[发明专利]吸附阵及具有该吸附阵的低温泵

说明书

本发明公开一种吸附阵及具有该吸附阵的低温泵，吸附阵包括传热板、连接板，传热板上设置若干个低温板，低温板的外侧轮廓为圆弧形，所有低温板的外侧轮廓位于同一个虚拟的球面上；低温板上设置吸附材料。低温泵包括上述吸附阵、制冷机、壳体，壳体中设置辐射冷屏，吸附阵通过连接板安装在二级冷却台端部，连接板垂直于二级冷却台轴线，二级冷却台及吸附阵均位于辐射冷屏内部；辐射冷屏开口处设置障板，壳体开口处设置泵口法兰，辐射冷屏开口朝向与壳体开口朝向相同，辐射冷屏的轴线与壳体的轴线重合，一级冷却台、二级冷却台的轴线垂直于辐射冷屏的轴线。本发明的优点在于：H₂能够直接快速的到达吸附材料并被捕获，提高低温泵对H₂的抽速。

技术领域

本发明涉及低温真空技术领域，具体涉及一种吸附阵及具有该吸附阵的低温泵。

背景技术

低温泵是利用低温表面冷凝气体的真空泵，主要通过低温冷凝和低温吸附获得超高真空。低温冷凝主要是采用低温板冷凝第一、二类气体(如CO₂、N₂、Ar等)，以N₂为例，如低温板温度小于等于20K，压力将小于10^-8Pa。但超高真空的获得仅仅依靠低温冷凝是不够的，第三类气体H₂、He、Ne在20K的平衡蒸汽压力太高，不能被低温冷凝在低温板上。低温吸附主要是采用低温下的吸附材料捕获第三类气体，获得超高真空。

由于低温泵具有大抽速、高极限真空且清洁无油的特点，广泛应用于半导体和集成电路的制造过程中。离子注入工艺是半导体芯片制造中一项至关重要的工艺，先进电路的主要掺杂步骤都采用离子注入完成。离子注入工艺要求10^-6Torr量级的工作真空，注入工艺会从晶圆中释放气体，产生的气体中90％是来自光刻胶掩蔽层产生的H₂，因此要求低温泵对H₂具有极高的抽速，能够将真空腔体内的H₂快速抽除，也要求低温泵对H₂具有大的吸附容量，延长低温泵的再生时间，提高离子注入机的生产效率，因此离子注入机需要一款对H₂具有高抽速和大容量的低温泵。

现有技术中，如公开号为CN110925164A的中国发明专利申请公开了一种离子注入机用高性能低温泵，包括壳体、制冷机、辐射冷屏、障板，还包括被所述辐射冷屏和所述障板包围的吸附阵和转接板，所述吸附阵包括冷头帽、传热板和低温板，所述低温板表面设有吸附材料，所述冷头帽固定安装于所述传热板的上端且正对低温泵的吸气口，所述二级冷却台通过所述传热板的侧壁开口伸入所述传热板内腔并与所述转接板安装连接，所述转接板同时与所述冷头帽安装连接。该低温泵能够从一定程度上获得大抽速，但是受制于其整体结构，抽速有限。

现有低温泵内部是障板保护的杯状或圆筒状吸附阵，障板用于冷凝第一类气体，吸附阵外表面用于冷凝第二类气体，并在吸附阵内表面粘附吸附材料用于吸附第三类气体(诸如H₂、He、Ne)，这种结构保证低温泵对所有气体均具有一定的抽速。低压环境下气体沿着直线向前运动，由于吸附材料处于吸附阵内表面被吸附阵保护，氢气通过泵口后无法直接到达吸附材料，这样虽然可以防止第一、二类气体在吸附材料表面被吸附而阻塞吸附材料内部气孔，但这种结构的低温泵严重降低了H₂捕集系数，该捕集系数与低温泵对H₂的抽速正相关，这个结构造成对H₂抽速的降低。