Α7 Α7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（1 ) 技術領域： 本發明主要是指—種真空系統’更特別地說就是一種 與半導體製造設備結合的低溫泵真空系統。 背景技術 低溫泵常與半導體製造設備共用。比如說’在一種物 理蒸氣沉澱（PVD)系統中’低溫栗可將處理室內壓力 降至1 0托左右。該低溫泵須在不引進大量污染物於處理 室內的情形下完成工作。 如圖1所示，習知的低溫泵1 〇是利用一閘閥組合 1 6與如PVD等處理室1 4的開口 1 2接合。低溫泵也 可用來將其他形式之半導體製造設備的室體予以減壓。而 低溫泵1 0通常含有圓柱形的外殼1 8與入口 2 0及環繞 入口的凸緣2 2。 該低溫泉1 0有一入口導管2 4與排氣導管2 6。入 口導管2 4的開口位於低溫泵1 0的室體2 8上，並通常 附有一關斷閥3 0。排氣導管2 6的開口同樣在室體2 8 上’並經由一關斷閥3 4與機械泵3 2連接。入口導管 2 4可將清淨氣體（如氬氣等）引入室體2 8內》而排氣 導管2 6與泵3 2可將室體2 8內的氣體抽出。 在低溫泵1 0的室體2 8內有一些V形板3 6 a ， 36b ，36c ，與36d»該V形板可將流入室體28 內的空氣分散，並含有一 8 0。K的冷凝陣列或稱爲 ” 8 0 ° K陣列"。至於8 0。K陣列的功能將隨後再述 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — 1 I — — I*Λν·! — — !— 訂---I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 A7 A7 Β7 -4θ€ί08 五、發明說明（2 ) 。同樣在低溫泵1 〇之室體2 8內的有數個倒置的杯形板 37。這些倒置的杯形板含有一”15° K的陣列"，其 也將隨後再述。該15。 K與80。 K陣列皆被一80 ° K的圓柱形輻射遮壁39所包圍，而15。 κ的陣列是 由一冷頭汽缸4 1所支撐。該冷頭汽缸4 1可在入口 4.3α 處注入高壓的氦氣，並將氦氣從出口 4 3 b處排出。當 冷頭汽缸4 1充入高躔氦氣時，可將該1 5。K陣列冷卻 至15° K左右，並將支撐於冷頭汽缸4 1與15° K 陣列37之上的80° K陣列冷卻至80° K左右。也就 是說，該1 5° K的陣列冷卻至氦氣的液態溫度附近，而 8 0 ° K的陣列則冷卻至氮氣的液態溫度附近》 如前所述，低溫泵1 0通常含有一 1 5° K陣列與一 80° K陣列。該15° K的陣列通常是一種底端附有活 性炭的倒置杯形板，並利用冷頭汽缸4 1將其超冷至1 5 。K左右，使得活性炭能經由一化學吸收過程泵送一些重 量輕的氣體，如氦氣，氫氣與氖氣等。而80° K行列通 常是一種同心金屬V形板的型式，比如V形板3 6 a — 3 6 d，其可經由一化學吸收過程來泵送較重的氣體，比 如氮氣，氧氣，一氧化碳，二氧化碳等氣體。 —種新的或是再生的低溫泵是相當有效率的’並可提 供約1 0托之超高純度真空。而低溫泵1 〇最高可達的真 空水準是受限於其泵送氫氣（H2)的能力。低溫泵1 0 的15° K陣列泵送氫氣的速度非常地緩慢’使氫氣本身 成爲處理室1 4內半導體晶片上的一薄膜層。這大部分是 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — —------&!11#11---— II «^ . -~ 、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（3 ) 因爲氫氣須在1 5 ° K陣列之倒置杯3 7底側的活性炭上 形成迴旋的路徑，結果使得活性炭表面與處理室1 4之間 有著非常低的傳導效果。這種無法有效率地泵送氫氣的結 果對PVD機器來說特別嚴重，因爲氫氣會”噴吐"在薄 膜層上而降低了薄膜層的品質》 氫氣將從室體14的不銹鋼牆中流出並經由水分解於 如鋁等新沉澱之金屬薄膜而得以連續地生成於處理室14 內。因爲該15° K陣列無法有效地移除此氫氣，所以 很快地就飽和而需予以”再生"。同樣地，當8 Ο ° K行 列充滿較重氣體並飽和時，其也需予以再生。這通常須使 冷頭汽缸4 1停止運作，而使低溫泵1 0降到室溫（大約 是2 5°C左右）。當室溫時，被15° K陣列與80 ° K陣列所吸收的氣體將釋放於室體28內並利用幫浦 3 2將其從室體內抽出。一種如超高純度（UHP )氬氣 等清淨氣體也可當再生過程時釋放於室體2 8內，以增加 室體2 8內的壓力，及促進幫浦3 2內的熱傳效果以加速 該再生過程_。 該低溫泵10通常利用一閘閥組合16而與處理室 1 4的凸緣3 8接合。習知科技的熟知者已對閘閥組合的 構造與使用非常地了解，所以不在此贅述。然而，典型的 閘閥組合1 6含有一個具有流孔4 2的閥體4 0 ，其可與 處理室1 4的開口 1 2以及低溫泵1 0的入口 2 0對齊。 該閥體4 0可附有適當的凸緣以維持低溫泵1 0與處理室 1 4之接合處的氣密性。該閘閥組合1 6含有一閘閥4 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 /297公釐） -------— — — — — ^ i I----I ^- — — — — — 1 — , I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -6 - ^ w U — 〇 ^ Α7 ____Β7____ 五、發明說明（4 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 與一閘閥移除機構4 6 ，其可將閘閥4 4從圖示中"開" 的位置移動到如44’所示關閉的位置。當閘閥44位於 關閉位置4 4’時，一密封圈4 8可防止氣體與其他物質 在處理室1 2與低溫泵1 0的室體2 8間流動。 因爲在PVD噴吐過程中，內含有氫氣與氬氣等其他 氣體的低溫泵1 0將快速地飽和，所以低溫泵需時常予以 再生。比如說，一個與P VD機器接合的低溫泵就必須偶 而地予以再生。這是相當昂貴的過程，因爲半導體製造設 備必須"離線"，因而減慢或停止了該半導體製造過程。 已知有一種非蒸發式吸收（N E G )泵用來與低溫泵 接合以嚐試解決上述問題。比如由J . Briesacher等人 在1 9 9 0年的超淨技術期刊中所發表的"半導體製造設 備的非蒸發式吸收泵"。然而如隨後所述，此種組合的幫 浦是不切實際的。 如習知科技知熟知者所知，吸收泵所使用的”吸收材 料”含有對特殊氣體有化學親和性的金屬合金。比如，一 金屬合金含有70%的锆，24. 6%的釩，5. 4%的 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 鐵，其對稀有氣體外的其他氣體皆具有強大的親和性。這 些”吸收"材料因而可用來快速地將氫氣"泵送”過化學 吸收過程。 當理論上欲將低溫泵與吸收泵組合時，習知科技所提 出的解答便顯得不太理想。比如說，吸收泵可與低溫栗結 合，如圖1所示將吸收泵置於低溫泵1 0與機械泵3 2的 旁邊。然而，如此將因爲半導體製造設備周圍的空間無法 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -7 - uU6162 A7 B7 五、發明說明（5 ) 容納組合式的低溫泵與吸收泵，以及相關的支撐硬體而產 生了 "成形因子"的問題。 另一解決之法是將吸收泵的活性元素置於低溫泵的室 體內。然而，此種形式也將因爲吸收泵與低溫泵的操作與 再生循環無法配合而變得不切實際。比如說，吸收泵的活 性元素以在室溫下操作最佳，而低溫泵的活性元素則須在 低溫環境中操作，比如15° K與80° K。此外，因爲 低溫泵元件需時常予以再生，所以吸收泵元件也需同時予 以再生。這是一個大問題，因爲如果吸收泵元件需再生十 次的話，低溫泵需予以再生數百次之譜。這將導致昂貴吸 收材料的快速損耗》另外，如果吸收材料在低溫泵的活性 元素再生之前便從低溫泵組合中移除的話，該低溫泵組合 也必須從設備中以極爲費時與可能造成系統污染的程序予 以移除及更換。 在美國專利號碼5 ，3 5 7，7 6 0 中，Higham提 出一種低溫泵/吸收泵的組合，其爲一種整合式的兩階段 幫浦形式。該第一階段幫浦爲具有泵室體與安裝於擴散器 上之低溫陣列的一種低溫泵，以將真空室內的主要氣體予 以低溫冷凝。而第二階段幫浦則於室溫下操作並含有一個 以上的吸收泵，其主要功能爲移除氫氣分子。該第一與第 二幫浦階段是"一體地"安裝於單一殼體內。因此，吸收 泵的活性元件將如前所述地位於低溫泵的室體內。 ‘ 該Higham幫浦也同樣有上述的問題，就是其低溫泵 元件與吸收泵元件需暴露於相同的熱力與大氣環境中。因 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I I---!.权·----ί — 訂·--------線， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 406162 五、發明說明（6 ) (靖先«讀背面之注意事項再填窝本頁) 爲低溫泵元件在低溫環境下操作，而吸收泵則是在室溫附 近操作，所以吸收泵元件與低溫泵元件之間需予以熱隔絕 以降低熱傳導效果。而熱傳導也會因爲吸收材料置於幫浦 的底部而降低。值得注意的是，該High am幫浦並未使用 1 5° K的陣列，也因此無法泵送氖氣或氦氣》之所以不 使用15° K陣列的理由是爲了消除積體電路製造過程中 ，陣列中的碳原子可能造成的污染。同樣的，爲低溫泵元 件需更頻繁地予以再生，所以吸收泵元件的再生次數也比 前述位於相同泵室體的情形來得頻繁。特別地說，吸收再 生所需的高溫（比如大於4 5 0 C )將會不可逆地損壞低 溫泵元件，特別是指典型使用的銦墊圈。此外，高溫也會 毀損低溫泵的冷凝系統。 因此習知科技並無法提出一個能符合半導體製造設備 之成形因子要求的組合式低溫泵/吸收泵，該因子可輕易 地使用與維護，並可指出低溫泵元件與吸收泵元件兩者的 特殊操作與再生問題。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明描述 低溫泵常與半導體製造設備共用。比如說’在一種物 理蒸氣沉澱（P VD )系統中，低溫泵可將處理室內壓力 降至1 0托左右。該低溫泵須在不引進大量污染物於處理 室內的情形下完成工作。 如圖1所示，習知的低溫泵1 0是利用一閘閥組合 1 6與如PVD等處理室1 4的開口 1 2接合。低溫泵也 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 406162 B7 五、發明說明（7 ) 可用來將其他形式之半導體製造設備的室體予以減壓》而 低溫泵1 0通常含有圓柱形的外殼1 8與入口 2 0及環繞 入口的凸緣2 2。 該低溫泵1 0有一入口導管24與排氣導管26。入 口導管2 4的開口位於低溫泵1 〇的室體2 8上，並通常 附有一關斷閥3 0。排氣導管2 6的開口同樣在室體2 8 上，並經由一關斷閥3 4與機械泵3 2連接。入口導管 2 4可將清淨氣體（如氬氣等）引入室體2 8內。而排氣 導管2 6與泵3 2可將室體2 8內的氣體抽出。 在低溫泵1 0的室體2 8內有一些V形板3 6 a ， 36b，36c ，與36d。該V形板可將流入室體28 內的空氣分散，並含有一80° K的冷凝陣列或稱爲 ”80° K陣列"。至於8 0 ° K陣列的功能將隨後再述 。同樣在低溫泵1 0之室體2 8內的有數個倒置的杯形板 37。這些倒置的杯形板含有一 "15° K的陣列”，其 也將隨後再述。該15° K與80° K陣列皆被一 80 。K的圓柱形輻射遮壁39所包圍，而15° K的陣列是 由一冷頭汽缸41所支撐。該冷頭汽缸41可在入口 4 3 a處注入高壓的氦氣，並將氦氣從出口 4 3 b處排出 。當冷頭汽缸4 1充入高壓氦氣時，可將該1 5° K陣列 冷卻至15° K左右，並將支撐於冷頭汽缸41與15° K陣列37之上的80° K陣列冷卻至80° K左右。也 就是說，該15° K的陣列冷卻至氦氣的液態溫度附近， 而80° K的陣列則冷卻至氮氣的液態溫度附近。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ¾--------，訂—Μ------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10 - 406162 A7 B7 五、發明說明（8 ) 如前所述，低溫泵10通常含有一15° K陣列與一 80° K陣列。該15° K的陣列通常是一種底端附有活 性炭的倒置杯形板，並利用冷頭汽缸4 1將其超冷至1 5 4 Κ左右，使得活性炭能經由一化學吸收過程泵送一些重 量輕的氣體，如氦氣，氫氣與氖氣等。而80° Κ陣列通 常是一種同心金屬V形板的型式，比如V形板3 6 a — 3 6 d，其可經由一化學吸收過程來泵送較重的氣體，比 如氮氣，氧氣，一氧化碳，二氧化碳等氣體。 一種新的或是再生的低溫泵是相當有效率的，並可提 供約1 0托之超高純度真空。而低溫泵1 0最高可達的真 空水準是受限於其泵送氫氣（H2)的能力。低溫泵1 0 的15° K陣列泵送氫氣的速度非常地緩慢，使氫氣本身 成爲處理室1 4內半導體晶片上的一薄膜層。這大部分是 因爲氫氣須在1 5° K陣列之倒置杯3 7底側的活性炭上 形成迴旋的路徑，結果使得活性炭表面與處理室1 4之間 有著非常低的傳導效果。這種無法有效率地泵送氫氣的結 果對PVD機器來說特別嚴重，因爲氫氣會"噴吐”在薄 膜層上而降低了薄膜層的品質。 氫氣將從室體14的不銹鋼牆中流出並經由水分解於 如鋁等新沉澱之金屬薄膜而得以連續地生成於處理室14 內。因爲該15° K陣列無法有效地移除此氫氣，所以很 快地就飽和而需予以"再生”。同樣地，當8 0 ° K陣列 充滿較重氣體並飽和時，其也需予以再生。這通常須使冷 頭汽缸4 1停止運作，而使低溫泵1 0降到室溫（大約是 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I----------— 訂- ---I----I (請先閲讀t面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 一 ^06162 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 五、發明說明（9 ) 25C左右）。當室溫時，被15° K陣列與80。 K陣 列所吸收的氣體將釋放於室體2 8內並利用幫浦3 2將其 從室體內抽出。一種如超高純度（UHP )氬氣等清淨氣 體也可當再生過程時釋放於室體2 8內，以增加室體2 8 內的壓力，及促進幫浦3 2內的熱傳效果以加速該再生過 程。 該低溫泵10通常利用一閘閥組合16而與處理室 1 4的凸緣3 8接合。習知科技的熟知者已對閘閥組合的 構造與使用非常地了解，所以不在此贅述。然而，典型的 閘閥組合1 6含有一個具有流孔4 2的閥體4 0，其可與 處理室1 4的開口 1 2以及低溫泵1 0的入口 2對齊。該 閥體4 0可附有適當的凸緣以維持低溫泵1 〇與處理室 1 4之接合處的氣密性。該閘閥組合1 6含有一閘閥4 4 與一閘閥移除機構4 6 ，其可將閘閥4 4從圖示中"開" 的位置移動到如44’所示關閉的位置。當閘閥44位於 關閉位置44’時，一密封圈48可防止氣體與其他物質 在處理室1 2與低溫泵1 〇的室體2 8間流動。 因爲在PVD噴吐過程中，內含有氫氣與氬氣等其他 氣體的低溫泵1 0將快速地飽和，所以低溫泵需時常予以 再生。比如說，一個與P VD機器接合的低溫泵就必須偶 而地予以再生。這是相當昂貴的過程，因爲半導體製造設 備必須"離線"，因而減慢或停止了該半導體製造過程。 已知有一種非蒸發式吸收（N E G )泵用來與低溫泵 接合以嚐試解決上述問題。比如由 J . Br iesacher等人 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (靖先閲讀背面之注意事項再填寫本頁》 裝 « n n I— -----訂-------線 -12 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 406162 A7 --—__ B7 五、發明說明（10 ) 在1 9 9 0年的超淨技術期刊中所發表的”半導體製造 設備的非蒸發式吸收泵”。然而如隨後所述，此種組合的 幫浦是不切實際的。 如習知科技知熟知者所知，吸收泵所使用的”吸收材 料"含有對特殊氣體有化學親和性的金屬合金。比如，一 金屬合金含有70%的鉻，24. 6%的釩，5_ 4%的 鐵’其對稀有氣體外的其他氣體皆具有強大的親和性。這 些π吸收M材料因而可用來快速地將氫氣”泵送”過化學 吸收過程。 當理論上欲將低溫泵與吸收泵組合時，習知科技所提 出的解答便顯得不太理想。比如說，吸收泵可與低溫泵結 合’如圖1所示將吸收泵置於低溫泵1 0與機械泵3 2的 旁邊。然而，如此將因爲半導體製造設備周圍的空間無法 容納組合式的低溫泉與吸收泵，以及相關的支撐硬體而產 生了”成形因子"的問題。 另一解決之法是將吸收泵的活性元素置於低溫泵的室 體內。然而，此種形式也將因爲吸收泵與低溫泵的操作與 再生循環無法配合而變得不切實際。比如說，吸收泵的活 性元素以在室溫下操作最佳，而低溫泵的活性元素則須在 低溫環境中操作，比如15° K與80° K。此外，因爲 低溫泵元件需時常予以再生，所以吸收泵元件也需同時予 以再生。這是一個大問題’因爲如果吸收栗兀件需再生十 次的話，低溫泵需予以再生數百次之譜。這將導致昂貴吸 收材料的快速損耗。另外’如果吸收材料在低溫泵的活性 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） I — — — — — — — ---I ! I — -117 I-------^ » <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -13 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 __406162 b7__ 五、發明說明（11 ) 元素再生之前便從低溫泵組合中移除的話，該低溫栗組合 也必須從設備中以極爲費時與可能造成系統污染的程序予 以移除及更換。 在美國專利號碼5 ，3 5 7 ，7 6 0中，Higham提 出一種低溫泵/吸收泵的組合，其爲一種整合式的兩階段 幫浦形式。該第一階段幫浦爲具有泵室體與安裝於擴散器 上之低溫陣列的一種低溫泵，以將真空室內的主要氣體予 以低溫冷凝。而第二階段幫浦則於室溫下操作並含有一個 以上的吸收泵’其主要功能爲移除氫氣分子。該第一與第 二幫浦階段是"一體地11安裝於單一殼體內。因此，吸收 泵的活性元件將如前所述地位於低溫泵的室體內。 該Higham幫浦也同樣有上述的問題，就是其低溫泵 元件與吸收泵元件需暴露於相同的熱力與大氣環境中。因 爲低溫泵元件在低溫環境下操作，而吸收泵則是在室溫附 近操作，所以吸收泵元件與低溫泵元件之間需予以熱隔絕 以降低熱傳導效果。而熱傳導也會因爲吸收材料置於幫浦 的底部而降低。值得注意的是，該Higham幫浦並未使用 15° K的陣列，也因此無法泵送氖氣或氦氣。之所以不 使用15° K陣列的理由是爲了消除積體電路製造過程中 ，行列中的碳原子可能造成的污染。同樣的’爲低溫泵元 件需更頻繁地予以再生，所以吸收泵元件的再生次數也比 前述位於相同泵室體的情形來得頻繁。特別地說’吸收再 生所需的高溫（比如大於4 5 0 C )將會不可逆地損壞低 溫泵元件，特別是指典型使用的銦墊圈。此外’高溫也會 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------裝·----!·訂1·'1!---線 I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -14 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ____ 406162 B7 五、發明說明（l2 ) 毀損低溫泵的冷凝系統。 因此習知科技並無法提出一個能符合半導體製造設備 之成形因子要求的組合式低溫泵/吸收泵，該因子可輕易 地使用與維護，並可指出低溫泵元件與吸收泵元件兩者的 特殊操作與再生問題。 本發明的最佳模型 如圖1所示爲敘述於本發明之背景章節之先前的低溫 泵與閘閥組合。而本發明的低溫泵/吸收泵組合將以圖2 及後續圖片說明。 如圖2所示之本發明的低溫泵/吸收泵組合，包含有 一低溫泵5 2部分與一吸收泵5 4部分。該組合泵5 0最 好能藉由一閘閥組合6 0與一通往處理室的單一，共同開 口 5 8的凸緣5 6相結合，但也可以將吸收泵部分5 4的 凸緣6 2直接地與開口 5 8的凸緣5 6接合。當然，在組 合泵5 0 ，閘閥6 9與凸緣5 6之間應有適當的墊圈（未 示出）以確保組裝件間的氣密效果。爲說明清楚起見，圖 中之組合泵5 0 ，閘閥組合6 0與處理室的開口 5 8爲分 離的狀態，而操作時會有適當的扣件（未示出）將該三種 元件接合。 低溫泵部分5 2最好能含有一由不銹鋼或鋁等適當材 質所作成的圓柱殼6 4。該殼6 4含有圓柱側牆6 6與圓 形底板6 8 »由側牆6 6與底板6 8可圍成一低溫泵室 67。低溫泵室67內有一些V形板70a ’ 70b ， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公嫠） — — — — — — — — — — — I— - — — ml— « — — — — — — I— — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -15 - 406162 A7 ___________B7___ 五、發明說明（) 70c ，與7〇d等’其中含有與習知科技相同的8〇 。K陣列。而圖中也有一些倒杯形物體72含有15。 K 的陣列。有一冷頭汽缸7 3可支撐並冷卻該1 5。κ與 8 0 K之付列。該冷頭汽缸7 3有一氮氣入口 7 5 a與 一氦氣出口 7 5 b。如前所述，一圓形的8 〇。κ輻射罩 防護77包圍著該15° K與80° K陣列。低溫栗部分 5 2有一入口 7 6當操作時可與處理室的開口 5 8連通。 低溫泵部分5 2與吸收泵部分5 4之間最好能有一隔 熱物質7 8將兩者隔離。該隔熱物質最好也是圓形並且與 低溫泵部分5 2的A軸同心》 該吸收泵部分5 4最好也是圓形，並且包含一內牆部 分8 0，一外牆部分8 2，前述的凸緣6 2可構成外牆部 分8 2的上緣，以及一環形的底板8 4。其材質同樣爲不 銹鋼或金屬鋁。在內牆部分8 0與外牆部分8 2之間有一 "殼"7 9體頂端，可打開並形成吸收泵的入口 86，當 操作時可與處理室的相同開口 5 8連通。如此需使組合泵 5 0的直徑約與舊有之低溫泵的直徑相同才行。換句話說 ，組合泵5 0的"形成因子”最好能與舊有的低溫泵約略 相同。當然，如果空間夠的話，"形成因子"的些許變化 也是可以接受的。 吸收泵部分54的牆壁80 ，82 ，與84以圓柱環 形型式圍成一殼內7 9的室體8 8。此室體8 8內有一些 活性元素9 0a，90b，與9 0c存在。將於隨後詳述 的是，這些活性元件9 0 a _ 9 0 c最好能含有附加於元 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^_丨！ •訂--------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _ 16 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 406162 B7 _ 五、發明說明（14 ) 件表面之吸收物質的波浪狀支撐條。適當的吸收材料如義 大利的 SAES GETTERS ’ Inc.，〇f Lainate，其將於隨後 詳述。 一機械泵會與低溫泵5 2的室體6 7及吸收泵5 4的 室體8 8接合。更進一步說，一個附有閥9 6的導管9 4 可連接室體6 7與泵9 2的”T"形接頭9 8，而導管 1 0 0則是利用閥1 0 2將室體8 8及” Τπ型接頭9 8 連接。如氬氣等超高純度（UHP )的氣源1 〇 4可與室 體6 7及8 8連接。更進一步說，其中一導管1〇 6經由 一閥1 0 7而連接吸收泵5 4的室體8 8與氣源1 〇 4的 "Τ"型接頭10 8，而另一導管110則是連接室體 6 7與"Τ "型接頭1 0 8。 圖3是沿圖2之3 — 3剖面的視圖。由圖2與圖3可 知，低溫泵部分5 2，吸收泵部分5 4，與絕緣材料7 8 都是圓柱型。如圖3 ，凸緣6 2上有許多螺栓孔1 1 4可 裝入螺栓（未示出）而與另一凸緣接合。波浪狀的活性吸 收元件9 0 a構成一環狀並貼附於殼7 9的外牆上8 2。 吸收筒斷面的實例已描述於期刊Journal of Ultraclean Tech-nology之文件"半導體處理設備所使用之非蒸發式 吸收泵"，該文爲本專利的參考文獻。該絕熱材料78位 於低溫泵5 2與吸收泵5 4之間。此絕熱材料可先預製並 裝入低溫泵5 2與吸收泵5 4之間’或是可以射出成型方 式將海綿狀絕熱材料注入低溫泵5 2的外牆與吸收泵5 4 的內牆之間。波浪板7 0 a — 7 0 d位於低溫泵5 2之內 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 袭--------.訂---：------線 406162 A7 -----B7_______ 五、發明說明（I5 ) 0 圖3 a所示之圖爲圖2中3 a圓圈所圍區域的詳細圖 。活性元素9 0 b所含的支撐條1 1 6附有吸收材料的顆 粒1 1 8。該支撐條1 1 6最好是波浪狀以增加表面積。 此領域的熟知者可知道一種適當的吸收材料1 1 8爲SAES Getters Inc.，Lainate義大利的產品，是附加於支撐 條1 1 6的理想材料》 圖4 a與圖4 b爲本發明之閘閥組合的兩種閘閥元件 。圖4 a的閘閥1 2 0有一單密封圏1 2 2與吸收泵的法 蘭62相齧合。該密封圈可爲一種”〇"形環。如此，該 密封圈1 2 2可將兩室體6 7，8 8與外界完全隔離。然 而，兩室體6 7，8 8間仍然有空氣流通，如箭頭G所示 。閘閥1 2 2可靠近及遠離凸緣面6 2 ’如箭頭1 2 6所 示，也可以橫向移動，如箭頭1 2 8所示。箭頭1 2 6與 1 2 8的移動方向可利用閘閥組合6 〇中的自動化機構（ 未示出）予以控制。 圖4b中，閘閥1 3 0附有兩個密封圏1 3 2與 1 34。該密封圈最好都能是形環。0形環1 32 的直徑較大，約等於吸收泵的外徑並與吸收栗的凸緣6 2 齧合。Ο形環1 3 4的直徑較小，約等於低溫菜5 2的直 徑並與低溫泵之側牆頂端相齧合。同樣的’兩0形胃 1 32與1 34將室體67，88與外界1 24隔離。而 在此例中，室體6 7與8 8之間被〇形環1 3 4所隔離° 因有0形環的存在，使得當閘閥1 3 〇位於途中關閉位置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---：-----線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -18 - 400162 A7 B7 五、發明說明（is ) 時’室體6 7，8 8間將無任何空氣流通。該閘閥1 3 0 可如箭頭1 2 6方向靠近或逮離凸緣6 2 ，也可依箭頭 1 2 8作側向移動。 圖5 a所示爲吸收元件的第一種實施例。在此實施例 中，牆體8 2’被縮短，而吸收板1 4 0則位於室體 88’內。吸收板最好是矩形且邊長爲〇. 5至1英吋之 間，而相鄰板的間隔約爲0.1”左右並由一適當的安裝 組合（未7K出）所支撑◊該板最好是由SAES Getters， SpA of Lainate，Italy的多孔性材吸收材料所製成。該 多孔性的吸收材質將隨後詳述。一種如石英燈1 4 2等輻 射熱源可用來加熱吸收板1 4 0以作再生之用。再生過程 是由一反射器1 4 4所輔助完成（比如一個拋光，彎曲的 不銹鋼板）。 如圖5 b所示爲吸收材料的第二種實施例。在該實施 例中，牆體82” ，與吸收板146都位於室體88"內 。吸收板約爲正方形’且其邊長最好在0. 5 - 1. 0 " 之間。同樣的，它們之間最好能有0 . 0 5至0 . 2 5英 吋的間隔，而且以〇 . 1 "最佳。然而在此例中，該板 1 4 6被一加熱桿1 4 8所支撐。該加熱桿可因而支撐並 固定吸收板，而且也可作爲再生過程的加熱器之用。該加 熱桿1 4 8最好是一種電阻式的加熱器" 較佳的系統操作 爲操作本發明之低溫泵/吸收泵組合，有時需開啓閘 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝--------.訂i:-------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -19 - 406162 五、發明說明（17 ) 閥120 (圖4a)或閘閥130 (圖4b)。可首先將 閘閥1 2 0沿著箭頭1 2 6方向從吸收泵5 4的凸緣面 6 2移開，然後再將閛閥1 2 0向右朝箭頭1 2 8的方向 從低溫泵入口 7 6與吸收泵入口 8 6處移開。本領域的熟 練者對於此種將閘閥1 2 0或1 3 0從閘閥組合內移除的 機構亦相當熟悉。 ~旦閘閥1 2 0或1 3 0開啓後，低溫泵的入口7 6 與吸收泵的入口 8 6兩者皆與處理室的開口 5 8直接連通 。這可使低溫泵6 4與具有強化氫氣泵送功能的吸收泵 54兩者能正常地操作》當正常操作下，閥96，102 ，107，與11 2都是關閉狀態。 第一再生方法 下列第一再生方法將參考圖2，3，3a ，與4a。 因爲低溫泵5 2的再生次數比吸收泵5 4還頻繁，所以先 討論低溫泵的再生。如前所述，本發明的主要優點是低溫 泵5 2與吸收泵5 4可分離予以再生，使得吸收部分5 4 不因過度頻繁的再生而耗盡其能力。 爲再生該低溫泵5 2，閘閥1 2 0須如圖4 a的關閉 狀態。而閥1 02與閥1 1 2也要關閉》首先打開閥 1 0 7以使超高純度的氬氣流入室體8 8中並越過側牆 6 6的上緣而進入另一室體6 7中，如圖4 a的箭頭G所 示。然後打開閥9 6並驅動泵9 2以抽出室體6 7內的空 氣。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '裝· 11111·訂·'!11 •線 I. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -20 - 406162 A7 ____B7_______ 五、發明說明（is ) 讓氬氣從室體8 8流入室體6 7內有三個主要目的。 首先，氣體流動可防止讓低溫泵的活性元素於再生時產生 的氣體流入室體8 8內並污染吸收泵5 4的活性元素。其 次，超高純度的氬氣可提供室體6 7內額外的壓力，使得 機械泵9 2的運作更有效率。這對於防止污染物從泵9 2 倒流入室體6 7的現象特別有用，比如可發生於室體6 7 內壓力太低時。第三，該額外的氣體可幫助低溫元件的熱 傳效果，以加速該元件的再生過程。 室體6 7內的溫度可上升至室溫左右，如此使得該氣 體被低溫泵的活性元素，比如1 5 ° K與8 Ο ° K陣列， 所吸收，否則的話室體6 7內的氣體會被泵9 2所抽完。 另可提供一種加熱機構（未示出）以加快加熱過程。當再 生循環結束時，所有的閥96，102，107，與 1 1 2都會關閉並將閘閥1 2 0移除，與前述者相同。 吸收泵5 4的再生步驟事先將閘閥元件1 2 0關閉。 打開閥1 0 7以讓氬氣流入吸收泵中，而低溫泵則作爲攫 取來自吸收泵之氬氣的幫浦之用。然後，超高純度的氬氣 可從室體8 8流入室體6 7內，如圖4 a的箭頭方向G所 示。該低溫泵5 2最好是維持在低溫的狀態’而活性材料 9 0 a — 9 0 c可用如電阻線圈1 3 6等加熱至約3 0 0 C左右。 再圖5 a與5 b的兩種實施例中，吸收板是用石英燈 1 4 2或加熱桿1 4 8分別予以加熱’而不用電阻線圈 1 3 6。位於低溫泵5 2與吸收泵5 4之間的絕緣材料 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .------I i I I! ί 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 406162 at ___B7_____ 五、發明說明（19 ) 7 8可使兩者之間熱隔離’也可防止氬氣從室體6 7到流 回室體8 8中。當完成吸收泵之活性材料9 0 a — 9 0 c 的再生循環之後’閥96 ’ 102 ’ 107，與1 12都 會關閉，幫浦9 2停止運轉，並開啓閘閥1 2 0以開始組 合泵5 0的操作。 值得注意的是，每當吸收泵利用第一方法予以再生時 ，該低溫泵亦須加以再生’因爲低溫泵是泵送氬氣（與其 他由吸收泵的再生過程所釋放的氣體等）以從吸收泵流出 。然而，這不是問題，因爲低溫泵比典型吸收泵可再生更 多次，而且因爲幫浦組合中的吸收泵只須偶而地予以再生 〇 另外，低溫泵也可與吸收泵同時再生。這可先將低溫 泵的冷凍裝置關閉，使其加溫，並開啓閥9 6以及驅動幫 浦9 2以從低溫泵6 7中抽出從吸收泵室體8 8流入低溫 泵室體6 7的氬氣。這是一種較佳的方法，因爲低溫泵若 作爲洗淨吸收泵氣體之幫浦的話，將會很快地飽和。另外 ，全部再生時間也因此法而縮短。 第二再生方法 第二再生方法參考圖2，3 ，3a與4b。同樣的， 首先要探討的是低溫泵5 2的再生過程，然後再討論吸收 泵5 4的再生。 低溫泵5 2的再生過程要先將閘閥元件1 3 0關閉， 如圖4b所示。當關閉時’ 〇形環1 34可防止室體67 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------裝--------訂-------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -22 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 406;16沙7 _ ___B7______ 五、發明說明（2〇 ) 與8 8間的氣體流動。低溫泵5 2之室體6 7內的溫度可 上升至室溫（利用適當的加熱機構）1因而可釋放任何被 活性元素所吸收的氣體。將閥1 〇 2與1 0 7關閉’開啓 閥9 6並驅動幫浦9 2。該釋放的氣體會被幫浦9 2抽完 。閥1 1 2可微開以使超高純度的氬氣流入室體6 7內以 促進幫浦9 2的操作，如前所述。 吸收泵5 4的第二種再生方法是先將閘閥元件1 3 0 關閉，如圖4b所示。將閥112與96關閉，開啓閥 1 0 2並驅動幫浦9 2。活性元素9 0 a - 9 O c可使用 如電阻線圏1 3 6等（或是如圖5 a的石英燈，或圖5 b 的加熱桿）加熱至約3 0 0 C以再生該活性元素。閥 1 0 7可打開以使超高純度的氬氣流入室體8 8內而輔助 幫浦9 2的操作。 應注意的是’上述再生該組合泵5 0的第一與第二方 法中’低溫泵5 2的室體6 7與吸收泵5 4的室體8 8至 少有兩種隔離的方法。首先，兩室體6 了與8 8可使用如 圖4a的氣流G，或是如圖4b的密封圈等予以隔離。此 種形式的隔離可防止當其他室體之活性元素再生時，該室 體之活性元素不致有污染現象產生。第二種隔離方式是採 取熱隔離’其主要是由隔熱材料7 8所提供。其他的隔熱 方式’比如一空氣溝’一真空溝，或是如水套等冷卻機構 〇 較佳的吸收材料 本紙張尺度通用中關家標準規格⑽x 297 ^--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------：訂i:-------破 -23 - ^06^62 B7 五、發明說明（21 ) 如前所述，本發明之吸收泵所使用的較佳吸收材料爲 —種來自 SAES Getters ，SpA of Lainate，義大利的多 孔性吸收材料。簡言之，製作此多孔吸收材料的方法是先 提供一種粒徑小於7 0 μ m的金屬吸收材料粉粒混合物； 而其中至少一種吸收合金的粒徑小於4 0 /zni。混合物中 也含有一種在常溫爲固態的有機成分，可在3 0 0 C時可 完全蒸發使得當混合物燒結時，不會在金屬吸收元件或是 吸收合金的晶粒上留下任何殘留物。此外，該有機粉粒的 粒徑分布應使得粒徑小於5 0 //m的含量超過總重的一半 ，而其餘的晶粒大小應介於5 0 em與1 5 0 pm之間。 接著該粉粒混合物將承受小於1 0 0 0 k: g/cm2的壓 力以形成一壓縮的粉粒混合物。該壓縮的粉粒混合物可在 溫度9 0 0 C與1 2 0 0 C之間並以5至6 0分鐘的時間 予以燒結。當燒結時，有機成分將從壓縮的粉粒混合物中 完全蒸發而不會在金屬吸收元件與吸收合金的晶粒上留下 殘留物，所以會在吸收材料內形成或大或小的孔隙。 在一實施例中，金屬吸收元件與吸收合金總量的重量 比在1 : 10與10 : 1之間。而在另一實施例中，重量 比則介於1 : 3與3 : 1之間。另一實施例中，粉粒混合 物中約含有4 0 %重量的有機成分。在某些實施例中，吸 收合金中含有鉻或鈦的雙重或三重合金。某一特殊實施例 中，吸收合金是一種锆-釩-鐵的三合金，其重量比爲锆 70%-釩24. 6%-鐵5. 4%’而金屬吸收材料爲 锆。而另一特殊實施例中，第二種吸收合金含有極強的氫 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (靖先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝--------.tri:-------線！ 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 -24 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 iO&iQ2 _- _ B7___ 五、發明說明（22 ) 氣吸收能力》另一實施例中，第二合金爲鉻-鋁合金，更 進一步說，該合金的的重量比爲锆8 4% —鋁1 6% » 該吸收材料最好能形成一種適合本發明之吸收泵用的 吸收物體。在一實施例中，該吸收體含有一平板，也可作 成一小球狀，一薄片或是碟片。該平板最好能將多孔狀的 粉粒吸收材料壓縮成固體形式》 低溫/吸收泵的較佳應.用 本發明之低溫與吸收組合泵的較佳應用是用在積體電 路上。更進一步說，本發明的低溫/吸收泵是製造半導體 晶片設備的一部份，如前述之P VD設備，以顯著地改善 積體電路的製作過程。 依本發明的積體電路製造過程是將一個組合式低溫/ 吸收泵安裝於一個以上的半導體積體電路製造設備內。於 是此半導體製造設備可結合該低溫/吸收泵而成爲製造積 體電路的主要步驟之一，比如在P VD機器或是離子注入 機器中處理半導體的晶片，兩者都對些微氫氣的污染敏感 。因爲本發明的低溫/吸收泵與標準低溫泵有同等形式且 能以相同方式操作，所以也能用在標準的積體電路製造程 序中，而得到更好的效果。此低溫/吸收泵的再生方式與 前述者相同。 雖然已描述了一些較佳實施例，而當本領域的熟知者 讀完此規範與圖示之後可輕易地將本發明作出很多變化， 修正與排列組合。此外，這裡的名詞術語只做說明清楚之 本7紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 -----:訂 ί.------- -25 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 406^62 _____B7___ 五、發明說明（23 ) 用，並無侷限之意。所以下列的申請專利範圍包含了所有 的變化，修正，排列組合與相似情形而不離開本發明的精 神與範圍。 圖示之簡述 圖1是舊有的低溫泵組合藉一閘閥組合與處理室接合 的斷面圖。 圖2是本發明之低溫/吸收泵組合的斷面圖。 圖3是圖2之低溫/吸收泵組合沿著3 - 3斷面的視 圖。 圖3 a是吸收泵中小部份活性元素的側視圖。 圖4 a是本發明之閘閥組合中之閘閥元件的第一個實 施例。 圖4 b是本發明第二實施例之閘閥組合中之閘閥元件 的第二種形式。 圖5 a是本發明之低溫/吸收泵組合之吸收元件中的 第一個實施例。 圖5 b是本發明之低溫/吸收泵組合之吸收元件中的 第二個實施例。 元件對照表 10 低溫泵 12-58 開口 14’28，67，88，88’ -88" 處理室 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------^--------1^-------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 40616^ B7 五、發明說明（2〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 6 ，6 0 閘 閥 組 合 1 8 圓 柱 形 外 殼 2 0 ，4 3 a ， 7 5 a 2 2 ，3 8 ， 5 6 > 6 2 4 ，2 6 » 9 4 > 1 3 0 ，3 4 關 斷 閥 3 2 ，9 2 機 械 泵 3 6 a — 3 6 d > 7 0 3 7 ，7 2 > 7 4 杯 3 9 ，7 7 輻 射 罩 4 0 閘 閥 組 合 閥 體 4 1 ，7 3 冷 頭 汽 缸 4 2 流 孔 4 3 b ， 7 5 b 出 P 4 4 ，1 2 0 > 1 3 0 4 6 閘 閥 移 除 機 構 4 8 ，1 2 2 1 1 3 2 5 0 組 合 泵 5 2 低 溫 泵 5 4 吸 收 泵 部 份 6 9 ，9 6 j 1 0 2 6 6 側 牆 6 8 ，8 4 底 牆 7 8 絕 熱 材 料 7 6，8 6 入口 凸緣 0-110-106 入口導管 -7 0 d V形板 板陣列 閘閥 134 密封圈 0 7-112 閥 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------I--------訂.1^-------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4G6：I62 A7 __B7 五、發明說明（25 ) 7 9 殼 8 0 內牆部份 82，82’ 外牆部份 90a — 90c，116 支撐帶 98-108 接頭 104 超高純度氣源 114 螺栓孔 118 吸收材料 12 4 外界環境 13 6 電阻線圈 140，146 吸收板 144 反射器 148 加熱桿 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂-------------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -28 -