CN103225594B - 低温泵及低温泵的修理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低温泵及低温泵的修理方法，其能够更轻松地进行修理。本发明的低温泵（100）具备：壳体（102）；电气安装控制部（112），控制低温泵（100）；抽气阀（104），设于外部的净化用气源与壳体（102）内部之间的流路上；粗抽阀（106），设于外部的泵与壳体（102）内部之间的流路上；通气阀（108），设于壳体（102）的内部与外部之间的流路上；及皮拉尼压力计（110），用于测定壳体（102）内部的压力。电气安装控制部（112）通过配线分别与抽气阀（104）、粗抽阀（106）、通气阀（108）及皮拉尼压力计（110）连接。各配线上设有部件侧的连接器和电气安装控制部侧的连接器。部件侧的连接器构成为能够与电气安装控制部侧的连接器进行装卸。

Description

低温泵及低温泵的修理方法

技术领域

本发明涉及一种低温泵及低温泵的修理方法。

背景技术

低温泵为通过冷凝或吸附将气体分子捕捉于冷却成超低温的低温板上而进行排气的真空泵（例如，参考专利文献1）。低温泵为了实现半导体电路制造工艺等所要求的清洁的真空环境而被广泛地利用。低温泵为所谓的气体捕集式真空泵，因此需要定期地向外部排出捕捉气体的再生。

专利文献1：国际公开第05/052369号小册子

由于启动半导体电路制造工艺花费成本和时间，因此应避免由装置的不良状态等引起的制造工艺的无法预测的停止。因此，为了实现制造工艺所要求的真空环境而使用多个低温泵的情况较多。一个低温泵发生故障而处于修理中的期间，由其他低温泵来维持真空环境。这时若考虑其他低温泵发生故障的可能性随时间增大，则优选尽早修复发生故障的低温泵。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够更轻松地进行修理的低温泵。

本发明的一种形态涉及低温泵。该低温泵具备：低温泵的壳体；电气安装控制部，控制低温泵；抽气阀，设于外部的净化用气源与壳体内部之间的流路上；粗抽阀，设于外部的泵与壳体内部之间的流路上；通气阀，设于壳体的内部与外部之间的流路上；及压力计，用于测定壳体内部的压力。电气安装控制部通过配线与抽气阀、粗抽阀、通气阀及压力计中的至少一个部件连接，配线上设有部件侧的连接器和电气安装控制部侧的连接器，部件侧的连接器构成为能够与电气安装控制部侧的连接器进行装卸。

本发明的另一种形态为低温泵。该低温泵具备：控制低温泵的电气安装控制部；及由配线与电气安装控制部连接的部件。配线上设有部件侧的连接器和电气安装控制部侧的连接器，部件侧的连接器构成为能够与电气安装控制部侧的连接器进行装卸，当解除部件侧的连接器和电气安装控制部侧的连接器的结合时，能够在部件侧的连接器附带于部件的状态下拆卸部件。

本发明的另一其他形态为上述低温泵的修理方法。该修理方法包括：诊断低温泵的故障的步骤；当发现部件的故障时，解除部件侧的连接器与电气安装控制部侧的连接器的结合的步骤；将附带有部件侧的连接器的部件从低温泵拆卸的步骤；将与部件对应的新的部件安装于低温泵的步骤；及连接新的部件侧的连接器和电气安装控制部侧的连接器的步骤。

另外，本发明提供一种低温泵，其具备：控制低温泵的电气安装控制部；及通过配线与所述电气安装控制部连接的部件，所述配线上设有所述部件侧的连接器和所述电气安装控制部侧的连接器，所述部件侧的连接器构成为能够与所述电气安装控制部侧的连接器进行装卸，当解除所述部件侧的连接器和所述电气安装控制部侧的连接器的结合时，能够在所述部件侧的连接器附带于所述部件的状态下拆卸所述部件。

另外，将以上构成要件的任意组合、或本发明的构成要件或表现在装置、方法、系统等之间相互置换的内容也都作为本发明的形态而有效。

发明效果

根据本发明，能够提供一种能够更轻松地进行修理的低温泵。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的低温泵的主视图。

图2是本发明的实施方式所涉及的低温泵的侧视图。

图3是本发明的实施方式所涉及的低温泵的后视图。

图4是表示从低温泵拆下的状态的抽气阀的外观图。

图5是表示从低温泵拆下的状态的粗抽阀的外观图。

图6是表示抽气阀发生故障时低温泵的修理方法的一连串的步骤的流程图。

图中：100-低温泵，102-壳体，104-抽气阀，106-粗抽阀，108-通气阀，110-皮拉尼压力计，112-电气安装控制部，122-制冷机。

具体实施方式

以下，设为对各附图中所示的相同或等同的构成要件、部件、处理附加相同的符号，并适宜省略重复的说明。并且，各附图中的部件的尺寸为了方便理解适当扩大、缩小而表示。并且，在说明实施方式的基础上，在各附图中对不重要的部件的一部分省略表示。

本实施方式所涉及的低温泵中，通过将阀或压力计等安装在壳体上的电气安装部件模块化，而使这些电气安装部件的装卸更轻松。通过这种模块化，尤其由于故障等导致的电气安装部件的更换变得更轻松。

图1是本实施方式所涉及的低温泵100的主视图。图2是低温泵100的侧视图。图3是低温泵100的后视图。图2及图3中省略配线的图示。低温泵100用于在真空环境中对物体进行处理的真空处理装置的真空腔室（未图示）的真空排气。真空处理装置例如为离子注入装置或溅射装置等在半导体制造工序中使用的装置。

低温泵100安装于真空腔室，并且用于将真空腔室内部的真空度提高至所希望的工艺所要求的水平。例如在真空腔室实现10^-5Pa至10^-8Pa左右的较高真空度。低温泵100具备：低温泵100的壳体102，容纳低温板（未图示）；制冷机122，用于冷却低温板；抽气阀104，设于外部的净化用气源（未图示）与壳体102内部之间的流路上；粗抽阀106，设于外部的粗抽泵（未图示）与壳体102内部之间的流路上；通气阀108，设于壳体102的内部与外部之间的流路上；压力计即皮拉尼压力计110，用于测定壳体102的内部的压力；及电气安装控制部112，由配线114、116、117、118分别与抽气阀104、粗抽阀106、通气阀108及皮拉尼压力计110连接。

另外，包含低温板的壳体102内部的结构可采用广泛公知的结构，例如在专利文献1中记载有其一例，因此在这里不进行详述。

电气安装控制部112控制低温泵100。尤其，电气安装控制部112控制抽气阀104、粗抽阀106及通气阀108的开闭，并由皮拉尼压力计110获取壳体102内部压力的测定值。电气安装控制部112包括金属制箱体和安装于箱体内的多张电路基板。

电气安装控制部112具备：执行各种运算处理的CPU（CentralProcessing Unit）、储存各种控制程序的ROM（Read Only Memory）、作为用于数据储存或程序执行的作业区而利用的RAM（Random Access Memory）、输入输出界面及存储器等。并且，电气安装控制部112构成为还能够与用于控制真空处理装置的主控制器（未图示）进行通信。电气安装控制部112安装于制冷机122的阀驱动马达122a。

制冷机122例如为吉福德-麦克马洪式制冷机（所谓GM制冷机）等制冷机。制冷机122经制冷剂管120连接于压缩机（未图示）。压缩机压缩例如氦等制冷剂气体即工作气体，并经制冷剂管120供给到制冷机122。

工作气体从压缩机朝向制冷机122，或从制冷机122朝向压缩机的流动通过制冷机122内的旋转阀（未图示）切换。阀驱动马达122a从外部电源接收电力供给来使旋转阀旋转。

电气安装控制部112根据低温板的温度来控制制冷机122。因此，低温板上设有温度传感器（未图示）。温度传感器经设于壳体102上的气密型温度传感器连接器126与电气安装控制部112连接。电气安装控制部112可通过控制阀驱动马达122a的运行频率来控制冷却温度。

壳体102具有形成为一端具有开口且另一端闭塞的圆筒状形状的部位（以下，称为“主体部”）102a。该开口作为用于接收应从连接低温泵100的溅射装置等真空腔室排气的气体的泵口102b而设置。泵口102b通过主体部102a的一端部内表面来划分。并且主体部102a上，除作为泵口102b的开口，另外形成有用于插穿制冷机122的开口（未图示）。该开口上安装有圆筒状制冷机容纳部102c的一端，制冷机容纳部102c的另一端安装于制冷机122的箱体。制冷机容纳部102c为壳体102的一部分，容纳制冷机122的缸体（未图示）。

安装凸缘102d从泵口102b朝向半径方向外侧延伸。低温泵100利用安装凸缘102d安装于真空腔室。

为了抑制来自真空腔室等的辐射热的流入，在泵口102b设有挡板128。挡板128形成为例如百叶窗结构或人字形结构。挡板128可形成为同心圆状，或者也可形成为格子状等其他形状。通过制冷机122冷却挡板128。

抽气阀104为连接或遮断低温泵100和净化用气源的电磁阀。抽气阀104的电磁部经抽气阀用配线114与电气安装控制部112连接。净化用气源可为供给氮气等净化气体的装置。抽气阀104通过VCR（注册商标）或Swagelok（注册商标）等联轴器分别安装于净化用气源侧的配管124及壳体102的主体部102a。

抽气阀104经过抽气阀用配线114通电时成为开启状态，反之则成为关闭状态。即，电气安装控制部112通过向抽气阀用配线114供给/不供给电力来控制抽气阀104的开闭。

在低温泵100的通常动作期间即真空排气运行期间抽气阀104设为关闭状态。低温泵100的再生期间需要向壳体102的内部导入净化气体时，抽气阀104设为开启状态。能够通过使抽气阀104在预定的期间成为开启状态，从而将预定量的净化气体导入壳体102的内部。

抽气阀用配线114的中途设有一对连接器。抽气阀用配线114具有抽气阀侧配线114a、抽气阀侧连接器114b、第1电气安装侧连接器114c及第1电气安装侧配线114d。抽气阀侧配线114a的一端直接即不经连接器与抽气阀104的电磁部连接，另一端与抽气阀侧连接器114b连接。第1电气安装侧配线114d的一端与第1电气安装侧连接器114c连接，另一端存在于电气安装控制部112的内部。尤其，第1电气安装侧配线114d经过设于电气安装控制部112的箱体的开口导入于电气安装控制部112的内部。

抽气阀侧连接器114b构成为能够与第1电气安装侧连接器114c进行装卸。尤其，抽气阀侧连接器114b及第1电气安装侧连接器114c构成为对应的一对连接器，例如可采用ATX连接器的阳型和阴型。

粗抽阀106为连接或遮断低温泵100和粗抽泵的电磁阀。粗抽阀106的电磁部经粗抽阀用配线116与电气安装控制部112连接。粗抽阀106经快速联接器（也称为NW型、KF型，遵照ISO2861-1的联接器）分别安装于粗抽泵侧的配管及壳体102的制冷机容纳部102c。另外，作为联接器可采用其他装卸轻松的弹性体密封件规格的真空联接器，例如遵照ISO1609的联接器或VF/VG凸缘。

粗抽阀106经过粗抽阀用配线116通电时成为开启状态，反之则成为关闭状态。即，电气安装控制部112通过向粗抽阀用配线116供给/不供给电力来控制粗抽阀106的开闭。

低温泵100的真空排气运行期间粗抽阀106设为关闭状态。低温泵100开始工作时或再生期间，粗抽阀106设为开启状态。能够通过将粗抽阀106设为开启状态且使粗抽泵动作，使壳体102的内部朝向低温泵100的动作压力范围的低真空区域，换言之作为低温泵100的动作开始压力即基压水平进行减压。基压水平相当于粗抽泵的高真空区域，包含于粗抽泵和低温泵100的动作压力范围的重合部分。基压水平例如为1Pa以上10Pa以下的范围。

粗抽阀用配线116具有粗抽阀侧配线116a、粗抽阀侧连接器116b、第2电气安装侧连接器116c及第2电气安装侧配线116d。粗抽阀用配线116与抽气阀用配线114相同地构成。

通气阀108为连接或遮断低温泵100和外部环境的电磁阀。通气阀108的电磁部经通气阀用配线117与电气安装控制部112连接。通气阀108经快速联接器安装于壳体102的制冷机容纳部102c。

通气阀108经过通气阀用配线117通电时成为开启状态，反之则成为关闭状态。即，电气安装控制部112通过向通气阀用配线117供给/不供给电力来控制通气阀108的开闭。

通气阀108构成为还能够作为所谓安全阀而发挥作用。通气阀108预先设定有闭阀力，以使预定差压作用时机械地开阀。该设定差压例如能够考虑可作用于壳体102的内压或壳体102的构造上的耐久性等而适当地进行设定。低温泵100的外部环境通常为大气压，因此设定差压以大气压为基准设定为预定值。

低温泵100的真空排气运行期间通气阀108设为关闭状态。如低温泵100的再生期间等从低温泵100放出流体时，通气阀108设为开启状态。另一方面，当将壳体102的内部侧设为高压的设定差压发生作用时，通气阀108机械地开阀。因此，壳体102的内部因某种原因而成为高压时无需控制就使通气阀108机械地开阀。由此能够放出壳体102的内部的高压。这样，通气阀108作为安全阀发挥作用。

通气阀用配线117具有通气阀侧配线117a、通气阀侧连接器117b、第3电气安装侧连接器117c及第3电气安装侧配线117d。通气阀用配线117与抽气阀用配线114相同地构成。

皮拉尼压力计110周期性地测定制冷机容纳部102c内部的压力即壳体102内部的压力，并将表示已测定的压力的电信号经压力计用配线118输出到电气安装控制部112。皮拉尼压力计110经快速联接器安装于壳体102的制冷机容纳部102c。另外，皮拉尼压力计110可安装于主体部102a。

压力计用配线118具有第4电气安装侧连接器118a、第4电气安装侧配线118b、及压力计侧连接器118c。第4电气安装侧配线118b的一端与第4电气安装侧连接器118a连接，另一端存在于电气安装控制部112的内部。第4电气安装侧连接器118a构成为能够与压力计侧连接器118c进行装卸，压力计侧连接器118c设于皮拉尼压力计110的箱体。作为第4电气安装侧连接器118a及压力计侧连接器118c例如可采用D-sub连接器的阳型和阴型。

图4是表示从低温泵100拆下的状态的抽气阀104的外观图。解除抽气阀侧连接器114b和第1电气安装侧连接器114c的结合时，能够在抽气阀侧连接器114b附带于抽气阀104的状态下将抽气阀104拆下。即，将抽气阀104从低温泵100拆卸时，从第1电气安装侧连接器114c分离抽气阀侧连接器114b，并松动配管的联轴器。分离后的抽气阀侧连接器114b附带于被拆下的抽气阀104。

图5是表示从低温泵100拆下的状态的粗抽阀106的外观图。与第2电气安装侧连接器116c分离后的粗抽阀侧连接器116b附带于粗抽阀106这一点与图4所示的抽气阀104相同。

对基于以上结构的低温泵100的动作进行说明。

当低温泵100工作时，首先在其工作前经过粗抽阀106由粗抽泵将壳体102的内部粗抽至动作开始压力程度。压力通过皮拉尼压力计110测定。之后使低温泵100工作。在电气安装控制部112的控制下，通过制冷机122的驱动来使冷却台（未图示）冷却，且热连接于冷却台的挡板128或低温板也被冷却。

被冷却的挡板128对从真空腔室朝向低温泵100内部飞来的气体分子进行冷却，使在该冷却温度下蒸气压充分变低的气体（例如水分）冷凝于表面而被排气。使在挡板128的冷却温度下蒸气压无法充分变低的气体穿过挡板128进入主体部102a的内部。进入的气体分子中，在低温板的冷却温度下蒸气压充分变低的气体冷凝于低温板表面而被排气。在其冷却温度下蒸气压也不会充分变低的气体（例如氢等）由粘结于冷却板的表面并已被冷却的吸附剂（未图示）吸附而被排气。这样，低温泵100能够使安装端的真空腔室的真空度达到所希望的水平。

通过继续进行排气运行，气体逐渐蓄积于低温泵100。为了将蓄积的气体排出到外部，从开始排气运行后经过预定时间时或满足预定再生开始条件时，进行低温泵100的再生。

再生处理包括升温工序、排出工序及冷却工序。升温工序中，通过未图示的加热器等使挡板128及低温板的温度上升。低温板从用于真空排气运行的冷却温度被加热至例如常温附近的再生温度（例如约300K）。

排出工序中，从低温板表面再气化后的气体向低温泵100的外部排出。再气化后的气体例如经过粗抽阀106或通气阀108排出到外部。再气化后的气体与按照需要经过抽气阀104导入的净化气体一同从低温泵100排出。

冷却工序中，为了重新开始真空排气运行，低温板被再冷却。开始制冷机122的冷却运行。可在冷却工序的至少一部分中进行经过粗抽阀106的粗抽。由此完成再生处理。

基于本实施方式所涉及的低温泵100，由于分别连接抽气阀104、粗抽阀106、通气阀108及皮拉尼压力计110与电气安装控制部112的配线被连接器化，因此这些部件的装卸变得更轻松。与这些部件和电气安装控制部不经连接器而直接由配线连接的情况相比，本实施方式中更换这些部件时的配线操作变得更简单。

阀或压力计未被模块化的以往的低温泵中，即使阀或压力计发生故障，也很难由用户自己更换。这是因为，为了更换这种阀或压力计，典型的有需要打开电气安装控制部的箱体并拆掉配线的处置，而这需要关于电气安装控制部的内部的充分的知识和用于不破坏电气安装控制部而分解并重新组装的充分的技术。因此，在以往，即使用户发现了故障部位，也多将低温泵整体送去修理或聘请服务工程师。这存在成本上不利，修复时间变长的可能性。

因此若采用本实施方式所涉及的被模块化的低温泵100，则用户能够通过从低温泵100的制造商得到与发生故障的部件对应的新的部件而更换，从而更轻松且迅速进行低温泵100的修理。因此，包括维护轻松这一点的低温泵100的商品价值提升，能够在低温泵市场更具有优势。

图6是表示抽气阀104发生故障时低温泵100的修理方法的一连串的步骤的流程图。用户通过达到真空度的恶化或异音等怀疑低温泵100的故障时，根据低温泵100的使用说明书中记载的预定的步骤来诊断低温泵100的故障（S202）。诊断的结果，假设在抽气阀104上发现了故障。用户通过向低温泵100的制造商咨询，得到与发生故障的抽气阀104对应的新的抽气阀（S204）。用户将抽气阀侧连接器114b和第1电气安装侧连接器114c分离（S206）。用户从低温泵100拆下附带有分离的抽气阀侧连接器114b的发生了故障的抽气阀104（S208）。用户将在步骤S204中得到的新的抽气阀安装到低温泵100上（S210）。用户连接新的抽气阀的抽气阀侧连接器和第1电气安装侧连接器114c（S212）。基本上通过以上步骤来完成低温泵100的抽气阀104的更换。如此用户能够更迅速且以低成本修复低温泵100。

另外，低温泵100的制造商的维护工程师可在用户站点执行上述修理方法。

本实施方式所涉及的低温泵100中，采用皮拉尼压力计110作为压力计。以往采用热电偶真空计（也称为TC压力计）作为压力计的情况较多。原理上，与热电偶真空计相比，皮拉尼压力计110对异物的耐性更高，因此更适于低温泵中的使用。

并且，凝集真空腔室内的气体分子，在再生时放出到外部之类的低温泵100的性质上，用于测定壳体102内的压力的压力计中易混入异物，所以会较频繁地发生压力计的更换。因此，本实施方式中压力计通过快速联接器等轻松装卸的机构安装于壳体102。由此，能够更顺利地进行压力计的更换。

以上对实施方式所涉及的低温泵100的结构及动作进行了说明。本领域技术人员可理解该实施方式为例示，这些各构成要件的组合上能够存在各种变形例，并且那样的变形例也属于本发明的范围内。

本发明的实施方式中，对抽气阀104安装于壳体102的情况进行了说明，但不限于此，抽气阀104可设于壳体102的内部与净化用气源之间的流路上，例如也可经预定长度的配管连接壳体102和抽气阀104。关于粗抽阀106、通气阀108及皮拉尼压力计110也相同。

本发明的实施方式中，对电气安装控制部112安装于制冷机122的情况进行了说明，但不限于此，这些也可单独存在。

本申请主张基于2012年01月31日申请的日本专利申请第2012-018834号的优先权。该申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

Claims (3)

1.一种低温泵的修理方法，其特征在于，

所述低温泵具备：低温泵的壳体；

电气安装控制部，控制低温泵；

抽气阀，设于外部的净化用气源与所述壳体内部之间的流路上；

粗抽阀，设于外部的泵与所述壳体内部之间的流路上；

通气阀，设于所述壳体的内部和外部之间的流路上；及

压力计，用于测定所述壳体内部的压力，

所述电气安装控制部通过配线与所述抽气阀、所述粗抽阀、所述通气阀及所述压力计中的至少一个部件连接，

所述配线上设有所述部件侧的连接器和所述电气安装控制部侧的连接器，

所述部件侧的连接器构成为能够与所述电气安装控制部侧的连接器进行装卸，

所述低温泵的修理方法具备：

诊断所述低温泵的故障的步骤；

当发现所述部件的故障时，解除所述部件侧的连接器与所述电气安装控制部侧的连接器的结合的步骤；

将附带所述部件侧的连接器的所述部件从所述低温泵拆卸的步骤；

将与所述部件对应的新的部件安装于所述低温泵上的步骤；及

连接新的所述部件侧的连接器和所述电气安装控制部侧的连接器的步骤。

2.如权利要求1所述的低温泵的修理方法，其特征在于，

当解除所述部件侧的连接器和所述电气安装控制部侧的连接器的结合时，能够在所述部件侧的连接器附带于所述部件的状态下拆卸所述部件。

3.如权利要求1或2所述的低温泵的修理方法，其特征在于，

所述压力计为皮拉尼压力计，

所述电气安装控制部通过所述配线与所述皮拉尼压力计连接。