專利名稱：冷阱及真空排氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種低溫泵、冷阱及真空排氣裝置。
背景技術(shù)：
低溫泵是通過凝縮或吸附而將氣體分子捕捉在冷卻至超低溫的低溫板上來排氣的真空泵。低溫泵一般為了實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體電路制造エ藝等所要求的清潔的真空環(huán)境而被利用。例如專利文獻(xiàn)I記載有如下低溫泵，其在低溫泵的除擋板以外應(yīng)容納在泵殼體內(nèi)的部件外面形成除氟系樹脂以外的其他樹脂的薄膜。專利文獻(xiàn)I :日本特開昭60-8481號(hào)公報(bào)
在真空エ藝中，有向真空室反復(fù)エ藝氣體的供給和停止供給的情況。例如在濺射中典型地以設(shè)定流量供給設(shè)定時(shí)間的エ藝氣體而在基板上形成薄膜。并且，在噴濺處理結(jié)束之后停止エ藝氣體的供給，進(jìn)行交換完成處理的基板和新的被處理基板等的附帯作業(yè)。為了下次的噴濺處理的開始，需將真空室內(nèi)還原到所希望的真空度。從提高生產(chǎn)率的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選盡量縮短還原所需時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種能在短時(shí)間內(nèi)將排氣對(duì)象容積恢復(fù)到所希望的真空度的低溫泵、冷阱及真空排氣裝置。本發(fā)明的一種形態(tài)的冷阱，具備冷凍機(jī)及熱連接于該冷凍機(jī)并被冷卻的冷板。在冷板上形成有粗糙面。根據(jù)該形態(tài)，在冷板上具有粗糙面，從而能夠提高與凝縮的冰層的粘附性。由此，能夠抑制冰層的剝離。抑制由剝離區(qū)域的冷卻不良引起的該區(qū)域的局部升溫，進(jìn)而抑制通過低溫捕獲現(xiàn)象而吸附在該剝離區(qū)域冰層的氣體分子的再放出。由此，能夠抑制恢復(fù)到所希望的真空度所需時(shí)間的増大。本發(fā)明的其他形態(tài)為真空排氣裝置。該裝置具備真空泵；及冷阱，配置于將排氣對(duì)象容積連接于該真空泵的排氣流路上，使從該排氣對(duì)象容積通過該排氣流路吸入至該真空泵并被排氣的氣體的至少一部分在表面凍結(jié)來捕捉。所述冷阱具備冷板，露出配置于所述排氣流路中；及冷凍機(jī)，熱連接于所述冷板并冷卻所述冷板。在所述冷板上形成有粗糙面。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠在短時(shí)間內(nèi)使排氣對(duì)象容積恢復(fù)到所希望的真空度。


圖I是用于原理性說明冰層在低溫板表面上的剝離及其影響的圖。圖2是示意地表示本發(fā)明的ー實(shí)施方式所涉及的低溫泵的一部分的圖。
圖3是示意地表示本發(fā)明的ー實(shí)施方式所涉及的排氣運(yùn)轉(zhuǎn)中的百葉窗的截面的放大圖。圖4是示意地表示本發(fā)明的其他實(shí)施例所涉及的排氣運(yùn)轉(zhuǎn)中的百葉窗的截面的放大圖。圖5是示意地表示本發(fā)明的ー實(shí)施方式所涉及的真空排氣系統(tǒng)的圖。圖中10-低溫泵，12-泵容器，14-冷凍機(jī)，16-低溫板結(jié)構(gòu)體，18-放射屏蔽，20-屏蔽開ロ，21-第I冷卻臺(tái)，22-第2冷卻臺(tái)，23-百葉窗，24-低溫板，26-連接部件，40-百葉窗安裝部，41-葉片板，42-粗糙面，43-基材，44-無光澤鍍層。
具體實(shí)施方式

本發(fā)明的ー實(shí)施方式所涉及的低溫泵在放射屏蔽的開ロ部具備形成有粗糙面的低溫板。低溫板例如為擋板。粗糙面例如通過在擋板的基材上實(shí)施無光澤鍍而形成。并且，也可以與無光澤鍍一同或代替無光澤鍍對(duì)擋板表面進(jìn)行粗糙化來形成粗糙面。粗糙化處理例如可以是噴砂處理。本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在典型的低溫泵中，在恢復(fù)到停止供給エ藝氣體時(shí)所希望的真空度所需的復(fù)原時(shí)間隨著向泵的氣體存儲(chǔ)量的增加而變長(zhǎng)。并且發(fā)現(xiàn)，每當(dāng)冰層在擋板表面局部剝離時(shí)，復(fù)原時(shí)間階段性地増加。可認(rèn)為冰層剝離的原因在于，典型的低溫泵的擋板表面的平坦度變高。堆積的冰層向擋板表面的粘附性低，因此，由于隨著冰層變厚而變大的內(nèi)部應(yīng)力，冰層易從擋板剝落。通過剝離，冰層與擋板的接觸面積變小，冰層的溫度變高。其結(jié)果，通過低溫捕獲現(xiàn)象而吸附于冰層的エ藝氣體分子變得容易被再放出。在典型的低溫泵中，在擋板表面實(shí)施有光澤鎳鍍。因此，擋板表面的平坦度較高。在擋板上實(shí)施光澤鍍是為了降低欲進(jìn)入低溫泵的放射屏蔽內(nèi)部的輻射熱。與該技術(shù)思想不同，本申請(qǐng)的發(fā)明人通過在第I段低溫板的表面形成粗糙面，提供能夠抑制向所希望的真空度的復(fù)原時(shí)間的增加的低溫泵。通過對(duì)板表面進(jìn)行粗糙化，能夠提高與冰層的粘附性。冰層通過所謂錨定效果粘附于板表面。因此，冰層變得難以剝離，能夠抑制エ藝氣體分子的再放出。由此，能夠抑制向所希望的真空度的復(fù)原時(shí)間的增加。圖I是用于原理性說明冰層在低溫板表面中的剝離及其影響的圖。參照?qǐng)D1，對(duì)作為冰層剝離的結(jié)果的、向所希望的真空度的復(fù)原時(shí)間變長(zhǎng)的現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)說明。圖I中示意地表示有反復(fù)エ藝氣體的供給和停止供給時(shí)的氣體分子112、114對(duì)冰層116的作用。圖中以附加了斜線的圓形記號(hào)表示水分子112，以圓形記號(hào)表示エ藝氣體分子114。水分子112是氣氛中所包含的水蒸氣。通常エ藝氣體114是在比水分更低溫中凝縮的氣體。第I段低溫板110冷卻至水分的凝縮溫度與エ藝氣體的凝縮溫度之間的溫度。由此，主要是水分子112在低溫板110上凝縮而形成冰層116。低溫泵通過圖示的狀態(tài)100至108來工作。狀態(tài)100、102表示エ藝氣體的供給時(shí)，狀態(tài)104、106表示停止供給時(shí)。狀態(tài)108表示下次的エ藝氣體供給時(shí)。真空室中，在エ藝氣體的供給期間進(jìn)行處理。在エ藝氣體的停止供給期間，進(jìn)行將真空室排氣成下次的エ藝開始時(shí)所需的所希望的真空度的復(fù)原處理。由此，エ藝狀態(tài)100、102成為比較高壓的真空狀態(tài)，復(fù)原狀態(tài)104、106成為低壓的真空狀態(tài)。真空エ藝?yán)鐬閲姙R處理，但也可以是使用エ藝氣體的其他成膜處理。另外，噴濺處理一般為如下處理將放電用エ藝氣體導(dǎo)入至真空氣氛的室內(nèi)，并在電極間外加電壓來產(chǎn)生基于輝光放電的等離子體，使等離子體中的正離子碰撞于陰極上的靶表面，在陽極上的加熱成預(yù)定溫度的基材表面形成薄膜。エ藝氣體分子可以只物理作用于靶分子，也可以通過與靶分子化學(xué)反應(yīng)而在基板表面形成其反應(yīng)物的薄膜。エ藝氣體例如包含氬氣。并且，エ藝氣體也可以進(jìn)一歩包含氮?dú)饣蜓鯕?。在圖I的狀態(tài)100中，氣氛中的水分子112及エ藝氣體分子114從真空室向低溫板Iio上的冰層116飛來。氣氛中所包含的水分子112例如來自上次的復(fù)原處理或真空室的保養(yǎng)處理。為了交換基板或保養(yǎng)而打開真空室，從而室周圍的外氣進(jìn)入。該外氣未完全干燥，有可能含有濕氣。并且，也可認(rèn)為吸附于搬入的基板表面的水分被放出至真空室內(nèi)。如狀態(tài)102所示，飛來的水分子112堆積在冰層116上，逐漸增加冰層116的厚度。與此并行，エ藝氣體分子114通過低溫捕獲現(xiàn)象被逐漸吸附于冰層116的表面。低溫捕獲現(xiàn)象是指，在低溫板上凝縮的氣體分子層上，通過吸附來捕捉在比該氣體更低溫下凝縮的 其他氣體分子的現(xiàn)象。作為低溫捕獲現(xiàn)象，已知有對(duì)氬和氫的混合氣體，在氬凝縮層上捕捉氫分子的現(xiàn)象?？梢哉J(rèn)為對(duì)水分和エ藝氣體(例如氬氣)的混合氣體也同樣產(chǎn)生低溫捕獲現(xiàn)象。由此，在低溫板110的冷卻溫度下，本來不在其表面凝縮的エ藝氣體114通過低溫捕獲現(xiàn)象吸附于低溫板110上的冰層116而被捕捉。若エ藝結(jié)束，則向復(fù)原狀態(tài)104過渡。通過低溫捕獲現(xiàn)象吸附的エ藝氣體分子114被捕捉于冰層116。若冰層116的厚度變大，則在冰層116上局部產(chǎn)生龜裂118及剝離120?？梢哉J(rèn)為這是由冰層116的內(nèi)部應(yīng)カ的増加引起的。另外，在此為了便于說明，設(shè)為在復(fù)原狀態(tài)104中產(chǎn)生龜裂118及剝離120，但希望理解為通過冰層116的厚度増大，在エ藝中也可引起龜裂118及剝離120。若在冰層116上產(chǎn)生剝離120，則在剝離區(qū)域中冰層116遠(yuǎn)離低溫板110而在冰層116與低溫板110之間產(chǎn)生間隙。即，冰層116和低溫板110成非接觸。因此，冰層116的剝離區(qū)域基于低溫板110的冷卻變得不充分而溫度升高。并且，在復(fù)原狀態(tài)104、106中與エ藝中不同，未供給エ藝氣體114，因此氣氛氣壓變低。其結(jié)果，如狀態(tài)106所示，導(dǎo)致吸附于冰層116的エ藝氣體114被再度放出。エ藝氣體114在被再放出的冰層116中形成多個(gè)空孔122。即，通過復(fù)原時(shí)的エ藝氣體114的再放出，在冰層116的剝離區(qū)域形成多個(gè)空孔122。由于被再放出的エ藝氣體114，真空度惡化。為了向所希望的真空度的還原，需要エ藝氣體114向冰層116的未剝離區(qū)域的再吸附，或エ藝氣體114通過低溫板110向低溫的第2段低溫板(未圖示)的凝縮。因此，若在低溫板110的表面發(fā)生冰層116的剝離，則導(dǎo)致向所希望的真空度的復(fù)原時(shí)間變長(zhǎng)。如狀態(tài)108所示，若到達(dá)容許開始エ藝的真空度則開始下次的エ藝。與狀態(tài)100、102相同，飛來的水分112堆積在冰層116上，エ藝氣體分子114通過低溫捕獲現(xiàn)象被逐漸吸附于冰層116的空孔122及其周圍的表面。并且，在隨后的復(fù)原狀態(tài)中，エ藝氣體114同樣地從冰層116的剝離區(qū)域被再放出。如此，反復(fù)基于低溫捕獲現(xiàn)象的エ藝中的エ藝氣體吸附和復(fù)原中的エ藝氣體再放出。可以認(rèn)為エ藝氣體114的再放出對(duì)向高真空的迅速恢復(fù)帶來不良影響。冰層116的厚度隨著低溫泵排氣的氣體存儲(chǔ)量增加而增加，局部分散的剝離區(qū)域向擋板表面的整個(gè)區(qū)域逐漸擴(kuò)大。如此，被再放出的工藝氣體也增加，最壞的情況下還有難以在容許時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到所希望的真空度的危險(xiǎn)。圖2是示意地表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的低溫泵10的一部分的圖。低溫泵10例如安裝于離子注入裝置或?yàn)R射裝置等的真空室，為將真空室內(nèi)部的真空度提高至所希望的工藝所要求的水平而使用。低溫泵10包含泵容器12、冷凍機(jī)14、低溫板結(jié)構(gòu)體16及放射屏蔽18而構(gòu)成。圖2所示的低溫泵10是所謂臥式低溫泵。臥式低溫泵10 —般為如下低溫泵10 :沿著與筒狀放射屏蔽18的中心軸方向交叉的方向(通常為正交方向)在放射屏蔽18的內(nèi)部插入配置有冷凍機(jī)14的第2冷卻臺(tái)22。另外，本發(fā)明同樣也可以應(yīng)用于所謂立式低溫泵。立式低溫泵是指沿著放射屏蔽18的中心軸方向插入配置有冷凍機(jī)14的低溫泵。低溫泵10具備第I低溫板，冷卻至第I冷卻溫度水平；第2低溫板，冷卻至比第I冷卻溫度水平低溫的第2冷卻溫度水平。在第I低溫板上，在第I冷卻溫度水平下通過凝縮來捕捉蒸汽壓較低的氣體并排氣。例如，蒸汽壓比基準(zhǔn)蒸汽壓(例如IO-SPa)低的氣 體被排氣。在第2低溫板上，在第2冷卻溫度水平下通過凝縮來捕捉蒸汽壓較低的氣體并排氣。在第2低溫板上，為了捕捉因?yàn)檎羝麎焊咚约词乖诘?溫度水平中也不凝縮的非凝縮性氣體，在表面形成吸附區(qū)域。吸附區(qū)域例如通過在板表面設(shè)置吸附劑而形成。非凝縮性氣體吸附于冷卻至第2溫度水平的吸附區(qū)域而被排氣。第I低溫板例如包含放射屏蔽18及百葉窗23，第2低溫板例如包含低溫板結(jié)構(gòu)體16。圖2示意地表示基于包含泵容器12及放射屏蔽18的中心軸A、及冷凍機(jī)14的中心軸的平面的截面。在圖2中，以箭頭E表示氣體從泵外部的排氣對(duì)象容積即真空室向低溫泵內(nèi)部的進(jìn)入方向。另外，氣體進(jìn)入方向E應(yīng)理解為從低溫泵外部朝向內(nèi)部的方向。圖中將氣體進(jìn)入方向E設(shè)為與放射屏蔽18的中心軸A平行，只不過是為了便于說明更容易理解。在低溫泵作用處理中，向低溫泵內(nèi)部進(jìn)入的氣體分子的實(shí)際進(jìn)入方向當(dāng)然不與圖示的氣體進(jìn)入方向E嚴(yán)密一致，反而一般為與氣體進(jìn)入方向E交叉的方向。泵容器12具有如下部位，其一端具有開口且另一端形成為被閉塞的圓筒狀的形狀。泵容器12的內(nèi)部配設(shè)有低溫板結(jié)構(gòu)體16及放射屏蔽18。泵容器12的開口作為應(yīng)被排氣的氣體所進(jìn)入的吸氣口而設(shè)置，并由泵容器12的筒狀側(cè)面的上端部?jī)?nèi)面劃定。在泵容器12的上端部朝向徑向外側(cè)延伸有安裝法蘭30。低溫泵10使用安裝法蘭30而被安裝于排氣對(duì)象容積即離子注入裝置等真空室。另外，垂直于泵容器12的中心軸A的截面并非局限于圓形狀，也可以是其他的形狀例如橢圓形狀或多角形形狀。冷凍機(jī)14例如為吉福德-麥克馬洪式冷凍機(jī)(所謂GM冷凍機(jī))。另外，冷凍機(jī)14為2段式冷凍機(jī)，具有第I冷卻臺(tái)21及第2冷卻臺(tái)22。第2冷卻臺(tái)22被泵容器12及放射屏蔽18包圍，配置于泵容器12及放射屏蔽18的內(nèi)部空間的中心部。第I冷卻臺(tái)21被冷卻至第I冷卻溫度水平，第2冷卻臺(tái)22被冷卻至比第I冷卻溫度水平低溫的第2冷卻溫度水平。第2冷卻臺(tái)22例如被冷卻至IOK至20K左右，第I冷卻臺(tái)21例如被冷卻至80K至100K左右。低溫板結(jié)構(gòu)體16以熱連接于冷凍機(jī)14的第2冷卻臺(tái)22的狀態(tài)被固定，且被冷卻至和第2冷卻臺(tái)22同程度的溫度。低溫板結(jié)構(gòu)體16具備多個(gè)低溫板24和連接部件26。多個(gè)低溫板24例如分別具有圓錐臺(tái)側(cè)面的形狀，譬如具有傘狀的形狀。低溫板24也可以是其他的任意形狀。各板24上通常設(shè)置有活性炭等吸附劑(未圖示)。吸附劑例如粘接于板24的背面。連接部件26作為用于將低溫板結(jié)構(gòu)體16熱連接于第2冷卻臺(tái)22并且機(jī)械性支承的連結(jié)部件而設(shè)置。冷凍機(jī)14的第2冷卻臺(tái)22上安裝連接部件26，連接部件26上安裝多個(gè)低溫板24。低溫板24及連接部件26例如均由銅等材質(zhì)形成。也可以使用以銅作為基材用鎳鍍表面的物品。并且，也可以代替銅以鋁形成低溫板24等。重視導(dǎo)熱率時(shí)使用銅即可，重視輕量化進(jìn)而重視再生時(shí)間的縮短時(shí)也可使用鋁。放射屏蔽18以熱連接于冷凍機(jī)14的第I冷卻臺(tái)21的狀態(tài)被固定，餅被冷卻至和第I冷卻臺(tái)21同程度的溫度。放射屏蔽18作為從周圍的輻射熱保護(hù)低溫板結(jié)構(gòu)體16及第2冷卻臺(tái)22的輻射屏蔽而設(shè)置。放射屏蔽18也和泵容器12相同地一端具有屏蔽開口20且另一端形成為閉塞的圓筒狀的形狀。放射屏蔽18形成為杯狀的形狀。泵容器12及放射屏蔽18均大致形成為圓筒狀，并在同軸上配置。泵容器12的內(nèi)徑多少超出放射屏蔽18的外徑，放射屏蔽18在與泵容器12的內(nèi)面之間保持少許間隔而以與泵容器12為非接觸的狀態(tài)配置。并且，在圖2所示的實(shí)施例中，放射屏蔽18的閉塞部以越接近中心軸A越遠(yuǎn)離屏蔽開口 20的方式彎曲形成為圓頂狀。泵容器12的閉塞部也同樣彎曲形成為圓頂狀。 放射屏蔽18的內(nèi)部空間的中心部配置有冷凍機(jī)14的第2冷卻臺(tái)22。冷凍機(jī)14從放射屏蔽18的側(cè)面開口插入，在該開口部安裝第I冷卻臺(tái)21。如此，冷凍機(jī)14的第2冷卻臺(tái)22在放射屏蔽18的中心軸上配置于屏蔽開口 20與最深部的中間。另外，放射屏蔽18的形狀并非局限于圓筒形狀，也可以是角柱形狀或橢圓筒形狀等任何截面的筒形狀。典型的放射屏蔽18的形狀通常成為與泵容器12的內(nèi)面形狀相似的形狀。并且，放射屏蔽18也可以不構(gòu)成為圖示般的一體的筒狀，也可以以通過多個(gè)零件整體上呈筒狀形狀的方式構(gòu)成。這些多個(gè)零件也可以相互保持間隙而配設(shè)。并且，在放射屏蔽18的開口 20上配置有百葉窗23。百葉窗23作為擋板發(fā)揮作用。SP，百葉窗23捕捉在比較高溫下凝縮的水分等氣體來抑制它們向放射屏蔽內(nèi)部的進(jìn)入，并且也抑制輻射熱的入射。百葉窗23與放射屏蔽18在同軸上配置。百葉窗23和低溫板結(jié)構(gòu)體16在放射屏蔽18的中心軸方向上隔開間隔而設(shè)置。百葉窗23遍及整個(gè)屏蔽開口 20而設(shè)置。另外，百葉窗23也可以從放射屏蔽18的開口 20實(shí)際上具有偏移(例如在從屏蔽開口 20進(jìn)入到屏蔽內(nèi)部的位置)而配置。即使在這種情況下，也以占據(jù)垂直于放射屏蔽18的中心軸A的截面的方式設(shè)置。另外，在百葉窗23和真空室之間也可以設(shè)置有閘閥(未圖示)。該閘閥例如在再生低溫泵10時(shí)設(shè)為閉，通過低溫泵10對(duì)真空室進(jìn)行排氣時(shí)設(shè)為開。百葉窗23通過百葉窗安裝部40安裝于放射屏蔽18上。百葉窗安裝部40從中心軸A的方向觀察，具有向放射方向延伸的多個(gè)腕部，例如具有4個(gè)腕部時(shí)，從中心軸方向觀察時(shí)為十字狀的形狀。百葉窗安裝部40的向放射方向延伸的腕部的末端安裝于放射屏蔽18的開口附近的內(nèi)面。百葉窗安裝部40為十字形狀時(shí)，例如在以每隔90度的4處安裝于放射屏蔽18上。百葉窗安裝部40將百葉窗23機(jī)械地固定于放射屏蔽18上的同時(shí)，熱連接放射屏蔽18和百葉窗23。由此，百葉窗安裝部40還作為從放射屏蔽18向百葉窗23的傳熱路徑發(fā)揮作用，百葉窗23被冷卻至和放射屏蔽18同程度的溫度。百葉窗23由多個(gè)葉片板41形成，各葉片板41分別形成為不同直徑的圓錐臺(tái)側(cè)面形狀并排列成同心圓狀。另外，百葉窗23也可形成為格子狀等其他形狀。各葉片板41對(duì)開口面20只傾斜相同角度(例如45度)而安裝于百葉窗安裝部40上。調(diào)整各葉片板41的間隙，以使從泵外部向中心軸向觀察時(shí)，鄰接的葉片板41相互重疊而從各葉片板41之間看不到泵內(nèi)部(例如低溫板24)。即，以鄰接的2個(gè)葉片板41中內(nèi)側(cè)的葉片板41的外周端比外側(cè)的葉片板41的內(nèi)周端更靠近放射方向內(nèi)側(cè)的方式調(diào)整各葉片板41的間隙。由此，沿中心軸向觀察百葉窗23時(shí)，百葉窗23沒有開放區(qū)域，譬如說光學(xué)地閉塞放射屏蔽18的內(nèi)部空間。另外，可以以光學(xué)地開放放射屏蔽18的內(nèi)部空間的方式構(gòu)成百葉窗23。例如，可以在百葉窗23的周緣部的各葉片板41之間形成環(huán)狀的開放區(qū)域?；蛘呖赏ㄟ^不在接近放射屏蔽18的側(cè)壁的周緣部設(shè)置葉片板41而形成環(huán)狀的開放區(qū)域。此時(shí)，以低溫泵10的排氣速度(例如工藝氣體的排氣速度)實(shí)現(xiàn)所要求的標(biāo)準(zhǔn)的方式設(shè)定開放區(qū)域的面積及位置。百葉窗23的表面中朝向放射屏蔽18外側(cè)的面上形成有粗糙面42。粗糙面例如指 形成有肉眼無法識(shí)別的微小凹凸的面。各葉片板41的表側(cè)的面上具有預(yù)定的表面粗糙度。粗糙面42的表面粗糙度可以考慮對(duì)冰層的粘附性而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)適當(dāng)設(shè)定。通過無光澤鎳鍍形成有該粗糙面42。通過在無光澤鍍工序中的結(jié)晶成長(zhǎng)而形成有微小的凹凸。另外，也可以在百葉窗23的表面中冰層堆積相對(duì)厚的部位形成粗糙面，冰層堆積相對(duì)薄的部位不形成粗糙面而設(shè)為平滑面。例如，也可以在百葉窗23的中心區(qū)域的葉片板表面形成粗糙面，將百葉窗23的周緣區(qū)域的葉片板表面設(shè)為平滑面。并且，可以在百葉窗23的表面中朝向放射屏蔽18內(nèi)側(cè)的里面形成粗糙面42。也可以在放射屏蔽18的內(nèi)面及外面的至少一方形成粗糙面。用于形成粗糙面42的粗糙化處理并非局限于向擋板基材的無光澤鍍處理。粗糙 化處理例如可以是向擋板基材的噴砂處理(例如玻璃珠噴砂處理，所謂GBB處理)或蝕刻處理等促進(jìn)擋板表面中的錨定效果的任意處理。并且，可以在向擋板基材進(jìn)行鍍處理后的表面(即鍍層的表面)進(jìn)行粗糙化處理來代替對(duì)擋板基材的表面進(jìn)行粗糙化處理。例如可以在對(duì)擋板基材實(shí)施光澤鍍之后，將去除光澤鍍層的光澤的消光處理作為粗糙化處理來進(jìn)行。如此，粗糙面42具有按照所采用的粗糙化處理來規(guī)定的預(yù)定范圍的表面粗糙度。以下說明基于上述結(jié)構(gòu)的低溫泵10的動(dòng)作。當(dāng)?shù)蜏乇?0工作時(shí)，首先在該工作前使用其他適當(dāng)?shù)拇殖楸脤⒄婵帐覂?nèi)部粗抽至IPa左右。之后使低溫泵10工作。通過冷凍機(jī)14的驅(qū)動(dòng)冷卻第I冷卻臺(tái)21及第2冷卻臺(tái)22，也冷卻熱連接于它們的放射屏蔽18、百葉窗23及低溫板24。被冷卻的百葉窗23冷卻從真空室朝向低溫泵10內(nèi)部飛來的氣體分子，使蒸汽壓通過在其冷卻溫度下充分變低的氣體(例如水分等)在表面凝縮來排氣。在百葉窗23的冷卻溫度下蒸汽壓無法充分變低的氣體通過百葉窗23進(jìn)入到放射屏蔽18內(nèi)部。進(jìn)入的氣體分子中蒸汽壓在低溫板24的冷卻溫度下充分變低的氣體在低溫板24的表面上凝縮而被排氣。蒸汽壓在該冷卻溫度下也無法充分變低的氣體(例如氫等)通過粘接于低溫板24的表面并被冷卻的吸附劑吸附而被排氣。如此，低溫泵10能夠使真空室的真空度到達(dá)所希望的水平。圖3是示意地表示排氣運(yùn)轉(zhuǎn)中的百葉窗23的截面的放大圖。如上所述，一實(shí)施例所涉及的百葉窗23的葉片板41在基材43的表面上具有無光澤鍍層44?；?3的材質(zhì)例如為銅，無光澤鍍層44例如為鎳。無光澤鍍層44的表面為具有細(xì)微凹凸的粗糙面42。形成粗糙面42的細(xì)微凹凸具有按照所選擇的無光澤鍍處理來確定的預(yù)定范圍的表面粗糙度。因此，冰層116通過粗糙面42的錨定效果粘附在葉片板41上。由此，抑制工藝氣體分子114的再放出，能夠抑制向所希望的真空度的復(fù)原時(shí)間的增加。在本實(shí)施方式中，與典型的低溫泵不同，特意將擋板表面粗糙化。由此，冰層變得難以剝離，能夠抑制通過低溫捕獲現(xiàn)象吸附的工藝氣體分子的再放出。由此，能夠在短時(shí)間內(nèi)將真空室恢復(fù)到所希望的真空度。并且，擋板表面的反射率通過形成有粘附于葉片板41表面的冰層而變高，還能獲得降低吸收所入射的輻射熱之類的派生效果。由此，能夠緩和由對(duì)擋板表面進(jìn)行粗糙化引起的輻射熱的影響。在優(yōu)選的一實(shí)施例中，粗糙面42可以具有分形的雙重結(jié)構(gòu)。S卩，粗糙面42可以在具有相對(duì)較大的表面粗糙度的第I粗糙面上形成具有小于該第I粗糙面的表面粗糙度的第2粗糙面。宏觀地觀察低溫板表面時(shí)的每單位面積的表面積因第2粗糙面的微小凹凸而變大。能夠進(jìn)一步促進(jìn)板表面中的錨定效果，并能夠使冰層強(qiáng)有力地粘附于板表面。
圖4是示意地表示其他實(shí)施例所涉及的排氣運(yùn)轉(zhuǎn)中的百葉窗23的截面的放大圖。在百葉窗23的葉片板41的表面形成有第I凹凸結(jié)構(gòu)45。在第I凹凸結(jié)構(gòu)45的表面形成有比第I凹凸結(jié)構(gòu)45更細(xì)微的第2凹凸結(jié)構(gòu)46。在第I凹凸結(jié)構(gòu)45的各凹凸表面形成有第2凹凸結(jié)構(gòu)46的多個(gè)凹凸。S卩，粗糙面42具有如下表面結(jié)構(gòu)在以低倍率測(cè)定表面粗糙度時(shí)可得到第I表面粗糙度，而在以高倍率測(cè)定時(shí)可得到比第I表面粗糙度更細(xì)微的第2表面粗糙度。另外，圖中為了方便以規(guī)則地排列凹凸的方式進(jìn)行圖示，但并非局限于此。也可以不規(guī)則地排列凹凸。優(yōu)選第I凹凸結(jié)構(gòu)45的中心線平均粗糙度Ra為數(shù)U m至數(shù)十ym，第2凹凸結(jié)構(gòu)46的中心線平均粗糙度Ra為數(shù)nm至數(shù)十nm。具體而言，優(yōu)選第I凹凸結(jié)構(gòu)45的中心線平均粗糙度Ra為0. 5 ii m至100 ii m，第2凹凸結(jié)構(gòu)46的中心線平均粗糙度Ra為Inm至400nm。更優(yōu)選第I凹凸結(jié)構(gòu)45的中心線平均粗糙度Ra為0. 5 y m至20 y m,第2凹凸結(jié)構(gòu)46的中心線平均粗糙度Ra為IOnm至lOOnm。優(yōu)選通過在擋板基材上進(jìn)行第I粗糙化處理形成第I凹凸結(jié)構(gòu)45，并通過在第I粗糙化處理后進(jìn)行第2粗糙化處理形成第2凹凸結(jié)構(gòu)46。第I粗糙化處理可以是機(jī)械加工處理。第2粗糙化處理可以是化學(xué)處理。基于機(jī)械加工的粗糙化處理例如可以是上述噴砂處理?；诨瘜W(xué)處理的粗糙化處理例如可以是上述無光澤鍍處理。圖5是示意地表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的真空排氣系統(tǒng)的圖。該真空排氣系統(tǒng)具備冷阱210和真空泵(例如渦輪分子泵212)。真空泵是用于排氣至高真空區(qū)域的高真空泵。渦輪分子泵212通過排氣流路214連接于真空處理裝置的真空室216。在排氣流路214中冷阱210配置于渦輪分子泵212的近前。冷阱210是串聯(lián)式冷阱。冷阱210配置于渦輪分子泵212的垂直方向上方。另外，真空泵可以是擴(kuò)散泵。除了具備高真空泵之外，真空排氣系統(tǒng)還可以具備用于進(jìn)行真空室216的粗抽的輔助泵。并且，排氣流路214上設(shè)置有用于從真空室216遮斷真空排氣系統(tǒng)的閘閥218。閘閥218設(shè)置于真空室216的開口部與冷阱210之間。通過打開閘閥218來連通真空排氣系統(tǒng)以對(duì)真空室216進(jìn)行排氣，通過關(guān)閉閘閥218來從真空室216遮斷真空排氣系統(tǒng)。當(dāng)再生冷阱210時(shí)，通常關(guān)閉閘閥218。另外，閘閥218可作為真空排氣系統(tǒng)的一部分構(gòu)成，也可作為真空處理裝置的一部分設(shè)置于真空室216的開口部。冷阱210包含用于將氣體捕捉于表面的冷板220、冷凍機(jī)222、及控制部224而構(gòu)成。冷板220整體露出于排氣流路214上，通過被冷凍機(jī)222冷卻使流過排氣流路214的氣體的一部分在表面凍結(jié)來捕捉。沿著垂直于排氣流路214中氣體流通方向(圖5中為上下方向)的面配置有冷板220。冷板220以例如占有垂直于排氣流路214的氣體流通方向的截面積的多半的方式設(shè)定關(guān)于氣體流通方向的投影面積。冷板220例如是具有多個(gè)金屬制葉片板的百葉窗。各葉片板分別形成為不同直徑的圓錐臺(tái)側(cè)面形狀并排列成同心圓狀。另外，冷板220可以形成為人字紋(chevron)形狀也可以形成為格子狀等其他形狀。冷板220通過從其外周部突出的棒狀傳熱部件226而熱連接于冷凍機(jī)222的冷卻臺(tái)228。在排氣流路214上對(duì)應(yīng)于傳熱部件226的位置形成有開口，該開口上安裝有容納傳熱部件226并連接排氣流路214和冷凍機(jī)外殼230的連接外殼232。排氣流路214的內(nèi)部 空間和冷凍機(jī)外殼230的內(nèi)部空間通過連接外殼232氣密連接。由此，冷凍機(jī)外殼230的內(nèi)部壓力與排氣流路214中的壓力變得相同。冷凍機(jī)222為吉福德-麥克馬洪式冷凍機(jī)(所謂GM冷凍機(jī))。并且，冷凍機(jī)222為單級(jí)式冷凍機(jī)，具有冷卻臺(tái)228、汽缸234及冷凍機(jī)馬達(dá)236。汽缸234的一端安裝有冷卻臺(tái)228，另一端設(shè)置有冷凍機(jī)馬達(dá)236。汽缸234中內(nèi)置有置換器(未圖示)，置換器內(nèi)部組裝有蓄冷材料。冷凍機(jī)馬達(dá)236以置換器能夠在汽缸234內(nèi)部往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式連接于置換器上。另外，冷凍機(jī)馬達(dá)236以能夠正反旋轉(zhuǎn)設(shè)置于冷凍機(jī)222內(nèi)部的可動(dòng)閥(未圖示)的方式連接于該閥上。壓縮機(jī)(未圖示)通過高壓配管及低壓配管連接于冷凍機(jī)222上。冷凍機(jī)222通過反復(fù)如下熱循環(huán)而使冷卻臺(tái)228及冷板220發(fā)生寒冷，所述熱循環(huán)在內(nèi)部使從壓縮機(jī)供給的高壓工作氣體(例如氦等)膨脹并吐出。冷凍機(jī)馬達(dá)236使可動(dòng)閥向預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)該熱循環(huán)。壓縮機(jī)回收從冷凍機(jī)222吐出的工作氣體并再次加壓而供給至冷凍機(jī)222。并且，通過冷凍機(jī)馬達(dá)236向反方向旋轉(zhuǎn)可動(dòng)閥，實(shí)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)上述熱循環(huán)的熱循環(huán)，并加熱冷卻臺(tái)228及冷板220。另外，也可使用加熱器等加熱機(jī)構(gòu)來代替冷凍機(jī)222的逆轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)或者與逆轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)并用，來加熱冷卻臺(tái)228或冷板220。冷凍機(jī)222的冷卻臺(tái)228上設(shè)置有溫度傳感器238。溫度傳感器238周期性測(cè)定冷卻臺(tái)228的溫度并將表示測(cè)定溫度的信號(hào)輸出至控制部224。溫度傳感器238連接于控制部224以使能夠通信其輸出。由于冷卻臺(tái)228與冷板220熱性構(gòu)成為一體，因此溫度傳感器238的測(cè)定溫度表示冷板220的溫度。另外，溫度傳感器238可設(shè)置于冷板220上也可設(shè)置于傳熱部件226上。另外，在冷凍機(jī)外殼230的內(nèi)部設(shè)置有壓力傳感器240。壓力傳感器240周期性測(cè)定冷凍機(jī)外殼230的內(nèi)部壓力即排氣流路214的壓力，并將表示測(cè)定壓力的信號(hào)輸出至控制部224。壓力傳感器240連接于控制部224以使能夠通信其輸出?？稍O(shè)定為壓力傳感器240僅在執(zhí)行冷阱210的再生處理中測(cè)定壓力并輸出至控制部224。壓力傳感器240的測(cè)定值表示冷板220周圍的壓力即氣氛壓力。另外，壓力傳感器240可設(shè)置于連接外殼232的內(nèi)部，也可設(shè)置于排氣流路214上。冷板220具有與參照?qǐng)D2至圖4說明的百葉窗23相同的結(jié)構(gòu)。在冷板220的表面中朝向真空室216的面上形成有粗糙面242。冷板220的表側(cè)的面具有預(yù)定的表面粗糙度。粗糙面242的表面粗糙度可考慮對(duì)冰層的附著性而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)適當(dāng)設(shè)定。該粗糙面242通過在基材上實(shí)施無光澤鎳鍍而形成。通過在無光澤鍍工序中的結(jié)晶成長(zhǎng)而形成有微小的凹凸。粗糙面242也可通過實(shí)施上述的其他粗糙化處理而形成。如圖4所示，粗糙面242可以是具有雙重凹凸結(jié)構(gòu)的粗糙面。冷板220可以在具有第I表面粗糙度的面上具有形成有比該第I表面粗糙度小的第2表面粗糙度的粗糙面。另外，可以在冷板220的表面中冰層堆積相對(duì)厚的部位形成粗糙面，而在冰層堆積相對(duì)薄的部位不形成粗糙面而設(shè)為平滑面。例如，可以在冷板220的中心區(qū)域的葉片板表面形成粗糙面，將冷板220的周緣區(qū)域的葉片板表面設(shè)為平滑面。也可以在冷板220的表面中朝向渦輪分子泵212的里面形成有粗糙面242?；趫D5所示的真空排氣系統(tǒng)的排氣處理中，通過開放閘閥218并使渦輪分子泵212動(dòng)作，對(duì)真空室216進(jìn)行排氣并將真空度提高至所希望的水平。可以在使渦輪分子泵212工作之前，通過粗抽用的輔助泵對(duì)真空室216進(jìn)行排氣。冷阱210冷卻至能夠捕捉流過 排氣流路214的水蒸氣的溫度(例如100K)。雖然通常渦輪分子泵212的水蒸氣的排氣速度比較慢，但通過并用冷阱210能夠?qū)崿F(xiàn)更快的排氣速度。在排氣處理中，控制部224根據(jù)溫度傳感器238的測(cè)定溫度來控制冷凍機(jī)馬達(dá)236，以使冷板220的溫度與目標(biāo)溫度(例如100K) —致。控制部224例如決定冷凍機(jī)馬達(dá)236的轉(zhuǎn)速以使溫度傳感器238的測(cè)定溫度和目標(biāo)溫度的偏差最小化。控制部224例如在測(cè)定溫度超過目標(biāo)溫度時(shí)加快冷凍機(jī)馬達(dá)236的轉(zhuǎn)速，在測(cè)定溫度低于目標(biāo)溫度時(shí)減慢冷凍機(jī)馬達(dá)236的轉(zhuǎn)速。如此，冷板220的溫度維持為目標(biāo)溫度。在本實(shí)施方式中，通過對(duì)冷板220的表面進(jìn)行粗糙化，能夠抑制在表面捕捉的冰層的剝離。由此，即使應(yīng)通過后段的高真空泵(例如渦輪分子泵212)排氣的氣體分子由于低溫捕獲現(xiàn)象而吸附于冰層，也能夠抑制那些吸附氣體分子的再放出。
權(quán)利要求
1.一種冷阱，其具備冷凍機(jī)及熱連接于該冷凍機(jī)并被冷卻的冷板，其特征在于， 在所述冷板上形成有粗糙面。
2.如權(quán)利要求I所述的冷阱，其特征在于， 通過在所述冷板的基材上進(jìn)行無光澤鍍來形成所述粗糙面。
3.如權(quán)利要求I或2所述的冷阱，其特征在于， 通過對(duì)所述冷板的表面進(jìn)行粗糙化來形成所述粗糙面。
4.如權(quán)利要求I 3中任意一項(xiàng)所述的冷阱，其特征在于， 在所述冷板的表面中朝向排氣對(duì)象容積的面上形成有所述粗糙面。
5.如權(quán)利要求I 4中任意一項(xiàng)所述的冷講,其特征在于， 所述粗糙面在具有第I表面粗糙度的面上形成有比該第I表面粗糙度小的第2表面粗糙度。
6.如權(quán)利要求5所述的冷阱，其特征在于， 通過機(jī)械加工形成所述第I表面粗糙度，通過化學(xué)處理形成所述第2表面粗糙度。
7.一種真空排氣裝置，其具備真空泵；及冷阱，配置于將排氣對(duì)象容積連接于該真空泵的排氣流路上，使從該排氣對(duì)象容積通過該排氣流路吸入至該真空泵并被排氣的氣體的至少一部分在表面上凍結(jié)來捕捉，其特征在于， 所述冷阱具備冷板，露出配置于所述排氣流路中；及冷凍機(jī)，熱連接于所述冷板并冷卻所述冷板， 并且，在所述冷板上形成有粗糙面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種冷阱及真空排氣裝置，其能夠在短時(shí)間內(nèi)使排氣對(duì)象容積恢復(fù)到所希望的真空度。冷阱(210)具備冷凍機(jī)(222)及熱連接于冷凍機(jī)(222)并被冷卻的冷板(220)。在冷板(220)上形成有粗糙面(242)。冷阱(210)例如配置于將真空室(216)連接于渦輪分子泵(212)的排氣流路(214)中，使從真空室(216)通過排氣流路(214)吸入至渦輪分子泵(212)并被排氣的氣體的一部分在冷板(220)的表面上凍結(jié)來捕捉。
文檔編號(hào)F04B37/08GK102743894SQ201110099460
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者田中秀和 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社