日本(běn)愛發(fā)科HR60高(gāo)溫(wēn)區域(yù)均(jūn)熱化幹(gān)式(shì)真(zhēn)空(kōng)泵技術(shù)介(jiè)紹

日(rì)本愛(ài)發(fā)科HR60高溫區域均(jūn)熱化幹(gān)式真(zhēn)空泵(bèng)技(jì)術介紹(shào)

愛發科HR60高溫(wēn)區(qū)域(yù)均熱化幹式真(zhēn)空泵(bèng)技術(shù)介紹(shào)：多級(jí)羅茨(cí)無(wú)油壓(yā)縮原(yuán)理與半導(dǎo)體(tǐ)CVD工藝應用(yòng)

在半導(dǎo)體(tǐ)CVD（化學氣(qì)相沉(chén)積），幹(gān)法刻(kè)蝕等高溫工(gōng)藝場景中介紹，工(gōng)藝氣體常含有氯(lǜ)化物，氟化物(wù)等(děng)腐蝕(shí)性(xìng)成分(fēn)及升(shēng)華性(xìng)副(fù)產物。這類物(wù)質(zhì)在低溫(wēn)環(huán)境下容易冷凝(níng)沉積，導(dǎo)致(zhì)泵內部件腐蝕，轉子卡(qiǎ)滯(zhì)甚至(zhì)停(tíng)機。愛(ài)發(fā)科（ULVAC）HR係列(liè)高(gāo)溫(wēn)區域均熱(rè)化幹式真(zhēn)空(kōng)泵針對(duì)這(zhè)一(yī)痛(tòng)點(diǎn)開發，其中(zhōng)HR60作為該係列的(dí)入(rù)門(mén)型(xíng)號，依托多級(jí)羅(luó)茨(cí)無油容積(jī)式壓縮(suō)與(yǔ)高(gāo)溫(wēn)區域(yù)均熱(rè)化兩大核心技(jì)術，為(wéi)CVD，刻蝕等含(hán)腐蝕性氣(qì)體的工藝(yì)提供了可(kě)靠的真(zhēn)空解(jiě)決(jué)方(fāng)案(àn)。

一(yī)，工(gōng)作(zuò)原理：多(duō)級羅茨(cí)無(wú)油容(róng)積式壓(yā)縮

HR60的核心工(gōng)作原(yuán)理建立在多級羅茨(cí)無油(yóu)容(róng)積式壓縮(suō)這一(yī)物理(lǐ)機(jī)製(zhì)之上。它(tā)本質上(shàng)是一(yī)種幹式(shì)容積真(zhēn)空泵——通過(guò)多(duō)組精(jīng)密齧合的羅茨(cí)轉(zhuǎn)子同步(bù)反(fǎn)向(xiàng)旋轉(zhuǎn)，周(zhōu)期性地改變(biàn)轉(zhuǎn)子與泵殼之間形成(chéng)的封閉(bì)腔體容積，實現(xiàn)氣(qì)體的吸(xī)入，壓(yā)縮與(yǔ)排出(chū)。

泵(bèng)的(dí)核心(xīn)運動部(bù)件由多組精密三葉羅茨轉(zhuǎn)子(zǐ)組成(chéng)：

• 非接觸式(shì)運(yùn)轉：多組(zǔ)羅茨轉(zhuǎn)子(zǐ)在同步齒輪驅(qū)動(dòng)下以(yǐ)相反方(fāng)向(xiàng)高速(sù)旋轉，轉子(zǐ)之(zhī)間(jiān)以(yǐ)及(jí)轉(zhuǎn)子與泵(bèng)殼之(zhī)間始(shǐ)終保(bǎo)持微米級的(dí)微小間(jiān)隙，無需(xū)任(rèn)何(hé)潤滑(huá)油(yóu)作(zuò)為密封(fēng)介(jiè)質。這(zhè)一設(shè)計(jì)從(cóng)根(gēn)源(yuán)上杜(dù)絕了油蒸(zhēng)氣(qì)的產生與返流。

• 多級(jí)容(róng)積(jī)式壓縮：HR60采用(yòng)多級(jí)羅(luó)茨結構(gòu)，氣體(tǐ)由(yóu)進(jìn)氣(qì)口吸入後，依(yī)次(cì)經過(guò)每(měi)一級(jí)羅(luó)茨(cí)轉(zhuǎn)子的(dí)壓縮(suō)。每一級(jí)轉(zhuǎn)子將氣(qì)體推入(rù)下一(yī)級，腔體容積沿(yán)輸送方向(xiàng)逐級縮小，氣體被逐步(bù)壓(yā)縮(suō)至大氣壓以上，最終(zhōng)從(cóng)排氣(qì)口排出。多(duō)級(jí)結(jié)構(gòu)的(dí)優勢在於將(jiāng)巨大的(dí)壓縮(suō)比(bǐ)（從數(shù)帕(pà)至大氣壓）合(hé)理分(fēn)配(pèi)至多個壓(yā)縮階段，使每一級(jí)均(jūn)在(zài)高效區間工作。

• 無油密(mì)封與冷(lěng)卻(què)：軸(zhóu)承(chéng)和齒輪等旋轉(zhuǎn)部件的潤(rùn)滑(huá)油通(tōng)過(guò)精(jīng)密軸封(fēng)嚴(yán)格(gé)隔(gé)離，確保氣(qì)體(tǐ)接觸區域不(bù)使(shǐ)用(yòng)任何油(yóu)類介(jiè)質。泵體(tǐ)采(cǎi)用水(shuǐ)冷方式進(jìn)行冷卻(què)，冷卻(què)水流量需大於5.0L/min，確(què)保泵(bèng)體在高(gāo)溫(wēn)工藝環境(jìng)下穩(wěn)定運(yùn)行(háng)。

• 高溫區域(yù)均熱化(huà)：HR60的核(hé)心(xīn)技術特征在(zài)於對(duì)泵體(tǐ)內(nèi)部實(shí)施(shī)高溫區(qū)域(yù)均熱化(huà)處理——通(tōng)過加熱係(xì)統將泵腔(qiāng)整體維持在(zài)較高溫度，使CVD，刻蝕(shí)工藝(yì)中產(chǎn)生的(dí)副產(chǎn)物（如氯(lǜ)化銨，氟化銨(ǎn)等）在到達泵腔冷(lěng)凝(níng)之前即(jí)被(bèi)排出。這一(yī)設(shè)計有效(xiào)防止了(liǎo)副產物(wù)在(zài)泵內(nèi)壁和轉子表(biǎo)麵的(dí)附(fù)著與(yǔ)堆積(jī)。

二，核(hé)心技術特(tè)點

1. 高溫(wēn)區(qū)域(yù)均熱(rè)化，應(yīng)對腐(fǔ)蝕性工(gōng)藝(yì)

HR60專(zhuān)門(mén)針(zhēn)對CVD，幹法(fǎ)刻蝕等產(chǎn)生(shēng)升華(huá)性物質(zhì)的工藝進(jìn)行了優(yōu)化(huà)。泵體(tǐ)內部通過(guò)加熱係統實(shí)現整(zhěng)體均熱化，使(shǐ)泵腔溫度(dù)維持在副產物(wù)冷凝(níng)點以上。這(zhè)一(yī)設計的(dí)實際價值在(zài)於：

• 防(fáng)止(zhǐ)副產(chǎn)物冷凝沉(chén)積：避(bì)免氯化物(wù)，氟(fú)化物(wù)等(děng)腐蝕(shí)性(xìng)物質在泵腔內壁(bì)和轉子(zǐ)表(biǎo)麵(miàn)附著

• 延長(cháng)部件壽命：減少(shǎo)腐蝕性(xìng)物質對泵(bèng)體金(jīn)屬材(cái)料的化(huà)學侵(qīn)蝕

• 降(jiàng)低停機維(wéi)護(hù)頻率(shuài)：減(jiǎn)少(shǎo)因副(fù)產物(wù)堆(duī)積導致(zhì)的轉子卡滯(zhì)和(hé)性能衰減(jiǎn)

2. 高(gāo)抽速，適配批(pī)量(liáng)生產

HR60在(zài)50Hz電源條(tiáo)件下(xià)的最大排(pái)氣速(sù)度達62m³/h（約1030L/min） ，60Hz條(tiáo)件下(xià)達80m³/h（約1333L/min） 。這一抽速區間適用於(yú)中型(xíng)CVD設(shè)備(bèi)，刻蝕(shí)機及批量生產型真(zhēn)空係統，可在較(jiào)短時間內(nèi)完成腔體(tǐ)抽空(kōng)。

3. 到達(dá)壓(yā)力(lì)滿足(zú)工(gōng)藝(yì)需求

HR60的(dí)到(dào)達壓(yā)力(lì)（極(jí)限壓力(lì)）為5Pa，可滿(mǎn)足(zú)CVD，刻(kè)蝕(shí)等工藝對基(jī)礎(chǔ)真(zhēn)空度(dù)的要(yào)求。配合其(qí)高溫(wēn)均熱化(huà)設(shè)計，在含腐(fǔ)蝕性(xìng)氣體(tǐ)的(dí)工(gōng)藝環(huán)境中(zhōng)仍能保持(chí)穩定的真空性(xìng)能。

4. 水(shuǐ)冷散熱，適(shì)配高溫工藝

HR60采(cǎi)用水冷方(fāng)式散熱，冷(lěng)卻水(shuǐ)流(liú)量(liáng)需(xū)大(dà)於5.0L/min，冷卻水(shuǐ)一(yī)次壓力範(fàn)圍為0.1～0.3MPa，出入(rù)口(kǒu)壓(yā)差需大(dà)於(yú)0.1MPa。水冷(lěng)設(shè)計的(dí)優勢(shì)在於(yú)：

• 高(gāo)效散熱：在高(gāo)溫工(gōng)藝(yì)環境下有效(xiào)控(kòng)製泵(bèng)體溫度(dù)

• 溫度穩(wěn)定：水冷(lěng)係統可精確(què)控製(zhì)冷(lěng)卻水(shuǐ)溫(wēn)度，保持泵體(tǐ)熱平衡

• 適(shì)配高(gāo)溫環(huán)境：適(shì)用於CVD，刻蝕(shí)等(děng)產生大(dà)量熱量的工(gōng)藝場景

5. N2吹掃與氣鎮功能(néng)

HR60配(pèi)備N2吹掃和(hé)氣鎮(zhèn)功能(néng)，進一(yī)步(bù)提(tí)升(shēng)了在(zài)腐蝕性(xìng)工藝環(huán)境(jìng)中的可靠性：

• 軸封(fēng)N2吹(chuī)掃(sǎo)：流(liú)量(liáng)為(wéi)5SLM，防止腐(fǔ)蝕性(xìng)氣(qì)體(tǐ)侵入軸(zhóu)承和齒(chǐ)輪區域(yù)

• 氣(qì)鎮N2吹(chuī)掃：流量範圍(wéi)為0～45SLM，可(kě)根據(jù)工(gōng)藝(yì)需求(qiú)調節，用於(yú)稀(xī)釋(shì)和(hé)排出可(kě)凝性氣(qì)體

6. 緊湊結構與(yǔ)標(biāo)準接口(kǒu)

HR60的吸(xī)氣(qì)口徑為VG50（KF50） ，排(pái)氣口(kǒu)徑為(wéi)KF40。標準化(huà)的接(jiē)口設(shè)計(jì)便(biàn)於(yú)與(yǔ)現有真空(kōng)管路(lù)係統(tǒng)快速(sù)對接(jiē)。整(zhěng)機質量(liáng)180kg，在同類60m³/h抽(chōu)速的幹(gān)式真空(kōng)泵(bèng)中具(jù)有較好(hǎo)的緊(jǐn)湊(còu)性。

三，性能參數一(yī)覽(lǎn)

數(shù)據來(lái)源：ULVAC規(guī)格(gé)表

四，典型應(yīng)用(yòng)場景(jǐng)

半導體CVD：在化(huà)學氣相(xiāng)沉(chén)積工藝(yì)中(zhōng)，HR60的高溫(wēn)區域(yù)均熱化設(shè)計可(kě)有效防止反應副(fù)產(chǎn)物在(zài)泵(bèng)腔(qiāng)內冷凝沉積(jī)，保障工(gōng)藝(yì)的連(lián)續穩定(dìng)運行。

幹法(fǎ)刻蝕(shí)：用於(yú)等(děng)離子刻蝕(shí)設備的(dí)真(zhēn)空(kōng)排氣(qì)，處理(lǐ)含氟，含氯(lǜ)等腐蝕(shí)性(xìng)工藝氣體(tǐ)。

平(píng)板顯(xiǎn)示(shì)製造(zào)：適(shì)用於FPD（平板顯(xiǎn)示(shì)）製(zhì)造中(zhōng)的沉積和刻(kè)蝕(shí)工藝(yì)。

太陽(yáng)能(néng)電池製(zhì)造：用(yòng)於光(guāng)伏(fú)電池(chí)片鍍膜(mó)工(gōng)藝(yì)的(dí)真空係統。

一般(bān)工(gōng)業(yè)CVD：適用(yòng)於各(gè)類工(gōng)業級(jí)CVD設備的(dí)真(zhēn)空(kōng)排氣。

五，總結(jié)

HR60是愛(ài)發科在(zài)高(gāo)溫(wēn)工藝幹式(shì)真(zhēn)空(kōng)泵領域的一款代表性(xìng)產品。通過多級(jí)羅茨無油容積式壓(yā)縮(suō)機製(zhì)與高溫(wēn)區(qū)域均熱化技術(shù)的(dí)配合(hé)，在實(shí)現62m³/h（50Hz）最大(dà)抽(chōu)速和5Pa到達壓力的(dí)同(tóng)時，有效解(jiě)決了(liǎo)CVD，刻蝕等(děng)工藝中(zhōng)副產物(wù)冷凝(níng)沉(chén)積(jī)的行(háng)業痛點(diǎn)。其水(shuǐ)冷散熱(rè)，N2吹掃與(yǔ)氣鎮功(gōng)能等設計，使(shǐ)其(qí)成為半導體(tǐ)CVD，幹法刻蝕及(jí)平板顯示製造(zào)等(děng)含腐蝕(shí)性(xìng)氣(qì)體(tǐ)工藝(yì)場(cháng)景(jǐng)中可靠的(dí)真(zhēn)空獲取方案。

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