소개글
"저진공 펌프"에 대한 내용입니다.
목차
1. 진공 펌프의 이해
1.1. 진공의 개념
1.2. 진공도의 단위와 분류
1.3. 진공 펌프의 종류 및 원리
1.3.1. 양배기(Positive Displacement) 펌프
1.3.2. 포획(Entrapment) 펌프
2. 저진공 펌프
2.1. 로타리 베인 펌프
2.2. 루츠 진공 펌프
3. 고진공 펌프
3.1. 오일 확산 펌프
3.2. 터보 분자 펌프
4. 진공 기술의 응용
4.1. 첨단산업
4.2. 미래산업
4.3. 산업응용
4.4. 의약, 화학, 식품
4.5. 첨단과학
4.6. 일상생활
5. 실리콘 웨이퍼
5.1. 웨이퍼의 기초, 잉곳 만들기
5.2. 웨이퍼 제작 공정
5.3. 웨이퍼 특성 및 분류
6. 참고 문헌
본문내용
1. 진공 펌프의 이해
1.1. 진공의 개념
진공이란 원래 라틴어로 'vacua', 즉 기체(물질)가 없는 공간의 상태를 의미하지만 실제로는 작업상 지장이 없는 압력상태를 말하는 경우가 많다. 지구표면의 압력은 질소(N2), 산소(O2), 기타 아르곤, 탄소가스, 수증기 등의 혼합가스체가 해면상에서 1기압(760Torr)인 상태이다. 이때 공기의 밀도는 표준상태(0℃, 760Torr) 기준으로 1mole [22.4ℓ]중에 약 6 x 1023개의 공기분자로 구성되어 있다.
대기압보다 낮은 상태를 진공이라고 하며, 분자밀도가 2.5 × 10^19 /cm3 미만인 실제적 진공 영역은 저진공, 중진공, 고진공, 초고진공 등으로 구분할 수 있다. 실제로는 완전한 진공을 만드는 것은 매우 어려우므로 1/1000(10-3)mmHg 정도 이하의 저압을 진공이라 한다. 현재 인공적으로 도달할 수 있는 최고진공도는 10-12mmHg 정도이다.
1.2. 진공도의 단위와 분류
진공도의 단위로는 토르(Torr)와 파스칼(Pa)이 주로 사용된다. 토르는 수은주 높이로 표시되며, 1토르는 수은주 1mm에 해당한다. 760토르는 대기압에 해당한다. 파스칼은 SI 단위로 1파스칼은 1뉴턴/제곱미터이다.
진공 영역은 압력에 따라 저진공(low vacuum), 중진공(medium vacuum), 고진공(high vacuum), 초고진공(ultra high vacuum) 등으로 구분된다. 저진공은 33.3mbar(25Torr) ~ 1013.25mbar(760Torr) 범위이며, 기체의 분자 수량이 진공 용기 내부 표면에 부착되어 있는 분자 수량보다 많은 상태이다. 중진공은 1×10^-4mbar(7.5×10^-4Torr) ~ 33.3mbar(25Torr) 범위이다. 고진공은 1×10^-7mbar(7.5×10^-5Torr) ~ 1×10^-4mbar(7.5×10^-4Torr) 범위로, 기체의 평균 자유행로가 진공 용기의 크기보다 긴 상태이다. 초고진공은 1×10^-8Torr 이하로, 분자밀도가 상당히 낮아 단일층 흡착 시간이 충분한 상태이다.
1.3. 진공 펌프의 종류 및 원리
1.3.1. 양배기(Positive Displacement) 펌프
양배기(Positive Displacement) 펌프는 기체를 진공 용기 외부로 제거하는 펌프로, 대부분의 기계적인 펌프가 이에 속한다. 양배기 펌프는 기체분자를 진공 용기 밖으로 배출하여 압력을 낮추는 방식으로 작동한다.
그 중 하나인 로타리 베인 펌프(Rotary Vane Pump)는 실험실에서 저진공 용도로 가장 많이 사용되는 펌프이다. 로타리 베인 펌프는 정지자(stator), 회전자(rotor), 그리고 베인(vane)에 의해 흡입, 압축, 배기의 과정을 거쳐 작동한다.
베인과 회전자에 의해 압축된 가스의 압력이 배출 밸브를 열기에 충분할 정도로 높아지면, 밸브가 열리면서 가스가 배출되게 된다. 이때 펌프에는 오일이 사용되는데, 오일은 윤활 역할과 함께 회전에 의한 마찰열 감소, 베인과 정지자 사이의 공간을 막아주는 역할을 한다. 오일의 증기압이 낮을수록 낮은 압력까지 끌어내릴 수 있고, 역류(backstream)에 의한 진공 용기의 오염을 방지할 수 있다.
역류는 펌프 오일이 주로 증기 상태로 진공 용기 쪽으로 이동하는 현상을 말하며, 진공 용기 오염의 원인이 된다. 이를 방지하기 위해 진공 용기와 펌프 사이에 트랩(trap)을 설치하여 역류를 줄일 수 있다. 또한 데드볼륨(dead volume)은 배기 과정 중 완전히 빠져나가지 못한 가스를 의미하며, 오일의 증기와 함께 로타리 펌프가 작동할 수 있는 한계 압력을 제한하는 요인이 된다.
1.3.2. 포획(Entrapment) 펌프
포획(Entrapment) 펌프는 배기시킨 기체가 여전히 진공 용기나 펌프 속에 남아 있는 경우라고 할 수 있다. 이러한 펌프는 "포획 펌프(capture pump)"라고도 불리며, 진공 용기 내부의 공간으로부터 기체 분자 수를 제거하기만 하면 압력이 낮아지는 특징이 있다. 따라서 이런 것들도 펌프라고 부를 수 있다. 흡착 펌프(sorption pump)나 냉온 펌프(cryopump), 이온 펌프(ion pump)가 이에 속한다.
흡착 펌프(sorption pump)는 넓은 표면적을 지닌 다공성 물질인 molecular sieve를 활용하여 기체 분자를 흡착시키는 원리로 작동한다. 냉온 펌프(cryopump)는 극저온의 냉각면에 기체 분자를 포집하는 방식으로 작동하며, 이온 펌프(ion pump)는 강력한 자기장 내에서 이온화된 기체 분자를 포집하는 방식을 사용한다. 이러한 포획 펌프들은 진공 용기 내부의 압력을 낮추는 것이 목적이지만, 포집한 기체를 외부로 완전히 제거할 수 없다는 한계가 있다. 따라서 주기적으로 흡착 물질을 교체하거나 냉각면을 가열하는 등의 재생 과정이 필요하다.
포획 펌프는 양배기(positive displacement) 펌프와 달리 배기된 기체를 외부로 완전히 제거하지 않고 펌프 내부에 가둔다는...
참고 자료
[네이버 지식백과] 진공 펌프 [眞空-, vacuum pump, Vakuumpumpe]
안일신, ‘진공물리 및 진공기술’, 한양대학교 출판부, 1999
Harland G. Tompkins, 'Pumps Used in Vacuum Technology', American Vacuum Society(AVS), 1991
Donald M. Mattox, 'Handbook of Physical Vapor Deposition Processing', Noyes Publication, 1998
[위키백과, 우리 모두의 백과사전]
엔하위키
진공과학입문 / 정석민교수,이진원교수,박종윤교수 著 / 청문각 출판부
진공의 기초 ‘진공의 기본원리 및 응용’ / 김홍배, 손상희 著 / 전자 재료사
Vacuum Technology and Applications '진공의 원리, 발생, 계측, 리크테스트,
시스템, 응용’/ D. Hucknall
진공공학 / 배석희, 인상렬 외 3인 著 / 한국 경제 신문 출판부
진공물리 및 진공기술 / 안일신 著 / 한양대학교 출판부
http://metal.or.kr/new/college/lecture/heattreat/heat09-09.htm
http://www.pvdworld.net/
http://kr.softwise.yahoo.com/bin/query
http://www.yik.co.kr/pds/view.asp
https://blog.naver.com/gsem0501/221936135261
https://www.inforad.co.kr/post/oil-of-rotary-vane-pump
https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=15973083&memberNo=10728965
https://www.inforad.co.kr/single-post/oil-sealed-rotary-vane-pump
https://mr-penguin.tistory.com/2
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1088608&cid=40942&categoryId=32355
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1178881&cid=40942&categoryId=32373
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1614269&cid=50324&categoryId=50324
http://samsungsemiconstory.tistory.com/95
