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(yōu)先權(quán)。該日本申請的全部內(nèi)容通過參考援用于本說明書中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種冷阱及冷阱的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0003]冷阱為用于對真空容器進(jìn)行排氣的設(shè)備，具有冷板和冷卻冷板的制冷機(jī)。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(shè)置在真空容器的渦輪分子栗等主真空栗進(jìn)行排氣。
[0004]專利文獻(xiàn)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(huán)境的不同，在冷板的某一部位與其他部位之間會產(chǎn)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(jī)的連接結(jié)構(gòu)的導(dǎo)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(yuǎn)離冷板與制冷機(jī)的連接點的冷板末端的溫度明顯比連接點的溫度高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)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(dāng)?shù)乩鋮s冷板的冷阱及其控制方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)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(jìn)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(dǎo)管內(nèi)部，或者配置于所述真空容器內(nèi)部;單級制冷機(jī)，具備結(jié)構(gòu)上與所述冷板連接且與所述冷板熱連接的制冷機(jī)冷卻臺；冷卻臺溫度控制部，確定對所述單級制冷機(jī)的控制輸入，以使所述制冷機(jī)冷卻臺冷卻至目標(biāo)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(jī)的控制輸入推斷出向所述冷板的熱輸入增加；以及目標(biāo)溫度調(diào)整部，根據(jù)所述熱輸入推斷部所推斷出的熱輸入増加，降低所述目標(biāo)溫度。
[0008]根據(jù)本發(fā)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(jìn)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(dǎo)管內(nèi)部，或者配置于所述真空容器內(nèi)部；以及單級制冷機(jī)，具備結(jié)構(gòu)上與所述冷板連接從而與所述冷板熱連接的制冷機(jī)冷卻臺。所述方法具備如下步驟:確定對所述單級制冷機(jī)的控制輸入，以使所述制冷機(jī)冷卻臺冷卻至目標(biāo)溫度;從所確定的對所述單級制冷機(jī)的控制輸入推斷出向所述冷板的熱輸入增加；以及根據(jù)所推斷出的熱輸入増加，降低所述目標(biāo)溫度。
[0009]另外，以上構(gòu)成要件的任意組合、本發(fā)明的構(gòu)成要件或表現(xiàn)在裝置、方法、系統(tǒng)、計算機(jī)程序以及存儲計算機(jī)程序的記錄介質(zhì)等之間的相互替換也作為本發(fā)明的方式有效。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，提供能夠適當(dāng)?shù)乩鋮s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(fā)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(fā)明的一種實施方式所涉及的冷阱的控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0013]圖3是表示本發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(dǎo)管，22-冷板，24-制冷機(jī)，26-制冷機(jī)冷卻臺，28-第I板部分，30-第2板部分，32-傳熱部件，38-制冷機(jī)馬達(dá)，42-冷卻臺溫度傳感器，48-加熱器，100-控制裝置，102-制冷機(jī)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(biāo)溫度調(diào)整部，116-制冷機(jī)頻率確定部，118-制冷機(jī)變頻器。
【具體實施方式】
[0018]以下，參考附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，在說明中，對相同要件標(biāo)注相同符號，并適當(dāng)省略重復(fù)說明。并且，以下敘述的結(jié)構(gòu)為示例，并不限定本發(fā)明的范圍。
[0019]圖1是概略地表示本發(fā)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(gòu)成為對真空容器12進(jìn)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(gòu)成為在真空處理室中對被處理物(例如半導(dǎo)體晶圓)的表面進(jìn)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(shè)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(shè)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(qū)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(jīng)由排氣導(dǎo)管18連接于真空容器12。排氣導(dǎo)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(dǎo)管18將真空容器12的排氣口連接于主真空栗16的進(jìn)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(jìn)行粗抽的粗抽栗。輔助栗20連接于主真空栗16的排氣
□ O
[0024]冷阱14具備配置于真空容器12及排氣導(dǎo)管18內(nèi)部的冷板22、用于冷卻冷板22的制冷機(jī)24。冷板22的整體暴露于排氣導(dǎo)管18或者真空容器12。
[0025]制冷機(jī)24為單級制冷機(jī)，具備單一的制冷機(jī)冷卻臺26。制冷機(jī)冷卻臺26配置于制冷機(jī)24的低溫端。制冷機(jī)冷卻臺26在結(jié)構(gòu)上與冷板22連接從而與冷板22熱連接。制冷機(jī)24容納于制冷機(jī)外殼34。
[0026]制冷機(jī)24構(gòu)成為隨著某一熱循環(huán)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(huán)例如為吉福德-麥克馬洪循環(huán)。工作氣體例如為氦氣。制冷機(jī)24連接于向制冷機(jī)24供給高圧工作氣體的壓縮機(jī)(未圖示)。供給至制冷機(jī)24的工作氣體通過絕熱膨脹被減壓，由此冷卻制冷機(jī)冷卻臺26。低圧工作氣體回收至壓縮機(jī)并進(jìn)行壓縮，再次供給至制冷機(jī)24。
[0027]制冷機(jī)24具備驅(qū)動制冷機(jī)24的制冷機(jī)馬達(dá)38以及通過制冷機(jī)馬達(dá)38而被驅(qū)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)40。制冷機(jī)馬達(dá)38配置在制冷機(jī)24的高溫端。
[0028]如圖2所示，驅(qū)動機(jī)構(gòu)40具備壓力切換部44，所述壓力切換部44構(gòu)成為切換向制冷機(jī)24供給高圧工作氣體和從制冷機(jī)24排出低圧工作氣體。壓力切換部44具備通過制冷機(jī)馬達(dá)38而旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)閥。并且，驅(qū)動機(jī)構(gòu)40還具備置換器驅(qū)動部46，所述置換器驅(qū)動部46構(gòu)成為使所述制冷機(jī)24的置換器(未圖示)在制冷機(jī)24的低溫端與高溫端之間進(jìn)行往復(fù)移動。通過置換器的移動，制冷機(jī)24的低溫端的工作氣體膨張室(未圖示)的容積隨著熱循環(huán)而變化。驅(qū)動機(jī)構(gòu)40構(gòu)成為使壓力切換部44與置換器驅(qū)動部46聯(lián)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(jī)24具備測定制冷機(jī)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(jī)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(dǎo)管18的內(nèi)部。第I板部分28經(jīng)由傳熱部件32固定在制冷機(jī)冷卻臺26。第I板部分28也可以直接固定在制冷機(jī)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(nèi)部。第2板部分30經(jīng)由第I板部分28與制冷機(jī)冷卻臺26熱連接。冷板22以包圍排氣導(dǎo)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(jī)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(dǎo)管18的開口部36。開口部36為沿著與排氣導(dǎo)管18的中心軸垂直的徑向而形成于排氣導(dǎo)管18的貫穿孔。排氣導(dǎo)管18通過開口部36氣密地連接于制冷機(jī)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(dǎo)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(jī)外殼34相鄰設(shè)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(fā)明的一種實施方式所涉及的冷阱14的控制裝置100的結(jié)構(gòu)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(xiàn)。并且，圖2中概略地表示與控制裝置100相關(guān)的制冷機(jī)24的一部分結(jié)構(gòu)。
[0034]控制裝置100具備制冷機(jī)控制部102、存儲部104、輸入部106及輸出部108。關(guān)于制冷機(jī)控制部102的詳細(xì)內(nèi)容將在后面敘述，其構(gòu)成為根據(jù)向冷板22的熱輸入變化調(diào)整制冷機(jī)24的制冷能力。
[0035]存儲部104構(gòu)成為存儲與冷阱14的控制有關(guān)的信息。輸入部106構(gòu)成為接