• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.97-97
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• 2012

반도체 및 디스플레이 공정등에서 고진공 및 급 배기 환경을 제공하기 위하여 사용되는 터보분자펌프 (Turbomolecular Pump, TMP)는 다층의 회전깃을 갖는 로터를 회전시켜 분자를 배출시키는 방식을 사용하는 진공펌프이다. 또한 최근에는 디스플레이 및 반도체 공정에서 높은 진공도뿐만 아니라, 높은 배기속도를 요구하는 추세에 따라, 터보 펌프와 드래그 펌프부분을 동시에 가지고 있어 상대적으로 작동 진공도 영역이 넓은 복합 분자펌프(Compound Turbomolecular Pump, CMP)의 활용도가 넓어지고 있다. 이러한 분자펌프가 장시간의 고속회전에 적합하고, 베어링에서의 오염을 없앨 수 있는 비접촉 방식인 자기부상 방식이 주로 적용된다. 자기베어링 시스템은 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어는 회전하게 되는 블레이드 로터 및 자기베어링 로터, 모터 로터 등이 포함된 축과 고정되어 있는 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 등의 펌프 하우징 부분, 또한 이를 제어하기 위한 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 소프트웨어라 할 수 있는 제어시스템에 있어서 자기 베어링이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동제어 등의 기능을 갖도록 적용된다. 따라서 이러한 복합분자펌프의 성능은 이러한 시스템을 구성하는 개별 요소의 성능과 이를 통합한 제어시스템의 성능이 결정한다고 할 수 있다. 본 논문에서는 현재 개발중인 2,500 l/s급의 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 시작품에 대하여 고속회전의 안정성에 대한 연구를 수행한 내용을 보고하고 있다. 디지털 제어시스템을 적용한 시작품의 최대 26,000 rpm까지의 고속회전시의 회전 응답 및 진동 특성을 측정 분석하였으며, 로터의 고유진동수 및 진동 모우드를 분석하였다. 또한 연속 작동시의 발열특성과 각 부분의 온도와 회전 안정성과의 관계를 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.117-117
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• 2012

반도체 및 디스플레이 공정등에서 고진공 및 급 배기 환경을 제공하기 위하여 사용되는 터보 분자펌프(Turbomolecular Pump, TMP)는 다층의 회전깃을 갖는 로터를 회전시켜 분자를 배출시키는 방식을 사용하는 진공펌프이다. 또한 최근에는 디스플레이 및 반도체 공정에서 높은 진공도뿐만 아니라, 높은 배기속도를 요구하는 추세에 따라, 터보 펌프와 드래그 펌프부분을 동시에 가지고 있어 상대적으로 작동 진공도 영역이 넓은 복합 분자펌프(Compound Turbomolecular Pump, CMP)의 활용도가 넓어지고 있다. 이러한 분자펌프가 장시간의 고속회전에 적합하고, 베어링에서의 오염을 없앨 수 있는 비접촉 방식인 자기부상 방식이 주로 적용된다. 자기베어링 시스템은 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어는 회전하게 되는 블레이드로터 및 자기베어링 로터, 모터 로터 등이 포함된 축과 고정되어 있는 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 등의 펌프 하우징 부분, 또한 이를 제어하기 위한 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 소프트웨어라 할 수 있는 제어시스템에 있어서 자기베어링이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동 제어 등의 기능을 갖도록 적용된다. 따라서 이러한 복합분자펌프의 성능은 이러한 시스템을 구성하는 개별 요소의 성능과 이를 통합한 제어시스템의 성능이 결정한다고 할 수 있다. 본 논문에서는 현재 개발중인 2,500 l/s급의 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 시작품에 대하여 고속회전의 안정성에 대한 연구를 수행한 내용을 보고하고 있다. 디지털 제어시스템을 적용한 시작품의 최대 26,000 rpm 까지의 고속회전시의 회전 응답 및 진동 특성을 측정 분석하였으며, 로터의 고유진동수 및 진동 모우드를 분석하였다. 또한 연속 작동시의 발열특성과 각 부분의 온도와 회전 안정성과의 관계를 평가하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.15 no.3
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• pp.231-240
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• 2006

The paper reviews the development of ion pumps, their operating principles and describes particular designs. The performance of ion pumps when used for various gases, their range of operation and fields of application are discussed.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.6
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• pp.405-413
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• 2007

Effect of design factors on the performance of vacuum system was simulated for optimum design of system. In this investigation, the feasibility of modelling mechanism for $VacSim^{Multi}$ simulator was proposed. Simulation results of pumping design factor showed the possibilities of simulation fore-study for the detailed design factors. Simulation of roughing pump presented the expected pumping behaviors based on the specifications of commercial pump. Application of booster pump exhibited the high pumping efficiency for middle vacuum range. Combinations of optimum backing pump for diffusion and turbo vacuum system were obtained. And, the characteristics of process application of both systems were also acquired.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.206-206
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• 2012

초고진공 시스템에 사용되는 조합펌프(게터펌프+이온펌프)의 배기속도를 측정하여 보고한다. 이 펌프는 좁은 공간 내에 설치가능 하고 비교적 큰 배기속도를 가지도록 설계되었다. 이온펌프는 소형(30 l/s) 이극형이며 게터펌프는 ZrVFe 합금의 모듈형태로 1개에서 3개까지 장착되도록 하였다. 이 펌프의 설계 성능을 검증하기 위하여 초고진공상태의 잔류기체 구성비에 가까운 기체조성비(수소 90%, 일산화탄소 10%)로 그 배기속도를 측정하였다. 배기속도는 미국진공학회 표준측정순서를 따랐으며 도달압력도 측정하여 보고한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.225-225
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• 2012

국내에서 크라이오펌프를 생산한 지 여러해가 지나 냉동기 및 활성탄 어레이를 비롯한 대부분의 핵심 부품들을 가공하고 펌프를 조립하는 것을 자체적으로 해결하고 있지만 지금까지 펌프의 구조설계는 외국 제휴 회사에서 전수받은 것을 큰 수정없이 고수해 온 것이 현실이다. 따라서 펌프의 성능에 관한 별도의 시험과정 없이도 제공받은 성능값을 그대로 제시하는 것으로 충분했다. GVT(주)는 국내의 선도적인 크라이오펌프 전문생산 업체로서 독자적인 냉동기와 어레이 및 배플 설계에 기초한 신규 모델들을 정립하고 펌프를 생산하기 시작하였으며 다양한 크기의 표준용기를 마련하여 전 모델에 대해서 엄격한 시험검사를 시행하고 있다. 본 발표에서는 특별히 구경 200 mm UHV형 크라이오 펌프의 배기속도, 배기용량, cross-over 등 주요 배기성능 지표들을 측정한 결과 및 몬테카를로 계산을 통한 예측치와 비교한 결과를 소개한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.120-120
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• 2016

가속기 진공시스템은 대형 초고진공장치로 운전 중 10-9 mbar 유지를 목표로 하고 있다. 이 같은 수준의 초고진공은 배기시스템을 적절히 설계하고 베이크아웃을 함으로서 얻을 수가 있다. 베이크아웃은 보통 1~3일 소요되므로 운전 중 빠른 복원을 힘들게 하는 원인중 하나이므로 최근에는 베이크아웃 하지 않도록 설계하는 추세이다. 이 연구에서는 네그펌프-이온펌프를 조합하여 설계하고 베이크아웃하지 않으면서 초고진공을 원하는 시간 내에 달성 하도록 목표로 하고 있다. 이 발표에서는 대형 이온펌프를 사용하고 베이크아웃하는 전통적인 방법과 조합펌프를 사용했을 때 진공배기를 비교 실험하여 그 결과를 보고하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.248-248
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• 2013

저소음, 저진동이 장점인 맥동관형 냉동기 및 이를 이용한 크라이오 펌프를 국산화하는 연구개발사업이 상당히 진전되어 첫 번째 시제품을 완성했다. 3개월 여에 걸쳐 냉동기 냉동능력, 진동 및 펌프 냉각시간을 포함해서 질소, 수소 또는 알고에 대한 펌프 배기속도, 배기용량, 최대유량, 교차값, 알곤회복시간 등 규격, 비규격을 통틀어 모든 평가항목을 망라하는 펌프 배기 성능시험을 완료했다. 성능평가결과에 나타난 시제품의 장단점을 분석하여 보완 및 개선점을 찾고 이를 완제품 제작에 반영하려고 한다. 내경 14인치인 크라이오 펌프 시제품의 질소 배기속도는 목표치를 30% 정도 상화하여 4,600 L/s가 나왔고 배기용량은 약 45만 $mbar{\cdot}L$에 달했으며 교차값은 2,200 $mbar{\cdot}L$로 측정되었다. $5{\times}10^{-8}$ mbar 기준 알곤 회복시간은 2분 정도로 5분 이내라는 기준을 만족했다. 한편 20 K까지 펌프 냉각시간이 135분이므로 15분 이상 단축이 필요한데 이는 열차폐 특히 배플의 열적설계를 개선함으로써해결하려고 한다. 그리고 수소에 대한 배기성능 개선을 위해 활성탄 어레이의 제작공정을 표준화할 필요가 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.110.1-110.1
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• 2016

국내외 최첨단 반도체 및 평판 디스플레이 공정에서 필요한 개별 건식 진공펌프들의 자기진단을 통한 예지보수의 실시간 구현 장치 개발과제의 2차년 전반기 수행된 연구결과의 일부를 본 논문에서 소개한다. 본 연구에서 최종 목표로 설정하고 있는 "smart" 진공펌프란 운전상태에 관련된 변수들의 측정치를 기반으로 한 자기진단 (self-diagnostics) 기능을 내장한 차세대 공정용 진공펌프를 의미한다. 1차년에 선정된 상태진단용 진공펌프의 상태변수(state variable)들의 효과적인 수집을 구현하기 위한 연구가 진행되었다. 기존의 반도체 공정용 진공펌프들에서 측정하고 있는 상태변수로는 온도, 유량, 배기관 압력, 모터 소비전류 등과 같은 정적인 변수들뿐 아니라, 회전기계류의 상태진단에 필수적인 진동신호를 추가한 상태 변수 수집 장치를 개발하였다. 본 연구팀은 진공펌프의 회전진동을 유발하는 대표적인 부품은 회전체, 베어링, 그리고 치차로 이들 3 종의 회전진동성분들을 효과적으로 측정할 수 있는 신호처리 기법을 개발하였다. 금번 연구에서 채택한 진동신호 처리기법은 초고속 FFT 변환 기반의 주파수 대역 별 진동 레벨 환산과 더불어 다단계로 구성된 디지털 필터 (multi-staged decimation filter) 기법을 개발 적용하였다. 이러한 신호처리 기법을 통하여 측정된 진동 신호로부터 회전체, 베어링, 그리고 치차의 회전 진동성분을 효과적으로 측정하는 방법을 금번 학술대회에서 소개한다. 그리고, 진공펌프 상태진단에 필요한 상태변수의 실시간 backup 방법, 그리고 공정관리 server와 통신기능, 그리고 펌프 현장 관리자용 PC와 통신 기법 등 상태변수 측정 모듈의 확장성에 대한 기술적 내용을 소개한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.154.2-154.2
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• 2014

작은 동전 모양의 게터를 사용하여 간단한 초고진공용 펌프를 제작하여 그 특성을 알아보았다. 이 게터는 대기 측에서 진공용기를 가열하여 금속 열전도를 통하여 활성화되도록 하였으며 상용 게터펌프(또는 이온펌프와의 조합)와도 그 진공성능을 비교하여 보았다. $350^{\circ}C$에서 24시간 활성화 한 후 수소의 배기속도는 약 200 l/s였으며 CO의 배기속도는 매우 낮았다. 그러나 최고 도달진공도는 ~2E-11 mbar로 상용 조합펌프와 견줄 만하였다. 이 실험 결과로부터 간접가열방식으로 적용 가능한 최대 활성화 온도에서 네그펌프가 안전히 활성화 되지 않음을 알 수 있었다. 그러나 네그펌프의 자체 기체방출이 매우 작아서 수소를 주로 배기하는 초고진공, 극고진공에서는 응용 가능할 것으로 보인다.