼着された吸着材端部により形成されると共に配列方向に直交する裏面側仮想外面が、裏面外縁の内側にある場合には、隣合うアドソープションパネルの間隔は、クライオパネルより遠い側にあるアドソープションパネルの中央部の前面に貼着された吸着材端部により形成されると共に配列方向に直交する前面側仮想外面が裏面外縁を基準にクライオパネルに近い側のアドソープションパネル側にあり、裏面側仮想外面が、裏面外縁側より突出している場合には、隣合うアドソープションパネルの間隔は、前面側仮想外面が、裏面側仮想外面を基準にクライオパネルに近い側のアドソープションパネル側にある。
【００２７】
また、請求項４に記載の発明は、クライオパネルと、クライオパネルの隣に配置されたアドソープションパネルとの間隔は、アドソープションパネルの中央部の前面に貼着された吸着材端部により形成されると共に配列方向に直交する前面側仮想外面が、クライオパネルの傾斜部の裏面外縁を基準にクライオパネル側にある。
【００２８】
また、請求項５に記載の発明は、クライオパネルの傾斜部の外縁は、輻射シールドの開口部の内周側縁からクライオパネルの隣に配置されたアドソープションパネルの第２傾斜部の吸着材に向かって直接飛来する気体分子が吸着材にあたることを阻止する。
【００２９】
また、請求項６に記載の発明は、隣合うアドソープションパネルのうち、クライオパネルに近い方のアドソープションパネルの第１傾斜部の外縁は、輻射シールドの開口部の内周側縁からクライオパネルに遠い方のアドソープションパネルの第２傾斜部の吸着材に向かって直接飛来する気体分子が吸着材にあたることを阻止する。
【００３０】
また、請求項７に記載の発明は、第２クライオポンプ部は、配列方向に対して直交する方向に所定の間隙を持って、複数個配備される。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１に記載の発明では、クライオパネルの少なくとも前面は、金属面またはメッキが施された面であると共に吸着材が貼着されていない。これにより、クライオパネルの前面の放射率は吸着材の放射率に比べて低い。従って、クライオパネルにバッフル側および輻射シールドの開口部側から直進する輻射熱、あるいは輻射シールドの内面にあたり反射して照射される輻射熱は、僅かである。また、アドソープションパネはクライオパネルの裏面に配列されているので、アドソープションパネルの中央部と第２傾斜面の各吸着材には、クライオパネルによりバッフル側および輻射シールドの開口部側から輻射による侵入熱の多くが阻止される。結果、第２クライオポンプ部は低い温度（例えば、略２５Ｋ〜略１０Ｋ）に維持されるので、吸着材の吸着能力が増大する。
【００３２】
また、アドソープションパネルは、第１傾斜部と第２傾斜部を備えており、第１傾斜部の前面を除き、アドソープションパネルの前面と裏面とに吸着材が貼着されている。従って、吸着材の容量を充分確保できる。さらには、互いに隣合うアドソープションパネルの間隔を適正することにより、アドソープションパネルの第１傾斜部の外側の間隙から飛来する窒素やレジストなどの気体分子の殆どは、第１傾斜部前面と第２傾斜部前面の吸着材とに凝固あるいは吸着される。水素などの気体の多くは、アドソープションパネルの中央部前面の吸着材と裏面の吸着材に吸着される。結果、第２クライオポンプ部は、凝縮温度の極めて低い水素などの気体に対する吸着材の吸着能力の増大と吸着材の容量の充分な確保とが出来る。また、窒素やレジストなどの気体分子に対する排気能力と排気速度が高い。
【００３３】
以上により、排気能力と排気速度が高くなると共に、長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有するクライオポンプを提供できる。
【００３４】
また、請求項２に記載の発明では、クライオパネルに設けた傾斜部により、バッフル側および輻射シールドの開口部側からクライオパネルの隣のアドソープションパネルへの直進する輻射熱の侵入を阻止しつつ、クライオパネルの外縁寸法（アドソープションパネルの配列の直交方向）が短縮できる。従って、クライオパネルとアドソープションパネルとの間隔と、隣合うアドソープションパネルとの間隔とを適正にすると共に、アドソープションパネルを適正枚数にすることにより、第２クライオポンプ部が小型になり、占有空間の小さなクライオポンプが提供できる。
【００３５】
また、請求項３に記載の発明では、互いに隣合うアドソープションパネルの第１傾斜部の外側の間隙から飛来する窒素やレジストなどの気体分子の殆どは、クライオパネルに遠い側のアドソープションパネルの第１傾斜部の前面と第２傾斜部前面の吸着材とに凝固あるいは吸着される。これにより、クライオパネルに近い側のアドソープションパネルの裏面の吸着材と、クライオパネルに遠い側のアドソープションパネルの中央部前面の吸着材には、窒素、レジストなどが微量吸着されるだけで、多くは水素などの気体分子が吸着される。結果、水素などの凝縮温度の極めて低い気体分子に対する排気能力（吸着能力）と排気能力と排気速度が高く、長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有するクライオポンプを提供できる。
【００３６】
また、請求項４に記載の発明では、クライオパネルの傾斜部の外側と、隣のアドソープションパネルの第１傾斜部の外側の間隙から飛来する窒素やレジストなどの気体分子の殆どは、クライオパネルと、クライオパネルの隣のアドソープションパネルの第１傾斜部の前面と第２傾斜部前面の吸着材とに凝固あるいは吸着される。これにより、アドソープションパネルの中央部前面の吸着材は、主に水素などの気体分子を吸着する。結果、水素などの凝縮温度の極めて低い気体分子に対する排気能力と排気速度が高く、長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有するクライオポンプを提供できる。
【００３７】
また、請求項５に記載の発明では、輻射シールドの開口部の内周側縁からクライオパネルの隣に配置されたアドソープションパネルの第２傾斜部の吸着材に向かって直接飛来する窒素やレジストなどの気体分子は、クライオパネルで凝固される。結果、水素などの凝縮温度の低い気体分子に対する排気能力と排気速度が高く、長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有するクライオポンプを提供できる。
【００３８】
また、請求項６に記載の発明では、輻射シールドの開口部の内周側縁からクライオパネルの隣以降に配置されたアドソープションパネルの第２傾斜部前面の吸着材に向かって直接飛来する窒素やレジストなどの気体分子は、主に第１傾斜部前面で凝固される。結果、水素などの気体に対する吸着能力が増大し、水素などの凝縮温度の低い気体分子に対する排気能力と排気速度が高く、長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有するクライオポンプを提供できる。
【００３９】
また、請求項７に記載の発明では、第２クライオポンプ部は、アドソープションパネルの配列方向に対して直交する方向に所定の間隙を持って、複数個配備される。従って、この間隙から飛来する水素などの極めて凝縮温度の低い気体は、短い飛来距離で、アドソープションパネルの吸着材により吸着されるので、クライオポンプの排気速度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施例に係るクライオポンプの説明図である。
【図２】図１におけるバッフルの輻射シールドへの取付けを示すＡ矢視図である。
【図３】図１のアドソープションパネルのパネル本体のＡ矢視図である。
【図４】図３のＣＣ断面図である。
【図５】図１のアドソープションパネルの断面図である。
【図６】図１のクライオパネルの断面図である。
【図７】図１の第２クライオポンプ部のブラケットの斜視図である。
【図８】図１の第２クライオポンプ部のＢ矢視図である。
【図９】図８のＤ矢視図である。
【図１０】図９のＥＥ断面図における第２クライオポンプ部の部分の拡大図である。
【図１１】図９のＥＥ断面図における第２クライオポンプ部の別例の部分拡大図である。
【図１２】本実施例に係る従来技術のクライオポンプの説明図である。
【図１３】本実施例に係る従来技術の他のクライオポンプの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下に本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００４２】
図１は本実施例に係るクライオポンプの説明図である。図１に示すように、クライオポンプ１は、ギフォードマクマホン冷凍機などの蓄冷型冷凍機２と、真空ケース３と、第１クライオポンプ５０と、輻射シールド４の内部に設けられた第２クライオポンプ部６、７（図８）とを備える。真空ケース３は、略コップ形状をなし、有底の円筒部３１と、円筒部３１の上端の開口部３４に設けたフランジ部３２と、円筒部３１の円周面に設けた冷凍機取付けポート３３とを備える。フランジ部３２は半導体製造装置などの真空チャンバー３５に気密に接続され、真空チャンバー３５には、開口部３４との導通と遮断とを制御する仕切弁（図示せず）が備えられる。
【００４３】
蓄冷型冷凍機２は、例えば略５０Ｋの冷凍を発生する第１コールドヘッド２１と、例えば略１０Ｋの冷凍を発生する第２コールドヘッド２２とを備え、蓄冷型冷凍機２のガス供給ポート２４とガス戻りポート２５とは、それぞれ配管（図示せず）を介して圧縮機（図示せず）に接続される。第１コールドヘッド２１を形成するシリンダ２３の常温側は、真空ケース３の冷凍機取付けポート３３に気密に接続される。
【００４４】
輻射シールド４は、アルミニュームなどの熱伝導の良好な板材からなり、略コップ形状で、円筒面の一部に設けた平面部４４に第１コールドヘッド２１が固定される。これにより輻射シールド４は、第１コールドヘッド２１で発生する略５０Ｋの冷凍により、略１００Ｋ〜略５０Ｋに冷却される。そして輻射シールド４の開口部４１が、真空ケース３の開口部３４側に設けられる。開口部４１側の輻射シールド４の内周面には、バッフル５を固定するステイ４２が４つ等分に固定される。
【００４５】
図２は、図１におけるバッフル５の輻射シールド４への取付けを示すＡ矢視図である。図１、図２に示すように、バッフル５は、略十字形状をなす保持器５５と、外周面が円錐台形状のバッフル部材５１〜５４とを備えている。そして保持器５５とバッフル部材５１〜５４は、熱伝導の良好な銅などにより形成される。バッフル部材５１〜５３は、保持器５５の中央の交叉位置を中心にして、バッフル部材５１が中心側に順次同心に配置され、バッフル部材５１と、５２と、５３との大径側の端部の各４箇所が保持器５５に溶接などで固定される。バッフル部材５４は、大径側の端部の４箇所にスリッド５４ａ（図２）が設けられ、バッフル部材５３の外側同心になるよう、スリッド５４ａに保持器５５を挿入して溶接などで固定される。そして、バッフル５は、輻射熱の侵入を抑制するために表面がニッケルメッキされ、バッフル部材５１〜５４の各小径側端部が輻射シールド４の開口部４１側に向くように、保持器５５の外側の取付部５５ａに挿入したボルト５６と、輻射シールド４のステイ４２側のナット５７とにより、ステイ４２に固定される。
【００４６】
輻射シールド４は、真空ケース３からの輻射熱を吸熱すると共に、第１コールドヘッド２１で発生した冷凍によりバッフル５を略１００Ｋ〜略５０Ｋに冷却する伝導部材として機能する。これにより、バッフル部材５１〜５４は略１００Ｋ〜略５０Ｋ冷却される。そして、バッフル５と輻射シールド４とにより、真空チャンバー３５内の水蒸気あるいはレジストを凝固する第１クライオポンプ部５０が形成される。
【００４７】
図１に示すように第２クライオポンプ部６は、ブラケット６１と、クライオパネル６２と、複数枚のアドソープションパネル６３とを備える。
【００４８】
図３はアドソープションパネル６３のパネル本体６４をＡ方向（図１）から視た平面図であり、図４は図３のＣＣ断面図である。図３、図４に示すように、パネル本体６４はＡ方向から視た形状は、円周角が１８０°より小さい弧の両端を弦で結んだ略半月形状をなし、銅などの熱伝導の良好な板材から成形される。ここで、パネル本体６４およびアドソープションパネル６３のバッフル５側の面を前面６４ｆ、前面６４ｆの裏側の面をパネル本体６４およびアドソープションパネル６３の裏面６４ｇとする。
【００４９】
パネル本体６４は、平坦な半月形状の中央部６４ａと、中央部６４ａの弧側の縁部分を折り曲げた第２傾斜部６４ｂと、第２傾斜部６４ｂの外側に設けた第１傾斜部６４ｄと、第２傾斜部６４ｂと第１傾斜部６４ｄとを繋ぐ平坦な帯部６４ｃと、パネル本体６４の弦側中央部分を裏面６４ｇ側に９０°折り曲げた取付部６４ｅとから形成される。第２傾斜部６４ｂと第１傾斜部６４ｄは、裏面６４ｇ側にそれぞれ折り曲げられる（図４）。第２傾斜部６４ｂが中央部６４ａから折り曲げられた曲げ角度αは１３５°〜１６５°としている。第１傾斜部６４ｄが帯部６４ｃから折り曲げられた曲げ角度βは１３５°〜１６５°としている。帯部６４ｃは中央部６４ａと略平行としている。
【００５０】
図５は、アドソープションパネル６３の断面図である。図５に示すように、アドソープションパネル６３は、パネル本体６４の裏面６４ｇと、パネル本体６４の前面６４ｆ側の第２傾斜部６４ｂと、パネル本体６４の前面６４ｆ側の平坦な中央部６４ａとに活性炭などの吸着材６５が接着される。これにより、アドソープションパネル６３の前面６４ｆ側は、第１傾斜部６４ｄおよび帯部６４ｃの吸着材６５を接着していない第１領域６３ａと、パネル本体６４の第２傾斜部６４ｂに吸着材６５を接着した第２領域６３ｂと、中央部６４ａに吸着材６５を接着した第３領域６３ｃとが形成される。
【００５１】
図６は、図１のクライオパネルの断面図である。パネル本体６４と同様に、クライオパネル６２のバッフル５側の面を前面６２ｆ、前面６２ｆの裏側の面を裏面６２ｇとする。図６において、クライオパネル６２は、パネル本体６４と同じ材質の板材で、同じ形状、同じ寸法に形成される。即ち、中央部６２ａと、第２傾斜部（傾斜部）６２ｂと、帯部６２ｃと、第１傾斜部（傾斜部）６２ｄと、取付部６２ｅとを備える。そして少なくとも前面６２ｆには、吸着材は接着されていない。裏面６２ｇも吸着材は接着されていないが、場合によっては吸着材を接着しても良い。
【００５２】
また、クライオパネル６２の前面６２ｆは、輻射熱を受け難くするためニッケルメッキ等の表面処理が施される。尚、クライオパネル６２の材質が放射率が低い金属であれば、メッキ等の表面処理をせず、金属面のままでも良い
尚、クライオパネル６２は、パネル本体６４と必ずしも同じ材質の板材で、同じ形状、同じ寸法に形成されなくても良い。例えば、第２傾斜部６２ｂと帯部６２４ｃと第１傾斜部６２ｄとを有せず、略半月形状の平坦な板でも良い。この場合、略半月形状のクライオパネルの寸法は、バッフル５側および輻射シールド４の開口部４１からクライオパネル６２の隣のアドソープションパネル６３の第１領域６３ａ、第２領域６３ｂ、第３領域６３ｃへ直接侵入する輻射熱を阻止する寸法が好ましい。
【００５３】
図７は、図１のブラケット６１の斜視図である。図７に示すようにブラケット６１は、銅などの熱伝導の良好な板材から形成され、細長い板部分のパネル固定部６１ａと、パネル固定部６１ａの中央縁部分を９０°折り曲げたヘッド接続部６１ｂとから形成される。
【００５４】
図８は、図１における第２コールドヘッド２２に取付けられた第２クライオポンプ部６、７のＢ矢視図であり、図９は図８のＤ矢視図である。図１０、図１１は、図９の第２クライオポンプ部６のＥＥ断面の部分拡大図である。図１０と図１１とは、パネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの裏面端部の吸着材６５の接着位置が異なる。
【００５５】
図８、図９に示すように第２クライオポンプ部６は、クライオパネル６２がバッフル５に対面する（図１）と共に、図８の上側から順次、クライオパネル６２と、複数枚のアドソープションパネル６３とが所定の間隔を持って複数本のリベット６６でパネル固定部６１ａ（図７）に固定される。第２クライオポンプ部６と同じように、第２クライオポンプ部７は、ブラケット７１と、クライオパネル６２と、複数枚のアドソープションパネル６３とから構成される。ブラケット７１は、ブラケット６１と同様に銅などの熱伝導の良好な板材から形成され、ブラケット６１の形状および寸法が蓄冷型冷凍機２の第２コールドヘッド２２の中心軸Ｘ（図９）に対して対称になる。
【００５６】
図１０に示すように第２クライオポンプ部６のクライオパネル６２の折り曲げられた外縁６２ｄａと、アドソープションパネル６３の各パネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの縁とが、バッフル５に対して遠ざかる方向に配置される。第２クライオポンプ部７のクライオパネル６２と、アドソープションパネル６３の各パネル本体６４についても同じ方向に配置される。そして図９に示すように、第２クライオポンプ部６、７は、間隙Ｍを持って中心軸Ｘに対して互いに対称なるよう、ブラケット６１、７１のヘッド接続部６１ｂ、７１ｂとが複数のボルト６７により第２コールドヘッド２２に固定される。従って、第２クライオポンプ部６、７の各クライオパネル６２と、各アドソープションパネル６３のパネル本体６４、吸着材６５とは、ブラケット６１、７１を介して第２コールドヘッド２２で発生する略１０Ｋの冷凍により、略２５Ｋ〜１０Ｋに冷却される。
【００５７】
次に、第２クライオポンプ部６、７の寸法設定について説明する。
【００５８】
（クライオパネル６２と隣のアドソープションパネル６３との間の距離Ｈ１の設定）
第２クライオポンプ部６のクライオパネル６２と、クライオパネル６２の隣にあるアドソープションパネル６３との間のＤ方向（図８、図１０）の距離Ｈ１は、第３領域６３ｃの吸着材６５により形成される前面側仮想外面６５ａ（図５、図１０）がクライオパネル６２の外縁６２ｄａの裏面外縁６２ｄｂと同じ高さ位置あるいは裏面外縁６２ｄｂより僅かに裏面６２ｇ側（バッフル５側）にあるように設定される。例えば、前面側仮想外面６５ａが裏面外縁６２ｄｂと同じ高さ位置と裏面外縁６２ｄｂより吸着材６５の層厚さの３６％の距離だけ裏面６２ｇ側の位置との間にあるように設定される。好ましくは、前面側仮想外面６５ａが裏面外縁６２ｄｂと同じ高さ位置と裏面外縁６２ｄｂより吸着材６５の層厚さの２１％の距離だけ裏面６２ｇ側の位置との間にあるように設定される。吸着材６５の層厚さとして１．４ｍｍが例示される。即ち、クライオパネル６２の外縁６２ｄａと、クライオパネル６２の隣にあるパネル本体６４の外縁６４ｄａとの間（以下、弧側間隙Ｒ１（図９、図１０））から飛来した分子流の気体分子は、途中、反射することなく直接、第３領域６３ｃの吸着材６５の前面側仮想外面６５ａにあたらないように距離Ｈ１が設定される。好ましくは、距離Ｈ１は、図１０における下側のパネル本体６４の中央部６４ａの前面６４ａｆが図１０における上側のクライオパネル６２の外縁６２ｄａの裏面外縁６２ｄｂと同じ高さ位置にあると良い。尚、図１０では、距離Ｈ１は第３領域６３ｃの吸着材６５の前面側仮想外面６５ａとクライオパネル６２の外縁６２ｄａの裏面外縁６２ｄｂとが同じ高さ位置にある。
【００５９】
（隣合うアドソープションパネル６３、６３間の距離Ｈ２の設定）
パネル本体６４の第１傾斜部６４ｄ裏面の吸着材６５は、吸着材６５端部を（１）第１傾斜部６４ｄの裏面外縁６４ｄｂの稜線より僅かに突出させる接着と、（２）裏面外縁６４ｄｂの稜線より僅かに内側にある接着と、（３）裏面外縁６４ｄｂの稜線に合わせる接着とがある。
【００６０】
上記（１）〜（３）のいずれの場合も、互いに隣合うアドソープションパネル６３、６３間のＤ方向の距離Ｈ２は、図１０および図１１において、下側のアドソープションパネル６３の第３領域６３ｃの吸着材６５により形成される前面側仮想外面６５ａ（図１０、図１１）が、上側のパネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの裏面外縁６４ｄｂと同じ高さ位置にあるか、又は、同じ高さ位置より僅かに上側のアドソープションパネル６３側にあるように設定する。例えば、前面側仮想外面６５ａが裏面外縁６４ｄｂと同じ高さ位置と裏面外縁６４ｄｂより吸着材６５の層厚さの３６％の距離だけアドソープションパネル６３側の位置との間にあるように設定される。好ましくは、前面側仮想外面６５ａが裏面外縁６４ｄｂと同じ高さ位置と裏面外縁６４ｄｂより吸着材６５の層厚さの２１％の距離だけアドソープションパネル６３側の位置との間にあるように設定される。吸着材６５の層厚さとして１．４ｍｍが例示される。これにより、上側（図１０、図１１）のパネル本体６４の第１傾斜部の外縁６４ｄａと、下側（図１０、図１１）のパネル本体６４の第１傾斜部の外縁６４ｄａとの間（以下、弧側間隙Ｒ２（図９、図１０、図１１））から飛来する分子流の気体分子は、下側のアドソープションパネル６３の第１領域６３ａと第２領域６３に遮られ、反射せずに直接、下側のアドソープションパネル６３の第３領域６３ｃの吸着材６５の前面側仮想外面６５ａにあたらない。
【００６１】
前述の（１）突出させる接着の場合（図１０）のみ、距離Ｈ２は、図１０における下側のアドソープションパネル６３の第３領域６３ｃの吸着材６５の端部により形成される前面側仮想外面６５ａ（図１０）が、図１０における上側のパネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの裏面に接着され、裏面外縁６４ｄｂより突出した吸着材６５により形成される裏面側仮想外面６５ｂ（図１０）と同じ高さ位置にあるか、又は、同じ高さ位置より僅かに上側のアドソープションパネル６３側にあるように設定しても良い。この場合も、弧側間隙Ｒ２から飛来する分子流の気体分子は、反射せずに直接、下側（図１０）のアドソープションパネル６３の第３領域６３ｃの吸着材６５の前面側仮想外面６５ａにあたらない。
【００６２】
尚、図１０では、下側のアドソープションパネル６３の第３領域６３ｃの吸着材６５の吸着材６５の前面側仮想外面６５ａが、上側のパネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの裏面外縁６４ｄｂの裏面側に接着された吸着材６５の裏面側仮想外面６５ｂと同じ高さ位置にある。
【００６３】
図１１は前述の（３）裏面外縁６４ｄｂの稜線に合わせる接着の場合を示し、下側のアドソープションパネル６３の第３領域６３ｃの吸着材６５の吸着材６５の前面側仮想外面６５ａが、下側のパネル本体６４の裏面外縁６４ｄｂの稜線に合っている。この場合の距離Ｈ２は、前述した通りである。
【００６４】
また、第２クライオポンプ部７のクライオパネル６２と、クライオパネル６２の隣にあるアドソープションパネル６３との間のＤ方向（図８）の距離Ｈ１、および、互いに隣合うアドソープションパネル６３、６３間のＤ方向の距離Ｈ２も、上述の第２クライオポンプ部６と同じである。
【００６５】
（クライオパネル６２の第１傾斜部６２ｄの外縁６２ｄａの寸法設定）
クライオパネル６２の第１傾斜部６２ｄの外縁６２ｄａは、輻射シールド４の開口部４１の内周側縁からクライオパネル６２の隣に配置されたアドソープションパネル６３の第２領域６３ｂの吸着材６５に向かって直接飛来する気体分子が第２領域６３ｂの吸着材６５にあたることを阻止するように設定される。
【００６６】
（パネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの外縁６４ｄａの寸法設定）
パネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの外縁６４ｄａは、輻射シールド４の開口部４１の内周側縁から隣合うパネル本体６４のうちクライオパネル６２に遠い方のパネル本体６４の第２領域６４ｂの吸着材６５に向かって直接飛来する気体分子が第２領域６４ｂの吸着材６５にあたることを阻止するように設定される。
【００６７】
次に、本発明の実施例に係るクライオポンプの作動と効果について説明する。
【００６８】
ロータリ真空ポンプ（図せず）により真空チャンバー３５を荒引きした後、真空チャンバー３５には、水蒸気、レジスト（有機物質）、窒素、酸素、水素、ヘリウムなどの分子がまだ残存している。そして、真空チャンバー３５に設置された仕切弁（図せず）を開くと、これらの分子が輻射シールド４の開口部４１側およびバッフル５へ飛来する。バッフル５と輻射シールド４は略１００Ｋ〜略５０Ｋに冷却されているので、凝縮温度の高い水蒸気、レジストはバッフル５の表面、および輻射シールド４の外周面で凝固される。凝縮温度の比較的低い気体分子（窒素、酸素）と、凝縮温度の極めて低い気体分子（水素、ヘリウムなど）は、輻射シールド４とバッフル５に凝固されることなく、輻射シールド４とバッフル５とで包囲された第２クライオポンプ領域８（図１）へ飛来する。また、バッフル５およびで輻射シールド４で凝固されなかったレジストもバッフル５あるいは輻射シールド４の開口部４１の内周面側の開口部分４３（図１、図２）を通過して、第２クライオポンプ領域８に飛来する。
【００６９】
ところで、クライオパネル６２は、バッフル５側および輻射シールド４の開口部４１側から熱輻射を受熱している。クライオパネル６２の前面６２ｆは放射率の低いニッケルがメッキされているので、クライオパネル６２が受熱する輻射熱は僅かである。アドソープションパネル６３の第２領域６３ｂと第３領域６３ｃとには吸着材６５が設けられており、
一般に吸着材６５は金属にくらべて放射率が高い。クライオパネル６２の隣に配置されたアドソープションパネル６３の第２領域６３ｂと第３領域６３ｃの吸着材６５は、クライオパネル６２によりバッフル５および輻射シールド４の開口部４１から直接侵入する輻射熱が遮られている。
【００７０】
さらには、前述したクライオパネル６２の第１傾斜部６２ｄの外縁６２ｄａおよびパネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの外縁６４ｄａの各寸法設定により、輻射シールド４の開口部４１の内周側縁側から直進する輻射熱は、クライオパネル６２の隣のアドソープションパネル６３の第２領域６３ｂへの侵入が阻止される。従って、第２クライオポンプ部６、７に侵入する輻射熱は僅かである。
【００７１】
以上により、第２クライオポンプ部６、７は、第２クライオポンプ部６、７は低い温度（略２５Ｋ〜略１０Ｋ）に冷却される。結果、第２クライオポンプ部６、７は、凝縮温度の高いレジスト、凝縮温度の比較的低い窒素などの気体分子と、凝縮温度の極めて低い水素などの気体分子を吸着する能力が増大する。
【００７２】
また、第２クライオポンプ部６、７は、アドソープションパネル６３の第１領域６３ａを除き、パネル本体６４の両面に吸着材６５が接着されており、アドソープションパネル６３の配列枚数も適正に確保される。従って、凝縮温度の極めて低い水素などの気体分子と、および凝縮温度の比較的低い窒素などの気体分子と、凝縮温度の高いレジストを吸着できる吸着材の容量が確保される。
【００７３】
前述の第２クライオポンプ部６、７の温度低下による吸着材の吸着能力の増大と、吸着材の容量の確保とにより、第２クライオポンプ部６、７は、排気能力と排気速度が高く、且つ長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有する。
【００７４】
第２クライオポンプ領域８に飛来したレジストと窒素などの気体分子の多くは、反射することなく直線的にクライオパネル６２の前面６２ｆとアドソープションパネル６３の第１領域６３ａに飛来し、短い飛来距離で凝固される。この場合、アドソープションパネル６３には、バッフル５から遠ざかる方向に拡がるように傾斜する第１領域６３ａが設けられている。これにより、弧側間隙Ｒ１、弧側間隙Ｒ２とから飛来するレジストと窒素などの気体分子、輻射シールド４の開口部４１の内周側縁からアドソープションパネル６３の第２領域６３ｂ飛来するレジストと窒素などの気体分子は、主に第１領域６３ａに凝固される。以上により、第２クライオポンプ６、７は、レジスト、窒素などの気体分子に対する排気速度が高い。
【００７５】
残りのレジストと窒素などの気体分子の多くは、輻射シールド４の内面、バッフル５の表面などにあたり反射し、あるいは反射を繰返しながら、クライオパネル６２の裏面６２ｇと、アドソープションパネル６３の第１領域６３ａに凝固する。アドソープションパネル６３の第１領域６３ａで凝固できなかったレジストと窒素などの気体分子の多くは、アドソープションパネル６３の第２領域６３ｂの吸着材６５、およびアドソープションパネル６３の裏面６４ｇの吸着材６５に吸着され、あるいは吸着材６５表面に凝固される。従って、第２クライオポンプ部６、７は、レジスト、窒素などの気体分子に対する排気能力（凝固能力と吸着能力）が高い。また、輻射シールド４の内面でもレジストは凝固される。
【００７６】
以上により、第２クライオポンプ部６、７は、レジスト、窒素などの気体分子に対して、排気能力と排気速度が高く、且つ長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有する。
【００７７】
尚、クライオパネル６２の直線側縁６２ｈと、クライオパネル６２の隣にあるパネル本体６４の直線側縁６４ｈとの間（以下、直線側間隙Ｌ１）、および、隣合うパネル本体６４と、６４の各直線側縁６４ｈと、６４ｈとの間（以下、直線側間隙Ｌ２）からは、レジストと窒素などの気体分子は、第２クライオポンプ部６、７の内部に殆ど飛来しない。
【００７８】
第２クライオポンプ領域８に飛来した凝縮温度の極めて低い例えば水素などの気体分子は、直接、または、輻射シールド４の内面、バッフル５の表面、クライオパネル６２の前面６２ｆなどにあたり反射し、あるいは反射を繰返しながら、弧側間隙Ｒ１、弧側間隙Ｒ２、直線側間隙Ｌ１、直線側間隙Ｌ２に飛来する。
【００７９】
弧側間隙Ｒ１に飛来した水素などの気体分子の多くは、第２領域６３ｂの吸着材６５にあたり吸着されたり、あるいは第１領域６３ａにあたり反射し、さらにクライオパネル６２の裏面６２ｇにあたり反射して第３領域６３ｃの吸着材６５に吸着される。前述した距離Ｈ１の設定により、弧側間隙Ｒ１に飛来するレジストと窒素などの気体分子は第３領域６３ｃには殆ど飛来しない。
【００８０】
弧側間隙Ｒ２に飛来した水素などの気体分子は、直接あるいは反射して、アドソープションパネル６３の第２領域６３ｂ、第３領域６３ｃの各吸着材６５に吸着されたり、図１０、図１１における直ぐ上側のパネル本体６４の裏面６４ｇの吸着材６５に吸着される。前述した距離Ｈ２の設定により、弧側間隙Ｒ２に飛来するレジストと窒素などの気体分子は第３領域６３ｃには殆ど飛来しない。
【００８１】
直線側間隙Ｌ１に飛来した水素などの気体分子は、直接、アドソープションパネル６３の第２領域６３ｂや第３領域６３ｃの吸着材６５に吸着されたり、図１０、図１１における直ぐ上側のクライオパネル６２の裏面６２ｇにあたり反射して、第２領域６３ｂや第３領域６３ｃの吸着材６５に吸着される。
【００８２】
直線側間隙Ｌ２に飛来した水素などの気体分子は、直接、アドソープションパネル６３の第２領域６３ｂや第３領域６３ｃの吸着材６５と、図１０、図１１における直ぐ上側のパネル本体６４の裏面６４ｇの吸着材６５に吸着される。
【００８３】
距離Ｈ１、Ｈ２の設定により、それぞれ弧側間隙Ｒ１と弧側間隙Ｒ３から飛来するレジストと窒素などの気体分子の多くは、アドソープションパネル６３の吸着材が接着していない第１領域６３ａに凝固される。また、クライオパネル６２の第１傾斜部６２ｄの外縁６２ｄａおよびパネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの外縁６４ｄａの各寸法設定により、輻射シールド４の開口部４１の内周側縁からアドソープションパネル６３の第２領域６３ｂの吸着材６５に向かって直接飛来するレジストと窒素などの気体分子の多くも、アドソープションパネル６３の吸着材が接着していない第１領域６３ａに凝固される。従って、アドソープションパネル６３の吸着材６５は、主に水素などの気体分子を吸着する。そして前述したように、吸着材６５は、第１領域６３ａを除き、パネル本体６４の前面６４ｆと裏面６４ｇとに接着されている。従って、第２クライオポンプ部６、７は、水素などの凝縮温度の極めて低い気体分子を吸着する容量を充分確保できる。
【００８４】
以上により第２クライオポンプ部６、７は、水素などの凝縮温度の極めて低い気体分子に対する排気能力と排気速度が高く、長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有する。
【００８５】
また、第２クライオポンプ部６、７は、第１領域６３ａを除き、アドソープションパネル６３の両面６４ｆ、６４ｇに吸着材６５が接着され、クライオパネル６２と、適正な複数枚のアドソープションパネル６３を所定の間隔を持って配列される。これにより第２クライオポンプ部６、７は、所定の排気速度と、所定の到達真空度が得られる吸着材６５の容量を確保しつつ、パネル本体６４の配列方向の寸法を短くできる。クライオパネル６２も第１傾斜部６２ｄと第１傾斜部６２ｂを備えているので、パネル本体６４の配列方向に直交する方向の寸法を短縮できる。以上により、第２クライオポンプ部６、７は小型になるので、クライオポンプ１は設置する占有空間が小さくなる。
【００８６】
さらに、第２クライオポンプ部６と７とが、第２コールドヘッド２２を跨いで配備され、第２クライオポンプ部６と７との間は、隙間Ｍ（図８）が設けられ、隙間Ｍは略Ｈ２（図１０、図１１）であれば良い。これにより、水素などの極めて凝縮温度の低い気体が、直線側間隙Ｌ１と、直線側間隙Ｌ２とからも飛来して、短い飛来距離でアドソープションパネル６３の裏面６４ｇの吸着材６５と、前面６４ｆ側の第３領域６３ｃの吸着材６５に吸着される。結果、本発明のクライオポンプ１の排気速度が向上する。
【００８７】
尚、本実施例では、第２クライオポンプ部６のクライオパネル６２と第２クライオポンプ部７のクライオパネル６２との間には、間隙Ｍが設けられているが、アドソープションパネル６３への輻射熱侵入をより少なくする場合には、間隙を設けなくても良い。
【符号の説明】
【００８８】
１ クライオポンプ１
２ 蓄冷型冷凍機
４ 輻射シールド
５ バッフル
６、７ 第２クライポンプ部
２１ 第１コールドヘッド
２２ 第２コールドヘッド
４１ 開口部
５０ 第１クライポンプ部
６２ クライオパネル
６２ｂ 第２傾斜部（傾斜部）
６２ｄ 第１傾斜部（傾斜部）
６２ｄａ、６４ｄａ 外縁
６２ｄｂ、６４ｄｂ 裏面外縁
６２ｆ、６４ｆ、６４ａｆ 前面
６２ｇ、６４ｇ 裏面
６３ アドソープションパネル
６４ａ 中央部
６４ｂ 第２傾斜部
６４ｄ 第１傾斜部
６５ 吸着材
６５ａ 前面側仮想面
６５ｂ 裏面側仮想面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体分子を吸着により補足して高真空を生成するクライオポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術のクライオポンプとして、図１２に示すように、一端に開口部１０２を有する筒状の熱シールド部材１０１と、熱シールド部材１０１に固定したバッフル１０６と、熱シールド部材１０１の内部に配置され、熱シールド部材よりも低温に冷却されるパネル構造体１１０と、を備え、パネル構造体１１０の表面に形成された吸着領域にて開口部１０２から熱シールド部材１０１の内部へと飛来する気体分子を吸着により捕捉して排気するクライオポンプ１００であって、パネル構造体１１０は気体分子が開口部１０２から直線的な飛来経路を経て到達しうる部位に第１の吸着領域１１２ａ、１１３ａ、１１４ａが形成され、気体分子が開口部１０２から直線的な飛来経路を経て到達しない部位に第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂが形成され、第１の吸着領域１１２ａ、１１３ａ、１１４ａの単位面積当りの排気速度が第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂの単位面積当りの排気速度よりも相対的に高くされているクライオポンプ１００が開示されている。
【０００３】
更に詳しく述べると、熱シールド部材１０１は、主クライオポンプハウジング１０９に設置したギフォードマクマホン冷凍機などの冷凍機１０３の第１冷却ステージ１０４に固定される。熱シールド部材１０１の開口部１０２側に、バッフル１０６が設けられ、バッフル１０６を介して真空チャンバー１２０の内部空間１０８と熱シールド部材１０１の内部空間１０７とが連通される。そして、熱シールド部材１０１は第１冷却ステージ１０４で発生している冷凍により略８０Ｋ〜略１００Ｋに冷却され、バッフル１０６は熱シールド部材１０１を介して第１冷却ステージ１０４と同程度の温度に冷却される。
【０００４】
パネル構造体１１０は、パネル取付部材１１１と、最上パネル１１２、下部パネル１１３、１１４とを備え、内部空間１０７で、冷凍機１０３の第２冷却ステージ１０５に固定される。そしてパネル構造体１１０は、第２冷却ステージ１０５で発生している略１０Ｋ〜略２０Ｋの冷凍により第２冷却ステージ１０５と同程度の温度に冷却される。図１２において、各パネル１１２、１１３、１１４は円錐台側面の形状で、開口部１０２側に近い方の側面端の径が小さくなっているが、パネル取付部材１１１の上面１１１ａに平行な平板形状でも良い。各パネル１１２、１１３、１１４の開口部１０２側の面（以後、前面）には、活性炭１１５が接着剤で全面に接着され、前面の裏側の面（以後、裏面）に活性炭１１６が全面に接着されている。活性炭１１５の径は、活性炭１１６の径より小さい。活性炭１１６を接着した各パネル１１２、１１３、１１４の前面側は、第１の吸着領域１１２ａ、１１３ａ、１１４ａが形成され、活性炭１１６を接着した各パネル１１２、１１３、１１４の裏面側は、第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂが形成される。第１の吸着領域１１２ａ、１１３ａ、１１４ａと、第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂの温度はパネル構造体１１０の温度と同程度の温度（略１０Ｋ〜略２０Ｋ）に冷却される。これにより、第１の吸着領域１１２ａ、１１３ａ、１１４ａは、第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂより排気速度が相対的に優れ、第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂは第１の吸着領域１１２ａ、１１３ａ、１１４ａより相対的に気体吸蔵量が優れている。
【０００５】
バッフル１０６および熱シールド部材１０１は、真空チャンバー１２０からクライオポンプ１００の内部に向かって飛来する気体分子を冷却し、その冷却温度で蒸気圧が充分に低くなる気体（例えば水蒸気、レジストなど）分子を表面に捕獲（凝固）する。バッフル１０６の温度において蒸気圧が充分に低くならない気体（例えば、窒素、水素など）分子およびバッフル１０６で捕獲されなかったレジスト（有機物の気体）分子は、バッフル１０６を通過して内部空間１０７に飛来する。
【０００６】
飛来した気体分子のうちレジストと、パネル構造体１１０の冷却温度において蒸気圧が充分に低くい窒素などの気体は、第１の吸着領域１１２ａ、１１３ａ、１１４ａの各活性炭１１５と、第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂの各活性炭１１６とに吸着あるいは各活性炭１１５、１１６の表面に凝固される。上記のレジスト、窒素などの気体の吸着量、凝固量に比べて少量であるが、パネル取付部材１１１の表面にもレジストと窒素などの気体が捕獲される。
【０００７】
内部空間１０７に飛来した気体のうちパネル構造体１１０の冷却温度において、蒸気圧が低くない水素などの気体は第１の吸着領域１１２ａ、１１３ａ、１１４ａの各活性炭１１５と、第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂの各活性炭１１６とに吸着される。このようにして、真空チャンバー１２０の内部空間１０８の気体分子が排気される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
また、従来技術のクライオポンプとして、図１３に示すクライオポンプ２００が開示されている。クライオポンプ２００は、ハウジング２０１と、２段のギフォードマクマホン冷凍機等の冷凍機２０３と、輻射シールド２０７と、第１段ポンプ面（バッフル）２０８と、第２段クライオパネル２１０とを備える。ハウジング２０１のフランジ２０２は、ゲートバルブ（図示せず）を備えた真空チャンバー（図示せず）に接続される。
【０００９】
冷凍機２０３の低温部２０４は、略７７Ｋの冷凍を発生する第１段ヒートシンク２０５と、略４Ｋ〜２５Ｋの冷凍を発生する第２段ヒートシンク２０６とを備え、ハウジング２０１内に設けられる。第１段ヒートシンク２０５には、輻射シールド２０７が固定され、輻射シールド２０７の開口部２０９側に第１段ポンプ面２０８が設けられる。そして、輻射シールド２０７と第１段ポンプ面２０８とは、第１段ヒートシンク２０５で発生した略７７Ｋの冷凍により略１００Ｋ〜略８０Ｋに冷却されている。第２段ヒートシンク２０６には、第２段クライオパネル２１０が固定され、第２段ヒートシンク２０６と第２段クライオパネル２１０は、輻射シールド２０７と第１段ポンプ面２０８とにより包囲されている。
【００１０】
第２段クライオパネル２１０は、円板からなる２枚のクライオパネル２１１、２１２と、吸着材２２１が接着されたクライオパネル２１３〜２１８と、スペーサ２１９と、ロッド２２０とを備える。そして第２段クライオパネル２１０は、各クライオパネルの内周面側をスペーサ２１９を介してロッド２２０で固定されている。クライオパネル２１３〜２１８は、ドーナツ形状の円板の外周端側を第１段ポンプ面２０８側に略４５°折り曲げた周辺屈曲部２１３ａ〜２１８ａが形成され、各クライオパネル２１３〜２１８の各最外端２１３ｄ〜２１８ｄは、この順に順次、外径が大きくなっている。
【００１１】
ここで、クライオパネル２１３〜２１８の第１段ポンプ面２０８側の面を前面とし、前面の裏側の面を裏面とする。第２段クライオパネル２１０は、周辺屈曲部２１３ａ〜２１８ａと、スペーサの当接面とを除いたクライオパネル２１３〜２１８の平坦な裏面２１３ｂ〜２１８ｂに活性炭あるいはゼオライトなどの吸着材２２１が接着される。クライオパネル２１３〜２１８の前面２１３ｃ〜２１８ｃと、周辺屈曲部２１３ａ〜２１８ａと、クライオパネル２１１、２１２の両面とには吸着材２２１が接着されていない。そして、クライオパネル２１１、２１２と、クライオパネル２１３〜２１８と、吸着材２２１の各温度は、第２段ヒートシンク２０６で発生する略４Ｋ〜２５Ｋの冷凍により、略３０Ｋ〜略１０Ｋに冷却されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−１０８７４４号公報
【特許文献２】特表昭６３−５０１５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１によれば、最上パネル１１２の第１の吸着領域１１２ａは、活性炭１１５が接着されており、バッフル１０６側から輻射熱を受けている。活性炭１１５は金属に比べて放射率が大きいため、最上パネル１１２の前面に活性炭１１５が接着されていない場合に比べて、バッフル１０６側から多量の輻射熱が侵入する。この侵入輻射熱によりパネル構造体１１０の温度が上昇し、クライオポンプ１００の吸着能力（排気能力）と排気速度とが低下する問題が生じ、さらには長時間連続使用における排気能力と排気速度が急速に劣化する問題がある。
【００１４】
また、各パネル１１２、１１３、１１４の各間隔が大きい場合、内部空間１０７内で熱シールド部材などに衝突して反射し飛来する窒素あるいはレジストの気体分子が下部パネル１１３、１１４の第１の吸着領域１１３ａ、１１４ａの活性炭１１５に吸着あるいは活性炭１１５の表面に凝固される。このため、下部パネル１１３、１１４の第１の吸着領域１１３ａ、１１４ａの活性炭１１５は、水素などの気体に対する吸着能力（排気能力）と排気速度が低下する問題がある。さらには、長時間連続使用における水素などの気体に対する排気能力と排気速度が急速に劣化する問題が生じる。
【００１５】
また、各パネル１１２、１１３、１１４が、パネル取付部材１１１の上面１１１ａに平行な平板である場合は、各パネル１１２、１１３、１１４の各間隔の大小に係らず、上述と同じ理由により水素などの気体に対して、上述と同じ問題がある。
【００１６】
また、水素などの気体の吸着能力と排気速度を増大するには、パネル構造体１１０の各パネル間の間隔を変えずに、活性炭１１５の表面積を増大するためにパネルの枚数を増せば良い。しかし、パネル枚数の増大によりパネル構造体１１０が大型になり、結果、クライオポンプ１００も大型化して、蒸着装置に設置する占有空間が増大する問題がある。
【００１７】
さらに、最上パネル１１２、下部パネル１１３、１１４は、略円錐台形状で、径方向に分割されていない。このため、第１の吸着領域１１３ａ、１１４ａの中央側の活性炭１１５と、第２の吸着領域１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂの中央側の活性炭１１６には、気体分子が飛来し難く、クライオポンプ１００の排気速度が低下する問題がある。
【００１８】
また、特許文献２によれば、真空チャンバーからの凝縮温度の高い水蒸気、あるいはレジストなどは、第１段ポンプ面２０８に捉えられ凝固される。凝縮温度の比較的低い窒素などの気体分子と、第１段ポンプ面２０８で凝固されなかったレジストの気体分子は、第１段ポンプ面２０８を通過して第２段クライオポンプ２１０に飛来し、クライオパネル２１１、２１２と、クライオパネル２１３〜２１８の表面２１３ｃ〜２１８ｃと、各最外端２１３ｄ〜２１８ｄと、周辺屈曲部２１３ａ〜２１８ａとに捉えられ凝固される。そして周辺屈曲部２１３ａ〜２１８ａが、第１段ポンプ面２０８方向へ略４５°折り曲げられているので、窒素などの気体分子とレジストの気体分子は、殆どクライオパネル２１３〜２１８の裏面２１３ｂ〜２１８ｂの吸着材２２１に吸着されない。
【００１９】
凝縮温度の極めて低い水素、ヘリウムなどの気体分子は、第１段ポンプ面２０８を通過して、クライオパネル２１３〜２１８の裏面２１３ｂ〜２１８ｂの吸着材２２１に吸着される。しかし、真空チャンバーで発生する水素、ヘリウムなどの気体分子が多量である場合、吸着材２２１はクライオパネル２１３〜２１８の裏面２１３ｂ〜２１８ｂにのみ接着されている。このためクライオポンプ２００は、水素、ヘリウムなどの気体分子に対して吸着材２２１の容量不足になり、排気能力と排気速度の低下と、長期間に亘る排気能力と排気速度の低下の問題を生じる。
【００２０】
また、水素、ヘリウムなどの気体分子に対して吸着材２２１の容量と、排気速度と、長期間に亘る排気能力と排気速度を増大するため、クライオパネル２１３〜２１８の各表面２１３ｃ〜２１８ｃにも吸着材２２１を接着することが考えられる。しかし、周辺屈曲部２１３ａ〜２１８ａは第１段ポンプ面２０８方向へ略４５°折り曲げられているので、クライオパネル２１３〜２１８の間を飛来してくる窒素あるいはレジストの気体分子は、表面２１３ｃ〜２１８ｃ側の吸着材２２１に吸着、あるいは表面２１３ｃ〜２１８ｃ側の吸着材２２１の表面に凝固される。このため、表面２１３ｃ〜２１８ｃ側の吸着材２２１の水素あるいはヘリウム等の気体に対する吸着能力は不足する。結果、クライオポンプ２００は、水素、ヘリウムなどの気体分子に対して吸着材２２１の容量不足になり、排気能力と排気速度の低下と、長期間に亘る排気能力と排気速度の低下の問題を生じる。
【００２１】
さらに、水素、ヘリウムなどの気体分子に対して吸着材２２１の容量と、排気速度と、長期間に亘る排気能力の排気速度を増大するため、クライオパネル２１３〜２１８の枚数を増加すると、第２段クライオパネル２１０が大型化し、これに伴いハウジング２０１も大型になり、クライオポンプ２００の設置空間が大きくなる問題がある。
【００２２】
また、クライオパネル２１３〜２１８は、略円錐台形状で、径方向に分割されていない。このため、クライオパネル２１３〜２１８の中央側の吸着材２２１には、水素などの気体が飛来し難く、クライオポンプ２００の排気速度が低下する問題がある。
【００２３】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、水素などの凝縮温度の低い気体を吸着するクライオポンプであって、長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有するクライオポンプとすること、占有空間の小型化が可能な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】
【００２４】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、冷凍を発生する第１コールドヘッドと、第１コールドヘッドより低い温度の冷凍を発生する第２コールドヘッドとを備えた蓄冷型冷凍機と、第２コールドヘッドを収納すると共に開口部を備え、第１コールドヘッドに熱接触した輻射シールドと、開口部側に設けられ輻射シールドに熱接触したバッフルとを備える第１クライオポンプ部と、バッフル側に配設されたクライオパネルと、クライオパネルのバッフル側を前面とした場合の裏面に対して所定の間隔を持って配列したアドソープションパネルとを輻射シールドとバッフルとで包囲すると共に、第２コールドヘッドにより冷却される第２クライオポンプ部と、を備え、クライオパネルの少なくとも前面は、金属面またはメッキが施された面である共に、吸着材が貼着されず、アドソープションパネルは、アドソープションパネルのバッフル側の面を前面とすると共に前面の裏側を裏面とし、外縁側の少なくとも一部がバッフルから遠ざかると共に外側へ拡がる方向に傾斜した第１傾斜部と、第１傾斜部の内側に設けた中央部と、中央部と第１傾斜部との間に設けられ、第１傾斜部と同じ方向に傾斜した第２傾斜部とにより形成され、且つ第１傾斜部の前面には吸着材を貼着せず、中央部の前面と、第２傾斜部の前面と、アドソープションパネルの裏面と、には吸着材が貼着される。
【００２５】
また、請求項２に記載の発明は、クライオパネルは、外縁側の少なくとも一部がバッフルから遠ざかると共に外側へ拡がる方向に傾斜した傾斜部が設けられる。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明は、隣合うアドソープションパネルのうち、クライオパネルに近い側のアドソープションパネルの第１傾斜部の裏面外縁側に貼着された吸着材端部により形成されると共に配列方向に直交する裏面側仮想外面が、裏面外縁の内側にある場合には、隣合うアドソープションパネルの間隔は、クライオパネルより遠い側にあるアドソープションパネルの中央部の前面に貼着された吸着材端部により形成されると共に配列方向に直交する前面側仮想外面が裏面外縁を基準にクライオパネルに近い側のアドソープションパネル側にあり、裏面側仮想外面が、裏面外縁側より突出している場合には、隣合うアドソープションパネルの間隔は、前面側仮想外面が、裏面側仮想外面を基準にクライオパネルに近い側のアドソープションパネル側にある。
【００２７】
また、請求項４に記載の発明は、クライオパネルと、クライオパネルの隣に配置されたアドソープションパネルとの間隔は、アドソープションパネルの中央部の前面に貼着された吸着材端部により形成されると共に配列方向に直交する前面側仮想外面が、クライオパネルの傾斜部の裏面外縁を基準にクライオパネル側にある。
【００２８】
また、請求項５に記載の発明は、クライオパネルの傾斜部の外縁は、輻射シールドの開口部の内周側縁からクライオパネルの隣に配置されたアドソープションパネルの第２傾斜部の吸着材に向かって直接飛来する気体分子が吸着材にあたることを阻止する。
【００２９】
また、請求項６に記載の発明は、隣合うアドソープションパネルのうち、クライオパネルに近い方のアドソープションパネルの第１傾斜部の外縁は、輻射シールドの開口部の内周側縁からクライオパネルに遠い方のアドソープションパネルの第２傾斜部の吸着材に向かって直接飛来する気体分子が吸着材にあたることを阻止する。
【００３０】
また、請求項７に記載の発明は、第２クライオポンプ部は、配列方向に対して直交する方向に所定の間隙を持って、複数個配備される。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１に記載の発明では、クライオパネルの少なくとも前面は、金属面またはメッキが施された面であると共に吸着材が貼着されていない。これにより、クライオパネルの前面の放射率は吸着材の放射率に比べて低い。従って、クライオパネルにバッフル側および輻射シールドの開口部側から直進する輻射熱、あるいは輻射シールドの内面にあたり反射して照射される輻射熱は、僅かである。また、アドソープションパネはクライオパネルの裏面に配列されているので、アドソープションパネルの中央部と第２傾斜面の各吸着材には、クライオパネルによりバッフル側および輻射シールドの開口部側から輻射による侵入熱の多くが阻止される。結果、第２クライオポンプ部は低い温度（例えば、略２５Ｋ〜略１０Ｋ）に維持されるので、吸着材の吸着能力が増大する。
【００３２】
また、アドソープションパネルは、第１傾斜部と第２傾斜部を備えており、第１傾斜部の前面を除き、アドソープションパネルの前面と裏面とに吸着材が貼着されている。従って、吸着材の容量を充分確保できる。さらには、互いに隣合うアドソープションパネルの間隔を適正することにより、アドソープションパネルの第１傾斜部の外側の間隙から飛来する窒素やレジストなどの気体分子の殆どは、第１傾斜部前面と第２傾斜部前面の吸着材とに凝固あるいは吸着される。水素などの気体の多くは、アドソープションパネルの中央部前面の吸着材と裏面の吸着材に吸着される。結果、第２クライオポンプ部は、凝縮温度の極めて低い水素などの気体に対する吸着材の吸着能力の増大と吸着材の容量の充分な確保とが出来る。また、窒素やレジストなどの気体分子に対する排気能力と排気速度が高い。
【００３３】
以上により、排気能力と排気速度が高くなると共に、長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有するクライオポンプを提供できる。
【００３４】
また、請求項２に記載の発明では、クライオパネルに設けた傾斜部により、バッフル側および輻射シールドの開口部側からクライオパネルの隣のアドソープションパネルへの直進する輻射熱の侵入を阻止しつつ、クライオパネルの外縁寸法（アドソープションパネルの配列の直交方向）が短縮できる。従って、クライオパネルとアドソープションパネルとの間隔と、隣合うアドソープションパネルとの間隔とを適正にすると共に、アドソープションパネルを適正枚数にすることにより、第２クライオポンプ部が小型になり、占有空間の小さなクライオポンプが提供できる。
【００３５】
また、請求項３に記載の発明では、互いに隣合うアドソープションパネルの第１傾斜部の外側の間隙から飛来する窒素やレジストなどの気体分子の殆どは、クライオパネルに遠い側のアドソープションパネルの第１傾斜部の前面と第２傾斜部前面の吸着材とに凝固あるいは吸着される。これにより、クライオパネルに近い側のアドソープションパネルの裏面の吸着材と、クライオパネルに遠い側のアドソープションパネルの中央部前面の吸着材には、窒素、レジストなどが微量吸着されるだけで、多くは水素などの気体分子が吸着される。結果、水素などの凝縮温度の極めて低い気体分子に対する排気能力（吸着能力）と排気能力と排気速度が高く、長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有するクライオポンプを提供できる。
【００３６】
また、請求項４に記載の発明では、クライオパネルの傾斜部の外側と、隣のアドソープションパネルの第１傾斜部の外側の間隙から飛来する窒素やレジストなどの気体分子の殆どは、クライオパネルと、クライオパネルの隣のアドソープションパネルの第１傾斜部の前面と第２傾斜部前面の吸着材とに凝固あるいは吸着される。これにより、アドソープションパネルの中央部前面の吸着材は、主に水素などの気体分子を吸着する。結果、水素などの凝縮温度の極めて低い気体分子に対する排気能力と排気速度が高く、長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有するクライオポンプを提供できる。
【００３７】
また、請求項５に記載の発明では、輻射シールドの開口部の内周側縁からクライオパネルの隣に配置されたアドソープションパネルの第２傾斜部の吸着材に向かって直接飛来する窒素やレジストなどの気体分子は、クライオパネルで凝固される。結果、水素などの凝縮温度の低い気体分子に対する排気能力と排気速度が高く、長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有するクライオポンプを提供できる。
【００３８】
また、請求項６に記載の発明では、輻射シールドの開口部の内周側縁からクライオパネルの隣以降に配置されたアドソープションパネルの第２傾斜部前面の吸着材に向かって直接飛来する窒素やレジストなどの気体分子は、主に第１傾斜部前面で凝固される。結果、水素などの気体に対する吸着能力が増大し、水素などの凝縮温度の低い気体分子に対する排気能力と排気速度が高く、長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有するクライオポンプを提供できる。
【００３９】
また、請求項７に記載の発明では、第２クライオポンプ部は、アドソープションパネルの配列方向に対して直交する方向に所定の間隙を持って、複数個配備される。従って、この間隙から飛来する水素などの極めて凝縮温度の低い気体は、短い飛来距離で、アドソープションパネルの吸着材により吸着されるので、クライオポンプの排気速度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施例に係るクライオポンプの説明図である。
【図２】図１におけるバッフルの輻射シールドへの取付けを示すＡ矢視図である。
【図３】図１のアドソープションパネルのパネル本体のＡ矢視図である。
【図４】図３のＣＣ断面図である。
【図５】図１のアドソープションパネルの断面図である。
【図６】図１のクライオパネルの断面図である。
【図７】図１の第２クライオポンプ部のブラケットの斜視図である。
【図８】図１の第２クライオポンプ部のＢ矢視図である。
【図９】図８のＤ矢視図である。
【図１０】図９のＥＥ断面図における第２クライオポンプ部の部分の拡大図である。
【図１１】図９のＥＥ断面図における第２クライオポンプ部の別例の部分拡大図である。
【図１２】本実施例に係る従来技術のクライオポンプの説明図である。
【図１３】本実施例に係る従来技術の他のクライオポンプの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下に本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００４２】
図１は本実施例に係るクライオポンプの説明図である。図１に示すように、クライオポンプ１は、ギフォードマクマホン冷凍機などの蓄冷型冷凍機２と、真空ケース３と、第１クライオポンプ５０と、輻射シールド４の内部に設けられた第２クライオポンプ部６、７（図８）とを備える。真空ケース３は、略コップ形状をなし、有底の円筒部３１と、円筒部３１の上端の開口部３４に設けたフランジ部３２と、円筒部３１の円周面に設けた冷凍機取付けポート３３とを備える。フランジ部３２は半導体製造装置などの真空チャンバー３５に気密に接続され、真空チャンバー３５には、開口部３４との導通と遮断とを制御する仕切弁（図示せず）が備えられる。
【００４３】
蓄冷型冷凍機２は、例えば略５０Ｋの冷凍を発生する第１コールドヘッド２１と、例えば略１０Ｋの冷凍を発生する第２コールドヘッド２２とを備え、蓄冷型冷凍機２のガス供給ポート２４とガス戻りポート２５とは、それぞれ配管（図示せず）を介して圧縮機（図示せず）に接続される。第１コールドヘッド２１を形成するシリンダ２３の常温側は、真空ケース３の冷凍機取付けポート３３に気密に接続される。
【００４４】
輻射シールド４は、アルミニュームなどの熱伝導の良好な板材からなり、略コップ形状で、円筒面の一部に設けた平面部４４に第１コールドヘッド２１が固定される。これにより輻射シールド４は、第１コールドヘッド２１で発生する略５０Ｋの冷凍により、略１００Ｋ〜略５０Ｋに冷却される。そして輻射シールド４の開口部４１が、真空ケース３の開口部３４側に設けられる。開口部４１側の輻射シールド４の内周面には、バッフル５を固定するステイ４２が４つ等分に固定される。
【００４５】
図２は、図１におけるバッフル５の輻射シールド４への取付けを示すＡ矢視図である。図１、図２に示すように、バッフル５は、略十字形状をなす保持器５５と、外周面が円錐台形状のバッフル部材５１〜５４とを備えている。そして保持器５５とバッフル部材５１〜５４は、熱伝導の良好な銅などにより形成される。バッフル部材５１〜５３は、保持器５５の中央の交叉位置を中心にして、バッフル部材５１が中心側に順次同心に配置され、バッフル部材５１と、５２と、５３との大径側の端部の各４箇所が保持器５５に溶接などで固定される。バッフル部材５４は、大径側の端部の４箇所にスリッド５４ａ（図２）が設けられ、バッフル部材５３の外側同心になるよう、スリッド５４ａに保持器５５を挿入して溶接などで固定される。そして、バッフル５は、輻射熱の侵入を抑制するために表面がニッケルメッキされ、バッフル部材５１〜５４の各小径側端部が輻射シールド４の開口部４１側に向くように、保持器５５の外側の取付部５５ａに挿入したボルト５６と、輻射シールド４のステイ４２側のナット５７とにより、ステイ４２に固定される。
【００４６】
輻射シールド４は、真空ケース３からの輻射熱を吸熱すると共に、第１コールドヘッド２１で発生した冷凍によりバッフル５を略１００Ｋ〜略５０Ｋに冷却する伝導部材として機能する。これにより、バッフル部材５１〜５４は略１００Ｋ〜略５０Ｋ冷却される。そして、バッフル５と輻射シールド４とにより、真空チャンバー３５内の水蒸気あるいはレジストを凝固する第１クライオポンプ部５０が形成される。
【００４７】
図１に示すように第２クライオポンプ部６は、ブラケット６１と、クライオパネル６２と、複数枚のアドソープションパネル６３とを備える。
【００４８】
図３はアドソープションパネル６３のパネル本体６４をＡ方向（図１）から視た平面図であり、図４は図３のＣＣ断面図である。図３、図４に示すように、パネル本体６４はＡ方向から視た形状は、円周角が１８０°より小さい弧の両端を弦で結んだ略半月形状をなし、銅などの熱伝導の良好な板材から成形される。ここで、パネル本体６４およびアドソープションパネル６３のバッフル５側の面を前面６４ｆ、前面６４ｆの裏側の面をパネル本体６４およびアドソープションパネル６３の裏面６４ｇとする。
【００４９】
パネル本体６４は、平坦な半月形状の中央部６４ａと、中央部６４ａの弧側の縁部分を折り曲げた第２傾斜部６４ｂと、第２傾斜部６４ｂの外側に設けた第１傾斜部６４ｄと、第２傾斜部６４ｂと第１傾斜部６４ｄとを繋ぐ平坦な帯部６４ｃと、パネル本体６４の弦側中央部分を裏面６４ｇ側に９０°折り曲げた取付部６４ｅとから形成される。第２傾斜部６４ｂと第１傾斜部６４ｄは、裏面６４ｇ側にそれぞれ折り曲げられる（図４）。第２傾斜部６４ｂが中央部６４ａから折り曲げられた曲げ角度αは１３５°〜１６５°としている。第１傾斜部６４ｄが帯部６４ｃから折り曲げられた曲げ角度βは１３５°〜１６５°としている。帯部６４ｃは中央部６４ａと略平行としている。
【００５０】
図５は、アドソープションパネル６３の断面図である。図５に示すように、アドソープションパネル６３は、パネル本体６４の裏面６４ｇと、パネル本体６４の前面６４ｆ側の第２傾斜部６４ｂと、パネル本体６４の前面６４ｆ側の平坦な中央部６４ａとに活性炭などの吸着材６５が接着される。これにより、アドソープションパネル６３の前面６４ｆ側は、第１傾斜部６４ｄおよび帯部６４ｃの吸着材６５を接着していない第１領域６３ａと、パネル本体６４の第２傾斜部６４ｂに吸着材６５を接着した第２領域６３ｂと、中央部６４ａに吸着材６５を接着した第３領域６３ｃとが形成される。
【００５１】
図６は、図１のクライオパネルの断面図である。パネル本体６４と同様に、クライオパネル６２のバッフル５側の面を前面６２ｆ、前面６２ｆの裏側の面を裏面６２ｇとする。図６において、クライオパネル６２は、パネル本体６４と同じ材質の板材で、同じ形状、同じ寸法に形成される。即ち、中央部６２ａと、第２傾斜部（傾斜部）６２ｂと、帯部６２ｃと、第１傾斜部（傾斜部）６２ｄと、取付部６２ｅとを備える。そして少なくとも前面６２ｆには、吸着材は接着されていない。裏面６２ｇも吸着材は接着されていないが、場合によっては吸着材を接着しても良い。
【００５２】
また、クライオパネル６２の前面６２ｆは、輻射熱を受け難くするためニッケルメッキ等の表面処理が施される。尚、クライオパネル６２の材質が放射率が低い金属であれば、メッキ等の表面処理をせず、金属面のままでも良い
尚、クライオパネル６２は、パネル本体６４と必ずしも同じ材質の板材で、同じ形状、同じ寸法に形成されなくても良い。例えば、第２傾斜部６２ｂと帯部６２４ｃと第１傾斜部６２ｄとを有せず、略半月形状の平坦な板でも良い。この場合、略半月形状のクライオパネルの寸法は、バッフル５側および輻射シールド４の開口部４１からクライオパネル６２の隣のアドソープションパネル６３の第１領域６３ａ、第２領域６３ｂ、第３領域６３ｃへ直接侵入する輻射熱を阻止する寸法が好ましい。
【００５３】
図７は、図１のブラケット６１の斜視図である。図７に示すようにブラケット６１は、銅などの熱伝導の良好な板材から形成され、細長い板部分のパネル固定部６１ａと、パネル固定部６１ａの中央縁部分を９０°折り曲げたヘッド接続部６１ｂとから形成される。
【００５４】
図８は、図１における第２コールドヘッド２２に取付けられた第２クライオポンプ部６、７のＢ矢視図であり、図９は図８のＤ矢視図である。図１０、図１１は、図９の第２クライオポンプ部６のＥＥ断面の部分拡大図である。図１０と図１１とは、パネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの裏面端部の吸着材６５の接着位置が異なる。
【００５５】
図８、図９に示すように第２クライオポンプ部６は、クライオパネル６２がバッフル５に対面する（図１）と共に、図８の上側から順次、クライオパネル６２と、複数枚のアドソープションパネル６３とが所定の間隔を持って複数本のリベット６６でパネル固定部６１ａ（図７）に固定される。第２クライオポンプ部６と同じように、第２クライオポンプ部７は、ブラケット７１と、クライオパネル６２と、複数枚のアドソープションパネル６３とから構成される。ブラケット７１は、ブラケット６１と同様に銅などの熱伝導の良好な板材から形成され、ブラケット６１の形状および寸法が蓄冷型冷凍機２の第２コールドヘッド２２の中心軸Ｘ（図９）に対して対称になる。
【００５６】
図１０に示すように第２クライオポンプ部６のクライオパネル６２の折り曲げられた外縁６２ｄａと、アドソープションパネル６３の各パネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの縁とが、バッフル５に対して遠ざかる方向に配置される。第２クライオポンプ部７のクライオパネル６２と、アドソープションパネル６３の各パネル本体６４についても同じ方向に配置される。そして図９に示すように、第２クライオポンプ部６、７は、間隙Ｍを持って中心軸Ｘに対して互いに対称なるよう、ブラケット６１、７１のヘッド接続部６１ｂ、７１ｂとが複数のボルト６７により第２コールドヘッド２２に固定される。従って、第２クライオポンプ部６、７の各クライオパネル６２と、各アドソープションパネル６３のパネル本体６４、吸着材６５とは、ブラケット６１、７１を介して第２コールドヘッド２２で発生する略１０Ｋの冷凍により、略２５Ｋ〜１０Ｋに冷却される。
【００５７】
次に、第２クライオポンプ部６、７の寸法設定について説明する。
【００５８】
（クライオパネル６２と隣のアドソープションパネル６３との間の距離Ｈ１の設定）
第２クライオポンプ部６のクライオパネル６２と、クライオパネル６２の隣にあるアドソープションパネル６３との間のＤ方向（図８、図１０）の距離Ｈ１は、第３領域６３ｃの吸着材６５により形成される前面側仮想外面６５ａ（図５、図１０）がクライオパネル６２の外縁６２ｄａの裏面外縁６２ｄｂと同じ高さ位置あるいは裏面外縁６２ｄｂより僅かに裏面６２ｇ側（バッフル５側）にあるように設定される。例えば、前面側仮想外面６５ａが裏面外縁６２ｄｂと同じ高さ位置と裏面外縁６２ｄｂより吸着材６５の層厚さの３６％の距離だけ裏面６２ｇ側の位置との間にあるように設定される。好ましくは、前面側仮想外面６５ａが裏面外縁６２ｄｂと同じ高さ位置と裏面外縁６２ｄｂより吸着材６５の層厚さの２１％の距離だけ裏面６２ｇ側の位置との間にあるように設定される。吸着材６５の層厚さとして１．４ｍｍが例示される。即ち、クライオパネル６２の外縁６２ｄａと、クライオパネル６２の隣にあるパネル本体６４の外縁６４ｄａとの間（以下、弧側間隙Ｒ１（図９、図１０））から飛来した分子流の気体分子は、途中、反射することなく直接、第３領域６３ｃの吸着材６５の前面側仮想外面６５ａにあたらないように距離Ｈ１が設定される。好ましくは、距離Ｈ１は、図１０における下側のパネル本体６４の中央部６４ａの前面６４ａｆが図１０における上側のクライオパネル６２の外縁６２ｄａの裏面外縁６２ｄｂと同じ高さ位置にあると良い。尚、図１０では、距離Ｈ１は第３領域６３ｃの吸着材６５の前面側仮想外面６５ａとクライオパネル６２の外縁６２ｄａの裏面外縁６２ｄｂとが同じ高さ位置にある。
【００５９】
（隣合うアドソープションパネル６３、６３間の距離Ｈ２の設定）
パネル本体６４の第１傾斜部６４ｄ裏面の吸着材６５は、吸着材６５端部を（１）第１傾斜部６４ｄの裏面外縁６４ｄｂの稜線より僅かに突出させる接着と、（２）裏面外縁６４ｄｂの稜線より僅かに内側にある接着と、（３）裏面外縁６４ｄｂの稜線に合わせる接着とがある。
【００６０】
上記（１）〜（３）のいずれの場合も、互いに隣合うアドソープションパネル６３、６３間のＤ方向の距離Ｈ２は、図１０および図１１において、下側のアドソープションパネル６３の第３領域６３ｃの吸着材６５により形成される前面側仮想外面６５ａ（図１０、図１１）が、上側のパネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの裏面外縁６４ｄｂと同じ高さ位置にあるか、又は、同じ高さ位置より僅かに上側のアドソープションパネル６３側にあるように設定する。例えば、前面側仮想外面６５ａが裏面外縁６４ｄｂと同じ高さ位置と裏面外縁６４ｄｂより吸着材６５の層厚さの３６％の距離だけアドソープションパネル６３側の位置との間にあるように設定される。好ましくは、前面側仮想外面６５ａが裏面外縁６４ｄｂと同じ高さ位置と裏面外縁６４ｄｂより吸着材６５の層厚さの２１％の距離だけアドソープションパネル６３側の位置との間にあるように設定される。吸着材６５の層厚さとして１．４ｍｍが例示される。これにより、上側（図１０、図１１）のパネル本体６４の第１傾斜部の外縁６４ｄａと、下側（図１０、図１１）のパネル本体６４の第１傾斜部の外縁６４ｄａとの間（以下、弧側間隙Ｒ２（図９、図１０、図１１））から飛来する分子流の気体分子は、下側のアドソープションパネル６３の第１領域６３ａと第２領域６３に遮られ、反射せずに直接、下側のアドソープションパネル６３の第３領域６３ｃの吸着材６５の前面側仮想外面６５ａにあたらない。
【００６１】
前述の（１）突出させる接着の場合（図１０）のみ、距離Ｈ２は、図１０における下側のアドソープションパネル６３の第３領域６３ｃの吸着材６５の端部により形成される前面側仮想外面６５ａ（図１０）が、図１０における上側のパネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの裏面に接着され、裏面外縁６４ｄｂより突出した吸着材６５により形成される裏面側仮想外面６５ｂ（図１０）と同じ高さ位置にあるか、又は、同じ高さ位置より僅かに上側のアドソープションパネル６３側にあるように設定しても良い。この場合も、弧側間隙Ｒ２から飛来する分子流の気体分子は、反射せずに直接、下側（図１０）のアドソープションパネル６３の第３領域６３ｃの吸着材６５の前面側仮想外面６５ａにあたらない。
【００６２】
尚、図１０では、下側のアドソープションパネル６３の第３領域６３ｃの吸着材６５の吸着材６５の前面側仮想外面６５ａが、上側のパネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの裏面外縁６４ｄｂの裏面側に接着された吸着材６５の裏面側仮想外面６５ｂと同じ高さ位置にある。
【００６３】
図１１は前述の（３）裏面外縁６４ｄｂの稜線に合わせる接着の場合を示し、下側のアドソープションパネル６３の第３領域６３ｃの吸着材６５の吸着材６５の前面側仮想外面６５ａが、下側のパネル本体６４の裏面外縁６４ｄｂの稜線に合っている。この場合の距離Ｈ２は、前述した通りである。
【００６４】
また、第２クライオポンプ部７のクライオパネル６２と、クライオパネル６２の隣にあるアドソープションパネル６３との間のＤ方向（図８）の距離Ｈ１、および、互いに隣合うアドソープションパネル６３、６３間のＤ方向の距離Ｈ２も、上述の第２クライオポンプ部６と同じである。
【００６５】
（クライオパネル６２の第１傾斜部６２ｄの外縁６２ｄａの寸法設定）
クライオパネル６２の第１傾斜部６２ｄの外縁６２ｄａは、輻射シールド４の開口部４１の内周側縁からクライオパネル６２の隣に配置されたアドソープションパネル６３の第２領域６３ｂの吸着材６５に向かって直接飛来する気体分子が第２領域６３ｂの吸着材６５にあたることを阻止するように設定される。
【００６６】
（パネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの外縁６４ｄａの寸法設定）
パネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの外縁６４ｄａは、輻射シールド４の開口部４１の内周側縁から隣合うパネル本体６４のうちクライオパネル６２に遠い方のパネル本体６４の第２領域６４ｂの吸着材６５に向かって直接飛来する気体分子が第２領域６４ｂの吸着材６５にあたることを阻止するように設定される。
【００６７】
次に、本発明の実施例に係るクライオポンプの作動と効果について説明する。
【００６８】
ロータリ真空ポンプ（図せず）により真空チャンバー３５を荒引きした後、真空チャンバー３５には、水蒸気、レジスト（有機物質）、窒素、酸素、水素、ヘリウムなどの分子がまだ残存している。そして、真空チャンバー３５に設置された仕切弁（図せず）を開くと、これらの分子が輻射シールド４の開口部４１側およびバッフル５へ飛来する。バッフル５と輻射シールド４は略１００Ｋ〜略５０Ｋに冷却されているので、凝縮温度の高い水蒸気、レジストはバッフル５の表面、および輻射シールド４の外周面で凝固される。凝縮温度の比較的低い気体分子（窒素、酸素）と、凝縮温度の極めて低い気体分子（水素、ヘリウムなど）は、輻射シールド４とバッフル５に凝固されることなく、輻射シールド４とバッフル５とで包囲された第２クライオポンプ領域８（図１）へ飛来する。また、バッフル５およびで輻射シールド４で凝固されなかったレジストもバッフル５あるいは輻射シールド４の開口部４１の内周面側の開口部分４３（図１、図２）を通過して、第２クライオポンプ領域８に飛来する。
【００６９】
ところで、クライオパネル６２は、バッフル５側および輻射シールド４の開口部４１側から熱輻射を受熱している。クライオパネル６２の前面６２ｆは放射率の低いニッケルがメッキされているので、クライオパネル６２が受熱する輻射熱は僅かである。アドソープションパネル６３の第２領域６３ｂと第３領域６３ｃとには吸着材６５が設けられており、
一般に吸着材６５は金属にくらべて放射率が高い。クライオパネル６２の隣に配置されたアドソープションパネル６３の第２領域６３ｂと第３領域６３ｃの吸着材６５は、クライオパネル６２によりバッフル５および輻射シールド４の開口部４１から直接侵入する輻射熱が遮られている。
【００７０】
さらには、前述したクライオパネル６２の第１傾斜部６２ｄの外縁６２ｄａおよびパネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの外縁６４ｄａの各寸法設定により、輻射シールド４の開口部４１の内周側縁側から直進する輻射熱は、クライオパネル６２の隣のアドソープションパネル６３の第２領域６３ｂへの侵入が阻止される。従って、第２クライオポンプ部６、７に侵入する輻射熱は僅かである。
【００７１】
以上により、第２クライオポンプ部６、７は、第２クライオポンプ部６、７は低い温度（略２５Ｋ〜略１０Ｋ）に冷却される。結果、第２クライオポンプ部６、７は、凝縮温度の高いレジスト、凝縮温度の比較的低い窒素などの気体分子と、凝縮温度の極めて低い水素などの気体分子を吸着する能力が増大する。
【００７２】
また、第２クライオポンプ部６、７は、アドソープションパネル６３の第１領域６３ａを除き、パネル本体６４の両面に吸着材６５が接着されており、アドソープションパネル６３の配列枚数も適正に確保される。従って、凝縮温度の極めて低い水素などの気体分子と、および凝縮温度の比較的低い窒素などの気体分子と、凝縮温度の高いレジストを吸着できる吸着材の容量が確保される。
【００７３】
前述の第２クライオポンプ部６、７の温度低下による吸着材の吸着能力の増大と、吸着材の容量の確保とにより、第２クライオポンプ部６、７は、排気能力と排気速度が高く、且つ長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有する。
【００７４】
第２クライオポンプ領域８に飛来したレジストと窒素などの気体分子の多くは、反射することなく直線的にクライオパネル６２の前面６２ｆとアドソープションパネル６３の第１領域６３ａに飛来し、短い飛来距離で凝固される。この場合、アドソープションパネル６３には、バッフル５から遠ざかる方向に拡がるように傾斜する第１領域６３ａが設けられている。これにより、弧側間隙Ｒ１、弧側間隙Ｒ２とから飛来するレジストと窒素などの気体分子、輻射シールド４の開口部４１の内周側縁からアドソープションパネル６３の第２領域６３ｂ飛来するレジストと窒素などの気体分子は、主に第１領域６３ａに凝固される。以上により、第２クライオポンプ６、７は、レジスト、窒素などの気体分子に対する排気速度が高い。
【００７５】
残りのレジストと窒素などの気体分子の多くは、輻射シールド４の内面、バッフル５の表面などにあたり反射し、あるいは反射を繰返しながら、クライオパネル６２の裏面６２ｇと、アドソープションパネル６３の第１領域６３ａに凝固する。アドソープションパネル６３の第１領域６３ａで凝固できなかったレジストと窒素などの気体分子の多くは、アドソープションパネル６３の第２領域６３ｂの吸着材６５、およびアドソープションパネル６３の裏面６４ｇの吸着材６５に吸着され、あるいは吸着材６５表面に凝固される。従って、第２クライオポンプ部６、７は、レジスト、窒素などの気体分子に対する排気能力（凝固能力と吸着能力）が高い。また、輻射シールド４の内面でもレジストは凝固される。
【００７６】
以上により、第２クライオポンプ部６、７は、レジスト、窒素などの気体分子に対して、排気能力と排気速度が高く、且つ長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有する。
【００７７】
尚、クライオパネル６２の直線側縁６２ｈと、クライオパネル６２の隣にあるパネル本体６４の直線側縁６４ｈとの間（以下、直線側間隙Ｌ１）、および、隣合うパネル本体６４と、６４の各直線側縁６４ｈと、６４ｈとの間（以下、直線側間隙Ｌ２）からは、レジストと窒素などの気体分子は、第２クライオポンプ部６、７の内部に殆ど飛来しない。
【００７８】
第２クライオポンプ領域８に飛来した凝縮温度の極めて低い例えば水素などの気体分子は、直接、または、輻射シールド４の内面、バッフル５の表面、クライオパネル６２の前面６２ｆなどにあたり反射し、あるいは反射を繰返しながら、弧側間隙Ｒ１、弧側間隙Ｒ２、直線側間隙Ｌ１、直線側間隙Ｌ２に飛来する。
【００７９】
弧側間隙Ｒ１に飛来した水素などの気体分子の多くは、第２領域６３ｂの吸着材６５にあたり吸着されたり、あるいは第１領域６３ａにあたり反射し、さらにクライオパネル６２の裏面６２ｇにあたり反射して第３領域６３ｃの吸着材６５に吸着される。前述した距離Ｈ１の設定により、弧側間隙Ｒ１に飛来するレジストと窒素などの気体分子は第３領域６３ｃには殆ど飛来しない。
【００８０】
弧側間隙Ｒ２に飛来した水素などの気体分子は、直接あるいは反射して、アドソープションパネル６３の第２領域６３ｂ、第３領域６３ｃの各吸着材６５に吸着されたり、図１０、図１１における直ぐ上側のパネル本体６４の裏面６４ｇの吸着材６５に吸着される。前述した距離Ｈ２の設定により、弧側間隙Ｒ２に飛来するレジストと窒素などの気体分子は第３領域６３ｃには殆ど飛来しない。
【００８１】
直線側間隙Ｌ１に飛来した水素などの気体分子は、直接、アドソープションパネル６３の第２領域６３ｂや第３領域６３ｃの吸着材６５に吸着されたり、図１０、図１１における直ぐ上側のクライオパネル６２の裏面６２ｇにあたり反射して、第２領域６３ｂや第３領域６３ｃの吸着材６５に吸着される。
【００８２】
直線側間隙Ｌ２に飛来した水素などの気体分子は、直接、アドソープションパネル６３の第２領域６３ｂや第３領域６３ｃの吸着材６５と、図１０、図１１における直ぐ上側のパネル本体６４の裏面６４ｇの吸着材６５に吸着される。
【００８３】
距離Ｈ１、Ｈ２の設定により、それぞれ弧側間隙Ｒ１と弧側間隙Ｒ３から飛来するレジストと窒素などの気体分子の多くは、アドソープションパネル６３の吸着材が接着していない第１領域６３ａに凝固される。また、クライオパネル６２の第１傾斜部６２ｄの外縁６２ｄａおよびパネル本体６４の第１傾斜部６４ｄの外縁６４ｄａの各寸法設定により、輻射シールド４の開口部４１の内周側縁からアドソープションパネル６３の第２領域６３ｂの吸着材６５に向かって直接飛来するレジストと窒素などの気体分子の多くも、アドソープションパネル６３の吸着材が接着していない第１領域６３ａに凝固される。従って、アドソープションパネル６３の吸着材６５は、主に水素などの気体分子を吸着する。そして前述したように、吸着材６５は、第１領域６３ａを除き、パネル本体６４の前面６４ｆと裏面６４ｇとに接着されている。従って、第２クライオポンプ部６、７は、水素などの凝縮温度の極めて低い気体分子を吸着する容量を充分確保できる。
【００８４】
以上により第２クライオポンプ部６、７は、水素などの凝縮温度の極めて低い気体分子に対する排気能力と排気速度が高く、長時間に亘り安定した排気能力と排気速度を有する。
【００８５】
また、第２クライオポンプ部６、７は、第１領域６３ａを除き、アドソープションパネル６３の両面６４ｆ、６４ｇに吸着材６５が接着され、クライオパネル６２と、適正な複数枚のアドソープションパネル６３を所定の間隔を持って配列される。これにより第２クライオポンプ部６、７は、所定の排気速度と、所定の到達真空度が得られる吸着材６５の容量を確保しつつ、パネル本体６４の配列方向の寸法を短くできる。クライオパネル６２も第１傾斜部６２ｄと第１傾斜部６２ｂを備えているので、パネル本体６４の配列方向に直交する方向の寸法を短縮できる。以上により、第２クライオポンプ部６、７は小型になるので、クライオポンプ１は設置する占有空間が小さくなる。
【００８６】
さらに、第２クライオポンプ部６と７とが、第２コールドヘッド２２を跨いで配備され、第２クライオポンプ部６と７との間は、隙間Ｍ（図８）が設けられ、隙間Ｍは略Ｈ２（図１０、図１１）であれば良い。これにより、水素などの極めて凝縮温度の低い気体が、直線側間隙Ｌ１と、直線側間隙Ｌ２とからも飛来して、短い飛来距離でアドソープションパネル６３の裏面６４ｇの吸着材６５と、前面６４ｆ側の第３領域６３ｃの吸着材６５に吸着される。結果、本発明のクライオポンプ１の排気速度が向上する。
【００８７】
尚、本実施例では、第２クライオポンプ部６のクライオパネル６２と第２クライオポンプ部７のクライオパネル６２との間には、間隙Ｍが設けられているが、アドソープションパネル６３への輻射熱侵入をより少なくする場合には、間隙を設けなくても良い。
【符号の説明】
【００８８】
１ クライオポンプ１
２ 蓄冷型冷凍機
４ 輻射シールド
５ バッフル
６、７ 第２クライポンプ部
２１ 第１コールドヘッド
２２ 第２コールドヘッド
４１ 開口部
５０ 第１クライポンプ部
６２ クライオパネル
６２ｂ 第２傾斜部（傾斜部）
６２ｄ 第１傾斜部（傾斜部）
６２ｄａ、６４ｄａ 外縁
６２ｄｂ、６４ｄｂ 裏面外縁
６２ｆ、６４ｆ、６４ａｆ 前面
６２ｇ、６４ｇ 裏面
６３ アドソープションパネル
６４ａ 中央部
６４ｂ 第２傾斜部
６４ｄ 第１傾斜部
６５ 吸着材
６５ａ 前面側仮想面
６５ｂ 裏面側仮想面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍を発生する第１コールドヘッドと、前記第１コールドヘッドより低い温度の冷凍を発生する第２コールドヘッドとを備えた蓄冷型冷凍機と、
前記第２コールドヘッドを収納すると共に開口部を備え、前記第１コールドヘッドに熱接触した輻射シールドと、前記開口部側に設けられ前記輻射シールドに熱接触したバッフルとを備える第１クライオポンプ部と、
前記バッフル側に配設されたクライオパネルと、前記クライオパネルの前記バッフル側を前面とした場合の裏面に対して所定の間隔を持って配列したアドソープションパネルとを前記輻射シールドと前記バッフルとで包囲すると共に、前記第２コールドヘッドにより冷却される第２クライオポンプ部と、を備え、
前記クライオパネルの少なくとも前記前面は、金属面またはメッキが施された面である共に、吸着材が貼着されず、
前記アドソープションパネルは、前記アドソープションパネルの前記バッフル側の面を前面とすると共に該前面の裏側を裏面とし、外縁側の少なくとも一部が前記バッフルから遠ざかると共に外側へ拡がる方向に傾斜した第１傾斜部と、該第１傾斜部の内側に設けた中央部と、該中央部と前記第１傾斜部との間に設けられ、前記第１傾斜部と同じ方向に傾斜した第２傾斜部とにより形成され、且つ前記第１傾斜部の前面には吸着材を貼着せず、前記中央部の前面と、前記第２傾斜部の前面と、前記アドソープションパネルの前記裏面と、には吸着材が貼着される、ことを特徴とするクライオポンプ。
【請求項２】
前記クライオパネルは、外縁側の少なくとも一部が前記バッフルから遠ざかると共に外側へ拡がる方向に傾斜した傾斜部が設けられる、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】
隣合う前記アドソープションパネルのうち、前記クライオパネルに近い側の該アドソープションパネルの前記第１傾斜部の裏面外縁側に貼着された前記吸着材端部により形成されると共に前記配列方向に直交する裏面側仮想外面が、該裏面外縁の内側にある場合には、隣合う前記アドソープションパネルの間隔は、前記クライオパネルより遠い側にある前記アドソープションパネルの前記中央部の前面に貼着された吸着材端部により形成されると共に前記配列方向に直交する前面側仮想外面が前記裏面外縁を基準に前記クライオパネルに近い側の前記アドソープションパネル側にあり、
前記裏面側仮想外面が、前記裏面外縁側より突出している場合には、隣合う前記アドソープションパネルの間隔は、前記前面側仮想外面が、該裏面側仮想外面を基準に前記クライオパネルに近い側の前記アドソープションパネル側にある、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のクライオポンプ。
【請求項４】
前記クライオパネルと、該クライオパネルの隣に配置された前記アドソープションパネルとの間隔は、該アドソープションパネルの前記中央部の前記前面に貼着された前記吸着材端部により形成されると共に前記配列方向に直交する前記前面側仮想外面が、前記クライオパネルの前記傾斜部の裏面外縁を基準に前記クライオパネル側にある、ことを特徴とする請求項２又は３に記載のクライオポンプ。
【請求項５】
前記クライオパネルの前記傾斜部の外縁は、前記輻射シールドの前記開口部の内周側縁から前記クライオパネルの隣に配置された前記アドソープションパネルの前記第２傾斜部の前記吸着材に向かって直接飛来する気体分子が該吸着材にあたることを阻止する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のクライオポンプ。
【請求項６】
隣合う前記アドソープションパネルのうち、前記クライオパネルに近い方の該アドソープションパネルの前記第１傾斜部の前記外縁は、前記輻射シールドの前記開口部の内周側縁から前記クライオパネルに遠い方の前記アドソープションパネルの前記第２傾斜部の前記吸着材に向かって直接飛来する気体分子が該吸着材にあたることを阻止する、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のクライオポンプ。
【請求項７】
前記第２クライオポンプ部は、前記配列方向に対して直交する方向に所定の間隙を持って、複数個配備される、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のクライオポンプ。
【請求項１】
冷凍を発生する第１コールドヘッドと、前記第１コールドヘッドより低い温度の冷凍を発生する第２コールドヘッドとを備えた蓄冷型冷凍機と、
前記第２コールドヘッドを収納すると共に開口部を備え、前記第１コールドヘッドに熱接触した輻射シールドと、前記開口部側に設けられ前記輻射シールドに熱接触したバッフルとを備える第１クライオポンプ部と、
前記バッフル側に配設されたクライオパネルと、前記クライオパネルの前記バッフル側を前面とした場合の裏面に対して所定の間隔を持って配列したアドソープションパネルとを前記輻射シールドと前記バッフルとで包囲すると共に、前記第２コールドヘッドにより冷却される第２クライオポンプ部と、を備え、
前記クライオパネルの少なくとも前記前面は、金属面またはメッキが施された面である共に、吸着材が貼着されず、
前記アドソープションパネルは、前記アドソープションパネルの前記バッフル側の面を前面とすると共に該前面の裏側を裏面とし、外縁側の少なくとも一部が前記バッフルから遠ざかると共に外側へ拡がる方向に傾斜した第１傾斜部と、該第１傾斜部の内側に設けた中央部と、該中央部と前記第１傾斜部との間に設けられ、前記第１傾斜部と同じ方向に傾斜した第２傾斜部とにより形成され、且つ前記第１傾斜部の前面には吸着材を貼着せず、前記中央部の前面と、前記第２傾斜部の前面と、前記アドソープションパネルの前記裏面と、には吸着材が貼着される、ことを特徴とするクライオポンプ。
【請求項２】
前記クライオパネルは、外縁側の少なくとも一部が前記バッフルから遠ざかると共に外側へ拡がる方向に傾斜した傾斜部が設けられる、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】
隣合う前記アドソープションパネルのうち、前記クライオパネルに近い側の該アドソープションパネルの前記第１傾斜部の裏面外縁側に貼着された前記吸着材端部により形成されると共に前記配列方向に直交する裏面側仮想外面が、該裏面外縁の内側にある場合には、隣合う前記アドソープションパネルの間隔は、前記クライオパネルより遠い側にある前記アドソープションパネルの前記中央部の前面に貼着された吸着材端部により形成されると共に前記配列方向に直交する前面側仮想外面が前記裏面外縁を基準に前記クライオパネルに近い側の前記アドソープションパネル側にあり、
前記裏面側仮想外面が、前記裏面外縁側より突出している場合には、隣合う前記アドソープションパネルの間隔は、前記前面側仮想外面が、該裏面側仮想外面を基準に前記クライオパネルに近い側の前記アドソープションパネル側にある、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のクライオポンプ。
【請求項４】
前記クライオパネルと、該クライオパネルの隣に配置された前記アドソープションパネルとの間隔は、該アドソープションパネルの前記中央部の前記前面に貼着された前記吸着材端部により形成されると共に前記配列方向に直交する前記前面側仮想外面が、前記クライオパネルの前記傾斜部の裏面外縁を基準に前記クライオパネル側にある、ことを特徴とする請求項２又は３に記載のクライオポンプ。
【請求項５】
前記クライオパネルの前記傾斜部の外縁は、前記輻射シールドの前記開口部の内周側縁から前記クライオパネルの隣に配置された前記アドソープションパネルの前記第２傾斜部の前記吸着材に向かって直接飛来する気体分子が該吸着材にあたることを阻止する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のクライオポンプ。
【請求項６】
隣合う前記アドソープションパネルのうち、前記クライオパネルに近い方の該アドソープションパネルの前記第１傾斜部の前記外縁は、前記輻射シールドの前記開口部の内周側縁から前記クライオパネルに遠い方の前記アドソープションパネルの前記第２傾斜部の前記吸着材に向かって直接飛来する気体分子が該吸着材にあたることを阻止する、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のクライオポンプ。
【請求項７】
前記第２クライオポンプ部は、前記配列方向に対して直交する方向に所定の間隙を持って、複数個配備される、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のクライオポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−４７１２０（Ｐ２０１２−４７１２０Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９０７７６（Ｐ２０１０−１９０７７６）
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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