ULVAC爱发科HR90多级罗茨型干泵技术解析

一、产品概述

在半导体制造、平板显示、光伏电池等产业的工艺链条中，真空环境是支撑薄膜沉积、干法刻蚀、灰化清洗等关键工序得以实现的基础条件。而承担这一基础保障任务的核心设备——干式真空泵，其性能优劣直接决定着工艺的稳定性、产品的良率以及设备的综合运行成本。

日本ULVAC（爱发科）株式会社是的真空技术综合解决方案提供商，其推出的HR90多级罗茨型干泵，是HR系列干式真空泵中的经典机型。该产品专为CVD（化学气相沉积）、蚀刻等严苛半导体工艺设计，通过ULVAC有的高温均热技术，实现了对工艺过程中产生的升华性排气物质的高效气态排出。

HR90凭借其126 m³/h（60Hz）的最大排气速度、5.0 Pa的极限压力以及245 kg的紧凑机身，在保证优异真空性能的同时，兼顾了设备轻量化与高可靠性。该产品已广泛应用于全球各大半导体与平板显示制造企业的工艺产线，成为处理腐蚀性气体、应对硬工艺挑战的干式真空泵产品。

二、型号命名与产品定位

ULVAC的产品体系中，HR90的型号命名清晰传达了其产品定位与技术特征：

• H：代表High-temperature（高温型），表明该系列产品采用高温区域均热化技术，适用于处理CVD、蚀刻等过程中产生的升华性废气。

• R：代表Roots（罗茨型），表明该泵采用多级罗茨转子结构设计，属于干式真空泵的技术路线。

• 90：代表该型号在HR系列中的规格定位，对应其90级的排气能力档位。

在ULVAC的干式真空泵产品矩阵中，HR系列定位于高温工艺专用，与LR系列（低温型，适用于负载锁定腔或PVD工艺）形成明确的分工。此外，还有UR系列——可实现比HR系列更高的工作温度，适用于需要加热泵体、加热气体管路和/或加热排气管路的应用场景。

HR90在HR系列中属于中等规格型号。同系列产品还包括HR60、HR180、HR300、HR600、HR1200乃至HR1800等更大排气能力的型号。HR90以其126 m³/h的排气速度（60Hz），精准定位于8英寸及以下晶圆制造、化合物半导体、先进封装等中等规模产线的工艺配套需求。

三、核心技术特点

3.1 高温区域均热化技术

HR90最核心的技术优势，在于ULVAC的高温区域均热化技术。

半导体CVD和蚀刻工艺过程中，常常产生具有升华特性的副产物——这些物质在较低温度下会凝结为固体颗粒，附着于泵体内部或排气管路中，不仅降低泵的排气效率，还可能造成设备故障和工艺污染。HR90通过将泵体均匀加热至高温区域，有效利用泵体运行中自身产生的压缩热，使泵体内部温度场高度均匀化，从而将升华性排气物质始终维持在气态条件下排出，杜绝了固体凝结问题。

ULVAC的独特铝合金设计是实现这一均匀温度分布的关键技术基础。凭借这一技术，HR系列在CVD和蚀刻等“硬工艺"中实现了高的耐久性。

3.2 氦气密封结构

HR90搭载了屏蔽电动机（密封电机） ，形成了高度可靠的密闭结构。

这一设计带来的核心优势在于出色的氦气密封能力——对于半导体工艺中常用的氦气等气体，泵体能够实现极低泄漏率的密封效果。这在处理易燃、有毒或高价值工艺气体时尤为重要，不仅保障了工艺安全性，也降低了昂贵气体的消耗成本。

3.3 瞬停对策

在工业产线中，瞬时停电是影响设备连续运行的重要干扰因素。HR90采取了1000毫秒（1秒）以内的瞬停对策。

当电源发生短暂中断时，泵体能够在1000毫秒内完成应对处理，避免因瞬时停电导致的泵体停机、工艺中断或数据丢失。这一功能对于需要长时间连续运行的半导体生产线具有高的实用价值。

3.4 出色的耐腐蚀性

HR90处理的气体介质多为腐蚀性工艺气体（如Cl₂、BCl₃、CF₄等），对泵体材料的耐腐蚀性能提出了严苛要求。

HR90的主要零部件均采用表面硬度高、耐腐蚀性优异的特殊表面处理工艺。这一处理显著降低了腐蚀性气体排气过程中对泵体内部的化学侵蚀，有效延长了泵的使用寿命，减少了因腐蚀导致的维护频次和备件更换成本。

3.5 智能通信功能

HR90搭载了的通信功能模块，支持读取与泵运转状态相关的各类数据以及警告/报警履历。

通过使用专用软件进行计算机通信，用户可实现集中监控——在控制中心实时掌握多台泵的运行状态、温度、电流、报警信息等关键参数。这一功能为半导体工厂的设备自动化管理和预防性维护提供了数据基础。

四、关键性能参数

根据制造商规格资料，HR90的核心技术参数汇总如下：

五、结构与设计特点

5.1 多级罗茨转子结构

HR90采用多级罗茨（Roots）转子结构，通过多组非接触式罗茨转子的串联配置，实现从大气压到极限压力（5.0 Pa）的宽压力范围排气。罗茨转子以相反方向高速旋转，在转子与泵腔之间形成密闭空间，将被抽气体逐级压缩并推向排气口。

由于转子与泵腔之间无接触运行，泵体内部无需使用真空油进行润滑和密封，实现了真正意义上的“干式"运行。这不仅消除了油蒸气对工艺腔体的污染风险，也大幅降低了日常维护的复杂度。

5.2 轻量化设计

HR90在保证结构强度和可靠性的前提下，实现了245 kg的整机质量。在同类排气能力的多级罗茨干泵中，这一重量处于较为紧凑的水平，有利于设备在空间有限的工艺机台内部署与集成。

5.3 ECO-SHOCK节能选项

HR90支持与ECO-SHOCK节能系统的组合使用。在轻工艺（Light Process）应用中，通过ECO-SHOCK的智能控制，可节省高达约88%的电力消耗。这一选项对于多泵并行运行的大型半导体工厂而言，具有显著的节能降本效益。

5.4 CE认证兼容

HR90全型号支持CE认证（可选配置） 。CE标志表明产品符合欧盟安全、健康与环保要求，便于设备在欧洲及认可CE标准的国家和地区销售与部署。

六、适用领域与应用场景

HR90以其126 m³/h的排气速度、5.0 Pa的极限压力以及高温均热化的核心特性，在以下领域得到广泛应用：

半导体制造：

• CVD装置（化学气相沉积）：用于各类薄膜沉积工艺的真空排气

• 蚀刻装置（干法刻蚀）：处理工艺过程中产生的腐蚀性气体及升华性副产物

• 灰化装置：光刻胶去除工艺的真空配套

• ALD（原子层沉积）、ALH（原子层热处理）等先进工艺

平板显示与光伏：

• 溅射、蒸镀等PVD工艺的惰性气体排放

• 薄膜太阳能电池的制造工艺排气

材料制备：

• Si单晶拉制等制粉过程中的排气

• 化合物半导体材料的制备工艺

作为辅助排气泵：

• 涡轮分子泵的前级排气

• 机械增压泵的辅助排气

七、总结

ULVAC爱发科HR90多级罗茨型干泵是一款定位精准、技术成熟的半导体工艺专用干式真空泵。其以高温区域均热化技术为核心，通过对泵体均匀加热，将CVD和蚀刻工艺中产生的升华性排气物质始终维持在气态条件下排出，从根本上解决了固体凝结导致的泵体堵塞和工艺污染问题。

在结构设计上，多级罗茨转子实现了无油干式运行；屏蔽电动机形成了可靠的氦气密封结构；1000毫秒瞬停对策保障了产线连续运行的稳定性；特殊表面处理赋予了泵体优异的耐腐蚀性能；智能通信功能则为设备自动化管理提供了数据支撑。

从8英寸晶圆制造到化合物半导体研发，从平板显示产线到光伏电池制备，HR90凭借126 m³/h的排气速度、5.0 Pa的极限压力以及久经考验的高温工艺适应性，已成为全球半导体产业中应对硬工艺挑战的干式真空泵产品。对于需要处理腐蚀性气体、应对升华性副产物挑战的中等规模半导体与电子器件制造企业而言，HR90提供了一个兼具性能、可靠性与经济性的理想真空解决方案。