专利名称：真空排气系统、真空排气系统的运转方法、冷冻机、真空排气泵、冷冻机的运转方法、两级 ...的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及真空排气系统、真空排气系统的运转方法、冷冻机、真空排气泵、冷冻机的运转方法、两级型冷冻机的运转控制方法、低温泵的运转控制方法、两级型冷冻机、低温泵、基板处理装置和电子器件的制造方法。
背景技术：
由于用于半导体和电子部件等的制造过程中的真空排气泵被要求是无油的并且被要求获得超高真空状态，因此，利用低温的真空排气泵被普及使用。作为这种利用低温的真空排气泵，可实现超高真空并且具有两级冷却台的低温泵和具有单级冷却台的低温冷阱等是可用的。这些利用低温的真空排气泵中的大多数利用在由压缩机产生的高压气体的绝热膨胀时获得的低温来冷凝或吸收气体。近年来，由于上述的令人满意的特性，利用低温的真空排气系统被普遍使用。最近，在成本降低和节能方面有优势并且使用共用压缩机运转多个真空排气泵的多运转真空排气系统被使用(专利文献1等)。专利文献1描述了一种真空排气系统，在所述真空排气系统中，通过单一压缩机运转多个低温泵。专利文献1公开了 在压缩机和多个低温泵之间插入使来自压缩机的氦气分支并且调整各分支的氦供给压力的气体分配器，并且，压缩机可以以大于或等于所述多个低温泵中的每一个所要求的最大值的供给压力供给氦气。专利文献2公开一种低温泵，在所述低温泵中，基于第一冷却台的温度来反馈控制每单位时间的冷冻机中的高压状态和低压状态的重复次数，并且，第一冷却台的温度可维持在给定的范围内。此外，专利文献2公开一种发明，在该发明中，当通过单一压缩机运转多个低温泵时，通过控制压缩机的循环时间来维持高压配管和低压配管中的气体之间的恒定压力差。引文列表专利文献专利文献1 日本专利特开平No. 4-209979 (图1等)
专利文献2 日本专利特开No. 2004-3792 (图1、图2等)
发明内容
技术问题但是，当通过单个压缩机运转多个低温泵时，如专利文献1所述，压缩机事先产生压力大于或等于所述多个真空排气泵中的一个所需要的压力的最大值的氦气。通过压缩机产生高压氦气。但是，关于具有低温台的真空排气泵，其耗能的大部分被用于产生高压氦气。因此，为了减少整个真空排气系统的耗能，必须降低要产生的高压氦气的压力和产生量。但是，在专利文献1中描述的发明中，由于必须事先产生高于必要量的过高的氦气压力，因此，在能耗上引起问题。以下，将使用图10详细描述能耗问题。图10是示出连接压缩机和各低温泵的高压配管和低压配管中的氦气之间的压力差与一个压缩机运转四个低温泵时的功耗之间的关系的绘图。注意，在整个实验中，热载荷保持恒定。当热载荷恒定时，制冷性能与冷冻机的运转频率和高低压配管中的气体之间的压力差的乘积成比例。注意，冷冻机的运转频率意味着冷冻机中的每单位时间的高低压状态的重复次数。因此，在图10的情况下，考虑制冷性能，冷冻机的运转频率自身随着高低压配管中的气体之间的压力差的增大而减小。当冷冻机的运转频率增大时，冷冻机自身的耗能会增加。但是，由于冷冻机的耗能至多为100W，因此，四个冷冻机的耗能总共至多400W。另一方面，当高低压配管中的气体之间的压力差在图10中从1. 2MPa增大到1. 6MPa时，耗能从约3500W增大到约4900W。因此，假定在高低压配管中的气体之间的压力差被设为1. 2ΜΙ^和1. 6MPa的同时， 低温泵对于具有相同热载荷的气体进行排气。从而，与压力差=1.6MPa的排气相比，压力差=1. 2MPa的排气可节省1000W或更多的耗能。另一方面，在再生运转中，需要增大温度上升时的发热值。这是为了减少使用真空执行处理的装置的停机时间。冷冻机可通过改变其运转方式而具有加热功能。再生运转意味着通过具有加热功能的冷冻机的加热运转升高诸如台之类的冷却部分的温度以蒸发冷凝或吸收的材料并且从诸如台之类的冷却部分去除它们的运转。但是，从未提出过在维持除执行起动运转以外的真空排气泵的真空排气运转的同时迅速地将再生运转状态中的真空排气泵切换到真空排气运转状态的真空排气系统的布置和运转方法。在专利文献2中描述的发明公开了将多个低温泵的第一冷却台的温度维持在给定范围内的发明。在这种情况下，维持高低压配管中的气体之间的恒定压力差。但是，仅维持高低压配管中的气体之间的恒定压力差引起在维持除执行起动运转的真空排气泵以外的真空排气泵的真空排气运转的同时减少再生运转时间方面的问题。问题的解决方案考虑前述的问题，本发明的一个目的是提供一种真空排气技术，该真空排气技术减少各具有冷却台的多个真空排气泵与压缩机连接并且被压缩机运转的真空排气系统中的能耗。或者，本发明的一个目的是提供一种真空排气技术，该真空排气技术可控制执行冷却运转或再生运转的真空排气泵以使其迅速返回到真空排气运转的状态。根据本发明的一个方面的真空排气系统的特征在于包括多个真空排气泵，所述多个真空排气泵中的每一个包含冷冻机和第一温度传感器，所述冷冻机包括第一冷却台并且冷却该第一冷却台，所述第一温度传感器测量第一冷却台的温度，当由第一温度传感器测量的温度比预定温度范围高时，所述真空排气泵增大冷冻机中的每单位时间的高压状态和低压状态的重复次数，当由第一温度传感器测量的温度比所述预定温度范围低时，所述真空排气泵减少所述次数，以及，当由第一温度传感器测量的温度落入所述预定温度范围内时，所述真空排气泵维持所述次数；与所述多个真空排气泵连接的压缩机；高压配管，用作从所述压缩机向所述多个真空排气泵的冷冻机供给共同压力的高压气体所经由的流路；低压配管，用作低压气体从所述多个真空排气泵的冷冻机向所述压缩机回流所经由的流路；以及控制装置，能够根据所述次数来改变所述高压配管的内部压力和所述低压配管的内部压力之间的压力差。根据本发明的另一方面的真空排气系统的运转方法是一种真空排气系统的运转方法，该真空排气系统包括多个真空排气泵，所述多个真空排气泵中的每一个包含冷冻机和第一温度传感器，所述冷冻机包含第一冷却台并且冷却该第一冷却台，所述第一温度传感器测量第一冷却台的温度；压缩机，与所述多个真空排气泵连接；高压配管，用作从压缩机向所述多个真空排气泵的冷冻机供给共同压力的高压气体所经由的流路；和低压配管，用作低压气体从所述多个真空排气泵的冷冻机向压缩机回流所经由的流路，该运转方法包括控制所述多个真空排气泵中的每一个，以在由第一温度传感器测量的温度比预定温度范围高时增大冷冻机中的每单位时间的高压状态和低压状态的重复次数，在由第一温度传感器测量的温度比所述预定温度范围低时减少所述次数，以及在由第一温度传感器测量的温度落入所述预定温度范围内时维持所述次数的步骤；以及减小由压缩机产生的高压配管和低压配管中的气体之间的压力差以使得冷冻机中的所述次数落入预定范围内的步骤。根据本发明的又一方面的冷冻机是一种冷冻机，包括冷却台；汽缸，与冷却台的一个面连接；板部件，连接到与连接冷却台的所述汽缸的一个端面相对的侧的、所述汽缸的轴向上的另一端面；被形成为由冷却台、汽缸和板部件包围的空间；在板部件中形成的流路；阀，经由所述流路将汽缸的内部设定于高压状态和低压状态之一；以及活塞状移气器，将所述空间的内部分割成一个空间和与所述流路连通的另一空间，所述移气器在汽缸中沿轴向往复移动，并且，所述汽缸具有包含保持热状态的材料的中空内部，所述冷冻机的特征在于，当所述冷冻机执行用于重复包含以下过程的动作的运转时，所述冷冻机运转以将所述冷冻机中的每单位时间的高压状态和低压状态的重复次数设为比低温正常运转高的值，并且增大高压状态和低压状态之间的压力差，上述的动作包括在作为阀的动作的结果、汽缸的内部从低压状态转变到高压状态时，低压状态的气体被绝热压缩的过程，和移气器穿过被绝热压缩的气体的过程。根据本发明的又一方面的冷冻机是包括冷却台并且通过高压气体的绝热膨胀来冷却该冷却台的冷冻机，其特征在于当从环境温度状态到达真空排气运转状态时，所述冷冻机运转，以将所述冷冻机中的每单位时间的高压状态和低压状态的重复次数设为比低温正常运转高的值，并且增大高压状态和低压状态之间的压力差。根据本发明的又一方面的冷冻机的特征在于，所述冷冻机包含冷却台，并且，在用于通过升高冷却台的温度而蒸发冷凝或者吸收的材料的再生运转中，所述冷冻机运转，以将所述冷冻机中的每单位时间的高压状态和低压状态的重复次数设为比低温正常运转高的值，并且增大高压状态和低压状态之间的压力差。根据本发明的又一方面的冷冻机的运转方法是一种冷冻机的运转方法，该冷冻机包括冷却台；汽缸，与冷却台的一个面连接；板部件，连接到与连接冷却台的所述汽缸的一个端面相对的侧的、所述汽缸的轴向上的另一端面；被形成为由冷却台、汽缸和板部件包围的空间；在板部件中形成的流路；阀，经由所述流路将汽缸的内部设定于高压状态和低压状态之一；以及活塞状移气器，将所述空间的内部分割成一个空间和与所述流路连通的另一空间，所述移气器在汽缸中沿轴向往复移动，并且，所述汽缸具有包含保持热状态的材料的中空内部，该运转方法的特征在于，当所述冷冻机执行用于重复包含以下过程的动作的运转时，控制所述冷冻机运转以将所述冷冻机中的每单位时间的高压状态和低压状态的重复次数设为比低温正常运转高的值，并且增大高压状态和低压状态之间的压力差，上述的动作包括在作为阀的动作的结果、汽缸的内部从低压状态转变到高压状态时，低压状态的气体被绝热压缩的过程，和移气器穿过被绝热压缩的气体的过程。根据本发明的又一方面的冷冻机的运转方法是一种冷冻机的运转方法，该冷冻机包括冷却台并且通过高压气体的绝热膨胀来冷却该冷却台，所述运转方法的特征在于，在从环境温度状态到达真空排气运转状态时，控制所述冷冻机运转，以将冷冻机中的每单位时间的高压状态和低压状态的重复次数设为比低温正常运转高的值，并且增大高压状态和低压状态之间的压力差。根据本发明的又一方面的双级型冷冻机的运转控制方法是一种双级型冷冻机的运转控制方法，所述双级型冷冻机包含第一冷却台和第二冷却台、测量第一冷却台的温度的第一温度传感器、测量第二冷却台的温度的第二温度传感器和用于加热第一冷却台的加热装置，该运转控制方法的特征在于包含第一控制步骤，基于来自第一温度传感器的输出而反馈控制所述双级型冷冻机的运转频率，以将第一冷却台的温度维持为恒定；和第二控制步骤，基于来自第二温度传感器的输出而检测第二冷却台的温度，并且通过基于第二冷却台的检测温度控制来自加热装置的输出，改变所述双级型冷冻机的运转频率，由此控制第二冷却台的制冷性能。根据本发明的又一方面的双级型冷冻机的特征在于包括第一冷却台；第二冷却台；第一温度传感器，测量所述第一冷却台的温度；第二温度传感器，测量所述第二冷却台的温度；加热装置，用于加热所述第一冷却台；和加热控制器件，根据由所述第二温度传感器检测的所述第二冷却台的温度来控制来自所述加热装置的输出。根据本发明的又一方面的双级型冷冻机的特征在于包括第一冷却台，到达第一运转温度宽度内的冷却温度；第二冷却台，到达第二运转温度宽度内的冷却温度，所述第二运转温度宽度被设为具有比第一运转温度宽度低的运转温度宽度；加热装置，用于加热所述第一冷却台；控制装置，用于控制所述双级型冷冻机的驱动频率；第一温度传感器，测量所述第一冷却台的温度；和第二温度传感器，测量所述第二冷却台的温度，其中，当所述第二温度传感器的输出值是表示比预定值高的温度的输出值时，所述控制装置通过增大所述加热装置的加热热量来增大驱动频率，并且，当所述第二温度传感器的输出值是表示比所述预定值低的温度的输出值时，所述控制装置通过减小所述加热装置的加热热量来减小驱动频率。本发明的有益效果根据本发明，可以提供一种真空排气技术，该真空排气技术减少各具有冷却台的多个真空排气泵与压缩机连接并且被压缩机运转的真空排气系统中的能耗。作为替代，根据本发明，执行起动运转和再生运转的冷冻机可被控制为迅速返回到真空排气运转的状态。作为替代，根据本发明，通过借助运转加热装置而提高加热热量，冷冻机的驱动电源频率上升，由此增强第二冷却台的制冷性能。相反，通过降低加热装置的加热热量，冷冻机的驱动电源频率降低，由此降低第二冷却台的制冷性能。因此，根据本发明，可以调整第二冷却台的制冷性能。
作为替代，根据本发明，当第二冷却台的检测温度比目标温度范围的最大值高时， 加热装置被起动以提高加热热量。然后，反馈控制被应用以维持第一冷却台的温度，并且， 冷冻机的驱动电源频率提高，由此增强第二冷却台的制冷性能。因此，第二冷却台的温度可被降低为落入目标温度范围内而不大大改变第一冷却台的温度。作为替代，根据本发明，当第二冷却台的检测温度比目标温度范围的最小值低时， 加热装置的加热热量被降低。然后，反馈控制被应用以维持第一冷却台的温度，并且，冷冻机的驱动电源频率降低，由此降低第二冷却台的制冷性能。因此，第二冷却台的温度可上升为落入目标温度范围内而不大大改变第一冷却台的温度，并且，可以减少氦气消耗量。从结合附图的以下描述，本发明的其它特征和优点将变得清晰。注意，在所有这些附图中，相同的附图标记始终表示相同或类似的部分。
被包含于说明书中并且构成说明书一部分的附图示出本发明的实施例，并且与描述一起用于说明本发明的原理。图1是示出在根据本发明的实施例的真空排气系统中使用的真空排气泵的例子的图；图2是示出第二冷却台的温度调整序列的流程图；图3是通过单一压缩机运转多个低温冷阱的真空排气系统的图；图4是示出低温冷阱的布置的视图；图5是示出与根据第一实施例的真空排气系统相关联的运转序列的流程图；图6是用于说明与高压配管的内部和低压配管的内部相关联的压力差的改变方法的绘图；图7是示出起动运转或再生运转时的运转序列的流程图；图8是通过单一压缩机运转多个低温泵的真空排气系统的图；图9是通过单一压缩机运转包含低温泵和低温冷阱的真空排气系统的真空排气系统的图；图10是示出四个低温泵被运转以具有相同的热负载时的压缩机的压力差和消耗能量之间的关系的绘图；图11是示出低温泵的布置的截面图；图12是示出使用根据本发明的真空排气系统的基板处理装置的布置的例子的图；图13是例示使用根据本发明的基板处理装置制造的电子器件的截面图。
具体实施例方式以下将参照附图详细描述本发明的实施例。首先将描述用于本实施例的真空排气系统中并且具有冷却台的真空排气泵。将说明作为真空排气泵的例子的低温泵的原理。使用低温泵的真空排气系统包括低温泵和压缩机，所述低温泵包括产生非常低温的冷冻机，所述压缩机向冷冻机供给诸如氦之类的压缩气体。该系统重复用于以下的循环 从压缩机向冷冻机供给高压气体、通过冷冻机中的蓄冷器(regenerator)事先冷却高压气体、用高压气体填充膨胀室、然后膨胀高压气体以产生低温、冷却周围区域以及蓄冷器、以及使具有低压的气体返回到压缩机。通过用由该制冷循环获得的非常低的温度冷凝或吸收气体，实现真空排气。在例如日本专利特开平NO. 7-35070的图9中示出冷冻机的布置。图11示出在该参考文献的图9中公开的冷冻机的布置。图11示出在泵容器中布置的冷冻机的汽缸的内部结构、高压侧阀和低压侧阀。以可滑动的状态往复移动的移气器(displacer) 72被布置在圆筒状的汽缸71中。环形密封部件73和74被布置在移气器72和汽缸71之间。关于汽缸71和移气器72的形状，图11中的下部具有较小的直径以限定两级结构。冷却台701 与汽缸71的具有较大直径的一个端面连接。冷却台702与汽缸71的具有较小直径的端面连接。板部件86与汽缸71的具有较大直径的在轴向上的另一端面连接。移气器72包括例如两个蓄冷器75和76。由于蓄冷器75和76基本上具有用于使气体在其中通过的结构并且它们的结构已被给出，因此，将不给出其详细的描述。气体根据由例如虚线77所指示的移气器72的移动状态而流动。在虚线77所指示的气体流动中，由箭头指示了可能产生流动的所有方向。在实际中，根据运转条件产生图11中的从顶部向底部的方向和从底部向顶部的方向中的一个方向上的流动。在移气器72的往复移动中，移气器72到达图11中的汽缸71的顶端时的位置与顶部止点的位置对应，并且，移气器72到达底端时的位置与底部止点的位置对应。连接棒78与移气器72的顶表面部分接合，延伸到汽缸71外部，并且经由曲柄机构(未示出)与电机(未示出)的旋转驱动轴耦合。密封部件79被布置在连接棒78和汽缸71之间。当电机沿某个方向旋转时，连接棒78通过曲柄机构的运转进行根据电机的旋转的往复移动80。因此，与连接棒78接合的移气器72也与连接棒78联动而在汽缸71中进行往复移动。通过移气器72的往复移动，形成被移气器72分割的三个空间(分割室)U、 L1和L2。如图11所示，在汽缸71的顶侧形成空间U,并且在汽缸71的底侧形成空间L1和 L2 ο在汽缸71的顶端部分上，布置允许与低压气体室81连接的低压侧阀82和允许与高压气体室83连接的高压侧阀84。通过指令信号85控制低压侧阀82的打开/关闭动作， 并且，通过指令信号87控制高压侧阀84的打开/关闭动作。在图11所示的气体流动77中，气体流动的方向是由上述的此时的条件决定的一个方向，并且，该条件由移气器72的移动方向以及低压侧阀82和高压侧阀84的打开/关闭动作的状态给出。以下将描述冷冻机的基本冷却循环。过程(1)当移气器72位于顶部止点处时，只有低压侧阀82被打开以膨胀蓄积于空间L1和L2中的高压气体以产生冷却。作为该膨胀的结果，空间L1和L2的周围区域(冷却台)被冷却，并且，蓄冷器75和76通过气体的移动而被冷却。过程O)移气器72从顶部止点移动到底部止点。在该移动过程中，蓄积于空间 L1和L2中的低温气体也穿过蓄冷器75和76，并且，在蓄冷器75和76中蓄积寒冷。当移气器72位于底部止点时，低压侧阀82被关闭。过程(3)当打开高压侧阀84时，由于高压气体进入空间U,因此原先存在于该处的气体被绝热压缩。另外，由于移气器72向上移动，因此，高压气体在穿过移气器72中的蓄冷器75和76时冷却，并且移动到空间L1和L2。过程⑷移气器72到达顶部止点，并且，高压侧阀84被关闭。过程(5)然后，低压侧阀82被打开。在实际中在以上的过程(1)中包括该过程。 因此，循环返回到第一过程(1)。如上所述，通过重复过程(1)到(4)进行冷却。上述的循环是基本冷却循环。在以上的基本冷却循环中，各阀的打开/关闭动作被控制，使得当移气器72位于顶部止点的位置处时，高压侧阀84被关闭而低压侧阀82被打开，并且，当移气器72位于底部止点的位置处时，低压侧阀82被关闭而高压侧阀84被打开。因此，当移气器72到达顶部止点或底部止点时，各阀的打开/关闭定时被控制以使气体流动方向反转。图1是示出在本实施例的真空排气系统中使用的真空排气泵的例子的图。更具体而言，图1所示的真空排气泵是包含具有双级冷却台的冷冻机的低温泵。参照图1，附图标记1表示低温泵主体；附图标记2表示双级型冷冻机；附图标记3表示压缩机；附图标记4 表示冷冻机驱动电源；附图标记5表示并入到冷冻机驱动电源4中的逆变器(inverter)。包含于低温泵1中的两级冷冻机2包含第一冷却台6和被保持在比第一冷却台6 低的温度处的第二冷却台7。通过第二冷却台7冷却到非常低的温度的低温板8与第二冷却台7连接。通过第一冷却台6冷却到非常低的温度的辐射屏蔽9与第一冷却台6连接。 辐射屏蔽9被配置为包围第二冷却台7和低温板8。经由辐射屏蔽9通过第一冷却台6冷却到非常低的温度的百叶窗(louver) 10被布置到辐射屏蔽9的顶部的开口部分。此外，外壳11被设置为包围辐射屏蔽9的外侧。在双级型冷冻机2的第一冷却台6上，布置作为用于加热第一冷却台6的加热装置的电加热器12和用于测量第一冷却台6的温度的温度传感器(第一温度传感器)13。在第二冷却台7上，布置用于测量第二冷却台7的温度的温度传感器(第二温度传感器)14。双级型冷冻机2经由高压配管1 和低压配管1 与压缩机3连接，所述高压配管1 作为从压缩机3向冷冻机2供给诸如氦之类的高压气体的流路，所述低压配管1 作为诸如氦之类的低压气体从冷冻机2向压缩机3回流的流路。被压缩机3压缩的高压气体经由高压配管1 被供给到双级型冷冻机2。然后，高压气体在第一膨胀室和第二膨胀室(均未示出)中绝热膨胀以冷却第一冷却台6和第二冷却台7。然后，气体经由低压配管 15b回流到压缩机3。双级型冷冻机2与冷冻机驱动电源4连接。在双级型冷冻机2中，由于从压缩机 3供给的高压气体绝热膨胀，因此，获得低温状态。制冷性能与每单位时间的绝热膨胀的重复次数成比例，换句话说，与冷冻机中的每单位时间的高压状态和低压状态的重复次数成比例。以下，该重复次数将被称为冷冻机的“运转频率”。在本实施例中，并入到冷冻机驱动电源4中的逆变器5控制双级型冷冻机2的运转频率。第一温度传感器13和第二温度传感器14分别与第一温度设定/控制器件16和第二温度设定/控制器件17连接。在第一温度设定/控制器件16中，设定第一冷却台6的可允许温度范围。注意， 贯通本说明书，可允许温度范围意味着要将第一冷却台6维持在其内的设定温度范围。更具体而言，第一冷却台6需要被维持在预定温度范围内，例如约50K到120K的温度范围内。 当第一冷却台6的温度太低时，要通过维持在比第一冷却台6低的温度处的第二冷却台7冷凝的诸如氩、氧或氮之类的具有大的蒸汽压力的气体通过第一冷却台6被冷凝。另一方面，当第一冷却台6的温度太高时，原本要被第一冷却台6冷凝的气体不能被冷凝。因此， 第一冷却台6需要被维持在预定的温度范围内，换句话说，可允许温度范围内。在图1所示的真空排气泵中，第一温度设定/控制器件16基于由第一温度传感器 13检测的温度和第一冷却台6的设定的可允许温度范围，控制冷冻机驱动电源4中的逆变器5。即，基于来自第一温度传感器13的输出，双级型冷冻机2的运转频率被反馈控制以将第一冷却台6的温度维持在恒定值。在第二温度设定/控制器件17中，第二冷却台7的目标温度范围被设定。注意， 贯穿本说明书，所述目标温度范围意味着将第二冷却台7维持在其内的温度范围。一般地， 作为该目标温度范围，考虑用于冷凝或吸收气体的性能，第二冷却台7的温度要求某种程度的低温。但是，在能耗降低方面，第二台不需要被过分地设定在低温。由此，目标温度范围被设为例如IOK到12K的温度范围。基于由第二温度传感器 14检测的温度和第二冷却台7的设定的目标温度范围，第二温度设定/控制器件17向加热控制器件18供给控制数据。加热电源19与加热控制器件18连接。此外，电加热器12与加热电源19连接。加热控制器件18在第二温度设定/控制器件17的控制下调整要从加热电源19向电加热器12供给的电力供给，由此控制与加热电源19连接的电加热器12的行为。第一温度设定/控制器件16通过控制冷冻机驱动电源4中的逆变器5来控制冷冻机2的运转频率，使得由第一温度传感器13检测的第一冷却台6的温度维持在设定的可允许温度范围。更具体而言，当第一冷却台6的检测温度比可允许温度范围的上限温度高时，器件16提高冷冻机的运转频率。当冷冻机的运转频率被提高时，由于冷却循环加快，因此冷却性能增强，从而降低第一冷却台6的温度。另一方面，当第一冷却台6的检测温度比可允许温度范围的下限温度低时，器件16降低冷冻机的运转频率。当冷冻机的运转频率降低时，由于冷却循环减慢，因此冷却性能降低，从而提升第一冷却台6的温度。另一方面，第二温度设定/控制器件17向加热控制器件18供给控制数据，使得在第二温度传感器中检测的第二冷却台7的温度维持设定的目标温度或目标温度范围。加热控制器件18基于该控制数据控制来自加热电源19的电力供给，由此控制电加热器12的行为。更具体而言，当第二冷却台7的检测温度变得低于目标温度范围的最小值时，器件17 降低来自电加热器12的输出；当第二冷却台7的检测温度变得比目标温度范围的最大值高时，器件17提高来自电加热器12的输出。以下将参照图2所示的流程图描述通过第二温度设定/控制器件17进行的电加热器12的行为控制的例子。注意，在图2所示的流程图中，t是由第二温度传感器14检测的第二冷却台7的温度，Tmax是在第二温度设定/控制器件17中设定的第二冷却台7的目标温度范围的最大值。并且，Tmin是在第二温度设定/控制器件17中设定的第二冷却台7的目标温度范围的最小值。在步骤Sll中，低温泵被起动以开始第一冷却台6的温度调整。然后，在步骤S12 中，第二冷却台7的温度调整也开始。监视由第二温度传感器14检测的第二冷却台7的温度t是否落入目标温度范围内。如果在步骤S13中检测出由第二温度传感器14检测的第二冷却台7的温度t变得比目标温度范围的最大值Tmax高(在步骤S13中为“是”)，那么第二温度设定/控制器件17向加热控制器件18输出控制信号。在接收到该控制信号时，加热控制器件18提高从加热电源19向电加热器12的电力供给。然后，在预定的运转频率范围内，来自电加热器12 的输出使得运转频率更高(步骤S14)。当第一冷却台6上的热负载上升时，第一温度设定/控制器件16提高双级型冷冻机2的运转频率以加快制冷循环。作为结果，第二冷却台7的制冷性能被增强，并且，第二冷却台7的温度t下降。在该间隔期间，由于基于由第一温度传感器13测量的第一冷却台的温度反馈控制两级冷冻机2的运转频率，因此，第一冷却台6的温度被维持在可允许温度范围内。关于来自电加热器12的输出，来自加热电源19的电力供给逐步被提高，直到由第二温度传感器14检测的第二冷却台7的温度t变得等于或低于目标温度范围的最大值 Tmax0如果检测到第二冷却台7的温度t通过电加热器12的加热而变得等于或低于目标温度范围的最大值TmaX(在步骤S13中为“否”)，那么确定温度t是否等于或高于目标温度范围的最小值Tmin (步骤S15)。如果第二冷却台7的温度t等于或高于目标温度范围的最小值Tmin，那么它落入目标温度范围内。如果确认第二冷却台7的温度t落入目标温度范围内(在步骤S15中为“否”)，那么过程返回到步骤S13以在此时维持来自电加热器12 的输出，并且继续监视第二冷却台7的温度t是否落入目标温度范围内。另一方面，如果由第二温度传感器14检测的第二冷却台7的温度变得比目标温度范围的最小值Tmin低(在步骤S15中为“是”)，那么第二温度设定/控制器件17向加热控制器件18输出控制信号。在接收到该控制信号时，加热控制器件18降低从加热电源19 向电加热器12的电力供给(步骤S16)。然后，当来自电加热器12的输出下降并且第一冷却台6上的热负载下降时，如上所述，第一温度设定/控制器件16降低两级冷冻机2的运转频率，并且，制冷循环减慢。作为结果，第二冷却台7的制冷性能降低，由此，第二冷却台 7的温度t上升。关于来自电加热器12的输出，加热电源19的电力供给逐步降低，直到第二冷却台 7的温度t变得等于或高于目标温度范围的最小值Tmin或者来自电加热器12的输出变为零。如果检测到第二冷却台7的温度t通过减少电加热器12的加热而变得等于或高于目标温度范围的最小值Tmin(在步骤S15中为“否”)，那么识别该温度是否等于或低于目标温度范围的最大值Tmax (步骤S13)。如果第二冷却台7的温度t等于或低于目标温度范围的最大值Tmax，那么它落入目标温度范围内。如果确认第二冷却台7的温度t落入目标温度范围内，那么此时来自电加热器12的输出被保持，并且继续监视第二冷却台7的温度 t是否落入目标温度范围内。通过上述的布置，当两级冷冻机2的运转频率落入正常运转频率范围内时，这表明第一冷却台6的温度落入可允许温度范围内，并且第二冷却台7的温度落入目标温度范围内。注意，冷冻机的运转频率一般具有上限和下限。由于驱动冷冻机的电机的转速的上限基于驱动冷冻机的电机的功率而被规定，并且，下限由于电机产生所需的转矩所需要的给定的转速或更高的转速而被规定，因此，允许电机被稳定驱动的转速具有范围。由于电机的转速具有上限和下限，因此，冷冻机的运转频率也具有上限和下限。贯穿本说明书，落入由上限和下限规定的范围内的冷冻机的运转频率将被称为“正常运转频率”。例如，冷冻机的正常运转频率落入每分钟20到60次的范围内。即，频率落入正常运转频率范围内的两级冷冻机2的运转频率意味着，当发生例如热负载量变化的任意变化时，冷冻机的运转频率响应于该变化而被反馈控制，并且，可以维持正常运转。对布置和行为的以上描述是对于具有双级冷却台的排气装置的运转的描述。以下将描述具有单级冷却台的真空排气泵的运转。在具有单级冷却台的真空排气泵中，图1所示的具有双级冷却台的真空排气泵所需要的装置当中的第二温度传感器14和第二温度设定/控制器件17是不必要的。在这种情况下，在图1中连接第一温度设定/控制器件16和加热控制器件18。以下，由于排气泵具有单级冷却台，因此图1所示的第一冷却台6和第二冷却台7将被描述为“冷却台6”。第一温度设定/控制器件16基于来自连附到冷却台6的第一温度传感器13的输出而反馈控制冷冻机2的运转频率，使得由第一温度传感器13检测的冷却台6的温度落入设定的可允许温度范围内。当即使通过将单级冷却台6的冷冻机的运转频率降低到正常运转频率的下限、单级冷却台6的温度也没有变得等于或高于可允许温度范围的下限温度时，加热控制器件18基于输入到第一温度设定/控制器件16的第一温度传感器13的温度来控制加热电源19，直到该温度落入可允许温度范围内。更具体而言，当第一冷却台6的温度高于可允许温度范围的上限温度时，冷冻机2 的运转频率上升以增强制冷性能。另一方面，当冷却台6的检测温度低于可允许温度范围的下限温度时，冷冻机的运转频率降低以降低制冷性能。作为结果，冷却台6的温度上升。 然后，当即使通过将单级冷却台6的冷冻机的运转频率降低到正常运转频率的下限、冷却台6的温度也没有变得等于或高于可允许温度范围的下限温度时，加热控制器件18基于输入到第一温度设定/控制器件16的第一温度传感器13的温度来控制加热电源19，直到温度落入可允许温度范围内。因此，当冷冻机的运转频率落入正常运转频率范围内时，这表明冷却台6的温度落入可允许温度范围内，并且，当发生任意的变化时，运转频率从而被反馈控制以维持正常运转。如上所述，使用本实施例的具有单级冷却台或双级冷却台的真空排气泵，通过仅确认其冷冻机的运转频率处于正常运转频率内或者通过控制运转频率以使其落入正常运转频率范围内，第一冷却台的温度落入可允许温度范围内，并且，具有第二冷却台的真空排气泵的情况下的第二冷却台的温度落入目标温度范围内。因此，可通过仅关注冷冻机的运转频率而维持正常运转。在以上的描述中，逆变器5、冷冻机驱动电源4、第一温度设定/控制器件16、第二温度设定/控制器件17、加热控制器件18和加热电源19被描述为独立的器件。但是，这些器件可被容纳于单一单元内。将在假定通过各具有这些功能的各控制器控制各真空排气泵的情况下给出以下的描述。作为替代方案，作为各单个控制器的替代，可以通过单一控制器控制所有的冷冻机。图3是示出根据本发明的第一实施例的真空排气系统的布置的例子的说明图。图 3所示的实施例涉及通过单一压缩机运转各具有单级冷却台的多个真空排气泵的情况。参照图3，附图标记3表示压缩机；附图标记1 和1 分别表示高压配管和低压配管。附图标记30a到30d表示各具有单级冷却台的真空排气泵；以及附图标记31a到31d 表示用于真空排气泵30a到30d的控制器。附图标记32和33分别表示用于高压配管和低压配管的压力计。附图标记34表示包括例如逆变器的频率控制单元。频率控制单元34计算来自压力计32和33的压力之间的差值，并且控制压缩机3的驱动频率。附图标记35表示总体控制真空排气泵的控制器31a到31d的控制器。附图标记37a到37d表示单级型冷冻机。控制器35和频率控制单元34用作控制装置。控制器31a到31d中的每一个具有图1描述的第一温度设定/控制器件16、冷冻机驱动电源、逆变器、加热控制器件18和加热电源19的各功能。注意，附图标记30a到30d 表示各具有单级冷却台的真空排气泵，并且，在这种情况下使用低温冷阱。图4是示出图3所示的真空排气泵的布置的视图，该布置对应于以图3中的一点划线为边界的真空排气泵(低温冷阱)30a。如图4所示，真空排气泵30a包含冷却台406、冷却板408、温度传感器413、电加热器412、单级型冷冻机37a、高压配管1 和低压配管15b。温度传感器413和电加热器412 与控制器31a连接，并且，高压配管15a和低压配管1 与压缩机3连接。以下将参照图5所示的流程图描述图3所示的真空排气系统的控制序列。各控制器31a到31d监视真空排气泵(低温冷阱)30a到30d的单级型冷冻机37a 到37d的运转频率。各控制器31a到31d向控制器35输出低温冷阱的冷冻机37a到37d 的运转频率(步骤S21)。控制器35获取所有的低温冷阱的冷冻机37a到37d的运转频率的数据(步骤S22)。控制器35判断是否所有低温冷阱的冷冻机37a到37d的运转频率都落入冷冻机的正常运转频率范围内(步骤S23)。如果并非所有冷冻机的运转频率都落于正常运转频率范围内(在步骤S23中为“否”)，那么控制器35产生例如警报以便通知该状态。另一方面，如果所有冷冻机的运转频率都落入正常运转频率范围内(在步骤S23 中为“是”)，那么控制器35判断是否存在降低高压配管和低压配管中的气体之间的压力差的余地(步骤S24)。如果存在降低压力差的余地(在步骤S24中为“是”)，那么控制器35 降低压力差(步骤S2Q，并且，该过程返回到步骤S22。如果不存在降低压力差的余地(在步骤S24中为“否”)，那么控制器35获取冷冻机的运转频率的下一数据(步骤S26)。冷冻机37a到37d中的每一个的制冷性能与冷冻机的运转频率和高压配管与低压配管中的气体之间的压力差之间的成积成比例。在本实施例中，使用低温冷阱作为具有单级冷却台的真空排气泵。为了确保给定的冷却性能同时节省作为整个真空排气系统的能耗，如图10所示，冷冻机的运转频率在可能的上升范围内上升，并且，高压配管和低压配管中的气体之间的压力差尽可能地被降低。取决于压缩机的性能，高压配管和低压配管中的气体之间的压力差也具有上限和下限。在以下的描述中，假定上限为1.8MPa(约18atm)并且下限为1. IMPa(约llatm) 0在这种情况下，假定中心压力差为1.4MPa。如上所述，为了节省作为整个真空排气系统的能耗，高压配管和低压配管中的气体之间的压力差要尽可能地被减小。高压配管和低压配管之间的压力差的减小导致冷冻机的运转频率的增大。在本实施例中，基于该规则控制高压配管和低压配管中的气体之间的压力差。以下将参照图5和图6详细描述以上的控制方法。图6是用于说明减小高压配管和低压配管中的气体之间的压力差的方法的绘图。
在该方法中，只要冷冻机37a到37d的运转频率落入正常运转频率范围内，高压配管1 和低压配管15b中的氦气之间的压力差就以0. 05MPa的减量降低。在图6中，附图标记Al到A3表示高压配管和低压配管中的氦气之间的压力差分别为1. 2MPa、l. 25MPa和 1. 30MPa时的冷冻机的运转频率的最大值。另一方面，附图标记Bl到B3表示高压配管和低压配管中的氦气之间的压力差分别从最大值Al到A3降低0. 05MPa时的冷冻机的运转频率的最大值。通过基于这三个数据Al到A3通过最小二乘法内插三个点来计算直线A。然后，确认是否即使在进行外插并且压力差进一步减小0. 05MI^之后冷冻机的运转频率的最大值也超过可允许运转频率的上限，例如每分钟60次。在图6中，由于判断即使在压力差减小0.05ΜΙ^之后最大值也不超过每分钟60 次，因此压力差减小0. 05MPa。然后，控制返回到图5的流程图中的点R。当压力差减小0. 05MPa时，获得图6中的数据Bl到B3(图5中的步骤S22)。确认这些数据是否落入冷冻机的规则的运转频率范围内(步骤S23)。然后，计算对冷冻机的运转频率的最大值Bl到B3进行内插的直线B。从该直线 B可以看出，当高压配管和低压配管中的氦气之间的压力差进一步减小0. 05MPa时，最大值超过作为可允许运转频率的每分钟60次。控制器35判断不存在降低运转频率的余地(在步骤S24中为“否”)。控制器35确定高压配管和低压配管中的氦气之间的压力差和图6所示的冷冻机的运转频率的最大值B3作为一对是使整个真空排气系统的能耗最小化的运转条件，并且控制真空排气系统以继续该状态中的运转，直到下一次获取冷冻机的运转频率的数据的机会(步骤S26)。在本实施例中，从三个点计算内插的直线。但是，点数量不限于三个。作为内插方法，使用最小二乘法。但是，本发明不限于这种特定方法，并且，可以应用多项式近似、对数近似、乘方近似或指数近似。作为与图6相关的控制运转频率以使其落入正常运转频率范围内的方法，除了上述的方法以外，以下要描述的简单的方法也是可用的。例如，要控制的运转频率的上限或下限被控制为比可允许运转频率范围以预定值更靠内部的范围内的数值。更具体而言，假定这样一种情况，在该情况中，运转频率的上限和下限分别为每分钟60次和每分钟20次。假定预定值为每分钟3次，要被控制的运转频率的上限和下限分别被控制为每分钟57次和23 次。高压配管和低压配管之间的压力差被改变，并且，一旦超过要被控制的该上限或下限时，高压配管和低压配管中的例如氦气之间的压力差的改变过程停止。更具体而言，假定1. 25MPa的情况下的冷冻机的运转频率的最大值为每分钟50 次、1. 20MPa的情况下为每分钟M次并且1. 15MPa的情况下为每分钟58次，变化过程停止以防止高压配管和低压配管中的氦气之间的压力差低于1. 15MPa。然后，运转在1. 15MI^处继续。另一方面，在意味着控制使用低温的真空排气泵的温度以使其下降到允许正常运转的温度的起动运转时，以及在意味着进行控制以通过蒸发和排出在内部的低温部分上被冷凝或吸收的气体而恢复排出性能的再生运转时，增大高压配管和低压配管中的氦气之间的压力差以减少在真空室中执行处理的装置的停机时间是有效的。这是由于在起动运转时需要的冷却性能和在再生运转时需要的温度上升性能大致与高压配管和低压配管的内部之间的压力差和冷冻机的运转频率之间的积成比例。起动运转意味着，在利用高压气体的绝热膨胀所产生的低温来对冷却台进行冷却、并且通过使气体在如此经冷却的部分中被冷凝或者被吸收而将气体排出的真空排气泵中，创建大致的真空之后，开始通过冷冻机的冷却，并且，冷却台被冷却到允许真空排气泵表现其功能所需要的温度状态。在该运转期间，由于真空排气泵没有抽空性能，因此，起动运转时间优选尽可能短。作为深入研究的结果，本发明的发明人发现，在起动运转时，希望在比正常真空排气运转高的运转频率处以及在高压配管和低压配管中的气体之间的压力差大的状态下运转冷冻机。注意，在本实施例中使用的真空排气泵是所谓的捕获型泵，其通过在由冷却冷冻机产生的低温的表面上冷凝或吸收真空室中的气体而排出该气体。出于这种原因，当低温部分上的被冷凝或被吸收气体超过预定量时，被冷凝或被吸收的气体需要被蒸发，使得被冷凝或被吸收的表面回复到不冷凝或吸收气体的状态。再生运转意味着，由于真空排气泵可通过改变其运转方式而具有加热功能，因此， 使用该功能再生该泵。更具体而言，起动运转意味着通过升高冷却台的温度蒸发被冷凝或被吸收的材料并且从诸如台之类的冷却部分去除该材料。安装在泵中的冷冻机具有冷却台、与冷却台的一个面连接的汽缸、板部件以及由冷却台、汽缸和板部件形成的空间，所述板部件连接到与连接冷却台的端面相对的侧的、汽缸的轴向上的另一端面。板部件具有流路，经由该流路通过阀操作而将汽缸的内部设定于高压状态和低压状态之一。在该空间中，布置将该空间分成一个空间和与流路连通的另一空间的活塞状移气器，并且，该活塞状移气器沿轴向在汽缸中往复移动。移气器具有中空的内部，所述中空的内部被填充有保持热状态的材料。在具有这种布置的泵中，当汽缸内部处于低压状态并且移气器移动得最接近具有流路的板部件时，进行阀操作，以使高压状态与汽缸的内部接合。通过该操作，已存在于汽缸内部的处于低压状态的气体在汽缸中的与板部件相反的移气器的空间中被绝热压缩，并且，其温度上升。当温度上升的气体穿过移气器时，移气器中的保持热状态的材料保持温度上升状态。当移气器最远离具有流路的板部件时，进行阀操作以使汽缸内部与低压状态接合。通过该操作，汽缸中的处于高压状态的气体被绝热膨胀，并且其温度下降。由于汽缸中的大部分空间(气体)位于移气器和具有流路的板部件之间，因此大部分低温气体不穿过移气器(不保持低温状态)而在寒冷状态中从冷冻机被排出。即，不发生低温气体横穿填充于移气器中并且保持热状态的材料的流动。因此，在移气器中保持热状态的材料中保持的温度上升状态被保持。低温气体未使冷却台冷却。认为以上的运转逐渐升高保持移气器中的热状态的材料的温度，并且，台温度最终上升。作为结果，在冷却部分上冷凝或吸收的材料可被蒸发，并且可从诸如台之类的冷却部分被去除。作为深入研究的结果，本发明的发明人发现，随着冷冻机的运转频率的增大以及随着要向冷冻机供给的高压配管和低压配管中的气体之间的压力差的增大，再生运转时的该温度上升性能变大。可通过执行与低温泵的正常冷却运转相反的加热运转而在短时间内实现起动(例如，见日本专利特公平No. 4_1%)。即，在冷冻机的汽缸中，称为移气器的活塞状部件往复移动以与冷冻机的汽缸共轴。制冷剂被填充于移气器的中心位置中，所述移气器具有允许气体沿往复方向通过的结构。加热运转是通过将阀的对于移气器的打开和关闭定时的相位与冷却运转相比偏移180°而实现的，所述阀进行控制以将高压气体和低压气体引入冷冻机的容器。S卩，移气器通过诸如电机之类的驱动源进行简谐运动。在正常冷却运转中，当对于移气器，阀侧的空间最小时，低压阀被打开，并且，当对于移气器，阀侧的空间最大时，高压阀被打开。但是，在加热运转中，当对于移气器，阀侧的空间最小时，高压阀被打开，并且，当对于移气器，阀侧的空间最大时，低压阀被打开。作为这种运转的结果，第一和第二台的温度上升以在短时间内蒸发在那里被冷凝或被吸收的气体，由此再生冷凝或吸收表面。以下将参照图3说明其中多个真空排气泵包含执行正常运转的真空排气泵和执行再生运转的真空排气泵的情况。多个真空排气泵30a到30d中的至少一个执行再现运转，换句话说，执行重复一种动作的运转，所述动作包含在作为阀动作的结果、汽缸内部从低压状态转变到高压状态时，低压状态的气体被绝热压缩的过程；和移气器穿过经绝热压缩的气体的过程。然后，多个真空排气泵30a到30d中的至少另一个执行正常运转，换句话说，执行重复一种动作的运转，所述动作包含在作为阀动作的结果、汽缸内部从高压状态转变到低压状态时，高压状态的气体被绝热膨胀的过程；和移气器穿过经绝热膨胀的气体的过程。在以上的描述中，用于高压气体和低压气体的阀的打开和关闭定时在起动运转和再生运转中对于移气器偏移180°，以说明原理。但是，为了实现有效率的运转，这些定时常常最好偏移大于180° (例如，见日本专利特开平No. 7-35070)。假定由于冷冻机的冷却性能或温度上升性能随着冷冻机的运转频率增大而变高， 因此起动运转或再生运转期间的真空排气泵以比正常运转期间的运转频率相对更高的恒定运转频率运转冷冻机。在正常运转期间，冷冻机的运转频率为例如每分钟20到60次。但是，在起动运转或再生运转期间，以例如恒定值，换言之，每分钟75次，运转冷冻机。在这种情况下也是，当使用本实施例的真空排气泵配置真空排气系统时，可以增大高压配管和低压配管中的气体之间的压力差，同时在与不经受起动运转也不经受再生运转的真空排气泵连接的真空室中维持允许正常处理的状态。原因在于，关于执行起动运转或再生运转的真空排气泵以外的其它真空排气泵，可以在确认运转频率是否落入正常运转频率范围内的同时将高压配管和低压配管中的气体之间的压力差增大到极限。通过经由控制器35进行这种操作，在不与执行起动运转或再生运转的真空排气泵连接的真空室中执行正常处理的同时，执行起动运转和再生运转的真空排气泵可迅速返回到正常运转状态。以下，与图3所示的真空排气系统相关联地，参照图7所示的流程图，将描述根据本实施例的起动运转或再生运转。各控制器31a到31d监视相应真空排气泵(低温冷阱)30a到30d的单级型冷冻机37a到37d的运转频率(步骤S31)。控制器31a到31d向控制器35发送低温冷阱的冷冻机37a到37d的运转频率(步骤S3》。控制器35判断除起动运转或再生运转期间的低温冷阱以外的所有低温冷阱的运转频率是否都落入冷冻机的正常运转频率范围内(步骤 S33)。如果并非除起动运转或再生运转期间的冷冻机以外的所有冷冻机的运转频率都落入正常运转频率范围内(在步骤S33中为“否”)，那么控制器35产生例如告警以通知该状态。另一方面，如果除起动运转或再生运转期间的冷冻机以外的所有冷冻机的运转频率都落入正常运转频率范围内(在步骤S33中为“是”)，那么控制器35判断是否存在增大高压配管1 和低压配管15b中的气体之间的压力差的余地(步骤S34)。在起动运转或再生运转的情况下，执行起动运转或再生运转的低温冷阱的运转频率被维持在比正常运转频率高的值，例如每分钟75次。此时，为了增强执行起动运转或再生运转的低温冷阱的冷却性能，希望增大高压配管1 和低压配管15b中的气体之间的压力差。由此，控制器35判断是否即使当高压配管1 和低压配管1 中的气体之间的压力差进一步增大例如0. 05MPa时冷冻机的运转频率也被维持为落入正常运转频率范围内。 更具体而言，当增大高压配管1 和低压配管1 中的气体之间的压力差时，由于使除起动运转或再生运转期间的冷冻机以外的冷冻机的运转频率较低，因此，控制器35判断除起动运转或再生运转期间的冷冻机以外的冷冻机的运转频率的最小值是否下降得低于下限。如果最小值未下降得低于下限(在步骤S34中为“是”)，那么控制器35将高压配管1 和低压配管15b中的气体之间的压力差增大例如0. 05MPa(步骤S35)。然后，控制返回到R。真空排气系统最终要达到的运转状态(步骤S36)是这样一种运转状态，在该运转状态中，在使除起动运转或再生运转期间的低温冷阱以外的所有低温冷阱的运转频率维持为落入正常运转频率范围内、换句话说处于正常运转状态中的同时，高压配管1 和低压配管15b中的气体之间的压力差被设定于能达到的最大压力差的附近。作为结果，在正常运转状态中维持其它的低温冷阱的同时，起动运转或再生运转状态中的低温冷阱可迅速返回到正常运转状态。以下将参照图8描述根据本发明的第二实施例的其中单个压缩机运转各具有双级冷却台的多个真空排气泵的情况。作为具有双级冷却台的真空排气泵，使用低温泵。参照图8，附图标记Ia到Ie表示低温泵；附图标记加到加表示冷冻机；附图标记 3表示压缩机；附图标记1 和1 分别表示高压配管和低压配管；附图标记36a到36e表示低温泵Ia到Ie的控制器。附图标记32和33分别表示高压配管和低压配管的压力计； 以及，附图标记34表示频率控制单元，该频率控制单元计算来自压力计32和33的压力之间的差值，并且控制压缩机3的驱动频率。附图标记35表示整体控制低温泵的控制器36a 到36e的控制器。除了以下的不同之处以外，第二实施例的控制方法与图5和图6中描述的相同。 即，低温泵的运转频率落入正常运转频率范围内的事实表明第一冷却台的温度落入可允许温度范围内以及第二冷却台的温度落入目标温度范围内。在本实施例中也是，通过如第一实施例那样执行图7所示的控制，在与不执行起动运转或再生运转的低温泵连接的真空室中执行正常处理的同时，执行起动运转和再生运转的低温泵可迅速返回到正常运转状态。以下将参照图9描述根据本发明的第三实施例的其中单个压缩机运转包含各具有双级冷却台的真空排气泵和各具有单级台的真空排气泵这两者的真空排气系统的情况。
作为具有双级冷却台的真空排气装置，使用低温泵。作为具有单级冷却台的真空排气装置，使用低温冷阱。参照图9，附图标记Ia到Ic表示低温泵；附图标记加到2c表示低温泵的双级型冷冻机；附图标记3表示压缩机；附图标记1 和1 分别表示高压配管和低压配管；以及， 附图标记30a和30b表示低温冷阱。附图标记31a和31b表示低温冷阱的控制器；以及，附图标记32和33表示分别用于高压配管和低压配管的压力计。附图标记34表示频率控制单元，该频率控制单元计算来自压力计32和33的压力之间的差值，并且控制压缩机3的驱动频率；附图标记36a到36c表示低温泵Ia到Ic的控制器。附图标记35表示整体控制低温泵Ia到Ic的控制器36a到36c和低温冷阱37a和37b的控制器36a和36b的控制器。除了以下的不同之处以外，第三实施例的控制方法与图5和图6中描述的相同。 即，冷冻机的运转频率落入正常运转频率范围内的事实表明具有两级台的低温泵的第一级台的温度落入可允许温度范围内，第二级台的温度落入目标温度范围内，并且，具有单级台的低温冷阱的第一级台的温度落入可允许温度范围内。在本实施例中也是，如第一和第二实施例中那样，在与不执行起动运转或再生运转的真空排气泵连接的真空室中执行正常处理的同时，执行起动运转和再生运转的低温泵可迅速返回到正常运转状态。图12示出使用本发明的真空排气系统的基板处理装置1200。该基板处理装置是在液晶板上形成源电极和漏电极的群集型溅射装置。附图标记1201表示基板传送室，该基板传送室位于该装置的中心，并且在各基板处理室之间交换基板。基板传送机器人(未示出)被布置于中心部分处，并且在各基板处理室之间交换基板。附图标记1202和1203表示载荷锁定室，附图标记1204表示基板加热室；附图标记1205表示第一 Ti膜沉积室；附图标记1206表示Al膜沉积室；以及，附图标记1207表示第二 Ti膜沉积室。闸阀1208被布置在基板传送室1201和各基板处理室之间。在第一 Ti膜沉积室1205中，Al膜沉积室 1206、第二 Ti膜沉积室1207、各靶1209a、1209b和1209c被布置为面向基板。以下，将参照图13描述在例如作为要使用基板处理装置1200制造的电子器件的液晶显示器件中所采用的底栅型薄膜晶体管(以下，简称为“TFT”)的源电极和漏电极的制造。附图标记1301表示玻璃基板；附图标记1302表示由例如硅氮化物膜制成的绝缘层； 附图标记1303表示由非晶Si制成的半导体层；附图标记1304表示源电极和漏电极；附图标记1305表示栅电极；附图标记1306表示由例如硅氮化物膜制成的保护层；以及，附图标记1307表示作为例如透明导电膜的铟锡氧化物(以下，简称为“ΙΤ0”)。注意，在本实施例的TFT中，源电极和漏电极1304具有Ti/Al/Ti的三层结构，可确保与半导体层1303的良好的接触，并且可防止Al扩散到作为半导体层1303的非晶Si中。以下，将参照图12描述基板处理基板1200的排气系统，所述基板处理基板1200 制造包含三个层的源电极和漏电极并且使用根据本发明的真空排气系统。低温泵1210a到 1210e分别被连附到基板加热室1204、第一 Ti膜沉积室1205、Al膜沉积室1206、第二 Ti 膜沉积室1207和基板传送室1201。作为各低温泵，垂直型低温泵(由点线表示)经由闸阀(未示出)被连附到各基板处理室的底侧。低温泵与用于控制它们的控制器1211连接。 各控制器1211连接到控制总体系统的整体控制器1212。注意，控制器1211a到1211e与图 8中的控制器36a到36e对应，并且，整体控制器1212与图8中的控制器35对应。各低温泵1210的状态经由监视相应低温泵的控制器1211a到1211e被输入到控制总体系统的整体控制器1212。从压缩机1214，He气体经由高压配管和低压配管1216被供给到各低温泵 1210以及从其流回。驱动压缩机的频率控制单元1213接收由压力计1215测量的He高压配管和低压配管之间的压力差。虽然经由不同的配管进行He供给和回收，但是，出于简化的原因，图12示出单个配管。由于真空排气系统具有上述的布置，因此，在布置于多个处理室上的多个低温泵的正常运转中，可通过将来自压缩机的高压He气体和低压He气体之间的压力差设定为最小的需要的值而节省正常运转期间的耗能。另一方面，即使当例如第一 Ti膜沉积室和第二膜沉积室中的一个正在执行起动运转或再生运转时，执行起动运转或再生运转的处理室也可在短时间内结束起动运转或再生运转并且可迅速返回到正常基板处理，同时，其它的基板处理室继续正常基板处理。为了使用图12所示的基板处理装置制造具有Ti/Al/Ti三层结构的源电极和漏电极，通过在载荷锁定室1202或1203和基板传送室1201之间分割的闸阀1208被关闭的同时使载荷锁定室1202或1203的内部返回到大气压状态，存放多个基板的盒被放置在载荷锁定室1202或1203中，在所述多个基板中的每一个上，在图13中在玻璃基板1301上形成有半导体层1303及其下面的层。载荷锁定室1202或1203的内部使用诸如干燥泵之类的低真空排气泵被抽空。当载荷锁定室1202或1203的内部被抽空到预定的真空度时，基板传送室1201和载荷锁定室1202或1203之间的闸阀1208被打开。然后，被布置于基板传送室1201的中心部分处的基板传送机器人的臂部旋转并延伸到基板被定位的位置，并且拾取该基板。拾取了基板的基板传送机器人回缩其臂部并且绕着基板传送室1201的中心旋转以使其臂部向基板加热室1204前行。然后，基板传送室1201和载荷锁定室1202或 1203之间的闸阀被关闭。然后，基板传送室1201和基板加热室1204之间的闸阀1208被打开，并且，基板传送机器人将基板运载到基板加热室1204中。在基板被放置于基板加热室1204中的基板支撑机构上之后，基板传送机器人的臂部回缩，并且，基板传送室1201和基板加热室1204之间的闸阀1208然后被关闭。在基板加热室1204中，诸如卤素灯之类的加热装置加热基板并且将其保持在120到150°C。通过与上述的操作相同的操作，被加热的基板通过基板传送机器人被传送到下一个的第一 Ti膜沉积室1205，并且，下一个基板经由基板传送室1201从载荷锁定室1202或1203中的盒被传送到基板加热室1204。以这种方式，盒中的基板和各室中的经处理的基板从载荷锁定室1202或1203依次被传递到基板加热室1204、第一 Ti膜沉积室1205、Al膜沉积室1206和第二 Ti膜沉积室1207。完成第三层(Ti膜)的膜沉积的基板返回到载荷锁定室1202或1203中的盒的空白搁板。在盒中的所有基板都被处理之后，从载荷锁定室1202或1203拾取存放经处理的基板的盒。然后，存放新的基板的盒被放置于载荷锁定室1202或1203中，并且，处理以相同的序列被重复。注意，第一 Ti膜沉积室1205和第二 Ti膜沉积室1207中的每一个中的Ti膜沉积在低至0. 2到0. 4Pa的压力处形成具有约50nm厚度的膜。类似地，在Al膜沉积室1206中执行的Al膜沉积在低至0. 2到0. 4Pa的压力处形成具有200到300nm膜厚的膜。作为上述的基板处理室的实现压力，基板传送室1201、第一 Ti膜沉积室1205、第二 Ti膜沉积室1207 和Al膜沉积室1206需要10_3Pa的量级的5X 10_5Pa的高真空，以防止各基板处理室之间的污染。注意，如在上述的其它的基板处理室中那样，在防止处理室之间的污染方面，也希望基板加热室1204在加热处理期间被维持在高真空。因此，希望基板加热室1204采用可实现高真空的低温泵。但是，在这种情况下，引起以下的问题。即，不能通过从诸如卤素灯之类的加热装置输入的热来维持低温泵的排气特性。可通过在连附于基板加热室1204和低温泵1210a之间的闸阀(未示出)的上游侧布置反射板来抑制该问题的不利影响。然后，在从基板处理装置1200拾取的基板上，使用抗蚀剂膜以源电极和漏电极的形状形成掩模。然后，通过干蚀刻装置各向异性蚀刻掩模。通过CVD或溅射形成保护膜 1306，由此获得图13所示的TFT。本实施例说明了液晶显示器件的源电极和漏电极的制造。但是，本发明不限于此。 不用说，本发明可被应用于需要运转多个冷冻机的群集或联线型基板处理装置。并且，适于使用本发明的真空排气系统制造的器件不限于上述的液晶显示器件， 并且，本发明可被应用于必须在真空中连贯地处理多个层的MRAM(磁随机存取存储器；以下，如上面那样被缩写)、用于硬盘的头以及DRAM(动态随机存取存储器；以下，如上面那样被缩写)等。假设本说明书和权利要求的范围中的电子器件表示包括使用电子技术的显示器件、MRAM、硬盘的头和DRAM的一般电子装置。工业实用性本发明适用于真空排气系统及其运转方法，在所述真空排气系统中，各具有冷却台的多个真空排气泵与压缩机连接并且由压缩机运转。特别地，本发明可被用于低温泵、低温冷阱或具有低温泵和低温冷阱的真空排气系统。本发明不限于上述的实施例，并且，可以做出各种变化和变更方式而不背离本发明的实质和范围。因此，为了向公众告知本发明的范围，附加以下的权利要求书。本申请要求在2008年9月30日提交的日本专利申请No. 2008-253916和在2008 年9月30日提交的日本专利申请No. 2008-253919的权益，在此以引用方式包含它们的全部内容。
权利要求
1.一种真空排气系统，包括多个真空排气泵，所述多个真空排气泵中的每一个包含冷冻机和第一温度传感器，所述冷冻机包括第一冷却台并且冷却该第一冷却台，所述第一温度传感器测量第一冷却台的温度，当由第一温度传感器测量的温度比预定温度范围高时，所述真空排气泵增大冷冻机中的每单位时间的高压状态和低压状态的重复次数，当由第一温度传感器测量的温度比所述预定温度范围低时，所述真空排气泵减少所述次数，以及，当由第一温度传感器测量的温度落入所述预定温度范围内时，所述真空排气泵维持所述次数；与所述多个真空排气泵连接的压缩机；高压配管，用作从所述压缩机向所述多个真空排气泵的冷冻机供给共同压力的高压气体所经由的流路；低压配管，用作低压气体从所述多个真空排气泵的冷冻机向所述压缩机回流所经由的流路；以及控制装置，能够根据所述次数来改变所述高压配管的内部压力和所述低压配管的内部压力之间的压力差。
2.根据权利要求1的真空排气系统，其中，所述多个真空排气泵中的至少一个真空排气泵还包含第二冷却台、第二温度传感器以及所述第一冷却台的加热装置，所述第二冷却台被冷却到比第一冷却台低的温度，所述第二温度传感器测量第二冷却台的温度，以及所述加热装置被控制以基于来自第二温度传感器的输出进行加热，使得第一冷却台的温度被维持为落入所述预定温度范围内并且第二冷却台的温度被维持为落入预定的温度范围内。
3.根据权利要求1的真空排气系统，其中，所述多个真空排气泵包含低温冷阱。
4.根据权利要求1的真空排气系统，其中，所述多个真空排气泵包含低温泵。
5.根据权利要求2的真空排气系统，其中，具有第二冷却台和第二温度传感器的所述至少一个真空排气泵是低温泵。
6.一种真空排气系统的运转方法，该真空排气系统包括多个真空排气泵，所述多个真空排气泵中的每一个包含冷冻机和第一温度传感器，所述冷冻机包含第一冷却台并且冷却该第一冷却台，所述第一温度传感器测量第一冷却台的温度；压缩机，与所述多个真空排气泵连接；高压配管，用作从压缩机向所述多个真空排气泵的冷冻机供给共同压力的高压气体所经由的流路；和低压配管，用作低压气体从所述多个真空排气泵的冷冻机向压缩机回流所经由的流路，该运转方法包括控制所述多个真空排气泵中的每一个，以在由第一温度传感器测量的温度比预定温度范围高时增大冷冻机中的每单位时间的高压状态和低压状态的重复次数，在由第一温度传感器测量的温度比所述预定温度范围低时减少所述次数，以及在由第一温度传感器测量的温度落入所述预定温度范围内时维持所述次数的步骤；以及减小由压缩机产生的高压配管和低压配管中的气体之间的压力差以使得冷冻机中的所述次数落入预定范围内的步骤。
7.根据权利要求6的真空排气系统的运转方法，其中，所述多个真空排气泵中的至少一个还包含第二冷却台、第二温度传感器以及所述第一冷却台的加热装置，所述第二冷却台被冷却到比第一冷却台低的温度，所述第二温度传感器测量第二冷却台的温度，以及所述运转方法还包含控制加热装置以使其基于来自第二温度传感器的输出进行操作， 使得第一冷却台的温度被维持为落入所述预定温度范围内并且第二冷却台的温度被维持为落入预定的温度范围内。
8.一种冷冻机，包括 冷却台；汽缸，与冷却台的一个面连接；板部件，连接到与连接冷却台的所述汽缸的一个端面相对的侧的、所述汽缸的轴向上的另一端面；被形成为由冷却台、汽缸和板部件包围的空间； 在板部件中形成的流路；阀，经由所述流路将汽缸的内部设定于高压状态和低压状态之一；以及活塞状移气器，将所述空间的内部分割成一个空间和与所述流路连通的另一空间， 所述移气器在汽缸中沿轴向往复移动，并且，所述汽缸具有包含保持热状态的材料的中空内部，其中，当所述冷冻机执行用于重复包含以下过程的动作的运转时，所述冷冻机运转以将所述冷冻机中的每单位时间的高压状态和低压状态的重复次数设为比低温正常运转高的值，并且增大高压状态和低压状态之间的压力差，上述的动作包括在作为阀的动作的结果、汽缸的内部从低压状态转变到高压状态时，低压状态的气体被绝热压缩的过程，和移气器穿过被绝热压缩的气体的过程。
9.根据权利要求8的冷冻机，其特征在于，所述比低温正常运转高的值是恒定值。
10.根据权利要求9的冷冻机，其中，所述恒定值是所述冷冻机的运转频率的最大值。
11.一种真空排气泵，包括根据权利要求8到10中的任一项的冷冻机。
12.根据权利要求11的真空排气泵，还包括低温泵。
13.根据权利要求11的真空排气泵，还包括低温冷阱。
14.一种冷冻机，该冷冻机包括冷却台并且通过高压气体的绝热膨胀来冷却该冷却台， 其中，当从环境温度状态到达真空排气运转状态时，所述冷冻机运转，以将所述冷冻机中的每单位时间的高压状态和低压状态的重复次数设为比低温正常运转高的值，并且增大高压状态和低压状态之间的压力差。
15.根据权利要求14的冷冻机，其中，所述比低温正常运转高的值是恒定值。
16.根据权利要求15的冷冻机，其中，所述恒定值是所述冷冻机的运转频率的最大值。
17.一种真空排气泵，包含根据权利要求14到16中的任一项的冷冻机。
18.根据权利要求17的真空排气泵，还包括低温泵。
19.根据权利要求17的真空排气泵，还包括低温冷阱。
20.一种冷冻机，其特征在于，所述冷冻机包含冷却台，并且，在用于通过升高冷却台的温度而蒸发冷凝或者吸收的材料的再生运转中，所述冷冻机运转，以将所述冷冻机中的每单位时间的高压状态和低压状态的重复次数设为比低温正常运转高的值，并且增大高压状态和低压状态之间的压力差。
21.根据权利要求20的冷冻机，其中，所述比低温正常运转高的值是恒定值。
22.根据权利要求21的冷冻机，其中，所述恒定值是所述冷冻机的运转频率的最大值。
23.一种真空排气泵，包含根据权利要求20到22中的任一项的冷冻机。
24.根据权利要求23的真空排气泵，还包含低温泵。
25.根据权利要求23的真空排气泵，还包含低温冷阱。
26.—种冷冻机的运转方法，该冷冻机包括 冷却台；汽缸，与冷却台的一个面连接；板部件，连接到与连接冷却台的所述汽缸的一个端面相对的侧的、所述汽缸的轴向上的另一端面；被形成为由冷却台、汽缸和板部件包围的空间； 在板部件中形成的流路；阀，经由所述流路将汽缸的内部设定于高压状态和低压状态之一；以及活塞状移气器，将所述空间的内部分割成一个空间和与所述流路连通的另一空间， 所述移气器在汽缸中沿轴向往复移动，并且，所述汽缸具有包含保持热状态的材料的中空内部，该运转方法的特征在于，当所述冷冻机执行用于重复包含以下过程的动作的运转时， 控制所述冷冻机运转以将所述冷冻机中的每单位时间的高压状态和低压状态的重复次数设为比低温正常运转高的值，并且增大高压状态和低压状态之间的压力差，上述的动作包括在作为阀的动作的结果、汽缸的内部从低压状态转变到高压状态时，低压状态的气体被绝热压缩的过程，和移气器穿过被绝热压缩的气体的过程。
27.—种冷冻机的运转方法，该冷冻机包括冷却台并且通过高压气体的绝热膨胀来冷却该冷却台，在从环境温度状态到达真空排气运转状态时，该运转方法控制所述冷冻机运转，以将冷冻机中的每单位时间的高压状态和低压状态的重复次数设为比低温正常运转高的值，并且增大高压状态和低压状态之间的压力差。
28.一种双级型冷冻机的运转控制方法，所述双级型冷冻机包含第一冷却台和第二冷却台、测量第一冷却台的温度的第一温度传感器、测量第二冷却台的温度的第二温度传感器和用于加热第一冷却台的加热装置，该运转控制方法的特征在于包含第一控制步骤，基于来自第一温度传感器的输出而反馈控制所述双级型冷冻机的运转频率，以将第一冷却台的温度维持为恒定；和第二控制步骤，基于来自第二温度传感器的输出而检测第二冷却台的温度，并且通过基于第二冷却台的检测温度控制来自加热装置的输出，改变所述双级型冷冻机的运转频率，由此控制第二冷却台的制冷性能。
29.根据权利要求观的双级型冷冻机的运转控制方法，其特征在于，在所述第二控制步骤中，当第二冷却台的检测温度比目标温度范围的最小值低时，减小来自加热装置的输出，并且，当第二冷却台的检测温度比目标温度范围的最大值高时，增大来自加热装置的输出ο
30.根据权利要求观的双级型冷冻机的运转控制方法，其特征在于，所述加热装置是电加热器。
31.一种包含双级型冷冻机的低温泵的运转控制方法，其特征在于，通过根据权利要求 28到30中的任一项的双级型冷冻机的运转控制方法来控制所述双级型冷冻机的运转。
32.一种双级型冷冻机，包括 第一冷却台；第二冷却台；第一温度传感器，测量所述第一冷却台的温度； 第二温度传感器，测量所述第二冷却台的温度； 加热装置，用于加热所述第一冷却台；和加热控制器件，根据由所述第二温度传感器检测的所述第二冷却台的温度来控制来自所述加热装置的输出。
33.一种双级型冷冻机，包括第一冷却台，到达第一运转温度宽度内的冷却温度；第二冷却台，到达第二运转温度宽度内的冷却温度，所述第二运转温度宽度被设为具有比第一运转温度宽度低的运转温度宽度； 加热装置，用于加热所述第一冷却台； 控制装置，用于控制所述双级型冷冻机的驱动频率； 第一温度传感器，测量所述第一冷却台的温度；和第二温度传感器，测量所述第二冷却台的温度，其中，当所述第二温度传感器的输出值是表示比预定值高的温度的输出值时，所述控制装置通过增大所述加热装置的加热热量来增大驱动频率，并且，当所述第二温度传感器的输出值是表示比所述预定值低的温度的输出值时，所述控制装置通过减小所述加热装置的加热热量来减小驱动频率。
34.根据权利要求32的双级型冷冻机，其中，所述加热装置是电加热器。
35.根据权利要求33的双级型冷冻机，其中，所述加热装置是电加热器、切换从高温部分的传热状态的热开关、循环来自制冷剂气体的循环配管的输入热量的调整器和感应加热器件中的一个。
36.一种低温泵，包括根据权利要求32的双级型冷冻机。
37.一种低温泵，包括根据权利要求33的双级型冷冻机。
38.一种基板处理装置，包括根据权利要求36的低温泵。
39.一种基板处理装置，包括根据权利要求37的低温泵。
40.根据权利要求38的基板处理装置，其中，所述基板处理装置是溅射装置。
41.根据权利要求39的基板处理装置，其中，所述基板处理装置是溅射装置。
42.一种基板处理装置，包括根据权利要求1到5中的任一项的真空排气系统。
43. 一种电子器件的制造方法，所述方法包括由根据权利要求38到42中的任一项的基板处理装置处理的步骤。
全文摘要
各包括冷冻机的多个真空排气泵与共用的压缩机连接。多个真空排气泵中的至少一个被运转以便重复包含如下步骤的动作，所述动作包括通过冷冻机的阀的动作，汽缸的内部从低压状态转变到高压状态从而低压状态的气体被绝热压缩的步骤；以及移气器使绝热压缩的气体通过的步骤。多个真空排气泵中的至少另一个被运转以便重复包含如下步骤的动作，所述动作包括通过冷冻机的阀的动作，汽缸的内部从高压状态转变到低压状态从而高压状态的气体被绝热膨胀的步骤；以及移气器使绝热膨胀的气体通过的步骤。
文档编号F25B9/14GK102165192SQ200980137529
公开日2011年8月24日 申请日期2009年9月29日 优先权日2008年9月30日
发明者冈田隆弘, 青木一俊, 驹井久纯 申请人:佳能安内华股份有限公司