(57)【要約】【課題】別室式コールドトラップ室のスペースの有効利用を図れ、バルブ駆動系の構成が簡易になる真空排気装置を提供する。【解決手段】真空排気装置１０２は、コールドトラップ２２が配されたコールドトラップ室１２と、コールドトラップ室１２の排気入口１２Ｃを開閉する第１バルブ弁体１７Ａと、真空槽１０を真空排気する真空ポンプ１１と、真空ポンプ１１の排気入口１９Ｂを開閉する第２バルブ弁体１８Ａと、第１バルブ弁体１７Ａおよび第２バルブ弁体１８Ａに対して開閉用の駆動力Ｆを与える駆動部２０と、駆動力Ｆを伝達する駆動力伝達手段２１Ａ、２１Ｂと、を備え、駆動部２０は、駆動力伝達手段２１Ａ、２１Ｂを用いて第１バルブ弁体１７Ａと第２バルブ弁体１８Ａとを一体的に動かすことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コールドトラップが配されたコールドトラップ室と、
前記コールドトラップ室の排気入口を開閉する第１バルブ弁体と、
真空槽を真空排気する真空ポンプと、
前記真空ポンプの排気入口を開閉する第２バルブ弁体と、
前記第１バルブ弁体および前記第２バルブ弁体に対して前記開閉用の駆動力を与える駆動部と、
前記駆動力を伝達する駆動力伝達手段と、を備え、
前記駆動部は、前記駆動力伝達手段を用いて前記第１バルブ弁体と前記第２バルブ弁体とを一体的に動かすことができる真空排気装置。
【請求項２】
前記駆動力伝達手段は、前記駆動部に支えられ、前記第１バルブ弁体と連結するロッドを備え、
前記ロッドは、前記コールドトラップ室の壁を気密に貫いて前記コールドトラップ室内に延びている請求項１記載の真空排気装置。
【請求項３】
前記コールドトラップは、コイル状の配管により構成され、前記ロッドは、前記コールドトラップの内側の空間に配されている請求項２記載の真空排気装置。
【請求項４】
前記駆動力伝達手段は、前記第１バルブ弁体と前記第２バルブ弁体との間を連結するロッドと、を備え、
前記ロッドは、前記真空槽に連通する排気通路に延びている請求項１記載の真空排気装置。
【請求項５】
前記第１バルブ弁体および前記第２バルブ弁体は、前記排気通路を挟んで対向している請求項４記載の真空排気装置。
【請求項６】
前記駆動力伝達手段は、前記駆動部に支えられ、前記第１バルブ弁体と連結する第１ロッドと、前記第１バルブ弁体と前記第２バルブ弁体との間を連結する第２ロッドと、を備え、
前記第１ロッドは、前記コールドトラップ室の壁を気密に貫いて前記コールドトラップ室内に延び、前記第２ロッドは、前記真空槽に連通する排気通路に延びており、前記第１ロッドと前記第２ロッドとが同軸状に並んでいる請求項１記載の真空排気装置。
【請求項７】
前記駆動力に基づいた請求項４記載のロッドの軸方向の往復運動により、前記第１バルブ弁体による前記コールドトラップ室の排気入口の開閉、および、前記第２バルブ弁体による前記真空ポンプの排気入口の開閉が行われる真空排気装置。
【請求項８】
前記排気通路の圧力が大気圧、前記コールドトラップ室および前記真空ポンプの内圧が負圧であり、かつ、前記第１バルブ弁体によって前記コールドトラップ室の排気入口が閉じられ、前記第２バルブ弁体によって前記真空ポンプの排気入口が閉じられた場合において、
前記排気通路の圧力と前記コールドトラップ室の内圧との間の差圧に基づいて前記駆動力に抗する方向に前記第１バルブ弁体に対して作用する力が打ち消されるよう、前記排気通路の圧力と前記真空ポンプの内圧との間の差圧が、前記駆動力を付勢する方向に前記第２バルブ弁体に作用している請求項７記載の真空排気装置。
【請求項９】
前記第２バルブ弁体での前記差圧が作用する面積が、前記第１バルブ弁体での前記差圧が作用する面積よりも大きい請求項８記載の真空排気装置。
【請求項１０】
単一の前記駆動部が、前記コールドトラップ室の上方に配されており、請求項２記載のロッドが、前記駆動部に対応するピストンロッドである真空排気装置。
【請求項１１】
前記駆動部が対をなして前記コールドトラップ室の側方に配され、前記駆動部の対に対応する一対のピストンロッドが、請求項２記載のロッドに連結された支持部材の両端を支えている真空排気装置。
【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、別室式のコールドトラップを備えた真空排気装置に関する。
【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ポンプに併設される場合がある。この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流すコイル状の配管により構成されている。これにより、当該配管の表面に、冷媒によって凍結されたガス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。
【０００３】
ところで、特許文献１および特許文献２（従来例）では、真空ポンプからなる排気手段とは別室にコールドトラップが配された真空装置の一例が記載されている。このような別室式のコールドトラップを用いると、真空ポンプのガス排気がコールドトラップに影響されなくなるので都合がよい。例えば、コールドトラップを別室に配すると、コールドトラップと真空槽との間をバルブで仕切ることができるので、コールドトラップをデフロスト（霜取り）する場合、真空槽を大気開放しなくて済み好都合である。
【特許文献１】特開平７−１６９６６３号公報（図２）
【特許文献２】特開２００３−６５２２９号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の従来例の真空装置では、以下の改善の余地がある。
【０００５】
第１に、コールドトラップ室の排気入口を開閉するバルブの駆動系を、真空ポンプのバルブの駆動系とは別個に設けると、バルブ駆動系が複雑ないし大型になる。
【０００６】
第２に、コールドトラップ室のスペースの有効利用（換言すると、コールドトラップ室の大容量化）に関して従来例には何等の方策も記載されていない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、別室式コールドトラップ室のスペースの有効利用を図れ、バルブ駆動系の構成が簡易にな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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、コールドトラップが配されたコールドトラップ室と、前記コールドトラップ室の排気入口を開閉する第１バルブ弁体と、真空槽を真空排気する真空ポンプと、前記真空ポンプの排気入口を開閉する第２バルブ弁体と、前記第１バルブ弁体および前記第２バルブ弁体に対して前記開閉用の駆動力を与える駆動部と、前記駆動力を伝達する駆動力伝達手段と、を備え、前記駆動部は、前記駆動力伝達手段を用いて前記第１バルブ弁体と前記第２バルブ弁体とを一体的に動かすことができる真空排気装置を提供する。
【０００９】
以上の駆動力伝達手段により、第１バルブ弁体によるコールドトラップ室の排気入口の開閉、および、第２バルブ弁体による真空ポンプの排気入口の開閉を略同時に行うことができる。
【００１０】
なお、本明細書において、「略同時」という表現は、駆動力伝達手段を用いて第１バルブ弁体と第２バルブ弁体とを一体的に構成した結果として、バルブ駆動系のバックラッシュなどの影響によって第１バルブ弁体および第２バルブ弁体の動作に僅かな時間差が生じる場合、このような時間差を含めて当該バルブ弁体の同時動作を表現する趣旨で用いられている。
【００１１】
これにより、真空排気装置のバルブ駆動系の構成が簡易になる。
【００１２】
ここで、前記駆動力伝達手段は、前記駆動部に支えられ、前記第１バルブ弁体と連結するロッドを備えてもよい。そして、前記ロッドは、前記コールドトラップ室の壁を気密に貫いて前記コールドトラップ室内に延びてもよい。
【００１３】
例えば、前記コールドトラップをコイル状の配管により構成してもよい。
【００１４】
これにより、前記ロッドを、前記コールドトラップの内側の空間（つまり、コールドトラップ室内）に簡易に配することができ都合がよい。
【００１５】
また、前記駆動力伝達手段は、前記第１バルブ弁体と前記第２バルブ弁体との間を連結するロッドと、を備えてもよい。そして、前記ロッドは、前記真空槽に連通する排気通路に延びてもよい。
【００１６】
これにより、前記ロッドを排気通路に簡易に配することができる。
【００１７】
また、前記第１バルブ弁体および前記第２バルブ弁体は、前記排気通路を挟んで対向してもよい。
【００１８】
これにより、真空ポンプの上方の延長線に位置するデットスペースにコールドトラップ室を配することができるので、コールドトラップ室のスペース有効利用（換言すると、コールドトラップ室の大容量化）を図れる。
【００１９】
また、前記駆動力伝達手段は、前記駆動部に支えられ、前記第１バルブ弁体と連結する第１ロッドと、前記第１バルブ弁体と前記第２バルブ弁体との間を連結する第２ロッドと、を備えてもよい。そして、前記第１ロッドは、前記コールドトラップ室の壁を気密に貫いて前記コールドトラップ室内に延び、前記第２ロッドは、前記真空槽に連通する排気通路に延びており、前記第１ロッドと前記第２ロッドとが同軸状に並んでもよい。
【００２０】
また、前記駆動力に基づいた、前記第１バルブ弁体と前記第２バルブ弁体との間を連結するロッドの軸方向の往復運動により、前記第１バルブ弁体による前記コールドトラップ室の排気入口の開閉、および、前記第２バルブ弁体による前記真空ポンプの排気入口の開閉を行ってもよい。
【００２１】
これにより、真空排気装置のバルブ駆動系の構成が簡易になる。
【００２２】
また、前記排気通路の圧力が大気圧、前記コールドトラップ室および前記真空ポンプの内圧が負圧であり、かつ、前記第１バルブ弁体によって前記コールドトラップ室の排気入口が閉じられ、前記第２バルブ弁体によって前記真空ポンプの排気入口が閉じられた場合において、前記排気通路の圧力と前記コールドトラップ室の内圧との間の差圧に基づいて前記駆動力に抗する方向に前記第１バルブ弁体に対して作用する力が打ち消されるよう、前記排気通路の圧力と前記真空ポンプの内圧との間の差圧が、前記駆動力を付勢する方向に前記第２バルブ弁体に作用してもよい。
【００２３】
これにより、本発明の真空排気装置では、例えば、バッチ式の真空装置において基板入れ替え時に、ロッドに伝達される駆動力とは逆向きの差圧（大気圧）荷重をロッドに加え難い構成になっているので、真空排気装置のバルブ駆動系として簡易な駆動系を選定できる。
【００２４】
例えば、前記第２バルブ弁体での前記差圧が作用する面積を前記第１バルブ弁体での前記差圧が作用する面積よりも大きくしてもよい。
【００２５】
これにより、前記駆動力に抗する方向に前記第１バルブ弁体に対して作用する力を、前記第２バルブ弁体に対して作用する力により完全に打ち消すことができる。
【００２６】
また、単一の前記駆動部が、前記コールドトラップ室の上方に配されており、前記第１バルブ弁体との連結ロッドが、前記駆動部に対応するピストンロッドであってもよい。
【００２７】
これにより、真空排気装置のバルブ駆動系の構成が簡易になる。
【００２８】
また、前記駆動部が対をなして前記コールドトラップ室の側方に配され、前記駆動部の対に対応する一対のピストンロッドが、前記第１バルブ弁体との連結ロッドに連結された支持部材の両端を支えてもよい。
【００２９】
これにより、コールドトラップ室の上方に駆動部を配する必要がなくなるので  コールドトラップ室のスペース有効利用（換言すると、コールドトラップ室の大容量化）を図れる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の真空排気装置によれば、別室式コールドトラップ室のスペースの有効利用を図れ、バルブ駆動系の構成が簡易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の第１、第２および第３実施形態について、図面を参照しながら説明する。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「下方向」といい、その反対方向を「上方向」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。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１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、適宜の真空プロセスがなされる真空槽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が、このような真空成膜室は周知なので、ここでは、真空槽１０の構成の説明は省略する。
【００３４】
上述の真空排気装置１０２は、図１に示すように、真空槽１０内を数Ｐａ程度にまで真空排気できる粗引ポンプ１３（低真空ポンプ）と、真空槽１０内が真空プロセスを行える程度の高真空度になるまで真空排気できるメインポンプ１１（高真空ポンプ）と、真空槽１０内の残留ガス（例えば、水蒸気）を急速凍結トラップすることにより、当該残留ガスを吸着排気できるコールドトラップ２２と、を備える。
【００３５】
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。メインポンプ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。また、コールドトラップ２２は、コールドトラップ室１２内に配されており、極低温（例えば、−１４０℃〜−１２０℃程度）のフロン系混合冷媒を流す冷媒循環配管からなるコールドコイル（後述する図２参照）などを用いることができる。
【００３６】
また、真空排気装置１０２は、図１に示すように、真空槽１０内に連通している排気通路１９Ａを形成する排気管１９を備える。そして、上述の粗引ポンプ１３は、粗引バルブ１４を介して排気管１９内（排気通路１９Ａ）に連通している。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内のガスおよび排気管１９内のガスが粗引ポンプ１３を用いて真空排気される。
【００３７】
また、この粗引ポンプ１３は、フォアラインバルブ１６を介してメインポンプ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、メインポンプ１１の起動を可能にする圧力にまでメインポンプ１１内を減圧できる。
【００３８】
次に、本実施形態の特徴部である真空排気装置１０２のメインバルブ１７、１８の構造について図面を参照しながら詳しく説明する。なお、後述のとおり、メインバルブ１８は、メインポンプ１１の排気入口を開閉でき、メインバルブ１７は、コールドトラップ室１２の排気入口の開閉できる。
【００３９】
図２は、本発明の第１実施形態の真空排気装置の一例を示した図である。
【００４０】
なお、図２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、粗引ポンプ１３など）の図示を省略している。
【００４１】
コールドトラップ室１２は、図２に示すように、コールドトラップ室１２の本体として機能する箱状のケーシング１２Ｂと、コールドトラップ室１２の蓋として機能する板部材１２Ａ（以下、「蓋部１２Ａ」という）を備える。
【００４２】
ケーシング１２Ｂの上壁には、図２に示すように、真空排気装置１０２の内部のメンテナンス作業を容易にする上側開口１２Ｄが形成されている。例えば、後述するメインバルブ１７のバルブ弁板１７Ａ（第１バルブ弁体）の外形は、図２に示すように、上側開口１２Ｄよりも小さいので、蓋部１２Ａを取り外すと、バルブ弁板１７Ａを上側開口１２Ｄから容易に外部に取り出せる。よって、このような上側開口１２Ｄを設けると、真空排気装置１０２のメンテナンス作業に便利である。但し、コールドトラップ室１２の使用時には、図２に示すように、蓋部１２Ａによって上側開口１２Ｄは塞がれ、ケーシング１２Ｂの内部を真空に保てるようになっている。
【００４３】
また、ケーシング１２Ｂの底壁には、排気通路１９Ａとの通気を可能にする下側開口１２Ｃが形成されている。ケーシング１２Ｂの内部では、フロン系の混合冷媒を流せる配管をコイル状に巻いたコールドトラップ２２が格納されている。これにより、コールドトラップ室１２内と排気通路１９Ａとの通気を、下側開口１２Ｃを介して確保した場合（図２（ｂ）の場合）、排気通路１９Ａに残留するガスのトラップが、コールドトラップ室１２内において行われる。よって、下側開口１２Ｃは、コールドトラップ室１２の使用時に、排気通路１９Ａに残留するガス（例えば、水蒸気）をコールドトラップ室１２に取り込むコールドトラップ室１２の排気入口に相当する。
【００４４】
逆に、コールドトラップ室１２内と排気通路１９Ａとの通気を、下側開口１２Ｃを介して遮断した場合（図２（ａ）の場合）、排気通路１９Ａ（真空槽１０の内部）を大気開放せずに、コールドトラップ室１２の適所に配されたベントバルブおよび粗引バルブ（いずれも図示せず）を用いてコールドトラップ２２のデフロスト（霜取り）を行える。更に、下側開口１２Ｃを介して上述の通気を遮断できると、例えば、バッチ式の真空装置１００における真空槽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トラップ２２を大気に曝さなくて済む。
【００４５】
また、エアシリンダは、上述のメインバルブ１７、１８の駆動系として機能するものであり、図２に示すように、コールドトラップ室１２の蓋部１２Ａの略中央部において、エアシリンダのシリンダ本体２０（駆動部）が適宜の固定手段（図示せず）によって固定されている。エアシリンダのシリンダ本体２０に対応するピストンロッド２１Ａは、蓋部１２Ａの略中央部を気密に貫いて、エアシリンダのシリンダ本体２０内から延び、コイル状のコールドトラップ２２の内側の空間に配されている。ここでは、ピストンロッド２１Ａは、コールドトラップ２２の中心軸近傍の空間（コールドトラップ室１２内の中央部付近）に延びている。
【００４６】
また、バルブ弁板１７Ａは、ケーシング１２Ｂの底壁の略中央部に形成された下側開口１２Ｃよりも僅かに大きな外形を有しており、バルブ弁板１７Ａの中央部と、ピストンロッド２１Ａの先端と、が揺動自在に連結している。このような連結構造（図２のＡ領域の部分）の詳細は後述する。
【００４７】
排気通路１９Ａを形成する排気管１９の管壁には、図２に示すように、真空排気装置１０２のメンテナンス作業を容易にする上側開口１９Ｃが形成されている。例えば、後述するメインバルブ１８のバルブ弁板１８Ａ（第２バルブ弁体）の外形は、図２に示すように、上側開口１９Ｃよりも小さいので、コールドトラップ室１２を取り外すと、バルブ弁板１８Ａを上側開口１９Ｃから容易に外部に取り出せる。よって、このような上側開口１９Ｃを設けると、真空排気装置１０２のメンテナンス作業に便利である。但し、コールドトラップ室１２の使用時には、図２に示すように、コールドトラップ室１２のケーシング１２Ｂの底壁および蓋部１２Ａによって、排気管１９の上側開口１９Ｃは塞がれ（ケーシング１２Ｂの底壁が、上側開口１９Ｃの周囲の排気管１９の管壁に密着され）、排気通路１９Ａを真空に保てるようになっている。
【００４８】
また、排気管１９の管壁には、メインポンプ１１との通気を可能にする下側開口１９Ｂが形成されている。メインポンプ１１と排気通路１９Ａとの通気を、下側開口１２Ｃを介して確保する場合（図２（ｂ）の場合）、排気通路１９Ａに残留するガス排気が、メインポンプ１１において行われる。よって、下側開口１９Ｂは、メインポンプ１１の使用時に、排気通路１９Ａに残留するガスをメインポンプ１１に取り込むメインポンプ１１の排気入口に相当する。
【００４９】
逆に、メインポンプ１１と排気通路１９Ａとの通気を、下側開口１９Ｂを介して遮断できると（図２（ａ）の場合）、例えば、バッチ式の真空装置１００における真空槽１０内の基板の入れ替え時に、運転中のメインポンプ１１を大気に曝さなくて済む。
【００５０】
また、本実施形態の真空排気装置１０２では、図２に示すように、バルブ弁板１７Ａの略中央部とバルブ弁板１８Ａの略中央部との間を連結する連結ロッド２１Ｂが、排気通路１９Ａに延びている。連結ロッド２１Ｂの上方端は、フランジ状に構成され、当該フランジ部に配された適宜の固定手段（螺子など；図示せず）によりバルブ弁板１７Ａに固定されている。
【００５１】
バルブ弁板１８Ａは、排気管１９の管壁に形成された下側開口１９Ｂよりも僅かに大きな外形を有しており、バルブ弁板１８Ａの中央部と、連結ロッド２１Ｂの下方端と、が揺動自在に連結している。このような連結構造（図２のＡ領域の部分）の詳細は後述する。
【００５２】
以上の連結ロッド２１Ｂおよびピストンロッド２１Ａは、図２に示すように、バルブ弁板１７Ａを挟んで上下方向（軸方向）に同軸状に並んでおり、バルブ弁板１７Ａおよびバルブ弁板１８Ａは、上下方向において排気通路１９Ａを挟んで対向している。
【００５３】
なお、ここでは、連結ロッド２１Ｂとピストンロッド２１Ａとを別体に構成しているが、このようなロッドの構成は一例に過ぎない。例えば、連結ロッド２１Ｂとピストンロッド２１Ａとを一体的に構成してもよい。
【００５４】
更に、連結ロッド２１Ｂのロッド長は、バルブ弁板１７Ａの表面（下面）が、図２（ａ）に示すように、ケーシング１２Ｂの底壁の内面に当接した場合に、バルブ弁板１８Ａの表面（下面）が、排気管１９の管壁の内面に適切に当接できる距離に設定されている。
【００５５】
以上の構成により、エアシリンダの駆動力Ｆによって、ピストンロッド２１Ａおよび連結ロッド２１Ｂは、エアシリンダのシリンダ本体２０に支持されて上下方向（ピストンロッド２１Ａおよび連結ロッド２１Ｂの軸方向）に往復運動できる。このため、当該駆動力Ｆによってピストンロッド２１Ａのストロークが伸びると、バルブ弁板１７Ａの表面（下面）が、図２（ａ）に示すように、ケーシング１２Ｂの底壁の内面に当接する。また、バルブ弁板１８Ａの表面（下面）が、排気管１９の管壁の内面に略同時に当接する。すると、コールドトラップ室１２の下側開口１２Ｃが、バルブ弁板１７Ａによって閉じられ、かつ、排気管１９の下側開口１９Ｂが、バルブ弁板１８Ａによって閉じられる。
【００５６】
一方、エアシリンダの駆動力Ｆによってピストンロッド２１Ａのストロークが縮むと、バルブ弁板１７Ａの表面が、図２（ｂ）に示すように、ケーシング１２Ｂの底壁から離れる。また、バルブ弁板１８Ａの表面が、排気管１９の管壁の内面から略同時に離れる。すると、コールドトラップ室１２の下側開口１２Ｃが、バルブ弁板１７Ａによって開かれ、かつ、排気管１９の下側開口１９Ｂが、バルブ弁板１８Ａによって開かれる。
【００５７】
つまり、ケーシング１２Ｂの底壁は、コールドトラップ室１２のメインバルブ１７の弁座として機能し、排気管１９の管壁は、メインポンプ１１のメインバルブ１８の弁座として機能する。これにより、ピストンロッド２１Ａおよび連結ロッド２１Ｂの上下方向の往復運動により、バルブ弁板１７Ａおよびケーシング１２Ｂの底壁（弁座）を用いて、コールドトラップ室１２の下側開口１２Ｃが開閉されると略同時に、バルブ弁板１８Ａおよび排気管１９の管壁（弁座）を用いて、排気管１９の下側開口１９Ｂが開閉される。
【００５８】
なお、図２に示すように、蓋部１２Ａとの間の、ケーシング１２Ｂの上壁の外面、および、ケーシング１２Ｂの底壁の内面との間の、バルブ弁板１７Ａの表面には、環状のゴムシール（図２での「■印」の部材）が配されている。これにより、蓋部１２Ａとケーシング１２Ｂの上壁との間、および、バルブ弁板１７Ａとケーシング１２Ｂの底壁との間を密着させた場合に、コールドトラップ室１２内が適切に真空シールされる。このようなゴムシールには、Ｏリングなどを用いることもできるが、後述のとおり、リップタイプのゴムシールを用いる方が好ましい場合がある。
【００５９】
また、ケーシング１２Ｂの底壁の外面との間の、排気管１９の管壁の外面、および、排気管１９の管壁の内面との間の、バルブ弁板１８Ａの表面には、環状のゴムシール（図２での「■印」の部材）が配されている。これにより、ケーシング１２Ｂの底壁と排気管１９の管壁との間、および、バルブ弁板１８Ａと排気管１９の管壁との間を密着させた場合に、排気管１９内（排気領域１９Ａ）およびメインポンプ１１が適切に真空シールされる。このようなゴムシールには、Ｏリングなどを用いることもできるが、後述のとおり、リップタイプのゴムシールを用いる方が好ましい場合がある。
【００６０】
ところで、本件発明者は、バッチ式の真空装置１００を用いる場合、連結ロッド２１Ｂによるバルブ弁板１７Ａおよびバルブ弁板１８Ａ間の連結構造が、真空排気装置１０２の構成の簡易化において極めて好都合であることに気がついた。
【００６１】
まず、上述の知見の理解を容易にする趣旨から、連結ロッド２１Ｂを用いずにバルブ弁板１７Ａ単体を、エアシリンダのピストンロッド２１Ａ（駆動力Ｆの伝達手段）によって駆動させる場合の問題を述べる。
【００６２】
真空槽１０内の基板入れ替え時のたびに、コールドトラップ室１２やメインポンプ１１を大気開放すると、バッチ式の真空装置１００の作業効率が大幅に低下する。よって、このような基板入れ替えでは、通常、以下の動作が取られる。
【００６３】
真空槽１０内およびこれに連通する排気通路１９Ａの圧力Ｐ0のみを適宜のベントバルブ（図示せず）用いて大気圧に戻す。一方、バルブ弁板１７Ａによってコールドトラップ室１２の下側開口１２Ｃ（排気入口）を閉じ、かつ、バルブ弁板１８Ａによってメインポンプ１１の下側開口１９Ｂ（排気入口）が閉じて、コールドトラップ室１２の内圧Ｐ1およびメインポンプ１１の内圧Ｐ2を真空プロセス時の圧力（負圧）状態に維持する。
【００６４】
このような動作により、排気通路１９Ａの圧力Ｐ0とコールドトラップ室１２の内圧Ｐ1との間の差圧（Ｐ0−Ｐ1）が、図２（ａ）に示すように、ピストンロッド２１Ａに伝達される駆動力Ｆに抗する方向にバルブ弁板１７Ａに作用する。この場合、真空排気装置１０２のバルブ駆動系の選定条件として、バルブ弁板１７Ａを用いて下側開口１２Ｃの適切な真空シールを行えるよう、上述の差圧（Ｐ0−Ｐ1）によるバルブ弁板１７Ａの作用力に打ち勝てる程、強力な駆動力Ｆを発生できる駆動系を選ぶ必要がある。
【００６５】
例えば、２８インチ相当のバルブ弁板１７Ａの全体が大気圧に曝されると、ピストンロッド２１Ａに伝達される駆動力Ｆとは逆向きの約３５００ｋｇの大気圧荷重がピストンロッド２１Ａに加わる。そして、このような過大な荷重が、真空排気装置１０２のバルブ駆動系として、簡易なエアシリンダの選定の障害になる。
【００６６】
そこで、本実施形態では、連結ロッド２１Ｂによるバルブ弁板１７Ａおよびバルブ弁板１８Ａ間の連結構造を用いて上述の障害を適切に排除している。
【００６７】
本実施形態の真空排気装置１０２では、図２（ａ）に示すように、バブル弁板１８Ａを用いて下側開口１９Ｂを閉めるエアシリンダの駆動力Ｆが、当該駆動力Ｆの伝達手段としての連結ロッド２１Ｂを介してバルブ弁板１８Ａに与えられている。この場合、排気通路１９Ａの圧力Ｐ0とメインポンプ１１の内圧Ｐ2との間の差圧（Ｐ0−Ｐ2）が、ピストンロッド２１Ａに伝達される駆動力Ｆを付勢する方向にバルブ弁板１８Ａに作用する。
【００６８】
このため、差圧（Ｐ0−Ｐ2）によるバブル弁板１８Ａへの作用力を、差圧（Ｐ0−Ｐ1）によるバブル弁板１７Ａへの作用力よりも大きくすれば、基板入れ替え時に、ピストンロッド２１Ａに伝達される駆動力Ｆとは逆向きの差圧荷重がピストンロッド２１Ａに加わらなくなる。換言すると、差圧（Ｐ0−Ｐ2）によるバブル弁板１８Ａへの作用力により、差圧（Ｐ0−Ｐ1）によるバブル弁板１７Ａへの作用力を完全に打ち消すことができれば、基板入れ替え時に、ピストンロッド２１Ａに伝達される駆動力Ｆとは逆向きの差圧荷重がピストンロッド２１Ａに加わらなくなる。
【００６９】
その結果、真空排気装置１０２のバルブ駆動系として簡易なエアシリンダを選定できる。
【００７０】
なお、ここで、コールドトラップ室１２の内圧Ｐ1およびメインポンプ１１の内圧Ｐ2は、基板入れ替え時には大気圧に比べて充分に小さいので、差圧（Ｐ0−Ｐ1）および差圧（Ｐ0−Ｐ2）を何れも大気圧に等しいとしても差し支えない。すると、差圧（Ｐ0−Ｐ2）によるバブル弁板１８Ａへの作用力は、バルブ弁板１８Ａの自重力を無視して概ね「大気圧×（バルブ弁板１８Ａでの当該差圧が作用する面積）」で表され、差圧（Ｐ0−Ｐ1）によるバブル弁板１７Ａへの作用力は、バルブ弁板１７Ａの自重力を無視して概ね「大気圧×（バルブ弁板１７Ａでの当該差圧が作用する面積）」で表される。
【００７１】
以上の検討により、基板入れ替え時に、ピストンロッド２１Ａに伝達される駆動力Ｆとは逆向きの差圧（大気圧）荷重をピストンロッド２１Ａに加えない条件としては、「バルブ弁板１８Ａでの差圧（Ｐ0−Ｐ2）が作用する面積」が、「バルブ弁板１７Ａでの差圧（Ｐ0−Ｐ1）が作用する面積」よりも大きいという設計指針が得られる。
【００７２】
但し、仮に「バルブ弁板１８Ａでの差圧（Ｐ0−Ｐ2）が作用する面積」≦「バルブ弁板１７Ａでの差圧（Ｐ0−Ｐ1）が作用する面積」であっても、差圧（Ｐ0−Ｐ1）によるバルブ弁板１７Ａへの作用力を抑制できるので、真空排気装置１０２のバルブ駆動系の選定において有利に働くと考えられる。
【００７３】
次に、本実施形態の真空排気装置１０２の動作例について、図１を参照しながら概説する。
【００７４】
なお、ここでは、真空装置１００にバッチ式の真空成膜装置を使用する場合の真空排気装置１０２の動作を例示する。また、真空装置１００は、真空槽１０内の基板への真空成膜プロセスがなされた直後の状態にあると仮定する。
【００７５】
真空槽１０内の基板への真空成膜プロセスが終了すると、コールドトラップ室１２のメインバルブ１７およびメインポンプ１１のメインバルブ１８を閉め、適宜のベントバルブ（図示せず）を用いて真空槽１０内および排気管１９内（排気領域１９Ａ）を大気開放する。なお、真空成膜プロセス中、粗引バルブ１４は閉まっている。フォアラインバルブ１６は、常時、開いている。
【００７６】
その後、真空槽１０内の基板を入れ替える。この場合、メインバルブ１７、１８は基板入れ替え時には閉まっているので、コールドトラップ室１２内およびメインポンプ１１は真空成膜プロセスと同等の圧力に維持されているが、本実施形態の真空排気装置１０２は、上述のとおり、エアシリンダのピストンロッド２１Ａに大気圧荷重を加えないように構成されている。
【００７７】
次に、上述のベントバルブを閉め、粗引バルブ１４を開ける。
【００７８】
これにより、真空槽１０内および排気管１９内が、粗引ポンプ１３により減圧される。
【００７９】
真空槽１０内および排気管１９内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、メインバルブ１７、１８を開ける。
【００８０】
これにより、真空槽１０内および排気管１９内が、メインポンプ１１のガス排気およびコールドトラップ２２のガストラップ作用により更に減圧される。
【００８１】
その後、真空槽１０内および排気管１９内の圧力が所定の真空度にまで減圧されると、真空槽１０内において入れ替え後の基板に対して適宜の真空成膜がなされる。
【００８２】
このようにして、バッチ式の真空装置１００による真空成膜処理の一サイクルが実行される。
【００８３】
なお、コールドトラップ２２をデフロスト（霜取り）する場合、メインバルブ１７を閉めて、コールドトラップ室１２に配されたベントバルブ（図示せず）を用いてコールドトラップ室１２内を大気開放するとよい。また、コールドトラップ２２のデフロストの後、コールドトラップ室１２のメインバルブ１７を開ける前に、コールドトラップ室１２に配された適宜の粗引バルブ（図示せず）を用いてコールドトラップ室１２内を粗引ポンプにより減圧するとよい。
【００８４】
以上のとおり、真空装置１０の排気に用いる本実施形態の真空排気装置１０２は、真空槽１０内および排気管１９内の残留ガスのトラップ用のコールドトラップ２２が配されたコールドトラップ室１２と、このコールドトラップ室１２の下側開口１２Ｃ（排気入口）を開閉可能なメインバルブ１７のバルブ弁板１７Ａとを備える。
【００８５】
また、真空排気装置１０２は、真空槽１０内および排気管１９内のガスを真空排気するメインポンプ１１と、この排気管１９の下側開口１９Ｂ（排気入口）を開閉可能なメインバルブ１８のバルブ弁板１８Ａとを備える。
【００８６】
更に、真空排気装置１０２は、バルブ弁板１７Ａおよびバルブ弁板１８Ａに対して開閉用の駆動力Ｆを与えるメインバルブ１７、１８のエアシリンダのシリンダ本体２０（駆動部）と、当該駆動力Ｆを伝達する駆動力伝達手段としてのエアシリンダのピストンロッド２１Ａおよび連結ロッド２１Ｂとを備え、これにより、シリンダ本体２０は、ピストンロッド２１Ａおよび連結ロッド２１Ｂを用いてバルブ弁板１７Ａと前バルブ弁板１８Ａとを一体的に動かすことができる。
【００８７】
具体的には、このピストンロッド２１Ａは、コールドトラップ室１２の壁（蓋部１２Ａ）を気密に貫いて、エアシリンダのシリンダ本体２０内から延び、コイル状のコールドトラップ２２の内側の空間に配されている。ここでは、ピストンロッド２１Ａは、コールドトラップ２２の中心軸近傍の空間（コールドトラップ室１２内の中央部付近）に延びている。そして、ピストンロッド２１Ａの先端が、バルブ弁板１７Ａの略中央部において揺動自在に連結している。
【００８８】
また、上述の連結ロッド２１Ｂは、バルブ弁板１７Ａの略中央部とバルブ弁板１８Ａの略中央部との間を連結するように構成され、真空槽１０内と連通する排気通路１９Ａに延びている。また、これらの両方のロッド２１Ａ、２１Ｂは、これらの長手方向が一直線状に揃うよう、バルブ弁板１７Ａを介して同軸状に並んでいる。
【００８９】
以上の構成により、本実施形態の真空排気装置１０２では、単一のエアシリンダの駆動力Ｆに基づいた各ロッド２１Ａ、２１Ｂの上下方向（軸方向）の往復運動により、バルブ弁板１７Ａによるコールドトラップ室１２の下側開口１２Ｃ（排気入口）の開閉、および、バルブ弁板１８Ａによる排気管１９の下側開口１９Ｂ（排気入口）の開閉が略同時に行われる。これにより、真空排気装置１０２のバルブ駆動系の構成が簡易になる。
【００９０】
また、本実施形態の真空排気装置１０２では、バルブ弁板１７Ａおよびバルブ弁板１８Ａは、上述の排気通路１９Ａを挟んで対向するよう、コールドトラップ室１２とメインポンプ１１を直線状に配している。このため、メインポンプ１１の上方の延長線に位置するデットスペースにコールドトラップ室１２を配することができるので、コールドトラップ室１２のスペース有効利用（換言すると、コールドトラップ室１２の大容量化）を図れる。
【００９１】
また、本実施形態の真空排気装置１０２では、メインポンプ１１の上方にメインバルブ１８を配するという既存の真空排気装置の設計思想をそのまま踏襲しているので、既存の真空排気装置との間での互換性を取り易く、既存の真空排気装置に対する改良が容易であるという利点もある。
【００９２】
更に、上述のとおり、本実施形態の真空排気装置１０２では、基板入れ替え時に、ピストンロッド２１Ａに伝達される駆動力Ｆとは逆向きの差圧（大気圧）荷重をピストンロッド２１Ａに加え難い構成になっているので、真空排気装置１０２のバルブ駆動系として簡易なエアシリンダを選定できる。
【００９３】
更に、本実施形態の真空排気装置１０２では、以下の図３や図４を用いて述べる様々な副次的なアイデアも組み込まれており、これにより、真空排気装置１０２に対し適切な改善がなされている。
【００９４】
図３は、図２のピストンロッドとバルブ弁板との間の連結部（Ａ領域の部分）の詳細を示した断面図である。なお、図２の連結ロッド２１Ｂとバルブ弁板１８Ａとの間の連結部についても、図３に示した構成を用いている。
【００９５】
図３に示すように、ピストンロッド２１Ａの先端には、バルブ弁板１７Ａに点接触している球面を有する茸状の先端部４０と、所定の隙間を開けてこの先端部４０の傘部分を包むように保持可能な円筒状の支持部４１と、がある。つまり、ピストンロッド２１Ａとバルブ弁板１７Ａとの間の連結構造は、自在継手（ボールジョイントと同じ類のもの）となっている。なお、支持部４１は、バルブ弁板１７Ａに適宜の固定手段（図示せず）により固定されている。
【００９６】
以上の構成により、バルブ弁板１７Ａの表面は、先端部４０との間の点接触部を支点として水平方向の面内４２から自在に偏倚できるので、バルブ弁板１７Ａの表面が、ケーシング１２Ｂの底壁の内面に片当たりすることを適切に防止できる。
【００９７】
図４は、図２のバルブ弁板とケーシングの底壁の内面との間に配されたゴムシール（Ｂ領域の部分）の詳細を示した断面図である。なお、図２のバルブ弁板１８Ａと排気管１９の管壁の内面との間のゴムシールについても、図４に示した構成を用いている。
【００９８】
図４に示すように、バルブ弁板１７Ａの表面に環状に形成された凹部５０に、リップタイプの環状のゴムシール５１が配されている。
【００９９】
このようなリップタイプのゴムシール５１は、Ｏリングと比較してマージンＬを大きくとれるので、例えば、連結ロッド２１Ｂのロッド長において製造誤差や組立誤差が生じても、バルブ弁板１７Ａとケーシング１２Ｂの底壁との間の密着性を適切に確保できる。
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態の真空排気装置の一例を示した図である。
【０１００】
なお、本実施形態の真空排気装置１０２Ａの構成要素において、第１実施形態で述べた真空排気装置１０２の構成要素と同じものには同一の符号を付し、両者に共通する構成要素の説明は省略する。また、本実施形態の真空排気装置１０２Ａは、第１実施形態において述べた効果と同様の効果を奏するが、ここでは、このような効果の説明も省略する。
【０１０１】
図５に示すように、本実施形態の真空排気装置１０２Ａは、コールドトラップ室１１２のケーシング１１２Ｂの側壁から突出する環状のフランジ部１１３を備える。そして、このフランジ部１１３の下面が排気管１９の管壁の外面に環状のゴムシールを介して当接している。
【０１０２】
以上の構成により、真空排気装置１０２Ａの高さ（エアシリンダの上端の位置）が、第１実施形態の真空排気装置１０２のそれと比べて下がるので、コールドトラップ室１１２のスペース有効利用（換言すると、コールドトラップ室１１２の大容量化）を図れる。
（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態の真空排気装置の一例を示した図である。
【０１０３】
なお、本実施形態の真空排気装置１０２Ｂの構成要素において、第２実施形態で述べた真空排気装置１０２Ａの構成要素と同じものには同一の符号を付し、両者に共通する構成要素の説明は省略する。また、本実施形態の真空排気装置１０２Ｂは、第１実施形態において述べた効果と同様の効果を奏するが、ここでは、このような効果の説明も省略する。
【０１０４】
図６に示すように、本実施形態の真空排気装置１０２Ｂでは、蓋部１２Ａの略中央部において固定された単一のエアシリンダに代えて、一対のエアシリンダのシリンダ本体２００（駆動部）が、コールドトラップ室１１２の側方に、つまり、コールドトラップ室１１２の側壁から突出した環状のフランジ部１１３上に、配されている。また、このようなエアシリンダの対のピストンロッド２０１のそれぞれが、支持部材２０３の両端のそれぞれと連結している。これにより、一対のシリンダ本体２００に対応するピストンロッド２０１のそれぞれが、支持部材２０３を支えている。
【０１０５】
また、この支持部材２０３の中央部で連結する支持ロッド２０４が、蓋部１２Ａの略中央部を気密に貫いて、コイル状のコールドトラップ２２の内側の空間（コールドトラップ室１１２内の中央部付近）に延びており、支持ロッド２０４の先端が、バルブ弁板１７Ａの略中央部において揺動自在に連結されている。
【０１０６】
よって、本実施形態の真空排気装置１０２Ｂでは、エアシリンダの対の駆動力によって、支持ロッド２０４および連結ロッド２１Ｂは、支持部材２０３に支持されて上下方向（支持ロッド２０４および連結ロッド２１Ｂの軸方向）に往復運動できる。このため、当該駆動力によってピストンロッド２０１のストロークが縮むと、バルブ弁板１７Ａの表面（下面）が、図６（ａ）に示すように、ケーシング１１２Ｂの底壁の内面に当接する。また、バルブ弁板１８Ａの表面（下面）が、排気管１９の管壁の内面に略同時に当接する。すると、コールドトラップ室１１２の下側開口１２Ｃが、バルブ弁板１７Ａによって閉じられ、かつ、排気管１９の下側開口１９Ｂが、バルブ弁板１８Ａによって閉じられる。
【０１０７】
一方、エアシリンダの対の駆動力によってピストンロッド２０１のストロークが伸びると、バルブ弁板１７Ａの表面が、図６（ｂ）に示すように、ケーシング１１２Ｂの底壁から離れる。また、バルブ弁板１８Ａの表面が、排気管１９の管壁の内面から略同時に離れる。すると、コールドトラップ室１１２の下側開口１２Ｃが、バルブ弁板１７Ａによって開かれ、かつ、排気管１９の下側開口１９Ｂが、バルブ弁板１８Ａによって開かれる。
【０１０８】
以上の構成により、コールドトラップ室１１２の上方にエアシリンダを配する必要がなくなるので、真空排気装置１０２Ｂの高さが、第１実施形態の真空排気装置１０２の高さおよび第２実施形態の真空排気装置１０２Ａの高さと比べて下がり、その結果、コールドトラップ室１１２のスペース有効利用（換言すると、コールドトラップ室１１２の大容量化）を図れる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明の真空排気装置によれば、別室式コールドトラップ室のスペース有効利用を図れ、バルブ駆動系の構成が簡易になる。
【０１１０】
よって、本発明の真空排気装置を真空装置の排気システムに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の第１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】本発明の第１実施形態の真空排気装置の一例を示した図である。
【図３】図２のピストンロッドとバルブ弁板との間の連結部（Ａ領域）の詳細を示した断面図である。
【図４】図２のバルブ弁板とケーシングの底壁の内面との間に配されたゴムシールの詳細を示した断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態の真空排気装置の一例を示した図である。
【図６】本発明の第３実施形態の真空排気装置の一例を示した図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０  真空槽
１１  メインポンプ
１２  コールドトラップ室
１２Ａ  蓋部
１２Ｂ  ケーシング
１３  粗引ポンプ
１４  粗引バルブ
１６  フォアラインバルブ
１７  コールドトラップ室のメインバルブ
１７Ａ  バルブ弁板（第１バルブ弁体）
１８  メインポンプのメインバルブ
１８Ａ  バルブ弁板（第２バルブ弁体）
１９  排気管
１９Ａ  排気通路
２０、２００  シリンダ本体（駆動部）
２１Ａ、２０１  ピストンロッド
２１Ｂ  連結ロッド
２２  コールドトラップ
４０  先端部
４１  支持部
４２  水平方向の面内
５０  凹部
５１  リップタイプのゴムシール
１００  真空装置
１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ  真空排気装置
２０３  支持部材
２０４  支持ロッド
Ｌ  ゴムシールのマージン
Ｐ0  排気通路の圧力
Ｐ1  コールドトラップ室の内圧
Ｐ2  メインポンプの内圧
【図１】
2010025092.tif 000003
【図２】
2010025092.tif 000004
【図３】
2010025092.tif 000005
【図４】
2010025092.tif 000006
【図５】
2010025092.tif 000007
【図６】
2010025092.tif 000008