最後更新:2026年10月8日設備零組件・耗材真空・氣體/化學品供應子系統中國大陸:涡轮分子泵

渦輪分子幫浦(TMP)是什麼

Turbo Molecular Pump (TMP)

渦輪分子幫浦(TMP)是以每分鐘數萬轉的多段渦輪葉片撞擊氣體分子,獲得10⁻¹~10⁻⁸Pa高真空的幫浦。與乾式幫浦串聯使用是設備的標準配置,以支撐高速旋轉的磁浮軸承實現無潤滑、低微粒。由於不擅長排出H₂與He,加上螺旋槽段的複合型較為普遍。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

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。

渦輪分子幫浦(TMP)的常見問題

渦輪分子幫浦不能單獨使用嗎?
不能。TMP只能在分子流區域運作,必須先以乾式幫浦抽至中真空。此外,TMP的排氣側也必須維持在一定以下的背壓,因此一定要與前級幫浦串聯運用。
為什麼採用磁浮軸承?
因為能以非接觸方式支撐每分鐘數萬轉的高速旋轉。不需潤滑劑,因此沒有油污染;沒有機械接觸,也能抑制微粒與振動的產生。越是需要精密載台控制的設備,此優點越明顯。

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