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ULVAC愛發(fā)科HR90多級羅茨型干泵技術(shù)解析

2026-7-14　　閱讀(112)

一、產(chǎn)品概述

在半導(dǎo)體制造、平板顯示、光伏電池等產(chǎn)業(yè)的工藝鏈條中，真空環(huán)境是支撐薄膜沉積、干法刻蝕、灰化清洗等關(guān)鍵工序得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)條件。而承擔(dān)這一基礎(chǔ)保障任務(wù)的核心設(shè)備——干式真空泵，其性能優(yōu)劣直接決定著工藝的穩(wěn)定性、產(chǎn)品的良率以及設(shè)備的綜合運行成本。

日本ULVAC（愛發(fā)科）株式會社是的真空技術(shù)綜合解決方案提供商，其推出的HR90多級羅茨型干泵，是HR系列干式真空泵中的經(jīng)典機型。該產(chǎn)品專為CVD（化學(xué)氣相沉積）、蝕刻等嚴苛半導(dǎo)體工藝設(shè)計，通過ULVAC有的高溫均熱技術(shù)，實現(xiàn)了對工藝過程中產(chǎn)生的升華性排氣物質(zhì)的高效氣態(tài)排出。

HR90憑借其126 m3/h（60Hz）的最大排氣速度、5.0 Pa的極限壓力以及245 kg的緊湊機身，在保證優(yōu)異真空性能的同時，兼顧了設(shè)備輕量化與高可靠性。該產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于全球各大半導(dǎo)體與平板顯示制造企業(yè)的工藝產(chǎn)線，成為處理腐蝕性氣體、應(yīng)對硬工藝挑戰(zhàn)的干式真空泵產(chǎn)品。

二、型號命名與產(chǎn)品定位

ULVAC的產(chǎn)品體系中，HR90的型號命名清晰傳達了其產(chǎn)品定位與技術(shù)特征：

H：代表High-temperature（高溫型），表明該系列產(chǎn)品采用高溫區(qū)域均熱化技術(shù)，適用于處理CVD、蝕刻等過程中產(chǎn)生的升華性廢氣。
R：代表Roots（羅茨型），表明該泵采用多級羅茨轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計，屬于干式真空泵的技術(shù)路線。
90：代表該型號在HR系列中的規(guī)格定位，對應(yīng)其90級的排氣能力檔位。

在ULVAC的干式真空泵產(chǎn)品矩陣中，HR系列定位于高溫工藝專用，與LR系列（低溫型，適用于負載鎖定腔或PVD工藝）形成明確的分工。此外，還有UR系列——可實現(xiàn)比HR系列更高的工作溫度，適用于需要加熱泵體、加熱氣體管路和/或加熱排氣管路的應(yīng)用場景。

HR90在HR系列中屬于中等規(guī)格型號。同系列產(chǎn)品還包括HR60、HR180、HR300、HR600、HR1200乃至HR1800等更大排氣能力的型號。HR90以其126 m3/h的排氣速度（60Hz），精準定位于8英寸及以下晶圓制造、化合物半導(dǎo)體、先進封裝等中等規(guī)模產(chǎn)線的工藝配套需求。

三、核心技術(shù)特點

3.1 高溫區(qū)域均熱化技術(shù)

HR90最核心的技術(shù)優(yōu)勢，在于ULVAC的高溫區(qū)域均熱化技術(shù)。

半導(dǎo)體CVD和蝕刻工藝過程中，常常產(chǎn)生具有升華特性的副產(chǎn)物——這些物質(zhì)在較低溫度下會凝結(jié)為固體顆粒，附著于泵體內(nèi)部或排氣管路中，不僅降低泵的排氣效率，還可能造成設(shè)備故障和工藝污染。HR90通過將泵體均勻加熱至高溫區(qū)域，有效利用泵體運行中自身產(chǎn)生的壓縮熱，使泵體內(nèi)部溫度場高度均勻化，從而將升華性排氣物質(zhì)始終維持在氣態(tài)條件下排出，杜絕了固體凝結(jié)問題。

ULVAC的獨特鋁合金設(shè)計是實現(xiàn)這一均勻溫度分布的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。憑借這一技術(shù)，HR系列在CVD和蝕刻等“硬工藝"中實現(xiàn)了高的耐久性。

3.2 氦氣密封結(jié)構(gòu)

HR90搭載了屏蔽電動機（密封電機），形成了高度可靠的密閉結(jié)構(gòu)。

這一設(shè)計帶來的核心優(yōu)勢在于出色的氦氣密封能力——對于半導(dǎo)體工藝中常用的氦氣等氣體，泵體能夠?qū)崿F(xiàn)極低泄漏率的密封效果。這在處理易燃、有毒或高價值工藝氣體時尤為重要，不僅保障了工藝安全性，也降低了昂貴氣體的消耗成本。

3.3 瞬停對策

在工業(yè)產(chǎn)線中，瞬時停電是影響設(shè)備連續(xù)運行的重要干擾因素。HR90采取了1000毫秒（1秒）以內(nèi)的瞬停對策。

當(dāng)電源發(fā)生短暫中斷時，泵體能夠在1000毫秒內(nèi)完成應(yīng)對處理，避免因瞬時停電導(dǎo)致的泵體停機、工藝中斷或數(shù)據(jù)丟失。這一功能對于需要長時間連續(xù)運行的半導(dǎo)體生產(chǎn)線具有高的實用價值。

3.4 出色的耐腐蝕性

HR90處理的氣體介質(zhì)多為腐蝕性工藝氣體（如Cl?、BCl?、CF?等），對泵體材料的耐腐蝕性能提出了嚴苛要求。

HR90的主要零部件均采用表面硬度高、耐腐蝕性優(yōu)異的特殊表面處理工藝。這一處理顯著降低了腐蝕性氣體排氣過程中對泵體內(nèi)部的化學(xué)侵蝕，有效延長了泵的使用壽命，減少了因腐蝕導(dǎo)致的維護頻次和備件更換成本。

3.5 智能通信功能

HR90搭載了的通信功能模塊，支持讀取與泵運轉(zhuǎn)狀態(tài)相關(guān)的各類數(shù)據(jù)以及警告/報警履歷。

通過使用專用軟件進行計算機通信，用戶可實現(xiàn)集中監(jiān)控——在控制中心實時掌握多臺泵的運行狀態(tài)、溫度、電流、報警信息等關(guān)鍵參數(shù)。這一功能為半導(dǎo)體工廠的設(shè)備自動化管理和預(yù)防性維護提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

四、關(guān)鍵性能參數(shù)

根據(jù)制造商規(guī)格資料，HR90的核心技術(shù)參數(shù)匯總?cè)缦?/span>：

參數(shù)項目	規(guī)格指標(biāo)
型號	HR90
泵類型	多級羅茨型干式真空泵
最大排氣速度（50Hz）	112 m3/h（1,860 L/min）
最大排氣速度（60Hz）	126 m3/h（2,100 L/min）
到達壓力（極限壓力）	5.0 Pa
最大吸氣壓力	大氣壓
最大排氣壓力	1 Pa ～大氣壓
吸氣口（CE規(guī)格）	VG80（KF50）
排氣口	KF40
質(zhì)量	245 kg
電源	三相 AC 200V（50/60Hz）、220V（60Hz）
電流值（穩(wěn)定時/200V）	11.2 A
電流值（最大值/200V）	11.8 A
冷卻水一次壓力	0.1 ～ 0.3 MPa
冷卻水出入口壓差	> 0.1 MPa
冷卻水流量	> 5.0 L/min
N?吹掃（軸）	5 SLM
氣鎮(zhèn)	0 ～ 45 SLM

五、結(jié)構(gòu)與設(shè)計特點

5.1 多級羅茨轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

HR90采用多級羅茨（Roots）轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，通過多組非接觸式羅茨轉(zhuǎn)子的串聯(lián)配置，實現(xiàn)從大氣壓到極限壓力（5.0 Pa）的寬壓力范圍排氣。羅茨轉(zhuǎn)子以相反方向高速旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子與泵腔之間形成密閉空間，將被抽氣體逐級壓縮并推向排氣口。

由于轉(zhuǎn)子與泵腔之間無接觸運行，泵體內(nèi)部無需使用真空油進行潤滑和密封，實現(xiàn)了真正意義上的“干式"運行。這不僅消除了油蒸氣對工藝腔體的污染風(fēng)險，也大幅降低了日常維護的復(fù)雜度。

5.2 輕量化設(shè)計

HR90在保證結(jié)構(gòu)強度和可靠性的前提下，實現(xiàn)了245 kg的整機質(zhì)量。在同類排氣能力的多級羅茨干泵中，這一重量處于較為緊湊的水平，有利于設(shè)備在空間有限的工藝機臺內(nèi)部署與集成。

5.3 ECO-SHOCK節(jié)能選項

HR90支持與ECO-SHOCK節(jié)能系統(tǒng)的組合使用。在輕工藝（Light Process）應(yīng)用中，通過ECO-SHOCK的智能控制，可節(jié)省高達約88%的電力消耗。這一選項對于多泵并行運行的大型半導(dǎo)體工廠而言，具有顯著的節(jié)能降本效益。

5.4 CE認證兼容

HR90全型號支持CE認證（可選配置）。CE標(biāo)志表明產(chǎn)品符合歐盟安全、健康與環(huán)保要求，便于設(shè)備在歐洲及認可CE標(biāo)準的國家和地區(qū)銷售與部署。

六、適用領(lǐng)域與應(yīng)用場景

HR90以其126 m3/h的排氣速度、5.0 Pa的極限壓力以及高溫均熱化的核心特性，在以下領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用：

半導(dǎo)體制造：

CVD裝置（化學(xué)氣相沉積）：用于各類薄膜沉積工藝的真空排氣
蝕刻裝置（干法刻蝕）：處理工藝過程中產(chǎn)生的腐蝕性氣體及升華性副產(chǎn)物
灰化裝置：光刻膠去除工藝的真空配套
ALD（原子層沉積）、ALH（原子層熱處理）等先進工藝

平板顯示與光伏：

濺射、蒸鍍等PVD工藝的惰性氣體排放
薄膜太陽能電池的制造工藝排氣

材料制備：

Si單晶拉制等制粉過程中的排氣
化合物半導(dǎo)體材料的制備工藝

作為輔助排氣泵：

渦輪分子泵的前級排氣
機械增壓泵的輔助排氣

七、總結(jié)

ULVAC愛發(fā)科HR90多級羅茨型干泵是一款定位精準、技術(shù)成熟的半導(dǎo)體工藝專用干式真空泵。其以高溫區(qū)域均熱化技術(shù)為核心，通過對泵體均勻加熱，將CVD和蝕刻工藝中產(chǎn)生的升華性排氣物質(zhì)始終維持在氣態(tài)條件下排出，從根本上解決了固體凝結(jié)導(dǎo)致的泵體堵塞和工藝污染問題。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，多級羅茨轉(zhuǎn)子實現(xiàn)了無油干式運行；屏蔽電動機形成了可靠的氦氣密封結(jié)構(gòu)；1000毫秒瞬停對策保障了產(chǎn)線連續(xù)運行的穩(wěn)定性；特殊表面處理賦予了泵體優(yōu)異的耐腐蝕性能；智能通信功能則為設(shè)備自動化管理提供了數(shù)據(jù)支撐。

從8英寸晶圓制造到化合物半導(dǎo)體研發(fā)，從平板顯示產(chǎn)線到光伏電池制備，HR90憑借126 m3/h的排氣速度、5.0 Pa的極限壓力以及久經(jīng)考驗的高溫工藝適應(yīng)性，已成為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中應(yīng)對硬工藝挑戰(zhàn)的干式真空泵產(chǎn)品。對于需要處理腐蝕性氣體、應(yīng)對升華性副產(chǎn)物挑戰(zhàn)的中等規(guī)模半導(dǎo)體與電子器件制造企業(yè)而言，HR90提供了一個兼具性能、可靠性與經(jīng)濟性的理想真空解決方案。

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