组合低温泵/吸气泵及其再生方法 本发明涉及一种真空系统，特别是涉及一种与半导体制造设备一起使用的低温泵真空系统。
低温泵通常与半导体制造设备一起使用。例如，在物理蒸敷法(PVD)系统中，低温泵用于将工作腔抽吸到一般约10-8乇。低温泵必须能够完成这项工作且不能将一定量污染物带入工作腔。
在图1中，已知低温泵10通过闸阀装置16与工作腔14的口12相通。工作腔14例如可以是一个PVD工作腔。低温泵还用于抽吸其它形式的半导体制造设备的腔。低温泵10通常包括一个大致呈圆柱形的外壳18，该外壳18具有被凸缘22围绕的进口20。
低温泵10带有进口管道24和排出管道26。进口管道24向低温泵10的腔28敞开并通常带有闸阀34。进口管道24使得清除气体(例如氩气)能够进入腔28。排出管道26和泵32使得腔28中的气体能够排出。
低温泵10的腔28中设置有多个人字形板36a、36b、36c和36d。这些人字形板用于分散流进腔28中的进口20中的气体，并包括一个80°K的冷凝阵列或者“80°K阵列”。该80°K阵列的作用将在下文讨论。另外，在低温泵10的腔28中设置有多个一般以序号37表示的倒置杯形物。这些倒置杯形物包括一个“15°K阵列”，也会在下文讨论。15°K阵列和80°K阵列被圆柱形80°K辐射罩39围绕，15°K阵列由冷头液压缸41支撑。冷头液压缸41在进口43a接收供应给它的受压氦气，并从出口43b排出氦气。当接收受压氦气时，该冷头液压缸41将15°K阵列冷却至约15°K，并冷却支撑在冷头液压缸41上的80°K和15°K阵列37至约80°K。即，15°K阵列被冷却到液氦左右的温度，80°K阵列被冷却到液氮左右的温度。
应注意到，低温泵10通常包括一个15°K阵列和一个80°K阵列。该15°K阵列一般呈倒置的杯形，其下侧带有活性炭，并被冷头液压缸41深冷到约15°K，使得活性炭通过化学吸收作用“抽吸”轻的气体，即氦、氢和氖。80°K阵列通常呈同心的金属人字形板状，即人字形板36a-36d，它用于通过化学吸收作用抽吸较重的气体，例如氮、氧、一氧化碳和二氧化碳等。
一种新的或者可再生的低温泵是非常有效的，它能够形成约10-8乇的超高纯度真空。由低温泵10达到的极限真空度通常受到该泵抽吸氢气(H2)能力地限制。低温泵10的15°K阵列抽吸氢气相对较慢，使得氢在工作腔14中积聚成半导体片上的薄片。氢与15°K阵列的倒置杯形物37下侧活性炭的接触情况在很大程度上取决于波纹路径长短，较短路径会在活性炭表面和工作腔14之间形成很差的“传导性”。这种无法有效吸收氢气的情况是PVD机器的一个特殊问题，H2会“溅射’到薄片上，从而降低了薄片的质量。
由于从腔14的不锈钢壁除气并通过新电镀的铝等金属层上水的分解，在工作腔14中持续地产生氢气。因为15°K阵列在去除这些氢气时相对低效，所以它很快饱和，需要“再生”。同样，当80°K阵列充满较重气体后，也需要“再生”。这通常通过停止冷头液压缸41来实现，使低温泵10达到室温(约25℃)。在室温下，滞留在15°K和80°K阵列中的气体从腔28中释放，并通过泵32从腔中去除。用于清除的气体，例如超高纯度(UHP)氩气，可以在这一再生过程中释放到腔28中，以增加腔28中的压力，从而增加泵32中的热传导率并加速再生过程。
低温泵10通常通过一个闸阀装置16与工作腔14的凸缘38相连。对于本领域的技术人员来说，闸阀装置的结构和作用是公知的，这里就不详细讨论了。但是，典型的闸阀装置16包括一个具有节流口42的主体40，该节流口42与工作腔14的口12和低温泵10的进口20对齐。主体40通常带有适当的凸缘并密封，在低温泵10和工作腔14之间形成气密连接。闸阀装置16包括一个闸门44和一个闸门移动机构46，该机构46能够从图示的“打开”位置将闸门44移动到图中44’所示的关闭位置。当闸门44位于关闭位置44’时，密封件48构成了气密封，以防止气体和其它材料在工作腔12和低温泵10的腔28之间移动。
由于低温泵10在氢气以及在PVD溅射过程中产生的其它气体(例如氩气)作用下很快饱和，所以必须相当频繁地对低温泵进行再生处理。例如，与PVD机器相连的低温泵必须一次一次地再生。这是一个相当费钱的过程，因为半导体制造设备必须“离线”，从而减慢或者停止了半导体的制造过程。
所以希望将其它形式的泵、例如非蒸发性吸气泵(NEG)与低温泵联合使用，以解决所述问题。例如，可见1990年第2卷第1期的超净技术杂志(Journal of Ultraclean Technology)中J.Briesacher等人的“用于半导体加工设备的不可蒸发吸气泵”一文。但是，象下面所要讨论的那样，已经发现这种组合泵不太实用。
本领域的技术人员都知道吸气泵使用包括适当金属合金的“吸气”材料，这种合金对于特定气体具有化学亲合力。例如，包括70％Zr、24.6％V和5.4％Fe的金属合金对于除惰性气体等许多气体具有强亲合力。因此，这些“吸气”材料能够通过化学吸收作用很快地“抽吸”氢气。
尽管理论上希望将低温泵和吸气泵组合起来，但发现已知的解决方案不太理想。例如，吸气泵能够与低温泵连接在一起，例如可以提供邻近图1所示低温泵10和机械泵32的吸气泵。但是，这会引起“外形因素”问题，因为在一台半导体制造设备的周围没有足够的空间容纳低温泵和吸气泵以及它们附属的支撑部件。
另一种解决方案是将吸气泵的活性元素设置在低温泵的腔内。但是，这种解决方案不太实用，因为它不利于进行吸气泵和低温泵的工作和再生循环。例如，吸气泵的活性元素最好在约室温下工作，而低温泵的活性元素在低温下工作，例如15°K或者80°K。另外，由于低温泵元件需要频繁再生，所以吸气泵元件将以同样的频率再生。因为吸气泵元件通常仅能再生十多次，而低温泵需要再生成百次，所以这是一个问题。这会导致高价的吸气材料很快损坏。作为替换形式，如果在低温泵的活性元素再生之前将吸气材料从低温泵装置中除去，则必须将低温泵装置从其所在设备中拆下并更换，这就浪费了时间并可能造成系统污染。
在Higham的美国专利第5,357,760中公开了一种组合低温泵/吸气泵，它包括具有两级集成泵的泵结构。第一级泵是低温泵，它具有泵腔和安装在膨胀装置上的低温阵列，用于对真空腔内的主要气体进行低温冷凝。第二级泵在室温下工作，并包括一个或者多个吸气泵，其主要作用是去除氢分子。还提供了单一的外壳将第一级泵和第二级泵封闭成“一个单一体”。因此，如前所述，吸气泵的活性元素位于低温泵的腔内。
因此，Higham的泵具有上述问题，即低温泵元件和吸气泵就暴露在系统的温度和大气环境下。由于低温泵元件在低温下工作，又由于吸气泵元件在接近室温下工作，所以吸气泵元件必须与低温泵元件进行热屏蔽，以减少热传导。由于在泵的底部安装了吸气材料，所以可进一步降低这种热传导。还应注意到，Higham的泵去除了15°K阵列，因此，不能抽吸氖或者氦。去除15°K阵列的原因是为了消除在集成电路的制造过程中由阵列中的炭可能产生的污染。另外，由于低温泵元件通常更频繁地再生，所以，如前所述，由于要分配相同的泵腔，就需要比所需情况更频繁地对吸气元件进行再生处理。特别是吸气泵所用的高温(例如＞450℃)将导致低温泵元件的损坏，特别是使它们通常使用的铟制衬垫造成损坏。另外，高温还会损坏低温泵的制冷系统。
因此，已有技术并未公开一种与半导体制造设备一起使用的、具有所需外形尺寸的组合低温泵/吸气泵，该泵易于使用和维护，并能克服低温泵元件和吸气泵元件的特殊工作和再生问题。
低温泵通常与半导体制造设备一起使用。例如，在物理蒸敷法(PVD)系统中，低温泵用于将工作腔抽吸到一般约10-8乇。低温泵必须能够完成这项工作且不能将一定量污染物带入工作腔。
在图1中，已知低温泵10通过闸阀装置16与工作腔14的口12相通。工作腔14例如可以是一个PVD工作腔。低温泵还用于抽吸其它形式的半导体制造设备的腔。低温泵10通常包括一个大致呈圆柱形的外壳18，该外壳18具有被凸缘22围绕的进口20。
低温泵10带有进口管道24和排出管道26。进口管道24向低温泵10的腔28敞开并通常带有闸阀34。进口管道24使得清除气体(例如氩气)能够进入腔28。排出管道26和泵32使得腔28中的气体能够排出。
低温泵10的腔28中设置有多个人字形板36a、36b、36c和36d。这些人字形板用于分散流进腔28中的进口20中的气体，并包括一个80°K的冷凝阵列或者“80°K阵列”。该80°K阵列的作用将在下文讨论。另外，在低温泵10的腔28中设置有多个一般以序号37表示的倒置杯形物。这些倒置杯形物包括一个“15°K阵列”，也会在下文讨论。15°K阵列和80°K阵列被圆柱形80°K辐射罩39围绕，15°K阵列由冷头液压缸41支撑。冷头液压缸41在进口43a接收供应给它的受压氦气，并从出口43b排出氦气。当接收受压氦气时，该冷头液压缸41将15°K阵列冷却至约15°K，并冷却支撑在冷头液压缸41上的80°K和15°K阵列37至约80°K。即，15 °K阵列被冷却到液氦左右的温度，80°K阵列被冷却到液氮左右的温度。
应注意到，低温泵10通常包括一个15°K阵列和一个80°K阵列。该15°K阵列一般呈倒置的杯形，其下侧带有活性炭，并被冷头液压缸41深冷到约15°K，使得活性炭通过化学吸收作用“抽吸”轻的气体，即氦、氢和氖。80°K阵列通常呈同心的金属人字形板状，即人字形板36a-36d，它用于通过化学吸收作用抽吸较重的气体，例如氮、氧、一氧化碳和二氧化碳等。
一种新的或者可再生的低温泵是非常有效的，它能够形成约10-8乇的超高纯度真空。由低温泵10达到的极限真空度通常受到该泵抽吸氢气(H2)能力的限制。低温泵10的15°K阵列抽吸氢气相对较慢，使得氢在工作腔14中积聚成半导体片上的薄片。氢与15°K阵列的倒置杯形物37下侧活性炭的接触情况在很大程度上取决于波纹路径长短，较短路径会在活性炭表面和工作腔14之间形成很差的“传导性”。这种无法有效吸收氢气的情况是PVD机器的一个特殊问题，H2会“溅射”到薄片上，从而降低了薄片的质量。
由于从腔14的不锈钢壁除气并通过新电镀的铝等金属层上水的分解，在工作腔14中持续地产生氢气。因为15°K阵列在去除这些氢气时相对低效，所以它很快饱和，需要“再生”。同样，当80°K阵列充满较重气体后，也需要“再生”。这通常通过停止冷头液压缸41来实现，使低温泵10达到室温(约25℃)。在室温下，滞留在15°K和80°K阵列中的气体从腔28中释放，并通过泵32从腔中去除。用于清除的气体，例如超高纯度(UHP)氩气，可以在这一再生过程中释放到腔28中，以增加腔28中的压力，从而增加泵32中的热传导率并加速再生过程。
低温泵10通常通过一个闸阀装置16与工作腔14的凸缘38相连。对于本领域的技术人员来说，闸阀装置的结构和作用是公知的，这里就不详细讨论了。但是，典型的闸阀装置16包括一个具有节流口42的主体40，该节流口42与工作腔14的口12和低温泵10的进口20对齐。主体40通常带有适当的凸缘并密封，在低温泵10和工作腔14之间形成气密连接。闸阀装置16包括一个闸门44和一个闸门移动机构46，该机构46能够从图示的“打开”位置将闸门44移动到图中44’所示的关闭位置。当闸门44位于关闭位置44’时，密封件48构成了气密封，以防止气体和其它材料在工作腔12和低温泵10的腔28之间移动。
由于低温泵10在氢气以及在PVD溅射过程中产生的其它气体(例如氩气)作用下很快饱和，所以必须相当频繁地对低温泵进行再生处理。例如，与PVD机器相连的低温泵必须一次一次地再生。这是一个相当费钱的过程，因为半导体制造设备必须“离线”，从而减慢或者停止了半导体的制造过程。
所以希望将其它形式的泵、例如非蒸发性吸气泵(NEG)与低温泵联合使用，以解决所述问题。例如，可见1 990年第2卷第1期的超净技术杂志(Journal of Ult raclean Technology)中J.Briesacher等人的“用于半导体加工设备的不可蒸发吸气泵”一文。但是，象下面所要讨论的那样，已经发现这种组合泵不太实用。
本领域的技术人员都知道吸气泵使用包括适当金属合金的“吸气”材料，这种合金对于特定气体具有化学亲合力。例如，包括70％Zr、24.6％V和5.4％Fe的金属合金对于除惰性气体等许多气体具有强亲合力。因此，这些“吸气”材料能够通过化学吸收作用很快地“抽吸”氢气。
尽管理论上希望将低温泵和吸气泵组合起来，但发现已知的解决方案不太理想。例如，吸气泵能够与低温泵连接在一起，例如可以提供邻近图1所示低温泵10和机械泵32的吸气泵。但是，这会引起“外形因素”问题，因为在一台半导体制造设备的周围没有足够的空间容纳低温泵和吸气泵以及它们附属的支撑部件。
另一种解决方案是将吸气泵的活性元素设置在低温泵的腔内。但是，这种解决方案不太实用，因为它不利于进行吸气泵和低温泵的工作和再生循环。例如，吸气泵的活性元素最好在约室温下工作，而低温泵的活性元素在低温下工作，例如15°K或者80°K。另外，由于低温泵元件需要频繁再生，所以吸气泵元件将以同样的频率再生。因为吸气泵元件通常仅能再生十多次，而低温泵需要再生成百次，所以这是一个问题。这会导致高价的吸气材料很快损坏。作为替换形式，如果在低温泵的活性元素再生之前将吸气材料从低温泵装置中除去，则必须将低温泵装置从其所在设备中拆下并更换，这就浪费了时间并可能造成系统污染。
在Higham的美国专利第5,357,760中公开了一种组合低温泵/吸气泵，它包括具有两级集成泵的泵结构。第一级泵是低温泵，它具有泵腔和安装在膨胀装置上的低温阵列，用于对真空腔内的主要气体进行低温冷凝。第二级泵在室温下工作，并包括一个或者多个吸气泵，其主要作用是去除氢分子。还提供了单一的外壳将第一级泵和第二级泵封闭成“一个单一体”。因此，如前所述，吸气泵的活性元素位于低温泵的腔内。
因此，Higham的泵具有上述问题，即低温泵元件和吸气泵就暴露在系统的温度和大气环境下。由于低温泵元件在低温下工作，又由于吸气泵元件在接近室温下工作，所以吸气泵元件必须与低温泵元件进行热屏蔽，以减少热传导。由于在泵的底部安装了吸气材料，所以可进一步降低这种热传导。还应注意到，Higham的泵去除了15°E阵列，因此，不能抽吸氖或者氦。去除15°K阵列的原因是为了消除在集成电路的制造过程中由阵列中的炭可能产生的污染。另外，由于低温泵元件通常更频繁地再生，所以，如前所述，由于要分配相同的泵腔，就需要比所需情况更频繁地对吸气元件进行再生处理。特别是吸气泵所用的高温(例如＞450℃)将导致低温泵元件的损坏，特别是使它们通常使用的铟制衬垫造成损坏。另外，高温还会损坏低温泵的制冷系统。
因此，已有技术并未公开一种与半导体制造设备一起使用的、具有所需外形尺寸的组合低温泵/吸气泵，该泵易于使用和维护，并能克服低温泵元件和吸气泵元件的特殊工作和再生问题。
图1是通过一个闸阀与工作腔相连的已知低温泵装置的截面图；
图2是根据本发明所述的组合低温/吸气泵装置的截面图；
图3是沿3-3看去的图2所示组合低温/吸气泵装置的视图；
图3a是吸气泵部分的一小部分活性元素的立体图；
图4a表示了本发明闸阀装置的闸门元件的第一实施例；
图4b表示了根据本发明第二实施例的闸阀装置的闸门元件的第二种结构；
图5a表示了本发明组合低温/吸气泵装置的吸气元件的第一替换实施例；
图5b表示了本发明组合低温/吸气泵装置的吸气元件的第二替换实施例；
在图1中，已知的低温泵和闸阀装置已经在本发明的背景技术部分中加以描述。根据本发明所述的组合低温/吸气泵将参照图2和后续附图进行描述。
在图2中，本发明的组合低温/吸气泵50包括一个低温泵部分52和一个吸气泵部分54。该组合泵50最好通过一个闸阀装置60与凸缘56相连，该凸缘56导引至工作腔的单一公共口58，但是，通过将吸气泵部分54直接与口58的凸缘56相连，组合泵50也可以直接与口58相连。当然，在组合泵50、闸阀60和凸缘56之间常采用适当的垫圈(未表示)以保证各部分之间的气密性。在该图中，为了清晰起见，分开表示了组合泵50、闸阀装置60和工作腔的口58，但是在使用时，该装置是借助于将这些部件的凸缘结合起来的适当紧固件(未表示)连接在一起的。
低温泵部分52最好包括一个大致为圆柱形的壳体64，该壳体64用例如不锈钢或者铝等适当材料制成。壳体64具有大致呈圆柱形的侧壁66和一个大致为圆形的底壁68。侧壁66和底壁68形成了一个低温泵腔67。腔67中以与已有技术基本上相同的方式提供了多个人字形板，例如人字形板70a、70b、70c和70d，构成了一个80°K阵列。象先前参照已有技术所描述的那样，多个通常以序号72所示的倒置杯形物构成了一个15°K阵列。如前所述，一个冷头液压缸73支撑并冷却所述15°K阵列和80°K阵列。该冷头液压缸73具有一个氦气进口75a和一个氦气出口75b。如前所述，圆柱形80°K辐射罩77环绕在15°K阵列和80°K阵列周围。低温泵部分52具有一个低温泵进口76，该进口76可操作地与工作腔的口58连通。
低温泵部分52最好通过隔热材料78与吸气泵部分54形成热隔离。该隔热材料最好也是圆柱形的并与低温泵部分52的轴线A同轴。
吸气泵部分54最好也是圆柱形的，并包括一个内壁部分80、一个外壁部分82、形成外壁部分82上部法兰盘的前述凸缘62和一个环形底壁84。另外，所选的构件材料是不锈钢或者铝。内壁部分80和外壁部分82之间的“壳”79的顶部是敞开的并形成吸气泵进口86，该进口86象低温泵部分52的进口76那样，可操作地与工作腔的同一口58相通。这最好是通过使组合泵50的直径大致等于用它替换的已知低温泵的直径来实现的。也就是说，组合泵50的“外形系数”最好与用它替换的已知低温泵的尺寸大致相同。当然，根据允许的空间，这一“外形系数”有一些变化也是可以的。
吸气泵部分54的壁80、82和84在环形套筒状的壳体79内形成了腔88。在腔88中提供有多个活性元素元件90a、90b和90c。象下面所要详细说明的那样，这些活性元素元件90a-90c最好包括具有粘在其表面上的吸气材料。合适的吸气材料可由意大利Lainate的SAES Getters股份公司提供，下面将加以详细描述。
机械泵92与低温泵部分52的腔6 7和吸气泵部分54的腔88相连。特别是，带有阀96的管道94连接在腔67和泵92的“T”形接头98之间，而管道100通过阀102连接在腔88和“T”形接头98之间。可由多个商业来源提供的诸如氩气等超高纯度(UHP)气体源104通过一个阀107连接在吸气泵部分54的腔88和气体源104的“T”形接头108之间，并且包括阀112的管道110将腔67连接到“T”形接头108上。
图3是沿图2中3-3看去的视图。通过图2和图3可以得知，低温泵部分52、吸气泵部分54和隔离材料78的形状大致为圆柱形。参见图3，凸缘62带有多个螺栓孔114，使得它能够通过多个螺栓(未表示)安装在相配合的凸缘上。活动吸气元件90a最好呈波纹状，并制成安装在壳体79的外壁部分82的环形体。吸气支架截面图的例子在上述超净技术杂志(Journal of Ult rac1ean Technology)的文章“用于半导体加工设备的不可蒸发吸气泵”中有所描述，该文所公开的内容作为参考部分包括在本发明中。隔热材料78位于低温泵部分52和吸气泵部分54之间。这一隔热层可以预先成型并装在低温泵部分52和隔热泵部分54之间，也可以通过在低温泵部分52的外壁和吸气泵部分54的内壁之间填注泡沫隔热材料而成型定位。在低温泵部分52中可以看到人字形板70a-70d，也可以看到壳体67的底壁68。
图3a详细表示了在图2中用3a圈起的活性元素元件90b的部分。活性元素元件90b包括一个支撑带116，该支撑带116具有粘在其上的吸气材料颗粒118。支撑带116最好是波纹状的以增加表面面积。本领域的技术人员可以看出，合适的吸气材料118可从意大利Lainate的SAES Getters股份公司获得，最好将这种材料粘在支撑带116上。
图4a和4b显示了两个可替换的闸门元件，该元件可用作本发明闸阀装置60的一部分。在图4a中，阀门120具有单一的密封件122，它与吸气泵部分的凸缘62接触。该密封件122可以是一个“0”形圈。这样，密封件12基本上将腔67和88与外界环境124隔离。但是，密封件122使得气体能够在腔67和88之间沿箭头G所示的方向流动。闸门120能够沿箭头126所示的方向向着或者远离凸缘62移动，还能够沿箭头128所示的方向横向移动。闸门沿箭头126和128所示方向的移动由闸阀装置60的电动机构(未表示)控制。
在图4b中，阀门130带有一对密封件132和134。密封件132和134最好是“0”形圈。0形圈132的直径较大，大致等于吸气泵部分的外径，并与吸气泵部分的凸缘62接触。0形圈134的直径较小，大致等于低温泵部分的直径，并与低温泵部分的侧壁66的顶部接触。同样，0形圈132和134将腔67和88与外径环境124隔离。但是，在这一实施例中，腔67和88还通过0形圈134相互隔离。由于有O形图134，所以当闸门130在图示的关闭位置上时，腔67和88之间基本上没有气流。闸门130能够沿箭头126所示的方向向着或者远离凸缘62移动，还能够沿箭头128所示的方向横向移动。
图5a显示了用于吸气元件的第一替换实施例。在该实施例中，壁82’变短了，而在腔88’中提供了吸气板140。吸气板最好是矩形的并且边长.5英寸到1英寸，且相邻的板之间约间隔.1”，并由适当的安装部件(未表示)支撑。最好是，这些板由意大利Lainate SpA的SAESGetters股份公司的多孔吸气材料构成。下面将详细描述这种多孔吸气材料。辐射加热元件、例如石英灯142，用于加热吸气板140以进行再生处理。这一再生过程由反射件(例如抛光的弧形不锈钢板)144辅助进行。
图5b显示了用于吸气元件的第二替换实施例。在该第二实施例中有壁82”，并在腔88”中提供了吸气板146。这些吸气板大致呈正方形，最好是每边长0.5-1.0”。同样，它们也最好以几分之一英寸，例如.05-.25英寸、最好是约.1”相隔而被支撑。在这种情况下，板146由加热杆148支撑。该加热杆对吸气板进行支撑和定位，并用作再生目的的加热器。该加热杆148最好是电阻式加热器。
如果需要，为了操作本发明的组合低温/吸气泵，闸门120(图4a)或者闸门130(图4b)打开。这是通过首先使闸门120在箭头126所示的方向上远离吸气泵部分54、再通过沿箭头128所示的方向向右移动闸门来从低温泵进口76和抽气进口86抽回门120或者130而实现的。同样，用于使闸阀装置的闸门120和130实现移动的机构是闸阀制造领域的技术人员所公知的。
一旦闸门120和130打开，低温泵部分的进口76和吸气泵部分的进口86都直接与工作腔的口58相通。这使得低温泵部分64与增强了氢气抽吸能力的吸气泵部分54一起正常工作。在正常工作时，阀96、102、107和112关闭。
下面将参照图2、3、3a和4a讨论第一种再生方法。由于低温泵部分52必须比吸气泵部分54更频繁地再生，所以首先将讨论低温泵部分的再生过程。如前所述，本发明的主要优点是低温泵部分52和吸气泵部分54能够单独再生，所以不会由于过度频繁的再生而过早地耗尽吸气泵部分54的容积。
为了对低温泵部分52进行再生处理，如图4a所示，闸门元件120关闭。阀102和阀112关闭。首先，阀107打开，使超高纯度的氩气流进腔88并经过侧壁66的凸缘进入腔67，如图4a的箭头G所示。接着，阀96打开，泵92工作而从腔67中抽吸气体。
从腔88流进腔67的氩气具有三个主要作用。首先，在低温泵部分52的活性元素的再生过程中，气流防止了该过程释放的气体流进腔88并污染吸气泵部分54的活性元素。第二，超高纯度的氩气在腔67中提供了附加的气压，使机械泵92能更高效地工作。其优点是防止了污染物从泵92回流到腔67中，而如果腔67中的压力太低，这种回流情况就可能发生。第三，附加的气体帮助了低温元件的热传导，加速了这些元件的再生过程。
腔67中的温度可以上升到室温，使得气体滞留在低温泵活性元素元件上，即在15°K的阵列和80°K的阵列中，否则位于被泵92抽空的腔67中。加热机构(未表示)可以提供以加速这种升温过程。在再生周期的结尾，如前所述，所有的阀96、102、107和112都关闭且闸门120移开。
首先通过关闭闸门元件120而对吸气泵部分54进行再生处理。然后阀107打开，使得氩气流进吸气泵部分，然后低温泵部分用作从吸气泵部分吸收氩气的泵。因此，超高纯度的氩气从腔88流进腔67，即沿着图4a中箭头G所示的方向流动。低温泵部分52最好保持其低温，同时，活动材料90a-90c在诸如电阻线圈136的作用下受热达到大约300℃。
在图5a和5b所示的替换实施例中，作为电阻线圈136的替换形式，吸气板分别在石英灯142或者加热杆148的作用下加热。低温泵52和吸气泵部分54之间的隔离材料78将这两部分隔热，而氩气气流从腔67流到腔88中。在吸气泵部分54的活动材料90a-90c的再生周期结束后，阀96、102、107和112关闭，泵92停止，闸门120打开，使得组合泵50工作。
应注意到每次吸气泵由该第一种方法进行再生处理时，低温泵部分也必须进行再生处理，因为低温泵要对氩气(和由于吸气泵部分再生而释放的其它气体)进行抽吸以使之流出吸气泵部分。但是，这通常不算是一个问题，因为低温泵能够比典型的吸气泵多再生许多次，并且因为组合泵中的吸气泵部分仅需相当少次数的再生。
作为替换形式，低温泵能够与吸气泵一起进行再生处理。这可以通过停止对低温泵元件进行制冷而实现，使得所述元件变暖，并且要打开阀96和起动泵92以抽吸从吸气泵腔88流进低温泵腔67的氩气。这是一个优选的方法，因为如果将低温泵部分用作从吸气泵部分清除气体的泵，它将迅速充满气体。另外，用这一替换方法减少了总的再生时间。
下面参照图2、3、3a和4b描述第二种再生方法。同样，将首先讨论低温泵部分52的再生过程，然后讨论吸气泵部分54的再生过程。
为了使低温泵部分52开始再生，如图4b所示，阀门元件130关闭。在这一关闭位置，O形圈134阻止了气体流到腔67和88之间。低温泵部分52的腔67的温度可以升到室温(在加热装置的适当帮助下)，从而释放滞留在活性元素元件72和74中的任何气体。阀102和107关闭，阀96打开并起动泵92。释放的气体被泵92排空。如前所述，阀112可稍稍打开，以使超高纯度的氩气流进腔67中来增强泵92的工作能力。
如图4b所示，在第二种方法中，通过关闭闸阀元件130，吸气泵部分54开始再生。阀112和96关闭，阀102打开，并且起动泵92。那些活性元素元件90a-90c通过电阻线圈136等(或者图5a中石英灯，或者图5b中的加热杆)加热到大约300℃来对活性元素进行再生处理。阀107可以打开，以使超高纯度的氩气流进腔88来帮助泵92工作。
应注意到在上述组合泵50再生的第一和第二方法中，低温泵部分52的腔67和吸气泵部分54的腔88以至少两种方式隔离。第一，两个腔67和88既可通过气流、例如图4a的气流G，又可通过图4b的密封件134等密封件隔离。这种隔离方式防止了在其它腔的活性元素的再生过程中，一个腔中的活性元素元件受到污染。第二中隔离方式是热隔离，这主要由隔热元件78完成。也可以采用其它形式的热隔离，包括气隙、真空隙或冷水套等运行的冷却装置。
如前所述，用于本发明吸气泵部分的最佳吸气材料是从意大利Lainate SpA的SAES Getters股份公司获得的多孔吸气材料。简单地说，制造多孔吸气材料的方法包括：开始提供粉状混合物，该混合物包括金属吸气元素，其粒度约小于70um；至少一种吸气合金，其粒度约小于40um。混合物中还包括室温下呈固态的有机化合物，其蒸发点约为300℃，且当构成混合物的材料经过烧结后，所述有机化合物不会在吸气金属元素颗粒或者吸气合金颗粒上残留。另外，有机粉末的粒度成份应该为：大约其总重一半的颗粒约小于50um，剩下的颗粒大小大约在50um到150um之间。然后在小于约1000kg/cm2的压力下将该粉末混合物压缩，以形成压缩的粉末混合物。该压缩的粉末混合物在约900℃和约1200℃之间的温度下烧结约5分钟到约60分钟之间的一段时间。在烧结过程中，有机化合物从压缩的粉末混合物中蒸发，且不会在吸气金属元素颗粒或者吸气合金颗粒上残留，从而在吸气材料中留下网状的大小孔洞。
在一个实施例中，吸气金属元素和全部吸气合金的重量比在约1∶10和约10∶1之间。在另一实施例中，重量比在约1∶3和约3∶1之间。在另一实施例中，有机化合物的重量占粉末混合物总重量的约40％。在一些实施例中，吸气合金采用含Zr或者含Ti的二元或三元合金。在一个特定实施例中，吸气合金是Zr-V-Fe三元合金，其重量百分比组成为70％Zr-24.6％V-5.4％Fe，金属吸气元素是Zr。在另一个特定实施例中，第二吸气合金具有强大的吸氢能力。在一个实施例中，该第二合金时Zr-Al合金，在另一个特定实施例中，该合金是重量百分比组成为84％Zr-16％Al的Zr-Al合金。
接着，该吸气材料成型为适于用在本发明的吸气泵部分的吸气体。在一个实施例中，该吸气体包括一块板，但是它也可以成型为一个小球、一张纸片或者一个圆盘。如前所述，这些板最好是从粉末受压而得，以形成多孔吸气材料构成的固体。
本发明的组合低温泵/吸气泵(“低温/吸气泵”)最好用于制造集成电路。特别是将本发明的低温/吸气泵安装在加工半导体片的半导体制造设备上，例如前述的PVD设备，以从实质上改善制造集成电路的工艺。
根据本发明，制造集成电路的方法包括：在集成电路制造中，将本发明的组合低温/吸气泵安装到至少一个半导体制造设备上。然后，在生产集成电路时，作为一个基本步骤而将该半导体制造设备与低温/吸气泵结合操作，即在PVD机器或者离子植入机器上加工半导体片，这两种机器都对于微量氢气敏感。由于本发明的低温/吸气泵外形互换性强且能够以普通低温泵的方式操作，所以可以采用普通的集成电路制造方法，但是会获得更好的结果。该低温/吸气泵如上述方式那样进行再生处理。
尽管本发明借助多个最佳实施例加以了描述，但是应该理解到，在阅读了说明书并研究附图后，本领域的技术人员能够对本发明做出替换、改进、变化和等效形式。另外，为了描述得更清楚，本发明采用了适当的术语，但它们并不限制本发明。因此，所附的权利要求包括了落入本发明的实质精神和范围内的所有替换、改进、变化和等效形式。