진공 더 알아보기 1. 진공은 어떻게 유지되는가 CF, NW, ISO flange

이런말이 있습니다. 백문이 불여일견, 백번을 들어도 한번 본것만 못하다는 이야기죠. 그동안 진공을 이야기하면서 펌프도 보여드리고 어떻게 작동하는지 원리도 많이 보여드렸지만 막상 펌프를 챔버에 연결하려고하면 배관부터 진공 유지를 어떻게 할지 고민해야 합니다. 아마 오늘은 좀 더 실용적인 이야기가 될 것 같네요

 

우선 대부분의 반도체 공정은 진공 상태를 유지하며 진행됩니다. 그런데 생각해보면 펌프의 흡입구를 직접 챔버에 연결시켜서 사용하는걸 본 적이 없습니다. 당연히 생각보다 크고 무거운 펌프를 직접 연결하는건 공간상으로 봤을때는 이득이지만 위험성이 높습니다. 그리고 역류나 역압에의한 고장이 더 빠른속도로 반응하게 됩니다. 그래서 중간에 배관을 삽입하여 사용하죠

 

하지만 문제는 어디에나 존재합니다. 바로 배관과 펌프, 또 그 배관과 챔버를 연결하면서 연결 부위가 생기게 되는데 일단 통짜로 이뤄져있지 않은 모든 기구나 장치는 챔버의 진공도를 떨어뜨리는 아주 안좋은 역할을 하게 됩니다.

이렇게 진퇴 양난에 빠졌지만 그래도 안되면 되게하라는 누군가의 말처럼 그 진공도를 유지하기 위해 다양한 기구물들이 존재합니다.

 

바로 CF, NW, ISO (NW와 ISO는 거의 같은 개념)라는 진공 플랜지 입니다.  플랜지란 배관과 배관을 이어 더 밀착력이 높게 사용할 수 있도록 사용되는 장치로 진공 플랜지는 말 그대로 배관과 배관을 더 잘 연결해 진공을 유지시켜주는 장치입니다.

 

그렇다면 CF는 무엇일까요 CF즉 Conflat의 약자로 배관과 배관사이에 금속 gasket이 들어가는 장치를 의미합니다. 

copper gastet의 모습

배관과 배관사이 copper gasket을 넣고 양쪽에서 배관을 조여주면 상대적으로 무른 가스켓이 눌리며 완전히 밀폐시키는 느낌이다. 이런 방식을 CF라고 한다. CF는 내경을 인치로 구분하여 CF1.33'부터 CF10'처럼 사용한다.  

빨간색은 튀어나온 배관부위로 저부분이 파고들며 완전한 진공을 유지하게 한다.

다음으로는 NW Flange로 CF가 중간 가교로 금속 가스켓이 들어갔다면 NW방식은 O-RING이라고 불리는 고무느낌의 재질이 들어간다. 당연히 NW보다는 CF가 진공에 더 유리하지만 CF는 금속 가스켓에 배관 자국이 깊게 파이므로 조였다 풀었다 할때마다 가스켓이 들어가게 된다. 하지만 NW 방식은 O-RING(오링) 오링이 찢어지거나 하지않는한 먼지가 없게 잘 닦아주며 계속적으로 사용할 수 있는 장점이있다. 하지만 열과 부식에 더 취약한 단점을 가지고 있다.

가운데 까만게 O-RING이다.

ISO 방식은 NW와 동일하다. 또는 KF로 불리며  KF/NW는 16부터 200까지 NW16,KF200 이런식으로 호칭되며 뒤의 숫자는 내경을 의미한다. 일반적으로 배관과 배관사이에 오링이 들어가고 클램프로 조여주면서 진공을 유지하는 방식이다.

NW40을 연결하는 배관과 그 클램프, O-RING

이렇게 반도체에서는 배관을 사용하며 동시에 문제되는 부분을 각각의 플랜지를 알맞게 사용하여 진공을 유지한다. 간혹가다가 금속 가스켓을 재사용하거나 O-RING을 잘 닦지않고 사용하면 진공이 새는 경우가 있으므로 항상 주의를 요하여야한다.  물론 위의 사진처럼 배관도 지저분하면 안된다... 

 

오늘은 진공배관의 플렌지에 대해 공부했습니다. 질문은 언제나 환영입니다.