TW201632729A - 低溫泵系統、低溫泵控制裝置及低溫泵再生方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種低溫泵系統、低溫泵控制裝置及低溫泵再生方法，其課題在於縮短低溫泵的再生時間。本發明的低溫泵控制部(100)具備再生控制部，按照包含排出處理之再生順序來控制低溫泵(10)，前述排出處理係從低溫泵(10)排出冷凝物，且持續執行直到滿足根據低溫泵(10)內的壓力之排出結束條件。再生控制部具備：第1判定部，反覆判定是否滿足排出結束條件；第2判定部，判定排出結束條件的判定次數或排出處理的持續時間是否為第1閾值以上；及溫度控制部，當排出結束條件的判定次數或排出處理的持續時間為第1閾值以上時，執行低溫泵(10)的預冷。第1判定部再次判定在預冷中是否滿足排出結束條件。

Description

低溫泵系統、低溫泵控制裝置及低溫泵再生方法

本申請主張基於2015年3月4日申請的日本專利申請第2015-042523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、低溫泵控制裝置以及低溫泵再生方法。

低溫泵係將氣體分子藉由冷凝或吸附捕捉到極低溫冷卻之低溫板上而進行排氣之真空泵。低溫泵普遍利用於實現半導體電路製造程序等所要求之清淨的真空環境。低溫泵係所謂的氣體捕集式的真空泵，因此需要進行將捕捉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：日本特表2001-515176號公報

本發明之一態樣的示例性目的之一在於縮短低溫泵的再生時間。

依本發明的一態樣，提供一種低溫泵系統，其具備：低溫泵；及再生控制部，按照包含排出處理之再生順序(sequence)來控制前述低溫泵，前述排出處理係從前述低溫泵排出冷凝物，且持續執行直到滿足根據前述低溫泵內的壓力之排出結束條件。前述再生控制部具備：第1判定部，反覆判定是否滿足前述排出結束條件；第2判定部，判定前述排出結束條件的判定次數或前述排出處理的持續時間是否為第1閾值以上；及溫度控制部，當前述排出結束條件的判定次數或前述排出處理的持續時間為第1閾值以上時，執行前述低溫泵的預冷。前述第1判定部再次判定在前述預冷中是否滿足前述排出結束條件。

依本發明的一態樣，提供一種低溫泵控制裝置，其具備：按照包含排出處理之再生順序來控制低溫泵的再生控制部，前述排出處理係從前述低溫泵排出冷凝物，且持續執行直到滿足根據前述低溫泵內的壓力之排出結束條件。前述再生控制部具備：第1判定部，反覆判定是否滿足前述排出結束條件；第2判定部，判定前述排出結束條件的判定次數或前述排出處理的持續時間是否為第1閾值以上；及溫度控制部，當前述排出結束條件的判定次數或前 述排出處理的持續時間為第1閾值以上時，執行前述低溫泵的預冷。前述第1判定部再次判定在前述預冷中是否滿足前述排出結束條件。

依本發明的一態樣，提供一種低溫泵再生方法。該方法具備：按照包含排出處理之再生順序來控制低溫泵的步驟，前述排出處理係從前述低溫泵排出冷凝物，且持續執行直到滿足根據前述低溫泵內的壓力之排出結束條件。前述控制步驟具備：反覆判定是否滿足前述排出結束條件之步驟；判定前述排出結束條件的判定次數或前述排出處理的持續時間是否為第1閾值以上之步驟；當前述排出結束條件的判定次數或前述排出處理的持續時間為第1閾值以上時，執行前述低溫泵的預冷之步驟；及再次判定在前述預冷中是否滿足前述排出結束條件之步驟。

另外，將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、電腦程式、儲存電腦程式的記錄媒體等之間相互進行置換，作為本發明的態樣亦有效。

依本發明，能夠縮短低溫泵的再生時間。

10‧‧‧低溫泵

18‧‧‧低溫低溫板

19‧‧‧高溫低溫板

70‧‧‧通氣閥

72‧‧‧粗抽閥

74‧‧‧排氣閥

90‧‧‧第1溫度感測器

92‧‧‧第2溫度感測器

94‧‧‧壓力感測器

100‧‧‧低溫泵控制部

102‧‧‧再生控制部

110‧‧‧溫度控制部

112‧‧‧第1判定部

114‧‧‧第2判定部

116‧‧‧洩漏檢測部

118‧‧‧冷凝物檢測部

第1圖係示意地表示本發明的一實施形態之低溫泵系統之圖。

第2圖係概略地表示本發明的一實施形態之低溫泵控制部的構成之圖。

第3圖係表示本發明的一實施形態之低溫泵再生方法的主要步驟之流程圖。

第4圖係表示本發明的一實施形態之低溫泵再生方法的主要步驟之流程圖。

以下，參閱附圖對用於實施本發明的形態進行詳細說明。另外，在說明中，對相同要件標註相同符號，並適當省略重複說明。並且，以下所述結構為示例，並非對本發明的範圍做任何限定。

第1圖係示意地表示本發明的一實施形態之低溫泵系統之圖。低溫泵系統具備低溫泵10、及對低溫泵10的真空排氣運轉及再生運轉進行控制之低溫泵控制部100。低溫泵10例如安裝於離子植入裝置或濺鍍裝置等的真空腔室內，並使用於將真空腔室內部的真空度提高至期望的程序所要求之水準。低溫泵控制部100可以與低溫泵10一體地設置，亦可以構成為與低溫泵10不同設置之控制裝置。

低溫泵10具有用於接收氣體的吸氣口12。吸氣口12係朝向低溫泵10的內部空間14的入口。應排出之氣體從安裝有低溫泵10之真空腔室通過吸氣口12進入到低溫泵10的內部空間14。

另外，以下，為了淺顯易懂地表示低溫泵10的構成要件的位置關係，有時使用“軸向”、“徑向”這樣的用語。軸向表示通過吸氣口12的方向，徑向表示沿著吸氣口12之方向。為了方便起見，有時將在軸向上相對靠近吸氣口12處稱作“上”，相對遠離處稱作“下”。亦即，有時將離低溫泵10的底部相對遠離處稱作“上”，相對靠近處稱作“下”。在徑向上，有時將靠近吸氣口12的中心處稱作“內”，將靠近吸氣口12的周邊處稱作“外”。另外，這種表現與低溫泵10被安裝於真空腔室時的配置無關。例如，低溫泵10可沿鉛直方向使吸氣口12朝向下地安裝於真空腔室內。

低溫泵10具備低溫低溫板18及高溫低溫板19。並且，低溫泵10具備對高溫低溫板19及低溫低溫板18進行冷卻之冷卻系統。該冷卻系統具備冷凍機16及壓縮機36。

冷凍機16例如係吉福德-麥克馬洪式冷凍機(所謂GM冷凍機)等極低溫冷凍機。冷凍機16係具備第1冷卻台20、第2冷卻台21、第1缸體22、第2缸體23、第1置換器24及第2置換器25之二段式冷凍機。因此，冷凍機16的高溫段具備第1冷卻台20、第1缸體22及第1置換器24。冷凍機16的低溫段具備第2冷卻台21、第2缸體23及第2置換器25。

第1缸體22和第2缸體23串列連接。第1冷卻台20設置於第1缸體22和第2缸體23的結合部。第2缸 體23將第1冷卻台20和第2冷卻台21予以連結。第2冷卻台21設置於第2缸體23的末端。在第1缸體22和第2缸體23各自的內部，第1置換器24和第2置換器25被配設成能夠沿冷凍機16的長度方向(第1圖中為左右方向)移動。第1置換器24和第2置換器25連結成能夠一體地移動。在第1置換器24和第2置換器25上分別組裝有第1蓄冷器及第2蓄冷器(未圖示)。

冷凍機16具備設置於第1缸體22的高溫端之驅動機構17。驅動機構17與第1置換器24和第2置換器25連接，以使第1置換器24和第2置換器25分別在第1缸體22及第2缸體23的內部能夠往復移動。並且驅動機構17包含流路切換機構，該流路切換機構切換工作氣體的流路，以便周期性地重複工作氣體的供給和排出。流路切換機構例如包含閥部、及對閥部進行驅動之驅動部。閥部例如包含旋轉閥，驅動部包含用於使旋轉閥旋轉的馬達。馬達例如可以係AC馬達或DC馬達。並且流路切換機構亦可以係藉由線性馬達驅動之直線運動式的機構。

冷凍機16經由高壓導管34及低壓導管35與壓縮機36連接。冷凍機16在內部使從壓縮機36供給之高壓的工作氣體(例如氦)膨脹，而使第1冷卻台20及第2冷卻台21產生寒冷。壓縮機36將在冷凍機16膨脹後之工作氣體回收，再度進行加壓而供給至冷凍機16。

具體而言，首先驅動機構17使高壓導管34與冷凍機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供給至冷凍機16。若冷凍機16的內部空間被高壓的工作氣體填滿，則驅動機構17切換流路以使冷凍機16的內部空間與低壓導管35連通。藉此，工作氣體膨脹。膨脹後之工作氣體被回收至壓縮機36。與這種工作氣體的供排氣同步，第1置換器24及第2置換器25分別在第1缸體22及第2缸體23的內部往復移動。藉由重複這種熱循環，冷凍機16在第1冷卻台20及第2冷卻台21產生寒冷。

冷凍機16構成為將第1冷卻台20冷卻至第1溫度水準，且將第2冷卻台21冷卻至第2溫度水準。第2溫度水準的溫度低於第1溫度水準。例如，第1冷卻台20被冷卻至65K~120K左右，較佳為被冷卻至80K~100K，第2冷卻台21被冷卻至10K~20K左右。

第1圖表示包含低溫泵10的內部空間14的中心軸及冷凍機16的中心軸之剖面。第1圖所示之低溫泵10係所謂臥式低溫泵。臥式低溫泵一般係指冷凍機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)之低溫泵。本發明亦同樣地能夠適用於所謂的立式低溫泵。立式低溫泵係指冷凍機沿低溫泵的軸向配設之低溫泵。

低溫低溫板18設置於低溫泵10的內部空間14的中心部。低溫低溫板18例如包含多個板構件26。板構件26例如分別具有圓錐台的側面形狀，亦即所謂的傘狀。在各板構件26通常設置有活性碳等吸附劑27。吸附劑27例如黏著於板構件26的背面。如此一來，低溫低溫板18具 備用於吸附氣體分子的吸附區域。

板構件26安裝於板安裝構件28。板安裝構件28安裝於第2冷卻台21。如此一來，低溫低溫板18與第2冷卻台21熱連接。因此，低溫低溫板18被冷卻至第2溫度水準。

高溫低溫板19具備放射屏蔽件30和入口低溫板32。高溫低溫板19以包圍低溫低溫板18之方式設置於低溫低溫板18的外側。高溫低溫板19與第1冷卻台20熱連接，高溫低溫板19被冷卻至第1溫度水準。

放射屏蔽件30主要為了保護低溫低溫板18不受來自低溫泵10的殼體38的輻射熱之影響而設置。放射屏蔽件30位於殼體38和低溫低溫板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具有軸向下端被封閉之筒形(例如圓筒)的形狀，形成為杯狀。在放射屏蔽件30的側面有用於安裝冷凍機16的孔，第2冷卻台21從該孔***於放射屏蔽件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1冷卻台20。如此一來，放射屏蔽件30與第1冷卻台20熱連接。

入口低溫板32在吸氣口12中沿徑向配置。入口低溫板32配設於屏蔽件開口端31。入口低溫板32的外周部固定於屏蔽件開口端31，且與放射屏蔽件30熱連接。入口低溫板32設置成在軸向上方與低溫低溫板18分離。入口低溫板32例如形成為百葉窗構造或人字形構造。入口 低溫板32可以形成為以放射屏蔽件30的中心軸為中心之同心圓狀，或者亦可以形成為格柵狀等其他形狀。

入口低溫板32為了排出進入到吸氣口12之氣體而設置。在入口低溫板32的溫度下冷凝之氣體(例如水分)在其表面被捕捉。並且，入口低溫板32為了保護低溫低溫板18不受來自低溫泵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)的輻射熱之影響而設置。不僅係輻射熱，還限制氣體分子的進入。入口低溫板32佔有吸氣口12的開口面積的一部分，以便將通過吸氣口12而流入到內部空間14的氣體限制為所希望之量。

低溫泵10具備殼體38。殼體38係用於將低溫泵10的內部和外部隔開之真空容器。殼體38構成為將低溫泵10的內部空間14保持為氣密。殼體38設置於高溫低溫板19的外側，且包圍高溫低溫板19。並且，殼體38容納冷凍機16。亦即，殼體38係容納高溫低溫板19及低溫低溫板18之低溫泵容器。

殼體38以不接觸高溫低溫板19及冷凍機16的低溫部之方式固定於外部環境溫度的部位(例如冷凍機16的高溫部)。殼體38的外表面暴露於外部環境中，其溫度高於被冷卻之高溫低溫板19(例如室溫程度)。

並且，殼體38具備從其開口端朝向徑向外側延伸之吸氣口凸緣56。吸氣口凸緣56係用於將低溫泵10安裝於真空腔室的凸緣。在真空腔室的開口設置有閘閥(未圖示)，吸氣口凸緣56安裝於該閘閥。如此一來，閘閥位 於入口低溫板32的軸向上方。例如，在將低溫泵10再生時閘閥設為關，在低溫泵10對真空腔室進行排氣時設為開。

在殼體38安裝有通氣閥70、粗抽閥72及排氣閥74。

通氣閥70設置於用於將流體從低溫泵10的內部排出到外部環境之排出管路80的例如末端。藉由打開通氣閥70來允許排出管路80中的流體的流動，藉由關閉通氣閥70來阻斷排出管路80中的流體的流動。所排出之流體基本上為氣體，但亦可為液體或氣液的混合物。例如，被低溫泵10冷凝之氣體的液化物可以混在排出流體中。藉由打開通氣閥70，能夠將產生於殼體38內部之正壓釋放到外部。

粗抽閥72與粗抽泵73連接。藉由粗抽閥72的開閉，連通或隔斷粗抽泵73與低溫泵10。藉由打開粗抽閥72使粗抽泵73與殼體38連通，藉由關閉粗抽閥72使粗抽泵73與殼體38隔斷。藉由打開粗抽閥72且使粗抽泵73動作，能夠對低溫泵10的內部進行減壓。

粗抽泵73係用於進行低溫泵10的真空抽氣之真空泵。粗抽泵73係用於向低溫泵10提供低溫泵10的工作壓力範圍的低真空區域的真空泵，前述低真空區域換言之為低溫泵10的起動壓力亦即基礎壓力水準。粗抽泵73能夠使殼體38從大氣壓減壓至基礎壓力水準。基礎壓力水準相當於粗抽泵73的高真空區域，包含於粗抽泵73與低 溫泵10的工作壓力範圍的重疊部分。基礎壓力水準例如係1Pa以上且50Pa以下(例如為10Pa左右)的範圍。

粗抽泵73是典型的與低溫泵10不同的真空裝置，例如構成包含與低溫泵10連接之真空腔室之真空系統的一部分。低溫泵10係用於真空腔室的主泵，粗抽泵73係輔助泵。

排氣閥74與包含吹掃氣體源75之吹掃氣體供給裝置連接。藉由排氣閥74的開閉，吹掃氣體源75與低溫泵10連通或隔斷，而控制吹掃氣體朝向低溫泵10的供給。藉由打開排氣閥74，允許吹掃氣體從吹掃氣體源75朝向殼體38的流動。藉由關閉排氣閥74，阻斷吹掃氣體從吹掃氣體源75朝向殼體38的流動。藉由打開排氣閥74並將吹掃氣體從吹掃氣體源75導入殼體38，能夠使低溫泵10的內部升壓。被供給之吹掃氣體通過通氣閥70或粗抽閥72而從低溫泵10排出。

吹掃氣體的溫度在本實施形態中被調整為室溫，但在某實施形態中吹掃氣體亦可以係溫度加熱至高於室溫之氣體，或溫度若干低於室溫之氣體。本說明書中之室溫係從10℃~30℃的範圍或從15℃~25℃的範圍選擇之溫度，例如約20℃。吹掃氣體例如係氮氣。吹掃氣體亦可以係已乾燥之氣體。

低溫泵10具備用於測定第1冷卻台20之溫度的第1溫度感測器90、及用於測定第2冷卻台21之溫度的第2溫度感測器92。第1溫度感測器90安裝於第1冷卻台 20。第2溫度感測器92安裝於第2冷卻台21。第1溫度感測器90定期測定第1冷卻台20的溫度，並向低溫泵控制部100輸出表示測定溫度之訊號。第1溫度感測器90以能夠將其輸出進行通訊之方式與低溫泵控制部100連接。第2溫度感測器92亦同樣地構成。在低溫泵控制部100中，也可以使用第1溫度感測器90及第2溫度感測器92的測定溫度分別作為高溫低溫板19及低溫低溫板18的溫度。

並且，在殼體38的內部設有壓力感測器94。壓力感測器94例如設置在高溫低溫板19的外側且冷凍機16的附近。壓力感測器94定期地測定殼體38的壓力，並向低溫泵控制部100輸出表示測定壓力之訊號。壓力感測器94以能夠將其輸出進行通訊之方式與低溫泵控制部100連接。

低溫泵控制部100係為了低溫泵10的真空排氣運轉及再生運轉而控制冷凍機16。低溫泵控制部100構成為接收包含第1溫度感測器90、第2溫度感測器92及壓力感測器94在內之各種感測器的測定結果。低溫泵控制部100依據這種測定結果來運算給予冷凍機16及各種閥的控制指令。

例如，在真空排氣運轉中，低溫泵控制部100以冷卻台溫度(例如第1冷卻台溫度)追隨目標冷卻溫度之方式控制冷凍機16。第1冷卻台20的目標溫度通常設定為一定值。第1冷卻台20的目標溫度例如根據在安裝有低溫 泵10之真空腔室內進行之程序來決定其規格。並且，低溫泵控制部100係為了低溫泵10的再生而控制從殼體38的排氣和向殼體38的吹掃氣體的供給。在再生過程中，低溫泵控制部100控制通氣閥70、粗抽閥72及排氣閥74的開閉。

以下，說明基於上述構成的低溫泵10的動作。在低溫泵10進行工作時，首先在其工作之前通過粗抽閥72並以粗抽泵73將低溫泵10的內部粗抽至起動壓力(例如1Pa至10Pa左右)。之後使低溫泵10工作。在由低溫泵控制部100進行之控制下，藉由驅動冷凍機16將第1冷卻台20及第2冷卻台21冷卻，與其等熱連接之高溫低溫板19、低溫低溫板18亦被冷卻。

入口低溫板32冷卻從真空腔室飛向低溫泵10內部之氣體分子，並使蒸氣壓在該冷卻溫度下充分變低之氣體(例如水分等)冷凝於表面來進行排氣。蒸氣壓在入口低溫板32的冷卻溫度下未充分變低之氣體，通過入口低溫板32進入到放射屏蔽件30內部。進入後之氣體分子中，蒸氣壓在低溫低溫板18的冷卻溫度下充分變低之氣體冷凝於其表面而被排出。蒸氣壓在該冷卻溫度下仍未充分變低之氣體(例如氫等)，藉由黏著於低溫低溫板18的表面而被冷卻之吸附劑27吸附而被排出。如此一來，能夠使安裝有低溫泵10之真空腔室的真空度達到所希望之水準。

藉由持續排氣運轉，氣體逐漸蓄積於低溫泵10。為 了將蓄積之氣體排出到外部而進行低溫泵10的再生。低溫泵控制部100判定是否滿足了既定的再生開始條件，當滿足該條件時開始再生。當未滿足該條件時低溫泵控制部100不開始再生，而是持續真空排氣運轉。再生開始條件例如可以包含在開始真空排氣運轉之後經過了既定時間的條件。

第2圖係概略地表示本發明的一實施形態之低溫泵控制部100的構成之圖。這種控制裝置藉由硬體、軟體或其等的組合來實現。並且，第2圖中概略地表示相關聯之低溫泵10的一部分構成。

低溫泵控制部100具備再生控制部102、記憶部104、輸入部106及輸出部108。

再生控制部102構成為按照包含升溫處理、排出處理及冷卻處理在內之再生順序控制低溫泵10。再生順序例如提供低溫泵10的完全再生。在完全再生中，包含高溫低溫板19及低溫低溫板18在內之所有低溫板得到再生。另外，再生控制部102也可以按照表示部分再生之再生順序控制低溫泵10。

記憶部104構成為儲存與低溫泵10的控制相關聯的資訊。輸入部106構成為接收來自使用者或其他裝置的輸入。輸入部106例如包含用於接收來自使用者的輸入的滑鼠和鍵盤等輸入構件及/或用於進行與其他裝置的通訊之通訊構件。輸出部108構成為輸出與低溫泵10的控制相關聯的資訊，其包含顯示器和印表機等輸出構件。記憶部 104、輸入部106及輸出部108分別以能夠與再生控制部102進行通訊之方式連接。

再生控制部102具備溫度控制部110、第1判定部112、第2判定部114、洩漏檢測部116及冷凝物檢測部118。溫度控制部110構成為以將低溫低溫板18及/或高溫低溫板19的溫度控制為在再生順序所決定之目標溫度之方式控制低溫泵10。溫度控制部110使用第1溫度感測器90及/或第2溫度感測器92的測定溫度來作為低溫低溫板18及/或高溫低溫板19的溫度。並且，再生控制部102構成為按照再生順序開閉通氣閥70、粗抽閥72及/或排氣閥74。關於第1判定部112、第2判定部114、洩漏檢測部116及冷凝物檢測部118詳如後述。

升溫處理係將低溫泵10的低溫低溫板18及/或高溫低溫板19從極低溫度Tb加熱至第1再生溫度T0之再生的第1步驟。極低溫度Tb係低溫泵10的標準運轉溫度，其包含高溫低溫板19的運轉溫度Tb1和低溫低溫板18的運轉溫度Tb2。如上所述，高溫低溫板19的運轉溫度Tb1例如選自65K~120K的範圍，低溫低溫板18的運轉溫度Tb2例如選自10K~20K的範圍。

第1再生溫度T0係升溫處理中的低溫板目標溫度，係第1冷凝物的熔點或比該熔點高的溫度。第1冷凝物係蓄積於低溫泵10之冷凝物的主成分或某1個成分。第1冷凝物例如係水，此時第1再生溫度T0係273K以上。第1再生溫度T0可以係室溫或比該室溫高的溫度。第1 再生溫度T0可以係低溫泵10的耐熱溫度或比該耐熱溫度低的溫度。低溫泵10的耐熱溫度例如可以係320K~340K左右(例如約330K)。

溫度控制部110對設置於低溫泵10之至少1個熱源進行控制以將低溫低溫板18及/或高溫低溫板19的溫度控制為目標溫度。例如，溫度控制部110可在升溫處理中打開排氣閥74以向殼體38供給吹掃氣體。並且，溫度控制部110亦可以關閉排氣閥74以停止吹掃氣體向殼體38的供給。如此一來，作為用於在升溫處理中對低溫低溫板18及/或高溫低溫板19進行加熱之第1熱源，可以使用吹掃氣體。

為了對低溫低溫板18及/或高溫低溫板19進行加熱，可使用與吹掃氣體不同之第2熱源。例如，溫度控制部110可控制冷凍機16的升溫運轉。冷凍機16構成為，當驅動機構17朝向與冷卻運轉相反的方向工作時，使工作氣體產生絕熱壓縮。冷凍機16利用如此得到之壓縮熱對第1冷卻台20及第2冷卻台21進行加熱。這種加熱亦被稱作冷凍機16的反轉升溫。高溫低溫板19及低溫低溫板18分別使用第1冷卻台20及第2冷卻台21作為熱源而進行加熱。或者，亦可使用設置於冷凍機16的加熱器作為熱源。此時，溫度控制部110能夠與冷凍機16的運轉獨立地控制加熱器。

在升溫處理中，可單獨使用第1熱源及第2熱源中的一者或者同時使用兩者。在排出步驟中亦同樣，可單獨使 用第1熱源及第2熱源中的一者或者同時使用兩者。溫度控制部110可以切換第1熱源和第2熱源或並用第1熱源和第2熱源，從而將低溫低溫板18及/或高溫低溫板19的溫度控制成目標溫度。

溫度控制部110判定低溫板溫度的測定值是否達到了目標溫度。溫度控制部110持續升溫直至達到目標溫度，在達到目標溫度時終止升溫處理。當升溫處理終止時，再生控制部102開始排出處理。

升溫處理中，低溫低溫板18及/或高溫低溫板19上的冷凝物及/或吸附物，例如具有高於第1冷凝物的蒸氣壓之其他冷凝物成分可從低溫泵10排出。為了從殼體38排出冷凝物及/或吸附物，再生控制部102可以打開通氣閥70及/或粗抽閥72，並在之後適當時間關閉。

排出處理係從低溫泵10排出冷凝物及/或吸附物之再生的第2步驟。極低溫度Tb下冷凝物及/或吸附物位於低溫低溫板18及/或高溫低溫板19上。在從極低溫度Tb加熱至第1再生溫度T0之過程中，冷凝物及/或吸附物再度被氣化。溫度控制部110在排出步驟中持續進行將低溫低溫板18及/或高溫低溫板19的溫度調整至第1再生溫度T0或其他目標溫度。

從低溫板表面再氣化的氣體朝向低溫泵10的外部排出。再氣化之氣體例如通過排出管路80或使用粗抽泵73排出至外部。再氣化之氣體和根據需要而被導入之吹掃氣體一起從低溫泵10被排出。

再生控制部102持續進行排出處理直到滿足排出結束條件。排出結束條件基於低溫泵10內的壓力，例如壓力感測器94的測定壓力。例如，在殼體38內的測定壓力超過既定閾值期間，再生控制部102判定為冷凝物殘留於低溫泵10。因此，低溫泵10持續進行排出處理。當殼體38內的測定壓力低於閾值時，再生控制部102判定為冷凝物的排出結束。此時，再生控制部102終止排出處理並開始冷卻處理。

再生控制部102可執行所謂的壓力上升測試(build up test)。低溫泵再生中的壓力上升測試，係在從判定開始時刻的壓力的壓力上升梯度未超過閾值的情況判定為從低溫泵10排出冷凝物之處理。這亦被稱作RoR(Rate-of-Rise)法。因此，再生控制部102亦可在基礎壓力水準下的每單位時間的壓力上升量低於閾值時終止排出處理。

再生控制部102的第1判定部112構成為反覆判定是否滿足排出結束條件。在壓力上升測試合格時，第1判定部112可判定為滿足排出結束條件。亦即，當藉由壓力感測器94測定之殼體38的壓力在既定時間內保持低溫泵10的起動壓力或比該起動壓力低的低壓時，第1判定部112可判定為滿足排出結束條件。

第2判定部114構成為判定排出結束條件的判定次數是否為第1閾值A以上。第1閾值A大於排出結束條件的標準判定次數a。標準判定次數a係再生順序中從低溫泵10去除第1冷凝物為止所需之標準的判定次數。例 如，假設某低溫泵的規格上，所給之再生順序中在判定排出結束條件為a次的期間結束其冷凝物的排出。此時，第1閾值A設定為大於標準次數a的值(例如，A=a+1)。標準判定次數a可依經驗或實驗適當獲得。

溫度控制部110構成為，當排出結束條件的判定次數為第1閾值A以上時，執行低溫泵10的預冷。低溫泵10的預冷係將低溫低溫板18及/或高溫低溫板19預冷至第2再生溫度Ta之處理。第2再生溫度Ta係預冷處理中的低溫板目標溫度，其高於低溫泵10的標準運轉溫度，且低於第1冷凝物的熔點。第2再生溫度Ta可以高於約200K且低於約273K。

第1判定部112反覆判定是否滿足排出結束條件，因此再度判定在低溫泵10的預冷中第1判定部112是否滿足排出結束條件。冷凝物檢測部118構成為，在低溫泵10的預冷中滿足排出結束條件時，檢測第2冷凝物是否殘留。第2冷凝物係與第1冷凝物不同之物質，具有低於第1冷凝物的蒸氣壓之蒸氣壓。第2冷凝物例如係有機冷凝物。冷凝物檢測部118可向輸出部108輸出檢測結果。

第2判定部114判定在低溫泵10的預冷中排出結束條件的判定次數是否為第2閾值A’以上。第2閾值A’可以與第1閾值A相同，亦可以不同。洩漏檢測部116構成為，當排出結束條件的判定次數為第2閾值A’以上時，檢測低溫泵10的洩漏。洩漏檢測部116可向輸出部108輸出檢測結果。

記憶部104儲存用於定義再生順序之再生參數。再生參數依實驗或經驗預先決定，而從輸入部106輸入。再生參數包含低溫板目標溫度、排出結束條件、第1閾值及第2閾值。低溫板目標溫度包含第1再生溫度T0、第2再生溫度Ta及極低溫度Tb。第1再生溫度T0、第2再生溫度Ta及極低溫度Tb可分別設定為某單一溫度，亦可設定為某溫度區域。

冷卻處理係將低溫泵10再冷卻至極低溫度Tb之再生的最終步驟。極低溫度Tb係冷卻處理中的低溫板目標溫度。當滿足排出結束條件時，結束排出處理並開始冷卻處理。冷凍機16的冷卻運轉開始。溫度控制部110持續冷卻處理直至到達目標溫度，並在到達目標溫度時終止冷卻處理。如此結束再生處理。低溫泵10的真空排氣運轉再度開始。溫度控制部110可構成為，在真空排氣運轉中執行冷凍機16的溫度調整運轉而將低溫低溫板18或高溫低溫板19的溫度維持在目標溫度。

第3圖及第4圖係表示本發明的一實施形態之低溫泵再生方法的主要步驟之流程圖。第3圖及第4圖中顯示完全再生中的排出處理。如上所述，溫度控制部110將低溫低溫板18及/或高溫低溫板19的目標溫度設定為第1再生溫度T0(S10)。並且，再生控制部102控制為打開粗抽閥72並且關閉排氣閥74(S11)。如此，進行殼體38的粗抽。另外，通氣閥70在之後的處理中是關閉的。

第1判定部112執行基礎壓力判定(S12)。亦即， 第1判定部112判定在既定時間內殼體38是否減壓至基礎壓力水準。例如，當從開始粗抽後經過時間X[min]時壓力感測器94的測定壓力為Y[Pa]以下時，第1判定部112判定為基礎壓力判定合格。否則，第1判定部112判定為基礎壓力判定不合格。閾值Y[Pa]為基礎壓力水準的壓力。

基礎壓力判定為不合格的原因、亦即低溫泵10內的壓力未充分下降之原因，是因為殼體38中冷凝物還有很多，在減壓下該冷凝物會氣化。因此，當基礎壓力判定為不合格時(S12的否)，再度進行殼體38的粗抽(S11)及基礎壓力判定(S12)。藉由粗抽，進一步排出冷凝物。另外，可在粗抽之前及/或與粗抽同時向殼體38供給吹掃氣體。

當基礎壓力判定為合格時(S12的是)，再生控制部102關閉粗抽閥72(S14)。如此，殼體38與外部的連接隔斷，殼體38的內部被真空封閉。另外，再生控制部102亦可無論基礎壓力判定的結果如何，在執行基礎壓力判定之後皆關閉粗抽閥72。

在殼體38的內部被保持為真空的狀態下，第1判定部112為了判定是否滿足排出結束條件而執行RoR判定(S16)。例如，當從判定開始時刻之後經過時間X’[min]時壓力感測器94的測定壓力為Z[Pa]以下時，第1判定部112判定為RoR判定合格。否則，第1判定部112判定為RoR判定不合格。閾值Z[Pa]大於基礎壓力判定的閾值 Y[Pa]。但Z[Pa]亦係基礎壓力水準的壓力。判定時間X’[min]可以比基礎壓力判定的時間X[min]短。

當RoR判定為不合格時(S16的否)，第2判定部114更新RoR判定次數(S20)。亦即，第2判定部114將原有的RoR判定次數加1。所更新之RoR判定次數可保存於記憶部104中。

第2判定部114判定RoR判定次數是否為第1閾值A以上(S22)。當RoR判定次數比A次少時(S22的否)，與基礎壓力判定為不合格時(S12的否)同樣，再度進行殼體38的粗抽(S11)及基礎壓力判定(S12)。

當RoR判定次數為A次以上時(S22的否)，溫度控制部110將低溫板目標溫度從第1再生溫度T0變更為第2再生溫度Ta(S24)。如此，開始低溫低溫板18及/或高溫低溫板19的預冷處理。當低溫板目標溫度變更時，第2判定部114可重設RoR判定次數。

並且，當RoR判定為合格時(S16的是)，溫度控制部110將低溫板目標溫度從第1再生溫度T0變更為極低溫度Tb(S18)。如此，再生控制部102終止排出處理，並開始冷卻處理。

第4圖中，顯示接著第3圖的S24之低溫泵10的預冷處理。預冷處理中的若干處理與參閱第3圖說明的處理相同，對其等標註相同符號，並適當省略重複說明。

如上所述，溫度控制部110將低溫低溫板18及/或高溫低溫板19的目標溫度設定為第2再生溫度Ta (S10’)。並且，再生控制部102打開粗抽閥72，並且關閉排氣閥74(S11)。

第1判定部112再度執行基礎壓力判定(S12)。預冷中的基礎壓力判定所使用之閾值與預冷之前的閾值相同。但亦可以使用不同之閾值。再生控制部102在執行基礎壓力判定之後關閉粗抽閥72(S14)。當基礎壓力判定為不合格時(S12的否)，再度進行殼體38的粗抽(S11)及基礎壓力判定(S12)。

當基礎壓力判定為合格時(S12的是)，第1判定部112再度執行RoR判定(S16)。預冷中的RoR判定中使用之閾值與預冷之前的閾值相同。但亦可以使用不同之閾值。

當RoR判定為不合格時(S16的否)，第2判定部114更新RoR判定次數(S20)。第2判定部114判定RoR判定次數是否為第2閾值A’以上(S26)。當RoR判定次數比A’次少時(S26的否)，與基礎壓力判定為不合格時(S12的否)同樣，再度進行殼體38的粗抽(S11)及基礎壓力判定(S12)。

另一方面，當RoR判定次數為A’次以上時(S26的是)，洩漏檢測部116檢測出低溫泵10中產生微小洩漏(S28)。洩漏檢測部116可將檢測結果保存於記憶部104及/或輸出到輸出部108。再生控制部102可向使用者發出產生微小洩漏之警告，及/或中止再生順序。

當RoR判定為合格時(S16的是)，溫度控制部110 將低溫板目標溫度從第2再生溫度Ta變更至極低溫度Tb(S18)。在此情況，冷凝物檢測部118可檢測殘留微量冷凝物之情況(S19)，將該檢測結果保存於記憶部104及/或輸出到輸出部108。如此，再生控制部102終止排出處理，並開始冷卻處理。

第3圖中RoR判定為不合格的原因，亦即低溫泵10內的壓力未保持在基礎壓力水準的原因，是因為減壓下可氣化的少量物質殘留於殼體38。由於氫、氬或其他高蒸氣壓的冷凝物應該已被排出，因此殘留的物質可能是水或其他低蒸氣壓的冷凝物。殘留的物質亦可能是因安裝有低溫泵10的真空腔室中的真空程序而產生的有機物。

本來完全再生的再生順序就設計成可從低溫泵10有效地排出水。因此，水應該會在反覆進行幾次RoR判定的不合格期間從低溫泵10被排出。其結果，下一次的RoR判定為合格，能夠從排出處理轉移到冷卻處理。

然而，如果具有比水低的蒸氣壓之未知的冷凝物殘留於低溫泵10，則為了RoR的判定而每次將殼體38減壓時該冷凝物都會蒸發。結果，反覆進行至RoR判定合格為止之RoR判定次數可能會大幅超過並未想到這種冷凝物之標準的判定次數。如此一來，再生順序可能不會在標準的所需時間內結束而被大幅延長。由於再生時間為低溫泵10的冷卻時間，因此不希望延長再生時間。

於是，在本實施形態中，除了反覆進行一定次數之RoR判定之外，還進行低溫泵10的預冷。在反覆進行 RoR判定的期間，能夠結束水的排出。在此狀況下，能夠將低溫泵10冷卻至比水的熔點低的低溫，而抑制殘留之冷凝物的蒸發。如此，能夠防止RoR判定的不必要的反覆，而防止再生時間過度延長。

本實施形態之再生順序從預冷轉移至冷卻處理。之後，低溫泵10進行真空排氣運轉。低溫泵10被冷卻直到進行下一次的再生為止。在這種極低溫環境下，殘留冷凝物穩定地保持在低溫泵10內。因此，殘留冷凝物不會給真空排氣運轉帶來任何不良影響，或者至少不會帶來顯著的不良影響。

並且，僅藉由監視低溫泵10內的壓力，是無法或很難判別冷凝物的殘留和微小洩漏的產生。然而，依本實施形態，如上所述，能夠判別這2個不同現象。當存在洩漏時，不希望維持該狀態下持續進行低溫泵10的運轉，因此能夠對此發出適當警告。

以上，根據實施例對本發明進行了說明。所屬技術領域具有通常知識者可了解本發明並不限定於上述實施形態，能夠進行各種設計上的變更，且可以有各種變形例，並且這種變形例亦包含在本發明的範圍內。

排出結束條件的判定次數表示排出處理的持續時間。於是，在某實施形態中，再生控制部102亦可以使用排出處理的持續時間來代替排出結束條件的判定次數。如此一來，亦可以與使用排出結束條件的判定次數時同樣地能夠縮短再生時間。

第2判定部114亦可判定排出處理的持續時間是否為第1閾值以上。第1閾值可大於在再生順序中用於從低溫泵10去除第1冷凝物所需之排出處理的標準持續時間。當排出處理的持續時間為第1閾值以上時，溫度控制部110可執行低溫泵10的預冷。

第2判定部114可判定在低溫泵10的預冷中排出處理的持續時間是否為第2閾值以上，洩漏檢測部116可在排出處理的持續時間為第2閾值以上時，檢測低溫泵10的洩漏。

10‧‧‧低溫泵

12‧‧‧吸氣口

14‧‧‧內部空間

16‧‧‧冷凍機

17‧‧‧驅動機構

18‧‧‧低溫低溫板

19‧‧‧高溫低溫板

20‧‧‧第1冷卻台

21‧‧‧第2冷卻台

22‧‧‧第1缸體

23‧‧‧第2缸體

24‧‧‧第1置換器

25‧‧‧第2置換器

26‧‧‧板構件

27‧‧‧吸附劑

28‧‧‧板安裝構件

30‧‧‧放射屏蔽件

31‧‧‧屏蔽件開口端

32‧‧‧入口低溫板

34‧‧‧高壓導管

35‧‧‧低壓導管

36‧‧‧壓縮機

38‧‧‧殼體

56‧‧‧吸氣口凸緣

70‧‧‧通氣閥

72‧‧‧粗抽閥

73‧‧‧粗抽泵

74‧‧‧排氣閥

75‧‧‧吹掃氣體源

80‧‧‧排出管道

90‧‧‧第1溫度感測器

92‧‧‧第2溫度感測器

94‧‧‧壓力感測器

100‧‧‧低溫泵控制部

Claims (10)

1. 一種低溫泵系統，其特徵為，具備：低溫泵；及再生控制部，按照包含排出處理之再生順序來控制前述低溫泵，前述排出處理係從前述低溫泵排出冷凝物，且持續執行直到滿足根據前述低溫泵內的壓力之排出結束條件，前述再生控制部具備：第1判定部，反覆判定是否滿足前述排出結束條件；第2判定部，判定前述排出結束條件的判定次數或前述排出處理的持續時間是否為第1閾值以上；及溫度控制部，當前述排出結束條件的判定次數或前述排出處理的持續時間為第1閾值以上時，係執行前述低溫泵的預冷，前述第1判定部再度判定在前述預冷中是否滿足前述排出結束條件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之低溫泵系統，其中，前述第2判定部，係判定在前述預冷中前述排出結束條件的判定次數或前述排出處理的持續時間是否為第2閾值以上，前述再生控制部具備洩漏檢測部，該洩漏檢測部係在前述排出結束條件的判定次數或前述排出處理的持續時間為第2閾值以上時，檢測前述低溫泵的洩漏。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之低溫泵系統，其中，前述再生順序包含：升溫處理，將前述低溫泵從極低溫度加熱至第1冷凝物的熔點或比該熔點高的第1再生溫度；及冷卻處理，當滿足前述排出結束條件時，將前述低溫泵再冷卻至前述極低溫度，前述溫度控制部，當前述排出結束條件的判定次數或前述排出處理的持續時間為第1閾值以上時，係將前述低溫泵預冷至比前述第1冷凝物的熔點低且比前述極低溫度高的第2再生溫度。
4. 如申請專利範圍第3項所述之低溫泵系統，其中，前述第1閾值係比在前述再生順序中從前述低溫泵去除前述第1冷凝物所需之前述排出結束條件的標準判定次數或前述排出處理的標準持續時間大。
5. 如申請專利範圍第3項所述之低溫泵系統，其中，前述第1冷凝物係水。
6. 如申請專利範圍第3項所述之低溫泵系統，其中，前述再生控制部具備冷凝物檢測部，該冷凝物檢測部係在前述預冷中滿足前述排出結束條件時，檢測與前述第1冷凝物不同之第2冷凝物是否殘留。
7. 如申請專利範圍第6項所述之低溫泵系統，其 中，前述第2冷凝物係有機冷凝物。
8. 如申請專利範圍第1或2項所述之低溫泵系統，其中，前述低溫泵具備：低溫板；容納前述低溫板之低溫泵容器；及測定前述低溫泵容器的壓力之壓力感測器，前述第1判定部，係反覆判定前述低溫泵容器的測定壓力是否保持既定時間的前述低溫泵的起動壓力或比該起動壓力低的低壓。
9. 一種低溫泵控制裝置，其特徵為，具備：再生控制部，按照包含排出處理之再生順序來控制低溫泵，前述排出處理係從前述低溫泵排出冷凝物，且持續執行直到滿足根據前述低溫泵內的壓力之排出結束條件，前述再生控制部具備：第1判定部，反覆判定是否滿足前述排出結束條件；第2判定部，判定前述排出結束條件的判定次數或前述排出處理的持續時間是否為第1閾值以上；及溫度控制部，當前述排出結束條件的判定次數或前述排出處理的持續時間為第1閾值以上時，係執行前述低溫泵的預冷，前述第1判定部再度判定在前述預冷中是否滿足前述排出結束條件。
10. 一種低溫泵再生方法，其特徵為，具備：按照包含排出處理之再生順序來控制低溫泵之 步驟，前述排出處理係從前述低溫泵排出冷凝物，且持續執行直到滿足根據前述低溫泵內的壓力之排出結束條件，前述控制步驟具備：反覆判定是否滿足前述排出結束條件之步驟；判定前述排出結束條件的判定次數或前述排出處理的持續時間是否為第1閾值以上之步驟；當前述排出結束條件的判定次數或前述排出處理的持續時間為第1閾值以上時，執行前述低溫泵的預冷之步驟；及再度判定在前述預冷中是否滿足前述排出結束條件之步驟。