愛發(fā)科CRYO-U16高(gāo)負荷低溫(wēn)泵技術解析(xī)：極低(dī)溫(wēn)吸(xī)附原(yuán)理(lǐ)與(yǔ)半(bàn)導(dǎo)體(tǐ)超高真空應(yīng)用

在(zài)半(bàn)導體先進製程(chéng)，平板顯示大麵(miàn)積(jī)沉積(jī)及光(guāng)學精密鍍膜等製(zhì)造(zào)領域，超高真空(kōng)環境的構建(jiàn)直接(jiē)決定工藝良(liáng)率與產(chǎn)品(pǐn)質量(liáng)。愛發科（ULVAC）CRYO-U16標(biāo)準低(dī)溫泵作為(wéi)一(yī)款(kuǎn)16英(yīng)寸口徑的高(gāo)負荷(hé)低(dī)溫泵，依(yī)托兩級GM製冷(lěng)機(jī)的極低(dī)溫技術，以(yǐ)無油(yóu)潔淨(jìng)，超高抽(chōu)速(sù)，強耐熱負荷三大核(hé)心優勢，成為大中(zhōng)型批(pī)量生(shēng)產(chǎn)設(shè)備(bèi)的(dí)標(biāo)配真(zhēn)空源。

一(yī)，工(gōng)作(zuò)原(yuán)理(lǐ)：極低溫表麵上的氣(qì)體“捕獲術"

CRYO-U16的核心工作(zuò)原理建(jiàn)立(lì)在(zài)氣體(tǐ)在極(jí)低溫度下飽(bǎo)和(hé)蒸(zhēng)氣壓急劇(jù)下(xià)降這(zhè)一物理定(dìng)律之上。它本質上(shàng)是一種(zhǒng)“捕集式"真(zhēn)空泵——通過將氣體冷(lěng)凝並吸(xī)附在(zài)泵(bèng)內(nèi)部(bù)的(dí)極(jí)低(dī)溫表麵(miàn)上，實(shí)現從(cóng)高真(zhēn)空(kōng)到(dào)超高真(zhēn)空(kōng)的排(pái)氣(qì)。

泵的核(hé)心(xīn)製冷(lěng)部(bù)件(jiàn)是(shì)一(yī)台兩級GM（Gifford-McMahon）製(zhì)冷機：

• 第一級(jí)：將溫度冷卻至(zhì)80K以下，為整個泵體(tǐ)提供熱輻射(shè)屏(píng)蔽(bì)層(céng)，保(bǎo)護(hù)第二(èr)級超(chāo)低溫(wēn)區(qū)域免(miǎn)受(shòu)外界(jiè)熱(rè)輻(fú)射(shè)幹(gān)擾

• 第二(èr)級：將(jiāng)溫度(dù)進一步(bù)冷卻至(zhì)10～20K的超(chāo)低(dī)溫(wēn)區間，安裝有(yǒu)低(dī)溫麵(miàn)板，負(fù)責氣(qì)體(tǐ)的直(zhí)接(jiē)冷(lěng)凝(níng)與吸(xī)附(fù)

當低(dī)溫麵(miàn)板被冷卻至(zhì)20K以(yǐ)下時，除(chú)氫(qīng)，氦(hài)，氖等(děng)少(shǎo)數輕(qīng)氣(qì)體外(wài)，絕(jué)大多數(shù)氣體的蒸(zhēng)氣壓將降(jiàng)至(zhì)10⁻⁸Pa以(yǐ)下，氣(qì)體(tǐ)分子一旦(dàn)接觸(chù)到超低(dī)溫表麵便(biàn)會(huì)直(zhí)接(jiē)凝(níng)華(huá)固化(huà)並被牢牢(láo)捕獲。對於(yú)氫(qīng)氣等無法(fǎ)在20K溫度下充分冷(lěng)凝的輕(qīng)氣體，CRYO-U16在低溫(wēn)麵板上(shàng)設置了(liǎo)由(yóu)特(tè)殊(shū)多(duō)孔(kǒng)材料製(zhì)成(chéng)的吸附劑，通過物(wù)理(lǐ)吸(xī)附(fù)機(jī)製(zhì)將(jiāng)其有(yǒu)效捕(bǔ)獲(huò)。

與傳(chuán)統(tǒng)依(yī)賴液氮(dàn)或液(yè)氦等(děng)消耗性冷卻(què)介質(zhì)的方式不(bù)同，CRYO-U16采用(yòng)閉(bì)式(shì)循環氦(hài)製(zhì)冷機，無需頻繁(fán)補充(chōng)冷卻液(yè)，可(kě)實現長(cháng)期(qī)連(lián)續穩定(dìng)運(yùn)行。當(dāng)低溫(wēn)板(bǎn)上(shàng)捕獲(huò)的(dí)氣體積累到一(yī)定(dìng)程(chéng)度後，僅(jǐn)需(xū)通過(guò)升溫再生(shēng)流程將捕獲氣體釋放並排出(chū)，即(jí)可恢(huī)復泵的抽(chōu)氣能力(lì)，重復(fù)使用。

低溫(wēn)泵通過(guò)以下三種(zhǒng)方(fāng)式(shì)捕(bǔ)獲(huò)氣體：

• 冷(lěng)凝：氮氣(qì)，氧(yǎng)氣(qì)，氬(yà)氣等(děng)氣(qì)體(tǐ)接觸到(dào)低於其(qí)冷凝點的低(dī)溫麵(miàn)板時(shí)，直(zhí)接凝(níng)華(huá)為固態並被(bèi)捕獲

• 吸(xī)附：氫氣等不易冷凝(níng)的輕(qīng)氣(qì)體通過低(dī)溫麵板(bǎn)上的吸附劑進(jìn)行物(wù)理吸附

• 低(dī)溫捕集：冷(lěng)凝(níng)與(yǔ)吸附協(xié)同作用(yòng)，實現對混(hùn)合氣(qì)體(tǐ)的(dí)高效捕(bǔ)獲

二(èr)，核心技術特點(diǎn)

1. 無(wú)油汙(wū)染，保(bǎo)障工藝純(chún)淨

CRYO-U16在(zài)運(yùn)行(háng)過程中不(bù)使用(yòng)任何真空(kōng)油或潤(rùn)滑劑接觸(chù)氣(qì)體通(tōng)道(dào)。與(yǔ)油旋片(piàn)泵等傳(chuán)統真空(kōng)泵不同，它不存在油(yóu)蒸氣(qì)返流問題，能夠為(wéi)半(bàn)導(dǎo)體晶圓，光(guāng)學元件(jiàn)等精(jīng)密產(chǎn)品(pǐn)提(tí)供絕對(duì)清潔(jié)的超(chāo)高(gāo)真(zhēn)空環境。這一(yī)特性(xìng)對於芯(xīn)片製造(zào)中(zhōng)薄膜(mó)沉積(jī)的均匀(yún)性(xìng)，光(guāng)學(xué)鏡片的透光率等關鍵(jiàn)指標(biāo)至關(guān)重要(yào)，直接(jiē)降(jiàng)低了產品(pǐn)不(bù)良(liáng)率。

2. 超(chāo)高(gāo)抽(chōu)速，適配(pèi)高負(fù)荷工(gōng)藝(yì)

CRYO-U16在(zài)20℃條件下的(dí)抽(chōu)氣(qì)性能極(jí)為出色：

對水蒸氣(qì)16,000L/s的超高(gāo)抽(chōu)速(sù)，使其在薄膜沉(chén)積，濺(jiàn)射等(děng)大量(liáng)釋放(fàng)工藝(yì)氣體(tǐ)的場(cháng)景(jǐng)中優(yōu)勢明顯，可快速(sù)將腔(qiāng)體壓力(lì)降至工藝(yì)要求範圍(wéi)，顯著縮短生產節拍。

3. 極(jí)限壓力(lì)達(dá)超高(gāo)真(zhēn)空

極(jí)限(xiàn)壓力可達10⁻⁷Pa（10⁻⁹Torr），滿(mǎn)足半導體製造，空間(jiān)模擬(nǐ)等對(duì)真(zhēn)空度(dù)要求(qiú)極(jí)為苛刻(kè)的(dí)應用場(cháng)景。

4. 強(qiáng)耐熱負荷(hé)，減(jiǎn)少(shǎo)再(zài)生頻率(shuài)

CRYO-U16專(zhuān)門針(zhēn)對(duì)高負荷工(gōng)藝進(jìn)行了(liǎo)優(yōu)化設計(jì)。氬氣(qì)最(zuì)大流量達(dá)1.4×10³Pa・L/s（11.0Torr・L/s），氬氣排氣(qì)容量達4.3×10⁸Pa・L（3.3×10⁶Torr・L），氫(qīng)氣排(pái)氣容量(liáng)達2.4×10⁶Pa・L（1.8×10⁴Torr・L）。大的排(pái)氣容(róng)量(liáng)意(yì)味著低溫麵(miàn)板(bǎn)能(néng)夠(gòu)捕獲更多氣體(tǐ)才需再(zài)生，大幅(fú)降低了再(zài)生頻次，提(tí)升(shēng)了產(chǎn)綫綜(zōng)合效率(shuài)。

5. 快速(sù)冷卻，高(gāo)效啟(qǐ)動(dòng)

50Hz電源(yuán)條件下冷(lěng)卻下降時間（動(dòng)力(lì)循環(huán)）為(wéi)110分鐘，60Hz條件(jiàn)下為(wéi)100分(fēn)鐘(zhōng)。配備C30VRT壓(yā)縮機(jī)裝置(zhì)，可(kě)支持多台低溫(wēn)泵聯動操(cāo)作。

6. 長維護(hù)周期，降(jiàng)低運維成本

CRYO-U16的(dí)維(wéi)護(hù)周期長(cháng)達(dá)16,000小(xiǎo)時。模塊(kuài)化(huà)結構(gòu)設(shè)計(jì)便於檢(jiǎn)修(xiū)，內置故障(zhàng)預(yù)警係(xì)統(tǒng)可實(shí)時監測運(yùn)行狀(zhuàng)態，適配(pèi)工(gōng)業長(cháng)時間連(lián)續運行需求(qiú)。

三(sān)，性(xìng)能參數一覽(lǎn)

數(shù)據(jù)來源(yuán)：ULVAC規格表

四，典型應用(yòng)場景(jǐng)

半導體與微電(diàn)子製造(zào)：用(yòng)於(yú)晶(jīng)圓濺射(shè)，CVD，刻蝕等(děng)設(shè)備的(dí)超(chāo)高(gāo)真空(kōng)排氣，保(bǎo)障薄膜(mó)沉(chén)積的(dí)均匀性(xìng)與電(diàn)路(lù)性(xìng)能，尤(yóu)其(qí)適配12英(yīng)寸(cùn)晶圓(yuán)等大(dà)中(zhōng)型(xíng)產綫的批(pī)量(liáng)生(shēng)產。

光伏與(yǔ)平(píng)板(bǎn)顯示：光伏電池(chí)片(piàn)鍍膜，FPD大麵積沉積工藝中快(kuài)速抽(chōu)排(pái)反應(yīng)氣體，提(tí)升鍍(dù)膜效率與(yǔ)產品(pǐn)良率，適(shì)配(pèi)大(dà)規模量(liáng)產綫。

光學與(yǔ)精(jīng)密(mì)製(zhì)造(zào)：光(guāng)學鏡片(piàn)，激(jī)光元(yuán)件等(děng)真空鍍膜(mó)，無油真空環(huán)境(jìng)避(bì)免鏡(jìng)片(piàn)汙(wū)染，保障光學(xué)性(xìng)能(néng)。

科研與材料研發(fā)：高(gāo)校及(jí)科研機構(gòu)的(dí)真空物理實驗，超導材(cái)料製(zhì)備(bèi)，核聚變(biàn)相關(guān)裝置，提(tí)供(gōng)潔(jié)淨的(dí)超(chāo)高(gāo)真空環境(jìng)。

航(háng)空航(háng)天與汽車(chē)：航(háng)空發(fā)動機部(bù)件真空熱(rè)處理(lǐ)，汽車零(líng)部件(jiàn)PVD塗層等嚴苛工(gōng)藝(yì)。

五，總結(jié)

CRYO-U16是愛發科(kē)在(zài)超高(gāo)真(zhēn)空獲取領(lǐng)域技術(shù)實力的集中(zhōng)體現(xiàn)。通過兩級(jí)GM製冷(lěng)機實(shí)現的極低溫表麵(miàn)，以(yǐ)冷凝(níng)與吸附雙重機(jī)製(zhì)捕獲氣體分子，在不(bù)使用任何(hé)真(zhēn)空油的(dí)前提下實(shí)現(xiàn)了10⁻⁷Pa量級(jí)的(dí)超高(gāo)真空。其(qí)對氮(dàn)氣(qì)5,000L/s，水蒸氣(qì)16,000L/s的(dí)超(chāo)高抽速和強耐熱(rè)負(fù)荷(hé)能力，使其(qí)成(chéng)為(wéi)半導(dǎo)體(tǐ)，FPD，光(guāng)學(xué)鍍(dù)膜(mó)等(děng)製造領域大(dà)中型批量生(shēng)產設備(bèi)中真空(kōng)核心部(bù)件。

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