진공, 진공펌프, 진공증착기 전기공학과 2001731067.

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1 진공, 진공펌프, 진공증착기 전기공학과 장황재

2 1.진공 1) 진공의 정의 * 과학 대사전 물질이 전혀 존재하지 않는 공간. * 국제 표준화 기구와 미국 진공 학회의 기준
진공이란 대기압보다 낮은 상태의 압력을 의미하거나 분자밀도가 2.5☓10¹⁹분자/cm³보다 적은 경우를 의미

3 진공도의 분류 진공영역 (희박한 정도) Pa Torr 저진공(low) 중진공(Medium) 고진공(High)
초고진공(Ultra high) 극고진공(Extremely high) 대기압 > P > 10² 10² > P > 10⁻¹ 10⁻¹ > P > 10⁻⁵ 10⁻⁵ > P > 10⁻⁸ 10⁻⁸ > P 대기압 > P > 1 1 > P > 10⁻³ 10⁻³ > P > 10⁻⁷ 10⁻⁷ > P > 10⁻¹⁰ 10⁻¹⁰ > P

4 2) 진공의 응용  ①압력차에 의한 힘 - 자동자의 엔진, 진공 청소기, 비닐 팩 ②빠른 증발 - 식품*의약품 장기 보관, 기능성 박막  ③소리와 열의 차단 - 보온병, 크라이오스태트  ④운동저항의 감소 - 진공관, 브라운관, 증착장치, 입자가속기  ⑤방전 - 플라즈마, 형광등  ⑥산화방지 - 반도체 생산 공정  ⑦청정표면 표면분석

5 2. 진공 펌프 1)진공펌프의 정의 대기로부터 격리된 용기 내부의 기체분자 들을 적절한 방법으로 제거해 원하는
진공상태를 만드는 기계설비 * 압축배출식 - 입구로 들어온 기체분자들을 바가지로 퍼내듯이 용기 밖으로 배출하는 방법 * 고착식 - 끈끈이처럼 일정 장소에 붙잡아놓는 방법

6 진공펌프의 구분 저진공 펌프 : 대기압으로부터 10⁻¹Pa 정도의 압력까지 작동.
기체가 점성류 영역에서 집단적으로 움직이므로 기체를 대기압 이상으로 압축시킨 후 밖으로 배출하는 방법. 고진공 펌프 : 10⁻¹Pa이하의 고진공 영역으로부터 초고진공 내지 극고진공 영역까지 작동. 분자류 영역에서 작동하므로 기체분자 하나하나에 힘을 작용해 배기. 고진공펌프는 대부분 저진공펌프로 먼저 초벌배기(rough pumping) 한 후 작동. 작동 중에도 적당한 용량의 저진공펌프로 배기구의 압력, 즉 배압(backing pressure)을 중진공으로 유지.

7 진공펌프의 분류 압축배출식 용적식 왕복운동식 피스턴펌프 piston pump 다이어스램펌프 diaphragm pump 회전식
 액체링펌프         liquid ring pump  회전베인펌프       rotary vane pump  회전피스턴펌프     rotary piston pump  트로코이드펌프     trochoid pump  루츠펌프           roots pump  수크류펌프         screw pump  스크롤펌프         scroll pump  클로펌프           claw pump 운동량 전달식 분자펌프  분자드래그펌프     molecular drag pump  터보분자펌프       turbomolecular pump 유체분사식  확산펌프           diffusion pump  애체제트펌프       liquid jet pump  이젝터             ejectors 내부흡수식 흡착식 표면흡착  수착펌프           sorption pump 화학흡착  게터펌프           getter pump  티타늄승화펌프     titanium sublimation pump  스퍼터이온펌프     sputter ion pump 응축식 저온응축  저온펌프           cryopump

8 2)진공 펌프의 응용 ① 대형가속기 ② 분석기기 분야 ③ 반도체 분야
- 수소흡장합금제 비증발성 게터(non evaporble getter:NEG) ② 분석기기 분야 - 스퍼터 이온펌프, 터보 분자펌프 ③ 반도체 분야 - 유회전펌프, 건식 진공펌프, 터보 분자펌프, 크라이오펌프 , 스퍼터 이온펌프

9 3. 진공 증착기 진공증착 진공 중에서 금속이나 화합물을 증발시켜, 증발원과 마주 보고
있는 상대 표면에 박막을 만드는 것. 10⁻⁵ [Torr] 이하의 고진공에서 증발원을 가열함으로서 증발된 기체가 비교적 저온의 기판 위에 집적하게 되는 원리를 이용. 고성능 진공 장비가 필요. * 증착 물질을 증발시키기 - 저항가열식, 유도가열식, 혹은 전자빔가열식 등의 방법을 사용

10 2) 진공증착기 소형의 회분조작형(batch type) 증착기
- 박스 증착기(box coater) : 고정 설비의 설치 면적을 증가시키기 위해 펌프 연결구를 옆면에 설치한 구조 터보펌프와 저온펌프를 이용하여 10⁻⁹ torr까지 가능한 증착기가 상업화되어 있다.  대용량의 연속공정 증착장치 - 증착부가 여러 개의 개별적 증착기로 나뉘어 있고 각각의 증착부는 별도의 펌프 시스템을 가질 수도 있음.