진공 증착기를 이용한 Ohmic Contact 형성용 Metal 박막 증착 예비

목차

(1) 진공에 대하여 조사하시오.

(2) 진공펌프에 대하여 조사하시오.
1. 로타리 베인 펌프
2.로타리 피스톤 펌프
3. 로타리 기어펌프
4. 피스톤 펌프
5.다이아 후렘 펌프

(3) 진공 게이지에 대하여 조사하시오.
1. 피라니 게이지(Pirani gauge)
2. 열 음극 이온게이지(hot cathode ion gauge)
3. McLeod 게이지

본문내용

(1) 진공에 대하여 조사하시오.
진공은 공간의 기체압력이 대기압보다 낮은 상태, 즉 분자밀도가 약 2.5×1019 분자/cm3 보다 적은 상태를 의미한다.

(2) 진공펌프에 대하여 조사하시오.
1. 로타리 베인 펌프
일반적으로 가장 많이 쓰이는 진공펌프로, 기본 원리는 옆의 그림과같습니다. 그림에서 보면 내부 구조가 로타 베인 및 실린더로 되어 있는데, 로타의 중심과실린더의 중심은 편심되어 있습니다
베인은 스프링 또는 원심력에 의해서 실린더 내면에 밀작된 상태로 돌아가게 되는데, 이때 베인과 베인 사이에 공간이 새기게 되고, 이 공간은 로타의 회전에 따라 용적이 달라지게 됩니다.
한쪽 베인이 흡기부를 지나면서 공간의 용적은 점차 커지게 되고 ,다음베인이 흡기부 끝단을 통과할 때 공간용적은 최대가 됩니다. 이렇게 하여 흡기부로부터 빨아들인 공기는 다음 단계에서 압축이 되고 이것이 배기부를 지나면서 배출이 되는 것입니다.
로타리 베인 펌프의 최대 진공도는 1+10Torr정도의 영역에 그치고 있으나, 루츠펌프 및 확산펌프와 연결되어 고진공이 요구되는 공정에도 다양하게 쓰이고 있으므로, 오늘날 산업 전반에 걸쳐 가장 널리 쓰이고 있고 기종이라 할 수 있습니다.

< 중 략 >

2. 열 음극 이온게이지(hot cathode ion gauge)
hot filament가 열전자를 방출하여 기체분자들과 충돌하여 이온화시킨다. 이 열전자와 이온화하면서 떨어져 나온 전자들은 나선형의 전자 콜렉터(그리드)에 수집이 되어 전류로 변한다. 전자 콜렉터는 약 +150V로 유지한다. 주변의 이온 콜렉터는 약 -30V를 유지하여 이온들을 모아 이온전류를 형성하고 우리는 이 전류를 측정하여 나중 압력으로 변환시키면 된다. 전자들이 전자 콜렉터를 치면서 soft X-ray를 발생시키고 이 연X선은 다시 이온 콜렉터를 쳐 전자를 발생시키게 되는데 이 때 약한 이온 전류가 발생하게 된다(광전효과). 따라서 이 이온 게이지의 측정 하한선은 바로 이 연X선에 의해 결정되는데 대략 10-7Torr 근처가 된다.
또한 측정 상한선도 있는데 기체의 압력이 너무 높으면 이온 콜렉터 근처에 너무 많은 이온이 몰려 공간전하가 생겨 이온의 흐름을 방해하게 되어 올바른 측정이 불가능하고 또한 filament의 산화가 급격히 일어나므로 게이지의 수명이 단축된다.

참고 자료

안일신, ‘진공물리 및 진공기술’, 한양대학교 출판부, 1999
A.ROTH, 'VACUUM TECHNOLOGY', NORTH HOLLAND
서울대학교 재료공학부 ‘박막공학’