반도체 드라이 펌프와 오일 펌프 차이, 터보분자펌프 백킹까지 (반도체 진공시스템 3편)

반도체 진공 라인의 펌프는 보통 두 단으로 갑니다. 챔버 바로 뒤에서 고진공을 만드는 터보분자펌프와, 그 뒤를 받치면서 러핑도 맡는 드라이 펌프입니다. 3편에서는 왜 오일 펌프 대신 드라이 펌프를 쓰는지, 터보분자펌프는 어떻게 붙이는지 정리합니다.

PART 01

반도체 공정에는 왜 드라이 펌프를 쓰나요?

1 오일 역류(backstreaming)가 없습니다. 오일로 밀봉하는 펌프는 오일 증기가 챔버로 거슬러 올라오는 문제가 있었고, 이를 없애려고 액체 밀봉이 없는 드라이 펌프가 나왔습니다.

2 공정 부산물을 견딥니다. 반도체 공정에서는 입자가 생길 수밖에 없는데, 드라이 펌프는 중간중간 퍼지 가스를 넣어 입자가 쌓이지 않게 합니다.

3 청정 진공을 만듭니다. 탄화수소 없는 깨끗한 진공을 얻으려면 오일 없는 터보분자펌프에 드라이 펌프를 백킹으로 붙여야 합니다.

오일 회전 펌프와 드라이 펌프 비교. 아래쪽은 오일 증기(주황색 안개)가 배관을 타고 챔버로 올라오는 오일 회전 펌프, 위쪽은 오일이 없어 경로가 깨끗한 드라이 펌프입니다

두 펌프를 나란히 놓고 보면 이렇습니다.

정리하면 오일 회전 펌프는 오일로 밀봉하기 때문에 약 15 Pa 아래에서는 오일 증기가 챔버로 올라올 수 있어, 오염이 크게 문제 되지 않는 자리에 맞습니다. 드라이 펌프는 액체 밀봉이 없어 반도체 챔버 배기와 터보분자펌프 백킹에 씁니다. 다만 이건 일반적인 구분이고, 실제로는 공정 가스와 요구 청정도를 보고 정합니다.

PART 02

터보분자펌프는 어떻게 붙이나요?

터보분자펌프 단면. 빠르게 도는 날개와 고정 날개가 층층이 겹쳐 기체 분자를 아래쪽 배기구로 밀어냅니다

혼자서는 대기압까지 배기하지 못해서 뒤에 백킹 펌프가 꼭 붙어야 하고, 반도체 라인에서는 그 자리에 드라이 펌프를 둡니다. 백킹 펌프는 터보분자펌프 배기구 쪽 압력을 낮게 잡아 주는 보조 펌프입니다. 터보분자펌프 배기구와 드라이 펌프를 잇는 배관을 포어라인이라고 부릅니다.

배기 구성도. 챔버 아래 터보분자펌프가 붙고, 포어라인을 따라 드라이 펌프로 이어집니다. 포어라인 중간에는 벤트 밸브가 달려 있습니다

터보분자펌프 자체는 탄화수소를 거꾸로 올려 보내지 않지만, 정지나 정전 뒤에 벤팅을 하지 않으면 포어라인의 오일 증기가 챔버로 번질 수 있습니다. 흡입구로 이물이 들어가지 않게 막아 두는 것도 잊지 마세요.

▸ 공정 가스와 필요한 배기량을 알려 주시면 드라이 펌프와 터보분자펌프 조합, 백킹 매칭까지 맞춰 드립니다.

드라이 펌프(왼쪽)와 터보분자펌프(오른쪽) 사진

FAQ

자주 묻는 질문

Q. 터보분자펌프만 있으면 진공이 되나요?

A. 안 됩니다. 터보분자펌프는 혼자서 대기압까지 뽑지 못해서 뒤에 백킹 펌프가 필요합니다. 반도체 라인에서는 보통 드라이 펌프를 붙입니다.

Q. 드라이 펌프에 퍼지 가스는 왜 넣나요?

A. 공정에서 생긴 입자나 부산물이 펌프 안에 쌓이지 않게 하려고 넣습니다. 쌓이면 펌프 성능이 떨어지고 고장이 잦아집니다.

Q. 정전으로 터보분자펌프가 멈추면 어떻게 하나요?

A. 벤팅 절차를 지켜 주세요. 벤팅 없이 두면 포어라인의 오일 증기가 챔버로 번질 수 있습니다.

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