• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.149-149
• /
• 2011

아르곤 기체의 방사세기 또는 그 세기 비는 플라즈마 공정 진단에서 일반적으로 사용된다. 본 실험에서는 100 mTorr 압력 조건하의 유도결합 플라즈마(13.56 MHz)에서 E-H 모드 전이 영역, rf 바이어스(12.5 MHz) 전력 인가 및 N2 혼합 시 단순화한 충돌-방사 모델에 기초한 광방사 세기비 방법을 적용하여 플라즈마 변수를 진단하였다. 개발 프로그램 기반의 분광기를 사용하여 아르곤 기체의 특정 파장(750.4, 751.5 그리고 811.5 nm)들을 관측하였고, 동일한 조건하에서 정전 탐침법으을 이용하여 전자 에너지 분포함수의 변화도 측정 하였다. 맥스웰 전자 에너지 분포를 가정하는 일반적인 경우와 비교하여 볼 때 실제적인 전자 에너지 분포함수의 측정은 전자의 가열 메커니즘에 대한 상세한 정보를 제공함과 동시에 플라즈마 재흡수에 대한 보정을 가능하게 해준다. 광방사 세기비법에 의해 측정된 결과에 의하면, 750.4 nm/751.5 nm는 높은 에너지(>13.08 eV)의 전자들의 유효 전자온도에 대한 정보를 나타내는 반면 811.5 nm/750.4 nm는 아르곤 준안정 준위 밀도(1s5)에 대한 정보를 제공하게 된다. 수행된 실험 조건하에서, 측정된 준안정 준위 밀도는 E-H 모드 전이 영역에서 최대값을 나타내었고 바이어스 전압 및 N2 기체 혼합 비율이 증가함에 따라 감소하는 결과를 얻었다. 유효 전자온도의 경우 광방사 세기비법과 정전 탐침법 모두 같은 결과를 보여 주었는데, E-H 모드 전이 영역에서는 전자온도는 거의 일정하였고 바이어스 전압 및 N2 기체 혼합 비율이 증가함에 따라 전자온도는 증가하였다. 이러한 실험 결과는 방전 모드 전이, 바이어스 인가 그리고 혼합 기체 사용하는 공정 플라즈마를 이해하는데 있어 이들 변수의 진단이 중요한 요소임을 보여준다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.459-459
• /
• 2007

VHF ICP (Very High Frequency Inductively Coupled Plasma) 반응기에서 반응기 압력, 수증기 유량, 플라즈마 출력, 반응기온도 등의 공정변수에 따른 수증기 분해특성과 수소생성거동을 실험하였다. 플라즈마 분해 특성은 OES(Optical Emission Spectroscopy)를 사용하여 분석하였으며, QMS(Quadrapole Mass Spectroscopy)를 이용하여 배기가스 성분을 분석하여, 수증기 분해거동 및 수소생성 효율을 조사하였다. 본 연구실에서 설계한 초고주파 유도결합 플라즈마는 고밀도 플라즈마 생성과 낮은 압력에서도 안정된 플라즈마 발생 특징을 나타내었다. 플라즈마 출력의 증가에 따른 수증기의 분해와 수소생성 거동은 개시영역, 선형증가영역, 포화영역의 세 영역으로 구분되는 특징을 나타내었다. 유량 및 압력의 증가에 따라 포화에 필요한 플라즈마의 출력이 증가되는 경향을 나타내었다. 본 실험의 온도범위에서는 온도 증가에 따른 수증기 분해 및 수소생성 증가효과는 플라즈마 출력의 영향에 비하여 매우 미미한 정도로 플라즈마의 높은 에너지 전달효과를 확인할 수 있었다. 따라서, 낮은 반응기 온도에서도, 유량 및 압력에 따른 포화 플라즈마조건을 설정할 경우, 높은 에너지 효율의 수소 제조가 가능함을 알 수 있었으며, 물분해 플라즈마를 이용한 저온 산화물 박막증착에의 적용도 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.521-521
• /
• 2012

공정용 유도 결합 플라즈마에서 강자성체 페라이트를 이용하여 평형전력 공급 변압기를 사용하여 안정적인 고밀도 플라즈마 발생원 개발에 관한 연구를 수행하였다. 실험에서는2개의 평형전력 공급 변압기를 이중 구조 안테나에 설치하였다. 20-100 mTorr 압력 범위의 아르곤 기체에 30-150 W범위의 전력을 인가하여 반응용기의 중앙에서 부유 탐침법을 이용하여 플라즈마 밀도와 전자 온도를 측정하였다. 동일한 압력과 전력이 인가되었을 때, 평형전력 공급 변압기의 연결 유무에 따른 플라즈마 밀도를 비교하였으며, 본 연구에서 제시한 플라즈마 발생원에서의 플라즈마 밀도가 더욱 높음을 보였다. 또한 전자 온도와 부유 전위는 평행전력 공급방식을 이용한 플라즈마 발생원이 상대적으로 낮은 값을 가졌다. 이는 플라즈마 전위의 감소를 나타내며, 챔버 벽으로 빠져나가는 이온과 전자의 손실이 줄어들었음을 알 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.191-191
• /
• 2016

대기압 저온 Ar 플라즈마 제트에서 발생되는 플라즈마에 대해 연구하였다. 플라즈마 제트의 본체는 주사기 바늘, 유리관 그리고 테프론 튜브로 구성되어 있다. 바늘의 앞부분은 유리관에 삽입되어 있으며 바늘의 뒷부분은 테프론 튜브와 연결되어 있다. 주사기 바늘에는 수십 kHz의 사인파를 발생시키는 DC-AC 인버터로 수 kV의 고전압을 인가해준다. 기체는 테프론 튜브를 통해 바늘의 안쪽으로 흐른다. 사용 기체는 Ar이며 유량은 3 lpm이다. 주사기 바늘형 전극의 내경은 1.3 mm, 외경은 1.8 mm, 총 길이는 39.0 mm이며 재질은 스테인레스강이다. 유리관의 내경은 2.0 mm, 외경은 2.4 mm, 총 길이는 80.0 mm이다. 자외선-근적외선 분광계를 이용하여 대기압 저온 Ar 플라즈마 제트에서 발생된 플라즈마의 분광 분석을 하였다. 플라즈마 제트에서 발생되는 플라즈마의 휘도는 대략 $10{\sim}30cd/m^2$이다. 플라즈마의 측정 위치, 플라즈마 제트의 입력 전압과 입력 전류, 기체 종류 등의 변수에 따른 분광 실험을 하였으며 이를 통해 얻은 분광 데이터를 일반적인 볼츠만 기울기법에 대입하여 플라즈마의 들뜸 온도를 측정하였다. 또한 Ar 플라즈마 제트의 분광 데이터를 수정된 볼츠만 기울기법에 대입하여 플라즈마의 전자 온도를 측정하였다. 이는 바이오-의료용 플라즈마 및 플라즈마 공정 등의 다양한 응용 분야에서 유용하게 활용할 수 있을 것이다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
• /
• 대한용접접합학회 2003년도 추계학술발표대회 개요집
• /
• pp.27-29
• /
• 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.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.173-173
• /
• 2013

디스플레이용 ICP 장비에서 Ar 플라즈마를 사용하여 플라즈마 시뮬레이션을 진행하였다. 안테나 코일의 회전수에 따른 플라즈마 변수들을 비교하였다. 1-turn과 4-turn의 플라즈마 밀도, 온도, 전위차의 공간분포들을 비교한 결과 4-turn이 균일도 측면에서 유리함을 확인 할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.26-32
• /
• 2014

본 연구에서 고에너지 금속 알루미늄의 효과적인 점화를 위해 개발한 직류 방식의 스팀 플라즈마 점화기 가스온도를 OH radical의 방출 스펙트럼을 사용하여 측정하였다. 플라즈마 제트온도는 초고온이므로 비접촉식 광학 계측 방법인 볼츠만 기울기법과 스펙트럼 비교 분석법을 이용하여 측정하였으며 각각의 방법은 정밀하게 검증 후 실험에 적용되었다. 플라즈마 점화기의 노즐 팁으로부터 30 mm 범위에서의 제트온도 측정결과 두 방법 모두 알루미늄의 점화온도(${\approx}2400K$) 이상의 2900 K ~ 5800 K를 확인할 수 있었다.

• 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
• /
• 한국조명전기설비학회 1997년도 추계학술발표회논문집
• /
• pp.21-24
• /
• 1997

고주파 유도결합 플라즈마(RFICP)에서의 전자온도와 전자 밀도를 Double probe 측정법에 의해서 계측하였다. 사용가스는 아르곤가스를 사용하였으며 동작압력은 30 [mTorr]에서 60 [mTorr]로 하였고, 입력파워는 50 [W] 에서 200 [W], 아르곤 가스유량은 3 [sccm]에서 12 [sccm]으로 하였다. 전자온도와 전자밀도의 반경방향의 공간분포는 아스펙트비(R/L)를 1로 하여 측정하였다. 전자온도는 입력파워에 대해서는 특별한 의존성이 없었으나 압력과 아르곤 가스유량에 대해서는 의존성이 있는 것으로 나타났다. 전자온도는 입력파워를 증가해도 거의 일정했고, 압력을 증가했을때는 감소하였고, 아르곤 가스유량을 증가하면 저유량에서 전자온도는 저하하려는 경향이 있으나 유량이 증가할수록 변화는 거의 차이가 없는 것으로 볼 수 있다. 전자밀도는 입력파워와 압력, 아르곤 가스유량에 대해서 모두 의존성을 가지는 것으로 나타났다. 전자밀도는 입력파워를 증가할수록 증가하였고 압력에 대해서는 거의 일정했고, 아르곤 가스유량에 대해서는 증가하는 것을 나타내었다. 반경방향의 공간분포 측정에서는 전자온도는 플라즈마 중심부에서 주변부로 갈수록 조금씩 상승하는 것을 볼수 있으며 전자밀도는 플라즈마 중심부에서 가장 높은 밀도를 가지는 것으로 나타났다. 이러한 결과로부터 고주파 유도결합 플라즈마(RFICP)에서의 생성유지기구등의 파악에 도움을 줄 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.558-558
• /
• 2013

유도 결합 플라즈마는 반도체 및 디스플레이 플라즈마 공정에서 널리 사용되고 있으며, 이때 대표적인 플라즈마 변수인, 플라즈마 밀도, 전자 온도 그리고 그들의 공간 균일도는 공정결과 및 소자 품질에 직접적인 영향을 준다. 하지만, 기존의 통상적인 유도 결합 플라즈마에서의 안테나 구조는 용량성 결합에 의한 이온 에너지 손실, 불 균일한 플라즈마 밀도 분포 그리고 높은 안테나 전압을 야기한다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 SMP, 다중 전력 인가 대칭형 안테나를 고안하여 플라즈마 밀도의 공간 균일도 개선하였다. 구조적으로 두 개의 안테나가 수평면 상에 일정한 간격으로 중첩되며, 전기적으로 다중 전력을 인가하여 안테나 임피던스를 낮추고 안테나 전압을 방위각상 균등 배분하여 용량성 결합 문제를 저감함으로서 플라즈마의 회전방향 균일도를 개선할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.586-586
• /
• 2013

저밀도 플라즈마는 반도체 공정, 나노 신소재 분야 및 우주 항공 분야 등 여러 분야에 이용되며, 플라즈마 진단 및 분석을 통해 효과적인 플라즈마 제어가 가능하다. 특히, 전자 에너지 분포 함수(Electron Energy Distribution Function, EEDF)는 전자 온도, 플라즈마 밀도 및 플라즈마 전위 등의 플라즈마 변수를 측정하거나 전자 가열 매커니즘 등을 이해하는데 있어서 매우 중요하므로 정밀한 측정이 필요하다. 그러나 RF fluctuation에 의해 낮은 전자 에너지 부분에서 EEDF가 왜곡되어 측정된 데이터 및 분석의 신뢰도가 떨어지게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 RF fluctuation 보상을 위한 쵸크 필터가 사용되며, 쉬스 임피던스에 비해 쵸크필터의 임피던스가 클수록 보상 효과는 높아진다. 하지만 플라즈마의 밀도가 낮아지면 쉬스 확장에 의해 쉬스 임피던스가 증가하므로 쵸크 필터에 의한 보상만으로는 충분한 개선 효과를 얻기 힘들다. 따라서 본 연구에서는 효과적인 RF fluctuation 보상을 위해 임피던스가 높은 쵸크 필터를 설계하고 추가적으로 레퍼런스링에 전압을 걸어 쉬스의 임피던스를 줄이는 방법도 적용하였다. 유도결합방식으로 $10^{-8}cm^{-3}$ 대의 저밀도 아르곤플라즈마 방전시켰으며, 단일 랑뮤어 탐침법으로 EEDF를 측정한 결과 낮은 전자 에너지 부분의 왜곡이 개선됨을 확인하였다.