JP4691026B2 - クライオポンプ自動安全パージの一体化 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態による低温真空システム100の図である。低温真空システム100が、イオン注入処理チャンバ102から気体を排出するため、イオン注入処理チャンバ102に接続されている。低温真空システム100は、少なくとも1つの低温真空ポンプ(クライオポンプ)104を備えており、通常は、クライオポンプ104へ圧縮ガスを供給するため、少なくとも1つの圧縮機(図示されていない)を備えている。さらに、低温真空システム100は、粗引きポンプ122、水ポンプ、ターボポンプ、冷却機、バルブ112、114、116、および計器を備えることができる。これらの構成要素が協働し、半導体処理のための機器など、上位のシステムに低温冷却をもたらすべく機能する。
クライオポンプ制御システム120が、図4A,4Bに示されている。この制御システム120は、ホストコントローラ106にネットワーク接続されている。ネットワークコントローラ152によって、ホスト制御システム106への通信インターフェイスを提供することができる。このようなやり方で、通常の動作の際に、ホスト制御システム106がクライオポンプ104を制御する。しかしながら、非安全状態においては、制御システム120が、他のあらゆるシステムの制御を、それらシステムからのあらゆる指令を無効にすることによって制限する。さらに、制御システム120は、あらゆるユーザによるパージバルブ112、114およびゲートバルブ116の手動制御を禁止できる。
停電の際、常時開の排気パージバルブ114が、ポンプをパージすべく開く一方で、クライオ−パージバルブ112は、安全時間中閉じた状態に保たれる。遅延なくクライオポンプ104の安全パージを開始することは、価値ある時間およびリソースの不必要な無駄遣いにつながるおそれがあるため、クライオ−パージバルブ112の開放を遅延させることが望ましい。クライオポンプ104をパージすることで、クライオポンプ内の真空が損なわれ、気体の解放が生じ、これによって次に再生が必要になるおそれがあるが、再生は可能であれば回避される。或る時間にわたってパージバルブの開放を遅延させることで、電力の保持の可能性およびパージによってクライオポンプの動作を中断させることがないコントローラ120による回復の可能性が残される。
本発明の一態様によれば、フェイルセーフなバルブの解放および時間制御機構が組み込まれている。制御システム120は、バックアップの時間制御機構を保護手段として組み入れており、所定の時間が過ぎた後にパージバルブ112を確実に開くようにしている。例えば、所定の時間が過ぎた後に、タイミング回路168がパージバルブ112の開放を許さない場合、電気化学キャパシタ170などのバックアップの電源が、フェイルセーフのパージバルブ解放機構をもたらすために使用される。
充電回路172が、電力が利用可能であるときに電気化学キャパシタ170を充電するために使用される。或る特定の状況においては、たとえキャパシタ170が数秒で完全に充電可能であっても、充電回路172によるキャパシタ170の速やかな充電を、故意に妨げることが有用な場合がある。例えば、キャパシタ170が通常どおりに充電可能であって、しかも高速かつ断続的な停電と回復とのサイクルが存在するならば、クライオポンプの温度が上昇して非安全状態になっても、パージバルブが決して開放を許されないおそれがある。具体的には、電力が回復するたびに、キャパシタ170が完全に充電できてしまう。この状況を回避するため、充電回路172が、制御された一連の電流パルスをキャパシタ170に加えることによって、キャパシタ170をきわめて低速で充電することができる。
従来の電力回復の仕組みは、ユーザまたはホストシステムによってオフにすることができ、過剰な量のリソースおよびポンプの停止時間を必要とすることがしばしばである。真空システムにおいて電力が回復したとき、ユーザは、停電回復ルーチンの中止を選択することができる。しかしながら、発火源が存在する場合、停電回復をオフにすることによって、ポンプ容器および排気系統において潜在的に危険な状況がもたらされるおそれがある。
本発明の一態様によれば、非安全状態とは、クライオポンプ104の潜在的危険を生じさせるあらゆる事柄である。例えば、非安全状態は、低温真空システム100において停電が生じているとき、クライオポンプの温度がしきい値温度レベルを超えているとき、またはクライオポンプの温度ダイオードが故障している場合に識別される。一般に、非安全状態がシステム120によって判断されたとき、ゲートバルブ116が閉じられ、クライオポンプ104および排気管118が、例えば5分などといった或る時間中パージされる。この時間中に、パージバルブ112、114を繰り返し開閉することができる。さらに、バルブ112、114、116を、ホストコントローラ106によって制御することはできない。安全パージが完了し、非安全状態が修正された後、ホストコントローラ106はクライオポンプ104を制御できる。
図6は、クライオポンプの温度がしきい値温度を超えたと判断するためのプロセスを説明するフロー図である。本発明のこの態様によれば、システム120はステップ630において、クライオポンプの温度が18Kなどの動作設定点を下回っていることを割り出す。ステップ640においてシステム120は、クライオポンプが動作設定点を下回って低温になっていることを知らせるフラグを設定する。ステップ650においてシステム120は、クライオポンプの温度が35Kなどの高温設定点まで上昇していることを割り出す。クライオポンプ104が、このパラメータを超える値まで温度上昇している場合、ステップ660に説明されるとおり、パージバルブ112、114が680で開き、ゲートバルブ114が閉じる。このときにおいて、ステップ670でホストコントローラ106は、バルブ112、114、116を制御することができない。ステップ680において、この安全パージが、5分間などといった或る特定の時間中続けられる。この5分間が経過した後、ステップ690において、ホストコントローラ106は、再びバルブ112、114、116を制御できるようになる。
図3に示したとおり、クライオポンプ104は、1つ以上の温度検出ダイオード146a、146bを備えている。温度検出ダイオード146a、146bのうちの1つが故障した場合、クライオポンプ104が非安全状態を検出できないまま運転されるおそれがあり、結果として事故が生じるおそれがある。本システムは、局所的な電子機器120を使用して、ダイオードが適切に機能しているか否かを判断する。
Claims (35)
- クライオポンプの制御方法であって、
クライオポンプに接続された局所的な電子機器を使用して、クライオポンプにおける潜在的な非安全状態に、
・常時開のパージバルブを或る時間にわたって閉状態に維持すること、および
・前記或る時間の経過後に、前記パージバルブが開くことを可能にしてクライオポンプへパージガスを放出すること
によって対処することを含んでいるクライオポンプの制御方法。 - 請求項1において、前記パージバルブが、クライオ−パージバルブまたは排気パージバルブであるクライオポンプの制御方法。
- 請求項1において、前記パージバルブが開くことを可能にした後、前記潜在的な非安全状態が安全状態に変化するまで、他のすべてのシステムによる前記パージバルブの閉鎖を防止することをさらに含んでいるクライオポンプの制御方法。
- 請求項1において、前記パージバルブが開くことを可能にした後、前記パージガスの供給が中止されるのを防止することをさらに含んでいるクライオポンプの制御方法。
- 請求項1において、前記潜在的な非安全状態が、クライオポンプの停電、所定の温度しきい値以上のクライオポンプ温度、またはクライオポンプ温度の割り出し不能を含んでいるクライオポンプの制御方法。
- 請求項1において、前記パージバルブが開くことを可能にしてクライオポンプへパージガスを放出することによって、前記潜在的な非安全状態を安全状態に変化させるクライオポンプの制御方法。
- 請求項1において、
・安全状態に変化する非安全状態に、クライオポンプの再生が必要であるか否かを判断することによって対処するステップ
をさらに含んでいるクライオポンプの制御方法。 - 請求項5において、温度センサが適切に機能していないときに前記クライオポンプ温度の割り出し不能が生じ、
前記パージバルブに開くよう指示することによって、適切に機能していない前記温度センサに対処するステップ
を含んでいるクライオポンプの制御方法。 - 請求項5において、前記潜在的な非安全状態がクライオポンプの停電であり、前記潜在的な非安全状態への対処が、
・前記停電に対処し、少なくとも1つのキャパシタセルからの電力を使用して前記パージバルブを閉状態に維持すること、および
・前記キャパシタセルに、或る放電時間内に放電される量のエネルギーを保存すること
をさらに含んでおり、
前記放電時間が、それまでに前記パージバルブが開かなければならない時間であるクライオポンプの制御方法。 - 請求項5において、前記停電への対処が、
・クライオポンプに接続されたゲートバルブを閉じること
をさらに含んでいるクライオポンプの制御方法。 - 請求項9において、前記キャパシタセルに保存されたすべてのエネルギーが放電されたとき、前記パージバルブを開くことをさらに含んでいるクライオポンプの制御方法。
- 請求項9において、前記キャパシタセルに保存されたエネルギーの量が、時限装置として使用されるクライオポンプの制御方法。
- 請求項9において、前記キャパシタセルが、電気化学セルであるクライオポンプの制御方法。
- 請求項9において、前記停電への対処が、
・クライオポンプの排気管に接続された排気バルブ、またはクライオポンプに接続されたクライオ−パージバルブを開くこと、および
・クライオポンプに接続されたゲートバルブを閉じること
をさらに含んでいるクライオポンプの制御方法。 - 請求項9において、前記放電時間が5分未満であるクライオポンプの制御方法。
- 請求項9において、前記放電時間未満の時間で前記パージバルブを開く遅延回路をさらに用いるクライオポンプの制御方法。
- 請求項16において、前記放電時間未満の時間が2分であるクライオポンプの制御方法。
- クライオポンプであって、
・ポンピング表面を有するクライオポンプチャンバ、
・当該クライオポンプに接続された常時開のパージバルブ、および
・当該クライオポンプに接続され一体化された電子コントローラ
を備えており、
前記電子コントローラが、当該クライオポンプにおける潜在的な非安全状態に、前記パージバルブを或る時間にわたって閉状態に維持することによって対処し、前記或る時間の経過後に依然として非安全状態のままである場合に、前記電子コントローラが、前記パージバルブに開くよう指示してパージガスを供給することによってさらに対処するクライオポンプ。 - 請求項18において、前記パージバルブが、クライオ−パージバルブまたは排気パージバルブであるクライオポンプ。
- 請求項18において、前記電子コントローラが、前記パージバルブに開くよう指示した後、前記潜在的な非安全状態が安全状態に変化するまで、他のすべてのシステムによる前記パージバルブの閉鎖を防止するクライオポンプ。
- 請求項18において、前記電子コントローラが、前記パージバルブに開くよう指示した後、前記パージガスの供給が中止されるのを防止するクライオポンプ。
- 請求項18において、クライオポンプの停電、温度しきい値以上のクライオポンプ温度、またはクライオポンプ温度の割り出し不能が存在するとき、前記潜在的な非安全状態が存在するクライオポンプ。
- 請求項18において、前記電子コントローラが、前記パージバルブに開くよう指示してパージガスを供給することによって、前記潜在的な非安全状態を安全状態に変化させるクライオポンプ。
- 請求項18において、前記電子コントローラが、安全状態に変化する非安全状態に、クライオポンプの再生が必要であるか否かを判断することによってさらに対処するクライオポンプ。
- 請求項22において、温度センサが適切に機能していないときに前記クライオポンプ温度の割り出し不能が生じ、
前記電子コントローラが、前記パージバルブに開くよう指示することによって、適切に機能していない前記温度センサに対処するクライオポンプ。 - 請求項22において、前記潜在的な非安全状態がクライオポンプの停電であり、前記潜在的な非安全状態への対処が、
・前記停電に対処し、少なくとも1つのキャパシタセルからの電力を使用して前記パージバルブを閉状態に維持すること、および
・前記キャパシタセルに、或る放電時間内に放電される量のエネルギーを保存すること
をさらに含んでおり、
前記放電時間が、それまでに前記パージバルブが開かなければならない時間であるクライオポンプ。 - 請求項22において、前記停電への対処が、
・クライオポンプに接続されたゲートバルブを閉じること
をさらに含んでいるクライオポンプ。 - 請求項26において、前記キャパシタセルに保存されたすべてのエネルギーが放電されたとき、前記パージバルブを開くクライオポンプ。
- 請求項26において、前記キャパシタセルに保存されたエネルギーの量が、時限装置として使用されるクライオポンプ。
- 請求項26において、前記キャパシタセルが、電気化学セルであるクライオポンプ。
- 請求項26において、前記停電への対処が、
・クライオポンプの排気管に接続された排気バルブ、またはクライオポンプに接続されたクライオ−パージバルブを開くこと、および
・クライオポンプに接続されたゲートバルブを閉じること
をさらに含んでいるクライオポンプ。 - 請求項26において、前記放電時間が5分未満であるクライオポンプ。
- 請求項26において、前記放電時間未満の時間で前記パージバルブを開く遅延回路をさらに含んでいるクライオポンプ。
- 請求項33において、前記放電時間未満の時間が2分であるクライオポンプ。
- クライオポンプを制御するためのシステムであって、
・常時開のパージバルブを或る時間にわたって閉状態に維持する手段、および
・前記或る時間の経過後に、前記パージバルブが開くことを可能にしてクライオポンプへパージガスを放出する手段
を有して、クライオポンプにおける潜在的な非安全状態に対処するために、クライオポンプに接続された局所的な電子機器を使用する手段
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