• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.131.2-131.2
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• 2015

마이크로웨이브를 이용한 플라즈마는 효율적인 전자가열이 가능하며, 낮은 이온에너지를 가지는 고밀도 플라즈마를 생성시킬 수 있다는 장점이 있다. 최근 산화물 반도체 및 대화면 디스플레이 장치내 소자의 보호막 증착용으로 저온 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 공정 및 장치의 필요성에 따라 마이크로웨이브를 이용한 PECVD 장치가 주목 받고 있다. 본 연구에서는 실리콘 나이트라이드 공정 장치 개발을 위한 2차원 시뮬레이션 모델을 완성하였다. Global modeling을 이용하여 확보한 Chemical reaction data에 대한 검증을 하였다. Maxwell's equation, continuity equation, electromagnetic wave equation 등을 이용하여 Microwave의 파워 및 압력에 따른 전자 밀도, 전자 온도등의 플라즈마 변수의 변화를 관찰하였다. 또한 Navier Stokes equation을 추가하여 챔버 내의 Gas flow의 흐름을 고려한 시뮬레이션을 진행하여 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2003.05b
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• pp.103-108
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• 2003

산업화에 기인하여 공장 및 수송수단 증가로 대기배출가스량이 증가 그 결과 대기오염이 심화되어 가고 있다. 그러므로 실내오염가스의 정화가 우선적으로 고려되어야 하므로 이러한 오염된 공기를 제거 할 수 있는 장치의 개발이 절실히 요구되어지고 있다. 본 연구는 환경오염물질 제거를 위한 선 대 평판형 플라즈마 반응기 제작에 필요한 최적조건을 도출하기 위하여 반응기 내부의 전위 및 전계분포에 대한 시뮬레이션을 하였고 여기서 도출된 결과를 바탕으로 플라즈마 반응기를 제작하고자 한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.1431_1432
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• 2009

본 연구에서는 전자빔에 의해 생성되는 저온 플라즈마의 특성을 시뮬레이션을 통해 알아보았다. 전자빔 소스에서 전자를 생성하여 가속 전압을 인가하여 챔버로 보내고, 챔버 속의 Argon 중성 기체와 전자가 충돌하여 2차 방전을 일으킴으로써 저온 플라즈마가 생성된다. 이 때 중성기체의 압력과 가속전압의 변화에 따라서 플라즈마 밀도와 온도가 변하는데, 어떠한 특성을 가지는지 알아보기 위해 Particle-In-Cell(PIC) 시뮬레이션을 이용하였다. 챔버 내부에서 전자빔과 중성기체에 의한 변화를 관측했고, 이 때 전자빔 소스에서 Negative Acceleration Voltage는 10V~40V, 챔버 내부의 Argon 중성 기체의 압력은 1mTorr~20mTorr 조건하에서 시뮬레이션을 수행하였다. Electron Energy Distribution function (EEDF)을 관찰한 결과, 가속전압이 높을수록 낮은 에너지를 가지는 전자의 수가 증가하여 전자 밀도는 증가하며, 가스 압력이 높을수록 EEDF의 기울기가 커지면서 전자온도는 감소함을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.409-409
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• 2010

솔라셀은 차세대 대체 에너지 소스로 최근 큰 각광을 받고 있다. 솔라셀의 제조에 있어 가장 중요한 공정은 마이크로 결정질 및 비결정질 실리콘(uC-Si:H and a-Si:H) 박막을 증착하는 PECVD (Plasma Enhanced CVD)공정이다. 현재까지 이 증착공정을 위한 플라즈마 소스로 CCP(Capacitively Coupled Plasma)가 주로 사용되어 왔다. 그러나, CCP를 플라즈마 소스를 사용한 경우 솔라셀 대량 생산 적용시 다른 방법들에 비해 긴 공정 시간이 해결해야 할 문제점으로 대두되었다. 본 발표에서는 솔라셀의 대량 생산을 위한 마이크로 결정질 실리콘 박막 증착에 있어 현 시점에서 해결되어야 할 문제점에 대해 고찰해 보고자 한다. 현재까지 이러한 문제점들을 해결하기 위해 적용되어 왔던 플라즈마 소스들을 나열하고 이러한 플라즈마 소스에 대한 특성 및 문제점들을 고찰한다. 또한, PECVD 공정상의 문제점을 해결하기 위한 플라즈마 조건을 플라즈마 벌크에서의 전자에너지 분포를 기준으로 제시하고자 한다. 솔라셀용 결정질 실리콘 박막 증착용 플라즈마 소스로 hollow cathode 방전이 가장 유력시되고 있다. 본 연구에서는 CCP 플라즈마에서 hollow cathode 방전시 발생되는 플라즈마 특성에 대한 기초 연구를 제시한다. 기초 연구를 위해 다양한 불활성 가스인 아르콘, 헬륨, 크립톤 가스에 13.56 MHz의 RF 파워를 인가하고 방전되는 플라즈마 밀도 변화를 관찰하였다. 특히, 다양한 hole diameter에서 발생되는 플라즈마 밀도의 변화를 기존 평면 CCP 플라즈마의 밀도에 비교하여 분석함으로써 hole diameter에 따른 효과를 관찰하였다. 이러한 결과는 PIC 시뮬레이션을 통해 얻은 전자에너지 분포함수를 바탕으로 메커니즘을 논의하고자 한다. 마지막으로 솔라셀용 PECVD공정을 위해 고밀도 플라즈마 소스의 필요성뿐 만 아니라 대면적 소스의 구현에 대한 문제점을 고찰하였다. 대면적 공정에서 가장 중요한 핵심 연구 이슈는 공정 균일도를 높이는 것이다. CCP 플라즈마 소스에서 전극의 크기가 대면적화 됨에 따라 발생되는 전자기파 효과에 의한 불균일도에 대해 RF 전자기장 시뮬레이션을 통해 확인하고, 균일도 확보를 위한 방안에 대한 논의하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.98-98
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• 2010

대기압 상에서의 방전은 기존의 진공 장비를 요구하던 플라즈마 장비들에 비해 경제적이고 간편해서 물질의 표면 처리 및 바이오 응용 플라즈마 등에서 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 평판형 방전으로 발생되는 플라즈마의 물리적 성질을 확인하기 위해 1차원 Particle-In-Cell (PIC) 시뮬레이션을 이용하였다. PIC 시뮬레이션은 계산시간이 많이 걸리는 단점이 있으나 가정이 거의 없기 때문에 정확한 계산값을 얻을 수 있는 장점이 있다. 주파수를 13.56 MHz에서 100 MHz 까지 변화 시켰고, 입력신호는 정현파와 직류 펄스로 하였다. 정현파에 비해서 펄스형 신호를 인가했을 때 전자, 이온 밀도가 시간에 따라서 급격히 변하는 것이 관찰되었다. 또한 전극 앞에 유전체가 있을 경우, 입력 신호의 변화보다 플라즈마 밀도의 변화가 다소 지연되었다. 이 외에도 여기종 분포, 전자 온도 등의 시공간적 특성을 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.267-267
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• 2014

디스플레이용 유도결합 플라즈마 시스템에서 CF4/O2 혼합가스를 이용하여 SiO2 식각공정에 대한 연구를 하기 위해 플라즈마 변수들에 대한 공간 분포를 살펴 보았다. 장비의 규격은 8세대 급, 안테나는 4turn을 기본으로 하며 동일한 크기의 안테나 9개를 배치하였다. 시뮬레이션 결과에 따른 플라즈마 주요변수들(전자밀도, 전자온도, 전위차)의 공간분포와 CF3+, CF2+, CF+, O2+, O-, F+, F- 이온들에 대한 공간분포를 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.157.2-157.2
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• 2013

현재 산업에서 상압 플라즈마는 생물의학, 표면처리, 용접 및 절단, 화학적 오염제거 등 여러 분야에서 각광받고 있으며 그 잠재력 또한 매우 크다. 통상적으로 글로우 방전은 생물의학, 표면처리, 화학적 오염제거 등에 주로 쓰이고 아크 방전은 용접 및 절단에 응용된다. 이처럼 상압 플라즈마는 여러 가지 방전으로 분류되고 그 특성에 맞게 응용되고 있는데 이러한 산업 여러 분야에 적절히 응용하기 위해서는 각 플라즈마에 대한 진단과 특성 분석이 선행적으로 이루어져야 한다. 또한, 전원회로의 특성에 따라 플라즈마 특성에 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구도 매우 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 침 대 면 전극구조에서 고전압 dc전원이 RC시정수에 따라 repetition frequency가 변하는 전원 회로의 여러 parameter에 따라 스트리머-스파크 방전의 전기적 특성이 어떻게 변하는지 연구한다. 또한, 시뮬레이션을 통해 실험에 대한 예측, 비교를 목표로 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.275-275
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• 2012

바이오메디칼 연구에 있어서 최근 플라즈마의 사용이 급격하게 늘어나고 있다. 세포나 세균에 플라즈마를 조사하여 이에 대한 반응성 연구와 의료용 살균기 등 여러 방면에서 필요로 하고 있다. 현재 주로 단일 플라즈마 소스를 이용한 실험이 진행되어가고 있다. 그러나 이러한 방식은 다양한 실험을 하기에는 시간이 다소 많이 걸리는 단점이 있다. 이에 다양하고 좀 더 정확한 연구를 위한 균일하게 방사되는 대기압 멀티 플라즈마 소스가 필요하다. 대기압 멀티플라즈마 소스는 각각 발생하는 플라즈마가 동일한 밀도 및 전자온도를 유지할 수 있도록 하는 것이 쉽지 않다. 이와 같이 상황에 맞는 소스를 제작하는 것도 중요하다. 본 연구에서는 24-well tissue culture testplate에 맞는 4개의 대기압 플라즈마 제트가 발생하는 소스를 목표로 하였다. 균일한 플라즈마가 발생할 수 있도록 시뮬레이션을 통하여 멀티 플라즈마 소스를 개발 및 제작하였다. 이에 대한 플라즈마 분석과 기초실험을 진행하여 재현성 테스트를 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.227-227
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• 2011

최근 ECR (Electron Cyclotron Resonance) 가열에 의한 플라즈마 소스는 고밀도 플라즈마를 유지하면서 고진공 운전을 동시에 만족시켜 다양한 플라즈마 응용 분야에서 많은 관심을 받고 있다. 그 중 HNB (Hyperthermal Neutral Beam)를 이용한 플라즈마 소스에 있어서 ECR 플라즈마 소스는 고진공에서도 높은 플라즈마 밀도를 유지할 수 있기 때문에 기존의 HNB 플라즈마 소스인 ICP (Inductive Coupled Plasma)의 운전압력의 한계점을 해결하여 높은 HNB 방향성(~1mTorr이하)을 가진 고밀도플라즈마를 발생시킬 수 있을 것이라 제안되었다. ECR 플라즈마가 HNB 소스로서 적합하기 위해서는 플라즈마 소스의 대면적화와 균일화가 동시에 이루어져야 한다. 본 연구에서는 이러한 요구에 부합하여 Lisitano coil를 이용한 균일한 대면적 ECR 플라즈마 소스를 설계하였다. 최적의 설계와 진단을 위한 Lisitano Coil antenna 내의 B-field 분포 시뮬레이션과 Langmuir Probe 진단이 이루어졌다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2003.11a
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• pp.27-29
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• 2003

최근 레이저와 아크를 동시에 사용하여 용접 속도와 품질을 향상시킬 수 있는 하이브리드 용접 기술이 개발되어 활발히 연구가 진행되고 있다. 레이저와 아크를 동시에 사용하게 되면 각각의 열원이 서로 영향을 주어 새로운 용접 열원으로서 동작하게 되는데 특히 레이저에 의해서 발생하는 모재의 금속 증기는 아크 플라즈마의 안정화를 가져오는 것으로 알려져 있다. 또한 금속 증기 속의 이온과 전자가 아크 플라즈마의 음극점을 형성하는데 도움을 줌으로써 플라즈마의 국부적인 온도 상승을 가져오게 된다. 본 연구에서는 effective electrical potential 개념을 도입하여 이러한 현상을 해석하였고 용접 조건에 따른 플라즈마의 거동 변화를 시뮬레이션 하였다.