[진공 펌프 종류]Vacuum pump 종류(저진공 펌프, 고진공 펌프 등)

vacuum pump 종류

 

 

 

Vacuum pump는 진공도에 따라 나누어진다.

진공 펌프는 일정 용기 내의 기체 분자를 제거함으로써 진공도를 높일 수 있는 설비이다. 

진공 영역을 진공도에 따라 분리하여 구분하는 이유는 각 진공도에 따라서 적용할 수 있는 공정들이 분류되며, 이러한 진공도를 유지하기 위한 펌프의 종류 또한 진공도에 따라 달라지기 때문이다. 

대표적인 진공도에 따라서 분류할 수 있는 진공 펌프(Vacuum pump)는 아래와 같다. 

 

압력	대기압 ~ 1 Torr	1~10-3Torr	10-3~10-8 Torr	10-8 Torr~
진공 영역 구분	저진공(Low vacuum)	중진공	고진공	초고진공
진공 펌프 종류	Rotary pump, Dry pump	Rotary pump	TMP, Diffusion pump	TMP, SIP

 

 

진공은 압력에 따라 저진공, 고진공, 초고진공으로 나눠지며 초고진공으로 갈수록, 내부에 존재하는 기체의 양이 줄어드는 것을 의미한다. 저진공에서는 로터리, 고진공에서는 확산과 터보 펌프를, 초고진공에서는 스퍼터 이온 펌프를 사용하게 된다. 

 

Rotary Pump(로터리 펌프) : 저진공 펌프

저진공 펌프인 로터리 펌프(Rotary Pump)는 회전하는 부품을 이용하여 기체를 흡입하고 배출하여 진공을 생성하는 방식의 펌프이다. 

로터리 펌프의 가장 중요한 부품은 회전하는 로터와 고정된 스테이터이며, 로터는 스테이터와 밀착되어 회전하게 되는데 회전하는 도중에 로터와 스테이터 사이에서 기체가 흡입되고, 다른 쪽 면에서는 기체가 배출되는 원리이다. 즉 노트북의 쿨러를 예를 들어 비유할 수 있다. 간단한 원리로는 흡입, 고립, 압축, 배기 과정을 거쳐 기체를 배출시키는 방법으로 오일을 사용하게 되는데 회전자와의 마찰 열을 감소시키는 역할을 하며 공간을 막아주는 역할을 하게 된다. 

 

Oil diffusion pump(오일확산펌프) : 고진공 펌프

고진공 펌프인 오일 확산 펌프는 오일을 가열하여 증발시키게 되고, 증기가 내부의 기체 분자를 포집하여 응축시켜 배기과정을 거치게 된다. 대기 가스나 수증기를 배출할 수 있는 능력이 좋아서, 고속 진공이 필요한 분야에서 많이 사용된다. 하지만 오일을 사용하기 때문에 역류 가능성이 발생할 수 있고, 소요시간이 길다는 것이 단점이다. 

 

Turbo molucular pump, TMP(터보분자펌프) : 고진공 펌프

고진공 펌프인 터보 분자 펌프는 디스크와 블레이드를 수만 rpm으로 고속 회전시켜 기체를 배출시키는 방식이다.

오일확산 펌프보다 진공을 뽑아내는데 걸리는 소요 시간이 짧고 진동이 적지만, 블레이드가 손상되면 수리비용이 높다는 것이 단점이다. 하지만 반도체 제조 공정에서 많이 사용되는 고진공 펌프이다. 

 

Sputter ion pump, SIP(스퍼터이온펌프) : 초고진공 펌프

초고진공 펌프인 스퍼터 이온 펌프는 음극판에 전기를 가하여 전자가 방출되고, 이온화된 기체가 음극판에 충돌하여 1차 제거가 이루어진다. 이후 스퍼터링된 Ti입자는 양극 또는 벽에 흡착된 기체와 결합해 막을 형성하는 2차 제거 과정을 거치게 됨으로써 초고진공 상태를 만드는 원리이다. 

단점은 벽에 흡착하기 때문에 일정 한계 이상으로 흡착하게 되면 bake out을 하는 과정이 필요하게 된다.