TWI434998B - 沒有壓力爆發的高容量低溫泵 - Google Patents

Description

沒有壓力爆發的高容量低溫泵

本發明大體上係相關於高容量的低溫泵、特別是沒有壓力爆發的低溫泵。

目前可獲得的低溫泵，無論是藉著開放式或是封閉式致冷循環而被冷卻的，大體上是遵照相同的設計觀念。一個通常在4度到25度絕對溫度的範圍內運作的低溫第二階段陣列為主要的抽吸表面。這個表面係被一個通常是在50度到139度絕對溫度的範圍內運作高溫汽缸所環繞，而提供了對於較低溫陣列的輻射保護罩作用。該輻射護罩大體上包含有一個殼體。除了在一個接近前面陣列的位置之外，該殼體是閉合的。輻射護罩是介於主要抽吸表面與要被抽空的容室之間。此較高溫度、第一階段、前面的面的陣列係當做一個用於像是水蒸氣的較高沸點氣體的抽吸場來使用。

在操作時，像是水蒸氣的高沸點氣體係凝結在前面陣列上。沸點較低的氣體則通過該前面陣列，且通過而進入在輻射護罩之內的體積，且凝結在第二階段陣列上。用一種在或低於第二階段陣列的溫度下運作的吸附劑(像是木炭或是一種分子篩)塗層的表面也可以亦設在此體積之內。該吸附劑係移除或俘獲沸點非常低的氣體。藉著氣體係凝結或被吸收在該抽吸表面上，在工作容室之中只會繼續保持真空。

在封閉式循環冷卻器所冷卻的系統之中，冷卻器一般來說是一種二階段式冷凍機，該冷凍機具有一個冷的指狀物，其係延伸通過該輻射護罩。冷凍機的第二、最冷階段的冷端部係在該冷的指狀物的頂端處。主要抽吸表面、或是低溫面板、係被連接到一個在該第二階段的冷的指狀物之最冷端部處的散熱裝置。這個低溫面板可以是簡單的金屬板件、杯狀物或是圓柱形陣列的金屬擋板，其係配置在第二階段散熱裝置的周圍其被連接到該第二階段散熱裝置。這個第二階段的低溫面板也可以支撐低溫吸附劑。

輻射護罩被連接到在第一階段冷凍機之最冷端部處的一個散熱裝置或是熱站台。該護罩係包圍第一階段的低溫面板，而能夠保護該面板不受輻射熱的影響。

本申請案主張2007年1月17日提出申請的美國臨時專利申請案序號第60/880,859號的優先權，此臨時申請案係以參考的方式整體加入本文。本申請案亦主張2007年1月26日提出申請的美國臨時專利申請案序號第60/897,666號的優先權，此臨時申請案以參考的方式整體加入本文。

凝結的殘餘氣體可以形成在低溫泵的主要凝結表面或非主要凝結表面其中任一者上。抽吸作用是要發生在主要抽吸表面上。主要抽吸表面包括有第二階段陣列組的外部，類型II的氣體係在其從主要開口進入到第二階段時首先在該外部處撞擊到該陣列(亦即，輻射護罩的口部且通過前面的陣列)。這並不包括有陣列板件之不受到來自於 主要開口之氣體的首次撞擊之保護的表面。這也不包括有該等陣列板件的底側、該等陣列板件之具有其他面對著它們的板件的頂部、被用來將該等板件接附在一起、或是接附到第二階段熱站台的支架。這些表面被認為是非主要表面。非主要表面也可能包括有、但是不限制於、用於二極體的電線或是其他以熱的方式連接到第二階段的電氣元件、加熱器盒、以及第二階段的汽缸護罩。氣體可以直接地通過前面的陣列或通過輔助開口而進入第二階段的抽吸區域，該等輔助開口包括有、但是不限定於、排出洞孔、電線/饋通洞孔、清除洞孔、加熱器以及其他裝置。

氣體種類在輔助抽吸表面上的沉積速率係顯著地低於在主要抽吸表面上的速率。這樣係容許一個受到應力的或是平面的薄膜形成在輔助陣列表面上。該薄膜的整體結構係為平面的或是類似薄板的。即使是對於由二種抽吸氣體所構成的簡單混合物來說，霜的微結構是很複雜的，廣泛地使用在半導體工業中最容易起反應的濺鍍應用中。此外，根據何種特定的材料從該容室被抽吸出，通常霜是在一個分層的配置之中從數種不同類型的氣體形成。各種不同的氣體可以從一個容室處被抽吸出，且本發明涵蓋了許多不同的氣體，且本發明並不被限制於任何特定氣體。

在低溫泵的非主要凝結表面上的凝結物可能會遭受到內部的抗張應力或遭受到壓縮應力。此應力可能是從薄膜生成的條件而產生的，此等條件係例如是氣體壓力(氣體的抵達速率)、氣體溫度、或是氣體所沉積的表面溫度以 及薄膜的結構瑕疵。在該等主要凝結表面上，霜大體上形成了一個厚的圓柱形薄膜(更多的氣體分子)，該薄膜係分佈在低溫陣列的主要抽吸表面上。

很明顯的，形成在低溫泵的非主要凝結表面上的凝結物或是該平面薄膜具有一種隨著時間經過且隨著更多薄膜被沉積而累積的內部應力。隨著凝結物變得較厚，在該薄膜之中的應力會變得如此的大，使得該平面薄膜將會破裂或破壞，且造成薄片或是凝結氣體的固體部分。這些薄片是不利的。

一旦破裂，薄片可以接著自發性地從該等非主要凝結表面處排出，且朝向低溫泵的一個相對較溫暖的表面，像是一個第一階段溫度表面，落下。一旦薄片與該相對較溫暖的表面進行熱的接觸，薄片可能會暖化且遭受到相的改變，或是從固相昇華到氣相。根據薄片的尺寸，起源於昇華的薄片的氣體因此可以再次進入被吸抽的容室，且造成壓力脫羈(pressure excursion)。這些壓力脫羈可能會不利地影響在該被吸抽的容室之內的真空。壓力脫羈可能會中斷製造的操作，或是甚至可能會造成工具停工，以便於進行再生操作來將所有的凝結氣體從低溫泵處移除。

一個低溫泵係包括有一個具有至少第一以及第二階段以及一個輻射護罩的冷凍機。該輻射護罩係圍繞著第二階段，且處於與該第一階段的熱接觸之中。該輻射護罩可以包括有一個排出洞孔，用以允許致冷流體在再生期間橫過該排出洞孔。該低溫泵也包括有一個第二階段陣列，其係 支撐著與該第二階段以熱相接觸的吸附劑。該第二階段陣列包括有：主要凝結表面、具有吸附劑的受保護表面、及並不會接受進入泵的氣體的首次撞擊的非主要凝結表面。一個擋板係配置在排出洞孔上方。橫過排出洞孔的氣體係被再次引導而離開輻射護罩的內部容積、不然就是沿著護罩的內部表面，用以防止氣體凝結在一個非主要凝結表面上。該擋板係引導氣體以凝結在該主要凝結表面上。在另一個實例之中，閉塞作用可能會堵塞住一個清除洞孔或是一個饋電穿孔，用以再次引導氣體以及防止氣體凝結在非主要凝結表面上。

在另一個實例之中，一個低溫泵具有一個連同至少第一以及第二階段的冷凍機。該第二階段包括有一個汽缸。該低溫泵亦包括有一個輻射護罩，該輻射護罩係圍繞著第二階段且與第一階段以熱相接觸。一個第二階段汽缸護罩係與第二階段最冷的區段以熱相接觸，且圍繞著汽缸。一個具有均一溫度差的通道係被形成在該汽缸護罩與一個延長部件之間，該延長部件係與第一階段以熱相接觸或是與輻射護罩相接觸。分子與汽缸護罩的冷表面的碰撞、以及在汽缸護罩的冷表面上的凝結物係可以確定能將氣體分子緊密地結合到該汽缸護罩以及可以防止在第二階段冷凍機汽缸上的凝結物。

該汽缸護罩包括有一個端部。該端部係坐落成與延長部分相鄰，且該端部包括有一個展開部位。該展開部位提供了一個介於該延長部分與該汽缸護罩之間的空隙。該空 隙係適用於防止在該端部處的霜接觸到該延長部分，且防止霜累積在該延長部分上。聚積在該延長部分上的霜可能會破裂、形成薄片並且造成壓力脫羈。

根據本揭示內容另一個觀點，一個低溫泵具有一個有至少第一以及第二階段的冷凍機。該低溫泵亦具有一個圍繞第二階段且與第一階段以熱相接觸的輻射護罩。該低溫泵亦具有一個第二階段陣列，其係支撐著與第二階段以熱相接觸的吸附劑。該第二階段陣列包括有一個主要凝結表面、具有吸附劑之受到保護的表面、以及非主要凝結表面。該等非主要凝結表面包括有形成在一個表面上的表面突出物，而凝結的霜係聚積在該表面上。當氣體被沉積在非主要凝結表面上時，該等突出物降低了在凝結的沉積中的形成破裂的應力。

在另一個實例之中，該等表面突出物會產生“低應力”的沉積薄膜。該等表面突出物較佳地係限制了連續沉積薄膜的形成。在一個實例之中，表面突出物可以包括有在非主要凝結表面上的一個圖案。該非主要凝結表面可以包括有具有粗糙表面紋理的平面表面。這可能是從一個製造的操作產生的，該製造操作係像是製做在平面表面上的壓印操作。在用以將抽吸到非主要表面的氣體減少到最小程度或是加以消除的努力之中，可以在低溫泵之中控制一些氣體流動路徑。

該低溫泵可以包括有輻射護罩，該輻射護罩包括有一個密封的二極體洞孔、或是一個大體上坐落成用以填充的 閉塞部，而在該閉塞部處一個清除洞孔係坐落在該輻射護罩上。該輻射護罩可以包括有一個坐落在排出洞孔上方的擋板，用以將氣體從非主要凝結表面重新引導到主要凝結表面，以捕捉氣體以及防止壓力脫羈。該低溫泵可以包括有一個表面，當氣體被沉積在該非主要凝結表面上時，該表面係形成了一個非連續的凝結材料薄膜。該主要凝結表面包括有一個凹口，用以防止凝結物以熱接觸處於與輻射護罩之接觸中的表面。該等表面可能是標準溫度大約100度。該表面可以形成一個厚度不均勻的沉積的氣體薄膜。厚度不均勻的薄膜係防止了沉積薄膜破裂。

根據另一個實例，該低溫泵包括有一個具有至少第一以及第二階段的冷凍機以及一個圍繞著該第二階段的輻射護罩，該第二階段係與該第一階段以熱相接觸。該低溫泵包括有一個第二階段陣列，其係支撐著與該第二階段熱接觸的吸附劑。該第二階段陣列包括有一個主要凝結表面、具有吸附劑的受保護表面以及非主要凝結表面。該主要抽吸表面包括有一個分段成一個第一區段以及一個第二區段的頂部板件。該第一區段以及該第二區段係藉著一個剛性連接部而結合，該連接部防止了形成在第一區段以及第二區段上的沉積凝結物的相對運動。

在一個實例之中，該第一區段及該第二區段係藉著一個支架而結合。在另一個實例之中，該第一區段以及該第二區段係藉著一個互鎖接合部而結合。該第一區段以及該第二區段也可以藉著熔接而結合。該頂部板件係建構成用 以容許霜均勻地分佈在頂部板件的一個頂部平面表面上。

該頂部板件也可以包括有在頂部板件徑向側邊之中的一個凹口。該凹口係建構成用以防止凝結物接觸一個延長部分，該延長部分大約是標準溫度大約100度的並且與該輻射護罩以熱相接觸。該凹口可以是大體上以直交的方式造型。該頂部板件也可以亦包括有：第一區段係與第二區段部分重疊或是第二區段係與第一區段部分重疊。替代地，該頂部板件係從三個或更多個區段製造成的，且該等三個或更多個區段係以機械的方式耦接於彼此，用以阻止相對的動作。

在另一個實例之中，所提供的是一種控制在一個主要抽吸表面上之凝結物增長的方法，該主要抽吸表面係從一個頂部板件的一個第一區段以及一個第二區段形成。該方法包括有：阻礙來自一個環形空間的流動，該環形空間係被界定在該真空器皿與該輻射護罩之間。該方法亦具有以下步驟：將該流動再次引導到該主要抽吸表面、以及將氣體凝結在該主要抽吸表面處來形成厚的霜。該方法也具有以一種剛性方式將該第一區段以及該第二區段機械地耦接於彼此的步驟。該剛性連接係防止了在泵的操作期間沉積在該第一區段上的凝結物移動以及接觸沉積在該第二區段上的凝結物。

在另一個實例之中，該低溫泵包括有一個具有至少第一以及第二階的段冷凍機以及一個輻射護罩，該輻射護罩係圍繞著第二階段且與該第一階段以熱相接觸。低溫泵也 包括有一個支撐著吸附劑的主要抽吸表面，該表面係與該第二階段以熱相接觸。該主要抽吸表面包括有一個主要凝結表面、具有吸附劑的受保護表面以及非主要凝結表面。該低溫泵包括有以下至少其中之一(i)一個用以將非主要凝結表面上的凝結物減少到最低程度的結構(亦即，一個擋板、一個展開部分或是一個閉塞部分)以及(ii)一個用以當氣體被沉積在非主要凝結表面上時，將凝結沉積中的形成破裂的應力減少到最低程度的第二結構(亦即，一個突出物或特點)。

本發明示範性實例的說明係如下。

存在有二種類型的形成在低溫泵10表面上的凝結霜薄膜：一種厚圓柱造型的霜薄膜以及一種薄平面薄膜。現在轉向圖5B以及圖5C，該厚圓柱造型的霜薄膜(其在圖5B以及圖5C中被省略)可以形成在陣列20的一個主要凝結表面15上，而該平面薄膜可以形成在低溫泵10的其他非主要凝結部位上(圖5B)。在一個實例中，該平面薄膜可以形成在一個定位於陣列10頂部板件20(圖5B)下方的支架25上。這個支架25是非主要凝結表面25(圖5B)。轉向圖5D，氣體可以進入一個坐落在一個真空器皿30與一個輻射護罩35之間的環形空間40中。如圖5D所示，氣體將會在箭頭A、B及C的方向中通過而進入環形空間40，而不是流動到陣列的頂部板件15。氣體接著將會在參考箭頭D的方向中通過一個定位在輻射護罩35之中的排 出洞孔45。

一個平面的霜薄膜可以藉著通過真空器皿30與輻射護罩35之間的氣體而形成(圖5B)。該氣體係在參考箭頭D的方向中通過到一個形成在器皿30與空間40之間的環形空間40之中。此氣體可以因此移動離開排出洞孔45且凝結在支架25(圖5C)上或在除了圖5B所示之主要凝結表面15外的其他區域中。該氣體雖然成功地凝結在這些表面(像是支架25或其他位置s)上，但是卻不是所希望有的，這是因為凝結的材料會形成高應力的平面薄膜。這種類型的凝結氣體可能會形成一種可能會影響低溫泵10的運作超過時間且在真空容室之中造成壓力脫羈的結構。

可以觀察到圓柱狀的霜沉積F(如圖7B所示)是如同形成在陣列20之主要凝結表面15上的厚的結構，而此是有利的(圖5B)。雖然平面的霜薄膜是形成在例如是支架25(圖5C)上，該薄膜可能會因為在較溫暖表面上的後續昇華作用遭受到破裂、剝層以及逐出。這種昇華作用可能會導致氣體再次進入像是一個處理模組或轉移容室的真空容室之中，並且影響在該容室中的真空狀況，而此是不希望發生的。這些霜的薄片與低溫泵的溫暖表面的接觸可能會造成壓力脫羈，而壓力脫羈則可能會導致轉移容室或處理容室之製造運作的中斷，或可能會在後續的再生運作中導致製造者因為泵的暖化而中止操作。因為製造者會希望能夠完全避免壓力脫羈，二者都是不利的。

這種有應力的平面霜薄膜的形成可能會在抽吸一種純 氣體或氣體混合物時發生。在一種氣體在冷的表面上期間，可以形成一些不同的結構或位相，例如像是六角形封閉包裝、且面向中心的立方體。舉例來說，一種在絕對溫度十度之大約百分之七十的氬及百分之三十的氮的混合物將會形成面向中心的立方體結構，而在相同溫度下的大約百分之六十的氬及百分之四十的氮的混合物將會形成六角形封閉包裝的位相。薄的平面霜薄膜可以藉著內部應力形成，並且，隨著凝結的薄膜在表面上沉積且變得較厚，該薄膜可能會遭受到破裂作用過長的時間。這種破裂作用及後續的碎裂作用(或是碎片從一個接觸點處脫落的特點)係歸因於形成在積層的平面薄膜上的殘餘抗張或壓縮應力。

在金屬塗層中的微細構造發展上係有基材溫度及氣體壓力的影響，此係可以比擬於在低溫泵10之主要凝結表面15以及非主要凝結表面25上的霜的發展(圖5B到圖5D)。霜的微細構造將取決於數個變數，此等變數包括有(i)一個氣體溫度，(ii)一個沉積表面的溫度(基材溫度)，及(iii)氣體引到沉積表面上的速率(壓力)。

已經觀察到的是，由於在非主要凝結表面25處的氣體壓力或氣體溫度，將會形成一個平面薄膜(在圖5C的支架25上)，一種而不是由柱狀物所組成的結構，且其中該等柱狀物之間係具有部份結合作用，此係類比於形成在主要凝結表面15上的霜F(圖5B)。由於在沉積表面上的氣體從該排出洞孔45處到支架25處的導入速率係更加 緩慢且以較小的壓力發生，在支架25處將不會形成柱狀造型的霜F(該柱狀造型的霜是有利的)。反而是，一個平面的霜薄膜將會形成且將會被沉積在支架25上。內部應力將會隨著時間增加且破壞該薄膜。薄片可以接著被逐出，且接著接觸低溫泵10得相對較溫暖的表面。該等薄片因此將會昇華，用以在真空容室之中產生壓力脫羈。反而是，所需要的是在圖5C中所示的主要凝結表面15上形成如圖7A所示之具有柱狀物以及厚的構造的霜。

現在轉向圖1以及圖2，其中係顯示出在二種不同條件下沉積在低溫泵10的一個非主要凝結區域上的平面的薄膜。在圖1中，該平面的薄膜係從一種純的單一氣體形成，而在圖2之中，該平面薄膜係以一種氣體混合物形成。不同氣體的交錯的凝結薄膜層可以在該等薄膜層之間造成增加的應力。在圖2中，在不同的氣體薄膜層之間的差別應力會產生嚴重的破裂，並且使得薄膜結構剝層。如可以看出的，圖1及圖2的平面薄膜二者都是被形成為具有非常長範圍的可能會破裂且形成薄片的規則圖案，該等薄片將會被逐出、是溫暖的、且從一種固體昇華成一種將會影響在容室中之真空壓力的氣體。此外，這種逐出作用並不會以可以預期的方式發生，反而是會以一種自發性且無法預期的方式發生。隨機地逐出薄片可能會以一種自發性且不受到控制的方式影響真空容室的真空壓力。

現在轉向圖3A到圖3E，所示的是用平面薄膜所會發生的一些不同的圖案。首先，如圖3A所示，氣體50將會 凝結在陣列20的一個支架25上，如圖5B以及圖5C所示的。由於支架25的溫度、氣體的溫度、以及從排出洞孔45進來的氣體的壓力，霜55將會以內部應力形成。這個應力可以是抗張的(圖3B)或是壓縮的(圖3C)，且經過一段時間凝結的材料將會變得較厚並且可能具有改變的組成，而此可能會導致表面的破裂的形成(圖3D)，或可能導致孔道(圖3E)或可能導致平面薄膜層的脫裂、或分離(圖3F)。圖3D到圖3F中所示的任何霜的結構都可能會產生不利的壓力脫羈。

本發明的低溫泵包括有一種防止高應力平面薄膜形成達到導致破裂薄片被逐出、昇華且因此導致壓力脫羈的量的構造(此可能會影響在相關容室之中的真空壓力)。本發明的低溫泵10亦具有一種防止薄片形成且與低溫泵10相對較溫暖的部位進行熱接觸的構造。

現在轉向圖5A，所示的致冷泵100可以與本揭示內容一起使用。該致冷泵100係詳細地描述於授予Bartlett等人的美國專利第5,782,096號，此專利係以參考的方式整體加入本文之中。該致冷泵100包括有被連接到一個凸緣110的一個真空器皿105，該凸緣110係用於將該真空器皿105支撐在一個用於處理晶圓的容室之中。

該致冷泵100包括有一個前方開口115，其係與像是轉移容室或處理容室的一個容室相連通。該致冷泵100被連接到一個二階段式冷凍機。該二階段式冷凍機包括有一個指部120，該指部係通過一個圓柱形部位125而突伸到 一個真空器皿105之中。在一個實例中，該冷凍機可以是GIFFORD－MACMAHON冷凍機；然而，其他冷凍機可以與此低溫泵100一起使用。該低溫泵100亦被連接到一個馬達130。馬達130則驅動一個在冷的指部120之中的二階段式置換器。隨著每個循環，氦氣係在壓力影響下被導入冷的指部120，且被膨脹、冷卻、且然後被排出。一個第一階段散熱裝置135係裝設在第一階段的冷端部。一個第二散熱裝置140亦被裝設於一個第二階段的冷端部。

低溫泵100的主要抽吸表面150包括有裝設於第二階段熱站台140的一個陣列的擋板155。這個陣列的擋板155係被保持在或是低於標準溫度20度。這樣係提供了凝結的氣體，且較佳地這個主要抽吸表面150(裝設於第二階段熱站台140的擋板155)是用於凝結低凝結溫度的氣體，且用以在主要凝結表面150上以一種偏厚的柱狀圖案形成霜。該低溫泵100更包括有一個杯形輻射護罩160。該輻射護罩160係裝設於第一階段熱站台135。包括有冷的指部120的第二階段140係延伸通過輻射護罩160的一個開口165。該輻射護罩160係圍繞該第二階段陣列的檔板155，用以將藉著輻射的陣列155的加熱作用減少到最少。較佳地，該輻射護罩160的溫度小於大約130度標準溫度。

現在轉向圖6，其中係顯示出該陣列的擋板155以及第二階段熱站台140係被移除之輻射護罩160的視圖。配置在輻射護罩160的一個底部表面170上的是一個排出洞孔175。該排出洞孔175係在低溫泵100的再生期間使用， 在該期間，低溫泵100係被取離操作且被加以暖化，用以將已凝結的材料從陣列155移除。該排出洞孔175大體上是圓形造型且被坐落成通過底部表面170，用以允許液體材料在再生的處理期間流出。

然而，在操作致冷泵時，習知技術排出洞孔具有會影響在容室中之真空壓力的有害影響。該排出洞孔係容許氣體可以接近致冷泵的非主要凝結表面25。在操作時，習知技術的排出洞孔係允許氣體以一種向上方式從介於真空器皿105與輻射護罩160之間橫過排出洞孔175而到達該陣列155。這樣係導致氣體凝結在陣列155的非主要凝結區域25上。在這個實例中，該輻射護罩160包括有一個“U”形造型的擋板200，該擋板係被連接於排出洞孔175上方。該排出洞孔175亦具有最佳的開孔尺寸。“U”形造型的擋板200是一個放置於排出洞孔175上方的彈性薄金屬構件。該“U”形造型的擋板200較佳地在低溫泵100的操作期間阻塞住排出洞孔175，且同時在再生期間允許流體可以從排出洞孔175流出。應該察知的是，“U”形並非限制性的，且可以將另一種閉塞構件放置在排出洞孔175上方。

由於包括有擋板155的低溫泵元件的暖化及冷卻，而該等擋板包括有用以捕捉氫氣的木炭，木炭可能在經過一段時間之後變成被清除掉且中斷作用。木炭可能會塞住排出洞孔175。在此處，擋板200包括有另一個益處，因為擋板155也會藉著阻礙木炭而防止木炭塞住排出洞孔175。 在這方面，該“U”形造型擋板200具有用以防止木炭片塞住排出洞孔175的適當高度。

在低溫泵100的操作期間，擋板200防止大量的氣體通過排出洞孔175進入真空器皿，並且確保氣體在輻射護罩160周圍行進而被俘獲且凝結在主要凝結表面150上。該擋板200具有一個“U”形造型部位200c，該部位在排出洞孔175上方提供了一個大約0.090英吋的空隙。該擋板200也包括有熔接於底部表面170的第一以及第二臂部200a，200b。在一個實例之中，擋板200包括有一個從頂端到臂部200a，200b頂端的1.5英吋的長度並且具有0.02英吋的金屬厚度。該排出洞孔175較佳地也被最佳化及窄化，用以容許流體可以被排出，但是因為氣體將會接觸區段200c且被再次引導到如圖5A所示的主要凝結表面150，也用以防止氣體進入輻射護罩160之中。在另一個實例之中，擋板200可以放置成在排出洞孔175上方而在輻射護罩160外側，而不是如圖所示的在輻射護罩160內側。

在操作期間，可以防止大部分的氣體進入排出洞孔175(圖5A)，而不是被俘獲在主要凝結表面150處。除此之外，嘗試著前進通過洞孔175的氣體係被擋板200擋住，且接著被再次引導到輻射護罩160的內部表面而不是非主要抽吸表面25。此外，如圖4A所示，所示的容室的真空壓力係為相對於穩定被抽吸的公升的壓力，且處於1×10^－7 托爾的所需真空壓力。在圖4A中，大約有596公升被抽吸出來。

對照不具有“U”形造型擋板200的低溫泵的操作，圖4B顯示出在沒有圖4B中蓋住排出洞孔175的擋板200的情況下，被吸抽出之公升的壓力的繪圖。在此處，只有抽吸出288公升。很明顯的，針對此構造之壓力相對於被抽吸的公升係說明於圖4B之中。與具有擋板200的圖4A相較下，在圖4B中，有數個壓力峰值300a，300b，300c及300d。這些峰值的位置在於壓力從所需的1×10^－7 托爾的真空壓力增加到大約1×10^－6 托爾或更高處，而可能會影響到真空容室以及在其中的半導體製造處理操作。如可以察知的，“U”形造型擋板200防止氣體不適當地通過排出洞孔175而進入低溫泵100，且取代防止如圖4B所示之壓力峰值之將氣體引導到主要凝結表面150，反而是在同時亦允許可以進行再生作用或是將暖化的凝結液體排出輻射護罩160。此外，該擋板200亦防止可能會從陣列155掉落出的零星木炭片塊堵住排出洞孔175。

現在轉向圖8A及圖8B，其中係顯示出與不同的先前的低溫泵400’相比較之本揭示內容另一個以元件符號400表示的低溫泵實例。轉向圖8A，這個習知技術實例的低溫泵400’包括有一個具有一些擋板410’的第二階段405’。在這個習知技術的實例中，擋板410’的一個頂部板件415’係被分段成多個半圓形擋板區段或是一個第一擋板區段415a’及一個第二擋板區段415b’。每個擋板區段415a’，415b’都被連接到一個支架420(圖11)。支架420係如圖11所示地縱向地延伸，且連接到一個描述於授予Bartlett等 人的美國專利第4,555,907號之中的熱站台(未顯示於圖中)，此專利係以參考的方式整體加入本文之中。

現在轉向圖8A，一個會合部分係定位在第一擋板區段415a’與第二擋板區段415b’之間，而形成了一個空間430’或是介於其間的通道。可以觀察到的是，這個通道430’是位在介於第一擋板區段415a’與第二擋板區段415b’之間的會合部分處。在低溫泵400’的操作期間，該通道430’降低了可能會停留在低溫泵400’之區段415a’以及415b’上的凝結材料的整體容積。此外，這個通道430’會影響凝結在第一以及第二半圓形擋板區段415a’，415b’之頂部表面上的霜的形狀。如上文所描述的，該通道430’可能會導致霜的凝結，而形成延伸及聚集在第一以及第二半圓形擋板區段415a’，415b’上方的凝結材料的二個個別半圓形圓柱形塊件。這些塊件很明顯地在它們累積時並不會與彼此摻和。這個通道430’減少了低溫泵400’的容積，這是因為失去了介於區段415a’，415b’之間的空間。

現在轉向圖8B，這個實例的低溫泵400包括有一個大體上平面的單一圓形造型擋板415，而不是如圖8A所示的第一以及第二半圓形造型擋板415a’，415b’。在圖8B所示的實例中，該平面的單一圓形造型擋板415並不包括有通道430’，而是包括有一個在圖8A中通道430’所坐落的平坦表面430。這個額外的表面430增加了可能凝結在平面圓形造型擋板415上的霜的容積。此外，與圖8A的實例相較，此亦增加了致冷泵400的容積，同時保有相同的 尺寸以及小的佔地面積。

此外，任何凝結在平面造型擋板415上的任何的霜可以在圖8A中通道430’所坐落的位置中形成一個相當較大的圓柱形造型塊件的柱狀的霜。在除了前文提及的其他因素之中，這個圓柱形造型剖面的凝結的霜大體上是歸因於凝結在平面圓形造型擋板415之表面430上的霜的均勻分佈。

轉向圖7A到圖7C，其中顯示出包括有圖8B之圓形造型擋板415之主要凝結表面150的立體圖。如可以從該圖中看出的，霜F係形成一個緊密包裝且實心的圓柱形形狀。此外，相對於一個相似尺寸之具有如圖8A所示之通道430’的主要凝結表面，這個形狀增加了可能形成之凝結的霜F的容積量。已經觀察到的是，藉著將主要凝結表面150形成為具有平坦的圓形造型擋板415(圖8B)，連同其他所討論的因素，一個測試的低溫泵可以增加低溫泵的整體容積多於百分之五十。在一個實例之中，被抽吸的氣體的量可從大約650公升以增加到超過1,000公升。各種泵的構造是可能的且落入本揭示內容的範圍之內，且所說明的增加僅僅是說明性的，且並不會限制本揭示內容。

再次轉向圖8B，該大體上平面的單一圓形造型擋板415較佳地亦包括有一個凹口450。該凹口450可以是擋板415直交造型的切除部分。該凹口450較佳地提供介於擋板415與低溫泵400的較溫暖表面之間的一個空隙距離，該較溫暖表面係例如是連接到在大約標準溫度50到120度下之 輻射護罩(未顯示於圖中)的一個護罩455。擋板415’形成了主要抽吸表面150。護罩455比低溫泵400的主要抽吸表面150要溫暖許多。該凹口450提供了在正常操作期間以及在低溫泵400的循環期間可能形成在擋板415上的霜，而不需要接觸護罩455較為溫暖的區段。較佳地，該凹口450提供一個距離護罩455的大約0.25英吋的空隙。在本揭示內容的範圍之內，各種凹口的尺寸構造都是可能的。

轉向圖9，在另一個實例中，低溫泵900包括有一個延長部分910。該延長部分910以及一個連接到該延長部分910的護罩920係形成一個通道915，且如圖所示的，該延長部分910是在其頂部表面上或圍繞該護罩920。該延長部分910與該輻射護罩930以熱接觸，且在大約標準溫度100度下。護罩920係覆蓋住散熱裝置925的一個冷的汽缸922。現在轉向如圖10所示之通道的側視圖，該通道915係被形成為：通道915寬度相對於通道915長度的比率為大於或等於5。冷凍機第一階段的護罩920(圍繞散熱裝置925(圖9))以及汽缸922係與描述於授予Bartlett等人之美國專利第5,156,007號之中的相同，該專利案係整體以參考的方式加入本文之中。

如圖10所示，該通道915包括有一個長的窄特點，其係確保了將不會有氣體分子橫過通道915(圖9)。氣體分子將會沿著延長部分910的溫暖表面彈回。氣體分子也會沿著圍繞著熱站台925的護罩920彈回，且將會發生凝 結作用。長度對寬度的比率為大於5係確保了將不會有氣體分子進入第二階段的冷凍汽缸922的區域。由於消除了從汽缸922處發出的氣體，可以防止在汽缸922上以及壓力變動上的凝結作用。

現在轉向圖13，如圖9所示之與第一階段以熱相接觸的延長部分910並不需要是圓柱形的形狀，而是可以是如在圖13中所示之延長部分950的箱型形狀。延長部分950也可以如所需要地具有其他形狀。在這個實例中，該延長部分950大體上直交的造型。

延長部分950係藉著支架960接觸一個與第一階段以熱接觸的輻射護罩(未顯示於圖中)，因此該延長部分950的溫度大約與第一階段熱站台的溫度相同。此外，在這個實例中，如圖9所示的延長部分910並不需要如如圖9所示地放置在護罩920外側。圖13說明這些元件的定向可以是相反的，並且延長部分950可以放置在圖9之護罩920的內側。

現在轉向圖12A，在這個實例中，該護罩920大體上也是矩形的形狀。圖13的延長部分950係裝配於護罩920之中，該護罩920在此處為了說明之目的而被移除。現在轉向圖12B，其係說明了護罩920以及延長部分950的側視圖，該延長部分950係通過輻射護罩930以熱接觸第一階段(圖9)。

在這個實例中，護罩920的一個外部末端包括有一個展開端部955。展開端部955係與頂部擋板415的凹口450 (圖8B)相鄰。該展開端部955較佳地允許可以在擋板415以及護罩920上形成凝結物。該展開端部955亦提供一個增加的空隙距離，且此距離是從護罩920的展開端部955到延長部分950測量出來的。

這個空隙增加了可以形成在擋板415以及護罩920上的霜的量，而不需要容許凝結物接近、不然就是接觸、或是以熱的方式接觸延長部分950(其可能會形成排出的薄片)。該延長部分950係藉著輻射護罩930以及支架460(圖12B)而與該第一階段以熱相接觸並且是溫暖的，並且很可能會造成壓力脫羈。所示的展開端部955係具有在圖12A之中的一個轉向表面；然而，展開端部955並不需要是被轉向的，而是應該被形成為具有一個空隙距離，用以將沉積的霜從相當較為溫暖的延長部分950處分開。應該察知的是，由於製造公差以及元件在安裝期間的運動，應該小心來確保在每個低溫泵的安裝期間維持空隙。

轉向圖12A，其中所示的護罩920具有展開端部955，且藉著輻射護罩930而接觸第一階段的延長部分950係為了說明之目的而移除。該展開端部955係以角度A轉向離開該延長部分950(圖12B)。這樣係提供了一個分隔作用，用以防止霜接觸到藉著輻射護罩930與該第一階段以熱接觸的延長部分950(圖12B)。各種角度轉向構造都是可能的，且落入本揭示內容的範圍之內。

現在轉向圖14A，其中係顯示出根據另一個實例之低溫泵500的俯視圖。在這個實例中，濺鍍的護罩係被移除， 且顯示出陣列之主要抽吸表面550的切開視圖。在這個實例中，輻射護罩560係被形成為具有一個沒有清除洞孔的閉合表面565。輻射護罩560的這個閉合表面565係防止氣體從一個介於輻射護罩560與一個真空器皿570之間的位置處進入低溫泵500之中。此外，當泵500已達負載上限時，沒有霜會聚積且延伸離開任何清除洞孔，而霜在接觸較溫暖的表面(圖14B)時可能會變溫暖及昇華。如圖14B所示，一個凝結材料的螺圈1410可能會從如此的清除洞孔處延伸出來。可以藉著直接將氣體導入輻射護罩560與器皿570之間而產生清除作用。應該察知的是，除了到達容室的主要開口之外之在輻射護罩內部容積中的其他穿透的控制並不需要用與清除洞孔相同的方式受到控制。這可以藉著用以防止凝結材料的螺圈1410延伸離開開孔來避免壓力脫羈的適當閉塞而達成。

在圖14A的實例中，輻射護罩560也是一個閉合表面575，在該表面處的一個第三洞孔580係用一種密封劑來填充。第三洞孔580是一個二極體洞孔。第三洞孔580可以是用於通過輻射護罩560之電氣耦接的通道。通道580可以是用於耦接到低溫泵的電子元件，像是一個感測器或類似物。在安裝期間，第三洞孔580係以一種適當材料填充，用以提供閉合表面或是防止氣體從不想要的方向進入低溫泵及防止霜在操作期間聚積通過該洞孔的一個閉塞部575，用以避免壓力脫羈。現在轉向圖14B，其中係顯示出從第二階段陣列1400處延伸出來的第一以及第二凝結材 料螺圈1405，1410的視圖。當氣體的流動路徑未受到控制、或是當這些其他流動路徑並未被閉塞時，這種霜將會聚積或是增加。

現在轉向圖15A，其中說明了習知技術低溫泵之關於所抽吸出的公升的恢復壓力的繪圖。如圖所示，容室的恢復壓力較佳地是如所需要的為大約1×10^－7 托爾。已經觀察到的是，先前技術的低溫泵的操作經驗顯示出，壓力脫羈將會以接近每50,000次半導體晶圓處理循環一次的頻率發生。然而，這些壓力脫羈(其中壓力係從所需的真空壓力增加到大約1×10^－5 托爾)可能會有不利的結果。如可以在圖15B及圖15C之壓力相對於時間的放大視圖中看出的，可以觀察到的是容室壓力將會需要時間來恢復到大約1×10^－7 托爾的所需真空壓力。如所示的，恢復的時間可能是可能會中斷容室運作的大約10分鐘到大約6分鐘。本揭示內容的低溫泵提供了沒有害的壓力脫羈且擴張了低溫泵的整體容積。

現在轉向圖16到圖19，其中顯示出本揭示內容的另一個實例，其係說明了本發明低溫泵10用以消除壓力脫羈的另一個特點。在這個實例中，該低溫泵10包括有一個具有一個特點的表面，該特點係用以減小凝結在非主要凝結表面上之沉積物的“形成破裂”的應力。低溫泵10的非主要凝結表面25包括有先前在上文中描述的那些，像是形成在第二階段陣列或其他表面上的支架25(圖5C)。在這個方面，並不允許平面薄膜聚集成為一個臨界厚度， 在該厚度處，形成破裂的應力係足以承受碎裂作用。此高應力可能會打破平面薄膜以形成薄片。在這個方面，現在轉向圖16及圖17，表面1600可以包括有一些凸出的突出物1605，且每個突出物1605都具有從該表面1600處開始延伸的高度1615。該等突出物1605包括有如圖所示之一個對中地坐落的開孔1610，且可以配置成預定的圖案或是一些偏移彼此的行列。該等突出物1605每個大體上都是圓柱形形狀且具有一個平坦基部。

在另一個實例之中，該表面1600可以被形成為具有一個蜂巢圖案、或是為實心且不包括有任何開孔的突出物。形成在一個非主要凝結表面1600上的沉積氣體將會聚積、不然就是被沉積而具有一個減小的厚度及/或一個不連續表面。這些中空的突出物1605係在該表面上配置，且包括有一個具有圖案的配置。因為霜是沉積在該等突出物1605以及在該表面1600上，該圖案係顯示於圖16之中且控制了平面薄膜的一個厚度。該圖案並不容許霜聚積成會形成平面薄膜或產生形成破裂之應力之一個足夠大的厚度。在另一個實例之中，該表面1600可以包括有一個用以減小該形成破裂之應力的表面。現在轉向圖18及圖19，其中係說明了另一個表面特點，該特點係減小了在沉積的平面薄膜上以及聚集在表面1600上之形成破裂的應力。

在這個實例中，一些“L”形形狀的支架1800可以定位在該表面1600上。在製造期間，該等支架1800可以藉著熔接操作或是藉著壓印操作而形成在該表面1600上。 在另一個實例之中，該等支架1800可以被翻新成一個現有的低溫泵。各種將形成破裂的應力減小到最小程度的構造都是可能的且落入本揭示內容的範圍之內。該等支架1800可以定位成在該表面1600上的一些圖案或是行列，或是替代地可以像是如圖16所示的是交錯配置的。

現在轉向圖19，該等支架1800的剖面視圖係顯示出每個支架1800都可以包括有一個矩形頭部1805，該頭部係被連接到一個主體1810，使得該頭部1805可以延伸於表面1600上方。該頭部1805大體上是矩形的形狀，且大體上比主體1810的剖面更厚。因為凝結的霜係聚積在該表面1600上，這個特點控制了平面薄膜的厚度。在另一個實例之中，該頭部1805以及該主體1810可以被形成為如同被連接到表面1600之一體的單元式構件。在另一個實例之中，頭部1805、主體1810以及表面1600也可以被製造成如同一個一體的構件。

在一個實例之中，該等非主要凝結表面可以形成為具有一個被連接到表面1600的金屬線柵格。在另一個實例之中，該等非主要凝結表面1600可以被壓印有一個形成在該等非主要凝結表面1600上的圖案。在另一個實例之中，該等非主要凝結表面1600可以被壓印有一個形成在該等非主要凝結表面1600上的蜂巢圖案。替代地，該圖案可以包括有不規則形狀的圖案、一些三角形、或是一個粗糙表面的圖案。應該察知的是當凝結的物質聚積時藉著減小沉積平面薄膜的厚度來減小在該平面薄膜中之形成破 裂的應力的任何圖案都可以與本揭示內容一起使用。各種表面構造都是可能的，且落入本揭示內容的範圍之內。在另一個實例之中，圖18及圖19實例的支架1800可以是彎折的、曲線狀的或是在朝向表面1600的方向中傾斜，用以進一步防止平面薄膜聚積。

現在轉向圖20A到圖20I，其中顯示出用於降低形成破裂應力的一些不同表面圖案。在圖20A及圖20B之中，該圖案可以包括有突出物2000，該等突出物2000係被連接到大體上圓柱形形狀且為堅實的表面1600且可以被建構成筆直的行列(圖20B)或是交錯配置的構造(圖20A)。替代地，該等突出物2000可以被形成為大體上方形的(圖20C)、或是一些配置成交錯排列的行列(圖20D)或是定位於筆直行列之中(圖20E)之矩形的突出物2000。在又另一個替代的實例中，該等突出物200可以被形成為一些六個側邊的多邊形形狀突出物2000(六角形形狀)。如圖20F所示，該等突出物2000整體地會形成一個蜂巢圖案。

現在轉向圖20G及圖20H，應該察知的是二個或更多個不同尺寸以及形狀的突出物以被置在表面1600或是一個第一突出物2000a及一個第二突出物2000b。如圖所示，該第一突出物2000a可以是八角形形狀的突出物，而該第二突出物2000b可以是圓形的。這些突出物係被簡單地顯示，且可以使用用以減少形成破裂的應力的任何形狀或是尺寸，且係落入本揭示內容的範圍之內。在另一個實例之 中，第一以及第二突出物2000a，2000b可以是相同形狀的突出物，然而係包括有不同的尺寸。現在轉向圖20I，該等突出物2000c可以包括有各種形狀，像是橢圓形形狀，或是在該項技術中已知的任何其他多邊形形狀，或甚至是不規則形狀。轉向圖20J，其中說明了定位在一個表面1600上之突出物2000的構造。在這個實例中，所示的該等突出物每個都是大體上圓柱形的形狀。然而，每個突出物2000可以用垂直方式從另一個突出物處分開一個固定距離，而從相鄰的一個行列處分開另一個距離。此外，該等突出物2000可以被建構成從一個橫向邊緣2010處分隔開在該表面1600上的一個預定量。

現在轉向圖21A到圖21D，其中係說明了用於防止霜的薄片排出以及昇華來防止壓力脫羈之低溫泵的另一個實例。在這個實例中，該低溫泵包括有一個具有一個頂部板件2100的陣列，為了說明的目的，所示的頂部板件2100係從圖12的其餘陣列處分隔開。在這個實例中，該頂部板件2100係如同前文所描述地以一種堅實的方式形成。這是有利的，因為係容許於霜可以聚積在其一個頂部側邊2105而沒有任何的接合，此係增加了頂部板件2100的容積，或是可以凝結在該頂部板件上的霜的量。

轉向圖21B，該頂部板件2100被形成為具有一個第一半圓形區段2110以及一個第二半圓形區段2115。當霜沉積在該頂部板件2100上時(藉著第一以及第二半圓形區段2110，2115形成)，霜將會大體上形成並不會隨著時 間經過而摻和的一個第一圓柱霜構造以及一個分開的第二圓柱霜構造。當低溫泵正在運作時，由於像是在該容室之中的機器人裝置、或是該等二個階段冷凍機的數個元件的緣故，該低溫泵可能會遭受到稍微的或是不變的震動作用。在這個方面，第一圓柱霜構造以及第二圓柱霜構造可以用間歇性的方式接觸。這種接觸可能會導致薄片從第一或是第二霜構造處被排出，該薄片可以在稍後昇華並且導致前文所討論的壓力脫羈。

現在再次轉向圖21B到圖21D，本揭示內容的低溫泵補救了這個問題，因為頂部板件2100包括有一個連接構件2120，其係將第一半圓形區段2110連接到第二半圓形區段2115。該連接構件2120係以機械的方式耦接第一以及第二半圓形區段2110，2115來禁止介於第一與第二半圓形區段2110，2115之間的相對動作，用以防止第一霜構造以及第二霜構造在震動期間彼此相接觸而在接觸時形成薄片。在圖21B的實例鐘，該連接構件2120包括有第一區段2110在第二區段2115上方的一個重疊部分。或者，該連接構件2120可以包括有第二區段2115在第一區段2110上方的一個重疊部分。

在一個實例之中，該連接構件2120可以是一個支架2125(圖21C)。該支架2125係配置在介於第一與第二半圓形區段2110，2115之間的接合部分處。在低溫泵的其他元件、或其他機械裝置的震動期間，該支架2125較佳地禁止了第一以及第二半圓形區段2110，2115的相對動 作。在圖21D所示之本揭示內容的另一個實例之中，第一以及第二半圓形區段2110，2115可以連接於彼此，使得第二半圓形區段2115是配置在第一半圓形區段2110下方。或者，該第一半圓形區段2110可以配置在第二半圓形區段2115(未顯示於圖中)下方。各種構造係可能的且落入本揭示內容的範圍之內。

在又另一個實例之中，主要抽吸表面可以被製做成具有一個以剛性的方式連接到一個適當表面的支撐結構(未顯示於圖中)。該支撐結構可以使得霜不容易受到震動或來自其他元件的動作的影響，並且使用一個濕潤裝置(未顯示於圖中)或相似元件而被隔絕，用以防止沉積在主要抽吸表面上的霜接觸到低溫泵的其他表面、不然就是頂抵著低溫泵的其他表面震動，或是接觸到其他的霜。在又另一個實例之中，第一半圓形區段2110以及第二半圓形區段2115可以用其他方式被連接，用以防止沉積的霜的相對運動。該第一半圓形區段2110可以藉著一個熔接操作、或是一個不同的互相鎖定界面而被連接到第二半圓形區段2115，如圖21C所示的。在另一個實例中，該頂部板件211(可以被製做成多於二個的區段，且替代地可以包括有被連接一個第二區段的一個第一區段，該第二區段係被連接到一個第三區段。每個區段都可以被連接於彼此，用以防止或抑制形成在第一到第三區段上的圓柱形霜(未顯示於圖中)的相對動作。各種構造是可能的且落入本揭示內容的範圍中。

雖然已經參照本發明的示範性實例特別顯示及描述本發明，那些熟習該項技術的人士將會了解的是，可以在不偏離由隨附申請專利範圍所涵蓋之本發明範圍的情況下進行各種形式以及細節的修改。

F‧‧‧霜

10‧‧‧低溫泵

15‧‧‧主要凝結表面

20‧‧‧陣列/頂部板件

25‧‧‧支架/非主要凝結表面

30‧‧‧真空器皿

35‧‧‧輻射護罩

40‧‧‧環形空間

45‧‧‧排出洞孔

50‧‧‧氣體

55‧‧‧霜

100‧‧‧致冷泵

105‧‧‧真空器皿

110‧‧‧凸緣

115‧‧‧前方開口

120‧‧‧指部

125‧‧‧圓柱形部位

130‧‧‧馬達

135‧‧‧第一階段散熱裝置

140‧‧‧第二散熱裝置

150‧‧‧主要抽吸表面

155‧‧‧擋板

160‧‧‧輻射護罩

165‧‧‧開口

170‧‧‧底部表面

175‧‧‧排出洞孔

200‧‧‧擋板

200a‧‧‧第一臂部

200b‧‧‧第二臂部

200c‧‧‧“U”形造型部位/區段

300a‧‧‧壓力峰值

300b‧‧‧壓力峰值

300c‧‧‧壓力峰值

300d‧‧‧壓力峰值

400‧‧‧低溫泵

400’‧‧‧低溫泵

405’‧‧‧第二階段

410’‧‧‧擋板

415‧‧‧圓形造型擋板

415’‧‧‧頂部板件/擋板

415a’‧‧‧第一擋板區段

415b’‧‧‧第二擋板區段

420‧‧‧支架

430‧‧‧平坦表面

430’‧‧‧空間/通道

450‧‧‧凹口

455‧‧‧護罩

460‧‧‧支架

500‧‧‧低溫泵

550‧‧‧主要抽吸表面

560‧‧‧輻射護罩

565‧‧‧閉合表面

570‧‧‧真空器皿

575‧‧‧閉合表面/閉塞部

580‧‧‧第三洞孔

900‧‧‧低溫泵

910‧‧‧延長部分

915‧‧‧通道

920‧‧‧護罩

922‧‧‧汽缸

925‧‧‧散熱裝置/熱站台

930‧‧‧輻射護罩

950‧‧‧延長部分

955‧‧‧展開端部

960‧‧‧支架

1400‧‧‧第二階段陣列

1405‧‧‧第一凝結材料螺圈

1410‧‧‧第二凝結材料螺圈

1600‧‧‧表面

1605‧‧‧突出物

1610‧‧‧開孔

1615‧‧‧高度

1800‧‧‧支架

1805‧‧‧矩形頭部

1810‧‧‧主體

2000‧‧‧突出物

2000a‧‧‧第一突出物

2000b‧‧‧第二突出物

2000c‧‧‧突出物

2010‧‧‧橫向邊緣

2100‧‧‧頂部板件

2105‧‧‧頂部側邊

2110‧‧‧第一半圓形區段

2115‧‧‧第二半圓形區段

2120‧‧‧連接構件

2126‧‧‧支架

從以下顯示於隨附圖式中之本發明示範性實例之更加詳細的描述，上文的說明將會變得明顯，在隨附圖式中，在所有的不同視圖中，相同的元件符號係表示相同的元件。該等圖式並不需要依照比例繪示，而是可以在所說明的本發明實例上進行強調。

圖1說明了在低溫泵之一個非主要凝結表面上之一種純凝結氣體的薄的薄膜沉積，且已凝結的材料係顯示出一些使薄膜變成薄片的破裂；圖2說明了在低溫泵之一個非主要凝結表面上之一種凝結氣體混合物的薄的薄膜沉積，且已凝結的材料顯示出嚴重的薄膜破裂以及可能會產生壓力脫羈的薄片的形成；圖3A到圖3C說明了沉積在一個低溫泵表面上的薄膜，且該薄膜係具有內部的應力；圖3D到圖3F說明了一些針對一個薄膜在正常的情況下所觀察到的破裂圖案；圖4A說明了第一實例的壓力圖，其係顯示出被抽吸的容室具有固定的1×10^－7 托爾的恢復真空壓力；圖4B說明了抽吸容室的壓力圖，該容室具有1×10^－7 托爾的真空壓力以及數個歸因於薄片破裂及昇華的壓力脫 羈；圖5A說明了根據第一實例之低溫泵的側視圖，該低溫泵包括有一個用以防止氣體流過一個排出洞孔的擋板；圖5B說明了連同真空器皿之低溫泵的切開視圖，且濺鍍的板件係被移除來顯示出一個用於從一個環形空間處流動的氣體的不利路徑，該環形空間係介於該真空器皿與向上通過一個在輻射護罩中的排出洞孔之間；圖5C說明了圖5B之排出洞孔的放大視圖；圖5D說明了在一個由輻射護罩以及真空器皿所界定出的環形空間中的不利氣體流動路徑；圖6說明了一個包括有一個擋板之輻射護罩的立體圖，該擋板係配置在一個具有最佳化尺寸的排出洞孔，用以防止氣體流動到低溫泵的非主要凝結表面；圖7A說明了在主要凝結表面上之圓柱狀霜的形成的早期階段立體圖；圖7B說明了主要凝結表面上之最大容積之圓柱狀霜的立體圖；圖7C說明了延伸通過一個濺鍍護罩之圓柱形霜的視圖；圖8A說明了習知技術主要凝結表面，該表面包括有一個具有一個頂部板件的陣列，該頂部板件具有一個介於第一以及第二半圓形板件之間的間隔；圖8B說明了具有一個單元式頂部板件以及凹口的陣列； 圖9說明了形成一個第二階段通道之習知技術護罩的視圖；圖10說明了圖9之一個通道的側視圖；圖11說明了圖8A護罩之另一個實例的側視圖；圖12A說明了包括有一個護罩之陣列的切開視圖，該護罩具有一個展開的端部；圖12B說明了具有展開端部的護罩的剖面視圖；圖13說明了第二階段陣列組件的切開視圖，該第二階段陣列組件包括有第二階段護罩及第一階段延長部分；圖14A說明了根據本揭示內容之實例之低溫泵的俯視圖，其中一個濺鍍護罩係被移除，且該低溫泵包括有一個輻射護罩，其中一個清除洞孔係被移除且一個二極體電線洞孔係被密封而關閉；圖14B說明了一種不利構造，其具有從第二階段陣列處延伸的第一以及第二螺旋狀的霜；圖15A說明了通過一個抽吸循環之經歷數次晶圓操作之容室恢復壓力的繪圖，其中係有造成恢復時間不足的壓力脫羈；圖15B以及圖15C說明了在圖15A發生壓力脫羈處之壓力對於時間的繪圖；圖16以及圖17說明了用於降低形成破裂的應力之一個表面的俯視圖以及側視圖；圖18以及圖19說明了根據另一個實例用於降低形成破裂的應力之一個表面的俯視圖以及側視圖； 圖20A到圖20I說明了一些表面突出物的數種不同構造，該等突出物係用於降低沉積在表面上之平面薄膜的形成破裂的應力；圖20J說明了配置在一個表面上之突出物的構造，其中係有一個介於一個橫向邊緣與該等突出物之間的邊緣空間；以及圖21A到圖21D說明了用於陣列之一個頂部板件的數種構造，其係將壓力脫羈減少到最小的程度並且保護霜不受到震動的影響。

100‧‧‧致冷泵

105‧‧‧真空器皿

110‧‧‧凸緣

115‧‧‧前方開口

120‧‧‧指部

125‧‧‧圓柱形部位

130‧‧‧馬達

135‧‧‧第一階段散熱裝置

140‧‧‧第二散熱裝置

150‧‧‧主要抽吸表面

155‧‧‧擋板

160‧‧‧輻射護罩

165‧‧‧開口

175‧‧‧排出洞孔

200‧‧‧擋板

Claims (59)

1. 一種在一個真空器皿與一個輻射護罩之間引導流動、用以控制凝結物的薄膜生成之位置的方法，該方法包含有：阻礙來自於界定於該真空器皿與該輻射護罩之間之環形空間透過一個在該幅射護罩中的洞孔的流動；以及再次將該流動從該洞孔引導到一個主要抽吸表面；以及將氣體凝結在主要抽吸表面處來形成霜。
2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其更包含有阻礙來自於一個輻射護罩下方的流動。
3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其更包含有阻礙來自於一個輻射護罩之一側的流動。
4. 如申請專利範圍第1項的方法，其中在該輻射護罩中之洞孔上方的一個擋板阻礙了來自該環形空間的流動。
5. 一種低溫泵，其係包含有：一個冷凍機，其係具有至少第一以及第二階段；一個輻射護罩，其係圍繞著該第二階段且以熱與該第一階段相接觸，該輻射護罩包括有一個排出洞孔，用以在再生期間允許流體橫過該排出洞孔；一個主要抽吸表面，其係支撐著與該第二階段以熱相接觸的吸附劑並且具有一個第二階段陣列，該第二階段陣列包括有一個主要凝結表面、具有吸附劑的受到保護的表面以及非主要凝結表面；以及 一個配置在該排出洞孔上方並且被直接連接到該幅射護罩的擋板，該擋板係再次引導氣體離開橫過該排出洞孔，用以防止該氣體凝結在一個非主要凝結表面上，該擋板係引導氣體以凝結在該主要凝結表面上。
6. 如申請專利範圍第5項所述的低溫泵，其中該擋板大致上為“U”形造型。
7. 如申請專利範圍第5項所述的低溫泵，其中該擋板包括有一個被連接到該輻射護罩的一個底部表面的第一臂部及一個被連接到該底部表面的第二臂部、以及一個被連接到該等第一以及第二臂部的中間區段。
8. 如申請專利範圍第5項所述的低溫泵，其中該擋板是彎曲的，用以允許致冷的液體可以在低溫泵的再生期間橫過該排出洞孔。
9. 如申請專利範圍第5項所述的低溫泵，其更包含有一個在該輻射護罩之一個橫側壁部之中的洞孔，該洞孔係被建構成用以允許有一個通過該洞孔的電氣連接，該洞孔係被閉塞住。
10. 如申請專利範圍第5項所述的低溫泵，其中該排出洞孔大體上是圓形的，並且具有一個尺寸，該尺寸係被最佳化以防止氣體通過該洞孔而凝結在該等非主要凝結表面上。
11. 如申請專利範圍第5項所述的低溫泵，其中該輻射護罩包括有一個面對著該主要抽吸表面的內部表面、及一個外部表面，其中該擋板係被連接到該內部表面或是該外 部表面。
12. 如申請專利範圍第5項所述的低溫泵，其中該擋板係藉著一個結合作用而被連接。
13. 如申請專利範圍第5項所述的低溫泵，其中該輻射護罩包括有一個面對著該主要抽吸表面的圓柱形表面，並且其中該圓柱形表面對於氣體流動是不能滲透的。
14. 如申請專利範圍第5項所述的低溫泵，其中該輻射護罩包含有一個開口、以及一個不具有開孔的堅實側壁，用以防止氣體在除了通過用於抽吸之開口之外在一個方向中進入輻射護罩。
15. 一種被建構成用於與一個低溫泵一起使用的輻射護罩，該輻射護罩係包含有：一個殼體，該殼體包括有一個底部、以及一個被連接到該底部的橫側壁部，該殼體具有一個足以保持該低溫泵之一個主要抽吸表面的容積；一個坐落在該底部上的排出洞孔，用以允許致冷液體以及氣體可以在一個再生操作期間橫過該排出洞孔；以及一個擋板，其係覆蓋住該排出洞孔、被直接連接到該輻射護罩的殼體且被建構成用以將氣體轉向離開而不會通過該排出洞孔進入該輻射護罩，且該擋板係藉著將氣體引導到該低溫泵的一個主要抽吸表面而被抽吸在一個非主要表面上。
16. 一種低溫泵，其係包含有：一個具有至少第一以及第二階段的冷凍機，前述的第 二階段包括有一個汽缸；一個輻射護罩，其係圍繞著該第二階段並且與該第一階段以熱相接觸；一個第二階段汽缸護罩，其係與該第二階段的最冷的區段以熱相接觸並且圍繞著該汽缸；一個通道，其在該汽缸護罩與一個延長部分之間具有大致上均勻的溫度差異，該延長部分係藉著輻射護罩與該第一階段以熱相接觸，使得可以確保分子與汽缸護罩的冷表面的碰撞以及在該冷表面上的凝結物，用以緊密地將該等氣體分子結合到該汽缸護罩以及防止在該第二階段冷凍機汽缸上的凝結物；以及該汽缸護罩包括有一個端部，該端部係坐落成與該延長部分相鄰，該端部包括有一個展開部分，該展開部分提供的一個介於該延長部分與該汽缸護罩之間的空隙，該空隙係適用於防止在該端部處的霜接觸該延長部分。
17. 如申請專利範圍第16項所述的低溫泵，其中該空隙為大約0.25英吋。
18. 如申請專利範圍第16項所述的低溫泵，其中該汽缸護罩係圍繞著該延長部分。
19. 如申請專利範圍第16項所述的低溫泵，其中該延長部分包括有至少二個表面，且該等二個表面大體上垂直於彼此。
20. 如申請專利範圍第16項所述的低溫泵，其更包含有一個與該第二階段以熱相接觸的主要抽吸表面，該主要抽 吸表面包括有一個具有一個頂部擋板的擋板陣列，該頂部擋板是一個單元式構件，該單元式構件係被建構成容許霜的均勻分佈。
21. 如申請專利範圍第20項所述的低溫泵，其中該頂部擋板包括有一個凹口，該凹口提供了一個空隙，用於霜可以聚積而不會接觸圍繞的表面。
22. 如申請專利範圍第21項所述的低溫泵，其中該凹口大體上是直交的並且坐落成與該延長部分相鄰。
23. 如申請專利範圍第21項所述的低溫泵，其中該凹口提供了一個介於該延長部分與該頂部擋板之間之大約0.25英吋的空隙距離。
24. 如申請專利範圍第16項所述的低溫泵，其中通道長度相對於通道寬度的比率係大於或大約等於5。
25. 如申請專利範圍第16項所述的低溫泵，其中延長部分包括有一個支架，該支架係將該延長部分連接到該輻射護罩，並且與該第一階段以熱相接觸。
26. 如申請專利範圍第20項所述的低溫泵，其更包含有被支撐在至少其中一個擋板上的一種吸附劑。
27. 一種低溫泵，其係包含有：一個冷凍機，其係具有至少第一以及第二階段；一個輻射護罩，其係圍繞著該第二階段且以熱與該第一階段相接觸；一個主要抽吸表面，其係支撐著與該第二階段以熱相接觸的吸附劑，該主要抽吸表面包括有一個主要凝結表 面、具有吸附劑的受到保護的表面、以及非主要凝結表面；以及該等非主要凝結表面包括有一個表面，該表面係被建構成當氣體被沉積在該等非主要凝結表面上時，降低在該等凝結的沉積物中之形成破裂的應力。
28. 如申請專利範圍第27項所述的低溫泵，其中該表面產生了一個低應力的沉積薄膜。
29. 如申請專利範圍第27項所述的低溫泵，其中該表面抑制了一個連續的沉積薄膜的形成。
30. 如申請專利範圍第27項所述的低溫泵，其中該表面包括有在非主要凝結表面上的一個圖案。
31. 如申請專利範圍第27項所述的低溫泵，其中該表面包括有複數個具有一個特點的突出物，該特點係從由一個洞孔或一個彎折部所組成的群組中所選擇出來的。
32. 如申請專利範圍第27項所述的低溫泵，其中該低溫泵的非主要凝結表面包括有一個具有一個突出物的平面表面。
33. 如申請專利範圍第27項所述的低溫泵，其中該輻射護罩包括有一個密封的電氣饋送穿孔。
34. 如申請專利範圍第27項所述的低溫泵，其中該輻射護罩包括有一個閉塞部，一個清除洞孔係在該閉塞部處坐落在該輻射護罩上。
35. 如申請專利範圍第27項所述的低溫泵，其中該輻射護罩包括有一個坐落在該排出洞孔上方的擋板，用以將氣 體從非主要凝結表面再次引導到主要凝結表面。
36. 如申請專利範圍第27項所述的低溫泵，其中當氣體係被沉積在非主要凝結表面上時，該表面形成了一個非連續的薄膜。
37. 如申請專利範圍第27項所述的低溫泵，其中該主要凝結表面包括有一個凹口，用以防止凝結物以熱接觸正處於與該輻射護罩接觸的表面，其中該等表面係為標準溫度大約100度。
38. 如申請專利範圍第25項所述的低溫泵，其中該表面形成了一個具有不均勻厚度的沉積薄膜，其中該不均勻的薄膜厚度防止了薄膜的破裂。
39. 一種低溫泵，其係包含有：一個冷凍機，其係具有至少第一以及第二階段；一個輻射護罩，其係圍繞著該第二階段且以熱與該第一階段相接觸；一個第二階段陣列，其係支撐著與該第二階段以熱相接觸的吸附劑；以及該主要抽吸表面包括有一個頂部板件，該頂部板件係被分段成至少一個第一區段以及一個第二區段，該第一區段以及該第二區段係藉著一個剛性連接部而結合，該剛性連接部防止了形成在該第一區段以及該第二區段上的沉積凝結物的相對運動。
40. 如申請專利範圍第39項所述的低溫泵，其中該第一區段以及該第二區段係藉著一個支架、一個互鎖界面的至 少其中之一而結合、或是藉著一個熔接部而結合。
41. 如申請專利範圍第39項所述的低溫泵，其中該頂部板件係被建構成用以容許霜均勻地分佈在該頂部板件的一個頂部平面表面上。
42. 如申請專利範圍第39項所述的低溫泵，其中該頂部板件包括有一個在該頂部板件之一個徑向側邊中的凹口，該凹口係被建構成用以防止凝結物接觸一個處於與該輻射護罩以熱相接觸的延長部分。
43. 如申請專利範圍第42項所述的低溫泵，其中該凹口大體上為直交的造型。
44. 如申請專利範圍第39項所述的低溫泵，其中該頂部板件包括有與該第二區段部分重疊的第一區段。
45. 如申請專利範圍第39項所述的低溫泵，其中該第二區段係部分重疊該第一區段。
46. 如申請專利範圍第39項所述的低溫泵，其中該頂部板件係從至少三個或更多個區段製做成，且該等至少三個或更多個區段係以機械的方式耦接於彼此，用以抑制相對的動作。
47. 如申請專利範圍第39項所述的低溫泵，其中該頂部板件包含有比二個更多的部件，該等部件係被連接以防止形成在該等部件上的沉積凝結物的運動。
48. 一種控制在一個主要抽吸表面上之凝結物的增長的方法，該主要抽吸表面係由一個第一區段以及一個第二區段所形成的，該方法包含有： 阻礙來自一個環形空間的透過一個在幅射護罩中之洞孔的流動，該環形空間係被界定在真空器皿與該輻射護罩之間；再次將流動從該洞孔引導到從第一區段以及第二區段所形成的主要抽吸表面；將氣體凝結在該主要抽吸表面處來形成厚的霜；以及以一種剛性方式將該第一區段以及該第二區段機械地耦接於彼此，用以在操作期間防止沉積在該第一區段上的凝結物移動以及接觸沉積在該第二區段上的凝結物。
49. 一種低溫泵，其係包含有：一個冷凍機，其係具有至少第一以及第二階段；一個輻射護罩，其係圍繞著該第二階段且以熱與該第一階段相接觸；一個第二階段陣列，其係支撐著與該第二階段以熱相接觸的吸附劑，該第二階段陣列包括有一個主要凝結表面、具有吸附劑的受保護表面、以及非主要凝結表面；以及至少一個用以將在該等非主要凝結表面上的凝結物減少到最小程度的第一結構、或是一個用以當氣體被沉積在該等非主要凝結表面上時將凝結物的沉積中的形成破裂的應力減小到最小程度的第二結構。
50. 如申請專利範圍第49項所述的低溫泵，其中該第二結構是一個具有一個特點的表面，該特點係從由一個突出物、一個中空突出物、一個彎折突出物、或是以上突出物 的一個組合所構成的群組中選擇出來的。
51. 如申請專利範圍第49項所述的低溫泵，其中該第一結構包括有至少一個與一個洞孔相連結的閉塞部，該洞孔係被形成為通過一個輻射護罩，該閉塞部係在操作期間再次引導氣體且允許流體可以在再生期間橫過該閉塞部。
52. 如申請專利範圍第49項所述的低溫泵，其中該主要抽吸表面包括有一個係一個單元式構件的頂部板件。
53. 如申請專利範圍第49項所述的低溫泵，其中該主要抽吸表面包括有一個具有一個第一區段以及一個第二區段的頂部板件，該第一區段及該第二區段係以一種剛性方式連接，用以防止沉積在該第一區段上的凝結物移動以及接觸到沉積在該第二區段上的凝結物。
54. 如申請專利範圍第49項所述的低溫泵，其中介於凝結物沉積與處於與一個第一階段表面相接觸的表面之間的接觸係被減少到最低的程度。
55. 一種低溫泵，其係包含有：一個冷凍機，其係具有至少第一以及第二階段；一個輻射護罩，其係圍繞著該第二階段且以熱與該第一階段相接觸；一個第二階段陣列包含有主要凝結表面、具有吸附劑的受到保護的表面、以及非主要凝結表面，主要凝結表面包含有一個平面表面，該平面表面係被建構成用於整體均勻地分佈已經凝結的材料。
56. 如申請專利範圍第55項所述的低溫泵，其中該表面 是一個大體上是水平的平坦頂部板件。
57. 如申請專利範圍第56項所述的低溫泵，其中該頂部板件包括有一個在該頂部板件之一個徑向側邊之中的凹口。
58. 如申請專利範圍第55項所述的低溫泵，其中該頂部板件係允許霜可以用一種大體上圓柱形的方式分佈在該頂部板件上。
59. 一種防止在一個容室中的壓力脫羈的方法，該方法包含有：從該容室抽吸氣體來形成凝結氣體；以及防止凝結氣體形成有一個內部應力構造，該構造係會產生薄片，並且被排出的薄片的自發性溫暖作用係繪導致壓力脫羈。