• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.248-248
• /
• 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
• /
• 2012.08a
• /
• pp.95-95
• /
• 2012

우성 진공(크라이오 펌프), 제일 진공(터보 펌프)의 개발 시제품을 나노종합 팹센터(크라이오 펌프는 Sputter 장비, 터보 펌프는 Etcher 장비에 부착)에서 공정 신뢰성 Test 실시함.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.08a
• /
• pp.85-85
• /
• 2011

반도체 생산 공정은 청정 환경을 요구하며, 이를 위해서는 고진공 환경이 필수적인 요소이다. 반도체 생산 라인의 고진공 환경 조성을 위해서는 주로 복합 분자 펌프와 크라이오 펌프가 사용되고 있다. 본 연구에서는 기존의 상용 크라이오 펌프에 사용되던 GM 극저온 냉동기를 맥동관 냉동기로 대체하기 위한 연구를 수행하였다. 맥동관 냉동기는 저온부에 움직이는 부분이 없어 진동이 작고, 신뢰성이 높은 장점이 있어 이를 이용한 크라이오 펌프는 반도체 생산 공정의 공정 정밀도 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 맥동관 냉동기는 크라이오 펌프에 사용하기 위하여 2단으로 구성되며, 저온부가 U자 형상으로 개발되었다. 상용화를 고려하여 로터리 밸브와 위상조절기구가 위치하는 상온부는 일체형으로 제작하였다. 제작된 맥동관 냉동기의 기초 냉각 성능 시험 결과 부하가 없는 조건에서 최저도달온도는 1단과 2단에서 각각 42.53 K과 8.68 K 이었으며, 부하 시험 결과 1단과 2단에서 각각 40 W at 82.97 K, 10 W at 20.51 K의 냉각 능력을 갖는 것으로 측정되었다. 개발된 맥동관 냉동기에 복사차폐막 및 1차, 2차 냉각판을 설치하여 크라이오 펌프를 구성하였고, 기체 질소에 대한 배기 속도 측정 시험을 수행하였다. 배기속도 측정 결과 배기속도는 2차 냉각판의 형상에 크게 영향을 받는 것이 확인되었으며, 약 650 L/의 배기속도를 갖는 것으로 측정되었다. 실험 결과를 바탕으로 크라이오 펌프로 작동시 맥동관 냉동기의 동작 특성 및 배기 속도 향상을 위한 방안을 논의하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.08a
• /
• pp.112.1-112.1
• /
• 2013

국내 반도체 생산 업체는 전세계 반도체 시장에서 높은 점유율을 차지하고 있음에도 불구하고, 핵심 생산 장비는 대부분 수입에 의존하고 있는 상태이다. 특히, 고용량/대면적/초정밀 제품을 지향하는 개발추세에 따라 핵심 생산 장비에서 크라이오펌프의 활용도가 크게 증가하고 있다. 이에 기존의 G-M 냉동기 크라이오펌프에서 구조가 간단하고 장수명 및 저진동의 장점을 가진 맥동관 냉동기 크라이오펌프 대체 적용 개발 및 국산화를 도모하고자 한다. 본 연구에서는 지식경제부 제조기반산업원천 기술사업 "급속재생형 저진동 크라이오펌프 기술 개발" 사업을 통해 개발된 16.5 inch/10 inch 크라이오펌프 시제품 및 완제품 제작 과정 및 성능 시험결과, 맥동관 냉동기 장점, 국산화 전략 등에 대해 소개 하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.333-333
• /
• 2010

크라이오 펌프는 크기에 비해 상대적으로 큰 배기속도를 가지고 있고 자체 기체 방출이 적어 비교적 쉽고 빠르게 도달압력을 낮출 수 있다. 또 초고진공 펌프로서 경쟁 상대인 터보분자 펌프보다 기체 돌입에 대한 기계적 사고 가능성이 낮다. 그러나 흡착 패널의 온도에 민감하게 반응하는 배기 성능 측면에서 볼 때 크라이오 펌프의 대유량 및 펄스 기체 부하에 대한 성능 유지 및 회복능력은 의문의 여지가 있다. 크라이오 펌프의 기체부하에 대한 공식적인 성능지표로는 최대배기량(max. throughput)과 교차(crossover)값이 있다. 전자는 연속적인 유량[$Pa{\cdot}m^3/s$]에 대해, 또 후자는 일정 기체량[$Pa{\cdot}m^3$]에 대해 흡착 패널이 20 K를 넘지 않는 가동범위를 구하는 것이다. 교차값은 넓은 의미에서 펄스 기체부하에 대한 성능으로 볼 수도 있지만 원래 목적은 진공용기를 저진공 상태에서 고진공 상태로 전환하는 시점을 정하려는 데 있다. 펌프회사에서 제공하는 사양에는 대부분 아르곤 회복시간(Ar recovery time)이라는 지표가 있는데 이는 아르곤을 상당한 유량으로 흘리다 멈췄을 때 얼마나 빨리 기저 상태로 회복되는가를 나타낸다. 보통 사양서에 제시하지는 않지만 주로 크라이오 펌프의 재생상태를 알아보기 위해 사용하는 걸프(gulp) 시험이 있는데 일정량의 기체를 펄스로 도입한 후 압력변화를 기록하여 재생후 배기성능 회복 능력을 보는 것이다. 이들은 겉보기에 서로 다르지만 한편으로는 서로 중복되거나 연관성을 가지고 있어서 실용적인 면에서 절차들을 비교, 검토 및 개선하고 때에 따라서는 적절히 결합할 수 있는 방안을 모색할 필요성이 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.225-225
• /
• 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
• /
• 2010.08a
• /
• pp.13-13
• /
• 2010

개요- 반도체 시장의 확대 및 소자의 고집적화와 장비의 초정밀화 등 고정도 생산성을 요구하는 현대 진공산업 시장에서는 정밀한 제품을 대량으로 생산할 수 있도록 지원할 수 있는 대용량 장비의 수요가 급증하고 있다. 서론- 하루가 다르게 발전하는 기술 경쟁 사회에서는 보다 성능이 좋은 제품을 다른 국가 또는 다른 업체와 차별화된 기술적 우위를 선점해야 한다. 본문-이에따라, 고신뢰도, 고생산성이 요구되는 진공산업 시장에 발맞추기 위한 일환으로 크라이오 펌프의 재생시간을 단축시켜 생산성 향상을 높이고, 기존의 제품에서 소비자가 느꼈던 진동을 최소로 줄일 수 있도록 저진동 제품의 설계를 통한 고객 만족의 제품을 개발함과 동시에, 맥동관 냉동기의 기술상업화를 꾀한 극저온기술 영역의 발전을 함께 도모하고자 한다. 현재까지는 국내의 일부 정부출연 연구소와 학교, 일부 특수산업 분야에서만 크라이오 펌프를 사용하고 있으나, 상업적인 설계 및 생산은 완전히 전무한 상태이다. 이는 진공시장의 잠재적인 성장을 고려할 때 국산화가 시급한 상황이다. 이러한, 상황을 고려하여 현재 기계연구원과 우성진공, 국민대학교가 맥동관 냉동기를 접목시킨 급속재생형 저진동 크라이오 펌프를 지난 2008년부터 산학연 협동으로 개발 진행 중에 있다. 크라이오 펌프의 핵심 기술은 냉동기의 효율에 있다고 볼 수 있으며, 이러한 냉동기의 효과를 높이기 위하여, 제작 공정에 진공 브레이징을 사용하여, 열교환기와 교환기 내의 충진재들과의 정확한 간극을 유지하면서 접합을 할 수 있는 환경요건을 지속적인 실험을 통해 지식을 습득하고 있다. 진공 브레이징은 외관을 아름답고 정교하게 접합할 수 있으므로, 추후 상품으로의 가치를 높일 수 있으며, 서로 다른 이종금속 간의 접합이 가능하여 열교환기의 무산소동과 스테인레스 튜브와의 접합을 가능하게 할 수 있었다. 진공브레이징에 쓰이는 모재는 여러가지가 있으며, 접합의 환경 또한 일반 용접보다 다양하므로 여러번의 실험을 통한다면, 성능은 우수하면서 외관으로 손색이 없는 개발품이 나올수 있겠다는 의견이 모아지고 있는 중이다. 본론- 아직까지는 미국의 CTI사나 일본의 ULVAC 등의 크라이오 펌프의 선진 기업에 비해 기술력이 많이 부족하기는 하지만, 아직 많은 부분이 미개발된 분야이고, 향후 후발국과의 차별을 두어 선진기술을 확보하기 위해서는 기존의 방식을 단순히 따라하는 것이 아닌 남들과 다른 원천기술의 확보가 더 필요하며, 이를 위해 부단한 노력과 시행착오를 거쳐 맥동관 냉동기형 크라이오 펌프라는 기술을 확보할 예정이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.92-92
• /
• 2012

최근 반도체 산업 경기의 활황에 따라 반도체 생산 설비 또한 꾸준히 증설되어가는 추세이며 고진공 펌프의 수요 또한 점차적으로 증가하고 있는 현실이다. 하지만, 국내 기술의 부족으로 고진공 펌프는 대부분 해외로부터의 수입에 의존하고 있다. 반도체 생산 설비는 매우 보수적인 설비로써 새로 개발되는 고진공 펌프가 반도체 생산 설비에 사용되기 위해서는 원천기술, 상품화 기술 및 신뢰성 기술을 확보해야 하며, 특히 한미/한일/한-EU FTA 등에 대비하여 제품의 국산화가 시급한 실정이다. 이에 고진공펌프의 수입이 급증할 것으로 예상되어 국내 진공업체에서도 크라이오펌프의 개발이 진행되고 있다. 본 연구에서는 지식경제부 제조기반 산업원천기술개발사업에 주관기관으로 수행하여 한국기계연구원 및 한국원자력연구원과 급속재생형 저진동 크라이오펌프의 기술 개발을 통해 전량 수입하는 크라이오펌프를 국산화를 도모 하고자 한다. 크라이오펌프의 주요 생산업체는 미국기업의 CTI사이며, 상품화 기술의 성능 확보를 위한 CTI사의 GM 극저온 냉동기와 현재 개발 및 상용화 준비를 하는 극저온 맥동관 냉동기에 대해 성능평가 지표를 제시하며, 신뢰성 확보를 위한 한국과학기술원 나노종합팹센터의 스퍼터 공정장비에 대한 CTI사 크라이오펌프와 상용화를 위한 개발품의 공정 현장시험에 대해 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.226-226
• /
• 2012

국산 크라이오 펌프를 개발하는 사업이 1단계 3년을 지나 올해 2단계에 접어들었다. 그동안 기계연을 중심으로 맥동관형 냉동기 개발에 주력하면서 저온성능 향상에서 큰 진전을 보였고 2단계에서는 우성진공의 주도하에 펌프의 상용화를 목표로 하고 있다. 펌프는 냉동기 뿐만 아니라 활성탄 어레이와 열차폐 및 배플이 잘 설계되어야 최적의 배기성능을 나타낼 수 있다. 우선은 펌프의 목표성능을 좀 더 구체화할 필요가 있고, 각 부품들의 상세한 형상결정에 앞서 개략적인 배치설계에 대해 성능을 예측하여 목표성능과 비교하고 설계를 수정하는 것을 반복하여 전반적으로 구조설계의 최적화를 완성하는 것이 급선무이다. 본 발표에서는 이런 구조설계 최적화 작업의 처음 결과와 개발중인 크라이오 펌프의 최종 성능 목표치에 대해 소개한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2000.02a
• /
• pp.36-36
• /
• 2000

KSTAR 토카막은 보조가열 장치로 2005년까지 1대(최종적으로는 2대)의 중성입자빔 입사장치(NBI)를 설치하여 장치의 기본 설계값에 도달할 예정이다. KSTAR NBI는 3개의 이온원을 가지고 있으며 총 수소 유입량은 70 Torr.L/s인 반면 고속 중성 입자빔량은 모두 11 Torr.L/s로 기체 배기량은 59 Torr.L/s에 달하고 압력은 장소에 따라 10-5~10-6 Torr로 유지되며 총배기속도가 1~2$\times$106 L인 펌프가 필요하다. 이때 크라이오 펌프(cryopump) 방식이 거의 유일한 해결책이라고 할 수 있다. 크라이오 펌프는 고속 입자빔 수송로의 양편에 각각 설치되는데 총면적 30m2 내외의 극저온 냉각판(cryo-pnael)들과 이를 상온 열복사로부터 보호하기 위한 열차폐(thermal shield) 및 흡기구 배플(baffle), 그리고 적절한 냉각장치로 구성된다. 시운전 단계에서는 15K GM 냉동기와 활성탄이 부착된 냉각판을 사용하는 방식과 4K GM 냉동기로 냉각하는 방식이, 최종 운전단계에서는 3.7K 액체 헬륨을 사용하는 방식이 고려되고 있다. 크라이오 펌프의 구조설계에 앞서 우선 배기속도, 흡？량, 작동압력, 냉각판 온도, 열손실량 등 설계사양을 확정하고 정리하는 일이 진행되고 있다. 또 냉각방식과 상관없이 동일한 개념으로 만들어지는 배플과 열차폐의 최적설계를 위한 몬테카를로 계산과 열전도 계산을 병행하고 있다. 이 곳에서는 KSTAR NBI 장치의 주배기계로서 사용될 크라이오 펌프의 설계방향과 전반적인 구조 및 예상성능 등에 대해 발표하려고 한다.