TWI757114B - 低溫泵系統、低溫泵系統的控制裝置及再生方法 - Google Patents

Abstract

為了縮短低溫泵系統的再生時間。 低溫泵系統(100)具備：複數個低溫泵(10)；以及控制器(20)，關於複數個低溫泵(10)的每一個，根據由該低溫泵(10)的壓力感測器(22)測定之測定壓力來控制該低溫泵(10)的粗抽閥(24)，以藉由共用的粗抽泵(32)將該低溫泵(10)減壓至第1基準壓力並保持真空，並進一步減壓至比第1基準壓力低的第2基準壓力。控制器(20)構成為，以在將複數個低溫泵(10)中之某一個低溫泵(10)保持真空之期間將另一個低溫泵(10)減壓至第1基準壓力的方式，根據某一個低溫泵(10)的壓力感測器(22)的測定壓力來開啟另一個低溫泵(10)的粗抽閥(24)。

Description

低溫泵系統、低溫泵系統的控制裝置及再生方法

本發明有關低溫泵系統、低溫泵系統的控制裝置及再生方法。 本申請案係主張基於2020年3月26申請之日本專利申請第2020-056300號的優先權。該日本申請案的全部內容係藉由參閱而援用於本說明書中。

低溫泵係將氣體分子藉由凝結或吸附捕集到被冷卻至極低溫之低溫板上並排出之真空泵。低溫泵通常用於實現半導體電路製造程序等中所要求之潔淨之真空環境。由於低溫泵係所謂之氣體儲存式真空泵，因此需要將捕集到之氣體定期排出到外部的再生。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2013-60853號公報

[發明所欲解決之問題]

本發明的一態樣的示例性目的之一在於縮短低溫泵系統的再生時間。 [解決問題之技術手段]

根據本發明的一態樣，低溫泵系統具備：複數個低溫泵，各低溫泵係具備將該低溫泵連接於共用的粗抽泵之粗抽閥、和測定該低溫泵內的壓力之壓力感測器；以及控制器，關於複數個低溫泵的每一個，根據由該低溫泵的壓力感測器測定之測定壓力來控制該低溫泵的粗抽閥，以藉由粗抽泵將該低溫泵減壓至第1基準壓力並保持真空，並進一步減壓至比第1基準壓力低的第2基準壓力。控制器構成為，以在將複數個低溫泵中之某一個低溫泵保持真空之期間將另一個低溫泵減壓至第1基準壓力的方式，根據某一個低溫泵的壓力感測器的測定壓力來開啟另一個低溫泵的粗抽閥。

根據本發明的一態樣，提供一種低溫泵系統的控制裝置。低溫泵系統具備連接於共用的粗抽泵之複數個低溫泵。控制裝置具備控制器，該控制器構成為，藉由粗抽泵將複數個低溫泵依次減壓至第1基準壓力，將減壓至第1基準壓力之低溫泵保持真空，並藉由粗抽泵將複數個低溫泵進一步減壓至比第1基準壓力低的第2基準壓力。控制器構成為，在將複數個低溫泵中之某一個低溫泵保持真空之期間，將另一個低溫泵減壓至第1基準壓力。

根據本發明的一態樣，提供一種低溫泵系統的再生方法。低溫泵系統具備連接於粗抽泵之複數個低溫泵。再生方法具備如下步驟：藉由粗抽泵將複數個低溫泵依次減壓至第1基準壓力；將減壓至第1基準壓力之低溫泵保持真空；以及藉由粗抽泵將複數個低溫泵進一步減壓至比第1基準壓力低的第2基準壓力。減壓至第1基準壓力的步驟，係包括：在將複數個低溫泵中之某一個低溫泵保持真空之期間，將另一個低溫泵減壓至第1基準壓力。

另外，將以上構成要件的任意組合、本發明的構成要件或表述方式於方法、裝置、系統等之間彼此替換，亦作為本發明的實施態樣係有效的。 [發明之效果]

依本發明，能夠縮短低溫泵系統的再生時間。

以下，參閱圖式，對用於實施本發明的形態進行詳細說明。在說明及圖式中，對相同或等同之構成要件、構件及處理標註同一符號，並適當地省略重複說明。圖示之各部分的比例或形狀是為了便於說明而適當設定的，除非另有說明，否則不會被限定性地解釋。實施形態為示例，對本發明的範圍不作任何限定。實施形態中記載之所有特徵及其組合未必限定為發明的本質性部分。

圖1係概略顯示實施形態之低溫泵系統之圖。圖2係概略顯示圖1所示之低溫泵系統的低溫泵之圖。

低溫泵系統100具備複數個低溫泵10和控制該等低溫泵10之控制器20。低溫泵10安裝於例如離子植入裝置、濺鍍裝置、蒸鍍裝置或其他真空程序裝置的真空腔室，為了將真空腔室內部的真空度提高至所期望的真空程序中所要求之水準而被使用。例如，在真空腔室中實現10^-5 Pa至10^-8 Pa程度的高真空度。控制器20構成為與複數個低溫泵10為不同個體之控制裝置。或者，亦可在各低溫泵10上一體地設置有控制器，將該等複數個控制器結合而構成控制器20。

在圖1所示例中，低溫泵系統100由4台低溫泵10構成，但是低溫泵10的數量並不受特別限定。該等複數個低溫泵可以分別設置於不同的真空腔室中，亦可設置於同一真空腔室中。

如圖2所示，低溫泵10具備壓縮機12、冷凍機14、低溫泵容器16及低溫板18。又，低溫泵10具備壓力感測器22、粗抽閥24、清洗閥26、通氣閥28，該等設置於低溫泵容器16中。

壓縮機12構成為從冷凍機14回收冷媒氣體，將所回收之冷媒氣體進行升壓，再次將冷媒氣體供給到冷凍機14。冷凍機14亦被稱為膨脹機或冷頭(cold head)，與壓縮機12一同構成極低溫冷凍機。壓縮機12與冷凍機14之間的冷媒氣體的循環係藉由冷凍機14內的冷媒氣體的適當之壓力變動和容積變動的組合來進行的，藉此構成製冷之熱力學循環，使冷凍機14的冷卻台冷卻至所期望的極低溫。藉此，能夠將與冷凍機14的冷卻台熱耦合之低溫板18冷卻至目標冷卻溫度(例如10K～20K)。冷媒氣體通常係氦氣，但是亦可使用適合之其他氣體。為了便於理解，圖2中用箭頭來表示冷媒氣體的流動方向。作為一例，極低溫冷凍機係二段式的吉福特-麥克馬洪(Gifford-McMahon；GM)冷凍機，但是亦可以係脈衝管冷凍機、斯特林冷凍機或其他類型的極低溫冷凍機。

低溫泵容器16係一種真空容器，其被設計成在低溫泵10的真空排氣運轉中保持真空，並可承受周圍環境的壓力(例如大氣壓)。低溫泵容器16具備：具有吸氣口17之低溫板容納部16a和冷凍機容納部16b。低溫板容納部16a具有吸氣口17開放且其相反側封閉之圓頂狀形狀，低溫板18與冷凍機14的冷卻台一同容納於其內部。冷凍機容納部16b具有圓筒狀形狀，其一端固定於冷凍機14的室溫部，另一端連接於低溫板容納部16a，冷凍機14插入其內部。吸氣口17經由閘閥(未圖示)連接於真空程序裝置的真空腔室。從低溫泵10的吸氣口17進入之氣體藉由凝結或吸附被捕集到低溫板18。由於低溫板18的配置、形狀等之低溫泵10的結構能夠適當地採用各種公知的結構，因此在此不作詳述。

在低溫泵10的真空排氣運轉中，控制器20可以根據低溫板18的冷卻溫度來控制冷凍機14。在低溫泵容器16內可以設置有測定低溫板18的溫度之溫度感測器23，控制器20可以與溫度感測器23連接，以接收表示低溫板18的測定溫度之溫度感測器輸出訊號。

又，在低溫泵10的再生運轉中，控制器20可以根據低溫泵容器16內的壓力(或者，按照需要，根據低溫板18的溫度及低溫泵容器16內的壓力)來控制冷凍機14、粗抽閥24、清洗閥26、通氣閥28。控制器20亦可與壓力感測器22連接，以接收表示低溫泵容器16內的測定壓力之壓力感測器輸出訊號。粗抽閥24、清洗閥26、通氣閥28分別按照從控制器20輸入之指令訊號而開閉。

詳細內容雖隨後敘述，控制器20構成為關於複數個低溫泵10的每一個，根據由該低溫泵10的壓力感測器22測定之測定壓力來控制該低溫泵10的粗抽閥24，以藉由粗抽泵32將該低溫泵10減壓至第1基準壓力並保持真空，並進一步減壓至比第1基準壓力低的第2基準壓力。控制器20構成為，以在將複數個低溫泵10之某一個低溫泵10保持真空之期間將另一個低溫泵10減壓至第1基準壓力的方式，根據某一個低溫泵10的壓力感測器22的測定壓力來開啟另一個低溫泵10的粗抽閥24。控制器20構成為將某一個低溫泵10的壓力感測器22的測定壓力與第1基準壓力進行比較，在測定壓力低於第1基準壓力之情況下，開啟另一個低溫泵10的粗抽閥24。

控制器20的內部結構中，作為硬體結構可藉由以電腦的CPU或記憶體為代表之元件或電路來實現，作為軟體結構可藉由電腦程式等來實現，但是在圖中適當地繪製成藉由它們的協作來實現之功能方塊。本領域技術人員當然可以理解，該等功能方塊係藉由硬體、軟體的組合以各種形式來實現的。

例如，控制器20能夠藉由CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)、微型電腦等的處理器(硬體)、處理器(硬體)執行之軟體程式的組合進行安裝。該種硬體處理器例如可以由FPGA(Field Programmable Gate Array：現場可編程邏輯閘陣列)等的可編程邏輯設備構成，亦可以係如同可編程邏輯控制器(PLC)之控制電路。軟體程式可以係用於使控制器20執行低溫泵10的再生之電腦程式。

壓力感測器22測定低溫泵容器16內的壓力，並生成壓力感測器輸出訊號。壓力感測器22安裝於低溫泵容器16，例如安裝於冷凍機容納部16b。壓力感測器22具有包括真空(例如，低溫泵10的動作開始壓力1～10Pa)和大氣壓兩者之寬廣的測量範圍。較佳為至少將在再生處理中可能生成之壓力範圍包括在測量範圍內。在本實施形態中，作為壓力感測器22而使用大氣壓皮拉尼真空規(可以測定大氣壓之皮拉尼真空計)。或者，壓力感測器22可以係例如水晶真空計(crystal gauge)、或者根據氣體與感測器的相互作用來間接測定壓力之其他壓力感測器。

參閱圖1及圖2，粗抽閥24安裝於低溫泵容器16，例如安裝於冷凍機容納部16b。又，低溫泵系統100具備粗抽排氣管路30。粗抽排氣管路30具備：複數個低溫泵所使用之共用的粗抽泵32、和從各低溫泵10的粗抽閥24匯合到共用的粗抽泵32之粗抽配管34。粗抽閥24藉由粗抽配管34連接於粗抽泵32。粗抽泵32係用於將低溫泵10真空抽吸至其動作開始壓力之真空泵。當粗抽閥24藉由控制器20的控制而開放時，低溫泵容器16連通於粗抽泵32，當粗抽閥24關閉時，低溫泵容器16與粗抽泵32被阻斷。開啟粗抽閥24並使粗抽泵32進行動作，藉此能夠對低溫泵10進行減壓。

清洗閥26安裝於低溫泵容器16，例如安裝於低溫板容納部16a。清洗閥26連接於在低溫泵10的外部設置之淨化氣體供給裝置(未圖示)。當清洗閥26藉由控制器20的控制而開放時，淨化氣體供給到低溫泵容器16，當清洗閥26關閉時，對低溫泵容器16的淨化氣體的供給被阻斷。淨化氣體可以係例如氮氣或其他乾燥氣體，淨化氣體的溫度例如被調整為室溫，或者可以被加熱為比室溫更高的溫度。藉由開啟清洗閥26並將淨化氣體導入到低溫泵容器16，能夠將低溫泵10進行升壓。又，能夠將低溫泵10從極低溫升溫至室溫或比其更高的溫度。

通氣閥28安裝於低溫泵容器16，例如安裝於冷凍機容納部16b。通氣閥28可以藉由控制而開閉，並且可以藉由低溫泵容器16內外的壓差而機械性開啟。通氣閥28例如係常閉型控制閥，構成為還具有所謂安全閥的功能。由於低溫泵10的外部環境通常係大氣壓，因此當低溫泵容器16內的壓力達到大氣壓或比其稍微高的壓力時，通氣閥28可藉由控制而開啟或者機械性開啟，從低溫泵10的內部向外部排出流體，而釋放內部壓力。

圖3係用於說明實施形態之低溫泵系統的再生方法之流程圖。再生方法包括升溫製程(S10)、排出製程(S20)及冷卻製程(S30)，係在控制器20的控制下在複數個低溫泵10並行執行。另外，低溫泵系統100的所有低溫泵10不必同時再生，控制器20亦可構成為一邊使一部分低溫泵10持續真空排氣運轉，一邊使其餘的低溫泵10再生。

在升溫製程(S10)中，藉由經由清洗閥26供給到低溫泵容器16之淨化氣體或其他加熱機構，低溫泵10從極低溫升溫至室溫或比其高的再生溫度(例如，約290K至約300K)。同時，由於捕集到低溫泵10之氣體再次氣化，並且被供給淨化氣體，因此低溫泵容器16內的壓力朝向大氣壓或比其稍微高的壓力增加。在升溫製程中，被供給之淨化氣體及藉由加熱再氣化之氣體從低溫泵容器16通過通氣閥28排出到外部。在升溫製程中，通常粗抽閥24關閉。

在升溫製程中，關於各低溫泵10，控制器20構成為將由該低溫泵10的溫度感測器23測定之測定溫度與再生溫度進行比較，在測定溫度超過再生溫度之情況下，判定為對該低溫泵10升溫完畢。在測定溫度低於再生溫度之情況下，控制器20繼續升溫製程。控制器20可構成為，當測定溫度超過再生溫度時，立即結束升溫製程，並開始排出製程。取而代之，控制器20亦可構成為，經過所謂延長淨化(亦即，即使在測定溫度超過再生溫度之後，仍持續一定時間淨化氣體的供給)再從升溫製程轉移到排出製程。當升溫製程結束時，低溫泵容器16內的壓力變為大氣壓或比其稍微高的壓力。

在排出製程(S20)中，各低溫泵10藉由複數個階段的減壓製程逐步減壓。排出製程包括例如第1減壓製程(S21)、第2減壓製程(S22)及第3減壓製程(S23)，藉由控制器20對每個低溫泵10依次執行該等減壓製程。減壓通過粗抽閥24而藉由粗抽泵32進行。在排出製程中，除了供給淨化氣體時以外，通氣閥28通常關閉。

在第1減壓製程中，低溫泵容器16從大氣壓減壓至第1基準壓力，並在第1基準壓力下執行第1升壓率測試。在第1減壓製程中，亦可進行所謂粗抽和淨化(亦即，交替進行1次以上通過粗抽閥24之低溫泵容器16的真空抽吸和通過清洗閥26之淨化氣體的供給)。持續進行第1減壓製程直至在第1升壓率測試中合格。若在第1升壓率測試中合格，則低溫泵10轉移到第2減壓製程。

在第2減壓製程中，低溫泵容器16從第1基準壓力減壓至第2基準壓力，並在第2基準壓力下執行第2升壓率測試。持續進行第2減壓製程直至在第2升壓率測試中合格。若在第2升壓率測試中合格，則低溫泵10轉移到第3減壓製程。同樣地，在第3減壓製程中，低溫泵容器16從第2基準壓力減壓至第3基準壓力，並在第3基準壓力下執行第3升壓率測試。持續進行第3減壓製程直至在第3升壓率測試中合格。若在第3升壓率測試中合格，則低溫泵10轉移到冷卻製程。在第2減壓製程及第3減壓製程中，清洗閥26關閉，已經可以不供給淨化氣體。

另外，眾所周知，在升壓率(Rate of Rise；RoR)測試中，將低溫泵容器16保持真空，當經過既定時間時檢測壓力從基準壓力上升之大小，若該壓力上升的大小小於閾值，則判定為合格，若為閾值以上，則判定為不合格。為了將低溫泵容器16保持真空，設置於低溫泵10之閥全部關閉。

第1基準壓力、第2基準壓力、第3基準壓力分別預先設定。第2基準壓力係比第1基準壓力低的壓力值，第3基準壓力係比第2基準壓力低的壓力值。第1基準壓力可以選自例如600～50Pa的範圍。第2基準壓力可以選自例如100～10Pa的範圍。第3基準壓力可以選自例如10～1Pa的範圍。

在冷卻製程(S30)中，低溫泵10從再生溫度再次冷卻至極低溫。如此再生完畢，低溫泵10能夠再次開始真空排氣運轉。

圖4係表示實施形態之等待表的一例之圖。控制器20具備第1等待表41，其決定複數個低溫泵10使用粗抽泵32之順序。在低溫泵系統100具有N台(N為自然數)低溫泵10之情況下，第1等待表41係將各低溫泵10的識別資訊(例如識別編號1～N)與順序建立對應關聯之資料。

在本實施形態中，控制器20構成為根據複數個低溫泵10的升溫完畢順序來決定第1等待表41。因此，第1等待表41在再生中(亦即，在升溫製程中)生成。第1等待表41在排出製程的前半部分被使用，至少在第1減壓製程中被使用。

圖4中例示出關於4台低溫泵(1)～(4)之升溫製程以低溫泵(3)、(2)、(1)、(4)的順序升溫完畢之情況。按照升溫製程較快完畢之順序(按照升溫製程所需時間的由短到長的順序)，在第1等待表41中排序為低溫泵(3)、(2)、(1)、(4)。從而，排出製程(亦即，第1減壓製程)按照第1等待表41以低溫泵(3)、(2)、(1)、(4)的順序依次開始。

又，控制器20具備第2等待表42，其決定複數個低溫泵10使用粗抽泵32之順序。第2等待表42不同於第1等待表41。第2等待表42亦為將各低溫泵10的識別資訊(例如識別編號)與順序建立對應關聯之資料。

在本實施形態中，控制器20構成為根據複數個低溫泵10的前一次再生完畢的順序來決定第2等待表42。因此，第2等待表42在再生前預先生成。第2等待表42在排出製程的後半部分被使用，至少在第3減壓製程、例如第2減壓製程之後被使用。在第2等待表42中，複數個低溫泵10被分成複數個組，並對每一組決定順序。換言之，第2等待表42能夠將一個以上的低溫泵10設定為相同的順序。優先處理第1組低溫泵10，在處理第1組低溫泵10之後處理第2組低溫泵10。取而代之，亦可對一組內的低溫泵10設定順序。

圖4中例示出前一次再生按低溫泵(3)、(2)、(1)、(4)的順序完畢之情況。又，關於低溫泵(3)和(2)，在相同程度的時間內冷卻完畢，關於低溫泵(1)和(4)，比低溫泵(3)和(2)慢，然而該等兩個在相同程度的時間內冷卻完畢。在第2等待表42中，按照再生、亦即冷卻製程較慢完畢之順序(冷卻製程所需時間的由長到短的順序)，低溫泵(1)和(4)被排序為第1組，低溫泵(3)和(2)被排序為第2組。從而，第2減壓製程(或第3減壓製程)按照第2等待表42先對第1組低溫泵(1)和(4)執行，然後對第2組低溫泵(3)和(2)執行。

圖5係顯示圖3所示之第1減壓製程的一例之流程圖。第1減壓製程從第1等待表41中之第1順位的低溫泵10開始執行。如圖5所示，控制器20關閉清洗閥26，並開啟粗抽閥24(S40)。如此進行低溫泵10的第1減壓。第1減壓歷時第1減壓時間(例如幾十秒到一分鐘程度)。控制器20具有計時器，在開啟粗抽閥24之後經過第1減壓時間時，關閉粗抽閥24(S41、S42)。

控制器20將低溫泵10的測定壓力P與第1基準壓力P1進行比較(S44)。測定壓力P藉由壓力感測器22測定並輸入到控制器20。第1基準壓力P1例如為300Pa。在測定壓力P為第1基準壓力P1以上的情況下(S44中的“否”)，控制器20開啟清洗閥26(S46)。在該情況下，低溫泵10以被供給淨化氣體之狀態待機，直至再次執行第1減壓製程。在測定壓力P恢復到大氣壓時或經過既定時間之後，控制器20可以關閉清洗閥26。然後，藉由再次進行第1減壓製程而進行粗抽和淨化。

另一方面，在測定壓力P低於第1基準壓力P1之情況下(S44中的“是”)，控制器20參閱第1等待表41並按照第1等待表41選擇下一個順位的低溫泵10(在先進行第1減壓製程之低溫泵10係第1順位的低溫泵10之情況下，第1等待表41中之第2順位的低溫泵10)，並對所選擇之低溫泵10開始進行第1減壓製程(S48)。亦即，控制器20關閉第1等待表41中之下一個低溫泵10的清洗閥26，並開啟粗抽閥24(S40)。如此進行低溫泵10的第1減壓(亦即，減壓到第1基準壓力P1)。

又，控制器20對先進行第1減壓製程之低溫泵10執行第1升壓率測試(S50)。如上所述，在第1升壓率測試中，當藉由關閉粗抽閥24將低溫泵10保持真空並經過第1既定時間時，檢測壓力從第1基準壓力P1上升之大小，若該壓力上升的大小小於第1閾值，則判定為合格，若為第1閾值以上，則判定為不合格。在第1升壓率測試中合格之情況下，控制器20將第1合格旗標變更為開啟(ON) (S52)。低溫泵10保持真空狀態。在第1升壓率測試中不合格之情況下，控制器20開啟清洗閥26(S46)。另外，第1合格旗標的初始值為關閉(OFF)，在第1升壓率測試中不合格之情況下，第1合格旗標保持關閉。

如此，控制器20對複數個低溫泵10依次執行第1減壓製程。第1等待表41中之最後(第N順位)的低溫泵10的第1減壓製程之後，再次返回到第1順位的低溫泵10。

在第1順位的低溫泵10的第1合格旗標關閉之情況下，控制器20再次執行第1順位的低溫泵10的第1減壓製程。在第1順位的低溫泵10的第1合格旗標開啟之情況下，控制器20跳過第1順位的低溫泵10的第1減壓製程，並轉移到第2順位的低溫泵10。同樣地，關於第2順位的低溫泵10及其後面順位的低溫泵10也是依序，在第1合格旗標關閉之情況下，再次進行第1減壓製程，在第1合格旗標開啟之情況下，跳過第1減壓製程轉移到下一個低溫泵10。若所有低溫泵10的第1合格旗標開啟，則控制器20結束第1減壓製程，並開始第2減壓製程。

圖6係顯示圖3所示之第2減壓製程的一例之流程圖。第2減壓製程從第2等待表42中之第1組低溫泵10開始執行。在第1組中包括兩個以上的低溫泵10之情況下，任意選擇其中一個低溫泵10(或者在第1組中決定好順序之情況下，按照該順序來選擇低溫泵10)。如圖6所示，控制器20關閉清洗閥26，並開啟粗抽閥24(S60)。如此進行低溫泵10的第2減壓。第2減壓歷時第2減壓時間(例如幾十分鐘程度)。亦即，在開啟粗抽閥24之後經過第2減壓時間時，控制器20關閉粗抽閥24(S61、S62)。

控制器20將低溫泵10的測定壓力P與第2基準壓力P2進行比較(S64)。第2基準壓力P2例如為50Pa。在測定壓力P為第2基準壓力P2以上的情況下(S64中的“否”)，控制器20檢查其他低溫泵10的粗抽閥24是否關閉(S66)。在其他任一個低溫泵10的粗抽閥24開啟之情況下(S66中的“否”)，控制器20再次檢查粗抽閥24(S66)。在其他所有低溫泵10的粗抽閥24關閉之情況下(S66中的“是”)，再次執行第2減壓製程。

另一方面，在測定壓力P低於第2基準壓力P2之情況下(S64中的“是”)，控制器20參閱第2等待表42並按照第2等待表42選擇下一個順位的低溫泵10(在對第1組低溫泵10進行第2減壓製程之情況下，第1組中所包括之另一個低溫泵10)，並對所選擇之低溫泵10開始進行第2減壓製程(S68)。控制器20亦可從第1組中隨機選擇另一個低溫泵10，亦可按照第1組中的順序進行選擇，或者亦可根據優先度進行選擇(例如，可以以關閉粗抽閥24之後的經過時間長的低溫泵優先的方式進行選擇)。然而，在第1組中所包括之低溫泵10僅為一個之情況下，控制器20跳過此步驟(S68)。

又，關於先進行第2減壓製程之低溫泵10，控制器20執行第2升壓率測試(S70)。在第2升壓率測試中，當藉由關閉粗抽閥24將低溫泵10保持真空並經過第2既定時間時，檢測壓力從第2基準壓力P2上升之大小，若該壓力上升的大小小於第2閾值，則判定為合格，若為第2閾值以上，則判定為不合格。在第2升壓率測試中合格之情況下，控制器20將第2合格旗標變更為開啟(S72)。低溫泵10保持真空狀態。在第2升壓率測試中不合格之情況下，控制器20檢查另一個低溫泵10的粗抽閥24是否關閉(S66)。第2合格旗標的初始值為關閉，在第2升壓率測試中不合格之情況下，第2合格旗標保持關閉。

如此，控制器20對第1組低溫泵10依次執行第2減壓製程。若第1組的所有低溫泵10的第2合格旗標開啟，則控制器20對第1組低溫泵10結束第2減壓製程，並開始第3減壓製程。

第3減壓製程與第2減壓製程相同。然而，使用第3減壓製程的參數，以代替在第2減壓製程中使用之參數。亦即，使用第3減壓時間及第3基準壓力，以代替第2減壓時間及第2基準壓力。第3基準壓力例如為10Pa。又，執行第3升壓率測試，以代替第2升壓率測試。在第3升壓率測試中合格之情況下，控制器20將該低溫泵10的第3合格旗標變更為開啟，並開始冷卻製程。

控制器20對第1組低溫泵10依次執行第3減壓製程，若第1組的所有低溫泵10的第3合格旗標開啟，則控制器20對第2組的低溫泵10執行第2減壓製程、第3減壓製程及冷卻製程。當對所有組結束冷卻製程時，低溫泵系統100的再生完畢。

以上，對實施形態之低溫泵系統100的結構進行了描述。接著，對其動作進行說明。

藉由持續真空排氣運轉，氣體蓄積於低溫泵10中。為了將所蓄積之氣體排出到外部，低溫泵10再生。當開始再生時，設置於吸氣口17之閘閥關閉，低溫泵10與真空程序裝置的真空腔室被阻斷。

複數個低溫泵10同時開始再生且並行地升溫。所捕集之氣體的量可能在每個低溫泵10中不同。捕集到大量氣體之低溫泵10的升溫費時。又，低溫泵系統100有時包括不同尺寸的低溫泵10，例如，一部分低溫泵10的直徑為8英吋，另一部分的低溫泵的直徑為12英吋。大型低溫泵10在升溫時比小型低溫泵需要更長時間。即使係相同尺寸的低溫泵10，由於各自的差異，在每個低溫泵10的動作中亦可能存在微小差異。根據該等情況，即使同時開始複數個低溫泵10的再生，該等低溫泵10彼此升溫完畢之時刻亦不同，此外，再生的各製程並不完全同步，每個低溫泵10再生完畢之時刻亦不同。

在排出製程中，藉由粗抽泵32使各低溫泵10排氣。粗抽泵32的台數在大多情況下比低溫泵10的台數少，通常僅為一台。由於複數個低溫泵10的再生彼此不同步，因此在排出製程的某一時點，各低溫泵10具有之壓力亦可能彼此不同。亦即，在不同之低溫泵10之間可能產生壓力差。假設，若同時開啟複數個低溫泵10的粗抽閥24並將該等低溫泵10同時連接於粗抽泵32，則由於低溫泵10之間的壓力差，可能產生從相對高壓的低溫泵10通過粗抽排氣管路30朝向相對低壓的低溫泵10之逆流。這種氣體的逆流可能成為再生時間增加、低溫泵10污染的原因，因此是不期望的。因此，粗抽泵32同時僅連接於一台低溫泵10。因此，控制器20構成為當某一個低溫泵10的粗抽閥24開啟時，關閉除此以外的所有低溫泵10的粗抽閥24。

依升溫製程完畢了之低溫泵10的順序開始進行排出製程。因此，在排出製程的起初，僅先升溫完畢之一台或少數台的低溫泵10列在第1等待表41中，並從該等開始第1減壓製程。隨著升溫完畢了之低溫泵10增加，該等低溫泵10也被列在第1等待表41中，參與第1減壓製程之低溫泵10的台數亦增加。

按照第1等待表41，在第1減壓製程中，同時進行某一個低溫泵10的真空保持(及第1升壓率測試)和另一個低溫泵10的第1減壓。在第1減壓製程的某一時點，當在一台低溫泵10執行第1減壓時，其餘的低溫泵10在減壓至第1基準壓力之後被保持真空，或者被導入淨化氣體並保持大氣壓。在保持真空之低溫泵10中，由於吸附到該低溫泵10內的表面上之氣體分子的脫離，壓力可能從第1基準壓力稍微提高。若所有低溫泵10在第1升壓率測試中合格，則開始第2減壓製程。

按照第2等待表42，冷卻製程的所需時間長的低溫泵10優先進行第2減壓製程和第3減壓製程。在第2減壓製程中，亦同時進行某一個低溫泵10的真空保持(及第2升壓率測試)和另一個低溫泵10的第2減壓。在第2減壓製程的某一個時點，當在一台低溫泵10執行第2減壓時，其餘的低溫泵10中，尚未開始第2減壓製程之低溫泵10以第1基準壓力或比其稍微高的壓力保持真空，除此以外的低溫泵10以第2基準壓力或比其稍微高的壓力保持真空。

對在第2升壓率測試中合格之低溫泵10開始進行第3減壓製程。同樣地，在第3減壓製程中，亦同時進行某一個低溫泵10的真空保持(及第3升壓率測試)和另一個低溫泵10的第3減壓。在第3減壓製程的某一時點，當在一台低溫泵10進行第3減壓時，其餘的低溫泵10分別以與減壓製程的階段對應之壓力保持真空。

對第3升壓率測試中為合格之低溫泵10開始進行冷卻製程。第2減壓製程和第3減壓製程是冷卻製程的所需時間長的低溫泵10優先進行，因此冷卻製程也是其所需時間長的低溫泵10先進行。如此，當對所有低溫泵10結束冷卻製程時，低溫泵系統100的再生完畢，重新開始真空排氣運轉。

在此，可以比較如下情況：關於一台低溫泵10，從大氣壓一口氣減壓至目標壓力之情況；和在減壓中途在中間壓力下一度中斷而暫時待機(暫時保持真空)，重新開始減壓以最終減壓至目標壓力之情況。由於中途中斷並待機，當然可以預想後者減壓至目標壓力所需時間更長。然而，本發明人藉由實驗發現，會有前者和後者的所需時間幾乎沒有差異的情形。本發明人基於該新發現而提案如下：使某一個低溫泵10在中間壓力下待機，在此期間使其他低溫泵10利用粗抽泵32。藉此，可期待能夠縮短在複數個低溫泵10再生時所需總時間。

圖7(a)至圖7(d)係顯示用粗抽泵對低溫泵進行減壓時的壓力的時間變化之曲線圖。各圖表示由本發明者進行之實驗結果。圖7(a)顯示從大氣壓(10⁵ Pa)一口氣減壓至目標壓力(10Pa)時的壓力變化。圖7(b)顯示從大氣壓減壓之中途在中間壓力(50Pa)下中斷並待機1分鐘，重新開始減壓以減壓至目標壓力時的壓力變化。圖7(c)及圖7(d)分別顯示將待機時間設為3分鐘、5分鐘時的壓力變化。

如圖7(a)所示，在從大氣壓一口氣減壓至目標壓力時，約需要7分鐘。如圖7(b)所示，即使在50Pa的中間壓力下待機1分鐘時，減壓至目標壓力所需時間亦為約7分鐘。令人驚訝的是，儘管中途待機，與一口氣減壓時相比，減壓至目標壓力所需時間仍不變。若從所需時間中減去待機時間，則成為低溫泵占用粗抽泵之時間。在圖7(a)中，占用時間為7分鐘，相對於此，在圖7(b)中，占用時間縮短為6分鐘。同樣地，如圖7(c)所示，當在中間壓力下待機3分鐘時，減壓至目標壓力所需時間約為7分半鐘，粗抽泵占用時間縮短為4分半鐘。如圖7(d)所示，當在中間壓力下待機5分鐘時，減壓至目標壓力所需時間約為9分鐘，粗抽泵占用時間縮短為4分鐘。

藉由將待機時間利用於其他低溫泵的減壓中，粗抽泵的時間利用效率提高。在從大氣壓一口氣減壓至目標壓力時僅可以減壓一台低溫泵之時間內，能夠減壓另一台(或者更多的)低溫泵。作為示例，在具有4台低溫泵之低溫泵系統中，在將該等4個低溫泵依次一口氣減壓之情況下，總減壓所需時間約為28分鐘。相對於此，當在50Pa的中間壓力下待機5分鐘時，由於各低溫泵的粗抽泵占用時間為4分鐘，總減壓所需時間理想上可以縮短至16分鐘。

由於在待機時間的期間低溫泵保持真空，因此低溫泵內的壓力藉由吸附到低溫泵內的表面上之氣體分子的脫離而稍微提高。在圖7(b)中，藉由保持真空1分鐘，壓力上升至約100Pa。在圖7(c)中，藉由保持真空3分鐘，壓力上升至約105Pa。在圖7(d)中，藉由保持真空5分鐘，壓力上升至約105Pa。

根據圖7(b)至圖7(d)可知，與即將保持真空之前相比，在保持真空後剛重新開始減壓之後，減壓速度變大。這應是由真空保持中的氣體分子脫離所引起的。脫離後之氣體可能再次吸附到低溫泵內的表面。然而，在這種再吸附中，氣體分子是在表面的深度方向上之淺區域被吸附。因此，當重新開始減壓時容易再次脫離，並且容易從低溫泵排出。當不是保持真空而是將低溫泵保持於大氣壓下之情況下，當重新開始減壓時無法獲得這種減壓速度的提高。

圖8(a)至圖8(c)係顯示用粗抽泵對低溫泵進行減壓時的壓力的時間變化之曲線圖。圖8(a)至圖8(c)中示出當將中間壓力設為20Pa且將待機時間設為1分鐘、3分鐘、5分鐘時的壓力變化。如圖8(a)所示，當在20Pa的中間壓力下待機1分鐘時，減壓至目標壓力所需時間約為7分鐘，粗抽泵占用時間為6分鐘。在圖8(b)中，當在中間壓力下待機3分鐘時，減壓至目標壓力所需時間約為8分半鐘，粗抽泵占用時間為5分半鐘。在圖8(c)中，當在中間壓力下待機5分鐘之情況下，減壓至目標壓力所需時間約為10分半鐘，粗抽泵占用時間為5分半鐘。從而，即使將中間壓力設定為不同的值，仍可期待能夠縮短相同的時間。

如以上說明，根據本實施形態，控制器20構成為藉由粗抽泵32將複數個低溫泵10依次減壓至第1基準壓力，將減壓至第1基準壓力之低溫泵10保持真空，並進一步藉由粗抽泵32將複數個低溫泵10減壓至比第1基準壓力低的第2基準壓力。而且，控制器20構成為在將複數個低溫泵10中之某一個低溫泵10保持真空之期間，將另一個低溫泵10減壓至第1基準壓力。

更具體而言，控制器20關於複數個低溫泵10的每一個，根據由該低溫泵10的壓力感測器22測定之測定壓力來控制該低溫泵10的粗抽閥24，以藉由粗抽泵32將該低溫泵10減壓至第1基準壓力並保持真空，並進一步減壓至比第1基準壓力低的第2基準壓力。控制器20構成為，以在將複數個低溫泵10中之某一個低溫泵10保持真空之期間將另一個低溫泵10減壓至第1基準壓力的方式，根據某一個低溫泵10的壓力感測器22的測定壓力來開啟另一個低溫泵10的粗抽閥24。例如，控制器20構成為將某一個低溫泵10的壓力感測器22的測定壓力與第1基準壓力進行比較，在測定壓力低於第1基準壓力之情況下，開啟另一個低溫泵10的粗抽閥24。

如此，藉由組合某一個低溫泵10在中間壓力下的待機(真空保持)和另一個低溫泵10減壓至中間壓力，能夠提高粗抽泵32的時間利用效率，並能夠縮短再生時間。

控制器20具備第1等待表41，其決定複數個低溫泵10使用粗抽泵32之順序。控制器20構成為按照第1等待表41選擇某一個低溫泵10，作為另一個低溫泵10是選擇第1等待表41中之某一個低溫泵10的下一個低溫泵10。由於按照第1等待表41選擇之低溫泵10的粗抽閥24被開啟，因此可以避免同時開啟複數個粗抽閥24(亦即，將複數個低溫泵10同時連接於粗抽泵32)。

控制器20構成為根據複數個低溫泵10的升溫完畢順序來決定第1等待表41。各低溫泵10具備測定該低溫泵10內的溫度之溫度感測器23。控制器20構成為將由該低溫泵10的溫度感測器23測定之測定溫度與再生溫度進行比較，在測定溫度超過再生溫度之情況下，判定為對該低溫泵10升溫完畢。

藉此，能夠將複數個低溫泵10依升溫較快完畢之低溫泵10優先的順序排列在第1等待表41中。由於能夠從升溫完畢了之低溫泵10迅速依次開始排出製程，因此能夠縮短再生時間。

控制器20具備第2等待表42，其決定複數個低溫泵10使用粗抽泵32之順序且不同於第1等待表41。控制器20按照第2等待表42選擇複數個低溫泵10中的一個低溫泵10，並根據由所選擇之低溫泵10的壓力感測器22測定之測定壓力來控制所選擇之低溫泵10的粗抽閥24，以將所選擇之低溫泵10減壓至第2基準壓力並保持真空，並進一步減壓至比第2基準壓力低的第3基準壓力。在此同時，控制器20構成為，以在將所選擇之低溫泵10保持真空之期間將第2等待表42中之所選擇之低溫泵10的下一個低溫泵10減壓至第2基準壓力的方式，根據所選擇之低溫泵10的壓力感測器22的測定壓力來開啟下一個低溫泵10的粗抽閥24。藉此，關於第2減壓製程，亦藉由組合真空保持和減壓，能夠提高粗抽泵32的時間利用效率，並能夠縮短再生時間。

控制器20構成為根據複數個低溫泵10的前一次再生完畢的順序來決定第2等待表42。藉此，能夠將複數個低溫泵10依再生完畢或冷卻完畢需要長時間之低溫泵10優先的順序排列在第2等待表42中。由於再生完畢費時之低溫泵10優先再冷卻，因此能夠縮短再生時間。

控制器20構成為關於複數個低溫泵10的每一個，在將該低溫泵10保持真空之期間，根據該低溫泵10的壓力感測器22的測定壓力，在第1基準壓力下對該低溫泵10執行第1升壓率測試。藉此，同時進行某一個低溫泵10的第1升壓率測試和另一個低溫泵10的減壓。這亦有助於縮短再生時間。

在既有的再生順序，對每個低溫泵，可能從大氣壓連續減壓至最終目標壓力(例如，低溫泵的動作開始壓力)。在該情況下，根據本發明人的經驗，根據低溫泵的尺寸、個體差等各種情況，可能會出現失去對粗抽泵的競爭力之低溫泵。與其他低溫泵相比，該低溫泵的再生完畢顯著延遲，如此低溫泵系統的總再生時間可能大幅延長。

相對於此，在本實施形態中，控制器20構成為在複數個低溫泵10全部在第1升壓率測試中合格之情況下，將複數個低溫泵10依次進一步減壓至第2基準壓力。藉由在對所有低溫泵10使第1減壓製程完畢之後進入第2減壓製程，能夠避免出現失去對粗抽泵32的競爭力之低溫泵10，並能夠縮短再生時間。

在本實施形態中，第1基準壓力選自600～50 Pa的範圍，第2基準壓力選自100～10Pa的範圍。藉此，可以期待粗抽泵的利用效率提高和藉此縮短再生時間之有益之效果。又，第1基準壓力由於比水的三相點壓力(611Pa)低，因此可以避免第1減壓製程中之水蒸氣的液化。低溫泵10通常具有活性碳作為吸附材料，為了藉由再生使活性碳有效地脫水，第1基準壓力為300Pa以下為較佳。

以上，根據實施例對本發明進行了說明。本發明並不限定於上述實施形態而可以進行各種設計變更，對本領域技術人員而言，可以理解能夠進行各種變形例，並且該等變形例亦包括於本發明的範圍內。與一個實施形態相關聯地已說明之各種特徵亦能夠適用於其他實施形態。藉由組合而生成之新實施形態一併具有組合實施形態各自的效果。

在上述實施形態中，再生的排出製程包括三個階段的減壓製程，但在某一實施形態中，排出製程可以藉由兩個階段的減壓製程而進行。在該情況下，第1基準壓力可以選自600～10Pa的範圍，較佳為選自300～20Pa的範圍。第2基準壓力可以選自作為低溫泵10的動作開始壓力之10～1Pa的範圍。

在上述實施形態中，第1等待表41按照在再生中升溫完畢的順序來生成，但是在某一實施形態中，第1等待表41可以在再生之前預先生成。例如，第1等待表41可以根據複數個低溫泵的前一次再生完畢的順序、或者根據前一次再生時冷卻所需時間的順序來決定。整個再生或冷卻所需時間應與升溫製程的所需時間相關聯。亦即，可以預想快速升溫之低溫泵被快速冷卻。從而，第1等待表41可以按照整個再生或冷卻所需時間由短到長的順序來決定。又，在第1等待表41中，複數個低溫泵10可以如第2等待表42分成複數個組。

又，在上述實施形態中，第2等待表42在再生之前預先生成，但是在某一實施形態中，可以在再生中生成。例如，第2等待表42可以根據第1等待表41來生成。如上所述，可以預想快速升溫之低溫泵被快速冷卻。從而，第2等待表42可以按照升溫製程的所需時間由長到短的順序來決定。例如，第2等待表42亦可以係與第1等待表41相反的順序。又，在第2等待表42中，可以如第1等待表41那樣，無需分組，而將複數個低溫泵10單純地排序。

在上述實施形態中，第1等待表41與第2等待表42不同，但是這不是必須的，亦可在整個排出製程使用一個相同的等待表。

根據實施形態，使用具體的術語對本發明進行了說明，但是實施形態僅示出本發明的原理、應用的一態樣，在實施形態中，在不脫離申請專利範圍中既定之本發明的思想之範圍內，可以容許複數個變形例或配置的變更。

10:低溫泵 20:控制器 22:壓力感測器 23:溫度感測器 24:粗抽閥 32:粗抽泵 41:第1等待表 42:第2等待表 100:低溫泵系統

[圖1]係概略顯示實施形態之低溫泵系統之圖。 [圖2]係概略顯示圖1所示之低溫泵系統的低溫泵之圖。 [圖3]係用於說明實施形態之低溫泵系統的再生方法之流程圖。 [圖4]係顯示實施形態之等待表的一例之圖。 [圖5]係顯示圖3所示之第1減壓製程的一例之流程圖。 [圖6]係顯示圖3所示之第2減壓製程的一例之流程圖。 [圖7(a)至圖7(d)]係顯示用粗抽泵對低溫泵進行減壓時的壓力的時間變化之曲線圖。 [圖8(a)至圖8(c)]係顯示用粗抽泵對低溫泵進行減壓時的壓力的時間變化之曲線圖。

10:低溫泵

16:低溫泵容器

20:控制器

22:壓力感測器

24:粗抽閥

30:粗抽排氣管路

32:粗抽泵

34:粗抽配管

100:低溫泵系統

Claims (11)

1. 一種低溫泵系統，係具備：複數個低溫泵，各低溫泵係具備將該低溫泵連接於共用的粗抽泵之粗抽閥、和測定該低溫泵內的壓力之壓力感測器；以及控制器，關於前述複數個低溫泵的每一個，根據由該低溫泵的壓力感測器測定之測定壓力來控制該低溫泵的粗抽閥，以藉由前述粗抽泵將該低溫泵減壓至第1基準壓力並保持真空，並進一步減壓至比前述第1基準壓力低的第2基準壓力，前述控制器構成為，以在將前述複數個低溫泵中之某一個低溫泵保持真空之期間將另一個低溫泵減壓至前述第1基準壓力的方式，根據前述某一個低溫泵的壓力感測器的測定壓力來開啟前述另一個低溫泵的粗抽閥。
2. 如請求項1所述之低溫泵系統，其中，前述控制器構成為，將前述某一個低溫泵的壓力感測器的測定壓力與前述第1基準壓力進行比較，在前述測定壓力低於前述第1基準壓力之情況下，開啟前述另一個低溫泵的粗抽閥。
3. 如請求項1或請求項2所述之低溫泵系統，其中，前述控制器具備決定前述複數個低溫泵使用前述粗抽泵之順序之第1等待表，按照前述第1等待表來選擇前述某一個低溫泵，作為前述另一個低溫泵是選擇前述第1等待 表中之前述某一個低溫泵的下一個低溫泵。
4. 如請求項3所述之低溫泵系統，其中，前述控制器構成為，根據前述複數個低溫泵的升溫完畢順序來決定前述第1等待表，各低溫泵係具備測定該低溫泵內的溫度之溫度感測器，前述控制器構成為，將由該低溫泵的溫度感測器測定之測定溫度與再生溫度進行比較，在前述測定溫度超過前述再生溫度之情況下，判定為對該低溫泵升溫完畢。
5. 如請求項3所述之低溫泵系統，其中前述控制器具備第2等待表，其決定前述複數個低溫泵使用前述粗抽泵之順序且不同於前述第1等待表，前述控制器構成為，按照前述第2等待表來選擇前述複數個低溫泵中的一個低溫泵，並根據由所選擇之低溫泵的壓力感測器測定之測定壓力來控制前述所選擇之低溫泵的粗抽閥，以將前述所選擇之低溫泵減壓至前述第2基準壓力並保持真空，並進一步減壓至比前述第2基準壓力低的第3基準壓力，並且構成為，以在將前述所選擇之低溫泵保持真空之期間將前述第2等待表中之前述所選擇之低溫泵的下一個低溫泵減壓至前述第2基準壓力的方式，根據前述所選擇之低溫泵的壓力感測器的測定壓力來開啟前述下一個低溫泵的粗抽閥。
6. 如請求項5所述之低溫泵系統，其中， 前述控制器根據前述複數個低溫泵的前一次再生完畢順序來決定前述第2等待表。
7. 如請求項1或請求項2所述之低溫泵系統，其中，前述控制器構成為，關於前述複數個低溫泵的每一個，在將該低溫泵保持真空之期間，根據該低溫泵的壓力感測器的測定壓力，在前述第1基準壓力下對該低溫泵執行第1升壓率測試。
8. 如請求項7所述之低溫泵系統，其中，前述控制器構成為，在前述複數個低溫泵全部在前述第1升壓率測試中合格之情況下，將前述複數個低溫泵依次進一步減壓至前述第2基準壓力。
9. 如請求項1或請求項2所述之低溫泵系統，其中，前述第1基準壓力選自600~50Pa的範圍，前述第2基準壓力選自100~10Pa的範圍。
10. 一種低溫泵系統的控制裝置，前述低溫泵系統具備連接於共用的粗抽泵之複數個低溫泵，前述控制裝置係具備控制器，前述控制器構成為，藉由前述粗抽泵將前述複數個低溫泵依次減壓至第1基準壓力，將減壓至前述第1基準壓力之低溫泵保持真空，並藉由前述粗抽泵將前述複數個低溫泵進一步減壓至比前述第1基準壓力低的第2基準壓力，前述控制器構成為，在將前述複數個低溫泵中的某一 個低溫泵保持真空之期間，將另一個低溫泵減壓至前述第1基準壓力。
11. 一種低溫泵系統的再生方法，前述低溫泵系統具備連接於共用的粗抽泵之複數個低溫泵，前述再生方法係具備如下步驟：藉由前述粗抽泵將前述複數個低溫泵依次減壓至第1基準壓力；將減壓至前述第1基準壓力之低溫泵保持真空；以及藉由前述粗抽泵將前述複數個低溫泵進一步減壓至比前述第1基準壓力低的第2基準壓力，減壓至前述第1基準壓力的步驟，係包括：在將前述複數個低溫泵中之某一個低溫泵保持真空之期間，將另一個低溫泵減壓至前述第1基準壓力。

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