冷阱及冷阱的控制方法
【專利說明】冷阱及冷阱的控制方法
[0001 ] 本申請主張基于2014年12月17日申請的日本專利申請第2014-255029號的優先權。該日本申請的全部內容通過參考援用于本說明書中。
技術領域
[0002]本發明涉及一種冷阱及冷阱的控制方法。
【背景技術】
[0003]冷阱為用于對真空容器進行排氣的設備，具有冷板和冷卻冷板的制冷機。水蒸氣等高沸點的氣體冷凝在冷板表面而從真空容器中排出。冷板被冷卻至要排出的氣體的蒸汽壓充分降低的溫度。其他氣體則通過設置在真空容器的渦輪分子栗等主真空栗進行排氣。
[0004]專利文獻I:日本特開2009 — 262083號公報
[0005]由于冷板的形狀、配置或者周圍環境的不同，在冷板的某一部位與其他部位之間會產生不希望的比較大的溫度差。例如，在用于將冷板連接于制冷機的連接結構的導熱率較小的情況下，或者從真空容器向冷板的熱輸入較大的情況下，遠離冷板與制冷機的連接點的冷板末端的溫度明顯比連接點的溫度高。
【發明內容】
[0006]本發明的一種實施方式的示例性目的之一在于提供一種能夠適當地冷卻冷板的冷阱及其控制方法。
[0007]根據本發明的一種實施方式，提供一種用于對具有主真空栗的真空容器進行排氣的冷阱。冷阱具備:冷板，配置于將所述真空容器連接于所述主真空栗的排氣導管內部，或者配置于所述真空容器內部;單級制冷機，具備結構上與所述冷板連接且與所述冷板熱連接的制冷機冷卻臺；冷卻臺溫度控制部，確定對所述單級制冷機的控制輸入，以使所述制冷機冷卻臺冷卻至目標溫度;熱輸入推斷部，從通過所述冷卻臺溫度控制部確定的對所述單級制冷機的控制輸入推斷出向所述冷板的熱輸入增加；以及目標溫度調整部，根據所述熱輸入推斷部所推斷出的熱輸入増加，降低所述目標溫度。
[0008]根據本發明的一種實施方式，提供一種用于對具有主真空栗的真空容器進行排氣的冷阱的控制方法。所述冷阱具備:冷板，配置于將所述真空容器連接于所述主真空栗的排氣導管內部，或者配置于所述真空容器內部；以及單級制冷機，具備結構上與所述冷板連接從而與所述冷板熱連接的制冷機冷卻臺。所述方法具備如下步驟:確定對所述單級制冷機的控制輸入，以使所述制冷機冷卻臺冷卻至目標溫度;從所確定的對所述單級制冷機的控制輸入推斷出向所述冷板的熱輸入增加；以及根據所推斷出的熱輸入増加，降低所述目標溫度。
[0009]另外，以上構成要件的任意組合、本發明的構成要件或表現在裝置、方法、系統、計算機程序以及存儲計算機程序的記錄介質等之間的相互替換也作為本發明的方式有效。
[0010]根據本發明，提供能夠適當地冷卻冷板的冷阱及其控制方法。
【附圖說明】
[0011]圖1是概略地表示本發明的一種實施方式所涉及的真空排氣裝置的剖視圖。
[0012]圖2是概略地表示本發明的一種實施方式所涉及的冷阱的控制裝置的結構的圖。
[0013]圖3是表示本發明的一種實施方式所涉及的冷阱的控制方法的流程圖。
[0014]圖4是表示本發明的一種實施方式所涉及的冷阱的動作的圖。
[0015]圖5是概略地表示本發明的其他實施方式所涉及的真空排氣裝置的剖視圖。
[0016]圖6是概略地表示本發明的其他實施方式所涉及的真空排氣裝置的剖視圖。
[0017]圖中:12-真空容器，14-冷阱，16-主真空栗，18-排氣導管，22-冷板，24-制冷機，26-制冷機冷卻臺，28-第I板部分，30-第2板部分，32-傳熱部件，38-制冷機馬達，42-冷卻臺溫度傳感器，48-加熱器，100-控制裝置，102-制冷機控制部，104-存儲部，110-冷卻臺溫度控制部，112-熱輸入推斷部，114-目標溫度調整部，116-制冷機頻率確定部，118-制冷機變頻器。
【具體實施方式】
[0018]以下，參考附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。另外，在說明中，對相同要件標注相同符號，并適當省略重復說明。并且，以下敘述的結構為示例，并不限定本發明的范圍。
[0019]圖1是概略地表示本發明的一種實施方式所涉及的真空排氣裝置10的剖視圖。真空排氣裝置10構成為對真空容器12進行排氣。真空容器12為真空處理裝置的真空處理室。真空處理裝置構成為在真空處理室中對被處理物(例如半導體晶圓)的表面進行所希望的處理。
[0020]真空排氣裝置10具備冷阱14和主真空栗16。冷阱14是為了將水蒸氣等高沸點氣體從真空容器12中排出而設置于真空容器12上的。冷阱14為配置在真空容器12與主真空栗16之間的直線型冷阱。主真空栗16是為了從真空容器12中排出氬氣或氮氣等其他氣體而設置于真空容器12上的。
[0021]主真空栗16為用于將真空容器12排氣至高真空區域的高真空栗。例如，主真空栗16為渦輪分子栗。
[0022]主真空栗16經由排氣導管18連接于真空容器12。排氣導管18為使氣體從真空容器12流向主真空栗16的排氣流路。排氣導管18將真空容器12的排氣口連接于主真空栗16的進氣口。
[0023]真空排氣裝置10具備輔助栗20，該輔助栗20將真空容器12排氣至主真空栗16的工作壓力。輔助栗20為對真空容器12進行粗抽的粗抽栗。輔助栗20連接于主真空栗16的排氣
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[0024]冷阱14具備配置于真空容器12及排氣導管18內部的冷板22、用于冷卻冷板22的制冷機24。冷板22的整體暴露于排氣導管18或者真空容器12。
[0025]制冷機24為單級制冷機，具備單一的制冷機冷卻臺26。制冷機冷卻臺26配置于制冷機24的低溫端。制冷機冷卻臺26在結構上與冷板22連接從而與冷板22熱連接。制冷機24容納于制冷機外殼34。
[0026]制冷機24構成為隨著某一熱循環使工作氣體的圧力及容積以分別不同的相位周期性地變動。熱循環例如為吉福德-麥克馬洪循環。工作氣體例如為氦氣。制冷機24連接于向制冷機24供給高圧工作氣體的壓縮機(未圖示)。供給至制冷機24的工作氣體通過絕熱膨脹被減壓，由此冷卻制冷機冷卻臺26。低圧工作氣體回收至壓縮機并進行壓縮，再次供給至制冷機24。
[0027]制冷機24具備驅動制冷機24的制冷機馬達38以及通過制冷機馬達38而被驅動的驅動機構40。制冷機馬達38配置在制冷機24的高溫端。
[0028]如圖2所示，驅動機構40具備壓力切換部44，所述壓力切換部44構成為切換向制冷機24供給高圧工作氣體和從制冷機24排出低圧工作氣體。壓力切換部44具備通過制冷機馬達38而旋轉的回轉閥。并且，驅動機構40還具備置換器驅動部46，所述置換器驅動部46構成為使所述制冷機24的置換器(未圖示)在制冷機24的低溫端與高溫端之間進行往復移動。通過置換器的移動，制冷機24的低溫端的工作氣體膨張室(未圖示)的容積隨著熱循環而變化。驅動機構40構成為使壓力切換部44與置換器驅動部46聯動，以使工作氣體膨張室的圧力變化與容積變化具有所給予的相位差。
[0029]如圖1及圖2所示，制冷機24具備測定制冷機冷卻臺26的溫度的冷卻臺溫度傳感器42。冷卻臺溫度傳感器42安裝在制冷機冷卻臺26。
[0030]冷板22具備第I板部分28和第2板部分30。第I板部分28配置在排氣導管18的內部。第I板部分28經由傳熱部件32固定在制冷機冷卻臺26。第I板部分28也可以直接固定在制冷機冷卻臺26。第2板部分30從第I板部分28延伸且配置在真空容器12的內部。第2板部分30經由第I板部分28與制冷機冷卻臺26熱連接。冷板22以包圍排氣導管18的中心軸的方式形成為筒狀。
[0031]傳熱部件32為一端安裝在制冷機冷卻臺26而另一端安裝在冷板22的第I板部分28的棒狀部材。傳熱部件32插通并容納于排氣導管18的開口部36。開口部36為沿著與排氣導管18的中心軸垂直的徑向而形成于排氣導管18的貫穿孔。排氣導管18通過開口部36氣密地連接于制冷機外殼34。
[0032]冷阱14可以具備安裝凸緣部，該安裝凸緣部形成排氣導管18的至少一部分且包圍冷板22。安裝凸緣部可以具備用于將冷阱14安裝于真空容器12的第I真空凸緣和/或用于將冷阱14安裝于主真空栗16的第2真空凸緣。安裝凸緣部可以與制冷機外殼34相鄰設置。安裝凸緣部上可以形成開口部36。
[0033]圖2是概略地表示本發明的一種實施方式所涉及的冷阱14的控制裝置100的結構的圖。這種控制裝置通過硬件、軟件或這些的組合來得以實現。并且，圖2中概略地表示與控制裝置100相關的制冷機24的一部分結構。
[0034]控制裝置100具備制冷機控制部102、存儲部104、輸入部106及輸出部108。關于制冷機控制部102的詳細內容將在后面敘述，其構成為根據向冷板22的熱輸入變化調整制冷機24的制冷能力。
[0035]存儲部104構成為存儲與冷阱14的控制有關的信息。輸入部106構成為接