渦輪分子幫浦(TMP)是以高速旋轉的多段渦輪葉片撞擊氣體分子,獲得高真空~超高真空(10⁻¹~10⁻⁸Pa)的真空幫浦。乾式幫浦負責從大氣壓到中真空,TMP則負責更高的高真空區域,兩者串聯使用是半導體設備的標準配置。
其動作原理是在分子流區域中,葉片賦予分子動量,使其帶有偏向排氣方向的速度分量。葉片周速接近音速,轉速達每分鐘數萬轉,為支撐此高速旋轉,廣泛採用磁浮軸承(magnetic bearing)。非接觸式軸承不需潤滑劑,可抑制微粒與振動的產生。
TMP具有不擅長排出低分子量氣體(H₂、He)的特性。因此一般採用在葉片段後方結合Holweck段(螺旋槽幫浦段)的複合型,以提高背壓耐受度、減輕前級幫浦的負擔。在處理ESC He背面氣體的設備中,此特性會實際影響排氣設計。
在半導體製程中,沉積性氣體附著於葉片造成的不平衡,以及腐蝕性氣體造成的部材腐蝕是主要課題。雖可透過導入吹淨氣體、葉片塗層與溫度管理來因應,但因屬於高速旋轉體,異物捲入造成的破損會對設備造成嚴重損傷。為確保安全,會納入可承受轉子爆裂扭矩的外殼設計與保護控制。
主要廠商有Pfeiffer Vacuum、Edwards、荏原製作所、島津製作所、ULVAC等。搭載於蝕刻、PVD、離子佈植、分析設備等所有需要高真空的設備,並透過設備的抽真空時間(pump-down time)直接影響產出。