• 대한화학회지
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• 제54권6호
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• pp.799-808
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• 2010

이 연구에서는 기체 분자의 운동 방식에 관한 예비 화학 교사들의 오개념을 조사하기 위해 교재 분석 및 개념 검사를 실시하였다. 연구 결과, 일반화학 교재는 간단한 모형과 기본적인 개념 설명을 통해 기체 분자 운동을 다루고 접근 방식에서 차이를 보일 뿐 아니라 회전 운동에서 무게 중심에 대한 언급이 없는 교재가 상당 수 있었다. 이에 비해 물리화학 교재는 주로 분광학적인 측면에서 접근하였고 심화된 내용을 다양한 모형을 통해 제시하였으며 조사한 모든 교재에서 회전 운동의 무게 중심을 언급했다. 한편, 예비 교사들은 기체 분자의 운동 방식에 대한 이해 정도 및 자신감이 상당히 낮았으며, 많은 오개념을 지니고 있었다. 이는 예비 화학 교사들이 자신의 선개념에 근거한 직관 및 교재에서 제시한 시각 자료에 의존하는 경향이 크기 때문으로 생각된다.

• 대한화학회지
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• 제43권6호
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• pp.699-706
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• 1999

기체분자운동론에 관한 고등학생들의 개념 및 개념유형에 대하여 반구조화된 심층면담과 오디오${\cdot}$비디오 기록을 분석하여 고찰하였다. 학생들은 학교학습 이전에 이미 다양한 개념들을 가지며, 개념망의 조직화와 정교화수준에 따라 세 가지 개념유형 즉, 피상적 용어사용, 부분적 의미형성, 인과적 의미형성으로 구분되었다. 이러한 개념유형은 학생들이 과학에 대해 이해하고 사고하는 방식, 개인 개념의 안정성, 학교 지식과 일상적인 지식의 분리 경향, 그리고 맥락에 따른 의미형성에 영향을 주었다. 이것은 학생들의 과학적 지식의 본성에 대한 이해 부족과 학습에 대한 주체의식 및 능동적인 참여의 제한으로 인한 결과로 해석된다. 이는 과학적 의미형성을 위해서 학생의 사고의 가치가 인정되고, 적극적인 토론과 합의의 기회가 주어져야함을 시사한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.482-482
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• 2013

반도체 소자의 미세화와 더불어 세정공정의 중요성이 차지하는 비중이 점점 커지고, 이에 따라 세정 기술 개발에 대한 요구가 증대되고 있다. 기존 세정 기술은 화학약품 위주의 습식 세정 방식으로 표면 손상, 화학 반응, 부산물, 세정 효율 등 여러 가지 어려움이 있다. 따라서 건식세정 방식이 활발하게 도입되고 있으며 대표적인 것이 에어로졸 세정이다. 에어로졸 세정은 기체상의 작동기체를 이용하여 에어로졸을 형성하고 표면 오염물질과 직접 물리적 충돌을 함으로써 세정한다. 하지만 이 또한 생성되는 에어로졸 내 발생 입자로 인해 패턴 손상이 발생하며 이러한 문제점을 극복하기 위하여 본 연구에서는 가스클러스터 장치를 이용한 세정 특성 평가에 관한 연구를 수행하였다. 가스 클러스터란 작동기체의 분자가 수십에서 수백 개 뭉쳐 있는 형태를 뜻하며 이렇게 형성된 클러스터는 수 nm 크기를 형성하게 된다. 그리고 짧은 시간의 응축에 의해 수십 nm 크기까지 성장하게 된다. 에어로졸 세정과 다르게 클러스터가 성장할 환경과 시간을 형성하지 않음으로써 작은 클러스터를 형성하게 되며 이로 인해 패턴 손상을 최소화 하고 상대적으로 높은 효율로 오염입자를 제거하게 된다. 클러스터 세정 장비를 이용한 표면 처리는 충돌에 의한 제거에 기반한다. 따라서 생성 및 가속되는 클러스터로부터 대상으로 전달되는 운동량의 정도가 세정 특성에 영향을 미치며 이는 생성되는 클러스터의 크기에 종속적이다. 생성 클러스터의 크기 분포는 분사 거리, 유량, 분사 각도, 노즐 냉각 온도 등의 변수에 관한 함수이다. 따라서 본 연구에서는 $CO_2$ 클러스터를 이용한 세정 특성을 평가하기 위하여 이러한 변수에 따라서 오염 입자의 종류, 크기에 따른 PRE (particle removal efficiency)를 평가하고 다양한 선폭의 패턴을 이용하여 손상 실험을 수행하였다. 제거 효율에 사용된 입자는 $CeO_2$와 $SiO_2$이며, 각각 30, 50, 100, 300 nm 크기를 정량적으로 오염시킨 쿠폰 웨이퍼를 제조하여 세정 효율을 평가하였다. 정량적 오염에는 SMPS (scanning mobility particle sizer)를 이용한 크기 분류와 정전기적 입자 부착 시스템이 사용되었다. 또한 패턴 붕괴 평가에는 35~180 nm 선폭을 가지는 Poly-Si 패턴을 이용하였다. 실험 결과 클러스터 형성 조건에 따라 상대적으로 낮은 패턴 붕괴에서 95% 이상의 높은 오염입자 제거효율을 전반적으로 보이는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 이론적 계산에 기반하여 세정에 요구되는 클러스터 크기를 가정하고, 이를 통하여 세정에 적용할 경우 높은 기존 세정 방법의 단점을 보완하면서 높은 세정 효율을 가지는 대체 세정 방안으로 이용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제22권3호
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• pp.560-570
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• 2002

이 연구에서는 대기압의 정의와 기압에 관련된 현상들에 대한 원리를 묻는 설문지를 개발하여 H대학교 석사 과정에 있는 94명의 과학 교사들에게 투입하여 일관되고 통합된 설명 체계를 갖고 있는 지를 알아보았다. 전공별로 구분하여 응답률을 비교하고 중등학교 과학 교과서, 대학 교재의 서술 방식과 교과들의 응답을 비교하였다. 연구 결과 첫째, 교과서와 대학 교재의 공기의 무게에 의한 압력이란 대기압의 정의에도 불구하고 화학 전공의 중학교 교사 지구과학 전공의 고등학교 교사는 중력과 분자 운동에 의한 압력으로, 화학 전공의 고등학교 교사는 기체의 분자 운동에 의한 압력이란 응답률이 상대적으로 높았다. 또한 고도에 따른 대기압의 변화를 공기 기둥의 무게로 설명하는 대부분의 교재에도 불구하고 이러한 응답을 한 교사는 절반에 불과하였다. 둘째, 대다수의 중등 교과서에서 저기압의 형성에 대해 대기압의 정의인 공기의 무게 개념을 적용하지 않고 가열되면 팽창하고 상승하여 밀도가 작아져 형성된다는 정확하지 않은 서술을 하고 있으며 대부분의 교사들도 밀도 개념으로 저기압의 형성을 설명하였다. 셋째, 교사들이 기압과 관련된 현상들을 교육과정에 의한 학생들의 선개념을 고려하여, 원리보다 현상만을 제시한 교과서의 서술 방식대로 응답하였다. 이러한 결과로부터, 대기압의 올바른 개념 형성을 위해서는 교과서의 내용 전개가 분자 운동, 중력, 힘의 평형, 대기압의 연계되어 구성되어야 할 것이며, 설명 체계 또한 명확하여야 할 것이다. 교사들의 기압에 관련된 개념들이 통합적으로 구성되어 있지 않은 것은 교과서나 교재의 영향이 크며 점진적이고 체계적인 개념 구조를 가지고 자연 현상을 통합적인 사고 과정으로 탐구하는 태도를 가질 수 있는 교사 교육이 필요함을 보여준다.

• 한국과학교육학회지
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• 제22권2호
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• pp.240-251
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• 2002

이 연구에서는 초등학교 자연 교과서, 중학교 과학교과서, 고등학교 화학 교과서와 지구과학 교과서, 그리고 대학교 일반화학 및 일반지구과학 교과서 중심으로 기압과 대기압에 대한 설명 방식의 차이점을 3가지 유형으로 분석하였다. 유형 1은 무게로 설명하는 경우이며, 유형 2는 단위 면적에 작용하는 공기의 압력으로 설명하는 경우이고, 유형 3은 기체 분자 운동으로 설명하는 경우이다. 과학 교과서 분석 결과, 초등학교 자연 교과서는 유형 1로, 중 고등학교 화학 영역 교과서에서는 모두 유형 3으로 설명하였으며, 지구과학 영역 교과서에서는 주로 유형 1로 설명하였다. 한편, 대학교 일반화학 교과서는 주로 유형 1과 유형 2로 설명하였으며, 일반지구과학 교과서는 중 고등학교 지구과학 영역 교과서와 마찬가지로 주로 유형 1로 설명하였다. 이러한 과학 교과서에서 기압과 대기압에 대한 설명 방식의 차이는 학생들이 기압과 대기압을 이해하는데 혼란을 가져올 수 있을 것이라고 생각된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.209-209
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• 1999

현재 magnetron sputter는 반도체, LCD 등을 포함하는 microelectronics 산업에서 박막형성을 위한 주요 장비로 널리 쓰이고 있으며, 소자의 고집적화 및 대형화 추세에 따라 그 이용가치는 더욱 증대되고 있다. 본 연구엣는 TFT-LCD용 Color Filter 제조시 ITO박막형성을 위해 사용하는 magnetron sputter 내부의 플라즈마 분포 및 ion kinetic energy에 대한 해석을 실시하였으며, ITO target의 erosion 형상의 원인을 실험결과와 비교하였다. Magnetron sputtering은 target에 가해지는 bias 전압(DC 혹은 RF)에 의해 target과 shield 혹은 target과 substrate 사이에서 생성될 수 잇는 플라즈마를 target 및 부분에 붙어있는 영구자석을 이용하여 target 근처에 집중시키고, target 표면과 플라즈마 사이의 전위차에 의해 가속된 이온들이 target 표면과 충돌하여 이차 전자방출을 일으킴과 동시에 target 표면에서 sputtering을 일으키고, 이들 sputtered 된 중성의 atom 들이 substrate로 날아가 박막을 형성하는 원리로 작동된다. 이때 target에서 방출되는 이차전자들은 영구자석에 의한 자기장 효과에 의해 target 근처에 갇히게 되어 중성 기체분자들과 이온화반응을 통해 플라즈마를 유지하고 그 밀도를 높혀주는 역할을 담당하게 된다. 즉 낮은 압력 및 bias 전압에서도 플라즈마 밀도를 높일수 있고 sputtering 공정이 가능한 장점을 가지고 있다. Magnetron sputtering 현상에 대한 시뮬레이션은 크게 magnetron discharge와 sputtering에 대한 해석 두가지로 나누어 볼 수 있는데, sputtering 현상 자체를 수치묘사할 수 있는 정량적인 모델은 아직까지 명확하게 정립되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 magnetron plasma 자체에 대한 수치해석에 주안점을 두고 아울러 bulk plasma 영역에서 target으로 입사하는 이온들의 입사에너지 및 입사각도 등을 Monte Carlo 방법으로 추적하여 sputtering 현상을 유추해보았다. Sputtering 현상을 살펴보기 위해 magnetron sputter 내 플라즈마 밀도, 전자온도, 특히 target 및 substrate를 충돌하는 이온의 입사에너지 및 입사각 분포등을 계산하는데 hybrid 방법으로 시뮬레이션을 하였다. 즉 ion과 bulk electron에 대해서는 fluid 방식으로 접근하고, 이차전자 운동과 그로 인한 반응관계 및 target으로 입사하는 이온의 에너지와 입사각 분포는 Monte-Carlo 방법으로 처리하였다. 정지기장해석의 경우 상용 S/W인 Vector Fields를 사용하였다. 이를 통해 sputter 내 플라즈마 특성, target으로 입사하는 이온에너지 및 각 분포, 이들이 target erosion 형상에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 이들 결과로부터 간단한 sputtering 모델을 사용하여 target으로부터 sputter된 입자들이 substrate에 부착되는 현상을 Monte-Carlo 방법으로 추적하여 성막특성도 살펴보았다.