特開 2022-76713 クライオポンプおよびクライオポンプ再生方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022076713

(43)【公開日】2022-05-20

(54)【発明の名称】クライオポンプおよびクライオポンプ再生方法

(51)【国際特許分類】

   F04B 37/16 20060101AFI20220513BHJP

   F04B 37/08 20060101ALI20220513BHJP

   B01D 53/86 20060101ALI20220513BHJP

【ＦＩ】

F04B37/16 C

F04B37/08

B01D53/86 150

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020187235

(22)【出願日】2020-11-10

(71)【出願人】

【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】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】望月 健生

【テーマコード（参考）】

3H076

4D148

【Ｆターム（参考）】

3H076AA25

3H076BB24

3H076BB43

3H076CC54

3H076CC99

4D148AA17

4D148AB03

4D148BA07Y

4D148BA27Y

4D148BA35Y

4D148BA36Y

4D148BA41Y

4D148BA42Y

4D148BB01

4D148BD01

4D148BD10

4D148CA01

4D148CA06

4D148CC53

4D148CD01

4D148CD10

4D148DA01

4D148DA02

4D148DA07

4D148DA13

4D148DA20

4D148EA01

(57)【要約】

【課題】クライオパネルに付着した有機物の除去を可能にするクライオポンプを提供する。
【解決手段】クライオポンプ１０は、表面に光触媒層５０を有する少なくとも１つのクライオパネル３８などの極低温面と、光触媒層５０を活性化させる励起光６２を光触媒層５０に照射するように配置された励起光源６０と、を備える。光触媒層５０は、可視光応答型光触媒材料を含有し、励起光源６０は、励起光６２として、可視光応答型光触媒材料を活性化させる可視光波長域を含む光を発してもよい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に光触媒層を有する少なくとも１つのクライオパネルと、
前記光触媒層を活性化させる励起光を前記光触媒層に照射するように配置された励起光源と、を備えることを特徴とするクライオポンプ。

【請求項2】

前記光触媒層は、可視光応答型光触媒材料を含有し、前記励起光源は、前記励起光として、前記可視光応答型光触媒材料を活性化させる可視光波長域を含む光を発す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】

前記励起光源は、赤外光を発す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】

前記少なくとも１つのクライオパネルは、第１冷却温度に冷却される高温クライオパネルと、前記第１冷却温度よりも低温の第２冷却温度に冷却される低温クライオパネルと、を備え、
前記光触媒層は、前記高温クライオパネルと前記低温クライオパネルそれぞれに設けられてい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】

表面に光触媒層を有する少なくとも１つのクライオパネルと、
前記光触媒層を活性化させる励起光を取り込むための窓を有し、前記クライオパネルを収容するクライオポンプ容器と、を備えることを特徴とするクライオポンプ。

【請求項6】

クライオパネル上の光触媒層を活性化させる励起光を前記光触媒層に照射することと、
前記光触媒層に付着した有機物を前記励起光の照射下で分解することによって前記クライオパネルから除去することと、を備えることを特徴とするクライオポンプ再生方法。

【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再生方法に関する。

【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。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】特開２０１６－７９８２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

クライオポンプには真空排気運転中に半導体製造装置からさまざまな化学物質が気体として流入するが、そうした気体には、例えば、ウェハに塗布されたフォトレジストやウェハへの種々の表面処理に使用された有機溶剤などに由来する有機物の蒸気が含まれる。気体はクライオパネル上に凝縮して付着し、クライオパネルを汚染しうる。こうした有機付着物はクライオパネルに一度付着すると、既存のクライオポンプ再生方法ではクライオポンプから容易に排出されにくく、クライオパネル上に徐々に蓄積されていく。この付着物がクライオパネルとこれに堆積する水やアルゴンなどの氷層との間に存在すると、氷層のクライオパネルへの密着性が低下し、氷層がクライオパネル上で割れたり剥離したりしやすくなる。氷層の割れや剥離は、氷層とクライオパネルの間に隙間をもたらし両者の良好な熱接触を妨げ、その結果、クライオパネルによる氷層の冷却を弱め、氷層の温度上昇とクライオポンプ内の蒸気圧の高まりを招きうる。これにより、最終的にはクライオポンプの排気性能が低下しうる。

【0005】

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、クライオパネルに付着した有機物の除去を可能にするクライオポンプを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様によると、クライオポンプは、表面に光触媒層を有する少なくとも１つのクライオパネルと、光触媒層を活性化させる励起光を光触媒層に照射するように配置された励起光源と、を備える。

【0007】

本発明のある態様によると、クライオポンプは、表面に光触媒層を有する少なくとも１つのクライオパネルと、光触媒層を活性化させる励起光を取り込むための窓を有し、クライオパネルを収容するクライオポンプ容器と、を備える。

【0008】

本発明のある態様によると、クライオポンプ再生方法は、クライオパネル上の光触媒層を活性化させる励起光を光触媒層に照射することと、光触媒層に付着した有機物を励起光の照射下で分解することによってクライオパネルから除去することと、を備える。

【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、方法、装置、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、クライオパネルに付着した有機物の除去を可能にするクライオポンプを提供することができる。

【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を模式的に示す。

【図2】実施の形態に係るクライオポンプの再生方法を示すフローチャートである。

【図3】実施の形態に係るクライオポンプの他の例を模式的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。説明および図面において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し、重複する説明は適宜省略する。図示される各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。実施の形態は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0013】

図１は、実施の形態に係るクライオポンプ１０を模式的に示す。クライオポンプ１０は、例えばイオン注入装置、スパッタリング装置、蒸着装置、またはその他の真空プロセス装置の真空チャンバーに取り付けられて、真空チャンバー内部の真空度を所望の真空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ーに実現される。

【0014】

クライオポンプ１０は、圧縮機１２と、冷凍機１４と、クライオポンプ容器１６とを備える。クライオポンプ容器１６は、クライオポンプ吸気口１７を有する。また、クライオポンプ１０は、ラフバルブ１８と、パージバルブ２０と、ベントバルブ２２と、切替制御弁２４とを備え、これらはクライオポンプ容器１６に設置されている。クライオポンプ１０は、クライオポンプ容器１６に収容された放射シールド３６と少なくとも１つのクライオパネル３８を備える。

【0015】

圧縮機１２は、冷媒ガスを冷凍機１４から回収し、回収した冷媒ガスを昇圧して、再び冷媒ガスを冷凍機１４に供給するよう構成されている。冷凍機１４は、膨張機またはコールドヘッドとも称され、圧縮機１２とともに極低温冷凍機を構成する。圧縮機１２と冷凍機１４との間の冷媒ガスの循環が冷凍機１４内での冷媒ガスの適切な圧力変動と容積変動の組み合わせをもって行われることにより、寒冷を発生する熱力学的サイクルが構成され、冷凍機１４は極低温冷却を提供することができる。冷媒ガスは、通例はヘリウムガスであるが、適切な他のガスが用いられてもよい。理解のために、冷媒ガスの流れる方向を図１に矢印で示す。極低温冷凍機は、一例として、二段式のギフォード・マクマホン（Gifford-McMahon；ＧＭ）冷凍機であるが、パルス管冷凍機、スターリング冷凍機、またはそのほかのタイプの極低温冷凍機であってもよい。

【0016】

冷凍機１４は、室温部２６、第１シリンダ２８、第１冷却ステージ３０、第２シリンダ３２、および第２冷却ステージ３４を備える。冷凍機１４は、第１冷却ステージ３０を第１冷却温度に冷却し、第２冷却ステージ３４を第２冷却温度に冷却するよう構成されている。第２冷却温度は第１冷却温度よりも低温である。例えば、第１冷却ステージ３０は６５Ｋ～１２０Ｋ程度、好ましくは８０Ｋ～１００Ｋに冷却され、第２冷却ステージ３４は１０Ｋ～２０Ｋ程度に冷却される。第１冷却ステージ３０及び第２冷却ステージ３４はそれぞれ、高温冷却ステージ及び低温冷却ステージとも称しうる。

【0017】

第１シリンダ２８は第１冷却ステージ３０を室温部２６に接続し、それにより第１冷却ステージ３０は室温部２６に構造的に支持される。第２シリンダ３２は第２冷却ステージ３４を第１冷却ステージ３０に接続し、それにより第２冷却ステージ３４は第１冷却ステージ３０に構造的に支持される。第１シリンダ２８と第２シリンダ３２は同軸に延在しており、室温部２６、第１シリンダ２８、第１冷却ステージ３０、第２シリンダ３２、及び第２冷却ステージ３４は、この順に直線状に一列に並ぶ。

【0018】

冷凍機１４が二段式のＧＭ冷凍機の場合、第１シリンダ２８及び第２シリンダ３２それぞれの内部には第１ディスプレーサ及び第２ディスプレーサ（図示せず）が往復動可能に配設されている。第１ディスプレーサ及び第２ディスプレーサにはそれぞれ第１蓄冷器及び第２蓄冷器（図示せず）が組み込まれている。また、室温部２６は、第１ディスプレーサ及び第２ディスプレーサを往復動させるためのモータなど駆動機構（図示せず）を有する。駆動機構は、冷凍機１４の内部への作動気体（例えばヘリウム）の供給と排出を周期的に繰り返すよう作動気体の流路を切り替える流路切替機構を含む。

【0019】

クライオポンプ容器１６は、容器胴体１６ａと冷凍機収容筒１６ｂを有する。クライオポンプ容器１６は、クライオポンプ１０の真空排気運転中に真空を保持し、周囲環境の圧力（例えば大気圧）に耐えるように設計された真空容器である。容器胴体１６ａは、その一端にクライオポンプ吸気口１７を有し、他端が閉じられた筒型の形状を有する。容器胴体１６ａには、放射シールド３６が収容され、放射シールド３６内にはクライオパネル３８が第２冷却ステージ３４とともに収容されている。冷凍機収容筒１６ｂは、一端が容器胴体１６ａに結合され他端が冷凍機１４の室温部２６に固定されている。冷凍機収容筒１６ｂには、冷凍機１４が挿入され、第１シリンダ２８が収容されている。

【0020】

この実施の形態では、クライオポンプ１０は、冷凍機１４が容器胴体１６ａの側部に設けられたいわゆる横型のクライオポンプである。容器胴体１６ａの側部には、冷凍機挿入口が設けられ、冷凍機収容筒１６ｂは、この冷凍機挿入口で容器胴体１６ａの側部に結合されている。同様に、容器胴体１６ａの冷凍機挿入口に隣接して、放射シールド３６の側部にも冷凍機１４を通す穴が設けられている。これらの穴を通じて冷凍機１４の第２シリンダ３２と第２冷却ステージ３４が放射シールド３６の中に挿入され、放射シールド３６はその側部の穴の周囲で第１冷却ステージ３０と熱的に結合されている。

【0021】

クライオポンプは、使用される現場で様々な姿勢で設置されうる。一例として、クライオポンプ１０は、図示される横向きの姿勢、すなわちクライオポンプ吸気口１７を上方に向けた姿勢で設置されることができる。このとき、容器胴体１６ａの底部がクライオポンプ吸気口１７に対して下方に位置し、冷凍機１４は水平方向に延在する。

【0022】

放射シールド３６は、クライオポンプ１０の外部またはクライオポンプ容器１６からの輻射熱からクライオパネル３８を保護するための極低温表面を提供するために、第１冷却ステージ３０に熱的に結合され、第１冷却温度に冷却される。放射シールド３６は、クライオパネル３８と第２冷却ステージ３４を包囲する例えば筒型の形状を有する。クライオポンプ吸気口１７側の放射シールド３６の端部は開放されており、クライオポンプ１０の外からクライオポンプ吸気口１７を通じて進入する気体を放射シールド３６内に受け入れることができる。クライオポンプ吸気口１７と反対側の放射シールド３６の端部は閉塞され、または開口を有し、または開放されていてもよい。放射シールド３６はクライオパネル３８との間に隙間を有しており、放射シールド３６はクライオパネル３８と接触していない。放射シールド３６はクライオポンプ容器１６とも接触していない。

【0023】

クライオポンプ吸気口１７には放射シールド３６の開放端に固定された入口クライオパネル３７が設けられてもよい。入口クライオパネル３７は放射シールド３６と同温度に冷却され、その表面にいわゆるタイプ１ガス（水蒸気などの比較的高温で凝縮する気体）を凝縮することができる。入口クライオパネル３７は、例えばルーバーまたはバッフルであるが、クライオポンプ吸気口１７の一部を占めるように配置された例えば円形状または他の形状のプレートまたは部材であってもよい。

【0024】

クライオパネル３８は、タイプ２ガス（例えばアルゴン、窒素などの比較的低温で凝縮する気体）を凝縮する極低温表面を提供するために、第２冷却ステージ３４に熱的に結合され、第２冷却温度に冷却される。クライオパネル３８は、例えば板状または傘状の形状を有してもよく、その上面をクライオポンプ吸気口１７に向けて配置されてもよい。図示されるように、複数のクライオパネル３８が設けられてもよく、これらクライオパネル３８がクライオポンプ吸気口１７から放射シールド３６の底部に向かって配列されていてもよい。また、クライオパネル３８には、タイプ３ガス（例えば水素などの非凝縮性気体）を吸着するために、少なくとも一部の表面（例えばクライオポンプ吸気口１７とは反対側の表面）に例えば活性炭またはその他の吸着材が配置されている。クライオポンプ１０の外からクライオポンプ吸気口１７を通じて放射シールド３６内に進入する気体はクライオパネル３８に凝縮または吸着により捕捉される。

【0025】

第１冷却温度に冷却される放射シールド３６と入口クライオパネル３７は、高温クライオパネルと総称されてもよい。クライオパネル３８は、第１冷却温度より低い第２冷却温度に冷却されるから、低温クライオパネルと呼ぶこともできる。放射シールド３６やクライオパネル３８の配置や形状など、これらがとりうる形態は、種々の公知の構成を適宜採用することができるので、ここでは詳述しない。

【0026】

クライオパネル３８は、その表面の少なくとも一部に光触媒層５０を有する。光触媒層５０は例えば、光触媒材料の粒子を含有したコーティングであってもよい。光触媒層５０の配置は、とくに限定されない。図示されるように、光触媒層５０は、低温クライオパネルに設けられ、例えば、クライオポンプ吸気口１７に最も近接して配置されたクライオパネル３８の上面（クライオポンプ吸気口１７側の面）の少なくとも一部に形成されてもよい。光触媒層５０は、この最も上方のクライオパネル３８の下面の少なくとも一部に形成されてもよく、または、他のクライオパネル３８の表面の少なくとも一部に形成されてもよい。

【0027】

上述のようにクライオパネル３８の少なくとも一部の表面に吸着材が配置され吸着領域が形成されている場合には、光触媒層５０は、クライオパネル３８上でこの吸着領域を避けて配置されてもよい。つまり、光触媒層５０は、クライオパネル３８上で吸着領域を除く領域の少なくとも一部に形成されてもよい。典型的に、吸着材は接着剤を用いてクライオパネル３８に接着される。光触媒層５０を吸着領域に設けないことによって、光触媒層５０が接着剤に作用し劣化させることを防ぐことができる。

【0028】

また、光触媒層５０は、第２冷却温度に冷却される他の部位、例えば、冷凍機１４の第２冷却ステージ３４の外表面の少なくとも一部に形成されてもよい。光触媒層５０は、第２シリンダ３２の外表面の少なくとも一部に形成されてもよい。

【0029】

光触媒層５０は、高温クライオパネルに設けられてもよく、例えば、入口クライオパネル３７の表面の少なくとも一部に形成されてもよい。光触媒層５０は、放射シールド３６の表面（例えば内面）の少なくとも一部に形成されてもよい。必要とされる場合には、光触媒層５０は、冷凍機１４の第１冷却ステージ３０と第１シリンダ２８の外表面の少なくとも一部に形成されてもよい。光触媒層５０は、クライオポンプ容器１６の内面の少なくとも一部に形成されてもよい。

【0030】

光触媒層５０は、紫外光照射下で光触媒作用を発現する紫外光応答型の光触媒材料、例えば酸化チタンを含有してもよい。

【0031】

しかし、近年、可視光照射下で光触媒作用を発現することができる可視光応答型の光触媒材料が見出されている。そこで、紫外光応答型光触媒材料に代えて、光触媒層５０は、可視光応答型光触媒材料を含有してもよい。可視光応答型光触媒材料としては例えば、鉄系化合物修飾酸化チタン、銅系化合物修飾酸化チタン、銅系化合物修飾酸化タングステンなどが知られている。

【0032】

また、クライオポンプ１０は、光触媒層５０を活性化させる励起光６２を光触媒層５０に照射するように配置された励起光源６０を備える。励起光源６０は、クライオポンプ容器１６内に励起光６２を照射するようにクライオポンプ容器１６に設置される。例えば、励起光源６０は、クライオポンプ吸気口１７とクライオパネル３８の間の空間に励起光６２を照射するようにクライオポンプ容器１６の容器胴体１６ａに設置されてもよい。放射シールド３６には、励起光源６０からクライオポンプ容器１６内に入射する励起光６２を通すための開口部３６ａが形成されていてもよい。励起光６２を光触媒層５０に照射する限り、励起光源６０の配置はとくに限定されない。複数の励起光源６０が設けられてもよい。

【0033】

光触媒層５０が可視光応答型光触媒材料を含有する場合、励起光源６０は、励起光６２として、可視光応答型光触媒材料を活性化させる可視光波長域を含む光を発するように構成される。光触媒層５０が紫外光応答型光触媒材料を含有する場合、励起光源６０は、励起光６２として、紫外光応答型光触媒材料を活性化させる紫外光を発するように構成される。

【0034】

励起光源６０が紫外光を発する場合、クライオパネル３８に吸着材を接着する接着剤に長期的に劣化をもたらすリスクがある。可視光の励起光源６０はこのリスクを低減でき、また、取り扱いも容易である。

【0035】

励起光源６０は、赤外光を発するように構成されてもよい。例えば、励起光源６０は、励起光６２とともに赤外光を発する広帯域の光源（例えばハロゲンランプなど）を備えてもよい。あるいは、励起光源６０は、励起光６２を発する第１発光素子と赤外光を発する第２発光素子とを備えてもよく、発光素子は例えばＬＥＤであってもよい。このようにしって、励起光源６０は、赤外光を利用して、クライオポンプ１０の再生中にクライオパネル３８など被照射物を加熱することができる。

【0036】

クライオポンプ１０は、第１冷却ステージ３０の温度を測定するための第１温度センサ４０と、第２冷却ステージ３４の温度を測定するための第２温度センサ４２と、を備える。第１温度センサ４０は、第１冷却ステージ３０に取り付けられている。第２温度センサ４２は、第２冷却ステージ３４に取り付けられている。第１温度センサ４０は、放射シールド３６の温度を測定し、放射シールド３６の測定温度を示す第１測定温度信号を出力することができる。第２温度センサ４２は、クライオパネル３８の温度を測定し、クライオパネル３８の測定温度を示す第２測定温度信号を出力することができる。また、クライオポンプ容器１６の内部に圧力センサ４４が設けられている。圧力センサ４４は例えば、冷凍機収容筒１６ｂに設置され、クライオポンプ容器１６の内圧を測定し、測定圧力を示す測定圧力信号を出力することができる。

【0037】

また、クライオポンプ１０は、クライオポンプ１０を制御するコントローラ４６を備える。コントローラ４６は、クライオポンプ１０に一体に設けられていてもよいし、クライオポンプ１０とは別体の制御装置として構成されていてもよい。

【0038】

コントローラ４６は、第１温度センサ４０からの第１測定温度信号を受信するよう第１温度センサ４０と接続され、第２温度センサ４２からの第２測定温度信号を受信するよう第２温度センサ４２と接続されていてもよい。コントローラ４６は、圧力センサ４４からの測定圧力信号を受信するよう圧力センサ４４と接続されていてもよい。

【0039】

コントローラ４６は、クライオポンプ１０の真空排気運転においては、放射シールド３６及び／またはクライオパネル３８の冷却温度に基づいて、冷凍機１４を制御してもよい。また、コントローラ４６は、クライオポンプ１０の再生運転においては、クライオポンプ容器１６内の圧力に基づいて（または、必要に応じて、クライオパネル３８の温度およびクライオポンプ容器１６内の圧力に基づいて）、冷凍機１４、ラフバルブ１８、パージバルブ２０、ベントバルブ２２、励起光源６０を制御してもよい。

【0040】

ラフバルブ１８は、クライオポンプ容器１６、例えば冷凍機収容筒１６ｂに設置されている。ラフバルブ１８は、クライオポンプ１０の外部に設置されたラフポンプ（図示せず）に接続される。ラフポンプは、クライオポンプ１０をその動作開始圧力まで真空引きをするための真空ポンプである。コントローラ４６の制御によりラフバルブ１８が開放されるときクライオポンプ容器１６がラフポンプに連通され、ラフバルブ１８が閉鎖されるときクライオポンプ容器１６がラフポンプから遮断される。ラフバルブ１８を開きかつラフポンプを動作させることにより、クライオポンプ１０を減圧することができる。

【0041】

パージバルブ２０は、クライオポンプ容器１６、例えば容器胴体１６ａに設置されている。パージバルブ２０は、クライオポンプ１０の外部に設置されたパージガス供給装置（図示せず）に接続される。コントローラ４６の制御によりパージバルブ２０が開放されるときパージガスがクライオポンプ容器１６に供給され、パージバルブ２０が閉鎖されるときクライオポンプ容器１６へのパージガス供給が遮断される。パージガスは例えば窒素ガス、またはその他の乾燥したガスであってもよく、パージガスの温度は、たとえば室温に調整され、または室温より高温に加熱されていてもよい。パージバルブ２０を開きパージガスをクライオポンプ容器１６に導入することにより、クライオポンプ１０を昇圧することができる。また、クライオポンプ１０を極低温から室温またはそれより高い温度に昇温することができる。

【0042】

ベントバルブ２２は、クライオポンプ容器１６、例えば冷凍機収容筒１６ｂに設置されている。ベントバルブ２２は、クライオポンプ１０の内部から外部に流体を排出するために設けられている。ベントバルブ２２は、排出される流体を受け入れるクライオポンプ１０の外部の貯留タンク（図示せず）に接続されてもよい。あるいは、排出される流体が無害である場合には、ベントバルブ２２は、排出される流体を周囲環境に放出するよう構成されてもよい。ベントバルブ２２から排出される流体は基本的にはガスであるが、液体または気液の混合物であってもよい。

【0043】

ベントバルブ２２は、コントローラ４６から入力される指令信号に従って開閉される。ベントバルブ２２は、例えば再生中などのようにクライオポンプ容器１６から流体を放出するときにコントローラ４６によって開放される。放出すべきでないときはコントローラ４６によってベントバルブ２２は閉鎖される。ベントバルブ２２は、例えば常閉型の制御弁であってもよい。加えて、ベントバルブ２２は、所定の差圧が作用したときに機械的に開放されるいわゆる安全弁としても機能するよう構成されている。そのため、クライオポンプ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２２は機械的に開放される。それにより内部の高圧を逃がすことができる。

【0044】

コントローラ４６の内部構成は、ハードウェア構成としてはコンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現され、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現されるが、図では適宜、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。

【0045】

たとえば、コントローラ４６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マイコンなどのプロセッサ（ハードウェア）と、プロセッサ（ハードウェア）が実行するソフトウェアプログラムの組み合わせで実装することができる。ソフトウェアプログラムは、クライオポンプ１０の再生をコントローラ４６に実行させるためのコンピュータプログラムであってもよい。

【0046】

図２は、実施の形態に係るクライオポンプ１０の再生方法を示すフローチャートである。実施の形態に係るクライオポンプ１０の再生シーケンスは、既存のクライオポンプ再生と同様に昇温工程（Ｓ１０）、排出工程（Ｓ４０）、及びクールダウン工程（Ｓ６０）を含むのに加えて、光触媒層５０と励起光６２を利用して有機付着物を分解除去することを含む（Ｓ２０、Ｓ３０、Ｓ５０）。この再生シーケンスは、コントローラ４６によって実行される。

【0047】

昇温工程（Ｓ１０）においては、パージバルブ２０を通じてクライオポンプ容器１６に供給されるパージガス、またはその他の加熱手段によって、クライオポンプ１０は、極低温から室温またはそれより高い再生温度に昇温される（例えば約２９０Ｋないし約３００Ｋ）。クライオポンプ１０の昇温は、例えば冷凍機１４による逆転昇温を利用してもよいし、クライオポンプ１０に電気ヒータが設置されている場合にはこれを利用してもよい。こうして、クライオパネル３８に捕捉されている気体が再び気化される。

【0048】

励起光源６０が点灯される（Ｓ２０）。励起光源６０から励起光６２が発せられ、クライオパネル３８上またはクライオポンプ１０内の他の部位（例えば入口クライオパネル３７、クライオパネル３８）上の光触媒層５０に照射される。これにより、光触媒層５０は光触媒作用を発現することができる。

【0049】

また、励起光源６０が赤外光を発することができる場合には、赤外光の照射によりクライオパネル３８など極低温面を加熱することができる。冷凍機１４の逆転昇温による加熱では、冷凍機１４からの伝熱距離が長くなる部位（例えばクライオパネル３８の末端部、入口クライオパネル３７など）は冷凍機１４に近い部位に比べて温まりにくくなるが、赤外光照射による加熱はこれを補完しうる。また、電気ヒータによる加熱にはヒータと加熱対象物の熱接触が不十分であった場合にヒータがオーバーヒートするリスクがありうるが、赤外光照射による加熱はこうしたリスクが小さいと考えられる。したがって、赤外光照射による加熱は他の加熱手段よりも有用であるかもしれない。

【0050】

励起光源６０の点灯は、昇温工程の開始と同時に、または昇温工程中に、または昇温工程の終了後に行われてもよい。励起光源６０が加熱手段の一つとして使用される場合には、昇温時間を短縮するために、励起光源６０は、昇温工程の開始と同時に、または昇温工程中に点灯され、他の加熱手段と併用されることが好ましい。

【0051】

光触媒層５０に付着した有機物が励起光６２の照射下で分解されることによってクライオパネル３８から除去される（Ｓ３０）。この有機付着物は、クライオポンプ１０が取り付けられた真空プロセス装置の真空チャンバーからクライオポンプ容器１６内に他の被排気気体（例えば水やアルゴンなど）とともに流入してクライオパネル３８に堆積したものであり、例えば、ウェハに塗布されたフォトレジストやウェハへの種々の表面処理に使用された有機化学物質に由来する。このような有機付着物は、上述の再生温度で揮発性をほとんど又はまったく有しないので、単に再生温度に昇温するだけではクライオパネル３８から除去することはできない。

【0052】

有機物は、励起光６２の照射下で光触媒層５０の光触媒作用により、二酸化炭素と水に分解される。二酸化炭素と水は気体としてベントバルブ２２またはラフバルブ１８を通じてクライオポンプ容器１６から排出されることができる。光触媒層５０が例えば入口クライオパネル３７などクライオポンプ１０内の他の部位に設けられていれば、この部位の光触媒層５０に付着した有機物も分解され除去される。有機付着物の分解除去工程は、励起光６２が照射されていれば、昇温工程中でも排出工程中でも起こりうる。

【0053】

排出工程（Ｓ４０）においては、クライオポンプ容器１６からベントバルブ２２またはラフバルブ１８を通じて外部に気体が排出される。排出工程では、いわゆるラフアンドパージが行われてもよい。ラフアンドパージとは、ラフバルブ１８を通じたクライオポンプ容器１６の粗引きとパージバルブ２０を通じたクライオポンプ容器１６へのパージガスの供給を交互に繰り返すことによって、クライオポンプ容器１６に残留する気体（例えばクライオパネル３８上の例えば活性炭などの吸着材に吸着されている例えば水蒸気などの気体）をクライオポンプ容器１６から排出することをいう。

【0054】

排出工程を完了するか否かは、圧力上昇率テストによって判断される。圧力上昇率テストは、ＲｏＲ（Rate of Rise）テストとも呼ばれる。圧力上昇率テストにおいては、クライオポンプ容器１６を真空保持し所定時間を経過するときの基準圧力からの圧力上昇の大きさが検出され、この圧力上昇の大きさがしきい値未満であれば合格、しきい値以上であれば不合格と判定される。クライオポンプ容器１６を真空保持するために、クライオポンプ１０に設けられたバルブはすべて閉鎖される。

【0055】

励起光源６０が消灯される（Ｓ５０）。励起光源６０の消灯は、クライオポンプ１０の再生中の任意のタイミングで行われてもよい。励起光源６０が加熱手段の一つとして使用される場合には、クールダウンを妨げないように、クールダウン工程を開始する前に励起光源６０は消灯される。

【0056】

クールダウン工程（Ｓ６０）においては、クライオポンプ１０は、再生温度から極低温に再び冷却される。このようにして、再生は完了し、クライオポンプ１０は、再び真空排気運転を始めることができる。

【0057】

本書の冒頭で述べたように、もし、クライオパネル３８などの極低温面が有機付着物で汚染され、有機付着物が極低温面とそこに凝縮する水やアルゴンなどの氷層との間に介在したとすると、氷層の極低温面への密着性が低下し、氷層が割れたり剥離したりしやすくなる。氷層の割れや剥離は、氷層と極低温面の良好な熱接触を妨げ、その結果、氷層の温度上昇とクライオポンプ容器内の蒸気圧の高まりを招きうる。これにより、最終的にはクライオポンプの排気性能が低下しうる。例えば、クライオポンプが取り付けられた真空プロセス装置では、処理済みのウェハと未処理のウェハを入れ替えるとき一時的に低下した真空度を所望の時間内に目標真空度まで回復させることが要請される。しかし、極低温面に付着した有機物が除去されない場合には、真空度回復にかかる時間が延び、最悪の場合目標真空度まで回復することができなくなるかもしれない。

【0058】

従来、汚染された極低温面は、クライオポンプのメンテナンスの際に、クライオポンプから分解され洗浄されることを必要としうる。洗浄されたクライオパネルは、再利用可能な場合には、再び組み立てられ使用される。再利用できない場合には、廃棄され、新たなクライオパネルと交換される。いずれにしても、このようなメンテナンスには手間と費用がかかる。

【0059】

これに対して、実施の形態によれば、クライオポンプ１０は、低温クライオパネル（または高温クライオパネル）の表面に設けられた光触媒層５０に励起光源６０から励起光６２を照射することによって、クライオパネルに付着した有機物を分解し除去することができる。これにより、上記の問題は緩和され又は解消される。例えば、有機物汚染によるクライオポンプ１０の排気性能への低下を抑制することができる。

【0060】

また、有機付着物は多くの場合有害物質であり、仮に有機付着物がそのままクライオポンプ１０から排出された場合には、ラフバルブ１８、ベントバルブ２２、さらにはこれより下流の排出経路に有機物が再付着して悪影響を及ぼす可能性が想定される。しかし、実施の形態によれば、有機付着物を水と二酸化炭素に分解し無害化することができるので、そうしたリスクも緩和され又は解消される。

【0061】

図３は、実施の形態に係るクライオポンプ１０の他の例を模式的に示す。図３に示されるクライオポンプ１０は、励起光源６０に代えて、窓７０を備える。その余の構成は図１に示されるクライオポンプ１０と同様である。窓７０は、光触媒層５０を活性化させる励起光６２を外界から取り込むためにクライオポンプ容器１６に設けられている。窓７０は、例えば容器胴体１６ａに設けられたビューポートでもよい。このようにしても、窓７０から励起光６２を取り込み、光触媒層５０に励起光６２を照射することによって低温クライオパネル（または高温クライオパネル）に付着した有機物を分解し除去することができる。なお、ある実施の形態では、クライオポンプ１０は、励起光源６０と窓７０の両方を備えてもよい。

【0062】

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、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。

【符号の説明】

【0063】

１０ クライオポンプ、 １６ クライオポンプ容器、 ３６ 放射シールド、 ３７ 入口クライオパネル、 ３８ クライオパネル、 ５０ 光触媒層、 ６０ 励起光源、 ６２ 励起光、 ７０ 窓。

【図1】

【図2】

【図3】