低溫泵及低溫泵的再生方法
【專利說明】低溫泵及低溫泵的再生方法
[0001]本申請主張基于2014年3月18日申請的日本專利申請第2014-054441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]本發明涉及一種低溫泵及低溫泵的再生方法。
【背景技術】
[0003]低溫泵是將氣體分子通過冷凝或吸附捕捉于冷卻成超低溫的低溫板上而進行排氣的真空泵。低溫泵通常用于實現半導體電路制造工藝等中所要求的清潔的真空環境。低溫泵是所謂氣體捕集式真空泵，因此需要定期進行向外部排出已捕捉的氣體的再生。
[0004]專利文獻1:日本特開2001-123951號公報
[0005]專利文獻2:日本特開平2-252982號公報
【發明內容】
[0006]本發明的一種實施方式的例示性目的之一為在低溫泵的再生中使低溫泵有效地升溫。
[0007]根據本發明的一種實施方式，提供一種低溫泵，其具備:低溫板；低溫泵容器，容納所述低溫板；排氣閥，設置于所述低溫泵容器內且用于向所述低溫泵容器供給吹掃氣體；與上述吹掃氣體不同的熱源，用于加熱所述低溫板；控制部，控制低溫泵的再生。所述控制部構成為執行以下工序:打開所述排氣閥，使吹掃氣體供給所述低溫泵容器，以使所述低溫板加熱至高于水的融點的第I溫度域；當低溫板溫度處于所述第I溫度域時，關閉所述排氣閥，停止向所述低溫泵容器供給所述吹掃氣體；及控制所述熱源，使所述低溫板從所述第I溫度域加熱至高于吹掃氣體溫度的第2溫度域。
[0008]根據本發明的一種方式，提供一種低溫泵的再生方法。本方法具備如下工序:向低溫泵供給吹掃氣體以使低溫板加熱至高于水的融點的第I溫度域；當低溫板溫度處于所述第I溫度域時，停止向低溫泵供給吹掃氣體；將所述低溫板從所述第I溫度域加熱至高于吹掃氣體溫度的第2溫度域。
[0009]根據本發明，能夠在低溫泵的再生中使低溫泵有效地升溫。
【附圖說明】
[0010]圖1是示意地表示本發明的一種實施方式所涉及的低溫泵的圖。
[0011]圖2是用于說明本發明的一種實施方式所涉及的再生方法的流程圖。
[0012]圖3是示意地表示本發明的一種實施方式所涉及的低溫泵的圖。
[0013]圖4是示意地表示本發明的一種實施方式所涉及的再生順序的圖。
[0014]圖中:10-低溫泵，16-制冷機，18-低溫低溫板，19-高溫低溫板，20-第I冷卻臺，21-第2冷卻臺，30-放射屏蔽件，31-屏蔽件開口端，32-入口低溫板，38-殼體，72-粗抽閥，74-排氣閥，90-第I溫度傳感器，92-第2溫度傳感器，94-壓力傳感器，96-板溫度傳感器，100-控制部。
【具體實施方式】
[0015]以下參考附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。另外，在說明中對相同元素標注相同符號，并適當省略重復說明。并且，以下所述結構為示例，并不限定本發明的范圍。
[0016]圖1是示意地表示本發明的一種實施方式所涉及的低溫泵10的圖。低溫泵10例如安裝于離子注入裝置或濺射裝置等的真空腔室以用于將真空腔室內部的真空度提高至所期望的工藝中要求的水平。
[0017]低溫泵10具有用于接收氣體的吸氣口 12。吸氣口 12是朝向低溫泵10的內部空間14的入口。應排出的氣體從安裝有低溫泵10的真空腔室通過吸氣口 12進入低溫泵10的內部空間14。
[0018]另外，以下為了通俗易懂地表示低溫泵10的構成要件的位置關系，有時使用“軸向”、“徑向”這樣的術語。軸向表示通過吸氣口 12的方向，徑向表示沿吸氣口 12的方向。為方便起見，有時將在軸向上相對靠近吸氣口 12的方向稱為“上”，相對遠離吸氣口 12的方向稱為“下”。即，有時將相對遠離低溫泵10的底部的方向稱為“上”，相對靠近低溫泵10的底部的方向稱為“下”。關于徑向，有時將靠近吸氣口 12的中心的方向稱為“內”，靠近吸氣口 12的周邊的方向稱為“外”。另外，這種表達與低溫泵10安裝于真空腔室時的配置沒有關系。例如，低溫泵10可以以吸氣口 12沿鉛垂方向朝下的方式安裝于真空腔室。
[0019]低溫泵10具備低溫低溫板18及高溫低溫板19。而且，低溫泵10具備冷卻高溫低溫板19及低溫低溫板18的冷卻系統。該冷卻系統具備制冷機16及壓縮機36。
[0020]制冷機16是例如吉福德-麥克馬洪式制冷機(所謂GM制冷機)等超低溫制冷機。制冷機16是具備第I冷卻臺20、第2冷卻臺21、第I缸體22、第2缸體23、第I置換器24及第2置換器25的2級式制冷機。因此，制冷機16的高溫級具備:第I冷卻臺20、第I缸體22及第I置換器24。制冷機16的低溫級具備:第2冷卻臺21、第2缸體23及第2置換器25。
[0021]第I缸體22與第2缸體23串聯連接。第I冷卻臺20設置于第I缸體22與第2缸體23的結合部。第2缸體23連結第I冷卻臺20與第2冷卻臺21。第2冷卻臺21設置于第2缸體23的末端。在第I缸體22及第2缸體23各自的內部以沿制冷機16的長度方向(圖1中為左右方向)能夠移動的方式配置有第I置換器24及第2置換器25。第I置換器24與第2置換器25以能夠一體移動的方式連結在一起。在第I置換器24及第2置換器25上分別組裝有第I蓄冷器及第2蓄冷器(未圖示)。
[0022]制冷機16具備設置于第I缸體22的高溫端的驅動機構17。驅動機構17與第I置換器24及第2置換器25連接，以使第I置換器24及第2置換器25分別在第I缸體22及第2缸體23的內部能夠往復移動。并且，驅動機構17包括流路切換機構，該流路切換機構切換工作氣體的流路，以便周期性地重復工作氣體的供給和排出。流路切換機構例如包括閥部和驅動閥部的驅動部。閥部例如包括旋轉閥，驅動部包括用于使旋轉閥旋轉的馬達。馬達可以是例如AC馬達或DC馬達。并且，流路切換機構也可以是通過線性馬達而被驅動的直動式機構。
[0023]制冷機16經由高壓導管34及低壓導管35與壓縮機36連接。制冷機16在內部使由壓縮機36供給的高壓工作氣體(例如氦)膨脹而在第I冷卻臺20及第2冷卻臺21產生寒冷。壓縮機36回收在制冷機16中膨脹的工作氣體并再次進行加壓而供給到制冷機16。
[0024]具體而言，首先驅動機構17使高壓導管34和制冷機16的內部空間連通。高壓的工作氣體從壓縮機36通過高壓導管34供給到制冷機16。若制冷機16的內部空間被高壓的工作氣體填滿，則驅動機構17切換流路以使制冷機16的內部空間與低壓導管35連通。由此使工作氣體膨脹。膨脹的工作氣體回收到壓縮機36。與這種工作氣體的供排氣同步，第I置換器24及第2置換器25分別在第I缸體22及第2缸體23的內部往復移動。通過重復進行這種熱循環，制冷機16在第I冷卻臺20及第2冷卻臺21產生寒冷。
[0025]制冷機16構成為使第I冷卻臺20冷卻至第I溫度水平，使第2冷卻臺21冷卻至第2溫度水平。第2溫度水平比第I溫度水平更低。例如，第I冷卻臺20冷卻至65K?120K左右、優選冷卻至80K?100K，第2冷卻臺21冷卻至1K?20K左右。
[0026]圖1表示低溫泵10的包括內部空間14的中心軸及制冷機16的中心軸的剖面。圖1所示的低溫泵10為所謂臥式低溫泵。臥式低溫泵一般為制冷機16配設成與低溫泵10的內部空間14的中心軸交叉(通常為正交)的低溫泵。本發明也同樣能夠適用于所謂立式低溫泵。立式低溫泵是制冷機沿低溫泵的軸向配設的低溫泵。
[0027]低溫低溫板18設置于低溫泵10的內部空間14的中心部。低溫低溫板18例如包括多個板部件26。板部件26例如分別具有圓錐臺側面的形狀，即所謂傘狀的形狀。各板部件26上通常設置有活性炭等吸附劑27。吸附劑27例如粘結于板部件26的背面。如此，低溫低溫板18具備用于吸附氣體分子的吸附區域。
[0028]板部件26安裝于板安裝部件28。板安裝部件28安裝于第2冷卻臺21。如此，低溫低溫板18與第2冷卻臺21熱連接。由此，低溫低溫板18冷卻至第2溫度水平。
[0029]高溫低溫板19具備放射屏蔽件30及入口低溫板32。高溫低溫板19以包圍低溫低溫板18的方式設置于低溫低溫板18的外側。高溫低溫板19與第I冷卻臺20熱連接，因而高溫低溫板19冷卻至第I溫度水平。
[0030]設置放射屏蔽件30主要是為了保護低溫低溫板18不受來自低溫泵10的殼體38的輻射熱的影響。放射屏蔽件30位于殼體38與低溫低溫板18之間，且包圍低溫低溫板18。放射屏蔽件30的軸向上端朝向吸氣口 12開放。放射屏蔽件30具有軸向下端封閉的筒形(例如圓筒)形狀，形成為杯狀。放射屏蔽件30的側面設置有用于安裝制冷機16的孔，第2冷卻臺21從該孔插入到放射屏蔽件30中。在該安裝孔的外周部且在放射屏蔽件30的外表面固定有第I冷卻臺20。如此，放射屏蔽件30與第I冷卻臺20熱連接。
[0031]入口低溫板32在吸氣口 12處沿徑向配置。入口低溫板32配設于屏蔽件開口端31。入口低溫板32的外周部被固定于屏蔽件開口端31，從而與放射屏蔽件30熱連接。入口低溫板32設置成向軸向上方與低溫低溫板18分開。入口低溫板32例如形成為百葉窗結構或人字形結構。入口低溫板32可形成為以放射屏蔽件30的中心軸為中心的同心圓狀，或者也可形成為格柵狀等其他形狀。
[0032]入口低溫板32是為了對進入吸氣口 12的氣體進行排氣而設置的。在入口低溫板32的溫度下冷凝的氣體(例如水分)捕集于其表面。并且，設置入口低溫板32是為了保護低溫低溫板18不受來自低溫泵10的外部熱源(例如，安裝有低溫泵10的真空腔室內的熱源)的輻射熱的影響。除了輻射熱，入口低溫板32還限制氣體分子的進入。入口低溫板32占據吸氣口 12的開口面積的一部分，以便將通過吸氣口 12流入