TWI683079B - 可動工作台冷卻裝置及可動工作台冷卻系統 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種適於冷卻在真空容器內保持物體之可動工作台之冷卻裝置。冷卻裝置(10)具備壓縮機(16)、冷頭(18)、循環冷卻裝置(14)。壓縮機(16)共用於冷頭(18)和循環冷卻裝置(14)。循環冷卻裝置(14)具備：低溫氣體循環管路(22)，其與冷頭(18)的冷卻部18d熱結合；及室溫氣體循環管路(24)，其以與冷頭(18)的冷卻部(18d)非熱結合的方式配設。

Description

可動工作台冷卻裝置及可動工作台冷卻系統
本發明係有關一種可動工作台冷卻裝置及可動工作台冷卻系統。
已知有種種循環冷卻系統，該等用於將物體冷卻至極低溫。該種冷卻系統典型地構成為冷卻在真空容器內固定設置之設備。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開平11-63697號公報
專利文獻2：日本特開平10-313136號公報
本發明的一態樣的例示性目的之一為提供一種適於冷卻在真空容器內保持物體之可動工作台之冷卻裝置。
依本發明的一態樣，提供一種可動工作台冷卻裝置，其冷卻在真空容器內保持物體之可動工作台，該可動工作台冷卻裝置的特徵為，具備：壓縮機；冷頭，其固定於前述真空容器，且該冷頭具備配置於前述真空容器內之冷卻部；冷凍機氣體供給管路，其具備分叉部，並從前述壓縮機向前述冷頭供給冷媒氣體；冷凍機氣體排氣管路，其具備交匯部，並從前述冷頭向前述壓縮機排出冷媒氣體；第1氣體流入管路，在前述分叉部從前述冷凍機氣體供給管路分叉並連接於第1可動工作台流路以使冷媒氣體從前述壓縮機流入至前述可動工作台，該第1氣體流入管路具備與前述冷卻部熱結合之熱交換部；第1氣體流出管路，連接於前述第1可動工作台流路並在前述交匯部與前述冷凍機氣體排氣管路交匯以使冷媒氣體從前述可動工作台流出至前述壓縮機；第2氣體流入管路，在前述分叉部從前述冷凍機氣體供給管路分叉並連接於第2可動工作台流路以使冷媒氣體從前述壓縮機流入至前述可動工作台，該第2氣體流入管路以與前述冷卻部非熱結合的方式配設；及第2氣體流出管路，連接於前述第2可動工作台流路並在前述交匯部與前述冷凍機氣體排氣管路交匯以使冷媒氣體從前述可動工作台流出至前述壓縮機。
依本發明的一態樣，提供一種可動工作台冷卻裝置，其冷卻在真空容器內保持物體之可動工作台，該可動工作台冷卻裝置的特徵為，具備：壓縮機；冷頭，其固定於前述真空容器，且該冷頭具備配置於前述真空容器內之冷卻 部；冷凍機氣體供給管路，其具備分叉部，並從前述壓縮機向前述冷頭供給冷媒氣體；冷凍機氣體排氣管路，其具備交匯部，並從前述冷頭向前述壓縮機排出冷媒氣體；第1氣體流入管路，其在前述分叉部從前述冷凍機氣體供給管路分叉並連接於第1可動工作台流路以使冷媒氣體從前述壓縮機流入至前述可動工作台，該第1氣體流入管路具備與前述冷卻部熱結合之熱交換部；第1氣體流出管路，其連接於前述第1可動工作台流路並在前述交匯部與前述冷凍機氣體排氣管路交匯以使冷媒氣體從前述可動工作台流出至前述壓縮機；冷凍機氣體流量調節閥，其配置於前述冷凍機氣體供給管路；第1氣體流量調節閥，其配置於前述第1氣體流入管路；閥控制部，其依據前述可動工作台、前述壓縮機和/或前述冷頭的狀態控制前述冷凍機氣體流量調節閥及前述第1氣體流量調節閥中的至少一個調節閥。
依本發明的一態樣，提供一種可動工作台冷卻系統，其具備複數個可動工作台冷卻子系統，該可動工作台冷卻系統的特徵為，複數個可動工作台冷卻子系統各自具備壓縮機；冷頭，其固定於真空容器，並具備配置於前述真空容器內之冷卻部；冷凍機氣體供給管路，其具備分叉部，並從前述壓縮機向前述冷頭供給冷媒氣體；冷凍機氣體排氣管路，其具備交匯部，並從前述冷頭向前述壓縮機排出冷媒氣體；第1氣體流入管路，其在前述分叉部從前述冷凍機氣體供給管路分叉並連接於第1可動工作台流路以使 冷媒氣體從前述壓縮機流入至前述可動工作台，該第1氣體流入管路具備與前述冷卻部熱結合之熱交換部；第1氣體流出管路，其連接於前述第1可動工作台流路並在前述交匯部與前述冷凍機氣體排氣管路交匯以使冷媒氣體從前述可動工作台流出至前述壓縮機；第2氣體流入管路，其在前述分叉部從前述冷凍機氣體供給管路分叉並連接於第2可動工作台流路以使冷媒氣體從前述壓縮機流入至前述可動工作台，該第2氣體流入管路以與前述冷卻部非熱結合的方式配設；及第2氣體流出管路，其連接於前述第2可動工作台流路並在前述交匯部與前述冷凍機氣體排氣管路交匯以使冷媒氣體從前述可動工作台流出至前述壓縮機。
另外，以上構成要件的任意組合和在方法、裝置、系統等之間相互置換本發明的構成要件和表現者作為本發明的態樣同樣有效。
依據本發明，能夠提供一種適於冷卻在真空容器內保持物體之可動工作台之冷卻裝置。
V0‧‧‧冷凍機氣體流量調節閥
V1‧‧‧第1氣體流量調節閥
V2‧‧‧第2氣體流量調節閥
10‧‧‧冷卻裝置
16‧‧‧壓縮機
18‧‧‧冷頭
18d‧‧‧冷卻部
20a‧‧‧冷凍機氣體供給管路
20b‧‧‧冷凍機氣體排氣管路
28‧‧‧分叉部
30‧‧‧交匯部
32‧‧‧第1氣體流入管路
32b‧‧‧第1氣體流入柔性管
34‧‧‧第1氣體流出管路
34b‧‧‧第1氣體流出柔性管
36‧‧‧第2氣體流入管路
36b‧‧‧第2氣體流入柔性管
38‧‧‧第2氣體流出管路
38b‧‧‧第2氣體流出柔性管
46‧‧‧閥控制部
48‧‧‧可動工作台溫度感測器
50‧‧‧壓縮機馬達
56‧‧‧壓縮機控制部
60‧‧‧冷頭溫度感測器
70‧‧‧可動工作台冷卻系統
72‧‧‧可動工作台冷卻子系統
102‧‧‧真空容器
104‧‧‧可動工作台
106‧‧‧第1可動工作台流路
108‧‧‧第2可動工作台流路
圖1係概略地表示本發明的一實施形態之可動工作台冷卻裝置的整體構成之圖。
圖2係例示圖1所示之冷卻裝置的控制構成。
圖3係例示本發明的一實施形態之冷卻裝置的控制方法之流程圖。
圖4係例示圖3所示之閥開度調整。
圖5係表示圖3所示之閥開度調整的另一例。
圖6係概略地表示一實施形態之可動工作台冷卻系統。
圖7係例示一實施形態之閥開度調整。
以下，參閱圖示對用於實施本發明的形態進行詳細說明。另外，說明中對相同或相等的要件標註相同或相等的元件符號，並適當省略重複說明。又，以下所述之構成為例示，並不對本發明的範圍做任何限定。
圖1係概略地表示本發明的一實施形態之可動工作台冷卻裝置(以下適當稱為“冷卻裝置”)10的整體構成之圖。冷卻裝置10與具備真空容器102之真空裝置100一同使用。
真空裝置100例如為晶圓檢查裝置或半導體檢查裝置。或者，真空裝置100亦可以為離子植入裝置、PVD裝置或其他真空製程裝置。真空裝置100具有在真空容器102內保持物體(例如晶圓)之可動工作台104。可動工作台104構成為能夠在真空容器102內移動。可動工作台104具有供冷媒氣體流過的第1可動工作台流路106及第2可動工作台流路108。第1可動工作台流路106與第2 可動工作台流路108彼此相隔，第1可動工作台流路106與第2可動工作台流路108之間不產生冷媒氣體的流動。
有時要求該種真空裝置100將物體冷卻至極低溫(例如，屬於約80K至約150K或約100K至約130K的範圍之溫度)。因此，冷卻裝置10如以下所詳述，構成為冷卻可動工作台104。
冷卻裝置10具備極低溫冷凍機12和循環冷卻裝置14。極低溫冷凍機12具備壓縮機16、冷頭18及冷凍機氣體循環管路20。循環冷卻裝置14具備低溫氣體循環管路22及室溫氣體循環管路24。循環冷卻裝置14亦可具備冷凝器26。
如已知，具有第1高壓之冷媒氣體從壓縮機16供給至冷頭18。藉由冷頭18中的隔熱膨脹，冷媒氣體從第1高壓降至低於該第1高壓的第2高壓。具有第2高壓之冷媒氣體從冷頭18被回收到壓縮機16。壓縮機16壓縮被回收之具有第2高壓之冷媒氣體。如此冷媒氣體再次升至第1高壓。通常第1高壓及第2高壓均比大氣壓高很多。為便於說明，亦分別將第1高壓及第2高壓簡稱為高壓及低壓。通例，高壓例如為2~3MPa，低壓例如為0.5~1.5MPa。高壓與低壓的差壓例如為1.2~2MPa左右。冷媒氣體例如為氦氣體。
壓縮機16設置於真空容器102外的室溫環境。壓縮機16具備用於向冷凍機氣體循環管路20送出高壓冷媒氣體的吐出端口16a及用於從冷凍機氣體循環管路20接收 低壓冷媒氣體的吸入端口16b。
循環冷卻裝置14與極低溫冷凍機12共用壓縮機16。因此，壓縮機16構成為，對從循環冷卻裝置14通過吸入端口16b流入之冷媒氣體進行加壓，並通過吐出端口16a再次供給至循環冷卻裝置14。極低溫冷凍機12與循環冷卻裝置14藉由同一個冷媒氣體運行。藉由共用壓縮機16，循環冷卻裝置14無需另配專用的冷媒氣體循環泵。從而能夠緊凑地構成冷卻裝置10。
冷頭18為例如吉福德-麥克馬洪式冷凍機(所謂GM冷凍機)和脈衝管冷凍機之類的蓄冷式極低溫冷凍機的膨脹機。冷頭18亦可以為單段式GM冷凍機的膨脹機。冷頭18具備用於從冷凍機氣體循環管路20接收高壓冷媒氣體的高壓端口18a及用於向冷凍機氣體循環管路20送出低壓冷媒氣體的低壓端口18b。
又，冷頭18具備凸緣部18c、冷卻部18d、壓缸部18e及驅動機構18f。冷頭18經由凸緣部18c固定於真空容器102。冷卻部18d配置於真空容器102內。壓缸部18e結構上將冷卻部18d連結於凸緣部18c。驅動機構18f位於凸緣部18c上，並配置於真空容器102外。
冷頭18例如為GM冷凍機時，冷頭18具有藉由驅動機構18f而沿軸向往復移動之置換器18g及內置於其中之蓄冷器(未圖示)。置換器18g收容於壓缸部18e，藉由壓缸部18e而導引置換器18g的往復移動。藉由置換器18g相對於壓缸部18e的相對移動而形成於兩者間之可變 容積被用作冷媒氣體的膨脹室18h。膨脹室18h形成於冷卻部18d的裏面。又，驅動機構18f構成為，可交替切換從壓縮機16至冷頭18的高壓冷媒氣體供給和從冷頭18至壓縮機16的低壓冷媒氣體回收。使膨脹室18h的容積變化與壓力變化適當地同步，從而冷頭18能夠在冷卻部18d產生寒冷。
冷凍機氣體循環管路20配置於真空容器102外。冷凍機氣體循環管路20具有從壓縮機16向冷頭18供給冷媒氣體之冷凍機氣體供給管路20a及從冷頭18向壓縮機16排出冷媒氣體之冷凍機氣體排氣管路20b。冷凍機氣體供給管路20a將吐出端口16a連接在高壓端口18a。冷凍機氣體排氣管路20b將吸入端口16b連接在低壓端口18b。冷凍機氣體供給管路20a可以為剛性管、柔性管或它們的組合。同樣地，冷凍機氣體排氣管路20b亦可以為剛性管、柔性管或它們的組合。
冷凍機氣體供給管路20a在吐出端口16a與高壓端口18a之間具備分叉部28。分叉部28具有第1分叉點28a和第2分叉點28b。分叉部28能夠以聯軸器和歧管等公知的管分叉器件來實現。
又，冷凍機氣體供給管路20a具備配置於分叉部28與高壓端口18a之間之冷凍機氣體流量調節閥V0。冷凍機氣體流量調節閥V0構成為調節冷凍機氣體循環管路20的冷媒氣體流量。冷凍機氣體流量調節閥V0開度能夠調整，藉此能夠變更冷媒氣體流量。
冷凍機氣體排氣管路20b在吸入端口16b與低壓端口18b之間具備交匯部30。交匯部30具有第1交匯點30a和第2交匯點30b。交匯部30能夠以聯軸器和歧管等公知的管交匯器件來實現。
低溫氣體循環管路22具有第1氣體流入管路32和第1氣體流出管路34。第1氣體流入管路32在分叉部28從冷凍機氣體供給管路20a分叉並連接於第1可動工作台流路106以使冷媒氣體從壓縮機16流入至可動工作台104。第1氣體流出管路34連接於第1可動工作台流路106並在交匯部30與冷凍機氣體排氣管路20b交匯以使冷媒氣體從可動工作台104流出至壓縮機16。
室溫氣體循環管路24具有第2氣體流入管路36和第2氣體流出管路38。第2氣體流入管路36在分叉部28從冷凍機氣體供給管路20a分叉並連接於第2可動工作台流路108以使冷媒氣體從壓縮機16流入至可動工作台104。第2氣體流出管路38連接於第2可動工作台流路108並在交匯部30與冷凍機氣體排氣管路20b交匯以使冷媒氣體從可動工作台104流出至壓縮機16。
進一步詳細說明循環冷卻裝置14的流路構成。
第1氣體流入管路32具有第1氣體流入導管32a和第1氣體流入柔性管32b。第1氣體流入導管32a在第1分叉點28a從冷凍機氣體供給管路20a分叉，並連接於第1氣體流入柔性管32b的一端。第1氣體流入柔性管32b的另一端連接於第1可動工作台流路106的入口以使可動 工作台104能夠在真空容器102內移動。第1氣體流入導管32a的一部分位於真空容器102外，剩餘部分位於真空容器102內。第1氣體流入導管32a亦可以為剛性管、柔性管或它們的組合。
第1氣體流入管路32具有配置於分叉部28的下游之第1氣體流量調節閥V1。第1氣體流量調節閥V1位於第1氣體流入導管32a上，並配置於真空容器102外。第1氣體流量調節閥V1構成為調節低溫氣體循環管路22的冷媒氣體流量。第1氣體流量調節閥V1的開度能夠調整，藉此能夠變更冷媒氣體流量。
第1氣體流出管路34具有第1氣體流出導管34a和第1氣體流出柔性管34b。第1氣體流出導管34a連接於第1氣體流出柔性管34b的一端並在第1交匯點30a與第2氣體流出管路38交匯。第1氣體流出柔性管34b的另一端連接於第1可動工作台流路106的出口以便可動工作台104能夠在真空容器102內移動。第1氣體流出導管34a亦可以為剛性管、柔性管或它們的組合。
圖示例中，第1交匯點30a位於真空容器102內，第1氣體流出導管34a亦位於真空容器102內。但是，第1交匯點30a亦可以位於真空容器102外，此時，亦可以為第1氣體流出導管34a的一部分位於真空容器102外，剩餘部分位於真空容器102內。
第2氣體流入管路36具有第2氣體流入導管36a和第2氣體流入柔性管36b。第2氣體流入導管36a在第2 分叉點28b從冷凍機氣體供給管路20a分叉，並連接於第2氣體流入柔性管36b的一端。第2氣體流入柔性管36b的另一端連接於第2可動工作台流路108的入口以便可動工作台104能夠在真空容器102內移動。第2氣體流入導管36a的一部分位於真空容器102外，剩餘部分位於真空容器102內。第2氣體流入導管36a亦可以為剛性管、柔性管或它們的組合。
第2氣體流入管路36具備配置於分叉部28的下游之第2氣體流量調節閥V2。第2氣體流量調節閥V2位於第2氣體流入導管36a上，並配置於真空容器102外。第2氣體流量調節閥V2構成為調節室溫氣體循環管路24的冷媒氣體流量。第2氣體流量調節閥V2的開度能夠調整，藉此能夠變更冷媒氣體流量。
第2氣體流出管路38具有第2氣體流出導管38a和第2氣體流出柔性管38b。第2氣體流出導管38a中途具有第1交匯點30a。第2氣體流出導管38a連接於第2氣體流出柔性管38b的一端並在第2交匯點30b與冷凍機氣體排氣管路20b交匯。第2氣體流出柔性管38b的另一端連接於第2可動工作台流路108的出口以便可動工作台104能夠在真空容器102內移動。第2氣體流出導管38a的一部分位於真空容器102外，剩餘部分位於真空容器102內。第2氣體流出導管38a可以為剛性管、柔性管或它們的組合。
如此，在第1可動工作台流路106的出入口及第2可 動工作台流路108的出入口連接有柔性管，而非剛性管。因此，可動工作台104能夠邊被循環冷卻裝置14冷卻邊在真空容器102內移動。用箭頭110示例性地圖示出可動工作台104的可動方向，但可動方向並不限定於此，可動工作台104亦能夠向其他方向移動。並且能夠與可動工作台104一同移動保持於工作台上之物體。另外，該種可動工作台104的柔性管連接亦可容許可動工作台104向真空容器102外移動。
第1氣體流入柔性管32b、第1氣體流出柔性管34b、第2氣體流入柔性管36b、第2氣體流出柔性管38b均配置於真空容器102內，但並不限定於此。亦可以為任一柔性管延伸至真空容器102外。
第1氣體流入管路32具備配置於真空容器102內之主熱交換部40及副熱交換部42。主熱交換部40位於副熱交換部42的下游亦即副熱交換部42與第1可動工作台流路106之間，並構成為對冷媒氣體進行正式冷卻。主熱交換部40中第1氣體流入管路32與冷卻部18d熱結合。副熱交換部42位於第1氣體流量調節閥V1與主熱交換部40之間，並構成為對冷媒氣體進行預冷卻。副熱交換部42中第1氣體流入管路32與第1氣體流出管路34熱結合。第1氣體流入管路32為副熱交換部42的高溫側，第1氣體流出管路34為副熱交換部42的低溫側。副熱交換部42的低溫側位於第1可動工作台流路106與第1交匯點30a之間。
副熱交換部42中第1氣體流入管路32藉由與第1氣體流出管路34的熱交換而被冷卻(同時，第1氣體流出管路34藉由第1氣體流入管路32被加熱)。主熱交換部40中第1氣體流入管路32藉由冷卻部18d被進一步冷卻。如此，從壓縮機16導入至低溫氣體循環管路22之冷媒氣體藉由冷頭18被冷卻，並供給至可動工作台104。
如此，主熱交換部40與可動工作台104收容於同一真空容器102內，因此能夠靠近可動工作台104配置主熱交換部40。從主熱交換部40至可動工作台104的冷媒氣體路徑較短，因此至可動工作台104的冷媒輸送中的熱損失(亦即冷媒的升溫)得到抑制。這有利於冷卻裝置10提高節能性。
在主熱交換部40亦可以具備蓄冷器41。藉此，在蓄冷器41充分預冷時，能夠使冷頭18停止運行或低功率運行(例如空轉)。這亦有利於提高冷卻裝置10的節能性。
第2氣體流入管路36以與冷卻部18d非熱結合的方式配設。第2氣體流入管路36不經由冷卻部18d，因此不會冷卻第2氣體流入管路36的冷媒氣體。因此，從壓縮機16導入至室溫氣體循環管路24之冷媒氣體不被冷卻就供給至可動工作台104。
第2氣體流出管路38在第1交匯點30a與第2交匯點30b之間與冷凝器26熱結合。如此，第2氣體流出管路38藉由冷凝器26被冷卻。
圖2例示圖1所示之冷卻裝置10的控制構成。該種控制構成藉由硬體、軟體或它們的組合來實現。又，圖2中，概略地示出有關冷卻裝置10的局部構成。
冷卻裝置10具備包含閥控制部46之控制裝置44。詳細內容將於後述，閥控制部46構成為依據可動工作台104、壓縮機16和/或冷頭18的狀態控制冷凍機氣體流量調節閥V0、第1氣體流量調節閥V1及第2氣體流量調節閥V2中的至少一個調節閥。
在可動工作台104設置有可動工作台溫度感測器48。可動工作台溫度感測器48安裝於可動工作台104的表面或內部。可動工作台溫度感測器48構成為測定可動工作台104的溫度並將可動工作台104的測定溫度輸出至閥控制部46。
壓縮機16具備用於驅動壓縮機16的壓縮機馬達50、用於測定高壓冷媒氣體的壓力的第1壓力感測器52、用於測定低壓冷媒氣體的第2壓力感測器54及控制壓縮機16之壓縮機控制部56。壓縮機控制部56亦可以設置於控制裝置44。
第1壓力感測器52及第2壓力感測器54構成為分別將測定壓力輸出至控制裝置44的閥控制部46和/或壓縮機控制部56。該等壓力感測器亦可以設置於冷凍機氣體循環管路20的適當的部位。例如，亦可以為第1壓力感測器52設置於冷凍機氣體供給管路20a，第2壓力感測器54設置於冷凍機氣體排氣管路20b。
壓縮機控制部56具備用於變更壓縮機16的運行頻率(亦即壓縮機馬達50的轉速)的壓縮機逆變器57。壓縮機控制部56構成為依據第1壓力感測器52和/或第2壓力感測器54的測定壓力控制壓縮機16的運行頻率。運行頻率亦被稱為運行速度。
壓縮機控制部56例如將壓縮機16的高壓與低壓的差壓控制為目標壓。以下，有時將此稱為差壓恆定控制。壓縮機控制部56為了差壓恆定控制而控制壓縮機16的運行頻率。另外，依據需要，差壓的目標值亦可以在執行差壓恆定控制的中途進行變更。
差壓恆定控制中，壓縮機控制部56求出第1壓力感測器52的測定壓力與第2壓力感測器54的測定壓力的差壓。壓縮機控制部56藉由反饋控制(例如藉由PID控制)決定壓縮機16的運行頻率，以使該差壓追隨目標值△P。壓縮機控制部56控制壓縮機逆變器57以實現該運行頻率。
冷頭18具備用於驅動冷頭18的冷頭馬達58、用於測定冷卻部18d的溫度的冷頭溫度感測器60及控制冷頭18之冷頭控制部62。冷頭馬達58例如設置於驅動機構18f。冷頭控制部62亦可以設置於控制裝置44。
冷頭溫度感測器60安裝於冷卻部18d的表面或內部。冷頭溫度感測器60構成為將測定溫度輸出至控制裝置44的閥控制部46和/或冷頭控制部62。
冷頭控制部62具備用於變更冷頭18的運行頻率(亦 即冷頭馬達58的轉速)的冷頭逆變器63。冷頭控制部62構成為依據冷頭溫度感測器60的測定溫度控制冷頭18的運行頻率。
冷頭控制部62例如將冷卻部18d的溫度控制為目標溫度。冷頭控制部62藉由反饋控制(例如藉由PID控制)決定冷頭18的運行頻率，以使測定溫度追隨目標溫度。冷頭控制部62控制冷頭逆變器63以實現該運行頻率。目標溫度能夠依據需要隨時變更。
又，控制裝置44亦可以具備第1查找工作台64及第2查找工作台66。閥控制部46亦可以構成為，參閱任一工作台來決定冷凍機氣體流量調節閥V0、第1氣體流量調節閥V1及第2氣體流量調節閥V2中的至少一個調節閥的開度。控制裝置44亦可以代替查找工作台而具備函數或其他閥開度運算所需的資訊。
例如，第1查找工作台64表示壓縮機16的運行頻率與第1氣體流量調節閥V1的開度之間的關係。亦即，第1查找工作台64能夠輸入壓縮機16的運行頻率並輸出與之對應之第1氣體流量調節閥V1的開度。或者，第1查找工作台64亦可以表示壓縮機16的運行頻率與第2氣體流量調節閥V2之間的關係。第2查找工作台66亦可以表示冷卻部18d的溫度與冷凍機氣體流量調節閥V0的開度之間的關係。
圖3係例示本發明的一實施形態之冷卻裝置10的控制方法之流程圖。執行本方法的期間，壓縮機16及冷頭 18的運行係不間斷的。因此，冷卻部18d被冷卻至所希望的冷卻溫度。
首先，閥控制部46判定可動工作台104的測定溫度T是否高於溫度閾值T0(S10)。可動工作台104的測定溫度T如上所述藉由可動工作台溫度感測器48獲取。溫度閾值T0係預先設定的，並儲存於閥控制部46。溫度閾值T0亦可以被設定為室溫(例如約300K)。
當可動工作台104的測定溫度T高於溫度閾值T0時，閥控制部46選擇室溫冷卻運行(S12)。室溫冷卻運行中，閥控制部46關閉第1氣體流量調節閥V1，並打開第2氣體流量調節閥V2。又，為了使冷頭18繼續運行，閥控制部46將冷凍機氣體流量調節閥V0開到規定的開度。此時，冷頭控制部62亦可以使冷頭18停止或低功率運行(例如空轉)。
另一方面，當可動工作台104的測定溫度T為溫度閾值T0以下時，閥控制部46選擇低溫冷卻運行(S14)。低溫冷卻運行中，閥控制部46打開第1氣體流量調節閥V1，並關閉第2氣體流量調節閥V2。又，為了供給低溫冷卻運行所需的冷媒氣體流量，閥控制部46將冷凍機氣體流量調節閥V0的開度開得大於上述規定的開度。亦即，低溫冷卻運行中冷凍機氣體流量調節閥V0與室溫冷卻運行相比增加冷凍機氣體循環管路20的流量。
閥控制部46執行閥開度調整(S16)。詳細內容將於後述，閥控制部46調整冷凍機氣體流量調節閥V0、第1 氣體流量調節閥V1和/或第2氣體流量調節閥V2的開度。該處理為任意的，亦可以省略。
閥控制部46判定可動工作台104的測定溫度T是否已滿足目標溫度Tt(S18)。當可動工作台104的測定溫度T為目標溫度Tt時(S18的是)，閥控制部46結束本方法。此時，控制裝置44亦可以使冷卻裝置10停止運行。或者，控制裝置44亦可以使冷卻裝置10繼續運行，以使可動工作台104的測定溫度T保持目標溫度Tt。
另一方面，當可動工作台104的測定溫度T為目標溫度Tt以上時(S18的否)，閥控制部46重複本方法。亦即，閥控制部46在此將可動工作台104的測定溫度T與溫度閾值進行比較，並選擇室溫冷卻運行或低溫冷卻運行。
對以上構成之冷卻裝置10的動作進行說明。依據真空裝置100的用途，往往會在可動工作台104搬入比冷卻部18d的溫度高很多的物體。例如，約450K的晶圓被搬入到可動工作台104。要求冷卻裝置10將該晶圓冷卻至例如約100K。
該種狀況下，冷卻對象的溫度一開始就很高。因此，冷卻裝置10阻斷低溫氣體循環管路22並開通室溫氣體循環管路24，進行室溫冷卻運行。室溫氣體循環管路24的冷媒氣體的溫度與冷卻對象的高溫相比相對較低，因此能夠以室溫冷卻運行進行冷卻。對象被冷卻至室溫，因此被切換成低溫冷卻運行，對象被冷卻至所希望的冷卻溫度。
藉由室溫冷卻運行中的低溫氣體循環管路22的阻斷，能夠減少壓縮機16的冷媒氣體吐出量。室溫冷卻運行中，不運行冷頭18(或藉由低功率運行)便能夠冷卻對象。又，藉由低溫冷卻運行中的室溫氣體循環管路24的阻斷亦能夠減少壓縮機16的冷媒氣體吐出量。壓縮機16的耗電得到抑制，因此冷卻裝置10的節能性得到提高。
以上，依據實施例說明了本發明。本發明並不限定於上述實施形態，能夠進行各種設計變更且能夠實現各種變形例，並且該種變形例亦屬於本發明的範圍這一事實顯然會得到本領域技術人員的理解。
圖4係例示圖3所示之閥開度調整(S16)。首先，閥控制部46獲取壓縮機16的運行頻率(S20)。壓縮機16的運行頻率從壓縮機控制部56獲取。
閥控制部46依據壓縮機16的運行頻率決定第1氣體流量調節閥V1和/或第2氣體流量調節閥V2的開度(S22)。一實施形態中，閥控制部46參閱第1查找工作台64獲取與壓縮機16的運行頻率對應之第1氣體流量調節閥V1和/或第2氣體流量調節閥V2的開度。閥控制部46按照所決定之閥開度控制第1氣體流量調節閥V1和/或第2氣體流量調節閥V2。
當壓縮機16的運行頻率比較大時，第1查找工作台64亦可以被設定為將第1氣體流量調節閥V1和/或第2氣體流量調節閥V2的開度開的較小。換言之，當壓縮機 16的運行頻率比較小時，第1查找工作台64亦可以被設定為將第1氣體流量調節閥V1和/或第2氣體流量調節閥V2的開度開的比較大。如此一來，對壓縮機16的負載越大，閥開度越小。由於循環冷卻裝置14的冷媒氣體流量減少，因此能夠緩和對壓縮機16的負載。因此，能夠提高冷卻裝置10的節能性。
或者，當壓縮機16的運行頻率足夠小時，第1查找工作台64亦可以設定為將第1氣體流量調節閥V1和/或第2氣體流量調節閥V2設為最大開度。如此，當壓縮機16有餘力時，亦可以變更大於上述節能用標準閥開度的開度。此時，能夠迅速冷卻物體。
圖5表示圖3所示之閥開度調整(S16)的另一例。閥控制部46獲取冷頭18的冷卻部18d的溫度(S24)。冷卻部18d的溫度從冷頭溫度感測器60獲取。
閥控制部46依據冷卻部18d的測定溫度控制冷凍機氣體流量調節閥V0(S26)。一實施形態中，閥控制部46參閱第2查找工作台66獲取與冷卻部18d的溫度對應之冷凍機氣體流量調節閥V0的開度。閥控制部46按照該閥開度控制冷凍機氣體流量調節閥V0。
第2查找工作台66亦可以設定為，當冷卻部18d的測定溫度比較低時，將冷凍機氣體流量調節閥V0的開度開得較小；當冷卻部18d的測定溫度比較高時，將冷凍機氣體流量調節閥V0的開度開的較大。如此一來，能夠依據對冷頭18的熱負載調整冷凍機氣體循環管路20的氣體 流量。
該種冷凍機氣體流量調節閥V0的開度調整亦可以應用於以恆定的運行頻率運行之冷頭18。冷頭18亦可以不具備冷頭逆變器63。
圖6概略地表示一實施形態之可動工作台冷卻系統70。可動工作台冷卻系統70亦可以具備壓縮機16和複數個可動工作台冷卻子系統72。壓縮機16共用於複數個子系統。複數個可動工作台冷卻子系統72各自與圖1所示之冷卻裝置10同樣具備循環冷卻裝置14及冷頭18，該等連接於壓縮機16。又，各子系統具備冷凍機氣體流量調節閥V0、第1氣體流量調節閥V1及第2氣體流量調節閥V2。
圖3及圖4中例示之冷卻方法應用於可動工作台冷卻系統70時亦可以如下：控制裝置44的閥控制部46依據壓縮機16的運行頻率共同決定各可動工作台冷卻子系統72的第2氣體流量調節閥V2的開度和/或依據壓縮機16的運行頻率，共同決定各可動工作台冷卻子系統72的第1氣體流量調節閥V1的開度。這樣亦能夠緩和對壓縮機16的負載並提高可動工作台冷卻系統70的節能性。
圖7例示一實施形態之閥開度調整(S16)。閥控制部46從複數個可動工作台冷卻子系統72中選擇一個可動工作台冷卻子系統72(S30)。閥控制部46例如亦可以依據可動工作台冷卻子系統72的操作速率選擇可動工作台冷卻子系統72。例如亦可以選擇操作速率較高的可動 工作台冷卻子系統72。
閥控制部46依據所選可動工作台冷卻子系統的壓縮機16的運行頻率控制第1氣體流量調節閥V1和/或第2氣體流量調節閥V2中的至少一個調節閥(S32)。閥控制部46亦可以與圖4所示之閥開度調整同樣獲取壓縮機16的運行頻率，並依據運行頻率決定第1氣體流量調節閥V1和/或第2氣體流量調節閥V2的開度。如此亦能夠緩和對壓縮機16的負載並提高可動工作台冷卻系統70的節能性。
一實施形態中，為了迅速冷卻物體，閥控制部46亦可以不論可動工作台溫度感測器48的測定溫度如何亦執行低溫冷卻運行。閥控制部46可以不執行室溫冷卻運行而開始低溫冷卻運行，亦可以在室溫冷卻運行中依據需要選擇低溫冷卻運行。
10‧‧‧冷卻裝置
12‧‧‧極低溫冷凍機
14‧‧‧循環冷卻裝置
16‧‧‧壓縮機
16a‧‧‧吐出端口
16b‧‧‧吸入端口
18‧‧‧冷頭
18a‧‧‧高壓端口
18b‧‧‧低壓端口
18c‧‧‧凸緣部
18d‧‧‧冷卻部
18e‧‧‧壓缸部
18f‧‧‧驅動機構
18g‧‧‧置換器
18h‧‧‧膨脹室
20‧‧‧冷凍機氣體循環管路
20a‧‧‧冷凍機氣體供給管路
20b‧‧‧冷凍機氣體排氣管路
22‧‧‧低溫氣體循環管路
24‧‧‧室溫氣體循環管路
26‧‧‧冷凝器
28‧‧‧分叉部
28a‧‧‧第1分叉點
28b‧‧‧第2分叉點
30‧‧‧交匯部
30a‧‧‧第1交匯點
30b‧‧‧第2交匯點
32‧‧‧第1氣體流入管路
32a‧‧‧第1氣體流入導管
32b‧‧‧第1氣體流入柔性管
34‧‧‧第1氣體流出管路
34a‧‧‧第1氣體流出導管
34b‧‧‧第1氣體流出柔性管
36‧‧‧第2氣體流入管路
36a‧‧‧第2氣體流入導管
36b‧‧‧第2氣體流入柔性管
38‧‧‧第2氣體流出管路
38a‧‧‧第2氣體流出導管
38b‧‧‧第2氣體流出柔性管
40‧‧‧主熱交換部
41‧‧‧蓄冷器
42‧‧‧副熱交換部
100‧‧‧真空裝置
102‧‧‧真空容器
104‧‧‧可動工作台
106‧‧‧第1可動工作台流路
108‧‧‧第2可動工作台流路
110‧‧‧箭頭
V0‧‧‧冷凍機氣體流量調節閥
V1‧‧‧第1氣體流量調節閥
V2‧‧‧第2氣體流量調節閥

Claims (7)

  1. 一種可動工作台冷卻裝置，其冷卻在真空容器內保持物體之可動工作台，該可動工作台冷卻裝置的特徵為，具備：壓縮機；冷頭，其固定於前述真空容器，且該冷頭具備配置於前述真空容器內之冷卻部；冷凍機氣體供給管路，其具備分叉部，並從前述壓縮機向前述冷頭供給冷媒氣體；冷凍機氣體排氣管路，其具備交匯部，並從前述冷頭向前述壓縮機排出冷媒氣體；第1氣體流入管路，其在前述分叉部從前述冷凍機氣體供給管路分叉並連接於第1可動工作台流路以使冷媒氣體從前述壓縮機流入至前述可動工作台，該第1氣體流入管路具備與前述冷卻部熱結合之熱交換部；第1氣體流出管路，其連接於前述第1可動工作台流路並在前述交匯部與前述冷凍機氣體排氣管路交匯以使冷媒氣體從前述可動工作台流出至前述壓縮機；第2氣體流入管路，其在前述分叉部從前述冷凍機氣體供給管路分叉並連接於第2可動工作台流路以使冷媒氣體從前述壓縮機流入至前述可動工作台，該第2氣體流入管路以與前述冷卻部非熱結合的方式配設；及第2氣體流出管路，其連接於前述第2可動工作台流路並在前述交匯部與前述冷凍機氣體排氣管路交匯以使冷 媒氣體從前述可動工作台流出至前述壓縮機，前述冷凍機氣體供給管路具備冷凍機氣體流量調節閥，前述第1氣體流入管路具備第1氣體流量調節閥，前述第2氣體流入管路具備第2氣體流量調節閥，更具備：閥控制部，其依據前述可動工作台、前述壓縮機和/或前述冷頭的狀態，控制前述冷凍機氣體流量調節閥、前述第1氣體流量調節閥及前述第2氣體流量調節閥中的至少一個調節閥；及可動工作台溫度感測器，將前述可動工作台的測定溫度輸出至前述閥控制部，前述閥控制部如下工作：當前述可動工作台的測定溫度高於溫度閾值時，關閉前述第1氣體流量調節閥並打開前述第2氣體流量調節閥；當前述可動工作台的測定溫度低於前述溫度閾值時，打開前述第1氣體流量調節閥並關閉前述第2氣體流量調節閥。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可動工作台冷卻裝置，其中，前述第1氣體流入管路具備第1氣體流入柔性管，其以能夠使前述可動工作台在前述真空容器內移動的方式連接於前述第1可動工作台流路， 前述第1氣體流出管路具備第1氣體流出柔性管，其以能夠使前述可動工作台在前述真空容器內移動的方式連接於前述第1可動工作台流路，前述第2氣體流入管路具備第2氣體流入柔性管，其以能夠使前述可動工作台在前述真空容器內移動的方式連接於前述第2可動工作台流路，前述第2氣體流出管路具備第2氣體流出柔性管，其以能夠使前述可動工作台在前述真空容器內移動的方式連接於前述第2可動工作台流路。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之可動工作台冷卻裝置，其中，前述閥控制部如下工作：當前述可動工作台的測定溫度高於前述溫度閾值時，將前述冷凍機氣體流量調節閥開到規定的開度；當前述可動工作台的測定溫度低於前述溫度閾值時，將前述冷凍機氣體流量調節閥的開度開到大於前述規定的開度。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之可動工作台冷卻裝置，其中，前述壓縮機具備：壓縮機馬達；及壓縮機控制部，其控制前述壓縮機馬達的運行頻率並且將前述運行頻率輸出至前述閥控制部，前述閥控制部依據前述運行頻率決定前述第1氣體流量調節閥和/或前述第2氣體流量調節閥的開度。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之可動工作台冷卻 裝置，其中，還具備：冷頭溫度感測器，其將前述冷卻部的測定溫度輸出至前述閥控制部，前述閥控制部依據前述冷卻部的測定溫度控制前述冷凍機氣體流量調節閥。
  6. 一種可動工作台冷卻系統，其具備：壓縮機、複數個可動工作台冷卻子系統、及閥控制部，該可動工作台冷卻系統的特徵為，複數個可動工作台冷卻子系統各自具備：冷頭，其固定於真空容器，並具備配置於前述真空容器內之冷卻部；冷凍機氣體供給管路，其具備分叉部，並從前述壓縮機向前述冷頭供給冷媒氣體；冷凍機氣體排氣管路，其具備交匯部，並從前述冷頭向前述壓縮機排出冷媒氣體；第1氣體流入管路，其在前述分叉部從前述冷凍機氣體供給管路分叉並連接於第1可動工作台流路以使冷媒氣體從前述壓縮機流入至在前述真空容器內保持物體的可動工作台，該第1氣體流入管路具備與前述冷卻部熱結合之熱交換部；第1氣體流出管路，其連接於前述第1可動工作台流路並在前述交匯部與前述冷凍機氣體排氣管路交匯以使冷媒氣體從前述可動工作台流出至前述壓縮機；第2氣體流入管路，其在前述分叉部從前述冷凍機氣 體供給管路分叉並連接於第2可動工作台流路以使冷媒氣體從前述壓縮機流入至前述可動工作台，該第2氣體流入管路以與前述冷卻部非熱結合的方式配設；及第2氣體流出管路，其連接於前述第2可動工作台流路並在前述交匯部與前述冷凍機氣體排氣管路交匯以使冷媒氣體從前述可動工作台流出至前述壓縮機；前述複數個可動工作台冷卻子系統各自在前述第1氣體流入管路具備第1氣體流量調節閥，在前述第2氣體流入管路具備第2氣體流量調節閥，前述閥控制部，依據前述可動工作台、前述壓縮機和/或前述冷頭的狀態，控制前述第1氣體流量調節閥及前述第2氣體流量調節閥中的至少任一個；前述壓縮機具備：壓縮機馬達；及壓縮機控制部，其控制前述壓縮機馬達的運行頻率並且將前述運行頻率輸出至前述閥控制部，前述閥控制部依據前述運行頻率共同決定各可動工作台冷卻子系統的前述第2氣體流量調節閥的開度和/或依據前述運行頻率共同決定各可動工作台冷卻子系統的前述第1氣體流量調節閥的開度。
  7. 一種可動工作台冷卻系統，其具備：壓縮機、複數個可動工作台冷卻子系統、及閥控制部，該可動工作台冷卻系統的特徵為，複數個可動工作台冷卻子系統各自具備：冷頭，其固定於真空容器，並具備配置於前述真空容 器內之冷卻部；冷凍機氣體供給管路，其具備分叉部，並從前述壓縮機向前述冷頭供給冷媒氣體；冷凍機氣體排氣管路，其具備交匯部，並從前述冷頭向前述壓縮機排出冷媒氣體；第1氣體流入管路，其在前述分叉部從前述冷凍機氣體供給管路分叉並連接於第1可動工作台流路以使冷媒氣體從前述壓縮機流入至在前述真空容器內保持物體的可動工作台，該第1氣體流入管路具備與前述冷卻部熱結合之熱交換部；第1氣體流出管路，其連接於前述第1可動工作台流路並在前述交匯部與前述冷凍機氣體排氣管路交匯以使冷媒氣體從前述可動工作台流出至前述壓縮機；第2氣體流入管路，其在前述分叉部從前述冷凍機氣體供給管路分叉並連接於第2可動工作台流路以使冷媒氣體從前述壓縮機流入至前述可動工作台，該第2氣體流入管路以與前述冷卻部非熱結合的方式配設；及第2氣體流出管路，其連接於前述第2可動工作台流路並在前述交匯部與前述冷凍機氣體排氣管路交匯以使冷媒氣體從前述可動工作台流出至前述壓縮機；前述複數個可動工作台冷卻子系統各自在前述第1氣體流入管路具備第1氣體流量調節閥，在前述第2氣體流入管路具備第2氣體流量調節閥，前述閥控制部，依據前述可動工作台、前述壓縮機和 /或前述冷頭的狀態，控制前述第1氣體流量調節閥及前述第2氣體流量調節閥中的至少任一個；前述壓縮機具備：壓縮機馬達；及壓縮機控制部，其控制前述壓縮機馬達的運行頻率並且將前述運行頻率輸出至前述閥控制部，前述閥控制部從前述複數個可動工作台冷卻子系統中選擇一個可動工作台冷卻子系統，並依據前述運行頻率，控制所選可動工作台冷卻子系統的前述第1氣體流量調節閥及前述第2氣體流量調節閥中的至少任一個的開度。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6944387B2 (ja) * 2018-01-23 2021-10-06 住友重機械工業株式会社 極低温冷却システム
JP6886412B2 (ja) 2018-01-29 2021-06-16 住友重機械工業株式会社 極低温冷却システム
JP2022059486A (ja) * 2020-10-01 2022-04-13 住友重機械工業株式会社 極低温冷凍機および極低温冷凍機の制御方法
CN114273372B (zh) * 2021-11-19 2022-11-08 北京戴纳实验科技有限公司 一种智能通风柜的控制***

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01125971U (zh) * 1988-02-23 1989-08-28
JPH11248280A (ja) * 1998-03-05 1999-09-14 Sumitomo Heavy Ind Ltd クライオパネルの冷却装置
JPH11257773A (ja) * 1998-03-16 1999-09-24 Toshiba Corp 蓄冷式冷凍機の運転方法及び蓄冷式冷凍装置
US20060096301A1 (en) * 2004-11-09 2006-05-11 Bruker Biospin Ag NMR spectrometer with refrigerator cooling
US20120085121A1 (en) * 2010-10-08 2012-04-12 Ralph Longsworth Fast Cool Down Cryogenic Refrigerator
TWI512195B (zh) * 2013-03-12 2015-12-11 Sumitomo Heavy Industries Cryogenic pump system, cryopump system operation method and compressor unit

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3584471A (en) * 1969-08-15 1971-06-15 Pennwalt Corp Continuous freezing apparatus including cooling platen
JP2617172B2 (ja) * 1989-04-14 1997-06-04 住友重機械工業株式会社 極低温冷却装置
JPH10132405A (ja) * 1996-11-01 1998-05-22 Toshiba Corp 蓄冷式冷凍機およびその運転方法
JP4132130B2 (ja) 1997-05-09 2008-08-13 住友重機械工業株式会社 高温超伝導磁気シールド体用冷却装置
JPH10311618A (ja) * 1997-05-09 1998-11-24 Sumitomo Heavy Ind Ltd 熱輻射シールド板冷却装置
JPH1163697A (ja) 1997-08-08 1999-03-05 Sumitomo Heavy Ind Ltd 分離型極低温冷却装置
JP2004301367A (ja) * 2003-03-28 2004-10-28 Aisin Seiki Co Ltd 極低温発生装置
DE102004053972B3 (de) * 2004-11-09 2006-07-20 Bruker Biospin Gmbh NMR-Spektrometer mit gemeinsamen Refrigerator zum Kühlen von NMR-Probenkopf und Kryostat
JP4600099B2 (ja) * 2005-03-15 2010-12-15 富士電機ホールディングス株式会社 パルス管冷凍機搭載装置
JP4595121B2 (ja) * 2005-06-10 2010-12-08 独立行政法人産業技術総合研究所 機械式冷凍機とジュール・トムソン膨張を用いた極低温冷凍装置
JP5380310B2 (ja) * 2010-01-06 2014-01-08 株式会社東芝 極低温冷凍機
KR101242677B1 (ko) * 2012-11-01 2013-03-18 윤슬(주) 극저온 스테이지를 포함하는 고자기장 측정 시스템 및 그 제어 방법
JP6067423B2 (ja) 2013-03-04 2017-01-25 住友重機械工業株式会社 極低温冷凍装置、クライオポンプ、核磁気共鳴画像装置、及び極低温冷凍装置の制御方法
WO2015095707A1 (en) * 2013-12-19 2015-06-25 Sumitomo (Shi) Cryogenics Of America, Inc. Hybrid brayton-gifford-mcmahon expander
KR101478288B1 (ko) * 2014-10-31 2015-01-02 한국기초과학지원연구원 극저온유체의 재응축형 극저온 프로브스테이션

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01125971U (zh) * 1988-02-23 1989-08-28
JPH11248280A (ja) * 1998-03-05 1999-09-14 Sumitomo Heavy Ind Ltd クライオパネルの冷却装置
JPH11257773A (ja) * 1998-03-16 1999-09-24 Toshiba Corp 蓄冷式冷凍機の運転方法及び蓄冷式冷凍装置
US20060096301A1 (en) * 2004-11-09 2006-05-11 Bruker Biospin Ag NMR spectrometer with refrigerator cooling
US20120085121A1 (en) * 2010-10-08 2012-04-12 Ralph Longsworth Fast Cool Down Cryogenic Refrigerator
TWI512195B (zh) * 2013-03-12 2015-12-11 Sumitomo Heavy Industries Cryogenic pump system, cryopump system operation method and compressor unit

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