HR300干式真空泵：高温均热化技术赋能半导体CVD/蚀刻工艺

一、引言

在半导体、平板显示（FPD）及电子制造等产业中，真空环境的质量直接影响产品良率和工艺稳定性。传统的油封式真空泵因油蒸气返流问题，难以满足日益严苛的清洁真空需求。多级罗茨干式真空泵应运而生——它在真空室内不使用油或液体，从根本上杜绝了油蒸气对腔室的污染，成为FPD、电子和半导体行业的核心设备。

ULVAC（爱发科）作为的真空技术与薄膜沉积设备制造商，其HR系列多级罗茨型干泵在业界享有盛誉。其中，HR300是该系列中兼顾高性能与适用性的代表型号，专为CVD（化学气相沉积）和蚀刻等严苛半导体工艺设计。本文将从工作原理、核心技术、性能参数及应用场景等方面，对HR300进行全面的技术解析。

二、多级罗茨干泵的工作原理

多级罗茨型干式真空泵是一种集成多级机械增压泵的干式真空泵。其核心结构是在泵壳（ casing ）内设置两个三叶转子，通过一对齿轮驱动，使两转子以相同转速沿相反方向旋转。转子之间以及转子与壳体之间保持微小间隙而不相互接触，依靠这一间隙实现气体的传送与压缩。

转子采用多级串联结构，逐级压缩气体直至大气压并排入大气。与传统油封泵不同，转子壳体内不使用油或其他密封液体，实现真正意义上的“干式"清洁排气。齿轮和轴承虽使用润滑油，但通过密封结构设计有效防止油进入泵体内部。

三、HR300核心技术特点

3.1 高温均热化技术

HR300最核心的技术优势在于其高温均热化设计。ULVAC通过独特的设计，使泵体在整个高温区域内保持极其均匀的温度分布。这一设计巧妙利用了干式真空泵体内部产生的压缩热，将CVD、蚀刻等工艺中产生的升华性副产物以气态形式排出。

在半导体工艺中，许多反应副产物具有升华特性——在一定温度下会从固态直接转变为气态。如果泵体温度不够均匀或存在冷区，这些升华物就会在泵内凝结堆积，导致泵性能下降甚至故障。HR300的高温均热化技术有效防止了这一问题的发生，保证了泵的长期稳定运行。

3.2 出色的耐腐蚀性

半导体工艺气体往往具有强腐蚀性，对真空泵的内部构件构成严峻挑战。HR300的主要零部件均经过特殊表面处理，具备高表面硬度和优异的耐腐蚀性能。这种处理有效降低了腐蚀性气体排气时对泵内部的侵蚀，显著延长了设备的使用寿命。

3.3 高安全性设计

HR300搭载屏蔽电机（Canned Motor） ，形成密闭结构，实现了氦气密封（Helium Tight）。这一设计能有效防止有害工艺气体泄漏，保障操作人员安全和洁净车间环境。

3.4 瞬停对策与智能监控

HR300具备1000毫秒以内的瞬时停电应对能力。在半导体制造中，电力波动可能导致整批产品报废，这一瞬停对策显著提升了工艺的可靠性。

此外，HR300支持通信功能，可读取泵运转状态数据、警告及报警履历。通过专用软件实现计算机通信后，可进行集中监控，便于工厂级的设备管理与维护。

3.5 与UR系列的差异化定位

在ULVAC的产品体系中，HR系列与UR系列形成差异化定位。HR系列适用于高温泵体运行场景，专为CVD和蚀刻工艺设计；而UR系列则适用于超高温度需求的应用，如需要加热泵体、加热气体管线和加热排气管线的场景。

四、HR300技术规格

根据资料，HR300的主要技术参数如下：

从数据可以看出，HR300在50Hz下即可实现359 m³/h的大抽速，极限压力低至0.67 Pa，能够满足从中真空到低真空范围的工艺需求。

重要操作限制：HR300（以及HR600、HR1200等型号）请勿在吸入压力高于200 Pa的条件下连续运转，否则可能导致泵温超过设定上限而触发联锁保护。

五、典型应用场景

HR300主要面向以下半导体制造工艺：

• CVD装置（化学气相沉积）：需要处理大量反应气体及副产物

• 蚀刻装置（干法蚀刻）：腐蚀性工艺气体环境

• 灰化装置：光刻胶去除工艺

• ALD、ALH等：原子层沉积等先进薄膜工艺

此外，HR300也可用于惰性气体排放（溅射、气相沉积、热处理等）以及作为涡轮分子泵、机械增压泵的辅助排气泵。

六、总结

ULVAC爱发科HR300多级罗茨型干泵，凭借其高温均热化技术、优异的耐腐蚀性、屏蔽电机安全设计以及大抽速高性能等核心优势，已成为半导体CVD和蚀刻工艺中可靠的真空解决方案。其359 m³/h的大抽速和0.67 Pa的极限压力，使其在保证清洁无油真空的同时，满足了大处理量工艺的需求。对于追求高良率、高可靠性的半导体及FPD制造商而言，HR300无疑是一个经过市场验证的成熟选择。