JP5557786B2 - クライオポンプのための蓋構造、クライオポンプ、クライオポンプの立ち上げ方法、及びクライオポンプの保管方法 - Google Patents

Description

本発明は、クライオポンプのための蓋構造、クライオポンプ、クライオポンプの立ち上げ方法、及びクライオポンプの保管方法に関する。

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。気体の吸着のためにクライオパネルに活性炭が接着されている。

特開平２−３０８９８５号公報

クライオポンプの不使用時例えば保管時や輸送時においてもクライオパネル上の吸着剤は周囲の成分を吸着しうる。例えば、クライオポンプが出荷されてその使用が開始されるまでにクライオポンプの内部に外気が進入可能である場合、吸着剤は多量の水分を吸着しうる。クライオポンプの使用に先立って、補助的な他の真空ポンプを用いてクライオポンプの作動圧力まで真空引きされる。このとき活性炭から吸着されていた成分が放出され、作動圧力に到達するまでに時間を要することになる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、クライオポンプをその使用開始のときまで良好な状態で保管することにある。

本発明のある態様の蓋構造は、クライオポンプの内部を負圧に保つための蓋構造であって、クライオポンプのポンプ口を塞ぐための蓋本体を備え、前記蓋本体は、クライオポンプの内部を外部に連通する小孔を有し、前記小孔を塞ぐための閉塞部材をさらに備える。

この態様によると、クライオポンプの使用開始に当たり、閉塞部材を取り外すという簡単な作業で真空破壊をすることができるので、クライオポンプの内部を真空または負圧として保管することが現実的に容易となる。クライオポンプの内部を減圧することにより、クライオポンプ、特に内蔵されている吸着剤を保管当初の良好な状態に保つことができる。

本発明の別の態様は、クライオポンプの立ち上げ方法である。この方法は、クライオポンプに取り付けられている蓋構造の閉塞部材を蓋本体から取り外すことにより、クライオポンプ内部の負圧を解除することを含む。

本発明の別の態様は、クライオポンプの保管方法である。この方法は、クライオポンプにより排気する気体を受け入れるためのクライオポンプのポンプ口を蓋で塞ぐことと、クライオポンプの内部を外部に連通する流体経路を通じてクライオポンプの内部を減圧することと、を含む。

本発明によれば、クライオポンプを良好に保管することができる。

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図である。 本発明の一実施形態に係るクライオポンプのためのポンプ蓋を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係るクライオポンプの保管方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るクライオポンプの立ち上げ方法を説明するためのフローチャートである。

図１は、本発明の一実施形態に係るクライオポンプ１０を模式的に示す図である。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に取り付けられて、真空チャンバ内部の真空度を所望のプロセスに要求されるレベルまで高めるために使用される。クライオポンプ１０は、クライオポンプ容器３０と、放射シールド４０と、冷凍機５０と、を含んで構成される。

冷凍機５０は、例えばギフォード・マクマホン式冷凍機（いわゆるＧＭ冷凍機）などの冷凍機である。冷凍機５０は、第１シリンダ１１、第２シリンダ１２、第１冷却ステージ１３、第２冷却ステージ１４、バルブ駆動モータ１６を備える。第１シリンダ１１と第２シリンダ１２は直列に接続される。第１シリンダ１１の第２シリンダ１２との結合部側には第１冷却ステージ１３が設置され、第２シリンダ１２の第１シリンダ１１から遠い側の端には第２冷却ステージ１４が設置される。図１に示す冷凍機５０は、二段式の冷凍機であり、シリンダを直列に二段組み合わせてより低い温度を達成している。冷凍機５０は冷媒管１８を介して圧縮機５２に接続される。

圧縮機５２は、例えばヘリウム等の冷媒ガス、すなわち作動気体を圧縮して、冷媒管１８を介して冷凍機５０に供給する。冷凍機５０は、作動気体を蓄冷器を通過させることにより冷却しつつ、まず第１シリンダ１１の内部の膨張室で、次いで第２シリンダ１２の内部の膨張室で膨張させてさらに冷却する。蓄冷器は膨張室内部に組み込まれている。これにより、第１シリンダ１１に設置される第１冷却ステージ１３は第１の冷却温度レベルに冷却され、第２シリンダ１２に設置される第２冷却ステージ１４は第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。例えば、第１冷却ステージ１３は６５Ｋ〜１００Ｋ程度に冷却され、第２冷却ステージ１４は１０Ｋ〜２０Ｋ程度に冷却される。

膨張室で順次膨張することで吸熱し、各冷却ステージを冷却した作動気体は、再び蓄冷器を通過し、冷媒管１８を経て圧縮機５２に戻される。圧縮機５２から冷凍機５０へ、また冷凍機５０から圧縮機５２への作動気体の流れは、冷凍機５０内のロータリバルブ（図示せず）により切り替えられる。バルブ駆動モータ１６は、外部電源から電力の供給を受けて、ロータリバルブを回転させる。

冷凍機５０を制御するための制御部２０が設けられている。制御部２０は、第１冷却ステージ１３または第２冷却ステージ１４の冷却温度に基づいて冷凍機５０を制御する。そのために、第１冷却ステージ１３または第２冷却ステージ１４に温度センサ（図示せず）が設けられていてもよい。制御部２０は、バルブ駆動モータ１６の運転周波数を制御することにより冷却温度を制御してもよい。そのために制御部２０は、バルブ駆動モータ１６を制御するためのインバータを備えてもよい。制御部２０は圧縮機５２、及び後述する各バルブを制御するよう構成されていてもよい。制御部２０はクライオポンプ１０に一体に設けられていてもよいし、クライオポンプ１０とは別体の制御装置として構成されていてもよい。

図１に示されるクライオポンプ１０は、いわゆる横型のクライオポンプである。横型のクライオポンプとは一般に、冷凍機の第２冷却ステージ１４が筒状の放射シールド４０の軸方向に交差する方向（通常は直交方向）に沿って放射シールド４０の内部に挿入されているクライオポンプである。なお、本発明はいわゆる縦型のクライオポンプにも同様に適用することができる。縦型のクライオポンプとは、放射シールドの軸方向に沿って冷凍機が挿入されているクライオポンプである。

クライオポンプ容器３０は、一端に開口を有し他端が閉塞されている円筒状の形状に形成された部位（以下、「胴部」と呼ぶ）３２を有する。この開口は、クライオポンプが接続されるスパッタ装置等の真空チャンバから排気されるべき気体を受け入れるためのポンプ口３４として、設けられている。ポンプ口３４はクライオポンプ容器３０の胴部３２の上端部内面により画定される。また胴部３２にはポンプ口３４としての開口とは別に、冷凍機５０を挿通するための開口３７が形成されている。胴部３２の開口３７には円筒状の冷凍機収容部３８の一端が取り付けられ、他端は冷凍機５０のハウジングに取り付けられている。冷凍機収容部３８は冷凍機５０の第１シリンダ１１を収容する。

またクライオポンプ容器３０の胴部３２の上端には径方向外側に向けて取付フランジ３６が延びている。クライオポンプ１０は、取付フランジ３６を用いて取付先の真空チャンバに取り付けられる。

クライオポンプ容器３０は、クライオポンプ１０の内部と外部とを隔てるために設けられている。上述のようにクライオポンプ容器３０は胴部３２と冷凍機収容部３８とを含んで構成されており、胴部３２及び冷凍機収容部３８の内部は共通の圧力に気密に保持される。これによりクライオポンプ容器３０は、クライオポンプ１０の排気運転中は真空容器として機能する。クライオポンプ容器３０の外面は、クライオポンプ１０の動作中、すなわち冷凍機が作動している間も、クライオポンプ１０の外部の環境にさらされるため、放射シールド４０よりも高い温度に維持される。典型的にはクライオポンプ容器３０の温度は環境温度に維持される。ここで環境温度とは、クライオポンプ１０が設置されている場所の温度、またはその温度に近い温度をいい、例えば室温程度である。

また、クライオポンプ容器３０の冷凍機収容部３８の内部に圧力センサ５４が設けられている。圧力センサ５４は、冷凍機収容部３８の内部圧力すなわちクライオポンプ容器３０の圧力を周期的に測定し、測定圧力を示す信号を制御部２０に出力する。圧力センサ５４はその出力を通信可能に制御部２０に接続されている。なお圧力センサ５４はクライオポンプ容器３０の胴部３２に設けられてもよい。

圧力センサ５４は、クライオポンプ１０により実現される高い真空レベルと大気圧レベルの両方を含む広い計測範囲を有する。少なくとも再生処理中に生じ得る圧力範囲を計測範囲に含むことが望ましい。圧力センサ５４として、本実施形態では例えばクリスタルゲージを使用することが好ましい。クリスタルゲージとは、水晶振動子の振動抵抗が圧力によって変化する現象を利用して圧力を測定するセンサである。あるいは圧力センサ５４はピラニー真空計であってもよい。なお、真空レベルの測定用の圧力センサと、大気圧レベルの測定用の圧力センサとが、個別にクライオポンプ１０に設けられていてもよい。

クライオポンプ容器３０には、ベントバルブ７０、ラフバルブ７２、及びパージバルブ７４が接続されている。ベントバルブ７０、ラフバルブ７２、及びパージバルブ７４はそれぞれ制御部２０により開閉が制御される。

ベントバルブ７０は、排出ライン８０の例えば末端に設けられている。あるいはベントバルブ７０は排出ライン８０の中途に設けられ末端には放出された流体を回収するためのタンク等が設けられていてもよい。ベントバルブ７０が開弁されることにより排出ライン８０の流れが許容され、ベントバルブ７０が閉弁されることにより排出ライン８０の流れが遮断される。排出される流体は基本的にはガスであるが、液体または気液の混合物であってもよい。例えばクライオポンプ１０に凝縮されたガスの液化物が排出流体に混在していてもよい。ベントバルブ７０が開弁されることにより、クライオポンプ容器３０の内部に生じた陽圧を外部に解放することができる。

排出ライン８０は、クライオポンプ１０の内部を外部に連通するための、ポンプ口３４とは異なる流体経路であると言える。よって、排出ライン８０に適切な真空ポンプを設けることにより、または排出ライン８０を適切な真空ポンプへと接続することにより、排出ライン８０を通じてクライオポンプ１０の内部を減圧することが可能である。

排出ライン８０は、クライオポンプ１０の内部空間から外部環境へと流体を排出するための排出ダクト８２を含む。排出ダクト８２は例えばクライオポンプ容器３０の冷凍機収容部３８に接続されている。排出ダクト８２は流れ方向に直交する断面が円形のダクトであるが、その他のいかなる断面形状を有してもよい。排出ライン８０は、排出ダクト８２を排出される流体から異物を除去するためのフィルタを含んでもよい。このフィルタは、排出ライン８０においてベントバルブ７０の上流に設けられていてもよい。

ベントバルブ７０は、いわゆる安全弁としても機能するよう構成されている。ベントバルブ７０は、排出ダクト８２に設けられている例えば常閉型の制御弁である。ベントバルブ７０は更に、所定の差圧が作用したときに機械的に開弁されるよう閉弁力が予め設定されている。この設定差圧は例えば、クライオポンプ容器３０に作用し得る内圧やポンプ容器３０の構造的な耐久性等を考慮して適宜設定することができる。クライオポンプ１０の外部環境は通常大気圧であるから、設定差圧は大気圧を基準として所定の値に設定される。

ベントバルブ７０は通常、例えば再生中などのようにクライオポンプ１０から流体を放出するときに制御部２０によって開弁される。放出すべきでないときは制御部２０によってベントバルブ７０は閉弁される。一方、ベントバルブ７０は、設定差圧が作用したときに機械的に開弁される。このため、クライオポンプ内部が何らかの理由で高圧となったときに制御を要することなくベントバルブ７０は機械的に開弁される。それにより内部の高圧を逃がすことができる。こうしてベントバルブ７０は安全弁として機能する。このようにベントバルブ７０を安全弁と兼用することにより、２つの弁をそれぞれ設ける場合に比べてコストダウンや省スペース化という利点を得られる。

ラフバルブ７２は、粗引きポンプ７３に接続される。ラフバルブ７２もまた、クライオポンプ１０の内部を外部に連通するポンプ口３４とは異なる流体経路に設けられている。ラフバルブ７２の開閉により、粗引きポンプ７３とクライオポンプ１０とが連通または遮断される。粗引きポンプ７３は典型的にはクライオポンプ１０とは別の真空装置として設けられ、例えばクライオポンプ１０が接続される真空チャンバを含む真空システムの一部を構成する。ラフバルブ７２を開きかつ粗引きポンプ７３を動作させることにより、クライオポンプ１０の内部を減圧することができる。

パージバルブ７４は図示しないパージガス供給装置に接続される。パージガスは例えば窒素ガスである。制御部２０がパージバルブ７４を制御することにより、パージガスのクライオポンプ１０への供給が制御される。

放射シールド４０は、クライオポンプ容器３０の内部に配設されている。放射シールド４０は、一端に開口を有し他端が閉塞されている円筒状の形状、すなわちカップ状の形状に形成されている。放射シールド４０は、図１に示されるような一体の筒状に構成されていてもよく、また、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。

クライオポンプ容器３０の胴部３２及び放射シールド４０はともに略円筒状に形成されており、同軸に配設されている。クライオポンプ容器３０の胴部３２の内径が放射シールド４０の外径を若干上回っており、放射シールド４０はクライオポンプ容器３０の胴部３２の内面との間に若干の間隔をもってクライオポンプ容器３０とは非接触の状態で配置される。すなわち、放射シールド４０の外面は、クライオポンプ容器３０の内面と対向している。なお、クライオポンプ容器３０の胴部３２および放射シールド４０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、放射シールド４０の形状はクライオポンプ容器３０の胴部３２の内面形状に相似する形状とされる。

放射シールド４０は、第２冷却ステージ１４およびこれに熱的に接続される低温クライオパネル６０を主にクライオポンプ容器３０からの輻射熱から保護する放射シールドとして設けられている。第２冷却ステージ１４は、放射シールド４０の内部において放射シールド４０のほぼ中心軸上に配置される。放射シールド４０は、第１冷却ステージ１３に熱的に接続された状態で固定され、第１冷却ステージ１３と同程度の温度に冷却される。

低温クライオパネル６０は、例えば複数のパネル６４を含む。パネル６４は例えば、それぞれが円すい台の側面の形状、いわば傘状の形状を有する。各パネル６４は、第２冷却ステージ１４に取り付けられているパネル取付部材６６に取り付けられている。各パネル６４には通常、活性炭等の吸着剤（図示せず）が設けられている。吸着剤は例えばパネル６４の裏面に接着されている。パネル取付部材６６に複数のパネル６４が互いに間隔をあけて取り付けられている。複数のパネル６４は、ポンプ口３４から見てポンプ内部に向かう方向に配列されている。

放射シールド４０の吸気口には、真空チャンバ等からの輻射熱から第２冷却ステージ１４およびこれに熱的に接続される低温クライオパネル６０を保護するために、バッフル６２が設けられている。バッフル６２は、例えば、ルーバ構造やシェブロン構造に形成される。バッフル６２は、放射シールド４０の中心軸を中心とする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。バッフル６２は放射シールド４０の開口側の端部に取り付けられており、放射シールド４０と同程度の温度に冷却される。

放射シールド４０の側面には冷凍機取付孔４２が形成されている。冷凍機取付孔４２は、放射シールド４０の中心軸方向に関して放射シールド４０側面の中央部に形成されている。放射シールド４０の冷凍機取付孔４２はクライオポンプ容器３０の開口３７と同軸に設けられている。冷凍機５０の第２シリンダ１２及び第２冷却ステージ１４は冷凍機取付孔４２から放射シールド４０の中心軸方向に垂直な方向に沿って挿入されている。放射シールド４０は、冷凍機取付孔４２において第１冷却ステージ１３に熱的に接続された状態で固定される。

なお放射シールド４０が第１冷却ステージ１３に直接取り付けられる代わりに、接続用のスリーブによって放射シールド４０が第１冷却ステージ１３に取り付けられてもよい。このスリーブは例えば、第２シリンダ１２の第１冷却ステージ１３側の端部を包囲し、放射シールド４０を第１冷却ステージ１３に熱的に接続するための伝熱部材である。

上記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、まずその作動前にラフバルブ７２を通じて粗引きポンプ７３でクライオポンプ容器３０の内部を１Ｐａ程度にまで粗引きする。圧力は圧力センサ５４により測定される。その後クライオポンプ１０を作動させる。制御部２０による制御のもとで、冷凍機５０の駆動により第１冷却ステージ１３及び第２冷却ステージ１４が冷却され、これらに熱的に接続されている放射シールド４０、バッフル６２、クライオパネル６０も冷却される。

冷却されたバッフル６２は、真空チャンバ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６２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６２を通過して放射シールド４０内部へと進入する。進入した気体分子のうちクライオパネル６０の冷却温度で蒸気圧が充分に低くなる気体は、クライオパネル６０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、クライオパネル６０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は取付先の真空チャンバの真空度を所望のレベルに到達させることができる。

図２は、本発明の一実施形態に係るクライオポンプ１０のためのポンプ蓋１００を模式的に示す図である。図２には、ポンプ蓋１００がクライオポンプ１０に取り付けられている様子を示す。ポンプ蓋１００は、取付フランジ３６に取り付けられており、クライオポンプ１０の内部を外部に対し気密に閉塞するための蓋構造として設けられている。よって、ポンプ蓋１００でポンプ口３４を塞ぐことにより、外部の常圧に対してクライオポンプ１０の内部を負圧または真空に保つことができる。

ポンプ蓋１００は、ポンプ口３４を塞ぐための蓋本体１０２を備える。蓋本体１０２は例えば、ポンプ口３４の形状に対応する形状を有する板状部材である。一実施例においては、ポンプ口３４は円形であり、取付フランジ３６はポンプ口３４の外周に沿って環状に設けられている。この場合、蓋本体１０２は、ポンプ口３４よりも大径の円板部材であり、例えば取付フランジ３６の外径に等しい径を有する円板部材である。蓋本体１０２は例えば金属製である。蓋本体１０２は適切な取付方法により、例えばボルト及びナットを使用して、取付フランジ３６に取り付けられる。例えば蓋本体１０２は取付フランジ３６に等間隔に複数本のボルト及びナットにより固定される。なお以下では、クライオポンプ１０の内部を向くほうの蓋本体１０２の面を便宜上「下面」と呼び、外部を向く蓋本体１０２の面を「上面」と呼ぶ。後述の閉塞部材１０６についても同様である。

蓋本体１０２は、クライオポンプ１０の内部を外部に連通する小孔１０４を有する。小孔１０４は蓋本体１０２の上面と下面とを接続する開口である。小孔１０４は例えば円形開口であるが、任意の開口形状であってもよい。小孔１０４の大きさはポンプ口３４よりも小さく、具体的には閉塞部材１０６に作用する圧力を考慮して設計される。小孔１０４の直径または幅は例えば１ｍｍ乃至１０ｍｍであることが好ましい。小孔１０４は蓋本体１０２の中心部に形成されているが、これに限られず、クライオポンプ１０の内部を外部に連通するために蓋本体１０２の任意の位置に形成されてもよい。なお図２はクライオポンプ１０の側面を示すため、小孔１０４についてはその形成箇所に対応する蓋本体１０２の部位に破線で図示している。

蓋本体１０２の下面には、気密性を保証するためのシール部材例えばＯリングが取付フランジ３６に沿う環状の部位に設けられていてもよい。あるいは、蓋本体１０２の下面と取付フランジ３６との間に環状の弾性部材（例えばゴム部材）が介装されてもよい。この場合、蓋本体１０２、弾性部材、及び取付フランジ３６を貫通するボルトを使用して蓋本体１０２が取付フランジ３６に取り付けられてもよい。調整された高さを有する弾性部材を介装することにより、蓋本体１０２の下面とバッフル６２（図１参照）との間隙を適切に保つことができる。特に、バッフル６２の上端が取付フランジ３６よりも上方に突出している場合には、バッフル６２の上端を収容するよう蓋本体１０２の下面に凹部を加工してもよいが、上記の弾性部材を介装することがより簡単であり好ましい。

ポンプ蓋１００は、小孔１０４を塞ぐための閉塞部材１０６をさらに備える。閉塞部材１０６は例えば、小孔１０４の形状に対応する形状を有する板状部材である。一実施例においては、小孔１０４は円形であり、閉塞部材１０６は、小孔１０４よりも大径の円板小蓋である。閉塞部材１０６は、蓋本体１０２よりも小さい蓋部材である。閉塞部材１０６は例えば金属製である。

閉塞部材１０６は、蓋本体１０２の外側に取り付けられている。つまり、閉塞部材１０６の下面を蓋本体１０２の上面に当接させて、閉塞部材１０６は蓋本体１０２に取り付けられている。閉塞部材１０６は適切な取付方法により、例えばボルトまたはネジ等を使用して、小孔１０４を画定する蓋本体１０２の環状部位に取り付けられる。その環状部位に沿って閉塞部材１０６の下面には、蓋本体１０２との気密性を保証するためのシール部材例えばＯリングが設けられていてもよい。このようにして、閉塞部材１０６は、クライオポンプ１０の外側から取り外し可能に構成されている。

他の一実施例においては、閉塞部材１０６は、接着層を表面に有する基材、例えばシール、ステッカ、テープ等であってもよい。ポンプ蓋１００は、こうしたシールを小孔１０４に貼り付けることにより、小孔１０４が塞がれる構造であってもよい。この場合、シールの上面と下面との（すなわちクライオポンプ内外の）差圧に対する耐久性を考慮して、小孔１０４は上述の小蓋閉塞構造の場合に比べて小さくすることが望ましい。

次に、図３及び図４を参照して、クライオポンプ１０のためのポンプ蓋１００の使用方法を説明する。図３は、本発明の一実施形態に係るクライオポンプ１０の保管方法を説明するためのフローチャートである。図４は、本発明の一実施形態に係るクライオポンプ１０の立ち上げ方法を説明するためのフローチャートである。

図３に示される方法は、クライオポンプ１０を保管する際に作業者により行われ、例えば、クライオポンプ１０の製造工程の最終段階において客先への出荷及び輸送のために実行されてもよい。クライオポンプ１０の出荷に際してポンプ内部を負圧または真空保持し、客先への輸送時及び保管期間を通じてその負圧または真空保持を保持するクライオポンプの保管方法が提供される。

まず作業者は、クライオポンプにより排気する気体を受け入れるためのクライオポンプのポンプ口３４を蓋で塞ぐ（Ｓ１０）。一実施例においてはこの蓋は、上述のポンプ蓋１００である。ポンプ蓋１００の蓋本体１０２が適切な取付方法により、例えばボルト及びナットを使用して、クライオポンプ１０の取付フランジ３６に装着される。ポンプ蓋１００の小孔１０４は、閉塞部材１０６により予め閉鎖されている。よって、ポンプ蓋１００がクライオポンプ１０に装着されることにより、クライオポンプ１０の内部は気密状態となる。

次に作業者は、クライオポンプ１０の内部を外部に連通する流体経路を通じてクライオポンプ１０の内部を減圧する（Ｓ１２）。一実施例においては、ポンプ口３４はポンプ蓋１００で既に塞がれているので、この流体経路はポンプ口３４を経由する経路とは異なる流体経路である。一実施例においては、クライオポンプ１０の内外をつなぐバルブのいずれかを通じてクライオポンプ１０の内部を減圧する。

好ましい一実施例においては、粗引きポンプ７３を使用してラフバルブ７２を通じてクライオポンプ１０の内部が真空引きされる。クライオポンプ１０の内部は適切な設定圧力以下、例えば０．１気圧以下に減圧される。この圧力は例えば、クライオポンプ１０に内蔵されている吸着剤をその圧力下で長期に保存したときの気体（特に水分）の吸着量が許容範囲となるように、適宜、実験によりまたは経験的見地から定めることができる。一実施例においては、この真空引きのための粗引きポンプ７３の作動時間はクライオポンプ１０の内部を設定圧力以下にするのに十分な長さに実験等により適宜定められる。

また、一実施例においては、真空引き後のクライオポンプ１０の内部圧力を検証してもよい（Ｓ１４）。例えば圧力センサ５４（例えばクリスタルゲージ）を動作させることにより、クライオポンプ１０の内部の負圧が上記の設定圧力以下にあるか否かを確認してもよい。内部負圧が設定圧力以下にあることが確認された場合には、作業者は処理を終了する。内部負圧が設定圧力まで減圧されていない場合には、再度真空引きを実行してもよい。なお、通常は上記の作動時間の真空引きにより設定圧力以下に到達するので、この検証工程は省略されてもよい。

一実施例においては、圧力センサ５４を動作させる内部負圧の検証工程は、クライオポンプ１０の保管中に随時実行するようにしてもよい。圧力センサ５４により測定されたクライオポンプ１０の圧力が設定圧力以下にある場合には、クライオポンプ１０に内蔵される吸着剤がその時点まで継続して当初の保管状態に保たれていることが保証される。こうして、圧力センサ５４の出力に基づいてクライオポンプ１０の保管状態を検証する方法が提供される。クライオポンプ１０が良好に保管されていたか否かを簡単に確認することができる。

本発明の一実施形態に係るクライオポンプ１０の保管方法によれば、内部を負圧または真空に保持することにより、余分な成分（例えば水分）のポンプ内部への侵入を防ぐことができる。よって、クライオパネル上の吸着剤例えば活性炭が保管中にこうした余分な成分を過度に吸着するのを防ぐことができる。また、乾燥空気または窒素を密封する代替案よりも低コストで良好に保管可能であると期待できる。窒素などが過度に吸着されることによる悪影響を懸念する必要もない。さらに、ポンプ口３４に蓋をして保管することにより、異物の侵入も防止することができる。

図４に示される方法は、クライオポンプ１０を真空チャンバ等のクライオポンプ取付先に取り付けて運転を開始する際に作業者により実行される。クライオポンプ１０には、本発明の一実施形態に係るポンプ蓋１００が装着されている。クライオポンプ１０を新規に取り付けて、または既存のクライオポンプ１０と交換して、クライオポンプ１０の通常の真空排気運転を開始するためのクライオポンプ立ち上げ方法が提供される。この立ち上げ方法は、上記のクライオポンプ保管方法を適用したクライオポンプ１０を予備機として準備することを含んでもよい。その予備機と使用中のクライオポンプ１０とを交換し、予備機を稼動させる。取り外されたクライオポンプ１０にはメンテナンスが施される。

一実施例においては、まず作業者は、保管されていたクライオポンプ１０の内部圧力を検証してもよい（Ｓ２０）。上記の検証工程と同様に、例えば圧力センサ５４（例えばクリスタルゲージ）を動作させることにより、クライオポンプ１０の内部の負圧が上記の設定圧力以下にあるか否かを確認してもよい。内部負圧が設定圧力以下にあることが確認された場合には、作業者は処理を続行する。内部負圧が設定圧力を超える場合には、処理を一旦終了し、別の予備機を準備する。

なお、この検証工程は省略されてもよく、作業者は次工程の閉塞部材１０６を取り外したときの外気の流入具合（例えば、流れによる生じる音など）から予備機の保管状態を推測してもよい。例えば、外気の流入音が感知されない場合には、何らかの原因で保管中にクライオポンプ内部が大気圧に戻っているものと考えられる。よって、こうした場合には処理を一旦終了し、別の予備機を準備する。

作業者は、ポンプ蓋１００の閉塞部材１０６を蓋本体１０２から取り外す（Ｓ２２）。閉塞部材１０６は、蓋本体１０２に比べて相当に寸法の小さい蓋部材またはシール等であるため、作用する差圧は十分に小さく、容易に取り外すことができる。こうして、クライオポンプ１０の内部の負圧解除または真空破壊を簡単に行うことができる。

次いで作業者は、蓋本体１０２をクライオポンプ１０の取付フランジ３６から取り外す（Ｓ２４）。クライオポンプ１０のポンプ口３４が開放される。クライオポンプ１０は取付フランジ３６を介して取付先である真空チャンバ等に取り付けられる（Ｓ２６）。粗引きポンプ７３を使用して、クライオポンプ１０は運転開始に必要とされる真空度まで真空引きされる。この予備的な真空引きの後に、クライオポンプ１０の真空排気運転のためのクライオパネル冷却、いわゆるクールダウン工程が開始される。こうして、クライオポンプ１０の装置据え付けが行われ、本発明の一実施形態に係る立ち上げ方法は終了する。引き続いて、クライオポンプ１０の通常の排気運転へと移行する。

本発明の一実施形態に係るクライオポンプ１０の保管方法によれば、クライオポンプの装置据え付けの所要時間を短縮することができる。主としてクールダウン開始に必要な真空度に到達するまでの補助ポンプ（例えば粗びきポンプ７３）による粗引き時間を大幅に短縮することができる。クライオパネル上の吸着剤は保管当初の新鮮な状態にあり真空引きの際に実質的にガスを放出しないと考えられ、保管状態が良好でなかった場合に比べて、例えば１〜２時間の粗引き時間の短縮が予測される。

クライオポンプ１０の内部が真空である場合にポンプ口３４から蓋本体１０２を取り外すのは、大気圧が外側から蓋を押さえる力として作用しているので、必ずしも容易でない。閉塞部材１０６が設けられていない実施例を想定すると、蓋をポンプ口３４から直接取り外す代わりに、いずれかのバルブを通じて真空破壊をすることになる。これらのバルブはクライオポンプ１０の真空排気運転において内部の高真空を確実に保持するための構成を有する真空バルブであるから、こうした場合に単純にバルブを開放するのはやはり必ずしも容易でない。よって、真空破壊はいずれかのバルブを取り外すことにより行うこととなる。取り外し作業が作業者の負担となるとともに、再度のバルブ取付作業において誤ってバルブに異物を噛み込んでしまうことにより真空保持機能の低下が生じるおそれもある。

本発明の一実施形態によれば、蓋本体１０２を直接取り外すよりも小さい力で容易に真空破壊をすることのできる閉塞部材１０６を蓋構造に組み込むことで、こうした問題が取り除かれる。クライオポンプ１０の真空保持による保管を実際上容易に適用することができる。

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

閉塞部材１０６が小蓋部材である場合には再利用可能である点で好ましいが、本発明はそれに限られない。例えば、閉塞部材１０６は、蓋本体１０２に固定され、または一体に形成されている閉塞部分であってもよい。閉塞部分は例えばその周囲の部位よりも相当に薄く形成されている。作業者はこの閉塞部分に適切な工具で穴を開けることにより真空破壊をしてもよい。

閉塞部材１０６が接着層を表面に有する基材である場合には、蓋本体１０２の内側（すなわち下面）に貼り付けて小孔１０４を塞ぐようにしてもよい。この場合、作業者は蓋本体１０２の外側から適切な工具を小孔１０４に挿入し、閉塞部材１０６を破ることで真空破壊をしてもよい。閉塞部材１０６が内側に貼られているので、誤って（または意図的に）保管中に閉塞部材１０６が除去または損傷される可能性を減らすことができる。

上述の実施例においてはクライオポンプ１０内部を外部に連通するポンプ口３４とは異なる流体経路を通じて保管のための減圧が行われているが、クライオポンプ１０内部を外部に連通する流体経路はポンプ口３４を経由していてもよい。その場合、作業者は、ポンプ蓋１００を通じてクライオポンプ１０の内部を減圧してもよい。

一実施例においては、ポンプ蓋１００の小孔１０４を通じてクライオポンプ１０内部が減圧されてもよい。減圧後に、小孔１０４が閉塞部材１０６で閉鎖されてもよい。すなわち、上述の実施例では小孔１０４の閉鎖されたポンプ蓋１００がクライオポンプ１０に装着され減圧が行われるが、本変形例では、ポンプ蓋１００のクライオポンプ１０への取付及び内部減圧の後に、ポンプ蓋１００の小孔１０４が閉鎖される。この場合、閉塞部材１０６は、接着層を表面に有する基材、例えばシール、ステッカ、テープ等であってもよい。速やかに小孔１０４を閉じることにより、減圧完了から小孔１０４の閉塞までの間のクライオポンプ１０内部圧力の上昇は十分に小さく抑えることが可能である。

１０ クライオポンプ、 １１ 第１シリンダ、 １２ 第２シリンダ、 １３ 第１冷却ステージ、 １４ 第２冷却ステージ、 ２０ 制御部、 ３０ クライオポンプ容器、 ４０ 放射シールド、 ４３ 冷凍機挿通孔、 ５０ 冷凍機、 ６０ 低温クライオパネル、 ７０ ベントバルブ、 ７２ ラフバルブ、 ８０ 排出ライン、 ８２ 排出ダクト、 １００ ポンプ蓋、 １０２ 蓋本体、 １０４ 小孔、 １０６ 閉塞部材。

Claims (5)

1. クライオポンプの内部を負圧に保つための蓋構造であって、
   クライオポンプのポンプ口を塞ぐための蓋本体を備え、
   前記蓋本体は、クライオポンプの内部を外部に連通する小孔を有し、
   前記小孔を塞ぐための閉塞部材をさらに備えることを特徴とする蓋構造。
2. 前記閉塞部材は、前記蓋本体の外側に取り付けられている小蓋、または接着層を表面に有する基材を含むことを特徴とする請求項１に記載の蓋構造。
3. 請求項１または２に記載の蓋構造を備えることを特徴とするクライオポンプ。
4. クライオポンプの立ち上げ方法であって、
   クライオポンプに取り付けられている請求項１または２に記載の蓋構造の閉塞部材を蓋本体から取り外すことにより、クライオポンプ内部の負圧を解除することを含むことを特徴とするクライオポンプの立ち上げ方法。
5. クライオポンプの保管方法であって、
   クライオポンプにより排気する気体を受け入れるためのクライオポンプのポンプ口を蓋で塞ぐことと、
   クライオポンプの内部を外部に連通する流体経路を通じてクライオポンプの内部を減圧することと、を含むクライオポンプの保管方法。

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