• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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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.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2008년도 추계학술대회 초록집
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• pp.143-143
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• 2008

초고주파 유도결합플라즈마는 에너지전달효율이 높고, 고밀도플라즈마의 발생이 용이하기 때문에, 물 플라즈마에 적용하면, 물로부터 고효율 수소제조가 용이하고, 빠른 응답특성으로 향후 도시형 수소스테이션 등에 적용이 기대되는 첨단기술 분야이다. 본 연구에서는 공급유량, 반응기압력, 플라즈마 출력 등의 공정변수에 따른 물분해 효율을 분석하여 에너지 효율이 높은 운전조건을 찾아내기 위한 연구를 수행하여 약 65% 정도의 물분해 효율과 플라즈마 watt당 0.22 sccm의 수소 생성 결과를 얻었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.205-205
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• 2013

플라즈마 밀도, 전자 온도, 쉬스 전압이 플라즈마 디웨팅으로 나노 분말 어레이를 제작할 때에 끼치는 영향을 연구하였다. 플라즈마 변수를 조절하여 기판에 입사하는 이온 충돌 에너지가 높은 조건에서는 디웨팅 시에 홀이 상대적으로 많이 생성이 되어 균일한 구리 나노 분말이 생성되었고, 반대의 경우에는 디웨팅 시 홀이 적게 생성되어 크고 작은 나노분말이 혼재해 있는 불균일한 구리 나노 분말 어레이가 형성되었다. 따라서 이온 충돌 에너지를 조절하면 구리 나노 분말의 균일도를 조절할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.142-142
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• 2013

DBD (Dielectric Barrier Discharge) 대기압 플라즈마를 이용한 a-Si 식각기술에 대한 연구결과를 논하고자 한다. 기술개발의 목적은 대면적 TFT-LCD 혹은 Flexible Display 공정에 적용가능한 대기압 플라즈마 식각장치의 개발 및 검증이다. 실험에서 식각 가스로는 SF6, NF3 등을 사용하였으며, 질소를 기본 가스로 사용하였다. 검증용으로 개발된 대기압 플라즈마 식각 장치는 대기압 플라즈마 장치를 연속적으로 통과하는 in-line system 형식으로 개발되었다. 검증에 사용된 대기압 플라즈마 장치는 300 mm의 방전 폭으로 1세대 LCD기판의 처리가 가능하다. 대기압 플라즈마 식각 기술 개발에서 식각율에 영향을 미치는 변수들은 기판의 온도, 식각가스의 농도, 기판의 이송속도, 기판과 플라즈마 발생장치 사이의 간격 그리고 플라즈마의 인가 전력 등으로 크게 구분지어 생각할 수 있다. 개발된 식각 장치는 SF6를 사용하는 경우 최대 환산 식각율은 500 nm/min 정도이다. 식각 기술에서 중요한 식각 Uniformity와 그와 연관된 a-Si/SiNx 식각 선택비는 사용하는 가스의 Recipe 개발에 중점을 두고 연구를 진행하였다. 식각 Uniformity는 약 7% 이내의 균일도를 갖고 a-Si/ SiNx의 선택비는 10이상의 결과를 얻었다. 또한 식각 가스는 식각 profile에 영향을 줄 수 있는데 대기압 환경에서 형성되는 collisional sheath에도 불구하고 비 등방성 식각이 가능하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.246-246
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• 1999

TFT-LCD 제조공정의 발전에 따라, 박막층(a-Si, SiNx, gate 전극, ITO 등)에 대한 습식공정을 대치하는 건식식각이 선호되고 있다. scan signal의 전파지연시간을 단축시키는 장점을 갖는 Al gate 전극의 건식식각의 경우, 높은 식각속도와 slope angle의 조절, 그리고 식각균일도가 요구된다. 이러한 Al gate 전극물질로는 Al에 Ti이나 Nd와 같은 금속을 첨가하여 post annealing 동안에 발생하는 hillock을 방지하고 더불어 낮은 resistivity(<10$\mu$$\Omega$cm)와 열과 부식에 대한 높은 저항성을 얻을 수 있다. 그러나 Al-Nd alloy 박막은 식각속도와 photoresist에 대한 식각선택도가 낮아 문제로 지적되고 있다. 본 실험에서는 고밀도 플라즈마원의 일종인 자화된 고밀도 유도결합형 플라즈마를 이용하여 식각가스 조합, inductive power, bias voltage 그리고 공정압력 등의 다양한 공정변수에 따른 Al-Nd film의 기본적인 식각특성 변화를 관찰하였다. 식각시 chloring gas를 주요 식각가스로 사용하고 BCl, HBr 등을 10mTorr의 일정한 압력을 유지하는 조건하에서 첨가하였으며 inductive power는 5100W~800W, bias voltage는 -50V~-200V까지 변화를 주었다. 식각공정의 전후를 통하여 Al-Nd 박막표면의 조성변화를 관찰하기 위하여 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)를 이용하였으며 공정변수에 따른 식각후 profile 관찰은 scanning electron microscopy(SEM)을 통하여 관찰하였다. Al-Nd 식각속도는 100% Cl2 플라즈마에 비해 BCl3의 양이 증가할수록 증가하였으며 75%의 BCl3 gas를 첨가하였을 때 가장 높은 식각속도를 얻을 수 있었다. 또한 SEM을 이용한 표면분석으로 roughness가 감소된 공정조건을 찾을 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권4호
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• pp.316-329
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• 2012

초음속 플라즈마 풍동 등, 항공우주 응용을 위한 고순도, 고엔탈피 열유동 발생 장치로서 널리 쓰이고 있는 유도결합 플라즈마 토치에 대해, 전기회로 이론과 결합된 해석적 및 수치해석적 자기유체역학 모델을 이용하여 토치 설계변수(주파수 $f$, 가둠관 반지름 $R$ 및 코일 감은수 $N$) 변화에 따른 전기적 특성 변수(등가 저항, 등가 인덕턴스 및 결합효율)의 거동을 추적함으로써 최적 설계 변수해석을 수행하였다. 계산 결과, 등가저항은 $f$, $R$ 및 $N$이 증가함에 따라 커지는 반면, 등가 인덕턴스는 $f$가 증가할수록 작아지지만 $R$과 $N$의 증가에 대해서는 커지는 경향이 있음을 파악하였다. 이로부터, 10 kW 급 고주파 유도결합 플라즈마 토치의 경우, 결합효율을 극대화시키는 최적의 주파수, 가둠관 반지름 및 코일 감은수의 범위를 각각 $f$=4~6 MHz, $R$=17~25 mm 및 $N$=3~4 로 추정하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.295-295
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• 2012

염소와 불소 혼합가스와 펄스 직류 전원 플라즈마를 이용하여 GaAs/$Al_{0.2}Ga_{0.8}As$의 선택적 식각을 연구하였다. 식각 주요 공정 변수는 혼합 플라즈마에서 불소 가스의 유량(0~50%) 이었다. 다른 공정 조건은 공정 압력, 펄스 파워, 펄스 주파수, 리버스 시간이 이 있다. 저진공(~100 mTorr) 플라즈마에 대한 연구로 한정하여 기계적 펌프만을 사용하여 공정을 진행하였다. 오실로스코프(Oscilloscope) 데이터에 의하면 가스의 조성 변화에도 척에 걸리는 입력 전압과 전류가 거의 변화가 없었다. $BCl_3/SF_6$플라즈마에서 $SF_6$가스가 10%의 조성에서 GaAs와 $Al_{0.2}Ga_{0.8}As$의 식각 선택비가 약 50:1로 우수한 결과를 나타내었다. 혼합 플라즈마에서 $SF_6$가스의 증가는 GaAs의 식각율과 선택도를 감소시켰다. 그리고 불소 성분 가스의 조성비가 일정량 이상일 경우에는 GaAs와 $Al_{0.2}Ga_{0.8}As$가 거의 식각되지 않았다. 위의 결과들을 종합적으로 보면 펄스 직류 전원 $BCl_3/SF_6$플라즈마에서 불소의 조성비는 GaAs의 선택적 식각에서 중요한 역할을 함을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.194.1-194.1
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• 2016

방사성 폐기물의 운반이나 장기 보관 시 방사성 물질의 침출을 차단하기 위한 유리화 기술을 실현하기 위해 이송식 아크 플라즈마에 대해 전산해석을 수행하였다. 본 연구에서는 운전전류나 아크길이와 같은 운전조건 변화에 따른 열플라즈마의 특성 변화 뿐만 아니라 150 kW급 고출력 이송식 아크 플라즈마의 최적 설계를 위하여 핵심 부품인 파일럿 노즐의 길이와 직경 변화에 따른 예상 용융영역을 전산해석 하여 방사성 폐기물의 유리화 기술을 상업적으로 이끌어내는데 기초 자료를 제공하고자 하였다. 노즐직경은 4, 5, 6 mm로 변화시켰으며, 길이는 2, 4, 6mm로 하였다. 이러한 다양한 설계조건에 대하여 운전변수로는 전류 200 A, 방전 기체인 알곤의 유량 15 L/min, 아크 길이 2 cm로 고정하였다. 전산해석 결과 노즐직경이 작을수록 아크압축 효과에 의해 중심부에서 최고 온도가 높은 열플라즈마 제트를 발생시킬 수 있으나, 반경방향으로 온도구배가 커서 고온 구간이 급격히 감소하는 경향이 예상되었다. 반면 노즐직경이 증가할수록 아크 압축효과는 줄어들지만 반경방향으로 온도가 완만히 감소하여 콘크리트가 대부분인 유리화 대상물질을 충분히 용융시킬 수 있는 $2,600^{\circ}C$ 이상의 고온 면적이 넓어지게 될 것으로 예상되었다. 또한, 노즐길이가 줄어들 경우 아크방전의 안정성은 다소 떨어 질 수 있으나 수 있으나 고온의 열플라즈마 제트가 반경방향으로 효과적으로 넓어 질 수 있음이 예측되었다. 따라서 고온 영역의 확장 관점에서 이송식 아크 플라즈마 토치를 제작할 경우 아크의 안정성을 유지하는 범위 내에서 파일럿 노즐의 직경을 크게 하고 길이는 짧게 하는 것이 효과적인 유리화를 위해 유리할 것으로 예상되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제25권1호
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• pp.136-147
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• 1993

본 논문은 다음의 내용을 기술한다 : ⅰ) 토카막 플라즈마의 경계면을 정의하고 계산하는 폴로이달 자속의 수학적 모형을 플라즈마경계면과 등자속면이 일치한다는 사실로부터 수립한다. 따라서 플라즈마의 경계위치를 제어한다 함은 리미터 접선상의 여러 점들에서 자속값을 같게 만드는 것을 의미한다. ⅱ) 자속, 자장, 자장구배의 선형조합으로 최외각 폴로이달 등자속면을 측정하는 방법을 제시한다. 이 방법은 내부플라즈마변수를 알 필요가 없어서 폴로이달베타와 플라즈마전류분포의 변동에 따르는 수정이나 진공용기의 유도전류를 보상하지 않아도 된다. ⅲ) 플라즈마의 경계면 위치조정을 위한 궤환제어 알고리즘을 수립하고, PID 제어이론을 기초로 해당 전자장비를 제작한다. ⅳ) 본 플라즈마 제어계를 사용한 RTP토카막 실험의 결과를 논의한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권6호
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• pp.492-498
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• 2012

DBD(Dielectric Barrier Discharge) 플라즈마 액츄에이터의 설계 파라미터에 따른 특성을 연구하였다. 방전전압, 주파수, 전극의 간격, 폭, 길이, 유전체 두께에 따른 DBD 플라즈마 액츄에이터의 유속 및 소모전력을 측정하였다. 방전전압과 주파수가 클수록 유속과 소모전력은 증가하였다. 전극간격은 클수록 소모전력은 감소하면서 유속은 증가하였으나, 플라즈마 방전을 위해 높은 전압이 요구되었다. 상부전극폭은 좁을수록, 하부전극폭은 넓을수록 일정한 소모전력으로 유속을 증가시킬 수 있었다. 주어진 방전조건과 전극형상에서 DBD 플라즈마 액츄에이터의 성능을 예측할 수 있을 것으로 기대된다.