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日本愛發科ULVAC HR90多級羅茨型干式真空泵技術介紹
日本愛發科ULVAC HR90多級羅茨型干式真空泵技術介紹
愛發科HR90多級羅茨型干式真空泵技術介紹：高溫區域均熱化原理與半導體CVD/刻蝕工藝應用
在半導體CVD（化學氣相沉積）、干法刻蝕及灰化（Ashing）等工藝中，反應氣體常含有氯化物、氟化物等腐蝕性成分，工藝過程中還會生成大量升華性副產物。這些副產物在低溫環境下容易冷凝沉積，附著于泵腔內壁和轉子表面，導致部件腐蝕、轉子卡滯乃至設備停機。愛發科（ULVAC）HR系列高溫區域均熱化干式真空泵針對這一行業痛點開發，其中HR90作為該系列的中等抽速型號，依托多級羅茨無油容積式壓縮與高溫區域均熱化兩大核心技術，為CVD、刻蝕等硬工藝場景提供了可靠的真空解決方案。
一、工作原理：多級羅茨無油容積式壓縮與高溫均熱化
HR90的核心工作原理建立在多級羅茨無油容積式壓縮與高溫區域均熱化兩大技術之上。
多級羅茨無油容積式壓縮
HR90本質上是一種干式容積真空泵——通過多組精密嚙合的三葉羅茨轉子同步反向旋轉，周期性地改變轉子與泵殼之間形成的封閉腔體容積，實現氣體的吸入、壓縮與排出。
泵的核心運動部件由多組精密羅茨轉子組成。在同步齒輪驅動下，多組轉子以相反方向高速旋轉，轉子之間以及轉子與泵殼之間始終保持微米級的微小間隙，無需任何潤滑油作為密封介質。氣體由進氣口吸入后，依次經過每一級羅茨轉子的壓縮——每一級轉子將氣體推入下一級，腔體容積沿輸送方向逐級縮小，氣體被逐步壓縮至大氣壓以上，最終從排氣口排出。
多級結構的優勢在于將巨大的壓縮比（從數帕至大氣壓）合理分配至多個壓縮階段，使每一級均在高效區間工作。軸承和齒輪等旋轉部件的潤滑油通過精密軸封嚴格隔離，確保氣體接觸區域不接觸任何油類介質。
高溫區域均熱化
HR90的核心技術特征在于對泵體內部實施高溫區域均熱化處理。愛發科利用干式真空泵內部壓縮過程中產生的熱量，通過獨特的鋁制泵體設計，使熱量在整個泵體內部均勻分布。泵體被加熱至較高溫度區間，使CVD、刻蝕等工藝中產生的升華性副產物在到達泵腔之前即保持氣態并被排出。
這一設計的實際價值在于：有效防止副產物在泵內壁和轉子表面的冷凝沉積，避免腐蝕性物質對泵體金屬材料的化學侵蝕，從而減少因副產物堆積導致的轉子卡滯和性能衰減。
二、核心技術特點
1. 高溫區域均熱化，應對CVD/刻蝕硬工藝
HR90專為CVD、刻蝕等硬工藝設計。通過高溫區域均熱化技術，泵體在運行中維持均勻的高溫分布，使工藝中產生的升華性排氣物質以氣體狀態排出。對比UR系列（可實現更高的泵體溫度），HR90在滿足CVD和刻蝕工藝溫度要求的同時，提供了更具性價比的解決方案。
2. 112m3/h抽速，適配批量生產節奏
HR90在50Hz電源條件下的最大排氣速度達112m3/h（約1860L/min） ，60Hz條件下達126m3/h（約2100L/min） 。這一抽速區間適用于中型CVD設備、刻蝕機及批量生產型真空系統，可在較短時間內完成腔體抽空，滿足產線節拍要求。
3. 0.67Pa極限壓力
HR90的到達壓力（極限壓力）為0.67Pa，明顯優于HR60的5Pa。這一性能可滿足CVD、刻蝕等工藝對基礎真空度的要求。配合高溫均熱化設計，在含腐蝕性氣體的工藝環境中仍能保持穩定的真空性能。
4. 耐腐蝕性提升
HR90對氣體接觸的核心部件進行了表面硬度強化和耐腐蝕處理。當泵體暴露于腐蝕性氣體時，經過特殊處理的內部部件可有效防止磨損和化學侵蝕，延長了設備在含氟、含氯等腐蝕性工藝環境中的使用壽命。
5. 氦氣密封與安全設計
HR90搭載屏蔽電動機（Canned Motor） ，形成密閉結構。這一設計實現了優異的氦氣密封性能，同時提升了設備的安全性和維護便利性。
6. 瞬停對策與通信功能
HR90具備瞬停對策功能，可承受最長1000毫秒的電源中斷。在工廠電力出現短暫波動時，泵不會立即停機，避免了因瞬時斷電導致的工藝中斷和設備重啟。設備還搭載通信功能，可將包括警告和報警在內的泵運行數據導出，支持遠程泵控制。
7. 水冷散熱與N2吹掃
HR90采用水冷方式散熱，冷卻水流量需大于5.0L/min，冷卻水一次壓力范圍為0.1～0.3MPa，出入口壓差需大于0.1MPa。設備配備N2吹掃系統——軸封N2吹掃流量為5SLM，氣鎮N2吹掃流量為0～45SLM（可調）。N2吹掃可有效防止腐蝕性氣體侵入軸承和齒輪區域，同時稀釋和排出可凝性氣體。
8. ECO-SHOCK節能適配
HR90可與愛發科ECO-SHOCK節能適配器配合使用。在輕工藝（如抽空氣或氮氣）期間，ECO-SHOCK可將功耗降低約70%～88%。同時，所有型號均支持CE認證（可選）。
三、性能參數一覽
| 參數 | HR90 |
|---|---|
| 最大排氣速度（50Hz） | 112 m3/h（約1860 L/min） |
| 最大排氣速度（60Hz） | 126 m3/h（約2100 L/min） |
| 到達壓力 | 0.67 Pa |
| 最大排氣壓力（吸入壓力） | 大氣壓 |
| 吸氣口徑（CE規格） | VG80（KF50） |
| 排氣口徑 | KF40 |
| 冷卻方式 | 水冷 |
| 冷卻水流量 | >5.0 L/min |
| 冷卻水一次壓力 | 0.1～0.3 MPa |
| 冷卻水出入口壓差 | >0.1 MPa |
| 軸封N2吹掃流量 | 5 SLM |
| 氣鎮N2吹掃流量 | 0～45 SLM |
| 電源 | 三相 200V（50/60Hz）、220V（60Hz） |
| 穩定時電流（200V） | 11.2 A |
| 最大值電流（200V） | 11.8 A |
| 質量 | 245 kg |
數據來源：愛發科產品規格表
四、典型應用場景
半導體CVD設備：在化學氣相沉積工藝中，HR90的高溫區域均熱化設計可有效防止反應副產物在泵腔內冷凝沉積，保障工藝的連續穩定運行。
干法刻蝕設備：用于等離子刻蝕設備的真空排氣，處理含氟、含氯等腐蝕性工藝氣體。
灰化設備：適用于光刻膠灰化（Ashing）工藝的真空系統。
ALD原子層沉積：用于原子層沉積（ALD）及原子層熱處理（ALH）等先進工藝。
粉末生成工藝排氣：適用于硅單晶生長爐等產生粉末副產物的工藝排氣。
輔助排氣：作為渦輪分子泵或機械增壓泵的前級或輔助排氣泵。
五、總結
HR90是愛發科在高溫工藝多級羅茨干式真空泵領域的一款代表性產品。通過多級羅茨無油容積式壓縮機制與高溫區域均熱化技術的配合，在實現112m3/h（50Hz）最大抽速和0.67Pa極限壓力的同時，有效解決了CVD、刻蝕等工藝中副產物冷凝沉積的行業痛點。其耐腐蝕處理、氦氣密封、1000毫秒瞬停對策、N2吹掃及ECO-SHOCK節能適配等特性，使其成為半導體CVD、干法刻蝕、灰化及ALD等含腐蝕性氣體硬工藝場景中可靠的真空獲取方案。
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