JP2019203508A - Cryopump system, cryopump controller, cryopump regeneration method and cryopump - Google Patents
Cryopump system, cryopump controller, cryopump regeneration method and cryopump Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019203508A JP2019203508A JP2019152590A JP2019152590A JP2019203508A JP 2019203508 A JP2019203508 A JP 2019203508A JP 2019152590 A JP2019152590 A JP 2019152590A JP 2019152590 A JP2019152590 A JP 2019152590A JP 2019203508 A JP2019203508 A JP 2019203508A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cryopump
- pressure
- roughing
- drop rate
- pressure drop
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title claims abstract description 100
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 95
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 69
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 64
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 41
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 93
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 15
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 66
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 12
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 11
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000002156 adsorbate Substances 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
Description
本発明は、クライオポンプシステム、クライオポンプ制御装置、及びクライオポンプ再生方法に関する。 The present invention relates to a cryopump system, a cryopump control device, and a cryopump regeneration method.
クライオポンプは、極低温に冷却されたクライオパネルに気体分子を凝縮または吸着により捕捉して排気する真空ポンプである。クライオポンプは半導体回路製造プロセス等に要求される清浄な真空環境を実現するために一般に利用される。クライオポンプはいわゆる気体溜め込み式の真空ポンプであるから、捕捉した気体を外部に定期的に排出する再生を要する。 The cryopump is a vacuum pump that traps and exhausts gas molecules by condensation or adsorption onto a cryopanel cooled to a very low temperature. The cryopump is generally used to realize a clean vacuum environment required for a semiconductor circuit manufacturing process or the like. Since the cryopump is a so-called gas storage type vacuum pump, regeneration is required to periodically discharge the trapped gas to the outside.
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、クライオポンプの再生時間を短縮することにある。 One exemplary object of one aspect of the present invention is to reduce the regeneration time of the cryopump.
本発明のある態様によると、クライオポンプと、前記クライオポンプから凝縮物を排出する排出処理であって、前記クライオポンプの粗引きが実行される排出処理を含む再生シーケンスに従って前記クライオポンプを制御する再生制御部と、を備えるクライオポンプシステムが提供される。前記再生制御部は、前記クライオポンプの粗引き中における前記クライオポンプ内の圧力降下率を演算する圧力降下率演算部と、前記粗引き中における前記圧力降下率の縮小を検出する圧力降下率監視部と、を備える。 According to an aspect of the present invention, the cryopump and a discharge process for discharging the condensate from the cryopump, wherein the cryopump is controlled according to a regeneration sequence including a discharge process in which roughing of the cryopump is executed. A cryopump system including a regeneration control unit is provided. The regeneration control unit includes a pressure drop rate calculation unit that calculates a pressure drop rate in the cryopump during the roughing of the cryopump, and a pressure drop rate monitor that detects a reduction in the pressure drop rate during the roughing A section.
本発明のある態様によると、クライオポンプから凝縮物を排出する排出処理であって、前記クライオポンプの粗引きが実行される排出処理を含む再生シーケンスに従って前記クライオポンプを制御する再生制御部を備えるクライオポンプ制御装置が提供される。前記再生制御部は、前記クライオポンプの粗引き中における前記クライオポンプ内の圧力降下率を演算する圧力降下率演算部と、前記粗引き中における前記圧力降下率の縮小を検出する圧力降下率監視部と、を備える。 According to an aspect of the present invention, there is provided a regeneration control unit that controls the cryopump in accordance with a regeneration sequence that includes a discharge process for discharging the condensate from the cryopump and that performs roughing of the cryopump. A cryopump controller is provided. The regeneration control unit includes a pressure drop rate calculation unit that calculates a pressure drop rate in the cryopump during the roughing of the cryopump, and a pressure drop rate monitor that detects a reduction in the pressure drop rate during the roughing A section.
本発明のある態様によると、クライオポンプから凝縮物を排出する排出処理であって、前記クライオポンプの粗引きが実行される排出処理を含む再生シーケンスに従って前記クライオポンプを制御することを備えるクライオポンプ再生方法が提供される。前記制御することは、前記クライオポンプの粗引き中における前記クライオポンプ内の圧力降下率を演算することと、前記粗引き中における前記圧力降下率の縮小を検出することと、を備える。 According to an aspect of the present invention, a cryopump is a discharge process for discharging condensate from a cryopump, wherein the cryopump is controlled according to a regeneration sequence including a discharge process in which roughing of the cryopump is executed. A playback method is provided. The controlling comprises calculating a pressure drop rate in the cryopump during the roughing of the cryopump and detecting a reduction in the pressure drop rate during the roughing.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を装置、方法、システム、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを格納した記録媒体などの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above-described constituent elements, or those obtained by replacing the constituent elements and expressions of the present invention with each other between apparatuses, methods, systems, computer programs, recording media storing computer programs, and the like are also included in the present invention. It is effective as an embodiment of
本発明によれば、クライオポンプの再生時間を短縮することができる。 According to the present invention, the regeneration time of the cryopump can be shortened.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description, the same elements are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. Moreover, the structure described below is an illustration and does not limit the scope of the present invention at all.
図1は、本発明のある実施形態に係るクライオポンプシステムを模式的に示す図である。クライオポンプシステムは、クライオポンプ10と、クライオポンプ10の真空排気運転及び再生運転を制御するクライオポンプ制御部100と、を備える。クライオポンプ10は、例えばイオン注入装置やスパッタリング装置等の真空チャンバに取り付けられて、真空チャンバ内部の真空度を所望のプロセスに要求されるレベルまで高めるために使用される。クライオポンプ制御部100は、クライオポンプ10に一体に設けられていてもよいし、クライオポンプ10とは別体の制御装置として構成されていてもよい。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a cryopump system according to an embodiment of the present invention. The cryopump system includes a
クライオポンプ10は、気体を受け入れるための吸気口12を有する。吸気口12はクライオポンプ10の内部空間14への入口である。クライオポンプ10が取り付けられた真空チャンバから吸気口12を通じて、排気されるべき気体がクライオポンプ10の内部空間14に進入する。
The
なお以下では、クライオポンプ10の構成要素の位置関係をわかりやすく表すために、「軸方向」、「径方向」との用語を使用することがある。軸方向は吸気口12を通る方向を表し、径方向は吸気口12に沿う方向を表す。便宜上、軸方向に関して吸気口12に相対的に近いことを「上」、相対的に遠いことを「下」と呼ぶことがある。つまり、クライオポンプ10の底部から相対的に遠いことを「上」、相対的に近いことを「下」と呼ぶことがある。径方向に関しては、吸気口12の中心に近いことを「内」、吸気口12の周縁に近いことを「外」と呼ぶことがある。なお、こうした表現はクライオポンプ10が真空チャンバに取り付けられたときの配置とは関係しない。例えば、クライオポンプ10は鉛直方向に吸気口12を下向きにして真空チャンバに取り付けられてもよい。
In the following description, the terms “axial direction” and “radial direction” are sometimes used to express the positional relationship of the components of the
クライオポンプ10は、低温クライオパネル18と、高温クライオパネル19と、を備える。また、クライオポンプ10は、高温クライオパネル19及び低温クライオパネル18を冷却する冷却システムを備える。この冷却システムは、冷凍機16と、圧縮機36と、を備える。
The
冷凍機16は、例えばギフォード・マクマホン式冷凍機(いわゆるGM冷凍機)などの極低温冷凍機である。冷凍機16は、第1ステージ20、第2ステージ21、第1シリンダ22、第2シリンダ23、第1ディスプレーサ24、及び第2ディスプレーサ25を備える二段式の冷凍機である。よって、冷凍機16の高温段は、第1ステージ20、第1シリンダ22、及び第1ディスプレーサ24を備える。冷凍機16の低温段は、第2ステージ21、第2シリンダ23、及び第2ディスプレーサ25を備える。
The
第1シリンダ22と第2シリンダ23は直列に接続されている。第1ステージ20は、第1シリンダ22と第2シリンダ23との結合部に設置されている。第2シリンダ23は第1ステージ20と第2ステージ21とを連結する。第2ステージ21は、第2シリンダ23の末端に設置されている。第1シリンダ22及び第2シリンダ23それぞれの内部には第1ディスプレーサ24及び第2ディスプレーサ25が冷凍機16の長手方向(図1において左右方向)に移動可能に配設されている。第1ディスプレーサ24と第2ディスプレーサ25とは一体に移動可能に連結されている。第1ディスプレーサ24及び第2ディスプレーサ25にはそれぞれ第1蓄冷器及び第2蓄冷器(図示せず)が組み込まれている。
The
冷凍機16は、第1シリンダ22の高温端に設けられている駆動機構17を備える。駆動機構17は、第1ディスプレーサ24及び第2ディスプレーサ25がそれぞれ第1シリンダ22及び第2シリンダ23の内部を往復動可能であるように第1ディスプレーサ24及び第2ディスプレーサ25に接続されている。また駆動機構17は、作動気体の供給と排出を周期的に繰り返すよう作動気体の流路を切り替える流路切替機構を含む。流路切替機構は例えばバルブ部とバルブ部を駆動する駆動部とを含む。バルブ部は例えばロータリーバルブを含み、駆動部はロータリーバルブを回転させるためのモータを含む。モータは、例えばACモータまたはDCモータであってもよい。また流路切替機構はリニアモータにより駆動される直動式の機構であってもよい。
The
冷凍機16は高圧導管34及び低圧導管35を介して圧縮機36に接続される。冷凍機16は、圧縮機36から供給される高圧の作動気体(例えばヘリウム)を内部で膨張させて第1ステージ20及び第2ステージ21に寒冷を発生させる。圧縮機36は、冷凍機16で膨張した作動気体を回収し再び加圧して冷凍機16に供給する。
The
具体的には、まず駆動機構17が高圧導管34と冷凍機16の内部空間とを連通させる。圧縮機36から高圧導管34を通じて冷凍機16に高圧の作動気体が供給される。冷凍機16の内部空間が高圧の作動気体で満たされると、駆動機構17は冷凍機16の内部空間を低圧導管35に連通させるよう流路を切り替える。これにより作動気体は膨張する。膨張した作動気体は圧縮機36へと回収される。こうした作動気体の給排に同期して、第1ディスプレーサ24及び第2ディスプレーサ25がそれぞれ第1シリンダ22及び第2シリンダ23の内部を往復動する。このような熱サイクルを繰り返すことで冷凍機16は第1ステージ20及び第2ステージ21に寒冷を発生させる。
Specifically, first, the
冷凍機16は、第1ステージ20を第1温度レベルに冷却し、第2ステージ21を第2温度レベルに冷却するよう構成されている。第2温度レベルは第1温度レベルよりも低温である。例えば、第1ステージ20は65K〜120K程度、好ましくは80K〜100Kに冷却され、第2ステージ21は10K〜20K程度に冷却される。
The
図1は、クライオポンプ10の内部空間14の中心軸と、冷凍機16の中心軸とを含む断面を示す。図1に示されるクライオポンプ10は、いわゆる横型のクライオポンプである。横型のクライオポンプとは一般に、冷凍機16がクライオポンプ10の内部空間14の中心軸に交差する(通常は直交する)よう配設されているクライオポンプである。本発明はいわゆる縦型のクライオポンプにも同様に適用することができる。縦型のクライオポンプとは、冷凍機がクライオポンプの軸方向に沿って配設されているクライオポンプである。
FIG. 1 shows a cross section including the central axis of the
低温クライオパネル18は、クライオポンプ10の内部空間14の中心部に設けられている。低温クライオパネル18は例えば、複数のパネル部材26を含む。パネル部材26は例えば、それぞれが円すい台の側面の形状、いわば傘状の形状を有する。各パネル部材26には通常活性炭等の吸着剤27が設けられている。吸着剤27は例えばパネル部材26の裏面に接着されている。このようにして、低温クライオパネル18は、気体分子を吸着するための吸着領域を備える。
The low-
パネル部材26はパネル取付部材28に取り付けられている。パネル取付部材28は第2ステージ21に取り付けられている。このようにして、低温クライオパネル18は、第2ステージ21に熱的に接続されている。よって、低温クライオパネル18は第2温度レベルに冷却される。
The
高温クライオパネル19は、放射シールド30と入口クライオパネル32とを備える。高温クライオパネル19は、低温クライオパネル18を包囲するよう低温クライオパネル18の外側に設けられている。高温クライオパネル19は第1ステージ20に熱的に接続されており、高温クライオパネル19は第1温度レベルに冷却される。
The
放射シールド30は主として、クライオポンプ10のハウジング38からの輻射熱から低温クライオパネル18を保護するために設けられている。放射シールド30は、ハウジング38と低温クライオパネル18との間にあり、低温クライオパネル18を囲む。放射シールド30は、吸気口12に向けて軸方向上端が開放されている。放射シールド30は、軸方向下端が閉塞された筒形(例えば円筒)の形状を有し、カップ状に形成されている。放射シールド30の側面には冷凍機16の取付のための孔があり、そこから第2ステージ21が放射シールド30の中に挿入されている。その取付孔の外周部にて放射シールド30の外面に第1ステージ20が固定されている。こうして放射シールド30は第1ステージ20に熱的に接続されている。
The radiation shield 30 is mainly provided to protect the low-
入口クライオパネル32は、吸気口12において径方向に沿って配置されている。入口クライオパネル32は、シールド開口端31に配設されている。入口クライオパネル32はその外周部がシールド開口端31に固定されて、放射シールド30に熱的に接続されている。入口クライオパネル32は、低温クライオパネル18から軸方向上方に離れて設けられている。入口クライオパネル32は、例えば、ルーバ構造やシェブロン構造に形成される。入口クライオパネル32は、放射シールド30の中心軸を中心とする同心円状に形成されていてもよいし、あるいは格子状等他の形状に形成されていてもよい。
The
入口クライオパネル32は、吸気口12に入る気体を排気するために設けられている。入口クライオパネル32の温度で凝縮する気体(例えば水分)がその表面に捕捉される。また、入口クライオパネル32は、クライオポンプ10の外部の熱源(例えば、クライオポンプ10が取り付けられる真空チャンバ内の熱源)からの輻射熱から低温クライオパネル18を保護するために設けられている。輻射熱だけではなく気体分子の進入も制限される。入口クライオパネル32は、吸気口12を通じた内部空間14への気体流入を所望量に制限するように吸気口12の開口面積の一部を占有する。
The
クライオポンプ10は、ハウジング38を備える。ハウジング38は、クライオポンプ10の内部と外部とを隔てるための真空容器である。ハウジング38は、クライオポンプ10の内部空間14を気密に保持するよう構成されている。ハウジング38は、高温クライオパネル19の外側に設けられており、高温クライオパネル19を囲む。また、ハウジング38は冷凍機16を収容する。つまり、ハウジング38は、高温クライオパネル19及び低温クライオパネル18を収容するクライオポンプ容器である。
The
ハウジング38は、高温クライオパネル19及び冷凍機16の低温部に非接触であるように、外部環境温度の部位(例えば冷凍機16の高温部)に固定されている。ハウジング38の外面は外部環境にさらされており、冷却されている高温クライオパネル19よりも温度が高い(例えば室温程度)。
The
また、ハウジング38はその開口端から径方向外側に向けて延びる吸気口フランジ56を備える。吸気口フランジ56は、クライオポンプ10を真空チャンバに取り付けるためのフランジである。真空チャンバの開口にはゲートバルブが設けられており(図示せず)、吸気口フランジ56はそのゲートバルブに取り付けられる。そのようにして入口クライオパネル32の軸方向上方にゲートバルブが位置する。例えばクライオポンプ10を再生するときにゲートバルブは閉とされ、クライオポンプ10が真空チャンバを排気するときに開とされる。
Further, the
ハウジング38には、ベントバルブ70、粗引きバルブ72、及びパージバルブ74が取り付けられている。
A
ベントバルブ70は、クライオポンプ10の内部から外部環境へと流体を排出するための排出ライン80の例えば末端に設けられている。ベントバルブ70を開くことにより排出ライン80の流れが許容され、ベントバルブ70を閉じることにより排出ライン80の流れが遮断される。排出される流体は基本的にはガスであるが、液体または気液の混合物であってもよい。例えばクライオポンプ10に凝縮されたガスの液化物が排出流体に混在していてもよい。ベントバルブ70が開弁されることにより、ハウジング38の内部に生じた陽圧を外部に解放することができる。
The
粗引きバルブ72は、粗引きポンプ73に接続される。粗引きバルブ72の開閉により、粗引きポンプ73とクライオポンプ10とが連通または遮断される。粗引きバルブ72を開くことにより粗引きポンプ73とハウジング38とが連通され、粗引きバルブ72を閉じることにより粗引きポンプ73とハウジング38とが遮断される。粗引きバルブ72を開きかつ粗引きポンプ73を動作させることにより、クライオポンプ10の内部を減圧することができる。
The roughing
粗引きポンプ73は、クライオポンプ10の真空引きをするための真空ポンプである。粗引きポンプ73は、クライオポンプ10の動作圧力範囲の低真空領域、言い替えればクライオポンプ10の動作開始圧力であるベース圧レベルをクライオポンプ10に提供するための真空ポンプである。粗引きポンプ73は、大気圧からベース圧レベルまでハウジング38を減圧することができる。ベース圧レベルは、粗引きポンプ73の高真空領域にあたり、粗引きポンプ73とクライオポンプ10の動作圧力範囲の重なり部分に含まれる。ベース圧レベルは、例えば1Pa以上50Pa以下(例えば10Pa程度)の範囲である。
The
粗引きポンプ73は典型的にはクライオポンプ10とは別の真空装置として設けられ、例えばクライオポンプ10が接続される真空チャンバを含む真空システムの一部を構成する。クライオポンプ10は真空チャンバのための主ポンプであり、粗引きポンプ73は補助ポンプである。
The
パージバルブ74はパージガス源75を含むパージガス供給装置に接続される。パージバルブ74の開閉によりパージガス源75とクライオポンプ10とが連通または遮断され、パージガスのクライオポンプ10への供給が制御される。パージバルブ74を開くことにより、パージガス源75からハウジング38へのパージガス流れが許容される。パージバルブ74を閉じることにより、パージガス源75からハウジング38へのパージガス流れが遮断される。パージバルブ74を開きパージガス源75からパージガスをハウジング38に導入することにより、クライオポンプ10の内部を昇圧することができる。供給されたパージガスは、ベントバルブ70または粗引きバルブ72を通じてクライオポンプ10から排出される。
The
パージガスの温度は、本実施形態では室温に調整されているが、ある実施形態においてはパージガスは、室温より高温に加熱されたガス、または、室温よりいくらか低温のガスであってもよい。本書において室温は、10℃〜30℃の範囲または15℃〜25℃の範囲から選択される温度であり、例えば約20℃である。パージガスは例えば窒素ガスである。パージガスは、乾燥したガスであってもよい。 Although the temperature of the purge gas is adjusted to room temperature in this embodiment, in some embodiments, the purge gas may be a gas heated to a temperature higher than room temperature or a gas slightly lower than room temperature. In this document, room temperature is a temperature selected from the range of 10 ° C. to 30 ° C. or the range of 15 ° C. to 25 ° C., for example, about 20 ° C. The purge gas is, for example, nitrogen gas. The purge gas may be a dry gas.
クライオポンプ10は、第1ステージ20の温度を測定するための第1温度センサ90と、第2ステージ21の温度を測定するための第2温度センサ92と、を備える。第1温度センサ90は、第1ステージ20に取り付けられている。第2温度センサ92は、第2ステージ21に取り付けられている。第1温度センサ90は、第1ステージ20の温度を定期的に測定し、測定温度を示す信号をクライオポンプ制御部100に出力する。第1温度センサ90はその出力を通信可能にクライオポンプ制御部100に接続されている。第2温度センサ92についても同様に構成されている。第1温度センサ90及び第2温度センサ92の測定温度がそれぞれ高温クライオパネル19及び低温クライオパネル18の温度としてクライオポンプ制御部100において用いられてもよい。
The
また、ハウジング38の内部に圧力センサ94が設けられている。圧力センサ94は例えば、高温クライオパネル19の外側で冷凍機16の近傍に設けられている。圧力センサ94は、ハウジング38の圧力を定期的に測定し、測定圧力を示す信号をクライオポンプ制御部100に出力する。圧力センサ94はその出力を通信可能にクライオポンプ制御部100に接続されている。
A
クライオポンプ制御部100は、クライオポンプ10の真空排気運転及び再生運転のために冷凍機16を制御するよう構成されている。クライオポンプ制御部100には、第1温度センサ90、第2温度センサ92、及び圧力センサ94を含む各種センサの測定結果を受信するよう構成されている。クライオポンプ制御部100は、そうした測定結果に基づいて、冷凍機16及び各種バルブに与える制御指令を演算する。
The
例えば、真空排気運転においては、クライオポンプ制御部100は、ステージ温度(例えば第1ステージ温度)が目標の冷却温度に追従するように冷凍機16を制御する。第1ステージ20の目標温度は通常、一定値に設定される。第1ステージ20の目標温度は例えば、クライオポンプ10が取り付けられる真空チャンバで行われるプロセスに応じて仕様として定められる。また、クライオポンプ制御部100は、クライオポンプ10の再生のためにハウジング38からの排気とハウジング38へのパージガスの供給とを制御するよう構成されている。クライオポンプ制御部100は、ベントバルブ70、粗引きバルブ72、及びパージバルブ74の開閉を再生中に制御する。
For example, in the evacuation operation, the
上記の構成のクライオポンプ10による動作を以下に説明する。クライオポンプ10の作動に際しては、まずその作動前に粗引きバルブ72を通じて粗引きポンプ73でクライオポンプ10の内部を動作開始圧力(例えば1Paないし10Pa程度)まで粗引きする。その後クライオポンプ10を作動させる。クライオポンプ制御部100による制御のもとで、冷凍機16の駆動により第1ステージ20及び第2ステージ21が冷却され、これらに熱的に接続されている高温クライオパネル19、低温クライオパネル18も冷却される。
The operation of the
入口クライオパネル32は、真空チャンバからクライオポンプ10内部へ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(例えば水分など)を表面に凝縮させて排気する。入口クライオパネル32の冷却温度では蒸気圧が充分に低くならない気体は入口クライオパネル32を通過して放射シールド30内部へと進入する。進入した気体分子のうち低温クライオパネル18の冷却温度で蒸気圧が充分に低くなる気体は、その表面に凝縮されて排気される。その冷却温度でも蒸気圧が充分に低くならない気体(例えば水素など)は、低温クライオパネル18の表面に接着され冷却されている吸着剤27により吸着されて排気される。このようにしてクライオポンプ10が取り付けられている真空チャンバの真空度を所望のレベルに到達させることができる。
The
排気運転が継続されることによりクライオポンプ10には気体が蓄積されていく。蓄積した気体を外部に排出するために、クライオポンプ10の再生が行われる。クライオポンプ制御部100は、所定の再生開始条件が満たされたか否かを判定し、当該条件が満たされた場合には再生を開始する。当該条件が満たされていない場合には、クライオポンプ制御部100は再生を開始せず、真空排気運転を継続する。再生開始条件は例えば、真空排気運転が開始されてから所定時間が経過したことを含んでもよい。
By continuing the exhaust operation, gas is accumulated in the
図2は、本発明のある実施形態に係るクライオポンプ制御部100の構成を概略的に示す図である。こうした制御装置は、ハードウエア、ソフトウエア、またはそれらの組合せによって実現される。また、図2においては、関連するクライオポンプ10の一部の構成を概略的に示す。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the
クライオポンプ制御部100は、再生制御部102、記憶部104、入力部106、及び出力部108を備える。
The
再生制御部102は、昇温処理、排出処理、及びクールダウン処理を含む再生シーケンスに従ってクライオポンプ10を制御するよう構成されている。再生シーケンスは例えば、クライオポンプ10のフル再生を提供する。フル再生においては、高温クライオパネル19及び低温クライオパネル18を含むすべてのクライオパネルが再生される。なお、再生制御部102は、部分再生を表す再生シーケンスに従ってクライオポンプ10を制御してもよい。
The
記憶部104は、クライオポンプ10の制御に関連する情報を記憶するよう構成されている。入力部106は、ユーザまたは他の装置からの入力を受け付けるよう構成されている。入力部106は例えば、ユーザからの入力を受け付けるためのマウスやキーボード等の入力手段、及び/または、他の装置との通信をするための通信手段を含む。出力部108は、クライオポンプ10の制御に関連する情報を出力するよう構成され、ディスプレイやプリンタ等の出力手段を含む。記憶部104、入力部106、及び出力部108はそれぞれ再生制御部102と通信可能に接続されている。
The
再生制御部102は、バルブ制御部110、圧力監視部112、圧力降下率演算部114、圧力降下率監視部116、及び相転移推定部118を備える。バルブ制御部110は、ベントバルブ70、粗引きバルブ72、及び/または、パージバルブ74を再生シーケンスに従って開閉するよう構成されている。バルブ制御部110は、入力に基づいてベントバルブ70、粗引きバルブ72、及び/または、パージバルブ74の開放タイミング及び閉鎖タイミングを決定する。圧力監視部112、圧力降下率演算部114、圧力降下率監視部116、及び相転移推定部118については後述する。
The
昇温処理は、クライオポンプ10の低温クライオパネル18及び/または高温クライオパネル19を極低温度Tbから再生温度Taに加熱する再生の第1工程である。極低温度Tbは、クライオポンプ10の標準運転温度であり、高温クライオパネル19の運転温度Tb1と低温クライオパネル18の運転温度Tb2を含む。上述のように高温クライオパネル19の運転温度Tb1は例えば65K〜120Kの範囲から選択され、低温クライオパネル18の運転温度Tb2は例えば10K〜20Kの範囲から選択される。
The temperature raising process is a first step of regeneration in which the low-
再生温度Taは、昇温処理におけるクライオパネル目標温度であり、クライオポンプ10に蓄積された凝縮物の融点またはそれより高い温度である。凝縮物は例えば水を含み、その場合再生温度Taは273K以上である。再生温度Taは、室温またはそれより高い温度であってもよい。再生温度Taは、クライオポンプ10の耐熱温度またはそれより低い温度であってもよい。クライオポンプ10の耐熱温度は例えば320K〜340K程度(例えば約330K)であってもよい。
The regeneration temperature Ta is a cryopanel target temperature in the temperature raising process, and is a melting point of the condensate accumulated in the
再生制御部102は、再生シーケンスにおいて定められた目標温度に低温クライオパネル18及び/または高温クライオパネル19の温度を調整するようにクライオポンプ10を制御するよう構成されている。再生制御部102は、低温クライオパネル18及び/または高温クライオパネル19の温度として第1温度センサ90及び/または第2温度センサ92の測定温度を使用する。
The
再生制御部102は、低温クライオパネル18及び/または高温クライオパネル19の温度を目標温度に制御するようクライオポンプ10に設けられた少なくとも1つの熱源を制御する。例えば、再生制御部102は、昇温処理においてハウジング38にパージガスを供給するようパージバルブ74を開放してもよい。また、再生制御部102は、ハウジング38へのパージガスの供給を停止するようパージバルブ74を閉鎖してもよい。このようにして、昇温処理において低温クライオパネル18及び/または高温クライオパネル19を加熱するための第1の熱源としてパージガスが使用されてもよい。
The
低温クライオパネル18及び/または高温クライオパネル19を加熱するために、パージガスとは異なる第2の熱源が使用されてもよい。例えば、再生制御部102は、冷凍機16の昇温運転を制御してもよい。冷凍機16は、駆動機構17が冷却運転とは逆方向に動作するとき作動気体に断熱圧縮が生じるよう構成されている。こうして得られる圧縮熱で冷凍機16は第1ステージ20及び第2ステージ21を加熱する。このような加熱は冷凍機16の逆転昇温とも呼ばれる。高温クライオパネル19及び低温クライオパネル18はそれぞれ第1ステージ20及び第2ステージ21を熱源として加熱される。あるいは、冷凍機16に設置されたヒータが熱源として使用されてもよい。この場合、再生制御部102は、冷凍機16の運転から独立してヒータを制御することができる。
In order to heat the low-
昇温処理において、第1及び第2の熱源の一方が単独で使用され、または両方が同時に使用されてもよい。排出処理においても同様に、第1及び第2の熱源の一方が単独で使用され、または両方が同時に使用されてもよい。再生制御部102は、第1の熱源と第2の熱源とを切り替えて、または、第1の熱源と第2の熱源とを併用して、低温クライオパネル18及び/または高温クライオパネル19の温度を目標温度に制御してもよい。
In the temperature raising process, one of the first and second heat sources may be used alone, or both may be used simultaneously. Similarly, in the discharge process, one of the first and second heat sources may be used alone, or both may be used simultaneously. The
再生制御部102は、クライオパネル温度の測定値が目標温度に達したか否かを判定する。再生制御部102は、目標温度に達するまでは昇温を継続し、目標温度に達した場合には昇温処理を終了する。再生制御部102は、目標温度に達してから所定期間、昇温処理を継続してもよい。このときパージガスの供給が継続されてもよい。昇温処理が終了すると、再生制御部102は、排出処理を開始する。
The
昇温処理において、低温クライオパネル18及び/または高温クライオパネル19上の凝縮物及び/または吸着物がクライオポンプ10から排出されてもよい。バルブ制御部110は、ハウジング38から凝縮物及び/または吸着物を排出するために、ベントバルブ70及び/または粗引きバルブ72を開放し、その後適時に閉鎖してもよい。
In the temperature raising process, condensate and / or adsorbate on the low-
排出処理は、クライオポンプ10から凝縮物及び/または吸着物を排出する再生の第2工程である。極低温度Tbにおいて凝縮物及び/または吸着物は低温クライオパネル18及び/または高温クライオパネル19上にある。極低温度Tbから再生温度Taに加熱される過程において凝縮物及び/または吸着物は溶かされ最終的に気化される。再生制御部102は、再生温度Taまたは他の目標温度への低温クライオパネル18及び/または高温クライオパネル19の温調を排出処理において継続する。
The discharge process is a second step of regeneration in which condensate and / or adsorbate is discharged from the
クライオパネル表面から再気化した気体はクライオポンプ10の外部へ排出される。再気化した気体は例えば排出ライン80を通じて、または粗引きポンプ73を使用して、外部に排出される。再気化した気体は、必要に応じて導入されるパージガスとともにクライオポンプ10から排出される。
The gas re-vaporized from the surface of the cryopanel is discharged to the outside of the
排出処理は、ラフアンドパージを含んでもよい。ラフアンドパージとは、ハウジング38の粗引きとパージガスの供給とを交互に行う工程である。ラフアンドパージにおいては、粗引きとパージとの組み合わせが1回または複数回実行される。通例、ラフアンドパージにおいて再生制御部102は、粗引きとパージとを選択的に実行する。すなわち、粗引き(またはパージ)が行われているときパージ(または粗引き)は停止されている。代案として、ラフアンドパージにおいて、粗引き及びパージの一方が連続して行われる間に粗引き及びパージの他方が間欠的に行われてもよい。これも、粗引きとパージガスの供給とが交互に行われているとみなされる。粗引き及びパージの開始及び終了は、ハウジング38の圧力及び/または圧力降下率に基づき行われてもよいし、あるいは経過時間に基づいてもよい。
The discharge process may include rough and purge. Rough and purge is a process in which roughing of the
再生制御部102は、排出完了条件が満たされるまで排出処理を続行する。排出完了条件は、クライオポンプ10内の圧力、例えば圧力センサ94の測定圧力に基づく。例えば、再生制御部102は、ハウジング38内の測定圧力が所定のしきい値を超えている間は、凝縮物がクライオポンプ10に残存すると判定する。よって、クライオポンプ10は排出処理を継続する。再生制御部102は、ハウジング38内の測定圧力がしきい値を下回る場合に、凝縮物の排出が完了したと判定する。この場合、再生制御部102は、排出処理を終了しクールダウン処理を開始する。
The
再生制御部102は、いわゆるビルドアップテストを実行してもよい。クライオポンプ再生におけるビルドアップテストは、判定開始時点の圧力からの圧力上昇勾配がしきい値を超えない場合に、クライオポンプ10から凝縮物が排出されたと判定する処理である。これは、RoR(Rate-of-Rise)法とも呼ばれる。よって、再生制御部102は、ベース圧レベルにおける単位時間あたりの圧力上昇量がしきい値を下回る場合に排出処理を終了してもよい。
The
圧力監視部112は、圧力センサ94の測定圧力を使用して、クライオポンプ10内(つまりハウジング38内)の圧力を監視するよう構成されている。圧力監視部112は、クライオポンプ10内の圧力がある圧力領域にあるか否かを判定してもよい。この圧力領域は、クライオポンプの動作開始圧力より高い圧力領域であってもよい。圧力監視部112は、クライオポンプ10内の圧力を圧力しきい値と比較し、圧力がしきい値より高いか否かを判定してもよい。この圧力しきい値は、クライオポンプの動作開始圧力またはそれより高い圧力であってもよい。圧力しきい値は、ベース圧レベルよりも高圧であり、例えば50Pa乃至500Pa、好ましくは100Pa乃至200Paの範囲から選択されてもよい。この圧力領域を準ベース圧レベルと呼ぶこともできる。よって、圧力監視部112は、クライオポンプ10内の圧力がベース圧レベルにあるか否かを判定し、または、クライオポンプ10内の圧力が準ベース圧レベルにあるか否かを判定してもよい。圧力監視部112は、クライオポンプ10内の圧力及び/または判定結果を記憶部104に保存し及び/または出力部108に出力してもよい。
The
圧力降下率演算部114は、クライオポンプ10の粗引き中におけるクライオポンプ10内の圧力降下率を演算するよう構成されている。圧力降下率演算部114は、粗引きバルブ72が開放されている間、圧力センサ94の測定圧力から圧力降下率を定期的に演算する。圧力降下率は、粗引きによる単位時間あたりの圧力低下量である。圧力降下率演算部114は、圧力センサ94の測定圧力から圧力降下率の対数(例えば常用対数)を演算してもよい。圧力降下率演算部114は、演算した圧力降下率を圧力降下率監視部116に出力する。圧力降下率演算部114は、圧力降下率を記憶部104に保存し及び/または出力部108に出力してもよい。
The pressure drop
圧力降下率監視部116は、クライオポンプ10の粗引き中における圧力降下率を監視するよう構成されている。圧力降下率監視部116は、ある1回の粗引き中における圧力降下率の縮小を検出する。圧力降下率監視部116は、圧力降下率を圧力降下率しきい値と比較し、圧力降下率がしきい値より高いか否かを判定してもよい。圧力降下率しきい値は、当該1回の粗引きの開始時における圧力降下率またはそれよりいくらか小さい値であってもよい。
The pressure drop
圧力降下率監視部116は、圧力降下率が圧力降下率しきい値を下回るとき、圧力降下率の縮小を検出する。例えば、圧力降下率監視部116は、ある1回の粗引き中に圧力降下率が圧力降下率しきい値を初めて下回るとき、圧力降下率の縮小を検出してもよい。あるいは、圧力降下率監視部116は、圧力降下率が圧力降下率しきい値を所定時間にわたり下回るとき、圧力降下率の縮小を検出してもよい。圧力降下率監視部116は、検出結果を相転移推定部118に出力する。圧力降下率監視部116は、検出結果を記憶部104に保存し及び/または出力部108に出力してもよい。圧力降下率監視部116は、圧力監視部112によって圧力センサ94の測定圧力が所定の圧力領域にあると判定される場合に限り、粗引き中における圧力降下率の縮小を検出してもよい。
The pressure drop
圧力降下率監視部116は、圧力降下率監視部116は、ある1回の粗引き中における第1圧力降下率領域から第2圧力降下率領域への圧力降下率の遷移を検出してもよい。第1圧力降下率領域は、当該1回の粗引きの開始時における圧力降下率を含む圧力降下率の範囲であってもよい。第2圧力降下率領域は、第1圧力降下率領域より小さい圧力降下率の範囲であってもよい。圧力降下率監視部116は、圧力降下率の遷移を圧力降下率の縮小として検出してもよい。
The pressure drop
相転移推定部118は、クライオポンプ10から排出されるべき凝縮物の相転移を推定するよう構成されている。相転移推定部118は、クライオポンプ10の粗引き中における圧力降下率の縮小が検出された場合に、凝縮物の液相から固相への変化(つまり凝縮物の凍結)を推定する。相転移推定部118は、推定結果を記憶部104に保存し及び/または出力部108に出力してもよい。
The phase
バルブ制御部110は、検出された圧力降下率の縮小に応答して、粗引きバルブ72を一時的に閉鎖し、及び/または、パージバルブ74を一時的に開放する。バルブ制御部110は、粗引きバルブ72を一時的に閉鎖しかつパージバルブ74を一時的に開放してもよい。バルブ制御部110は、圧力監視部112によって圧力センサ94の測定圧力が所定の圧力領域にあると判定される場合に、検出された圧力降下率の縮小に応答して、粗引きバルブ72を一時的に閉鎖し、及び/または、パージバルブ74を一時的に開放してもよい。
The
記憶部104は、再生シーケンスを定義するための再生パラメータを記憶する。再生パラメータは、実験的にまたは経験的に予め定められ、入力部106から入力される。再生パラメータは、クライオパネル目標温度、排出完了条件、圧力しきい値、圧力変化率しきい値を含む。クライオパネル目標温度は、再生温度Ta及び極低温度Tbを含む。再生温度Ta及び極低温度Tbはそれぞれ、ある単一の温度として設定されてもよいし、ある温度帯として設定されてもよい。
The
クールダウン処理は、クライオポンプ10を極低温度Tbに再冷却する再生の最終工程である。極低温度Tbはクールダウン処理におけるクライオパネル目標温度である。排出完了条件が満たされる場合に、排出処理が完了されクールダウン処理が開始される。冷凍機16の冷却運転が開始される。再生制御部102は、目標温度に到達するまではクールダウン処理を継続し、目標温度に達した場合にはクールダウン処理を終了する。こうして再生処理は完了する。クライオポンプ10の真空排気運転が再開される。再生制御部102は、真空排気運転において低温クライオパネル18または高温クライオパネル19の温度を目標温度に維持する冷凍機16の温調運転を実行するよう構成されていてもよい。
The cool-down process is a final process of regeneration in which the
図3は、本発明のある実施形態に係るクライオポンプ再生方法の要部を示すフローチャートである。図4は、本発明のある実施形態に係るクライオポンプ10内の圧力変化を概略的に例示する図である。図3及び図4にはフル再生における排出処理が示されている。図4の縦軸は圧力を示し、横軸は時間を示す。
FIG. 3 is a flowchart showing a main part of a cryopump regeneration method according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a pressure change in the
上述のように、再生制御部102は、昇温処理に続いて排出処理を実行する。バルブ制御部110は、昇温処理の完了を検出し、パージバルブ74を閉じるとともに粗引きバルブ72を開く(S10)。こうしてハウジング38の粗引きが開始される(図4の時刻ta)。なおベントバルブ70は以降の処理において閉じられている。
As described above, the
圧力監視部112は、粗引き中の圧力センサ94の測定圧力Pを取得する(S12)。圧力監視部112は、測定圧力Pが圧力しきい値Pt以上であるか否かを判定する(S14)。圧力しきい値Ptは、ベース圧レベルまたは準ベース圧レベルから選択される。
The
測定圧力Pが圧力しきい値Pt以上である場合には(S14のY)、圧力降下率演算部114は、圧力センサ94の測定圧力Pから圧力降下率Rを演算する(S16)。圧力降下率監視部116は、粗引きのたびに圧力降下率しきい値Rtを定めてもよい。例えば、圧力降下率監視部116は、粗引き開始直後に演算される初期圧力降下率Raに基づき圧力降下率しきい値Rtを演算してもよい。初期圧力降下率Raは図4に例示する。あるいは、圧力降下率監視部116は、予め定められた圧力降下率しきい値Rtを使用してもよい。
When the measured pressure P is equal to or higher than the pressure threshold value Pt (Y in S14), the pressure drop
圧力降下率監視部116は、圧力降下率Rが圧力降下率しきい値Rtを下回るか否かを判定する(S18)。圧力降下率Rが圧力降下率しきい値Rt以上である場合には(S18のN)、バルブ制御部110は、ハウジング38の粗引きを継続する(S10)。測定圧力P及び圧力降下率Rの監視が繰り返される。図4に示されるように、時刻ta+Δt、ta+2Δt、ta+3Δt、・・・において測定圧力P及び圧力降下率Rが定期的に監視される。
The pressure drop
一方、圧力降下率Rが圧力降下率しきい値Rtを下回る場合には(S18のY)、バルブ制御部110は、粗引きバルブ72を閉じるとともにパージバルブ74を開く(S20)。図4に示される時刻tbにおいて圧力降下率Rが圧力降下率しきい値Rtより小さくなる。こうして、粗引きが終了されパージが開始される。
On the other hand, when the pressure drop rate R is lower than the pressure drop rate threshold value Rt (Y in S18), the
バルブ制御部110は、測定圧力Pが所定圧(例えば大気圧)まで昇圧されたとき、または、パージ開始から所定時間後に、パージを終了する(図4の時刻tc)。すなわち、バルブ制御部110は、パージバルブ74を再び閉じるとともに粗引きバルブ72を再び開く(S10)。そうして測定圧力P及び圧力降下率Rの監視が再び繰り返される。このようにして、再生制御部102は、測定圧力P及び圧力降下率Rを監視しながらラフアンドパージを実行する。
The
測定圧力Pが圧力しきい値Ptを下回る場合には(S14のN)、再生制御部102は、ラフアンドパージを終了する(図4の時刻td)。この場合、再生制御部102は、ラフアンドパージの終了に続いて、排出完了条件が満たされるか否かを判定してもよい。あるいは、再生制御部102は、排出処理を直ちに終了し、クールダウン処理を開始してもよい。
When the measured pressure P is lower than the pressure threshold value Pt (N in S14), the
ラフアンドパージにおける粗引きには水の気化を促進するという利点がある。水が減圧環境で大量に蒸発するからである。しかし、蒸発熱は水を冷却するので、その少なくとも一部が再び凍結し氷となる。そうすると、蒸発量は減る。そこで、パージガスが導入される。パージガスによって氷が加熱され再び水に戻る。このようにして、粗引きとパージを繰り返すことで、水がクライオポンプ10から排出される。
Roughing in rough and purge has the advantage of promoting water vaporization. This is because a large amount of water evaporates in a reduced pressure environment. However, since the heat of evaporation cools the water, at least a portion of it freezes again to become ice. Then, the amount of evaporation decreases. Therefore, purge gas is introduced. The ice is heated by the purge gas and returned to the water again. In this way, water is discharged from the
したがって、効率よく水を排出するには再凍結を防ぐことが望ましい。そのためには、例えば、水から氷に変化するタイミングでパージを開始することが望ましい。しかし、典型的な再生シーケンスにおいてそれは困難である。再凍結のタイミングを知る術がないためである。単に圧力を監視するのみでは再凍結のタイミングを特定しえない。なぜなら、再凍結が生じる圧力値は、クライオポンプ10に蓄積された水の量や粗引きポンプ73の排気能力など種々の要因によって顕著に変動するからである。
Therefore, it is desirable to prevent refreezing in order to drain water efficiently. For this purpose, for example, it is desirable to start the purge at the timing when the water changes to ice. However, it is difficult in a typical playback sequence. This is because there is no way to know the timing of refreezing. It is not possible to specify the timing of refreezing simply by monitoring the pressure. This is because the pressure value at which refreezing occurs varies significantly depending on various factors such as the amount of water accumulated in the
これに対し、本実施形態によると、圧力降下率Rが監視される。本発明者は、蒸発熱による凝縮物の凍結が圧力降下率Rの縮小をもたらすことを見出した。図4に示されるように、粗引き開始時の初期圧力降下率Raに比べて、その粗引き中における圧力降下率Rは次第に低下する。特に、対数グラフで圧力をプロットすると、圧力プロファイルに折れ点が明確に現れる。このような圧力降下率Rの遷移を検出することにより、凝縮物の再凍結タイミングをとらえることができる。 On the other hand, according to the present embodiment, the pressure drop rate R is monitored. The inventor has found that freezing of the condensate by the heat of evaporation results in a reduction in the pressure drop rate R. As shown in FIG. 4, the pressure drop rate R during the roughing gradually decreases compared to the initial pressure drop rate Ra at the start of the roughing. In particular, when the pressure is plotted on a logarithmic graph, a break point clearly appears in the pressure profile. By detecting such a transition of the pressure drop rate R, the refreezing timing of the condensate can be captured.
よって、本実施形態によると、凝縮物の液相から固相への相転移の発生を推定することができる。単なる圧力監視に比べてロバストな相転移タイミングの推定方法を提供することができる。 Therefore, according to the present embodiment, it is possible to estimate the occurrence of a phase transition from the liquid phase to the solid phase of the condensate. It is possible to provide a method for estimating the phase transition timing that is more robust than simple pressure monitoring.
また、再生制御部102は、推定された相転移のタイミングを再生シーケンスにおける次のイベントを実行するトリガとして使用することができる。例えば、上述のように、再生制御部102は、検出された再凍結タイミングをトリガとして粗引きを中断する。また、再生制御部102は、検出された再凍結タイミングをトリガとしてパージを開始する。再凍結なく粗引きからパージに移行することで、効率的に凝縮物を気化することができる。よって、再生時間を短縮することができる。
Further, the
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。 In the above, this invention was demonstrated based on the Example. It will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes are possible, various modifications are possible, and such modifications are within the scope of the present invention. By the way.
再生制御部102は、検出された圧力降下率の縮小に応答して、粗引きバルブ72を一時的に閉鎖するとともに、パージバルブ74の閉鎖を継続してもよい。この場合、再生制御部102は、粗引きバルブ72を一時的に閉鎖するとともに、他の熱源(例えば、冷凍機16及び/またはヒータなど)からクライオパネルへの入熱を増加するよう当該熱源を制御してもよい。あるいは、再生制御部102は、単に、粗引きバルブ72を一時的に閉鎖してもよい。これにより、クライオパネルが自然に昇温されてもよい。よって、クライオポンプ10にはパージバルブ74及びパージガス源が設けられていなくてもよい。
The
再生制御部102は、検出された圧力降下率の縮小に応答して、パージバルブ74を一時的に開放するとともに、他の熱源(例えば、冷凍機16及び/またはヒータなど)を制御してもよい。このようにして、複数の熱源によってクライオパネルが加熱されてもよい。
The
パージバルブ74を通じたガス流入量が粗引きバルブ72を通じたガス流出量より多ければ、再生制御部102は、検出された圧力降下率の縮小に応答して、パージバルブ74を一時的に開放するとともに、粗引きバルブ72の開放を継続してもよい。
If the gas inflow amount through the
10 クライオポンプ、 18 低温クライオパネル、 19 高温クライオパネル、 38 ハウジング、 72 粗引きバルブ、 74 パージバルブ、 94 圧力センサ、 100 クライオポンプ制御部、 102 再生制御部、 110 バルブ制御部、 112 圧力監視部、 114 圧力降下率演算部、 116 圧力降下率監視部、 118 相転移推定部。 10 cryopump, 18 low temperature cryopanel, 19 high temperature cryopanel, 38 housing, 72 roughing valve, 74 purge valve, 94 pressure sensor, 100 cryopump control unit, 102 regeneration control unit, 110 valve control unit, 112 pressure monitoring unit, 114 pressure drop rate calculation unit, 116 pressure drop rate monitoring unit, 118 phase transition estimation unit.
Claims (7)
クライオポンプと、
前記クライオポンプから凝縮物を排出する排出処理であって、前記クライオポンプの粗引きが実行される排出処理と、前記クライオポンプを再冷却するクールダウン処理とを含む再生シーケンスに従って前記クライオポンプを制御する再生制御部と、を備え、
前記クライオポンプは、
クライオパネルと、
前記クライオパネルを収容するクライオポンプ容器と、
前記クライオポンプ容器の粗引きと前記クライオポンプ容器へのパージガスの供給が交互に実行されるラフアンドパージの間に前記クライオポンプ容器内の圧力を測定する圧力センサと、
前記クライオポンプ容器に設けられた粗引きバルブと、を備え、
前記再生制御部は、
前記クライオポンプの粗引き中における前記圧力センサの測定圧力が前記クライオポンプのベース圧より高い準ベース圧よりも高いか否かを判定する圧力監視部と、
前記クライオポンプの粗引き中における前記クライオポンプ内の圧力降下率を演算する圧力降下率演算部と、
前記粗引き中における前記圧力降下率の縮小を検出する圧力降下率監視部と、を備え、
前記再生制御部は、前記ラフアンドパージにおいて、
前記圧力センサの測定圧力が前記準ベース圧に達するとき、前記粗引きを終了し、
前記粗引き中の圧力降下率が圧力降下率しきい値を下回るとき、前記圧力センサの測定圧力が前記準ベース圧よりも高い場合であっても、前記粗引きを終了するように前記粗引きバルブを制御し、
前記再生制御部は、前記ラフアンドパージに続いて、排出完了条件が満たされるか否かを判定し、前記排出完了条件が満たされる場合に前記排出処理を完了し前記クールダウン処理を開始し、
前記再生制御部は、前記ベース圧での単位時間あたりの圧力上昇量がしきい値を下回る場合に、前記排出完了条件が満たされたと判定することを特徴とするクライオポンプシステム。 A cryopump system,
With a cryopump,
A discharge process for discharging condensate from the cryopump, wherein the cryopump is controlled in accordance with a regeneration sequence including a discharge process in which roughing of the cryopump is executed and a cool-down process for recooling the cryopump. A playback control unit,
The cryopump is
With cryopanels,
A cryopump container for accommodating the cryopanel;
A pressure sensor for measuring the pressure in the cryopump container during rough and purge in which roughing of the cryopump container and supply of purge gas to the cryopump container are alternately performed;
A roughing valve provided in the cryopump container,
The reproduction control unit
A pressure monitoring unit for determining whether or not a measured pressure of the pressure sensor during roughing of the cryopump is higher than a quasi-base pressure higher than a base pressure of the cryopump;
A pressure drop rate calculating unit for calculating a pressure drop rate in the cryopump during roughing of the cryopump;
A pressure drop rate monitoring unit that detects a reduction in the pressure drop rate during the roughing, and
The regeneration control unit, in the rough and purge,
When the measured pressure of the pressure sensor reaches the quasi-base pressure, the roughing is terminated,
When the pressure drop rate during the roughing is below the pressure drop rate threshold, the roughing is finished so that the roughing is finished even if the pressure sensor's measured pressure is higher than the quasi-base pressure. Control the valve,
The regeneration control unit determines whether or not a discharge completion condition is satisfied following the rough and purge, completes the discharge process and starts the cool-down process when the discharge completion condition is satisfied,
The cryopump system, wherein the regeneration control unit determines that the discharge completion condition is satisfied when a pressure increase amount per unit time at the base pressure falls below a threshold value.
前記再生制御部は、前記粗引き中における前記圧力降下率の縮小が検出された場合に前記凝縮物の再凍結を推定する相転移推定部を備えることを特徴とする請求項1に記載のクライオポンプシステム。 The regeneration sequence includes a heating process for heating the cryopump from a very low temperature to a melting point of the condensate or higher.
The cryoregenerative unit according to claim 1, wherein the regeneration control unit includes a phase transition estimation unit that estimates refreezing of the condensate when a reduction in the pressure drop rate during the roughing is detected. Pump system.
前記再生制御部は、
前記圧力センサの測定圧力が前記準ベース圧に達するとき、前記パージガスの供給を開始し、
前記粗引き中の圧力降下率が圧力降下率しきい値を下回るとき、前記圧力センサの測定圧力が前記準ベース圧よりも高い場合であっても、前記パージガスの供給を開始するように前記パージバルブを制御することを特徴とする請求項1または2に記載のクライオポンプシステム。 The cryopump further includes a purge valve provided in the cryopump container,
The reproduction control unit
When the measured pressure of the pressure sensor reaches the quasi-base pressure, the supply of the purge gas is started,
When the pressure drop rate during the roughing is below a pressure drop rate threshold, the purge valve is configured to start the supply of the purge gas even when the measured pressure of the pressure sensor is higher than the quasi-base pressure. The cryopump system according to claim 1, wherein the cryopump system is controlled.
クライオポンプから凝縮物を排出する排出処理であって、前記クライオポンプの粗引きと前記クライオポンプへのパージガスの供給が交互に実行されるラフアンドパージを含む排出処理と、前記クライオポンプを再冷却するクールダウン処理とを含む再生シーケンスに従って前記クライオポンプを制御する再生制御部を備え、
前記再生制御部は、
前記クライオポンプの粗引き中における前記クライオポンプ内の測定圧力が前記クライオポンプのベース圧より高い準ベース圧よりも高いか否かを判定する圧力監視部と、
前記クライオポンプの粗引き中における前記クライオポンプ内の圧力降下率を演算する圧力降下率演算部と、
前記粗引き中における前記圧力降下率の縮小を検出する圧力降下率監視部と、を備え、
前記再生制御部は、前記ラフアンドパージにおいて、
前記クライオポンプ内の測定圧力が前記準ベース圧に達するとき、前記粗引きを終了し、
前記粗引き中の圧力降下率が圧力降下率しきい値を下回るとき、前記クライオポンプ内の測定圧力が前記準ベース圧よりも高い場合であっても、前記粗引きを終了し、
前記再生制御部は、前記ラフアンドパージに続いて、排出完了条件が満たされるか否かを判定し、前記排出完了条件が満たされる場合に前記排出処理を完了し前記クールダウン処理を開始し、
前記再生制御部は、前記ベース圧での単位時間あたりの圧力上昇量がしきい値を下回る場合に、前記排出完了条件が満たされたと判定することを特徴とするクライオポンプ制御装置。 A cryopump control device,
Discharging process for discharging condensate from the cryopump, including a roughing and purging process in which roughing of the cryopump and supply of purge gas to the cryopump are alternately performed, and recooling the cryopump A regeneration control unit that controls the cryopump in accordance with a regeneration sequence including a cool-down process.
The reproduction control unit
A pressure monitoring unit that determines whether a measured pressure in the cryopump during roughing of the cryopump is higher than a quasi-base pressure higher than a base pressure of the cryopump;
A pressure drop rate calculating unit for calculating a pressure drop rate in the cryopump during roughing of the cryopump;
A pressure drop rate monitoring unit that detects a reduction in the pressure drop rate during the roughing, and
The regeneration control unit, in the rough and purge,
When the measured pressure in the cryopump reaches the quasi-base pressure, the roughing is terminated,
When the pressure drop rate during the roughing is below the pressure drop rate threshold, even if the measured pressure in the cryopump is higher than the quasi-base pressure, the roughing is terminated,
The regeneration control unit determines whether or not a discharge completion condition is satisfied following the rough and purge, completes the discharge process and starts the cool-down process when the discharge completion condition is satisfied,
The regeneration control unit determines that the discharge completion condition is satisfied when a pressure increase amount per unit time at the base pressure is lower than a threshold value.
クライオポンプから凝縮物を排出する排出処理であって、前記クライオポンプの粗引きと前記クライオポンプへのパージガスの供給が交互に実行されるラフアンドパージを含む排出処理と、前記クライオポンプを再冷却するクールダウン処理とを含む再生シーケンスに従って前記クライオポンプを制御することを備え、
前記制御することは、前記ラフアンドパージにおいて、
前記クライオポンプの粗引き中における前記クライオポンプ内の測定圧力が前記クライオポンプのベース圧より高い準ベース圧よりも高いか否かを判定することと、
前記クライオポンプの粗引き中における前記クライオポンプ内の圧力降下率を演算することと、
前記粗引き中における前記圧力降下率の縮小を検出することと、
前記クライオポンプ内の測定圧力が前記準ベース圧に達するとき、前記粗引きを終了することと、
前記粗引き中の圧力降下率が圧力降下率しきい値を下回るとき、前記クライオポンプ内の測定圧力が前記準ベース圧よりも高い場合であっても、前記粗引きを終了することと、を備え、
前記制御することは、前記ラフアンドパージに続いて、排出完了条件が満たされるか否かを判定し、前記排出完了条件が満たされる場合に前記排出処理を完了し前記クールダウン処理を開始することを備え、
前記ベース圧での単位時間あたりの圧力上昇量がしきい値を下回る場合に、前記排出完了条件が満たされたと判定されることを特徴とする方法。 A cryopump regeneration method,
Discharging process for discharging condensate from the cryopump, including a roughing and purging process in which roughing of the cryopump and supply of purge gas to the cryopump are alternately performed, and recooling the cryopump And controlling the cryopump according to a regeneration sequence including a cool-down process
The controlling is performed in the rough and purge.
Determining whether the measured pressure in the cryopump during roughing of the cryopump is higher than a quasi-base pressure higher than the base pressure of the cryopump;
Calculating a pressure drop rate in the cryopump during roughing of the cryopump;
Detecting a reduction in the pressure drop rate during the roughing;
Ending the roughing when the measured pressure in the cryopump reaches the quasi-base pressure;
When the pressure drop rate during the roughing is below a pressure drop rate threshold value, the roughing is terminated even if the measured pressure in the cryopump is higher than the quasi-base pressure; Prepared,
The controlling determines whether or not a discharge completion condition is satisfied following the rough-and-purge, and completes the discharge process and starts the cool-down process when the discharge completion condition is satisfied. With
The method according to claim 1, wherein the discharge completion condition is determined to be satisfied when a pressure increase amount per unit time at the base pressure is below a threshold value.
クライオパネルと、
前記クライオパネルを収容するクライオポンプ容器と、
前記クライオポンプ容器の粗引きと前記クライオポンプ容器へのパージガスの供給が交互に実行されるラフアンドパージの間に前記クライオポンプ容器内の圧力を測定する圧力センサと、
前記クライオポンプ容器に設けられた粗引きバルブと、を備え、
前記粗引きバルブは、前記ラフアンドパージにおいて、
前記圧力センサの測定圧力が前記クライオポンプのベース圧より高い準ベース圧に達するとき、前記粗引きを終了し、
前記粗引き中の圧力降下率が圧力降下率しきい値を下回るとき、前記圧力センサの測定圧力が前記準ベース圧よりも高い場合であっても、前記粗引きを終了するように構成され、
前記クライオポンプは、前記ラフアンドパージに続いて、排出完了条件が満たされるか否かを判定し、前記排出完了条件が満たされる場合に前記クライオポンプの再生シーケンスの排出処理を完了しクールダウン処理を開始するように構成され、
前記ベース圧での単位時間あたりの圧力上昇量がしきい値を下回る場合に、前記排出完了条件が満たされたと判定されることを特徴とするクライオポンプ。 A cryopump,
With cryopanels,
A cryopump container for accommodating the cryopanel;
A pressure sensor for measuring the pressure in the cryopump container during rough and purge in which roughing of the cryopump container and supply of purge gas to the cryopump container are alternately performed;
A roughing valve provided in the cryopump container,
The roughing valve is in the rough and purge,
When the measured pressure of the pressure sensor reaches a quasi-base pressure higher than the base pressure of the cryopump, the roughing is terminated,
When the pressure drop rate during the roughing is below a pressure drop rate threshold, the roughing is terminated even if the measured pressure of the pressure sensor is higher than the quasi-base pressure,
The cryopump determines whether or not a discharge completion condition is satisfied following the rough-and-purge, and completes a discharge process of the regeneration sequence of the cryopump when the discharge completion condition is satisfied and performs a cool-down process. Configured to start
The cryopump according to claim 1, wherein the discharge completion condition is determined to be satisfied when a pressure increase amount per unit time at the base pressure falls below a threshold value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019152590A JP2019203508A (en) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | Cryopump system, cryopump controller, cryopump regeneration method and cryopump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019152590A JP2019203508A (en) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | Cryopump system, cryopump controller, cryopump regeneration method and cryopump |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015031852A Division JP2016153617A (en) | 2015-02-20 | 2015-02-20 | Cryopump system, cryopump control device and cryopump regeneration method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019203508A true JP2019203508A (en) | 2019-11-28 |
Family
ID=68726481
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019152590A Pending JP2019203508A (en) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | Cryopump system, cryopump controller, cryopump regeneration method and cryopump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019203508A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114382677A (en) * | 2020-10-05 | 2022-04-22 | 住友重机械工业株式会社 | Cryopump and method for regenerating cryopump |
WO2023176157A1 (en) * | 2022-03-16 | 2023-09-21 | 住友重機械工業株式会社 | Cryopump regeneration method and cryopump |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08507115A (en) * | 1993-02-26 | 1996-07-30 | ヘリツクス・テクノロジー・コーポレーシヨン | Cryogenic vacuum pump with electronically controlled regeneration |
JPH0914133A (en) * | 1995-06-29 | 1997-01-14 | Daikin Ind Ltd | Cryopump and regeneration method for cryopump |
US6022195A (en) * | 1988-09-13 | 2000-02-08 | Helix Technology Corporation | Electronically controlled vacuum pump with control module |
JP2012237293A (en) * | 2011-05-13 | 2012-12-06 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Cryopump system and method for regenerating cryopump |
JP2014173571A (en) * | 2013-03-12 | 2014-09-22 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Cryopump and regeneration method of the same |
-
2019
- 2019-08-23 JP JP2019152590A patent/JP2019203508A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6022195A (en) * | 1988-09-13 | 2000-02-08 | Helix Technology Corporation | Electronically controlled vacuum pump with control module |
JPH08507115A (en) * | 1993-02-26 | 1996-07-30 | ヘリツクス・テクノロジー・コーポレーシヨン | Cryogenic vacuum pump with electronically controlled regeneration |
JPH0914133A (en) * | 1995-06-29 | 1997-01-14 | Daikin Ind Ltd | Cryopump and regeneration method for cryopump |
JP2012237293A (en) * | 2011-05-13 | 2012-12-06 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Cryopump system and method for regenerating cryopump |
JP2014173571A (en) * | 2013-03-12 | 2014-09-22 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Cryopump and regeneration method of the same |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114382677A (en) * | 2020-10-05 | 2022-04-22 | 住友重机械工业株式会社 | Cryopump and method for regenerating cryopump |
CN114382677B (en) * | 2020-10-05 | 2024-05-10 | 住友重机械工业株式会社 | Cryopump and method for regenerating cryopump |
WO2023176157A1 (en) * | 2022-03-16 | 2023-09-21 | 住友重機械工業株式会社 | Cryopump regeneration method and cryopump |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101990521B1 (en) | Cryopump system, controlling apparatus for cryopump, and regeneration method of cryopump | |
JP6253464B2 (en) | Cryopump and method for regenerating cryopump | |
JP6124626B2 (en) | Cryopump and regeneration method thereof | |
JP5808691B2 (en) | Cryopump and method for regenerating cryopump | |
JP5679910B2 (en) | Cryopump control device, cryopump system, and cryopump vacuum degree determination method | |
JP5846966B2 (en) | Cryopump and regeneration method thereof | |
JP6351525B2 (en) | Cryopump system, cryopump control device, and cryopump regeneration method | |
JP7455040B2 (en) | Cryopump and cryopump regeneration method | |
TWI630321B (en) | Cryopump, cryopump occluded gas amount estimation device, and cryopump occluded gas amount estimation method | |
JP2019203508A (en) | Cryopump system, cryopump controller, cryopump regeneration method and cryopump | |
KR102597865B1 (en) | Cryopump and cryopump monitoring method | |
WO2023176157A1 (en) | Cryopump regeneration method and cryopump |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190830 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200730 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200901 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201027 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210309 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210506 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20210817 |