이번에는 진공펌프 중 분자펌프에 대해서 알아보겠습니다. 분자 펌프의 제조와 원리에 대해 간단하게 설명드리고 분자 펌프의 특징까지 살펴보겠습니다.
목차
● 분자 펌프의 제조와 원리
● 분자 펌프의 특징
분자 펌프의 제조와 원리
분자 펌프는 작동유로 기름을 사용하지 않아 취급이 간단하고 용이하게 고진공을 얻을 수 있는 펌프이다. 다량의 Gas, 반응성이 풍부한 가스를 배기할 수 있는 펌프로서 반도체 소자나 전자부품 제조에 사용되는 진공장치의 주 펌프용으로 쓰이고 있습니다.
분자 펌프는 기계적 펌프의 한 종류입니다. 초고속으로 회전하는 Rotor에 의해 그 표면에 충돌한 기체 분자에 운동량을 부가하여 기체 분자를 수송하는 진공펌프입니다. 펌프 내부는 경사지게 붙은 Turbine 형상의 동익을 축 방향에 다단으로 설치한 Rotor와 여기에 역방향 각도로 붙인 날개를 동익 사이에 다단으로 배치한 정지익과의 조합으로 구성되어있습니다. 이 동익 선단부의 원주 속도가 음속(~300m/s)에 가까운 속도로 고속 회전하면서 날개에 충돌한 기체 분자를 튕겨 배기구 쪽으로 운동량을 부가합니다. 정지익은 동익에 의해서 배기구 쪽으로 날아온 기체 분자가 흡기구로 되돌아가는 것을 막는 역할을 합니다. 이 동익과 정지익의 상호작용으로 기체를 배기하여 초고진공을 만들어냅니다.
통상의 터보펌프는 단독으로 흡입한 기체를 대기압까지 압축할 수 없고, 효율적으로 배기할 수 있는 것은 주로 분자류 영역입니다. 펌프를 작동시키려면 보조 펌프(다단 Roots Pump, Rotary Pump 등)가 필요한데 10Pa~1,200Pa 배압을 유지하면서 사용합니다(펌프 종류에 따라 차이는 있습니다) 개량된 Helocal-Garove 형 펌프는 단시간 동안 대기압 구동이 가능하므로 Loading/Unloading실에 Wafer를 Loading/Unloading 할 때 배기계에 사용됩니다.
분자 펌프의 특징
터보 분자 펌프의 일반적인 특징은 하기와 같습니다.
(1) 기본적으로는 모든 기체에 대해서 동일한 배기속도를 가집니다.
(2) 회전축에 Grease 등을 사용하고 있어도 청정한 진공을 얻을 수 있습니다.
(3) 작동하는 흡입압 영역이 넓습니다.
(4) 청정한 고진공을 용이하게 얻을 수 있습니다.
(5) 반응성 Gas를 흘리면서 Dynamic 배기가 가능합니다.(Chemical 사양)
(6) 기동 시간이 짧아(수 분~ 수십 분) 소비절력이 적습니다.
(7) 대기압에서 기동 할 수 있습니다(Helical-Groove형에서 단시간의 경우)
오늘은 터보펌프의 뜻과 기본 원리 그리고 특징 등에 대해서 살펴보았습니다. 고진공 영역의 펌프로 앞에서 다룬 확산 펌프와 진공도는 거의 비슷하나 오일을 사용하지 않아 깨끗한 진공을 얻을 수 있다는 장점이 있어 많이 사용되는 펌프입니다. 다만 수분에 취약하다는 단점과 트러블 발생 시 수리 비용이 많이 발생한다는 지적도 있습니다. 최근에 들어서는 앞서 다룬 크라이오 펌프의 수요가 급등하여 터보펌프가 예전처럼 잘 활용을 안 되는 추세입니다. 터보펌프를 사용 시에는 크라이오의 종류 중 하나인 수분 배기에 아주 용이한 Trap을 같이 조합해 많이들 사용하고 계시니 참고 정도 하시길 바랍니다.