반도체공정에 있어 vacuum은 굉장히 중요한 조건이다. 그러면 이 vacuum 상태를 만들어 주기위한 pump의 종류와 원리에 대해 알아보자.
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1. Rotary pump, How does it work?
요건 교수님이 첨부해주신 영상! 영상으로 보니까 이해가 더욱 잘 된다. 요건 설명보다는 시각적으로 이해하는 게 더 편할 것 같아서 피피티 필기를 그대로 가져왔다!
2. Oil Diffusion Pump, How does it work?
10^-4Torr의 진공은 여전히 불순물이 많은 분위기라 10^-4~10^-6으로 만들어 주기 위해 이 Diffusion Pump를 쓴다. 위의 필기를 정리하면, oil을 boiling 시키면 evaporation에 의해 기체가 올라가게 되고, 3개의 Jet/Nozzle에 의해 아주 강한 힘을 가지고 cool wall에 부딪힌다. 그러면 아래쪽은 gas(C, H, O, Ar, Ne, CH₃ ...)들이 모여있으니 상대적으로 저진공, 위쪽은 고진공이 될 것이다.
3. Ion pump & Turbo-molecular pump
Ionization pump와 TSP pump에 관한 설명. TSP는 Titanium Sublimation Pump로 cathode가 Ti인 경우다. 요 필기도 간단하게 설명해보면, 강한 전기장을 걸어주면, 전자들이 cathode로부터 방출되고, 가속화되고, 불순물 기체원자와 부딪히면서 기체는 이온화된다. 이는 플라즈마와 비슷하다.
Anode에는 compound로 쌓이든 Ti가 쌓이든, 두꺼워지면 제거해줄 것이기 때문에 어떤 기체가 들러붙던지 상관없다.
4. Cryogenic pump(=extremely cold pump)
냉각된 표면의 기체분자를 붙잡기 위해, Cryo-condensation과 cryo-sorption원리를 이용.
1단계 ⇒ 80K단계에서 냉온응축. 증기압이 낮은 물분자가 먼저 제거되고, 다음으로 N₂, O₂ Ar등이 제거된다.
2단계 ⇒ 상대적으로 더 낮은 온도인 15K단계에서 냉온흡착. He, H₂, Ne와 같이 저온에서도 증기압이 높은 기체들의 운동에너지를 빼앗아 표면에서 움직이지 못하게 한다.
3단계 ⇒ 저압에서 성장이 완료되면 (성장중에는 반드시 open상태여야함)밸브를 닫고, 계속 evaporation되지 않게 펌프를 warm up시켜준다.
이걸 어떻게 다 외우지... ㅠ.ㅠ 자세한 내용은 시험끝나고 더 추가해야겠다.
끝!
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