JPH08135570A - クライオポンプ及びコールドトラップ - Google Patents
クライオポンプ及びコールドトラップInfo
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- JPH08135570A JPH08135570A JP30298494A JP30298494A JPH08135570A JP H08135570 A JPH08135570 A JP H08135570A JP 30298494 A JP30298494 A JP 30298494A JP 30298494 A JP30298494 A JP 30298494A JP H08135570 A JPH08135570 A JP H08135570A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
- F04B37/06—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means
- F04B37/08—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means by condensing or freezing, e.g. cryogenic pumps
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ヒータを用いることなく、クライオパネル面
を所定温度に維持できるクライオポンプ及びコールドト
ラップを提供すること。 【構成】 ポンプ運転中にガスを凝縮及び／又は吸着す
る第１段及び第２段のクライオパネル１３，１７、第１
段及び第２段のクライオパネル１３，１７を冷却する冷
凍部１０、該冷凍部１０はエキスパンダモータ４０によ
り駆動されるエキスパンダ１８により圧縮機ユニット２
０からの常温高圧の作動ガスを断熱膨張させて極低温を
発生させる冷却部であるクライオポンプにおいて、第１
段のクライオパネル１３の温度を検知する温度センサ３
５を設けると共に、温度センサ３５の検出信号に基づい
てエキスパンダ１８を一定時間停止させるか或いは逆転
させることにより第１段及び第２段のクライオパネル１
３，１７面の温度を所定範囲に維持する制御部５０を設
けた。
を所定温度に維持できるクライオポンプ及びコールドト
ラップを提供すること。 【構成】 ポンプ運転中にガスを凝縮及び／又は吸着す
る第１段及び第２段のクライオパネル１３，１７、第１
段及び第２段のクライオパネル１３，１７を冷却する冷
凍部１０、該冷凍部１０はエキスパンダモータ４０によ
り駆動されるエキスパンダ１８により圧縮機ユニット２
０からの常温高圧の作動ガスを断熱膨張させて極低温を
発生させる冷却部であるクライオポンプにおいて、第１
段のクライオパネル１３の温度を検知する温度センサ３
５を設けると共に、温度センサ３５の検出信号に基づい
てエキスパンダ１８を一定時間停止させるか或いは逆転
させることにより第１段及び第２段のクライオパネル１
３，１７面の温度を所定範囲に維持する制御部５０を設
けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はクライオポンプ及びコー
ルドトラップに関し、特にクライオポンプの第１段及び
／又は第２段のクライオパネル面の温度及びコールドト
ラップの１段のクライオパネル面の温度を所定の温度に
維持する場合に温度調節用のヒータを設けなくても済む
クライオポンプに関するものである。
ルドトラップに関し、特にクライオポンプの第１段及び
／又は第２段のクライオパネル面の温度及びコールドト
ラップの１段のクライオパネル面の温度を所定の温度に
維持する場合に温度調節用のヒータを設けなくても済む
クライオポンプに関するものである。
【０００２】
【従来技術】エキスパンダモータにより駆動されるエキ
スパンダにより、圧縮機ユニットからの常温高圧の作動
ガス（一般にはヘリウムガス）を断熱膨張させて極低温
を発生させるクライオポンプは、通常２段のクライオパ
ネル面を有している。該クライオポンプにおいて、１段
目のクライオパネルはヘリウム冷凍機の１段目の膨張部
で発生した寒冷により５０〜８０Ｋに冷却され、２段目
のクライオパネルはヘリウム冷凍機の２段目の膨張部で
発生した寒冷により１０〜２０Ｋに冷却される。
スパンダにより、圧縮機ユニットからの常温高圧の作動
ガス（一般にはヘリウムガス）を断熱膨張させて極低温
を発生させるクライオポンプは、通常２段のクライオパ
ネル面を有している。該クライオポンプにおいて、１段
目のクライオパネルはヘリウム冷凍機の１段目の膨張部
で発生した寒冷により５０〜８０Ｋに冷却され、２段目
のクライオパネルはヘリウム冷凍機の２段目の膨張部で
発生した寒冷により１０〜２０Ｋに冷却される。
【０００３】クライオポンプは、５０〜８０Ｋに冷却さ
れた１段目のクライオパネルにおいて、水等を凝縮し、
１０〜２０Ｋに冷却された２段目のクライオパネルにお
いて、窒素ガス（Ｎ2）やアルゴンガス（Ａｒ）等を凝
縮し、更に１０Ｋでは凝縮しない水素ガス（Ｈ2）等を
２段目のクライオパネルに装着した活性炭層等により低
温吸着するもので、スパッタ装置やインプラ装置の真空
チャンバー内を高真空状態にするのに用いられている。
れた１段目のクライオパネルにおいて、水等を凝縮し、
１０〜２０Ｋに冷却された２段目のクライオパネルにお
いて、窒素ガス（Ｎ2）やアルゴンガス（Ａｒ）等を凝
縮し、更に１０Ｋでは凝縮しない水素ガス（Ｈ2）等を
２段目のクライオパネルに装着した活性炭層等により低
温吸着するもので、スパッタ装置やインプラ装置の真空
チャンバー内を高真空状態にするのに用いられている。
【０００４】また、エキスパンダモータにより駆動され
るエキスパンダにより、圧縮機ユニットからの常温高圧
の作動ガス（一般にはヘリウムガス）を断熱膨張させ
て、極低温を発生させるコールドトラップは、通常１段
のクライオパネル面を有している。該コールドトラップ
において、１段のクライオパネルはヘリウム冷凍機の１
段の膨張部で発生した寒冷により８０〜１３０Ｋに冷却
される。
るエキスパンダにより、圧縮機ユニットからの常温高圧
の作動ガス（一般にはヘリウムガス）を断熱膨張させ
て、極低温を発生させるコールドトラップは、通常１段
のクライオパネル面を有している。該コールドトラップ
において、１段のクライオパネルはヘリウム冷凍機の１
段の膨張部で発生した寒冷により８０〜１３０Ｋに冷却
される。
【０００５】コールドトラップは通常ターボ分子ポンプ
の上流部にセットされ、ターボ分子ポンプの排気性能と
してネックとなる水の排気速度を向上させる機能を持
ち、８０〜１３０Ｋに冷却されたクライオパネルで水等
を凝縮し、スパッタ装置やインプラ装置の真空チャンバ
ー内を真空状態にするのに用いられている。
の上流部にセットされ、ターボ分子ポンプの排気性能と
してネックとなる水の排気速度を向上させる機能を持
ち、８０〜１３０Ｋに冷却されたクライオパネルで水等
を凝縮し、スパッタ装置やインプラ装置の真空チャンバ
ー内を真空状態にするのに用いられている。
【０００６】クライオポンプ及びコールドトラップを用
いるこれらの装置において、例えばスパッタ装置では、
スパッタ膜を均一に一定に保つことが重要であり、その
ためには、クライオポンプ及びコールドトラップの排気
速度を一定に保つことが必要である。このため、クライ
オポンプの第１段及び／又は第２段のクライオパネル面
の温度及びコールドトラップのクライオパネルの温度を
所定の温度に維持しなければならない。
いるこれらの装置において、例えばスパッタ装置では、
スパッタ膜を均一に一定に保つことが重要であり、その
ためには、クライオポンプ及びコールドトラップの排気
速度を一定に保つことが必要である。このため、クライ
オポンプの第１段及び／又は第２段のクライオパネル面
の温度及びコールドトラップのクライオパネルの温度を
所定の温度に維持しなければならない。
【０００７】更に、クライオポンプ及びコールドトラッ
プは真空チャンバー内のガスをため込みながら排気する
ので（ため込み式）、一定期間の排気運転のたびに再生
（ガス放出）が必要となる。再生過程では、排気してた
め込んだガスを放出するので、例えばクライオポンプで
は全再生（１段目及び２段目のパネル両面の再生）では
常温付近まで、部分再生（２段目のパネルのみ再生）で
は、１２０Ｋ〜１５０Ｋに維持する必要がある。また、
コールドトラップの再生では、ターボ分子ポンプを駆動
したまま行なうので、水は昇華させながら放出する必要
があり、−１０℃〜−３０℃に維持する必要がある。
プは真空チャンバー内のガスをため込みながら排気する
ので（ため込み式）、一定期間の排気運転のたびに再生
（ガス放出）が必要となる。再生過程では、排気してた
め込んだガスを放出するので、例えばクライオポンプで
は全再生（１段目及び２段目のパネル両面の再生）では
常温付近まで、部分再生（２段目のパネルのみ再生）で
は、１２０Ｋ〜１５０Ｋに維持する必要がある。また、
コールドトラップの再生では、ターボ分子ポンプを駆動
したまま行なうので、水は昇華させながら放出する必要
があり、−１０℃〜−３０℃に維持する必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記い
ずれの方法もクライオパネルの温度を所定の温度に維持
するのにヒータを用いている。ところが、狭いクライオ
ポンプ及びコールドトラップケーシング内にヒータを取
り付け、該ヒータに電流を供給するように回路を組むこ
とも困難であると同時に、ケーシング内が高い真空状態
になるクライオポンプ及びコールドトラップにこのよう
なヒータを取り付けると、該ヒータからガスが発生し、
該ガスが真空プロセス側に影響を与えるおそれがあっ
た。また、クライオパネル全体の温度を均一に調整でき
ず排気性能及び速度に悪影響を与えていた。また、充分
な再生ができず、局部的加熱による危険性もあった。
ずれの方法もクライオパネルの温度を所定の温度に維持
するのにヒータを用いている。ところが、狭いクライオ
ポンプ及びコールドトラップケーシング内にヒータを取
り付け、該ヒータに電流を供給するように回路を組むこ
とも困難であると同時に、ケーシング内が高い真空状態
になるクライオポンプ及びコールドトラップにこのよう
なヒータを取り付けると、該ヒータからガスが発生し、
該ガスが真空プロセス側に影響を与えるおそれがあっ
た。また、クライオパネル全体の温度を均一に調整でき
ず排気性能及び速度に悪影響を与えていた。また、充分
な再生ができず、局部的加熱による危険性もあった。
【０００９】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去し、ヒータを用いることなく、ク
ライオパネル面の所定温度に維持できるクライオポンプ
及びコールドトラップを提供することを目的とする。
で、上記問題点を除去し、ヒータを用いることなく、ク
ライオパネル面の所定温度に維持できるクライオポンプ
及びコールドトラップを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、ポンプ運転中にガスを凝縮及び／又は吸着す
る第１段及び／又は第２段のクライオパネル面、該第１
段及び／又は第２段のクライオパネル面を冷却する冷却
手段を具備し、該冷却手段はエキスパンダモータにより
駆動されるエキスパンダにより圧縮機からの常温高圧の
作動ガスを断熱膨張させて極低温を発生させる冷却手段
であるクライオポンプにおいて、第１段のクライオパネ
ル面の温度を検知する温度センサを設けると共に、温度
センサの検出信号に基づいてエキスパンダを一定時間停
止させるか或いは逆転させることにより第１段及び／又
は第２段のクライオパネル面の温度を所定範囲に維持す
る制御手段を設けたことを特徴とする。
本発明は、ポンプ運転中にガスを凝縮及び／又は吸着す
る第１段及び／又は第２段のクライオパネル面、該第１
段及び／又は第２段のクライオパネル面を冷却する冷却
手段を具備し、該冷却手段はエキスパンダモータにより
駆動されるエキスパンダにより圧縮機からの常温高圧の
作動ガスを断熱膨張させて極低温を発生させる冷却手段
であるクライオポンプにおいて、第１段のクライオパネ
ル面の温度を検知する温度センサを設けると共に、温度
センサの検出信号に基づいてエキスパンダを一定時間停
止させるか或いは逆転させることにより第１段及び／又
は第２段のクライオパネル面の温度を所定範囲に維持す
る制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】また、ポンプ運転中にガスを凝縮する１段
のクライオパネル面、該１段のクライオパネル面を冷却
する冷却手段を具備し、該冷却手段はエキスパンダモー
タにより駆動されるエキスパンダにより圧縮機ユニット
からの常温高圧の作動ガスを断熱膨張させて極低温を発
生させる冷却手段であるコールドトラップにおいて、１
段のクライオパネル面の温度を検知する温度センサを設
けると共に、温度センサの検知信号に基づいてエキスパ
ンダを一定時間停止させるか或いは逆転させることによ
り、１段のクライオパネル面の温度を所定の範囲に維持
する制御手段を設けたことを特徴とする。
のクライオパネル面、該１段のクライオパネル面を冷却
する冷却手段を具備し、該冷却手段はエキスパンダモー
タにより駆動されるエキスパンダにより圧縮機ユニット
からの常温高圧の作動ガスを断熱膨張させて極低温を発
生させる冷却手段であるコールドトラップにおいて、１
段のクライオパネル面の温度を検知する温度センサを設
けると共に、温度センサの検知信号に基づいてエキスパ
ンダを一定時間停止させるか或いは逆転させることによ
り、１段のクライオパネル面の温度を所定の範囲に維持
する制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
【作用】クライオポンプ及びコールドトラップのエキス
パンダを停止させることにより、作動ガスの断熱膨張が
行われないから冷却手段は低温を発生させることがな
く、その分温度が上昇する。また、エキスパンダを逆転
させることにより、図２に示すように、クライオポンプ
及びコールドトラップの冷却サイクルが逆転し、昇温サ
イクルとなる。従って、第１段のクライオパネル面の温
度を検知する温度センサの検出出力に基づいて、エキス
パンダを停止或いは逆転させることにより、ヒータを用
いることなく、クライポンプの第１段及び／又は第２段
のクライオパネル面や、コールドトラップのクライオパ
ネル面の温度を所定の温度にすることができる。
パンダを停止させることにより、作動ガスの断熱膨張が
行われないから冷却手段は低温を発生させることがな
く、その分温度が上昇する。また、エキスパンダを逆転
させることにより、図２に示すように、クライオポンプ
及びコールドトラップの冷却サイクルが逆転し、昇温サ
イクルとなる。従って、第１段のクライオパネル面の温
度を検知する温度センサの検出出力に基づいて、エキス
パンダを停止或いは逆転させることにより、ヒータを用
いることなく、クライポンプの第１段及び／又は第２段
のクライオパネル面や、コールドトラップのクライオパ
ネル面の温度を所定の温度にすることができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明に係るクライオポンプの概略構成を
示す図である。同図に示すように、クライオポンプは、
冷凍部１０に圧縮機ユニット２０が配管２１を介して接
続されている。冷凍部１０は内部にエキスパンダモータ
（同期電動機）４０によって上下動するエキスパンダ１
８を具備し、このエキスパンダ１８の上下動により、第
１段膨張部１１と第２段膨張部１５で圧縮機ユニット２
０からの常温高圧の作動ガス（ヘリウムＨｅガス）を断
熱膨張させて極低温を発生させる。なお、１９−１，１
９−２はそれぞれエキスパンダ１８の第１段シール部、
第２段シール部である。
する。図１は本発明に係るクライオポンプの概略構成を
示す図である。同図に示すように、クライオポンプは、
冷凍部１０に圧縮機ユニット２０が配管２１を介して接
続されている。冷凍部１０は内部にエキスパンダモータ
（同期電動機）４０によって上下動するエキスパンダ１
８を具備し、このエキスパンダ１８の上下動により、第
１段膨張部１１と第２段膨張部１５で圧縮機ユニット２
０からの常温高圧の作動ガス（ヘリウムＨｅガス）を断
熱膨張させて極低温を発生させる。なお、１９−１，１
９−２はそれぞれエキスパンダ１８の第１段シール部、
第２段シール部である。
【００１４】また、第１段膨張部１１には熱伝導エレメ
ント１２を介してその上端に第１段クライオパネル１３
が取り付けられ、第２段膨張部１５には直接第２段クラ
イオパネル１７が取り付けられている。
ント１２を介してその上端に第１段クライオパネル１３
が取り付けられ、第２段膨張部１５には直接第２段クラ
イオパネル１７が取り付けられている。
【００１５】これら冷凍部１０の第１段膨張部１１と第
２段膨張部１５の周囲はケーシング３０によって囲まれ
ており、該ケーシング３０の上端に真空チャンバー６０
が接続されている。
２段膨張部１５の周囲はケーシング３０によって囲まれ
ており、該ケーシング３０の上端に真空チャンバー６０
が接続されている。
【００１６】上記構成のクライオポンプにおいて、圧縮
機ユニット２０からの高圧作動ガスは冷凍部１０に供給
され、該作動ガスはエキスパンダ１８の上下動と連動し
て開閉するバルブ（図示せず）を通して供給され、第１
段膨張部１１と第２段膨張部１５において断熱膨張さ
れ、低温を発生する。膨張した作動ガスは、図示しない
流路を通ってエキスパンダモータ４０に送られ、エキス
パンダモータ４０を冷却した後、再び圧縮機ユニット２
０に送られ、油分離等の処理を施された後、高圧作動ガ
スとして冷凍部１０に供給される。第１段膨張部１１及
び第２段膨張部１５で発生した低温は、第１段クライオ
パネル１３及び第２段クライオパネル１７を冷却する。
機ユニット２０からの高圧作動ガスは冷凍部１０に供給
され、該作動ガスはエキスパンダ１８の上下動と連動し
て開閉するバルブ（図示せず）を通して供給され、第１
段膨張部１１と第２段膨張部１５において断熱膨張さ
れ、低温を発生する。膨張した作動ガスは、図示しない
流路を通ってエキスパンダモータ４０に送られ、エキス
パンダモータ４０を冷却した後、再び圧縮機ユニット２
０に送られ、油分離等の処理を施された後、高圧作動ガ
スとして冷凍部１０に供給される。第１段膨張部１１及
び第２段膨張部１５で発生した低温は、第１段クライオ
パネル１３及び第２段クライオパネル１７を冷却する。
【００１７】上記のように第１段クライオパネル１３及
び第２段クライオパネル１７を冷却することによって、
第１段クライオパネル１３の面に真空チャンバー６０内
の主に水分を凝縮し、第２段クライオパネル１７の面に
主にアルゴンＡｒや窒素Ｎ2ガスを凝縮し、また、第２
段クライオパネル１７の裏面に形成した活性炭層等に水
素Ｈ2を低温吸着させる。これによって真空チャンバー
６０内の気体を排気する。
び第２段クライオパネル１７を冷却することによって、
第１段クライオパネル１３の面に真空チャンバー６０内
の主に水分を凝縮し、第２段クライオパネル１７の面に
主にアルゴンＡｒや窒素Ｎ2ガスを凝縮し、また、第２
段クライオパネル１７の裏面に形成した活性炭層等に水
素Ｈ2を低温吸着させる。これによって真空チャンバー
６０内の気体を排気する。
【００１８】３５は第１段クライオパネル１３の表面温
度を検出する温度センサであり、該温度センサ３５の検
出出力は制御部５０の制御手段５１に入力される。制御
手段５１はエキスパンダモータ駆動手段５２を介してエ
キスパンダモータ４０を一時停止し、又は逆転させ、第
１段クライオパネル１３及び第２段クライオパネル１７
を所定の温度にする。
度を検出する温度センサであり、該温度センサ３５の検
出出力は制御部５０の制御手段５１に入力される。制御
手段５１はエキスパンダモータ駆動手段５２を介してエ
キスパンダモータ４０を一時停止し、又は逆転させ、第
１段クライオパネル１３及び第２段クライオパネル１７
を所定の温度にする。
【００１９】クライオポンプの理論冷凍サイクルは図２
に示すように、作動ガス（例えば、ヘリウムＨｅガス）
のＰ（圧力）−Ｖ（体積）で示されるとおり、常温高圧
の作動ガスを供給し、エキスパンダ１８の下降により、
第１段膨張部１１及び第２段膨張部１５で該常温高圧の
作動ガスを断熱膨張させることにより、低温を発生して
いるのであるから、エキスパンダ１８を一時的に停止さ
せることにより（エキスパンダモータ４０の回転を停
止）、断熱膨張がなくなり、低温の発生がなくなるの
で、第１段クライオパネル１３及び第２段クライオパネ
ル１７は上昇する。
に示すように、作動ガス（例えば、ヘリウムＨｅガス）
のＰ（圧力）−Ｖ（体積）で示されるとおり、常温高圧
の作動ガスを供給し、エキスパンダ１８の下降により、
第１段膨張部１１及び第２段膨張部１５で該常温高圧の
作動ガスを断熱膨張させることにより、低温を発生して
いるのであるから、エキスパンダ１８を一時的に停止さ
せることにより（エキスパンダモータ４０の回転を停
止）、断熱膨張がなくなり、低温の発生がなくなるの
で、第１段クライオパネル１３及び第２段クライオパネ
ル１７は上昇する。
【００２０】従って、制御手段５１は温度センサ３５の
検出出力に基づいて、エキスパンダモータ駆動手段５２
を介して、エキスパンダモータ４０の一時的停止時間を
制御することにより、第１段クライオパネル１３及び第
２段クライオパネル１７の温度を所定の温度に維持する
ことが可能となる。
検出出力に基づいて、エキスパンダモータ駆動手段５２
を介して、エキスパンダモータ４０の一時的停止時間を
制御することにより、第１段クライオパネル１３及び第
２段クライオパネル１７の温度を所定の温度に維持する
ことが可能となる。
【００２１】また、図２の冷凍サイクルを逆転、即ちク
ライオポンプに常温低圧の作動ガスを供給し、断熱圧縮
することにより、熱を発生する加熱サイクルとなる。こ
れは、圧縮機ユニット２０から常温低圧の作動ガスを供
給し、エキスパンダモータ４０を逆転させることにより
行うことが可能である。
ライオポンプに常温低圧の作動ガスを供給し、断熱圧縮
することにより、熱を発生する加熱サイクルとなる。こ
れは、圧縮機ユニット２０から常温低圧の作動ガスを供
給し、エキスパンダモータ４０を逆転させることにより
行うことが可能である。
【００２２】従って、制御手段５１は温度センサ３５の
検出出力に基づいて、エキスパンダモータ駆動手段５２
を介して、エキスパンダモータ４０を逆転及びその回転
数を制御することにより、第１段クライオパネル１３及
び第２段クライオパネル１７の温度を所定の温度に加熱
維持することが可能となる。
検出出力に基づいて、エキスパンダモータ駆動手段５２
を介して、エキスパンダモータ４０を逆転及びその回転
数を制御することにより、第１段クライオパネル１３及
び第２段クライオパネル１７の温度を所定の温度に加熱
維持することが可能となる。
【００２３】上記エキスパンダモータ４０を逆転させる
ことによる加熱は、第１段クライオパネル１３及び第２
段クライオパネル１７に凝縮・吸着した物質を完全にガ
ス化して系外に排出するのに有効である。この凝縮・吸
着した対象物質を完全にガス化して系外に排出するため
には、第１段クライオパネル１３及び第２段クライオパ
ネル１７の加熱温度を設定して、該設定温度になるよう
にエキスパンダモータ４０を逆転及びその回転数を制御
する。
ことによる加熱は、第１段クライオパネル１３及び第２
段クライオパネル１７に凝縮・吸着した物質を完全にガ
ス化して系外に排出するのに有効である。この凝縮・吸
着した対象物質を完全にガス化して系外に排出するため
には、第１段クライオパネル１３及び第２段クライオパ
ネル１７の加熱温度を設定して、該設定温度になるよう
にエキスパンダモータ４０を逆転及びその回転数を制御
する。
【００２４】第１段クライオパネル１３及び第２段クラ
イオパネル１７の再生時の加熱温度は各対象物質に対し
て異なり、例えば下記のようになる。 水蒸気（Ｈ2Ｏ） ３００Ｋ程度（第１段クライオ
パネル１３及び第２段クライオパネル１７を加熱）（全
再生）、 アルゴン（Ａｒ） １１０〜１６０Ｋ（第２段クラ
イオパネル１７のみを加熱）（部分再生）、 水素（Ｈ2） ３０〜８０Ｋ（第２段クライオ
パネル１７のみを加熱）（部分再生）、 窒素（Ｎ2） １００〜１４０Ｋ（第２段クラ
イオパネル１７のみを加熱）（部分再生）
イオパネル１７の再生時の加熱温度は各対象物質に対し
て異なり、例えば下記のようになる。 水蒸気（Ｈ2Ｏ） ３００Ｋ程度（第１段クライオ
パネル１３及び第２段クライオパネル１７を加熱）（全
再生）、 アルゴン（Ａｒ） １１０〜１６０Ｋ（第２段クラ
イオパネル１７のみを加熱）（部分再生）、 水素（Ｈ2） ３０〜８０Ｋ（第２段クライオ
パネル１７のみを加熱）（部分再生）、 窒素（Ｎ2） １００〜１４０Ｋ（第２段クラ
イオパネル１７のみを加熱）（部分再生）
【００２５】制御手段５１は温度センサ３５の検出出力
に基づいて、エキスパンダモータ駆動手段５２を介し
て、エキスパンダモータ４０を逆転及びその回転数を制
御することにより、第１段クライオパネル１３及び第２
段クライオパネル１７が上記温度になるように制御し
て、再生を行う。
に基づいて、エキスパンダモータ駆動手段５２を介し
て、エキスパンダモータ４０を逆転及びその回転数を制
御することにより、第１段クライオパネル１３及び第２
段クライオパネル１７が上記温度になるように制御し
て、再生を行う。
【００２６】図３はコールドトラップとターボ分子ポン
プが一体になったクライオターボと称するものの構成を
示す図で、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）はクライオ
ターボ部分の平面図である。コールドトラップ１００は
１段の膨張部（図示せず）（図１の第１段膨張部１１に
相当）と、１段の笠型のクライオパネル１１２を具備
し、これらはケーシング１３０に収容されている。ケー
シング１３０の上端は真空プロセスで使用する真空チャ
ンバー６０が接続されている。
プが一体になったクライオターボと称するものの構成を
示す図で、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）はクライオ
ターボ部分の平面図である。コールドトラップ１００は
１段の膨張部（図示せず）（図１の第１段膨張部１１に
相当）と、１段の笠型のクライオパネル１１２を具備
し、これらはケーシング１３０に収容されている。ケー
シング１３０の上端は真空プロセスで使用する真空チャ
ンバー６０が接続されている。
【００２７】ケーシング１３０の下端にはターボ分子ポ
ンプ２００が接続され、該ターボ分子ポンプ２００で真
空チャンバー６０内を真空に引く際に、コールドトラッ
プ１００のエキスパンダモータ１４０を起動することに
より、真空チャンバー６０内の水分を選択的にクライオ
パネル１１２の面に凝縮する。この際、圧縮機ユニット
１２０から常温高圧の作動ガスが供給され、該作動ガス
の断熱膨張により低温が発生することは図１のクライオ
ポンプと同様である。これにより真空チャンバー６０内
のガスを排出することができる。
ンプ２００が接続され、該ターボ分子ポンプ２００で真
空チャンバー６０内を真空に引く際に、コールドトラッ
プ１００のエキスパンダモータ１４０を起動することに
より、真空チャンバー６０内の水分を選択的にクライオ
パネル１１２の面に凝縮する。この際、圧縮機ユニット
１２０から常温高圧の作動ガスが供給され、該作動ガス
の断熱膨張により低温が発生することは図１のクライオ
ポンプと同様である。これにより真空チャンバー６０内
のガスを排出することができる。
【００２８】コールドトラップ１００を再生する場合
は、制御部１５０はクライオパネル１１２の表面温度を
設定温度に維持し、表面に凝縮した水分を放出させるの
であるが、これはクライオパネル１１２の表面温度を検
出する温度センサ１１１の出力に基づいて、制御部１５
０はエキスパンダモータ１４０の一時的停止時間を決定
し、該モータ１４０を停止するか、或いは該モータ１４
０を逆転させて、コールドトラップ１００を加熱手段と
し、クライオパネル１１２を所定の設定温度に加熱す
る。これはエキスパンダモータ１４０の逆回転数を制御
することにより実施できる。
は、制御部１５０はクライオパネル１１２の表面温度を
設定温度に維持し、表面に凝縮した水分を放出させるの
であるが、これはクライオパネル１１２の表面温度を検
出する温度センサ１１１の出力に基づいて、制御部１５
０はエキスパンダモータ１４０の一時的停止時間を決定
し、該モータ１４０を停止するか、或いは該モータ１４
０を逆転させて、コールドトラップ１００を加熱手段と
し、クライオパネル１１２を所定の設定温度に加熱す
る。これはエキスパンダモータ１４０の逆回転数を制御
することにより実施できる。
【００２９】上記エキスパンダモータ１４０の逆転によ
る加熱の際には、制御部１５０は圧縮機ユニット１２０
から供給される作動ガスを常温低圧のガスに切り替え、
該常温低圧の作動ガスをエキスパンダの往復動により、
断熱圧縮させて熱を発生させ、加熱するのである。
る加熱の際には、制御部１５０は圧縮機ユニット１２０
から供給される作動ガスを常温低圧のガスに切り替え、
該常温低圧の作動ガスをエキスパンダの往復動により、
断熱圧縮させて熱を発生させ、加熱するのである。
【００３０】
【発明の効果】以上、説明したように本発明はクライオ
ポンプ又はコールドトラップのクライオパネル面の温度
を検知する温度センサを設けると共に、温度センサの検
出信号に基づいてエキスパンダを一定時間停止させるか
或いは逆転させることにより、クライオポンプの第１段
及び／又は第２段のクライオパネル面の温度又はコール
ドトラップのクライオパネル面温度を所定範囲に維持す
る制御手段を設けたので、下記のような優れた効果が得
られる。
ポンプ又はコールドトラップのクライオパネル面の温度
を検知する温度センサを設けると共に、温度センサの検
出信号に基づいてエキスパンダを一定時間停止させるか
或いは逆転させることにより、クライオポンプの第１段
及び／又は第２段のクライオパネル面の温度又はコール
ドトラップのクライオパネル面温度を所定範囲に維持す
る制御手段を設けたので、下記のような優れた効果が得
られる。
【００３１】（１）ヒータを用いることなく、第１段及
び／又は第２段のクライオパネル面の温度又はコールド
トラップのクライオパネル面の温度を所定の温度に維持
にすることができる。 （２）温度のむらなく温度制御ができるので安定した一
定の排気性能が得られる。 （３）温度のむらなく温度制御ができるので充分な再生
が行なえる。 （４）ヒータを用いないので構成が簡単で且つ安全であ
る。 （５）ヒータを用いないのでヒータからのガス放出がな
く、高真空度が得られる。
び／又は第２段のクライオパネル面の温度又はコールド
トラップのクライオパネル面の温度を所定の温度に維持
にすることができる。 （２）温度のむらなく温度制御ができるので安定した一
定の排気性能が得られる。 （３）温度のむらなく温度制御ができるので充分な再生
が行なえる。 （４）ヒータを用いないので構成が簡単で且つ安全であ
る。 （５）ヒータを用いないのでヒータからのガス放出がな
く、高真空度が得られる。
【図１】本発明に係るクライオポンプの概略構成を示す
図である。
図である。
【図２】クライオポンプの理論冷凍サイクル（Ｐ−Ｖ特
性）を示す図である。
性）を示す図である。
【図３】本発明に係るコールドトラップを用いたクラテ
オターボの概略構成を示す図で、同図（ａ）は断面図、
同図（ｂ）は平面図である。
オターボの概略構成を示す図で、同図（ａ）は断面図、
同図（ｂ）は平面図である。
１０ 冷凍部 １１ 第１段膨張部 １２ 熱伝導エレメント １３ 第１段クライオパネル １５ 第２段膨張部 １７ 第２段クライオパネル １８ エキスパンダ ２０ 圧縮機ユニット ３０ ケーシング ３５ 温度センサ ４０ エキスパンダモータ ５０ 制御部 ６０ 真空チャンバー １００ コールドトラップ １１０ 冷凍部 １１１ 温度センサ １１２ クライオパネル １２０ 圧縮機ユニット １３０ ケーシング １４０ エキスパンダモータ １５０ 制御部 ２００ ターボ分子ポンプ
Claims (2)
- 【請求項１】 ポンプ運転中にガスを凝縮及び／又は吸
着する第１段及び／又は第２段のクライオパネル面、該
第１段及び／又は第２段のクライオパネル面を冷却する
冷却手段を具備し、該冷却手段はエキスパンダモータよ
り駆動されるエキスパンダにより圧縮機ユニットからの
常温高圧の作動ガスを断熱膨張させて極低温を発生させ
る冷却手段であるクライオポンプにおいて、 前記第１段のクライオパネル面の温度を検知する温度セ
ンサを設けると共に、前記温度センサの検出信号に基づ
いて前記エキスパンダを一定時間停止させるか或いは逆
転させるかにより前記第１段及び／又は第２段のクライ
オパネル面の温度を所定範囲に維持する制御手段を設け
たことを特徴とするクライオポンプ。 - 【請求項２】ポンプ運転中にガスを凝縮する１段のクラ
イオパネル面、該１段のクライオパネル面を冷却する冷
却手段を具備し、該冷却手段はエキスパンダモータによ
り駆動されるエキスパンダにより圧縮機ユニットからの
常温高圧の作動ガスを断熱膨張させて極低温を発生させ
る冷却手段であるコールドトラップにおいて、 前記１段のクライオパネル面の温度を検知する温度セン
サを設けると共に、前記温度センサの検知信号に基づい
て前記エキスパンダを一定時間停止させるか或いは逆転
させることにより、前記１段のクライオパネル面の温度
を所定の範囲に維持する制御手段を設けたことを特徴と
するコールドトラップ。
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30298494A JPH08135570A (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | クライオポンプ及びコールドトラップ |
| EP99104589A EP0918159B1 (en) | 1994-04-28 | 1995-04-26 | Cryopump |
| DE69528913T DE69528913T2 (de) | 1994-04-28 | 1995-04-26 | Kryopumpe |
| US08/427,827 US5582017A (en) | 1994-04-28 | 1995-04-26 | Cryopump |
| DE69515720T DE69515720T2 (de) | 1994-04-28 | 1995-04-26 | Kryopumpe |
| DE69528607T DE69528607T2 (de) | 1994-04-28 | 1995-04-26 | Kryopumpe |
| EP99104588A EP0919722B1 (en) | 1994-04-28 | 1995-04-26 | Regeneration of a cryopump |
| EP95106279A EP0684382B1 (en) | 1994-04-28 | 1995-04-26 | Cryopump |
| DE69531313T DE69531313T2 (de) | 1994-04-28 | 1995-04-26 | Regeneration einer Kryopumpe |
| EP99104586A EP0921311B1 (en) | 1994-04-28 | 1995-04-26 | Cryopump |
| KR1019950010233A KR100360357B1 (ko) | 1994-04-28 | 1995-04-28 | 크라이오펌프 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30298494A JPH08135570A (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | クライオポンプ及びコールドトラップ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08135570A true JPH08135570A (ja) | 1996-05-28 |
Family
ID=17915537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30298494A Pending JPH08135570A (ja) | 1994-04-28 | 1994-11-11 | クライオポンプ及びコールドトラップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08135570A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009013807A1 (ja) * | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | クライオポンプ |
| WO2010038416A1 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | キヤノンアネルバ株式会社 | 真空排気システム、基板処理装置、電子デバイスの製造方法、真空排気システムの運転方法 |
| WO2010038415A1 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | キヤノンアネルバ株式会社 | 真空排気システム、真空排気システムの運転方法、冷凍機、真空排気ポンプ、冷凍機の運転方法、二段式冷凍機の運転制御方法、クライオポンプの運転制御方法、二段式冷凍機、クライオポンプ、基板処理装置、電子デバイスの製造方法 |
| JP2013170568A (ja) * | 2012-02-23 | 2013-09-02 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | クライオポンプ、クライオポンプの再生方法、クライオポンプの制御装置 |
| KR101440721B1 (ko) * | 2012-03-07 | 2014-09-17 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 크라이오펌프시스템, 크라이오펌프시스템의 운전방법, 및 압축기유닛 |
-
1994
- 1994-11-11 JP JP30298494A patent/JPH08135570A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009013807A1 (ja) * | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | クライオポンプ |
| KR101104171B1 (ko) * | 2007-07-23 | 2012-01-12 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 크라이오 펌프 |
| JP4932911B2 (ja) * | 2007-07-23 | 2012-05-16 | 住友重機械工業株式会社 | クライオポンプ |
| WO2010038416A1 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | キヤノンアネルバ株式会社 | 真空排気システム、基板処理装置、電子デバイスの製造方法、真空排気システムの運転方法 |
| WO2010038415A1 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | キヤノンアネルバ株式会社 | 真空排気システム、真空排気システムの運転方法、冷凍機、真空排気ポンプ、冷凍機の運転方法、二段式冷凍機の運転制御方法、クライオポンプの運転制御方法、二段式冷凍機、クライオポンプ、基板処理装置、電子デバイスの製造方法 |
| JP4580042B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-11-10 | キヤノンアネルバ株式会社 | 真空排気システム、基板処理装置、電子デバイスの製造方法、真空排気システムの運転方法 |
| JP4642156B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2011-03-02 | キヤノンアネルバ株式会社 | 真空排気システム、真空排気システムの運転方法、冷凍機、冷凍機の運転方法、基板処理装置、電子デバイスの製造方法 |
| JP2011043164A (ja) * | 2008-09-30 | 2011-03-03 | Canon Anelva Corp | 真空排気システム |
| JPWO2010038416A1 (ja) * | 2008-09-30 | 2012-03-01 | キヤノンアネルバ株式会社 | 真空排気システム、基板処理装置、電子デバイスの製造方法、真空排気システムの運転方法 |
| KR101143800B1 (ko) * | 2008-09-30 | 2012-05-11 | 캐논 아네르바 가부시키가이샤 | 진공 배기 시스템, 기판 처리 장치, 전자 디바이스의 제조 방법, 진공 배기 시스템의 운전 방법 |
| JP2013170568A (ja) * | 2012-02-23 | 2013-09-02 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | クライオポンプ、クライオポンプの再生方法、クライオポンプの制御装置 |
| KR101440721B1 (ko) * | 2012-03-07 | 2014-09-17 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 크라이오펌프시스템, 크라이오펌프시스템의 운전방법, 및 압축기유닛 |
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