• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.132-132
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• 2012

압력 $10^{-9}$ Torr 이하의 초고진공(ultrahigh vacuum) 영역에서의 압력 측정에는 수 mA의 열전자로 잔류 가스를 이온화시켜 그 이온 전류를 측정하는 이온게이지를 주로 사용한다. 압력이 $10^{-12}$ Torr영역 이하인 극고진공(extreme high vacuum: XHV) 영역에 진입하면, ESD (electron stimulated desorption) 효과 등에 의한 이온 게이지 자체의 가스방출률이 커져 정확한 압력 측정이 곤란해 진다. 극고진공 영역에서 이온 게이지는 수 와트(W) 이상의 전력을 사용하여 수 mA의 열전자를 방출시키나, 신호인 이온 전류의 양은 1pA 이하이기 때문에 열전자에 의해 발생되는 백그라운드 전류에 묻혀 신호 전류가 측정되지 않는다고 할 수 있다. 100 nm 이하의 곡률을 가진 뾰족한 금속 탐침에 강한 전기장을 걸어주면 고체 내부의 전자가 터널링 효과에 의해 진공 중으로 방출되며, 이를 전계방출(Field Electron Emission) 효과라 부른다. 전계 방출 전류량은 탐침 표면의 일함수에 의존하며, 일함수가 클수록 지수함수 적으로 감소한다. 금속 표면에 진공 중의 잔류 가스가 부착하면 일함수가 증가한다. 가열에 의해 전계방출 탐침의 표면을 세정한 후에 전자 빔을 방출 시키면, 표면에 가스 분자가 흡착하여 방출 전류량은 점점 감소한다. 감소 속도는 압력에 비례하며, W(310) 탐침의 경우 $10^{-10}$ Torr 영역에서는 수분만에 최초 전류값의 1% 이하로 감소한다. 전계방출 전류의 감소속도가 압력에 비례하는 현상을 이용하여 압력을 측정하였다. Extractor Ionization Gauge 측정값 $5{\times}10^{-12}-3{\times}10^{-10}$ Torr의 범위에서 (111) 방향으로 정렬된 텅스텐 단결정 탐침을 사용하여 방출전류의 로그값을 시간의 함수로 semilog그래프를 그리면, 그래프는 직선을 그리며 그 기울기가 압력에 비례함을 알 수 있었다. 기울기 값과 게이지 측정값은 $10^{-11}{\sim}10^{-10}$ Torr 영역에서 거의 완벽한 비례관계를 보여주었으나, $10^{-12}$ Torr 영역에서 게이지 측정값은 기울기 값에서 추출한 압력치보다 높은 값을 보여주었으며, 이는 게이지 백그라운드 전류에 의한 차이라고 생각된다. W (310) 탐침의 방출전류는 그 감소속도가 W (111) 탐침과 마찬가지로 압력에 비례하였으나, 전류-시간 그래프는 가열 세정 직후에 전류가 거의 감소하지 않는 $2{\times}10^{-10}$ Torr에서 약 10분간 지속되는 '안정 영역'이 존재함을 보여주었다. '안정 영역'은 $10^{-11}$ Torr 영역에서는 수십분, $10^{-12}$ Torr 영역에서는 수시간 이상으로 증가하였다. 초-극고진공 영역에서의 잔류가스 주성분인 수소에서 물, 일산화탄소등의 가스로 바뀌면 '안정 영역'은 사라졌고, 이는 '안정 영역'이 수소 흡착에 의해서만 나타나는 고유 현상임을 말해준다.

• 한국진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.295-300
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• 2012

지름이 각각 10 mm와 20 mm인 피스톤과 진공장치를 이용해서 발생된 유량과 이온게이지의 압력을 측정하여 비교하는 방법으로 개발 중인 오일유량계의 성능을 예비 평가하였다. 큰 피스톤의 유량 발생 범위는 $1{\times}10^{-1}Pa{\cdot}L/s{\sim}1.2Pa{\cdot}L/s$이었고 작은 피스톤의 유량발생 범위는 $5.3{\times}10^{-1}Pa{\cdot}L/s{\sim}1.05Pa{\cdot}L/s$이었으며, 이 구간에서의 반복성과 직선성은 비교적 좋았다. 개발 중인 오일유량계는 국가 리크표준기로서 앞으로 표준리크를 교정하는데 활용할 계획이다.

• 한국진공학회지
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• 제12권4호
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• pp.201-206
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• 2003

스테인레스 스틸 304 재료로 가공된 진공용기의 온도를 $235 ^{\circ}C$까지 올린 후 다시 상온까지 내리는 굽기 과정에서와 세 개의 열음극 전리 진공게이지를 켜거나 탈기체 시켰을 때 이탈하는 기체의 양과 조성을 잔류기체분석기로 측정하여 분석하였다. 굽기 과정에서 이탈된 기체는 주로 $H_2,\; CO,\; H_2O$ 등이었으나 상온에서의 잔류기체는 $H_2$와 CO가 대부분이었다. 게이지를 켜거나 탈가스 시킨 후 용기내의 잔류가스는 $H_2$와 $H_2O$가 대부분이었고 이탈된 기체의 양과 종류는 게이지마다 조금씩 차이가 있음을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.44-44
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• 1999

저진공(1 kPa~ 100 kPa)은 대기압 측정, 비행고도, 기체의 온도 측정, 질량의 부력 보정, 레이저의 굴절률 측정등에 사용되는 영역으로 과학적 중요성을 갖고 있다. 또한 대기압 이상의 압력 측정과 고진공 측정의 경계적 역할도 수행하고 있어 압력 표준기의 국제 비교에 필수적으로 권장되는 역역이다. 이 영역에 주로 사용되는 압력 표준기는 수은 압력계(Mercury manometer)와 분동식 압력계(Deadweight piston gauge or Pressure)가 있다. 이들은 이동이 불편하거나 불가능하므로 표준기의 국제 비교에 사용되는 전달 표준기로는 보다 이동이 간편한 탄성 압력계인 CDG(Capacitance diaphragm Gauge)가 있다. 이 게이지는 반도체 산업의 공정 제어용으로도 많이 사용되고 있다. 그러나 게이지와 함께 사용되는 컨트롤러의 부피가 크고 무거우며 영점 이동이 커서 측정때 마다 재조정하여야 하는 단점이 있다. 본 논문에서는 이 같은 단점을 극복하기 위해 수정빔 진동형 진공 센서를 잔달 표준기로 사용하는 것에 대한 연구를 수행하였다. 수정빔 진동형 압력 센서는 수정빔으 공진주파수가 스트레인에 비례하는 것을 이용하여 제작된 센서로 주로 대기압 이상의 고압 측정에 많이 사용되고 있다. 먼저 수정빔의 압력과 주파수간의 관계를 측정하고 또한 내장된 수정 온도센서의 공진 주파수를 측정하여 온도 보상을 위한 자료로 사용하였다. 규격에 나와 있는 수정빔의 기하학적 형상으로부터 거동에 관한 이론 모델식을 구하고 압력교정 자료로부터 얻어진 데이터를 이 식과 비교 분석하여 적합한 특성식과 인자를 구하였으며 게이지의 불확도를 추정하였다.모델은 길이가 유한한 0-차원 실린더 모델로 가정하였고, 이에 대한 기하학적 성질 및 열역학적 성질은 유효계수를 고려하여 산출하였다. 진공용기 이중 벽 내부로 흐르는 질소가스의 유량과 온도의 계산은 진공용기 내벽과 외벽을 각각 독립적인 열전달 요소로 가정하여 구성한 모델을 이용하였다. 전체 해석에서 각 열전달 요소의 비열 값은 온도에 따라 변화하는 비열의 특성을 반영하였으며. 진공용기와 플라즈마 대향 부품의 방사율(emissivity)은 앞서 가정했던 각 온도 상승 곡선에 대해서 각각 0.1, 0.2, 1.3의 경우를 가정하여 계산하였다. 직선적으로 증가하는 온도 상승 곡선중 2$0^{\circ}C$/hr의 온도상승율을 갖는 경우가 다른 베이킹 시나리오 모델에 비해 효과적이라 생각되며 초대 필요 공급열량은 200kW 정도로 산출되었다. 실질적인 수치를 얻기 위해 보다 고차원 모델로의 해석이 필요하리라 생각된다. 끝으로 장기적인 관점에서 KSTAR 장치의 베이킹 계획도 살펴본다.습파라미터와 더불어, 본 연구에서 새롭게 제시된 주기분할층의 파라미터들이 모형의 학습성과를 높이기 위해 함께 고려된다. 한편, 이러한 학습과정에서 추가적으로 고려해야 할 파라미터 갯수가 증가함에 따라서, 본 모델의 학습성과가 local minimum에 빠지는 문제점이 발생될 수 있다. 즉, 웨이블릿분석과 인공신경망모형을 모두 전역적으로 최적화시켜야 하는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 위해서, 최근 local minimum의 가능성을 최소화하여 전역적인 학습성과를 높여 주는 인공지능기법으로서 유전자알고리즘기법을 본 연구이 통합모델에 반영하였다. 이에 대한 실

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.101.2-101.2
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• 2015

급속한 산업화로 인하여 에너지 부족 문제가 대두되고 있는 가운데 에너지 저감 기술의 개발이 요구되고 있다. 국내 반도체 공정의 배기계통에서 소비되는 에너지는 전체 공정에 소비되는 에너지중 상당량에 달하며 10%의 에너지 절감은 연간 1000억원 이상의 비용절감 효과를 기대할 수 있다. 반도체 공정 배기계통은 진공펌프의 특성, 챔버의 부피, 도관의 구조(직경, 길이, 형상), 진공재료의 기체방출 등 여러 가지 요소의 복합적인 영향으로 그 상태가 달라지므로 보다 효과적인 공정의 운용과 에너지 절감을 위해 반도체 공정의 복합 상태 진단기술 개발이 요구되고 있으며 그중 큰 비중을 차지하는 드라이펌프의 실시간 모니터링 기술의 개발이 시급하다. 본 연구에서는 반도체 공정의 복합 상태 진단기술 개발에 대한 기초 연구로서 반도체 공정 배기계통의 conductance 및 유량 변화에 대한 드라이펌프의 특성을 이론적 계산으로 얻어진 결과와 실험을 통하여 얻어진 결과를 비교, 분석하였다. 진공펌프의 기본 특성은 한국표준과학연구원에서 국제규격에 따라 도달진공도, 배기속도, 소비전력, gas load, 소음, 진동 등을 분석하였고, 나노종합기술원의 PECVD 장비(chamber A: amorphous silicon 및 loadlock chamber)에 챔버의 부피, 도관의 구조, 공정가스의 유량 등을 측정하여 simulation 하였으며, 실제 측정값은 LabVIEW 프로그래밍으로 자동화 된 MFC를 이용하여 실제 공정 상태를 모사하였다. 실험은 PECVD의 특성을 고려하여 질소분위기에서 CDG (Capacitance Diaphragm Gauge)를 사용하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.229.1-229.1
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• 2014

Tactile sensors have widely been researched in the areas of electronics, robotic system and medical tools for extending to the form of bio inspired devices that generate feeling of touch mimicking those of humans. Recent efforts in adapting the tactile sensor have included the use of novel materials with both scalability and high sensitivity [1]. Graphene, a 2-D allotrope of carbon, is a prospective candidate for sensor technology, having strong mechanical properties [2] and flexibility, including recovery from mechanical stress. In addition, its truly 2-D nature allows the formation of continuous films that are intrinsically useful for realizing sensing functions. However, very few investigations have been carrier out to investigate sensing characteristics as a device form with the graphene subjected to strain/stress and pressure effects. In this study, we present a sensor of vertical forces based on single-layer graphene, with a working range that corresponds to the pressure of a gentle touch that can be perceived by humans. In spite of the low gauge factor that arises from the intrinsic electromechanical character of single-layer graphene, we achieve a resistance variation of about 30% in response to an applied vertical pressure of 5 kPa by introducing a pressure-amplifying structure in the sensor. In addition, we demonstrate a method to enhance the sensitivity of the sensor by applying resistive single-layer graphene.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.155.2-155.2
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• 2014

Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition(PEALD)와 Atomic Layer Deposition(ALD) Techniques는 '정확한 두께 조절' 및 '우수한 균일도'를 가지는 신뢰할 수 있는 진공 기술이다. 본 연구에서는 다공성 구조를 가지는 기판을 대상으로 PEALD와 ALD Techniques을 이용한 $Al_2O_3$ 형성 공정의 증착 특성을 비교하였다. 각 공정은 공통적으로 Tris-Methyl-Aluminium(TMA)을 첫번째 전구체로 사용하였고 purge gas로는 Nitrogen를 사용하였다. 그리고 두번째 전구체로 PEALD 공정에서는 Oxygen Plasma를 사용하였고 ALD 공정에서는 Water를 사용하였다. 복잡한 다공성 구조를 가지는 기판은 $TiO_2$ Nano-Particle paste과 colloidal Silver paste를 소결시켜 제작하여 사용하였다. 각 공정의 차이점을 비교하기 위해서 배기단에 Capacitor Diaphram Gauge(CDG)와 Residual Gas Analyzer(RGA)를 통해서 압력과 잔류 가스를 모니터하였다. 그리고 각 공정을 통해서 porous한 Nano-Particles Network에 형성된 $Al_2O_3$막의 특성을 비교하기 위해서 FE-SEM과 EDX를 통해서 관찰하였다. 또한 좀 더 자세한 비교 분석을 위해서 $Al_2O_3$ 막이 형성된 porous한 Nano-Particles Networks의 각 각의 particles들을 분산시켜 TEM과 AFM를 통해서 관찰하였다. 나아가 전기적 물성의 차이점을 비교하기 위해서 IV 및 CV를 측정하였다. 위의 일련의 비교 실험을 통해서 'PEALD과 ALD을 이용한 다공성 기판의 증착 특성'에 대하여 고찰하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.381.1-381.1
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• 2014

In this study, we investigated the deposition behavior and the etch resistivity of plasma polymerized carbon hardmask (ppCHM) film with the variation of process temperature. The etch resistivity of deposited ppCHM film was analyzed by thickness measurement before and after direct contact reactive ion etching process. The physical and chemical properties of films were characterized on the Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscope, Raman spectroscope, stress gauge, and ellipsometry. The deposition behavior of ppCHM process with the variation of temperature was correlated refractive index (n), extinction coefficient (k), intrinsic stress (MPa), and deposition rate (A/s) with the hydrocarbon concentration, graphite (G) and disordered (D) peak by analyzing the Raman and FT-IR spectrum. From this experiment we knew an optimal deposition condition for structure of carbon hardmask with the higher etch selectivity to oxide. It was shown the density of ppCHM film had 1.6~1.9 g/cm3 and its refractive index was 1.8~1.9 at process temperature, $300{\sim}600^{\circ}C$. The etch selectivity of ppCHM film was shown about 1:4~1:8 to undoped siliconoxide (USG) film (etch rate, 1300 A/min).

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1596-1598
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• 2002

This paper presents the characteristics of Ta-N thin-film strain gauges as high-temperature strain gauges, which were deposited on Si substrate by DC reactive magnetron sputtering in an argon-nitrogen atmosphere(Ar-($4{\sim}16%$)$N_2$). These films were annealed for 1 hour in $2{\times}10^{-6}$ Torr vacuum furnace range $500{\sim}1000^{\circ}C$. The optimized conditions of Ta-N thin-film strain gauges were annealing condition($900^{\circ}C$, 1 hr.) in 8% $N_2$ gas flow ratio deposition atmosphere. Under optimum conditions, the Ta-N thin-films for strain gauges is obtained a high resistivity, ${\rho}$=768.93 ${\mu}{\Omega}cm$, a low temperature coefficient of resistance, TCR = -84 ppm/$^{\circ}C$ and a high temporal stability with a good longitudinal gauge factor, GF = 4.12.

• 한국진공학회지
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• 제5권4호
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• pp.269-277
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• 1996

PLS 선형가속기 진공계는 클라이스트론 첨두출력 54MW, 펄스폭 4.1$\mu \textrm s$, 반복율 10Hz의 마이크로파 전력 공급상태에서 $2.6\times 10^{-6}$Pa의 진공도를 유지하고 있으며 $45^{\circ}C$ 운전조건에서 마이크로파 전력이 공급되지 않았을 때 진공도는 $2.4\times 10^{-6}$Pa이다. 설치 초기에 $3.0\times 10^{-11}Torr-l/sec-\textrm{cm}^2$이었던 가스방출율은 각 가속단위마다 약 140 GJ의 마이크로파 에너지가 전파된 현재 $1\times 10^{-12}Torr-l/sec-\textrm{cm}^2$이다. 주 장비로 사용중인 이온펌프는 모두 포화된 상태이며 60 l/s, 120 l/s, 230 l/s 이온펌프의 유효배기속도는 운전 영역에서 각각 45 l/s, 65 l/s, 140 l/s이다. 진공계 운전중 야기된 문제점들로는 이온펌프 및 진공 게이지 전원제어기의 오동작, 에너지 배가장치의 출력창, 전자총 및 가속관 종단부하의 진공누출 등이었다. 최근 일년간 총 41회에 140.8시간 운전 중지를 경험하여 98%의 가용도(availability)를 나타내었다. 추후 시험중인 도파관 밸브와 개발중인 가속관 종단부하가 설치된다면 가용도를 99.5% 이상으로 증가시킬 수 있을 것으로 기대한다.