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特許7499592クライオポンプシステム、クライオポンプシステムの制御装置および再生方法
(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】
(24)【登録日】2024-06-06
(45)【発行日】2024-06-14
(54)【発明の名称】クライオポンプシステム、クライオポンプシステムの制御装置および再生方法
(51)【国際特許分類】
F04B 37/08 20060101AFI20240607BHJP
F04B 37/16 20060101ALI20240607BHJP
【ＦＩ】
F04B37/08
F04B37/16 A
F04B37/16 D
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020056300
(22)【出願日】2020-03-26
(65)【公開番号】P2021156199
(43)【公開日】2021-10-07
【審査請求日】2022-11-16
【前置審査】
(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】100116274
【弁理士】
【氏名又は名称】富所 輝観夫
(72)【発明者】
【氏名】五反田 修平
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 走
【審査官】森 秀太
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－２３７２９３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０４Ｂ ３７／０８
Ｆ０４Ｂ ３７／１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
各クライオポンプが、当該クライオポンプを共通のラフポンプに接続するラフバルブと、当該クライオポンプ内の圧力を測定する圧力センサと、を備える複数のクライオポンプと、前記複数のクライオポンプの各々について、
前記ラフポンプによって当該クライオポンプを第１基準圧力まで減圧して真空保持するように、当該クライオポンプの圧力センサによる測定圧力に基づいて当該クライオポンプのラフバルブを制御するとともに、
当該クライオポンプを真空保持している間に、当該クライオポンプの圧力センサの測定圧力に基づいて当該クライオポンプに前記第１基準圧力のもとで第１昇圧レートテストを実行するように構成されているコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記複数のクライオポンプのうちあるクライオポンプを真空保持している間に他の一つのクライオポンプを前記第１基準圧力まで減圧するように、前記あるクライオポンプの圧力センサの測定圧力に基づいて前記他の一つのクライオポンプのラフバルブを開くように構成され、
前記コントローラは、前記複数のクライオポンプのすべてが前記第１昇圧レートテストに合格した場合に、前記複数のクライオポンプを前記第１基準圧力より低い第２基準圧力までさらに減圧するように構成され、
前記第１基準圧力は、６００～５０Ｐａの範囲から選択され、前記第２基準圧力は、１００～１０Ｐａの範囲から選択されることを特徴とするクライオポンプシステム。
【請求項2】
前記コントローラは、前記あるクライオポンプの圧力センサの測定圧力を前記第１基準圧力と比較し、前記測定圧力が前記第１基準圧力を下回る場合、前記他の一つのクライオポンプのラフバルブを開くように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のクライオポンプシステム。
【請求項3】
前記コントローラは、前記複数のクライオポンプが前記ラフポンプを使用する順番を定める第１順番待ちリストを備え、前記第１順番待ちリストに従って前記あるクライオポンプを選択し、前記他の一つのクライオポンプとして前記第１順番待ちリストにおける前記あるクライオポンプの次のクライオポンプを選択するように構成されてい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システム。
【請求項4】
前記コントローラは、前記第１順番待ちリストを前記複数のクライオポンプの昇温完了の順に基づいて決定するように構成され、各クライオポンプは、当該クライオポンプ内の温度を測定する温度センサを備え、前記コントローラは、当該クライオポンプの温度センサによる測定温度を再生温度と比較し、前記測定温度が前記再生温度を超える場合、当該クライオポンプを昇温完了と判定するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のクライオポンプシステム。
【請求項5】
前記コントローラは、前記複数のクライオポンプが前記ラフポンプを使用する順番を定め、前記第１順番待ちリストと異なる第２順番待ちリストを備え、前記第２順番待ちリストに従って前記複数のクライオポンプのうち一のクライオポンプを選択し、選択されたクライオポンプを前記第２基準圧力まで減圧して真空保持し、前記第２基準圧力より低い第３基準圧力までさらに減圧するように、前記選択されたクライオポンプの圧力センサによる測定圧力に基づいて前記選択されたクライオポンプのラフバルブを制御するとともに、
前記選択されたクライオポンプを真空保持している間に、前記第２順番待ちリストにおける前記選択されたクライオポンプの次のクライオポンプを前記第２基準圧力まで減圧するように、前記選択されたクライオポンプの圧力センサの測定圧力に基づいて前記次のクライオポンプのラフバルブを開くように構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載のクライオポンプシステム。
【請求項6】
前記コントローラは、前記第２順番待ちリストを前記複数のクライオポンプの前回の再生完了の順に基づいて決定することを特徴とする請求項５に記載のクライオポンプシステム。
【請求項7】
クライオポンプシステムの制御装置であって、前記クライオポンプシステムは、共通のラフポンプに接続される複数のクライオポンプを備え、前記制御装置は、前記ラフポンプによって前記複数のクライオポンプを順番に第１基準圧力まで減圧し、前記第１基準圧力まで減圧されたクライオポンプを真空保持し、前記真空保持の間に、前記減圧されたクライオポンプに前記第１基準圧力のもとで第１昇圧レートテストを実行するように構成されたコントローラを備え、
前記コントローラは、前記複数のクライオポンプのうちあるクライオポンプを真空保持している間に、他の一つのクライオポンプを前記第１基準圧力まで減圧するように構成され、
前記コントローラは、前記複数のクライオポンプのすべてが前記第１昇圧レートテストに合格した場合に、前記ラフポンプによって前記複数のクライオポンプを前記第１基準圧力より低い第２基準圧力までさらに減圧するように構成され、
前記第１基準圧力は、６００～５０Ｐａの範囲から選択され、前記第２基準圧力は、１００～１０Ｐａの範囲から選択されることを特徴とする制御装置。
【請求項8】
クライオポンプシステムの再生方法であって、前記クライオポンプシステムは、共通のラフポンプに接続される複数のクライオポンプを備え、前記再生方法は、前記ラフポンプによって前記複数のクライオポンプを順番に第１基準圧力まで減圧することと、
前記第１基準圧力まで減圧されたクライオポンプを真空保持することと、
前記真空保持の間に、前記減圧されたクライオポンプに前記第１基準圧力のもとで第１昇圧レートテストを実行することと、を備え、
前記第１基準圧力まで減圧することは、前記複数のクライオポンプのうちあるクライオポンプを真空保持している間に、他の一つのクライオポンプを前記第１基準圧力まで減圧することを備え、
前記再生方法はさらに、
前記複数のクライオポンプのすべてが前記第１昇圧レートテストに合格した場合に、前記ラフポンプによって前記複数のクライオポンプを前記第１基準圧力より低い第２基準圧力までさらに減圧することを備え、
前記第１基準圧力は、６００～５０Ｐａの範囲から選択され、前記第２基準圧力は、１００～１０Ｐａの範囲から選択されることを特徴とする再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、クライオポンプシステム、クライオポンプシステムの制御装置および再生方法に関する。
【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】
【文献】特開２０１３－６０８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、クライオポンプシステムの再生時間を短縮することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明のある態様によると、クライオポンプシステムは、各クライオポンプが、当該クライオポンプを共通のラフポンプに接続するラフバルブと、当該クライオポンプ内の圧力を測定する圧力センサと、を備える複数のクライオポンプと、複数のクライオポンプの各々について、ラフポンプによって当該クライオポンプを第１基準圧力まで減圧して真空保持し、第１基準圧力より低い第２基準圧力までさらに減圧するように、当該クライオポンプの圧力センサによる測定圧力に基づいて当該クライオポンプのラフバルブを制御するコントローラと、を備える。コントローラは、複数のクライオポンプのうちあるクライオポンプを真空保持している間に他の一つのクライオポンプを第１基準圧力まで減圧するように、あるクライオポンプの圧力センサの測定圧力に基づいて他の一つのクライオポンプのラフバルブを開くように構成されている。
【0006】
本発明のある態様によると、クライオポンプシステムの制御装置が提供される。クライオポンプシステムは、共通のラフポンプに接続される複数のクライオポンプを備える。制御装置は、ラフポンプによって複数のクライオポンプを順番に第１基準圧力まで減圧し、第１基準圧力まで減圧されたクライオポンプを真空保持し、ラフポンプによって複数のクライオポンプを第１基準圧力より低い第２基準圧力までさらに減圧するように構成されたコントローラを備える。コントローラは、複数のクライオポンプのうちあるクライオポンプを真空保持している間に、他の一つのクライオポンプを第１基準圧力まで減圧するように構成されている。
【0007】
本発明のある態様によると、クライオポンプシステムの再生方法が提供される。クライオポンプシステムは、ラフポンプに接続される複数のクライオポンプを備える。再生方法は、ラフポンプによって複数のクライオポンプを順番に第１基準圧力まで減圧することと、第１基準圧力まで減圧されたクライオポンプを真空保持することと、ラフポンプによって複数のクライオポンプを第１基準圧力より低い第２基準圧力までさらに減圧することと、を備える。第１基準圧力まで減圧することは、複数のクライオポンプのうちあるクライオポンプを真空保持している間に、他の一つのクライオポンプを第１基準圧力まで減圧することを備える。
【0008】
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】
【0009】
本発明によれば、クライオポンプシステムの再生時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施の形態に係るクライオポンプシステムを概略的に示す図である。
【図3】実施の形態に係るクライオポンプシステムの再生方法を説明するためのフローチャートである。
【図4】実施の形態に係る順番待ちリストの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。
【0012】
【0013】
クライオポンプシステム１００は、複数のクライオポンプ１０と、これらクライオポンプ１０を制御するコントローラ２０と、を備える。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に取り付けられて、真空チャンバ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に実現される。コントローラ２０は、複数のクライオポンプ１０とは別体の制御装置として構成される。あるいは、各クライオポンプ１０にコントローラが一体に設けられ、これら複数のコントローラの組み合わせとしてコントローラ２０が構成されてもよい。
【0014】
図１に示される例では、クライオポンプシステム１００は、４台のクライオポンプ１０で構成されるが、クライオポンプ１０の数はとくに限定されない。これら複数のクライオポンプは、それぞれ別個の真空チャンバに設置されてもよいし、ひとつの同じ真空チャンバに設置されてもよい。
【0015】
図２に示されるように、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、クライオパネル１８とを備える。また、クライオポンプ１０は、圧力センサ２２と、ラフバルブ２４と、パージバルブ２６と、ベントバルブ２８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。
【0016】
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の冷却ステージが所望の極低温に冷却される。それにより、冷凍機１４の冷却ステージに熱的に結合されたクライオパネル１８を目標冷却温度（例えば１０Ｋ～２０Ｋ）に冷却することができる。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２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。
【0017】
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。クライオポンプ容器１６は、吸気口１７を有するクライオパネル収容部１６ａと、冷凍機収容部１６ｂとを有する。クライオパネル収容部１６ａは、吸気口１７が開放され、その反対側が閉塞されたドーム状の形状を有し、この内部にクライオパネル１８が冷凍機１４の冷却ステージとともに収容される。冷凍機収容部１６ｂは、円筒状の形状を有し、その一端が冷凍機１４の室温部に固定され、他端がクライオパネル収容部１６ａに接続され、内部に冷凍機１４が挿入されている。吸気口１７は、ゲートバルブ（図示せず）を介して真空プロセス装置の真空チャンバに接続される。クライオポンプ１０の吸気口１７から進入する気体はクライオパネル１８に凝縮または吸着により捕捉される。クライオパネル１８の配置や形状などクライオポンプ１０の構成は、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。
【0018】
コントローラ２０は、クライオポンプ１０の真空排気運転においては、クライオパネル１８の冷却温度に基づいて、冷凍機１４を制御してもよい。クライオポンプ容器１６内には、クライオパネル１８の温度を測定する温度センサ２３が設けられていてもよく、コントローラ２０は、クライオパネル１８の測定温度を示す温度センサ出力信号を受信するよう温度センサ２３と接続されていてもよい。
【0019】
また、コントローラ２０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１８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２４、パージバルブ２６、ベントバルブ２８を制御してもよい。コントローラ２０は、クライオポンプ容器１６内の測定圧力を示す圧力センサ出力信号を受信するよう圧力センサ２２と接続されていてもよい。ラフバルブ２４、パージバルブ２６、ベントバルブ２８はそれぞれ、コントローラ２０から入力される指令信号に従って開閉される。
【0020】
詳細は後述するが、コントローラ２０は、複数のクライオポンプ１０の各々について、ラフポンプ３２によって当該クライオポンプ１０を第１基準圧力まで減圧して真空保持し、第１基準圧力より低い第２基準圧力までさらに減圧するように、当該クライオポンプ１０の圧力センサ２２による測定圧力に基づいて当該クライオポンプ１０のラフバルブ２４を制御するように構成されている。コントローラ２０は、複数のクライオポンプ１０のうちあるクライオポンプ１０を真空保持している間に他の一つのクライオポンプ１０を第１基準圧力まで減圧するように、あるクライオポンプ１０の圧力センサ２２の測定圧力に基づいて他の一つのクライオポンプ１０のラフバルブ２４を開くように構成されている。コントローラ２０は、あるクライオポンプ１０の圧力センサ２２の測定圧力を第１基準圧力と比較し、測定圧力が第１基準圧力を下回る場合、他の一つのクライオポンプ１０のラフバルブ２４を開くように構成されている。
【0021】
コントローラ２０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。
【0022】
たとえば、コントローラ２０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。そうしたハードウェアプロセッサは、たとえば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのプログラマブルロジックデバイスで構成してもよいし、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）のような制御回路であってもよい。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２０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。
【0023】
圧力センサ２２は、クライオポンプ容器１６内の圧力を測定し、圧力センサ出力信号を生成する。圧力センサ２２は、クライオポンプ容器１６、例えば冷凍機収容部１６ｂに取り付けられている。圧力センサ２２は、真空（例えばクライオポンプ１０の動作開始圧力である１～１０Ｐａ）と大気圧の両方を含む広い計測範囲を有する。少なくとも再生処理中に生じ得る圧力範囲を計測範囲に含むことが望ましい。この実施形態では、圧力センサ２２として、大気圧ピラニゲージ（大気圧を測定可能なピラニ真空計）が使用される。あるいは、圧力センサ２２は、例えばクリスタルゲージ、または気体とセンサとの相互作用に基づいて圧力を間接的に測定するその他の圧力センサであってもよい。
【0024】
図１および図２を参照すると、ラフバルブ２４は、クライオポンプ容器１６、例えば冷凍機収容部１６ｂに取り付けられている。また、クライオポンプシステム１００は、ラフ排気ライン３０を備える。ラフ排気ライン３０は、複数のクライオポンプが使用する共通のラフポンプ３２と、各クライオポンプ１０のラフバルブ２４から共通のラフポンプ３２へと合流するラフ配管３４とを備える。ラフバルブ２４は、ラフ配管３４によりラフポンプ３２に接続される。ラフポンプ３２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２０の制御によりラフバルブ２４が開放されるときクライオポンプ容器１６がラフポンプ３２に連通され、ラフバルブ２４が閉鎖されるときクライオポンプ容器１６がラフポンプ３２から遮断される。ラフバルブ２４を開きかつラフポンプ３２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。
【0025】
パージバルブ２６は、クライオポンプ容器１６、例えばクライオパネル収容部１６ａに取り付けられている。パージバルブ２６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２０の制御によりパージバルブ２６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２６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２６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。
【0026】
ベントバルブ２８は、クライオポンプ容器１６、例えば冷凍機収容部１６ｂに取り付けられている。ベントバルブ２８は、制御により開閉可能であるとともに、クライオポンプ容器１６の内外の差圧によって機械的に開きうる。ベントバルブ２８は、例えば常閉型の制御弁であり、いわゆる安全弁としても機能するよう構成されている。クライオポンプ１０の外部環境は通常大気圧であるから、ベントバルブ２８は、クライオポンプ容器１６内の圧力が大気圧またはそれよりいくらか高い圧力に達するとき制御によりまたは機械的に開かれ、クライオポンプ１０の内部から外部に流体を排出し、内部の圧力を解放することができる。
【0027】
図３は、実施の形態に係るクライオポンプシステムの再生方法を説明するためのフローチャートである。再生方法は、昇温工程（Ｓ１０）、排出工程（Ｓ２０）、及びクールダウン工程（Ｓ３０）を含み、コントローラ２０による制御のもとで複数のクライオポンプ１０に並行して行われる。なお、クライオポンプシステム１００のすべてのクライオポンプ１０が同時に再生されることは必須ではなく、コントローラ２０は、一部のクライオポンプ１０は真空排気運転を続けながら、残りのクライオポンプ１０を再生するように構成されてもよい。
【0028】
昇温工程（Ｓ１０）においては、パージバルブ２６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）。同時に、クライオポンプ１０に捕捉されている気体が再び気化され、また、パージガスが供給されるので、クライオポンプ容器１６内の圧力は、大気圧またはそれよりいくらか高い圧力に向けて増加する。昇温工程においては、供給されたパージガスおよび加熱により再気化した気体がクライオポンプ容器１６からベントバルブ２８を通じて外部に排出されうる。昇温工程においては通例、ラフバルブ２４は閉じている。
【0029】
昇温工程においては、各クライオポンプ１０について、コントローラ２０は、当該クライオポンプ１０の温度センサ２３による測定温度を再生温度と比較し、測定温度が再生温度を超える場合、当該クライオポンプ１０を昇温完了と判定するように構成されている。測定温度が再生温度を下回る場合、コントローラ２０は、昇温工程を継続する。コントローラ２０は、測定温度が再生温度を超えるとき直ちに昇温工程を終了し排出工程を開始してもよい。それに代えて、コントローラ２０は、いわゆる延長パージ（すなわち測定温度が再生温度を超えてからもパージガスの供給を一定時間続けること）を経て昇温工程から排出工程に移行してもよい。昇温工程が終了するとき、クライオポンプ容器１６内の圧力は、大気圧またはそれよりいくらか高い圧力となる。
【0030】
排出工程（Ｓ２０）においては、複数段階の減圧工程により、各クライオポンプ１０は段階的に減圧される。排出工程は、例えば第１減圧工程（Ｓ２１）、第２減圧工程（Ｓ２２）、第３減圧工程（Ｓ２３）を含み、これら減圧工程は、コントローラ２０によってクライオポンプ１０ごとに順番に実行される。減圧はラフバルブ２４を通じてラフポンプ３２により行われる。排出工程においては、パージガスが供給されるときを除いて、ベントバルブ２８は通例閉じている。
【0031】
第１減圧工程では、クライオポンプ容器１６が大気圧から第１基準圧力まで減圧され、第１基準圧力のもとで第１昇圧レートテストが実行される。第１減圧工程では、いわゆるラフアンドパージ（すなわちラフバルブ２４を通じたクライオポンプ容器１６の真空引きとパージバルブ２６を通じたパージガスの供給を１回以上交互に行うこと）が行われてもよい。第１昇圧レートテストに合格するまで第１減圧工程は継続される。第１昇圧レートテストに合格すると、クライオポンプ１０は第２減圧工程に移行する。
【0032】
第２減圧工程では、クライオポンプ容器１６が第１基準圧力から第２基準圧力まで減圧され、第２基準圧力のもとで第２昇圧レートテストが実行される。第２昇圧レートテストに合格するまで第２減圧工程は継続される。第２昇圧レートテストに合格すると、クライオポンプ１０は第３減圧工程に移行する。同様にして、第３減圧工程では、クライオポンプ容器１６が第２基準圧力から第３基準圧力まで減圧され、第３基準圧力のもとで第３昇圧レートテストが実行される。第３昇圧レートテストに合格するまで第３減圧工程は継続される。第３昇圧レートテストに合格すると、クライオポンプ１０はクールダウン工程に移行する。第２減圧工程および第３減圧工程では、パージバルブ２６は閉鎖され、もはやパージガスは供給されなくてもよい。
【0033】
なお、知られているように、昇圧レート（Rate of Rise；ＲｏＲ）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。
【0034】
第１基準圧力、第２基準圧力、第３基準圧力は、それぞれ予め設定される。第２基準圧力は、第１基準圧力よりも低い圧力値であり、第３基準圧力は、第２基準圧力よりも低い圧力値である。第１基準圧力は、例えば、６００～５０Ｐａの範囲から選択されてもよい。第２基準圧力は、例えば、１００～１０Ｐａの範囲から選択されてもよい。第３基準圧力は、例えば、１０～１Ｐａの範囲から選択されてもよい。
【0035】
クールダウン工程（Ｓ３０）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。
【0036】
図４は、実施の形態に係る順番待ちリストの一例を示す図である。コントローラ２０は、複数のクライオポンプ１０がラフポンプ３２を使用する順番を定める第１順番待ちリスト４０を備える。クライオポンプシステム１００がＮ台（Ｎは自然数）のクライオポンプ１０を有する場合、第１順番待ちリスト４０は、各クライオポンプ１０の識別情報（例えば識別番号１～Ｎ）と順番とを対応付けるデータである。
【0037】
この実施形態では、コントローラ２０は、第１順番待ちリスト４０を複数のクライオポンプ１０の昇温完了の順に基づいて決定するように構成されている。よって、第１順番待ちリスト４０は、再生中に（すなわち昇温工程において）生成される。第１順番待ちリスト４０は、排出工程の前半、少なくとも第１減圧工程で用いられる。
【0038】
図４には、４台のクライオポンプ（１）～（４）について、昇温工程がクライオポンプ（３）、（２）、（１）、（４）の順番に完了した場合が例示される。昇温工程が速く完了した順に従って（昇温工程の所要時間の昇順に従って）、第１順番待ちリスト４０においてはクライオポンプ（３）、（２）、（１）、（４）と順序付けられている。したがって、排出工程（すなわち第１減圧工程）は、第１順番待ちリスト４０に従って、クライオポンプ（３）、（２）、（１）、（４）の順に開始される。
【0039】
また、コントローラ２０は、複数のクライオポンプ１０がラフポンプ３２を使用する順番を定める第２順番待ちリスト４２を備える。第２順番待ちリスト４２は、第１順番待ちリスト４０と異なる。第２順番待ちリスト４２も、各クライオポンプ１０の識別情報（例えば識別番号）と順番とを対応付けるデータである。
【0040】
この実施形態では、コントローラ２０は、第２順番待ちリスト４２を複数のクライオポンプ１０の前回の再生完了の順に基づいて決定するように構成されている。よって、第２順番待ちリスト４２は、再生前に予め生成されている。第２順番待ちリスト４２は、排出工程の後半、少なくとも第３減圧工程、例えば第２減圧工程以降で用いられる。第２順番待ちリスト４２においては、複数のクライオポンプ１０が複数のグループに分けられ、グループごとに順番が定められている。言い換えれば、第２順番待ちリスト４２は、１以上のクライオポンプ１０を同じ順番に設定することができる。第１グループのクライオポンプ１０が優先して処理され、第１グループのクライオポンプ１０が処理されてから、第２グループのクライオポンプ１０が処理される。これに代えて、１つのグループ内のクライオポンプ１０に順番が付されていてもよい。
【0041】
図４には、前回の再生がクライオポンプ（３）、（２）、（１）、（４）の順番に完了した場合が例示される。また、クライオポンプ（３）と（２）については同程度の時間でクールダウンが完了し、クライオポンプ（１）と（４）については、クライオポンプ（３）と（２）よりも遅いが、これら２つは同程度の時間でクールダウンが完了したものとする。第２順番待ちリスト４２においては、再生すなわちクールダウン工程が遅く完了した順に従って（クールダウン工程の所要時間の降順に従って）、クライオポンプ（１）と（４）が第１グループ、クライオポンプ（３）と（２）が第２グループと順序付けられる。したがって、第２減圧工程（または第３減圧工程）は、第２順番待ちリスト４２に従って、第１グループのクライオポンプ（１）と（４）について先に実行され、その後に、第２グループのクライオポンプ（３）と（２）について実行される。
【0042】
図５は、図３に示される第１減圧工程の一例を示すフローチャートである。第１減圧工程は、第１順番待ちリスト４０における１番目のクライオポンプ１０から実行される。図５に示されるように、コントローラ２０は、パージバルブ２６を閉じ、ラフバルブ２４を開く（Ｓ４０）。こうしてクライオポンプ１０の第１減圧が行われる。第１減圧は、第１減圧時間（たとえば数十秒から１分程度）にわたる。コントローラ２０は、タイマーを有しており、ラフバルブ２４を開いてから第１減圧時間が経過するときラフバルブ２４を閉じる（Ｓ４１、Ｓ４２）。
【0043】
コントローラ２０は、クライオポンプ１０の測定圧力Ｐを第１基準圧力Ｐ１と比較する（Ｓ４４）。測定圧力Ｐは、圧力センサ２２によって測定され、コントローラ２０に入力される。第１基準圧力Ｐ１は、例えば３００Ｐａである。測定圧力Ｐが第１基準圧力Ｐ１以上の場合（Ｓ４４のＮ）、コントローラ２０は、パージバルブ２６を開く（Ｓ４６）。この場合、第１減圧工程が再び実行されるときまで、クライオポンプ１０は、パージガスが供給された状態で待機する。コントローラ２０は、測定圧力Ｐが大気圧に復帰したときまたは所定時間経過後にパージバルブ２６を閉じてもよい。以降に第１減圧工程が再び行われることにより、ラフアンドパージが行われる。
【0044】
一方、測定圧力Ｐが第１基準圧力Ｐ１を下回る場合（Ｓ４４のＹ）、コントローラ２０は、第１順番待ちリスト４０を参照し、第１順番待ちリスト４０に従って次の順位のクライオポンプ１０（第１減圧工程を先に行っているクライオポンプ１０が１番目のクライオポンプ１０である場合、第１順番待ちリスト４０における２番目のクライオポンプ１０）を選択し、この選択したクライオポンプ１０について第１減圧工程を開始する（Ｓ４８）。すなわち、コントローラ２０は、第１順番待ちリスト４０における次のクライオポンプ１０のパージバルブ２６を閉じ、ラフバルブ２４を開く（Ｓ４０）。こうして、クライオポンプ１０の第１減圧（すなわち第１基準圧力Ｐ１への減圧）が行われる。
【0045】
また、コントローラ２０は、第１減圧工程を先に行っているクライオポンプ１０について、第１昇圧レートテストを実行する（Ｓ５０）。前述のように、第１昇圧レートテストにおいては、ラフバルブ２４の閉鎖によりクライオポンプ１０を真空保持して第１所定時間を経過するときの第１基準圧力Ｐ１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第１しきい値未満であれば合格、第１しきい値以上であれば不合格と判定される。第１昇圧レートテストに合格の場合、コントローラ２０は、第１合格フラグをオンに変更する（Ｓ５２）。クライオポンプ１０はそのまま真空保持される。第１昇圧レートテストに不合格の場合、コントローラ２０は、パージバルブ２６を開く（Ｓ４６）。なお第１合格フラグの初期値はオフであり、第１昇圧レートテストに不合格の場合、第１合格フラグはオフのままである。
【0046】
このようにして、コントローラ２０は、第１減圧工程を複数のクライオポンプ１０に順番に実行する。第１順番待ちリスト４０における最後（Ｎ番目）のクライオポンプ１０の第１減圧工程の次は、再び１番目のクライオポンプ１０に戻る。
【0047】
１番目のクライオポンプ１０の第１合格フラグがオフである場合、コントローラ２０は、１番目のクライオポンプ１０の第１減圧工程をもう一度実行する。１番目のクライオポンプ１０の第１合格フラグがオンである場合、コントローラ２０は、１番目のクライオポンプ１０の第１減圧工程をスキップし、２番目のクライオポンプ１０に移行する。同様にして、２番目のクライオポンプ１０およびそれ以降のクライオポンプ１０についても順番に、第１合格フラグがオフの場合に第１減圧工程をもう一度行い、第１合格フラグがオンの場合に第１減圧工程をスキップして次のクライオポンプ１０に移行する。すべてのクライオポンプ１０の第１合格フラグがオンになると、コントローラ２０は、第１減圧工程を終了し、第２減圧工程を開始する。
【0048】
図６は、図３に示される第２減圧工程の一例を示すフローチャートである。第２減圧工程は、第２順番待ちリスト４２における第１グループのクライオポンプ１０から実行される。第１グループに２以上のクライオポンプ１０が含まれる場合には、そのうちいずれか１つのクライオポンプ１０が任意に選択される（あるいは、第１グループのなかで順番が決められている場合には、その順番に従ってクライオポンプ１０が選択される）。図６に示されるように、コントローラ２０は、パージバルブ２６を閉じ、ラフバルブ２４を開く（Ｓ６０）。こうしてクライオポンプ１０の第２減圧が行われる。第２減圧は、第２減圧時間（たとえば数分程度）にわたる。すなわち、コントローラ２０は、ラフバルブ２４を開いてから第２減圧時間が経過するときラフバルブ２４を閉じる（Ｓ６１、Ｓ６２）。
【0049】
コントローラ２０は、クライオポンプ１０の測定圧力Ｐを第２基準圧力Ｐ２と比較する（Ｓ６４）。第２基準圧力Ｐ２は、例えば５０Ｐａである。測定圧力Ｐが第２基準圧力Ｐ２以上の場合（Ｓ６４のＮ）、コントローラ２０は、他のクライオポンプ１０のラフバルブ２４が閉じているか否かをチェックする（Ｓ６６）。他のいずれかのクライオポンプ１０のラフバルブ２４が開いている場合（Ｓ６６のＮ）、コントローラ２０は、再びラフバルブ２４をチェックする（Ｓ６６）。他のすべてのクライオポンプ１０のラフバルブ２４が閉じている場合（Ｓ６６のＹ）、第２減圧工程をもう一度実行する。
【0050】
一方、測定圧力Ｐが第２基準圧力Ｐ２を下回る場合（Ｓ６４のＹ）、コントローラ２０は、第２順番待ちリスト４２を参照し、第２順番待ちリスト４２に従って次の順位のクライオポンプ１０（第１グループのクライオポンプ１０について第２減圧工程を行っている場合、第１グループに含まれる別のクライオポンプ１０を選択し、この選択したクライオポンプ１０について第２減圧工程を開始する（Ｓ６８）。コントローラ２０は、第１グループから別のクライオポンプ１０をランダムに選択してもよいし、第１グループのなかでの順番に従って選択してもよいし、または、優先度に基づいて選択してもよい（例えばラフバルブ２４を閉じてからの経過時間が長いクライオポンプから選択してもよい）。ただし、第１グループに含まれるクライオポンプ１０が１つだけの場合には、コントローラ２０は、このステップ（Ｓ６８）をスキップする。
【0051】
また、コントローラ２０は、第２減圧工程を先に行っているクライオポンプ１０について、第２昇圧レートテストを実行する（Ｓ７０）。第２昇圧レートテストにおいては、ラフバルブ２４の閉鎖によりクライオポンプ１０を真空保持して第２所定時間を経過するときの第２基準圧力Ｐ２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第２しきい値未満であれば合格、第２しきい値以上であれば不合格と判定される。第２昇圧レートテストに合格の場合、コントローラ２０は、第２合格フラグをオンに変更する（Ｓ７２）。クライオポンプ１０はそのまま真空保持される。第２昇圧レートテストに不合格の場合、コントローラ２０は、他のクライオポンプ１０のラフバルブ２４が閉じているか否かをチェックする（Ｓ６６）。第２合格フラグの初期値はオフであり、第２昇圧レートテストに不合格の場合、第２合格フラグはオフのままである。
【0052】
このようにして、コントローラ２０は、第２減圧工程を第１グループのクライオポンプ１０に順番に実行する。第１グループのすべてのクライオポンプ１０の第２合格フラグがオンになると、コントローラ２０は、第１グループのクライオポンプ１０について、第２減圧工程を終了し、第３減圧工程を開始する。
【0053】
第３減圧工程は、第２減圧工程と同様である。ただし、第２減圧工程で使用されるパラメータに代えて、第３減圧工程のパラメータが使用される。すなわち、第２減圧時間、第２基準圧力に代えて、第３減圧時間、第３基準圧力が使用される。第３基準圧力は、例えば１０Ｐａである。また、第２昇圧レートテストに代えて、第３昇圧レートテストが実行される。第３昇圧レートテストに合格の場合、コントローラ２０は、そのクライオポンプ１０の第３合格フラグをオンに変更し、クールダウン工程を開始する。
【0054】
コントローラ２０は、第３減圧工程を第１グループのクライオポンプ１０に順番に実行し、第１グループのすべてのクライオポンプ１０の第３合格フラグがオンになると、コントローラ２０は、第２グループのクライオポンプ１０について、第２減圧工程、第３減圧工程、クールダウン工程を実行する。すべてのグループについてクールダウン工程を終了するとき、クライオポンプシステム１００の再生が完了する。
【0055】
以上、実施の形態に係るクライオポンプシステム１００の構成を述べた。続いてその動作を説明する。
【0056】
真空排気運転が継続されることによりクライオポンプ１０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、クライオポンプ１０が再生される。再生を開始するとき吸気口１７に設けられたゲートバルブが閉鎖され、クライオポンプ１０は真空プロセス装置の真空チャンバから遮断される。
【0057】
複数のクライオポンプ１０について同時に再生が開始され、並行して昇温されていく。捕捉した気体の量は、クライオポンプ１０ごとに異なりうる。多量の気体を捕捉したクライオポンプ１０は、昇温に時間がかかる。また、クライオポンプシステム１００は、たとえば一部のクライオポンプ１０が口径８インチであり、他の一部のクライオポンプが口径１２インチであるというように、異なるサイズのクライオポンプ１０を含む場合がある。大型のクライオポンプ１０は、小型のものに比べて昇温に時間がかかる。同じサイズのクライオポンプ１０であっても、個体差によりクライオポンプ１０ごとに挙動に微妙な差異がありうる。こうした事情により、複数のクライオポンプ１０の再生を同時に開始したとしても、それらクライオポンプ１０どうしで昇温が完了するタイミングは異なることになり、さらに、再生の各工程が完全に同期することもなく、個々のクライオポンプ１０で再生が完了するタイミングは異なる。
【0058】
排出工程では、ラフポンプ３２によって各クライオポンプ１０が排気される。ラフポンプ３２の台数は、多くの場合、クライオポンプ１０の台数より少なく、通例１台のみである。複数のクライオポンプ１０の再生が互いに同期しないので、排出工程のある時点において各クライオポンプ１０が有する圧力も互いに異なりうる。つまり、異なるクライオポンプ１０間には圧力差が生じうる。仮に、複数のクライオポンプ１０のラフバルブ２４を同時に開きこれらクライオポンプ１０を同時にラフポンプ３２につないだとすると、クライオポンプ１０間の圧力差により相対的に高圧のクライオポンプ１０からラフ排気ライン３０を通じて相対的に低圧のクライオポンプ１０へと逆流が起こりうる。このようなガスの逆流は、再生時間の増加やクライオポンプ１０の汚染の原因となりうるので、望ましくない。そこで、ラフポンプ３２は、同時に１台のクライオポンプ１０のみに接続される。そのため、コントローラ２０は、あるクライオポンプ１０のラフバルブ２４が開いているときそれ以外のすべてのクライオポンプ１０のラフバルブ２４を閉じるように構成される。
【0059】
昇圧工程を完了したクライオポンプ１０から順に排出工程が開始される。よって、排出工程の当初は、先に昇温を完了した１台または少数台のクライオポンプ１０のみが第１順番待ちリスト４０に載り、これらから第１減圧工程が始まる。昇温を完了したクライオポンプ１０が増えるにつれて、それらクライオポンプ１０も第１順番待ちリスト４０に載り、第１減圧工程に参加するクライオポンプ１０の台数も増えていく。
【0060】
第１順番待ちリスト４０に従って、第１減圧工程では、ある１つのクライオポンプ１０の真空保持（および第１昇圧レートテスト）と他の１つのクライオポンプ１０の第１減圧が同時に行われる。第１減圧工程のある時点において、１台のクライオポンプ１０で第１減圧が実行されるとき、残りのクライオポンプ１０は、第１基準圧力への減圧後に真空保持されているか、またはパージガスが導入され大気圧で保持されている。真空保持されているクライオポンプ１０においては、そのクライオポンプ１０内の表面に吸着されている気体分子の脱離により、第１基準圧力から若干圧力が高まりうる。すべてのクライオポンプ１０が第１昇圧レートテストに合格すると、第２減圧工程が始まる。
【0061】
第２順番待ちリスト４２に従って、クールダウン工程の所要時間が長いクライオポンプ１０から優先して、第２減圧工程と第３減圧工程が行われる。第２減圧工程でも、ある１つのクライオポンプ１０の真空保持（および第２昇圧レートテスト）と他の１つのクライオポンプ１０の第２減圧が同時に行われる。第２減圧工程のある時点において、１台のクライオポンプ１０で第２減圧が実行されるとき、残りのクライオポンプ１０のうち第２減圧工程をまだ開始していないクライオポンプ１０は、第１基準圧力またはそれより若干高い圧力で真空保持され、その他のクライオポンプ１０は、第２基準圧力またはそれより若干高い圧力で真空保持されている。
【0062】
第２昇圧レートテストに合格したクライオポンプ１０については、第３減圧工程が始まる。同様にして、第３減圧工程でも、ある１つのクライオポンプ１０の真空保持（および第３昇圧レートテスト）と他の１つのクライオポンプ１０の第３減圧が同時に行われる。第３減圧工程のある時点において、１台のクライオポンプ１０で第３減圧が行われているとき、残りのクライオポンプ１０はそれぞれ減圧工程の段階に応じた圧力で真空保持されている。
【0063】
第３昇圧レートテストに合格したクライオポンプ１０については、クールダウン工程が始まる。第２減圧工程と第３減圧工程がクールダウン工程の所要時間が長いクライオポンプ１０から優先して行われるので、クールダウン工程もその所要時間が長いクライオポンプ１０から行われることになる。このようにして、すべてのクライオポンプ１０についてクールダウン工程を終了するとき、クライオポンプシステム１００の再生が完了する。真空排気運転が再開される。
【0064】
ここで、１台のクライオポンプ１０について、大気圧から目標圧力まで一気に減圧する場合と、減圧する最中に中間の圧力でいちど中断し、一時待機（一時的に真空保持）し、減圧を再開して目標圧力まで最終的に減圧する場合との比較を考える。目標圧力まで減圧する所要時間は、途中で中断し待機しているから、当然、後者のほうが長いと予想される。しかしながら、本発明者は、前者と後者で所要時間にほとんど差が無いケースがありうることを実験により見出した。本発明者は、この新たな知見を基礎として、あるクライオポンプ１０を中間圧力で待機させ、その間に他のクライオポンプ１０にラフポンプ３２を利用させることを提案する。これにより、複数のクライオポンプ１０の再生にかかるトータルの時間を短縮できると期待される。
【0065】
図７（ａ）から図７（ｄ）は、クライオポンプをラフポンプで減圧するときの圧力の時間変化を示すグラフである。各図は本発明者による実験結果を示す。図７（ａ）は、大気圧（１０５Ｐａ）から目標圧力（１０Ｐａ）まで一気に減圧する場合の圧力変化を示す。図７（ｂ）は、大気圧から減圧する最中に中間圧力（５０Ｐａ）で中断し、１分間待機し、減圧を再開して目標圧力まで減圧する場合の圧力変化を示す。図７（ｃ）および図７（ｄ）はそれぞれ、待機時間を３分間、５分間とした場合の圧力変化を示す。
【0066】
図７（ａ）に示されるように、大気圧から目標圧力まで一気に減圧する場合、約７分かかっている。図７（ｂ）に示されるように、５０Ｐａの中間圧力で１分間待機する場合にも、目標圧力への減圧の所要時間は、約７分である。驚くべきことに、途中で待機しているにもかかわらず、一気に減圧する場合と比べて、目標圧力への減圧の所要時間が変わらない。所要時間から待機時間を引くと、クライオポンプがラフポンプを占有する時間となる。図７（ａ）では、占有時間が７分であるのに対し、図７（ｂ）では、占有時間が６分に短くなっている。同様に、図７（ｃ）に示されるように、中間圧力で３分間待機する場合、目標圧力への減圧の所要時間は、約７分半であり、ラフポンプ占有時間は、４分半に短縮される。図７（ｄ）に示されるように、中間圧力で５分間待機する場合、目標圧力への減圧の所要時間は、約９分であり、ラフポンプ占有時間は、４分に短縮される。
【0067】
待機時間を他のクライオポンプの減圧に利用することによって、ラフポンプの時間的な利用効率が高まる。大気圧から目標圧力まで一気に減圧するときには１台のクライオポンプしか減圧し得ない時間で、もう１台（またはそれより多くの）のクライオポンプを減圧することができる。例として、４台のクライオポンプを有するクライオポンプシステムでは、これら４台のクライオポンプを順番に一気に減圧する場合、トータルの減圧所要時間は、約２８分となる。これに対して、５０Ｐａの中間圧力で５分間待機する場合、各クライオポンプのラフポンプ占有時間は４分であるから、トータルの減圧所要時間は理想的には１６分まで短縮されうる。
【0068】
待機時間の間はクライオポンプが真空保持されるので、クライオポンプ内の表面に吸着されている気体分子の脱離により、クライオポンプ内の圧力がいくらか高まる。図７（ｂ）では、１分間の真空保持により、圧力が約１００Ｐａに上昇している。図７（ｃ）では、３分間の真空保持により、圧力が約１０５Ｐａに上昇している。図７（ｄ）では、５分間の真空保持により、圧力が約１０５Ｐａに上昇している。
【0069】
図７（ｂ）から図７（ｄ）によれば、減圧速度が、真空保持の直前に比べて、真空保持後に減圧を再開した直後に大きくなっていることがわかる。これは、真空保持中の気体分子の脱離に起因すると考えられる。脱離したガスはクライオポンプ内の表面に再び吸着されうる。しかし、こうした再吸着では、気体分子は表面からの深さ方向において浅い領域に吸着される。そのため、減圧を再開したとき再び脱離しやすく、クライオポンプから排気されやすい。もし、真空保持ではなく、クライオポンプを大気圧で保持する場合には、減圧再開時にこのような減圧速度の向上は得られない。
【0070】
図８（ａ）から図８（ｃ）は、クライオポンプをラフポンプで減圧するときの圧力の時間変化を示すグラフである。図８（ａ）から図８（ｃ）には、中間圧力を２０Ｐａとして、待機時間を１分間、３分間、５分間とした場合の圧力変化を示す。図８（ａ）に示されるように、２０Ｐａの中間圧力で１分間待機する場合、目標圧力への減圧の所要時間は、約７分であり、ラフポンプ占有時間は、６分となる。図８（ｂ）では、中間圧力で３分間待機する場合、目標圧力への減圧の所要時間は、約８分半であり、ラフポンプ占有時間は、５分半となる。図８（ｃ）では、中間圧力で５分間待機する場合、目標圧力への減圧の所要時間は、約１０分半であり、ラフポンプ占有時間は、５分半となる。したがって、中間圧力を異なる値に設定しても、同様の時間短縮を得られるものと期待される。
【0071】
以上説明したように、本実施形態によると、コントローラ２０は、ラフポンプ３２によって複数のクライオポンプ１０を順番に第１基準圧力まで減圧し、第１基準圧力まで減圧されたクライオポンプ１０を真空保持し、ラフポンプ３２によって複数のクライオポンプ１０を第１基準圧力より低い第２基準圧力までさらに減圧するように構成されている。さらに、コントローラ２０は、複数のクライオポンプ１０のうちあるクライオポンプ１０を真空保持している間に、他の一つのクライオポンプ１０を第１基準圧力まで減圧するように構成されている。
【0072】
より具体的には、コントローラ２０は、複数のクライオポンプ１０の各々について、ラフポンプ３２によって当該クライオポンプ１０を第１基準圧力まで減圧して真空保持し、第１基準圧力より低い第２基準圧力までさらに減圧するように、当該クライオポンプ１０の圧力センサ２２による測定圧力に基づいて当該クライオポンプ１０のラフバルブ２４を制御する。コントローラ２０は、複数のクライオポンプ１０のうちあるクライオポンプ１０を真空保持している間に他の一つのクライオポンプ１０を第１基準圧力まで減圧するように、あるクライオポンプ１０の圧力センサ２２の測定圧力に基づいて他の一つのクライオポンプ１０のラフバルブ２４を開くように構成されている。例えば、コントローラ２０は、あるクライオポンプ１０の圧力センサ２２の測定圧力を第１基準圧力と比較し、測定圧力が第１基準圧力を下回る場合、他の一つのクライオポンプ１０のラフバルブ２４を開くように構成されている。
【0073】
このように、あるクライオポンプ１０の中間圧力での待機（真空保持）と別のクライオポンプ１０の中間圧力への減圧を組み合わせることで、ラフポンプ３２の時間的な利用効率を高め、再生時間を短縮することができる。
【0074】
コントローラ２０は、複数のクライオポンプ１０がラフポンプ３２を使用する順番を定める第１順番待ちリスト４０を備える。コントローラ２０は、第１順番待ちリスト４０に従ってあるクライオポンプ１０を選択し、他の一つのクライオポンプ１０として第１順番待ちリスト４０におけるあるクライオポンプ１０の次のクライオポンプ１０を選択するように構成されている。第１順番待ちリスト４０に従って選択されたクライオポンプ１０のラフバルブ２４が開かれるので、複数のラフバルブ２４を同時に開く（すなわち複数のクライオポンプ１０を同時にラフポンプ３２につなぐ）ことが回避される。
【0075】
コントローラ２０は、第１順番待ちリスト４０を複数のクライオポンプ１０の昇温完了の順に基づいて決定するように構成されている。各クライオポンプ１０は、当該クライオポンプ１０内の温度を測定する温度センサ２３を備える。コントローラ２０は、当該クライオポンプ１０の温度センサ２３による測定温度を再生温度と比較し、測定温度が再生温度を超える場合、当該クライオポンプ１０を昇温完了と判定するように構成されている。
【0076】
このようにすれば、複数のクライオポンプ１０を、昇温が早く完了するクライオポンプ１０から順に第１順番待ちリスト４０に並べることができる。昇温の完了したクライオポンプ１０から排出工程を速やかに順次始めることができるので、再生時間を短縮することができる。
【0077】
コントローラ２０は、複数のクライオポンプ１０がラフポンプ３２を使用する順番を定め、第１順番待ちリスト４０と異なる第２順番待ちリスト４２を備える。コントローラ２０は、第２順番待ちリスト４２に従って複数のクライオポンプ１０のうち一のクライオポンプ１０を選択し、選択されたクライオポンプ１０を第２基準圧力まで減圧して真空保持し、第２基準圧力より低い第３基準圧力までさらに減圧するように、選択されたクライオポンプ１０の圧力センサ２２による測定圧力に基づいて選択されたクライオポンプ１０のラフバルブ２４を制御する。それとともに、コントローラ２０は、選択されたクライオポンプ１０を真空保持している間に、第２順番待ちリスト４２における選択されたクライオポンプ１０の次のクライオポンプ１０を第２基準圧力まで減圧するように、選択されたクライオポンプ１０の圧力センサ２２の測定圧力に基づいて次のクライオポンプ１０のラフバルブ２４を開くように構成されている。このようにすれば、第２減圧工程についても、真空保持と減圧を組み合わせることで、ラフポンプ３２の時間的な利用効率が高まり、再生時間を短縮することができる。
【0078】
コントローラ２０は、第２順番待ちリスト４２を複数のクライオポンプ１０の前回の再生完了の順に基づいて決定するように構成されている。このようにすれば、複数のクライオポンプ１０を、再生完了またはクールダウン完了に長い時間を要するクライオポンプ１０から順に第２順番待ちリスト４２に並べることができる。再生完了に時間のかかるクライオポンプ１０が優先して再冷却されるので、再生時間を短縮することができる。
【0079】
コントローラ２０は、複数のクライオポンプ１０の各々について、当該クライオポンプ１０を真空保持している間に、当該クライオポンプ１０の圧力センサ２２の測定圧力に基づいて当該クライオポンプ１０に第１基準圧力のもとで第１昇圧レートテストを実行するように構成されている。このようにすれば、あるクライオポンプ１０の第１昇圧レートテストと別のクライオポンプ１０の減圧が同時に行われる。これも、再生時間の短縮に役立つ。
【0080】
既存の再生シーケンスではクライオポンプごとに大気圧から最終的な目標圧力（例えばクライオポンプの動作開始圧力）まで連続的に減圧されうる。この場合、本発明者の経験上、クライオポンプのサイズや個体差など諸事情によって、ラフポンプの奪い合いに負けがちなクライオポンプが現れることがある。このクライオポンプの再生完了が他のクライオポンプに比べて著しく遅れ、それにより、クライオポンプシステムのトータルの再生時間がかなり長くなりうる。
【0081】
これに対して、本実施形態では、コントローラ２０は、複数のクライオポンプ１０のすべてが第１昇圧レートテストに合格した場合に、複数のクライオポンプ１０を順番に第２基準圧力までさらに減圧するように構成されている。すべてのクライオポンプ１０について第１減圧工程を完了してから第２減圧工程に進むことにより、ラフポンプ３２の奪い合いに負けがちなクライオポンプ１０の出現を回避し、再生時間を短縮することができる。
【0082】
本実施形態では、第１基準圧力は、６００～５０Ｐａの範囲から選択され、第２基準圧力は、１００～１０Ｐａの範囲から選択される。このようにすれば、ラフポンプの利用効率向上とそれによる再生時間の短縮という有利な効果が期待される。また、第１基準圧力は、水の三重点圧力（６１１Ｐａ）より低いので、第１減圧工程における水蒸気の液化を避けられる。クライオポンプ１０は吸着材として通例、活性炭を有するが、再生により活性炭の効率的に脱水するには、第１基準圧力は、３００Ｐａ以下であることが好ましい。
【0083】
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。ある実施の形態に関連して説明した種々の特徴は、他の実施の形態にも適用可能である。組合せによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態それぞれの効果をあわせもつ。
【0084】
上述の実施の形態では、再生の排出工程は３段階の減圧工程を含むが、ある実施の形態においては、排出工程は、２段階の減圧工程により行われてもよい。この場合、第１基準圧力は、６００～１０Ｐａの範囲、好ましくは３００～２０Ｐａの範囲から選択されてもよい。第２基準圧力は、クライオポンプ１０の動作開始圧力である１０～１Ｐａの範囲から選択されてもよい。
【0085】
上述の実施の形態では、第１順番待ちリスト４０は、再生中に昇温完了の順に従って生成されるが、ある実施の形態においては、第１順番待ちリスト４０は、再生前に予め生成されてもよい。例えば、第１順番待ちリスト４０は、複数のクライオポンプの前回の再生完了の順、または前回の再生におけるクールダウン所要時間の順に基づいて決定されてもよい。再生全体またはクールダウンの所要時間は、昇温工程の所要時間と関連すると考えられる。すなわち、早く昇温されるクライオポンプは、早く冷却されると予想される。したがって、第１順番待ちリスト４０は、再生全体またはクールダウンの所要時間の昇順に従って決定されてもよい。また、第１順番待ちリスト４０において、第２順番待ちリスト４２のように、複数のクライオポンプ１０が複数のグループに分けられてもよい。
【0086】
また、上述の実施の形態では、第２順番待ちリスト４２は、再生前に予め生成されるが、ある実施の形態においては、再生中に生成されてもよい。例えば、第２順番待ちリスト４２は、第１順番待ちリスト４０に基づいて生成されてもよい。上述のように、早く昇温されるクライオポンプは、早く冷却されると予想される。したがって、第２順番待ちリスト４２は、昇温工程の所要時間の降順に従って決定されてもよい。例えば、第２順番待ちリスト４２は、第１順番待ちリスト４０の逆の順番でもよい。また、第２順番待ちリスト４２において、第１順番待ちリスト４０のように、グループ分けをすることなく、複数のクライオポンプ１０が単純に順番付けられてもよい。
【0087】
上述の実施の形態では、第１順番待ちリスト４０と第２順番待ちリスト４２は異なっているが、それは必須ではなく、排出工程を通じて１つの同じ順番待ちリストが使用されてもよい。
【0088】
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用の一側面を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【0089】
１０ クライオポンプ、 ２０ コントローラ、 ２２ 圧力センサ、 ２３ 温度センサ、 ２４ ラフバルブ、 ３２ ラフポンプ、 ４０ 第１順番待ちリスト、 ４２ 第２順番待ちリスト、 １００ クライオポンプシステム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】