• Journal of Energy Engineering
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• v.9 no.2
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• pp.146-155
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• 2000

연료분출을 수반하는 원통형 보염기 후류에 형성되는 확산화염에 대한 이온전류의 특성과 화염의 안정범위를 측정, 분석함으로써 연소특성을 고찰하였다. 난류강도가 큰 경우의 화염일수록 화염의 안정성은 악화되며, 화염내 중앙의 평균 이온전류값이 가장 높은 값을 갖는 영역은 블로오프 직전상태에 비해서 안정시의 경우 더욱 하류측에 존재한다. 난류의 정도가 강한 화염의 경우 국소적으로 반응이 활발한 화염 덩어리가 빠른 속도로 이동하며, 난류의 정도가 강한 화염의 경우에는 반응이 완만한 화염 덩어리가 저속으로 이동한다. 재순환영역에서 주류유동측으로 이동함에 따라 자기상관계수의 저하가 빨라지고 난류 시간스케일이 작아지며, 부염기 직후에서 하류로 이동함에 따라 자기상관계수의 저하가 늦어지고 난류시간스케일이 커진다. 주류공기에 강한 난류를 가하지 않은 경우에는 큰 난류시간스케일에 대응되는 저주파수 특성이외에도 작은 난류 시간스케일에 대응되는 고주파수 특성이 나타나며 , 주류공기에 강한 난류를 가한 경우에는 큰 난류 시간스케일에 대응되는 저주파수 특성이 나타난다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.222-222
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• 1999

플라즈마 이온주입장치는 수십 kV의 음전압 펄스를 타겟에 인가하여 플라즈마 쉬스 전위에 의해 이온을 가속시켜 다차원 형태의 타겟 표면의 내마모성, 강도 및 경도를 쉽고 간단하게 증가시킬 수 있는 신기술 장비이다. 이때 인가되는 음전압 펄스는 펄스회로가 갖는 RC로 인하여 고유한 유한 오름시간의 음전압 펄스가 타겟에 인가되고 펄스 특성에 따라 타겟 주변에 시변환 쉬스가 형성되는데 시변환 쉬스에 대한 정확한 이해를 통해서 시편에 주입되는 이온의 양을 예측할 수 있다. 본 연구에서는 유도 결합형 플라즈마를 이용한 플라즈마 이온주입장치에서 평면 타겟 경우의 펄스 오름시간, 유지시간 및 내림시간 동안에 형성되는 쉬스의 거동 및 타겟의 크기가 쉬스에 미치는 영향을 실험적으로 관찰하고 이론결과와 비교하였다. 기존의 실험에서 펄스 유지시간 이후의 탐침전류 곡선에서 쉬스의 거동처럼 보였던 현상은 ion acoustic wave의 진행으로 보이며 위치에 따른 탐침 전류 곡선의 정확한 해석을 통하여 실제 플라즈마 이온주입장치내에서의 쉬스의 거동을 관찰할 수 있었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.07c
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• pp.1410-1412
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• 2002

TFT의 게이트 전극을 형성하기 전에 소오스/드레인 이온 주입과 ELA를 수행함으로써 이온 주입에 의해 발생하는 결정 결함을 줄이는 새로운 poly-Si TFT를 제안한다. 한번의 ELA 공정을 통해서 채널 실리콘 박막의 결정화와 소오스/드레인의 불순물 활성화를 동시에 이루어 접합부의 결함을 치유하였고, 이온 주입에 의해서 비정질화된 소오스/드레인 실리콘과 채널 비정질 실리콘의 용융조건 차이를 이용하여 소오스/드레인 접합부에 실리콘 그레인의 수평성장을 유도하였다. 제안된 소자는 기존의 소자(이동도 : 86 $cm^2/V{\cdot}S$, ON/OFF 전류비 $6.1{\times}10^6$)에 비해 우수한 특성(이동도 : 171 $cm^2/V{\cdot}S$, ON/OFF 전류비 $4.1{\times}10^7$)을 나타내었다. LDD나 off-set 구조 없이도 소오스/드레인 접합부의 결함이 완전히 제거되어 누설전류가 감소하였고 소오스/드레인 접합부 결함이 있던 자리에 1 ${\mu}m$ 이상의 수평성장 그레인이 위치함으로써 ON 전류도 증가하여 ON/OFF 전류비가 크게 개선되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.104-104
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• 2011

사중극 질량분석기(Quadrupole Mass Spectrometer, QMS)의 신뢰성을 향상시키기 위해 이온소스를 개선하고 평가하였다. 공정가스에 의한 오염 및 charging 효과로 인해 이온전류가 감소하는 현상을 발견하였고 이를 개선하기 위해 이온소스의 표면 거칠기를 줄여서 신뢰성을 향상시켰다. 또한 이온소스를 평가하는 방법으로 희석된 혼합가스를 이용하여 MDPP (Minimum Detectable Partial Pressure)를 측정하였고 이를 위해 희석된 가스의 이온 전류와 배경 노이즈의 비율(Signal/Noise)을 극대화시키면서 QMS를 튜닝하였다. 이 평가방법을 이용하여 상용 이온소스와 한국표준과학연구원에서 제작한 두 종류의 이온소스를 평가 비교하였다. QMS에 대한 국제표준안(ISO/TC 112 CD14291) 제정을 위한 진행상황도 소개하려고 한다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.3
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• pp.197-202
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• 2009

The long term stability of ion current of QMS has been one of key parameters for monitoring gas process in vacuum. The time dependence of ionic current was monitored while the pressure of nitrogen gas was kept at a fixed pressure by introducing the gas into vacuum chamber. The chamber was evacuated to ${\sim}3{\times}10^{-9}\;Torr$ to reduce background signals before the measurement. Two ion sources were tested; one had brownish or black color due to gas contamination and the other one was new, i.e. cleaner. At a nitrogen pressure of $1{\times}10^{-5}\;Torr$, the ionic currents measured by the contaminated ion source decreased faster with time. The decrease rate was respectively ${\sim}46%$ for cleaner one and ${\sim}84%$ for contaminated one after ${\sim}5.5%$ hours. In order to test the effect of filament material on the ion current decrease, we fabricated a tungsten(W) filament which consisted of two parts; one half was made of W and the other was coated with yttria. The similar decrease of ionic currents were shown for the two types of filaments, indicating that slight change of temperature of filament due to material difference i.e. baking effect could not improve the origin of ionic current decrease. Overall the decreasing rate of ionic current is more closely associated with contaminated ion source of QMS rather than its filament materials.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.92-92
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• 2016

전기방전의 기본적인 특성을 가지고 있는 플라즈마를 이용하여 재료를 가공하는 증착, 식각, 표면처리 공정에 있어서 플라즈마 내의 전자 충돌 반응에 의한 이온, 라디칼의 생성과 재료 표면의 반응을 분석하는 도구로써 분압 측정은 일반적인 화학 조성 분석에 기원한 오랜 역사를 가지고 있다. 1 amu 정도의 분해능을 가지고 있고 크기가 30 cm 정도에 불과한 사중극자 질량 분석기는 적절한 질량 스캔 시간과 넓은 이온 전류 측정 범위를 가지므로 소형 차등 배기 시스템과 조합하면 1 mTorr 영역의 스퍼터링 시스템에서 1 Torr 영역의 PECVD/PEALD 시스템 진단에도 쉽게 적용이 가능하다. Inficon사의 CPM-300과 Pfeiffer사의 Prisma80을 이용한 플라즈마 식각 공정 분석 결과를 보면 동위원소까지 분석이 가능하다. 또한 전자충돌 이온화 에너지를 조절하여 m/q(질량전하비율)가 중첩되는 경우의 해석도 가능하다. 다중 오리피스를 갖는 compact design의 밸브 블록을 이용한 설계에서는 line-of-sight 입사가 불가능하여 이온 전류를 분석할 수 없다는 단점이 있으나 표준 가스를 이용한 정량화 등의 큰 장점들이 있다. 최근 이루어진 연구의 내용으로는 유도 결합 플라즈마 장치에서 전도성 메쉬를 이용한 라디칼 거동 관찰을 위해서 두 대의 CPM-300을 메쉬 전 후에 설치하여 라디칼의 양 변화를 전류 프로브와 같이 사용하여 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.224-224
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• 1999

KSTAR 토카막의 플라즈마 가열을 위한 NBI 장치의 대전류 이온원 방전 특성을 수소와 헬륨 개스를 사용하여 조사하였다. NBI 이온원은 빔 방향과 반대로 가속되는 전자들을 저지하는 전자덤프(electron dump), 병렬로 연결된 32개의 텅스텐 필라멘트(직경 1.5nn0, 영구자석(Nd-Fe)에 의해 만들어지는 강한 cusp 자장으로 둘러싸인 플라즈마 방전실 및 120kV의 에너지를 인가하는 가속부로 이루어지는데, 최대 빔 전류 65A에서 300초의 장시간 운전을 목표로 하고 있다. 수소와 헬륨 개스 분위기에서 안정된 플라즈마를 얻을 수 있는 필라멘트 전류의 파형을 각각 구하고, 기체압력(0.01~0.4 mbar) 및 아크 전류(100~1200A에)에 따른 플라즈마 파라메타 값들을 직경 1mm의 Langmuir probe를 이용하여 측정하였다. 또한 이온원 운전에 중요한 파라메타인 방전실 내의 플라즈마 밀도 분포와 장시간 운전 가능성에 대한 조사도 수행하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.138-138
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• 2010

이중 주파수를 이용한 고주파 용량성 결합 플라즈마 장치는 반도체 및 디스플레이 생산 공정에서 널리 사용되는 장치 형태이며 일반적으로 이온 플라즈마 주파수보다 높은 주파수의 고주파 전력과 이온 플라즈마 주파수보다 낮은 주파수의 저주파 전력을 인가하여 플라즈마 발생 밀도 및 입사 이온 에너지를 독립적으로 조절할 수 있다. 용량성 결합 플라즈마 장치에서는 전극의 쉬스 임피던스가 비선형적으로 변화함에 따라 전극의 전압, 전류 및 플라즈마 전위는 수많은 고조파를 포함하게 되며, 이중 주파수가 인가된 경우 이러한 고주파와 저주파 신호의 고조파가 상호 변조된 형태로 나타나게 된다. 본 연구에서는 주파수에 따른 이온의 거동 특성 차이를 이용하여 변조된 형태의 Lieberman의 비균일 RF쉬스 모델을 가정한 고주파 쉬스를 단순한 저주파 쉬스로 모사하였다. 단순화된 저주파 쉬스 임피던스를 이용한 회로 모델을 구성하여 100MHz와 2MHz RF전력을 사용하는 용량성 결합 플라즈마 장치에서 측정된 전극 전압, 전류 및 플라즈마 전위 신호의 위상차 및 고조파 발생 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.07c
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• pp.2069-2071
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• 2005

본 연구에서는 플라즈마 식각 공정 시 식자률, 선택비, wafer 손상등과 중요한 관련이 있는 이온 에너지 분포(IED)를 측정하기 위해서 챔버 내에 직접적으로 분석기를 설치하지 않고 챔버 외부에서 비 침투적(noninvasive)인 방법을 사용하여 측정하였다. 이 방범은 신호선 중 한 곳에 측정 점을 잡기 위한 연결 장치만 필요하며 그곳에서의 전안 신호와 전류 신호를 오실로스코프에서 측정한 후 미리 얻어진 챔버 구조 모델링 계수 등을 통해 실제 바이어스 전극에 걸리는 전압 및 전극에서 플라즈마로 흐르는 전류를 유추한다. 전압 및 전류측정값과 power balance와 particle balance를 적용하여 얻은 플라즈마 특성 상태 변수들을 사용하여 oscillating step sheath model을 기반으로 한 분석 프로그램을 통해 실시간 이온에너지 분포 결과를 얻었다. 실제 공정 시 바이어스 주파수 변화, 바이어스 파워 변화, 소스 파워변화 조건 등에 따른 이온 에너지 분포 측정 및 분석을 통해 비 침투적측정방법 적용의 가능성과 장점을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.97-97
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• 1999

이온빔 스퍼터링을 이용해 유리 기판위에 Tin-doped Indium Oxide (ITO) 투명 전도성 박막을 성장시켜 이온빔의 전류밀도와 에너지 그리고 기판 온도에 따르는 ITO박막의 구조적, 전기적, 광학적 특성을 분석하였다. 또한, 반응성 가스인 산소의 아르곤에 대한 유량비를 변화시켜 이온 빔 스퍼터링시에 산소 분압이 ITO 박막의 물성에 미치는 영향을 조사하였다. 이온 소스는 직경 5-cm인 cold hollow cathode ion gun을 이용하였으며 base pressure는 2$\times$10-5 Torr이며 가스 주입 후의 3$\times$10-4 Torr이하의 working pressure에서 박막을 증착하였다. 이온 전류 밀도는 5$\mu$A~15$\mu$A까지 변화시켰으며 이온 에너지는 0.7keV~1.3keV까지 변화시켰다. 반응성 가스는 아르곤에 대하여 Zmrp 0, 50, 100%까지 변화시켰으며 기판 온도는 50, 100, 150, 20$0^{\circ}C$로 변화시켰다. ITO 박막의 결정구조는 Ar 이온만으로 스퍼터링한 경우에는 XRD 상에서 [400] 방향으로 우선성장하였으며 산소분압이 증가함에 따라 [222] 방향으로 우선 성장함을 확인 할 수 있었다. 전기적 특성은 Ar ion에 Oxygen ion의 비율이 약간만 증가하여도 비저항의 큰 증가를 보여 주었다. 이는 산소 vacancy의 감소에 의한 것으로 여겨진다.