JP5404702B2 - Vacuum exhaust system - Google Patents

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本発明は、クライオポンプ及びその監視方法に関する。   The present invention relates to a cryopump and a monitoring method thereof.

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。   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.

例えば特許文献1には、スパッタリング装置等の複数の生産装置が中央ホストコンピュータにLANを介して接続されている生産管理システムが記載されている。各生産装置にはクライオポンプが設けられている。そして、生産装置のネットワークとは別の独立したネットワークを、複数のクライオポンプと保守管理用コンピュータとの間に構築している。これにより、複数のクライオポンプの保守または管理を一括して行っている。   For example, Patent Document 1 describes a production management system in which a plurality of production apparatuses such as sputtering apparatuses are connected to a central host computer via a LAN. Each production apparatus is provided with a cryopump. Then, an independent network different from the production apparatus network is constructed between the plurality of cryopumps and the maintenance management computer. Thereby, maintenance or management of a plurality of cryopumps is performed collectively.

特開平6−301617号公報JP-A-6-301617

しかし、上述の生産管理システムは、保守管理用コンピュータを新たに設置するとともに別個のネットワークも新たに構築する必要があるから、システムのコストアップを招く。また、生産装置のネットワークとは別個のネットワークであるから、結局は生産装置とは独立にクライオポンプの運転状態を単に記録し管理するにすぎない。   However, since the above-described production management system needs to newly install a maintenance management computer and to construct a new separate network, the cost of the system is increased. In addition, since the network is separate from the production apparatus network, the operation state of the cryopump is merely recorded and managed independently of the production apparatus.

そこで、本発明は、例えば既存のクライオポンプ制御装置を利用して、クライオポンプが取り付けられる真空装置に適合したクライオポンプ運転状態モニタリングを実現するクライオポンプ及びその監視方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a cryopump that realizes cryopump operation state monitoring suitable for a vacuum apparatus to which a cryopump is attached, for example, using an existing cryopump control apparatus, and a monitoring method thereof. .

本発明のある態様のクライオポンプは、真空処理を行う真空装置の真空チャンバからガスを排気するクライオポンプであって、冷凍機と、前記冷凍機により冷却されるクライオパネルと、前記クライオパネルを目標温度に制御するよう前記冷凍機の運転周波数を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記冷凍機の運転周波数が第1判定基準に達した場合に前記運転周波数を第1判定時間監視し、前記運転周波数が前記第1判定基準よりも高負荷に相当する第2判定基準に達した場合に前記クライオパネルの温度を前記第1判定時間よりも短い第2判定時間監視する。   A cryopump according to an aspect of the present invention is a cryopump that exhausts gas from a vacuum chamber of a vacuum apparatus that performs vacuum processing, and a refrigerator, a cryopanel cooled by the refrigerator, and the cryopanel as a target A control unit that controls the operating frequency of the refrigerator so as to control the temperature. The controller monitors the operating frequency for a first determination time when the operating frequency of the refrigerator reaches a first determination criterion, and the operation frequency corresponds to a second load corresponding to a higher load than the first determination criterion. When the determination criterion is reached, the temperature of the cryopanel is monitored for a second determination time shorter than the first determination time.

この態様によると、真空装置運転状態によるクライオポンプへの負荷変動に応じて、クライオパネルを目標温度に維持するよう冷凍機運転周波数が制御される。真空装置には、一時的に負荷が高まる運転状態と、継続的に高負荷が与えられる運転状態とがある。よって、運転周波数の変動を量的かつ時間的に監視することにより、真空装置の運転状態を推定することができる。また、真空装置運転状態の変化とクライオポンプ異常との識別も可能となる。さらに温度監視を併用することにより、より精度よく監視することができる。   According to this aspect, the refrigerator operating frequency is controlled so as to maintain the cryopanel at the target temperature in accordance with the load fluctuation to the cryopump due to the vacuum device operating state. The vacuum apparatus has an operation state in which a load is temporarily increased and an operation state in which a high load is continuously applied. Therefore, the operating state of the vacuum apparatus can be estimated by monitoring the fluctuation of the operating frequency quantitatively and temporally. In addition, it is possible to distinguish between a change in the operating state of the vacuum apparatus and a cryopump abnormality. Furthermore, it can monitor more accurately by using temperature monitoring together.

前記第1判定時間は前記真空チャンバを加熱してガスを排出するベーキング処理に要するベーキング時間よりも長く設定され、前記第2判定時間は該ベーキング時間よりも短く設定されていてもよい。   The first determination time may be set longer than the baking time required for the baking process for heating the vacuum chamber and discharging the gas, and the second determination time may be set shorter than the baking time.

前記制御部は、前記運転周波数が第1基準周波数に達したときから前記第1判定時間を起算し、該第1基準周波数よりも小さい第2基準周波数を前記運転周波数が下回るまで監視を継続してもよい。   The control unit calculates the first determination time from when the operating frequency reaches the first reference frequency, and continues monitoring until the operating frequency falls below a second reference frequency that is smaller than the first reference frequency. May be.

前記第1基準周波数は前記真空処理中に想定される最大運転周波数よりも大きい値に設定されてもよい。   The first reference frequency may be set to a value larger than a maximum operation frequency assumed during the vacuum processing.

前記制御部は、前記運転周波数が前記第1基準周波数よりも大きい第3基準周波数に達した場合に前記クライオパネルの温度を監視してもよい。   The controller may monitor the temperature of the cryopanel when the operating frequency reaches a third reference frequency that is higher than the first reference frequency.

前記クライオパネルは、1段クライオパネルと該1段クライオパネルより低温に冷却される2段クライオパネルとを含んでもよい。前記制御部は、前記1段クライオパネルを前記目標温度に制御しているときに、前記冷凍機の運転周波数、前記1段クライオパネルの温度、及び前記2段クライオパネルの温度のいずれもがしきい値を超える状態が設定時間以上継続した場合に、前記冷凍機の異常と判定してもよい。   The cryopanel may include a first-stage cryopanel and a two-stage cryopanel cooled to a lower temperature than the first-stage cryopanel. The control unit removes any of the operating frequency of the refrigerator, the temperature of the first-stage cryopanel, and the temperature of the second-stage cryopanel when the first-stage cryopanel is controlled to the target temperature. When the state exceeding the threshold value continues for a set time or more, it may be determined that the refrigerator is abnormal.

前記制御部は、前記冷凍機の運転周波数及び前記1段クライオパネルの温度がしきい値を超える状態が前記設定時間以上継続し、前記2段クライオパネルの温度が前記設定時間内に復帰した場合には、前記真空装置においてベーキング処理が実行されていると判定してもよい。   When the operating frequency of the refrigerator and the temperature of the first-stage cryopanel exceed a threshold value continue for the set time or more, and the temperature of the second-stage cryopanel returns within the set time Alternatively, it may be determined that a baking process is being performed in the vacuum apparatus.

本発明の別の態様は、クライオポンプの監視方法である。この方法は、真空処理を行う真空装置を排気するクライオポンプの監視方法であって、クライオパネルを目標温度に制御するよう冷凍機の運転周波数を制御する運転周波数可変制御をしているときに、前記冷凍機の運転周波数が第1判定基準に達した場合に前記運転周波数を第1判定時間監視し、前記運転周波数可変制御中に、前記運転周波数が前記第1判定基準よりも高負荷に相当する第2判定基準に達した場合に前記クライオパネルの温度を前記第1判定時間よりも短い第2判定時間監視することを含む。   Another aspect of the present invention is a cryopump monitoring method. This method is a monitoring method of a cryopump that exhausts a vacuum device that performs vacuum processing, and when operating frequency variable control is performed to control the operating frequency of the refrigerator so as to control the cryopanel to a target temperature, When the operation frequency of the refrigerator reaches the first determination criterion, the operation frequency is monitored for a first determination time, and during the variable operation frequency control, the operation frequency corresponds to a higher load than the first determination criterion. Monitoring the temperature of the cryopanel for a second determination time shorter than the first determination time when the second determination criterion is reached.

本発明によれば、クライオポンプが取り付けられる真空装置に適合したクライオポンプ運転状態モニタリングを実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize cryopump operation state monitoring suitable for a vacuum apparatus to which a cryopump is attached.

本発明の一実施形態に係るクライオポンプを模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the cryopump which concerns on one Embodiment of this invention. 本実施形態に係るクライオポンプに関する制御ブロック図である。It is a control block diagram regarding the cryopump according to the present embodiment. 本実施形態に係る監視処理の一例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating an example of the monitoring process which concerns on this embodiment. 他の実施形態に係る監視処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the monitoring process which concerns on other embodiment.

一実施形態においては、クライオポンプは、真空装置の真空チャンバに取り付けられ、真空チャンバからガスを排気する。真空装置は所望の真空処理を行う装置である。真空処理は例えば、被処理物の表面を真空環境で処理する表面処理である。真空装置には例えばスパッタリング装置、CVD装置、真空蒸着装置などの成膜装置や、真空環境を要するその他の半導体製造装置がある。真空装置を含むデバイス製造システムにおいては通常、真空装置が上位の装置であり、クライオポンプはそれよりも下位の装置であるとみなされている。   In one embodiment, the cryopump is attached to a vacuum chamber of a vacuum device and exhausts gas from the vacuum chamber. The vacuum device is a device that performs a desired vacuum process. The vacuum treatment is, for example, a surface treatment for treating the surface of an object to be processed in a vacuum environment. Examples of the vacuum apparatus include film forming apparatuses such as a sputtering apparatus, a CVD apparatus, and a vacuum deposition apparatus, and other semiconductor manufacturing apparatuses that require a vacuum environment. In a device manufacturing system including a vacuum apparatus, the vacuum apparatus is usually regarded as an upper apparatus, and the cryopump is regarded as a lower apparatus.

クライオポンプの制御部とは別に、真空装置には所望の真空プロセスを実行し管理するためのコントローラが通常設けられている。真空装置のコントローラとクライオポンプの制御部とは適宜のインターフェイスまたはネットワークを介して通信可能に接続されていてもよい。しかし、この場合、上位の真空装置コントローラから下位のクライオポンプ制御部に真空装置の運転状態に関する情報を送信しないよう設計されていることがある。   Apart from the control unit of the cryopump, the vacuum apparatus is usually provided with a controller for executing and managing a desired vacuum process. The controller of the vacuum apparatus and the control unit of the cryopump may be communicably connected via an appropriate interface or network. However, in this case, it may be designed not to transmit information on the operating state of the vacuum device from the upper vacuum device controller to the lower cryopump control unit.

真空装置は、真空処理以外に、真空処理よりも高負荷をクライオポンプに継続的に与える運転状態をとることがある。そのようにクライオポンプに高い熱負荷を与える運転状態には例えば、真空装置のベーキング処理がある。ベーキング処理とは一般に、真空装置の真空チャンバを加熱して吸蔵された気体等を外部に排出する処理をいう。   In addition to vacuum processing, the vacuum apparatus may take an operating state in which a higher load is continuously applied to the cryopump than vacuum processing. As an operation state in which a high heat load is applied to the cryopump, for example, there is a baking process of a vacuum apparatus. In general, the baking process refers to a process in which a vacuum chamber of a vacuum apparatus is heated to discharge the stored gas or the like to the outside.

クライオパネルを目標温度に維持するよう冷凍機の運転周波数を可変に制御する場合、クライオポンプへの熱負荷に応じて運転周波数が変動する。熱負荷は真空装置の運転状態によっても変化する。真空装置の運転状態には、クライオポンプへの熱負荷が短期的に高くなる運転状態(例えば真空処理)と、それよりも長期的かつ量的にも大きく熱負荷が高まる運転状態(例えばベーキング処理)とがある。よって、冷凍機の運転周波数の変動の大きさとその変動の継続時間とを併せて監視することにより、真空装置の運転状態を推定することができる。また、真空装置運転状態の変化とクライオポンプ異常との識別も可能となる。   When the operating frequency of the refrigerator is variably controlled so as to maintain the cryopanel at the target temperature, the operating frequency varies according to the thermal load on the cryopump. The heat load also varies depending on the operating state of the vacuum device. The operation state of the vacuum device includes an operation state in which the thermal load on the cryopump is increased in the short term (for example, vacuum processing) and an operation state in which the heat load is increased in the long term and in a larger amount (for example, baking processing). ) Therefore, the operating state of the vacuum apparatus can be estimated by monitoring the magnitude of fluctuation of the operating frequency of the refrigerator and the duration of the fluctuation together. In addition, it is possible to distinguish between a change in the operating state of the vacuum apparatus and a cryopump abnormality.

一実施形態においては、クライオポンプの制御部は、真空チャンバ等の排気対象容積を目標真空度へと排気するようクライオパネルの温度を制御する。この制御部は、クライオパネルの実温度が目標温度に追従するように、クライオパネルに熱的に接続される冷凍機に運転指令を与える。冷凍機は、作動気体を吸入して内部で膨張させて吐出する熱サイクルによって寒冷を発生する。制御部は例えば、冷凍機の熱サイクルの周波数を運転指令とする。この場合、制御部は、クライオパネルの実温度が目標温度に追従するよう熱サイクルの周波数の指令値を決定して冷凍機に与える。これにより、正常時においてはこの周波数指令値に従って冷凍機は運転される。   In one embodiment, the control unit of the cryopump controls the temperature of the cryopanel so that the exhaust target volume such as a vacuum chamber is exhausted to a target vacuum level. This control unit gives an operation command to the refrigerator that is thermally connected to the cryopanel so that the actual temperature of the cryopanel follows the target temperature. The refrigerator generates cold by a heat cycle in which a working gas is sucked, expanded inside and discharged. For example, the control unit uses the frequency of the thermal cycle of the refrigerator as an operation command. In this case, a control part determines the command value of the frequency of a heat cycle, and gives it to a refrigerator so that the actual temperature of a cryopanel may track target temperature. As a result, the refrigerator is operated in accordance with the frequency command value during normal operation.

冷凍機は、作動気体の吸入と吐出を周期的に繰り返すために作動気体の流路を周期的に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であり、駆動部はロータリーバルブを回転させるためのモータである。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 refrigerator includes a flow path switching mechanism that periodically switches the flow path of the working gas in order to periodically suck and discharge the working gas. The flow path switching mechanism includes, for example, a valve unit and a drive unit that drives the valve unit. The valve unit is a rotary valve, for example, and the drive unit is a motor for rotating the rotary valve. The motor may be an AC motor or a DC motor, for example. The flow path switching mechanism may be a direct acting mechanism driven by a linear motor.

制御部は、熱サイクル周波数の指令値を決定する代わりに、モータ回転数の指令値を決定してもよい。モータの回転出力をバルブ部に直接伝達するいわゆるダイレクトドライブ方式の場合にはモータ回転数と熱サイクル周波数とは一致する。減速機等を含む動力伝達機構を介してモータがバルブ部に連結されている場合には、モータ回転数と熱サイクル周波数とは一定の関係を有する。この場合、制御部は、クライオパネル温度を目標温度に追従させるために必要な熱サイクル周波数に対応するモータ回転数を指令値として決定して冷凍機に与える。また、冷凍機がリニアモータを含む直動式の流路切替機構を備える場合には、制御部は、クライオパネル温度を目標温度に追従させるために必要な熱サイクル周波数に対応するリニアモータの往復動の周波数を指令値として決定して冷凍機に与える。なお以下では便宜上、回転モータの回転数及びリニアモータの往復動周波数を総称してモータの運転周波数と称する場合がある。   The control unit may determine a command value for the motor rotation number instead of determining a command value for the heat cycle frequency. In the case of a so-called direct drive system in which the rotational output of the motor is directly transmitted to the valve unit, the motor rotational speed and the thermal cycle frequency coincide. When the motor is connected to the valve portion via a power transmission mechanism including a reduction gear or the like, the motor rotation speed and the thermal cycle frequency have a certain relationship. In this case, the control unit determines the motor rotation speed corresponding to the heat cycle frequency necessary for causing the cryopanel temperature to follow the target temperature as a command value, and supplies the command value to the refrigerator. In addition, when the refrigerator is provided with a direct-acting flow path switching mechanism including a linear motor, the controller reciprocates the linear motor corresponding to the thermal cycle frequency necessary for causing the cryopanel temperature to follow the target temperature. The frequency of motion is determined as a command value and given to the refrigerator. In the following, for the sake of convenience, the rotational speed of the rotary motor and the reciprocating frequency of the linear motor may be collectively referred to as the motor operating frequency.

本発明に係る一実施形態においては、クライオポンプの制御部は、互いに異なる時間幅を有する複数の監視条件のもとでクライオポンプの運転状態を監視する。制御部は例えば、短期的な時間幅で運転状態を監視する第1監視条件、中期的な時間幅で運転状態を監視する第2監視条件、及び長期的な時間幅で運転状態を監視する第3監視条件を併用してクライオポンプを監視してもよい。ここで、監視条件は例えば、クライオパネル温度が基準を超えて昇温された状態が所定時間以上継続していることをいう。短期的な監視条件においては、該基準に到達した時点で監視条件が成立したと判定してもよい。監視条件の時間幅が長くなるにつれて運転状態への制約(例えば温度基準)を厳しくしてもよい。例えば、第1監視条件における判定基準温度よりも第2監視条件における判定基準温度を低温に設定し、第2監視条件よりも第3監視条件における判定基準温度をさらに低温に設定してもよい。このように段階的に監視条件を設定することにより、クライオポンプ運転状態の標準状態からの乖離を精度よく察知することが可能となる。   In one embodiment according to the present invention, the control unit of the cryopump monitors the operation state of the cryopump under a plurality of monitoring conditions having different time widths. The control unit, for example, a first monitoring condition for monitoring the driving state with a short-term time width, a second monitoring condition for monitoring the driving state with a medium-term time width, and a first monitoring condition for monitoring the driving state with a long-term time width. You may monitor a cryopump using 3 monitoring conditions together. Here, the monitoring condition means that, for example, the state where the temperature of the cryopanel exceeds the reference and the temperature is increased continues for a predetermined time or more. In the short-term monitoring condition, it may be determined that the monitoring condition is satisfied when the reference is reached. As the time width of the monitoring condition becomes longer, restrictions on the operating state (for example, temperature reference) may be tightened. For example, the determination reference temperature in the second monitoring condition may be set to a lower temperature than the determination reference temperature in the first monitoring condition, and the determination reference temperature in the third monitoring condition may be set to be lower than the second monitoring condition. By setting the monitoring conditions in stages as described above, it is possible to accurately detect the deviation of the cryopump operation state from the standard state.

クライオポンプは、それぞれ異なる温度に冷却される複数のクライオパネルを備えてもよく、例えば低温クライオパネルと高温クライオパネルとを備えてもよい。制御部は、低温クライオパネル及び高温クライオパネルのうち一方を目標温度に制御するとともに、他方のクライオパネルの状態を上述の監視条件で監視してもよい。   The cryopump may include a plurality of cryopanels cooled to different temperatures, for example, a low-temperature cryopanel and a high-temperature cryopanel. The control unit may control one of the low-temperature cryopanel and the high-temperature cryopanel to the target temperature, and monitor the state of the other cryopanel under the above-described monitoring conditions.

クライオパネル温度を直接測定することに代えて、例えばクライオパネル温度を調整するヒータがクライオパネルに付設されている場合には、ヒータへの制御指令値(例えば電流)が基準よりも小さい状態が継続することを監視条件としてもよい。あるいは、クライオパネル温度に代えて、冷凍機の運転周波数が基準を超える状態が継続することを監視条件としてもよい。   Instead of directly measuring the cryopanel temperature, for example, when a heater for adjusting the cryopanel temperature is attached to the cryopanel, the control command value (for example, current) to the heater remains smaller than the reference. It may be a monitoring condition. Or it replaces with cryopanel temperature and it is good also as monitoring conditions that the state where the operating frequency of a refrigerator exceeds a standard continues.

制御部は、複数の監視条件の少なくとも1つが成立したことを記憶しておいてもよいし、成立時点で警告を出力してもよい。監視条件が成立した場合には、クライオポンプの性能が劣化しているおそれがあるからである。よって制御部は、複数の監視条件の少なくとも1つが成立したときに、クライオポンプの性能劣化と診断し、クライオポンプのメンテナンスを推奨するようにしてもよい。   The control unit may store that at least one of the plurality of monitoring conditions is satisfied, or may output a warning at the time of establishment. This is because when the monitoring condition is satisfied, the performance of the cryopump may be deteriorated. Therefore, the control unit may diagnose the performance deterioration of the cryopump when at least one of the plurality of monitoring conditions is satisfied, and recommend maintenance of the cryopump.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態についてさらに詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るクライオポンプ10を模式的に示す断面図である。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a cryopump 10 according to an embodiment of the present invention.

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80に取り付けられて、真空チャンバ80内部の真空度を所望のプロセスに要求されるレベルにまで高めるために使用される。例えば10−5Pa乃至10−8Pa程度の高い真空度が実現される。 The cryopump 10 is attached to a vacuum chamber 80 such as an ion implantation apparatus or a sputtering apparatus, and is used to increase the degree of vacuum inside the vacuum chamber 80 to a level required for a desired process. For example, a high degree of vacuum of about 10 −5 Pa to 10 −8 Pa is realized.

クライオポンプ10は、第1の冷却温度レベルに冷却される第1のクライオパネルと、第1の冷却温度レベルよりも低温の第2の冷却温度レベルに冷却される第2のクライオパネルと、を備える。第1のクライオパネルには、第1の冷却温度レベルにおいて蒸気圧が低い気体が凝縮により捕捉されて排気される。例えば基準蒸気圧(例えば10−8Pa)よりも蒸気圧が低い気体が排気される。第2のクライオパネルには、第2の冷却温度レベルにおいて蒸気圧が低い気体が凝縮により捕捉されて排気される。第2のクライオパネルには、蒸気圧が高いために第2の温度レベルにおいても凝縮しない非凝縮性気体を捕捉するために表面に吸着領域が形成される。吸着領域は例えばパネル表面に吸着剤を設けることにより形成される。非凝縮性気体は、第2の温度レベルに冷却された吸着領域に吸着されて排気される。 The cryopump 10 includes: a first cryopanel that is cooled to a first cooling temperature level; and a second cryopanel that is cooled to a second cooling temperature level lower than the first cooling temperature level. Prepare. In the first cryopanel, a gas having a low vapor pressure at the first cooling temperature level is captured by condensation and exhausted. For example, a gas having a vapor pressure lower than a reference vapor pressure (for example, 10 −8 Pa) is exhausted. In the second cryopanel, gas having a low vapor pressure at the second cooling temperature level is captured by condensation and exhausted. An adsorption region is formed on the surface of the second cryopanel in order to capture non-condensable gas that does not condense even at the second temperature level due to high vapor pressure. The adsorption region is formed, for example, by providing an adsorbent on the panel surface. The non-condensable gas is adsorbed in the adsorption region cooled to the second temperature level and exhausted.

図1に示されるクライオポンプ10は、冷凍機12とパネル構造体14と熱シールド16とを備える。パネル構造体14は複数のクライオパネルを含み、これらのパネルは冷凍機12により冷却される。パネル表面には気体を凝縮または吸着により捕捉して排気するための極低温面が形成される。クライオパネルの表面(例えば裏面)には通常、気体を吸着するための活性炭などの吸着剤が設けられる。   A cryopump 10 shown in FIG. 1 includes a refrigerator 12, a panel structure 14, and a heat shield 16. The panel structure 14 includes a plurality of cryopanels, and these panels are cooled by the refrigerator 12. A cryogenic surface for trapping and exhausting gas by condensation or adsorption is formed on the panel surface. Generally, an adsorbent such as activated carbon for adsorbing gas is provided on the front surface (for example, the back surface) of the cryopanel.

クライオポンプ10は、いわゆる縦型のクライオポンプである。縦型のクライオポンプとは、熱シールド16の軸方向に沿って冷凍機12が挿入されて配置されているクライオポンプである。なお、本発明はいわゆる横型のクライオポンプにも同様に適用することができる。横型のクライオポンプとは、熱シールド16の軸方向に交差する方向(通常は直交方向)に冷凍機の第2段の冷却ステージが挿入され配置されているクライオポンプである。   The cryopump 10 is a so-called vertical cryopump. The vertical cryopump is a cryopump in which the refrigerator 12 is inserted along the axial direction of the heat shield 16. The present invention can also be applied to a so-called horizontal cryopump. The horizontal cryopump is a cryopump in which the second cooling stage of the refrigerator is inserted and arranged in a direction (usually an orthogonal direction) intersecting the axial direction of the heat shield 16.

冷凍機12は、ギフォード・マクマホン式冷凍機(いわゆるGM冷凍機)である。また冷凍機12は2段式の冷凍機であり、第1段シリンダ18、第2段シリンダ20、第1冷却ステージ22、第2冷却ステージ24、及び冷凍機用モータ26を有する。第1段シリンダ18と第2段シリンダ20とは直列に接続されており、互いに連結される第1段ディスプレーサ及び第2段ディスプレーサ(図示せず)がそれぞれ内蔵されている。第1段ディスプレーサ及び第2段ディスプレーサの内部には蓄冷材が組み込まれている。なお、冷凍機12は2段GM冷凍機以外の冷凍機であってもよく、例えば単段GM冷凍機を用いてもよいし、パルスチューブ冷凍機を用いてもよい。   The refrigerator 12 is a Gifford McMahon refrigerator (so-called GM refrigerator). The refrigerator 12 is a two-stage refrigerator, and includes a first-stage cylinder 18, a second-stage cylinder 20, a first cooling stage 22, a second cooling stage 24, and a refrigerator motor 26. The first-stage cylinder 18 and the second-stage cylinder 20 are connected in series, and a first-stage displacer and a second-stage displacer (not shown) that are connected to each other are incorporated therein. A regenerator material is incorporated inside the first stage displacer and the second stage displacer. The refrigerator 12 may be a refrigerator other than the two-stage GM refrigerator, for example, a single-stage GM refrigerator or a pulse tube refrigerator.

第1段シリンダ18の一端に冷凍機用モータ26が設けられている。冷凍機用モータ26は、第1段シリンダ18の端部に形成されているモータ用ハウジング27の内部に設けられている。冷凍機用モータ26は、第1段ディスプレーサ及び第2段ディスプレーサのそれぞれが第1段シリンダ18及び第2段シリンダ20の内部を往復動可能とするように第1段ディスプレーサ及び第2段ディスプレーサに接続される。また、冷凍機用モータ26は、モータ用ハウジング27の内部に設けられている可動バルブ(図示せず)を正逆回転可能とするように当該バルブに接続される。   A refrigerator motor 26 is provided at one end of the first stage cylinder 18. The refrigerator motor 26 is provided inside a motor housing 27 formed at the end of the first stage cylinder 18. The refrigerator motor 26 is provided in the first stage displacer and the second stage displacer so that the first stage displacer and the second stage displacer can reciprocate inside the first stage cylinder 18 and the second stage cylinder 20, respectively. Connected. The refrigerator motor 26 is connected to the movable valve (not shown) provided inside the motor housing 27 so as to be able to rotate forward and reverse.

第1冷却ステージ22は、第1段シリンダ18の第2段シリンダ20側の端部すなわち第1段シリンダ18と第2段シリンダ20との連結部に設けられている。また、第2冷却ステージ24は第2段シリンダ20の末端に設けられている。第1冷却ステージ22及び第2冷却ステージ24はそれぞれ第1段シリンダ18及び第2段シリンダ20に例えばろう付けで固定される。   The first cooling stage 22 is provided at an end portion of the first stage cylinder 18 on the second stage cylinder 20 side, that is, a connecting portion between the first stage cylinder 18 and the second stage cylinder 20. The second cooling stage 24 is provided at the end of the second stage cylinder 20. The first cooling stage 22 and the second cooling stage 24 are fixed to the first stage cylinder 18 and the second stage cylinder 20 by brazing, for example.

圧縮機40は、高圧配管42及び低圧配管44を介して冷凍機12に接続される。高圧配管42及び低圧配管44にはそれぞれ、作動気体の圧力を測定するための第1圧力センサ43及び第2圧力センサ45が設けられている。なお、高圧配管42及び低圧配管44にそれぞれ圧力センサを設ける代わりに、高圧配管42と低圧配管44とを連通する流路を設け、高圧配管42と低圧配管44との差圧を測定する差圧センサをその連通流路に設けてもよい。   The compressor 40 is connected to the refrigerator 12 via a high pressure pipe 42 and a low pressure pipe 44. The high pressure pipe 42 and the low pressure pipe 44 are provided with a first pressure sensor 43 and a second pressure sensor 45 for measuring the pressure of the working gas, respectively. Instead of providing a pressure sensor for each of the high-pressure pipe 42 and the low-pressure pipe 44, a flow path that connects the high-pressure pipe 42 and the low-pressure pipe 44 is provided, and a differential pressure for measuring the differential pressure between the high-pressure pipe 42 and the low-pressure pipe 44. A sensor may be provided in the communication channel.

冷凍機12は、圧縮機40から供給される高圧の作動気体(例えばヘリウム等)を内部で膨張させて第1冷却ステージ22及び第2冷却ステージ24に寒冷を発生させる。圧縮機40は、圧縮機40は、冷凍機12で膨張した作動気体を回収し再び加圧して冷凍機12に供給する。   The refrigerator 12 expands a high-pressure working gas (for example, helium) supplied from the compressor 40 to generate cold in the first cooling stage 22 and the second cooling stage 24. The compressor 40 collects the working gas expanded in the refrigerator 12, pressurizes it again, and supplies it to the refrigerator 12.

具体的には、まず圧縮機40から高圧配管42を通じて冷凍機12に高圧の作動気体が供給される。このとき、冷凍機用モータ26は、高圧配管42と冷凍機12の内部空間とを連通する状態にモータ用ハウジング27内部の可動バルブを駆動する。冷凍機12の内部空間が高圧の作動気体で満たされると、冷凍機用モータ26により可動バルブが切り替えられて冷凍機12の内部空間が低圧配管44に連通される。これにより作動気体は膨張して圧縮機40へと回収される。可動バルブの動作に同期して、第1段ディスプレーサ及び第2段ディスプレーサのそれぞれが第1段シリンダ18及び第2段シリンダ20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12は第1冷却ステージ22及び第2冷却ステージ24に寒冷を発生させる。また、圧縮機40においては、冷凍機12から吐出された作動気体を高圧に圧縮して冷凍機12に送出する圧縮サイクルが繰り返される。   Specifically, first, high-pressure working gas is supplied from the compressor 40 to the refrigerator 12 through the high-pressure pipe 42. At this time, the refrigerator motor 26 drives the movable valve in the motor housing 27 so that the high-pressure pipe 42 and the internal space of the refrigerator 12 communicate with each other. When the internal space of the refrigerator 12 is filled with the high-pressure working gas, the movable valve is switched by the refrigerator motor 26 and the internal space of the refrigerator 12 is communicated with the low-pressure pipe 44. As a result, the working gas expands and is recovered into the compressor 40. In synchronization with the operation of the movable valve, the first stage displacer and the second stage displacer reciprocate inside the first stage cylinder 18 and the second stage cylinder 20, respectively. The refrigerator 12 generates cold in the first cooling stage 22 and the second cooling stage 24 by repeating such a heat cycle. Further, in the compressor 40, a compression cycle in which the working gas discharged from the refrigerator 12 is compressed to a high pressure and sent to the refrigerator 12 is repeated.

第2冷却ステージ24は第1冷却ステージ22よりも低温に冷却される。第2冷却ステージ24は例えば10K乃至20K程度に冷却され、第1冷却ステージ22は例えば80K乃至100K程度に冷却される。第1冷却ステージ22には第1冷却ステージ22の温度を測定するための第1温度センサ23が取り付けられており、第2冷却ステージ24には第2冷却ステージ24の温度を測定するための第2温度センサ25が取り付けられている。   The second cooling stage 24 is cooled to a lower temperature than the first cooling stage 22. The second cooling stage 24 is cooled to about 10K to 20K, for example, and the first cooling stage 22 is cooled to about 80K to 100K, for example. A first temperature sensor 23 for measuring the temperature of the first cooling stage 22 is attached to the first cooling stage 22, and a second temperature stage for measuring the temperature of the second cooling stage 24 is attached to the second cooling stage 24. A two-temperature sensor 25 is attached.

冷凍機12の第1冷却ステージ22には熱シールド16が熱的に接続された状態で固定され、冷凍機12の第2冷却ステージ24にはパネル構造体14が熱的に接続された状態で固定されている。このため、熱シールド16は第1冷却ステージ22と同程度の温度に冷却され、パネル構造体14は第2冷却ステージ24と同程度の温度に冷却される。   The heat shield 16 is fixed to the first cooling stage 22 of the refrigerator 12 in a thermally connected state, and the panel structure 14 is thermally connected to the second cooling stage 24 of the refrigerator 12. It is fixed. For this reason, the heat shield 16 is cooled to the same temperature as the first cooling stage 22, and the panel structure 14 is cooled to the same temperature as the second cooling stage 24.

熱シールド16は、パネル構造体14及び第2冷却ステージ24を周囲の輻射熱から保護するために設けられている。熱シールド16は一端に開口部31を有する円筒状の形状に形成されている。開口部31は熱シールド16の筒状側面の端部内面により画定される。   The heat shield 16 is provided to protect the panel structure 14 and the second cooling stage 24 from ambient radiant heat. The heat shield 16 is formed in a cylindrical shape having an opening 31 at one end. The opening 31 is defined by the inner surface of the end of the cylindrical side surface of the heat shield 16.

一方、熱シールド16の開口部31とは反対側つまりポンプ底部側の他端には閉塞部28が形成されている。閉塞部28は、熱シールド16の円筒状側面のポンプ底部側端部において径方向内側に向けて延びるフランジ部により形成される。図1に示されるクライオポンプ10は縦型のクライオポンプであるので、このフランジ部が冷凍機12の第1冷却ステージ22に取り付けられている。これにより、熱シールド16内部に円柱状の内部空間30が形成される。冷凍機12は熱シールド16の中心軸に沿って内部空間30に突出しており、第2冷却ステージ24は内部空間30に挿入された状態となっている。   On the other hand, a closing portion 28 is formed at the other end of the heat shield 16 opposite to the opening portion 31, that is, at the pump bottom portion side. The closing portion 28 is formed by a flange portion extending radially inward at the end portion on the pump bottom side of the cylindrical side surface of the heat shield 16. Since the cryopump 10 shown in FIG. 1 is a vertical cryopump, the flange portion is attached to the first cooling stage 22 of the refrigerator 12. Thereby, a cylindrical internal space 30 is formed inside the heat shield 16. The refrigerator 12 projects into the internal space 30 along the central axis of the heat shield 16, and the second cooling stage 24 is inserted into the internal space 30.

なお、横型のクライオポンプの場合には、閉塞部28は通常完全に閉塞されている。冷凍機12は、熱シールド16の側面に形成されている冷凍機取付用の開口部から熱シールド16の中心軸に直交する方向に沿って内部空間30に突出して配置される。冷凍機12の第1冷却ステージ22は熱シールド16の冷凍機取付用開口部に取り付けられ、冷凍機12の第2冷却ステージ24は内部空間30に配置される。第2冷却ステージ24にはパネル構造体14が取り付けられる。よって、パネル構造体14は熱シールド16の内部空間30に配置される。パネル構造体14は、適当な形状のパネル取付部材を介して第2冷却ステージ24に取り付けられてもよい。   In the case of a horizontal cryopump, the closing portion 28 is normally completely closed. The refrigerator 12 is disposed so as to protrude into the internal space 30 along a direction orthogonal to the central axis of the heat shield 16 from the opening for attaching the refrigerator formed on the side surface of the heat shield 16. The first cooling stage 22 of the refrigerator 12 is attached to the opening for attaching the refrigerator of the heat shield 16, and the second cooling stage 24 of the refrigerator 12 is arranged in the internal space 30. The panel structure 14 is attached to the second cooling stage 24. Therefore, the panel structure 14 is disposed in the internal space 30 of the heat shield 16. The panel structure 14 may be attached to the second cooling stage 24 via a panel attachment member having an appropriate shape.

なお、熱シールド16の形状は、円筒形状には限られず、角筒形状や楕円筒形状などいかなる断面の筒形状でもよい。典型的には熱シールド16の形状はポンプケース34の内面形状に相似する形状とされる。また、熱シールド16は図示されるような一体の筒状に構成されていなくてもよく、複数のパーツにより全体として筒状の形状をなすように構成されていてもよい。これら複数のパーツは互いに間隙を有して配設されていてもよい。   The shape of the heat shield 16 is not limited to a cylindrical shape, and may be a cylindrical shape having any cross section such as a rectangular tube shape or an elliptical cylinder shape. Typically, the shape of the heat shield 16 is similar to the shape of the inner surface of the pump case 34. Further, the heat shield 16 may not be configured as an integral cylinder as illustrated, and may be configured so as to form a cylindrical shape as a whole by a plurality of parts. The plurality of parts may be arranged with a gap therebetween.

また熱シールド16の開口部31にはバッフル32が設けられている。バッフル32は、パネル構造体14とは熱シールド16の中心軸方向に間隔をおいて設けられている。バッフル32は、熱シールド16の開口部31側の端部に取り付けられており、熱シールド16と同程度の温度に冷却される。バッフル32は、真空チャンバ80側から見たときに例えば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。なお、バッフル32と真空チャンバ80との間にはゲートバルブ(図示せず)が設けられている。このゲートバルブは例えばクライオポンプ10を再生するときに閉とされ、クライオポンプ10により真空チャンバ80を排気するときに開とされる。   A baffle 32 is provided in the opening 31 of the heat shield 16. The baffle 32 is provided at a distance from the panel structure 14 in the central axis direction of the heat shield 16. The baffle 32 is attached to the end of the heat shield 16 on the opening 31 side, and is cooled to a temperature similar to that of the heat shield 16. The baffle 32 may be formed concentrically, for example, when viewed from the vacuum chamber 80 side, or may be formed in other shapes such as a lattice shape. A gate valve (not shown) is provided between the baffle 32 and the vacuum chamber 80. This gate valve is closed when, for example, the cryopump 10 is regenerated, and is opened when the vacuum chamber 80 is evacuated by the cryopump 10.

熱シールド16、バッフル32、パネル構造体14、及び冷凍機12の第1冷却ステージ22及び第2冷却ステージ24は、ポンプケース34の内部に収容されている。ポンプケース34は径の異なる2つの円筒を直列に接続して形成されている。ポンプケース34の大径の円筒側端部は開放され、真空チャンバ80との接続用のフランジ部36が径方向外側へと延びて形成されている。またポンプケース34の小径の円筒側端部は冷凍機12のモータ用ハウジング27に固定されている。クライオポンプ10はポンプケース34のフランジ部36を介して真空チャンバ80の排気用開口に気密に固定され、真空チャンバ80の内部空間と一体の気密空間が形成される。   The heat shield 16, the baffle 32, the panel structure 14, and the first cooling stage 22 and the second cooling stage 24 of the refrigerator 12 are accommodated in the pump case 34. The pump case 34 is formed by connecting two cylinders having different diameters in series. The large-diameter cylindrical side end of the pump case 34 is opened, and a flange portion 36 for connection to the vacuum chamber 80 is formed extending outward in the radial direction. The small cylindrical end of the pump case 34 is fixed to the motor housing 27 of the refrigerator 12. The cryopump 10 is airtightly fixed to the exhaust opening of the vacuum chamber 80 via the flange portion 36 of the pump case 34, and an airtight space integrated with the internal space of the vacuum chamber 80 is formed.

ポンプケース34及び熱シールド16はともに円筒状に形成されており、同軸に配設されている。ポンプケース34の内径が熱シールド16の外径を若干上回っているので、熱シールド16はポンプケース34の内面との間に若干の間隔をもって配置される。   Both the pump case 34 and the heat shield 16 are formed in a cylindrical shape and are arranged coaxially. Since the inner diameter of the pump case 34 is slightly larger than the outer diameter of the heat shield 16, the heat shield 16 is disposed with a slight gap between the inner surface of the pump case 34.

図2は、本実施形態に係るクライオポンプ10に関する制御ブロック図である。クライオポンプ10に付随して、クライオポンプ10及び圧縮機40を制御するためのクライオポンプコントローラ(以下ではCPコントローラとも称する)100が設けられている。CPコントローラ100は、各種演算処理を実行するCPU、各種制御プログラムを格納するROM、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるRAM、入出力インターフェース、メモリ等を備えるものである。CPコントローラ100は、クライオポンプ10と一体に構成されていてもよいし、クライオポンプ10とは別体に構成され互いに通信可能に接続されていてもよい。   FIG. 2 is a control block diagram relating to the cryopump 10 according to the present embodiment. Along with the cryopump 10, a cryopump controller (hereinafter also referred to as a CP controller) 100 for controlling the cryopump 10 and the compressor 40 is provided. The CP controller 100 includes a CPU that executes various arithmetic processes, a ROM that stores various control programs, a RAM that is used as a work area for data storage and program execution, an input / output interface, a memory, and the like. The CP controller 100 may be configured integrally with the cryopump 10 or may be configured separately from the cryopump 10 so as to be communicable with each other.

なお図1及び図2においては、クライオポンプ10及び圧縮機40をそれぞれ1台ずつ備える真空排気システムが示されているが、本実施形態においてはクライオポンプ10及び圧縮機40をそれぞれ複数台備える真空排気システムを構成してもよい。そのために、CPコントローラ100は、複数のクライオポンプ10及び圧縮機40を接続可能に構成されていてもよい。   1 and 2 show an evacuation system including one cryopump 10 and one compressor 40. In this embodiment, a vacuum including a plurality of cryopumps 10 and compressors 40 is provided. An exhaust system may be configured. Therefore, the CP controller 100 may be configured to connect a plurality of cryopumps 10 and compressors 40.

CPコントローラ100には、冷凍機12の第1冷却ステージ22の温度を測定する第1温度センサ23、及び冷凍機12の第2冷却ステージ24の温度を測定する第2温度センサ25が接続されている。第1温度センサ23は、第1冷却ステージ22の温度を周期的に測定し、測定温度を示す信号をCPコントローラ100に出力する。第2温度センサ25は、第2冷却ステージ24の温度を周期的に測定し、測定温度を示す信号をCPコントローラ100に出力する。第1温度センサ23及び第2温度センサ25の測定値は、所定時間おきにCPコントローラ100へと入力され、CPコントローラ100の所定の記憶領域に格納保持される。   A first temperature sensor 23 that measures the temperature of the first cooling stage 22 of the refrigerator 12 and a second temperature sensor 25 that measures the temperature of the second cooling stage 24 of the refrigerator 12 are connected to the CP controller 100. Yes. The first temperature sensor 23 periodically measures the temperature of the first cooling stage 22 and outputs a signal indicating the measured temperature to the CP controller 100. The second temperature sensor 25 periodically measures the temperature of the second cooling stage 24 and outputs a signal indicating the measured temperature to the CP controller 100. The measured values of the first temperature sensor 23 and the second temperature sensor 25 are input to the CP controller 100 every predetermined time and stored and held in a predetermined storage area of the CP controller 100.

また、CPコントローラ100には、圧縮機40の吐出側すなわち高圧側の作動気体圧を測定する第1圧力センサ43、及び圧縮機40の吸入側すなわち低圧側の作動気体圧を測定する第2圧力センサ45が接続されている。第1圧力センサ43は、例えば高圧配管42における圧力を周期的に測定し、測定圧力を示す信号をCPコントローラ100に出力する。第2圧力センサ45は、例えば低圧配管44における圧力を周期的に測定し、測定圧力を示す信号をCPコントローラ100に出力する。第1圧力センサ43及び第2圧力センサ45の測定値は、所定時間おきにCPコントローラ100へと入力され、CPコントローラ100の所定の記憶領域に格納保持される。   Further, the CP controller 100 includes a first pressure sensor 43 that measures the working gas pressure on the discharge side of the compressor 40, that is, the high pressure side, and a second pressure that measures the working gas pressure on the suction side, that is, the low pressure side of the compressor 40. A sensor 45 is connected. For example, the first pressure sensor 43 periodically measures the pressure in the high-pressure pipe 42 and outputs a signal indicating the measured pressure to the CP controller 100. For example, the second pressure sensor 45 periodically measures the pressure in the low-pressure pipe 44 and outputs a signal indicating the measured pressure to the CP controller 100. The measured values of the first pressure sensor 43 and the second pressure sensor 45 are input to the CP controller 100 every predetermined time, and are stored and held in a predetermined storage area of the CP controller 100.

CPコントローラ100は、冷凍機用周波数変換器50に通信可能に接続されている。また、冷凍機用周波数変換器50と冷凍機用モータ26とが通信可能に接続されている。CPコントローラ100は、冷凍機用周波数変換器50に制御指令を送信する。冷凍機用周波数変換器50は冷凍機用インバータ52を含んで構成されている。冷凍機用周波数変換器50は冷凍機用電源54から規定の電圧及び周波数の電力の供給を受け、CPコントローラ100から送信される制御指令に基づいて電圧及び周波数を調整して冷凍機用モータ26に供給する。   The CP controller 100 is communicably connected to the refrigerator frequency converter 50. Further, the refrigerator frequency converter 50 and the refrigerator motor 26 are communicably connected. The CP controller 100 transmits a control command to the refrigerator frequency converter 50. The refrigerator frequency converter 50 includes a refrigerator inverter 52. The refrigerator frequency converter 50 is supplied with electric power having a specified voltage and frequency from the refrigerator power supply 54, adjusts the voltage and frequency based on a control command transmitted from the CP controller 100, and operates the refrigerator motor 26. To supply.

また、CPコントローラ100は、圧縮機用周波数変換器56に通信可能に接続されている。また、圧縮機用周波数変換器56と圧縮機用モータ60とが通信可能に接続されている。CPコントローラ100は、圧縮機用周波数変換器56に制御指令を送信する。圧縮機用周波数変換器56は圧縮機用インバータ58を含んで構成されている。圧縮機用周波数変換器56は圧縮機用電源62から規定の電圧及び周波数の電力の供給を受け、CPコントローラ100から送信される制御指令に基づいて電圧及び周波数を調整して圧縮機用モータ60に供給する。なお、図2に示される実施形態においては、冷凍機用電源54及び圧縮機用電源62が冷凍機12及び圧縮機40のそれぞれに個別的に設けられているが、冷凍機12及び圧縮機40に共通の電源が設けられていてもよい。   The CP controller 100 is communicably connected to the compressor frequency converter 56. Further, the compressor frequency converter 56 and the compressor motor 60 are communicably connected. The CP controller 100 transmits a control command to the compressor frequency converter 56. The compressor frequency converter 56 includes a compressor inverter 58. The compressor frequency converter 56 is supplied with electric power of a predetermined voltage and frequency from the compressor power supply 62, adjusts the voltage and frequency based on a control command transmitted from the CP controller 100, and compresses the motor 60. To supply. In the embodiment shown in FIG. 2, the refrigerator power source 54 and the compressor power source 62 are individually provided in the refrigerator 12 and the compressor 40, respectively. A common power supply may be provided.

CPコントローラ100は、クライオパネルの温度に基づいて冷凍機12を制御する。CPコントローラ100は、クライオパネルの実温度が目標温度に追従するように冷凍機12に運転指令を与える。例えば、CPコントローラ100は、第1段のクライオパネルの目標温度と第1温度センサ23の測定温度との偏差を最小化するようにフィードバック制御により冷凍機用モータ26の運転周波数を制御する。第1段のクライオパネルの目標温度は例えば、真空チャンバ80で行われるプロセスに応じて仕様として定められる。この場合、冷凍機12の第2冷却ステージ24及びパネル構造体14は、冷凍機12の仕様及び外部からの熱負荷によって定まる温度に冷却される。CPコントローラ100は、例えば第1段のクライオパネルの実温度を目標温度に一致させるように冷凍機用モータ26の運転周波数(例えばモータの回転数)を決定して冷凍機用インバータ52にモータ運転周波数の指令値を出力する。なお、CPコントローラ100は、第2段のクライオパネルの実温度を目標温度に一致させるように冷凍機用モータ26の運転周波数を制御することも可能である。   The CP controller 100 controls the refrigerator 12 based on the temperature of the cryopanel. The CP controller 100 gives an operation command to the refrigerator 12 so that the actual temperature of the cryopanel follows the target temperature. For example, the CP controller 100 controls the operating frequency of the refrigerator motor 26 by feedback control so as to minimize the deviation between the target temperature of the first stage cryopanel and the temperature measured by the first temperature sensor 23. The target temperature of the first-stage cryopanel is determined as a specification according to the process performed in the vacuum chamber 80, for example. In this case, the second cooling stage 24 and the panel structure 14 of the refrigerator 12 are cooled to a temperature determined by the specifications of the refrigerator 12 and the external heat load. The CP controller 100 determines the operating frequency (for example, the number of revolutions of the motor) of the refrigerator motor 26 so that the actual temperature of the first-stage cryopanel matches the target temperature, for example, and operates the motor for the inverter 52 for the refrigerator. Outputs the frequency command value. The CP controller 100 can also control the operating frequency of the refrigerator motor 26 so that the actual temperature of the second stage cryopanel matches the target temperature.

これにより、第1温度センサ23の測定温度が目標温度よりも高温である場合には、CPコントローラ100は、冷凍機用モータ26の運転周波数を増加するよう冷凍機用周波数変換器50に指令値を出力する。モータ運転周波数の増加に連動して冷凍機12における熱サイクルの周波数も増加され、冷凍機12の第1冷却ステージ22は目標温度に向けて冷却される。逆に第1温度センサ23の測定温度が目標温度よりも低温である場合には、冷凍機用モータ26の運転周波数は減少されて冷凍機12の第1冷却ステージ22は目標温度に向けて昇温される。   Thereby, when the measured temperature of the first temperature sensor 23 is higher than the target temperature, the CP controller 100 instructs the refrigerator frequency converter 50 to increase the operating frequency of the refrigerator motor 26. Is output. The frequency of the heat cycle in the refrigerator 12 is increased in conjunction with the increase in the motor operating frequency, and the first cooling stage 22 of the refrigerator 12 is cooled toward the target temperature. Conversely, when the temperature measured by the first temperature sensor 23 is lower than the target temperature, the operating frequency of the refrigerator motor 26 is decreased, and the first cooling stage 22 of the refrigerator 12 increases toward the target temperature. Be warmed.

通常は、第1冷却ステージ22の目標温度は一定値に設定される。よって、CPコントローラ100は、クライオポンプ10への熱負荷が増加したときに冷凍機用モータ26の運転周波数を増加するように指令値を出力し、クライオポンプ10への熱負荷が減少したときに冷凍機用モータ26の運転周波数を減少するように指令値を出力する。なお、目標温度は適宜変動させてもよく、例えば、目標とする雰囲気圧力を排気対象容積に実現するようにクライオパネルの目標温度を逐次設定するようにしてもよい。   Normally, the target temperature of the first cooling stage 22 is set to a constant value. Therefore, the CP controller 100 outputs a command value so as to increase the operating frequency of the refrigerator motor 26 when the thermal load on the cryopump 10 increases, and when the thermal load on the cryopump 10 decreases. A command value is output so as to reduce the operating frequency of the refrigerator motor 26. Note that the target temperature may be appropriately changed. For example, the target temperature of the cryopanel may be sequentially set so as to realize the target atmospheric pressure in the exhaust target volume.

典型的なクライオポンプにおいては、熱サイクルの周波数は常に一定とされている。常温からポンプ動作温度への急冷却を可能とするように比較的大きい周波数で運転するよう設定され、外部からの熱負荷が小さい場合にはヒータにより加熱することでクライオパネルの温度を調整する。よって、消費電力が大きくなってしまう。これに対して本実施形態においては、クライオポンプ10への熱負荷に応じて熱サイクル周波数を制御するため、省エネルギー性に優れるクライオポンプを実現することができる。また、ヒータを設ける必要がないことも消費電力の低減に寄与する。   In a typical cryopump, the frequency of the thermal cycle is always constant. It is set to operate at a relatively high frequency so as to enable rapid cooling from normal temperature to the pump operating temperature. When the external heat load is small, the temperature of the cryopanel is adjusted by heating with a heater. Therefore, power consumption increases. On the other hand, in this embodiment, since the thermal cycle frequency is controlled according to the thermal load on the cryopump 10, a cryopump excellent in energy saving can be realized. In addition, the fact that there is no need to provide a heater also contributes to reduction of power consumption.

また、CPコントローラ100は、圧縮機40の出入口間の差圧(以下では圧縮機差圧ということもある)を目標圧に維持するように圧縮機40で実行される圧縮サイクルの周波数を制御する。例えば、CPコントローラ100は、圧縮機40の出入口間の差圧を一定値とするようにフィードバック制御により圧縮サイクル周波数を制御する。具体的には、CPコントローラ100は、第1圧力センサ43及び第2圧力センサ45の測定値から圧縮機差圧を求める。CPコントローラ100は、圧縮機差圧を目標値に一致させるように圧縮機用モータ60の運転周波数(例えばモータの回転数)を決定して圧縮機用周波数変換器56にモータ運転周波数の指令値を出力する。   Further, the CP controller 100 controls the frequency of the compression cycle executed by the compressor 40 so as to maintain the differential pressure between the inlets and outlets of the compressor 40 (hereinafter also referred to as the compressor differential pressure) at the target pressure. . For example, the CP controller 100 controls the compression cycle frequency by feedback control so that the differential pressure between the inlet and outlet of the compressor 40 is a constant value. Specifically, the CP controller 100 obtains the compressor differential pressure from the measured values of the first pressure sensor 43 and the second pressure sensor 45. The CP controller 100 determines the operating frequency (for example, the number of rotations of the motor) of the compressor motor 60 so that the compressor differential pressure matches the target value, and sends a command value for the motor operating frequency to the compressor frequency converter 56. Is output.

このような差圧一定制御により、更なる消費電力の低減が実現される。クライオポンプ10及び冷凍機12への熱負荷が小さい場合には、上述のクライオパネル温度制御により冷凍機12での熱サイクル周波数は小さくなる。そうすると、冷凍機12で必要とされる作動気体流量は小さくなるから、圧縮機40の出入口間差圧は拡大しようとする。しかし、本実施形態では圧縮機差圧を一定にするように圧縮機用モータ60の運転周波数が制御され圧縮サイクル周波数が調整される。よって、この場合、圧縮機用モータ60の運転周波数は小さくなる。したがって、典型的なクライオポンプのように圧縮サイクルを常に一定とする場合に比べて、消費電力を低減することができる。   By such differential pressure constant control, further reduction of power consumption is realized. When the thermal load on the cryopump 10 and the refrigerator 12 is small, the thermal cycle frequency in the refrigerator 12 is reduced by the above-described cryopanel temperature control. Then, since the working gas flow rate required in the refrigerator 12 becomes small, the pressure difference between the inlet and outlet of the compressor 40 tends to increase. However, in this embodiment, the operation frequency of the compressor motor 60 is controlled and the compression cycle frequency is adjusted so that the compressor differential pressure is constant. Therefore, in this case, the operating frequency of the compressor motor 60 is reduced. Therefore, power consumption can be reduced compared to a case where the compression cycle is always constant as in a typical cryopump.

一方、クライオポンプ10への熱負荷が大きくなったときには、圧縮機差圧を一定にするよう圧縮機用モータ60の運転周波数及び圧縮サイクル周波数も増加される。このため、冷凍機12への作動気体流量を十分に確保することができるので、熱負荷の増加に起因するクライオパネル温度の目標温度からの乖離を最小限に抑えることができる。   On the other hand, when the thermal load on the cryopump 10 increases, the operating frequency and the compression cycle frequency of the compressor motor 60 are also increased so as to make the compressor differential pressure constant. For this reason, since the working gas flow rate to the refrigerator 12 can be sufficiently ensured, the deviation of the cryopanel temperature from the target temperature due to an increase in thermal load can be minimized.

以上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、まずその作動前に他の適当な粗引きポンプを用いて真空チャンバ80内部を1Pa程度にまで粗引きする。その後クライオポンプ10を作動させる。冷凍機12の駆動により第1冷却ステージ22及び第2冷却ステージ24が冷却され、これらに熱的に接続されている熱シールド16、バッフル32、パネル構造体14も冷却される。   The operation of the cryopump 10 having the above configuration will be described below. When the cryopump 10 is operated, first, the vacuum chamber 80 is roughly evacuated to about 1 Pa using another appropriate roughing pump before the operation. Thereafter, the cryopump 10 is operated. The first cooling stage 22 and the second cooling stage 24 are cooled by driving the refrigerator 12, and the heat shield 16, the baffle 32, and the panel structure 14 that are thermally connected thereto are also cooled.

冷却されたバッフル32は、真空チャンバ80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。バッフル32の冷却温度では蒸気圧が充分に低くならない気体はバッフル32を通過して熱シールド16内部へと進入する。進入した気体分子のうちパネル構造体14の冷却温度で蒸気圧が充分に低くなる気体(例えばアルゴンなど)は、パネル構造体14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、パネル構造体14の表面に接着され冷却されている吸着剤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は真空チャンバ80内部の真空度を所望のレベルに到達させることができる。   The cooled baffle 32 cools gas molecules flying from the vacuum chamber 80 toward the inside of the cryopump 10, and exhausts gas (for example, moisture) whose vapor pressure is sufficiently low at the cooling temperature to condense on the surface. To do. A gas whose vapor pressure does not become sufficiently low at the cooling temperature of the baffle 32 passes through the baffle 32 and enters the heat shield 16. Of the gas molecules that have entered, a gas whose vapor pressure is sufficiently low at the cooling temperature of the panel structure 14 (for example, argon) is condensed on the surface of the panel structure 14 and exhausted. A gas (for example, hydrogen) whose vapor pressure does not become sufficiently low even at the cooling temperature is adsorbed and exhausted by an adsorbent that is bonded to the surface of the panel structure 14 and cooled. In this way, the cryopump 10 can reach the desired degree of vacuum inside the vacuum chamber 80.

一実施形態においては、クライオポンプのクライオパネル温度が異常に昇温したときに警告を表示するために、または真空プロセスを中止するために、真空装置のコントローラにクライオパネル温度の限界値が設定されていてもよい。真空装置において設定されているパネル限界温度は例えば、クライオポンプに異常が発生したことが明白と想定される温度である。よって、このパネル限界温度に到達していない限り、真空装置はクライオポンプが正常に運転されているとみなすことができる。   In one embodiment, a cryopanel temperature limit is set in the controller of the vacuum device to display a warning when the cryopump cryopanel temperature is abnormally elevated or to stop the vacuum process. It may be. The panel limit temperature set in the vacuum apparatus is, for example, a temperature at which it is assumed that an abnormality has occurred in the cryopump. Therefore, as long as this panel limit temperature is not reached, the vacuum apparatus can be regarded as the cryopump operating normally.

真空装置の制御装置は、クライオポンプからパネル温度の入力を受け、入力温度が限界温度を超えているか否かを判定する。限界温度を超えている場合には、警告を出力するか、あるいは実行中の真空プロセスを中止する。パネル限界温度への昇温とともに真空プロセスを中止する場合には、突発的に真空装置のダウンタイムが発生することになる。このようなダウンタイムの突発的発生は、予定のプロセス実行スケジュールを妨げることとなるから好ましくない。そこで、クライオポンプに監視機能または自己診断機能を搭載し、クライオポンプ運転状態を監視することが好ましい。   The control device of the vacuum device receives panel temperature input from the cryopump and determines whether or not the input temperature exceeds the limit temperature. If the limit temperature is exceeded, a warning is output or the running vacuum process is stopped. When the vacuum process is stopped along with the temperature rise to the panel limit temperature, the downtime of the vacuum apparatus suddenly occurs. Such sudden occurrence of downtime is not preferable because it will interfere with the scheduled process execution schedule. Therefore, it is preferable to mount a monitoring function or a self-diagnosis function on the cryopump to monitor the operation state of the cryopump.

一実施形態においては、クライオポンプの制御部は、高温クライオパネルを目標温度に制御する温調制御中に、該高温クライオパネルに連動して冷却される低温クライオパネルの温度が、真空装置において設定されている低温クライオパネル上限温度に接近したか否かを判定してもよい。具体的には例えば、真空装置において設定されているクライオパネルの上限温度より低温に設定された警戒温度以上にクライオパネルが昇温されたか否かを判定してもよい。制御部は、クライオパネルが警戒温度以上に昇温された場合に警告を出力し、付随する表示部に警告を表示してもよい。   In one embodiment, the controller of the cryopump sets the temperature of the low-temperature cryopanel that is cooled in conjunction with the high-temperature cryopanel during the temperature control that controls the high-temperature cryopanel to the target temperature. It may be determined whether or not the low temperature cryopanel upper limit temperature is approached. Specifically, for example, it may be determined whether or not the temperature of the cryopanel is raised above a warning temperature set lower than the upper limit temperature of the cryopanel set in the vacuum apparatus. The control unit may output a warning when the cryopanel is heated to a warning temperature or higher, and may display the warning on the accompanying display unit.

このようにすれば、真空装置におけるクライオパネル上限温度設定値にクライオパネル実温度が到達する可能性があることを、クライオポンプにおいて事前に察知することができる。そうすれば、例えば次回のメンテナンスにて適切に対処することが可能となる。このように真空装置の設定に適合させた監視条件でクライオポンプを監視することにより、真空装置のダウンタイムの突発的発生を最小限に抑えることが可能となる。   In this way, it is possible to detect in advance in the cryopump that the cryopanel actual temperature may reach the cryopanel upper limit temperature setting value in the vacuum apparatus. If it does so, it will become possible to cope appropriately by the next maintenance, for example. By monitoring the cryopump under monitoring conditions adapted to the settings of the vacuum device in this way, it is possible to minimize the sudden occurrence of downtime of the vacuum device.

また、クライオポンプの制御部は、高温クライオパネルの温調制御中に、真空処理が正常に行われることが保証されている温度帯(以下「真空プロセス保証温度帯」ともいう)から低温クライオパネルの温度が継続的に逸脱しているか否かを判定してもよい。例えば、上述の警戒温度を上限として設定された温度範囲に設定時間以上継続して低温クライオパネルが昇温されているか否かを判定してもよい。よって、警戒温度は、真空プロセス保証温度帯よりも高温に設定されてもよい。   The control unit of the cryopump is a low-temperature cryopanel from a temperature range in which vacuum processing is guaranteed to be normally performed during temperature control of the high-temperature cryopanel (hereinafter also referred to as “vacuum process guaranteed temperature range”). It may be determined whether or not the temperature continuously deviates. For example, it may be determined whether or not the temperature of the low-temperature cryopanel is continuously increased for a set time or longer in the temperature range set with the above-described warning temperature as an upper limit. Therefore, the warning temperature may be set higher than the vacuum process guarantee temperature range.

真空プロセスが正常に行われるか否かは、クライオパネル温度だけに依存するわけではなく、例えばチャンバ内圧力、チャンバ内温度、プロセスガス流量、放電電流、成膜材料などの多様なパラメータに依存する。むしろ、クライオパネル温度は他の要因に比べてプロセスに主要な影響を与えていない可能性もある。このため、クライオパネル温度がプロセス保証温度帯から逸脱しても直ちにプロセスに異常が生じるとは必ずしもいえない。しかし、プロセス保証温度帯からクライオパネル温度が継続して逸脱する場合には、ある程度の影響が生じる可能性も否定できない。クライオポンプが排気運転をする真空プロセスに適合させた監視条件のもとでクライオポンプを監視することにより、クライオポンプが真空プロセスに悪影響を与える可能性を最小限に抑えることが可能となる。   Whether or not the vacuum process is normally performed does not depend only on the cryopanel temperature, but depends on various parameters such as chamber pressure, chamber temperature, process gas flow rate, discharge current, and film forming material. . Rather, the cryopanel temperature may not have a major impact on the process compared to other factors. For this reason, even if the cryopanel temperature deviates from the process-guaranteed temperature range, it cannot always be said that an abnormality occurs in the process immediately. However, if the cryopanel temperature continuously deviates from the process guarantee temperature range, there is an undeniable possibility that some degree of influence will occur. By monitoring the cryopump under monitoring conditions adapted to the vacuum process in which the cryopump operates, it is possible to minimize the possibility that the cryopump adversely affects the vacuum process.

また、クライオポンプの制御部は、高温クライオパネルの温調制御中に、低温クライオパネル最低到達温度から低温クライオパネル温度が乖離した状態が長期的に継続したか否かを判定してもよい。例えば、制御部は、クライオポンプの稼動当初に測定された低温クライオパネルの最低到達温度から排気運転中の低温クライオパネル温度が乖離した状態が所定の持続時間以上継続したか否かを判定してもよい。排気運転中の低温クライオパネル温度が稼動当初の最低到達温度から乖離したか否かを判定する基準温度は真空プロセス保証温度帯に設定されていてもよい。   Further, the control unit of the cryopump may determine whether or not the state where the low temperature cryopanel temperature has deviated from the low temperature cryopanel minimum temperature has continued for a long time during the temperature control of the high temperature cryopanel. For example, the control unit determines whether or not the state in which the low temperature cryopanel temperature during the exhaust operation has deviated from the lowest temperature of the low temperature cryopanel measured at the beginning of operation of the cryopump has continued for a predetermined duration or more. Also good. The reference temperature for determining whether or not the low-temperature cryopanel temperature during the exhaust operation has deviated from the lowest temperature at the beginning of operation may be set in a vacuum process guarantee temperature zone.

低温クライオパネル温度が真空プロセス保証温度帯に収まっているのは正常な状態である。ところが、クライオパネルの最低到達温度は、クライオポンプの個体差によりある程度のばらつきがある。クライオポンプの累積運転時間が長くなるにつれて、最低到達温度は稼動当初に比べて緩やかに上昇していく傾向にある。稼動当初の最低到達温度が低温であった場合にはクライオパネル温度が真空プロセス保証温度帯に長期間留まると期待されるため好ましい。しかし、低温クライオパネル温度が正常範囲内にあっても当初の最低到達温度からの乖離が拡大したときにはクライオポンプの経年劣化が進行している可能性がある。経年劣化の進行により故障発生のリスクも大きくなる。低温クライオパネル温度の稼動当初最低到達温度からの乖離を監視することにより、真空プロセスへの悪影響が顕在化する前にクライオポンプの状態を確認するよう促すことができる。   It is normal that the low-temperature cryopanel temperature is within the vacuum process guaranteed temperature range. However, the minimum reached temperature of the cryopanel varies to some extent due to individual differences of cryopumps. As the cumulative operation time of the cryopump becomes longer, the minimum temperature reached tends to increase more slowly than at the beginning of operation. If the minimum temperature at the beginning of operation is low, it is preferable because the cryopanel temperature is expected to remain in the vacuum process guarantee temperature range for a long time. However, even if the low temperature cryopanel temperature is within the normal range, the aging of the cryopump may have progressed when the deviation from the initial minimum temperature has increased. The risk of failure increases with the progress of aging. By monitoring the deviation of the low temperature cryopanel temperature from the initial minimum operating temperature, it is possible to prompt the operator to check the state of the cryopump before adverse effects on the vacuum process become apparent.

また、クライオポンプの制御部は、高温クライオパネルの温調制御中に、冷凍機の運転周波数が基準を超える状態が継続したか否かを判定してもよい。例えば、制御部は、判定基準となる運転周波数を超える状態が判定時間以上継続したか否かを判定してもよい。判定時間は、真空装置のベーキング処理に要する時間よりも長く設定されていてもよい。このようにすれば、真空装置でのベーキング処理による冷凍機運転周波数の上昇と、クライオポンプの経時的性能劣化による継続的な運転周波数の上昇とを識別することができる。   Further, the control unit of the cryopump may determine whether or not the state where the operation frequency of the refrigerator exceeds the reference is continued during the temperature control of the high-temperature cryopanel. For example, the control unit may determine whether or not a state exceeding the operation frequency serving as a determination criterion has continued for a determination time or longer. The determination time may be set longer than the time required for the baking process of the vacuum device. In this way, it is possible to discriminate between an increase in the refrigerator operating frequency due to the baking process in the vacuum device and a continuous increase in the operating frequency due to the deterioration in performance of the cryopump over time.

この場合、判定基準周波数は、真空処理中に想定される最大運転周波数よりも大きくてもよい。あるいは、判定基準周波数は、クライオポンプの無負荷運転における最大運転周波数よりも大きくてもよい。無負荷運転とは例えば、クライオポンプへの継続的ガス流入を停止した状態で所定の初期圧から所望の真空度まで行う排気運転をいう。また、判定基準周波数は、冷凍機の上限運転周波数より小さくてもよい。また、監視開始運転周波数と監視解除運転周波数とを異ならせてもよい。例えば監視開始運転周波数を監視解除運転周波数よりも大きい値としてもよい。監視開始運転周波数及び監視解除運転周波数はともに、真空処理中に想定される最大運転周波数より大きく、冷凍機の上限運転周波数より小さくてもよい。   In this case, the determination reference frequency may be larger than the maximum operating frequency assumed during the vacuum processing. Alternatively, the determination reference frequency may be higher than the maximum operation frequency in the no-load operation of the cryopump. The no-load operation refers to, for example, an exhaust operation that is performed from a predetermined initial pressure to a desired vacuum degree in a state where continuous gas inflow to the cryopump is stopped. Moreover, the determination reference frequency may be smaller than the upper limit operating frequency of the refrigerator. Further, the monitoring start operation frequency and the monitoring release operation frequency may be different. For example, the monitoring start operation frequency may be set to a value larger than the monitoring release operation frequency. Both the monitoring start operation frequency and the monitoring cancellation operation frequency may be larger than the maximum operation frequency assumed during the vacuum processing and smaller than the upper limit operation frequency of the refrigerator.

また、クライオポンプの制御部は、高温クライオパネルの温調制御中に、冷凍機の運転周波数が上限値に接近または到達した場合に高温クライオパネル温度を監視してもよい。この上限値は、冷凍機に許容されている運転周波数範囲の最大値であってもよい。制御部は例えば、運転周波数が上限値に到達してから高温クライオパネル温度が継続して目標温度から乖離しているか否かを判定してもよい。このとき、制御部は、目標温度よりも高いしきい値温度よりも高温クライオパネル温度が昇温した状態が判定時間以上継続したか否かを判定してもよい。判定時間は、真空装置のベーキング処理に要する時間よりも短く設定されていてもよい。しきい値温度は、真空装置において設定されている上限温度より低くてもよいし、高温クライオパネルについての真空プロセス保証温度帯に含まれていてもよい。運転周波数が上限値近傍まで達しかつクライオパネル温度が目標温度から乖離するということは、外部からの熱負荷に冷凍機の冷凍能力が追いついていないと考えられる。クライオポンプの経時的性能劣化の影響とも考えられるので、監視により検出することが好ましい。   Further, the control unit of the cryopump may monitor the high temperature cryopanel temperature when the operation frequency of the refrigerator approaches or reaches the upper limit value during the temperature control of the high temperature cryopanel. This upper limit value may be the maximum value of the operating frequency range allowed for the refrigerator. For example, the control unit may determine whether or not the high-temperature cryopanel temperature continues to deviate from the target temperature after the operating frequency reaches the upper limit value. At this time, the control unit may determine whether or not the state in which the high-temperature cryopanel temperature has risen above the threshold temperature higher than the target temperature has continued for a determination time or longer. The determination time may be set shorter than the time required for the baking process of the vacuum device. The threshold temperature may be lower than the upper limit temperature set in the vacuum apparatus, or may be included in the vacuum process guarantee temperature zone for the high-temperature cryopanel. The fact that the operating frequency reaches near the upper limit and the cryopanel temperature deviates from the target temperature is considered that the refrigeration capacity of the refrigerator does not catch up with the external heat load. Since it can be considered that the performance of the cryopump deteriorates with time, it is preferable to detect by monitoring.

図3は、本実施形態に係る監視処理の一例を説明するためのフローチャートである。図3に示される処理は、クライオポンプ10の運転中に所定の周期でCPコントローラ100により繰り返し実行される。要するに、CPコントローラ100は、監視開始条件が成立している間、第1乃至第6の監視条件のうちいずれかが成立したときに警告を出力する。図3に示される処理においては第1乃至第6の監視条件を直列に順次判定しているが、判定の順序を任意に入れ替えてもよいし、各監視条件を並列に判定してもよい。また、第1乃至第6の監視条件のいずれかを省略してもよい。   FIG. 3 is a flowchart for explaining an example of the monitoring process according to the present embodiment. The process shown in FIG. 3 is repeatedly executed by the CP controller 100 at a predetermined cycle during operation of the cryopump 10. In short, the CP controller 100 outputs a warning when any one of the first to sixth monitoring conditions is satisfied while the monitoring start condition is satisfied. In the processing shown in FIG. 3, the first to sixth monitoring conditions are sequentially determined in series. However, the determination order may be arbitrarily changed, and the monitoring conditions may be determined in parallel. Any one of the first to sixth monitoring conditions may be omitted.

CPコントローラ100はまず、監視開始条件が成立しているか否かを判定する(S10)。ここで、監視開始条件は、クライオポンプ10の動作モードがT1温度制御中であることである。クライオポンプ10が真空チャンバ80の排気運転をしているときは通常、T1温度制御モードとなる。T1温度制御とは上述のように、第1段クライオパネル(すなわち熱シールド16)の温度T1を第1段の目標温度に制御するよう冷凍機12を制御することである。監視開始条件が成立していないと判定された場合には(S10のN)、CPコントローラ100は、クライオポンプ運転状態のモニタリングをすることなく処理を終了する。よって、例えばクライオポンプ10が停止状態にある場合、クライオポンプ10が再生運転中である場合には、CPコントローラ100はクライオポンプ10の監視処理を行わない。   First, the CP controller 100 determines whether or not a monitoring start condition is satisfied (S10). Here, the monitoring start condition is that the operation mode of the cryopump 10 is under T1 temperature control. When the cryopump 10 is exhausting the vacuum chamber 80, the T1 temperature control mode is normally set. As described above, the T1 temperature control is to control the refrigerator 12 to control the temperature T1 of the first stage cryopanel (that is, the heat shield 16) to the first stage target temperature. If it is determined that the monitoring start condition is not satisfied (N in S10), the CP controller 100 ends the process without monitoring the cryopump operation state. Therefore, for example, when the cryopump 10 is in a stopped state or when the cryopump 10 is in the regeneration operation, the CP controller 100 does not perform the monitoring process of the cryopump 10.

クライオポンプ10の作動開始時においては、まずクールダウン工程で運転され、クールダウン工程から排気運転へと移行する。クールダウン工程においては急速にクライオパネルを冷却することが好ましい。このため、CPコントローラ100は、クールダウン工程においてはT2温度制御を実行し、第2段クライオパネルが第2段目標温度近傍まで冷却されたときにT1温度制御に切り替えるようにしてもよい。T2温度制御とは、第2段クライオパネル(すなわちパネル構造体14)を第2段目標温度に冷却する制御である。このとき、T1温度制御への切替時に第1段クライオパネルが第1段目標温度よりも低温に冷却されていることがある。よって、CPコントローラ100は監視開始条件を、T1温度制御中でありかつT1温度制御への切替から所定の待ち時間が経過したこととしてもよい。この待ち時間は例えば、第1段クライオパネル温度が第1段目標温度の近傍に安定化するまでに要する時間に設定すればよい。なお以下では、この待ち時間が経過しかつT1温度制御中である状態を「T1安定状態」と称することがある。   When the operation of the cryopump 10 is started, the cryopump 10 is first operated in a cool-down process, and then shifts from the cool-down process to an exhaust operation. In the cool-down process, it is preferable to cool the cryopanel rapidly. Therefore, the CP controller 100 may execute T2 temperature control in the cool-down process, and switch to T1 temperature control when the second-stage cryopanel is cooled to the vicinity of the second-stage target temperature. The T2 temperature control is control for cooling the second stage cryopanel (that is, the panel structure 14) to the second stage target temperature. At this time, the first-stage cryopanel may be cooled to a temperature lower than the first-stage target temperature when switching to T1 temperature control. Therefore, the CP controller 100 may set the monitoring start condition that T1 temperature control is being performed and a predetermined waiting time has elapsed since switching to T1 temperature control. For example, the waiting time may be set to a time required for the first stage cryopanel temperature to stabilize in the vicinity of the first stage target temperature. Hereinafter, a state in which this waiting time has elapsed and T1 temperature control is being performed may be referred to as a “T1 stable state”.

監視開始条件が成立していると判定された場合には(S10のY)、CPコントローラ100は、第1監視条件が成立しているか否かを判定する(S12)。第1監視条件は、第2段クライオパネル温度が警戒温度に上昇したことである。警戒温度は、クライオポンプ10が取り付けられている真空装置に設定された異常判定温度に連動して定められる。警戒温度は、真空装置における異常判定温度に適宜マージンをとるよう低温に設定される。例えば、真空装置における異常判定温度が20Kのとき、警戒温度は18Kに設定する。第1監視条件が成立したと判定された場合には(S12のY)、CPコントローラ100は、警告を出力する(S24)。このようにすれば、真空装置におけるクライオパネル上限温度までクライオパネル温度が上昇する前に、CPコントローラ100が上限温度への接近を察知することができる。   When it is determined that the monitoring start condition is satisfied (Y in S10), the CP controller 100 determines whether or not the first monitoring condition is satisfied (S12). The first monitoring condition is that the second-stage cryopanel temperature has risen to a warning temperature. The warning temperature is determined in conjunction with the abnormality determination temperature set in the vacuum apparatus to which the cryopump 10 is attached. The warning temperature is set to a low temperature so that an appropriate margin is provided for the abnormality determination temperature in the vacuum apparatus. For example, when the abnormality determination temperature in the vacuum apparatus is 20K, the warning temperature is set to 18K. When it is determined that the first monitoring condition is satisfied (Y in S12), the CP controller 100 outputs a warning (S24). In this way, the CP controller 100 can sense the approach to the upper limit temperature before the cryopanel temperature rises to the cryopanel upper limit temperature in the vacuum apparatus.

第1監視条件が成立していないと判定された場合には(S12のN)、CPコントローラ100は、第2監視条件が成立しているか否かを判定する(S14)。第2監視条件が成立したと判定された場合には(S14のY)、CPコントローラ100は、警告を出力する(S24)。   When it is determined that the first monitoring condition is not satisfied (N in S12), the CP controller 100 determines whether or not the second monitoring condition is satisfied (S14). When it is determined that the second monitoring condition is satisfied (Y in S14), the CP controller 100 outputs a warning (S24).

第2監視条件は、第2段クライオパネル温度が要注意温度範囲に設定時間以上継続して昇温されていることである。CPコントローラ100は、今回の監視処理で新たに第2段クライオパネル温度が要注意温度範囲に昇温された場合に計時を開始する。CPコントローラ100は、次回以降の監視処理では第2段クライオパネル温度が要注意温度範囲に留まっているか否かを判定し、留まっている場合には経過時間が設定時間を超えたか否かを判定する。設定時間を超えた場合には、CPコントローラ100は第2監視条件が成立したと判定する。次回以降の監視処理で第2段クライオパネル温度が要注意温度範囲よりも低温に復帰した場合には、経過時間のカウントをリセットし、第2監視条件は成立していないと判定する。   The second monitoring condition is that the temperature of the second-stage cryopanel is continuously raised to a temperature range requiring attention for a set time or more. The CP controller 100 starts timing when the second-stage cryopanel temperature is newly raised to the temperature range requiring attention in the current monitoring process. The CP controller 100 determines whether or not the second-stage cryopanel temperature remains in the temperature range requiring attention in the subsequent monitoring processing, and if it remains, determines whether or not the elapsed time exceeds the set time. To do. When the set time is exceeded, the CP controller 100 determines that the second monitoring condition is satisfied. When the second-stage cryopanel temperature returns to a lower temperature than the cautionary temperature range in the subsequent monitoring process, the elapsed time count is reset, and it is determined that the second monitoring condition is not satisfied.

設定時間は例えば数十分乃至数時間程度に設定される。要注意温度範囲は、警戒温度を上限とし注意温度を下限とする温度範囲である。注意温度は例えば、真空プロセスが正常に行われることが保証されているプロセス保証温度帯の上限値以上に設定される。注意温度は例えば12K乃至15Kである。なお、クライオパネル温度がプロセス保証温度帯よりも高温となると直ちに異常が生じるわけでは必ずしもない。   The set time is set to about several tens of minutes to several hours, for example. The temperature range requiring attention is a temperature range in which the warning temperature is the upper limit and the warning temperature is the lower limit. The caution temperature is set, for example, to be equal to or higher than the upper limit value of the process guarantee temperature range in which the vacuum process is guaranteed to be performed normally. The caution temperature is, for example, 12K to 15K. It should be noted that an abnormality does not always occur immediately when the cryopanel temperature becomes higher than the process guarantee temperature range.

ここで、注意温度は、クライオポンプ10の排気性能が保証されている性能保証温度範囲に含まれていてもよい。つまり、クライオポンプ10は、第2段クライオパネルの温度が注意温度に昇温された状態においても仕様に定められた排気性能を提供することができる。注意温度を上述のように真空プロセスに適合させて設定することにより、クライオポンプ10自体が正常運転状態であるときにも適切なメンテナンスを促すことができる。その結果、クライオポンプが真空プロセスに悪影響を与える可能性を最小限に抑えることが可能となる。   Here, the caution temperature may be included in a performance guarantee temperature range in which the exhaust performance of the cryopump 10 is guaranteed. That is, the cryopump 10 can provide the exhaust performance defined in the specification even when the temperature of the second stage cryopanel is raised to the caution temperature. By setting the caution temperature in conformity with the vacuum process as described above, appropriate maintenance can be promoted even when the cryopump 10 itself is in a normal operation state. As a result, the possibility that the cryopump adversely affects the vacuum process can be minimized.

第2監視条件が成立していないと判定された場合には(S14のN)、CPコントローラ100は、第3監視条件が成立しているか否かを判定する(S16)。第3監視条件が成立したと判定された場合には(S16のY)、CPコントローラ100は、警告を出力する(S24)。   When it is determined that the second monitoring condition is not satisfied (N in S14), the CP controller 100 determines whether the third monitoring condition is satisfied (S16). If it is determined that the third monitoring condition is satisfied (Y in S16), the CP controller 100 outputs a warning (S24).

第3監視条件は、クライオポンプ10の稼動当初の第2段クライオパネル最低到達温度に対する直近の第2段クライオパネル最低到達温度の増分が経時劣化判定閾値を超える状態が長期的に継続したことである。CPコントローラ100は予め、稼動当初の最低到達温度(以下「初期最低到達温度」ともいう)を記憶しておく。CPコントローラ100は、クライオポンプ10の稼動当初のT1安定状態において、冷凍機12の運転周波数が基準値よりも小さいときに第2段クライオパネル温度を複数回測定し、最も低い温度を最低到達温度として記憶する。なお、クライオポンプ10を真空装置に設置して稼動を開始した直後(例えば1週間程度)は最低到達温度を測定しない期間とし、その後一定期間(例えば1週間程度)測定するようにしてもよい。   The third monitoring condition is that a state in which the increment of the latest second stage cryopanel minimum reached temperature relative to the second stage cryopanel minimum reached temperature at the beginning of operation of the cryopump 10 exceeds the temporal deterioration determination threshold value for a long time. is there. The CP controller 100 stores in advance a minimum reached temperature at the beginning of operation (hereinafter also referred to as “initial minimum reached temperature”). The CP controller 100 measures the second-stage cryopanel temperature a plurality of times when the operation frequency of the refrigerator 12 is smaller than the reference value in the T1 stable state at the beginning of operation of the cryopump 10, and the lowest temperature is the lowest attained temperature. Remember as. It should be noted that immediately after the cryopump 10 is installed in the vacuum apparatus and started to operate (for example, about one week), the minimum reached temperature may not be measured, and thereafter the measurement may be performed for a certain period (for example, about one week).

冷凍機12の運転周波数が大きいときは外部からの熱負荷が大きい状態であるおそれがあるから、クライオパネル温度はそれほど低くならないことが予想される。よって、真の最低到達温度を得るには冷凍機12の運転周波数が基準値よりも小さいときに測定することが好ましい。この運転周波数基準値は、真空プロセス中の排気運転時(あるいは無負荷運転時)に想定される最大運転周波数としてもよいし、この最大運転周波数に適宜マージンを加えた値としてもよい。言い換えれば、真空装置においてベーキング処理が実行されているときには最低到達温度を測定しないという趣旨である。ベーキング処理中には真空装置が加熱されるため、冷凍機の運転周波数は大きくなる傾向にある。なおここでベーキング処理は、真空チャンバを加熱して吸蔵された気体等を排出する処理だけでなく、真空装置を暖気状態に保持するいわゆるアイドルベーキングを含んでもよい。   When the operating frequency of the refrigerator 12 is high, the external thermal load may be in a large state, so the cryopanel temperature is expected not to be so low. Therefore, in order to obtain the true minimum temperature, it is preferable to measure when the operating frequency of the refrigerator 12 is smaller than the reference value. This operating frequency reference value may be the maximum operating frequency assumed during exhaust operation (or no-load operation) during the vacuum process, or may be a value obtained by adding a margin to the maximum operating frequency. In other words, the minimum reached temperature is not measured when the baking process is being performed in the vacuum apparatus. Since the vacuum apparatus is heated during the baking process, the operating frequency of the refrigerator tends to increase. Here, the baking process may include not only the process of heating the vacuum chamber and discharging the occluded gas and the like, but also so-called idle baking for maintaining the vacuum apparatus in a warm air state.

また、CPコントローラ100は、初期最低到達温度の測定条件と同様の条件下で排気運転中の最低到達温度を測定する。すなわち、T1安定状態において冷凍機12の運転周波数が基準値よりも小さいときに第2段クライオパネル温度を測定して記憶する。CPコントローラ100は、今回の監視処理において、初期最低到達温度に対する測定最低到達温度の増加分が経時劣化判定閾値を超えた場合に計時を開始する。CPコントローラ100は、次回以降の監視処理では直近の測定最低到達温度の増加分が引き続き経時劣化判定閾値を超えているか否かを判定し、超えている場合には経過時間が経時劣化判定時間を超えたか否かを判定する。判定時間を超えた場合には、CPコントローラ100は第3監視条件が成立したと判定する。次回以降の監視処理で測定最低到達温度の増加分が判定閾値未満に復帰した場合には、経過時間のカウントをリセットし、第3監視条件は成立していないと判定する。   Further, the CP controller 100 measures the minimum temperature reached during the exhaust operation under the same conditions as the measurement conditions of the initial minimum temperature. That is, when the operating frequency of the refrigerator 12 is lower than the reference value in the T1 stable state, the second stage cryopanel temperature is measured and stored. In the current monitoring process, the CP controller 100 starts timing when the increment of the measured minimum reached temperature with respect to the initial minimum reached temperature exceeds the temporal deterioration determination threshold. The CP controller 100 determines whether or not the latest increase in the minimum measured temperature has exceeded the time degradation determination threshold in the monitoring process after the next time, and if so, the elapsed time is set as the time degradation determination time. It is determined whether it has been exceeded. If the determination time is exceeded, the CP controller 100 determines that the third monitoring condition is satisfied. When the increase in the lowest measured temperature reaches a value below the determination threshold in the subsequent monitoring process, the elapsed time count is reset, and it is determined that the third monitoring condition is not satisfied.

ここで、初期最低到達温度に経時劣化判定閾値を加えて得られる経時劣化判定温度は、真空プロセス保証温度帯に含まれていてもよいし、クライオポンプ10の排気性能が保証されている性能保証温度範囲に含まれていてもよい。つまり、第2段クライオパネルの直近の最低到達温度が経時劣化判定温度まで増加したとしても、その時点では真空プロセスはクライオポンプ10によって何ら影響を受けることはなく、かつクライオポンプ10は仕様上の排気性能を提供することができる。経時劣化判定閾値は経験的または実験的に適宜設定すればよく、例えば2K乃至5Kとしてもよい。   Here, the temporal degradation determination temperature obtained by adding the temporal degradation determination threshold to the initial minimum reached temperature may be included in the vacuum process guarantee temperature range, or the performance guarantee in which the exhaust performance of the cryopump 10 is guaranteed. It may be included in the temperature range. In other words, even if the latest minimum temperature that has reached the second stage cryopanel increases to the aging deterioration determination temperature, the vacuum process is not affected by the cryopump 10 at that time, and the cryopump 10 Exhaust performance can be provided. The temporal deterioration determination threshold value may be appropriately set empirically or experimentally, and may be 2K to 5K, for example.

初期最低到達温度はクライオポンプ10ごとの個体差が反映されている。クライオポンプ10ごとに真空装置への設置及び稼動開始後に測定されるからである。そのクライオポンプ10が性能が良好であるほど初期最低到達温度は低温となる。クライオポンプの累積運転時間が長くなるにつれて最低到達温度は緩やかに上昇していく傾向がある。このため、良好なクライオポンプほど、初期最低到達温度からの最低到達温度の乖離が増加して上述の要注意温度範囲に昇温するまでに長期間運転されている。   Individual minimum for each cryopump 10 is reflected in the initial minimum temperature. This is because each cryopump 10 is measured after installation in the vacuum apparatus and the start of operation. The better the performance of the cryopump 10 is, the lower the initial minimum temperature is. As the cumulative operation time of the cryopump becomes longer, the minimum temperature reached tends to increase gradually. For this reason, the better the cryopump, the longer the operation is performed until the difference between the minimum temperature reached from the initial minimum temperature increases and the temperature rises to the above required temperature range.

初期最低到達温度からの乖離が大きくなれば、クライオポンプ10の経時劣化が進行していると考えられる。このような場合、経時劣化の蓄積により、最悪の場合、真空装置のコントローラによる真空プロセスのモニタリングからは何の前兆も得られることなく突発的にクライオポンプ10に異常が生じるおそれもある。クライオポンプ10に異常が生じれば真空装置のダウンタイムを招くこととなり好ましくない。ところが、上述の第3監視条件を用いてクライオポンプ10を監視することにより、初期最低到達温度からの乖離が拡大したことを検知することができる。よって、真空プロセスへの悪影響が顕在化する前に、あるいは真空装置に突発的なダウンタイムが生じる前に、クライオポンプのメンテナンスを促すことができるので好ましい。   If the deviation from the initial minimum temperature increases, it is considered that the deterioration of the cryopump 10 with time progresses. In such a case, due to the accumulation of deterioration over time, in the worst case, there is a possibility that the cryopump 10 may suddenly become abnormal without obtaining any sign from the monitoring of the vacuum process by the controller of the vacuum apparatus. If an abnormality occurs in the cryopump 10, it causes a downtime of the vacuum apparatus, which is not preferable. However, by monitoring the cryopump 10 using the third monitoring condition described above, it is possible to detect that the deviation from the initial minimum temperature has increased. Therefore, it is preferable because maintenance of the cryopump can be promoted before an adverse effect on the vacuum process becomes apparent or before a sudden downtime occurs in the vacuum apparatus.

また、経時劣化判定時間は、例えば第2監視条件の設定時間よりも長いことが好ましく、真空装置のベーキング処理に要する時間よりも長いことがより好ましい。経時劣化判定時間をベーキング処理の所要時間よりも長くすることにより、ベーキング処理中の入熱による昇温を経時劣化による温度上昇と誤判定することを避けることができる。なお、経時劣化判定時間をベーキング処理の所要時間よりも短くする場合には、CPコントローラ100は、第3監視条件が連続して複数回成立した場合に真に経時劣化が生じているとして警告を出力するようにしてもよい。   In addition, the time degradation determination time is preferably longer than, for example, the setting time of the second monitoring condition, and more preferably longer than the time required for the baking process of the vacuum apparatus. By making the time degradation determination time longer than the time required for the baking process, it is possible to avoid erroneously determining that the temperature rise due to heat input during the baking process is a temperature increase due to time degradation. When the time degradation determination time is made shorter than the time required for the baking process, the CP controller 100 warns that the time degradation is truly occurring when the third monitoring condition is continuously established a plurality of times. You may make it output.

第3監視条件が成立していないと判定された場合には(S16のN)、CPコントローラ100は、第4監視条件が成立しているか否かを判定する(S18)。第4監視条件が成立したと判定された場合には(S18のY)、CPコントローラ100は、警告を出力する(S24)。   When it is determined that the third monitoring condition is not satisfied (N in S16), the CP controller 100 determines whether or not the fourth monitoring condition is satisfied (S18). If it is determined that the fourth monitoring condition is satisfied (Y in S18), the CP controller 100 outputs a warning (S24).

第4監視条件は、冷凍機用モータ26の運転周波数が設定時間以上継続して監視周波数範囲に上昇していることである。CPコントローラ100は、今回の監視処理で新たに運転周波数が監視開始周波数に達した場合に計時を開始する。CPコントローラ100は、次回以降の監視処理では運転周波数が監視解除周波数を超えているか否かを判定し、超えている場合には経過時間が設定時間を超えたか否かを判定する。設定時間を超えた場合には、CPコントローラ100は第4監視条件が成立したと判定する。運転周波数が監視解除周波数以下に復帰した場合には、経過時間のカウントをリセットし、第4監視条件は成立していないと判定する。   The fourth monitoring condition is that the operating frequency of the refrigerator motor 26 continues to rise to the monitoring frequency range for a set time or longer. The CP controller 100 starts timing when the operating frequency newly reaches the monitoring start frequency in the current monitoring process. The CP controller 100 determines whether or not the operating frequency exceeds the monitoring cancellation frequency in the subsequent monitoring processing, and determines whether or not the elapsed time exceeds the set time if it exceeds. When the set time is exceeded, the CP controller 100 determines that the fourth monitoring condition is satisfied. When the operating frequency returns below the monitoring cancellation frequency, the elapsed time count is reset, and it is determined that the fourth monitoring condition is not satisfied.

設定時間は真空装置のベーキング処理に要する時間よりも長いことがより好ましく、例えば数時間乃至数日程度に設定される。監視開始周波数及び監視解除周波数はともに、真空処理中に想定される最大運転周波数より大きく、冷凍機用モータ26に許容されている上限周波数より小さい値に設定される。また、監視開始周波数は、監視解除周波数よりも大きい値に設定される。このようにして、冷凍機用モータ26の運転周波数の継続的上昇が、1段クライオパネルに関連するクライオポンプ性能の劣化に起因するものであるか、それとも真空装置でのベーキング処理によるものであるかを推定することができる。   The set time is preferably longer than the time required for the baking process of the vacuum apparatus, and is set to, for example, about several hours to several days. Both the monitoring start frequency and the monitoring cancellation frequency are set to values that are larger than the maximum operating frequency assumed during the vacuum processing and smaller than the upper limit frequency allowed for the refrigerator motor 26. The monitoring start frequency is set to a value larger than the monitoring cancellation frequency. In this way, the continuous increase in the operating frequency of the refrigerator motor 26 is due to the deterioration of the cryopump performance associated with the first-stage cryopanel or due to the baking process in the vacuum apparatus. Can be estimated.

第4監視条件が成立していないと判定された場合には(S18のN)、CPコントローラ100は、第5監視条件が成立しているか否かを判定する(S20)。第5監視条件が成立したと判定された場合には(S20のY)、CPコントローラ100は、警告を出力する(S24)。   When it is determined that the fourth monitoring condition is not satisfied (N in S18), the CP controller 100 determines whether or not the fifth monitoring condition is satisfied (S20). If it is determined that the fifth monitoring condition is satisfied (Y in S20), the CP controller 100 outputs a warning (S24).

第5監視条件は、冷凍機用モータ26の運転周波数が上限値に到達してから基準復帰時間内に1段クライオパネル温度が基準温度以下に復帰しないことである。基準復帰時間は、真空装置のベーキング処理に要する時間よりも短いことがより好ましく、例えば数時間以内に設定される。基準温度は、目標温度よりも高温に設定されるが、真空装置において警告が出力される警告温度より低いことが好ましい。   The fifth monitoring condition is that the first-stage cryopanel temperature does not return below the reference temperature within the reference return time after the operating frequency of the refrigerator motor 26 reaches the upper limit value. The reference return time is more preferably shorter than the time required for the baking process of the vacuum apparatus, and is set within several hours, for example. The reference temperature is set to be higher than the target temperature, but is preferably lower than the warning temperature at which a warning is output in the vacuum apparatus.

CPコントローラ100は、今回の監視処理で新たに運転周波数が上限周波数に達した場合に計時を開始する。CPコントローラ100は、次回以降の監視処理では1段クライオパネル温度が基準温度以下に冷却されたか否かを判定し、冷却されていない場合には経過時間が基準復帰時間を超えたか否かを判定する。基準復帰時間を超えた場合には、CPコントローラ100は第5監視条件が成立したと判定する。1段クライオパネル温度が基準温度以下に冷却された場合には、経過時間のカウントをリセットし、第5監視条件は成立していないと判定する。なお、運転周波数が上限値に到達したときに1段クライオパネル温度が基準温度以下である場合には、CPコントローラ100は、第5監視条件は成立していないと判定してもよい。   The CP controller 100 starts timing when the operating frequency newly reaches the upper limit frequency in the current monitoring process. The CP controller 100 determines whether or not the first-stage cryopanel temperature has been cooled below the reference temperature in the subsequent monitoring processing, and if not, determines whether or not the elapsed time has exceeded the reference return time. To do. If the reference return time is exceeded, the CP controller 100 determines that the fifth monitoring condition is satisfied. When the first-stage cryopanel temperature is cooled below the reference temperature, the elapsed time count is reset, and it is determined that the fifth monitoring condition is not satisfied. When the first-stage cryopanel temperature is equal to or lower than the reference temperature when the operation frequency reaches the upper limit value, the CP controller 100 may determine that the fifth monitoring condition is not satisfied.

第5監視条件が成立していないと判定された場合には(S20のN)、CPコントローラ100は、第6監視条件が成立しているか否かを判定する(S22)。第6監視条件が成立したと判定された場合には(S22のY)、CPコントローラ100は、警告を出力する(S24)。第6監視条件が成立していないと判定された場合には(S22のN)、CPコントローラ100は、警告を出力することなく監視処理を終了し、次回の処理まで待機する。   When it is determined that the fifth monitoring condition is not satisfied (N in S20), the CP controller 100 determines whether the sixth monitoring condition is satisfied (S22). If it is determined that the sixth monitoring condition is satisfied (Y in S22), the CP controller 100 outputs a warning (S24). When it is determined that the sixth monitoring condition is not satisfied (N in S22), the CP controller 100 ends the monitoring process without outputting a warning and waits until the next process.

第6監視条件は、冷凍機12の駆動部に性能劣化が生じていると推定されることである。具体的には、CPコントローラ100は、冷凍機用モータ26の運転周波数、1段クライオパネルの温度、及び2段クライオパネルの温度のいずれもがしきい値を超える状態が設定時間以上継続した場合に、冷凍機12の駆動部に性能劣化が生じていると判定する。冷凍機用モータ26の運転周波数が上昇しているにもかかわらず1段クライオパネル及び2段クライオパネルが十分に冷却されない場合には、冷凍機12の駆動部に性能劣化が生じていると推定することができる。   The sixth monitoring condition is that it is estimated that performance deterioration has occurred in the drive unit of the refrigerator 12. Specifically, the CP controller 100 is configured such that the operating frequency of the refrigerator motor 26, the temperature of the first-stage cryopanel, and the temperature of the second-stage cryopanel all exceed a threshold value for a set time or longer. In addition, it is determined that performance deterioration has occurred in the drive unit of the refrigerator 12. If the first-stage cryopanel and the second-stage cryopanel are not sufficiently cooled even though the operation frequency of the refrigerator motor 26 is increased, it is estimated that performance deterioration has occurred in the drive unit of the refrigerator 12. can do.

例えば、運転周波数のしきい値は第4監視条件の監視開始周波数に等しく設定される。1段クライオパネル温度のしきい値は第5監視条件の基準温度に等しく設定される。2段クライオパネル温度のしきい値は第2監視条件の注意温度に等しく設定される。このようにしきい値を共通化することにより、他の監視項目の判定を流用することができる。また、設定時間は第2監視条件の設定時間に等しく設定される。   For example, the threshold value of the operating frequency is set equal to the monitoring start frequency of the fourth monitoring condition. The threshold value of the first-stage cryopanel temperature is set equal to the reference temperature of the fifth monitoring condition. The threshold value of the two-stage cryopanel temperature is set equal to the caution temperature of the second monitoring condition. Thus, by sharing the threshold value, it is possible to divert the determination of other monitoring items. The set time is set equal to the set time of the second monitoring condition.

また、冷凍機用モータ26の運転周波数及び1段クライオパネルの温度がしきい値を超える状態が継続しているときに2段クライオパネルの温度がしきい値以下に復帰した場合には、真空装置においてベーキング処理が実行されている可能性が高いことが経験的にわかっている。よって、CPコントローラ100は、冷凍機用モータ26の運転周波数及び1段クライオパネルの温度がしきい値を超える状態が設定時間以上継続し、2段クライオパネルの温度が設定時間内に復帰した場合には、真空装置においてベーキング処理が実行されていると判定してもよい。   Further, when the operation frequency of the refrigerator motor 26 and the temperature of the first-stage cryopanel continue to exceed the threshold, the temperature of the second-stage cryopanel returns to the threshold or lower. Experience has shown that there is a high probability that a baking process is being performed in the apparatus. Therefore, the CP controller 100 continues when the operating frequency of the refrigerator motor 26 and the temperature of the first-stage cryopanel exceed the threshold for a set time and the temperature of the second-stage cryopanel returns within the set time. Alternatively, it may be determined that the baking process is being performed in the vacuum apparatus.

図4は、他の実施形態に係る監視処理を説明するためのフローチャートである。図4に示される処理は、クライオポンプ10の運転中に所定の周期でCPコントローラ100により繰り返し実行される。CPコントローラ100は、監視開始条件が成立している間、圧縮機40の作動気体圧を監視する。CPコントローラ100は、作動気体圧の低下状態が継続した場合に警告を出力する。CPコントローラ100は、図3及び図4に示される処理をともに実行してもよいし、図4に示される処理のみを実行してもよい。なお、以下の説明では、圧縮機40に複数のクライオポンプ10が接続され作動気体の供給を受けているものとする。しかし、圧縮機40に1台のクライオポンプ10が接続されている場合にも同様の監視処理を実行することができる。   FIG. 4 is a flowchart for explaining a monitoring process according to another embodiment. The process shown in FIG. 4 is repeatedly executed by the CP controller 100 at a predetermined cycle during operation of the cryopump 10. The CP controller 100 monitors the operating gas pressure of the compressor 40 while the monitoring start condition is satisfied. The CP controller 100 outputs a warning when the operating gas pressure continues to decrease. The CP controller 100 may execute both the processes shown in FIGS. 3 and 4 or may execute only the process shown in FIG. In the following description, it is assumed that a plurality of cryopumps 10 are connected to the compressor 40 and supplied with working gas. However, the same monitoring process can be executed even when one cryopump 10 is connected to the compressor 40.

CPコントローラ100はまず、圧縮機監視条件が成立しているか否かを判定する(S30)。ここで、圧縮機監視条件は、少なくとも1つのクライオポンプ10の動作モードがT1温度制御中であり、かつすべてのクライオポンプ10が再生中ではないことである。圧縮機監視条件が成立していないと判定された場合には(S30のN)、CPコントローラ100は、圧縮機運転状態のモニタリングをすることなく処理を終了する。よって、例えばすべてのクライオポンプ10が停止状態にある場合、または、少なくとも1つのクライオポンプ10が再生運転中である場合には、CPコントローラ100は圧縮機40の監視処理を行わない。   The CP controller 100 first determines whether or not the compressor monitoring condition is satisfied (S30). Here, the compressor monitoring condition is that the operation mode of at least one cryopump 10 is under T1 temperature control, and not all cryopumps 10 are being regenerated. When it is determined that the compressor monitoring condition is not satisfied (N in S30), the CP controller 100 ends the process without monitoring the compressor operating state. Therefore, for example, when all the cryopumps 10 are in a stopped state or when at least one cryopump 10 is in a regeneration operation, the CP controller 100 does not perform the monitoring process of the compressor 40.

圧縮機監視条件が成立していると判定された場合には(S30のY)、CPコントローラ100は、圧縮機40の作動気体圧が低下しているか否かを判定する(S32)。CPコントローラ100は、圧縮機40の吐出側すなわち高圧側の作動気体圧を測定する第1圧力センサ43の測定圧が基準圧を設定時間以上継続して下回っているか否かを判定する。基準圧は例えば、圧縮機の仕様として定められている推奨圧力範囲の下限値であってもよい。設定時間は例えば、上述の第6監視条件の設定時間と同程度に設定される。なお、第1圧力センサ43に代えて、圧縮機40の吸入側すなわち低圧側の作動気体圧を測定する第2圧力センサ45の測定圧を用いてもよい。   When it is determined that the compressor monitoring condition is satisfied (Y in S30), the CP controller 100 determines whether or not the working gas pressure of the compressor 40 is decreased (S32). The CP controller 100 determines whether or not the measurement pressure of the first pressure sensor 43 that measures the working gas pressure on the discharge side of the compressor 40, that is, the high-pressure side, continuously falls below the reference pressure for a set time. For example, the reference pressure may be a lower limit value of a recommended pressure range defined as a specification of the compressor. For example, the set time is set to be approximately the same as the set time of the sixth monitoring condition described above. Instead of the first pressure sensor 43, the measurement pressure of the second pressure sensor 45 that measures the working gas pressure on the suction side, that is, the low pressure side of the compressor 40 may be used.

測定圧が基準圧を設定時間以上継続して下回っていると判定された場合には(S32のY)、CPコントローラ100は、警告を出力する(S34)。一方、測定圧が設定時間内に基準圧以上に復帰した場合には(S32のN)、CPコントローラ100は、警告を出力することなく監視処理を終了し、次回の処理まで待機する。具体的には、CPコントローラ100は、今回の監視処理で新たに作動気体測定圧が基準圧を下回った場合に計時を開始する。CPコントローラ100は、次回以降の監視処理では測定圧が基準圧より低圧に留まっているか否かを判定し、留まっている場合には経過時間が設定時間を超えたか否かを判定する。設定時間を超えた場合には、CPコントローラ100は警告を出力する。測定圧が設定時間内に基準圧以上に復帰した場合には、経過時間のカウントをリセットする。このようにして、作動気体のリーク等による圧力低下を監視することができる。   If it is determined that the measured pressure continues to fall below the reference pressure for a set time (Y in S32), the CP controller 100 outputs a warning (S34). On the other hand, when the measured pressure returns to the reference pressure or higher within the set time (N in S32), the CP controller 100 ends the monitoring process without outputting a warning and waits for the next process. Specifically, the CP controller 100 starts measuring time when the working gas measurement pressure newly falls below the reference pressure in the current monitoring process. The CP controller 100 determines whether or not the measured pressure remains lower than the reference pressure in the monitoring process after the next time, and determines whether or not the elapsed time exceeds the set time if it remains. If the set time is exceeded, the CP controller 100 outputs a warning. When the measured pressure returns to the reference pressure or higher within the set time, the elapsed time count is reset. In this way, it is possible to monitor the pressure drop due to leakage of the working gas or the like.

なお、少なくとも1つのクライオポンプ10が再生運転中である場合に圧縮機の監視をするようにしてもよい。この場合、圧縮機監視条件は、少なくとも1つのクライオポンプ10の動作モードがT1温度制御中であることである。ただし、再生運転中のクライオポンプが存在する場合には、通常の排気運転(例えばT1温度制御中)に比べて作動気体圧が増減する。よって、基準圧を適宜調整することが好ましい。例えば、再生運転における昇温工程中は作動気体圧が排気運転よりも増加する傾向にあるので、基準圧を高くすることが好ましい。また、再生運転における冷却工程中は作動気体圧が排気運転よりも減少する傾向にあるので、基準圧を低くすることが好ましい。   The compressor may be monitored when at least one cryopump 10 is in the regeneration operation. In this case, the compressor monitoring condition is that the operation mode of at least one cryopump 10 is under T1 temperature control. However, when there is a cryopump during the regeneration operation, the working gas pressure increases or decreases as compared with a normal exhaust operation (for example, during T1 temperature control). Therefore, it is preferable to adjust the reference pressure as appropriate. For example, since the operating gas pressure tends to increase during the temperature raising process in the regeneration operation as compared with the exhaust operation, it is preferable to increase the reference pressure. Further, since the working gas pressure tends to decrease during the cooling process in the regeneration operation as compared with the exhaust operation, it is preferable to lower the reference pressure.

10 クライオポンプ、 12 冷凍機、 14 パネル構造体、 16 熱シールド、 22 第1冷却ステージ、 23 第1温度センサ、 24 第2冷却ステージ、 25 第2温度センサ、 26 冷凍機用モータ、 28 閉塞部、 31 開口部、 32 バッフル、 40 圧縮機、 43 第1圧力センサ、 45 第2圧力センサ、 60 圧縮機用モータ、 100 CPコントローラ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cryopump, 12 Refrigerator, 14 Panel structure, 16 Heat shield, 22 1st cooling stage, 23 1st temperature sensor, 24 2nd cooling stage, 25 2nd temperature sensor, 26 Refrigerator motor, 28 Closure part , 31 opening, 32 baffle, 40 compressor, 43 first pressure sensor, 45 second pressure sensor, 60 motor for compressor, 100 CP controller.

Claims (4)

冷凍機と、前記冷凍機により冷却されるクライオパネルと、を備えるクライオポンプと、
前記冷凍機に作動気体を供給するための圧縮機と、
前記クライオポンプを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記圧縮機の作動気体圧を監視し、
前記圧縮機に複数のクライオポンプが接続されており、
前記制御部は、少なくとも1つのクライオポンプにおいて前記クライオパネルが目標温度に制御され、かつすべてのクライオポンプが再生中ではないときに、前記圧縮機を監視することを特徴とする真空排気システム。
A cryopump comprising a refrigerator and a cryopanel cooled by the refrigerator;
A compressor for supplying working gas to the refrigerator;
A control unit for controlling the cryopump,
The control unit monitors the working gas pressure of the compressor ,
A plurality of cryopumps are connected to the compressor,
The vacuum evacuation system , wherein the controller monitors the compressor when the cryopanel is controlled to a target temperature in at least one cryopump and all the cryopumps are not being regenerated .
前記制御部は、前記クライオパネルを目標温度に制御するよう前記冷凍機の運転周波数を制御することを特徴とする請求項1に記載の真空排気システム。   The vacuum exhaust system according to claim 1, wherein the control unit controls an operating frequency of the refrigerator so as to control the cryopanel to a target temperature. 前記制御部は、前記圧縮機の出入口間の差圧を目標圧に制御するよう前記圧縮機の運転周波数を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の真空排気システム。   The vacuum exhaust system according to claim 1, wherein the control unit controls an operating frequency of the compressor so as to control a differential pressure between the inlet and outlet of the compressor to a target pressure. 前記制御部は、前記圧縮機の作動気体圧が基準圧を設定時間以上継続して下回っているか否かを監視することを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の真空排気システム。 Wherein, the vacuum evacuation system according to any of claims 1 to 3, characterized in that the operating gas pressure of the compressor to monitor whether below continues the reference pressure set time or more.
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