안녕하세요. 요전번 글에서는 Sputter Ion Pump의 기본 구성과 배기 원리에 대해 살펴보았습니다. 오늘은 Sputter Ion Pump의 특징과 작업상 주의 사항등에 대해 알아보겠습니다.
목차
● Sputter Ion Pump의 특징
● Sputter Ion Pump 사용 및 작성상 주의
Sputter Ion Pump의 특징
(1) Sputter Ion Pump에 의한 압력 측정
배기 원리에서도 밝혔듯이 Sputter Ion Pump 에서의 배기량은 방전전류 I와 비례 관계입니다. 펌프의 배기속도 S는 배기량 나누기 압력으로 표시되므로 방전전류&배기속도*압력의 관계는 비례하게 되어 방전전류치를 가지고 그때의 대략적인 압력 치를 측정할 수 있습니다. Sputter Ion Pump에서는 10(-2)~10(-6)Pa 범위에서 배기속도가 대체로 일정 치를 나타내므로 이 영역에서는 방전전류치를 가지고 대략적인 압력 측정이 가능합니다.
(2) Sputter Ion Pump의 수명
Sputter Ion Pump는 Cathode의 Sputter에 의해서 가스를 일시적 혹은 영구적으로 Trap 하는 펌프이며 그 수명은 Cathode면이 Sputter 작용에 의해 깎여서 Cathode면의 뒤쪽까지 관통될 때까지입니다. Cathode면이 깎이는 정도는 Pump Cell의 형상, Cathode면의 두께, 배기하는 Gas의 종류 등에 따라 다르지만, 방전전류의 세기, 더불어 작동압력과 그 시간의 누적으로 결정됩니다. 1*10(-4) Pa의 압력에서 질소 Gas를 배기한 경우 통상 약 40,000시간이라고 합니다.
(3) 아르곤 불안정성
Sputter Ion Pump는 Self Trap형 펌프이기 때문에 트랩한 가스가 재방출하는 현상도 생길 수 있습니다. 압력이 상승하면 Cathode 상의 Sputter 영역이 확대되어 이전에 Trap 한 Gas(Ti 화합물 및 Gas를 배기시키는 방법이 있습니다. 아르곤 불안정성을 개선하는 방법은 하기와 같습니다.
-불활성 가스 이온의 속도 에너기를 크게 해서 타깃에 깊이 트랩 시킵니다(삼극형 구조)
-음극 재료 및 이온의 입사각을 바꿔서 스퍼터량을 증대시켜 트랩 효과를 늘립니다.
-한번 트랩된 이온이 재 스퍼터에 의해 튕겨 나가지 않는 전계적, 구조적 연구 등이 있습니다
(4) 초고진공 영역에서의 방전 소멸,방전 착화 어려움, 배기속도 저하
Sputter Ion Pump는 전자가 잔류 가스와 충돌해서 이온을 생성시키는 배기 특성을 가지고 있지만 진공 챔버 안의 압력 자화와 함께 잔류 기체 분자의 수가 감소해, 이온화의 비율이 저하됩니다. 이 때문에 방전이 소멸하거나 방전 착화가 어렵게 됩니다. 초고진공 영역이 되면 배기속도가 현저하게 저하되거나 펌프가 가동하지 않는 등 문제가 있다고 알려져 있습니다.
Sputter Ion Pump 사용 및 작성상 주의
(1)고전압 관계
-전원 및 펌프의 접지를 확실하게 실시해줍니다.
-젖은 손으로 만지지 않습니다.
-Charge Up 하고 있는 경우가 있으므로 Earth 봉 등으로 고압 Anode 전극 및 펌프 본체를 접지해 줍니다.
-Control Unit에서 전압계가 0KV인 것을 확인하고 작업을 실시해 줍니다.
-외부 고전합 인가부(고압 Anode 전극)에는 먼지가 잘 붙어서 이상방전이나 단락 등의 원인이 되므로, 정기적으로 Alcohol 등으로 세정을 합니다.
(2) Baking 작업
-Baking 온도는 Maker가 제시하는 규정치 이내로 진행합니다. 규정치 이상의 승온은 Magnet의 자력 감쇄를 일으킵니다.
-화상해 주의해 주십니다.
-Bake Out 중에는 펌프 내부의 압력을 가능한 1.3*10(-4) Pa 이하로 유지합니다.
- 그 외에 계는 Pump Bake Out 온도보다 조금 낮게 온도를 설정합니다.
(3) 그 외 주의사항
-펌프 케이스 내부 낙하물이 예상되는 경우는 흡기구 Flange에 Mesh 등을 설치합니다.
-보전 시 자석에 의해 Shield Cover와 Yoke 사이에 손이 협착될 가능성이 있으므로 주의합니다.
-장기간 정지 또는 보관 시 펌프 내를 진공 유지하여 보관합니다. 대기압에서 보관할 수밖에 없을 때에는 건조 질소 또는 건조 공기를 채워 놓습니다.
오늘은 Sputter Ion Pump의 특징과 사용 및 작업상 주의 사항에 대해 알아보았습니다. 다음에는 화학적으로 활성된 고체 표면에 기체 분자가 흡착되는 Getter 작용을 이용한 저장식 진공 펌프에 대해 살펴보겠습니다.