KR20120117657A - 크라이오펌프 및 진공배기방법 - Google Patents

Abstract

[과제] 소비전력의 저감에 기여하는 크라이오펌프, 및 그러한 크라이오펌프를 사용하는 진공배기방법을 제공한다.
[해결수단] 크라이오펌프(10)는, 크라이오패널을 냉각하기 위한 냉동기와, 이온주입장치(1)로부터 그 운전모드를 나타내는 제어신호를 수신 가능하고, 그 제어신호에 근거하여 냉동기를 제어하기 위한 CP 컨트롤러(100)를 구비한다. 운전모드는, 목표에 빔을 조사하는 조사모드와, 목표로부터 빔을 벗어나게 하거나 또는 그 조사모드보다 약한 레벨로 빔을 존속시키는 아이들모드를 포함한다. CP 컨트롤러(100)는, 조사모드 및 아이들모드에 있어서 크라이오패널이 기체분자를 유지하는 냉각온도로 냉각되도록 냉동기를 제어하고 있고, 아이들모드의 기간의 적어도 일부에 있어서 냉각온도를 조사모드보다 높게 하는 것을 허용한다.

Description

크라이오펌프 및 진공배기방법{Cryo-pump and vacuum exhaust method}

본 출원은, 2011년 4월 14일에 출원된 일본 특허출원 제2011-090347호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 모든 내용은 이 명세서 안에 참조에 의하여 원용되어 있다.

본 발명은, 크라이오펌프 및 진공배기방법에 관한 것이다.

크라이오펌프는, 극저온으로 냉각된 크라이오패널에 기체분자를 응축 또는 흡착에 의하여 포착하여 배기하는 진공펌프이다. 크라이오펌프는 반도체회로 제조프로세스 등에 요구되는 청정한 진공환경을 실현하기 위하여 일반적으로 이용된다. 특허문헌 1에는, 예컨대 이온주입장치에 적합한 크라이오펌프가 기재되어 있다. 크라이오펌프는, 높은 배기능력을 낮은 소비전력으로 실현하는 것이 바람직하다.

일본 특허공개 제2009-108744호 공보

본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 어느 태양의 예시적인 목적의 하나는, 소비전력의 저감에 기여하는 크라이오펌프, 및 그러한 크라이오펌프를 사용하는 진공배기방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 어느 태양의 크라이오펌프는, 목표에 빔을 조사(照射)하기 위한 빔 조사장치에 있어서의 빔 경로의 진공배기를 하기 위한 크라이오펌프로서, 기체분자를 표면에 포착하기 위한 크라이오패널과, 상기 크라이오패널을 냉각하기 위한 냉동기와, 상기 빔 조사장치로부터 그 운전모드를 나타내는 제어신호를 수신 가능하고, 그 제어신호에 근거하여 상기 냉동기를 제어하기 위한 제어부를 구비하고, 상기 운전모드는, 목표에 빔을 조사하는 조사모드와, 상기 목표로부터 빔을 벗어나게 하거나 또는 그 조사모드보다 약한 레벨로 빔을 존속시키는 아이들모드를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 조사모드 및 상기 아이들모드에 있어서 상기 크라이오패널이 상기 기체분자를 유지하는 냉각온도로 냉각되도록 상기 냉동기를 제어하고 있고, 상기 아이들모드의 기간의 적어도 일부에 있어서 상기 냉각온도를 상기 조사모드보다 높게 하는 것을 허용한다.

이 태양에 의하면, 반드시 고속배기가 요구되지 않는 아이들모드에 있어서 크라이오패널온도를 높게 하는 것이 허용된다. 냉동기의 부하가 경감되므로, 소비전력을 저감할 수 있다.

본 발명의 다른 태양은, 진공배기방법이다. 이 방법은, 크라이오펌프를 사용하는 빔 경로를 위한 진공배기방법으로서, 빔을 목표에 조사하는 것과, 빔을 목표에 조사하는 것 대신에, 그 목표로부터 빔을 벗어나게 하여 빔을 유지하거나 또는 그 목표에 조사할 때보다 낮은 강도로 상기 경로에 빔을 유지하는 것을 포함하고, 상기 빔을 유지하는 기간의 적어도 일부에 있어서, 빔을 목표에 조사할 때보다 상기 크라이오펌프의 배기속도를 낮게 하는 것을 포함한다.

본 발명에 의하면, 크라이오펌프의 소비전력을 저감할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 한 실시형태에 관한 이온주입장치 및 크라이오펌프를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 한 실시형태에 관한 크라이오펌프를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 한 실시형태에 관한 크라이오펌프에 관한 제어블록도이다.
도 4는, 수소가스를 배기하기 위한 크라이오패널의 온도와 수소가스의 배기속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는, 본 발명의 한 실시형태에 관한 크라이오펌프의 제어처리를 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 1은, 본 발명의 한 실시형태에 관한 이온주입장치(1) 및 크라이오펌프(10)를 모식적으로 나타내는 도면이다. 목표에 빔을 조사(照射)하기 위한 빔 조사장치의 한 예로서의 이온주입장치(1)는, 이온원(源)부(2), 질량분석기(3), 빔 라인부(4), 및 엔드 스테이션부(5)를 포함하여 구성된다.

이온원부(2)는, 기판 표면에 주입되어야 할 원소를 이온화하여, 이온빔으로서 인출하도록 구성되어 있다. 질량분석기(3)는, 이온원부(2)의 하류에 설치되어 있고, 이온빔으로부터 필요한 이온을 선별하도록 구성되어 있다.

빔 라인부(4)는, 질량분석기(3)의 하류에 설치되어 있고, 이온빔을 정형하는 렌즈계, 및 이온빔을 기판에 대하여 주사(走査)하는 주사시스템을 포함한다. 엔드 스테이션부(5)는, 빔 라인부(4)의 하류에 설치되어 있고, 이온주입처리의 대상 즉 조사목표가 되는 기판(8)을 지지하는 기판홀더(미도시), 및 이온빔에 대하여 기판(8)을 구동하는 구동계 등을 포함하여 구성된다. 빔 라인부(4) 및 엔드 스테이션부(5)에 있어서의 빔 경로(9)를 모식적으로 파선의 화살표로 나타낸다.

또한, 이온주입장치(1)에는, 진공배기계(系)(6)가 부설되어 있다. 진공배기계(6)는, 이온원부(2)부터 엔드 스테이션부(5)까지를 원하는 고(高)진공(예컨대 10^－5Pa보다 고진공)으로 유지하기 위하여 설치되어 있다. 진공배기계(6)는, 크라이오펌프(10a, 10b, 10c)를 포함한다.

예컨대, 크라이오펌프(10a, 10b)는, 빔 라인부(4)의 진공챔버의 진공배기용으로 빔 라인부(4)의 진공챔버 벽면의 크라이오펌프 장착용 개구에 장착되어 있다. 크라이오펌프(10c)는, 엔드 스테이션부(5)의 진공챔버의 진공배기용으로 엔드 스테이션부(5)의 진공챔버 벽면의 크라이오펌프 장착용 개구에 장착되어 있다. 다만, 빔 라인부(4) 및 엔드 스테이션부(5)는 각각, 하나의 크라이오펌프(10)에 의하여 배기되도록 진공배기계(6)가 구성되어 있어도 된다. 또한, 빔 라인부(4) 및 엔드 스테이션부(5)가 각각 복수의 크라이오펌프(10)에 의하여 배기되도록 진공배기계(6)가 구성되어 있어도 된다.

크라이오펌프(10a, 10b)는 각각 게이트밸브(7a, 7b)를 통하여 빔 라인부(4)에 장착되어 있다. 크라이오펌프(10c)는, 게이트밸브(7c)를 통하여 엔드 스테이션부(5)에 장착되어 있다. 다만 이하에서는 적절히, 크라이오펌프(10a, 10b, 10c)를 총칭하여 크라이오펌프(10)라고 하고, 게이트밸브(7a, 7b, 7c)를 총칭하여 게이트밸브(7)라고 한다. 이온주입장치(1)의 동작 중은 게이트밸브(7)는 밸브개방되어 있고, 크라이오펌프(10)에 의한 배기가 행하여진다. 크라이오펌프(10)를 재생할 때는 게이트밸브(7)는 폐쇄된다.

다만, 진공배기계(6)는, 이온원부(2)를 고진공으로 하기 위한 터보분자펌프 및 드라이펌프를 더욱 구비하여도 된다. 또한, 진공배기계(6)는, 빔 라인부(4) 및 엔드 스테이션부(5)를 대기압으로부터 크라이오펌프(10)의 동작개시압까지 배기하기 위한 러핑펌프를 크라이오펌프(10)와 병렬로 구비하여도 된다.

빔 라인부(4) 및 엔드 스테이션부(5)에 존재하는 기체 및 도입되는 기체가 크라이오펌프(10)에 의하여 배기된다. 이 피(被)배기기체의 대부분은 통상 수소가스이다. 크라이오펌프(10)의 크라이오패널을 사용하여 빔 경로(9)로부터 수소가스를 포함하는 피배기기체가 배기된다. 다만 피배기기체에는, 도펀트 가스나, 이온주입처리에 있어서의 부(副)생성 가스가 포함되어도 된다.

이온주입장치(1)는, 당해 장치를 제어하기 위한 메인 컨트롤러(11)를 구비한다. 또한, 크라이오펌프(10)에는, 크라이오펌프(10)를 제어하기 위한 크라이오펌프 컨트롤러(이하에서는 간결을 위하여 「CP 컨트롤러」라 함)(100)가 설치되어 있다. 메인 컨트롤러(11)는, CP 컨트롤러(100)를 통하여 크라이오펌프(10)를 통괄하는 상위의 컨트롤러라고 할 수 있다. 메인 컨트롤러(11) 및 CP 컨트롤러(100)는 각각, 각종 연산처리를 실행하는 CPU, 각종 제어프로그램을 격납하는 ROM, 데이터 격납이나 프로그램 실행을 위한 워크 에어리어로서 이용되는 RAM, 입출력 인터페이스, 메모리 등을 구비한다. 메인 컨트롤러(11)와 CP 컨트롤러(100)는 서로 통신 가능하게 접속되어 있다.

CP 컨트롤러(100)는, 크라이오펌프(10)와는 별개로 설치되어 있고, 복수의 크라이오펌프(10)를 각각 제어한다. 각 크라이오펌프(10a, 10b, 10c)에는 각각, CP 컨트롤러(100)와 통신하는 입출력을 처리하기 위한 IO모듈(50)(도 3 참조)이 설치되어 있어도 된다. 다만, CP 컨트롤러(100)는, 각 크라이오펌프(10a, 10b, 10c)의 각각에 개별적으로 설치되어도 된다.

도 2는, 본 발명의 한 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 크라이오펌프(10)는, 진공챔버(80)에 장착되어 있다. 진공챔버(80)는, 예컨대 빔 라인부(4) 또는 엔드 스테이션부(5)(도 1 참조)의 진공챔버이다.

크라이오펌프(10)는, 제1 냉각온도 레벨로 냉각되는 제1 크라이오패널과, 제1 냉각온도 레벨보다 저온인 제2 냉각온도 레벨로 냉각되는 제2 크라이오패널을 구비한다. 제1 크라이오패널에는, 제1 냉각온도 레벨에 있어서 증기압이 낮은 기체가 응축에 의하여 포착되어 배기된다. 예컨대 기준 증기압(예컨대 10^－8Pa)보다 증기압이 낮은 기체가 배기된다. 제2 크라이오패널에는, 제2 냉각온도 레벨에 있어서 증기압이 낮은 기체가 응축에 의하여 포착되어 배기된다. 제2 크라이오패널에는, 증기압이 높기 때문에 제2 냉각온도 레벨에 있어서도 응축되지 않는 비응축성 기체를 포착하기 위하여 표면에 흡착영역이 형성된다. 흡착영역은 예컨대 패널 표면에 흡착제를 도포함으로써 형성된다. 비응축성 기체는, 제2 냉각온도 레벨로 냉각된 흡착영역에 흡착되어 배기된다. 비응축성 기체는, 수소를 포함한다.

도 2에 나타내는 크라이오펌프(10)는, 냉동기(12)와 패널구조체(14)와 열 실드(16)를 구비한다. 냉동기(12)는, 작동기체를 흡입하여 내부에서 팽창시켜 토출하는 열 사이클에 의하여 한랭을 발생한다. 패널구조체(14)는 복수의 크라이오패널을 포함하고, 이들 패널은 냉동기(12)에 의하여 냉각된다. 패널 표면에는 기체를 응축 또는 흡착에 의하여 포착하여 배기하기 위한 극저온면이 형성된다. 크라이오패널의 표면(예컨대 이면)에는 통상, 기체를 흡착하기 위한 활성탄 등의 흡착제가 구비된다. 열 실드(16)는, 패널구조체(14)를 주위의 복사열로부터 보호하기 위하여 설치되어 있다.

크라이오펌프(10)는, 이른바 종형(縱型)의 크라이오펌프이다. 종형의 크라이오펌프란, 열 실드(16)의 축방향을 따라 냉동기(12)가 삽입되어 배치되어 있는 크라이오펌프이다. 다만, 본 발명은 이른바 횡형(橫型)의 크라이오펌프에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 횡형의 크라이오펌프란, 열 실드(16)의 축 방향에 교차하는 방향(통상은 직교방향)에 냉동기의 제2단의 냉각스테이지가 삽입되어 배치되어 있는 크라이오펌프이다. 다만, 도 1에는 횡형의 크라이오펌프(10)가 모식적으로 나타나 있다.

냉동기(12)는, 기포드·맥마혼식 냉동기(이른바 GM냉동기)이다. 또한 냉동기(12)는 2단식의 냉동기이고, 제1단 실린더(18), 제2단 실린더(20), 제1 냉각스테이지(22), 제2 냉각스테이지(24), 및 냉동기모터(26)를 가진다. 제1단 실린더(18)와 제2단 실린더(20)는 직렬로 접속되어 있고, 서로 연결된 제1단 디스플레이서 및 제2단 디스플레이서(미도시)가 각각 내장되어 있다. 제1단 디스플레이서 및 제2단 디스플레이서의 내부에는 축냉재가 설치되어 있다. 다만, 냉동기(12)는 2단 GM냉동기 이외의 냉동기이어도 되고, 예컨대 단일단 GM냉동기를 이용하여도 되고, 펄스 튜브 냉동기나 솔베이 냉동기를 이용하여도 된다.

냉동기(12)는, 작동기체의 흡입과 토출을 주기적으로 반복하기 위하여 작동기체의 유로를 주기적으로 전환하는 유로전환기구를 포함한다. 유로전환기구는 예컨대 밸브부와 밸브부를 구동하는 구동부를 포함한다. 밸브부는 예컨대 로터리밸브이고, 구동부는 로터리밸브를 회전시키기 위한 모터이다. 모터는, 예컨대 AC모터 또는 DC모터이어도 된다. 또한 유로전환기구는 리니어모터에 의하여 구동되는 직동식의 기구이어도 된다.

제1단 실린더(18)의 일단에 냉동기모터(26)가 설치되어 있다. 냉동기모터(26)는, 제1단 실린더(18)의 단부에 형성되어 있는 모터용 하우징(27)의 내부에 설치되어 있다. 냉동기모터(26)는, 제1단 디스플레이서 및 제2단 디스플레이서의 각각이 제1단 실린더(18) 및 제2단 실린더(20)의 내부를 왕복동 가능하게 하도록 제1단 디스플레이서 및 제2단 디스플레이서에 접속된다. 또한, 냉동기모터(26)는, 모터용 하우징(27)의 내부에 설치되어 있는 가동(可動)밸브(미도시)를 정역(正逆)회전 가능하게 하도록 당해 밸브에 접속된다.

제1 냉각스테이지(22)는, 제1단 실린더(18)의 제2단 실린더(20) 측의 단부 즉 제1단 실린더(18)와 제2단 실린더(20)의 연결부에 설치되어 있다. 또한, 제2 냉각스테이지(24)는 제2단 실린더(20)의 말단에 설치되어 있다. 제1 냉각스테이지(22) 및 제2 냉각스테이지(24)는 각각 제1단 실린더(18) 및 제2단 실린더(20)에 예컨대 브레이징으로 고정된다.

모터용 하우징(27)의 외측에 설치되어 있는 기체공급구(42) 및 기체배출구(44)를 통하여 냉동기(12)는 압축기(102)에 접속된다. 냉동기(12)는, 압축기(102)로부터 공급되는 고압의 작동기체(예컨대 헬륨 등)를 내부에서 팽창시켜 제1 냉각스테이지(22) 및 제2 냉각스테이지(24)에 한랭을 발생시킨다. 압축기(102)는, 냉동기(12)에서 팽창된 작동기체를 회수하여 다시 가압하여 냉동기(12)에 공급한다.

구체적으로는, 우선 압축기(102)로부터 냉동기(12)에 고압의 작동기체가 공급된다. 이때, 냉동기모터(26)는, 기체공급구(42)와 냉동기(12)의 내부공간을 연통(連通)하는 상태로 모터용 하우징(27) 내부의 가동밸브를 구동한다. 냉동기(12)의 내부공간이 고압의 작동기체로 채워지면, 냉동기모터(26)에 의하여 가동밸브가 전환되어 냉동기(12)의 내부공간이 기체배출구(44)에 연통된다. 이로써 작동기체는 팽창되어 압축기(102)에 회수된다. 가동밸브의 동작에 동기하여, 제1단 디스플레이서 및 제2단 디스플레이서의 각각이 제1단 실린더(18) 및 제2단 실린더(20)의 내부를 왕복동한다. 이와 같은 열 사이클을 반복함으로써 냉동기(12)는 제1 냉각스테이지(22) 및 제2 냉각스테이지(24)에 한랭을 발생시킨다.

제2 냉각스테이지(24)는 제1 냉각스테이지(22)보다 저온으로 냉각된다. 제2 냉각스테이지(24)는 예컨대 10K 내지 20K 정도로 냉각되고, 제1 냉각스테이지(22)는 예컨대 80K 내지 100K 정도로 냉각된다. 제1 냉각스테이지(22)에는 제1 냉각스테이지(22)의 온도를 측정하기 위한 제1 온도센서(23)가 장착되어 있고, 제2 냉각스테이지(24)에는 제2 냉각스테이지(24)의 온도를 측정하기 위한 제2 온도센서(25)가 장착되어 있다.

냉동기(12)의 제1 냉각스테이지(22)에는 열 실드(16)가 열적으로 접속된 상태로 고정되고, 냉동기(12)의 제2 냉각스테이지(24)에는 패널구조체(14)가 열적으로 접속된 상태로 고정되어 있다. 이로 인하여, 열 실드(16)는 제1 냉각스테이지(22)와 동일 정도의 온도로 냉각되고, 패널구조체(14)는 제2 냉각스테이지(24)와 동일 정도의 온도로 냉각된다. 열 실드(16)는 일단에 개구부(31)를 가지는 원통형의 형상으로 형성되어 있다. 개구부(31)는 열 실드(16)의 통 형상 측면의 단부 내면에 의하여 획정된다.

한편, 열 실드(16)의 개구부(31)와는 반대측 즉 펌프 저부(底部)측의 타단에는 폐색부(28)가 형성되어 있다. 폐색부(28)는, 열 실드(16)의 원통형 측면의 펌프 저부측 단부에 있어서 직경방향 내측을 향하여 뻗는 플랜지부에 의하여 형성된다. 도 2에 나타내는 크라이오펌프(10)는 종형의 크라이오펌프이므로, 이 플랜지부가 냉동기(12)의 제1 냉각스테이지(22)에 장착되어 있다. 이로써, 열 실드(16) 내부에 원기둥형상의 내부공간(30)이 형성된다. 냉동기(12)는 열 실드(16)의 중심축을 따라 내부공간(30)으로 돌출되어 있고, 제2 냉각스테이지(24)는 내부공간(30)에 삽입된 상태로 되어 있다.

다만, 횡형의 크라이오펌프의 경우에는, 폐색부(28)는 통상 완전히 폐색되어 있다. 냉동기(12)는, 열 실드(16)의 측면에 형성되어 있는 냉동기 장착용의 개구부로부터 열 실드(16)의 중심축에 직교하는 방향을 따라 내부공간(30)으로 돌출되어 배치된다. 냉동기(12)의 제1 냉각스테이지(22)는 열 실드(16)의 냉동기 장착용 개구부에 장착되고, 냉동기(12)의 제2 냉각스테이지(24)는 내부공간(30)에 배치된다. 제2 냉각스테이지(24)에는 패널구조체(14)가 장착된다. 따라서, 패널구조체(14)는 열 실드(16)의 내부공간(30)에 배치된다. 패널구조체(14)는, 적당한 형상의 패널 장착부재를 통하여 제2 냉각스테이지(24)에 장착되어도 된다.

또한 열 실드(16)의 개구부(31)에는 배플(32)이 설치되어 있다. 배플(32)은, 패널구조체(14)와는 열 실드(16)의 중심축 방향으로 간격을 두고 설치되어 있다. 배플(32)은, 열 실드(16)의 개구부(31) 측의 단부에 장착되어 있고, 열 실드(16)와 동일 정도의 온도로 냉각된다. 배플(32)은, 진공챔버(80)측에서 보았을 때에 예컨대 동심원형상으로 형성되어 있어도 되고, 혹은 격자형상 등 다른 형상으로 형성되어 있어도 된다. 다만, 배플(32)과 진공챔버(80) 사이에는 게이트밸브(7)(도 1 참조)가 설치되어 있다.

열 실드(16), 배플(32), 패널구조체(14), 및 냉동기(12)의 제1 냉각스테이지(22) 및 제2 냉각스테이지(24)는, 펌프케이스(34)의 내부에 수용되어 있다. 펌프케이스(34)는 직경이 상이한 2개의 원통을 직렬로 접속하여 형성되어 있다. 펌프케이스(34)의 대경(大徑)의 원통측 단부는 개방되고, 진공챔버(80)와의 접속용의 플랜지부(36)가 직경방향 외측으로 뻗어서 형성되어 있다. 또한 펌프케이스(34)의 소경(小徑)의 원통측 단부는 냉동기(12)의 모터용 하우징(27)에 고정되어 있다. 크라이오펌프(10)는 펌프케이스(34)의 플랜지부(36)를 통하여 진공챔버(80)의 배기용 개구에 기밀하게 고정되고, 진공챔버(80)의 내부공간과 일체의 기밀공간이 형성된다. 펌프케이스(34) 및 열 실드(16)는 모두 원통형상으로 형성되어 있고, 동축으로 배치되어 있다. 펌프케이스(34)의 내경이 열 실드(16)의 외경을 약간 상회하고 있으므로, 열 실드(16)는 펌프케이스(34)의 내면과의 사이에 약간의 간격을 가지고 배치된다.

크라이오펌프(10)의 작동시에는, 우선 그 작동 전에 다른 적당한 러핑펌프를 이용하여 진공챔버(80) 내부를 1Pa~10Pa 정도로까지 러핑한다. 그 후 크라이오펌프(10)를 작동시킨다. 냉동기(12)의 구동에 의하여 제1 냉각스테이지(22) 및 제2 냉각스테이지(24)가 냉각되고, 이들에 열적으로 접속되어 있는 열 실드(16), 배플(32), 패널구조체(14)도 냉각된다. 상술한 제1 크라이오패널(16)은 열 실드(16) 및 배플(32)을 포함하고, 제2 크라이오패널은 패널구조체(14)를 포함한다.

냉각된 배플(32)은, 진공챔버(80)로부터 크라이오펌프(10) 내부를 향하여 날아오는 기체분자를 냉각하고, 그 냉각온도에서 증기압이 충분히 낮아지는 기체(예컨대 수분 등)를 표면에 응축시켜 배기한다. 배플(32)의 냉각온도에서는 증기압이 충분히 낮아지지 않은 기체는 배플(32)을 통과하여 열 실드(16) 내부로 진입한다. 진입한 기체분자 중 패널구조체(14)의 냉각온도에서 증기압이 충분히 낮아지는 기체(예컨대 아르곤 등)는, 패널구조체(14)의 표면에 응축되어 배기된다. 그 냉각온도에서도 증기압이 충분히 낮아지지 않은 기체(예컨대 수소 등)는, 패널구조체(14)의 표면에 접착되어 냉각되어 있는 흡착제에 의하여 흡착되어 배기된다. 이와 같이 하여 크라이오펌프(10)는 진공챔버(80) 내부의 진공도를 원하는 레벨에 도달시킬 수 있다.

도 3은, 본 발명의 한 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)에 관한 제어블록도이다. 복수의 크라이오펌프(10) 중 하나에 대하여 본 실시예에 관련하는 구성요소를 나타내고, 다른 크라이오펌프(10)에 대해서는 마찬가지이므로 도시를 생략한다. 마찬가지로, 압축기(102)에 대한 상세는 생략한다.

CP 컨트롤러(100)는 상술한 바와 같이, 각 크라이오펌프(10)의 IO모듈(50)에 통신 가능하게 접속되어 있다. IO모듈(50)은, 냉동기 인버터(52) 및 신호처리부(54)를 포함한다. 냉동기 인버터(52)는 외부전원 예컨대 상용전원으로부터 공급되는 규정의 전압 및 주파수의 전력을 조정하여 냉동기모터(26)에 공급한다. 냉동기모터(26)에 공급되어야 할 전압 및 주파수는 CP 컨트롤러(100)에 의하여 제어된다.

CP 컨트롤러(100)는 센서 출력신호에 근거하여 제어출력을 결정한다. 신호처리부(54)는, CP 컨트롤러(100)로부터 송신받은 제어출력을 냉동기 인버터(52)로 중계한다. 예컨대, 신호처리부(54)는 CP 컨트롤러(100)로부터의 제어신호를 냉동기 인버터(52)에서 처리 가능한 신호로 변환하여 냉동기 인버터(52)에 송신한다. 제어신호는 냉동기모터(26)의 운전주파수를 나타내는 신호를 포함한다. 또한, 신호처리부(54)는, 크라이오펌프(10)의 각종 센서의 출력을 CP 컨트롤러(100)로 중계한다. 예컨대, 신호처리부(54)는 센서 출력신호를 CP 컨트롤러(100)에서 처리 가능한 신호로 변환하여 CP 컨트롤러(100)에 송신한다.

IO모듈(50)의 신호처리부(54)에는, 제1 온도센서(23) 및 제2 온도센서(25)를 포함하는 각종 센서가 접속되어 있다. 상술한 바와 같이 제1 온도센서(23)는 냉동기(12)의 제1 냉각스테이지(22)의 온도를 측정하고, 제2 온도센서(25)는 냉동기(12)의 제2 냉각스테이지(24)의 온도를 측정한다. 제1 온도센서(23) 및 제2 온도센서(25)는 각각, 제1 냉각스테이지(22) 및 제2 냉각스테이지(24)의 온도를 주기적으로 측정하고, 측정온도를 나타내는 신호를 출력한다. 제1 온도센서(23) 및 제2 온도센서(25)의 측정치는, 소정 시간간격으로 CP 컨트롤러(100)로 입력되고, CP 컨트롤러(100)의 소정의 기억영역에 격납 유지된다.

CP 컨트롤러(100)는, 크라이오패널의 온도에 근거하여 냉동기(12)를 제어한다. CP 컨트롤러(100)는, 크라이오패널의 실제온도가 목표온도에 추종하도록 냉동기(12)에 운전지령을 준다. 예컨대, CP 컨트롤러(100)는, 제1 크라이오패널의 목표온도와 제1 온도센서(23)의 측정온도의 편차를 최소화하도록 피드백 제어에 의하여 냉동기모터(26)의 운전주파수를 제어한다. 냉동기모터(26)의 운전주파수에 따라서 냉동기(12)의 열 사이클의 주파수가 정하여진다. 제1 크라이오패널의 목표온도는 예컨대, 진공챔버(80)에서 행하여지는 프로세스에 따라 사양(仕樣)으로서 정하여진다. 이 경우, 냉동기(12)의 제2 냉각스테이지(24) 및 패널구조체(14)는, 냉동기(12)의 사양 및 외부로부터의 열 부하에 의하여 정하여지는 온도로 냉각된다.

제1 온도센서(23)의 측정온도가 목표온도보다 고온인 경우에는, CP 컨트롤러(100)는, 냉동기모터(26)의 운전주파수를 증가하도록 IO모듈(50)에 지령치를 출력한다. 모터 운전주파수의 증가에 연동하여 냉동기(12)에 있어서의 열 사이클의 주파수도 증가되고, 냉동기(12)의 제1 냉각스테이지(22)는 목표온도를 향하여 냉각된다. 반대로 제1 온도센서(23)의 측정온도가 목표온도보다 저온인 경우에는, 냉동기모터(26)의 운전주파수는 감소되어 냉동기(12)의 제1 냉각스테이지(22)는 목표온도를 향하여 승온된다.

통상은, 제1 냉각스테이지(22)의 목표온도는 일정치로 설정된다. 따라서, CP 컨트롤러(100)는, 크라이오펌프(10)에의 열 부하가 증가하였을 때에 냉동기모터(26)의 운전주파수를 증가하도록 지령치를 출력하고, 크라이오펌프(10)에의 열 부하가 감소하였을 때에 냉동기모터(26)의 운전주파수를 감소하도록 지령치를 출력한다. 다만, 목표온도는 적절히 변동시켜도 되고, 예컨대, 목표로 하는 분위기 압력을 배기대상 용적으로 실현하도록 크라이오패널의 목표온도를 축차 설정하도록 하여도 된다. 또한 CP 컨트롤러(100)는, 제2 크라이오패널의 실제온도를 목표온도에 일치시키도록 냉동기모터(26)의 운전주파수를 제어하여도 된다.

전형적인 크라이오펌프에 있어서는, 열 사이클의 주파수는 항상 일정하게 되어 있다. 상온으로부터 펌프 동작온도로의 급냉각을 가능하게 하도록 비교적 큰 주파수에서 운전하도록 설정되고, 외부로부터의 열 부하가 작은 경우에는 히터에 의하여 가열함으로써 크라이오패널의 온도를 조정한다. 따라서, 소비전력이 커진다. 이에 대하여 본 실시형태에 있어서는, 크라이오펌프(10)에의 열 부하에 따라서 열 사이클 주파수를 제어하기 때문에, 에너지 절약성이 뛰어난 크라이오펌프를 실현할 수 있다. 또한, 히터를 반드시 설치할 필요가 없어지는 것도 소비전력의 저감에 기여한다.

그런데, 이온주입장치(1)에는, 복수의 운전상태가 있다. 이를 이하에서는 운전모드라 부르기로 한다. 이온주입장치(1)의 복수의 운전모드에는, 조사(照射)모드와 아이들(idle)모드가 포함된다. 조사모드에 있어서는, 이온주입장치(1)는 이온주입을 위하여 이온빔을 기판(8)에 조사한다. 이온주입장치(1)의 메인 컨트롤러(11)는, 이온주입처리를 위하여 설정되는 목표 이온빔강도에 따라서 이온빔을 제어한다.

아이들모드에 있어서는, 이온주입장치(1)는 이온빔을 만곡함으로써 조사목표 예컨대 기판(8)으로부터 벗어나게 하여도 된다. 즉, 이온주입장치(1)는 이온빔의 조사를 계속하면서, 기판 밖을 향하여 조사하여도 된다. 이온빔의 강도 레벨은 조사모드와 동일 레벨로 되어 있어도 된다. 아이들모드에 있어서는, 이온빔은 목표로부터 벗어나서 빔 대피 또는 빔 대기를 위한 빔 받이부 예컨대 탄소판에 조사되어도 된다. 빔 받이부는 빔 라인부(4) 또는 엔드 스테이션부(5)에 설치되어 있어도 되고, 예컨대 기판(8)을 지지하기 위한 기판홀더 또는 그 근방에 설치되어 있어도 된다.

아이들모드에 있어서는, 이온주입장치(1)는 조사모드보다 약한 레벨로 이온빔을 빔 경로(9)에 존속시켜도 된다. 아이들모드에 있어서는, 조사모드에 비하여 강도를 저하시킨 이온빔의 조사를 계속하여도 된다. 이온빔을 완전히 차단하는 것 대신에, 극히 약한 이온빔이 빔 경로(9)에 유지된다. 약한 강도의 이온빔은 목표에 조사되어도 되고, 목표로부터 벗어나서 빔 받이부 예컨대 탄소판에 조사되어도 된다.

예컨대 조사모드와 다음 조사모드 사이에, 운전모드가 아이들모드로 전환된다. 이온주입처리가 이루어진 기판(8)을 다음에 처리할 새로운 기판(8)으로 교환할 때에, 아이들모드가 선택되어도 된다. 아이들모드에 있어서 빔 경로(9)의 말단에 통상은 기판(8)은 존재하고 있지 않지만, 존재하고 있어도 된다.

이러한 운전모드의 전환은 메인 컨트롤러(11)가 담당한다. 메인 컨트롤러(11)는 상황에 따라 운전모드를 전환한다. 메인 컨트롤러(11)는, 선택되어 있는 운전모드를 나타내는 제어신호를 CP 컨트롤러(100)에 송신한다. CP 컨트롤러(100)는, 이온주입장치(1)로부터 그 운전모드를 나타내는 제어신호를 수신 가능하고, 그 제어신호에 근거하여 크라이오펌프(10)를 제어한다. CP 컨트롤러(100)는, 크라이오패널온도를 제어하기 위하여, 운전모드를 나타내는 제어신호에 근거하여 냉동기(12)를 제어한다.

이온주입장치(1)를 위한 크라이오펌프(10)는 상술한 바와 같이, 주로 수소가스를 배기한다. 이온주입장치(1)의 이온주입처리의 스루풋을 높이기 위하여, 고속으로 수소가스를 배기할 수 있는 크라이오펌프(10)가 요구되고 있다.

도 4는, 한 실험예에 있어서의 수소가스를 배기하기 위한 크라이오패널의 온도와 수소가스의 배기속도를 나타내는 그래프이다. 온도치는 도 4의 우측의 종축에 나타낸다. 좌측의 종축은 수소가스의 배기속도를 나타낸다. 횡축은 시간을 나타낸다. 이하에 상세히 서술한 바와 같이, 본원 발명자는, 수소가스를 배기하기 위한 크라이오패널 및 냉각스테이지의 온도증분과 수소가스의 배기속도의 저하량 사이에 어떤 관계가 있는 것을 발견하였다.

본 실험예에서는 비교적 소형의 크라이오패널구조체를 사용하여, 제2 냉각스테이지(24)의 설정온도를 2K씩 단계적으로 올렸을 때의 수소가스 배기속도의 거동을 확인하였다. 제2 냉각스테이지(24)의 목표온도의 초기치는 12K이고, 이후 순차로, 14K, 16K, 18K, 20K, 22K로 올리고 있다. 스테이지온도(T2)의 측정치는 이에 연동하여 단계적으로 상승하고 있다.

이하의 설명에서는 편의상, 각 목표온도(XK)에 있는 기간을 XK 기간이라 부르기로 한다. 즉, 본 실험예는 12K 기간부터 시작되고, 거기에 14K 기간, 16K 기간, 18K 기간, 20K 기간, 22K 기간이 순차 계속된다. 다만, 도 4에 나타내는 바와 같이, 각 기간의 길이가 기간마다 상이하지만, 그로써 본 실험예의 결과 및 분석이 좌우되는 것은 아니다.

도 4에는, 스테이지온도(T2)의 측정치에 더하여, 본 실험예에서 사용한 제2 크라이오패널의 말단부분(즉, 스테이지로부터 떨어진 비교적 고온의 부위)의 측정온도도 나타낸다. 패널 말단부분의 온도도 스테이지온도와 마찬가지로 단계적으로 높아진다. 그러나, 크라이오패널의 말단부분은 냉각스테이지로부터 떨어져 있으므로, 냉각스테이지보다 약간 고온이 된다. 본 실험예에서는, 이 패널온도측정치는 스테이지온도(T2)에 비하여 약 1.5K만큼 고온이다. 다만, 도 4에 나타내는 온도측정치에는 미소한(최대로 약 0.2K 정도의) 진동이 보이지만, 이 정도의 변동은 실제상 일정온도라고 간주할 수 있는 범위에 있다.

경험적으로, 소형의 크라이오패널구조체에서는 패널의 말단부분의 온도는 스테이지온도보다 약 1K 높고, 대형의 크라이오패널구조체에서는 약 2K 높아진다고 생각된다. 이온주입장치를 용도로 하는 크라이오펌프에 상정되는 최대의 크라이오패널구조체에 있어서는, 그 말단부분의 온도가 스테이지온도보다 약 3K 높은 경우도 있을 수 있다.

도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 12K 기간에서부터 16K 기간까지는, 스테이지온도가 상승되어도, 수소가스 배기속도는 당초의 높은 레벨(예컨대 약 1500L/s 정도)로 유지되고 있다. 크라이오패널의 고온부위의 온도(도 4에 있어서의 패널온도)는 16K 기간에 있어서 최대 17.5K 정도이다. 따라서, 수소가스의 고속배기를 위해서는, 크라이오패널의 고온부위의 온도를 약 17.5K 이하로 억제하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 스테이지온도로 말하자면, 본 실험예에서는 수소가스의 고속배기를 위해서는 약 16K 이하로 억제하는 것이 바람직한 것이 된다.

18K 기간에 있어서는 수소가스 배기속도가 약 1400L/s 정도로, 16K 기간에 비하여 약간 저하되어 있다. 이 배기속도는 실용상 충분한 경우도 있지만, 이온주입장치(1)의 높은 스루풋을 추구하는 데는 반드시 충분하지는 않은 경우도 있을 수 있다. 18K 기간에 있어서는 크라이오패널 말단의 고온부위의 온도는 약 19.5K이다. 20K 기간으로 이행하면, 배기속도는 약 1000 내지 1100L/s로 더욱 크게 저하되고 있다. 20K 기간의 크라이오패널의 고온부위의 온도는 약 21.5K이다. 22K 기간에 있어서는 상태가 불안정하게 되었기 때문에 실험은 중지되어 있다. 크라이오패널이 적어도 고온부위에 있어서 수소가스를 흡착유지 가능한 온도범위를 넘었기 때문이라고 생각된다.

따라서, 온도에 따르는 배기속도의 변화라고 하는 관점에서 냉각스테이지온도를 3개의 온도영역으로 구분할 수 있다. 제1 온도영역은, 충분히 고속의 배기속도가 보증되는 저온의 온도영역이다. 도 4의 실험예에 있어서는 12K, 14K, 16K가 이 온도영역에 포함된다. 18K도 이 온도영역에 포함된다고 생각하여도 된다. 제2 온도영역은, 실용상 배기를 할 수 없다고 간주할 수 있는 고온의 온도영역이다. 패널 표면에 포착한 기체의 재(再)기화가 발생하고 있다. 도 4의 실험예에서는 22K가 이 온도영역에 포함된다.

제3 온도영역은, 이들 제1 및 제2 온도영역의 중간의 온도영역이다. 이 온도영역에 있어서는, 최고 레벨의 배기속도를 제공할 수는 없지만, 크라이오패널 표면에 포착한 기체분자를 안정되게 유지할 수 있다. 즉, 크라이오패널 표면에 새로이 기체분자를 흡착하는 능력에는 한계가 있지만, 이미 흡착되어 있는 기체분자의 유지는 계속할 수 있다. 도 4의 실험예에 있어서는 20K가 이 온도영역에 포함된다. 18K도 이 온도영역에 포함된다고 간주할 수도 있다.

냉각스테이지의 온도가 제1 온도영역에 머무는 한은 배기속도가 높은 레벨로 유지되는 한편, 그 온도영역을 넘으면 배기속도가 저하한다. 제1 온도영역은 고속배기 가능 온도범위이다. 이 고속배기 가능 온도범위에 있어서는 온도증분당 배기속도 저하량은 실질적으로 없거나 충분히 작은 데에 반하여, 그를 넘는 온도에 있어서는 온도증분당 배기속도 저하량이 현저하여진다. 그러나, 제1 온도영역을 과도하게 넘지 않는 제3 온도영역이면, 크라이오패널에 부착된 기체의 안정된 유지가 가능하다.

그런데, 이온주입장치(1)의 아이들모드에서의 이온빔에 의하여 크라이오펌프(10)에 발생하는 열 부하가 충분히 약하다고 전망되는 경우에는, 크라이오펌프(10)의 운전을 정지하여도 된다. 그렇게 하면 시스템의 소비전력을 작게 할 수 있다. 그러나 일반적으로는, 아이들모드라고는 하여도 빔이 존재하는 이상, 크라이오펌프에 어느 정도의 열 부하가 발생한다. 따라서, 그러한 열 부하에 의한 크라이오패널온도의 상승을 억제하고, 포착한 수소를 크라이오패널로부터 방출하지 않기 위하여, 크라이오펌프(10)의 운전을 아이들모드에 있어서도 계속하는 것이 바람직하다.

이온주입장치(1)의 스루풋의 관점으로부터 조사모드에 있어서는 크라이오펌프(10)에 의하여 충분한 배기속도로 수소가스를 배기하는 것이 바람직한 한편, 아이들모드에 있어서는 그 정도의 고속배기는 반드시 요구되지 않는 것도 생각할 수 있다. 크라이오펌프(10)의 배기속도와 소비전력은 관련되어, 고속배기일수록 전력을 소비하는 경향에 있다.

따라서, 본 발명의 한 실시형태에 있어서는, 크라이오펌프(10)는, 이온주입장치(1)의 아이들모드의 기간의 적어도 일부에 있어서 조사모드보다 배기속도, 예컨대 수소가스의 배기속도를 낮게 한다. 그를 위하여, 한 실시예에 관한 크라이오펌프(10)의 제어방법에 있어서는, CP 컨트롤러(100)는, 냉동기(12)의 냉각능력 또는 냉동출력을 작게 한다.

한 실시예에 있어서는, CP 컨트롤러(100)는, 조사모드 및 아이들모드 중 어느 것에 있어서도, 크라이오패널이 포착한 기체분자를 유지하는 냉각온도 이하로 냉각되도록 냉동기(12)를 제어한다. 크라이오패널은 수소가스를 흡착 가능한 흡착제를 구비하고 있고, CP 컨트롤러(100)는, 흡착제에 수소가스를 유지하는 온도범위로 크라이오패널이 냉각되도록 냉동기(12)를 제어한다. CP 컨트롤러(100)는, 그 냉각온도범위 내에서, 아이들모드의 기간의 적어도 일부에 있어서 크라이오패널 냉각온도를 조사모드보다 높게 하는 것을 허용한다.

도 5는, 본 발명의 한 실시형태에 관한 크라이오펌프(10)의 제어처리를 설명하기 위한 플로우차트이다. CP 컨트롤러(100)는, 크라이오펌프(10)가 장착되어 있는 이온주입장치(1)의 운전모드를 판별하고, 그 운전모드에 따라서 제2 냉각스테이지(24)의 목표온도를 전환한다. 이 처리는 크라이오펌프(10)의 운전 중에 반복하여 실행된다.

도 5에 나타내는 바와 같이, CP 컨트롤러(100)는, 크라이오펌프(10)의 장착대상인 장치 예컨대 이온주입장치(1)의 운전모드를 판별한다(S10). CP 컨트롤러(100)는, 이온주입장치(1)의 메인 컨트롤러(11)로부터 수신한 제어신호에 근거하여, 이온주입장치(1)가 상술한 조사모드에 있는지 아닌지, 및 아이들모드에 있는지 아닌지를 적어도 판별한다.

CP 컨트롤러(100)는, 판별한 운전모드에 따라, 제2 크라이오패널의 냉각온도, 예컨대 제2 냉각스테이지(24)의 목표온도를 전환한다(S12). 전회(前回)의 처리와 운전모드가 동일한 경우에는, 그 목표온도를 계속한다. 이 목표온도설정에 의하여 본 처리는 종료한다. CP 컨트롤러(100)는, 그 목표온도에 근거하여 크라이오펌프(10)를 제어한다. 구체적으로는 예컨대 상술한 바와 같이 냉동기(12)의 운전주파수를 조정한다.

이 목표온도설정에 있어서, CP 컨트롤러(100)는 예컨대, 제2 크라이오패널의 냉각온도, 구체적으로는 예컨대 제2 냉각스테이지(24)의 목표온도를, 크라이오패널 상의 흡착제에 수소가스를 유지하는 온도범위로부터 선택되는 온도, 바람직하게는 그 수소 유지 온도범위의 상한치로 설정한다. 이 상한치는 예컨대, 상술한 제3 온도영역의 최대온도이다. 제3 온도영역은, 17K 이상 20K 미만이고, 바람직하게는 18K 이상 20K 미만이다. 따라서, CP 컨트롤러(100)는, 아이들모드에 있어서 제2 냉각스테이지(24)의 목표온도를 예컨대 20K로 설정한다. 절전을 위해서는 목표온도를 가능한 한 고온으로 설정하는 것이 바람직하다.

그 한편, CP 컨트롤러(100)는, 조사모드에 있어서는 제2 냉각스테이지(24)의 목표온도를 상술한 제1 온도영역 또는 고속배기 가능 온도범위, 예컨대 10K 이상 17K 미만의 온도범위로부터 선택되는 목표온도로 설정한다. 바람직하게는, CP 컨트롤러(100)는, 10K 이상 15K 미만의 온도범위에서 선택되는 목표온도로 설정한다.

이러한 온도전환에 의하여, 아이들모드에 있어서는 조사모드보다 고온인 예컨대 17K 이상 20K 미만으로 제2 냉각스테이지(24)를 승온할 수 있다. 목표온도를 올림으로써 냉동기(12)의 운전주파수가 작아지기 때문이다. 이와 같이 하여, 조사모드 및 아이들모드를 통하여 공통의 저온으로 냉각하는 경우에 비하여 소비전력을 작게 할 수 있다.

일례로서, 4대의 크라이오펌프(10)의 동시운전으로 제2 냉각스테이지(24)의 목표온도 15K인 경우에 비하여 목표온도 18K인 경우에는, 소비전력이 약 10.2kW에서 약 9kW로 약 12% 저감되었다. 이렇게 하여, 아이들모드의 기간의 소비전력을 작게 함으로써, 진공배기 시스템의 토탈 전력소비를 적게 할 수 있다.

또한, 17K 이상 20K 미만으로 제2 냉각스테이지(24)를 승온함으로써, 크라이오패널 말단의 고온부위의 온도는, 소형의 크라이오패널구조체의 경우에 약 18K 이상 21K 미만이 되고, 대형의 크라이오패널구조체의 경우에 약 19K 이상 22K 미만이 되는 것으로 예측된다. 이러한 온도 레벨이면, 도 4에 나타내는 실험예에서 알 수 있는 바와 같이, 부착된 수소가스를 크라이오패널에 안정적으로 유지할 수 있다.

이상, 본 발명을 실시예에 근거하여 설명하였다. 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 다양한 설계변경이 가능하며, 다양한 변형예가 가능한 것, 또한 그러한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은, 당업자에게 이해되는 바이다.

상술한 실시예에 있어서, 이온주입장치(1)에 있어서의 운전모드의 전환의 타이밍과, CP 컨트롤러(100)에 의한 목표온도의 전환의 타이밍이 반드시 완전히 일치하지 않아도 된다. CP 컨트롤러(100)는 예컨대, 아이들모드의 기간의 적어도 일부에 있어서 조사모드보다 목표온도를 상승시키도록 하여도 된다. 이온주입장치(1)에 있어서 아이들모드로부터 조사모드로 복귀함에 선행하여 크라이오패널을 냉각하기 위하여, CP 컨트롤러(100)는, 조사모드에의 복귀 전에 목표온도를 원래대로 되돌려도 된다.

제2 냉각스테이지(24)의 목표온도설정을 변경하는 것 대신에, CP 컨트롤러(100)는, 제1 냉각스테이지(22)의 목표온도설정을 변경하여도 된다. 두 냉각스테이지의 온도는 연동하므로, 제1 냉각스테이지(22)의 목표온도의 변경에 의하여 제2 냉각스테이지(24)의 온도를 조정하는 것도 가능하다.

CP 컨트롤러(100)는, 온도설정을 변경하는 대신에, 냉동기(12)의 운전주파수의 설정을 운전모드에 따라서 직접 변경하여도 된다. 예컨대, 아이들모드에 대응하는 냉동기(12)의 운전주파수가 미리 고정치로서 정하여져 있어도 되고, CP 컨트롤러(100)는, 아이들모드에 있어서 그 고정 운전주파수로 냉동기(12)를 제어하여도 된다. 혹은, 복수의 운전모드마다 상이한 운전주파수 범위가 정하여져 있어도 된다.

상술한 실시예는 이온주입장치를 예로 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 적용은 이온주입장치에 한정되지 않고, 목표에 빔을 조사하기 위한 빔 조사장치에 적용 가능하다. 예컨대, 한 실시예에 관한 크라이오펌프는, 환부에 입자선을 조사하여 치료를 하기 위한 입자선 치료장치에 있어서의 빔 경로의 진공배기를 하기 위한 크라이오펌프이어도 된다.

1 이온주입장치, 10 크라이오펌프, 12 냉동기, 14 패널구조체, 16 열 실드, 22 제1 냉각스테이지, 23 제1 온도센서, 24 제2 냉각스테이지, 25 제2 온도센서, 26 냉동기모터, 100 CP 컨트롤러.

Claims (3)

1. 목표에 빔을 조사(照射)하기 위한 빔 조사장치에 있어서의 빔 경로의 진공배기를 하기 위한 크라이오펌프로서,
   기체분자를 표면에 포착하기 위한 크라이오패널과,
   상기 크라이오패널을 냉각하기 위한 냉동기와,
   상기 빔 조사장치로부터 그 운전모드를 나타내는 제어신호를 수신 가능하고, 상기 제어신호에 근거하여 상기 냉동기를 제어하기 위한 제어부
   를 구비하고,
   상기 운전모드는, 목표에 빔을 조사하는 조사모드와, 상기 목표로부터 빔을 벗어나게 하거나 또는 상기 조사모드보다 약한 레벨로 빔을 존속시키는 아이들모드를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 조사모드 및 상기 아이들모드에 있어서 상기 크라이오패널이 상기 기체분자를 유지하는 냉각온도로 냉각되도록 상기 냉동기를 제어하고 있고, 상기 아이들모드의 기간의 적어도 일부에 있어서 상기 냉각온도를 상기 조사모드보다 높게 하는 것을 허용하는 것
   을 특징으로 하는 크라이오펌프.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 아이들모드의 기간의 적어도 일부에 있어서, 상기 크라이오패널을 냉각하기 위하여 상기 크라이오패널에 열적으로 접속되는 상기 냉동기의 냉각스테이지를 17K 이상 20K 미만으로 냉각하도록 상기 냉동기를 제어하는 것
   을 특징으로 하는 크라이오펌프.
3. 크라이오펌프를 사용하는 빔 경로를 위한 진공배기방법으로서,
   빔을 목표에 조사하는 것과,
   빔을 목표에 조사하는 것 대신에, 상기 목표로부터 빔을 벗어나게 하여 빔을 유지하거나 또는 상기 목표에 조사할 때보다 낮은 강도로 상기 경로에 빔을 유지하는 것
   을 포함하고,
   상기 빔을 유지하는 기간의 적어도 일부에 있어서, 빔을 목표에 조사할 때보다 상기 크라이오펌프의 배기속도를 낮게 하는 것을 포함하는 것
   을 특징으로 하는 진공배기방법.

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