[물��학과][진공 및 박막 실험]진공장비 분해조립 및 Si Wafer cutting

1. 실험목적

진공장비 중 로타리 펌프를 분해 및 조립을 해보고 각 부분의 기능 및 명칭을 알아본다.
Silicon Wafer를 cutting 해본다.

2. 실험이론

(1) 진공

진공이란 원래 라틴어로 ‘vacua’, 즉 기체(물질)가 없는 공간의 상태를 의미하여 이런 이상적인 진공 상태일 때 기압(압력)은 0이 된다. 하지만 실제로 이렇게 완전한 진공 상태의 제작은 불가능하다. 우주 공간의 경우도 미약하지만 물질의 입자들이 계속 움직이고 있기 때문에 기압이 지구상의 대기압의 약 10의 17승 분의 1정도는 된다. 정확하게 말하자면 공간의 기체 압력이 대기압(1기압)보다 낮은 상태, 즉 분자의 수가 1㎠ 내에 약 2.69 × 1019개 이하인 상태를 의미한다.

1) 토리첼리의 실험

1643년 이탈리아의 물��학자 토리첼리는 유리관과 수은을 사용하여 다음과 같은 실험을 하였다. 즉, 단면적 1cm인 한쪽 끝이 막힌 길이 1m의 유리관 안에 수은을 가득 채운 다음, 수은이 담긴 그릇 안에 거꾸로 세우면, 유리관 안의 수은주는 그릇에 담겨 있는 수은의 표면으로부터 76cm의 높이를 항상 유지 하게 된다는 것이다. 이때 유리관 위쪽에는 진공상태가 되는데 이를"토리첼리 진공" 이라한다.
유리관 안의 수은주가 76cm가 되는 것은 수은주의 무게가 그릇에 담긴 수은의 표면에 작용하는 대기의 압력과 균형을 이루기 때문이다. 이 실험으로 대기압(1기압)은 높이 76cm의 수은주 무게왿� 같다는 사실이 발견되었으며, 이는 오늘날 진공의 측정 단의에 있어서도 기초적인 개념이 되고 있다.
우리가 흔히 사용하는 진공도의 단위인 토르(Torr)는 토리첼리의 머릿 자를 딴 것이며, 대기압 상태를 표시하는 760Torr나 760mmHg, 76cmHg 등도 모두 토리첼리의 실험에서 나타나는 수은주의 길이를 이용 한 대기압의 표시이다.

그림1. 토리첼리의 실험

2) 진공도의 단위

한국공업규격(KS)에서는 진공도의 단위로 Torr왿� Pa를 규정하고 있으나, 일반적으로 Torr가 널리 사용되고 있다.