(57)【要約】【課題】クライオポンプの非安全状態から生じる安全上の問題を防止するため、包括的なフェイルセーフの特徴を提供する。【解決手段】電子コントローラが、クライオポンプと一体であって、非安全状態においてクライオポンプおよび排気管をパージするためのオフラインの解決策を提供する。この電子コントローラは、クライオポンプに接続されたパージ、排気パージ、およびゲートの各バルブの開閉の制御を担当する。この電子回路は、非安全状態において、これらのバルブを制御しようとする他のシステムからのあらゆる試みをあらかじめ阻止することができる。非安全状態は、クライオポンプの停電、クライオポンプ内の危険温度、または適切に機能していない温度検出ダイオードでありうる。【選択図】図４Ａ
2007521438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クライオポンプの制御方法であって、
・クライオポンプの非安全状態を割り出すステップ、および
・前記非安全状態に対処し、パージバルブを開くことによってパージガスをクライオポンプへ導くとともに、非安全状態が安全状態に変化するまで、すべてのホストコントローラによるパージバルブの制御を防止するステップ
を含んでいる方法。
【請求項２】
請求項１において、前記パージバルブを開くステップが、常時開のパージバルブを解放するステップを含んでいる方法。
【請求項３】
請求項１において、前記パージガスをクライオポンプへ導くステップが、パージバルブの開閉を繰り返すステップをさらに含んでいる方法。
【請求項４】
請求項１において、前記非安全状態への対処が、パージガスをクライオポンプに接続された排気系統へ、前記排気系統に接続された排気パージを開くことによって導くステップをさらに含んでいる方法。
【請求項５】
請求項４において、前記非安全状態が安全状態に変化するまで、すべてのホストコントローラによる排気パージバルブの制御を防止するステップをさらに含んでいる方法。
【請求項６】
請求項４において、前記排気パージを開くステップが、常時開の排気パージバルブを解放するステップを含んでいる方法。
【請求項７】
請求項４において、前記パージガスを排気系統へ導くステップが、排気パージバルブの開閉を繰り返すステップをさらに含んでいる方法。
【請求項８】
請求項１において、クライオポンプの停電、所定の温度しきい値以上のクライオポンプ温度、またはクライオポンプ温度の割り出し不能が存在するときに、前記非安全状態が存在する方法。
【請求項９】
請求項８において、前記停電に、
・停電前のクライオポンプの動作状態を割り出すステップ、および
・前記動作状態が、停電のときにクライオポンプが再生プロセス中であったことを示している場合に、再生プロセスの開始が適切であるか否かを判断するステップ
によって対処するステップをさらに含んでいる方法。
【請求項１０】
請求項１において、パージガスが所定の時間にわたってクライオポンプへ導かれた後に、前記非安全状態が安全状態に変化する方法。
【請求項１１】
請求項１において、
・安全状態に変化する非安全状態に、クライオポンプの再生が必要であるか否かを判断することによって対処するステップ
をさらに含んでいる方法。
【請求項１２】
請求項１において、
・クライオポンプのゲートバルブが開いている間、クライオポンプの再生を防止するステップ
をさらに含んでいる方法。
【請求項１３】
請求項１において、前記非安全状態への対処が、
・所定の時間が経過するまで、クライオポンプへのパージガスの導入を遅延させ、すべてのホストコントローラによるパージバルブの制御の防止を遅延させるステップ、および
・前記所定の時間の経過後に非安全状態が依然として存在している場合に、パージバルブを開くことおよびすべてのホストコントローラによるパージバルブの制御の防止を開始するステップ
をさらに含んでいる方法。
【請求項１４】
クライオポンプを制御するための電子コントローラであって、
・クライオポンプの非安全状態を割り出すための命令、
・パージバルブに開くよう指示することによって、クライオポンプへのパージガスの進入を許可するための命令、および
・非安全状態が安全状態に変化するまで、パージバルブを制御しようとする他のすべてのコントローラからのすべての試みをあらかじめ阻止するための命令
でプログラムされている電子コントローラ。
【請求項１５】
請求項１４において、常時開のパージバルブを解放することによって、前記パージバルブが開くよう指示される電子コントローラ。
【請求項１６】
請求項１４において、前記クライオポンプへのパージガスの進入の許可が、パージバルブの開閉を繰り返すことをさらに含んでいる電子コントローラ。
【請求項１７】
請求項１４において、前記非安全状態に対処するための命令が、
・非安全状態が安全状態に変化するまで、クライオポンプに接続された排気管へのパージガスの進入を、前記排気管に接続された排気パージバルブに開くよう指示することによって許可するための命令
をさらに含んでいる電子コントローラ。
【請求項１８】
請求項１７において、前記非安全状態が安全状態に変化するまで、前記排気パージバルブを制御しようとする他のすべてのコントローラからのすべての試みをあらかじめ阻止することをさらに含んでいる電子コントローラ。
【請求項１９】
請求項１７において、前記排気に開くよう指示することが、常時開のパージバルブを解放することを含んでいる電子コントローラ。
【請求項２０】
請求項１７において、前記排気パージバルブの開閉を繰り返すことをさらに含んでいる電子コントローラ。
【請求項２１】
請求項１４において、前記非安全状態が、クライオポンプの停電、所定の温度しきい値以上のクライオポンプ温度、またはクライオポンプ温度の割り出し不能を含んでいる電子コントローラ。
【請求項２２】
請求項２１において、停電である非安全状態に対処するための命令が、
・停電前のクライオポンプの動作状態を割り出すための命令、および
・前記動作状態が、停電のときにクライオポンプが再生プロセスの冷却段階にあったことを示している場合に、再生サイクルを開始させるための命令
をさらに含んでいる電子コントローラ。
【請求項２３】
請求項１４において、前記パージガスのクライオポンプへの進入が所定の時間にわたって許可された後に、前記非安全状態が安全状態に変化する電子コントローラ。
【請求項２４】
請求項１４において、
・安全状態に変化する非安全状態に、クライオポンプの再生が必要であるか否かを判断することによって対処する命令
をさらに含んでいる電子コントローラ。
【請求項２５】
請求項１４において、
・クライオポンプのゲートバルブが開いている間、クライオポンプの再生を防止する命令
をさらに含んでいる電子コントローラ。
【請求項２６】
請求項１４において、前記非安全状態に対処するための命令が、
・所定の時間にわたって、クライオポンプへパージガスを導く命令を遅延させ、パージバルブを制御しようとする他のすべてのコントローラからのすべての試みのあらかじめの阻止を遅延させる命令、および
・前記所定の時間の経過後に非安全状態が依然として存在している場合に、クライオポンプへパージガスを導く命令を開始させ、パージバルブを制御しようとする他のすべてのコントローラからのすべての試みのあらかじめの阻止を開始する命令
をさらに含んでいる電子コントローラ。
【請求項２７】
クライオポンプであって、
・ポンピング表面を有するクライオポンプチャンバ、
・当該クライオポンプに接続されたパージバルブ、および
・当該クライオポンプを制御する電子コントローラ
を備え、
前記電子コントローラが、当該クライオポンプが安全状態、非安全状態のいずれで動作しているかを割り出すことができ、前記パージバルブが、非安全状態に対処して前記電子コントローラによって自動的に制御され、前記電子コントローラが、他のすべてのシステムに優先するクライオポンプ。
【請求項２８】
請求項２７において、非安全状態に対処し、前記電子コントローラが、常時開のバルブを解放することによって前記パージバルブを開くクライオポンプ。
【請求項２９】
請求項２８において、さらに前記電子コントローラが、前記パージバルブの開閉を繰り返すことによって非安全状態に対処するクライオポンプ。
【請求項３０】
請求項２８において、さらに前記電子コントローラが、
・前記パージバルブを開くのを所定の時間の経過後まで待つこと、および
・前記所定の時間が経過し、かつ非安全状態のままである場合、前記パージバルブを開くこと
によって非安全状態に対処するクライオポンプ。
【請求項３１】
請求項２７において、非安全状態の間前記電子コントローラが他のすべてのシステムに優先するクライオポンプ。
【請求項３２】
請求項２７において、
・クライオポンプに接続された排気管、および
・その排気管に接続された排気パージバルブ
をさらに備えており、
前記電子コントローラが、
・前記排気パージバルブを自動的に制御すること、および
・常時開のバルブを解放することにより前記排気パージバルブを開くこと
によって非安全状態にさらに対処するクライオポンプ。
【請求項３３】
請求項３１において、前記電子コントローラが、前記排気パージバルブの開閉を繰り返すことによって非安全状態にさらに対処するクライオポンプ。
【請求項３４】
請求項２７において、前記非安全状態が、停電、所定の温度しきい値以上のポンピング表面の温度、またはポンピング表面の温度の割り出し不能を含んでいるクライオポンプ。
【請求項３５】
請求項２７において、さらに前記電子コントローラが、
・停電前のクライオポンプの動作状態を割り出すこと、および
・前記動作状態が、停電のときにクライオポンプが再生プロセス中であったことを示している場合に、再生プロセスの開始が適切であるか否かを判断すること
によって非安全状態に対処するクライオポンプ。
【請求項３６】
請求項２７において、所定の時間の経過後に前記非安全状態が安全状態に変化するクライオポンプ。
【請求項３７】
請求項２７において、前記電子コントローラが、安全状態に変化する非安全状態に、クライオポンプの再生が必要であるか否かを判断することによって対処するクライオポンプ。
【請求項３８】
請求項２７において、前記電子コントローラが、クライオポンプのゲートバルブが開いている間、クライオポンプの再生を防止するようにプログラムされているクライオポンプ。
【請求項３９】
クライオポンプの制御方法であって、
・温度センサが適切に機能しているか否かを判断するステップ、および
・パージバルブに開くよう指示することによって、適切に機能していない温度センサに対処するステップ
を含んでいる方法。
【請求項４０】
請求項３９において、前記パージバルブが、クライオポンプに接続されたクライオ−パージバルブ、またはクライオポンプの排気管に接続された排気パージバルブである方法。
【請求項４１】
請求項３９において、前記パージバルブを或る時間にわたって開状態に維持する方法。
【請求項４２】
請求項４１において、前記パージバルブを或る時間にわたって維持することが、他のすべてのシステムによる前記パージバルブの閉鎖を防止することをさらに含んでいる方法。
【請求項４３】
請求項４１において、前記パージバルブに開くよう指示するステップが、再生プロセス全体を開始させることなくクライオポンプへパージガスを供給するステップをさらに含んでいる方法。
【請求項４４】
請求項３９において、前記パージバルブに開くよう指示するステップが、パージバルブの開閉を繰り返すステップをさらに含んでいる方法。
【請求項４５】
請求項３９において、前記パージバルブに開くよう指示するステップが、常時開のパージバルブを解放するステップをさらに含んでいる方法。
【請求項４６】
クライオポンプに接続された１つ以上の温度センサを監視する電子コントローラであって、
・クライオポンプに接続された１つ以上の温度センサの動作状態を割り出すための命令、および
・前記温度センサの１つが機能していないと割り出された場合に、安全パージを開始する命令
でプログラムされている電子コントローラ。
【請求項４７】
請求項４６において、前記安全パージが、パージバルブを限られた時間にわたって開状態に維持することを含んでいる電子コントローラ。
【請求項４８】
請求項４７において、前記パージバルブが、クライオポンプに接続されたクライオ−パージバルブ、またはクライオポンプの排気管に接続された排気パージバルブを含んでいる電子コントローラ。
【請求項４９】
請求項４６において、前記電子コントローラが、安全パージを中止できないように保証している電子コントローラ。
【請求項５０】
請求項４６において、前記安全パージが、再生プロセス全体を開始させることなくクライオポンプへパージガスを供給することをさらに含んでいる電子コントローラ。
【請求項５１】
請求項４６において、前記安全パージが、パージバルブの開閉を繰り返すことをさらに含んでいる電子コントローラ。
【請求項５２】
請求項４６において、前記安全パージが、常時開のパージバルブを解放することをさらに含んでいる電子コントローラ。
【請求項５３】
クライオポンプであって、
・当該クライオポンプに接続されたパージバルブ、
・当該クライオポンプに接続された１つ以上の温度センサ、および
・当該クライオポンプに接続された電子コントローラ
を有しており、
前記電子コントローラが、前記温度センサのいずれかが故障しているか否かを判断するように構成されており、前記温度センサのうちの１つが故障しているとき、前記電子コントローラが安全パージを開始させるクライオポンプ。
【請求項５４】
請求項５３において、前記安全パージが、パージバルブを或る時間にわたって開状態に維持することを含んでいるクライオポンプ。
【請求項５５】
請求項５３において、前記パージバルブが、クライオポンプに接続されたクライオ−パージバルブ、またはクライオポンプの排気管に接続された排気パージバルブを含んでいるクライオポンプ。
【請求項５６】
請求項５３において、前記コントローラが、安全パージを中止できないように保証しているクライオポンプ。
【請求項５７】
請求項５３において、前記安全パージが、再生プロセス全体を開始させることなくクライオポンプへパージガスを供給することをさらに含んでいるクライオポンプ。
【請求項５８】
請求項５３において、前記安全パージが、パージバルブの開閉を繰り返すことをさらに含んでいるクライオポンプ。
【請求項５９】
請求項５３において、前記安全パージが、常時開のパージバルブを解放することをさらに含んでいるクライオポンプ。
【請求項６０】
クライオポンプにおける停電回復方法であって、
停電ごとに、クライオポンプにおける電力の回復に、
・クライオポンプが回復温度設定点を超えて温度上昇しているか否かを判断すること、および
・クライオポンプが前記回復温度設定点を超えて温度上昇している場合に、パージバルブに開くよう指示し、かつ前記パージバルブを或る時間にわたって開状態に維持するのを保証すること
によって対処することを含んでいる停電回復方法。
【請求項６１】
請求項６０において、前記開くよう指示されるパージバルブが、クライオポンプに接続されたクライオ−パージバルブ、またはクライオポンプの排気管に接続された排気パージバルブを含んでいる停電回復方法。
【請求項６２】
請求項６０において、
・クライオポンプに接続された温度センサが適切に機能していない場合に、パージバルブに開くよう指示して、クライオポンプへパージガスを放出すること
をさらに含んでいる停電回復方法。
【請求項６３】
請求項６０において、
・電力喪失が生じたときのクライオポンプの動作状態を割り出すこと、および
・前記動作状態が、電力喪失の時点においてクライオポンプが再生中であったことを示している場合に、クライオポンプの再生を開始すること
をさらに含んでいる停電回復方法。
【請求項６４】
請求項６０において、前記電力の回復への対処を中止できないように保証することをさらに含んでいる停電回復方法。
【請求項６５】
請求項６０において、前記パージバルブに開くよう指示することが、再生プロセス全体を開始させることなくクライオポンプへパージガスを供給することを含んでいる停電回復方法。
【請求項６６】
請求項６０において、前記パージバルブに開くよう指示することが、パージバルブの開閉を繰り返すことをさらに含んでいる停電回復方法。
【請求項６７】
請求項６０において、前記パージバルブに開くよう指示することが、常時開のパージバルブを解放することをさらに含んでいる停電回復方法。
【請求項６８】
請求項６０において、前記回復温度設定点が３４Ｋである停電回復方法。
【請求項６９】
クライオポンプを制御するための電子コントローラであって、
停電ごとのクライオポンプにおける電力の回復に、
・クライオポンプが回復温度設定点を超えて温度上昇しているか否かを判断すること、および
・クライオポンプが前記回復温度設定点を超えて温度上昇している場合に、クライオポンプのパージバルブに開くよう指示し、かつ前記パージバルブを或る時間にわたって開状態に維持するのを保証すること
によって対処するための命令でプログラムされている電子コントローラ。
【請求項７０】
請求項６９において、前記開くよう指示されるパージバルブが、クライオポンプに接続された任意のクライオ−パージバルブ、またはクライオポンプの排気管に接続された任意の排気パージバルブである電子コントローラ。
【請求項７１】
請求項６９において、前記電力の回復に対処するための命令が、
・クライオポンプに接続された温度センサが適切に機能していない場合に、パージバルブに開くよう指示して、クライオポンプへパージガスを放出するための命令
をさらに含んでいる電子コントローラ。
【請求項７２】
請求項６９において、前記電力の回復に対処するための命令が、
・電力喪失が生じたときのクライオポンプの動作状態を割り出すための命令、および
・クライオポンプの動作状態が、電力喪失の時点においてクライオポンプが再生中であったことを示している場合に、クライオポンプの再生を開始するための命令
をさらに含んでいる電子コントローラ。
【請求項７３】
請求項６９において、前記電力の回復に対処するための命令を中止できない電子コントローラ。
【請求項７４】
請求項６９において、前記パージバルブに開くよう指示することが、再生プロセス全体を開始させることなくクライオポンプへパージガスを供給することを含んでいる電子コントローラ。
【請求項７５】
請求項６９において、前記パージバルブに開くよう指示することが、パージバルブの開閉を繰り返すことをさらに含んでいる電子コントローラ。
【請求項７６】
請求項６９において、前記パージバルブに開くよう指示することが、常時開のパージバルブを解放することをさらに含んでいる電子コントローラ。
【請求項７７】
請求項６９において、前記回復温度設定点が３４Ｋである電子コントローラ。
【請求項７８】
クライオポンプであって、
・当該クライオポンプ内の温度センサ、
・当該クライオポンプに接続されたパージバルブ、および
・当該クライオポンプに接続された電子制御システム
を備えており、
停電ごとに前記電子制御システムが電力の回復に、
・前記温度センサを使用し、当該クライオポンプが回復温度設定点を超えて温度上昇しているか否かを判断すること、および
・当該クライオポンプが前記回復温度設定点を超えて温度上昇している場合に、前記パージバルブに開くよう指示し、かつ前記パージバルブを或る時間にわたって開状態に維持するのを保証すること
によって対処するクライオポンプ。
【請求項７９】
請求項７８において、前記電子制御システムが、前記パージバルブに開くよう指示することによって電力の回復に対処する場合に、さらに前記電子制御システムが、クライオポンプの排気管に接続された排気バルブに開くよう指示することによって対処するクライオポンプ。
【請求項８０】
請求項７８において、さらに前記電子制御システムが、
・クライオポンプ内の温度センサが適切に機能していない場合に、パージバルブに開くよう指示して、クライオポンプへパージガスを放出すること
によって電力の回復に対処するクライオポンプ。
【請求項８１】
請求項７８において、さらに前記電子制御システムが、
・電力の喪失が生じたときのクライオポンプの動作状態を割り出すこと、および
・前記動作状態が、電力喪失の時点においてクライオポンプが再生プロセス中であったことを示している場合に、クライオポンプの再生を開始すること
によって電力の回復に対処するクライオポンプ。
【請求項８２】
請求項７８において、前記電力の回復への対処を中止できないクライオポンプ。
【請求項８３】
請求項７８において、前記パージバルブに開くよう指示することが、再生プロセス全体を開始させることなくクライオポンプへパージガスを供給することを含んでいるクライオポンプ。
【請求項８４】
請求項７８において、前記パージバルブに開くよう指示することが、パージバルブの開閉を繰り返すことをさらに含んでいるクライオポンプ。
【請求項８５】
請求項７８において、前記パージバルブに開くよう指示することが、常時開のパージバルブを解放することをさらに含んでいるクライオポンプ。
【請求項８６】
請求項７８において、前記回復温度設定点が３４Ｋであるクライオポンプ。
【請求項８７】
クライオポンプの制御方法であって、
クライオポンプに接続された局所的な電子機器を使用して、クライオポンプにおける潜在的な非安全状態に、
・常時開のパージバルブを所定の時間にわたって閉状態に維持すること、および
・前記所定の時間の経過後に、パージバルブが開くことを可能にしてクライオポンプへパージガスを放出すること
によって対処することを含んでいるクライオポンプの制御方法。
【請求項８８】
請求項８７において、前記パージバルブが開くことを可能にしてクライオポンプへパージガスを放出することが、パージバルブの開閉を繰り返すことをさらに含んでいるクライオポンプの制御方法。
【請求項８９】
請求項８７において、前記パージバルブが開くことを可能にした後、前記潜在的な非安全状態が修正されるまで、他のすべてのシステムによる前記パージバルブの閉鎖を防止することをさらに含んでいるクライオポンプの制御方法。
【請求項９０】
請求項８７において、さらに前記局所的な電子機器が、排気パージバルブを開いてクライオポンプに接続された排気系統へパージガスを放出することによって、前記潜在的な非安全状態に対処するクライオポンプの制御方法。
【請求項９１】
請求項９０において、前記排気パージバルブを開くことが、常時開のバルブを解放することを含んでいるクライオポンプの制御方法。
【請求項９２】
請求項９０において、さらに前記局所的な電子機器が、前記排気パージバルブの開閉を繰り返すことによって、前記潜在的な非安全状態に対処するクライオポンプの制御方法。
【請求項９３】
請求項９０において、前記排気パージバルブを開くことが、前記潜在的な非安全状態が修正されるまで、他のすべてのシステムによる前記排気パージバルブの閉鎖を防止することを含んでいるクライオポンプの制御方法。
【請求項９４】
請求項８７において、前記潜在的な非安全状態が、クライオポンプの停電、所定の温度しきい値以上のクライオポンプ温度、またはクライオポンプ温度の割り出し不能を含んでいるクライオポンプの制御方法。
【請求項９５】
請求項９４において、前記停電である潜在的な非安全状態への対処が、
・停電前のクライオポンプの動作状態を割り出すこと、および
・前記動作状態が、停電のときにクライオポンプが再生プロセス中であったことを示している場合に、再生プロセスの開始が可能であるか否かを判断すること
をさらに含んでいるクライオポンプの制御方法。
【請求項９６】
請求項８７において、前記潜在的な非安全状態が、パージガスが或る時間にわたってクライオポンプへ放出された後に安全状態に変化するクライオポンプの制御方法。
【請求項９７】
請求項８７において、前記局所的な電子機器が、クライオポンプの再生が必要であるか否かを判断することによって、安全状態に変化する潜在的な非安全状態に対処するクライオポンプの制御方法。
【請求項９８】
請求項８７において、さらに前記局所的な電子機器が、ゲートバルブが開いている場合にクライオポンプの再生を防止することによって、潜在的な非安全状態に対処するクライオポンプの制御方法。
【請求項９９】
クライオポンプと一体の電子コントローラであって、クライオポンプにおける潜在的な非安全状態に、
・常時開のパージバルブを安全時間にわたって閉状態に維持すること、および
・前記安全時間が経過したとき、前記パージバルブを解放することによってパージガスをクライオポンプへ導くこと
によって対処するように構成された電子コントローラ。
【請求項１００】
請求項９９において、前記パージガスをクライオポンプへ導くことが、潜在的な非安全状態が修正されるまで、パージバルブの開閉を繰り返すことをさらに含んでいる電子コントローラ。
【請求項１０１】
請求項９９において、前記パージバルブを制御しようとする他のすべてのシステムのすべての試みをあらかじめ阻止することによって、クライオポンプにおける潜在的な非安全状態に対処するようにさらに構成されている電子コントローラ。
【請求項１０２】
請求項９９において、パージガスをクライオポンプに接続された排気管へ、その排気管に接続された排気パージバルブを開いて導くことによって、クライオポンプにおける潜在的な非安全状態に対処するようにさらに構成されている電子コントローラ。
【請求項１０３】
請求項１０２において、前記排気パージバルブが、常時開のバルブである電子コントローラ。
【請求項１０４】
請求項１０２において、パージガスが、前記排気パージバルブの開閉を繰り返すことによって前記排気管へ導かれる電子コントローラ。
【請求項１０５】
請求項１０２において、前記潜在的な非安全状態が修正されるまで、前記排気パージバルブを制御しようとする他のすべてのシステムのすべての試みをあらかじめ阻止するようにさらに構成されている電子コントローラ。
【請求項１０６】
請求項９９において、前記潜在的な非安全状態が、クライオポンプにおける電力の喪失、所定の温度しきい値以上のクライオポンプ温度、またはクライオポンプ温度の割り出し不能を含んでいる電子コントローラ。
【請求項１０７】
請求項１０６において、クライオポンプにおける電力の喪失に、
・電力の喪失が生じたときのクライオポンプの動作状態を割り出すこと、および
・前記動作状態が、電力の喪失が生じたときに再生の冷却段階にあったことを示している場合に、再生サイクルを開始すること
によって対処するようにさらに構成されている電子コントローラ。
【請求項１０８】
請求項９９において、前記潜在的な非安全状態が安全状態に変化した後に再生が必要であるか否かを判断するようにさらに構成されている電子コントローラ。
【請求項１０９】
請求項９９において、クライオポンプのゲートバルブが開いているとき、再生ルーチンの発生を防止するようにさらに構成されている電子コントローラ。
【請求項１１０】
クライオポンプであって、
・ポンピング表面を有するクライオポンプチャンバ、
・当該クライオポンプに接続された常時開のパージバルブ、および
・当該クライオポンプと一体の電子コントローラ
を備えており、
前記電子コントローラが、当該クライオポンプにおける潜在的な非安全状態に、前記パージバルブを安全時間にわたって閉鎖することによって対処し、前記安全時間の経過後に依然として非安全状態のままである場合に、前記電子コントローラが、前記パージバルブに開くよう指示して当該クライオポンプへパージガスを供給することによってさらに対処するクライオポンプ。
【請求項１１１】
請求項１１０において、前記非安全状態が安全状態に変化するまで、前記パージバルブの開閉の繰り返しをさらに指示することによって、パージガスがクライオポンプへ供給されるクライオポンプ。
【請求項１１２】
請求項１１０において、パージガスがクライオポンプへ供給されている間、前記電子コントローラが、前記パージバルブを制御しようとする他のすべてのシステムのすべての試みをあらかじめ阻止することによって、前記非安全状態にさらに対処するクライオポンプ。
【請求項１１３】
請求項１１０において、
・クライオポンプに接続された排気系統、および
・その排気系統に接続された排気パージバルブ
をさらに備えており、
前記電子コントローラが、前記排気パージバルブに開くよう指示して前記排気系統へパージガスを導くことによって非安全状態にさらに対処するクライオポンプ。
【請求項１１４】
請求項１１３において、前記電子コントローラが、非安全状態が安全状態に変化するまで、前記排気パージバルブの開閉の繰り返しを指示することによって非安全状態にさらに対処するクライオポンプ。
【請求項１１５】
請求項１１３において、前記電子コントローラが、非安全状態が安全状態に変化するまで、前記排気パージバルブを制御しようとする他のすべてのシステムのすべての試みをあらかじめ阻止することによって非安全状態にさらに対処するクライオポンプ。
【請求項１１６】
請求項１１０において、クライオポンプの停電、温度しきい値以上のクライオポンプ温度、またはクライオポンプからの温度読み取り値の受信の失敗が存在するとき、非安全状態が存在するクライオポンプ。
【請求項１１７】
請求項１１０において、前記コントローラが、クライオポンプの停電に、
・停電前のクライオポンプの動作状態を割り出すこと、および
・前記動作状態が、停電時にクライオポンプが再生プロセス中であったことを示している場合に、再生プロセスを開始すべきか否かを判断すること
によってさらに対処するクライオポンプ。
【請求項１１８】
請求項１１０において、所定の時間の経過後に前記非安全状態が安全状態に変化するクライオポンプ。
【請求項１１９】
請求項１１０において、前記電子コントローラが、前記クライオポンプのゲートバルブが開いている間、再生プロセスの発生を防止するように構成されているクライオポンプ。
【請求項１２０】
クライオポンプの制御方法であって、
・停電に対処し、少なくとも１つのキャパシタセルからの電力を使用してパージバルブを閉状態に維持すること、および
・前記キャパシタセルに、或る放電時間内に放電される量のエネルギーを保存すること
を含んでおり、
前記放電時間が、それまでに前記パージバルブが開かなければならない安全時間であるクライオポンプの制御方法。
【請求項１２１】
請求項１２０において、前記キャパシタセルに保存されたすべてのエネルギーが放電されたとき、クライオ−パージバルブを開くことをさらに含んでいるクライオポンプの制御方法。
【請求項１２２】
請求項１２０において、前記キャパシタセルに保存されたエネルギーの量が、時限装置として使用されるクライオポンプの制御方法。
【請求項１２３】
請求項１２０において、前記キャパシタセルが、電気化学セルであるクライオポンプの制御方法。
【請求項１２４】
請求項１２０において、前記停電への対処が、
・クライオポンプの排気管に接続された排気バルブを開くこと、および
・クライオポンプに接続されたゲートバルブを閉じること
をさらに含んでいるクライオポンプの制御方法。
【請求項１２５】
請求項１２０において、前記放電時間が５分未満であるクライオポンプの制御方法。
【請求項１２６】
請求項１２０において、前記放電時間未満の時間で前記パージバルブを開く遅延回路をさらに含んでいるクライオポンプの制御方法。
【請求項１２７】
請求項１２６において、前記放電時間未満の時間が２分であるクライオポンプの制御方法。
【請求項１２８】
停電に対処するクライオポンプコントローラであって、
・少なくとも１つのキャパシタセル、および
・前記キャパシタセルを使用して駆動され、パージバルブを閉状態に維持することによって停電に対処する遅延
を備えており、
前記キャパシタセルが、或る放電時間内に放電される量のエネルギーを保存し、前記放電時間が、それまでに前記パージバルブが開かなければならない安全時間であるクライオポンプコントローラ。
【請求項１２９】
請求項１２８において、前記キャパシタセルに保存されたすべてのエネルギーが放電されたとき、パージバルブを開くクライオポンプコントローラ。
【請求項１３０】
請求項１２８において、前記キャパシタセルに保存されたエネルギーの量が、時限装置として使用されるクライオポンプコントローラ。
【請求項１３１】
請求項１２８において、前記キャパシタセルが電気化学セルであるクライオポンプコントローラ。
【請求項１３２】
請求項１２８において、前記停電に、
・クライオポンプの排気管に接続された排気バルブを開くこと、および
・クライオポンプに接続されたゲートバルブを閉じること
によって対処するクライオポンプコントローラ。
【請求項１３３】
請求項１２８において、前記放電時間が５分未満であるクライオポンプコントローラ。
【請求項１３４】
請求項１２８において、前記放電時間未満の時間で前記パージバルブを開く遅延回路をさらに含んでいるクライオポンプコントローラ。
【請求項１３５】
請求項１３４において、前記放電時間未満の時間が２分であるクライオポンプコントローラ。
【請求項１３６】
クライオポンプであって、
・少なくとも１つのキャパシタセル、および
・前記キャパシタセルで駆動され、前記クライオポンプに接続されたパージバルブを閉状態に維持するよう指示することによって停電に対処する遅延
を備えており、
前記キャパシタセルが、或る放電時間内に放電される量のエネルギーを保存し、前記放電時間が、それまでに前記パージバルブが開かなければならない安全時間であるクライオポンプ。
【請求項１３７】
請求項１３６において、前記遅延が、前記キャパシタセルに保存されたすべてのエネルギーが放電されたとき、前記パージバルブを開くクライオポンプ。
【請求項１３８】
請求項１３６において、前記キャパシタセルに保存されたエネルギーの量が、時限装置として使用されるクライオポンプ。
【請求項１３９】
請求項１３６において、前記キャパシタセルが電気化学セルであるクライオポンプ。
【請求項１４０】
請求項１３６において、
・クライオポンプの排気管に接続された排気バルブを開くこと、および
・クライオポンプに接続されたゲートバルブを閉じること
によって停電に対処する電子機器を備えているクライオポンプ。
【請求項１４１】
請求項１３６において、前記放電時間が５分未満であるクライオポンプ。
【請求項１４２】
請求項１３６において、前記放電時間未満の時間でパージバルブを開く遅延回路をさらに含んでいるクライオポンプ。
【請求項１４３】
請求項１４２において、前記放電時間未満の時間が２分であるクライオポンプ。
【請求項１４４】
或る安全時間にわたって或る機構を駆動するための方法であって、
・少なくとも１つのキャパシタセルに、或る放電時間内に放電される量のエネルギーを保存し、前記放電時間が、それまでに前記機構が非駆動とされなければならない安全時間であること、および
・停電に、前記保存したエネルギーで前記機構を駆動することによって対処すること
を含んでいる方法。
【請求項１４５】
請求項１４４において、前記機構が、第１の状態および第２の状態を含んでおり、前記第１の状態が、潜在的な危険状態に対応する非駆動状態であって、前記第２の状態が、通常の動作に対応する駆動状態である方法。
【請求項１４６】
クライオポンプの制御方法であって、
・クライオポンプの非安全状態を割り出すステップ、および
・前記非安全状態に対処し、パージバルブを開くことによってパージガスをクライオポンプへ導くとともに、非安全状態が安全状態に変化するまで、すべてのホストコントローラによるパージバルブの制御を防止するステップ
を含んでいる方法。
【請求項１４７】
請求項１４６において、前記パージバルブを開くステップが、常時開のパージバルブを解放するステップを含んでいる方法。
【請求項１４８】
請求項１４６において、前記パージガスをクライオポンプへ導くステップが、パージバルブの開閉を繰り返すステップをさらに含んでいる方法。
【請求項１４９】
請求項１４６において、前記非安全状態への対処が、パージガスをクライオポンプに接続された排気系統へ、前記排気系統に接続された排気パージを開くことによって導くステップをさらに含んでいる方法。
【請求項１５０】
請求項１４９において、前記非安全状態が安全状態に変化するまで、すべてのホストコントローラによる排気パージバルブの制御を防止するステップをさらに含んでいる方法。
【請求項１５１】
請求項１４９において、前記排気パージを開くステップが、常時開の排気パージバルブを解放するステップを含んでいる方法。
【請求項１５２】
請求項１４９において、前記パージガスを排気系統へ導くステップが、排気パージバルブの開閉を繰り返すステップをさらに含んでいる方法。
【請求項１５３】
請求項１４６において、クライオポンプの停電、所定の温度しきい値以上のクライオポンプ温度、またはクライオポンプ温度の割り出し不能が存在するときに、前記非安全状態が存在する方法。
【請求項１５４】
請求項１５３において、前記停電に、
・停電前のクライオポンプの動作状態を割り出すステップ、および
・前記動作状態が、停電のときにクライオポンプが再生プロセス中であったことを示している場合に、再生プロセスの開始が適切であるか否かを判断するステップ
によって対処するステップをさらに含んでいる方法。
【請求項１５５】
請求項１４６において、パージガスが所定の時間にわたってクライオポンプへ導かれた後に、前記非安全状態が安全状態に変化する方法。
【請求項１５６】
請求項１４６において、
・安全状態に変化する非安全状態に、クライオポンプの再生が必要であるか否かを判断することによって対処するステップ
をさらに含んでいる方法。
【請求項１５７】
請求項１４６において、
・クライオポンプのゲートバルブが開いている間、クライオポンプの再生を防止するステップ
をさらに含んでいる方法。
【請求項１５８】
請求項１４６において、前記非安全状態への対処が、
・所定の時間が経過するまで、クライオポンプへのパージガスの導入を遅延させ、すべてのホストコントローラによるパージバルブの制御の防止を遅延させるステップ、および
・前記所定の時間の経過後に非安全状態が依然として存在している場合に、パージバルブを開くことおよびすべてのホストコントローラによるパージバルブの制御の防止を開始するステップ
をさらに含んでいる方法。
【請求項１５９】
クライオポンプを制御するための電子コントローラであって、
・クライオポンプの非安全状態を割り出すための命令、
・パージバルブに開くよう指示することによって、クライオポンプへのパージガスの進入を許可するための命令、および
・非安全状態が安全状態に変化するまで、パージバルブを制御しようとする他のすべてのコントローラからのすべての試みをあらかじめ阻止するための命令
でプログラムされている電子コントローラ。
【請求項１６０】
請求項１５９において、常時開のパージバルブを解放することによって、前記パージバルブが開くよう指示される電子コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
この出願は、２００３年６月２７日付の米国特許出願第１０／６０８，７７９号、２００３年６月２７日付の米国特許出願第１０／６０８，８５１号、および２００３年６月２７日付けの米国特許出願第１０／６０８，７７０号の継続出願である。
【０００２】
前記出願の教示の全体は、ここでの言及によって本明細書に組み込まれたものとする。
【背景技術】
【０００３】
イオン注入の際の排気ガスの危険性かつ反応性ゆえ、安全上および取り扱い上の課題が生まれている。各機器が、さまざまな種類および濃度の不安定で（volatile）かつ危険な気体を、連続的または断続的な態様で放出する。たとえば、注入の副産物として水素が生じうる。水素は単独では危険ではないが、発火の潜在的リスクが存在する。いくつかの要因によって、発火が生じうる。そのような要因には、酸化剤の存在、圧力と温度の特定の組み合わせ、水素と酸素の特定の比率、または発火源が挙げられる。
【０００４】
低温真空ポンプ（クライオポンプ）は、水素の排気速度をより高速にできるため、処理チャンバから気体を排気するためにしばしば使用される回収ポンプの一典型である。水素の不安定さ（爆発しやすさ）ゆえ、注入器に適用されるクライオポンプについて、通常の使用時および保守の際に、安全状態が確実に維持されるように多大な注意を払わなければならない。例えば、クライオポンプによって汲み出された気体は、汲み出しアレイが低温に維持されている限り、ポンプ内に保持される。クライオポンプの温度が上昇した場合、これらの気体が放出される。このプロセスにおいて、ポンプ内の気体の混合物が発火するおそれがある。さらに、水素がポンプから排気された場合、クライオポンプに接続されている排気管／マニホールド系統の中で、酸素と混じって爆発性の混合物を生じるおそれがある。
【０００５】
クライオポンプにおいて安全機能を管理するための一般的な仕組みは、分散システムを含んでいる。典型的な構成においては、クライオポンプがネットワークに接続され、ホスト制御システムへの標準化された通信リンクを提供するネットワーク端末から管理される。クライオポンプの局所的な電子機器の制御が、ホスト制御システムに完全に統合される。このようなやり方で、ホスト制御システムがクライオポンプの安全機能を制御し、危険な状況に対処してクライオポンプを再生およびパージすることができる。この特徴によって、ポンプが安全モードに置かれ、燃焼のおそれが低減される。水素がポンプから解放され、排気系統へ排気されるため、ポンプのパージはポンプ内に存在する水素ガスを希薄にすることができる。
【０００６】
前記の仕組みは、通信または設備に故障が存在しないならば上手く機能する。そのような故障は、ホスト制御システムがクライオポンプに組み込まれた安全上の特徴を効果的に管理することを妨げうる。たとえば、停電の際に、クライオポンプとホストコントローラとの間の通信リンクに問題が生じうる。停電の際にパージバルブを開くことに失敗すると、ポンプ内に存在する水素ガスを発火のおそれにさらすことになりうる。一般に、これらのシステムは、ポンプにおいて生じうる潜在的な危険状況に対し、包括的な安全の解決策を提供していない。
【０００７】
さらに、或る種のクライオポンプは、電力が失われた後に自動的に開くことができる常時開のパージバルブを有している。通常は、このパージバルブを、クライオポンプの動作モードを変更するユーザの指令によって、端末から閉じることができる。さらに、このパージバルブを、リセットスイッチや優先的なスイッチを使用することによって閉じることができる。結果として、このようなパージバルブが、例えばクライオポンプ内に水素ガスが存在し、その不安定さゆえに発火が生じるおそれがある場合など、潜在的に危険であるか安全でない状況において、ユーザまたはホストコントローラによって閉じられてしまうおそれがある。
【発明の開示】
【０００８】
本発明の各態様は、クライオポンプの非安全状態から生じる安全上の問題を防止するため、包括的なフェイルセーフの特徴を提供する。非安全状態とは、クライオポンプの停電、クライオポンプの温度検出ダイオードの不調、またはしきい値温度レベルを超えるクライオポンプの温度でありうる。本発明は、非安全状態において１つ以上のパージバルブを制御でき、さらにクライオポンプに一体化された局所的な電子機器を使用してクライオポンプの動作を制御しようとする、ホストコントローラなど他のシステムからの試みを無効にすることができる。
【０００９】
本発明は、クライオポンプを制御するためのシステムおよび方法を含みうる。クライオポンプにおける非安全状態を割り出すことができ、クライオポンプへパージガスを導くことができる。さらに、ゲートバルブを閉状態に保つことができる。クライオポンプを、１つ以上のパージバルブ（クライオ−パージバルブまたは排気パージバルブ）に開放を指示することによって、パージすることができる。例えば、クライオポンプを、パージバルブを開くことによってパージすることができる。排気系統を、排気パージバルブを開くことによってパージすることができる。パージバルブおよび排気パージバルブとしては、常時開のバルブを用いることができ、解放によって開状態を維持することができる。パージバルブおよび排気パージバルブを、繰り返し（周期的に）開閉することができる。クライオポンプをパージすることによって、ポンプおよび排気管に存在する水素を希釈することができ、燃焼のおそれを少なくすることができる。
【００１０】
非安全状態に、１つ以上のパージバルブの開放を指示して安全パージを開始することで対処するため、クライオポンプに接続された電子コントローラを使用することができる。このコントローラは、安全パージを実行している間、他のあらゆるシステムに優先できる。パージバルブを、このコントローラによって自動的に制御でき、かつあらゆるユーザまたはホストコントローラによる前記パージバルブの閉鎖を防止するインターロックを動作させることによって開状態に維持できる。
【００１１】
安全パージにおいては、パージバルブを解放することによって、クライオポンプおよび排気管へパージガスを供給することができる。パージガスを、パージバルブからクライオポンプの第２段のアレイへ導くことができる。本発明は、他のシステムからのあらゆる指令を無効にし、安全パージの中止を防止することによって、バルブが十分な時間にわたって開状態にとどまることを保証する。クライオポンプがオフラインであっても確実にパージバルブを制御できるよう、局所的な電子機器をポンプに接続することができる。安全パージは、再生プロセス全体を開始することなく完了できる。安全パージが完了した後、ユーザまたはホストシステムは、再生ルーチン全体が必要であるのか否かを判断できる。しかしながら、クライオポンプのゲートバルブが開いている間は、再生が生じないようにすることができる。
【００１２】
時間遅延の特徴を備えてもよい。この特徴は、パージバルブの開放を所定の時間にわたって遅延させる。詳しくは、排気パージバルブが開かれたときに、クライオ−パージバルブが閉じたままに保たれる。時間遅延期間が経過する前に非安全状態が除かれなかった場合に、クライオ−パージバルブが自動的に開かれ、クライオポンプがパージガスでパージされる。
【００１３】
クライオポンプに一体に組み合わされた電子コントローラを、停電に対処して安全パージを開始することによって非安全状態に対処すべく、使用することができる。クライオポンプに接続された局所的な電子機器を使用し、パージバルブを所定の時間にわたって閉状態に保つことができる。所定の時間が過ぎた後、パージガスをクライオポンプへ放出すべくパージバルブを開くことができる。パージバルブを自動的に閉じた状態に保ち、しかしながら安全時間の経過後に自動的に開くよう、無停電電源（ＵＰＳ）の特徴を、コントローラに取り入れることができる。ポンプに接続された局所的な電子機器を使用し、クライオポンプがオフラインであっても１つ以上のパージバルブを制御することができる。例えば、コントローラが、排気パージバルブの開放を許し、パージバルブを閉状態に保つことができる。
【００１４】
一体化されたコントローラが、ホストシステムと独立に安全パージを開始させることができる。このコントローラは、安全パージが完了するまで、システムからのあらゆる入力を無効にできる。パージバルブを、コントローラによって自動的に制御でき、かつあらゆるユーザまたはホストコントローラによる前記パージバルブの閉鎖を防止するインターロックを動作させることによって開状態に維持できる。
【００１５】
本発明は、クライオポンプの温度が動作設定点を下回っているか否かを判断するため、クライオポンプを監視することができる。例えば、クライオポンプが、動作設定点を下回る温度まで冷却されている場合、フラグなどの識別子を設定できる。動作設定点は、１８Ｋにできる。
【００１６】
前記識別子が設定され、さらに温度が高温設定点を超えて上昇したことが割り出されたとき、１つ以上のパージバルブに開放を指示できる。例えば、識別子が設定され、クライオポンプが高温設定点を超える温度まで温度上昇したとき、パージバルブおよび／または排気パージバルブに開放を指示することによって安全パージを開始することができる。高温設定点は、３４Ｋにできる。
【００１７】
安全パージは、リソースの使用量を最小限にしつつ、可能な最短の時間で、ポンプを危険な状態から回復させることができる。パージガスを、クライオポンプの第２段のアレイへ直接供給することができる。パージバルブおよび排気パージバルブを、パージガスのバースト（突発）を放射するために繰り返し開閉することができる。安全パージを、完全な再生プロセスへ進行することなく実行することができる。
【００１８】
本発明は、停電に対処するコントローラを含むことができる。少なくとも１つのキャパシタセルを設けることができる。この少なくとも１つのキャパシタセルを動力とする遅延が、パージバルブを閉状態のままに保つことによって、停電に対処できる。キャパシタセルは、或る放電時間内に放電される量のエネルギーを保存することができる。この放電時間が、それまでにパージバルブが開かなければならない安全時間である。遅延によってクライオポンプに接続されたパージバルブを制御でき、前記放電時間が経過したときにパージバルブを解放することができる。キャパシタセルに保存されたエネルギーの量を、フェイルセーフの時限装置として使用することができる。キャパシタセルは、パージバルブを２分間閉じた状態に保つために十分なだけのエネルギーを保存できる。キャパシタセルに保存されたエネルギーが放電されたとき、パージバルブが自動的に開く。キャパシタセルとしては、電気化学キャパシタを用いることができる。
【００１９】
或る機構を駆動するためのシステムおよび方法も含まれうる。少なくとも１つのキャパシタセルに、或る放電時間内に放電される量のエネルギーを保存することができる。この放電時間は、それまでに前記機構が非駆動にされなければならない安全時間である。保存したエネルギーを使用し、本システムは、保存したエネルギーで前記機構を駆動することによって、停電に対処できる。前記機構は、第１および第２の状態を備えることができる。第１の状態は、潜在的な危険状態に対応する非駆動（de-energized）状態とできる。第２の状態は、通常の動作に対応する駆動（energized）状態とできる。前記機構としては、例えば常時開のバルブを用いることができ、そこでは第１の状態が常時開（駆動されていない）であり、第２の状態が閉状態（駆動されている）である。
【００２０】
本発明の他の態様は、クライオポンプに接続された温度検出ダイオードなど、温度センサを監視するためのシステムおよび方法を含んでいる。１つ以上の温度検出ダイオードが適切に機能していない場合、クライオポンプにパージガスを加えるべくパージバルブを開くことができる。
【００２１】
本発明は、停電回復システムおよび方法を含むことができる。クライオポンプの停電時、システムは、パージバルブに開放を指示することによって対処することができる。詳しくは、停電のたびに、システムは、クライオポンプが回復温度設定点を超えて温度上昇しているか否かを判断することによって、電力の回復に対処できる。回復温度設定点は、３４Ｋにできる。クライオポンプが、この回復温度設定点を超えて温度上昇している場合、安全パージを開始させることができる。本発明は、安全パージを中止できないように保証することができる。本発明の特定の実施形態においては、停電回復ルーチンをオフにすることができない。
【００２２】
電力喪失の瞬間のクライオポンプの動作状態を割り出すことができる。動作状態が、停電のときにクライオポンプが再生プロセス中であったことを示している場合、再生を開始させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の以上の目的、特徴、および利点、ならびに他の目的、特徴、および利点は、添付の図面に示されている本発明の好ましい実施形態についての以下のさらに詳細な説明から、明らかになるであろう。添付の図面においては、異なる図であっても全体を通じて、同様の参照符号が同じ部分を指し示している。図面の縮尺は必ずしも統一されておらず、本発明の原理を説明するために強調がおかれている場合もある。
【００２４】
以下で、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２５】
低温真空システム
図１は、本発明の一実施形態による低温真空システム１００の図である。低温真空システム１００が、イオン注入処理チャンバ１０２から気体を排出するため、イオン注入処理チャンバ１０２に接続されている。低温真空システム１００は、少なくとも１つの低温真空ポンプ（クライオポンプ）１０４を備えており、通常は、クライオポンプ１０４へ圧縮ガスを供給するため、少なくとも１つの圧縮機（図示されていない）を備えている。さらに、低温真空システム１００は、粗引きポンプ１２２、水ポンプ、ターボポンプ、冷却機、バルブ１１２、１１４、１１６、および計器を備えることができる。これらの構成要素が協働し、半導体処理のための機器など、上位のシステムに低温冷却をもたらすべく機能する。
【００２６】
機器は、低温真空システム１００などの機器内の各システムについて或るレベルの制御を提供する機器ホスト制御システム１０６を備えることができる。機器は、イオン注入、ウエハエッチング、化学またはプラズマ気相成長、酸化、焼結、およびアニーリングなど、さまざまな半導体製造プロセスを実行するため、処理チャンバ１０２を使用することができる。これらのプロセスは、別個のチャンバにて実行されることが多いが、それらのそれぞれに、低温真空システム１００のクライオポンプ１０４を備えることができる。
【００２７】
図２は、図１のシステムによるクライオポンプの図である。クライオポンプ１０４は、フランジ１１０に沿って処理チャンバ１０２の壁面に取り付けることができるクライオポンプチャンバ１０８を備えている。クライオポンプチャンバ１０８は、米国特許第４，５５５，９０７号に記載のものと同様であってよい。クライオポンプ１０４は、高真空を生み出し、クライオポンプ１０４内の低温クライオパネルに気体分子を凍結させることによって、処理チャンバ１０２から気体を取り去ることができる。
【００２８】
クライオポンプ１０４は、１つ以上の段を備えることができる。例えば、２段式のポンプは、低温冷却機によって冷却される第１段のアレイおよび第２段のアレイを備えている。図３に示すように、第１段１２２ａは、水蒸気などの高沸点の気体を凝縮させるため、クライオパネルを放射遮蔽板１３８から延びるように有することができる。第２段１２２ｂは、低沸点の気体を凝縮させるためのクライオパネルを有することができる。第２段のクライオパネルは、水素などの超低沸点の気体を吸着するため、炭などの吸着剤を備えることができる。クライオポンプ１０４の第１および第２段１２２ａ、１２２ｂの温度を割り出すため、温度検出ダイオード１４６ａ、１４６ｂが使用される。クライオポンプ１０４内の２段式濾過器が、クライオポンプ１０４のハウジング内に収容されたモータ１２４によって駆動される。
【００２９】
数日または数週間の使用の後、クライオパネル上に凝縮した気体、および特に吸着された気体が、クライオポンプを飽和させ始める。結果として生じた気体混合物は、それらがクライオパネル上に凍結したままであるならば、必ずしも危険ではない。しかしながら、停電によって生じるアレイの温度の上昇、クライオポンプ１０４の通気、または真空事故（vacuum accidents）が、クライオポンプ１０４またはクライオポンプ１０４に接続された排気管１１８に、潜在的な非安全状態をもたらしうる。温度が上昇すると、クライオポンプ１０４内の水素が直ちに解放されて排気管１１８内に排気され、或る特定の気体混合物および発火源が存在するならば、水素が急速に燃焼するおそれがある。クライオポンプ１０４内および排気管１１８内の気体を希釈するため、クライオポンプ１０４が、図２に示すようにパージガスによってパージされる。
【００３０】
再生において、クライオポンプ１０４がパージガスでパージされる。パージガスは、クライオパネルの温度上昇を促し、さらに水蒸気および他の蒸気をクライオポンプから洗い流すべく機能する。パージガスを、クライオポンプ１０４内で解放された水素の希釈に使用することができる。窒素が、比較的不活性であり水蒸気を含まない状態で入手できることから、通常使用されるパージガスである。窒素をクライオポンプ１０４へ第２段のアレイ１２２ｂの近傍に導くことによって、クライオポンプ１０４へ流入する窒素ガスが、第１段のアレイ１２２ａから第２段のアレイ１２２ｂへ戻ろうとする水蒸気の移動を最小限にする。パージの後、クライオポンプを粗引きポンプ１２２によって粗引きし、クライオポンプ表面および低温フィンガの周囲に真空を生み出すことができる。このプロセスは、気体の伝導による熱の伝達を少なくし、クライオポンプを通常の動作温度に冷却できるようにする。パージガスは、クライオポンプ１０４に接続されたパージバルブ１１２を通じて、クライオポンプチャンバ１０８に加えられる。さらに、パージガスは、排気パージバルブ１１４を通じて排気管１１８にも加えられる。
【００３１】
パージガス源１２６が、管路１２８、コネクタ１３０、管路１３２、パージバルブ１１２、および管路１３６を介してクライオポンプチャンバ１０８に接続されている。パージバルブ１１２が開かれたとき、クライオポンプが、パージガス源１２６からのパージガスでパージされる。パージバルブ１１２としては、電気的に操作され全開および全閉の２つの状態を有しているソレノイドバルブを用いることができる。バルブ１１２には、電流によって駆動されたときにバルブを開放または閉鎖する電線コイルを使用することができる。電流が止められたとき、バルブ１１２は、非駆動の状態に自動的に復帰する。バルブ１１２は、常時開のソレノイドであってよく、また常時閉のソレノイドであってもよい。本発明の特定のいくつかの例においては、後でさらに詳しく説明するとおり、常時開のバルブが好ましい。駆動時にバルブ１１２は閉じているが、警報状態が検出されたとき、バルブ１１２への電流がクライオポンプ１０４に接続されたコントローラ１２０によってオフにされ、この常時開のバルブが開いて、クライオポンプ１０４へパージガスが供給される。例えば、バルブ１１２は、停電に対処し、或る時間中は閉じた状態を保ち、この時間が過ぎた後に開く。
【００３２】
さらに、パージバルブ１１２は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアによるインターロックを備えることができる。ハードウェアによるインターロックは、典型的には、動作においてフェイルセーフである電気式または機械式の装置である。ソフトウェアによるインターロックは、ハードウェアによるインターロックを動作させる前にプロセスを中断すべく使用されることが多い。
【００３３】
さらに、パージガス源１２６は、クライオポンプ１０４に接続された排気管１１８にも接続されている。排気管１１８は、管路１３４および排気パージバルブ１１４を介して、パージガス源１２６に接続されている。排気管１１８は、管路１４２および管路１４４を介してクライオポンプ１０４に接続されたハウジング内に、排気バルブ１４０を備えることができる。排気バルブ１４０は、米国特許第５，９０６，１０２号に記載されているように、管路１２８、コネクタ１３０、管路１３４、排気パージバルブ１１４、およびデリバリ管１４８を介して、パージガス源１２６に接続されている。一般に、排気バルブ１４０は、クライオポンプチャンバ１０８から解放された気体を排気管１１８へ通気または排気する。気体は、排気管１１８から排気利用メインマニホールド（exhaust utility main manifold）へ押し流され、そこで排気ガスを処理および除去するために使用できる湿式または乾式のスクラバー、乾式ポンプ、およびフィルタを備えることができる除去システムによって、処理を行なうことができる。
【００３４】
排気パージバルブ１１４としては、パージガス源１２６から排気管１１８へパージガスを供給するべく開くソレノイドバルブを用いることができる。非安全状態において、排気パージバルブ１１４が排気管１１８へパージガスを供給することができる。排気パージバルブ１１４は、ソレノイドバルブである場合には、クライオ−パージバルブ１１２に関してすでに説明したものと同様であってよい。排気パージバルブ１１４も、インターロックを備えることができる。しかしながら、クライオ−パージバルブ１１２と異なり、好ましくは、非安全状態に対処しての排気パージバルブ１１４の開放を左右する駆動遅延は、設けられていない。
【００３５】
クライオポンプ制御システム
クライオポンプ制御システム１２０が、図４Ａ，４Ｂに示されている。この制御システム１２０は、ホストコントローラ１０６にネットワーク接続されている。ネットワークコントローラ１５２によって、ホスト制御システム１０６への通信インターフェイスを提供することができる。このようなやり方で、通常の動作の際に、ホスト制御システム１０６がクライオポンプ１０４を制御する。しかしながら、非安全状態においては、制御システム１２０が、他のあらゆるシステムの制御を、それらシステムからのあらゆる指令を無効にすることによって制限する。さらに、制御システム１２０は、あらゆるユーザによるパージバルブ１１２、１１４およびゲートバルブ１１６の手動制御を禁止できる。
【００３６】
制御システム１２０は、クライオポンプ１０４を動作させるプロセッサ１５４を備えている。プロセッサ１５４は、温度、圧力、再生回数、バルブ位置、およびクライオポンプ１０４の動作状態など、システムのパラメータを保存している。プロセッサ１５４は、クライオポンプ１０４に非安全状態または安全状態が存在するか否かを判断する。好ましくは、制御システム１２０は、米国特許第４，９１８，９３０号に記載のようにクライオポンプに統合され（一体化され、組み込まれ）、この米国特許は、その全体がここでの言及によって本明細書に組み込まれたものとする。
【００３７】
コントローラ１２０のアーキテクチャは、１つ以上のモジュールを含むコンポーネントの組み合わせに基づくことができる。図４Ａ，４Ｂに示した特定の実装においては、クライオポンプ制御モジュール１８０および自動パージ制御モジュール１５０という２つのモジュールが示されている。コントローラ１２０を、ただ１つのモジュールとして実装してもよいが、制御システムを、いくつかの異なる用途へ統合できるコンポーネント１８０、１５０に分割することが、望ましいと考えられる。制御システム１２０を設計するためにコンポーネントモデルを使用することによって、各モジュール１８０、１５０が、特定の製品には結び付けられず、複数の製品に適用可能になる。これにより、各コンポーネントを、後の任意のモデルまたは他の形式のシステムの任意のコントローラに、個々に組み込むことがことができる。
【００３８】
制御システム１２０は、非安全状態が検出されたとき、パージバルブ１１２、１１４およびゲートバルブ１１６の監視ならびに制御を担当する。例えば、制御システム１２０は、クライオポンプについて非安全状態を検出したとき、パージバルブ１１２、１１４およびゲートバルブ１１６を確実に開くようにでき、または確実に閉じるようにできる。制御システム１２０は、このタスクを実行するために自動パージ制御モジュール１５０を使用する。ゲートバルブの制御は、米国特許第６，３２７，８６３号に記載のものと同様であり、この米国特許は、その全体がここでの言及によって本明細書に組み込まれたものとする。
【００３９】
制御モジュール１８０は、ＡＣ電源入力１８２を備えており、ＡＣ電源入力１８２は、電圧調整器１５６に接続されている。電圧調整器１５６は、自動パージ制御モジュール１５０、バルブ１１２、１１４、１１６、および補助的なシステム構成部品が統合されてなるクライオポンプ１０４へ、ＡＣ２４ボルトを出力する。電圧調整器１５６は、前記統合自動パージ制御モジュール１５０へ電力を供給する電力供給可能化コントローラ１８４に接続されている。
【００４０】
自動パージ制御モジュール１５０は、独立した電圧調整器１８６を備えており、電圧調整器１８６は、２４ボルトの電源１８４に接続されている。電圧調整器１８６は、電源１８４からの２４ボルトをＤＣ１２ボルトに変換し、このＤＣ１２ボルトを、バルブ１１２、１１４、１１６を駆動すべく制御出力ノード１９０、１９４、１９６を介して供給することができる。
【００４１】
パージバルブ１１２、１１４は、常時開のバルブであり、クライオポンプの通常の動作時には、パージバルブ１１２、１１４が確実に閉じた状態に保たれるよう、リレー１５８、１６８が駆動されている。クライオポンプ１０４の通常の動作時、通常はパージバルブドライバ（電力増幅器）１９８が、パージバルブ１１２を閉じた状態に保つことができるようにしている。
【００４２】
ゲートバルブ１１６は、常時閉のバルブである。自動パージ制御モジュール１５０が、クライオポンプ１０４を処理チャンバ１０２から絶縁するため、ゲートバルブ１１６を確実に閉じておくようにする。ゲートバルブ１１６の状態を制御するため、リレー１６４が駆動される。ゲートバルブ１１６の位置が開位置または閉位置のいずれであるかを検出できる位置センサを、ゲートバルブ内１１６に配置してもよい。ゲートバルブ１１６の位置は、アクチュエータ２０６（例えば、空気圧アクチュエータ、またはソレノイド）によって規定される。ゲートバルブ１１６の位置についてのフィードバック２０２、２０４が、プロセッサ１５４の入力ノード２０８に入力される。
【００４３】
温度上昇警報表示器１６６が、自動パージ制御モジュール１５０に備えられている。温度上昇警報表示器としては、クライオポンプの温度がしきい値温度を超えて上昇したか否かを知らせる状態表示用の発光ダイオードを用いることができる。温度上昇警報リレー１６２が、制御出力１９２を介して警報表示装置１６６を制御する。
【００４４】
電圧調整器１８６からの電流が、電力利用可能状態表示器１８８を通過して流れるが、ここで電力利用可能状態表示器１８８は、電圧調整器１８６から電力が供給されているか否かを知らせる状態表示用の発光ダイオードである。停電の際、状態表示器１８８が、通常は、電圧調整器１８６から電力が供給されていないことを知らせる。本発明の一態様によれば、停電の際、電気化学キャパシタ１７０を使用するバックアップの電源が、自動パージ制御モジュール１５０へ電力を供給する。電力が利用可能であるときに電気化学キャパシタ１７０を充電するため、充電回路１７２が使用される。充電回路１７２は、キャパシタ１７０へ一連の電流パルスを加えることによって、キャパシタ１７０を充電する。
【００４５】
クライオ−パージの遅延
停電の際、常時開の排気パージバルブ１１４が、ポンプをパージすべく開く一方で、クライオ−パージバルブ１１２は、安全時間中閉じた状態に保たれる。遅延なくクライオポンプ１０４の安全パージを開始することは、価値ある時間およびリソースの不必要な無駄遣いにつながるおそれがあるため、クライオ−パージバルブ１１２の開放を遅延させることが望ましい。クライオポンプ１０４をパージすることで、クライオポンプ内の真空が損なわれ、気体の解放が生じ、これによって次に再生が必要になるおそれがあるが、再生は可能であれば回避される。或る時間にわたってパージバルブの開放を遅延させることで、電力の保持の可能性およびパージによってクライオポンプの動作を中断させることがないコントローラ１２０による回復の可能性が残される。
【００４６】
キャパシタ１７０が、安全時間中リレー１５８およびパージバルブドライバ１９８にエネルギーを供給することによってパージバルブ１１２を閉状態に駆動しておくために使用される。停電後に安全時間が経過したか否かを判断するため、時間遅延制御回路１６８が使用される。この例では、時間遅延回路１６８が５ボルトで動作しており、したがって独立したＤＣ１２ボルトの電圧調整器１８６から電力を受け取る、ＤＣ５ボルトの電圧調整器２００に接続されている。電圧調整器２００としては、ツェナーダイオードを用いることができる。
【００４７】
自動パージ制御モジュール１５０は、クライオポンプ１０４のパージを安全時間中遅延させ、この時間の経過後も電力が回復していない場合、パージバルブ１１２の開放が可能となる。しかしながら、この安全時間未満の時間で非安全状態が安全状態に変化した場合には、制御モジュール１２０が、停電回復ルーチンを開始し、何も生じなかったかのように通常の動作に復帰する。例えば、安全状態は、システムへの電力が回復したときに判断され、またはホストコントローラ１０６など他のシステムが非安全状態に適切に対処したと判断された場合に、判断される。パージバルブ１１２の遅延を使用し、非安全状態が修正された場合には非安全状態への対処を中止することによって、自動パージ制御モジュール１５０は、パージおよび回復時間ならびにリソースの不必要な無駄遣いを防止することができる。安全時間が経過し、かつ依然として非安全状態が存在する場合には、安全パージが開始され、パージバルブ１１２の開放が可能になり、パージガスが直ちにポンプ１０４へ通気される。本発明の一態様によれば、安全パージ中に電力が回復した場合でも、パージが、例えば５分間などのパージ時間中、ユーザまたはホスト制御プロセッサからの反対の入力を無効にしつつ続けられる。
【００４８】
従来のシステムは、再生プロセスを開始することによって停電に対処している。しかしながら、電力が回復したとき、パージは中止されているようである。結果として、危険な気体が解放されるおそれがあり、ポンプが可燃状態になるおそれがある。すでに述べたように、本発明のシステムは、たとえ電力が回復しても安全パージを継続し、したがって燃焼のおそれは低減される。
【００４９】
フェイルセーフなバルブの解放および時間制御機構
本発明の一態様によれば、フェイルセーフなバルブの解放および時間制御機構が組み込まれている。制御システム１２０は、バックアップの時間制御機構を保護手段として組み入れており、所定の時間が過ぎた後にパージバルブ１１２を確実に開くようにしている。例えば、所定の時間が過ぎた後に、タイミング回路１６８がパージバルブ１１２の開放を許さない場合、電気化学キャパシタ１７０などのバックアップの電源が、フェイルセーフのパージバルブ解放機構をもたらすために使用される。
【００５０】
電気化学キャパシタ１７０に保存されたエネルギーは、停電の際に、決まった速度（ＲＣ時定数）で消費される。安全時間にわたってパージバルブ１１２を閉じた状態に保つため、限られた量のエネルギーがキャパシタ１７０に保存される。例えば、バルブ１１２が常時開のバルブである場合には、キャパシタ１７０に保存されたエネルギーが、停電時にパージバルブ１１２を閉じた状態に保つため、パージバルブ電気ドライバ１９８を有効にし、リレー１５８を動作させることができる。キャパシタ１７０に保存されたエネルギーが尽きると、ドライバ１９８は無効になり、バルブ１１２が自動的に開く。このようにして、この技法によれば、タイミング回路１６８に故障が存在しても、クライオポンプをパージすることができ、非安全状態の結果を緩和することができる。一例として、時間遅延回路１６８が、２分間の後にパージバルブの開放を許すように、電気化学キャパシタ１７０からの電力が、３分を超えてパージバルブを開状態に保つには不十分にすればよい。
【００５１】
この技法と矛盾しないさらなるフェイルセーフの技法を、取り入れることができる。例えば、タイマー１６８がさらに、キャパシタ１７０からの電力を迅速に枯渇させる回路を備えることができる。そのような回路は、キャパシタ１７０が例えば３分間などの安全時間を超えてパージバルブ１１２を駆動することが決してできないようにする上で、助けとなることができる。
【００５２】
さらに、光による状態表示器１７４を、自動パージ制御モジュール１５０に備えることができる。光による状態表示器１７４としては、電気化学キャパシタ１７０の電力および充電の状態を知らせる状態表示用発光ダイオードを用いることができる。
【００５３】
キャパシタの充電の制御
充電回路１７２が、電力が利用可能であるときに電気化学キャパシタ１７０を充電するために使用される。或る特定の状況においては、たとえキャパシタ１７０が数秒で完全に充電可能であっても、充電回路１７２によるキャパシタ１７０の速やかな充電を、故意に妨げることが有用な場合がある。例えば、キャパシタ１７０が通常どおりに充電可能であって、しかも高速かつ断続的な停電と回復とのサイクルが存在するならば、クライオポンプの温度が上昇して非安全状態になっても、パージバルブが決して開放を許されないおそれがある。具体的には、電力が回復するたびに、キャパシタ１７０が完全に充電できてしまう。この状況を回避するため、充電回路１７２が、制御された一連の電流パルスをキャパシタ１７０に加えることによって、キャパシタ１７０をきわめて低速で充電することができる。
【００５４】
停電の回復
従来の電力回復の仕組みは、ユーザまたはホストシステムによってオフにすることができ、過剰な量のリソースおよびポンプの停止時間を必要とすることがしばしばである。真空システムにおいて電力が回復したとき、ユーザは、停電回復ルーチンの中止を選択することができる。しかしながら、発火源が存在する場合、停電回復をオフにすることによって、ポンプ容器および排気系統において潜在的に危険な状況がもたらされるおそれがある。
【００５５】
回復は、典型的には、電力の回復に対して、考えられる３つの異なるシステム応答を含んでいる。そのような従来の停電回復システムは、米国特許第６，５１０，６９７号に記載されている。この従来のシステムは、随意であっていつでもオフにすることができる停電回復ルーチンを含んでいる。前記考えられる３つの応答のうちの第１は、応答無しである。停電回復ルーチンは随意であるため、ユーザは停電回復をすべてオフにすることができ、システムは、電力の回復に対して単純に何ら応答しない。停電回復モードがオンであり、かつポンプの温度が或る特定のしきい値を下回っている場合、第２の応答は、ポンプの冷却を開始することである。これは、典型的には、ポンプが例えば３５Ｋなどといったプログラムされたしきい値を下回っている場合に生じる。冷却において、冷却器がオンにされ、ポンプが自動的に冷却される。３０分以内にポンプが２０Ｋ未満に冷却されない場合には、警報およびフラグが設定される。考えられる第３の応答は、典型的には、例えば温度が３５Ｋを超えて上昇するなど、ポンプが高温すぎる場合の完全な再生サイクルへの進行を含んでいる。
【００５６】
そのような再生サイクルは、パージ、加熱、および粗引きなど、いくつかの段階を含んでいる。通常は、パージ、圧力、および真空度（emptiness）のテストなど、いくつかのテストがさらに実行される。これらのテストは、システムが再生サイクルの先の段階を繰り返さなければならないか否かを判断する上で、助けとなる。クライオパネル上に凝縮または吸着した気体の量に応じて、システムは、典型的には、ポンプが安全でありまたは再生されたと考えられるまでに、或る段階または場合によってはサイクル全体を、１回から６回繰り返すことができる。
【００５７】
半導体製造プロセスが、典型的には、いくつかの別個のチャンバ（そのそれぞれが、低温真空システムのクライオポンプを備えうる）で実行されるため、それらポンプの１つ以上を１つ以上の再生サイクルに供しなければならない停止時間は、長くて込み入った高価なプロセスにつながるおそれがある。今日のダイナミックな世界的環境において、半導体産業にとっては、正確性および高速性という重要な性質が、新製品および場合によっては企業の成功および不成功の間の差を意味しうる。製品のコストの大部分が、通常は製造段階よりも前に決定される多くの半導体製造者にとって、この休止時間は、企業に大きな犠牲をもたらしうる製品製造時間の喪失につながる。
【００５８】
本システムの停電回復ルーチンは、リソースの使用を最小にしつつ、考えられる最短の時間で、危険を少なくすることができる。あらゆる非安全状態に、安全パージを開始することによって対処でき、停電後に再生またはクライオポンプの故障につながりうる腐食性もしくは危険な気体、液体の蓄積が防止される。本発明の一態様によれば、本発明の停電回復ルーチンの安全パージは、最小のリソースを使用し、ポンプ１０４を可能な最短の時間中だけ通常の動作外におき、ポンプ１０４および排気系統１１８における可燃性気体混合物の発生を防止する。これを達成するため、パージバルブ１１２、１１４を、ポンプおよび排気系統１１８を確実に安全にするため、例えば５分間などの時間にわたってのみパルス状に動作させることができる。他の実施形態においては、パージガスが、第２段のクライオパネルへ直接加えられ、第２段のアレイおよび排気管へのパージガスのバーストを反復することができる。安全パージが完了した後、停電回復ルーチンに完全な再生ルーチンを続ける必要は必ずしもない。この選択肢の決定は、ホストシステムまたはユーザに委ねられる。安全パージは、ポンプ１０４を安全な動作状態におき、休止時間を短縮すべくポンプの通常動作への復帰を可能にする。後で詳しく説明するとおり、安全上の理由により、本発明の停電回復ルーチンの安全パージは、中止することができず、オフにすることもできない。安全パージは、システム１２０による固有のフェイルセーフの応答として実装することができる。
【００５９】
図５は、本発明の一態様による停電回復ルーチン５００を説明するフロー図である。電力が回復するとき、クライオパネル制御システム１２０は、ステップ５１０において、クライオポンプ１０４の温度検出ダイオードから温度を検出することによって、クライオポンプ１０４の温度を割り出す。５２０において、１つ以上の温度ダイオードが適切に動作していない場合、システムは、６００において安全パージを開始する。
【００６０】
ダイオードが機能している場合、５３０においてシステム１２０は、クライオポンプ１０４の温度が、例えば３５Ｋなどの所定のしきい値未満であるか否かを判断する。ポンプの温度がこのしきい値未満ではない場合、ステップ６００において安全パージが開始される。安全パージが完了した後、５８０においてホストシステムまたはユーザが、クライオポンプ１０４を制御できるようになる。
【００６１】
クライオポンプ１０４の温度が３５Ｋ未満である場合、システム１２０は、電力が失われたときのクライオポンプ１０４の動作状態を割り出す。例えば、ステップ５４０においてシステム１２０は、停電時にクライオポンプ１０４がオンであったか否かを割り出す。停電時にクライオポンプ１０４がオンでなかった場合、ステップ５８０において、ホスト制御システム１０６またはユーザによるクライオポンプ１０４の制御が可能にされる。
【００６２】
クライオポンプ１０４がオンであった場合、５５０においてこのプロセスは、停電時にポンプが再生のプロセス中であったか否かを割り出す。停電によってクライオポンプ１０４の再生プロセスが中断されていた場合、ステップ５９０においてシステム１２０は、再生プロセスを完了できるか否かを判断し、クライオポンプ１０４をオフのままにする。ステップ５８０において、ホストシステムまたはユーザによるクライオポンプ１０４の制御が可能にされる。クライオポンプ１０４が再生中ではなかった場合、ステップ５６０においてシステム１２０は、クライオポンプ１０４の温度が２５Ｋ未満であるか否かを判断すべくチェックする。温度が２５Ｋを上回っている場合、６００において安全パージが開始される。安全パージが完了した後、５８０において、ホストシステムまたはユーザによるクライオポンプ１０４の制御が可能にされる。
【００６３】
クライオポンプ１０４の温度が２５Ｋ未満であり、５７０においてポンプ１０４を１８Ｋ未満の温度に冷却できる場合、ポンプ１０４は、オンするために十分低温である。５８０において、ホストシステムまたはユーザによるクライオポンプ１０４の制御が可能にされる。
【００６４】
ポンプ１０４を１８Ｋ未満の温度に冷却することができない場合、オンするために十分低温ではない。５８０において、ホストシステムまたはユーザによるステップ６４０におけるクライオポンプ１０４の制御が可能にされる。システム１２０は、ポンプの調査が必要であることを知らせるフラグを設定でき、このメッセージを、ホストコントローラ１０６へ伝えることができる。
【００６５】
非安全状態
本発明の一態様によれば、非安全状態とは、クライオポンプ１０４の潜在的危険を生じさせるあらゆる事柄である。例えば、非安全状態は、低温真空システム１００において停電が生じているとき、クライオポンプの温度がしきい値温度レベルを超えているとき、またはクライオポンプの温度ダイオードが故障している場合に識別される。一般に、非安全状態がシステム１２０によって判断されたとき、ゲートバルブ１１６が閉じられ、クライオポンプ１０４および排気管１１８が、例えば５分などといった或る時間中パージされる。この時間中に、パージバルブ１１２、１１４を繰り返し開閉することができる。さらに、バルブ１１２、１１４、１１６を、ホストコントローラ１０６によって制御することはできない。安全パージが完了し、非安全状態が修正された後、ホストコントローラ１０６はクライオポンプ１０４を制御できる。
【００６６】
しきい値温度の超過
図６は、クライオポンプの温度がしきい値温度を超えたと判断するためのプロセスを説明するフロー図である。本発明のこの態様によれば、システム１２０はステップ６３０において、クライオポンプの温度が１８Ｋなどの動作設定点を下回っていることを割り出す。ステップ６４０においてシステム１２０は、クライオポンプが動作設定点を下回って低温になっていることを知らせるフラグを設定する。ステップ６５０においてシステム１２０は、クライオポンプの温度が３５Ｋなどの高温設定点まで上昇していることを割り出す。クライオポンプ１０４が、このパラメータを超える値まで温度上昇している場合、ステップ６６０に説明されるとおり、パージバルブ１１２、１１４が６８０で開き、ゲートバルブ１１４が閉じる。このときにおいて、ステップ６７０でホストコントローラ１０６は、バルブ１１２、１１４、１１６を制御することができない。ステップ６８０において、この安全パージが、５分間などといった或る特定の時間中続けられる。この５分間が経過した後、ステップ６９０において、ホストコントローラ１０６は、再びバルブ１１２、１１４、１１６を制御できるようになる。
【００６７】
温度ダイオードの故障
図３に示したとおり、クライオポンプ１０４は、１つ以上の温度検出ダイオード１４６ａ、１４６ｂを備えている。温度検出ダイオード１４６ａ、１４６ｂのうちの１つが故障した場合、クライオポンプ１０４が非安全状態を検出できないまま運転されるおそれがあり、結果として事故が生じるおそれがある。本システムは、局所的な電子機器１２０を使用して、ダイオードが適切に機能しているか否かを判断する。
【００６８】
従来の解決策は、ホストシステムがクライオポンプの温度についての通信を受け取っているか否かに注目している。ホストコントローラが、ポンプの温度を割り出すことができないとき、ホストコントローラは、典型的には、完全な再生サイクルを開始する。しかしながら、温度の読み取りを受け取れないことが、通信エラーまたはダイオードの故障とは無関係な設備の故障など、いくつかある他の故障の結果でありうるため、このアプローチに基づくクライオポンプの完全な再生の開始は、価値ある時間およびリソースの不必要な無駄遣いにつながりうる。一般に、ホストシステムは、温度検出ダイオードの動作状態を検出するための技法を有していない。代わりに、ホストコントローラは、単にクライオポンプの温度についての通信を受け取ることができないことに応答して、クライオポンプの完全な再生を開始するだけである。
【００６９】
本発明の一実施形態によれば、温度検出ダイオード１４６ａ、１４６ｂのうちの１つが適切に動作していないとき、非安全状態が存在する。本発明は、局所的な電子機器１２０を使用してダイオードの動作状態を検出し、これに従って局所的な電子機器１２０が応答できる。このようなやり方で、故障した温度検出ダイオードを具体的に割り出すことができるオフラインの解決策を実装できる。温度検出ダイオードが適切に動作していないときを割り出すことができる能力は、信頼性の向上をもたらし、不必要な再生、時間の無駄、およびリソースの支出の回避をもたらす。
【００７０】
自動化されたクライオポンプの安全パージと排気管の安全パージの統合に係る方法を、コンピュータで使用可能な媒体を含むコンピュータプログラム製品に具現化できることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、そのようなコンピュータで使用可能な媒体としては、コンピュータで読解可能なプログラムコードセグメントを自身に保存して有する任意の装置が含まれる。さらに、コンピュータで読み取り可能な媒体としては、バスまたは光、有線もしくは無線の通信リンクなど、プログラムコードセグメントがデジタルまたはアナログのデータ信号として運ばれる通信または伝送媒体が含まれる。
【００７１】
さらに、本明細書において使用されるとき、「クライオポンプ」を、イオン注入システムに既知の任意の方法または今後開発される任意の方法で接続され、または接続できるあらゆる低温回収ポンプもしくはその構成部品を意味するように広く解釈できることは、当業者にとって明らかであろう、
【００７２】
以上、本発明を、本発明の特定の実施形態を参照しつつ詳しく示して説明したが、これらにおいて、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の技術的範囲から離れることなく、形態や細部についてさまざまな変更が可能であることを、当業者であれば理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施形態による低温真空システムの図である。
【図２】図１によるクライオポンプの図である。
【図３】クライオポンプの断面図である。
【図４Ａ】クライオポンプ制御システムのブロック図の左半分である。
【図４Ｂ】クライオポンプ制御システムのブロック図の右半分である。
【図５】停電回復ルーチンを説明するフロー図である。
【図６】クライオポンプの温度がしきい値温度を超えたことを割り出すためのプロセスを説明するフロー図である。
【図１】
2007521438.tif 000003
【図２】
2007521438.tif 000004
【図３】
2007521438.tif 000005
【図４Ａ】
2007521438.tif 000006
【図４Ｂ】
2007521438.tif 000007
【図５】
2007521438.tif 000008
【図６】
2007521438.tif 000009
【国際調査報告】
2007521438.tif 000010
2007521438.tif 000011
2007521438.tif 000012
2007521438.tif 000013