JP6952168B2 - Cryopump and cryopump control method - Google Patents

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Description

本発明は、クライオポンプ及びクライオポンプ制御方法に関する。 The present invention relates to a cryopump and a cryopump control method.

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。 A cryopump is a vacuum pump that captures and exhausts gas molecules by condensing or adsorbing on a cryopanel cooled to an extremely low temperature. Cryopumps are generally used to realize a clean vacuum environment required for semiconductor circuit manufacturing processes and the like.

特許第４９１２４３８号公報Japanese Patent No. 4912438

長期の使用によりクライオポンプの排気性能が劣化した場合、クライオポンプの修繕または新たなクライオポンプとの交換などのメンテナンスを行うことが推奨される。しかし、クライオポンプの用途によっては、メンテナンスの可能な時期は制約される。例えば、工場設備でクライオポンプが使用されている場合、製品の製造効率を最大化するように計画されたタイミングでメンテナンスを行うことが求められる。したがって、クライオポンプの排気性能に劣化の兆しが見えるとき、その後ある期間にわたり、あるいは、望ましくは計画されたメンテナンス時期まで、排気性能の劣化を抑制しながらクライオポンプの運転を続けることが望まれる。 If the exhaust performance of the cryopump deteriorates due to long-term use, it is recommended to perform maintenance such as repairing the cryopump or replacing it with a new cryopump. However, depending on the application of the cryopump, the time when maintenance is possible is limited. For example, when a cryopump is used in factory equipment, it is required to perform maintenance at a timing planned to maximize the manufacturing efficiency of the product. Therefore, when there are signs of deterioration in the exhaust performance of the cryopump, it is desirable to continue the operation of the cryopump for a certain period of time, or preferably until the planned maintenance period, while suppressing the deterioration of the exhaust performance.

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、クライオポンプの寿命をある程度延ばすことにある。 One exemplary object of an aspect of the invention is to extend the life of the cryopump to some extent.

本発明のある態様によると、クライオポンプは、１段クライオパネルと、２段クライオパネルと、前記１段クライオパネルおよび前記２段クライオパネルに熱的に結合され、前記１段クライオパネルを１段冷却温度に冷却し、前記２段クライオパネルを前記１段冷却温度より低い２段冷却温度に冷却する冷凍機と、前記１段冷却温度を１段目標温度に制御する１段温度制御を実行するよう構成された制御装置であって、前記１段温度制御の実行中に前記２段冷却温度の上昇を検知して前記冷凍機の冷凍能力を増加させるよう構成された制御装置と、を備える。 According to an aspect of the present invention, the cryopump is thermally coupled to the one-stage cryopanel, the two-stage cryopanel, the one-stage cryopanel and the two-stage cryopanel, and the one-stage cryopanel is combined with the one-stage cryopanel. A refrigerator that cools to a cooling temperature and cools the two-stage cryopanel to a two-stage cooling temperature lower than the one-stage cooling temperature and a one-stage temperature control that controls the one-stage cooling temperature to a one-stage target temperature are executed. The control device is configured to detect an increase in the two-stage cooling temperature during execution of the one-stage temperature control to increase the refrigerating capacity of the refrigerator.

本発明のある態様によると、クライオポンプの制御方法であって、前記クライオポンプは、１段クライオパネルと、２段クライオパネルと、前記１段クライオパネルおよび前記２段クライオパネルに熱的に結合され、前記１段クライオパネルを１段冷却温度に冷却し、前記２段クライオパネルを前記１段冷却温度より低い２段冷却温度に冷却する冷凍機と、を備え、本方法は、前記１段冷却温度を１段目標温度に制御する１段温度制御を実行することと、前記１段温度制御の実行中に前記２段冷却温度の上昇を検知して前記冷凍機の冷凍能力を増加させることと、を備える。 According to an aspect of the present invention, in a method of controlling a cryopump, the cryopump is thermally coupled to a one-stage cryopanel, a two-stage cryopanel, the one-stage cryopanel, and the two-stage cryopanel. The method comprises a refrigerator that cools the one-stage cryopanel to a one-stage cooling temperature and cools the two-stage cryopanel to a two-stage cooling temperature lower than the one-stage cooling temperature. To execute 1-stage temperature control that controls the cooling temperature to the 1-stage target temperature, and to detect an increase in the 2-stage cooling temperature during execution of the 1-stage temperature control to increase the refrigerating capacity of the refrigerator. And.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を装置、方法、システム、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを格納した記録媒体などの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above components and those in which the components and expressions of the present invention are mutually replaced between devices, methods, systems, computer programs, recording media storing computer programs, etc. are also the present invention. It is effective as an aspect of.

本発明によれば、クライオポンプの寿命をある程度延ばすことができる。 According to the present invention, the life of the cryopump can be extended to some extent.

ある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。It is a figure which shows typically the cryopump which concerns on a certain embodiment. ある実施形態に係るクライオポンプの制御装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the control device of the cryopump which concerns on a certain embodiment. 典型的なクライオポンプが長期間使用された結果としてとりうる温度プロファイルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the temperature profile which a typical cryopump can take as a result of long-term use. ある実施形態に係るクライオポンプの制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method of the cryopump which concerns on a certain embodiment. ある実施形態に係るクライオポンプの制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method of the cryopump which concerns on a certain embodiment. ある実施形態に係るクライオポンプが長期間使用された結果としてとりうる温度プロファイルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the temperature profile which can take as a result of long-term use of the cryopump which concerns on a certain embodiment. ある実施形態に係るクライオポンプが長期間使用された結果としてとりうる温度プロファイルの他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the temperature profile which can be obtained as a result of long-term use of the cryopump which concerns on a certain embodiment. 他の実施形態に係るクライオポンプの制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method of the cryopump which concerns on other embodiment.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。説明および図面において同一または同等の構成要素、部材、処理には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。図示される各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。実施の形態は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description and drawings, the same or equivalent components, members, and processes are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted as appropriate. The scales and shapes of the illustrated parts are set for convenience of explanation and are not interpreted in a limited manner unless otherwise specified. Embodiments are exemplary and do not limit the scope of the invention in any way. Not all features and combinations thereof described in the embodiments are essential to the invention.

典型的なクライオポンプは二段式の極低温冷凍機で冷却される。極低温冷凍機の運転周波数を１段と２段で異ならせることはできないから、１段と２段の冷凍能力は個別に制御することができない。クライオポンプ、とくにハイエンドのクライオポンプにおいては通例、１段の冷却温度を目標温度に維持するように温度制御がなされている。極低温冷凍機の１段または２段に制御可能なヒータが設置される場合は別として、２段の冷却温度は制御されていない。 A typical cryopump is cooled in a two-stage cryogenic refrigerator. Since the operating frequencies of the cryogenic refrigerator cannot be different between the 1st and 2nd stages, the refrigerating capacity of the 1st and 2nd stages cannot be controlled individually. Cryopumps, especially high-end cryopumps, are usually temperature-controlled to maintain the cooling temperature of one stage at the target temperature. The cooling temperature of the two stages is not controlled, except when a controllable heater is installed in the first or second stage of the cryogenic refrigerator.

長期の使用により極低温冷凍機の冷凍能力は徐々に劣化していく。劣化の影響は、より低温である２段の冷凍能力に顕著に現れる。そのため、長く使用されたクライオポンプにおいては、１段冷却温度は制御により維持されるが２段冷却温度は新品のクライオポンプほどには低くすることができない、といった運転状況が生じうる。そうした状況が進み、２段冷却温度がある限界まで高まると、クライオポンプの排気能力を保証することができない。この場合、クライオポンプの修繕または新たなクライオポンプとの交換などのメンテナンスを行うことが推奨される。 The refrigerating capacity of the cryogenic refrigerator gradually deteriorates due to long-term use. The effect of deterioration is noticeable on the lower temperature two-stage refrigeration capacity. Therefore, in a cryopump that has been used for a long time, an operating situation may occur in which the one-stage cooling temperature is maintained by control, but the two-stage cooling temperature cannot be as low as that of a new cryopump. If such a situation progresses and the two-stage cooling temperature rises to a certain limit, the exhaust capacity of the cryopump cannot be guaranteed. In this case, it is recommended to perform maintenance such as repairing the cryopump or replacing it with a new cryopump.

しかし、半導体回路製造設備など工場設備でクライオポンプが使用されている場合、クライオポンプのメンテナンスの可能な時期は制約される。こうした工場では、製品の製造効率を最大化するように計画されたタイミングでメンテナンスを行うことが強く要請されるからである。 However, when the cryopump is used in factory equipment such as semiconductor circuit manufacturing equipment, the maintenance period of the cryopump is limited. This is because such factories are strongly required to perform maintenance at the timing planned to maximize product manufacturing efficiency.

不測のメンテナンスを避けるために、計画されたメンテナンス時期にクライオポンプを予防的に交換することもしばしば行われている。これは、劣化の兆しなく健全に運転されていたクライオポンプが新品のクライオポンプに交換されるということである。余力を残したクライオポンプの残り寿命を利用せず、無駄にしているので、もったいない。 Cryopumps are often prophylactically replaced during planned maintenance periods to avoid unforeseen maintenance. This means that a cryopump that has been operating soundly without any signs of deterioration will be replaced with a new cryopump. It is a waste because the remaining life of the cryopump that has left the remaining power is not used and is wasted.

そこで、ある実施形態に係るクライオポンプの制御装置は、１段温度制御の実行中に２段冷却温度の上昇を検知して前記冷凍機の冷凍能力を増加させるよう構成されている。制御装置は、クライオポンプの性能の劣化の兆しとして、１段温度制御の実行中に発生する２段冷却温度の上昇を検知する。そのような兆しが検知された場合に、制御装置は、その検知時点以降の冷凍能力をそれ以前に比べて増強するように極低温冷凍機を制御する。 Therefore, the control device for the cryopump according to a certain embodiment is configured to detect an increase in the two-stage cooling temperature during execution of the one-stage temperature control to increase the refrigerating capacity of the refrigerator. The control device detects an increase in the two-stage cooling temperature that occurs during execution of the one-stage temperature control as a sign of deterioration in the performance of the cryopump. When such a sign is detected, the control device controls the cryogenic refrigerator so as to increase the refrigerating capacity after the detection time as compared with that before that.

このようにすれば、冷凍能力を増強せずに１段温度制御をそのまま継続した場合に比べて、２段冷却温度の上昇を遅らせることができる。クライオポンプのメンテナンスを要する限界の温度にまでクライオポンプの２段冷却温度が到達する時間を延ばすことができる。こうして、クライオポンプの寿命をある程度延ばすことができる。クライオポンプの運転を、望ましくは計画されたメンテナンス時期まで、排気性能の劣化を抑制しながら続けることが可能となる。 In this way, the rise in the two-stage cooling temperature can be delayed as compared with the case where the one-stage temperature control is continued as it is without increasing the refrigerating capacity. It is possible to extend the time it takes for the two-stage cooling temperature of the cryopump to reach the limit temperature that requires maintenance of the cryopump. In this way, the life of the cryopump can be extended to some extent. It is possible to continue the operation of the cryopump until the planned maintenance period, preferably while suppressing the deterioration of the exhaust performance.

図１は、ある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。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a cryopump 10 according to an embodiment. The cryopump 10 is attached to a vacuum chamber such as an ion implanter or a sputtering device and is used to increase the degree of vacuum inside the vacuum chamber to the level required for a desired process.

クライオポンプ１０は、気体を受け入れるための吸気口１２を有する。吸気口１２はクライオポンプ１０の内部空間１４への入口である。クライオポンプ１０が取り付けられた真空チャンバから吸気口１２を通じて、排気されるべき気体がクライオポンプ１０の内部空間１４に進入する。 The cryopump 10 has an intake port 12 for receiving gas. The intake port 12 is an inlet to the internal space 14 of the cryopump 10. The gas to be exhausted from the vacuum chamber to which the cryopump 10 is attached enters the internal space 14 of the cryopump 10 through the intake port 12.

なお以下では、クライオポンプ１０の構成要素の位置関係をわかりやすく表すために、「軸方向」、「径方向」との用語を使用することがある。軸方向は吸気口１２を通る方向を表し、径方向は吸気口１２に沿う方向を表す。便宜上、軸方向に関して吸気口１２に相対的に近いことを「上」、相対的に遠いことを「下」と呼ぶことがある。つまり、クライオポンプ１０の底部から相対的に遠いことを「上」、相対的に近いことを「下」と呼ぶことがある。径方向に関しては、吸気口１２の中心に近いことを「内」、吸気口１２の周縁に近いことを「外」と呼ぶことがある。なお、こうした表現はクライオポンプ１０が真空チャンバに取り付けられたときの配置とは関係しない。例えば、クライオポンプ１０は鉛直方向に吸気口１２を下向きにして真空チャンバに取り付けられてもよい。 In the following, the terms "axial direction" and "diameter direction" may be used in order to express the positional relationship of the components of the cryopump 10 in an easy-to-understand manner. The axial direction represents the direction passing through the intake port 12, and the radial direction represents the direction along the intake port 12. For convenience, the relative proximity to the intake port 12 in the axial direction may be referred to as "upper", and the relative distance in the axial direction may be referred to as "lower". That is, what is relatively far from the bottom of the cryopump 10 is sometimes called "upper", and what is relatively close to the bottom is called "lower". In the radial direction, the vicinity of the center of the intake port 12 may be referred to as "inside", and the vicinity of the periphery of the intake port 12 may be referred to as "outside". It should be noted that such an expression has nothing to do with the arrangement when the cryopump 10 is attached to the vacuum chamber. For example, the cryopump 10 may be mounted in the vacuum chamber with the intake port 12 facing downward in the vertical direction.

クライオポンプ１０は、冷却システム１５と、１段クライオパネル１８と、２段クライオパネル１９と、を備える。冷却システム１５は、１段クライオパネル１８及び２段クライオパネル１９を冷却するよう構成されている。冷却システム１５は、冷凍機１６と、圧縮機３６と、を備える。 The cryopump 10 includes a cooling system 15, a one-stage cryopanel 18, and a two-stage cryopanel 19. The cooling system 15 is configured to cool the one-stage cryopanel 18 and the two-stage cryopanel 19. The cooling system 15 includes a refrigerator 16 and a compressor 36.

冷凍機１６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）などの極低温冷凍機である。冷凍機１６は、第１冷却ステージ２０、第２冷却ステージ２１、第１シリンダ２２、第２シリンダ２３、第１ディスプレーサ２４、及び第２ディスプレーサ２５を備える二段式の冷凍機である。よって、冷凍機１６の高温段は、第１冷却ステージ２０、第１シリンダ２２、及び第１ディスプレーサ２４を備える。冷凍機１６の低温段は、第２冷却ステージ２１、第２シリンダ２３、及び第２ディスプレーサ２５を備える。よって以下では第１冷却ステージ２０及び第２冷却ステージ２１をそれぞれ高温段の低温端及び低温段の低温端と呼ぶこともできる。 The refrigerator 16 is a cryogenic refrigerator such as a Gifford-McMahon type refrigerator (so-called GM refrigerator). The refrigerator 16 is a two-stage refrigerator including a first cooling stage 20, a second cooling stage 21, a first cylinder 22, a second cylinder 23, a first displacer 24, and a second displacer 25. Therefore, the high temperature stage of the refrigerator 16 includes a first cooling stage 20, a first cylinder 22, and a first displacer 24. The low temperature stage of the refrigerator 16 includes a second cooling stage 21, a second cylinder 23, and a second displacer 25. Therefore, in the following, the first cooling stage 20 and the second cooling stage 21 can also be referred to as a low temperature end of the high temperature stage and a low temperature end of the low temperature stage, respectively.

第１シリンダ２２と第２シリンダ２３は直列に接続されている。第１冷却ステージ２０は、第１シリンダ２２と第２シリンダ２３との結合部に設置されている。第２シリンダ２３は第１冷却ステージ２０と第２冷却ステージ２１とを連結する。第２冷却ステージ２１は、第２シリンダ２３の末端に設置されている。第１シリンダ２２及び第２シリンダ２３それぞれの内部には第１ディスプレーサ２４及び第２ディスプレーサ２５が冷凍機１６の長手方向（図１において左右方向）に移動可能に配設されている。第１ディスプレーサ２４と第２ディスプレーサ２５とは一体に移動可能に連結されている。第１ディスプレーサ２４及び第２ディスプレーサ２５にはそれぞれ第１蓄冷器及び第２蓄冷器（図示せず）が組み込まれている。 The first cylinder 22 and the second cylinder 23 are connected in series. The first cooling stage 20 is installed at a joint portion between the first cylinder 22 and the second cylinder 23. The second cylinder 23 connects the first cooling stage 20 and the second cooling stage 21. The second cooling stage 21 is installed at the end of the second cylinder 23. Inside each of the first cylinder 22 and the second cylinder 23, a first displacer 24 and a second displacer 25 are arranged so as to be movable in the longitudinal direction (left-right direction in FIG. 1) of the refrigerator 16. The first displacer 24 and the second displacer 25 are integrally movably connected to each other. A first regenerator and a second regenerator (not shown) are incorporated in the first displacer 24 and the second displacer 25, respectively.

冷凍機１６の室温部には、駆動機構１７が設けられている。駆動機構１７は、第１ディスプレーサ２４及び第２ディスプレーサ２５のそれぞれが第１シリンダ２２及び第２シリンダ２３の内部を往復動可能とするように第１ディスプレーサ２４及び第２ディスプレーサ２５に接続されている。また駆動機構１７は、作動気体の吸入と吐出を周期的に繰り返すよう作動気体の流路を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を含み、駆動部はロータリーバルブを回転させるためのモータを含む。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。 A drive mechanism 17 is provided at a room temperature portion of the refrigerator 16. The drive mechanism 17 is connected to the first displayer 24 and the second displayer 25 so that the first displayer 24 and the second displayer 25 can reciprocate inside the first cylinder 22 and the second cylinder 23, respectively. .. Further, the drive mechanism 17 includes a flow path switching mechanism that switches the flow path of the working gas so as to periodically repeat the suction and discharge of 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 section includes, for example, a rotary valve, and the drive section includes a motor for rotating the rotary valve. The motor may be, for example, an AC motor or a DC motor. Further, the flow path switching mechanism may be a direct acting mechanism driven by a linear motor.

冷凍機１６は高圧導管３４及び低圧導管３５を介して圧縮機３６に接続される。冷凍機１６は、圧縮機３６から供給される高圧の作動気体（例えばヘリウム）を内部で膨張させて第１冷却ステージ２０及び第２冷却ステージ２１に寒冷を発生させる。圧縮機３６は、冷凍機１６で膨張した作動気体を回収し再び加圧して冷凍機１６に供給する。 The refrigerator 16 is connected to the compressor 36 via the high pressure conduit 34 and the low pressure conduit 35. The refrigerator 16 internally expands a high-pressure working gas (for example, helium) supplied from the compressor 36 to generate cold in the first cooling stage 20 and the second cooling stage 21. The compressor 36 collects the working gas expanded by the refrigerator 16 and pressurizes it again to supply it to the refrigerator 16.

具体的には、まず駆動機構１７が高圧導管３４と冷凍機１６の内部空間とを連通させる。圧縮機３６から高圧導管３４を通じて冷凍機１６に高圧の作動気体が供給される。冷凍機１６の内部空間が高圧の作動気体で満たされると、駆動機構１７は冷凍機１６の内部空間を低圧導管３５に連通させるよう流路を切り替える。これにより作動気体は膨張する。膨張した作動気体は圧縮機３６へと回収される。こうした作動気体の給排に同期して、第１ディスプレーサ２４及び第２ディスプレーサ２５のそれぞれが第１シリンダ２２及び第２シリンダ２３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１６は第１冷却ステージ２０及び第２冷却ステージ２１に寒冷を発生させる。 Specifically, first, the drive mechanism 17 communicates the high-pressure conduit 34 with the internal space of the refrigerator 16. High-pressure working gas is supplied from the compressor 36 to the refrigerator 16 through the high-pressure conduit 34. When the internal space of the refrigerator 16 is filled with the high-pressure working gas, the drive mechanism 17 switches the flow path so as to communicate the internal space of the refrigerator 16 with the low-pressure conduit 35. This causes the working gas to expand. The expanded working gas is recovered in the compressor 36. In synchronization with the supply and discharge of the working gas, the first displacer 24 and the second displacer 25 reciprocate inside the first cylinder 22 and the second cylinder 23, respectively. By repeating such a heat cycle, the refrigerator 16 generates cold in the first cooling stage 20 and the second cooling stage 21.

冷凍機１６は、第１冷却ステージ２０を１段冷却温度に冷却し、第２冷却ステージ２１を２段冷却温度に冷却するよう構成されている。２段冷却温度は１段冷却温度よりも低温である。例えば、第１冷却ステージ２０は６０Ｋ〜１３０Ｋ程度、または６５Ｋ〜１２０Ｋ程度、または、好ましくは８０Ｋ〜１００Ｋに冷却され、第２冷却ステージ２１は１０Ｋ〜２０Ｋ程度に冷却される。 The refrigerator 16 is configured to cool the first cooling stage 20 to the one-stage cooling temperature and the second cooling stage 21 to the two-stage cooling temperature. The two-stage cooling temperature is lower than the one-stage cooling temperature. For example, the first cooling stage 20 is cooled to about 60K to 130K, or 65K to 120K, or preferably 80K to 100K, and the second cooling stage 21 is cooled to about 10K to 20K.

冷凍機１６は、高温段を通じて低温段に作動気体を流すよう構成されている。すなわち、圧縮機３６から流入する作動気体は、第１シリンダ２２から第２シリンダ２３へと流れる。このとき第１ディスプレーサ２４及びその蓄冷器によって作動気体は第１冷却ステージ２０の温度に冷却される。こうして冷却された作動気体が低温段に供給される。 The refrigerator 16 is configured to flow a working gas through a high temperature stage to a low temperature stage. That is, the working gas flowing from the compressor 36 flows from the first cylinder 22 to the second cylinder 23. At this time, the working gas is cooled to the temperature of the first cooling stage 20 by the first displacer 24 and its cold storage. The working gas cooled in this way is supplied to the low temperature stage.

図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１６がクライオポンプ１０の軸方向に交差する（通常は直交する）よう配設されているクライオポンプである。 The illustrated cryopump 10 is a so-called horizontal cryopump. The horizontal cryopump is generally a cryopump in which the refrigerator 16 is arranged so as to intersect (usually orthogonally) the axial direction of the cryopump 10.

２段クライオパネル１９は、クライオポンプ１０の内部空間１４の中心部に設けられている。２段クライオパネル１９は例えば、複数のクライオパネル部材２６を含む。クライオパネル部材２６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。各クライオパネル部材２６には通常活性炭等の吸着剤（図示せず）が設けられている。吸着剤は例えばクライオパネル部材２６の裏面に接着されている。このようにして、２段クライオパネル１９は、気体分子を吸着するための吸着領域を備える。 The two-stage cryopanel 19 is provided in the center of the internal space 14 of the cryopump 10. The two-stage cryopanel 19 includes, for example, a plurality of cryopanel members 26. Each of the cryopanel members 26 has, for example, the shape of the side surface of the conical table, so to speak, the shape of an umbrella. Each cryopanel member 26 is usually provided with an adsorbent (not shown) such as activated carbon. The adsorbent is adhered to, for example, the back surface of the cryopanel member 26. In this way, the two-stage cryopanel 19 is provided with an adsorption region for adsorbing gas molecules.

クライオパネル部材２６はクライオパネル取付部材２８に取り付けられている。クライオパネル取付部材２８は第２冷却ステージ２１に取り付けられている。このようにして、２段クライオパネル１９は、第２冷却ステージ２１に熱的に接続されている。よって、２段クライオパネル１９は２段冷却温度に冷却される。 The cryopanel member 26 is attached to the cryopanel mounting member 28. The cryopanel mounting member 28 is mounted on the second cooling stage 21. In this way, the two-stage cryopanel 19 is thermally connected to the second cooling stage 21. Therefore, the two-stage cryopanel 19 is cooled to the two-stage cooling temperature.

１段クライオパネル１８は、放射シールド３０と入口クライオパネル３２とを備える。１段クライオパネル１８は、２段クライオパネル１９を包囲するよう２段クライオパネル１９の外側に設けられている。１段クライオパネル１８は第１冷却ステージ２０に熱的に接続されており、１段クライオパネル１８は１段冷却温度に冷却される。 The one-stage cryopanel 18 includes a radiation shield 30 and an entrance cryopanel 32. The one-stage cryopanel 18 is provided on the outside of the two-stage cryopanel 19 so as to surround the two-stage cryopanel 19. The one-stage cryopanel 18 is thermally connected to the first cooling stage 20, and the one-stage cryopanel 18 is cooled to the one-stage cooling temperature.

放射シールド３０は主として、クライオポンプ１０のハウジング３８からの輻射熱から２段クライオパネル１９を保護するために設けられている。放射シールド３０は、ハウジング３８と２段クライオパネル１９との間にあり、２段クライオパネル１９を囲む。放射シールド３０は、吸気口１２に向けて軸方向上端が開放されている。放射シールド３０は、軸方向下端が閉塞された筒形（例えば円筒）の形状を有し、カップ状に形成されている。放射シールド３０の側面には冷凍機１６の取付のための孔があり、そこから第２冷却ステージ２１が放射シールド３０の中に挿入されている。その取付孔の外周部にて放射シールド３０の外面に第１冷却ステージ２０が固定されている。こうして放射シールド３０は第１冷却ステージ２０に熱的に接続されている。 The radiation shield 30 is mainly provided to protect the two-stage cryopanel 19 from radiant heat from the housing 38 of the cryopump 10. The radiation shield 30 is located between the housing 38 and the two-stage cryopanel 19 and surrounds the two-stage cryopanel 19. The upper end of the radiation shield 30 is open toward the intake port 12 in the axial direction. The radiation shield 30 has a cylindrical shape (for example, a cylinder) in which the lower end in the axial direction is closed, and is formed in a cup shape. There is a hole on the side surface of the radiation shield 30 for mounting the refrigerator 16, from which the second cooling stage 21 is inserted into the radiation shield 30. The first cooling stage 20 is fixed to the outer surface of the radiation shield 30 at the outer peripheral portion of the mounting hole. In this way, the radiation shield 30 is thermally connected to the first cooling stage 20.

入口クライオパネル３２は、２段クライオパネル１９の軸方向上方に設けられ、吸気口１２において径方向に沿って配置されている。入口クライオパネル３２はその外周部が放射シールド３０の開口端に固定されて、放射シールド３０に熱的に接続されている。入口クライオパネル３２は、例えば、ルーバ構造やシェブロン構造に形成される。入口クライオパネル３２は、放射シールド３０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。 The inlet cryopanel 32 is provided above the two-stage cryopanel 19 in the axial direction, and is arranged along the radial direction at the intake port 12. The outer peripheral portion of the inlet cryopanel 32 is fixed to the open end of the radiation shield 30 and is thermally connected to the radiation shield 30. The entrance cryopanel 32 is formed in, for example, a louver structure or a chevron structure. The entrance cryopanel 32 may be formed concentrically around the central axis of the radiation shield 30, or may be formed in another shape such as a grid shape.

入口クライオパネル３２は、吸気口１２に入る気体を排気するために設けられている。入口クライオパネル３２の温度で凝縮する気体（例えば水分）がその表面に捕捉される。また、入口クライオパネル３２は、クライオポンプ１０の外部の熱源（例えば、クライオポンプ１０が取り付けられる真空チャンバ内の熱源）からの輻射熱から２段クライオパネル１９を保護するために設けられている。輻射熱だけではなく気体分子の進入も制限される。入口クライオパネル３２は、吸気口１２を通じた内部空間１４への気体流入を所望量に制限するように吸気口１２の開口面積の一部を占有する。 The inlet cryopanel 32 is provided to exhaust the gas entering the intake port 12. Gas (eg, moisture) that condenses at the temperature of the inlet cryopanel 32 is trapped on its surface. Further, the inlet cryopanel 32 is provided to protect the two-stage cryopanel 19 from radiant heat from an external heat source of the cryopump 10 (for example, a heat source in a vacuum chamber to which the cryopump 10 is attached). Not only radiant heat but also the entry of gas molecules is restricted. The inlet cryopanel 32 occupies a part of the opening area of the intake port 12 so as to limit the inflow of gas into the internal space 14 through the intake port 12 to a desired amount.

クライオポンプ１０は、ハウジング３８を備える。ハウジング３８は、クライオポンプ１０の内部と外部とを隔てるための真空容器である。ハウジング３８は、クライオポンプ１０の内部空間１４の圧力を気密に保持するよう構成されている。ハウジング３８の中に、１段クライオパネル１８と冷凍機１６とが収容されている。ハウジング３８は、１段クライオパネル１８の外側に設けられており、１段クライオパネル１８を囲む。また、ハウジング３８は冷凍機１６を収容する。つまり、ハウジング３８は、１段クライオパネル１８及び２段クライオパネル１９を囲むクライオポンプ容器である。 The cryopump 10 includes a housing 38. The housing 38 is a vacuum container for separating the inside and the outside of the cryopump 10. The housing 38 is configured to hermetically hold the pressure in the internal space 14 of the cryopump 10. A one-stage cryopanel 18 and a refrigerator 16 are housed in the housing 38. The housing 38 is provided on the outside of the one-stage cryopanel 18 and surrounds the one-stage cryopanel 18. The housing 38 houses the refrigerator 16. That is, the housing 38 is a cryopump container that surrounds the one-stage cryopanel 18 and the two-stage cryopanel 19.

ハウジング３８は、１段クライオパネル１８及び冷凍機１６の低温部に非接触であるように、冷凍機１６の室温部（例えば駆動機構１７）に固定されている。ハウジング３８の外面は外部環境にさらされており、冷却されている１段クライオパネル１８よりも温度が高い（例えば室温程度）。 The housing 38 is fixed to the room temperature portion (for example, the drive mechanism 17) of the refrigerator 16 so as not to contact the low temperature portion of the one-stage cryopanel 18 and the refrigerator 16. The outer surface of the housing 38 is exposed to the external environment and has a higher temperature than the cooled one-stage cryopanel 18 (for example, about room temperature).

また、ハウジング３８はその開口端から径方向外側に向けて延びる吸気口フランジ５６を備える。吸気口フランジ５６は、取付先の真空チャンバにクライオポンプ１０を取り付けるためのフランジである。真空チャンバの開口にはゲートバルブが設けられており（図示せず）、吸気口フランジ５６はそのゲートバルブに取り付けられる。そのようにして入口クライオパネル３２の軸方向上方にゲートバルブが位置する。例えばクライオポンプ１０を再生するときにゲートバルブは閉とされ、クライオポンプ１０が真空チャンバを排気するときに開とされる。 Further, the housing 38 includes an intake port flange 56 extending radially outward from the open end thereof. The intake flange 56 is a flange for mounting the cryopump 10 in the vacuum chamber to which the cryopump 10 is mounted. A gate valve is provided in the opening of the vacuum chamber (not shown), and the intake flange 56 is attached to the gate valve. In this way, the gate valve is located above the inlet cryopanel 32 in the axial direction. For example, the gate valve is closed when the cryopump 10 is regenerated and is opened when the cryopump 10 exhausts the vacuum chamber.

クライオポンプ１０は、第１冷却ステージ２０の温度を測定するための第１温度センサ９０と、第２冷却ステージ２１の温度を測定するための第２温度センサ９２と、を備える。第１温度センサ９０は、第１冷却ステージ２０に取り付けられている。第２温度センサ９２は、第２冷却ステージ２１に取り付けられている。第１温度センサ９０の測定温度は１段冷却温度を表し、第２温度センサ９２の測定温度は２段冷却温度を表す。なお、第１温度センサ９０は１段クライオパネル１８に取り付けられていてもよい。第２温度センサ９２は２段クライオパネル１９に取り付けられていてもよい。 The cryopump 10 includes a first temperature sensor 90 for measuring the temperature of the first cooling stage 20 and a second temperature sensor 92 for measuring the temperature of the second cooling stage 21. The first temperature sensor 90 is attached to the first cooling stage 20. The second temperature sensor 92 is attached to the second cooling stage 21. The measured temperature of the first temperature sensor 90 represents the one-stage cooling temperature, and the measured temperature of the second temperature sensor 92 represents the two-stage cooling temperature. The first temperature sensor 90 may be attached to the one-stage cryopanel 18. The second temperature sensor 92 may be attached to the two-stage cryopanel 19.

また、クライオポンプ１０は、クライオポンプ制御装置（以下、制御装置ともいう）１００を備える。制御装置１００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。 Further, the cryopump 10 includes a cryopump control device (hereinafter, also referred to as a control device) 100. The control device 100 may be provided integrally with the cryopump 10, or may be configured as a control device separate from the cryopump 10.

制御装置１００は、クライオポンプ１０の真空排気運転、再生運転、及びクールダウン運転のために冷凍機１６を制御するよう構成されている。制御装置１００には、第１温度センサ９０及び第２温度センサ９２を含む各種センサの測定結果を受信するよう構成されている。制御装置１００は、そうした測定結果に基づいて、冷凍機１６に与える制御指令を演算する。 The control device 100 is configured to control the refrigerator 16 for the vacuum exhaust operation, the regeneration operation, and the cool-down operation of the cryopump 10. The control device 100 is configured to receive measurement results of various sensors including the first temperature sensor 90 and the second temperature sensor 92. The control device 100 calculates a control command given to the refrigerator 16 based on the measurement result.

制御装置１００は、冷却ステージ温度が目標の冷却温度に追従するように冷凍機１６を制御する。第１冷却ステージ２０の目標温度は通常、一定値に設定される。第１冷却ステージ２０の目標温度は例えば、クライオポンプ１０が取り付けられる真空チャンバで行われるプロセスに応じて仕様として定められる。なお、クライオポンプの運転中に、目標温度は必要に応じて変更されてもよい。 The control device 100 controls the refrigerator 16 so that the cooling stage temperature follows the target cooling temperature. The target temperature of the first cooling stage 20 is usually set to a constant value. The target temperature of the first cooling stage 20 is specified, for example, according to the process performed in the vacuum chamber to which the cryopump 10 is mounted. The target temperature may be changed as necessary during the operation of the cryopump.

例えば、制御装置１００は、第１冷却ステージ２０の目標温度と第１温度センサ９０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１６の運転周波数を制御する。すなわち、制御装置１００は、駆動機構１７のモータ回転数を制御することにより、冷凍機１６における熱サイクル（例えばＧＭサイクル）の周波数を制御する。 For example, the control device 100 controls the operating frequency of the refrigerator 16 by feedback control so as to minimize the deviation between the target temperature of the first cooling stage 20 and the measured temperature of the first temperature sensor 90. That is, the control device 100 controls the frequency of the thermal cycle (for example, the GM cycle) in the refrigerator 16 by controlling the motor rotation speed of the drive mechanism 17.

クライオポンプ１０への熱負荷が増加したとき第１冷却ステージ２０の温度が高まりうる。第１温度センサ９０の測定温度が目標温度よりも高温である場合には、制御装置１００は、冷凍機１６の運転周波数を増加させる。その結果、冷凍機１６における熱サイクルの周波数も増加され、第１冷却ステージ２０は目標温度に向けて冷却される。逆に第１温度センサ９０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１６の運転周波数は減少されて第１冷却ステージ２０は目標温度に向けて昇温される。こうして、第１冷却ステージ２０の温度を目標温度の近傍の温度範囲に留めることができる。熱負荷に応じて冷凍機１６の運転周波数を適切に調整することができるので、こうした制御はクライオポンプ１０の消費電力の低減に役立つ。 When the heat load on the cryopump 10 increases, the temperature of the first cooling stage 20 may increase. When the measured temperature of the first temperature sensor 90 is higher than the target temperature, the control device 100 increases the operating frequency of the refrigerator 16. As a result, the frequency of the thermal cycle in the refrigerator 16 is also increased, and the first cooling stage 20 is cooled toward the target temperature. On the contrary, when the measurement temperature of the first temperature sensor 90 is lower than the target temperature, the operating frequency of the refrigerator 16 is reduced and the temperature of the first cooling stage 20 is raised toward the target temperature. In this way, the temperature of the first cooling stage 20 can be kept in the temperature range near the target temperature. Since the operating frequency of the refrigerator 16 can be appropriately adjusted according to the heat load, such control helps to reduce the power consumption of the cryopump 10.

第１冷却ステージ２０の温度を目標温度に従って冷凍機１６を制御することを、以下では「１段温度制御」と呼ぶことがある。クライオポンプ１０が真空排気運転をしているときは通常、１段温度制御が実行される。１段温度制御の結果、第２冷却ステージ２１及び２段クライオパネル１９は、冷凍機１６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。同様にして、制御装置１００は、第２冷却ステージ２１の温度を目標温度に従って冷凍機１６を制御する、いわば「２段温度制御」を実行することもできる。 Controlling the temperature of the first cooling stage 20 according to the target temperature of the refrigerator 16 may be referred to as "one-stage temperature control" below. When the cryopump 10 is in the vacuum exhaust operation, one-stage temperature control is usually executed. As a result of the one-stage temperature control, the second-stage cooling stage 21 and the two-stage cryopanel 19 are cooled to a temperature determined by the specifications of the refrigerator 16 and the heat load from the outside. Similarly, the control device 100 can also execute, so to speak, "two-stage temperature control" in which the temperature of the second cooling stage 21 is controlled by the refrigerator 16 according to the target temperature.

図２は、ある実施形態に係るクライオポンプ１０の制御装置１００の構成を概略的に示す図である。こうした制御装置は、ハードウエア、ソフトウエア、またはそれらの組合せによって実現される。また、図２においては、関連する冷凍機１６の一部の構成を概略的に示す。 FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a control device 100 of a cryopump 10 according to an embodiment. Such a control device is realized by hardware, software, or a combination thereof. Further, FIG. 2 schematically shows a part of the configuration of the related refrigerator 16.

冷凍機１６の駆動機構１７は、冷凍機１６を駆動する冷凍機モータ８０と、冷凍機１６の運転周波数を制御する冷凍機インバータ８２と、を備える。上述のように冷凍機１６は作動気体の膨張機であるので、冷凍機モータ８０及び冷凍機インバータ８２はそれぞれ膨張機モータ及び膨張機インバータと呼ぶこともできる。 The drive mechanism 17 of the refrigerator 16 includes a refrigerator motor 80 that drives the refrigerator 16 and a refrigerator inverter 82 that controls the operating frequency of the refrigerator 16. Since the refrigerator 16 is an expander of the working gas as described above, the refrigerator motor 80 and the refrigerator inverter 82 can also be referred to as an expander motor and an expander inverter, respectively.

冷凍機１６の運転周波数（運転速度ともいう）とは、冷凍機モータ８０の運転周波数または回転数、冷凍機インバータ８２の運転周波数、熱サイクルの周波数、または、これらのいずれかを表す。熱サイクルの周波数とは、冷凍機１６において行われる熱サイクルの単位時間あたりの回数である。 The operating frequency (also referred to as operating speed) of the refrigerator 16 represents the operating frequency or rotation speed of the refrigerator motor 80, the operating frequency of the refrigerator inverter 82, the thermal cycle frequency, or any of these. The frequency of the heat cycle is the number of times per unit time of the heat cycle performed in the refrigerator 16.

制御装置１００は、冷凍機制御部１０２、記憶部１０４、入力部１０６、及び出力部１０８を備える。 The control device 100 includes a refrigerator control unit 102, a storage unit 104, an input unit 106, and an output unit 108.

冷凍機制御部１０２は、１段温度制御、２段温度制御、またはその他のクライオパネル温度制御からいずれかを選択して実行するよう構成されている。冷凍機制御部１０２は、１段温度制御の実行中に２段冷却温度の上昇を検知して冷凍機１６の冷凍能力を増加させるよう構成されている。例えば、冷凍機制御部１０２は、１段温度制御の実行中に２段冷却温度の上昇を検知して１段温度制御から２段温度制御に切り替えるよう構成されている。 The refrigerator control unit 102 is configured to select and execute one of one-stage temperature control, two-stage temperature control, and other cryopanel temperature control. The refrigerator control unit 102 is configured to detect an increase in the two-stage cooling temperature during execution of the one-stage temperature control to increase the refrigerating capacity of the refrigerator 16. For example, the refrigerator control unit 102 is configured to detect an increase in the two-stage cooling temperature during execution of the one-stage temperature control and switch from the one-stage temperature control to the two-stage temperature control.

記憶部１０４は、クライオポンプ１０の制御に関連するデータを格納するよう構成されている。入力部１０６は、ユーザまたは他の装置からの入力を受け付けるよう構成されている。入力部１０６は例えば、ユーザからの入力を受け付けるためのマウスやキーボード等の入力手段、及び／または、他の装置との通信をするための通信手段を含む。出力部１０８は、クライオポンプ１０の制御に関連するデータを出力するよう構成され、ディスプレイやプリンタ等の出力手段を含む。 The storage unit 104 is configured to store data related to the control of the cryopump 10. The input unit 106 is configured to receive input from a user or another device. The input unit 106 includes, for example, an input means such as a mouse or a keyboard for receiving an input from a user, and / or a communication means for communicating with another device. The output unit 108 is configured to output data related to the control of the cryopump 10, and includes output means such as a display and a printer.

記憶部１０４、入力部１０６、及び出力部１０８はそれぞれ冷凍機制御部１０２と通信可能に接続されている。よって、冷凍機制御部１０２は、必要に応じてデータを、記憶部１０４から読み出し及び／または記憶部１０４に格納することができる。また、冷凍機制御部１０２は、入力部１０６からデータの入力を受け、及び／または、出力部１０８にデータを出力することができる。 The storage unit 104, the input unit 106, and the output unit 108 are each communicably connected to the refrigerator control unit 102. Therefore, the refrigerator control unit 102 can read data from the storage unit 104 and / or store the data in the storage unit 104 as needed. Further, the refrigerator control unit 102 can receive data input from the input unit 106 and / or output the data to the output unit 108.

冷凍機制御部１０２は、温度制御部１１０、１段温度監視部１１２、２段温度監視部１１４、通知部１１６を備える。 The refrigerator control unit 102 includes a temperature control unit 110, a one-stage temperature monitoring unit 112, a two-stage temperature monitoring unit 114, and a notification unit 116.

温度制御部１１０は、１段温度制御および２段温度制御を実行するよう構成され、１段温度制御または２段温度制御のいずれかを選択して実行可能である。温度制御部１１０は、クライオポンプ１０の現況（例えば、１段クライオパネル１８及び／または２段クライオパネル１９の温度）に基づいて、１段温度制御から２段温度制御へと、または、２段温度制御から１段温度制御へと切り替えるよう構成されている。 The temperature control unit 110 is configured to execute the one-stage temperature control and the two-stage temperature control, and can be executed by selecting either the one-stage temperature control or the two-stage temperature control. The temperature control unit 110 changes from one-stage temperature control to two-stage temperature control, or two-stage temperature control, based on the current state of the cryopump 10 (for example, the temperature of the one-stage cryopanel 18 and / or the two-stage cryopanel 19). It is configured to switch from temperature control to one-stage temperature control.

温度制御部１１０は、上述のように、クライオパネルの測定温度と目標温度との偏差の関数として（例えばＰＩＤ制御により）冷凍機モータ８０の運転周波数を決定するよう構成されている。温度制御部１１０は、予め定められた運転周波数範囲内において冷凍機モータ８０の運転周波数を決定する。運転周波数範囲は、予め定められた運転周波数の上限及び下限により定義される。温度制御部１１０は、決定された運転周波数を冷凍機インバータ８２に出力する。 As described above, the temperature control unit 110 is configured to determine the operating frequency of the refrigerator motor 80 as a function of the deviation between the measured temperature of the cryopanel and the target temperature (for example, by PID control). The temperature control unit 110 determines the operating frequency of the refrigerator motor 80 within a predetermined operating frequency range. The operating frequency range is defined by predetermined upper and lower limits of the operating frequency. The temperature control unit 110 outputs the determined operating frequency to the refrigerator inverter 82.

冷凍機インバータ８２は、冷凍機モータ８０の可変周波数制御を提供するよう構成されている。冷凍機インバータ８２は、入力電力を、温度制御部１１０から入力された運転周波数を有するよう変換する。冷凍機インバータ８２への入力電力は、冷凍機電源（図示せず）から供給される。冷凍機インバータ８２は、変換された電力を冷凍機モータ８０に出力する。こうして冷凍機モータ８０は、温度制御部１１０によって決定され冷凍機インバータ８２から出力された運転周波数で駆動される。 The refrigerator inverter 82 is configured to provide variable frequency control of the refrigerator motor 80. The refrigerator inverter 82 converts the input power so as to have the operating frequency input from the temperature control unit 110. The input power to the refrigerator inverter 82 is supplied from the refrigerator power supply (not shown). The refrigerator inverter 82 outputs the converted electric power to the refrigerator motor 80. In this way, the refrigerator motor 80 is driven by the operating frequency determined by the temperature control unit 110 and output from the refrigerator inverter 82.

このように冷凍機１６の冷凍能力がインバータ方式で制御される場合には、１段温度制御において２段冷却温度は直接制御されない。１段温度制御において２段冷却温度は、冷凍機１６の２段の冷凍能力と、外部から第２冷却ステージ２１への熱負荷とによって定まる。同様に、２段温度制御において１段冷却温度は直接制御されない。２段温度制御において１段冷却温度は、冷凍機１６の１段の冷凍能力と、外部から第１冷却ステージ２０への熱負荷とによって定まる。 When the refrigerating capacity of the refrigerator 16 is controlled by the inverter method in this way, the two-stage cooling temperature is not directly controlled in the one-stage temperature control. In the one-stage temperature control, the two-stage cooling temperature is determined by the two-stage refrigerating capacity of the refrigerator 16 and the heat load from the outside to the second cooling stage 21. Similarly, in the two-stage temperature control, the one-stage cooling temperature is not directly controlled. In the two-stage temperature control, the one-stage cooling temperature is determined by the refrigerating capacity of the first stage of the refrigerator 16 and the heat load from the outside to the first cooling stage 20.

冷凍機１６の冷凍能力は、ヒータ方式によって、または、インバータ方式とヒータ方式の組み合わせによって、制御されてもよい。温度制御部１１０は、冷凍機モータ８０の運転周波数とともに（または冷凍機モータ８０の運転周波数に代えて）、冷凍機１６に付設されたヒータを制御してもよい。図１に示されるように、冷凍機１６は、第１冷却ステージ２０および１段クライオパネル１８を加熱するよう第１冷却ステージ２０（または１段クライオパネル１８）に取り付けられた第１ヒータ９４を備えてもよい。また、冷凍機１６は、第２冷却ステージ２１および２段クライオパネル１９を加熱するよう第２冷却ステージ２１（または２段クライオパネル１９）に取り付けられた第２ヒータ９６を備えてもよい。冷凍機１６にヒータが設けられる場合には、１段温度制御および２段温度制御において１段冷却温度と２段冷却温度を個別に制御可能である。 The refrigerating capacity of the refrigerator 16 may be controlled by a heater system or a combination of an inverter system and a heater system. The temperature control unit 110 may control the heater attached to the refrigerator 16 together with the operating frequency of the refrigerator motor 80 (or instead of the operating frequency of the refrigerator motor 80). As shown in FIG. 1, the refrigerator 16 has a first heater 94 attached to the first cooling stage 20 (or the first stage cryopanel 18) so as to heat the first cooling stage 20 and the first stage cryopanel 18. You may prepare. Further, the refrigerator 16 may include a second heater 96 attached to the second cooling stage 21 (or the second stage cryopanel 19) so as to heat the second cooling stage 21 and the second stage cryopanel 19. When the refrigerator 16 is provided with a heater, the one-stage cooling temperature and the two-stage cooling temperature can be individually controlled in the one-stage temperature control and the two-stage temperature control.

冷凍機１６の冷凍能力がインバータ方式で制御される場合には、第１ヒータ９４および第２ヒータ９６は冷凍機１６に設けられなくてもよい。 When the refrigerating capacity of the refrigerator 16 is controlled by the inverter method, the first heater 94 and the second heater 96 may not be provided in the refrigerator 16.

１段温度監視部１１２は、１段冷却温度が所定の１段下限温度Ｔ１ｍｉｎ以上であるか否かを判定するよう構成されている。１段温度監視部１１２は、２段温度制御の実行中に、１段冷却温度が所定の１段下限温度Ｔ１ｍｉｎ以上であるか否かを判定してもよい。 The one-stage temperature monitoring unit 112 is configured to determine whether or not the one-stage cooling temperature is equal to or higher than a predetermined one-stage lower limit temperature T1 min. The one-stage temperature monitoring unit 112 may determine whether or not the one-stage cooling temperature is equal to or higher than a predetermined one-stage lower limit temperature T1 min during execution of the two-stage temperature control.

１段下限温度Ｔ１ｍｉｎは、クライオポンプ１０の真空排気運転中に１段冷却温度として許容される最低温度にあたる。例えば、クライオポンプ１０によって排気すべき主たる気体が水、アルゴン、およびキセノンである場合には、１段クライオパネル１８で水を排気し、２段クライオパネル１９でアルゴンおよびキセノンを排気することになる。１段クライオパネル１８の温度が過剰に低ければ、２段クライオパネル１９上に本来凝縮させるべきアルゴンおよびキセノンが１段クライオパネル１８にも凝縮されうる。しかし、これはクライオポンプ１０の異常挙動を招きうるので防止すべきである。クライオポンプ１０によって実現すべき真空度を１０−８Ｐａとするとき、各種気体の蒸気圧線図から、１段冷却温度は、６０Ｋから１３０Ｋであればよいことがわかる。 The 1-stage lower limit temperature T1min corresponds to the minimum temperature allowed as the 1-stage cooling temperature during the vacuum exhaust operation of the cryopump 10. For example, if the main gases to be exhausted by the cryopump 10 are water, argon, and xenon, the first-stage cryopanel 18 will exhaust water and the two-stage cryopanel 19 will exhaust argon and xenon. .. If the temperature of the first-stage cryopanel 18 is excessively low, argon and xenon, which should be condensed on the two-stage cryopanel 19, can be condensed on the first-stage cryopanel 18. However, this can lead to abnormal behavior of the cryopump 10, and should be prevented. When the degree of vacuum to be realized by the cryopump 10 is 10-8 Pa, it can be seen from the vapor pressure diagram of various gases that the one-stage cooling temperature may be 60 K to 130 K.

したがって、１段下限温度Ｔ１ｍｉｎは、例えば、約６０Ｋから約６５Ｋの温度範囲から選択されてもよい。１段下限温度Ｔ１ｍｉｎは、例えば、６０Ｋに設定することができる。１段下限温度Ｔ１ｍｉｎは、例えば、６５Ｋに設定されてもよい。 Therefore, the one-stage lower limit temperature T1min may be selected from, for example, a temperature range of about 60K to about 65K. The one-stage lower limit temperature T1min can be set to, for example, 60K. The one-stage lower limit temperature T1min may be set to, for example, 65K.

２段温度監視部１１４は、２段冷却温度が所定の２段上限温度Ｔ２ｍａｘ以下であるか否かを判定するよう構成されている。２段温度監視部１１４は、１段温度制御の実行中に、２段冷却温度が所定の２段上限温度Ｔ２ｍａｘ以下であるか否かを判定してもよい。 The two-stage temperature monitoring unit 114 is configured to determine whether or not the two-stage cooling temperature is equal to or less than a predetermined two-stage upper limit temperature T2max. The two-stage temperature monitoring unit 114 may determine whether or not the two-stage cooling temperature is equal to or less than a predetermined two-stage upper limit temperature T2max during execution of the one-stage temperature control.

２段冷却温度は例えば、約１０Ｋから約１５Ｋの温度範囲、好ましくは約１１Ｋから約１３Ｋの温度範囲に維持されることが望まれる。そこで、２段上限温度Ｔ２ｍａｘは例えば、約１４Ｋから約２０Ｋの温度範囲から、または約１５Ｋから約１７Ｋの温度範囲選択されてもよい。２段上限温度Ｔ２ｍａｘは例えば、１５Ｋに設定されてもよい。２段上限温度は例えば、１４Ｋに設定されてもよい。 It is desirable that the two-stage cooling temperature be maintained, for example, in the temperature range of about 10K to about 15K, preferably in the temperature range of about 11K to about 13K. Therefore, the two-stage upper limit temperature T2max may be selected, for example, from a temperature range of about 14K to about 20K, or from a temperature range of about 15K to about 17K. The two-stage upper limit temperature T2max may be set to, for example, 15K. The two-stage upper limit temperature may be set to, for example, 14K.

通知部１１６は、１段温度制御から２段温度制御への切替を使用者に通知するよう構成されている。通知部１１６は、温度制御部１１０において１段温度制御から２段温度制御への切替が行われた場合、第１切替通知信号を生成し、出力部１０８に出力する。出力部１０８は、第１切替通知信号を受信すると、１段温度制御から２段温度制御への切替が行われたことをディスプレイに表示させ、またはその他の方法で使用者に知らせる。 The notification unit 116 is configured to notify the user of the switch from the one-stage temperature control to the two-stage temperature control. When the temperature control unit 110 switches from the one-stage temperature control to the two-stage temperature control, the notification unit 116 generates a first switching notification signal and outputs the first switching notification signal to the output unit 108. Upon receiving the first switching notification signal, the output unit 108 displays on the display that the switching from the one-stage temperature control to the two-stage temperature control has been performed, or otherwise notifies the user.

また、通知部１１６は、２段温度制御から１段温度制御への切替を使用者に通知するよう構成されている。通知部１１６は、温度制御部１１０において２段温度制御から１段温度制御への切替が行われた場合、第２切替通知信号を生成し、出力部１０８に出力する。出力部１０８は、第２切替通知信号を受信すると、２段温度制御から１段温度制御への切替が行われたことをディスプレイに表示させ、またはその他の方法で使用者に知らせる。 Further, the notification unit 116 is configured to notify the user of the switching from the two-stage temperature control to the one-stage temperature control. When the temperature control unit 110 switches from the two-stage temperature control to the one-stage temperature control, the notification unit 116 generates a second switching notification signal and outputs the second switching notification signal to the output unit 108. When the output unit 108 receives the second switching notification signal, the output unit 108 displays on the display that the switching from the two-stage temperature control to the one-stage temperature control has been performed, or notifies the user by another method.

上記の構成のクライオポンプ１０の真空排気運転を以下に説明する。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で真空チャンバ内部を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１６の駆動により第１冷却ステージ２０及び第２冷却ステージ２１がそれぞれ１段冷却温度及び２段冷却温度に冷却される。よって、これらに熱的に結合されている１段クライオパネル１８、２段クライオパネル１９もそれぞれ１段冷却温度及び２段冷却温度に冷却される。 The vacuum exhaust operation of the cryopump 10 having the above configuration will be described below. When operating the cryopump 10, first, before the operation, the inside of the vacuum chamber is roughly drawn to about 1 Pa with another suitable roughing pump. After that, the cryopump 10 is operated. By driving the refrigerator 16, the first cooling stage 20 and the second cooling stage 21 are cooled to the first-stage cooling temperature and the second-stage cooling temperature, respectively. Therefore, the one-stage cryopanel 18 and the two-stage cryopanel 19 thermally coupled to these are also cooled to the one-stage cooling temperature and the two-stage cooling temperature, respectively.

入口クライオパネル３２は、真空チャンバからクライオポンプ１０に向かって飛来する気体を冷却する。入口クライオパネル３２の表面には、１段冷却温度で蒸気圧が充分に低い（例えば１０−８Ｐａ以下の）気体が凝縮する。この気体は、第１種気体と称されてもよい。第１種気体は例えば水蒸気である。こうして、入口クライオパネル３２は、第１種気体を排気することができる。１段冷却温度で蒸気圧が充分に低くない気体の一部は、吸気口１２から内部空間１４へと進入する。あるいは、気体の他の一部は、入口クライオパネル３２で反射され、内部空間１４に進入しない。 The inlet cryopanel 32 cools the gas flying from the vacuum chamber toward the cryopump 10. On the surface of the inlet cryopanel 32, a gas having a sufficiently low vapor pressure (for example, 10-8 Pa or less) is condensed at the one-stage cooling temperature. This gas may be referred to as a first-class gas. The first-class gas is, for example, water vapor. In this way, the inlet cryopanel 32 can exhaust the first-class gas. A part of the gas whose vapor pressure is not sufficiently low at the one-stage cooling temperature enters the internal space 14 from the intake port 12. Alternatively, the other part of the gas is reflected by the inlet cryopanel 32 and does not enter the interior space 14.

内部空間１４に進入した気体は、２段クライオパネル１９によって冷却される。２段クライオパネル１９の表面には、２段冷却温度で蒸気圧が充分に低い（例えば１０−８Ｐａ以下の）気体が凝縮する。この気体は、第２種気体と称されてもよい。第２種気体は例えばアルゴンである。こうして、２段クライオパネル１９は、第２種気体を排気することができる。 The gas that has entered the internal space 14 is cooled by the two-stage cryopanel 19. On the surface of the two-stage cryopanel 19, a gas having a sufficiently low vapor pressure (for example, 10-8 Pa or less) is condensed at the two-stage cooling temperature. This gas may be referred to as a second-class gas. The second kind gas is, for example, argon. In this way, the two-stage cryopanel 19 can exhaust the second-class gas.

第２冷却温度で蒸気圧が充分に低くない気体は、２段クライオパネル１９の吸着材に吸着される。この気体は、第３種気体と称されてもよい。第３種気体は例えば水素である。こうして、２段クライオパネル１９は、第３種気体を排気することができる。したがって、クライオポンプ１０は、種々の気体を凝縮または吸着により排気し、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。 The gas whose vapor pressure is not sufficiently low at the second cooling temperature is adsorbed by the adsorbent of the two-stage cryopanel 19. This gas may be referred to as a Class 3 gas. The third kind gas is, for example, hydrogen. In this way, the two-stage cryopanel 19 can exhaust the third-class gas. Therefore, the cryopump 10 can evacuate various gases by condensation or adsorption to bring the degree of vacuum of the vacuum chamber to a desired level.

図３は、典型的なクライオポンプが長期間使用された結果としてとりうる温度プロファイルの一例を示す図である。図３の縦軸及び横軸はそれぞれ温度及び時間を表す。図３には、１段冷却温度Ｔ１及び２段冷却温度Ｔ２の時間変化を概略的に示す。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a temperature profile that can be obtained as a result of long-term use of a typical cryopump. The vertical and horizontal axes of FIG. 3 represent temperature and time, respectively. FIG. 3 schematically shows the time change of the one-stage cooling temperature T1 and the two-stage cooling temperature T2.

上述のように、長期の使用によりクライオポンプを冷却する極低温冷凍機の冷凍能力は徐々に劣化していく。その結果、図３に示されるように、１段冷却温度Ｔ１は制御により維持されるが２段冷却温度Ｔ２は徐々に高くなっていく。こうした昇温傾向は、極低温冷凍機の冷凍能力の劣化を反映している。よって、クライオポンプの運転期間が長くなりクライオポンプの劣化が進むにつれて、２段の昇温傾向は顕著となる。２段冷却温度Ｔ２が高まるにつれて、クライオポンプの２段の排気能力が不十分となりうる。 As described above, the refrigerating capacity of the cryogenic refrigerator that cools the cryopump gradually deteriorates due to long-term use. As a result, as shown in FIG. 3, the one-stage cooling temperature T1 is maintained by control, but the two-stage cooling temperature T2 gradually increases. This tendency to raise the temperature reflects the deterioration of the freezing capacity of the cryogenic refrigerator. Therefore, as the operation period of the cryopump becomes longer and the cryopump deteriorates, the two-stage temperature rise tendency becomes remarkable. As the two-stage cooling temperature T2 increases, the two-stage exhaust capacity of the cryopump may become insufficient.

クライオポンプが設置された半導体回路製造設備がクライオポンプの排気能力不足のままで稼動することを予防するために、典型的なクライオポンプにおいては、２段冷却温度Ｔ２が運転停止温度Ｔ２ｆに達すると、運転が停止されメンテナンスが行われる。運転停止温度Ｔ２ｆは例えば１７Ｋ以上の温度であってもよい。こうした運転停止が発生すれば、製造設備も止めなければならないので、好ましくない。クライオポンプのメンテナンスは、半導体製品の製造計画に与える影響を最小化できるタイミングで行うことが望ましい。そうしたメンテナンス実行可能なタイミングまでクライオポンプの寿命を延ばすことが望ましい。 In order to prevent the semiconductor circuit manufacturing equipment in which the cryopump is installed from operating with the cryopump's exhaust capacity insufficient, in a typical cryopump, when the two-stage cooling temperature T2 reaches the operation stop temperature T2f. , Operation is stopped and maintenance is performed. The operation stop temperature T2f may be, for example, a temperature of 17K or higher. If such an operation stop occurs, the manufacturing equipment must also be stopped, which is not preferable. It is desirable to perform maintenance of the cryopump at a timing that can minimize the impact on the manufacturing plan of semiconductor products. It is desirable to extend the life of the cryopump until such maintenance is feasible.

図４および図５は、ある実施形態に係るクライオポンプ１０の制御方法を示すフローチャートである。図４および図５には、１段温度制御と２段温度制御との切替処理が例示される。冷凍機制御部１０２は、クライオポンプ１０の真空排気運転中に本処理を周期的に実行する。 4 and 5 are flowcharts showing a control method of the cryopump 10 according to an embodiment. 4 and 5 illustrate the switching process between the one-stage temperature control and the two-stage temperature control. The refrigerator control unit 102 periodically executes this process during the vacuum exhaust operation of the cryopump 10.

図４に示されるように、処理が開始されると、温度制御部１１０は、クライオポンプ１０の運転状態を判定する（Ｓ１０）。温度制御部１１０は、現在選択されている温度制御が１段温度制御と２段温度制御のどちらであるのかを判定する。制御装置１００においては、異なる複数の運転状態それぞれに対応する運転状態フラグが予め定められていてもよい。記憶部１０４は、これらの運転状態フラグを記憶していてもよい。制御装置１００は、現在選択されている温度制御が１段温度制御である場合には、１段温度制御フラグを記憶し、現在選択されている温度制御が２段温度制御である場合には、２段温度制御フラグを記憶するよう構成されていてもよい。温度制御部１１０は、このような運転状態フラグを参照してクライオポンプ１０の運転状態を判定してもよい。 As shown in FIG. 4, when the process is started, the temperature control unit 110 determines the operating state of the cryopump 10 (S10). The temperature control unit 110 determines whether the currently selected temperature control is the one-stage temperature control or the two-stage temperature control. In the control device 100, operating state flags corresponding to each of a plurality of different operating states may be predetermined. The storage unit 104 may store these operating state flags. The control device 100 stores the 1-stage temperature control flag when the currently selected temperature control is the 1-stage temperature control, and when the currently selected temperature control is the 2-stage temperature control, the control device 100 stores the 1-stage temperature control flag. It may be configured to store the two-stage temperature control flag. The temperature control unit 110 may determine the operating state of the cryopump 10 with reference to such an operating state flag.

１段温度制御が現在選択されている場合には（Ｓ１０のＩ）、温度制御部１１０は、１段温度制御を実行する（Ｓ１２）。温度制御部１１０は、１段冷却温度として例えば第１温度センサ９０の測定温度を取得する。温度制御部１１０は、取得された１段冷却温度と予め設定されている１段目標温度に基づいて冷凍機モータ８０の運転周波数を制御する。また、冷凍機モータ８０の運転周波数とともに（または冷凍機モータ８０の運転周波数に代えて）、温度制御部１１０は、取得された１段冷却温度と予め設定されている１段目標温度に基づいて第１ヒータ９４及び／または第２ヒータ９６の出力（例えばヒータ電流）を制御してもよい。 When the one-stage temperature control is currently selected (I in S10), the temperature control unit 110 executes the one-stage temperature control (S12). The temperature control unit 110 acquires, for example, the measured temperature of the first temperature sensor 90 as the one-stage cooling temperature. The temperature control unit 110 controls the operating frequency of the refrigerator motor 80 based on the acquired one-stage cooling temperature and the preset one-stage target temperature. Further, along with the operating frequency of the refrigerator motor 80 (or instead of the operating frequency of the refrigerator motor 80), the temperature control unit 110 is based on the acquired one-stage cooling temperature and the preset one-stage target temperature. The output (eg, heater current) of the first heater 94 and / or the second heater 96 may be controlled.

１段目標温度は例えば、６０Ｋから１００Ｋの温度範囲から、または、６５Ｋから８０Ｋの温度範囲から選択される。１段目標温度は例えば、８０Ｋであってもよい。１段目標温度は例えば、６５Ｋであってもよい。 The one-stage target temperature is selected, for example, from the temperature range of 60K to 100K or from the temperature range of 65K to 80K. The one-stage target temperature may be, for example, 80K. The one-stage target temperature may be, for example, 65K.

２段温度監視部１１４は、１段温度制御の実行中に、２段冷却温度Ｔ２が所定の２段上限温度Ｔ２ｍａｘ以下であるか否かを判定する（Ｓ１４）。２段温度監視部１１４は、２段冷却温度として例えば第２温度センサ９２の測定温度を取得する。２段温度監視部１１４は、取得された２段冷却温度Ｔ２を予め設定されている２段上限温度Ｔ２ｍａｘと比較する。このようにして、１段温度制御の実行中に２段冷却温度Ｔ２の上昇が検知される。２段冷却温度Ｔ２が２段上限温度Ｔ２ｍａｘ以下である場合には（Ｓ１４のＹ）、本処理は終了される。１段温度制御から２段温度制御への切替は行われない。 The two-stage temperature monitoring unit 114 determines whether or not the two-stage cooling temperature T2 is equal to or lower than the predetermined two-stage upper limit temperature T2max during the execution of the one-stage temperature control (S14). The two-stage temperature monitoring unit 114 acquires, for example, the measured temperature of the second temperature sensor 92 as the two-stage cooling temperature. The two-stage temperature monitoring unit 114 compares the acquired two-stage cooling temperature T2 with the preset two-stage upper limit temperature T2max. In this way, an increase in the two-stage cooling temperature T2 is detected during execution of the one-stage temperature control. When the two-stage cooling temperature T2 is equal to or less than the two-stage upper limit temperature T2max (Y in S14), this process is terminated. Switching from 1-stage temperature control to 2-stage temperature control is not performed.

このようにして、１段温度制御の実行中に、２段冷却温度Ｔ２が２段上限温度Ｔ２ｍａｘ以下である場合には、温度制御部１１０は、１段温度制御を継続する。クライオポンプ１０の排気能力が正常な水準にある場合には、２段冷却温度Ｔ２は２段上限温度Ｔ２ｍａｘより低いはずである。したがって、クライオポンプ１０が正常に運転しているときは、１段温度制御が行われる。 In this way, when the two-stage cooling temperature T2 is equal to or lower than the two-stage upper limit temperature T2max during the execution of the one-stage temperature control, the temperature control unit 110 continues the one-stage temperature control. When the exhaust capacity of the cryopump 10 is at a normal level, the two-stage cooling temperature T2 should be lower than the two-stage upper limit temperature T2max. Therefore, when the cryopump 10 is operating normally, one-stage temperature control is performed.

一方、２段冷却温度Ｔ２が２段上限温度Ｔ２ｍａｘを超える場合には（Ｓ１４のＮ）、温度制御部１１０は、１段温度制御から２段温度制御に切り替える（Ｓ２０）。２段温度制御で使用される２段目標温度は、２段上限温度Ｔ２ｍａｘに設定される。２段温度制御フラグが設定され、記憶部１０４に記憶される。また、１段温度制御において設定されていた１段目標温度の値が記憶部１０４に記憶される。通知部１１６は、温度制御部１１０において１段温度制御から２段温度制御への切替が行われたことを使用者に通知する（Ｓ２２）。こうして、１段温度制御は終了し、２段温度制御が開始される。 On the other hand, when the two-stage cooling temperature T2 exceeds the two-stage upper limit temperature T2max (N in S14), the temperature control unit 110 switches from the one-stage temperature control to the two-stage temperature control (S20). The two-stage target temperature used in the two-stage temperature control is set to the two-stage upper limit temperature T2max. A two-stage temperature control flag is set and stored in the storage unit 104. Further, the value of the one-stage target temperature set in the one-stage temperature control is stored in the storage unit 104. The notification unit 116 notifies the user that the temperature control unit 110 has switched from the one-stage temperature control to the two-stage temperature control (S22). In this way, the one-stage temperature control is completed and the two-stage temperature control is started.

図５には、図４のＳ１０に続く処理が示されている。２段温度制御が現在選択されている場合には（図４のＳ１０のＩＩ）、温度制御部１１０は、２段温度制御を実行する（Ｓ２４）。温度制御部１１０は、２段冷却温度Ｔ２として例えば第２温度センサ９２の測定温度を取得する。温度制御部１１０は、取得された２段冷却温度Ｔ２と予め設定されている２段目標温度（すなわち、２段上限温度Ｔ２ｍａｘ）に基づいて冷凍機モータ８０の運転周波数を制御する。また、冷凍機モータ８０の運転周波数とともに（または冷凍機モータ８０の運転周波数に代えて）、温度制御部１１０は、取得された２段冷却温度Ｔ２と予め設定されている２段目標温度に基づいて第１ヒータ９４及び／または第２ヒータ９６の出力（例えばヒータ電流）を制御してもよい。 FIG. 5 shows the process following S10 in FIG. When the two-stage temperature control is currently selected (II in S10 of FIG. 4), the temperature control unit 110 executes the two-stage temperature control (S24). The temperature control unit 110 acquires, for example, the measured temperature of the second temperature sensor 92 as the two-stage cooling temperature T2. The temperature control unit 110 controls the operating frequency of the refrigerator motor 80 based on the acquired two-stage cooling temperature T2 and the preset two-stage target temperature (that is, the two-stage upper limit temperature T2max). Further, together with the operating frequency of the refrigerator motor 80 (or instead of the operating frequency of the refrigerator motor 80), the temperature control unit 110 is based on the acquired two-stage cooling temperature T2 and the preset two-stage target temperature. The output (for example, heater current) of the first heater 94 and / or the second heater 96 may be controlled.

１段温度監視部１１２は、２段温度制御の実行中に、１段冷却温度Ｔ１が所定の１段下限温度Ｔ１ｍｉｎ以上、所定の１段上限温度Ｔ１ｍａｘ以下の温度範囲にあるか否かを判定する（Ｓ２６）。１段温度監視部１１２は、１段冷却温度として例えば第１温度センサ９０の測定温度を取得する。１段温度監視部１１２は、取得された１段冷却温度Ｔ１を予め設定されている１段下限温度Ｔ１ｍｉｎと比較する。このようにして、２段温度制御の実行中に１段冷却温度Ｔ１の過剰な低下が検知される。また、１段温度監視部１１２は、取得された１段冷却温度Ｔ１を予め設定されている１段上限温度Ｔ１ｍａｘと比較する。このようにして、２段温度制御の実行中に一時的に生じうる１段冷却温度Ｔ１の過剰な上昇が検知される。１段上限温度Ｔ１ｍａｘは例えば、直近の１段温度制御において設定されていた１段目標温度の値と等しくてもよい。 The 1-stage temperature monitoring unit 112 determines whether or not the 1-stage cooling temperature T1 is in the temperature range of the predetermined 1-stage lower limit temperature T1min or more and the predetermined 1-stage upper limit temperature T1max or less during the execution of the 2-stage temperature control. (S26). The one-stage temperature monitoring unit 112 acquires, for example, the measured temperature of the first temperature sensor 90 as the one-stage cooling temperature. The one-stage temperature monitoring unit 112 compares the acquired one-stage cooling temperature T1 with the preset one-stage lower limit temperature T1min. In this way, an excessive decrease in the one-stage cooling temperature T1 is detected during execution of the two-stage temperature control. Further, the one-stage temperature monitoring unit 112 compares the acquired one-stage cooling temperature T1 with the preset one-stage upper limit temperature T1max. In this way, an excessive rise in the one-stage cooling temperature T1 that may temporarily occur during the execution of the two-stage temperature control is detected. The one-stage upper limit temperature T1max may be equal to, for example, the value of the one-stage target temperature set in the latest one-stage temperature control.

１段冷却温度Ｔ１が１段下限温度Ｔ１ｍｉｎ以上１段上限温度Ｔ１ｍａｘ以下である場合には（Ｓ２６のＴ１ｍａｘ≧Ｔ１≧Ｔ１ｍｉｎ）、本処理は終了される。２段温度制御から１段温度制御への切替は行われない。 When the 1-stage cooling temperature T1 is 1-stage lower limit temperature T1min or more and 1-stage upper limit temperature T1max or less (T1max ≧ T1 ≧ T1min in S26), this process is terminated. Switching from two-stage temperature control to one-stage temperature control is not performed.

このようにして、２段温度制御の実行中に、１段冷却温度Ｔ１が１段下限温度Ｔ１ｍｉｎ以上１段上限温度Ｔ１ｍａｘ以下の温度範囲にある場合には、温度制御部１１０は、２段温度制御を継続する。２段目標温度が２段上限温度Ｔ２ｍａｘに設定されているから、２段冷却温度Ｔ２を２段上限温度Ｔ２ｍａｘに維持することができる。これは、２段温度制御のもとで、図３を参照して述べた２段の昇温傾向に対抗するように冷凍機１６の２段の冷凍能力が増加されたことを意味する。 In this way, when the 1-stage cooling temperature T1 is in the temperature range of the 1-stage lower limit temperature T1min or more and the 1-stage upper limit temperature T1max or less during the execution of the 2-stage temperature control, the temperature control unit 110 has the 2-stage temperature. Continue control. Since the two-stage target temperature is set to the two-stage upper limit temperature T2max, the two-stage cooling temperature T2 can be maintained at the two-stage upper limit temperature T2max. This means that under the two-stage temperature control, the two-stage refrigerating capacity of the refrigerator 16 was increased so as to counter the two-stage temperature rising tendency described with reference to FIG.

一方、１段冷却温度Ｔ１が１段下限温度Ｔ１ｍｉｎを下回る場合には（Ｓ２６のＴ１＜Ｔ１ｍｉｎ）、温度制御部１１０は、２段温度制御から１段温度制御に切り替える（Ｓ２８）。こうして、クライオポンプ１０は、２段温度制御から１段温度制御に復帰する。復帰後の１段温度制御で使用される１段目標温度は、１段下限温度Ｔ１ｍｉｎに設定される（Ｓ３０）。１段温度制御フラグが設定され、記憶部１０４に記憶される。通知部１１６は、温度制御部１１０において２段温度制御から１段温度制御への切替が行われたことを使用者に通知する（Ｓ３２）。２段温度制御は終了し、１段温度制御が開始される。 On the other hand, when the one-stage cooling temperature T1 is lower than the one-stage lower limit temperature T1min (T1 <T1min in S26), the temperature control unit 110 switches from the two-stage temperature control to the one-stage temperature control (S28). In this way, the cryopump 10 returns from the two-stage temperature control to the one-stage temperature control. The 1st stage target temperature used in the 1st stage temperature control after the return is set to the 1st stage lower limit temperature T1min (S30). The one-stage temperature control flag is set and stored in the storage unit 104. The notification unit 116 notifies the user that the temperature control unit 110 has switched from the two-stage temperature control to the one-stage temperature control (S32). The two-stage temperature control ends and the one-stage temperature control starts.

復帰後の１段温度制御で使用される１段目標温度は、当初の１段温度制御で使用される１段目標温度より低いので、冷凍機１６の１段の冷凍能力が増加されたことになる。なお、復帰後の１段温度制御で使用される１段目標温度は、１段下限温度Ｔ１ｍｉｎと異なってもよい。復帰後の１段温度制御で使用される１段目標温度は、当初の１段温度制御で使用される１段目標温度より低く、１段下限温度Ｔ１ｍｉｎより高くてもよい。 Since the 1-stage target temperature used in the 1-stage temperature control after the return is lower than the 1-stage target temperature used in the initial 1-stage temperature control, the 1-stage refrigerating capacity of the refrigerator 16 has been increased. Become. The 1-stage target temperature used in the 1-stage temperature control after restoration may be different from the 1-stage lower limit temperature T1min. The 1-step target temperature used in the 1-step temperature control after the return may be lower than the 1-step target temperature used in the initial 1-step temperature control and higher than the 1-step lower limit temperature T1min.

１段冷却温度Ｔ１が１段上限温度Ｔ１ｍａｘを上回る場合には（Ｓ２６のＴ１＞Ｔ１ｍａｘ）、温度制御部１１０は、２段温度制御から１段温度制御に切り替える（Ｓ３４）。こうして、クライオポンプ１０は、２段温度制御から１段温度制御に復帰する。復帰後の１段温度制御で使用される１段目標温度は、もとの１段目標温度、すなわち、直近の１段温度制御において設定されていた１段目標温度の値に設定される（Ｓ３６）。１段温度制御フラグが設定され、記憶部１０４に記憶される。通知部１１６は、温度制御部１１０において２段温度制御から１段温度制御への切替が行われたことを使用者に通知する（Ｓ３８）。２段温度制御は終了し、１段温度制御が開始される。 When the one-stage cooling temperature T1 exceeds the one-stage upper limit temperature T1max (T1> T1max in S26), the temperature control unit 110 switches from the two-stage temperature control to the one-stage temperature control (S34). In this way, the cryopump 10 returns from the two-stage temperature control to the one-stage temperature control. The 1st stage target temperature used in the 1st stage temperature control after the return is set to the original 1st stage target temperature, that is, the value of the 1st stage target temperature set in the latest 1st stage temperature control (S36). ). The one-stage temperature control flag is set and stored in the storage unit 104. The notification unit 116 notifies the user that the temperature control unit 110 has switched from the two-stage temperature control to the one-stage temperature control (S38). The two-stage temperature control ends and the one-stage temperature control starts.

なお、通知部１１６による通知または警報のタイミングが１段温度制御と２段温度制御の切替と同時であることは、必須ではない。種々のタイミングがありうる。例えば、通知タイミングは、２段温度制御の開始後に生じる１段冷却温度の低下量が閾値（例えば約１０Ｋ）を超えるとき、２段温度制御の実行中に冷凍機１６の運転周波数が所定値を超えるとき、または、２段温度制御の実行中に第１ヒータ９４の出力が所定値を下回るとき、であってもよい。通知部１１６は、１段温度制御と２段温度制御の切替時点で第１警報を通知し、その後に第２警報を通知するというように、複数段階の警報を生成してもよい。第２警報は、２段温度制御の開始後に生じる１段冷却温度の低下量が閾値（例えば約１０Ｋ）を超えるとき、２段温度制御の実行中に冷凍機１６の運転周波数が所定値を超えるとき、または、２段温度制御の実行中に第１ヒータ９４の出力が所定値を下回るときに通知されてもよい。 It is not essential that the timing of the notification or alarm by the notification unit 116 is the same as the switching between the one-stage temperature control and the two-stage temperature control. There can be various timings. For example, as for the notification timing, when the amount of decrease in the one-stage cooling temperature that occurs after the start of the two-stage temperature control exceeds the threshold value (for example, about 10K), the operating frequency of the refrigerator 16 sets a predetermined value during the execution of the two-stage temperature control. It may be when it exceeds, or when the output of the first heater 94 falls below a predetermined value during execution of the two-stage temperature control. The notification unit 116 may generate a plurality of stages of alarms, such as notifying the first alarm at the time of switching between the one-stage temperature control and the two-stage temperature control, and then notifying the second alarm. The second alarm is that when the amount of decrease in the one-stage cooling temperature that occurs after the start of the two-stage temperature control exceeds the threshold value (for example, about 10K), the operating frequency of the refrigerator 16 exceeds a predetermined value during the execution of the two-stage temperature control. When, or when the output of the first heater 94 falls below a predetermined value during execution of the two-stage temperature control, the notification may be made.

必要に応じて、通知部１１６による通知または警報のタイミングは、２段温度制御から１段温度制御に切り替える前であってもよい。例えば、通知部１１６は、２段温度制御の実行中において１段冷却温度Ｔ１が、１段下限温度Ｔ１ｍｉｎより若干高い閾値温度を下回る場合に、通知または警報を出してもよい。閾値温度は例えば、１段下限温度Ｔ１ｍｉｎに比べて１Ｋから５Ｋ高い温度であってもよい。このようにして、２段温度制御から１段温度制御への復帰前に事前に通知または警報が出されてもよい。 If necessary, the timing of the notification or alarm by the notification unit 116 may be before switching from the two-stage temperature control to the one-stage temperature control. For example, the notification unit 116 may issue a notification or an alarm when the one-stage cooling temperature T1 is lower than the threshold temperature slightly higher than the one-stage lower limit temperature T1min during the execution of the two-stage temperature control. The threshold temperature may be, for example, a temperature 1K to 5K higher than the one-stage lower limit temperature T1min. In this way, a notification or an alarm may be issued in advance before returning from the two-stage temperature control to the one-stage temperature control.

図６は、ある実施形態に係るクライオポンプ１０が長期間使用された結果としてとりうる温度プロファイルの一例を示す図である。クライオポンプ１０においては、図５に示される制御処理が実行されている。ここで、冷凍機１６の冷凍能力はインバータ方式で制御されている。図３と同様に、図６の縦軸及び横軸はそれぞれ温度及び時間を表す。図６においては比較のために、図３に示す温度プロファイルを破線で示す。 FIG. 6 is a diagram showing an example of a temperature profile that can be obtained as a result of long-term use of the cryopump 10 according to an embodiment. In the cryopump 10, the control process shown in FIG. 5 is executed. Here, the refrigerating capacity of the refrigerator 16 is controlled by an inverter method. Similar to FIG. 3, the vertical and horizontal axes of FIG. 6 represent temperature and time, respectively. In FIG. 6, the temperature profile shown in FIG. 3 is shown by a broken line for comparison.

図６に示される場合においても、図３に示される場合と同様に、長期の使用によりクライオポンプ１０を冷却する冷凍機１６の冷凍能力は徐々に劣化していく。１段温度制御が実行されている間、１段冷却温度Ｔ１は当初の１段目標温度Ｔ１ａに維持されるが２段冷却温度Ｔ２は徐々に高くなっていく（時点ｔ１からｔ２）。 Even in the case shown in FIG. 6, the refrigerating capacity of the refrigerator 16 for cooling the cryopump 10 gradually deteriorates due to long-term use, as in the case shown in FIG. While the one-stage temperature control is being executed, the one-stage cooling temperature T1 is maintained at the initial one-stage target temperature T1a, but the two-stage cooling temperature T2 gradually increases (time points t1 to t2).

ところが、図６においては図３と異なり、２段冷却温度Ｔ２が２段上限温度Ｔ２ｍａｘまで昇温すると（時点ｔ２）、クライオポンプ１０の温度制御は、１段温度制御から２段温度制御に切り替えられる。２段温度制御が実行されている間、２段冷却温度Ｔ２は２段上限温度Ｔ２ｍａｘに維持されるが１段冷却温度Ｔ１は徐々に下がっていく（時点ｔ２からｔ３）。これは、１段温度制御から２段温度制御に切り替えて２段温度制御を実行することにより、図６に破線で示されるような昇温傾向を抑えるように冷凍機１６の２段の冷凍能力が増加されるためである。冷凍機１６の２段の冷凍能力が増加されれば１段の冷凍能力も増加されるから、１段冷却温度Ｔ１は低下する。 However, in FIG. 6, unlike FIG. 3, when the two-stage cooling temperature T2 rises to the two-stage upper limit temperature T2max (time point t2), the temperature control of the cryopump 10 is switched from the one-stage temperature control to the two-stage temperature control. Be done. While the two-stage temperature control is being executed, the two-stage cooling temperature T2 is maintained at the two-stage upper limit temperature T2max, but the one-stage cooling temperature T1 gradually decreases (time points t2 to t3). This is the refrigerating capacity of the two stages of the refrigerator 16 so as to suppress the tendency of temperature rise as shown by the broken line in FIG. 6 by switching from the one-stage temperature control to the two-stage temperature control and executing the two-stage temperature control. Is increased. If the refrigerating capacity of the two stages of the refrigerator 16 is increased, the refrigerating capacity of the first stage is also increased, so that the one-stage cooling temperature T1 is lowered.

その後、１段冷却温度Ｔ１が１段下限温度Ｔ１ｍｉｎにまで降温すると（時点ｔ３）、クライオポンプ１０の温度制御は、２段温度制御から１段温度制御に再び切り替えられる。ここで、１段温度制御で使用される１段目標温度は１段下限温度Ｔ１ｍｉｎであるから、１段冷却温度Ｔ１が１段下限温度Ｔ１ｍｉｎに維持される。２段冷却温度Ｔ２は再び徐々に高くなっていく（時点ｔ３からｔ５）。２段冷却温度Ｔ２が運転停止温度Ｔ２ｆに達すると、クライオポンプ１０の運転が停止される（時点ｔ５）。 After that, when the 1-stage cooling temperature T1 is lowered to the 1-stage lower limit temperature T1min (time point t3), the temperature control of the cryopump 10 is switched again from the 2-stage temperature control to the 1-stage temperature control. Here, since the one-stage target temperature used in the one-stage temperature control is the one-stage lower limit temperature T1min, the one-stage cooling temperature T1 is maintained at the one-stage lower limit temperature T1min. The two-stage cooling temperature T2 gradually rises again (time points t3 to t5). When the two-stage cooling temperature T2 reaches the operation stop temperature T2f, the operation of the cryopump 10 is stopped (time point t5).

図６から理解されるように、クライオポンプ１０の運転停止時点ｔ５は、破線で示される典型的なクライオポンプの運転停止時点ｔ４よりも遅れている。すなわち、ある実施形態に係るクライオポンプ１０の寿命が、典型的なクライオポンプに比べてΔｔ（＝ｔ５−ｔ４）だけ延びている。 As can be seen from FIG. 6, the shutdown time t5 of the cryopump 10 is later than the shutdown time t4 of a typical cryopump shown by the broken line. That is, the life of the cryopump 10 according to a certain embodiment is extended by Δt (= t5-t4) as compared with a typical cryopump.

本実施形態によると、クライオポンプ１０は、１段温度制御の実行中に２段冷却温度Ｔ２の上昇を検知して冷凍機１６の冷凍能力を増加させることができる。具体的には、１段温度制御の実行中に２段冷却温度Ｔ２が２段上限温度Ｔ２ｍａｘを超える場合に、１段温度制御が終了され２段温度制御が開始されている。 According to the present embodiment, the cryopump 10 can detect an increase in the two-stage cooling temperature T2 during execution of the one-stage temperature control to increase the refrigerating capacity of the refrigerator 16. Specifically, when the two-stage cooling temperature T2 exceeds the two-stage upper limit temperature T2max during the execution of the one-stage temperature control, the one-stage temperature control is terminated and the two-stage temperature control is started.

それにより、冷凍能力を増強せずに１段温度制御をそのまま継続した場合に比べて、２段冷却温度の上昇を遅らせることができる。クライオポンプ１０の運転停止温度Ｔ２ｆにまでクライオポンプ１０の２段冷却温度Ｔ２が到達する時間を延ばすことができる。こうして、クライオポンプ１０の寿命をある程度延ばすことができる。クライオポンプ１０の運転を、望ましくは計画されたメンテナンス時期まで、排気性能の劣化を抑制しながら続けることが可能となる。 As a result, the rise in the two-stage cooling temperature can be delayed as compared with the case where the one-stage temperature control is continued as it is without increasing the refrigerating capacity. The time for the two-stage cooling temperature T2 of the cryopump 10 to reach the operation stop temperature T2f of the cryopump 10 can be extended. In this way, the life of the cryopump 10 can be extended to some extent. It is possible to continue the operation of the cryopump 10 until the planned maintenance time, preferably while suppressing the deterioration of the exhaust performance.

図７は、ある実施形態に係るクライオポンプ１０が長期間使用された結果としてとりうる温度プロファイルの他の一例を示す図である。クライオポンプ１０においては、図５に示される制御処理が実行されている。ここで、冷凍機１６の冷凍能力はヒータ方式で制御されている。本発明は、冷凍機１６の冷凍能力がインバータ方式で制御される場合だけでなく、冷凍機１６の冷凍能力がヒータ方式で制御される場合にも、適用可能である。 FIG. 7 is a diagram showing another example of a temperature profile that can be obtained as a result of long-term use of the cryopump 10 according to an embodiment. In the cryopump 10, the control process shown in FIG. 5 is executed. Here, the refrigerating capacity of the refrigerator 16 is controlled by a heater system. The present invention is applicable not only when the refrigerating capacity of the refrigerator 16 is controlled by the inverter method but also when the refrigerating capacity of the refrigerator 16 is controlled by the heater method.

図７に示される場合においても、図３に示される場合と同様に、長期の使用によりクライオポンプ１０を冷却する冷凍機１６の冷凍能力は徐々に劣化していく。１段温度制御が実行されている間、１段冷却温度Ｔ１は当初の１段目標温度Ｔ１ａに維持される（時点ｔ１からｔ３）。冷凍機１６の２段の冷凍能力に余裕があるクライオポンプ１０の正常な運転状態においては、第２ヒータ９６を動作させることによって、２段冷却温度Ｔ２を１段冷却温度Ｔ１とは独立に制御することができる。こうして、１段温度制御の実行中に、１段冷却温度Ｔ１だけでなく、２段冷却温度Ｔ２も２段目標温度Ｔ２ａに維持することができる。 Even in the case shown in FIG. 7, the refrigerating capacity of the refrigerator 16 for cooling the cryopump 10 gradually deteriorates due to long-term use, as in the case shown in FIG. While the one-stage temperature control is being executed, the one-stage cooling temperature T1 is maintained at the initial one-stage target temperature T1a (time points t1 to t3). In the normal operating state of the cryopump 10 having a margin in the two-stage freezing capacity of the refrigerator 16, the two-stage cooling temperature T2 is controlled independently of the one-stage cooling temperature T1 by operating the second heater 96. can do. In this way, not only the one-stage cooling temperature T1 but also the two-stage cooling temperature T2 can be maintained at the two-stage target temperature T2a during the execution of the one-stage temperature control.

２段冷却温度Ｔ２を２段目標温度Ｔ２ａに維持するために、温度制御部１１０は、冷凍機１６の２段の冷凍能力が劣化するにつれて、第２ヒータ９６の出力を低下させ、最終的には第２ヒータ９６をオフにする（時点ｔ２）。その後は、１段温度制御が実行されている間、１段冷却温度Ｔ１は当初の１段目標温度Ｔ１ａに維持されるが２段冷却温度Ｔ２は徐々に高くなっていく（時点ｔ２からｔ３）。 In order to maintain the two-stage cooling temperature T2 at the two-stage target temperature T2a, the temperature control unit 110 reduces the output of the second heater 96 as the two-stage refrigerating capacity of the refrigerator 16 deteriorates, and finally. Turns off the second heater 96 (time point t2). After that, while the 1-stage temperature control is being executed, the 1-stage cooling temperature T1 is maintained at the initial 1-stage target temperature T1a, but the 2-stage cooling temperature T2 gradually increases (time points t2 to t3). ..

２段冷却温度Ｔ２が２段上限温度Ｔ２ｍａｘまで昇温すると（時点ｔ３）、クライオポンプ１０の温度制御は、１段温度制御から２段温度制御に切り替えられる。２段温度制御においては、温度制御部１１０は、第１ヒータ９４を制御することによって、２段冷却温度Ｔ２を制御する。第１ヒータ９４の出力を低下させれば、１段冷却温度Ｔ１は低下し、１段から２段への熱流入が減少する。そのため、冷凍機１６の２段の冷凍能力が増加し、２段冷却温度Ｔ２が下がる。逆に第１ヒータ９４の出力を増加させれば、冷凍機１６の２段の冷凍能力が低下し２段冷却温度Ｔ２が上がる。 When the two-stage cooling temperature T2 rises to the two-stage upper limit temperature T2max (time point t3), the temperature control of the cryopump 10 is switched from the one-stage temperature control to the two-stage temperature control. In the two-stage temperature control, the temperature control unit 110 controls the two-stage cooling temperature T2 by controlling the first heater 94. If the output of the first heater 94 is reduced, the cooling temperature T1 of the first stage is lowered, and the heat inflow from the first stage to the second stage is reduced. Therefore, the refrigerating capacity of the two stages of the refrigerator 16 is increased, and the two-stage cooling temperature T2 is lowered. On the contrary, if the output of the first heater 94 is increased, the refrigerating capacity of the two stages of the refrigerator 16 decreases and the two-stage cooling temperature T2 rises.

２段温度制御が実行されている間、２段冷却温度Ｔ２は２段上限温度Ｔ２ｍａｘに維持されるが１段冷却温度Ｔ１は徐々に下がっていく（時点ｔ３からｔ４）。１段温度制御から２段温度制御に切り替えて２段温度制御を実行することにより、クライオポンプ１０の経時的な劣化に伴う上述の昇温傾向を抑えるように冷凍機１６の冷凍能力が増加されるためである。 While the two-stage temperature control is being executed, the two-stage cooling temperature T2 is maintained at the two-stage upper limit temperature T2max, but the one-stage cooling temperature T1 gradually decreases (time points t3 to t4). By switching from the one-stage temperature control to the two-stage temperature control and executing the two-stage temperature control, the refrigerating capacity of the refrigerator 16 is increased so as to suppress the above-mentioned temperature rising tendency due to the deterioration of the cryopump 10 over time. Because.

その後、１段冷却温度Ｔ１が１段下限温度Ｔ１ｍｉｎにまで降温すると（時点ｔ４）、クライオポンプ１０の温度制御は、２段温度制御から１段温度制御に再び切り替えられる。ここで、１段温度制御で使用される１段目標温度は１段下限温度Ｔ１ｍｉｎであるから、１段冷却温度Ｔ１が１段下限温度Ｔ１ｍｉｎに維持される。２段冷却温度Ｔ２は再び徐々に高くなっていく（時点ｔ４からｔ５）。２段冷却温度Ｔ２が運転停止温度Ｔ２ｆに達すると、クライオポンプ１０の運転が停止される（時点ｔ５）。 After that, when the one-stage cooling temperature T1 is lowered to the one-stage lower limit temperature T1min (time point t4), the temperature control of the cryopump 10 is switched again from the two-stage temperature control to the one-stage temperature control. Here, since the one-stage target temperature used in the one-stage temperature control is the one-stage lower limit temperature T1min, the one-stage cooling temperature T1 is maintained at the one-stage lower limit temperature T1min. The two-stage cooling temperature T2 gradually rises again (time points t4 to t5). When the two-stage cooling temperature T2 reaches the operation stop temperature T2f, the operation of the cryopump 10 is stopped (time point t5).

このように、本発明は、冷凍機１６の冷凍能力がインバータ方式で制御される場合だけでなく、冷凍機１６の冷凍能力がヒータ方式で制御される場合にも、適用可能である。 As described above, the present invention is applicable not only when the refrigerating capacity of the refrigerator 16 is controlled by the inverter method but also when the refrigerating capacity of the refrigerator 16 is controlled by the heater method.

図８は、他の実施形態に係るクライオポンプ１０の制御方法を示すフローチャートである。制御装置１００は、１段温度制御の実行中に２段冷却温度の上昇を検知して１段目標温度を低下させるよう構成されている。上述の実施形態とは異なり、１段温度制御から２段温度制御に切り替えるのではなく、２段冷却温度の上昇を検知しても１段温度制御が継続される。１段目標温度を低下させることによって、冷凍機１６の冷凍能力が増加される。 FIG. 8 is a flowchart showing a control method of the cryopump 10 according to another embodiment. The control device 100 is configured to detect an increase in the two-stage cooling temperature during execution of the one-stage temperature control and reduce the one-stage target temperature. Unlike the above-described embodiment, the one-stage temperature control is continued even if an increase in the two-stage cooling temperature is detected, instead of switching from the one-stage temperature control to the two-stage temperature control. By lowering the one-stage target temperature, the freezing capacity of the refrigerator 16 is increased.

図８に示されるように、温度制御部１１０は、１段温度制御を実行する（Ｓ４０）。２段温度監視部１１４は、１段温度制御の実行中に、２段冷却温度Ｔ２が所定の２段上限温度Ｔ２ｍａｘ以下であるか否かを判定する（Ｓ４２）。２段冷却温度Ｔ２が２段上限温度Ｔ２ｍａｘ以下である場合には（Ｓ４２のＹ）、本処理は終了される。１段目標温度は変更されない。 As shown in FIG. 8, the temperature control unit 110 executes one-stage temperature control (S40). The two-stage temperature monitoring unit 114 determines whether or not the two-stage cooling temperature T2 is equal to or less than a predetermined two-stage upper limit temperature T2max during execution of the one-stage temperature control (S42). When the two-stage cooling temperature T2 is equal to or less than the two-stage upper limit temperature T2max (Y in S42), this process is terminated. The 1st stage target temperature is not changed.

２段冷却温度Ｔ２が２段上限温度Ｔ２ｍａｘを超える場合には（Ｓ４２のＮ）、温度制御部１１０は、１段目標温度を低下させる（Ｓ４４）。例えば、温度制御部１１０は、１段目標温度を１段下限温度Ｔ１ｍｉｎに変更する。あるいは、温度制御部１１０は、１段目標温度を、現在の１段目標温度と１段下限温度Ｔ１ｍｉｎとの間の温度値に変更してもよい。こうして、以降の１段温度制御では、変更後の１段目標温度が使用される。なお、１段目標温度が既に１段下限温度Ｔ１ｍｉｎにまで低下されている場合には、温度制御部１１０は、１段目標温度を変更しない。 When the two-stage cooling temperature T2 exceeds the two-stage upper limit temperature T2max (N in S42), the temperature control unit 110 lowers the one-stage target temperature (S44). For example, the temperature control unit 110 changes the one-stage target temperature to the one-stage lower limit temperature T1min. Alternatively, the temperature control unit 110 may change the 1st stage target temperature to a temperature value between the current 1st stage target temperature and the 1st stage lower limit temperature T1min. In this way, in the subsequent one-stage temperature control, the changed one-stage target temperature is used. When the 1st stage target temperature has already been lowered to the 1st stage lower limit temperature T1min, the temperature control unit 110 does not change the 1st stage target temperature.

通知部１１６は、温度制御部１１０において１段目標温度が低下したことを使用者に通知する（Ｓ４６）。こうして、本処理は終了される。以降、本処理は、クライオポンプ１０の真空排気運転中に周期的に実行される。 The notification unit 116 notifies the user that the one-step target temperature has dropped in the temperature control unit 110 (S46). In this way, this process is completed. After that, this process is periodically executed during the vacuum exhaust operation of the cryopump 10.

このようにしても、クライオポンプ１０は、１段温度制御の実行中に２段冷却温度Ｔ２の上昇を検知して冷凍機１６の冷凍能力を増加させることができる。それにより、クライオポンプ１０の寿命をある程度延ばすことができる。クライオポンプ１０の運転を、望ましくは計画されたメンテナンス時期まで、排気性能の劣化を抑制しながら続けることが可能となる。 Even in this way, the cryopump 10 can detect an increase in the two-stage cooling temperature T2 during execution of the one-stage temperature control to increase the refrigerating capacity of the refrigerator 16. Thereby, the life of the cryopump 10 can be extended to some extent. It is possible to continue the operation of the cryopump 10 until the planned maintenance time, preferably while suppressing the deterioration of the exhaust performance.

図８に示される制御処理は、図４および図５に示される制御処理と組み合わせることも可能である。２段温度監視部１１４は、１段温度制御の実行中に、２段冷却温度Ｔ２が所定の温度閾値以下であるか否かを判定してもよい。温度閾値は、２段上限温度Ｔ２ｍａｘより低くてもよい。温度制御部１１０は、２段冷却温度Ｔ２が温度閾値以下である場合には１段目標温度を維持し、２段冷却温度Ｔ２が温度閾値を超える場合には１段目標温度を低下させてもよい。このようにすれば、例えば、図７に示される時点ｔ２からｔ３において、１段目標温度を低下させ、２段冷却温度の上昇を抑制することができる。 The control process shown in FIG. 8 can also be combined with the control process shown in FIGS. 4 and 5. The two-stage temperature monitoring unit 114 may determine whether or not the two-stage cooling temperature T2 is equal to or lower than a predetermined temperature threshold value during execution of the one-stage temperature control. The temperature threshold may be lower than the two-stage upper limit temperature T2max. The temperature control unit 110 maintains the 1st stage target temperature when the 2nd stage cooling temperature T2 is equal to or lower than the temperature threshold value, and lowers the 1st stage target temperature when the 2nd stage cooling temperature T2 exceeds the temperature threshold value. good. By doing so, for example, from the time points t2 to t3 shown in FIG. 7, the one-stage target temperature can be lowered and the increase in the two-stage cooling temperature can be suppressed.

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。 The present invention has been described above based on examples. It will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiment, various design changes are possible, various modifications are possible, and such modifications are also within the scope of the present invention. By the way.

１０ クライオポンプ、 １６ 冷凍機、 １８ １段クライオパネル、 １９ ２段クライオパネル、 １００ 制御装置、 １１０ 温度制御部、 １１２ １段温度監視部、 １１４ ２段温度監視部、 １１６ 通知部。 10 Cryopump, 16 Refrigerator, 18 1-stage cryopanel, 19 2-stage cryopanel, 100 Control device, 110 Temperature control unit, 112 1-stage temperature monitoring unit, 114 2-stage temperature monitoring unit, 116 Notification unit.

Claims (8)

１段クライオパネルと、
２段クライオパネルと、
前記１段クライオパネルおよび前記２段クライオパネルに熱的に結合され、前記１段クライオパネルを１段冷却温度に冷却し、前記２段クライオパネルを前記１段冷却温度より低い２段冷却温度に冷却する冷凍機と、
前記１段冷却温度を直接制御することなく前記２段冷却温度を２段目標温度に制御する２段温度制御と、前記２段冷却温度を直接制御することなく前記１段冷却温度を１段目標温度に制御する１段温度制御とを実行するよう構成された制御装置であって、前記２段温度制御の実行中に前記１段冷却温度を所定の１段下限温度と比較し、前記１段冷却温度が前記１段下限温度を下回る場合に前記２段温度制御から前記１段温度制御に切り替えるよう構成された制御装置と、を備えることを特徴とするクライオポンプ。 1-stage cryo panel and
Two-stage cryopanel and
It is thermally coupled to the one-stage cryopanel and the two-stage cryopanel to cool the one-stage cryopanel to a one-stage cooling temperature, and to bring the two-stage cryopanel to a two-stage cooling temperature lower than the one-stage cooling temperature. A refrigerator to cool and
2-stage temperature control for controlling the two-stage cooling temperature in two stages target temperature without controlling the 1-stage cooling temperature directly, one stage target the first stage cooling temperature without controlling the two-stage cooling temperature directly a controller configured to perform the first stage temperature control for controlling the temperature, the 1-stage cooling temperature is compared with a predetermined first stage minimum temperature during execution of the two-stage temperature control, the 1-stage A cryopump including a control device configured to switch from the two-stage temperature control to the one-stage temperature control when the cooling temperature is lower than the one-stage lower limit temperature. １段クライオパネルと、
２段クライオパネルと、
前記１段クライオパネルおよび前記２段クライオパネルに熱的に結合され、前記１段クライオパネルを１段冷却温度に冷却し、前記２段クライオパネルを前記１段冷却温度より低い２段冷却温度に冷却する冷凍機と、
前記１段冷却温度を直接制御することなく前記２段冷却温度を２段目標温度に制御する２段温度制御と、前記２段冷却温度を直接制御することなく前記１段冷却温度を１段目標温度に制御する１段温度制御とを実行するよう構成された制御装置であって、前記２段温度制御の実行中に前記１段冷却温度を所定の１段上限温度と比較し、前記１段冷却温度が前記１段上限温度を上回る場合に前記２段温度制御から前記１段温度制御に切り替えるよう構成された制御装置と、を備えることを特徴とするクライオポンプ。 1-stage cryo panel and
Two-stage cryopanel and
It is thermally coupled to the one-stage cryopanel and the two-stage cryopanel to cool the one-stage cryopanel to a one-stage cooling temperature, and to bring the two-stage cryopanel to a two-stage cooling temperature lower than the one-stage cooling temperature. A refrigerator to cool and
Two-stage temperature control that controls the two-stage cooling temperature to the two-stage target temperature without directly controlling the one-stage cooling temperature, and one-stage targeting the one-stage cooling temperature without directly controlling the two-stage cooling temperature. It is a control device configured to execute one-stage temperature control for controlling the temperature, and during execution of the two-stage temperature control, the one-stage cooling temperature is compared with a predetermined one-stage upper limit temperature, and the one-stage temperature control is performed. features and to torque Raioponpu that before Symbol 2-stage temperature control and a control device configured to switch to the first stage temperature control when the cooling temperature is higher than the first stage maximum temperature. 前記制御装置は、前記２段温度制御において前記２段冷却温度を前記２段目標温度に制御するように前記冷凍機の運転周波数を制御し、前記１段温度制御において前記１段冷却温度を前記１段目標温度に制御するように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または２に記載のクライオポンプ。The control device controls the operating frequency of the refrigerator so as to control the two-stage cooling temperature to the two-stage target temperature in the two-stage temperature control, and controls the one-stage cooling temperature in the one-stage temperature control. The cryopump according to claim 1 or 2, wherein the operating frequency of the refrigerator is controlled so as to control the one-stage target temperature. 前記１段クライオパネルを加熱する第１ヒータをさらに備え、A first heater for heating the one-stage cryopanel is further provided.
前記制御装置は、前記１段温度制御において前記１段冷却温度を前記１段目標温度に制御するように前記第１ヒータを制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のクライオポンプ。The control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control device controls the first heater so as to control the one-stage cooling temperature to the one-stage target temperature in the one-stage temperature control. Cryopump. 前記２段クライオパネルを加熱する第２ヒータをさらに備え、A second heater for heating the two-stage cryopanel is further provided.
前記制御装置は、前記２段温度制御において前記２段冷却温度を前記２段目標温度に制御するように前記第２ヒータを制御することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のクライオポンプ。The control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the control device controls the second heater so as to control the two-stage cooling temperature to the two-stage target temperature in the two-stage temperature control. Cryopump. 前記２段温度制御から前記１段温度制御への切替を使用者に通知する通知部を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のクライオポンプ。 The cryopump according to any one of claims 1 to 5, further comprising a notification unit for notifying the user of switching from the two-stage temperature control to the one-stage temperature control. クライオポンプの制御方法であって、前記クライオポンプは、１段クライオパネルと、
２段クライオパネルと、前記１段クライオパネルおよび前記２段クライオパネルに熱的に結合され、前記１段クライオパネルを１段冷却温度に冷却し、前記２段クライオパネルを前記１段冷却温度より低い２段冷却温度に冷却する冷凍機と、を備え、
前記１段冷却温度を直接制御することなく前記２段冷却温度を２段目標温度に制御する２段温度制御を実行することと、
前記２段温度制御の実行中に前記１段冷却温度を所定の１段下限温度と比較することと、
前記１段冷却温度が前記１段下限温度を下回る場合、前記２段温度制御から１段温度制御に切り替えることと、を備え、
前記１段温度制御は、前記２段冷却温度を直接制御することなく前記１段冷却温度を１段目標温度に制御するものであることを特徴とする方法。 It is a control method of a cryopump, and the cryopump is a one-stage cryopump and a one-stage cryopump.
The two-stage cryopanel is thermally coupled to the one-stage cryopanel and the two-stage cryopanel, the one-stage cryopanel is cooled to the one-stage cooling temperature, and the two-stage cryopanel is cooled from the one-stage cooling temperature. Equipped with a refrigerator that cools to a low two-stage cooling temperature,
Executing the two-stage temperature control that controls the two-stage cooling temperature to the two-stage target temperature without directly controlling the one-stage cooling temperature, and
Comparing the one-stage cooling temperature with a predetermined one-stage lower limit temperature during execution of the two-stage temperature control,
When the one-stage cooling temperature is lower than the one-stage lower limit temperature, the two-stage temperature control is switched to the one-stage temperature control .
The first stage temperature control, wherein the der Rukoto controls the first stage cooling temperature first stage target temperature without controlling the two-stage cooling temperature directly. クライオポンプの制御方法であって、前記クライオポンプは、１段クライオパネルと、It is a control method of a cryopump, and the cryopump is a one-stage cryopump and a one-stage cryopump.
２段クライオパネルと、前記１段クライオパネルおよび前記２段クライオパネルに熱的に結合され、前記１段クライオパネルを１段冷却温度に冷却し、前記２段クライオパネルを前記１段冷却温度より低い２段冷却温度に冷却する冷凍機と、を備え、The two-stage cryopanel is thermally coupled to the one-stage cryopanel and the two-stage cryopanel, the one-stage cryopanel is cooled to the one-stage cooling temperature, and the two-stage cryopanel is cooled from the one-stage cooling temperature. Equipped with a refrigerator that cools to a low two-stage cooling temperature,
前記１段冷却温度を直接制御することなく前記２段冷却温度を２段目標温度に制御する２段温度制御を実行することと、Executing the two-stage temperature control that controls the two-stage cooling temperature to the two-stage target temperature without directly controlling the one-stage cooling temperature, and
前記２段温度制御の実行中に前記１段冷却温度を所定の１段上限温度と比較することと、Comparing the one-stage cooling temperature with a predetermined one-stage upper limit temperature during execution of the two-stage temperature control, and
前記１段冷却温度が前記１段上限温度を上回る場合、前記２段温度制御から１段温度制御に切り替えることと、を備え、When the one-stage cooling temperature exceeds the one-stage upper limit temperature, the two-stage temperature control is switched to the one-stage temperature control.
前記１段温度制御は、前記２段冷却温度を直接制御することなく前記１段冷却温度を１段目標温度に制御するものであることを特徴とする方法。The one-stage temperature control is a method characterized in that the one-stage cooling temperature is controlled to a one-stage target temperature without directly controlling the two-stage cooling temperature.
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