JP4274648B2 - クライオポンプの制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数台のクライオポンプを制御するクライオポンプの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体製造装置等における真空チャンバ内の真空排気にクライオポンプが用いられている。このクライオポンプは、２段の膨張シリンダを備えた２段膨張式冷凍機の１段目の第１膨張シリンダに第１クライオパネルを取り付け、さらに２段目の第２膨張シリンダに第２クライオパネルを取り付け、この第２クライオパネルの内側に活性炭を張り付け、第１,第２クライオパネル全体をケーシングで覆って形成されている。
【０００３】
このような構成を有するクライオポンプは、ケーシング先端の開口部がゲートバルブを介して上記真空チャンバの排気口に取り付けられる。そして、５０Ｋ〜８０Ｋに冷却された第１クライオパネルで真空チャンバ内の水蒸気を凍結捕集して排気し、１０Ｋ〜２０Ｋに冷却された第２クライオパネルで上記真空チャンバ内の窒素ガスや酸素ガスやアルゴンガス等を凝縮して排気し、活性炭で上記真空チャンバ内の水素ガスを吸着して排気するのである。
【０００４】
こうして、上記溜め込まれた水素や酸素や窒素等の物質で第１,第２クライオパネルが一杯になると、第１,第２クライオパネルを昇温し、窒素パージバルブを開放してケーシング内に窒素を導入して、捕集/吸着されている物質を排出する再生処理が行われる。さらに、第１,第２クライオパネルを２０Ｋの低温まで冷却するクールダウンが行われる。
【０００５】
ここで、上記クライオポンプの排気処理や再生処理やクールダウン処理は、上記２段膨張式冷凍機に対するヘリウム圧縮機からの高圧ヘリウムガスの供給/排気、上記第１,第２クライオパネルに取り付けられたヒータのオン/オフ、温度計や圧力計や真空計からの検出信号の監視、各種バルブの開閉を、専用のプログラマブルプロセッサ(以下、単にプロセッサと言う)によって制御することによって行われる。
【０００６】
ところで、半導体製造工場において、半導体ウェハに対してスパッタ処理やエッチング処理等の異なる処理を順次行う場合には、例えば夫々のプロセスチャンバを結合したクラスタツールが用いられる。そして、複数のチャンバは、夫々個別のクライオポンプで真空排気されており、夫々のクライオポンプにおける排気処理や再生処理やクールダウン処理は夫々のウェハ処理に応じて、且つ、互いに関連を持って制御される必要がある。
【０００７】
そこで、従来のクライオポンプの制御装置においては、以下のようにして複数台のクライオポンプを制御している。例えば、特許公報第２８７３０３１号公報に開示されている電子制御クライオポンプでは、図１０に示すように、複数台のクライオポンプ１a〜１cの夫々に専用のプロセッサ２を設けている。そして、１台のクライオポンプ１aのプロセッサ２aを、システム全体を制御するホストコンピュータ３に専用線４で接続している。さらに、クライオポンプ１bのプロセッサ２bを専用線５でプロセッサ２aに接続し、クライオポンプ１cのプロセッサ２cを専用線６でプロセッサ２bに接続している。
【０００８】
上記構成において、上記ホストコンピュータ３から全クライオポンプ１a〜１cに対する制御命令は、夫々のクライオポンプ１a〜１cのプロセッサ２a〜２cに対して送出される。例えばライオポンプ１cのプロセッサ２cに対する命令は、プロセッサ２a,２bを介して送出されるようになっているが、これはクライオポンプの増設を容易にするためであって、本質的にはホストコンピュータ３から直接プロセッサ２cに送出されるのと同じである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電子制御クライオポンプにおいては、以下のような問題がある。すなわち、例えば、３台のクライオポンプ１a〜１cを同時制御する場合には、夫々のクライオポンプ１a〜１cに同じ機能を有する専用のプロセッサ２を設ける必要があり、無駄であると共に、コストアップに繋がるという問題がある。
【００１０】
また、例えば、１台のクライオポンプ１当りの制御対象を、１つの電源スイッチ、２つの電動バルブ、１つのバルブモータ、２つのヒータ、１つの圧力計、１つの真空計とした場合は、ホストコンピュータ３と１台のクライオポンプ１とが８本の制御ラインで接続されることになる。したがって、３台のクライオポンプ１a〜１cを同時制御する場合には、ホストコンピュータ３からは２４(＝８×３)本の制御ラインが配線されることになり、煩雑であるという問題もある。
【００１１】
そこで、この発明の目的は、複数台のクライオポンプを制御する際に個々のクライオポンプに専用のプロセッサを設ける必要が無く、コストダウンと配線の単純化を図ることができるクライオポンプの制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
複数台のクライオポンプを制御するクライオポンプの制御装置であって、
上記複数台のクライオポンプの夫々には通信変換部およびＩ/Ｏ変換部が設けられており、
上記複数台のクライオポンプを制御するプロセッサと、
上記プロセッサと各クライオポンプの通信変換部とを接続する通信ネットワーク
を備えて、
上記プロセッサは、上記複数台のクライオポンプで共用されるプロセッサであり、上記複数台のクライオポンプの夫々には専用のプロセッサがなく、
上記プロセッサは、上記通信ネットワークを介して各クライオポンプの通信変換部とデータ交換を行って各クライオポンプを制御し、各クライオポンプ毎に真空排気処理,再生処理およびクールダウン処理を含む処理を行う
ことを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、複数台のクライオポンプで共用されるプロセッサによって、通信ネットワークを介して上記複数台のクライオポンプの夫々に設けられた通信変換部とデータ交換が行われて、上記複数台のクライオポンプが制御され、各クライオポンプ毎に真空排気処理,再生処理およびクールダウン処理を含む処理が行われる。こうして、夫々のクライオポンプに専用のプロセッサを搭載することなく、１台のプロセッサによって複数台のクライオポンプが制御される。
【００１４】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明のクライオポンプの制御装置において、上記通信ネットワークは、階層構造に構成されていることを特徴としている。
【００１５】
上記構成によれば、複数グループのクライオポンプを１台のプロセッサで制御する場合やクライオポンプを増設する場合の通信ネットワークの構築が簡単に行われる。
【００１６】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明のクライオポンプの制御装置において、通信変換部およびＩ/Ｏ変換部が設けられると共に上記各クライオポンプに圧縮冷媒を供給する圧縮機ユニットを備えて、上記圧縮機ユニットの通信変換部は上記通信ネットワークに接続されていることを特徴としている。
【００１７】
上記構成によれば、上記複数台のクライオポンプに高圧冷媒ガスを供給する圧縮機ユニットも上記通信ネットワークを介して制御され、上記プロセッサと圧縮機ユニットとを接続する専用線をなくすことが可能になる。
【００１８】
また、請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明のクライオポンプの制御装置において、上記通信ネットワークは、ホストコンピュータに接続されていることを特徴としている。
【００１９】
上記構成によれば、システム全体を制御するホストコンピュータによる上記プロセッサに関する制御も上記通信ネットワークを介して行われ、上記ホストコンピュータとプロセッサとを接続する専用線をなくすことが可能になる。また、上記ホストコンピュータに近いクライオポンプ,圧縮機ユニットあるいはプロセッサの順に上記通信ネットワークに接続することができ、上記クライオポンプ,圧縮機ユニットおよびプロセッサに対する配線がより単純化される。更に、上記クライオポンプによる真空排気系を、ホストコンピュータが制御するシステムのネットワークに組み込むことが可能になる。
【００２０】
また、請求項５に係る発明は、請求項１に係る発明のクライオポンプの制御装置において、上記各クライオポンプには上記Ｉ/Ｏ変換部に接続された端末端子が設けられており、上記端末端子に接続可能な手動操作端末器を備えたことを特徴としている。
【００２１】
上記構成によれば、故障時等において、該当するクライオポンプの運転状況を直接見ながら、該当クライオポンプのみが手動操作端末からの命令に基づく上記プロセッサの制御によって運転可能になる。
【００２２】
また、請求項６に係る発明は、請求項１に係る発明のクライオポンプの制御装置において、上記各クライオポンプに、当該クライオポンプ自身のＩＤコードが格納されたＩＤコード格納部を備えたことを特徴としている。
【００２３】
上記構成によれば、特定の真空チャンバに取り付けられている当該クライオポンプが他のクライオポンプに交換された場合には、ＩＤコード格納部の内容が交換後のクライオポンプに割り当てられたＩＤに変更される。こうして、プロセッサと個々のクライオポンプとが専用線で直接接続されていないが故のプロセッサが夫々のクライオポンプを特定できない問題が容易に解消される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態のクライオポンプの制御装置における全体構成を示す。本実施の形態においては、複数台のクライオポンプ１１a〜１１cを同時制御するに際して、全クライオポンプ１１a〜１１cを制御する１台のプロセッサ１２を設けている。そして、プロセッサ１２と各クライオポンプ１１a〜１１cの通信変換部１３a〜１３cとを例えば同軸ケーブル等で成る通信ネットワーク１４で接続する。さらに、プロセッサ１２を、システム全体を制御するホストコンピュータ１５に例えばＲＳ２３２Ｃ等の専用線１６で接続している。
【００２５】
上記通信ネットワーク１４については特に限定するものではないが、パケット通信を用いたＬＡＮ(ローカルエリア・ネットワーク)等が代表的である。このパケット通信を用いたＬＡＮにおいては、プロセッサ１２は、ホストコンピュータ１５からの命令に基づいて、各クライオポンプ１１a〜１１cの制御データの時系列を一定の長さに区切って送出先のクライオポンプ１１a〜１１cの通信ネットワーク１４上の位置を指定するＩＤ(以下、ネットＩＤと言う)等を記述したヘッダを付加したパケットを、通信ネットワーク１４に出力する。
【００２６】
そうすると、各クライオポンプ１１a〜１１cの通信変換部１３a〜１３cは、通信ネットワーク１４を介して送信されてくるパケットのヘッダを監視し、当該クライオポンプ１１のネットＩＤが記述されたヘッダが付加されたパケットを受信した場合には、そのパケットを取り込む。以後、パケットを取り込んだ夫々のクライオポンプ１１によって、取り込まれたパケットの通信データに基づいて、圧力計や真空計からの検出信号に応じて、電動バルブの開閉やバルブモータの回転やヒータのオン/オフの制御を行うのである。
【００２７】
こうして、上記プロセッサ１２から順次各クライオポンプ１１a〜１１cに対してパケットを送信することによって、１台のプロセッサ１２によって複数台のクライオポンプ１１a〜１１cを同時に制御できるのである。
【００２８】
図２は、通信ネットワークを階層構造に構成した変形例を示す。この場合、システム全体を制御するホストコンピュータ２６に専用線２９で接続されたプロセッサ２５に、クライオポンプ２１a,２１bの通信変換部２２a,２２bを通信ネットワーク２７で接続する。さらに、通信ネットワーク２７には、クライオポンプ２３a,２３bの通信変換部２４a,２４bが接続された通信ネットワーク２８を接続している。こうすることによって、例えば、異なる部屋に設置された複数グループのクライオポンプ２１,２２を１台のプロセッサ２５で制御する場合や、クライオポンプを増設する場合の通信ネットワークの構築が容易になる。
【００２９】
図３は、圧縮機ユニットも通信ネットワーク上に接続した変形例を示す。この場合、システム全体を制御するホストコンピュータ３６に専用線３８で接続されたプロセッサ３４に、クライオポンプ３１a〜３１cの通信変換部３２a〜３２cを通信ネットワーク３７で接続する。さらに、通信ネットワーク３７には、圧縮機ユニット３３および圧縮機ユニット３３を制御するプロセッサ３５を接続している。こうすることによって、各クライオポンプ３１a〜３１cに圧縮ヘリウムガスを供給する圧縮機ユニット３３をも通信ネットワーク３７を介して制御可能になり、プロセッサ３４と圧縮機ユニット３３とを接続する専用線をなくすことができるのである。
【００３０】
上記通信ネットワーク３７に接続された圧縮機ユニット３３制御用のプロセッサ３５は、プロセッサ３４の制御負荷を軽減するためのものであり、プロセッサ３４の制御負荷に余力が在れば必要とはしない。また、その場合に、図３に示すように、圧縮機ユニット３３制御用のプロセッサ３５に、一部のクライオポンプ３１cの制御を受け持たせても一向に差し支えない。
【００３１】
図４は、システム全体を制御するホストコンピュータも通信ネットワーク上に接続した変形例を示す。この場合、上記ホストコンピュータ４６に、クライオポンプ４１a〜４１cの通信変換部４２a〜４２c、圧縮機ユニット４３、プロセッサ４４、圧縮機ユニット４３を制御するプロセッサ４５を、通信ネットワーク４７で接続している。こうすることによって、システム全体を制御するホストコンピュータ４６によるプロセッサ４４,４５に関する制御も通信ネットワーク４７を介して行うことが可能になり、ホストコンピュータ４６とプロセッサ４４とを接続する専用線をなくすことができる。また、クライオポンプ４１a〜４１c,圧縮機ユニット４３およびプロセッサ４４,４５を通信ネットワーク４７に接続する場合には、ホストコンピュータ４６に近いクライオポンプ４１,圧縮機ユニット４３あるいはプロセッサ４４,４５の順に接続することができるので、配線をより単純化できる。また、クライオポンプ４１a〜４１cによる真空排気系を、ホストコンピュータ４６が制御するウェハ搬送系等を含む全システムのネットワークに組み込むことが可能になる。
【００３２】
本例の場合においても、上記圧縮機ユニット４３制御用のプロセッサ４５は、プロセッサ４４の制御負荷に余力が在れば無くしても構わない。また、図４に示すように、圧縮機ユニット４３制御用のプロセッサ４５に、一部のクライオポンプ４１cの制御を受け持たせても一向に差し支えない。
【００３３】
上記各構成を有する通信ネットワークを介したクライオポンプの制御装置においては、図５に示すように、プロセッサ５３にキーボード等の入力部５４を設けて、この入力部５４からの手動操作によって、通信ネットワーク５５を介して、クライオポンプ５１及び圧縮機ユニット５２を手動制御可能になっている。こうすることによって、テスト運転等を容易にできる。全体のシステムがクライオポンプ５１a〜５１cによる真空排気系のみである場合には、図５のみの構成で十分である。したがって、その場合には、上記ホストコンピュータは必要としない。さらに、図６に示すように、各クライオポンプ５６a〜５６cには、操作端末器６０が接続可能になっており、操作端末器６０からの命令に基づいて、プロセッサ５８によって、通信ネットワーク５９を介して、当該クライオポンプ５６および圧縮機ユニット５７を手元操作可能になっている。こうすることによって、故障時等において、該当するクライオポンプ５６の運転状態を直接見ながら当該クライオポンプ５６のみを運転することが可能になる。
【００３４】
以下、上述のような通信ネットワークを介した複数クライオポンプの同時制御を可能にするクライオポンプの構成について説明する。図７は、図３の要部を示す概念図である。図７においてクライオポンプ３１には、２段の膨張シリンダ６２,６３を備えた２段膨張式冷凍機６１が用いられている。
【００３５】
１段目の第１膨張シリンダ６２におけるヒートステージ(第１ヒートステージ)には第１クライオパネル６４を取り付けている。また、２段目の第２膨張シリンダ６３におけるヒートステージ(第２ヒートステージ)には、第２クライオパネル６５を取り付けている。
【００３６】
そして、上記第１クライオパネル６４やその先端部に取り付けられたバッフル６６で、チャンバ(図示せず)内の水蒸気を凍結捕集して排気する。一方、第２クライオパネル６５によって、第１クライオパネル６４で排気できない上記チャンバ内の酸素ガス,窒素ガスおよびアルゴンガス等を凍結捕集し、水素ガスは第２クライオパネル６５に張り付けられた活性炭(図示せず)に吸着して排気する。
【００３７】
上記第１ヒートステージおよび第２ヒートステージには、再生処理時に、第１,第２クライオパネル６４,６５を加熱して凍結補集されているガス分子を蒸発させるための第１,第２ヒータ６７,６８が取り付けられている。また、排気バルブ６９は、クライオパネル６４,６５や上記活性炭から蒸発あるいは離脱した再生ガスをクライオポンプ外に排気する場合に開放される。粗引きバルブ７０は、上記再生処理が終了して上記クールダウンに移行する場合に、ケーシング７１内を粗引きする際に開放される。圧力計７２は、大気圧を検出して大気圧信号を出力する。真空計７３は、ケーシング７１内の真空圧を検出して真空圧信号を出力する。上記第１,第２ヒートステージに取り付けられた温度計７４,７５は、ヒートステージ温度を検出して温度信号を出力する。
【００３８】
Ｉ/Ｏ変換部７６は、上記通信変換部３２によって受信され、処理可能なフォーマットに変換された制御データを受け取り、後に詳述するように、制御対象に応じて制御部やリレー等に分配する。また、上記受信した通信データがデータ要求である場合には、その要求の内容に応じて、圧力計７２からの大気圧信号、真空計７３からの真空圧信号、温度計７４,７５からの温度信号の何れかを選択して、通信変換部３２に送出する。そして、通信変換部３２によって、受け取った信号が伝搬に適した信号フォーマットに変換され、通信ネットワーク３７に送信される。
【００３９】
ここで、上記構成を有するクライオポンプ３１の電源は、真空排気時に２段膨張式冷凍機６１に圧縮機ユニット３３からの圧縮ヘリウムガスを給排するバルブを制御するバルブモータ(図示せず)、および、Ｉ/Ｏ変換部７６に対して、圧縮機ユニット３３から電源ライン７７を介して供給されるようになっている。尚、７８は、当該クライオポンプ３１の上記ネットＩＤが格納されているネットＩＤ格納部である。また、圧縮機ユニット３３にも、Ｉ/Ｏ変換部(図示せず)が搭載されている。
【００４０】
図８は、図７におけるクライオポンプ３１およびプロセッサ３４の通信ネットワーク３７を介した通信制御に関する部分の詳細ブロック図である。プロセッサ３４のＲＯＭ(リード・オンリ・メモリ)８１には、各クライオポンプ３１a〜３１c夫々のプロセス処理に応じた運転プログラム,再生プログラムおよびクールダウンプログラムが格納されている。また、ＲＡＭ(ランダム・アクセス・メモリ)８２には、外部から設定可能な運転条件や再生条件、各クライオポンプ３１a〜３１cに関する過去の運転履歴及び再生履歴等の記録、バッファ等が格納されている。入力部５４はキーボード等で構成されて、ＲＡＭ８２に対する条件の新規登録や更新等を行う。出力表示部８４はディスプレイ等で構成されて、入力部５４からの入力内容等が出力される。
【００４１】
制御部８５は、上記ホストコンピュータからの指示を受けると、ＲＡＭ８２に格納された上記運転履歴および再生履歴を参照しながら、ＲＯＭ８１から各クライオポンプ３１a〜３１cの運転プログラム,再生プログラムあるいはクールダウンプログラムを読み出し、必要時応じてＲＡＭ８２から運転条件や再生条件を読み出し、各クライオポンプ３１a〜３１cの制御データを生成する。そして、生成した制御データを通信制御部８６に送出する。通信制御部８６は、上記制御データの時系列を一定の長さに区切り、送出先のクライオポンプ３１a〜３１cを指定するネットＩＤ等を記述したヘッダを付加してパケットを作成する。さらに、この作成したパケットを通信ネットワーク３７を介した伝搬に適した信号フォーマットに変換し、通信ネットワーク３７に出力する。
【００４２】
上記クライオポンプ３１の通信変換部３２は、上述のごとく通信ネットワーク３７を介して送信されてくるパケットのヘッダを監視し、ネットＩＤ格納部７８に格納されたネットＩＤを参照して、当該クライオポンプ３１に送信されたパケットを取り込む。そして、上記パケットから通信データを読み出して処理可能なフォーマットに変換し、Ｉ/Ｏ変換部７６に送出する。
【００４３】
上記Ｉ/Ｏ変換部７６は、受け取った通信データを解析し、ヒータ６７,６８に対する制御データである場合には、ヒータ制御部８７に対して当該制御データに応じた指令を出力する。また、排気バルブ６９あるいは粗引きバルブ７０に対する制御データである場合には、バルブ開閉リレー８８に対して当該制御データに応じた指令を出力する。また、上記バルブモータ等に対する制御データである場合には、その他制御部８９に対して当該制御データに応じた指令を出力する。
【００４４】
さらに、上記温度計７４,７５の温度データの送信要求である場合には、温度変換器９０からの当該要求に応じた温度データを読み出す。また、真空圧データの送信要求である場合には、真空用の圧力変換器９１からの真空圧データを読み出す。また、大気圧データの送信要求である場合には、大気用の圧力変換器９２からの大気圧データを読み出す。また、当該クライオポンプ３１自身に割り当てられているＩＤデータの送信要求である場合には、ＩＤコード格納部９３から当該クライオポンプ３１のＩＤコード・データを読み出す。そして、読み出した各データを通信変換部３２に送出する。そうすると、通信変換部３２は、上記各データにプロセッサ３４を指定するネットＩＤ等を記述したヘッダを付加してパケットを作成し、通信ネットワーク３７を介した伝搬に適した信号フォーマットに変換し、通信ネットワーク３７に出力する。ここで、上記ＩＤコード格納部９３には、詳述しないが、プロセッサ３４の制御部８５によって、ＲＡＭ８２に格納されている当該クライオポンプ３１の履歴の一部が、通信ネットワーク３７を介して書き込まれるようになっている。こうすることによって、当該クライオポンプ３１がプロセッサ３４から切り離された場合でも、当該クライオポンプ３１の必要な履歴を保持しておくことができるのである。
【００４５】
さらに、上記Ｉ/Ｏ変換部７６は、端末端子９４から、この端末端子９４に接続された操作端末器６０からの割り込み入力がある場合には、操作端末器６０からの入力データを通信変換部３２に送出する。一方、通信変換部３２から受け取った通信データが操作端末器６０への出力データである場合には、端末端子９４に出力するのである。
【００４６】
上記構成を有するクライオポンプの制御装置において、上記クライオポンプ３１は、通信変換部３２およびＩ/Ｏ変換部７６の制御の下に、図９に示すフローチャートに従って動作する。ここで、上述したように、プロセッサ３４からの命令によって、圧縮機ユニット３３から電源ライン７７を介してクライオポンプ３１に電源が供給されると、クライオポンプ制御処理動作がスタートする。
【００４７】
ステップＳ1で、上記通信変換部３２によって、通信ネットワーク３７を介してパケットを受信した場合にはステップＳ2に進む。ステップＳ2で、受信したパケットのヘッダには、自身のネットＩＤが記載されているか否かが判別される。その結果、自身のネットＩＤが記載されている場合にはステップＳ3に進む。ステップＳ3で、当該パケットの通信データが読み込まれて、Ｉ/Ｏ変換部７６に渡される。以下、Ｉ/Ｏ変換部７６による処理に移行する。
【００４８】
ここで、上記ネットＩＤとは、上述したように、通信ネットワーク３７上における当該クライオポンプ３１の位置を指定するＩＤであり、特定の真空チャンバに取り付けられているクライオポンプ３１を指定するＩＤである。したがって、当該クライオポンプ３１が故障したために、他のクライオポンプ３１'と交換した場合でも変更は無い。これに対して、ＩＤコード格納部９３に格納されているＩＤは、当該クライオポンプ３１自身に割り当てられているＩＤである。したがって、上記特定の真空チャンバに取り付けられているクライオポンプ３１が他のクライオポンプ３１'に交換された場合には、当該ＩＤはクライオポンプ３１'に割り当てられたＩＤに変更されることになる。その結果、プロセッサ３４のＲＡＭ８２に格納されている運転履歴や再生履歴等のクライオポンプ３１自身の記録も初期値に設定されるのである。
【００４９】
ステップＳ4で、上記Ｉ/Ｏ変換部７６によって、通信変換部３２から受け取った通信データが解析される。ステップＳ5で、解析の結果が制御データである場合にはステップＳ6に進む。ステップＳ6で、当該制御データで指定された制御部あるいはリレーに当該制御データに応じた指令が出力される。ステップＳ7で、解析の結果がデータの送信要求である場合にはステップＳ8に進む。ステップＳ8で、当該通信データで指定された変換器９０〜９２やＩＤコード格納部９３からデータが読み出され、通信変換部３２に内蔵された出力バッファに送出されて格納される。
【００５０】
ステップＳ9で、解析の結果が、上記操作端末器６０への出力データである場合にはステップＳ10に進む。ステップＳ10で、当該出力データが端末端子９４に送出される。ステップＳ11で、操作端末器６０から割り込み入力があるか否かが判別される。その結果、割り込み入力がある場合にはステップＳ12に進む一方、無い場合にはステップＳ12をスキップする。ステップＳ12で、端末端子９４からの端末データが通信変換部３２の出力バッファに格納される。以下、通信変換部３２による処理に移行する。
【００５１】
ステップＳ13で、上記通信変換部３２によって、出力バッファに出力データが格納されているか否かが判別される。その結果、格納されている場合にはステップＳ14に進み、そうでなければ上記ステップＳ1に戻って、次の受信パッケージの処理に移行する。ステップＳ14で、上記出力データにプロセッサ３４のネットＩＤが記述されたヘッダが付加されたパケットが作成されて、通信ネットワーク３７に送信される。そうした後、上記ステップＳ1に戻って次の受信パッケージの処理に移行する。
【００５２】
上述のように、本実施の形態においては、複数台のクライオポンプ１１a〜１１cを同時に制御するに際して、ホストコンピュータ１５の命令によって複数台のクライオポンプ１１a〜１１cを制御する１台のプロセッサ１２と、各クライオポンプ１１a〜１１cの通信変換部１３a〜１３cとを、通信ネットワーク１４で接続している。そして、プロセッサ１２は、通信ネットワーク１４を介したパケット交換や回線交換等によって各クライオポンプ１１a〜１１cの通信変換部１３a〜１３cとデータ交換を行って、各クライオポンプ１１a〜１１cを時分割で制御するようにしている。
【００５３】
したがって、上記実施の形態によれば、複数台のクライオポンプ１１a〜１１cを同時制御する際に高価なプロセッサ１２を１台にできる。すなわち、個々のクライオポンプ１１a〜１１cに専用のプロセッサを設ける必要がなく、大幅なコストダウンを図ることができるのである。また、プロセッサ１２と各クライオポンプ１１a〜１１cとは１回線の通信ネットワーク１４で接続すればよい。したがって、ホストコンピュータ１５と夫々のクライオポンプ１１a〜１１cとを専用線で接続する必要がなく、回線数を少なくして配線の単純化を図ることができる。
【００５４】
また、図２に示すように、通信ネットワーク２７,２８を階層構造に構成することによって、複数グループのクライオポンプ２１,２３を１台のプロセッサ２５で制御する場合や、クライオポンプを増設する場合の通信ネットワークの構築を容易にできる。さらに、図３に示すように、圧縮機ユニット３３も通信ネットワーク３７上に接続することによって、各クライオポンプ３１a〜３１cに圧縮ヘリウムガスを供給する圧縮機ユニット３３も通信ネットワーク３７を介して制御可能になる。したがって、プロセッサ３４と圧縮機ユニット３３とを接続する専用線をなくすことができる。さらに、図４に示すように、システム全体を制御するホストコンピュータ４６も通信ネットワーク４７上に接続することによって、ホストコンピュータ４６とプロセッサ４４とを接続する専用線をなくすことができる。また、クライオポンプ４１a〜４１cによる真空排気系を、ホストコンピュータ４６が制御するシステムのネットワークに含めることができる。
【００５５】
さらに、図６に示すように、各クライオポンプ５６a〜５６cに操作端末器６０を接続可能にし、操作端末器６０からの命令に基づいて、プロセッサ５８によって、通信ネットワーク５９を介して当該クライオポンプ５６および圧縮機ユニット６２を手元操作可能にすることができる。こうすることによって、故障時等において、該当するクライオポンプ５６の運転状態を直接見ながら当該クライオポンプ５６のみを運転することができる。
【００５６】
さらに、上記各クライオポンプ３１にＩＤコード格納部９３を設け、当該クライオポンプ３１自身に割り当てられているＩＤコードを格納している。そして、特定の真空チャンバに取り付けられている当該クライオポンプ３１が他のクライオポンプ３１'に交換された場合には、ＩＤコード格納部９３の内容はクライオポンプ３１'に割り当てられたＩＤに変更する。さらに、プロセッサ３４のＲＡＭ８２に格納されている運転履歴や再生履歴等の交換後のクライオポンプ３１'自身の記録も初期値に設定するようにしている。したがって、プロセッサ３４と個々のクライオポンプ３１a〜３１cとが専用線で直接接続されていないが故のプロセッサ３４が夫々のクライオポンプ３１a〜３１cを特定できない問題を、容易に解消することができる。その結果、個々のクライオポンプ３１a〜３１cを、所定の計画に従って的確に再生処理やオーバーホール等を行うことができるのである。
【００５７】
上記実施の形態においては、通信ネットワーク３７をパケット交換によるＬＡＮとして説明したが、この発明の通信ネットワークは特にこれに限定されるものではなく、無線のネットワーク等も含む概念である。また、図７に示すクライオポンプ３１の構成は代表的なものを上げたに過ぎず、実際にはもっと多くのバルブ等が備えられている。その場合でも、同様にして制御される。また、上記実施の形態においては、ＲＡＭ８２に上記運転条件や再生条件,運転履歴や再生履歴等を記録しているが、ハードディスクやメモリカード等の外部メモリに記録しても差し支えない。
【００５８】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１にかかる発明のクライオポンプの制御装置は、複数台のクライオポンプの夫々には通信変換部およびＩ/Ｏ変換部を設け、上記複数台のクライオポンプで共用されると共に上記複数台のクライオポンプを制御するプロセッサと各クライオポンプの通信変換部とを通信ネットワークで接続し、上記プロセッサによって、上記通信ネットワークを介して各クライオポンプの通信変換部とデータ交換を行って各クライオポンプを制御し、各クライオポンプ毎に真空排気処理,再生処理およびクールダウン処理を含む処理を行うので、１台のプロセッサによって複数台のクライオポンプを制御できる。
【００５９】
したがって、この発明によれば、夫々のクライオポンプに専用のプロセッサを搭載する必要がなく、コストダウンを図ることができる。また、上記プロセッサと各クライオポンプとは１回線の通信ネットワークで接続すればよく、上記ホストコンピュータと夫々のクライオポンプとを専用線で接続する必要がない。したがって、回線数を少なくして配線の単純化を図ることができる。
【００６０】
また、請求項２に係る発明のクライオポンプの制御装置における上記通信ネットワークは、階層構造に構成されているので、複数グループのクライオポンプを１台のプロセッサで制御する場合やクライオポンプを増設する場合の通信ネットワークの構築を容易にできる。
【００６１】
また、請求項３に係る発明のクライオポンプの制御装置は、通信変換部およびＩ/Ｏ変換部が設けられた圧縮機ユニットを備えて、上記圧縮機ユニットの通信変換部を上記通信ネットワークに接続したので、上記複数台のクライオポンプに高圧冷媒ガスを供給する圧縮機ユニットも上記通信ネットワークを介して制御できる。したがって、上記プロセッサと圧縮機ユニットとを接続する専用線をなくして、配線を容易にすることができる。
【００６２】
また、請求項４に係る発明のクライオポンプの制御装置における上記通信ネットワークは、ホストコンピュータに接続されているので、上記ホストコンピュータとプロセッサとを接続する専用線をなくすことができる。また、上記ホストコンピュータに近いクライオポンプ,圧縮機ユニットあるいはプロセッサの順に上記通信ネットワークに接続することができ、上記クライオポンプ,圧縮機ユニットおよびプロセッサに対する配線をより単純化できる。更に、上記クライオポンプによる真空排気系を、上記ホストコンピュータが制御するシステムのネットワークに組み込むことができる。
【００６３】
また、請求項５に係る発明のクライオポンプの制御装置は、上記各クライオポンプに端末端子を設け、この端末端子に接続可能な手動操作端末器を備えているので、故障時等において、該当するクライオポンプの運転状況を直接見ながら、該当クライオポンプのみを手動操作端末からの命令に基づく上記プロセッサの制御によって運転可能になる。
【００６４】
また、請求項６に係る発明のクライオポンプの制御装置は、上記各クライオポンプに、当該クライオポンプ自身のＩＤコードが格納されたＩＤコード格納部を備えたので、特定の真空チャンバに取り付けられているクライオポンプが他のクライオポンプに交換された場合には、ＩＤコード格納部の内容を交換後のクライオポンプに割り当てられたＩＤに変更できる。
【００６５】
したがって、上記プロセッサと個々のクライオポンプとが専用線で直接接続されていないが故のプロセッサが夫々のクライオポンプを特定できない問題を容易に解消でき、個々のクライオポンプを所定の計画に従って的確に再生処理やオーバーホール等を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明のクライオポンプの制御装置における全体構成を示す図である。
【図２】 通信ネットワークを階層構造に構成したクライオポンプの制御装置の全体構成を示す図である。
【図３】 圧縮機ユニットも通信ネットワーク上に接続したクライオポンプの制御装置の全体構成を示す図である。
【図４】 ホストコンピュータも通信ネットワーク上に接続したクライオポンプの制御装置の全体構成を示す図である。
【図５】 プロセッサからの手動操作によってクライオポンプを手動制御するクライオポンプの制御装置の全体構成を示す図である。
【図６】 操作端末器からクライオポンプを手元操作可能なクライオポンプの制御装置の全体構成を示す図である。
【図７】 図３の要部を示す概念図である。
【図８】 図７におけるクライオポンプおよびプロセッサの通信制御に関する部分の詳細ブロック図である。
【図９】 図８における通信変換部およびＩ/Ｏ変換部によって行われるクライオポンプ制御処理のフローチャートである。
【図１０】 複数台のクライオポンプを制御可能な従来のクライオポンプの制御装置の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１１,２１,２３,３１,４１,５１,５６…クライオポンプ、
１２,２５,３４,３５,４４,４５,５３,５８…プロセッサ、
１３,２２,２４,３２,４２…通信変換部、
１４,２７,２８,３７,４７,５５,５９…通信ネットワーク、
１５,２６,３６,４６…ホストコンピュータ、
１６,２９,３８…専用線、
３３,４３,５２,５７…圧縮機ユニット、
５４…入力部、 ６０…操作端末器、
６１…２段膨張式冷凍機、 ６４…第１クライオパネル、
６５…第２クライオパネル、 ６７,６８…ヒータ、
６９…排気バルブ、 ７０…粗引きバルブ、
７２…圧力計、 ７３…真空計、
７４,７５…温度計、 ７６…Ｉ/Ｏ変換部、
７８…ネットＩＤ格納部、 ８１…ＲＯＭ、
８２…ＲＡＭ、 ８４…出力表示部、
８５…制御部、 ８６…通信制御部、
８７…ヒータ制御部、 ８８…バルブ開閉リレー、
８９…その他制御部、 ９０…温度変換器、
９１…圧力変換器(真空用)、 ９２…圧力変換器(大気用)、
９３…ＩＤコード格納部、 ９４…端末端子。
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数台のクライオポンプを制御するクライオポンプの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体製造装置等における真空チャンバ内の真空排気にクライオポンプが用いられている。このクライオポンプは、２段の膨張シリンダを備えた２段膨張式冷凍機の１段目の第１膨張シリンダに第１クライオパネルを取り付け、さらに２段目の第２膨張シリンダに第２クライオパネルを取り付け、この第２クライオパネルの内側に活性炭を張り付け、第１,第２クライオパネル全体をケーシングで覆って形成されている。
【０００３】
このような構成を有するクライオポンプは、ケーシング先端の開口部がゲートバルブを介して上記真空チャンバの排気口に取り付けられる。そして、５０Ｋ〜８０Ｋに冷却された第１クライオパネルで真空チャンバ内の水蒸気を凍結捕集して排気し、１０Ｋ〜２０Ｋに冷却された第２クライオパネルで上記真空チャンバ内の窒素ガスや酸素ガスやアルゴンガス等を凝縮して排気し、活性炭で上記真空チャンバ内の水素ガスを吸着して排気するのである。
【０００４】
こうして、上記溜め込まれた水素や酸素や窒素等の物質で第１,第２クライオパネルが一杯になると、第１,第２クライオパネルを昇温し、窒素パージバルブを開放してケーシング内に窒素を導入して、捕集/吸着されている物質を排出する再生処理が行われる。さらに、第１,第２クライオパネルを２０Ｋの低温まで冷却するクールダウンが行われる。
【０００５】
ここで、上記クライオポンプの排気処理や再生処理やクールダウン処理は、上記２段膨張式冷凍機に対するヘリウム圧縮機からの高圧ヘリウムガスの供給/排気、上記第１,第２クライオパネルに取り付けられたヒータのオン/オフ、温度計や圧力計や真空計からの検出信号の監視、各種バルブの開閉を、専用のプログラマブルプロセッサ(以下、単にプロセッサと言う)によって制御することによって行われる。
【０００６】
ところで、半導体製造工場において、半導体ウェハに対してスパッタ処理やエッチング処理等の異なる処理を順次行う場合には、例えば夫々のプロセスチャンバを結合したクラスタツールが用いられる。そして、複数のチャンバは、夫々個別のクライオポンプで真空排気されており、夫々のクライオポンプにおける排気処理や再生処理やクールダウン処理は夫々のウェハ処理に応じて、且つ、互いに関連を持って制御される必要がある。
【０００７】
そこで、従来のクライオポンプの制御装置においては、以下のようにして複数台のクライオポンプを制御している。例えば、特許公報第２８７３０３１号公報に開示されている電子制御クライオポンプでは、図１０に示すように、複数台のクライオポンプ１a〜１cの夫々に専用のプロセッサ２を設けている。そして、１台のクライオポンプ１aのプロセッサ２aを、システム全体を制御するホストコンピュータ３に専用線４で接続している。さらに、クライオポンプ１bのプロセッサ２bを専用線５でプロセッサ２aに接続し、クライオポンプ１cのプロセッサ２cを専用線６でプロセッサ２bに接続している。
【０００８】
上記構成において、上記ホストコンピュータ３から全クライオポンプ１a〜１cに対する制御命令は、夫々のクライオポンプ１a〜１cのプロセッサ２a〜２cに対して送出される。例えばライオポンプ１cのプロセッサ２cに対する命令は、プロセッサ２a,２bを介して送出されるようになっているが、これはクライオポンプの増設を容易にするためであって、本質的にはホストコンピュータ３から直接プロセッサ２cに送出されるのと同じである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電子制御クライオポンプにおいては、以下のような問題がある。すなわち、例えば、３台のクライオポンプ１a〜１cを同時制御する場合には、夫々のクライオポンプ１a〜１cに同じ機能を有する専用のプロセッサ２を設ける必要があり、無駄であると共に、コストアップに繋がるという問題がある。
【００１０】
また、例えば、１台のクライオポンプ１当りの制御対象を、１つの電源スイッチ、２つの電動バルブ、１つのバルブモータ、２つのヒータ、１つの圧力計、１つの真空計とした場合は、ホストコンピュータ３と１台のクライオポンプ１とが８本の制御ラインで接続されることになる。したがって、３台のクライオポンプ１a〜１cを同時制御する場合には、ホストコンピュータ３からは２４(＝８×３)本の制御ラインが配線されることになり、煩雑であるという問題もある。
【００１１】
そこで、この発明の目的は、複数台のクライオポンプを制御する際に個々のクライオポンプに専用のプロセッサを設ける必要が無く、コストダウンと配線の単純化を図ることができるクライオポンプの制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
複数台のクライオポンプを制御するクライオポンプの制御装置であって、
上記複数台のクライオポンプの夫々には通信変換部およびＩ/Ｏ変換部が設けられており、
上記複数台のクライオポンプを制御するプロセッサと、
上記プロセッサと各クライオポンプの通信変換部とを接続する通信ネットワーク
を備えて、
上記プロセッサは、上記複数台のクライオポンプで共用されるプロセッサであり、上記複数台のクライオポンプの夫々には専用のプロセッサがなく、
上記プロセッサは、上記通信ネットワークを介して各クライオポンプの通信変換部とデータ交換を行って各クライオポンプを制御し、各クライオポンプ毎に真空排気処理,再生処理およびクールダウン処理を含む処理を行う
ことを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、複数台のクライオポンプで共用されるプロセッサによって、通信ネットワークを介して上記複数台のクライオポンプの夫々に設けられた通信変換部とデータ交換が行われて、上記複数台のクライオポンプが制御され、各クライオポンプ毎に真空排気処理,再生処理およびクールダウン処理を含む処理が行われる。こうして、夫々のクライオポンプに専用のプロセッサを搭載することなく、１台のプロセッサによって複数台のクライオポンプが制御される。
【００１４】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明のクライオポンプの制御装置において、上記通信ネットワークは、階層構造に構成されていることを特徴としている。
【００１５】
上記構成によれば、複数グループのクライオポンプを１台のプロセッサで制御する場合やクライオポンプを増設する場合の通信ネットワークの構築が簡単に行われる。
【００１６】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明のクライオポンプの制御装置において、通信変換部およびＩ/Ｏ変換部が設けられると共に上記各クライオポンプに圧縮冷媒を供給する圧縮機ユニットを備えて、上記圧縮機ユニットの通信変換部は上記通信ネットワークに接続されていることを特徴としている。
【００１７】
上記構成によれば、上記複数台のクライオポンプに高圧冷媒ガスを供給する圧縮機ユニットも上記通信ネットワークを介して制御され、上記プロセッサと圧縮機ユニットとを接続する専用線をなくすことが可能になる。
【００１８】
また、請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明のクライオポンプの制御装置において、上記通信ネットワークは、ホストコンピュータに接続されていることを特徴としている。
【００１９】
上記構成によれば、システム全体を制御するホストコンピュータによる上記プロセッサに関する制御も上記通信ネットワークを介して行われ、上記ホストコンピュータとプロセッサとを接続する専用線をなくすことが可能になる。また、上記ホストコンピュータに近いクライオポンプ,圧縮機ユニットあるいはプロセッサの順に上記通信ネットワークに接続することができ、上記クライオポンプ,圧縮機ユニットおよびプロセッサに対する配線がより単純化される。更に、上記クライオポンプによる真空排気系を、ホストコンピュータが制御するシステムのネットワークに組み込むことが可能になる。
【００２０】
また、請求項５に係る発明は、請求項１に係る発明のクライオポンプの制御装置において、上記各クライオポンプには上記Ｉ/Ｏ変換部に接続された端末端子が設けられており、上記端末端子に接続可能な手動操作端末器を備えたことを特徴としている。
【００２１】
上記構成によれば、故障時等において、該当するクライオポンプの運転状況を直接見ながら、該当クライオポンプのみが手動操作端末からの命令に基づく上記プロセッサの制御によって運転可能になる。
【００２２】
また、請求項６に係る発明は、請求項１に係る発明のクライオポンプの制御装置において、上記各クライオポンプに、当該クライオポンプ自身のＩＤコードが格納されたＩＤコード格納部を備えたことを特徴としている。
【００２３】
上記構成によれば、特定の真空チャンバに取り付けられている当該クライオポンプが他のクライオポンプに交換された場合には、ＩＤコード格納部の内容が交換後のクライオポンプに割り当てられたＩＤに変更される。こうして、プロセッサと個々のクライオポンプとが専用線で直接接続されていないが故のプロセッサが夫々のクライオポンプを特定できない問題が容易に解消される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態のクライオポンプの制御装置における全体構成を示す。本実施の形態においては、複数台のクライオポンプ１１a〜１１cを同時制御するに際して、全クライオポンプ１１a〜１１cを制御する１台のプロセッサ１２を設けている。そして、プロセッサ１２と各クライオポンプ１１a〜１１cの通信変換部１３a〜１３cとを例えば同軸ケーブル等で成る通信ネットワーク１４で接続する。さらに、プロセッサ１２を、システム全体を制御するホストコンピュータ１５に例えばＲＳ２３２Ｃ等の専用線１６で接続している。
【００２５】
上記通信ネットワーク１４については特に限定するものではないが、パケット通信を用いたＬＡＮ(ローカルエリア・ネットワーク)等が代表的である。このパケット通信を用いたＬＡＮにおいては、プロセッサ１２は、ホストコンピュータ１５からの命令に基づいて、各クライオポンプ１１a〜１１cの制御データの時系列を一定の長さに区切って送出先のクライオポンプ１１a〜１１cの通信ネットワーク１４上の位置を指定するＩＤ(以下、ネットＩＤと言う)等を記述したヘッダを付加したパケットを、通信ネットワーク１４に出力する。
【００２６】
そうすると、各クライオポンプ１１a〜１１cの通信変換部１３a〜１３cは、通信ネットワーク１４を介して送信されてくるパケットのヘッダを監視し、当該クライオポンプ１１のネットＩＤが記述されたヘッダが付加されたパケットを受信した場合には、そのパケットを取り込む。以後、パケットを取り込んだ夫々のクライオポンプ１１によって、取り込まれたパケットの通信データに基づいて、圧力計や真空計からの検出信号に応じて、電動バルブの開閉やバルブモータの回転やヒータのオン/オフの制御を行うのである。
【００２７】
こうして、上記プロセッサ１２から順次各クライオポンプ１１a〜１１cに対してパケットを送信することによって、１台のプロセッサ１２によって複数台のクライオポンプ１１a〜１１cを同時に制御できるのである。
【００２８】
図２は、通信ネットワークを階層構造に構成した変形例を示す。この場合、システム全体を制御するホストコンピュータ２６に専用線２９で接続されたプロセッサ２５に、クライオポンプ２１a,２１bの通信変換部２２a,２２bを通信ネットワーク２７で接続する。さらに、通信ネットワーク２７には、クライオポンプ２３a,２３bの通信変換部２４a,２４bが接続された通信ネットワーク２８を接続している。こうすることによって、例えば、異なる部屋に設置された複数グループのクライオポンプ２１,２２を１台のプロセッサ２５で制御する場合や、クライオポンプを増設する場合の通信ネットワークの構築が容易になる。
【００２９】
図３は、圧縮機ユニットも通信ネットワーク上に接続した変形例を示す。この場合、システム全体を制御するホストコンピュータ３６に専用線３８で接続されたプロセッサ３４に、クライオポンプ３１a〜３１cの通信変換部３２a〜３２cを通信ネットワーク３７で接続する。さらに、通信ネットワーク３７には、圧縮機ユニット３３および圧縮機ユニット３３を制御するプロセッサ３５を接続している。こうすることによって、各クライオポンプ３１a〜３１cに圧縮ヘリウムガスを供給する圧縮機ユニット３３をも通信ネットワーク３７を介して制御可能になり、プロセッサ３４と圧縮機ユニット３３とを接続する専用線をなくすことができるのである。
【００３０】
上記通信ネットワーク３７に接続された圧縮機ユニット３３制御用のプロセッサ３５は、プロセッサ３４の制御負荷を軽減するためのものであり、プロセッサ３４の制御負荷に余力が在れば必要とはしない。また、その場合に、図３に示すように、圧縮機ユニット３３制御用のプロセッサ３５に、一部のクライオポンプ３１cの制御を受け持たせても一向に差し支えない。
【００３１】
図４は、システム全体を制御するホストコンピュータも通信ネットワーク上に接続した変形例を示す。この場合、上記ホストコンピュータ４６に、クライオポンプ４１a〜４１cの通信変換部４２a〜４２c、圧縮機ユニット４３、プロセッサ４４、圧縮機ユニット４３を制御するプロセッサ４５を、通信ネットワーク４７で接続している。こうすることによって、システム全体を制御するホストコンピュータ４６によるプロセッサ４４,４５に関する制御も通信ネットワーク４７を介して行うことが可能になり、ホストコンピュータ４６とプロセッサ４４とを接続する専用線をなくすことができる。また、クライオポンプ４１a〜４１c,圧縮機ユニット４３およびプロセッサ４４,４５を通信ネットワーク４７に接続する場合には、ホストコンピュータ４６に近いクライオポンプ４１,圧縮機ユニット４３あるいはプロセッサ４４,４５の順に接続することができるので、配線をより単純化できる。また、クライオポンプ４１a〜４１cによる真空排気系を、ホストコンピュータ４６が制御するウェハ搬送系等を含む全システムのネットワークに組み込むことが可能になる。
【００３２】
本例の場合においても、上記圧縮機ユニット４３制御用のプロセッサ４５は、プロセッサ４４の制御負荷に余力が在れば無くしても構わない。また、図４に示すように、圧縮機ユニット４３制御用のプロセッサ４５に、一部のクライオポンプ４１cの制御を受け持たせても一向に差し支えない。
【００３３】
上記各構成を有する通信ネットワークを介したクライオポンプの制御装置においては、図５に示すように、プロセッサ５３にキーボード等の入力部５４を設けて、この入力部５４からの手動操作によって、通信ネットワーク５５を介して、クライオポンプ５１及び圧縮機ユニット５２を手動制御可能になっている。こうすることによって、テスト運転等を容易にできる。全体のシステムがクライオポンプ５１a〜５１cによる真空排気系のみである場合には、図５のみの構成で十分である。したがって、その場合には、上記ホストコンピュータは必要としない。さらに、図６に示すように、各クライオポンプ５６a〜５６cには、操作端末器６０が接続可能になっており、操作端末器６０からの命令に基づいて、プロセッサ５８によって、通信ネットワーク５９を介して、当該クライオポンプ５６および圧縮機ユニット５７を手元操作可能になっている。こうすることによって、故障時等において、該当するクライオポンプ５６の運転状態を直接見ながら当該クライオポンプ５６のみを運転することが可能になる。
【００３４】
以下、上述のような通信ネットワークを介した複数クライオポンプの同時制御を可能にするクライオポンプの構成について説明する。図７は、図３の要部を示す概念図である。図７においてクライオポンプ３１には、２段の膨張シリンダ６２,６３を備えた２段膨張式冷凍機６１が用いられている。
【００３５】
１段目の第１膨張シリンダ６２におけるヒートステージ(第１ヒートステージ)には第１クライオパネル６４を取り付けている。また、２段目の第２膨張シリンダ６３におけるヒートステージ(第２ヒートステージ)には、第２クライオパネル６５を取り付けている。
【００３６】
そして、上記第１クライオパネル６４やその先端部に取り付けられたバッフル６６で、チャンバ(図示せず)内の水蒸気を凍結捕集して排気する。一方、第２クライオパネル６５によって、第１クライオパネル６４で排気できない上記チャンバ内の酸素ガス,窒素ガスおよびアルゴンガス等を凍結捕集し、水素ガスは第２クライオパネル６５に張り付けられた活性炭(図示せず)に吸着して排気する。
【００３７】
上記第１ヒートステージおよび第２ヒートステージには、再生処理時に、第１,第２クライオパネル６４,６５を加熱して凍結補集されているガス分子を蒸発させるための第１,第２ヒータ６７,６８が取り付けられている。また、排気バルブ６９は、クライオパネル６４,６５や上記活性炭から蒸発あるいは離脱した再生ガスをクライオポンプ外に排気する場合に開放される。粗引きバルブ７０は、上記再生処理が終了して上記クールダウンに移行する場合に、ケーシング７１内を粗引きする際に開放される。圧力計７２は、大気圧を検出して大気圧信号を出力する。真空計７３は、ケーシング７１内の真空圧を検出して真空圧信号を出力する。上記第１,第２ヒートステージに取り付けられた温度計７４,７５は、ヒートステージ温度を検出して温度信号を出力する。
【００３８】
Ｉ/Ｏ変換部７６は、上記通信変換部３２によって受信され、処理可能なフォーマットに変換された制御データを受け取り、後に詳述するように、制御対象に応じて制御部やリレー等に分配する。また、上記受信した通信データがデータ要求である場合には、その要求の内容に応じて、圧力計７２からの大気圧信号、真空計７３からの真空圧信号、温度計７４,７５からの温度信号の何れかを選択して、通信変換部３２に送出する。そして、通信変換部３２によって、受け取った信号が伝搬に適した信号フォーマットに変換され、通信ネットワーク３７に送信される。
【００３９】
ここで、上記構成を有するクライオポンプ３１の電源は、真空排気時に２段膨張式冷凍機６１に圧縮機ユニット３３からの圧縮ヘリウムガスを給排するバルブを制御するバルブモータ(図示せず)、および、Ｉ/Ｏ変換部７６に対して、圧縮機ユニット３３から電源ライン７７を介して供給されるようになっている。尚、７８は、当該クライオポンプ３１の上記ネットＩＤが格納されているネットＩＤ格納部である。また、圧縮機ユニット３３にも、Ｉ/Ｏ変換部(図示せず)が搭載されている。
【００４０】
図８は、図７におけるクライオポンプ３１およびプロセッサ３４の通信ネットワーク３７を介した通信制御に関する部分の詳細ブロック図である。プロセッサ３４のＲＯＭ(リード・オンリ・メモリ)８１には、各クライオポンプ３１a〜３１c夫々のプロセス処理に応じた運転プログラム,再生プログラムおよびクールダウンプログラムが格納されている。また、ＲＡＭ(ランダム・アクセス・メモリ)８２には、外部から設定可能な運転条件や再生条件、各クライオポンプ３１a〜３１cに関する過去の運転履歴及び再生履歴等の記録、バッファ等が格納されている。入力部５４はキーボード等で構成されて、ＲＡＭ８２に対する条件の新規登録や更新等を行う。出力表示部８４はディスプレイ等で構成されて、入力部５４からの入力内容等が出力される。
【００４１】
制御部８５は、上記ホストコンピュータからの指示を受けると、ＲＡＭ８２に格納された上記運転履歴および再生履歴を参照しながら、ＲＯＭ８１から各クライオポンプ３１a〜３１cの運転プログラム,再生プログラムあるいはクールダウンプログラムを読み出し、必要時応じてＲＡＭ８２から運転条件や再生条件を読み出し、各クライオポンプ３１a〜３１cの制御データを生成する。そして、生成した制御データを通信制御部８６に送出する。通信制御部８６は、上記制御データの時系列を一定の長さに区切り、送出先のクライオポンプ３１a〜３１cを指定するネットＩＤ等を記述したヘッダを付加してパケットを作成する。さらに、この作成したパケットを通信ネットワーク３７を介した伝搬に適した信号フォーマットに変換し、通信ネットワーク３７に出力する。
【００４２】
上記クライオポンプ３１の通信変換部３２は、上述のごとく通信ネットワーク３７を介して送信されてくるパケットのヘッダを監視し、ネットＩＤ格納部７８に格納されたネットＩＤを参照して、当該クライオポンプ３１に送信されたパケットを取り込む。そして、上記パケットから通信データを読み出して処理可能なフォーマットに変換し、Ｉ/Ｏ変換部７６に送出する。
【００４３】
上記Ｉ/Ｏ変換部７６は、受け取った通信データを解析し、ヒータ６７,６８に対する制御データである場合には、ヒータ制御部８７に対して当該制御データに応じた指令を出力する。また、排気バルブ６９あるいは粗引きバルブ７０に対する制御データである場合には、バルブ開閉リレー８８に対して当該制御データに応じた指令を出力する。また、上記バルブモータ等に対する制御データである場合には、その他制御部８９に対して当該制御データに応じた指令を出力する。
【００４４】
さらに、上記温度計７４,７５の温度データの送信要求である場合には、温度変換器９０からの当該要求に応じた温度データを読み出す。また、真空圧データの送信要求である場合には、真空用の圧力変換器９１からの真空圧データを読み出す。また、大気圧データの送信要求である場合には、大気用の圧力変換器９２からの大気圧データを読み出す。また、当該クライオポンプ３１自身に割り当てられているＩＤデータの送信要求である場合には、ＩＤコード格納部９３から当該クライオポンプ３１のＩＤコード・データを読み出す。そして、読み出した各データを通信変換部３２に送出する。そうすると、通信変換部３２は、上記各データにプロセッサ３４を指定するネットＩＤ等を記述したヘッダを付加してパケットを作成し、通信ネットワーク３７を介した伝搬に適した信号フォーマットに変換し、通信ネットワーク３７に出力する。ここで、上記ＩＤコード格納部９３には、詳述しないが、プロセッサ３４の制御部８５によって、ＲＡＭ８２に格納されている当該クライオポンプ３１の履歴の一部が、通信ネットワーク３７を介して書き込まれるようになっている。こうすることによって、当該クライオポンプ３１がプロセッサ３４から切り離された場合でも、当該クライオポンプ３１の必要な履歴を保持しておくことができるのである。
【００４５】
さらに、上記Ｉ/Ｏ変換部７６は、端末端子９４から、この端末端子９４に接続された操作端末器６０からの割り込み入力がある場合には、操作端末器６０からの入力データを通信変換部３２に送出する。一方、通信変換部３２から受け取った通信データが操作端末器６０への出力データである場合には、端末端子９４に出力するのである。
【００４６】
上記構成を有するクライオポンプの制御装置において、上記クライオポンプ３１は、通信変換部３２およびＩ/Ｏ変換部７６の制御の下に、図９に示すフローチャートに従って動作する。ここで、上述したように、プロセッサ３４からの命令によって、圧縮機ユニット３３から電源ライン７７を介してクライオポンプ３１に電源が供給されると、クライオポンプ制御処理動作がスタートする。
【００４７】
ステップＳ1で、上記通信変換部３２によって、通信ネットワーク３７を介してパケットを受信した場合にはステップＳ2に進む。ステップＳ2で、受信したパケットのヘッダには、自身のネットＩＤが記載されているか否かが判別される。その結果、自身のネットＩＤが記載されている場合にはステップＳ3に進む。ステップＳ3で、当該パケットの通信データが読み込まれて、Ｉ/Ｏ変換部７６に渡される。以下、Ｉ/Ｏ変換部７６による処理に移行する。
【００４８】
ここで、上記ネットＩＤとは、上述したように、通信ネットワーク３７上における当該クライオポンプ３１の位置を指定するＩＤであり、特定の真空チャンバに取り付けられているクライオポンプ３１を指定するＩＤである。したがって、当該クライオポンプ３１が故障したために、他のクライオポンプ３１'と交換した場合でも変更は無い。これに対して、ＩＤコード格納部９３に格納されているＩＤは、当該クライオポンプ３１自身に割り当てられているＩＤである。したがって、上記特定の真空チャンバに取り付けられているクライオポンプ３１が他のクライオポンプ３１'に交換された場合には、当該ＩＤはクライオポンプ３１'に割り当てられたＩＤに変更されることになる。その結果、プロセッサ３４のＲＡＭ８２に格納されている運転履歴や再生履歴等のクライオポンプ３１自身の記録も初期値に設定されるのである。
【００４９】
ステップＳ4で、上記Ｉ/Ｏ変換部７６によって、通信変換部３２から受け取った通信データが解析される。ステップＳ5で、解析の結果が制御データである場合にはステップＳ6に進む。ステップＳ6で、当該制御データで指定された制御部あるいはリレーに当該制御データに応じた指令が出力される。ステップＳ7で、解析の結果がデータの送信要求である場合にはステップＳ8に進む。ステップＳ8で、当該通信データで指定された変換器９０〜９２やＩＤコード格納部９３からデータが読み出され、通信変換部３２に内蔵された出力バッファに送出されて格納される。
【００５０】
ステップＳ9で、解析の結果が、上記操作端末器６０への出力データである場合にはステップＳ10に進む。ステップＳ10で、当該出力データが端末端子９４に送出される。ステップＳ11で、操作端末器６０から割り込み入力があるか否かが判別される。その結果、割り込み入力がある場合にはステップＳ12に進む一方、無い場合にはステップＳ12をスキップする。ステップＳ12で、端末端子９４からの端末データが通信変換部３２の出力バッファに格納される。以下、通信変換部３２による処理に移行する。
【００５１】
ステップＳ13で、上記通信変換部３２によって、出力バッファに出力データが格納されているか否かが判別される。その結果、格納されている場合にはステップＳ14に進み、そうでなければ上記ステップＳ1に戻って、次の受信パッケージの処理に移行する。ステップＳ14で、上記出力データにプロセッサ３４のネットＩＤが記述されたヘッダが付加されたパケットが作成されて、通信ネットワーク３７に送信される。そうした後、上記ステップＳ1に戻って次の受信パッケージの処理に移行する。
【００５２】
上述のように、本実施の形態においては、複数台のクライオポンプ１１a〜１１cを同時に制御するに際して、ホストコンピュータ１５の命令によって複数台のクライオポンプ１１a〜１１cを制御する１台のプロセッサ１２と、各クライオポンプ１１a〜１１cの通信変換部１３a〜１３cとを、通信ネットワーク１４で接続している。そして、プロセッサ１２は、通信ネットワーク１４を介したパケット交換や回線交換等によって各クライオポンプ１１a〜１１cの通信変換部１３a〜１３cとデータ交換を行って、各クライオポンプ１１a〜１１cを時分割で制御するようにしている。
【００５３】
したがって、上記実施の形態によれば、複数台のクライオポンプ１１a〜１１cを同時制御する際に高価なプロセッサ１２を１台にできる。すなわち、個々のクライオポンプ１１a〜１１cに専用のプロセッサを設ける必要がなく、大幅なコストダウンを図ることができるのである。また、プロセッサ１２と各クライオポンプ１１a〜１１cとは１回線の通信ネットワーク１４で接続すればよい。したがって、ホストコンピュータ１５と夫々のクライオポンプ１１a〜１１cとを専用線で接続する必要がなく、回線数を少なくして配線の単純化を図ることができる。
【００５４】
また、図２に示すように、通信ネットワーク２７,２８を階層構造に構成することによって、複数グループのクライオポンプ２１,２３を１台のプロセッサ２５で制御する場合や、クライオポンプを増設する場合の通信ネットワークの構築を容易にできる。さらに、図３に示すように、圧縮機ユニット３３も通信ネットワーク３７上に接続することによって、各クライオポンプ３１a〜３１cに圧縮ヘリウムガスを供給する圧縮機ユニット３３も通信ネットワーク３７を介して制御可能になる。したがって、プロセッサ３４と圧縮機ユニット３３とを接続する専用線をなくすことができる。さらに、図４に示すように、システム全体を制御するホストコンピュータ４６も通信ネットワーク４７上に接続することによって、ホストコンピュータ４６とプロセッサ４４とを接続する専用線をなくすことができる。また、クライオポンプ４１a〜４１cによる真空排気系を、ホストコンピュータ４６が制御するシステムのネットワークに含めることができる。
【００５５】
さらに、図６に示すように、各クライオポンプ５６a〜５６cに操作端末器６０を接続可能にし、操作端末器６０からの命令に基づいて、プロセッサ５８によって、通信ネットワーク５９を介して当該クライオポンプ５６および圧縮機ユニット６２を手元操作可能にすることができる。こうすることによって、故障時等において、該当するクライオポンプ５６の運転状態を直接見ながら当該クライオポンプ５６のみを運転することができる。
【００５６】
さらに、上記各クライオポンプ３１にＩＤコード格納部９３を設け、当該クライオポンプ３１自身に割り当てられているＩＤコードを格納している。そして、特定の真空チャンバに取り付けられている当該クライオポンプ３１が他のクライオポンプ３１'に交換された場合には、ＩＤコード格納部９３の内容はクライオポンプ３１'に割り当てられたＩＤに変更する。さらに、プロセッサ３４のＲＡＭ８２に格納されている運転履歴や再生履歴等の交換後のクライオポンプ３１'自身の記録も初期値に設定するようにしている。したがって、プロセッサ３４と個々のクライオポンプ３１a〜３１cとが専用線で直接接続されていないが故のプロセッサ３４が夫々のクライオポンプ３１a〜３１cを特定できない問題を、容易に解消することができる。その結果、個々のクライオポンプ３１a〜３１cを、所定の計画に従って的確に再生処理やオーバーホール等を行うことができるのである。
【００５７】
上記実施の形態においては、通信ネットワーク３７をパケット交換によるＬＡＮとして説明したが、この発明の通信ネットワークは特にこれに限定されるものではなく、無線のネットワーク等も含む概念である。また、図７に示すクライオポンプ３１の構成は代表的なものを上げたに過ぎず、実際にはもっと多くのバルブ等が備えられている。その場合でも、同様にして制御される。また、上記実施の形態においては、ＲＡＭ８２に上記運転条件や再生条件,運転履歴や再生履歴等を記録しているが、ハードディスクやメモリカード等の外部メモリに記録しても差し支えない。
【００５８】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１にかかる発明のクライオポンプの制御装置は、複数台のクライオポンプの夫々には通信変換部およびＩ/Ｏ変換部を設け、上記複数台のクライオポンプで共用されると共に上記複数台のクライオポンプを制御するプロセッサと各クライオポンプの通信変換部とを通信ネットワークで接続し、上記プロセッサによって、上記通信ネットワークを介して各クライオポンプの通信変換部とデータ交換を行って各クライオポンプを制御し、各クライオポンプ毎に真空排気処理,再生処理およびクールダウン処理を含む処理を行うので、１台のプロセッサによって複数台のクライオポンプを制御できる。
【００５９】
したがって、この発明によれば、夫々のクライオポンプに専用のプロセッサを搭載する必要がなく、コストダウンを図ることができる。また、上記プロセッサと各クライオポンプとは１回線の通信ネットワークで接続すればよく、上記ホストコンピュータと夫々のクライオポンプとを専用線で接続する必要がない。したがって、回線数を少なくして配線の単純化を図ることができる。
【００６０】
また、請求項２に係る発明のクライオポンプの制御装置における上記通信ネットワークは、階層構造に構成されているので、複数グループのクライオポンプを１台のプロセッサで制御する場合やクライオポンプを増設する場合の通信ネットワークの構築を容易にできる。
【００６１】
また、請求項３に係る発明のクライオポンプの制御装置は、通信変換部およびＩ/Ｏ変換部が設けられた圧縮機ユニットを備えて、上記圧縮機ユニットの通信変換部を上記通信ネットワークに接続したので、上記複数台のクライオポンプに高圧冷媒ガスを供給する圧縮機ユニットも上記通信ネットワークを介して制御できる。したがって、上記プロセッサと圧縮機ユニットとを接続する専用線をなくして、配線を容易にすることができる。
【００６２】
また、請求項４に係る発明のクライオポンプの制御装置における上記通信ネットワークは、ホストコンピュータに接続されているので、上記ホストコンピュータとプロセッサとを接続する専用線をなくすことができる。また、上記ホストコンピュータに近いクライオポンプ,圧縮機ユニットあるいはプロセッサの順に上記通信ネットワークに接続することができ、上記クライオポンプ,圧縮機ユニットおよびプロセッサに対する配線をより単純化できる。更に、上記クライオポンプによる真空排気系を、上記ホストコンピュータが制御するシステムのネットワークに組み込むことができる。
【００６３】
また、請求項５に係る発明のクライオポンプの制御装置は、上記各クライオポンプに端末端子を設け、この端末端子に接続可能な手動操作端末器を備えているので、故障時等において、該当するクライオポンプの運転状況を直接見ながら、該当クライオポンプのみを手動操作端末からの命令に基づく上記プロセッサの制御によって運転可能になる。
【００６４】
また、請求項６に係る発明のクライオポンプの制御装置は、上記各クライオポンプに、当該クライオポンプ自身のＩＤコードが格納されたＩＤコード格納部を備えたので、特定の真空チャンバに取り付けられているクライオポンプが他のクライオポンプに交換された場合には、ＩＤコード格納部の内容を交換後のクライオポンプに割り当てられたＩＤに変更できる。
【００６５】
したがって、上記プロセッサと個々のクライオポンプとが専用線で直接接続されていないが故のプロセッサが夫々のクライオポンプを特定できない問題を容易に解消でき、個々のクライオポンプを所定の計画に従って的確に再生処理やオーバーホール等を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明のクライオポンプの制御装置における全体構成を示す図である。
【図２】 通信ネットワークを階層構造に構成したクライオポンプの制御装置の全体構成を示す図である。
【図３】 圧縮機ユニットも通信ネットワーク上に接続したクライオポンプの制御装置の全体構成を示す図である。
【図４】 ホストコンピュータも通信ネットワーク上に接続したクライオポンプの制御装置の全体構成を示す図である。
【図５】 プロセッサからの手動操作によってクライオポンプを手動制御するクライオポンプの制御装置の全体構成を示す図である。
【図６】 操作端末器からクライオポンプを手元操作可能なクライオポンプの制御装置の全体構成を示す図である。
【図７】 図３の要部を示す概念図である。
【図８】 図７におけるクライオポンプおよびプロセッサの通信制御に関する部分の詳細ブロック図である。
【図９】 図８における通信変換部およびＩ/Ｏ変換部によって行われるクライオポンプ制御処理のフローチャートである。
【図１０】 複数台のクライオポンプを制御可能な従来のクライオポンプの制御装置の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１１,２１,２３,３１,４１,５１,５６…クライオポンプ、
１２,２５,３４,３５,４４,４５,５３,５８…プロセッサ、
１３,２２,２４,３２,４２…通信変換部、
１４,２７,２８,３７,４７,５５,５９…通信ネットワーク、
１５,２６,３６,４６…ホストコンピュータ、
１６,２９,３８…専用線、
３３,４３,５２,５７…圧縮機ユニット、
５４…入力部、 ６０…操作端末器、
６１…２段膨張式冷凍機、 ６４…第１クライオパネル、
６５…第２クライオパネル、 ６７,６８…ヒータ、
６９…排気バルブ、 ７０…粗引きバルブ、
７２…圧力計、 ７３…真空計、
７４,７５…温度計、 ７６…Ｉ/Ｏ変換部、
７８…ネットＩＤ格納部、 ８１…ＲＯＭ、
８２…ＲＡＭ、 ８４…出力表示部、
８５…制御部、 ８６…通信制御部、
８７…ヒータ制御部、 ８８…バルブ開閉リレー、
８９…その他制御部、 ９０…温度変換器、
９１…圧力変換器(真空用)、 ９２…圧力変換器(大気用)、
９３…ＩＤコード格納部、 ９４…端末端子。
Claims (6)
- 複数台のクライオポンプを制御するクライオポンプの制御装置であって、
上記複数台のクライオポンプ(１１a〜１１c)の夫々には、通信変換部(１３a〜１３c)および入出力変換部(７６)が設けられており、
上記複数台のクライオポンプ(１１a〜１１c)を制御するプロセッサ(１２)と、
上記プロセッサ(１２)と各クライオポンプ(１１a〜１１c)の通信変換部(１３a〜１３c)とを接続する通信ネットワーク(１４)
を備えて、
上記プロセッサ ( １２ ) は、上記複数台のクライオポンプ ( １１ a 〜１１ c) で共用されるプロセッサであり、上記複数台のクライオポンプ ( １１ a 〜１１ c) の夫々には専用のプロセッサがなく、
上記プロセッサ(１２)は、上記通信ネットワーク(１４)を介して各クライオポンプ(１１a〜１１c)の通信変換部(１３a〜１３c)とデータ交換を行って、各クライオポンプ(１１a〜１１c)を制御し、各クライオポンプ(１１a〜１１c)毎に真空排気処理,再生処理およびクールダウン処理を含む処理を行う
ことを特徴とするクライオポンプの制御装置。 - 請求項１に記載のクライオポンプの制御装置において、
上記通信ネットワーク(２７,２８)は、階層構造に構成されていることを特徴とするクライオポンプの制御装置。 - 請求項１に記載のクライオポンプの制御装置において、
通信変換部及び入出力変換部が設けられると共に、上記各クライオポンプ(３１a〜３１c)に圧縮冷媒を供給する圧縮機ユニット(３３)を備えて、
上記圧縮機ユニット(３３)の通信変換部は、上記通信ネットワーク(３７)に接続されている
ことを特徴とするクライオポンプの制御装置。 - 請求項１に記載のクライオポンプの制御装置において、
上記通信ネットワーク(４７)は、ホストコンピュータ(４６)に接続されていることを特徴とするクライオポンプの制御装置。 - 請求項１に記載のクライオポンプの制御装置において、
上記各クライオポンプ(３１)には、上記入出力変換部(７６)に接続された端末端子(９４)が設けられており、
上記端末端子(９４)に接続可能な手動操作端末器(６０)を備えた
ことを特徴とするクライオポンプの制御装置。 - 請求項１に記載のクライオポンプの制御装置において、
上記各クライオポンプ(３１)には、当該クライオポンプ(３１)自身のインデックスコードが格納されたインデックスコード格納部(９３)を備えたことを特徴とするクライオポンプの制御装置。
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