真空排気装置
【課題】真空槽内配置型コールドトラップの連続使用および再生を従来よりも効率に行うことができる真空排気装置を提供する。
【解決手段】真空排気装置１０２は、真空槽１０内を排気できる真空ポンプ１１と、真空槽１０内のガスを凍結トラップできるコールドトラップ３５と、真空槽１０内に配された凹型の蓋部３２と、蓋部３２に対置された平板状の座部３３と、を備える。そして、蓋部３２と座部３３とによって、コールドトラップ３５を格納できるコールドトラップ室３７の形成が行われる。
【解決手段】真空排気装置１０２は、真空槽１０内を排気できる真空ポンプ１１と、真空槽１０内のガスを凍結トラップできるコールドトラップ３５と、真空槽１０内に配された凹型の蓋部３２と、蓋部３２に対置された平板状の座部３３と、を備える。そして、蓋部３２と座部３３とによって、コールドトラップ３５を格納できるコールドトラップ室３７の形成が行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空排気装置に関する。特に、本発明は、コールドトラップが併設された真空排気装置の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空槽内に残留するガス（例えば、水蒸気）の凍結トラップ用のコールドトラップが、真空排気装置に併設される場合がある。このようなコールドトラップは、例えば、極低温のフロン系混合冷媒を循環させるコイル状の配管により構成されている。
【０００３】
これにより、当該配管の表面に、冷媒によって凍結された水蒸気が凍結トラップされるので、真空槽内の残留ガスの排気速度が速くなる。
【０００４】
ところで、真空排気装置のコールドトラップの使用形態として、従来から様々な方式が提案されている。
【０００５】
例えば、真空槽内にコールドトラップを配置する方式の真空槽内配置型コールドトラップがある（ 例えば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
本方式のコールドトラップでは、真空槽内に直接にコールドトラップを配置しているので、コールドトラップによる残留ガスの凍結トラップ効率が高い。よって、本方式のコールドトラップは、真空槽内の残留ガスの排気速度を向上できるという利点がある。
【０００７】
しかし、この方式の場合、真空槽に大気を導入（ ベント） する都度、コールドトラップを常温に戻し、コールドトラップの表面での多量の霜発生を防止する必要がある。よって、本方式のコールドトラップは、コールドトラップの温度操作に長時間を要する。また、コールドトラップを真空槽から隔離できないので、コールドトラップの短時間の再生にも支障をきたす。
【０００８】
つまり、この真空排気装置では、コールドトラップの連続使用や再生において難点（連続使用の中断および再生の長期化の問題）があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８ −１４４０５０号公報
【特許文献２】特許第２６７４５９１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本件発明者は、真空槽内にコールドトラップ専用の凹型の蓋部を設けることにより、真空槽内配置型コールドトラップの連続使用および再生を従来よりも効率に行うこと（つまり、連続使用の中断防止および再生時間の短縮化を図ること）ができることに気がついた。また、この蓋部の存在が、真空槽内の熱源からコールドトラップへの熱輻射線の遮蔽に好都合であることも気がついた。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、真空槽内配置型コールドトラップの連続使用および再生を従来よりも効率に行うことができる真空排気装置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】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、真空槽内を排気できる真空ポンプと、前記真空槽内のガスを凍結トラップできるコールドトラップと、前記真空槽内に配された凹型の蓋部と、前記蓋部に対置された平板状の座部と、を備え、前記蓋部と前記座部とによって、前記コールドトラップを格納できるコールドトラップ室の形成が行われる真空排気装置を提供する。
【００１３】
以上の構成により、真空槽内にコールドトラップ専用のコールドトラップ室を形成できるので、真空槽内配置型コールドトラップの特徴（利点）を損なわずに、コールドトラップの連続使用および再生を従来よりも効率に行うことができる。
【００１４】
本発明の真空排気装置では、前記蓋部の周縁が前記座部から離れることにより、前記コールドトラップが前記真空槽内に露出してもよい。また、前記蓋部の周縁が前記座部に当たることにより、前記コールドトラップ室が形成されてもよい。
【００１５】
このようにして、真空槽内配置型コールドトラップの特徴（利点）を損なわずに、コールドトラップ室を適切に形成できる。
【００１６】
また、本発明の真空排気装置では、前記真空槽の壁部が前記座部であってよい。
【００１７】
これにより、真空排気装置の部品点数を削減できる。
【００１８】
また、本発明の真空排気装置では、前記蓋部への駆動力を発生できる駆動装置を備えてもよい。そして、前記駆動装置の駆動部に支持されたピストンロッドが、前記壁部を気密に貫いて環状の前記コールドトラップと交差するように前記蓋部に延び、かつ、前記ピストンロッドの先端部が、前記蓋部に連結してもよい。
【００１９】
また、本発明の真空排気装置では、前記蓋部は、前記ピストンロッドの軸方向に直交するように配された平板と、前記平板の周縁から前記ピストンロッドの軸方向に平行に延びる筒状壁と、を含んでもよい。そして、前記筒状壁によって押圧されている環状のシール部材が、前記コールドトラップ室と前記真空槽との間の気密性の確保に用いられてもよい。
【００２０】
これにより、真空装置が、例えば、バッチ式の成膜装置の場合、真空槽内の基板（図示せず）の入れ替え時に、冷媒循環中のコールドコイルを大気に曝さなくて済む。よって、基板入れ替え時においてもコールドコイルの使用条件を変えずに連続的に動作できる。
【００２１】
更に、前記コールドトラップ室のみに大気を導入するベントバルブを備えてもよく、前記コールドトラップ室が前記ベントバルブを用いて大気に開放されもよい。
【００２２】
これにより、真空槽内を大気開放せずに、コールドトラップ室に配されたベントバルブを用いてコールドトラップ室のみに大気を導入できる。その結果、コールドトラップの再生を効率的に行うことができる。よって、本実施形態の真空排気装置では、コールドトラップの再生を短時間で行うことができる。
【００２３】
また、本発明の真空排気装置では、前記蓋部は、前記ピストンロッドの軸方向に直交するように配された平板と、前記平板の周縁から前記ピストンロッドの軸方向に平行に延びる筒状壁を含んでもよい。そして、前記蓋部が前記壁部から離れることによって、前記筒状壁と前記壁部との間に、環状の空間を形成してもよい。更に、前記コールドトラップが、前記空間を介して前記真空槽内に露出してもよい。
【００２４】
これにより、蓋部が真空槽内の奥深くまで移動すると、コールドトラップを上下方向において遮る部材が全く存在しなくなり、真空槽内の残留ガスのトラップを、コールドトラップによって効率的に行え、コールドトラップの排気能力を向上できる。
【００２５】
また、本発明の真空排気装置では、前記真空槽内に配された熱源を備えてもよい。そして、前記蓋部を、前記コールドトラップの使用時において前記熱源からの熱輻射を遮蔽する位置に配置してもよい。
【００２６】
これにより、真空装置での熱源動作中においても、熱源の発熱を考慮せずに、コールドコイルのガストラップを適切に行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、真空槽内配置型コールドトラップの連続使用および再生を従来よりも効率に行うことができる真空排気装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態の真空排気装置を備えた真空装置の一例を模式的に示した図である。
【図２】本発明の実施形態による真空排気装置の副ポンプ構造の説明に用いる断面図である。
【図３】本発明の実施形態による真空排気装置の副ポンプ構造の説明に用いる断面図である。
【図４】図２のコールドコイルおよびその周辺構造を示した模式図である。
【図５】図２のＡ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
なお、以下の説明の便宜上、真空装置１００において重力の作用する方向を「下方」といい、その反対方向を「上方」という場合がある。また、このような上下方向に直交する方向を「水平方向」という場合がある。
【００３１】
図１は、本発明の実施形態の真空排気装置を備えた真空装置の一例を模式的に示した図である。
【００３２】
本実施形態の真空装置１００は、図１に示すように、適宜の真空処理が行われる真空槽１０と、真空槽１０の内部を減圧可能な真空排気装置１０２と、を備える。
【００３３】
なお、真空槽１０は、真空装置１００を真空蒸着装置やスパッタリング装置などの真空成膜装置に用いる場合には、真空成膜室に該当する。例えば、本実施形態の真空装置１００では、蒸着材料を入れた蒸着源４０（後述の図２、３参照）と、この蒸着源４０の熱によって蒸発された粒子を堆積させる樹脂製の基板４１（後述の図２、３参照）と、が、真空槽１０内に配されている。なお、このような蒸着源４０は、ヒータやボードに直接通電し、発生する電熱を利用する方式の熱源や電子ビームを直接当てて加熱する方式の熱源によって構成できる。
【００３４】
よって、以下、真空装置１００として、真空蒸着装置１００を例にとり、本実施形態の真空排気装置１０２の構成を説明する。
【００３５】
真空排気装置１０２は、図１に示すように、真空槽１０内を数Ｐａ程度にまで排気できる粗引ポンプ１３（低真空ポンプ）と、真空槽１０内を蒸着処理が行われる高真空度になるまで排気できる主ポンプ１１（高真空ポンプ）と、主ポンプ１１の排気口を開閉できるメインバルブ２０と、メインバルブ２０の開閉用の駆動力を発生できる第１シリンダ２１（駆動装置）と、を備える。
【００３６】
また、真空排気装置１０２では、真空槽１０内に配され、コールドトラップ室３７を構成する凹型（矩形の箱型）の蓋部３２（図２、３参照）と、この蓋部３２への往復運動用の駆動力を発生できる第２シリンダ３１と、を備える副ポンプ構造に特徴があるが、このような副ポンプ構造の詳細な説明は後述する。
【００３７】
なお、コールドトラップとは、真空槽１０内の残留ガス（例えば、水蒸気）を凍結トラップすることにより、残留ガスを吸着排気できる真空ポンプの一種であり、極低温（雰囲気の圧力での飽和蒸気圧に対する温度以下；例えば、−１４０℃〜−１２０℃程度）のフロン系混合冷媒を循環できる金属配管からなるコールドコイル３５（図４参照）や平板状のコールドパネルなどの冷却部品を用いて構成できる。
【００３８】
粗引ポンプ１３には、メカニカルブースタポンプや油回転ポンプ、または、これらのポンプの組合せなどを用いることができる。主ポンプ１１には、油蒸気噴射式の油拡散ポンプやターボ分子ポンプなどを用いることができる。
【００３９】
また、メインバルブ２０内の空間は、真空槽１０内と主ポンプ１１内との間の排気通路２０Ａ（図２、３参照）となっている。そして、上述の粗引ポンプ１３は、粗引バルブ１４を介して排気通路２０Ａおよび真空槽１０内と連通している。このような粗引ポンプ１３により、粗引バルブ１４が開くと、真空槽１０内のガスが粗引ポンプ１３を用いて排気される。
【００４０】
また、この粗引ポンプ１３は、フォアラインバルブ１６を介して主ポンプ１１内に接続されている。フォアラインバルブ１６が開くと、粗引ポンプ１３が、主ポンプ１１の起動を可能にする圧力にまで主ポンプ１１内を減圧できる。
【００４１】
次に、真空排気装置１０２の副ポンプ構造について図面を参照しながら詳しく説明する。
【００４２】
図２および図３は、本発明の実施形態による真空排気装置の副ポンプ構造の説明に用いる断面図である。図３では、凹型の蓋部３２（詳細は後述）が平板状の座部３３（詳細は後述）から離れることにより、コールドコイル３５（コールドトラップ）が真空槽１０内に露出した状態が図示されている。図２では、蓋部３２が座部３３に当たることにより、コールドコイル３５がコールドコイル室３７（コールドトラップ室）内に密封された状態が図示されている。
【００４３】
なお、図２および図３では、便宜上、真空排気装置１０２の構成要素のうちの一部（例えば、粗引バルブ１４など）の図示を省略している。
【００４４】
まず、本実施形態の真空排気装置１０２の主ポンプ構造を概説する。
【００４５】
メインバルブ２０は、図２および図３に示すように、弁板２２と弁座２３とによって、構成されている。弁板２２は、第１シリンダ２１のシリンダ本体２１Ａに支持されたピストンロッド２１Ｂの先端部に連結されている。そして、メインバルブ２０による主ポンプ１１の排気口の閉栓時には、第１シリンダ２１の駆動力に基づいて、弁板２２によって主ポンプ１１と真空槽１０に連通する排気通路２０Ａとが、環状の第１シール部材２２Ｃ（例えば、Ｏリング）によって仕切られ（図２および図３の二点鎖線参照）、メインバルブ２０による主ポンプ１１の排気口の開栓時には、主ポンプ１１と排気通路２０Ａとが連通される（図２および図３の実線参照）。
【００４６】
なお、このようなメインバルブ２０のバルブ構造は周知である。よって、ここでは、メインバルブ２０の詳細な構成の説明は省略する。
【００４７】
次に、本実施形態の真空排気装置１０２の特徴部である副ポンプ構造について述べる。
【００４８】
コールドコイル室３７は、図２に示すように、真空槽１０内に配された金属製（例えば、ステンレス製）の凹型の蓋部３２の周縁と、蓋部３２と対置された金属製（例えば、ステンレス製）の平板状の座部３３と、が互いに当接することにより形成され、コールドコイル３５の隔離室に相当する。
【００４９】
なお、本実施形態の真空排気装置１０２では、座部３３は、真空槽１０の側壁部によって形成されており、これにより、真空排気装置１０２の部品点数を削減することができる。
【００５０】
真空排気装置１０２の第２シリンダ３１は、蓋部３２の駆動系として機能する装置であり、図２および図３に示すように、シリンダ本体３１Ａ（駆動部）とピストンロッド３１Ｂ（駆動力伝達部）とからなる。
【００５１】
シリンダ本体３１Ａは、適宜の固定手段によって、座部３３を形成する真空槽１０の側壁部に固定されている。シリンダ本体３１Ａに支持されたピストンロッド３１Ｂは、座部３３に形成された開口３３Ａを気密に貫いて、環状（例えば円環状や矩形の額縁状）のコールドコイル３５のコイル面と交差するように真空槽１０内に延び、ピストンロッド３１Ｂの先端部が、蓋部３２（正確には、後述の平板３２Ｂの裏面側）の中央部において連結している。これにより、ピストンロッド２１Ｂの伸縮によって、蓋部３２を水平移動できる。
【００５２】
詳しくは、図４に示すように、コールドコイル３５は、冷凍機５０からのフロン系混合冷媒を循環可能な金属配管を、水平方向に複数段（ここでは、３段）に亘って、コイル状に巻いて構成され、これにより、本実施形態の真空排気装置１０２の副ポンプとして機能できる。そして、このコールドコイル３５が、真空槽１０の側壁部の適所に固定され（固定手段の図示は省略）、ピストンロッド３１Ｂが、真空槽１０内においてコールドコイル３５の内空間を通過している。
【００５３】
一方、このコールドコイル室３７（蓋部３２）を平面視すると（水平方向から見た場合）、コールドコイル室３７（蓋部３２）は、コールドコイル３５を完全に覆うことができる程度の外寸になっている。
【００５４】
図２および図３に示すように、この蓋部３２は、ピストンロッド３１Ｂの軸方向に直交するように配された矩形の平板３２Ｂと、平板３２Ｂの周縁からピストンロッド３１Ｂの軸方向に平行に延びる、筒状かつ額縁状の壁３２Ａ（以下、「筒状壁３２Ａ」という）を含む。また、本実施形態の真空排気装置１０２では、筒状壁３２Ａは、平板３２Ｂの周縁部において一体に形成されている。
【００５５】
また、図２のＡ部の拡大図（図５）に示すように、蓋部３２の筒状壁３２Ａの先端部に環状の第２シール部材３２Ｃ（例えば、Ｏリング）が配されている。この第２シール部材３２Ｃにより、コールドコイル３５を格納するコールドコイル室３７の真空シールが適切に行われ、コールドコイル室３７を気密に保つことができる。
【００５６】
このようにして、図２に示すように、蓋部３２の筒状壁３２Ａが座部３３に当たることにより、筒状壁３２Ａによって押圧されている環状の第２シール部材３２Ｃが、コールドトラップ室３７と真空槽１０との間の気密性の確保に用いられる。
【００５７】
また、図５に示すように、コールドコイル室３７を形成する座部３３（真空槽１０の側壁部）にベントバルブ５２が設けられ、これにより、ベントバルブ５２を用いてコールドコイル３５をデフロスト（霜取りによる再生）することができる。
【００５８】
更に、コールドコイル室３７内の下方に設置された受皿５１は、コールドコイル３５の再生時に発生する水滴を受けることができる。この受皿５１に溜まった水は、受皿５１の底面に配された配管およびバルブ（いずれも図示せず）を用いてコールドコイル室３７の外部に排水するとよい。
【００５９】
以上の構成により、本実施形態の真空排気装置１０２は、以下の様々な効果を奏する。
【００６０】
まず、第２シリンダ３１の駆動力によってピストンロッド３１Ｂのストロークが伸びると、蓋部３２の筒状壁３２Ａが、図３に示すように座部３３から離れ、蓋部３２は、真空槽１０の内側（座部３３と反対側）に移動する。すると、蓋部３２の筒状壁３２Ａと座部３３との間に、環状の空間３００が形成され、コールドコイル３５が、この空間３００を介して真空槽１０内に露出する。
【００６１】
これにより、多量の水蒸気を放出する樹脂製の基板４１が真空槽１０内に存在しても、基板４１に近づけてコールドコイル３５を配することができるので、真空槽１０内を速やかに排気できる。特に、本実施形態の真空排気装置１０２では、蓋部３２が水平方向に真空槽１０内の奥深く移動すると、コールドコイル３５を上下方向において遮る部材が存在しなくなり、真空槽１０内の残留ガスのトラップを、コールドコイル３５によって効率的に行え、コールドコイル３５の排気能力を向上できる。
【００６２】
また、本実施形態の真空排気装置１０２では、図３に示すように、蓋部３２を、コールドコイル３５の使用時において蒸着源４０（熱源）からの熱輻射を遮蔽する位置に配置している。
【００６３】
これにより、真空槽１０内に蒸着源４０（熱源）が存在する場合であっても、蒸着源４０から射出されたコールドコイル３５への熱輻射の強度を、蓋部３２を用いて低減できるという効果がある。
【００６４】
具体的には、本実施形態の真空排気装置１０２では、筒状壁３２Ａと座部３３との間に環状の空間３００が形成された状態でも、蒸着源４０からコールドコイル３５を投影した投影線２００に示すように、蓋部３２を用いて、蒸発源４０の視野からコールドコイル３５を隠すことができる。よって、蒸着源４０からの熱輻射線は、蓋部３２によって遮蔽（吸収または反射）されるので、コールドコイル３５の周囲の温度を適温（例えば、約５０℃以下）に保ち易くなる。
【００６５】
なお、適温（例えば、約５０℃以下）に保たれたコールドコイル３５の周囲からの輻射熱では、コールドコイル３５の表面の凍結水（氷）は溶解しないと考えられている。
【００６６】
これにより、コールドコイル３５にトラップされた凍結水の溶解を防止でき、コールドコイル３５の排気能力を適切に維持できる。なお、蓋部３２の表面を鏡面に仕上げると、熱輻射線の反射率を向上できるので都合がよい。
【００６７】
一方、第２シリンダ３１の駆動力によってピストンロッド３１Ｂのストロークが縮むと、蓋部３２の筒状壁３２Ａが、図２に示すように座部３３に当接する。すると、コールドコイル室３７が、蓋部３２および座部３３によって形成される。このため、真空槽１０内とコールドコイル室３７内との間を、蓋部３２および座部３３によって気密状態にできる。
【００６８】
これにより、本実施形態の真空排気装置１０２では、真空槽１０内を大気開放せずに、コールドコイル室３７に配されたベントバルブ５２を用いてコールドコイル室３７のみに大気を導入できる。これにより、コールドコイル３５の再生を効率的（つまり、短時間に）に行うことができる。
【００６９】
また、本実施形態の真空排気装置１０２では、真空蒸着装置１００が、例えば、バッチ式の場合、真空槽１０内の基板（図示せず）の入れ替え時に、冷媒循環中のコールドコイル３５を大気に曝さなくて済む。よって、基板入れ替え時においてもコールドコイル３５の使用条件を変えずに連続的に動作できる。
【００７０】
次に、本実施形態の真空排気装置１０２の動作を説明する。まず、真空排気装置１０２の通常の動作例を述べる。
【００７１】
なお、ここでは、バッチ式の真空蒸着装置１００を例にして、この真空蒸着装置１００の真空槽１０内への基板４１の入れ替え直後の状態にあると仮定する。
【００７２】
真空槽１０内の基板４１の入れ替えが終了すると、真空槽１０を密閉した後、粗引バルブ１４を開ける。これにより、真空槽１０内および排気通路２０Ａが、粗引ポンプ１３により減圧される。真空槽１０内および排気通路２０Ａの圧力が所定の真空度にまで減圧されると、粗引バルブ１４を閉める。
【００７３】
次いで、メインバルブ２０を開ける。同時に、蓋部３２を用いて、コールドコイル３５を真空槽１０内に露出させる。
【００７４】
これにより、真空槽１０内および排気通路２０Ａが、主ポンプ１１のガス排気およびコールドコイル３５のガストラップにより更に減圧される。
【００７５】
そして、真空槽１０内および排気通路２０Ａの圧力が所定の高真空状態にまで減圧されると、真空槽１０内において基板４１に適宜の真空蒸着が行われる。この場合、蒸着源４０から射出された熱輻射線がコールドコイル３５に直接に入射しないよう、熱輻射線は蓋部３２によって適切に遮蔽されているので都合がよい。つまり、真空蒸着装置１００での真空蒸着中においても、蒸着源４０の発熱を考慮せずに、コールドコイル３５のガストラップを適切に行うことができる。
【００７６】
基板４１の真空蒸着が終わると、メインバルブ２０を閉める。同時に、蓋部３２を用いて、コールドコイル室３７を形成（密閉）する。
【００７７】
なお、ここでは、主ポンプ１１の連続運転を前提としているので、フォアラインバルブ１６は、常時、開いている。
【００７８】
その後、適宜のベントバルブ（図示せず）を用いて、真空槽１０内に大気に導入して、再び、基板４１の入れ替えを行う。
【００７９】
このようにして、バッチ式の真空蒸着装置１００による真空蒸着処理の一サイクルが実行される。
【００８０】
次に、真空排気装置１０２のコールドコイル３５の再生の動作例を述べる。
【００８１】
コールドコイル３５の再生は、コールドコイル室３７を形成（密閉）することにより行われる。蓋部３２を座部３３に当接させると、上述（図２）のとおり、コールドコイル３５を格納するコールドコイル室３７を形成（密閉）できる。
【００８２】
この状態で、冷凍機５０によるコールドコイル３５への冷媒循環を止めて、コールドコイル３５を常温に戻し、その後、ベントバルブ５２を用いてコールドコイル室３７のみに大気を導入する。
【００８３】
なお、この場合、真空槽１０を減圧状態（気密状態）に維持できる。よって、コールドコイル３５の再生を短時間で行うことができる。
【００８４】
次いで、コールドコイル３５の再生が行われた後、コールドコイル室３７が減圧される。
【００８５】
コールドコイル室３７の減圧は、例えば、コールドコイル室３７に配された適宜の粗引バルブ（図示せず）を用いて粗引ポンプ１３により減圧するとよい。
【００８６】
次いで、コールドコイル３５への冷媒循環を開始して、コールドコイル３５を再び極低温まで冷やす。
【００８７】
このようにして、コールドコイル３５の再生が実行される。
【００８８】
なお、コールドコイル３５の再生の後、蓋部３２の筒状壁３２Ａが座部３３から離れて、コールドコイル３５が真空槽１０内に露出すると、真空槽１０内および排気通路２０Ａが、主ポンプ１１のガス排気および再生後のコールドコイル３５のガストラップにより減圧される。
【００８９】
以上のとおり、本実施形態の真空排気装置１０２は、真空槽１０内を排気できる主ポンプ１１と、真空槽１０内のガスを凍結トラップできるコールドコイル３５と、真空槽１０内に配された凹型の蓋部３２と、蓋部３２に対置された平板状の座部３３（本実施形態では、真空槽１０の側壁部）と、を備える。そして、本実施形態の真空排気装置１０２では、蓋部３２と座部３３とによって、コールドコイル室３７の形成が行われる。
【００９０】
具体的には、蓋部３２の筒状壁３２Ａが座部３３に当たることにより、コールドコイル室３７が形成される。その結果、コールドコイル室３７の中にコールドコイル３５が密封される。
【００９１】
以上の構成により、真空槽１０内にコールドコイル３５専用のコールドコイル室３７を形成できるので、真空槽内配置型コールドトラップ３５の特徴（利点）を損なわずに、コールドコイル３５の連続使用および再生を従来よりも効率に行うことができる。
【００９２】
また、本実施形態の真空排気装置１０２では、蓋部３２への駆動力を発生できる第２シリンダ３１（駆動装置）を備え、第２シリンダ３１のシリンダ本体３１Ａ（駆動部）が座部３３に配されている。また、蓋部３２が、第２シリンダ３１のピストンロッド３１Ｂの軸方向に直交するように配された平板３２Ｂと、平板３２Ｂの周縁からピストンロッド３１Ｂの軸方向に平行に延びる筒状壁３２Ａと、を含む。そして、シリンダ本体３１Ａに支持されたピストンロッド３１Ｂが、座部３３を気密に貫いて環状のコールドコイル３５のコイル面と交差するように蓋部３２に延び、かつ、ピストンロッド３１Ｂの先端部が、蓋部３２（正確には、蓋部３２の平板３２Ｂの裏面側中央部）に連結している。
【００９３】
そして、第２シリンダ３１の駆動力に基づいて、蓋部３２の筒状壁３２Ａが座部３３に当接した場合、筒状壁３２Ａによって押圧されている環状の第２シール部材３２Ｃが、コールドトラップ室３７と真空槽１０との間の気密性の確保に用いることができる。
【００９４】
これにより、真空蒸着装置１００が、例えば、バッチ式の場合、真空槽１０内の基板（図示せず）の入れ替え時に、冷媒循環中のコールドコイル３５を大気に曝さなくて済む。よって、基板入れ替え時においてもコールドコイル３５の使用条件を変えずに連続的に動作できる。
【００９５】
また、真空槽１０内を大気開放せずに、コールドコイル室３７に配されたベントバルブ５２を用いてコールドコイル室３７のみに大気を導入でき、コールドコイル３５の再生を効率的に行うことができる。よって、本実施形態の真空排気装置１０２では、コールドコイル３５の再生を短時間で行うことができる。
【００９６】
更に、本実施形態の真空排気装置１０２では、蓋部３２がピストンロッド３１Ｂの軸方向（水平方向）に移動することにより、第２シリンダ３１の駆動力に基づいて、蓋部３２の筒状壁３２Ａが座部３３から離れた場合、コールドコイル３５が真空槽１０内に露出する。
【００９７】
このようにして、本実施形態の真空排気装置１０２では、蓋部３２が真空槽１０内の奥深くまで移動すると、コールドコイル３５を上下方向において遮る部材が全く存在しなくなり、真空槽１０内の残留ガスのトラップを、コールドコイル３５によって効率的に行え、コールドコイル３５の排気能力を向上できる。
【００９８】
特に、本実施形態の真空排気装置１０２では、真空槽１０内に蒸着源４０（熱源）を配置する場合、蒸着源４０から射出された熱輻射線がコールドコイル３５に直接に入射しないよう、熱輻射線は蓋部３２によって適切に遮蔽できるので都合がよい。つまり、真空蒸着装置１００での真空蒸着中においても、蒸着源４０の発熱を考慮せずに、コールドコイル３５のガストラップを適切に行うことができる。
（変形例１）
本実施形態の真空排気装置１０２では、コールドトラップの一例として、金属配管からなるコールドコイル３５を例示したが、これに限らない。
【００９９】
例えば、コールドトラップの他の例として、冷媒通流用の中空を有する平板状のコールドパネルを配してもよい。なお、この場合、コールドパネルの中央部にピストンロッド３１Ｂを通過させる孔を開けるとよい。
（変形例２）
本実施形態の真空排気装置１０２では、筒状壁３２Ａと平板３２Ｂとが一体に構成されている例を述べたが、これに限らない。
【０１００】
例えば、筒状壁３２Ａと平板３２Ｂとを別体にして、両者を固定手段（ねじなど）によって連結してもよい。
（変形例３）
本実施形態の真空排気装置１０２を備える真空蒸着装置１００では、真空槽１０内の熱源の一例として、真空蒸着装置に用いる蒸着源４０を述べたが、これに限らない。
【０１０１】
例えば、熱源の他の例として、真空槽１０内の基板４１を加熱する基板加熱装置がある。
【０１０２】
また、真空蒸着装置１００以外の真空装置（例えば、スパッタリング装置）であっても、熱輻射線を射出する熱源が存在する。よって、本明細書に記載の技術は、このような様々な真空装置の熱源からの熱輻射線の遮蔽においても有用である。
（変形例４）
本実施形態の真空排気装置１０２では、第２シール部材３２Ｃを筒状壁３２Ａの先端部に設ける例を述べたが、これに限らない。
【０１０３】
例えば、第２シール部材３２Ｃを座部３３に設けてもよい。つまり、筒状壁３２Ａによって押圧されている環状の第２シール部材３２Ｃが、コールドトラップ室３７と真空槽１０との間の気密性の確保に用いられるとよい。
【０１０４】
また、第２シール部材３２Ｃとして、Ｏリングを例示したが、これに限らない。
【０１０５】
例えば、第２シール部材３２Ｃとして、リップタイプのゴムシールを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の真空排気装置によれば、真空槽内配置型コールドトラップの連続使用および再生を従来よりも効率に行うことができる。よって、本発明の真空排気装置は、真空装置の排気システムに利用できる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０ 真空槽
１１ 主ポンプ
１３ 粗引ポンプ
１４ 粗引バルブ
１６ フォアラインバルブ
２０ メインバルブ
２０Ａ 排気通路
２１ 第１シリンダ
２１Ａ 第１シリンダのシリンダ本体
２１Ｂ 第１シリンダのピストンロッド
２２ 弁板
２２Ｃ 第１シール部材
２３ 弁座
３１ 第２シリンダ
３１Ａ 第２シリンダのシリンダ本体
３１Ｂ 第２シリンダのピストンロッド
３２ 蓋部
３２Ａ 筒状壁
３２Ｂ 平板
３２Ｃ 第２シール部材
３３ 座部
３３Ａ 開口
３５ コールドコイル（コールドトラップ）
３７ コールドコイル室（コールドトラップ室）
４０ 蒸着源
４１ 基板
５０ 冷凍機
５１ 受皿
５２ ベントバルブ
１００ 真空蒸着装置（真空装置）
１０２ 真空排気装置
２００ 投影線
３００ 環状の空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空排気装置に関する。特に、本発明は、コールドトラップが併設された真空排気装置の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空槽内に残留するガス（例えば、水蒸気）の凍結トラップ用のコールドトラップが、真空排気装置に併設される場合がある。このようなコールドトラップは、例えば、極低温のフロン系混合冷媒を循環させるコイル状の配管により構成されている。
【０００３】
これにより、当該配管の表面に、冷媒によって凍結された水蒸気が凍結トラップされるので、真空槽内の残留ガスの排気速度が速くなる。
【０００４】
ところで、真空排気装置のコールドトラップの使用形態として、従来から様々な方式が提案されている。
【０００５】
例えば、真空槽内にコールドトラップを配置する方式の真空槽内配置型コールドトラップがある（ 例えば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
本方式のコールドトラップでは、真空槽内に直接にコールドトラップを配置しているので、コールドトラップによる残留ガスの凍結トラップ効率が高い。よって、本方式のコールドトラップは、真空槽内の残留ガスの排気速度を向上できるという利点がある。
【０００７】
しかし、この方式の場合、真空槽に大気を導入（ ベント） する都度、コールドトラップを常温に戻し、コールドトラップの表面での多量の霜発生を防止する必要がある。よって、本方式のコールドトラップは、コールドトラップの温度操作に長時間を要する。また、コールドトラップを真空槽から隔離できないので、コールドトラップの短時間の再生にも支障をきたす。
【０００８】
つまり、この真空排気装置では、コールドトラップの連続使用や再生において難点（連続使用の中断および再生の長期化の問題）があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８ −１４４０５０号公報
【特許文献２】特許第２６７４５９１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本件発明者は、真空槽内にコールドトラップ専用の凹型の蓋部を設けることにより、真空槽内配置型コールドトラップの連続使用および再生を従来よりも効率に行うこと（つまり、連続使用の中断防止および再生時間の短縮化を図ること）ができることに気がついた。また、この蓋部の存在が、真空槽内の熱源からコールドトラップへの熱輻射線の遮蔽に好都合であることも気がついた。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、真空槽内配置型コールドトラップの連続使用および再生を従来よりも効率に行うことができる真空排気装置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】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、真空槽内を排気できる真空ポンプと、前記真空槽内のガスを凍結トラップできるコールドトラップと、前記真空槽内に配された凹型の蓋部と、前記蓋部に対置された平板状の座部と、を備え、前記蓋部と前記座部とによって、前記コールドトラップを格納できるコールドトラップ室の形成が行われる真空排気装置を提供する。
【００１３】
以上の構成により、真空槽内にコールドトラップ専用のコールドトラップ室を形成できるので、真空槽内配置型コールドトラップの特徴（利点）を損なわずに、コールドトラップの連続使用および再生を従来よりも効率に行うことができる。
【００１４】
本発明の真空排気装置では、前記蓋部の周縁が前記座部から離れることにより、前記コールドトラップが前記真空槽内に露出してもよい。また、前記蓋部の周縁が前記座部に当たることにより、前記コールドトラップ室が形成されてもよい。
【００１５】
このようにして、真空槽内配置型コールドトラップの特徴（利点）を損なわずに、コールドトラップ室を適切に形成できる。
【００１６】
また、本発明の真空排気装置では、前記真空槽の壁部が前記座部であってよい。
【００１７】
これにより、真空排気装置の部品点数を削減できる。
【００１８】
また、本発明の真空排気装置では、前記蓋部への駆動力を発生できる駆動装置を備えてもよい。そして、前記駆動装置の駆動部に支持されたピストンロッドが、前記壁部を気密に貫いて環状の前記コールドトラップと交差するように前記蓋部に延び、かつ、前記ピストンロッドの先端部が、前記蓋部に連結してもよい。
【００１９】
また、本発明の真空排気装置では、前記蓋部は、前記ピストンロッドの軸方向に直交するように配された平板と、前記平板の周縁から前記ピストンロッドの軸方向に平行に延びる筒状壁と、を含んでもよい。そして、前記筒状壁によって押圧されている環状のシール部材が、前記コールドトラップ室と前記真空槽との間の気密性の確保に用いられてもよい。
【００２０】
これにより、真空装置が、例えば、バッチ式の成膜装置の場合、真空槽内の基板（図示せず）の入れ替え時に、冷媒循環中のコールドコイルを大気に曝さなくて済む。よって、基板入れ替え時においてもコールドコイルの使用条件を変えずに連続的に動作できる。
【００２１】
更に、前記コールドトラップ室のみに大気を導入するベントバルブを備えてもよく、前記コールドトラップ室が前記ベントバルブを用いて大気に開放されもよい。
【００２２】
これにより、真空槽内を大気開放せずに、コールドトラップ室に配されたベントバルブを用いてコールドトラップ室のみに大気を導入できる。その結果、コールドトラップの再生を効率的に行うことができる。よって、本実施形態の真空排気装置では、コールドトラップの再生を短時間で行うことができる。
【００２３】
また、本発明の真空排気装置では、前記蓋部は、前記ピストンロッドの軸方向に直交するように配された平板と、前記平板の周縁から前記ピストンロッドの軸方向に平行に延びる筒状壁を含んでもよい。そして、前記蓋部が前記壁部から離れることによって、前記筒状壁と前記壁部との間に、環状の空間を形成してもよい。更に、前記コールドトラップが、前記空間を介して前記真空槽内に露出してもよい。
【００２４】
これにより、蓋部が真空槽内の奥深くまで移動すると、コールドトラップを上下方向において遮る部材が全く存在しなくなり、真空槽内の残留ガスのトラップを、コールドトラップによって効率的に行え、コールドトラップの排気能力を向上できる。
【００２５】
また、本発明の真空排気装置では、前記真空槽内に配された熱源を備えてもよい。そして、前記蓋部を、前記コールドトラップの使用時において前記熱源からの熱輻射を遮蔽する位置に配置してもよい。
【００２６】
これにより、真空装置での熱源動作中においても、熱源の発熱を考慮せずに、コールドコイルのガストラップを適切に行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、真空槽内配置型コールドトラップの連続使用および再生を従来よりも効率に行うことができる真空排気装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態の真空排気装置を備えた真空装置の一例を模式的に示した図である。
【図２】本発明の実施形態による真空排気装置の副ポンプ構造の説明に用いる断面図である。
【図３】本発明の実施形態による真空排気装置の副ポンプ構造の説明に用いる断面図である。
【図４】図２のコールドコイルおよびその周辺構造を示した模式図である。
【図５】図２のＡ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
なお、以下の説明の便宜上、真空装置１００において重力の作用する方向を「下方」といい、その反対方向を「上方」という場合がある。また、このような上下方向に直交する方向を「水平方向」という場合がある。
【００３１】
図１は、本発明の実施形態の真空排気装置を備えた真空装置の一例を模式的に示した図である。
【００３２】
本実施形態の真空装置１００は、図１に示すように、適宜の真空処理が行われる真空槽１０と、真空槽１０の内部を減圧可能な真空排気装置１０２と、を備える。
【００３３】
なお、真空槽１０は、真空装置１００を真空蒸着装置やスパッタリング装置などの真空成膜装置に用いる場合には、真空成膜室に該当する。例えば、本実施形態の真空装置１００では、蒸着材料を入れた蒸着源４０（後述の図２、３参照）と、この蒸着源４０の熱によって蒸発された粒子を堆積させる樹脂製の基板４１（後述の図２、３参照）と、が、真空槽１０内に配されている。なお、このような蒸着源４０は、ヒータやボードに直接通電し、発生する電熱を利用する方式の熱源や電子ビームを直接当てて加熱する方式の熱源によって構成できる。
【００３４】
よって、以下、真空装置１００として、真空蒸着装置１００を例にとり、本実施形態の真空排気装置１０２の構成を説明する。
【００３５】
真空排気装置１０２は、図１に示すように、真空槽１０内を数Ｐａ程度にまで排気できる粗引ポンプ１３（低真空ポンプ）と、真空槽１０内を蒸着処理が行われる高真空度になるまで排気できる主ポンプ１１（高真空ポンプ）と、主ポンプ１１の排気口を開閉できるメインバルブ２０と、メインバルブ２０の開閉用の駆動力を発生できる第１シリンダ２１（駆動装置）と、を備える。
【００３６】
また、真空排気装置１０２では、真空槽１０内に配され、コールドトラップ室３７を構成する凹型（矩形の箱型）の蓋部３２（図２、３参照）と、この蓋部３２への往復運動用の駆動力を発生できる第２シリンダ３１と、を備える副ポンプ構造に特徴があるが、このような副ポンプ構造の詳細な説明は後述する。
【００３７】
なお、コールドトラップとは、真空槽１０内の残留ガス（例えば、水蒸気）を凍結トラップすることにより、残留ガスを吸着排気できる真空ポンプの一種であり、極低温（雰囲気の圧力での飽和蒸気圧に対する温度以下；例えば、−１４０℃〜−１２０℃程度）のフロン系混合冷媒を循環できる金属配管からなるコールドコイル３５（図４参照）や平板状のコールドパネルなどの冷却部品を用いて構成できる。
【００３８】
粗引ポンプ１３には、メカニカルブースタポンプや油回転ポンプ、または、これらのポンプの組合せなどを用いることができる。主ポンプ１１には、油蒸気噴射式の油拡散ポンプやターボ分子ポンプなどを用いることができる。
【００３９】
また、メインバルブ２０内の空間は、真空槽１０内と主ポンプ１１内との間の排気通路２０Ａ（図２、３参照）となっている。そして、上述の粗引ポンプ１３は、粗引バルブ１４を介して排気通路２０Ａおよび真空槽１０内と連通している。このような粗引ポンプ１３により、粗引バルブ１４が開くと、真空槽１０内のガスが粗引ポンプ１３を用いて排気される。
【００４０】
また、この粗引ポンプ１３は、フォアラインバルブ１６を介して主ポンプ１１内に接続されている。フォアラインバルブ１６が開くと、粗引ポンプ１３が、主ポンプ１１の起動を可能にする圧力にまで主ポンプ１１内を減圧できる。
【００４１】
次に、真空排気装置１０２の副ポンプ構造について図面を参照しながら詳しく説明する。
【００４２】
図２および図３は、本発明の実施形態による真空排気装置の副ポンプ構造の説明に用いる断面図である。図３では、凹型の蓋部３２（詳細は後述）が平板状の座部３３（詳細は後述）から離れることにより、コールドコイル３５（コールドトラップ）が真空槽１０内に露出した状態が図示されている。図２では、蓋部３２が座部３３に当たることにより、コールドコイル３５がコールドコイル室３７（コールドトラップ室）内に密封された状態が図示されている。
【００４３】
なお、図２および図３では、便宜上、真空排気装置１０２の構成要素のうちの一部（例えば、粗引バルブ１４など）の図示を省略している。
【００４４】
まず、本実施形態の真空排気装置１０２の主ポンプ構造を概説する。
【００４５】
メインバルブ２０は、図２および図３に示すように、弁板２２と弁座２３とによって、構成されている。弁板２２は、第１シリンダ２１のシリンダ本体２１Ａに支持されたピストンロッド２１Ｂの先端部に連結されている。そして、メインバルブ２０による主ポンプ１１の排気口の閉栓時には、第１シリンダ２１の駆動力に基づいて、弁板２２によって主ポンプ１１と真空槽１０に連通する排気通路２０Ａとが、環状の第１シール部材２２Ｃ（例えば、Ｏリング）によって仕切られ（図２および図３の二点鎖線参照）、メインバルブ２０による主ポンプ１１の排気口の開栓時には、主ポンプ１１と排気通路２０Ａとが連通される（図２および図３の実線参照）。
【００４６】
なお、このようなメインバルブ２０のバルブ構造は周知である。よって、ここでは、メインバルブ２０の詳細な構成の説明は省略する。
【００４７】
次に、本実施形態の真空排気装置１０２の特徴部である副ポンプ構造について述べる。
【００４８】
コールドコイル室３７は、図２に示すように、真空槽１０内に配された金属製（例えば、ステンレス製）の凹型の蓋部３２の周縁と、蓋部３２と対置された金属製（例えば、ステンレス製）の平板状の座部３３と、が互いに当接することにより形成され、コールドコイル３５の隔離室に相当する。
【００４９】
なお、本実施形態の真空排気装置１０２では、座部３３は、真空槽１０の側壁部によって形成されており、これにより、真空排気装置１０２の部品点数を削減することができる。
【００５０】
真空排気装置１０２の第２シリンダ３１は、蓋部３２の駆動系として機能する装置であり、図２および図３に示すように、シリンダ本体３１Ａ（駆動部）とピストンロッド３１Ｂ（駆動力伝達部）とからなる。
【００５１】
シリンダ本体３１Ａは、適宜の固定手段によって、座部３３を形成する真空槽１０の側壁部に固定されている。シリンダ本体３１Ａに支持されたピストンロッド３１Ｂは、座部３３に形成された開口３３Ａを気密に貫いて、環状（例えば円環状や矩形の額縁状）のコールドコイル３５のコイル面と交差するように真空槽１０内に延び、ピストンロッド３１Ｂの先端部が、蓋部３２（正確には、後述の平板３２Ｂの裏面側）の中央部において連結している。これにより、ピストンロッド２１Ｂの伸縮によって、蓋部３２を水平移動できる。
【００５２】
詳しくは、図４に示すように、コールドコイル３５は、冷凍機５０からのフロン系混合冷媒を循環可能な金属配管を、水平方向に複数段（ここでは、３段）に亘って、コイル状に巻いて構成され、これにより、本実施形態の真空排気装置１０２の副ポンプとして機能できる。そして、このコールドコイル３５が、真空槽１０の側壁部の適所に固定され（固定手段の図示は省略）、ピストンロッド３１Ｂが、真空槽１０内においてコールドコイル３５の内空間を通過している。
【００５３】
一方、このコールドコイル室３７（蓋部３２）を平面視すると（水平方向から見た場合）、コールドコイル室３７（蓋部３２）は、コールドコイル３５を完全に覆うことができる程度の外寸になっている。
【００５４】
図２および図３に示すように、この蓋部３２は、ピストンロッド３１Ｂの軸方向に直交するように配された矩形の平板３２Ｂと、平板３２Ｂの周縁からピストンロッド３１Ｂの軸方向に平行に延びる、筒状かつ額縁状の壁３２Ａ（以下、「筒状壁３２Ａ」という）を含む。また、本実施形態の真空排気装置１０２では、筒状壁３２Ａは、平板３２Ｂの周縁部において一体に形成されている。
【００５５】
また、図２のＡ部の拡大図（図５）に示すように、蓋部３２の筒状壁３２Ａの先端部に環状の第２シール部材３２Ｃ（例えば、Ｏリング）が配されている。この第２シール部材３２Ｃにより、コールドコイル３５を格納するコールドコイル室３７の真空シールが適切に行われ、コールドコイル室３７を気密に保つことができる。
【００５６】
このようにして、図２に示すように、蓋部３２の筒状壁３２Ａが座部３３に当たることにより、筒状壁３２Ａによって押圧されている環状の第２シール部材３２Ｃが、コールドトラップ室３７と真空槽１０との間の気密性の確保に用いられる。
【００５７】
また、図５に示すように、コールドコイル室３７を形成する座部３３（真空槽１０の側壁部）にベントバルブ５２が設けられ、これにより、ベントバルブ５２を用いてコールドコイル３５をデフロスト（霜取りによる再生）することができる。
【００５８】
更に、コールドコイル室３７内の下方に設置された受皿５１は、コールドコイル３５の再生時に発生する水滴を受けることができる。この受皿５１に溜まった水は、受皿５１の底面に配された配管およびバルブ（いずれも図示せず）を用いてコールドコイル室３７の外部に排水するとよい。
【００５９】
以上の構成により、本実施形態の真空排気装置１０２は、以下の様々な効果を奏する。
【００６０】
まず、第２シリンダ３１の駆動力によってピストンロッド３１Ｂのストロークが伸びると、蓋部３２の筒状壁３２Ａが、図３に示すように座部３３から離れ、蓋部３２は、真空槽１０の内側（座部３３と反対側）に移動する。すると、蓋部３２の筒状壁３２Ａと座部３３との間に、環状の空間３００が形成され、コールドコイル３５が、この空間３００を介して真空槽１０内に露出する。
【００６１】
これにより、多量の水蒸気を放出する樹脂製の基板４１が真空槽１０内に存在しても、基板４１に近づけてコールドコイル３５を配することができるので、真空槽１０内を速やかに排気できる。特に、本実施形態の真空排気装置１０２では、蓋部３２が水平方向に真空槽１０内の奥深く移動すると、コールドコイル３５を上下方向において遮る部材が存在しなくなり、真空槽１０内の残留ガスのトラップを、コールドコイル３５によって効率的に行え、コールドコイル３５の排気能力を向上できる。
【００６２】
また、本実施形態の真空排気装置１０２では、図３に示すように、蓋部３２を、コールドコイル３５の使用時において蒸着源４０（熱源）からの熱輻射を遮蔽する位置に配置している。
【００６３】
これにより、真空槽１０内に蒸着源４０（熱源）が存在する場合であっても、蒸着源４０から射出されたコールドコイル３５への熱輻射の強度を、蓋部３２を用いて低減できるという効果がある。
【００６４】
具体的には、本実施形態の真空排気装置１０２では、筒状壁３２Ａと座部３３との間に環状の空間３００が形成された状態でも、蒸着源４０からコールドコイル３５を投影した投影線２００に示すように、蓋部３２を用いて、蒸発源４０の視野からコールドコイル３５を隠すことができる。よって、蒸着源４０からの熱輻射線は、蓋部３２によって遮蔽（吸収または反射）されるので、コールドコイル３５の周囲の温度を適温（例えば、約５０℃以下）に保ち易くなる。
【００６５】
なお、適温（例えば、約５０℃以下）に保たれたコールドコイル３５の周囲からの輻射熱では、コールドコイル３５の表面の凍結水（氷）は溶解しないと考えられている。
【００６６】
これにより、コールドコイル３５にトラップされた凍結水の溶解を防止でき、コールドコイル３５の排気能力を適切に維持できる。なお、蓋部３２の表面を鏡面に仕上げると、熱輻射線の反射率を向上できるので都合がよい。
【００６７】
一方、第２シリンダ３１の駆動力によってピストンロッド３１Ｂのストロークが縮むと、蓋部３２の筒状壁３２Ａが、図２に示すように座部３３に当接する。すると、コールドコイル室３７が、蓋部３２および座部３３によって形成される。このため、真空槽１０内とコールドコイル室３７内との間を、蓋部３２および座部３３によって気密状態にできる。
【００６８】
これにより、本実施形態の真空排気装置１０２では、真空槽１０内を大気開放せずに、コールドコイル室３７に配されたベントバルブ５２を用いてコールドコイル室３７のみに大気を導入できる。これにより、コールドコイル３５の再生を効率的（つまり、短時間に）に行うことができる。
【００６９】
また、本実施形態の真空排気装置１０２では、真空蒸着装置１００が、例えば、バッチ式の場合、真空槽１０内の基板（図示せず）の入れ替え時に、冷媒循環中のコールドコイル３５を大気に曝さなくて済む。よって、基板入れ替え時においてもコールドコイル３５の使用条件を変えずに連続的に動作できる。
【００７０】
次に、本実施形態の真空排気装置１０２の動作を説明する。まず、真空排気装置１０２の通常の動作例を述べる。
【００７１】
なお、ここでは、バッチ式の真空蒸着装置１００を例にして、この真空蒸着装置１００の真空槽１０内への基板４１の入れ替え直後の状態にあると仮定する。
【００７２】
真空槽１０内の基板４１の入れ替えが終了すると、真空槽１０を密閉した後、粗引バルブ１４を開ける。これにより、真空槽１０内および排気通路２０Ａが、粗引ポンプ１３により減圧される。真空槽１０内および排気通路２０Ａの圧力が所定の真空度にまで減圧されると、粗引バルブ１４を閉める。
【００７３】
次いで、メインバルブ２０を開ける。同時に、蓋部３２を用いて、コールドコイル３５を真空槽１０内に露出させる。
【００７４】
これにより、真空槽１０内および排気通路２０Ａが、主ポンプ１１のガス排気およびコールドコイル３５のガストラップにより更に減圧される。
【００７５】
そして、真空槽１０内および排気通路２０Ａの圧力が所定の高真空状態にまで減圧されると、真空槽１０内において基板４１に適宜の真空蒸着が行われる。この場合、蒸着源４０から射出された熱輻射線がコールドコイル３５に直接に入射しないよう、熱輻射線は蓋部３２によって適切に遮蔽されているので都合がよい。つまり、真空蒸着装置１００での真空蒸着中においても、蒸着源４０の発熱を考慮せずに、コールドコイル３５のガストラップを適切に行うことができる。
【００７６】
基板４１の真空蒸着が終わると、メインバルブ２０を閉める。同時に、蓋部３２を用いて、コールドコイル室３７を形成（密閉）する。
【００７７】
なお、ここでは、主ポンプ１１の連続運転を前提としているので、フォアラインバルブ１６は、常時、開いている。
【００７８】
その後、適宜のベントバルブ（図示せず）を用いて、真空槽１０内に大気に導入して、再び、基板４１の入れ替えを行う。
【００７９】
このようにして、バッチ式の真空蒸着装置１００による真空蒸着処理の一サイクルが実行される。
【００８０】
次に、真空排気装置１０２のコールドコイル３５の再生の動作例を述べる。
【００８１】
コールドコイル３５の再生は、コールドコイル室３７を形成（密閉）することにより行われる。蓋部３２を座部３３に当接させると、上述（図２）のとおり、コールドコイル３５を格納するコールドコイル室３７を形成（密閉）できる。
【００８２】
この状態で、冷凍機５０によるコールドコイル３５への冷媒循環を止めて、コールドコイル３５を常温に戻し、その後、ベントバルブ５２を用いてコールドコイル室３７のみに大気を導入する。
【００８３】
なお、この場合、真空槽１０を減圧状態（気密状態）に維持できる。よって、コールドコイル３５の再生を短時間で行うことができる。
【００８４】
次いで、コールドコイル３５の再生が行われた後、コールドコイル室３７が減圧される。
【００８５】
コールドコイル室３７の減圧は、例えば、コールドコイル室３７に配された適宜の粗引バルブ（図示せず）を用いて粗引ポンプ１３により減圧するとよい。
【００８６】
次いで、コールドコイル３５への冷媒循環を開始して、コールドコイル３５を再び極低温まで冷やす。
【００８７】
このようにして、コールドコイル３５の再生が実行される。
【００８８】
なお、コールドコイル３５の再生の後、蓋部３２の筒状壁３２Ａが座部３３から離れて、コールドコイル３５が真空槽１０内に露出すると、真空槽１０内および排気通路２０Ａが、主ポンプ１１のガス排気および再生後のコールドコイル３５のガストラップにより減圧される。
【００８９】
以上のとおり、本実施形態の真空排気装置１０２は、真空槽１０内を排気できる主ポンプ１１と、真空槽１０内のガスを凍結トラップできるコールドコイル３５と、真空槽１０内に配された凹型の蓋部３２と、蓋部３２に対置された平板状の座部３３（本実施形態では、真空槽１０の側壁部）と、を備える。そして、本実施形態の真空排気装置１０２では、蓋部３２と座部３３とによって、コールドコイル室３７の形成が行われる。
【００９０】
具体的には、蓋部３２の筒状壁３２Ａが座部３３に当たることにより、コールドコイル室３７が形成される。その結果、コールドコイル室３７の中にコールドコイル３５が密封される。
【００９１】
以上の構成により、真空槽１０内にコールドコイル３５専用のコールドコイル室３７を形成できるので、真空槽内配置型コールドトラップ３５の特徴（利点）を損なわずに、コールドコイル３５の連続使用および再生を従来よりも効率に行うことができる。
【００９２】
また、本実施形態の真空排気装置１０２では、蓋部３２への駆動力を発生できる第２シリンダ３１（駆動装置）を備え、第２シリンダ３１のシリンダ本体３１Ａ（駆動部）が座部３３に配されている。また、蓋部３２が、第２シリンダ３１のピストンロッド３１Ｂの軸方向に直交するように配された平板３２Ｂと、平板３２Ｂの周縁からピストンロッド３１Ｂの軸方向に平行に延びる筒状壁３２Ａと、を含む。そして、シリンダ本体３１Ａに支持されたピストンロッド３１Ｂが、座部３３を気密に貫いて環状のコールドコイル３５のコイル面と交差するように蓋部３２に延び、かつ、ピストンロッド３１Ｂの先端部が、蓋部３２（正確には、蓋部３２の平板３２Ｂの裏面側中央部）に連結している。
【００９３】
そして、第２シリンダ３１の駆動力に基づいて、蓋部３２の筒状壁３２Ａが座部３３に当接した場合、筒状壁３２Ａによって押圧されている環状の第２シール部材３２Ｃが、コールドトラップ室３７と真空槽１０との間の気密性の確保に用いることができる。
【００９４】
これにより、真空蒸着装置１００が、例えば、バッチ式の場合、真空槽１０内の基板（図示せず）の入れ替え時に、冷媒循環中のコールドコイル３５を大気に曝さなくて済む。よって、基板入れ替え時においてもコールドコイル３５の使用条件を変えずに連続的に動作できる。
【００９５】
また、真空槽１０内を大気開放せずに、コールドコイル室３７に配されたベントバルブ５２を用いてコールドコイル室３７のみに大気を導入でき、コールドコイル３５の再生を効率的に行うことができる。よって、本実施形態の真空排気装置１０２では、コールドコイル３５の再生を短時間で行うことができる。
【００９６】
更に、本実施形態の真空排気装置１０２では、蓋部３２がピストンロッド３１Ｂの軸方向（水平方向）に移動することにより、第２シリンダ３１の駆動力に基づいて、蓋部３２の筒状壁３２Ａが座部３３から離れた場合、コールドコイル３５が真空槽１０内に露出する。
【００９７】
このようにして、本実施形態の真空排気装置１０２では、蓋部３２が真空槽１０内の奥深くまで移動すると、コールドコイル３５を上下方向において遮る部材が全く存在しなくなり、真空槽１０内の残留ガスのトラップを、コールドコイル３５によって効率的に行え、コールドコイル３５の排気能力を向上できる。
【００９８】
特に、本実施形態の真空排気装置１０２では、真空槽１０内に蒸着源４０（熱源）を配置する場合、蒸着源４０から射出された熱輻射線がコールドコイル３５に直接に入射しないよう、熱輻射線は蓋部３２によって適切に遮蔽できるので都合がよい。つまり、真空蒸着装置１００での真空蒸着中においても、蒸着源４０の発熱を考慮せずに、コールドコイル３５のガストラップを適切に行うことができる。
（変形例１）
本実施形態の真空排気装置１０２では、コールドトラップの一例として、金属配管からなるコールドコイル３５を例示したが、これに限らない。
【００９９】
例えば、コールドトラップの他の例として、冷媒通流用の中空を有する平板状のコールドパネルを配してもよい。なお、この場合、コールドパネルの中央部にピストンロッド３１Ｂを通過させる孔を開けるとよい。
（変形例２）
本実施形態の真空排気装置１０２では、筒状壁３２Ａと平板３２Ｂとが一体に構成されている例を述べたが、これに限らない。
【０１００】
例えば、筒状壁３２Ａと平板３２Ｂとを別体にして、両者を固定手段（ねじなど）によって連結してもよい。
（変形例３）
本実施形態の真空排気装置１０２を備える真空蒸着装置１００では、真空槽１０内の熱源の一例として、真空蒸着装置に用いる蒸着源４０を述べたが、これに限らない。
【０１０１】
例えば、熱源の他の例として、真空槽１０内の基板４１を加熱する基板加熱装置がある。
【０１０２】
また、真空蒸着装置１００以外の真空装置（例えば、スパッタリング装置）であっても、熱輻射線を射出する熱源が存在する。よって、本明細書に記載の技術は、このような様々な真空装置の熱源からの熱輻射線の遮蔽においても有用である。
（変形例４）
本実施形態の真空排気装置１０２では、第２シール部材３２Ｃを筒状壁３２Ａの先端部に設ける例を述べたが、これに限らない。
【０１０３】
例えば、第２シール部材３２Ｃを座部３３に設けてもよい。つまり、筒状壁３２Ａによって押圧されている環状の第２シール部材３２Ｃが、コールドトラップ室３７と真空槽１０との間の気密性の確保に用いられるとよい。
【０１０４】
また、第２シール部材３２Ｃとして、Ｏリングを例示したが、これに限らない。
【０１０５】
例えば、第２シール部材３２Ｃとして、リップタイプのゴムシールを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の真空排気装置によれば、真空槽内配置型コールドトラップの連続使用および再生を従来よりも効率に行うことができる。よって、本発明の真空排気装置は、真空装置の排気システムに利用できる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０ 真空槽
１１ 主ポンプ
１３ 粗引ポンプ
１４ 粗引バルブ
１６ フォアラインバルブ
２０ メインバルブ
２０Ａ 排気通路
２１ 第１シリンダ
２１Ａ 第１シリンダのシリンダ本体
２１Ｂ 第１シリンダのピストンロッド
２２ 弁板
２２Ｃ 第１シール部材
２３ 弁座
３１ 第２シリンダ
３１Ａ 第２シリンダのシリンダ本体
３１Ｂ 第２シリンダのピストンロッド
３２ 蓋部
３２Ａ 筒状壁
３２Ｂ 平板
３２Ｃ 第２シール部材
３３ 座部
３３Ａ 開口
３５ コールドコイル（コールドトラップ）
３７ コールドコイル室（コールドトラップ室）
４０ 蒸着源
４１ 基板
５０ 冷凍機
５１ 受皿
５２ ベントバルブ
１００ 真空蒸着装置（真空装置）
１０２ 真空排気装置
２００ 投影線
３００ 環状の空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽内を排気できる真空ポンプと、
前記真空槽内のガスを凍結トラップできるコールドトラップと、
前記真空槽内に配された凹型の蓋部と、
前記蓋部に対置された平板状の座部と、
を備え、
前記蓋部と前記座部とによって、前記コールドトラップを格納できるコールドトラップ室の形成が行われる真空排気装置。
【請求項２】
前記蓋部の周縁が前記座部から離れることにより、前記コールドトラップが前記真空槽内に露出し、前記蓋部の周縁が前記座部に当たることにより、前記コールドトラップ室が形成される請求項１に記載の真空排気装置。
【請求項３】
前記真空槽の壁部が前記座部である請求項１または２に記載の真空排気装置。
【請求項４】
前記蓋部への駆動力を発生できる駆動装置を備え、
前記駆動装置の駆動部に支持されたピストンロッドが、前記壁部を気密に貫いて環状の前記コールドトラップと交差するように前記蓋部に延び、かつ、前記ピストンロッドの先端部が、前記蓋部に連結している請求項３に記載の真空排気装置。
【請求項５】
前記蓋部は、前記ピストンロッドの軸方向に直交するように配された平板と、前記平板の周縁から前記ピストンロッドの軸方向に平行に延びる筒状壁と、を含み、
前記筒状壁によって押圧されている環状のシール部材が、前記コールドトラップ室と前記真空槽との間の気密性の確保に用いられる請求項４に記載の真空排気装置。
【請求項６】
前記コールドトラップ室のみに大気を導入するベントバルブを備え、
前記コールドトラップ室が前記ベントバルブを用いて大気に開放される請求項５に記載の真空排気装置。
【請求項７】
前記蓋部は、前記ピストンロッドの軸方向に直交するように配された平板と、前記平板の周縁から前記ピストンロッドの軸方向に平行に延びる筒状壁を含み、
前記蓋部が前記壁部から離れることによって、前記筒状壁と前記壁部との間に、環状の空間が形成され、
前記コールドトラップが、前記空間を介して前記真空槽内に露出する請求項４に記載の真空排気装置。
【請求項８】
前記真空槽内に配された熱源を備え、
前記蓋部が、前記コールドトラップの使用時において前記熱源からの熱輻射を遮蔽する位置に配置されている請求項１ないし７のいずれかに記載の真空排気装置。
【請求項１】
真空槽内を排気できる真空ポンプと、
前記真空槽内のガスを凍結トラップできるコールドトラップと、
前記真空槽内に配された凹型の蓋部と、
前記蓋部に対置された平板状の座部と、
を備え、
前記蓋部と前記座部とによって、前記コールドトラップを格納できるコールドトラップ室の形成が行われる真空排気装置。
【請求項２】
前記蓋部の周縁が前記座部から離れることにより、前記コールドトラップが前記真空槽内に露出し、前記蓋部の周縁が前記座部に当たることにより、前記コールドトラップ室が形成される請求項１に記載の真空排気装置。
【請求項３】
前記真空槽の壁部が前記座部である請求項１または２に記載の真空排気装置。
【請求項４】
前記蓋部への駆動力を発生できる駆動装置を備え、
前記駆動装置の駆動部に支持されたピストンロッドが、前記壁部を気密に貫いて環状の前記コールドトラップと交差するように前記蓋部に延び、かつ、前記ピストンロッドの先端部が、前記蓋部に連結している請求項３に記載の真空排気装置。
【請求項５】
前記蓋部は、前記ピストンロッドの軸方向に直交するように配された平板と、前記平板の周縁から前記ピストンロッドの軸方向に平行に延びる筒状壁と、を含み、
前記筒状壁によって押圧されている環状のシール部材が、前記コールドトラップ室と前記真空槽との間の気密性の確保に用いられる請求項４に記載の真空排気装置。
【請求項６】
前記コールドトラップ室のみに大気を導入するベントバルブを備え、
前記コールドトラップ室が前記ベントバルブを用いて大気に開放される請求項５に記載の真空排気装置。
【請求項７】
前記蓋部は、前記ピストンロッドの軸方向に直交するように配された平板と、前記平板の周縁から前記ピストンロッドの軸方向に平行に延びる筒状壁を含み、
前記蓋部が前記壁部から離れることによって、前記筒状壁と前記壁部との間に、環状の空間が形成され、
前記コールドトラップが、前記空間を介して前記真空槽内に露出する請求項４に記載の真空排気装置。
【請求項８】
前記真空槽内に配された熱源を備え、
前記蓋部が、前記コールドトラップの使用時において前記熱源からの熱輻射を遮蔽する位置に配置されている請求項１ないし７のいずれかに記載の真空排気装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−６２６６０（Ｐ２０１１−６２６６０Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１６７９１（Ｐ２００９−２１６７９１）
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（０００００２３５８）新明和工業株式会社 (919)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（０００００２３５８）新明和工業株式会社 (919)
【Ｆターム（参考）】
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