TWI712738B

TWI712738B - 低溫泵

Info

Publication number: TWI712738B
Application number: TW108131179A
Authority: TW
Inventors: 髙橋走
Original assignee: 日商住友重機械工業股份有限公司
Priority date: 2018-09-06
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2020-12-11
Also published as: WO2020049916A1; KR102597866B1; US20210190057A1; CN112601888A; CN112601888B; JP7311522B2; KR20210044228A; JPWO2020049916A1; TW202010940A

Abstract

本發明的低溫泵(10)具備第2段低溫板組件(20)，該第2段低溫板組件(20)具備：被排氣氣體能夠通過吸氣口(12)直線到達之曝露區域(68)、及被排氣氣體無法通過吸氣口(12)直線到達之非曝露區域(69)。非曝露區域(69)具有能夠吸附不凝性氣體的吸附區域(66)，曝露區域(68)被可卸下的保護面(76)被覆。可卸下的保護面(76)可以藉由可剝離地黏著於曝露區域(68)之樹脂製或金屬製的保護層來提供。

Description

低溫泵

本申請主張基於2018年9月6日申請之日本專利申請第2018-167177號的優先權。該日本申請的全部內容藉由參閱援用於本說明書中。

本發明係有關一種低溫泵及低溫板。

低溫泵為藉由凝結或吸附將氣體分子捕捉到被冷卻至極低溫之低溫板以進行排氣之真空泵。低溫泵通常為實現半導體電路製程等所要求之潔淨的真空環境而使用。低溫泵為所謂的氣體積存式真空泵，因此需要進行將所捕捉之氣體定期向外部排出之再生。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開平10-184540號公報

依據低溫泵的用途，在真空排氣運轉中即使進行再生亦不易排出的某種氣體流入低溫泵，並凝結附著於低溫板上，而可能因這種附著物污染低溫板。被污染之低溫板在進行低溫泵的維護時，可能需要從低溫泵拆解清洗。清洗過之低溫板能夠進行再利用的情況，再度組裝而使用。無法進行再利用的情況則廢棄，並更換成新的低溫板。無論如何，進行這種維護均費功夫。

本發明的一態樣的例示性目的之一為可輕易地進行低溫泵的維護。

依本發明的一態樣，低溫泵具備低溫板組件，該低溫板組件具備：被排氣氣體能夠通過低溫泵吸氣口直線到達之曝露區域、及被排氣氣體無法通過低溫泵吸氣口直線到達之非曝露區域。非曝露區域具有能夠吸附不凝性氣體的吸附區域，曝露區域被可卸下的保護面被覆。

依本發明的一態樣，低溫板具備低溫板基材及被覆低溫板基材的至少一部分之可卸下的保護面。

另外，在方法、裝置、系統等之間相互置換以上構成要素的任意組合、本發明的構成要素和表述者，作為本發明的態樣同樣有效。

依本發明，能夠輕易地進行低溫泵的維護。

以下，參閱圖式對用於實施本發明的形態進行詳細說明。說明及圖式中對相同或等同的構成要素、構件、處理標註相同符號，並適當省略重複說明。圖示之各部的比例尺和形狀為便於說明而簡易設定，除非特別指明，則為非限制性解釋。實施形態為示例，對本發明的範圍不做任何限定。實施形態中所描述之所有特徵及其組合，未必為發明的本質。圖1概略地表示一實施形態之低溫泵10。低溫泵10例如安裝於離子植入裝置、濺鍍裝置、蒸鍍裝置或其他真空處理裝置的真空腔室，用於將真空腔室內部的真空度提高至所希望的真空處理所要求之等級。低溫泵10具有：用於從真空腔室接收應排出的氣體之低溫泵吸氣口(以下，亦簡稱為“吸氣口”)12。氣體通過吸氣口12而進入到低溫泵10的內部空間14。另外，以下為了清晰易懂地表示低溫泵10的構成要素的位置關係，有時使用“軸向”、“徑向”這樣的用語。低溫泵10的軸向表示通過吸氣口12之方向(亦即，圖中沿中心軸C之方向)，徑向表示沿吸氣口12之方向(與中心軸C垂直的平面上之第1方向)。為方便起見，有時關於軸向，相對靠近吸氣口12則稱為“上”，相對較遠則稱為“下”。亦即，有時相對遠離低溫泵10的底部則稱為“上”，相對靠近則稱為“下”。關於徑向，靠近吸氣口12的中心(圖中為中心軸C)則稱為“內”，靠近吸氣口12的周緣則稱為“外”。另外，這種表現形式無關於低溫泵10安裝於真空腔室時的配置。例如，低溫泵10亦可以以使吸氣口12在鉛直方向朝下之方式安裝於真空腔室。又，有時將圍繞軸向之方向稱為“周向”。周向為沿吸氣口12之第2方向(與中心軸C垂直的平面上的第2方向)，且為與徑向正交之切線方向。低溫泵10具備冷凍機16、第1段低溫板18、第2段低溫板組件20及低溫泵殼體70。第1段低溫板18亦可稱為高溫低溫板部或100K部。第2段低溫板組件20亦可稱為低溫低溫板部或10K部。冷凍機16例如為吉福德-麥克馬洪式冷凍機(所謂GM冷凍機)等的極低溫冷凍機。冷凍機16為二段式冷凍機。因此，冷凍機16具備第1冷卻台22及第2冷卻台24。冷凍機16構成為將第1冷卻台22冷卻為第1冷卻溫度，並將第2冷卻台24冷卻至第2冷卻溫度。第2冷卻溫度為比第1冷卻溫度低的溫度。例如第1冷卻台22被冷卻為65K～120K左右，80K～100K為較佳，第2冷卻台24被冷卻為10K～20K左右。第1冷卻台22及第2冷卻台24亦可以分別稱為高溫冷卻台及低溫冷卻台。又，冷凍機16具備：結構上由第1冷卻台22支撐第2冷卻台24且結構上由冷凍機16的室溫部26支撐第1冷卻台22之冷凍機結構部21。因此，冷凍機結構部21具備沿徑向同軸延伸之第1缸體23及第2缸體25。第1缸體23將冷凍機16的室溫部26連接於第1冷卻台22。第2缸體25將第1冷卻台22連接於第2冷卻台24。室溫部26、第1缸體23、第1冷卻台22、第2缸體25及第2冷卻台24依序呈直線狀排成一列。在第1缸體23及第2缸體25各自的內部配設有能夠往復移動的第1置換器及第2置換器(未圖示)。在第1置換器及第2置換器分別組裝有第1蓄冷器及第2蓄冷器(未圖示)。又，室溫部26具有用於使第1置換器及第2置換器往復移動的驅動機構(未圖示)。驅動機構包括以週期性地反覆對冷凍機16的內部進行工作氣體(例如氦氣)的供給和排出之方式切換工作氣體的流路之流路切換機構。冷凍機16與工作氣體的壓縮機(未圖示)連接。冷凍機16使藉由壓縮機加壓之工作氣體在內部膨脹，而將第1冷卻台22及第2冷卻台24冷卻。膨脹後之工作氣體由壓縮機回收而被再度加壓。冷凍機16藉由反覆進行熱力循環(例如GM循環等的冷凍循環)而產生寒冷，該熱力循環包括工作氣體的供排、及與其同步之第1置換器及第2置換器的往復移動。圖示之低溫泵10為所謂臥式低溫泵。臥式低溫泵通常指冷凍機16以與低溫泵10的中心軸C交叉之(通常為正交)方式配設之低溫泵。第1段低溫板18具備放射屏蔽件30和入口低溫板32，並包圍第2段低溫板組件20。第1段低溫板18提供極低溫表面，俾保護第2段低溫板組件20免受來自低溫泵10的外部或低溫泵殼體70的輻射熱的影響。第1段低溫板18熱耦合於第1冷卻台22。藉此，第1段低溫板18被冷卻為第1冷卻溫度。第1段低溫板18在與第2段低溫板組件20之間具有間隙，第1段低溫板18不與第2段低溫板組件20接觸。第1段低溫板18亦不與低溫泵殼體70接觸。放射屏蔽件30為了保護第2段低溫板組件20免受來自低溫泵殼體70的輻射熱的影響而設置。放射屏蔽件30從吸氣口12朝軸向呈筒狀(例如圓筒狀)延伸。放射屏蔽件30位於低溫泵殼體70與第2段低溫板組件20之間，且包圍第2段低溫板組件20。放射屏蔽件30具有用於從低溫泵10的外部向內部空間14接收氣體的屏蔽件主開口34。屏蔽件主開口34位於吸氣口12。放射屏蔽件30具備：屏蔽件前端36，界定屏蔽件主開口34；屏蔽件底部38，位於與屏蔽件主開口34相反的一側；及屏蔽件側部40，將屏蔽件前端36連接於屏蔽件底部38。屏蔽件側部40在軸向從屏蔽件前端36向與屏蔽件主開口34相反的一側延伸，且以在周向包圍第2冷卻台24之方式延伸。屏蔽件側部40具有供冷凍機結構部21插入之屏蔽件側部開口44。第2冷卻台24及第2缸體25通過屏蔽件側部開口44而從放射屏蔽件30的外部插入到放射屏蔽件30中。屏蔽件側部開口44為形成於屏蔽件側部40之安裝孔，例如為圓形。第1冷卻台22配置於放射屏蔽件30的外部。屏蔽件側部40具備冷凍機16的安裝座46。安裝座46為用於將第1冷卻台22安裝於放射屏蔽件30的平坦部分，從放射屏蔽件30的外部觀察時稍微凹陷。安裝座46是形成屏蔽件側部開口44的外周。第1冷卻台22安裝於安裝座46，藉此使放射屏蔽件30熱耦合於第1冷卻台22。代替如此般將放射屏蔽件30直接安裝於第1冷卻台22，在一實施形態中，放射屏蔽件30亦可以透過追加的導熱構件而熱耦合於第1冷卻台22。導熱構件例如可以為兩端具有凸緣之中空的短筒。導熱構件可以為藉由其一端的凸緣固定於安裝座46，且藉由另一端的凸緣固定於第1冷卻台22。導熱構件可以包圍冷凍機結構部21而從第1冷卻台22向放射屏蔽件30延伸。屏蔽件側部40可以包括這種導熱構件。圖示之實施形態中，放射屏蔽件30構成為一體的筒狀。取而代之，放射屏蔽件30亦可以以藉由複數個零件而整體呈筒狀的形狀之方式構成。該等複數個零件可以以彼此具有間隙之方式配設。例如，放射屏蔽件30可以在軸向分割為兩個部分。入口低溫板32為了保護第2段低溫板組件20免受來自低溫泵10的外部的熱源(例如，安裝有低溫泵10之真空腔室內的熱源)的輻射熱的影響而設置於吸氣口12(或屏蔽件主開口34，以下相同)。又，在入口低溫板32的冷卻溫度下凝結之氣體(例如水分)被捕捉到其表面。入口低溫板32在吸氣口12處配置於與第2段低溫板組件20對應之部位。入口低溫板32佔據吸氣口12的開口面積的中心部分，且在與放射屏蔽件30之間形成環狀(例如圓環狀)的開放區域51。從軸向觀察時的入口低溫板32的形狀例如為圓盤狀。入口低溫板32的直徑比較小，例如比第2段低溫板組件20的直徑小。入口低溫板32可以佔吸氣口12的開口面積的至多1/3或至多1/4。如此，開放區域51可以佔吸氣口12的開口面積的至少2/3或至少3/4。入口低溫板32透過入口低溫板安裝構件33安裝於屏蔽件前端36。如圖1所示，入口低溫板安裝構件33為沿屏蔽件主開口34的直徑而跨設於屏蔽件前端36之直線狀的構件。如此，入口低溫板32固定於放射屏蔽件30，並熱耦合於放射屏蔽件30。入口低溫板32靠近第2段低溫板組件20，但不與其接觸。又，入口低溫板安裝構件33在周向分割開放區域51。開放區域51由複數個(例如2個)圓弧狀區域構成。入口低溫板安裝構件33可以具有十字狀或其他形狀。入口低溫板32配置於吸氣口12的中心部。入口低溫板32的中心位於中心軸C上。但是，入口低溫板32的中心亦可以位於稍微偏離中心軸C的位置，此時，入口低溫板32仍可以視為配置於吸氣口12的中心部。入口低溫板32與中心軸C垂直地配置。又，在軸向上，入口低溫板32可以配置於比屏蔽件前端36稍微靠上方的位置。或者，入口低溫板32亦可以配置於與屏蔽件前端36在軸向上大致相同的高度、或比屏蔽件前端36在軸向上稍微靠下方的位置。第2段低溫板組件20設置於低溫泵10的內部空間14的中心部。第2段低溫板組件20具備上部結構20a和下部結構20b。第2段低溫板組件20具備沿軸向排列之複數個吸附低溫板60。複數個吸附低溫板60沿軸向彼此隔開間隔排列。第2段低溫板組件20的上部結構20a具備複數個上部低溫板60a和複數個導熱體(亦稱為導熱隔板)62。複數個上部低溫板60a在軸向上配置於入口低溫板32與第2冷卻台24之間。複數個導熱體62沿軸向呈柱狀排列。複數個上部低溫板60a及複數個導熱體62在吸氣口12與第2冷卻台24之間沿軸向交替積層。上部低溫板60a和導熱體62的中心均位於中心軸C上。如此，上部結構20a相對於第2冷卻台24配置於軸向上方。上部結構20a透過銅(例如純銅)等的高導熱性金屬材料所形成之導熱塊63固定於第2冷卻台24，且熱耦合於第2冷卻台24。藉此，上部結構20a被冷卻為第2冷卻溫度。第2段低溫板組件20的下部結構20b具備複數個下部低溫板60b和第2段低溫板安裝構件64。複數個下部低溫板60b在軸向上配置於第2冷卻台24與屏蔽件底部38之間。第2段低溫板安裝構件64從第2冷卻台24沿軸向而朝向下方延伸。複數個下部低溫板60b透過第2段低溫板安裝構件64安裝於第2冷卻台24。如此，下部結構20b熱耦合於第2冷卻台24，且被冷卻為第2冷卻溫度。第2段低溫板組件20中，至少在一部分表面形成有吸附區域66。吸附區域66是為了藉由吸附而捕捉不凝性氣體(例如氫氣)所設置的。吸附區域66例如藉由將吸附材(例如活性碳)黏著於低溫板表面而形成。複數個吸附低溫板60中的至少1個(例如，複數個上部低溫板60a各個及/或複數個下部低溫板60b中的至少1個)具備曝露區域68和非曝露區域69。關於某個低溫板，曝露區域68是指被排氣氣體能夠通過吸氣口12直線到達的低溫板上的部位，非曝露區域69是指被排氣氣體無法通過吸氣口12直線到達的部位。因此，朝向吸氣口12之低溫板的正面可被區分為曝露區域68和非曝露區域69。與吸氣口12相反的一側、亦即朝向屏蔽件底部38之低溫板的背面成為非曝露區域69。某個低溫板的正面上的曝露區域68與非曝露區域69的邊界，可以考慮從屏蔽件前端36的內周緣(可以是吸氣口凸緣72的內周緣)朝向該低溫板的正上方的低溫板的外周緣之視線而確定。若延長該視線，則視線在該低溫板的正面形成交點。若將視線環繞屏蔽件前端36的整個周圍進行掃描，則交點在低溫板的正面形成軌跡。軌跡的內側的區域成為正上方的低溫板的背陰，通過吸氣口12從低溫泵10的外部看不到。軌跡的外側的區域通過吸氣口12從低溫泵10的外部看得到。如此，能夠利用視線確定曝露區域68與非曝露區域69的邊界。作為一例，圖1中用虛線表示第1視線74a和第2視線74b。第1視線74a從屏蔽件前端36拉到從下方算起為第2個上部低溫板60a的外周端，與最下方的上部低溫板60a交叉。藉此，在最下方的上部低溫板60a的正面，比第1視線74a更靠徑向外側的區域成為曝露區域68，比第1視線74a更靠徑向內側的區域成為非曝露區域69。第2視線74b從屏蔽件前端36拉到最下方的上部低溫板60a的外周端，與最上方的下部低溫板60b交叉。藉此，在最上方的下部低溫板60b的正面，比第2視線74b更靠徑向外側的區域成為曝露區域68，比第2視線74b更靠徑向內側的區域成為非曝露區域69。作為一例，複數個上部低溫板60a中軸向上最靠近入口低溫板32之1個或複數個上部低溫板60a為平板(例如圓盤狀)，且與中心軸C垂直地配置。剩餘的上部低溫板60a為倒圓錐台狀，其圓形的底面與中心軸C垂直地配置。上部低溫板60a中最靠近入口低溫板32之低溫板(亦即，軸向上位於入口低溫板32的正下方之上部低溫板60a，亦被稱為頂部低溫板61)的直徑比入口低溫板32大。但是，頂部低溫板61的直徑可以與入口低溫板32的直徑相等，亦可以比其小。頂部低溫板61與入口低溫板32直接對置，且在頂部低溫板61與入口低溫板32之間不存在其他低溫板。複數個上部低溫板60a隨著沿軸向朝向下方而直徑逐漸變大。又，倒圓錐台狀的上部低溫板60a配置成嵌套狀。更靠上方的上部低溫板60a的下部進入到在其下方相鄰之上部低溫板60a中的倒圓錐台狀空間。每個導熱體62具有圓柱形狀。導熱體62亦可以呈比較短的圓柱形狀，且軸向高度比導熱體62的直徑小。吸附低溫板60等的低溫板通常由銅(例如純銅)等的高導熱性金屬材料形成，必要時，表面由鎳等的金屬層被覆。相對於此，導熱體62可以由與低溫板不同的材料形成。導熱體62例如可以由鋁或鋁合金等的導熱率比吸附低溫板60低但密度小的金屬材料形成。如此一來，某種程度上能夠兼顧導熱體62的導熱性和輕量化，且有助於縮短第2段低溫板組件20的冷卻時間。下部低溫板60b為平板，例如為圓盤狀。下部低溫板60b的直徑比上部低溫板60a大。但是，為了安裝於第2段低溫板安裝構件64，亦可以在下部低溫板60b形成有從外周的一部分往中心部的缺口部(例如，圖4所示之缺口部82)。另外，第2段低溫板組件20的具體結構並不限於上述結構。上部結構20a可以具有任意片數的上部低溫板60a。上部低溫板60a可以具有平板、圓錐狀或其他形狀。同樣地，下部結構20b可以具有任意片數的下部低溫板60b。下部低溫板60b可以具有平板、圓錐狀或其他形狀。吸附區域66亦可以以從吸氣口12看不到之方式形成於成為在上方相鄰之吸附低溫板60的背陰之部位。亦即，吸附區域66配置於非曝露區域69。例如，吸附區域66形成於吸附低溫板60的整個下表面。吸附區域66亦可以形成於下部低溫板60b的上表面。又，圖1中為了簡化而省略了圖示，但吸附區域66亦形成於上部低溫板60a的下表面(背面)。依據需要，吸附區域66亦可以形成於上部低溫板60a的上表面。吸附區域66中，多個活性碳粒子在緊密排列的狀態下以不規則的排列黏著於吸附低溫板60的表面。活性碳粒子例如成形為圓柱形狀。另外，吸附材的形狀不是圓柱形狀亦可，例如可以成形為球狀及其他形狀，或不規則形狀。吸附材在吸附低溫板上的排列可以是規則性排列亦可以是不規則性排列。又，在第2段低溫板組件20的至少一部分表面形成有用於藉由凝結來捕捉凝結性氣體的凝結區域。曝露區域68能夠發揮凝結區域的作用。凝結區域，例如為低溫板表面上未配置吸附材的區域，而讓低溫板基材表面、例如金屬面外露。吸附低溫板60(例如，上部低溫板60a)的上表面或上表面外周部或下表面外周部亦可以是凝結區域。頂部低溫板61亦可以是上表面及下表面整體均為凝結區域。亦即，頂部低溫板61亦可以不具有吸附區域66。如此，第2段低溫板組件20中不具有吸附區域66的低溫板可以被稱為凝結低溫板。例如，上部構造20a亦可以具備至少1個凝結低溫板(例如，頂部低溫板61)。低溫泵殼體70為收容第1段低溫板18、第2段低溫板組件20及冷凍機16之低溫泵10的殼體，且是以保持內部空間14的真空氣密之方式構成之真空容器。低溫泵殼體70以非接觸方式包含第1段低溫板18及冷凍機結構部21。低溫泵殼體70安裝於冷凍機16的室溫部26。藉由低溫泵殼體70的前端來劃定吸氣口12。低溫泵殼體70具備從其前端朝向徑向外側延伸之吸氣口凸緣72。吸氣口凸緣72設置在低溫泵殼體70的整周。低溫泵10使用吸氣口凸緣72來安裝於真空排氣對象的真空腔室。如上所述，第2段低溫板組件20具有多數個吸附低溫板60(亦即，複數個上部低溫板60a及下部低溫板60b)，因此對於不凝性氣體具有高排氣性能。例如，第2段低溫板組件20能夠以高排氣速度排出氫氣。複數個吸附低溫板60分別在從低溫泵10的外部無法目識確認之部位具備吸附區域66。藉此，第2段低溫板組件20構成為吸附區域66的全部或其大部分從低溫泵10的外部完全看不到。低溫泵10亦能夠稱為吸附材非曝露型低溫泵。此外，蓄積於低溫泵之氣體通常藉由再生處理實質上完全排出，再生結束時低溫泵恢復規格上的排氣性能。但是，將吸附材配置成從低溫泵的外部可見之吸附材曝露型低溫泵中，所蓄積之氣體中的一部分成分即使經過再生處理，殘留於吸附材之比例仍比較高。例如，設置在離子植入裝置的真空排氣用之低溫泵中，觀察到在作為吸附材的活性碳附著有黏著性物質。該黏著性物質即使經過再生處理，亦難以完全去除。該黏著性物質是起因於從被覆於處理對象基板之光阻劑排出之有機的排氣。或亦有可能起因於離子植入處理中作為摻雜氣體亦即原料氣體所使用之有毒氣體。還有可能起因於離子植入處理中的其他副產物氣體。還有可能因該等氣體複合性地作用而生成黏著性物質。離子植入處理中，低溫泵中排出之大部分氣體可能是氫氣。氫氣藉由再生而實質上完全被排出到外部。如果難再生氣體為微量，則在1次低溫泵處理中難再生氣體對低溫泵的排氣性能之影響很小。但是，吸附材曝露型的低溫泵中，在反覆低溫泵處理與再生處理之過程中，難再生氣體逐漸蓄積於吸附材，而可能使排氣性能下降。排氣性能低於容許範圍時，例如需要進行維護作業，該維護作業包括更換吸附材或同時還更換低溫板、或者對吸附材進行化學性難再生氣體去除處理。難再生氣體幾乎毫無例外地是凝結性氣體。從外部朝向低溫泵10飛來之凝結性氣體的分子通過入口低溫板32的周圍的開放區域而以直線路徑到達放射屏蔽件30或第2段低溫板組件20的外周的凝結區域，而被捕捉於該等表面。難再生氣體堆積於凝結區域。如上所述，低溫泵10為吸附材非曝露型，吸附區域66配置於非曝露區域69，因此保護吸附區域66免受來自難再生氣體的影響。另一方面，曝露區域68可能因難再生氣體污染。被污染之吸附低溫板60在進行低溫泵10的維護時，可能需要從低溫泵10拆解而清洗。設置於吸附區域66之活性碳等的吸附材應不會被難再生氣體污染，因此能夠進行再利用。經過清洗之低溫板能夠進行再利用的情況，再度組裝而使用。但是，依據清洗方法，可能失去吸附區域66的吸附功能。此時，清洗後的吸附低溫板60無法進行再利用，因此必須廢棄。因此，曝露區域68由可卸下的保護面76被覆。可卸下的保護面76設置於至少1個吸附低溫板60的曝露區域68。可卸下的保護面76可以分別設置於複數個吸附低溫板60。可卸下的保護面76可考慮各種例示性結構，以下對該等進行說明。圖2係能夠使用於圖1所示之低溫泵10之例示性低溫板的概略立體圖。圖示之低溫板為能夠使用於第2段低溫板組件20之低溫板，其為頂部低溫板61。但是，圖示之低溫板亦可以是使用於第2段低溫板組件20之其他吸附低溫板60。頂部低溫板61具備第1低溫板基材78a及第2低溫板基材78b。該等低溫板基材78a、78b由相同的材料(例如金屬材料)形成，且具有相同的形狀。低溫板基材78a、78b例如由銅(例如純銅)等的高導熱性金屬材料形成，必要時表面由鎳等的金屬層被覆。因此，低溫板基材78a、78b本身無法吸附不凝性氣體。為了使頂部低溫板61能夠吸附不凝性氣體，雖未圖示，但第1低溫板基材78a可以在其背面(下表面)設置有吸附材。或者，亦可以不在第1低溫板基材78a設置吸附材，此時頂部低溫板61不吸附不凝性氣體。低溫板基材78a、78b例如為圓板狀。另外，低溫板基材78a、78b可以是圓錐狀或其他形狀。第2低溫板基材78b為了提供可卸下的保護面76而可卸下地安裝於第1低溫板基材78a。第2低溫板基材78b的背面與第1低溫板基材78a的正面接觸，且以覆蓋第1低溫板基材78a的整個正面之方式可卸下地安裝於第1低溫板基材78a。使用第2低溫板基材78b的正面作為保護面76。又，第2低溫板基材78b熱耦合於第1低溫板基材78a，且與第1低溫板基材78a一起被冷卻。為了使該等低溫板基材78a、78b之間存在良好的熱接觸，第2低溫板基材78b藉由螺栓等可卸下的緊固構件、可剝離的黏著劑等適當的可卸下的安裝方法安裝於第1低溫板基材78a。第1低溫板基材78a相當於典型使用之低溫板。圖2所示之實施形態中，在第1低溫板基材78a上重疊有第2低溫板基材78b。藉此，追加之第2低溫板基材78b提供可卸下的保護面76。將第2低溫板基材78b設為無法吸附不凝性氣體，因此不具有吸附區域亦即吸附材。因此，在製造製程中，無需將吸附材安裝於低溫板基材之製程。相對於此，需要這種吸附材安裝製程之吸附低溫板60需要製造成本。藉此，能夠比較廉價地提供第2低溫板基材78b。又，第2低溫板基材78b被設計成與典型使用為低溫板之第1低溫板基材78a一樣，因此滿足低溫泵10中的使用中所要求之熱性能、機械強度及其他必要的條件。藉此，低溫泵10的設計者能夠輕易地利用第2低溫板基材78b。第2低溫板基材78b與第1低溫板基材78a同樣被冷卻為第2冷卻溫度，因此難再生氣體可能凝結於第2低溫板基材78b上的保護面76且將其污染。然而，第1低溫板基材78a藉由保護面76防止或減輕被污染。如果未被污染或程度較輕微，則進行低溫泵10的維護時無需進行拆解和清洗等繁雜的作業，能夠將頂部低溫板61進行再利用。第2低溫板基材78b不具有吸附材，因此只要清洗則能夠進行再利用。或者，如上所述第2低溫板基材78b比較廉價，因此即使廢棄使用過的低溫板基材78b而更換為新的低溫板基材78b，對成本的影響亦較小。另外，卸下使用過的低溫板基材78b之後，亦可以不將新的低溫板基材78b安裝於第1低溫板基材78a。此時，保護面76未提供給第1低溫板基材78a，因此在以後的低溫泵10的運轉中，第1低溫板基材78a的正面可能被污染。有可能在下一次維護中需要將第1低溫板基材78a更換成新的。但是，第1低溫板基材78a上的吸附材亦有壽命，因此不論第1低溫板基材78a有無污染，均需要與吸附材一起更換第1低溫板基材78a。因此，是否安裝新的低溫板基材78b，可以考慮低溫板基材78b的成本和吸附材的壽命來決定。圖3係能夠使用於圖1所示之低溫泵10之另一例示性低溫板的概略立體圖。圖示之低溫板為能夠使用於第2段低溫板組件20之低溫板，且為上部低溫板60a。但是，圖示之低溫板亦可以是使用於第2段低溫板組件20之其他吸附低溫板60。上部低溫板60a如參閱圖1所說明的，例如具有倒圓錐狀的形狀。上部低溫板60a的正面在外周部具有曝露區域68，在曝露區域68的內側具有非曝露區域69。在非曝露區域69能夠設置吸附材，但為了簡化圖示，圖3中省略了圖示。上部低溫板60a(或吸附低溫板60)具備為了提供可卸下的保護面76而被覆曝露區域68之保護層80。在非曝露區域69沒有設置保護層80。發揮保護面76的功能之保護層80的表面，可以由對難再生氣體具有耐腐蝕性之材料形成，例如由聚四氟乙烯等的氟樹脂或其他樹脂、或者鋁或銅等的金屬形成。藉此，保護層80可以是具有這種樹脂材料或金屬材料的表面之膠帶或可剝離地黏著之保護膜。保護層80黏著於上部低溫板60a的低溫板基材，藉此熱耦合且被冷卻為相同的冷卻溫度。保護層80設置於曝露區域68，且被冷卻為第2冷卻溫度，因此難再生氣體可能在保護面76凝結且將其污染。保護層80可剝離地黏著於上部低溫板60a，因此進行低溫泵10的維護時剝離保護層80，藉此能夠從上部低溫板60a除去污染物質。進行維護時無需進行拆解和清洗等繁雜的作業，就能夠將上部低溫板60a進行再利用。圖4係能夠使用於圖1所示之低溫泵10之另一例示性的低溫板的概略俯視圖。圖示之低溫板為能夠使用於第2段低溫板組件20之低溫板，其為下部低溫板60b。但是，圖示之低溫板亦可以是使用於第2段低溫板組件20之其他吸附低溫板60。下部低溫板60b如參閱圖1所說明的，例如具有圓板狀的形狀。但是，為了安裝於第2段低溫板安裝構件64，在下部低溫板60b形成有從外周的一部分往中心部的缺口部82。下部低溫板60b的正面在外周部具有曝露區域68，在曝露區域68的內側具有非曝露區域69。在非曝露區域69貼附有作為吸附材的粒狀活性碳84。下部低溫板60b(或吸附低溫板60)為了提供可卸下的保護面76而具備可剝離地黏著於曝露區域68之樹脂製或金屬製的保護層80。保護層80黏著於下部低溫板60b的低溫板基材，藉此熱耦合且被冷卻為相同的冷卻溫度。保護層80設置於曝露區域68，且被冷卻為第2冷卻溫度，因此難再生氣體可能在保護面76凝結且將其污染。保護層80可剝離地黏著於下部低溫板60b，因此進行低溫泵10的維護時剝離保護層80，藉此能夠從下部低溫板60b除去污染物質。進行維護時無需進行拆解和清洗等繁雜的作業，亦能夠將下部低溫板60b進行再利用。另外，亦可以在剝離使用過的保護層80之後，將新的保護層80貼附到吸附低溫板60，亦可以不進行貼附。是否安裝新的保護層80，可以考慮保護層80的成本和吸附低溫板60上的吸附材的壽命來決定。或者，複數個保護層80可以積層於曝露區域68。如此一來，剝離使用過的保護層80時，使其正下方的新的保護層80外露而變得能夠使用。以下對上述結構的低溫泵10的動作進行說明。低溫泵10在工作時，首先在該工作之前用其他適當的粗抽泵將真空腔室內部粗抽至1Pa左右。之後，使低溫泵10工作。藉由冷凍機16的驅動，第1冷卻台22及第2冷卻台24分別被冷卻為第1冷卻溫度及第2冷卻溫度。藉此，熱耦合於該等之第1段低溫板18、第2段低溫板組件20亦分別被冷卻為第1冷卻溫度及第2冷卻溫度。入口低溫板32對從真空腔室朝向低溫泵10飛來之氣體進行冷卻。讓在第1冷卻溫度下蒸氣壓充分低的(例如 10^-8 Pa以下的)氣體凝結在入口低溫板32的表面。該氣體可以稱為第1種氣體。第1種氣體例如為水蒸氣。如此，入口低溫板32能夠將第1種氣體進行排氣。在第1冷卻溫度下蒸氣壓不夠低的氣體的一部分從吸氣口12進入至內部空間14。或者，氣體的另一部分被入口低溫板32反射而未進入到內部空間14。進入到內部空間14之氣體藉由第2段低溫板組件20被冷卻。在第2冷卻溫度下蒸氣壓充分低的(例如10^-8 Pa以下的)氣體在吸附低溫板60的凝結區域的表面凝結。該氣體可以稱為第2種氣體。第2種氣體例如為氮氣(N₂ )、氬氣(Ar)。如此，第2段低溫板組件20能夠將第2種氣體進行排氣。在第2冷卻溫度下蒸氣壓不夠低的氣體被吸附到吸附低溫板60的吸附區域66。該氣體可以稱為第3種氣體。第3種氣體例如為氫氣(H₂ )。如此，第2段低溫板組件20能夠將第3種氣體進行排氣。因此，低溫泵10藉由凝結或吸附來將各種氣體進行排氣，藉此能夠使真空腔室的真空度達到所希望的等級。依實施形態之低溫泵10，曝露區域68被可卸下的保護面76被覆。與第2段低溫板組件20同樣地被冷卻為第2冷卻溫度，因此難再生氣體凝結於保護面76上。難再生氣體可能附著於保護面76並將其污染，但保護面76能夠卸下。藉由卸下保護面76，使被保護面76覆蓋之清潔的面外露。或者，藉由安裝新的保護面76，曝露區域68再度被保護。因此，低溫泵10在進行維護時，無需為了去除難再生氣體等的附著物而拆解第2段低溫板組件20而進行清洗。與未設置這種可卸下的保護面76的低溫泵相比，能夠輕易地進行低溫泵10的維護。尤其，如上所述，低溫泵10為吸附材非曝露型，吸附區域66配置於非曝露區域69，因此保護吸附區域66免受來自難再生氣體的影響。因此，若藉由保護面76的卸下或更換去除難再生氣體，則第2段低溫板組件20能夠進行再利用。如此，低溫泵10為吸附材非曝露型時，尤其能夠輕易地進行低溫泵10的維護。以上，依據實施例對本發明進行了說明。所屬技術領域中具有通常知識者當然能夠理解本發明並不限定於上述實施形態，且能夠進行各種設計變更而且存在各種變形例，並且這種變形例亦屬於本發明的範圍。上述實施形態中，以在非曝露區域69未設置有保護層80的情況為例進行了說明，但其在本發明中並非必要條件。一實施形態中，非曝露區域69中的至少一部分(例如，非曝露區域69中吸附區域66的外側的部分)亦可以被可卸下的保護面76被覆。例如，在非曝露區域69中，在未貼附有活性碳等的吸附材的區域可剝離地黏著有保護層80亦可。上述說明中例示出臥式低溫泵，但本發明亦能夠應用於立式等的其他低溫泵。另外，所謂立式低溫泵是指冷凍機16沿低溫泵10的中心軸C配設之低溫泵。又，低溫板的配置和形狀、數量等的低溫泵的內部構成並不限於上述特定的實施形態。能夠適當採用各種公知的結構。 [產業上的可利用性] 本發明能夠在低溫泵及低溫板的領域中進行利用。

10:低溫泵 12:吸氣口 66:吸附區域 68:曝露區域 69:非曝露區域 76:保護面 78a、78b:低溫板基材 80:保護層

圖1概略地表示一實施形態之低溫泵。圖2係圖1所示之低溫泵中使用之例示性的低溫板的概略立體圖。圖3係圖1所示之低溫泵中使用之另一例示性的低溫板的概略立體圖。圖4係圖1所示之低溫泵中使用之另一例示性的低溫板的概略俯視圖。

10:低溫泵

12:吸氣口

14:內部空間

16:冷凍機

18:第1段低溫板

20:第2段低溫板組件

20a:上部結構

20b:下部結構

21:冷凍機結構部

22:第1冷卻台

23:第1缸體

24:第2冷卻台

25:第2缸體

26:室溫部

30:放射屏蔽件

32:入口低溫板

33:入口低溫板安裝構件

34:屏蔽件主開口

36:屏蔽件前端

38:屏蔽件底部

40:屏蔽件側部

44:屏蔽件側部開口

46:安裝座

51:開放區域

60:吸附低溫板

60a:上部低溫板

60b:下部低溫板

61:頂部低溫板

62:導熱體

63:導熱塊

64:第2段低溫板安裝構件

66:吸附區域

68:曝露區域

69:非曝露區域

70:低溫泵殼體

72:吸氣口凸緣

74a:第1視線

74b:第2視線

76:保護面

Claims

一種低溫泵，係具備低溫板組件，該低溫板組件具備：被排氣氣體能夠通過低溫泵吸氣口直線到達之曝露區域、及被排氣氣體無法通過前述低溫泵吸氣口直線到達之非曝露區域，前述非曝露區域具有能夠吸附不凝性氣體的吸附區域，前述曝露區域被可卸下的保護面被覆。
如申請專利範圍第1項所述之低溫泵，其進一步具備：樹脂製或金屬製的保護層，為了提供前述可卸下的保護面而可剝離地黏著於前述曝露區域。
如申請專利範圍第1或2項所述之低溫泵，其中，在前述曝露區域積層有複數個保護層。
如申請專利範圍第1或2項所述之低溫泵，其中，前述低溫板組件具備：無法吸附前述不凝性氣體之第1低溫板基材、及無法吸附前述不凝性氣體之第2低溫板基材，前述第2低溫板基材，為了提供前述可卸下的保護面而可卸下地安裝於前述第1低溫板基材。
如申請專利範圍第1或2項所述之低溫泵，其中，前述非曝露區域的至少一部分被前述可卸下的保護面被覆。
如申請專利範圍第1或2項所述之低溫泵，其進一步具備：放射屏蔽件，從前述低溫泵吸氣口朝軸向呈筒狀延伸，且以包圍前述低溫板組件之方式配置；及冷凍機，具備冷卻前述放射屏蔽件之高溫冷卻台、及冷卻前述低溫板組件之低溫冷卻台，且前述低溫冷卻台被冷卻至比前述高溫冷卻台更低溫。
如申請專利範圍第6項所述之低溫泵，其中，前述低溫板組件具備：複數個低溫板，分別具有前述曝露區域及前述非曝露區域；及複數個導熱體，沿軸向呈柱狀排列，前述複數個低溫板及前述複數個導熱體沿軸向積層。
如申請專利範圍第6項所述之低溫泵，其中，前述低溫板組件具備：前述低溫板組件中配置在軸向最上方之頂部低溫板，前述頂部低溫板具備第1低溫板基材、及提供前述可卸下的保護面之第2低溫板基材，前述第2低溫板基材，其背面與前述第1低溫板基材的正面接觸，且以覆蓋前述第1低溫板基材的整個正面之方式可卸下地安裝於前述第1低溫板基材。
如申請專利範圍第6項所述之低溫泵，其中，前述低溫板組件具備：配置於比前述低溫冷卻台更靠軸向上方的位置且具有倒圓錐狀的外周部之至少1個上部低溫板，被前述可卸下的保護面被覆之前述曝露區域，設置於前述倒圓錐狀的外周部。
如申請專利範圍第6項所述之低溫泵，其中，前述低溫板組件具備：配置於比前述低溫冷卻台更靠軸向下方的位置之至少1個下部低溫板，被前述可卸下的保護面被覆之前述曝露區域設置於前述至少1個下部低溫板的外周部。