特許 5963459 クライオポンプおよびクライオポンプの修理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5963459

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】クライオポンプおよびクライオポンプの修理方法

(51)【国際特許分類】

   F04B 37/08 20060101AFI20160721BHJP

   F04B 37/16 20060101ALI20160721BHJP

   F04B 39/00 20060101ALI20160721BHJP

【ＦＩ】

   F04B37/08

   F04B37/16 D

   F04B39/00 106A

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-18834(P2012-18834)

(22)【出願日】2012年1月31日

(65)【公開番号】特開2013-155715(P2013-155715A)

(43)【公開日】2013年8月15日

【審査請求日】2014年5月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】田中 秀和

【審査官】 田谷 宗隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１３３３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８１２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３０９１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０７４０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−０８９８７５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１０４３２０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ３７／０８

Ｆ０４Ｂ ３７／１６

Ｆ０４Ｂ ３９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷凍機と、
胴部と、一端が前記胴部に取り付けられ他端が前記冷凍機に取り付けられた冷凍機収容部と、を備えるクライオポンプのハウジングと、
クライオポンプを制御するための、前記冷凍機に取り付けられた電装制御部と、
外部のパージ用ガス源と前記ハウジングの内部との間の流路上に設けられ前記胴部に着脱可能に取り付けられたパージバルブと、
外部のポンプと前記ハウジングの内部との間の流路上に設けられ前記冷凍機収容部に着脱可能に取り付けられたラフバルブと、
前記ハウジングの内部と外部との間の流路上に設けられ前記冷凍機収容部に着脱可能に取り付けられたベントバルブと、
前記ハウジングの内部の圧力を測定するための、前記冷凍機収容部に着脱可能に取り付けられた圧力計と、
前記パージバルブ、前記ラフバルブ、前記ベントバルブおよび前記圧力計を含む複数の部材それぞれを前記電装制御部に接続する複数の配線と、を備え、
前記配線のそれぞれは、前記ハウジングの外部を前記電装制御部まで延びており、
前記配線のそれぞれには前記部材側のコネクタと前記電装制御部側のコネクタとが設けられており、
前記部材側のコネクタは前記電装制御部側のコネクタと着脱可能に構成されることを特徴とするクライオポンプ。

【請求項2】

前記部材側のコネクタと前記電装制御部側のコネクタとの結合が解除されたとき、前記部材は前記部材側のコネクタが前記部材に付随した状態で取り外し可能であることを特徴とする請求項１に記載のクライオポンプ。

【請求項3】

前記圧力計はピラニゲージであり、
前記電装制御部は前記ピラニゲージと前記配線で接続されることを特徴とする請求項１または２に記載のクライオポンプ。

【請求項4】

前記複数の配線は、パージバルブ用配線、ラフバルブ用配線、ベントバルブ用配線、およびゲージ用配線を備え、
前記パージバルブ用配線は、一端が前記パージバルブに直接接続され他端がパージバルブ側コネクタに接続されたパージバルブ側配線と、一端が第１電装側コネクタに接続され他端が前記電装制御部の内部に存在する第１電装側配線と、を有し、前記パージバルブ側コネクタは、前記第１電装側コネクタと着脱可能に構成され、
前記ラフバルブ用配線は、一端が前記ラフバルブに直接接続され他端がラフバルブ側コネクタに接続されたラフバルブ側配線と、一端が第２電装側コネクタに接続され他端が前記電装制御部の内部に存在する第２電装側配線と、を有し、前記ラフバルブ側コネクタは、前記第２電装側コネクタと着脱可能に構成され、
前記ベントバルブ用配線は、一端が前記ベントバルブに直接接続され他端がベントバルブ側コネクタに接続されたベントバルブ側配線と、一端が第３電装側コネクタに接続され他端が前記電装制御部の内部に存在する第３電装側配線と、を有し、前記ベントバルブ側コネクタは、前記第３電装側コネクタと着脱可能に構成され、
前記ゲージ用配線は、前記圧力計の筐体に設けられたゲージ側コネクタと、一端が第４電装側コネクタに接続され他端が前記電装制御部の内部に存在する第４電装側配線と、を有し、前記ゲージ側コネクタは、前記第４電装側コネクタと着脱可能に構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のクライオポンプ。

【請求項5】

請求項１から４のいずれかに記載のクライオポンプの故障を診断するステップと、
前記部材の故障が発見された場合、前記部材側のコネクタと前記電装制御部側のコネクタとの結合を解除するステップと、
前記部材側のコネクタが付随する前記部材を前記クライオポンプから取り外すステップと、
前記部材に対応する新たな部材を前記クライオポンプに取り付けるステップと、
前記新たな部材側のコネクタと前記電装制御部側のコネクタとを接続するステップと、を含むことを特徴とするクライオポンプの修理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クライオポンプおよびクライオポンプの修理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

クライオポンプは、極低温に冷却されたクライオパネルに気体分子を凝縮または吸着により捕捉して排気する真空ポンプである（例えば、特許文献１参照）。クライオポンプは半導体回路製造プロセス等に要求される清浄な真空環境を実現するために一般に利用される。クライオポンプはいわゆる気体溜め込み式の真空ポンプであるから、捕捉した気体を外部に定期的に排出する再生を要する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第０５／０５２３６９号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

半導体回路製造プロセスの起動にはコストと時間がかかるので、装置の不具合等による製造プロセスの予期せぬ停止は避けるべきである。そこで、製造プロセスに要求される真空環境を実現するために複数のクライオポンプを使用することが多い。ひとつのクライオポンプが故障して修理中となっている間は、他のクライオポンプで真空環境を維持する。ここで他のクライオポンプが故障する可能性は経時的に増大することを考慮すると、故障したクライオポンプをできるだけ早く復旧させることが望ましい。

【0005】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、より容易に修理することができるクライオポンプの提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様は、クライオポンプに関する。このクライオポンプは、クライオポンプのハウジングと、クライオポンプを制御する電装制御部と、外部のパージ用ガス源とハウジングの内部との間の流路上に設けられたパージバルブと、外部のポンプとハウジングの内部との間の流路上に設けられたラフバルブと、ハウジングの内部と外部との間の流路上に設けられたベントバルブと、ハウジングの内部の圧力を測定するための圧力計と、を備える。電装制御部は、パージバルブ、ラフバルブ、ベントバルブおよび圧力計のうちの少なくともひとつの部材と配線で接続され、配線には部材側のコネクタと電装制御部側のコネクタとが設けられており、部材側のコネクタは電装制御部側のコネクタと着脱可能に構成される。

【0007】

本発明の別の態様は、クライオポンプである。このクライオポンプは、クライオポンプを制御する電装制御部と、電装制御部と配線で接続された部材と、を備える。配線には部材側のコネクタと電装制御部側のコネクタとが設けられており、部材側のコネクタは電装制御部側のコネクタと着脱可能に構成され、部材側のコネクタと電装制御部側のコネクタとの結合が解除されたとき、部材は部材側のコネクタが部材に付随した状態で取り外し可能である。

【0008】

本発明のさらに別の態様は、上記のクライオポンプの修理方法である。この修理方法は、クライオポンプの故障を診断するステップと、部材の故障が発見された場合、部材側のコネクタと電装制御部側のコネクタとの結合を解除するステップと、部材側のコネクタが付随する部材をクライオポンプから取り外すステップと、部材に対応する新たな部材をクライオポンプに取り付けるステップと、新たな部材側のコネクタと電装制御部側のコネクタとを接続するステップと、を含む。

【0009】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を装置、方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、より容易に修理することができるクライオポンプを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態に係るクライオポンプの正面図である。

【図2】実施の形態に係るクライオポンプの側面図である。

【図3】実施の形態に係るクライオポンプの背面図である。

【図4】クライオポンプから取り外された状態のパージバルブを示す外観図である。

【図5】クライオポンプから取り外された状態のラフバルブを示す外観図である。

【図6】パージバルブが故障した場合のクライオポンプの修理方法における一連の手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

【0013】

本実施の形態に係るクライオポンプでは、バルブや圧力計などのハウジングに取り付けられる電装部材をモジュール化することにより、そのような電装部材の着脱をより容易とする。このようなモジュール化により、特に故障等による電装部材の交換がより容易となる。

【0014】

図１は、本実施の形態に係るクライオポンプ１００の正面図である。図２は、クライオポンプ１００の側面図である。図３は、クライオポンプ１００の背面図である。図２および図３では配線の図示を省略する。クライオポンプ１００は、真空環境で物体に処理をする真空処理装置の真空チャンバ（不図示）の真空排気をするために使用される。真空処理装置は例えば、イオン注入装置やスパッタリング装置等の半導体製造工程で用いられる装置である。

【0015】

クライオポンプ１００は、真空チャンバに取り付けられて、真空チャンバ内部の真空度を所望のプロセスに要求されるレベルまで高めるために使用される。例えば１０^−５Ｐａ乃至１０^−８Ｐａ程度の高い真空度が真空チャンバに実現される。クライオポンプ１００は、クライオパネル（不図示）を収容するクライオポンプ１００のハウジング１０２と、クライオパネルを冷却するための冷凍機１２２と、外部のパージ用ガス源（不図示）とハウジング１０２の内部との間の流路上に設けられたパージバルブ１０４と、外部のラフポンプ（不図示）とハウジング１０２の内部との間の流路上に設けられたラフバルブ１０６と、ハウジング１０２の内部と外部との間の流路上に設けられたベントバルブ１０８と、ハウジング１０２の内部の圧力を測定するための圧力計すなわちピラニゲージ１１０と、パージバルブ１０４およびラフバルブ１０６およびベントバルブ１０８およびピラニゲージ１１０のそれぞれと配線１１４、１１６、１１７、１１８で接続された電装制御部１１２と、を備える。
なお、クライオパネルを含むハウジング１０２内部の構成はよく知られたものが採用されてもよく、例えば特許文献１にその一例が記載されているので、ここでは詳述しない。

【0016】

電装制御部１１２は、クライオポンプ１００を制御する。特に電装制御部１１２はパージバルブ１０４、ラフバルブ１０６、ベントバルブ１０８の開閉を制御し、ピラニゲージ１１０からハウジング１０２内部の圧力の測定値を取得する。電装制御部１１２は、金属製の筐体と、筐体内に取り付けられた複数枚の回路基板と、を含む。

【0017】

電装制御部１１２は、各種演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インターフェース、メモリ等を備える。また、電装制御部１１２は、真空処理装置を制御するためのホストコントローラ（不図示）とも通信可能に構成されている。電装制御部１１２は冷凍機１２２のバルブ駆動モータ１２２ａに取り付けられている。

【0018】

冷凍機１２２は、例えばギフォード・マクマホン式冷凍機（いわゆるＧＭ冷凍機）などの冷凍機である。冷凍機１２２は冷媒管１２０を介して圧縮機（不図示）に接続される。圧縮機は、例えばヘリウム等の冷媒ガス、すなわち作動気体を圧縮して、冷媒管１２０を介して冷凍機１２２に供給する。

【0019】

圧縮機から冷凍機１２２へ、また冷凍機１２２から圧縮機への作動気体の流れは、冷凍機１２２内のロータリバルブ（不図示）により切り替えられる。バルブ駆動モータ１２２ａは、外部電源から電力の供給を受けて、ロータリバルブを回転させる。

【0020】

電装制御部１１２は、クライオパネルの温度に基づき冷凍機１２２を制御する。そのために、クライオパネルに温度センサ（不図示）が設けられる。温度センサは、ハウジング１０２に設けられた気密型の温度センサコネクタ１２６を介して電装制御部１１２と接続される。電装制御部１１２は、バルブ駆動モータ１２２ａの運転周波数を制御することにより冷却温度を制御してもよい。

【0021】

ハウジング１０２は、一端に開口を有し他端が閉塞されている円筒状の形状に形成された部位（以下、「胴部」と呼ぶ）１０２ａを有する。この開口は、クライオポンプ１００が接続されるスパッタ装置等の真空チャンバから排気されるべき気体を受け入れるためのポンプ口１０２ｂとして設けられている。ポンプ口１０２ｂは胴部１０２ａの一端部内面により画定される。また胴部１０２ａにはポンプ口１０２ｂとしての開口とは別に、冷凍機１２２を挿通するための開口（不図示）が形成されている。その開口には円筒状の冷凍機収容部１０２ｃの一端が取り付けられ、冷凍機収容部１０２ｃの他端は冷凍機１２２の筐体に取り付けられている。冷凍機収容部１０２ｃはハウジング１０２の一部であり、冷凍機１２２のシリンダ（不図示）を収容する。

【0022】

ポンプ口１０２ｂから半径方向外向きに取り付けフランジ１０２ｄが延びている。クライオポンプ１００は、取り付けフランジ１０２ｄを用いて真空チャンバに取り付けられる。

【0023】

ポンプ口１０２ｂには、真空チャンバ等からの輻射熱の流入を抑えるために、バッフル１２８が設けられている。バッフル１２８は、例えば、ルーバ構造やシェブロン構造に形成される。バッフル１２８は同心円状に形成されていてもよいし、あるいは格子状等他の形状に形成されていてもよい。バッフル１２８は冷凍機１２２によって冷却される。

【0024】

パージバルブ１０４は、クライオポンプ１００とパージ用ガス源とを接続または遮断するソレノイドバルブである。パージバルブ１０４のソレノイド部はパージバルブ用配線１１４を介して電装制御部１１２と接続される。パージ用ガス源は、窒素ガスなどのパージガスを供給する装置であってもよい。パージバルブ１０４は、パージ用ガス源側の配管１２４およびハウジング１０２の胴部１０２ａのそれぞれにＶＣＲ（登録商標）やＳｗａｇｅｌｏｋ（登録商標）などの継手を介して取り付けられる。

【0025】

パージバルブ１０４は、パージバルブ用配線１１４を通じて通電される場合は開状態となり、そうでない場合は閉状態となる。すなわち、電装制御部１１２はパージバルブ用配線１１４に電力を供給する／しないことによってパージバルブ１０４の開閉を制御する。

【0026】

クライオポンプ１００の通常動作中すなわち真空排気運転中はパージバルブ１０４は閉状態とされる。クライオポンプ１００の再生中にハウジング１０２の内部にパージガスを導入する必要が生じた場合、パージバルブ１０４は開状態とされる。パージバルブ１０４を所定の期間開状態とすることにより、所定の量のパージガスをハウジング１０２の内部に導入することができる。

【0027】

パージバルブ用配線１１４の途中には一対のコネクタが設けられる。パージバルブ用配線１１４は、パージバルブ側配線１１４ａと、パージバルブ側コネクタ１１４ｂと、第１電装側コネクタ１１４ｃと、第１電装側配線１１４ｄと、を有する。パージバルブ側配線１１４ａの一端はパージバルブ１０４のソレノイド部と直接にすなわちコネクタを介さずに接続され、他端はパージバルブ側コネクタ１１４ｂと接続される。第１電装側配線１１４ｄの一端は第１電装側コネクタ１１４ｃと接続され、他端は電装制御部１１２の内部に存在する。特に第１電装側配線１１４ｄは電装制御部１１２の筐体に設けられた開口を通じて電装制御部１１２の内部に導かれる。

【0028】

パージバルブ側コネクタ１１４ｂは第１電装側コネクタ１１４ｃと着脱可能に構成される。特にパージバルブ側コネクタ１１４ｂおよび第１電装側コネクタ１１４ｃは対応する一対のコネクタとして構成され、例えばＡＴＸコネクタのオス型とメス型が採用されてもよい。

【0029】

ラフバルブ１０６は、クライオポンプ１００とラフポンプとを接続または遮断するソレノイドバルブである。ラフバルブ１０６のソレノイド部はラフバルブ用配線１１６を介して電装制御部１１２と接続される。ラフバルブ１０６は、ラフポンプ側の配管およびハウジング１０２の冷凍機収容部１０２ｃのそれぞれにクイックカップリング（ＮＷ型、ＫＦ型とも称され、ＩＳＯ２８６１−１に準拠するカップリング）を介して取り付けられる。なお、カップリングとして他の着脱容易なエラストマーシール仕様の真空カップリング、例えばＩＳＯ１６０９に準拠するカップリングやＶＦ／ＶＧフランジを採用してもよい。

【0030】

ラフバルブ１０６は、ラフバルブ用配線１１６を通じて通電される場合は開状態となり、そうでない場合は閉状態となる。すなわち、電装制御部１１２はラフバルブ用配線１１６に電力を供給する／しないことによってラフバルブ１０６の開閉を制御する。

【0031】

クライオポンプ１００の真空排気運転中はラフバルブ１０６は閉状態とされる。クライオポンプ１００の初動時や再生中はラフバルブ１０６は開状態とされる。ラフバルブ１０６を開状態としかつラフポンプを動作させることにより、ハウジング１０２の内部を、クライオポンプ１００の動作圧力範囲の低真空領域、言い替えればクライオポンプ１００の動作開始圧力であるベース圧レベルに向けて減圧することができる。ベース圧レベルは、ラフポンプの高真空領域にあたり、ラフポンプとクライオポンプ１００の動作圧力範囲の重なり部分に含まれる。ベース圧レベルは、例えば１Ｐａ以上１０Ｐａ以下の範囲である。

【0032】

ラフバルブ用配線１１６は、ラフバルブ側配線１１６ａと、ラフバルブ側コネクタ１１６ｂと、第２電装側コネクタ１１６ｃと、第２電装側配線１１６ｄと、を有する。ラフバルブ用配線１１６はパージバルブ用配線１１４と同様に構成される。

【0033】

ベントバルブ１０８は、クライオポンプ１００と外部環境とを接続または遮断するソレノイドバルブである。ベントバルブ１０８のソレノイド部はベントバルブ用配線１１７を介して電装制御部１１２と接続される。ベントバルブ１０８は、ハウジング１０２の冷凍機収容部１０２ｃにクイックカップリングを介して取り付けられる。

【0034】

ベントバルブ１０８は、ベントバルブ用配線１１７を通じて通電される場合は開状態となり、そうでない場合は閉状態となる。すなわち、電装制御部１１２はベントバルブ用配線１１７に電力を供給する／しないことによってベントバルブ１０８の開閉を制御する。

【0035】

ベントバルブ１０８は、いわゆる安全弁としても機能するよう構成されている。ベントバルブ１０８は、所定の差圧が作用したときに機械的に開弁されるよう閉弁力が予め設定されている。この設定差圧は例えば、ハウジング１０２に作用し得る内圧やハウジング１０２の構造的な耐久性等を考慮して適宜設定することができる。クライオポンプ１００の外部環境は通常大気圧であるから、設定差圧は大気圧を基準として所定の値に設定される。

【0036】

クライオポンプ１００の真空排気運転中はベントバルブ１０８は閉状態とされる。ベントバルブ１０８は、クライオポンプ１００の再生中などのようにクライオポンプ１００から流体を放出するときに開状態とされる。一方、ベントバルブ１０８は、ハウジング１０２の内部側を高圧とする設定差圧が作用したときに機械的に開弁される。このため、ハウジング１０２の内部が何らかの理由で高圧となったときに制御を要することなくベントバルブ１０８は機械的に開弁される。それによりハウジング１０２の内部の高圧を逃がすことができる。こうしてベントバルブ１０８は安全弁として機能する。

【0037】

ベントバルブ用配線１１７は、ベントバルブ側配線１１７ａと、ベントバルブ側コネクタ１１７ｂと、第３電装側コネクタ１１７ｃと、第３電装側配線１１７ｄと、を有する。ベントバルブ用配線１１７はパージバルブ用配線１１４と同様に構成される。

【0038】

ピラニゲージ１１０は、冷凍機収容部１０２ｃの内部の圧力すなわちハウジング１０２の内部の圧力を周期的に測定し、測定された圧力を示す電気的な信号をゲージ用配線１１８を介して電装制御部１１２に出力する。ピラニゲージ１１０は、ハウジング１０２の冷凍機収容部１０２ｃにクイックカップリングを介して取り付けられる。なお、ピラニゲージ１１０は胴部１０２ａに取り付けられてもよい。

【0039】

ゲージ用配線１１８は、第４電装側コネクタ１１８ａと、第４電装側配線１１８ｂと、ゲージ側コネクタ１１８ｃと、を有する。第４電装側配線１１８ｂの一端は第４電装側コネクタ１１８ａと接続され、他端は電装制御部１１２の内部に存在する。第４電装側コネクタ１１８ａはゲージ側コネクタ１１８ｃと着脱可能に構成され、ゲージ側コネクタ１１８ｃはピラニゲージ１１０の筐体に設けられる。第４電装側コネクタ１１８ａおよびゲージ側コネクタ１１８ｃとして例えばＤ−ｓｕｂコネクタのオス型とメス型が採用されてもよい。

【0040】

図４は、クライオポンプ１００から取り外された状態のパージバルブ１０４を示す外観図である。パージバルブ側コネクタ１１４ｂと第１電装側コネクタ１１４ｃとの結合が解除されたとき、パージバルブ１０４はパージバルブ側コネクタ１１４ｂがパージバルブ１０４に付随した状態で取り外し可能である。すなわち、パージバルブ１０４をクライオポンプ１００から取り外す際はパージバルブ側コネクタ１１４ｂを第１電装側コネクタ１１４ｃから切り離し、配管の継手を緩める。切り離されたパージバルブ側コネクタ１１４ｂは、取り外されたパージバルブ１０４に付随する。

【0041】

図５は、クライオポンプ１００から取り外された状態のラフバルブ１０６を示す外観図である。第２電装側コネクタ１１６ｃと切り離されたラフバルブ側コネクタ１１６ｂがラフバルブ１０６に付随する点は図４に示されるパージバルブ１０４と同様である。

【0042】

以上の構成によるクライオポンプ１００の動作を説明する。
クライオポンプ１００の作動に際しては、まずその作動前にラフバルブ１０６を通じてラフポンプでハウジング１０２の内部を動作開始圧力程度まで粗引きする。圧力はピラニゲージ１１０により測定される。その後クライオポンプ１００を作動させる。電装制御部１１２による制御のもとで、冷凍機１２２の駆動により冷却ステージ（不図示）が冷却され、これらに熱的に接続されているバッフル１２８やクライオパネルも冷却される。

【0043】

冷却されたバッフル１２８は、真空チャンバからクライオポンプ１００内部へ向かって飛来する気体分子を冷却し、その冷却温度で蒸気圧が充分に低くなる気体（例えば水分など）を表面に凝縮させて排気する。バッフル１２８の冷却温度では蒸気圧が充分に低くならない気体はバッフル１２８を通過して胴部１０２ａの内部へと進入する。進入した気体分子のうちクライオパネルの冷却温度で蒸気圧が充分に低くなる気体は、クライオパネルの表面に凝縮されて排気される。その冷却温度でも蒸気圧が充分に低くならない気体（例えば水素など）は、クライオパネルの表面に接着され冷却されている吸着剤（不図示）により吸着されて排気される。このようにしてクライオポンプ１００は取付先の真空チャンバの真空度を所望のレベルに到達させることができる。

【0044】

排気運転が継続されることによりクライオポンプ１００には気体が蓄積されていく。蓄積した気体を外部に排出するために、排気運転が開始されてから所定時間が経過したときまたは所定の再生開始条件が満たされたときに、クライオポンプ１００の再生が行われる。

【0045】

再生処理は、昇温工程、排出工程、及び冷却工程を含む。昇温工程では、バッフル１２８およびクライオパネルの温度を不図示のヒータなどにより上昇させる。クライオパネルは真空排気運転のための冷却温度から例えば常温付近の再生温度（例えば約３００Ｋ）まで加熱される。

【0046】

排出工程では、クライオパネル表面から再気化した気体がクライオポンプ１００の外部へ排出される。再気化した気体は例えばラフバルブ１０６やベントバルブ１０８を通じて外部に排出される。再気化した気体は、必要に応じてパージバルブ１０４を通じて導入されるパージガスとともにクライオポンプ１００から排出される。

【0047】

冷却工程では、真空排気運転を再開するためにクライオパネルが再冷却される。冷凍機１２２の冷却運転が開始される。冷却工程の少なくとも一部においてラフバルブ１０６を通じた粗引きが行われてもよい。こうして再生処理は完了する。

【0048】

本実施の形態に係るクライオポンプ１００によると、パージバルブ１０４、ラフバルブ１０６、ベントバルブ１０８およびピラニゲージ１１０のそれぞれと電装制御部１１２とをつなぐ配線はコネクタ化されているので、それらの部材の着脱はより容易となる。それらの部材と電装制御部とがコネクタを介さずに直接配線で接続されている場合と比較して、本実施の形態ではそれらの部材を交換する際の配線の取り扱いがより簡素化される。

【0049】

バルブや圧力計がモジュール化されていない従来のクライオポンプでは、バルブや圧力計が故障しても、それをユーザが自分で取り替えることは困難であった。そのようなバルブや圧力計を取り替えるためには、典型的には電装制御部の筐体を開けて配線を外す処置が必要となり、電装制御部の内部についての十分な知識と電装制御部を壊さないように分解して再度組み立てるための十分な技術とが要求されるからである。そこで、従来ではユーザは、たとえ故障箇所が分かっていても、クライオポンプ全体を修理に出すかサービスエンジニアを招聘することが多かった。これではコスト的に不利であり、復旧までにかかる時間が長くなるおそれがある。

【0050】

そこで本実施の形態に係るモジュール化されたクライオポンプ１００を採用すると、ユーザは故障した部材に対応する新たな部材をクライオポンプ１００の製造元から入手して交換することで、より容易かつ迅速にクライオポンプ１００の修理を行うことができる。したがって、メンテナンスの容易さも含めたクライオポンプ１００の商品価値が向上し、クライオポンプの市場でより優位に立つことができる。

【0051】

図６は、パージバルブ１０４が故障した場合のクライオポンプ１００の修理方法における一連の手順を示すフローチャートである。ユーザは到達真空度の悪化や異音などによりクライオポンプ１００の故障が疑われる場合、クライオポンプ１００の取扱説明書に記載される所定の手順によりクライオポンプ１００の故障を診断する（Ｓ２０２）。診断の結果、パージバルブ１０４に故障が発見されたとする。ユーザは、クライオポンプ１００の製造元に問い合わせることにより、故障したパージバルブ１０４に対応する新たなパージバルブを入手する（Ｓ２０４）。ユーザは、パージバルブ側コネクタ１１４ｂと第１電装側コネクタ１１４ｃとを切り離す（Ｓ２０６）。ユーザは、切り離されたパージバルブ側コネクタ１１４ｂが付随する故障したパージバルブ１０４をクライオポンプ１００から取り外す（Ｓ２０８）。ユーザはステップＳ２０４で入手した新たなパージバルブをクライオポンプ１００に取り付ける（Ｓ２１０）。ユーザは、新たなパージバルブのパージバルブ側コネクタと第１電装側コネクタ１１４ｃとを接続する（Ｓ２１２）。基本的には以上のステップによりクライオポンプ１００のパージバルブ１０４の交換が完了する。このようにユーザはより迅速かつ低コストでクライオポンプ１００を復旧させることができる。
なお、クライオポンプ１００の製造元のフィールドエンジニアがユーザサイトにおいて上記修理方法を実行してもよい。

【0052】

本実施の形態に係るクライオポンプ１００では、圧力計としてピラニゲージ１１０が採用されている。従来では圧力計として熱電対真空計（ＴＣゲージとも称される）が採用される場合が多い。ピラニゲージ１１０は原理上、熱電対真空計よりも異物に対する耐性が高いので、クライオポンプにおける使用により適している。

【0053】

また、真空チャンバ内の気体分子を凝集し、再生時に外部に放出するというクライオポンプ１００の性質上、ハウジング１０２内の圧力を測定するための圧力計には異物が混入しやすく、圧力計の交換は比較的頻繁に生じうる。そこで本実施の形態では圧力計はハウジング１０２にクイックカップリングなどの着脱容易な手段により取り付けられる。これにより、圧力計の交換をよりスムーズに行うことができる。

【0054】

以上、実施の形態に係るクライオポンプ１００の構成および動作について説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0055】

実施の形態では、ハウジング１０２にパージバルブ１０４が取り付けられている場合について説明したが、これに限られず、パージバルブ１０４はハウジング１０２の内部とパージ用ガス源との間の流路上に設けられていればよく、例えば所定の長さの配管を介してハウジング１０２とパージバルブ１０４とが接続されていてもよい。ラフバルブ１０６、ベントバルブ１０８、ピラニゲージ１１０についても同様である。

【0056】

実施の形態では、電装制御部１１２は冷凍機１２２に取り付けられている場合について説明したが、これに限られず、それらは別々に存在してもよい。

【符号の説明】

【0057】

１００ クライオポンプ、 １０２ ハウジング、 １０４ パージバルブ、 １０６ ラフバルブ、 １０８ ベントバルブ、 １１０ ピラニゲージ、 １１２ 電装制御部、 １２２ 冷凍機。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】