• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.231.1-231.1
• /
• 2014

열 플라즈마(thermal plasma) 는 저온 플라즈마(cold plasma)와 달리 이온과 전자와 중성입자들이 충분한 에너지 교환으로 인해 열평형 상태를 가진다. 열 플라즈마를 생성 시킬 때 전극 사이에서 아크방전을 시켜 제트 형태로 플라즈마를 발생시키는 것을 플라즈마 토치(plasma torch)라고 한다. 이러한 플라즈마 토치는 화학 원소 분해, 강판 절단, 유해 기체 분해 등으로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 플라즈마 토치를 수치적으로 해석하여 플라즈마의 특성을 알아보았다. 수치해석적 접근방법으로 열 플라즈마는 LTE (local thermodynamic equilibrium)을 가정하였으며 one-fluid 이론을 적용하였다. 이때 사용된 코드는 DCPTUN으로서 $C^{+}^{+}$로 작성된 열플라즈마 유동의 특성해석 코드인 동시에 SIMPLE 알고리즘을 이용한 유체 코드이다. 시뮬레이션은 2차원 축대칭이며 정렬격자계 및 비정렬격자계 모두에서 사용이 가능하도록 되어있다. 또한 맥스웰 방정식을 통해 electromagnetic field를 풀도록 하여 RF 시뮬레이션이 가능하도록 하였다. 이와 같은 열 플라즈마 시뮬레이션을 통해서 플라즈마 토치의 특성을 알아보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.214.2-214.2
• /
• 2016

플라즈마 공정은 공정의 미세화, 저온화의 필요성 때문에 반도체 및 태양전지 분야 등 여러 분야에서 널리 쓰이고 있으며 그 중요성은 점점 더 커져가고 있다. 그러나 플라즈마를 사용하는 공정에서 공정조건의 미세한 변화에 따라서 플라즈마 특성이 크게 바뀌어 공정조건에 따른 공정 결과의 예측을 어렵게 한다. 따라서 플라즈마를 이용하는 공정에 있어서 다양한 변수의 복합적인 상호작용을 고려하여 공정 결과를 예상 할 수 있는 시뮬레이션에 대한 연구가 요구되고 있다. 본 연구에서는 유도 결합형 플라즈마 발생 장치에서 공정조건에 따른 플라즈마 밀도 분포 변화를 전자기장 시뮬레이션을 통해 예상해보았으며, 시뮬레이션 결과를 실제 방전 상황에서 DLP(Double Langmuir Probe)로 측정한 값과 비교하여 플라즈마 밀도 분포와 전자기장 시뮬레이션의 정확성을 검토하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.529-529
• /
• 2013

플라즈마를 진단하는 데에는 장비적으로나 현실적으로 많은 제약이 따른다. 따라서 측정 할 수 있는 parameter가 적다. 그리고 진단 장비의 성능에 따라서 측정된 data의 신뢰도가 결정된다. 그래서 플라즈마에 레이저를 쏘아서 생성되는 솔리톤의 RADIATION을 이용하여 플라즈마의 특성을 파악하려고 한다. 본 시뮬레이션은 Particle-In-Cell (PIC) 시뮬레이션을 이용하여 Underdense 플라즈마에 Terahertz 레이저를 쏘았을 경우 발생되는 솔리톤의 특성을 파악하였다. 2D 시뮬레이션으로 수행하였으며 플라즈마는 Underdense 플라즈마를 이용하였다. 레이저 Focusing 점의 위치와 솔리톤의 주파수, 플라즈마의 밀도 gradient 에 따른 솔리톤의 이동 및 특징, 플라즈마 밀도에 따른 솔리톤의 특징을 살펴보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.163.2-163.2
• /
• 2013

플라즈마 시뮬레이션을 이용하여 디스플레이 공정용 안테나 유도 결합 플라즈마 시스템에서의 플라즈마 변수들에 대한 공간분포를 살펴 보았다. 디스플레이 공정용 챔버 규격은 8세대, 안테나의 turn수는 4turn을 기본으로 하여 안테나 코일의 분할을 각각 4개 분할, 9개 분할로 구분하여 시뮬레이션을 진행한 결과 안테나 배치의 차이에 의한 플라즈마 밀도, 온도, 전위차의 공간분포의 균일도의 차이를 확인 할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.515-515
• /
• 2012

일반적으로 저온 대기압 플라즈마는 표면개질이나 의료도구, 식수등 살균장치에 많이 이용되고 있으며 현재에는 혈액응고, 치아 치료등의 바이오분야에도 활발한 연구가 진행되어지고 있다. 그러나 저온 대기압 플라즈마는 가스 유량, 전극간격, 물질, 모양에 따라 인가되어지는 전자기장이 특성이 상이하다. 본 연구에서는 시뮬레이션을 이용하여 저온 대기압 플라즈마 젯(jet) 소스에서 전극의 간격에 따른 전자기장의 세기를 계산하였고, 전극의 거리별 저온 대기압 플라즈마 젯(jet) 소스에서 인가되는 전압과 비교를 해보았다. 그 결과 시뮬레이션 값과 실험결과가 유사한 경향을 보이는 것을 본 연구에서 확인할 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
• /
• pp.1432-1433
• /
• 2007

반도체 제조공정에서 널리 쓰이고 있는 플라즈마 에칭프로세스는 기판의 물질을 선택적으로 제거할 때 사용하는 방법이다. 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 플라즈마 에칭공정을 예측하기 위한 많은 노력이 행하여져 왔다. 그러나 많은 연구에서 플라즈마와 쉬스영역을 따로 모델링하거나 PIC-MC 방법을 이용하였다. 본 논문에서는 반도체 에칭 공정에 사용되는 플라즈마와 플라즈마 쉬스를 상용 코드인 Multiphysics를 사용하여 동시에 시뮬레이션하고 실험결과와의 일치성을 보이고자 한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2006년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
• /
• pp.174-175
• /
• 2006

본 논문에서는 상압에서 RF파워에 의해 플라즈마 바늘(plasma needle) 에서 발생된 마이크로 플라즈마를 이용한 바이오 실험에 대한 결과를 제시한다. 마이크로 플라즈마는 그 크기가 수 mm에서 수백 마이크로미터 크기의 플라즈마를 지칭하는 단어로써 다양한 전원에 의해 구동된다. 바이오 응용을 위한 저온 플라즈마는 세포 활동을 저해하지 않도록 온도가 적절히 제어되어져야만 한다. 본 논문에서는 플라즈마 온도를 40도 이하로 조절하도록 외부 인가 파워를 조절하였다. 플라즈마의 특성을 알기 위해서 기초적인 가스 스펙트럼에 대한 조사도 수행하여 아르곤 (Ar) 과 헬륨 (He) 의 결과를 저압의 결과와 비교하였다. 또한 작은 크기 때문에 플라즈마의 관찰이 용이하지 않으므로 모델링을 통한 시뮬레이션으로 플라즈마 거동 및 분포를 계산하였다. 시뮬레이션을 통하여 플라즈마에 대한 정보 및 향후 시스템 개선에 사용할 수 있다. 마이크로 플라즈마를 이용하여 수행한 기초적인 바이오 실험의 예로써 흑색종 (피부암세포, meianoma)에 대한 플라즈마 및 전기장의 효과를 제시한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.163.1-163.1
• /
• 2013

플라즈마 시뮬레이션을 수행하기 전에 현 컴퓨터의 계산 능력범위 내에서 물리적으로 타당하게 설명할 수 있는 수치 해석 방법을 먼저 정한다. 예를 들면, 가스 반응이 많고 각 가스 반응 중에 중요가스 반응을 빠르고 선택적으로 선별하고자 할 때, 혹은 외부 입력 변화에 따른 플라즈마 종의 온도 또는 밀도를 대략적으로 파악하고자 할 때는 공간적인 분포를 고려하지 않는 0차원 global 모델링을 이용한다. 압력이 높고 충돌이 빈번한 경우에는 플라즈마를 유체적인 관점에서 기술이 가능하므로, 볼츠만 방정식에서 속도에 관한 0차, 1차, 2차 모멘텀을 이용하여 유도된 유체 방정식을 이용한다. 반대로 압력이 낮고 충돌이 거의 없는 경우에는 플라즈마 입자를 개별적으로 추적하는 입자 전산 모사 방법을 이용한다. 지금까지는 앞에서 언급한 예와 같이, 개별 플라즈마 상태에 맞는 시뮬레이션 코드를 각각 만들어야 했고, 각 코드를 개별적으로 유지 보수해야 했다. 하지만, 개별적으로 코드를 유지 보수를 해야 할 경우에는, 동일한 기능을 하는 함수를 반복적으로 각 코드에 입력해야 하는 불편함이 따르고, 각 수치해석 방법의 장점을 모은 하이브리드 방법과 같은 전사모사를 개발할 때 각 기능을 통합해야 하는 어려움이 따른다. 또한 지금까지 개발된 대부분의 플라즈마 코드는 외부 입력에 대해 유연하지 못한 대처로 새로운 가스 반응을 추가하거나 새로운 수치해석 방법을 추가할 경우에는 코드를 전체적으로 수정해야 하는 어려움이 있었다. 따라서 코드를 통합적으로 관리할 수 있고, 외부 입력에 대해 유연하게 대처할 수 있는 시뮬레이터가 필요했다. 여기에서는 객체 지향 언어인 C++ 언어를 이용하여, 사용자 입력에 대해 유연하게 대처할 수 있고, 복잡한 화학 반응을 특정 수치 해석 방법에 상관없이 통합적으로 관리할 수 있는 코드를 개발하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.251.2-251.2
• /
• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.411-411
• /
• 2010

Cavity mode Whistler wave를 사용하는 자화유도결합플라즈마 (Magnetized Inductively Coupled Plasma, MICP)의 제반 특성을 비등방성 수송계수를 가지는 Drift-Diffusion 근사, 에너지 보존 방정식 및 유도전자계를 self-consistent 하게 고려하여 계산하였다. 이러한 접근법은 비충돌성 전자가열현상을 고려하지 못하는 단점에도 불구하고, 반도체 장비설계에 필수적인 전자온도, 밀도, 플라즈마 전위, 시스템의 임피던스 특성에 대한 경향성 파악에 매우 유용하다. 뿐만 아니라 전자밀도분포가 공간내에 형성되는 R-wave mode에 미치는 영향을 분석할 수 있다. 직경 320 mm를 가지는 작은 반응기에서 시뮬레이션과 실험결과를 비교하여 본 모델링 방법의 타당성을 검증한 후, 450 mm wafer가공에 적합한 대면적 플라즈마 반응기에서 플라즈마 특성을 연구하였다. 수 mTorr의 공정압력에서 약 10 Gauss전후의 약한 자장이 인가됨으로서 반경방향의 전자밀도 균일성이 대폭 향상되었다. 플라즈마 및 안테나의 대면적화에 수반되는 높은 Q값이 자장의 인가로 큰 폭으로 감소함으로서 임피던스메칭의 안정성이 비약적으로 개선되었고 전력전달 효율 또한 크게 증가함을 알 수 있었다. 본 연구 결과는 차세대 450 mm 반도체 공정장비의 개발에 있어 자화유도결합플라즈마가 매우 유용하게 사용될 수 있음을 보여준다.