• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.3 no.1
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• pp.77-93
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• 1994

플라즈마 식각 공정에서의 미세구조 식각 연구를 위하여 두종류의 미세식각 진전 모델을 제시하 였다. 모델 1에서는 Knudsen 확산 정도를 나타내는 Thiele 계수($\Phi$2) 의 변화와 마스크의 하전에 의한 이온의 회적이 식각 패턴에 미치는 영향을 고찰하였으며 모델 2에서는 이온의 충돌에 의한 분산 효과가 식각 패턴에 미치는 영향을 살펴보았다. 반응성 라디칼과 확산저항이 수직방향으로의 긱각깊이를 감소 시켜 RIE Lag를 일으키며 마스크의 하전에 의한 이온의 회절에 의하여 "dovetailing"형태의 식각 패턴 형성의 원인 이 됨을 알 수 있었다. 모델 2의 결과로부터 쉬스 지역에서의 이온의 분산이 심화될수록 "bowing" 형태의 식각패턴이 두드러졌으며 RIE Laggus상이 증가하는 것으로 나타났다.gus상이 증가하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.251.2-251.2
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• 2014

현재 의료 및 표면처리 분야에 많이 이용되고 있는 상온 대기압 플라즈마 중에서 유전체 격벽 방전(DBD) 장치는 비교적 간단한 구조를 가지며 sub-millimeters 사이즈에서도 매우 높은 플라즈마 밀도의 발생 및 유지가 가능하다. 그러나, 현재로선 이러한 Micro DBD의 특성을 실험적으로 분석하는 것은 장비의 한계가 있으므로, Particle-In-Cell 시뮬레이션을 이용하여 중요 플라즈마 변수들을 관찰하였다. 여기서 사용된 중요변수로는 13.56 MHz~600 MHz사이의 인가 주파수를 두었으며, 유전체 표면에서 양이온에 대한 이차전자 방출계수를 고려하였다, 또한 중성기체는 헬륨가스와 아르곤가스의 2가지 중성기체인 경우를 살펴보았다. 이러한 시뮬레이션을 통해 인가전압의 주기 대비 Ion transit time의 비율이 달라짐에 따라 플라즈마 쉬스의 특성변화와 함께 전자 에너지 확률함수(EEPF)의 특성이 달라진다는 것을 확인하고, 이러한 전자 가열 양상의 변화 원리에 대해서 분석하였다. 또한 주파수 비율 조정을 통한 전자온도, 파워, 효율 등을 조절하는 방법의 공학적 가치에 대해 의견을 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.249-249
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• 2014

대면적 사각형 기판의 플라즈마 표면처리를 위한 유도 결합 플라즈마 발생 시스템의 수치 계산을 유체 모델을 이용하여 진행하였다. 연산 자원이 많이 요구되는 3차원 모델임을 감안하여 준중성 조건을 이용한 간략화 알고리즘을 사용하였다. Poisson 방정식을 풀지 않고 준중성 조건에 의한 양극성 전기장을 계산하여 이용한다. 쉬스는 모델을 이용하여 처리하였다. 1차적으로 사각 spiral 형태의 안테나를 가정하여 LCD 3세대 급의 기판을 대상으로 작성하였다. 다중 분할을 하지 않고 4개의 가지를 갖는 single spiral을 적용하였고 1.125 turn의 low impedance 구조에 대해서 계산하였다. Ar을 이용한 sputter etching 공정을 타겟으로 하여 기판에서의 Ar 이온 밀도 분포의 균일도가 어떤 설계 변수에 의해서 영향을 받는지를 중점적으로 계산하였다.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.23 no.1
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• pp.1-7
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• 1990

Ion implantation is a well established superior superior surface modification technique for the improvement of wear resistance, hardenece, hardness, corrosion resistance, biocompaibity, surface friction, as well as for the modification of surface electric conductance. Conventional ion implantaion is a line-of-sight process witch ues the ion beam accelerator techniques. Plasma sheath ion implantation (PSII), as a new technique, is described in this paper. In PSII high voltage pulse is applied to a target material placed directly in a plasma, forming a think ion-matrix sheath around the target. Ions accelerate through the sheath drop and bombard the traget from all sides simultaneosuslyregardless of the target shape. This paper describes the principle of PSII, which has non-line-of sight characteristics, as well as the experimental appratus.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.222-222
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• 2011

용량성 결합 플라즈마는 반도체 및 디스플레이 공정에서 널리 쓰이기 때문에 그 방전 특성에 관한 연구는 매우 중요하다. 하지만 대부분의 연구는 상대적으로 유사한 면적을 갖는 전극 구조에서 주로 진행되어 왔다. 따라서 본 연구는 두 전극의 면적 차이가 매우 큰 비대칭 구조를 갖는 용량성 결합 플라즈마에서 방전 특성을 측정하였으며, 전력 소비 모드 전이와 플라즈마 밀도와의 상관관계에 관한 연구를 진행하였다. 인가 전력 또는 방전 전류가 증가함에 따라서 플라즈마에 전달된 전력은 초기에는 선형적으로 증가하다가 점차적으로 급격히 증가하였으며, 방전 저항은 감소하다가 증가하는 형태의 전이를 보였다. 전달 전력과 방전 저항의 변화는 용량성 결합 플라즈마에서 초기에는 대부분의 전력이 플라즈마 내의 전자에 의해 소비되다가 점차 쉬스 내의 이온의 가속 에너지로 소비되는 전력 소비 모드 전이에 의한 것이며, 이로 인해 플라즈마 밀도는 처음에는 큰 폭으로 증가하다가 그 증가 폭이 줄어들었다. 이러한 방전 특성에 관한 연구는 다양한 아르곤 압력 범위에서 인가 전력을 증가시킴에 따라서 실험하였으며, 스퍼터, 에칭 등 산업용 플라즈마 공정에서 최적의 방전 조건 형성을 위해 큰 도움이 되리라 예상된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.178-179
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• 2015

량뮤어 탐침 기반의 부유 고조화 분석법이 최근 개발되어서 증착, 식각 공정에서 플라즈마 변수 진단이 가능하게 되었다. 고조화 분석법은 탐침에 교류의 전압을 인가하고, 탐침 전류를 측정하는 방식이다. 탐침 쉬스의 비선형성으로 인해 전류의 고조화 성분들이 생긴다. 이러한 고조화 전류 성분들은 플라즈마 변수인 밀도와 전자온도의 함수로 주어지고, 고조화 전류 성분들로부터 밀도와 전자온도를 추출할 수 있다. 또한 전류와 전압의 위상차를 측정하여 탐침-플라즈마의 임피던스의 리액턴스 성분으로부터 탐침에 증착되는 막의 두께도 모니터링이 가능하다. 이러한 부유 고조화 분석법을 적용하여 공정 플라즈마 진단 모니터링 결과를 소개한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1998.07e
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• pp.1797-1799
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• 1998

Plasma source ion implantation(PSII) is a non-line-of-sight technique for surface modification of materials which is effective for non-planar targets. A apparatus of 30kV PSII is established and plasma characteristics are diagnosed by using a Langmuir probe. A spherical target is immersed in argon plasma and biased negatively by a series of high voltage pulses. Sheath evolution is measured by using a Langmuir probe and compared with the result of computer simulations.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.583-583
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• 2013

화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)이나 플라즈마 식각(Etch) 등의 반도체 공정에서 챔버 내벽의 상태에 대한 모니터링은 매우 중요하다. 챔버 벽면에 증착된 유기 또는 무기 물질이 다시 떨어져 나와 불순물 입자 형성의 원인이 되며, 플라즈마를 원하지 않는 상태로 바꾸어 놓아 공정 조건이 달라질 수도 있기 때문에 반도체 제조 수율 저하를 초래하기도 한다. 본 연구에서는 챔버 벽면이 증착되는 환경에서 평판형 탐침을 삽입하여, 증착된 박막의 두께측정 기술을 개발하였다. 전기적으로 부유된 평판 탐침에 정현파 전압을 인가하고 이 경우 플라즈마로부터 들어오는 전류의 크기 및 위상차 측정을 통해 대략적인 증착 박막 두께를 측정 하였다. 플라즈마와 챔버 벽 사이에 존재하는 쉬스의 회로 모델을 적용하여 플라즈마 상태에 무관하고, 가스 종류 및 유량, 입력 전력, 챔버 내부 압력등의 외부 변수에도 독립적으로 측정이 가능하였다. 본 연구는 반도체 장비에서 내벽 모니터링을 통해, PM 주기 조정을 최적화 시키는 잣대의 역할을 할 수 있을 것이다. 더 나아가, 반도체생산 수율 향상에 많은 도움이 될 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.466-466
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• 2010

유도결합형플라즈마(ICP)에서 부유 랑뮤어 탐침에 정현파, 톱니파, 사각파, 삼각파 형태의 전압 파형들을 쉬스에 인가하였을 때, 탐침으로 들어오는 고조파전류들의 특성을 넓은 범위에서 연구 하였다. 탐침으로 들어오는 플라즈마전류파형 및 기생전류파형의 모양과 고조파전류들에 대해 고찰하였고, 각각의 전압파형을 인가하였을 때 다양한 압력과 파워조건에서 부유 랑뮤어 탐침법을 이용하여 전자온도와 플라즈마 밀도를 측정하고, 측정결과는 싱글 랑뮤어 탐침법과 비교하였다. 정현파, 삼각파는 싱글 랑뮤어 탐침법과 잘 일치하는 결과를 보였고, 톱니파는 실험상의 오차로 정확한 측정이 안 되었으며, 사각파는 전류파형의 과도현상으로 인해 측정이 안되었다. 그 외에 기존의 부유 랑뮤어 탐침법과 다르게 부유전위의 변화와 제 1 고조파들의 비를 이용해서 전자온도를 구하는 방법도 소개한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.276-277
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• 2012

플라즈마 아킹은 PECVD, 플라즈마 식각 그리고 토카막과 같은 플라즈마를 이용하는 여러 공정과 연구 분야에서 문제가 되어왔다. 하지만, 문제의 중요성과 다르게 아킹에 대한 본질적인 연구는 아직 미비한 상태이다. 플라즈마 아킹은 집단전자방출(collective electron emission)에 의한 스파크 방전(spark discharge) 현상이다. 집단전자방출은 전계방출(field emission)이나 플라즈마와 쉬스를 두고 인접한 표면위에서의 유전분극(dielec emission)에 의해 발생한다. 우리는 CCP 플라즈마를 이용해 micro-arcing(MA)을 일으키고 랑뮈르 프로브를 이용해 MA 동안의 플로팅 포텐셜의 변화를 측정한다. MA시 PM-tube를 이용해 광량의 변화를 측정하고 플로팅 포텐셜을 fast-imaging과 동기화 시켜 MA 발생 메커니즘을 유추한다. 우리는 $30{\times}20$ cm 크기의 사각 전극을 위 아래로 가진 챔버에서 Ar 가스를 RF (13.56 MHz) 파워를 이용해 방전시켰다. 방전 전압과 전류는 파워 전극 앞단에서 High voltage probe (Tektronix P6015A)와 Current probe (TCPA300 + TCP312)를 이용해 측정했다. 플라즈마 아킹시 변하는 플라즈마 플로팅 포텐셜은 챔버 중앙에 위치한 랑뮈프 프로브에 의해 측정되고 챔버 옆의 뷰포트 앞에 위치한 PM-tube를 이용해 아킹시 변하는 광량을 측정하고 Intensified CCD를 이용해 fast-imaging을 한다. 또한 CCD 앞에 band pass filter를 부착하여 MA의 발생 메커니즘을 유추한다. RF 방전에서의 플라즈마 아킹은 아킹시 플로팅 포텐셜의 변화에 의해 크게 세부분으로 나눌 수 있다. 아킹 발생과 동시에 급격히 감소하는 감소부분(약 2 us) 그리고 감소한 포텐셜이 유지되는 유지부분(약 0~10 ms) 그리고 감소했던 포텐셜이 서서히 원래 상태로 회복되는 회복부분(약 100 us)이다. 아킹 초기시 방출된 집단 전자들은 쉬스를 단락시키게 되고 이로 인해 플로팅 포텐셜은 급격히 감소하게 된다. 이렇게 감소한 플로팅 포텐셜은 아킹 스트리머가 유지되는 한 계속 감소한 상태를 유지하게 된다. 그리고 플라즈마를 섭동했던 집단전자방출이 중단되면 플라즈마는 섭동전의 원래 상태로 회복된다. 플라즈마 아킹 발생시 생성되는 순간적으로 많은 전자들을 국소적으로 생성하게 되고 이 전자들에 의해 광량이 순간적으로 증가하게 된다. PM-tube (750.4 nm)에 의해 측정된 아킹시 광량은 정상방전 상태의 두배 가량이 된다. 그리고 이 순간적으로 증가된 광량은 시간이 지남에 따라 감소하게 되고 정상방전 일때의 광량이 된다. 광량이 증가한 후 정상방전상태의 광량에 이르는 부분은 플로팅 포텐셜이 감소한 상태에서 유지되는 부분과 일치하고 이는 플로팅 포텐셜의 유지부분동안 집단전자방출이 있다는 간접적인 증거가 된다. 그리고 정상 방전 상태 일때의 광량이 되면 집단전자방출이 중단되었다는 것이므로 그 시점부터 플로팅 포텐셜은 정산 방전상태 일때의 포텐셜로 복구되기 시작한다. 이처럼 PM-tube를 이용한 아킹 광량 측정은 아킹 스트리머를 간접적으로 측정하게 하고 집단전자방출을 이용해 아킹 시의 플로팅 포텐셜의 변화를 설명하게 해 준다.