• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.517-517
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• 2012

높은 전력 효율과 간단한 매칭 네트워크의 구조 등 많은 장점을 갖고 있는 직경 560 mm 페라이트 챔버가 대면적 웨이퍼에 대응하기 위해 개발 되었다. 플라즈마 소스원이 챔버 외곽에 위치해 있는 구조적 특성으로 인하여 아르곤 가스 방전 시 플라즈마 밀도 분포는 챔버 중앙부가 낮게 나타나는 볼록한 모양으로 형성 되는데 헬륨 가스를 적절히 혼합할 시에 밀도 분포가 변화가 관찰된다. 헬륨 가스 혼합 비에 따라 플라즈마 밀도 분포는 균일도가 매우 높아 질 수 있으며 60% 이상의 혼합비에서는 중앙 부분의 밀도가 최대치로 역전되는 오목한 밀도 분포가 나타나기도 한다. 이는 헬륨 가스의 대표적인 특징인 가벼운 질량과 높은 이온화 에너지 등에 기인하는데 이러한 특징을 갖는 헬륨 가스를 주입하게 되면 전자의 energy relaxation length가 늘어나게 되며 ambipolar diffusion 계수가 증가하게 된다. 랑뮈어 프로브를 이용하여 측정된 플라즈마 밀도 분포 변화는 앞서 계산 된 energy relaxation length 및 ambipolar diffusion 계수들의 변화로 설명된다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.8
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• pp.699-706
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• 1998

현재까지 박막코팅 분야에 주로 이용해 오던 플라즈마 용융분사법을 이용하여 고밀도의 두꺼운 세라믹 침적물을 제조하였다. 용융점이 2910K인 ZrO2-20wt%Y2O3분말을 이용하여 최적조건에서 이론밀도의 약 97%의 침적물을 얻었다. 고밀도 침적에 영향을 미치는 변수는 챔버 내부압력, 플라즈마동력, 플라즈마 가스조성, 분사거리, 분말입자 크기 등이었으며, 침적밀도 및 침적된 splat의 형태는 분말의 용융정도 및 챔버 내부압력에 크게 좌우되었다. 높은 밀도으 침적물을 만들기 위해서는 분말을 완전히 용융시키는 것이 중요하며, 완전히 용융된 조건에서는 챔버 내부압력이 낮고 분말분사거리가 짧은 조건 즉, 분사되는 분말이 높은 모멘텀을 가질수록 침적물의 밀도가 증가함을 알 수 있었다. 실험에서 얻어진 결과는 ANOVA 통계방법으로 분석하여 단일변수의 영향뿐만 아니라 이들 변수가 서로 조합하여 밀도에 미치는 영향도 분석하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.07c
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• pp.2069-2071
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• 2005

본 연구에서는 플라즈마 식각 공정 시 식자률, 선택비, wafer 손상등과 중요한 관련이 있는 이온 에너지 분포(IED)를 측정하기 위해서 챔버 내에 직접적으로 분석기를 설치하지 않고 챔버 외부에서 비 침투적(noninvasive)인 방법을 사용하여 측정하였다. 이 방범은 신호선 중 한 곳에 측정 점을 잡기 위한 연결 장치만 필요하며 그곳에서의 전안 신호와 전류 신호를 오실로스코프에서 측정한 후 미리 얻어진 챔버 구조 모델링 계수 등을 통해 실제 바이어스 전극에 걸리는 전압 및 전극에서 플라즈마로 흐르는 전류를 유추한다. 전압 및 전류측정값과 power balance와 particle balance를 적용하여 얻은 플라즈마 특성 상태 변수들을 사용하여 oscillating step sheath model을 기반으로 한 분석 프로그램을 통해 실시간 이온에너지 분포 결과를 얻었다. 실제 공정 시 바이어스 주파수 변화, 바이어스 파워 변화, 소스 파워변화 조건 등에 따른 이온 에너지 분포 측정 및 분석을 통해 비 침투적측정방법 적용의 가능성과 장점을 확인하였다.

• 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 Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.10a
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• pp.225-226
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• 2009

본 연구에서는 신경망과 웨이브릿을 결합하여 플라즈마 챔버의 누출을 감시하기 위한 시계열 모델을 개발하였다. 플라즈마 데이터는 광반사분광기 (Optical Emission Spectroscopy-OES)를 이용하여 측정하였으며, 이를 시계열 신경망을 이용하여 모델링하였다. 이산치 웨이브릿 (Discrete Wavelet Transformation)은 OES 센서정보의 전 처리를 위해 이용되었다. 개발된 웨이브릿 신경망 모델은 47개의 데이터 sets을 이용하여 평가하였으며, 누출상태를 효과적으로 탐지할 수 있었다.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.19 no.4
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• pp.1-8
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• 2005

Plasma researches using parallel-plate electrodes are widely used in semiconductor application such as etching and thin film deposition. Therefore, a quantitative understanding and control of plasma behavior are becoming increasingly necessary because their important applications and simulation techniques have been actively carried out in order to solve such problems above. In this paper, we developed a two-dimensional(2D) self-consistent fluid model, because 2D models can deal with real reactor geometries. The fluid model is based on particle continuity equations for taking account of an electrode system in a cylindrical geometry. An pure Ar gas was used at 500[mTorr] and radio-frequency (13.56(MHz)). Four models were simulated under the different electrode geometries which have chamber widths of 5.25, 6.0, 8.0, and 10.0[cm] and we compared their results with each other. Plasma uniformity and a do self-bias voltage were also discussed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.131.1-131.1
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• 2015

플라즈마 진단법으로서 컷오프 탐침과 랑뮤어 탐침은 다양한 분야에서 많은 연구가 진행되었다. 하지만 고밀도 및 균일성 관점에서 많은 이점을 가지고 있는 자화유도결합플라즈마에서 컷오프 탐침의 적용 가능성에 대한 연구는 많이 부족하다. 본 연구에서는 두 가지 탐침법을 이용하여 전자밀도를 비교하고 각각의 특성을 분석하였다. 먼저 랑뮤어 탐침법을 이용하여 RF파워, 압력, 외부자기장에 따른 플라즈마 변수(전자밀도, 전자온도, 플라즈마 전위)를 측정하였다. 외부자기장을 인가하였을 때 전자구속으로 인하여 전 영역의 전자밀도는 증가하였지만 R방향의 전자밀도 분포는 균일하지 않았다. 반면 전자온도는 외부자기장을 인가하였을 때 챔버 중심에서 감소하였으며, 챔버 끝에서 전자온도는 증가하였다. 즉, R방향의 전자온도 분포는 U형태가 나타났다. 또한 컷오프 탐침으로 전자밀도를 측정한 결과 비교적 낮은 $10^{11}/cm^3$ 이하에서 정확한 컷오프 주파수를 확인하여 전자밀도를 구할 수 있었으며, 그 이상의 전자밀도를 갖는 경우 동축케이블의 손상 문제로 인하여 신뢰성 있는 결과를 얻기는 힘들다. 현재 이 문제를 해결하기 위한 연구가 지속적으로 진행 중이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.539-539
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• 2012

전북대학교 고온플라즈마 응용연구센터는 교육과학기술부 기초연구사업 중 고가연구장비 구축사업의 일환으로, 고 엔탈피, 초음속 유동 환경을 모사하여, 항공우주, 군사기기, 핵융합 분야 등의 고온 재료 개발을 위한 기초 연구 장치로써, 0.4MW급 플라즈마 풍동 장치를 구축하고 있다. 0.4MW 플라즈마 풍동 장치의 플라즈마 발생부는 DC 전원 공급장치와 디스크 형태의 양극과 음극 사이에 동일 형태의 간극을 삽입한 0.4MW급 분절형 아크 플라즈마 토치로 구성되었으며, 토치에서 발생된 아크 플라즈마는 노즐을 통과하며 마하 2~4의 초음속을 나타내도록 설계 제작되었다. 시험 챔버는 노즐에서 나온 초음속 플라즈마의 특성 및 재료 시험을 위한 3차원 이송식 기판이 장착되어 있으며, 고 엔탈피 유동을 관측하기 위한 광학창을 구비하였다. 시험 챔버 하류에는 유동 안정을 위한 디퓨저(diffuser)가 설치되어 있으며, 디퓨저(diffuser)로부터 배출되는 고온가스는 열교환기를 통해 냉각된 후 진공펌프를 통해 대기로 배출되게 된다. 장치의 압력조절을 위하여 $1,000m^3/min$의 용량의 진공펌프 시스템이 설치될 예정이며 가스공급장치, 냉각수 공급장치, 디퓨져, 열교환기는 1MW급 용량으로 설계 제작되었다. 본 장치는 400kW의 전원 공급, 15 g/s의 공기유량 주입 시 약 13 MJ/kg의 고엔탈피를 가진, mach 2~4의 초음속 유동을 나타내는 것을 특징으로 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.548-548
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• 2013

태양전지 제작에서 도핑 공정은 실리콘 웨이퍼에 불순물 원자를 주입시켜 p-n 접합을 형성시키는 과정이다. 도핑 공정은 주로 3족 혹은 5족 원소를 사용한다. 기존의 도핑 공정 장치는 소성로 및 레이저 장비를 사용하여 생산단가가 높고, 웨이퍼의 전면 도핑이 힘들다는 단점이 있다. 하지만 플라즈마 제트를 사용한 도핑장치는 저가의 장비를 개발할 수 있고, 전면 도핑이 쉽다는 장점을 가진다. 또한 도핑 농도 및 깊이 조절, 높은 농도의 도핑이 가능하다는 기존 장비의 장점을 유지한다. 플라즈마 제트를 솔라셀 웨이퍼 위에 도포된 dopant material layer에 조사하면 주로 플라즈마와 dopant간의 열적인 반응에 의하여 doping이 된다. 도핑을 위한 플라즈마 제트는 전류량의 조절 및 조사하는 양에 따라서 도핑 온도를 쉽게 조절 가능하다. 본 연구에서는 챔버 내 Ar 가스를 채운 후 플라즈마를 생성시켜 방전 특성을 조사한다. 챔버 내 가스의 압력, 전극과의 거리, 전극의 형태 등 장치의 조건을 변화시켜 특성을 확인하고, 안정적인 플라즈마의 물성을 유지하기 위한 조건을 찾는다. 또한 일반 대기압에서 가스 유량변화, 전극과의 거리, 전극의 형태 등 조건에 따른 방전 특성 및 플라즈마 방출 특성을 조사한다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.19 no.3
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• pp.190-198
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• 2010

Asymmetric model for plasma uniformity by Ar and $CF_4$ was modeled by the antenna structure, the diameter of chamber, and the distance between source and substrate for the development of plasma equipment for 450 mm wafer. The aspect ratio of chamber was divided by diameter, distance from substrate, and pumping port area. And we found the condition with the optimized plasma uniformity by changing the antenna structure. The drift diffusion and quasi-neutrality for simplification were used, and the ion energy function was activated for the surface recombination and etching reaction. The uniformity of plasma density on substrate surface was improved by being far of the distance between substrate wall and chamber wall, and substrate and plasma source. And when the antenna of only 2 turns was used, the plasma uniformity can improve from 20~30% to 4.7%.