[發明專利]吸附陣及具有該吸附陣的低溫泵

在審

• 申請號: 202011394940.5
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112523993A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 楊楊;鄧家良;曾環;武義鋒
• 申請（專利權）人: 安徽萬瑞冷電科技有限公司
• 主分類號: F04B37/08
• 分類號: F04B37/08;F04B37/04
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 花錦濤

本發明公開一種吸附陣及具有該吸附陣的低溫泵，吸附陣包括傳熱板、連接板，傳熱板上設置若干個低溫板，低溫板的外側輪廓為圓弧形，所有低溫板的外側輪廓位于同一個虛擬的球面上；低溫板上設置吸附材料。低溫泵包括上述吸附陣、制冷機、殼體，殼體中設置輻射冷屏，吸附陣通過連接板安裝在二級冷卻臺端部，連接板垂直于二級冷卻臺軸線，二級冷卻臺及吸附陣均位于輻射冷屏內部；輻射冷屏開口處設置障板，殼體開口處設置泵口法蘭，輻射冷屏開口朝向與殼體開口朝向相同，輻射冷屏的軸線與殼體的軸線重合，一級冷卻臺、二級冷卻臺的軸線垂直于輻射冷屏的軸線。本發明的優點在于：H₂能夠直接快速的到達吸附材料并被捕獲，提高低溫泵對H₂的抽速。

技術領域

本發明涉及低溫真空技術領域，具體涉及一種吸附陣及具有該吸附陣的低溫泵。

背景技術

低溫泵是利用低溫表面冷凝氣體的真空泵，主要通過低溫冷凝和低溫吸附獲得超高真空。低溫冷凝主要是采用低溫板冷凝第一、二類氣體(如CO₂、N₂、Ar等)，以N₂為例，如低溫板溫度小于等于20K，壓力將小于10^-8Pa。但超高真空的獲得僅僅依靠低溫冷凝是不夠的，第三類氣體H₂、He、Ne在20K的平衡蒸汽壓力太高，不能被低溫冷凝在低溫板上。低溫吸附主要是采用低溫下的吸附材料捕獲第三類氣體，獲得超高真空。

由于低溫泵具有大抽速、高極限真空且清潔無油的特點，廣泛應用于半導體和集成電路的制造過程中。離子注入工藝是半導體芯片制造中一項至關重要的工藝，先進電路的主要摻雜步驟都采用離子注入完成。離子注入工藝要求10^-6Torr量級的工作真空，注入工藝會從晶圓中釋放氣體，產生的氣體中90％是來自光刻膠掩蔽層產生的H₂，因此要求低溫泵對H₂具有極高的抽速，能夠將真空腔體內的H₂快速抽除，也要求低溫泵對H₂具有大的吸附容量，延長低溫泵的再生時間，提高離子注入機的生產效率，因此離子注入機需要一款對H₂具有高抽速和大容量的低溫泵。

現有技術中，如公開號為CN110925164A的中國發明專利申請公開了一種離子注入機用高性能低溫泵，包括殼體、制冷機、輻射冷屏、障板，還包括被所述輻射冷屏和所述障板包圍的吸附陣和轉接板，所述吸附陣包括冷頭帽、傳熱板和低溫板，所述低溫板表面設有吸附材料，所述冷頭帽固定安裝于所述傳熱板的上端且正對低溫泵的吸氣口，所述二級冷卻臺通過所述傳熱板的側壁開口伸入所述傳熱板內腔并與所述轉接板安裝連接，所述轉接板同時與所述冷頭帽安裝連接。該低溫泵能夠從一定程度上獲得大抽速，但是受制于其整體結構，抽速有限。

現有低溫泵內部是障板保護的杯狀或圓筒狀吸附陣，障板用于冷凝第一類氣體，吸附陣外表面用于冷凝第二類氣體，并在吸附陣內表面粘附吸附材料用于吸附第三類氣體(諸如H₂、He、Ne)，這種結構保證低溫泵對所有氣體均具有一定的抽速。低壓環境下氣體沿著直線向前運動，由于吸附材料處于吸附陣內表面被吸附陣保護，氫氣通過泵口后無法直接到達吸附材料，這樣雖然可以防止第一、二類氣體在吸附材料表面被吸附而阻塞吸附材料內部氣孔，但這種結構的低溫泵嚴重降低了H₂捕集系數，該捕集系數與低溫泵對H₂的抽速正相關，這個結構造成對H₂抽速的降低。