진공네트웍 압력분포 해석의 일반화

인상렬(S. R. IN) 한국진공학회(ASCT) 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.1

형태와 진공특성이 다른 여러 용기와 도관들로 구성된 진공네트웍의 압력분포를 계산할 때 단면이 서로 틀린 요소들의 연결부에서 입출구효과에 의해 발생하는 압력강하를 기체가 흐르는 방향에 상관없이 자동적으로 고려할 수 있는 경계조건을 만들었다. 또 원추형 도관처럼 단면이 변화하는 요소를 포함하고 있는 경우 시스템이 방향성을 가지지 않도록 도관 내에서의 압력강하를 보정동하는 방법에 대해 소개한다. 개발된 경계조건을 간단한 예제 진공시스템에 적용하여 입자평형식에 근거를 둔 연립방정식을 작성하고 해를 구하는 과정을 구체적으로 설명한다. A boundary condition reflecting automatically, regardless of the direction of the gas flow, the pressure drop due to the entrance and exit effect occurred at a connection of two elements with different cross-sections in calculating the pressure profile of a vacuum network composed of many chambers and pipes which have different shape and vacuum properties was developed. The method of correcting the pressure drop in an element of varying cross-section like a cone was also introduced to keep the system free from directionality. The developed boundary conditions are applied as an example to a linear composed vacuum system to show how to make a set of simultaneous equations based on the particle balance equation and how to obtain its solution.

ECR - PECVD 장치의 제작과 특성

손영호(Young Ho Son),정우철(Woo Chul Jung),정재인(Jae In Jeong),박노길(No Gill Park),황도원(Do Weon Hwang),김인수(In Soo Kim),배인호(In Ho Bae) 한국진공학회(ASCT) 2000 Applied Science and Convergence Technology Vol.9 No.1

이온화율이 높고 저온 성막이 가능하며 넓은 진공도 영역에서 플라즈마 공정이 가능한 ECR-PECVD 장치를 제작하였다. 이 장치는 진공용기, 시료 스테이지, 진공 게이지, 진공 펌프, 가스 공급장치, 진공 실링밸브, ECR 소스, 제어창치 등으로 구성되어 있으며, microprocessor와 ROM program으로 제어할 수 있도록 설계하였다. 제작된 장치의 구성에 따라서 박막 성장시에 예상할 수 있는 특성 변화에 관심을 두고, 장치의 진공과 플라즈마 특성을 조사하였다. 본 창치로 가스 주입에 따른 진공상태의 안전성과 bias 전압으로 인한 이온 충돌 효과 등을 기대할 수 있음을 확인하였다. 플라즈마 밀도는 가스 유량과 ECR power를 증가시킬수록 높게 측정되었고 ECR 소스와 멀어질수록, 또한 진공용기 중심에서 수평 반경거리를 증가시킬수록 낮게 측정되었으며, 그 측정값의 범위는 9.7×10¹¹~3.7×10¹² ㎝-³이었고, 플라즈마 밀도 분포로부터 박막 두께의 균일성 등을 예측할 수 있음을 확인하였다. An ECR-PECVD system with the characteristics of high ionization rate, ability of plasma processing in a wide pressure range and deposition at low temperature was manufactured and characterized for the deposition of thin films. The system consists of a vacuum chamber, sample stage, vacuum gauge, vacuum pump, gas injection part, vacuum sealing valve, ECR source and a control part. The control of system is carried out by the microprocessor and the ROM program. We have investigated the vacuum characteristics of ECR-PECVD system, and also have diagnosed the characteristics of ECR microwave plasma by using the Langmuir probe. From the data of system and plasma characterization, we could confirmed the stability of pressure in the vacuum chamber according to the variation of gas flow rate and the effect of ion bombardment by the negative DC self bias voltage. The plasma density was increased with the increase of gas flow rate and ECR power. On the other hand, it was decreased with the increase of horizontal radius and distance between ECR source and probe. The calculated plasma densities were in the range of 9.7×10¹¹~3.7×10¹² ㎝-³. It is also expected that we can estimate the thickness uniformity of film fabricated by the ECR-PECVD system from the distribution of the plasma density.

알루미늄 합금 진공챔버의 초고진공 기밀 기술

최만호,박종도 한국진공학회(ASCT) 1995 Applied Science and Convergence Technology Vol.4 No.3

알루미늄 합금 진공챔버를 제작할 때 따르는 기밀 기술을 용접과 플랜지 이음 측면에서 해설하였다. 알루미늄 합금 재료 특성의 유리한 점 때문에 진공챔버로서의 그 사용이 증가하고 있으나, 챔버나 부품들을 제작할 때에 용접과 플랜지 이음에 상대적인 어려움이 있다. 진공 용접은 주로 TIG용접이며, 용접시에 가상누설을 최소화 하고 균열 방지를 위한 용접설계와 시공조건을 고려하는 것이 중요하다. 플랜지 이음에서는 알루미늄 콘플랫형과 금속오링을 사용하는 플랜지에 대하여 소개하였다. 이러한 기술은 앞으로 핵융합장치, 플라즈마 실험장치, 반도체 제조장비, 일반 초고진공장치에 응용될 것이다.

RuO₂ 박막의 성장과 어닐링 조건에 따른 특성

조굉래(Kweng-Rae Cho),임원택(Won-Taeg Lim),이창효(Chang-Hyo Lee) 한국진공학회(ASCT) 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.3(2)

고주파 스퍼터링 방법으로 증착조건을 변화시키면서 RuO₂박막을 제작하였다. 제작된 박막에 대해 진공 열처리, 대기중 열처리, 대기-진공 열처리를 시행한 후 박막의 구조적, 전기적 특성을 조사하였다. 증착온도가 증가함에 따라 RuO₂의 우선성장 방향이 점진적으로 (101)에서 (200)면으로 바뀌었으며, 그레인의 크기가 점점 증가하다가 500℃에서는 급격히 증가하였다. 산소분압비가 증가할수록 우선 성장방향은 (200)에서 (101)로 바뀌었으며, 표면거칠기가 증가하였다. 기판온도가 400℃, 산소분압비가 10%일 때 가장 낮은 비저항값 1.5×10^(-5) Ωㆍ㎝을 얻었다. 열처리 과정 후, 기판온도 400℃, 산소분압이 10%일 때 증착된 박막이 비교적 구조적, 전기적으로 안정하였고, 500℃에서 증착된 박막은 대기중에서 열처리 하고 다시 진공 열처리 과정을 겪게 되면 밀도가 높아지고 상대적으로 평탄한 표면을 가졌다. RuO₂ thin films were prepared with various deposition conditions by rf magnetron sputtering. The films were annealed in vacuum, air, and air-vacuum, after that, the structural and electrical properties of the films were investigated. As the substrate temperature increases, the preferred orientation of the films changes from (101) to (200), and the grain size increases; especially, at 500℃, the size considerably increases. The preferred orientation of the films changes from (200) to (101) and the roughness of surface increase with the increase in oxygen partial pressure. The lowest value of resistivity of RuO₂ we prepared is 1.5×10^(-5) Ωㆍ㎝ at the conditions of 400℃ and 10% of oxygen partial pressure. After the processes of annealing, the films deposited at 400℃ and a oxygen partial pressure of 10% were relatively stable. The films deposited at 500℃ have denser structure and smoother surface when the films are annealed in vacuum after annealing in air.

사중극 질량분석기에 의한 초고진공 응용시스템 진단

임채영(Jae-Young Leem),이철로(Cheul-Ro Lee),정광화(Kwang-Hwa Chung),노삼규(Sam-Kyu Noh),이연환(Yeon-Han Lee) 한국진공학회(ASCT) 1994 Applied Science and Convergence Technology Vol.3 No.2

박막성장을 위한 초고진공 응용시스템을 제작하고 이것의 특성을 사중극질량분석계로 측정하였다. 초고진공 시스템을 박막성장에 활용하기 위해서는 챔버 뿐만 아니라 펌프, 이온게이지, 전자총 등도 베이킹이 요구되었다. 또한 이온게이지와 전자총은 적어도 박막성장 20분 전에 탈가스를 하여야함을 알았다. 이 시스템으로 달성된 진공도는 7×10^(-11) torr이었다. An ultra high vacuum application system for growing thin film has been fabricated, and characteristics of the system have been measured by quadrupole mass spectrometer. Pumps, ion gage, electron gun as well as main chamber in order to use the system for thin film growth have to be baked. And also, Ion gage and electron gun must be degassed during at least 20 min before growing thin film. An ultra high vacuum of 7×10^(-11) torr was achieved using the system.

고진공, 초고진공, 대기 환경에서의 STS 표면의 오염 정량화

서지근(J. Seo),신용현(Y. H. Shin),홍승수(S. S. Hong),정광화(K. H. Chung),이상길(S. K. Lee),이규장(K. J. Lee) 한국진공학회(ASCT) 1995 Applied Science and Convergence Technology Vol.4 No.3

대기, 고진공, 초고진공 등 다양한 압력 조건에서 STS 합금 표면의 오염상태를 AES 측정을 통해 살펴보았다. 모든 환경에서 노출 초기에 많은 오염이 이루어지며, 시간이 증가함에 따라 오염 속도는 감소하지만 지속적인 오염이 이루어지는 것을 볼 수 있었다. 장기 노출의 경우 주 오염원은 탄소임을 볼 수 있었다. 오염층의 구조는 표면 위에 산소, 그 위에 CO, 그리고 그 위에 탄소가 놓여 있는 층별 구조 형태로 나타났다. We observed the contamination of the STS alloy surface under the various pressure condition, such as air, high vacuum, ultra high vacuum, through AES mesurements. We Found that most of contamination develops in an early stage of exposure and that the contamination persists in the later stage though its rate slows down regardless of container pressure. We determined that the Carbon is the major contaminant in a long-time exposure. The contamination makes the layered structure, that consists of three types layers Oxigcn, CO, and Carbon on the surface of STS alloy.

평판디스플레이용 판넬의 진공도 측정

조영래(Y. R. Cho),문제도(J. D. Mun),오재열(J. Y. Oh),정효수(H. S. Jeong) 한국진공학회(ASCT) 1995 Applied Science and Convergence Technology Vol.4 No.3

진공측정용 센서의 크기보다 더 작은 미세소자 내부의 진공도를 계산에 의해 간접적으로 구하는 방법을 제시하였다. 평판디스플레이용 진공판넬의 설계에 본 연구의 결과를 적용하는 방법에 대해 연구하였으며, 판넬의 진공도는 판넬과 배기장치의 형상에 강하게 의존하였다. Method of measuring vacuum pressure inside a microcavity was proposed using a simplified model. This could be applied to a flat panel display. The results showed that the pressure in the microcavity of the panel was strongly affected by the shape of a vacuum system.

A Study of Non-uniform Pressure Distribution in Vacuum Chamber during Dynamic Gas Flow

Wakil Khan(와킬 칸),K. S. Hong(홍기성),S. S. Hong(홍승수) 한국진공학회(ASCT) 2009 Applied Science and Convergence Technology Vol.18 No.6

진공챔버는 진공게이지 교정, 산업에서의 재료처리 등 여러 가지 다양한 용도에 맞게 적용이 가능하다. 이 진공챔버 내부에서 가스가 유입되는 과정에서의 진공도는 일정하게 유지하기가 힘들다. 산업체 응용에서뿐만 아니라 연구과정에서도 진공챔버 내부에 가스가 유입되는 동안의 내부압력분포와 최대도달 평형압력을 아는 것이 매우 중요하다. 이러한 진공챔버 내부의 압력 불균형을 감소시키기 위해서 가스 주입구 부분에 baffle을 이용하는 방법이 있다. 현재 지속적인 기체흐름이 있는 진공챔버 내부의 기체흐름의 작용에 관해 0.1 Pa~133 Pa 영역에서 불규칙한 압력을 최소화하기 위한 baffle plate의 효과에 대해 연구하였다. 최대편차는 가스 주입구 부분에서 나타나는 압력으로 baffle plate가 전환흐름영역에서 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. Vacuum chambers have wide application for a variety of purposes such as material processing, vacuum gauge calibration, etc. As the dynamic pressure generated in such chamber is non-uniform, in many industrial as well as research processes, it is vital to know the non-uniform gas distribution with associated gas flow regimes and the ways of minimizing these pressure non-uniformities. In the present work, the behavior of gas flow in a vacuum chamber, during continuous gas flow, is described in the pressure range 0.1-133 Pa and the effect of baffle plate in minimizing the pressure non-uniformities is investigated. It was observed that maximum deviations in the pressure occur near the gas inlet point and that the effect of baffle plate in minimizing the pressure non-uniformities is more obvious in the transitional flow regime.

진공표준의 국제비교 연구

홍승수(Seung-Soo Hong),신용현(Yong-Hyeon Shin),임종연(Jong-Yeon Lim),이상균(Sang-Kyun Lee),정광화(Kwang-Hwa Chung),David Simpson,Fiona Redgrave,Michael Perkin,Bernard Waller,M. Hirata$ 한국진공학회(ASCT) 1997 Applied Science and Convergence Technology Vol.6 No.4

Capacitance Diaphragm Gauge(CDG)를 전달표준기로 사용하여 한국과 영국의 저진공표준의 국제 비교를 수행한 결과 양국 표준기에서 교정한 CDG의 압력비의 차이는 0.05% 이었다. 또한 두 개의 Spinning Rotor Gauge(SRG)를 이용하여 한국과 일본의 고진공표준의 국제비교를 수행한 결과 양국 표준기에서 교정한 SRG의 accommodation coefficient(σ)의 차이가 0.4% 이내이었다. CDG와 SRG를 이용한 한국과 영국의 저진공표준기 및 한국과 일본의 고진공표준기의 국제비교 결과 CDG 및 SRG 자체의 고유오차범위 이내에서 결과가 일치함을 확인할 수 있었다. The international intercomparison of low vacuum standards between Korea and United Kingdom was performed using a Capacitance Diaphragm Gauge (CDG) as a transfer standards. The resultant difference in pressure of the CDG was 0.05%. Similialy, the difference in accommodation coefficient of a spinning rotor gauge (SRG) between Japan and Korea was verified within 0.4% for high vacuum standards. The intercomparisons of low and high vaccum standards of Korea, United Kingdom, and Japan using a CDG and SRG show that the vacuum standards agree within the inherent uncertainty limits.

새로운 조합 펌프를 사용한 스테인레스 스틸 극고진공 시스템

전인규(Inkyu Chun),조복래(Boklae Cho),정석민(Sukmin Chung) 한국진공학회(ASCT) 1998 Applied Science and Convergence Technology Vol.7 No.1

이온 펌프의 중심에 네그(Non-Evaporable Getters)가 삽입된 새로운 조합 펌프를 사용하여 극고진공 시스템을 구현하였다. 진공 용기는 터보 분자 펌프만으로도 극고진공에 성공하였던, 450℃에서 잘 산화된 304 스테인레스 스틸 쳄버를 사용하였다. 시스템의 압력은 Leybold사의 EXG(Extractor Gauge)로 측정하였으나, 본 실험에서의 최고 진공도는 이미 그 게이지의 측정 한계인 1~2×10^(-12) torr 범위를 훨씬 지나 게이지 지시가 -0.×10^(-12) torr를 읽고 있는 극고진공에 도달해 있었다. 이는 효과적인 네그 활성화로 수소 가스에 대한 배기 속도를 크게 향상시켜준 결과라 볼 수 있다. 또한 본 실험은 극고진공 표면 분석 장치의 실현 가능성을 시사해주는 것으로, 앞으로의 초미세 표면 과학에 있어서 새로운 장을 열어줄 것으로 기대된다. We have developed an extreme high vacuum (XHV) system using a new combination pump composed of a suitably shaped NEG(Non-Evaporable Getters) in the body of a sputter-ion pump (SIP). The stainless-steel test chamber was used which had been well oxidized at 450℃ and already yielded XHV with a turbomolecular pumping system. The pressure was measured by a Leybold extractor gauge (EXG, limit : 1~2×10^(-12) torr), but in the ultimate pressure region the EXG shows an unusual sign as -0.×10^(-12) torr which indicates much lower pressure range than its available lower limit. These results are mainly due to the high pumping speed of NEG for hydrogen. Furthermore, use of the SIP combined with the NEG as a XHV pumping system implies the potential for actualization of the surface analysis under XHV environment, and allows one to have a chance to meet a new world in nanometer science and technology.