CN114382677A - 低温泵及低温泵的再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于缩短低温泵的再生时间。低温泵(10)具备：温度传感器(26)，测定低温板(18)的温度；压力传感器(28)，测定低温泵容器(16)的内压；压力上升率比较部(110)，在测定温度在第1温度带且测定压力在第1压力区域时将低温泵容器的压力上升率与第1压力上升率阈值进行比较；及制冷机控制器(120)，若压力上升率低于第1压力上升率阈值，则控制制冷机以使低温板从第1温度带降温至第2温度带。压力上升率比较部(110)在测定温度在第2温度带且测定压力在第2压力区域时将低温泵容器的压力上升率与第2压力上升率阈值进行比较。第2压力区域比第1压力区域低，第2压力上升率阈值比第1压力上升率阈值小。

Description

低温泵及低温泵的再生方法

本申请主张基于2020年10月5日申请的日本专利申请第2020-168195号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种低温泵及低温泵的再生方法。

背景技术

低温泵是通过冷凝或吸附将气体分子捕捉到冷却至超低温的低温板上并进行排出的真空泵。通常，低温泵用于实现半导体电路制造工艺等中要求的清洁的真空环境。由于低温泵是所谓的气体捕集式真空泵，因此需要定期进行将捕捉到的气体排出到外部的再生。

专利文献1:日本专利第6351525号公报

发明内容

本发明的一种实施方式的示例性目的之一在于，缩短低温泵的再生时间。

根据本发明的一种实施方式，低温泵具备：制冷机；低温板，被制冷机冷却；低温泵容器，支承制冷机，并且容纳低温板；温度传感器，测定低温板的温度，并输出表示该温度的测定温度信号；压力传感器，测定低温泵容器的内压，并输出表示该内压的测定压力信号；压力上升率比较部，根据测定温度信号和测定压力信号并在低温板的温度在第1温度带且低温泵容器的内压在第1压力区域时将低温泵容器的压力上升率与第1压力上升率阈值进行比较；及制冷机控制器，若低温泵容器的压力上升率低于第1压力上升率阈值，则控制制冷机以使低温板从第1温度带降温至比其低的第2温度带。压力上升率比较部根据测定温度信号和测定压力信号并在低温板的温度在第2温度带且低温泵容器的内压在第2压力区域时将低温泵容器的压力上升率与第2压力上升率阈值进行比较。第2压力区域比第1压力区域低，第2压力上升率阈值比第1压力上升率阈值小。

根据本发明的一种实施方式，低温泵再生方法具备如下步骤：测定低温板的温度；测定低温泵容器的内压；在低温板的温度在第1温度带且低温泵容器的内压在第1压力区域时，将低温泵容器的压力上升率与第1压力上升率阈值进行比较；在低温泵容器的压力上升率低于第1压力上升率阈值时，将低温板从第1温度带冷却至比其低的第2温度带；及在低温板的温度在第2温度带且低温泵容器的内压在第2压力区域时，将低温泵容器的压力上升率与第2压力上升率阈值进行比较。第2压力区域比第1压力区域低，第2压力上升率阈值比第1压力上升率阈值小。

另外，以上构成要件的任意组合或将本发明的构成要件或表述方式在方法、装置、系统等之间彼此替换的方式也作为本发明的实施方式而有效。

根据本发明，能够缩短低温泵的再生时间。

附图说明

图1示意地表示实施方式所涉及的低温泵。

图2是表示实施方式所涉及的低温泵的再生方法的流程图。

图3是更详细地表示图2所示的再生方法的一部分的流程图。

图4是更详细地表示图2所示的再生方法的一部分的流程图。

图5是更详细地表示图2所示的再生方法的一部分的流程图。

图中：10-低温泵，14-制冷机，16-低温泵容器，18-低温板，20-粗抽阀，26-温度传感器，28-压力传感器，30-粗抽泵，110-压力上升率比较部，120-制冷机控制器，130-阀控制器。

具体实施方式

以下，参考附图，对本发明的实施方式进行详细说明。在以下说明及附图中，对相同或等同的构成要件、部件及处理标注相同的符号，并适当地省略重复说明。为了便于说明，在各附图中，适当设定各部分的比例和形状，除非另有说明，其并不作限定性解释。实施方式为示例，其对本发明的范围并不作任何限定。实施方式中记载的所有特征或其组合并不一定是发明的本质。

图1示意性地表示了实施方式所涉及的低温泵10。低温泵10例如安装于离子注入装置、溅射装置、蒸镀装置或其他真空处理装置的真空腔室，并且用于将真空腔室内部的真空度提高至所期望的真空处理中所要求的水平。例如，在真空腔室中实现10^-5Pa至10^-8Pa左右的高真空度。

低温泵10具备压缩机12、制冷机14、低温泵容器16、低温板18及低温泵控制器100。并且，低温泵10还具备粗抽阀20、吹扫阀22及通气阀24，这些阀设置于低温泵容器16上。

压缩机12构成为从制冷机14回收制冷剂气体并将所回收的制冷剂气体进行升压后重新将制冷剂气体供给到制冷机14。制冷机14还被称为膨胀机或冷头，其与压缩机12一同构成超低温制冷机。压缩机12与制冷机14之间的制冷剂气体的循环伴随制冷机14内的制冷剂气体的适当的压力变动和容积变动，由此构成产生寒冷的热力学循环，制冷机14的冷却台被冷却至所期望的超低温。由此，能够将与制冷机14的冷却台热连接的低温板18冷却至目标冷却温度(例如10K～20K)。制冷剂气体通常是氦气，但也可以使用其他适当的气体。为了便于理解，图1中用箭头来表示了制冷剂气体的流动方向。作为一例，超低温制冷机是二级式的吉福德-麦克马洪(Gifford-McMahon；GM)制冷机，但也可以是脉冲管制冷机、斯特林制冷机或其他类型的超低温制冷机。

低温泵容器16是被设计成在低温泵10的真空排气运行中保持真空并且能够承受周围环境的压力(例如大气压)的真空容器。低温泵容器16具备具有吸气口17的低温板容纳部16a及制冷机容纳部16b。低温板容纳部16a具有吸气口17开放且其相反侧则封闭的圆顶状形状，低温板18与制冷机14的冷却台一同容纳于其内部。制冷机容纳部16b具有圆筒状形状，其一端固定于制冷机14的室温部，另一端连接于低温板容纳部16a，并在其内部插入有制冷机14。如此，制冷机14被低温泵容器16支承。从低温泵10的吸气口17进入的气体通过冷凝或吸附被捕捉到低温板18。由于低温泵10的结构(例如，低温板18的配置和形状等)可以适当地采用各种公知的结构，因此在此不作详述。

粗抽阀20安装于低温泵容器16(例如，制冷机容纳部16b)上。粗抽阀20连接于设置在低温泵10的外部的粗抽泵30。粗抽泵30是用于将低温泵10真空抽气至其动作开始压力的真空泵。在粗抽阀20通过低温泵控制器100的控制而被开放的情况下，低温泵容器16与粗抽泵30连通，在粗抽阀20被关闭的情况下，低温泵容器16与粗抽泵30被切断。若打开粗抽阀20并使粗抽泵30进行动作，则能够对低温泵10进行减压。

吹扫阀22安装于低温泵容器16(例如，低温板容纳部16a)上。吹扫阀22连接于设置在低温泵10的外部的吹扫气体供给装置(未图示)。在吹扫阀22通过低温泵控制器100的控制而被开放的情况下，吹扫气体供给到低温泵容器16，在吹扫阀22被关闭的情况下，对低温泵容器16的吹扫气体的供给被切断。吹扫气体例如可以是氮气或其他干燥气体，吹扫气体的温度例如可以被调整为室温，或者可以被加热为比室温更高的温度。通过打开吹扫阀22从而使吹扫气体导入到低温泵容器16，能够使低温泵10升压。并且，能够使低温泵10从超低温升温至室温或比其更高的温度。

通气阀24安装于低温泵容器16(例如，制冷机容纳部16b)上。通气阀24的设置目的是为了从低温泵10的内部向外部排出流体。通气阀24连接于将排出的流体导入到低温泵10外部的储罐(未图示)的排出管道32。或者，在排出的流体无害的情况下，通气阀24也可以构成为将排出的流体直接释放到周围环境中。从通气阀24排出的流体基本上是气体，但也可以是液体或气液混合物。通气阀24除了可以通过控制而被开闭以外，还可以基于低温泵容器16内外的压差而机械性地打开。通气阀24例如为常闭型的控制阀，从而构成为还作为所谓的安全阀而发挥作用。

低温泵10设置有测定低温板18的温度并输出表示所测定的温度的测定温度信号的温度传感器26。温度传感器26例如安装于制冷机14的冷却台或低温板18上。低温泵控制器100与温度传感器26连接，从而接收其测定温度信号。

并且，低温泵10设置有测定低温泵容器16的内压并输出表示所测定的内压的测定压力信号的压力传感器28。压力传感器28安装于低温泵容器16(例如，制冷机容纳部16b)上。低温泵控制器100与压力传感器28连接，从而接收其测定压力信号。

低温泵控制器100构成为控制低温泵10。例如，在低温泵10的真空排气运行中，低温泵控制器100可以根据来自温度传感器26的低温板18的测定温度来控制制冷机14。并且，在低温泵10的再生运行中，低温泵控制器100可以根据来自压力传感器28的低温泵容器16内的测定压力(或者，根据需要，根据低温泵容器16内的测定压力及低温板18的测定温度)来控制制冷机14、粗抽阀20、吹扫阀22及粗抽泵24。低温泵控制器100可以一体地设置于低温泵10，也可以构成为与低温泵10分体的控制装置。

如图1所示，作为示例性的控制结构，低温泵控制器100具备压力上升率比较部110、制冷机控制器120及阀控制器130。

压力上升率比较部110构成为根据由压力传感器28测定的低温泵容器16的内压来执行所谓的压力上升率测试。低温泵再生期间的压力上升率测试是若低温泵容器16内的压力上升率未超过压力上升率阈值则判定为冷凝物从低温泵10充分排出的处理。压力上升率测试主要用于确认水分从低温泵10充分排出的情况。低温泵容器16内的压力上升率在关闭了设置于低温泵容器16上的各阀从而使低温泵容器16的内压从周围环境隔离的状态下通过压力传感器28来测定。压力上升率测试又被称为RoR(Rate-of-Rise：上升率)测试。

在以往的低温泵中，通常仅进行1个阶段的RoR测试，并且若该测试合格，则将低温泵从室温重新冷却至超低温从而完成再生。相对于此，在实施方式所涉及的低温泵10中，压力上升率比较部110构成为在不同的温度及压力条件下执行2个阶段的RoR测试。

作为第1RoR测试，压力上升率比较部110根据温度传感器26的测定温度信号和压力传感器28的测定压力信号并在低温板18的温度在第1温度带且低温泵容器16的内压在第1压力区域时将低温泵容器16的压力上升率与第1压力上升率阈值进行比较。作为第2RoR测试，压力上升率比较部110根据温度传感器26的测定温度信号和压力传感器28的测定压力信号并在低温板18的温度在第2温度带且低温泵容器16的内压在第2压力区域时将低温泵容器16的压力上升率与第2压力上升率阈值进行比较。第2温度带比第1温度带低。第2压力区域比第1压力区域低，第2压力上升率阈值比第1压力上升率阈值小。

如此，第1RoR测试在高温低真空环境下执行，第2RoR测试则与第1RoR测试相比在低温高真空环境下执行。

制冷机控制器120构成为在低温泵10的再生期间根据由温度传感器26测定的低温板18的温度和/或由压力传感器28测定的低温泵容器16的内压来控制制冷机14。例如，在第1RoR测试合格的情况下(即，低温泵容器16的压力上升率低于第1压力上升率阈值的情况下)，制冷机控制器120可以控制制冷机14以使低温板18从第1温度带降温至比其低的第2温度带。在第2RoR测试合格的情况下(即，低温泵容器16的压力上升率低于第2压力上升率阈值的情况下)，制冷机控制器120可以控制制冷机14以使低温板18从第2温度带降温至比其低的第3温度带。

阀控制器130构成为在低温泵10的再生期间根据由温度传感器26测定的低温板18的温度和/或由压力传感器28测定的低温泵容器16的内压来控制粗抽阀20、吹扫阀22及通气阀24。例如，在使低温板18从第1温度带降温至第2温度带的期间，阀控制器130可以根据压力传感器28的测定压力信号来控制粗抽阀20以使低温泵容器16的内压维持在规定的压力区域。

低温泵控制器100可以构成为存储用于定义低温泵10的再生顺序的各种参数。通过这种参数来确定再生顺序的各工序中允许的温度和/或压力的范围。例如，就RoR测试而言，作为参数可列举出允许执行RoR测试的温度及压力条件、压力上升率阈值等。这些参数可以根据低温泵10的设计者的经验或设计者所进行的实验和模拟试验等而适当地设定，并预先存储于低温泵控制器100中。

并且，低温泵控制器100可以构成为存储与低温泵10的再生或其他控制相关的信息，例如，温度传感器26的测定温度、压力传感器28的测定压力、各阀的开闭状态、RoR测试的结果等。低温泵控制器100可以构成为将这些信息以可视方式或其他形式通知给用户。低温泵控制器100可以构成为将这种信息发送至其他设备，例如可以经由因特网等网络将信息发送至远程设备。

关于低温泵控制器100的内部结构，在硬件方面可以通过以计算机的CPU或以存储器为代表的元件或电路来实现，在软件方面可以通过计算机程序等来实现，但是在图中适当地描绘成通过它们的协作来实现的功能框。本领域技术人员当然可以理解，这些功能框可以通过硬件与软件的组合以各种形式实现。

例如，低温泵控制器100可以通过CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)或微型计算机等的处理器(硬件)及处理器(硬件)所执行的软件程序的组合来实现。这种硬件处理器例如可以由FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等可编程逻辑设备构成，也可以是可编程逻辑控制器(PLC)等控制电路。软件程序可以是用于使低温泵控制器100执行低温泵10的再生的计算机程序。

图2是表示实施方式所涉及的低温泵10的再生方法的流程图。低温泵10的再生顺序包括升温工序(S10)、排出工序(S20)及降温工序(S60)。在低温泵10的再生期间，通过温度传感器26定期测定低温板18的温度，并且通过压力传感器28定期测定低温泵容器16的内压。

在升温工序(S10)中，利用经由吹扫阀22供给到低温泵容器16的吹扫气体或其他加热机构使低温泵10从超低温升温至室温或比其高的再生温度(例如，约290K至约300K)。低温泵10的升温例如还可以利用基于制冷机14的逆向升温，并且在低温泵10上设置有电加热器时也可以利用该电加热器。由此，被低温板18捕捉的气体重新被气化。

在排出工序(S20)中，气体从低温泵容器16通过通气阀24和排出管道32或者通过粗抽阀20和粗抽泵30排出到外部。在排出工序中，可以进行所谓的粗抽及吹扫。粗抽及吹扫是指：通过交替反复进行基于粗抽阀20的对低温泵容器16的粗抽与基于吹扫阀22的对低温泵容器16的吹扫气体的供给，从低温泵容器16排出残留于低温泵容器16内的气体(例如，被低温板18上的吸附材料(例如活性碳等)吸附的气体(例如水蒸气等))。

在该实施方式中，为了确认应排出的气体(主要为水分)从低温泵10充分排出的情况，若低温泵容器16的内压减压至第1压力区域(例如，选自10Pa至100Pa的范围或20Pa至30Pa的范围的压力值或压力范围)，则在不同的温度及压力条件下执行2个阶段的RoR测试。

首先，作为第1RoR测试(S30)，在低温板18的温度在第1温度带且低温泵容器16的内压在第1压力区域时，将低温泵容器16的压力上升率与第1压力上升率阈值进行比较。第1温度带例如可以比0℃高，也可以比低温泵10的耐热温度低。低温泵10的耐热温度例如可以选自50℃至80℃的范围。第1温度带例如可以是室温，也可以是选自15℃至25℃的范围的温度值或温度范围。第1压力上升率阈值例如可以是选自每分钟1Pa至每分钟50Pa的范围或每分钟5Pa至每分钟20Pa的范围的压力上升率的值。

若第1RoR测试(S30)合格，则作为预冷却(S40)，通过制冷机14使低温板18从第1温度带冷却至比其更低的第2温度带。第2温度带例如可以是选自50K以上且100K以下的范围的温度值或温度范围。预冷却的结果，低温泵容器16内的残留气体中的第2温度带下蒸气压充分下降的残留气体(例如，水蒸气等)会重新冷凝于低温板18上，由此低温泵容器16的内压从第1压力区域减压至比其低的第2压力区域。第2压力区域例如可以是选自0.01Pa至1Pa的范围的压力值或压力范围，例如可以小于0.1Pa。

在进行预冷却(S40)的过程中，可以控制粗抽阀20以使低温泵容器16的内压在低温板18从第1温度带降温至第2温度带的期间维持在规定的压力区域。规定的压力区域可以与执行第1RoR测试时的第1压力区域相同，例如可以是选自10Pa至100Pa的范围或20Pa至30Pa的范围的压力值或压力范围。

之后，作为第2RoR测试(S50)，在低温板18的温度在第2温度带且低温泵容器16的内压在第2压力区域时，将低温泵容器16的压力上升率与第2压力上升率阈值进行比较。第2压力上升率阈值比第1压力上升率阈值小。第2压力上升率阈值例如可以是选自每分钟0.05Pa至每分钟0.5Pa的范围的压力上升率的值(例如0.1Pa/分钟左右)。

若第2RoR测试(S50)合格，则结束排出工序(S20)，开始降温工序(S60)。通过制冷机14使低温板18从第2温度带冷却至比其低的第3温度带。第3温度带是能够进行低温泵10的真空排气运行的超低温，例如可以是选自10K至20K的范围的温度值或温度范围。如此完成再生，低温泵10能够重新开始真空排气运行。

图3至图5分别是更详细地表示图2所示的再生方法的一部分的流程图。图3中示出了第1RoR测试(S30)，图4中示出了预冷却(S40)，图5中示出了第2RoR测试(S50)。参考图3至图5对第1RoR测试(S30)、预冷却(S40)、第2RoR测试(S50)的一例进行说明。

如图3所示，作为执行第1RoR测试前的准备，打开粗抽阀20(S31)。若阀控制器130使粗抽阀20打开，则低温泵容器16被粗抽泵30粗抽从而被减压。该粗抽也可以作为上述粗抽及吹扫的一部分而进行。

在粗抽期间，温度传感器26测定低温板18的温度，压力传感器28测定低温泵容器16的内压(S32)。温度传感器26的测定温度信号与压力传感器28的测定压力信号提供到低温泵控制器100。

判定是否满足第1RoR测试的开始条件(S33)。第1RoR测试的开始条件为低温板18的温度在第1温度带且低温泵容器16的内压在第1压力区域。如上所述，第1温度带例如为室温(例如，选自15℃至25℃的范围的温度值或温度范围)，第1压力区域例如为选自20Pa至30Pa的范围的压力值或压力范围。

因此，压力上升率比较部110根据温度传感器26的测定温度信号和压力传感器28的测定压力信号来判定低温板18的温度是否在第1温度带并且低温泵容器16的内压是否在第1压力区域。压力上升率比较部110根据测定温度信号和测定压力信号将低温板18的测定温度与第1温度带进行比较，并将低温泵容器16的测定内压与第1压力区域进行比较。若测定温度在第1温度带且测定压力在第1压力区域，则压力上升率比较部110可以判定为满足第1RoR测试的开始条件。或者，压力上升率比较部110也可以在测定温度在第1温度带或是比其高的温度并且测定压力在第1压力区域或是比其低的压力时判定为满足第1RoR测试的开始条件。

若不满足第1RoR测试的开始条件(S33的“否”)，则通过温度传感器26重新测定低温板18的温度，并通过压力传感器28重新测定低温泵容器16的内压(S32)，从而重新判定是否满足第1RoR测试的开始条件(S33)。若低温板18的测定温度超出了第1温度带(例如，比第1温度带低)，则在重新测定温度之前，低温泵控制器100可以控制低温泵10的升温机构(例如，吹扫阀22、制冷机14、和/或电加热器)来调整低温板18的温度。若低温泵容器16的测定压力超出了第1压力区域(例如，比第1压力区域高)，则在重新测定压力之前，阀控制器130可以关闭粗抽阀20并打开吹扫阀22，之后关闭吹扫阀22并重新打开粗抽阀20。如此，可以在对低温泵容器16供给吹扫气体之后对低温泵容器16重新进行粗抽。

若满足第1RoR测试的开始条件(S33的“是”)，则关闭粗抽阀20(S34)。此时，阀控制器130不仅关闭粗抽阀20，而且还关闭吹扫阀22和通气阀24。由此，低温泵容器16从周围环境隔离。由此，开始第1RoR测试。

首先，通过压力传感器28测定低温泵容器16的内压(S35)。压力上升率比较部110将该测定压力用作第1RoR测试的基准压力。压力上升率比较部110判定从获取该基准压力起是否经过了第1测定时间(S36)。第1测定时间例如可以是几十秒至几分钟(例如，30秒至2分钟左右，或者例如1分钟)。压力上升率比较部110待机至经过第1测定时间(S36的“否”)。若经过了第1测定时间(S36的“是”)，则通过压力传感器28重新测定低温泵容器16的内压(S37)。

作为第1RoR测试，压力上升率比较部110将低温泵容器16的压力上升率与第1压力上升率阈值进行比较(S38)。为了与第1压力上升率阈值进行比较，压力上升率比较部110根据第1测定时间期间的低温泵容器16的压力上升量获取压力上升率。具体而言，压力上升率比较部110从经过了第1测定时间之后的测定压力(S37)减去基准压力(S35)，从而获取第1测定时间期间的低温泵容器16的压力上升量。压力上升率比较部110将该压力上升量除以第1测定时间，从而获取低温泵容器16的压力上升率，并将其与第1压力上升率阈值进行比较。第1压力上升率阈值例如为选自5Pa/分钟至20Pa/分钟的范围的压力上升率的值。

若第1RoR测试不合格(即，低温泵容器16的压力上升率超过了第1压力上升率阈值)(S38的“否”)，则重新执行图3所示的处理(S30)。此时，在返回S31重新打开粗抽阀20之前，阀控制器130可以暂时打开吹扫阀22从而对低温泵容器16供给吹扫气体。低温泵控制器100可以存储表示第1RoR测试不合格的信息，或者输出该信息(例如，通知用户等)。低温泵控制器100可以对第1RoR测试不合格次数进行计数，并在该次数达到了规定次数时，存储或输出该信息，或者使低温泵10停止运行。

若第1RoR测试合格(即，低温泵容器16的压力上升率低于第1压力上升率阈值)(S38的“是”)，则开始图4所示的低温泵10的预冷却(S40)。

作为低温泵10的预冷却(S40)，如图4所示，制冷机控制器120使制冷机14开始冷却运行(S41)，从而冷却低温泵10。在将低温板18从第1温度带冷却至第2温度带的同时通过温度传感器26测定低温板18的温度，并且通过压力传感器28测定低温泵容器16的内压(S42)。

在使低温板18从第1温度带降温至第2温度带的期间，通过阀控制器130控制粗抽阀20以使低温泵容器16的内压维持在规定的压力区域。规定的压力区域例如设定为上限值为30Pa且下限值为20Pa的压力范围。

之后，阀控制器130根据来自压力传感器28的测定压力信号将低温泵容器16的测定压力与规定的压力区域进行比较(S43)。若测定压力超过了规定的压力区域的上限值(S43的“A”)，则阀控制器130使粗抽阀20打开(S44)。如此，低温泵容器16被减压，低温泵容器16的内压成为低于上限值。若测定压力低于规定的压力区域的下限值(S43的“B”)，则阀控制器130使粗抽阀20关闭(S45)。并且，若测定压力在规定的压力区域(在上限值与下限值之间)内(S43的“C”)，则阀控制器130保持粗抽阀20的当前的开闭状态。如此，低温泵容器16的内压维持在规定的压力区域。

接下来，判定预冷却是否结束(S46)。制冷机控制器120根据温度传感器26的测定温度信号来判定低温板18的温度是否在第2温度带。如上所述，第2温度带例如选自50K以上且100K以下的范围，例如可以是80K至100K的温度范围。若低温板18的测定温度超出了第2温度带(例如，比第2温度带高)(S46的“否”)，则重新执行图4所示的处理(S40)。

若低温板18的测定温度在第2温度带(例如，在第2温度带内或低于第2温度带)(S46的“是”)，则阀控制器130使粗抽阀20(及其他阀)关闭(S47)，并开始图5所示的第2RoR测试(S50)。此时，制冷机控制器120可以根据来自温度传感器26的测定温度信号来控制制冷机14以使低温板18的温度在第2RoR测试期间维持在第2温度带。

如图5所示，作为执行第2RoR测试前的准备，通过温度传感器26测定低温板18的温度，并且通过压力传感器28测定低温泵容器16的内压(S51)，从而判定是否满足第2RoR测试的开始条件(S52)。第2RoR测试的开始条件为低温板18的温度在第2温度带且低温泵容器16的内压在第2压力区域。如上所述，第2压力区域比第1压力区域低，例如设定为低于0.1Pa。

因此，压力上升率比较部110根据温度传感器26的测定温度信号和压力传感器28的测定压力信号来判定低温板18的温度是否在第2温度带并且低温泵容器16的内压是否在第2压力区域。压力上升率比较部110根据测定温度信号和测定压力信号将低温板18的测定温度与第2温度带进行比较，并将低温泵容器16的测定内压与第2压力区域进行比较。若测定温度在第2温度带并且测定压力在第2压力区域，则压力上升率比较部110判定为满足第2RoR测试的开始条件。

若不满足第2RoR测试的开始条件(S52的“否”)，则通过温度传感器26重新测定低温板18的温度，并且通过压力传感器28重新测定低温泵容器16的内压(S51)，从而重新判定是否满足第2RoR测试的开始条件(S52)。若满足第2RoR测试的开始条件(S52的“是”)，则开始第2RoR测试。

首先，通过压力传感器28测定低温泵容器16的内压(S53)。压力上升率比较部110将该测定压力用作第2RoR测试的基准压力。压力上升率比较部110判定从获取该基准压力起是否经过了第2测定时间(S54)。第2测定时间比第1测定时间长，例如可以是几分钟至几十分钟(例如5分钟至20分钟左右，或例如10分钟)。压力上升率比较部110待机至经过第2测定时间(S54的“否”)。若经过了第2测定时间(S54的“是”)，则通过压力传感器28重新测定低温泵容器16的内压(S55)。

作为第2RoR测试，压力上升率比较部110将低温泵容器16的压力上升率与第2压力上升率阈值进行比较(S56)。为了与第2压力上升率阈值进行比较，压力上升率比较部110根据第2测定时间期间的低温泵容器16的压力上升量获取压力上升率。与第1RoR测试相同，根据经过了第2测定时间之后的测定压力(S55)、基准压力(S53)及第2测定时间求出使用于第2RoR测试的压力上升率。第2压力上升率阈值例如为选自0.05Pa/分钟至0.5Pa/分钟的范围的压力上升率的值，例如为0.1Pa/分钟(即10分钟上升1Pa的压力上升量)。

若第2RoR测试合格(即，低温泵容器16的压力上升率低于第2压力上升率阈值)(S56的“是”)，则开始低温泵10的降温(图2的S60)。制冷机控制器120控制制冷机14以使低温板18从第2温度带降温至比其低的第3温度带。

若第2RoR测试不合格(即，低温泵容器16的压力上升率超过了第2压力上升率阈值)(S56的“否”)，则可以重新执行图5所示的处理(S50)。或者，即使第2RoR测试不合格，也可以与合格时相同地开始低温泵10的降温(图2的S60)。此时，低温泵控制器100可以存储表示第2RoR测试不合格的信息，或者输出该信息(例如，通知用户等)。低温泵控制器100可以对第2RoR测试不合格次数进行计数，并在该次数达到了规定次数时，存储或输出该信息，或者使低温泵10停止运行。

另外，低温泵控制器100可以监视第2RoR测试中的压力上升率(或压力上升量)。低温泵控制器100可以根据第2RoR测试中的压力上升率的监视结果来执行低温泵容器16的泄漏检测。例如，低温泵控制器100将本次再生期间的第2RoR测试中的压力上升率与以前的再生(例如，上一次、上上一次或更久以前的再生)期间的第2RoR测试中的压力上升率进行比较，若压力上升率的变化量超过了阈值，则可以检测为低温泵容器16泄漏。如此，可以在低温泵10的长期运行中定期监视第2RoR测试中的压力上升率。

然而，在以往的低温泵中，通常仅进行1个阶段的RoR测试，并且若测试合格，则开始低温泵的降温并完成再生。在该1个阶段的RoR测试中，首先将低温泵粗抽至例如10Pa或比其低的基准压力，并在该基准压力下进行RoR测试。用于RoR测试的压力上升率阈值例如为5Pa/分钟。

RoR测试的主目的在于，检测残留于低温泵内的气体(例如，被低温板18上的吸附材料(例如活性碳等)吸附的气体(例如水蒸气等))从低温泵充分排出的情况。另一个目的在于，检测低温泵的各阀(例如，粗抽阀等)的泄漏情况。作为又一个目的，通过将RoR测试的基准压力设为上述低于10Pa的低压，提高低温泵容器的真空绝热效果，由此抑制降温期间热量从周围进入低温泵内从而缩短降温时间，并且抑制低温泵容器本身的冷却及结露。

实际上，以往的低温泵被设计成通过1个阶段的RoR测试来实现这些多个目的。可以认为这种设计还有利于再生时间的缩短。但是，根据本发明人的研究，尤其在低温泵搭载有大量的吸附材料时，在粗抽期间吸附材料作为气体的释放源而发挥的作用提高，因此粗抽所需的时间容易变长。尤其在将低温泵粗抽至低压的基准压力(例如低于10Pa)时，从吸附材料的气体释放及基于粗抽的气体排出互相对抗，可能会导致粗抽所需的时间显著增加。作为一例，有时会出现从20Pa至10Pa的粗抽持续几十分种以上时间的情况。或者，在与低温泵一同使用的粗抽泵的排气能力较低时，也有可能会导致粗抽所需的时间增加。若粗抽的时间变长，则再生时间也会变长，所以不理想。

相对于此，实施方式所涉及的低温泵10构成为在高温低真空环境下执行第1RoR测试，且相比第1RoR测试在低温高真空环境下执行第2RoR测试。通过将以往的仅1个阶段的RoR测试分成条件互不相同的2个阶段的RoR测试，不仅能够使各RoR测试的条件与其目的相匹配，还能够缩短再生时间。

更具体而言，在实施方式所涉及的低温泵10中，第1RoR测试的基准压力(即，第1压力区域)比第2RoR测试的基准压力(即，第2压力区域)高。因此，就为了开始第1RoR测试而粗抽至第1压力区域而言，与粗抽至更低压的情况相比，能够在更短时间内完成。这有利于再生时间的缩短。而且，通过这种第1RoR测试，还能够检测出低温泵容器16是否出现了严重的泄漏。可以认为这种严重的泄漏通常情况下是由低温泵10的各阀(例如，粗抽阀20等)的泄漏引起的。

第1压力区域优选选自10Pa至100Pa的范围，更优选选自20Pa至30Pa的范围。这样一来，与像以往的低温泵中的RoR测试那样设为低于10Pa的基准压力的情况相比，能够在相当短的时间内完成朝向用于开始第1RoR测试的第1压力区域的粗抽。

并且，在实施方式所涉及的低温泵10中，执行第2RoR测试的第2温度带比执行第1RoR测试的第2温度带低。在执行第2RoR测试时，并不是基于粗抽，而是通过这种从第1温度带至第2温度带的冷却，使低温泵容器16的内压减压至第2压力区域。这也有助于粗抽时间甚至再生时间的缩短。

而且，第2RoR测试的第2压力上升率阈值比第1RoR测试的第1压力上升率阈值小。由此，通过第2RoR测试，能够实现精确的阀泄漏检测。能够检测出阀的长期性的经时劣化(例如阀逐渐腐蚀)引起的轻微的阀泄漏或这种泄漏的迹象。如此，通过监视阀的微小泄漏，能够在阀出现严重的泄漏之前进行有计划的维护(阀的修理和更换等)，从而能够使对低温泵10及搭载该低温泵的真空处理装置的运转带来的影响变得最小。

第2温度带选自50K以上且100K以下的范围。这样一来，低温泵容器16内的残留气体中的第2温度带下蒸气压充分下降的残留气体(例如，水蒸气等)会重新冷凝于低温板18上，由此能够将低温泵容器16的内压减压至第2压力区域。如此，第2压力区域能够选自0.01Pa至1Pa的范围，第2压力上升率阈值能够选自每分钟0.05Pa至每分钟0.5Pa的范围。通过将第2压力区域设为典型的粗抽泵30难以实现的低压，并将第2压力上升率阈值设为相比第1压力上升率阈值小一位数以上的值，能够通过第2RoR测试精确地进行阀的微小泄漏的检测。另外，若将第2温度带设为比50K低的温度，则使用于泄漏检测的气体(例如，氮气等)也会冷凝在低温板18上，因此不适于泄漏检测。

并且，在该实施方式中，控制粗抽阀20以使低温泵容器16的内压在从第1温度带预冷却至第2温度带的期间维持在规定的压力区域(例如，20Pa至30Pa的范围)。这样一来，能够利用粗抽抑制预冷却期间因气体(例如，水蒸气)从活性碳等吸附材料脱离而使低温泵的内压上升。

另外，根据低温泵10的设计和动作，与低温泵的内压过低的情况(例如，低于10Pa)相比，使低温泵的内压维持在规定的压力区域有时能够缩短低温泵10的冷却时间。例如，在制冷机14以使低温板18维持目标的超低温的方式进行温度调整控制时，通过使低温泵的内压具有上述规定的压力区域那样的一定程度的压力，从周围进入到低温泵10的热量能够起到使制冷机14的制冷能力增加的效果，由此还能够缩短低温泵10的冷却时间。

并且，在第2RoR测试中，根据比第1测定时间更长的第2测定时间期间的低温泵容器16的压力上升量来获取压力上升率。通过延长第2测定时间，即使第2压力上升率阈值小，也能够根据更大的压力上升量判定第2RoR测试。能够精确地检测微小的阀泄漏。

以上，根据实施方式对本发明进行了说明。本领域技术人员应当可以理解本发明并不只限于上述实施方式，其能够进行各种设计变更且存在各种变形例，并且这些变形例也属于在本发明的范围。

Claims (11)

1.一种低温泵，其特征在于，具备：

制冷机；

低温板，被所述制冷机冷却；

低温泵容器，支承所述制冷机，并且容纳所述低温板；

温度传感器，测定所述低温板的温度，并输出表示该温度的测定温度信号；

压力传感器，测定所述低温泵容器的内压，并输出表示该内压的测定压力信号；

压力上升率比较部，根据所述测定温度信号和所述测定压力信号并在所述低温板的温度在第1温度带且所述低温泵容器的内压在第1压力区域时将所述低温泵容器的压力上升率与第1压力上升率阈值进行比较；及

制冷机控制器，若所述低温泵容器的压力上升率低于所述第1压力上升率阈值，则控制所述制冷机以使所述低温板从所述第1温度带降温至比其低的第2温度带，

所述压力上升率比较部根据所述测定温度信号和所述测定压力信号并在所述低温板的温度在第2温度带且所述低温泵容器的内压在第2压力区域时将所述低温泵容器的压力上升率与第2压力上升率阈值进行比较，

所述第2压力区域比所述第1压力区域低，所述第2压力上升率阈值比所述第1压力上升率阈值小。

2.根据权利要求1所述的低温泵，其特征在于，

所述第1压力区域选自10Pa至100Pa的范围，

所述第1压力上升率阈值选自每分钟1Pa至每分钟50Pa的范围，

所述第2压力区域选自0.01Pa至1Pa的范围，

所述第2压力上升率阈值选自每分钟0.05Pa至每分钟0.5Pa的范围。

3.根据权利要求1或2所述的低温泵，其特征在于，

所述第1压力区域选自20Pa至30Pa的范围，

所述第1压力上升率阈值选自每分钟5Pa至每分钟20Pa的范围。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的低温泵，其特征在于，

所述第2温度带选自50K以上且100K以下的范围。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的低温泵，其特征在于，

所述第1温度带高于0℃。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的低温泵，其特征在于，还具备：

粗抽阀，安装于所述低温泵容器上，并且将所述低温泵容器连接到粗抽泵；及

阀控制器，在使所述低温板从所述第1温度带降温至所述第2温度带的期间，根据所述测定压力信号来控制所述粗抽阀以使所述低温泵容器的内压维持在规定的压力区域。

7.根据权利要求6所述的低温泵，其特征在于，

所述规定的压力区域选自10Pa至100Pa的范围。

8.根据权利要求6或7所述的低温泵，其特征在于，

所述规定的压力区域选自20Pa至30Pa的范围。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的低温泵，其特征在于，

在所述低温泵容器的压力上升率低于所述第2压力上升率阈值时，所述制冷机控制器控制所述制冷机以使所述低温板从所述第2温度带降温至比其低的第3温度带。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的低温泵，其特征在于，

所述压力上升率比较部获取如下数值：

为了与所述第1压力上升率阈值进行比较，根据第1测定时间期间的所述低温泵容器的压力上升量来获取所述压力上升率；及

为了与所述第2压力上升率阈值进行比较，根据比所述第1测定时间长的第2测定时间期间的所述低温泵容器的压力上升量来获取所述压力上升率。

11.一种低温泵再生方法，其特征在于，具备如下步骤：

测定低温板的温度；

测定低温泵容器的内压；

在所述低温板的温度在第1温度带且所述低温泵容器的内压在第1压力区域时，将所述低温泵容器的压力上升率与第1压力上升率阈值进行比较；

在所述低温泵容器的压力上升率低于所述第1压力上升率阈值时，将所述低温板从所述第1温度带冷却至比其低的第2温度带；及

在所述低温板的温度在所述第2温度带且所述低温泵容器的内压在第2压力区域时，将所述低温泵容器的压力上升率与第2压力上升率阈值进行比较，

其中，所述第2压力区域比所述第1压力区域低，所述第2压力上升率阈值比所述第1压力上升率阈值小。

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