• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.156-156
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• 2013

대기압 저온 플라즈마는 간단한 구조 및 제작, 쉬운 조작성, 낮은 온도 특성, 높은 화학적 반응성과 같은 많은 장점에도 불구하고, 플라즈마의 에너지가 낮아 다양한 산업적 응용에 제약을 받아왔다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 대기압에서 저온 플라즈마의 에너지를 높이는 여러 시도가 있었으며, 그 중 가까이 인접해 있는 둘 이상의 플라즈마 젯들의 결합 현상(plasma jet-to-jet coupling)을 이용하여 플라즈마 강도를 높이려는 시도가 보고되었다. 본 연구에서는 플라즈마를 발생시키는 유리관을 서로 모아 벌집모양의 배열을 갖는 플라즈마 젯 어레이 장치를 만들어 플라즈마 젯 사이에 상호결합을 유도하여 강한 플라즈마 발광을 발생시켰다. 플라즈마 젯 어레이 장치 중 가운데 위치한 플라즈마 젯은 대기압 플라즈마 젯의 형태를 구현하는 역할을 하고, 가운데를 둘러싼 주변의 여러 플라즈마 젯들은 중앙의 플라즈마 젯에 많은 하전입자를 제공하여 플라즈마 젯의 발광강도를 높이는 역할을 하는 것을 확인했다. 헬륨기체를 사용한 이 플라즈마 젯은 $100^{\circ}C$ 이하의 온도임에도 불구하고 ITO 유리의 유리면을 식각할 만큼 높은 에너지를 가졌다. 이러한 대기압 저온플라즈마 장치에서 플라즈마의 강도를 더 높이기 위해서는 플라즈마 젯 간 결합이 더 많이 일어나는 것이 중요하므로, 이를 위해 주변의 플라즈마 젯의 개수를 높이는 시도를 하였다. 플라즈마 젯 어레이 소자의 중심에 위치한 유리관의 크기를 크게 하고, 주변부의 유리관의 크기를 상대적으로 작게 하여 벌집형태의 배열보다 더 많은 유리관을 주변부에 위치시킨 후 플라즈마를 발생시키고 전기 광학적 특성을 측정하였다. 그 결과, 실험조건에 따라 가운데 플라즈마 젯에서 3배에서 5배 이상 높은 플라즈마의 발광강도를 얻었으며, 플라즈마 젯도 더 안정적으로 발생하였다. 주변부의 유리관의 개수가 증가하면 더 많은 양의 하전 입자들이 플라즈마 결합 과정에 참여하게 되고 결과적으로 더 큰 플라즈마의 발광강도를 나타내는 것이다. 본 실험은 하전입자의 상호작용에 의해 발생하는 서로 인접한 플라즈마 젯 간의 결합이 대기압 저온 플라즈마 젯의 플라즈마 발광강도를 높이는 좋은 방법임을 보였다. 이러한 플라즈마 젯 간의 결합은 대기압 저온 플라즈마의 에너지를 높일 수 있는 쉽고 간단한 방법이며, 이 방법을 이용하여 대기압 저온 플라즈마를 표면처리, 표면개질은 물론, 식각 및 증착, 나아가서는 의료/바이오 분석 기술 등 다양한 학문적, 산업적 응용에도 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.217-217
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• 1999

축전 결합 차폐막(Faraday shield)이 없는 평판형 유도 결합 플라즈마 장치에서 방전 모드 전이 중출력 결합 변화동안 전자 가열에 대한 연구가 행하여졌다. 전자 에너지 분포 함수(EEDF)의 전개가 RF 보상탐침을 사용, 교류 충첩 방법으로 측정된다. RF 출력에 따른 전자 밀도, 유효 전자 온도 및 특히, 플라즈마 전위의 동향이 제시된다. bi-Maxwellian EEDF를 가진 플라즈마에서 플라즈마 전위가 고 에너지 전자 그룹에 의해 결정됨을 보이고, 플라즈마 전위와 EEDF 상호 관계가 논의된다. 실험 결과로부터 RF출력에 따른 플라즈마 전위의 변화가 전자 가열에 있어 축전 출력 결합의 상대적인 기여의 변화를 반영함을 알 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.516-516
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• 2012

약한 자기장 (~20 G)이 인가된 유도 결합 플라즈마 장치는 고효율, 높은 균일도의 플라즈마를 생성할 수 있다. 그러므로 이 장치에 대한 변수 제어뿐만 아니라, 전자 싸이클로트론 공명(Electron cyclotron resonance) 현상에 의한 방전 특성에 대한 연구는 매우 중요하다. 그에 연관된 여러 연구가 있었지만, 대부분의 연구는 평판형 유도 결합 플라즈마에서 진행되었다. 그에 따라서, 본 연구는 솔레노이드 형태의 유도 결합 플라즈마 장치에서 플라즈마 변수에 대한 약한 자기장의 영향을 살펴보았다. 실험에 사용된 인가주파수는 13.56 MHz에서 27.12 MHz였으며, 다양한 압력과 전력에서 실험이 진행되었다. 이러한 솔레노이드 형태의 유도 결합 플라즈마에서의 플라즈마 변수는 국부적인 특성을 보였으며, 평판형 유도 결합 플라즈마와 비교/분석을 진행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.585-585
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• 2013

유도 결합 플라즈마는 비교적 간단한 방전 구조와 고밀도 플라즈마 생성에 유리하기 때문에 산업 플라즈마 공정 장비로 널리 사용되고 있으며, 안테나에 의한 전력 전달 특성 및 방전 특성이 공정 결과에 큰 영향을 주게 된다. 이러한 유도 결합 플라즈마는 변압기 모델을 통하여 전력 전달 특성을 해석할 수 있으며, 안테나의 감은 수가 증가할수록 플라즈마로의 전력 전달 효율 및 플라즈마 밀도 상승이 기대된다. 반면에, 안테나 양단 또는 챔버 벽면과의 원치 않는 용량성 결합에 의하여, 실제로 안테나 감은 수가 증가함에 따라서 플라즈마로의 전력 전달 효율 및 방전 특성이 향상되지 않을 수도 있다. 본 연구는 이러한 안테나 감은 수 효과에 의한 전력 전달 효율 및 플라즈마 변수 변화에 대한 내용을 다루고 있으며, 플라즈마 변수 진단을 통하여 방전 특성을 연구하였다. 용량성결합을 최소화하기 위하여, 평형 전력 안테나를 사용하여 실험을 진행하였으며, 평형 전력이 인가되지 않은 안테나 구조에서의 안테나 감은 수에 따른 방전 특성과 결과를 비교하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.202-202
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• 2013

유도결합 플라즈마 방전 시 사용되는 L형 임피던스 정합기(impedance matcher)의 경우 일반적으로 직렬 및 병렬 콘데서가 연결되어있으며, 임피던스 정합조건이 되었을때 전원과 안테나 사이에 있는 임피던스 정합기의 소자값이 특정 값을 가지게 된다. 유도결합 플라즈마를 진단하기 위한 여러 방법들이 연구되어 왔지만, 이러한 임피던스 정합조건과 플라즈마 내부 변수들의 상관 관계에 대한 연구는 보고된 바 없다. 본 연구에서는 유도결합 플라즈마의 임피던스 정합조건과 유도결합 플라즈마의 변압기 회로모델를 이용하여 플라즈마 저항 및 플라즈마 인덕턴스를 구하기 위한 관계식을 도출하고 임피던스 정합기의 직렬 및 병렬 콘덴서 용량값 측정하여 플라즈마 저항 및 플라즈마 인덕턴스값을 계산하였다. 결과 검증을 위해 다양한 압력 및 전력 조건에서 부유랑뮤어 탐침법을 이용하여 플라즈마 밀도를 측정해 비교해 보았으며, 두 결과의 경향성은 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.560-560
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• 2013

플라즈마 내의 전자 에너지 분포는 방전 특성 및 전자 가열 메커니즘에 대한 정보를 줄 수 있을 뿐만 아니라, 소자 생산 공정에서 공정 조건 제어 및 소자 품질 향상에 중요한 역할을 하는 변수이다. 그에 따라서, 반도체공정에서 널리 쓰이는 유도 결합 플라즈마 또는 용량성 결합 플라즈마 장치의 외부 변수에 따른 전자 에너지 분포 변화에 대한 연구가 많이 진행되어왔다. 본 연구에서는, 극판 전극이 인가된 유도 결합 플라즈마 구조에서 낮은 압력의 아르곤과 산소 기체 방전에 대하여 전자 에너지 분포를 측정하였다. 극판 전압만이 인가되었을 경우에는 두 개의 온도를 갖는 전자 에너지 분포를 측정하였으나, 소량의 안테나 전력을 인가할 경우 하나의 온도를 갖는 전자 에너지 분포를 측정할 수 있었다. 이러한 분포함수의 급격한 변화는 유도 결합 전기장과 용량성 결합 전기장의 혼재에 따른 전자 가열 효과이며, 극판에서의 전압, 전류 그리고 위상 측정을 통하여 전자 가열 메커니즘을 확인하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2003년도 추계학술발표회초록집
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• pp.53-53
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• 2003

유도 결합 플라즈마는 비교적 간단한 방법으로 1$\times$$10^{10}$㎤ 이상의 높은 플라즈마 밀도, 저용량 결합(low capacitive coupling), 대면적 균일성을 제공하기 때문에 플라즈마 공정의 관점에서 매우 효율적이다. 따라서 유도 결합 플라즈마의 이러한 장점들은 화학적 기상 증착법으로 적용하였을 때 코팅의 특성을 향상시키는데 매우 유리할 것으로 생각된다. 특히, 좋은 특성을 가진 carbon nitride 박막을 제조하기 위해서 높은 밀도를 이용한 반응 기체의 분해와 상온에서의 증착이 필수적인데, 유도 결합 플라즈마 공정은 이런 점에서 매우 효과적이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.290-290
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• 2011

유도결합플라즈마 장비의 공정에서 안테나의 역할은 매우 중요하다. 유도결합플라즈마의 식각 공정에서도 충분한 식각과 균등한 식각 결과를 얻기 위해 안테나의 역할은 중요한 요인 중 하나이다. 안테나와 공정 웨이퍼간의 거리에 따라 발생하는 플라즈마 밀도나 전자 온도 등이 변화하고 그에 따른 식각정도나 균등성도 달라진다. 본 연구에서는 플라즈마 특성 변화를 관찰하기 위해 기존 유도결합플라즈마 식각 장비의 안테나와 웨이퍼간 거리와 내부 안테나를 웨이퍼와 가깝게 하였을 때의 플라즈마 밀도, 안테나의 전류와 식각률 등을 측정하였다.

• 전기의세계
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• 제43권3호
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• pp.29-35
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• 1994

집적회로 제조를 위하여 점차로 대면적, 고밀도 플라즈마 원이 요구됨에 따라 유도결합 플라즈마에 대한 관심이 다시 새로워지고 있다. 여기서는 몇가지 형태의 유도 결합 플라즈마원을 소개한다. 보통 0.5-28 MHz의 RF유도결합으로 mTorr 이하의 저압방전에서도 $10^{12}$$cm^{-3}$이상의 이온밀도를 얻을 수 있다. ICP는 플라즈마 공정의 미래 요구에 부응할 방법 중의 하나임에 틀림없으며 오래전부터 알려져 있었으나 아직 공정개발, 플라즈마 물성 및 모델링에 관한 연구가 많이 필요하므로 소개하고자 한다.