[发明专利]低温泵

说明书

一种低温泵，其具有：泵入口；两级制冷机；第一级阵列，所述第一级阵列被布置成热耦合到所述两级制冷机的第一级；以及低温面板结构，所述低温面板结构耦合到所述两级制冷机的第二级。所述低温面板结构的表面具有涂覆有吸附剂材料的经涂覆部分和未涂覆吸附剂材料的其他部分。

技术领域

本发明的领域涉及低温泵，并且特别是涉及两级低温泵，所述两级低温泵具有在一温度下用于捕获诸如水蒸汽的I类气体的第一级，以及在更低温度下用于捕获诸如氮气的II类气体、并且在一些实施例中低温吸附诸如氢气的III类气体的第二级。

背景技术

两级低温泵由低温第二级低温面板阵列形成。其可以在4-25K的范围内操作，并且可以涂覆有诸如生物炭(charcoal)的捕获材料。此低温面板阵列充当主泵送表面并由第一级辐射屏障环绕，所述第一级辐射屏障在诸如40-130K的较高温度范围内操作，并且向更低的温度阵列提供辐射屏蔽并通过在诸如水蒸汽的I类气体的气体分子接触所述阵列的地方捕获这些气体分子来屏蔽(保护，shield)所述阵列使其免受所述气体的影响。

在操作中，当气体通过入口进入泵容器时，至少一些I类气体(诸如水蒸汽)凝结在形成第一级辐射屏障的一部分的正面阵列上。较低沸点的气体通过正面阵列并且进入辐射屏障内的容积中。II类气体(诸如氮气)凝结在第二级阵列上，而在4K下具有可观的蒸汽压力的III类气体(诸如氢气、氦气和氖气)被涂覆第二级低温面板的吸附剂(诸如活性碳、沸石或分子筛)吸附。

以此方式，从腔室进入泵的气体被捕获，并且在泵容器内产生真空。低温泵的一个问题在于，在操作期间，随着捕获表面中的气体分子变得达到饱和，其捕获气体分子的能力降低。因此，定期再生低温泵以释放所捕获的气体分子。

将期望提供一种在再生之间具有增加的操作时间的两级低温泵。

发明内容

第一方面提供一种低温泵，其包括：泵入口；两级制冷机；第一级阵列，所述第一级阵列热耦合到所述两级制冷机的第一级；以及低温面板结构，所述低温面板结构耦合到所述两级制冷机的第二级并且包括多个低温面板；其中所述多个低温面板各自包括两个表面，所述两个表面包括涂覆有吸附剂材料的经涂覆的表面和未涂覆所述吸附剂材料的另一个表面；所述第一级阵列包括对应于所述多个低温面板的多个元件；所述多个元件被配置成安装在所述泵入口与所述多个低温面板之间；其中所述多个元件中的每一者从对应低温面板与所述泵入口之间的位置朝向邻近低温面板延伸并且朝向所述入口倾斜，使得所述多个元件中的每一者至少部分屏蔽所述邻近低温面板的经涂覆的表面使其免受通过所述泵入口的气体分子的直接冲击。

本发明的发明人认识到，低温泵中的涂覆吸附剂的表面的问题在于，随着时间的推移，其可能变得不太有效，因为气体分子吸附在其上。提供吸附剂材料来捕获III类气体，并且重要的是，这些气体接触这些表面并且被捕获。然而，为了增加再生循环之间的时间，将期望抑制任何其他气体被可能凝结在其他表面上的吸附剂捕获。光致抗蚀剂例如是在低温泵用于抽空半导体加工腔室时可能存在的气体，并且其在冲击时被吸附剂表面吸附，从而减少吸附剂表面在再生之间的寿命。

本发明的发明人认识到，如果第二级低温面板的一些表面未被涂覆，并且如果诸如光致抗蚀剂的气体首先冲击这些表面，则所述气体将在其到达涂覆吸附剂的表面之前凝结在未涂覆的表面上，并且因此，涂覆吸附剂的表面的寿命将增加。通常，泵的设计者将争取涂覆低温面板的所有表面，因为这增加吸附剂覆盖的面积并增加了泵送速度以及在再生之间的时间。然而，泵的设计需要考虑涂覆有吸附剂的表面积，因为这反映可以被吸附的氢气的量，并且具有安全特征意义。