• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.217-217
• /
• 2011

플라즈마를 이용하는 식각 및 증착등의 반도체공정에 있어서 최근에는 기판의 크기가 점차 증가하는 추세에 있다. 이러한 대면적 플라즈마 발생장치 내에서 플라즈마 밀도와 라디칼 농도의 공간적인 특성을 이해하는 것에 대한 중요성이 더해지고 있다. 이를 위해 Langmuir probe와 같은 전기적 접근법에 의한 진단방법이나 광학적 접근법에 의한 진단방법에 대한 연구가 이루어 졌다. 전기적 접근법에 의한 플라즈마의 진단방법은 원리가 간단하고 정확도가 높다는 장점이 있지만 진단 장치에 의한 플라즈마의 간섭이 크고 식각가스의 경우 진단이 어렵다는 단점이 있다. 그에 비해 광학적 진단방법은 플라즈마에 간섭이 많지 않은 방법으로 알려져 있고 레이저 형광법(LIF), 원적외선 레이저 흡수 분광법(IR laser Absorption Spectroscopy), 광량측정법(Actinometry)등이 있다. 이 중 레이저 형광법, 원적외선 레이저 흡수 분광법의 경우, 진단장치가 매우 복잡하고 가격이 비싸다는 단점을 가지고 있다. 반면 광량측정법의 경우 다른 광학적 접근법에 의한 진단방법에 비해 원리와 실험장치가 간단하고 공간적인 라디칼 분포의 진단이 쉽다는 점에서 장점을 가지고 있다. Actinometry는 Ar과 같은 불활성 기체를 작은 비율을 넣어서 여기 된 불활성 기체의 파장세기와 여기 된 측정 라디칼의 파장세기의 비교를 통해 상대밀도를 측정하는 방법이다. 이 측정 방법에 Abel's inversion equation을 적용함으로 해서 대면적 M-ICP(Magnetized - Induced Coupled Plasma)에서 식각가스인 $CF_4$플라즈마에서 F 라디칼 농도의 공간적인 분포를 측정하고 분석하였다. 또한 플라즈마의 압력, 소스 전력 값과 기판 전력 값등의 조건의 변화에 따라 F 라디칼 농도의 분포가 어떻게 달라지는지에 대해 측정 분석하여 다루었다.

• Journal of The Korean Astronomical Society
• /
• v.55 no.6
• /
• pp.215-220
• /
• 2022

To seek an atmospheric heating mechanism operating on the Sun we investigated a heating source generated by a downflow, both of which may arise in a magnetic loop dynamically formed on the Sun via flux emergence. Since an observation shows that the illumination of evolving magnetic loops under the dynamic formation occurs sporadically and intermittently, we performed a magnetohydrodynamic simulation of flux emergence to obtain a high-cadence simulated data, where temperature enhancement was identified at the footpoint of an evolving magnetic loop. Unlike a rigid magnetic loop with a confined flow in it, the evolving loop in a low plasma β atmosphere is subjected to local compression by the magnetic field surrounding the loop, which drives a strong supersonic downflow generating an effective footpoint heating source in it. This may introduce an energy conversion system to the magnetized atmosphere of the Sun, in which the free magnetic energy causing the compression via Lorentz force is converted to the flow energy, and eventually reduced to the thermal energy. Dynamic and thermodynamic states involved in the system are explained.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
• /
• v.44 no.2
• /
• pp.55.2-55.2
• /
• 2019

The firehose instability is driven by a pressure anisotropy in a magnetized plasma when the temperature along the magnetic field is higher than the perpendicular temperature. Such condition occurs commonly in astrophysical and space environments, for instance, when there are beams aligned with the background magnetic field. Recently, it was argued that, in weak quasi-perpendicular shocks in the high-β intracluster medium (ICM), shock-reflected electrons propagating upstream cause the temperature anisotropy. This electron temperature anisotropy can trigger the electron firehose instability (EFI), which excites oblique waves in the shock foot. Scattering of electrons by these waves enables multiple cycles of shock drift acceleration (SDA) in the preshock region, leading to the electron injection to diffusive shock acceleration (DSA). In the study, the kinetic properties of the EFI are examined by the linear stability analysis based on the kinetic Vlasov-Maxwell theory and then further investigated by 2D Particle-in-Cell (PIC) simulations, especially focusing on those in high-β (β~100) plasmas. We then discuss the basic properties of the firehose instability, and the implication of our work on electron acceleration in ICM shock.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.474-474
• /
• 2010

현재 반도체시장의 확장으로 인해서 기존의 300mm 웨이퍼에서 450mm의 웨이퍼를 사용하는 공정으로 변화하는 추세이다. 450mm 웨이퍼로 대면적 화되면서 기존 300mm 공정 때보다 훨씬 효율적인 플라즈마 소스 즉, 고밀도이고, 고균등화(high uniformity) 플라즈마 소스를 필요로 한다. 본 논문에서는 고밀도 플라즈마 소스인 유도 결합형 플라즈마(Inductively Coupled Plasma ; ICP)에 축 방향의 약한 자기장을 인가시킨 자화된 유도결합형 플라즈마(Magnetized Inductively Coupled Plasma : MICP)[1]를 제안하여 기존 ICP와의 차이점을 살펴보았다. 실험 방법으로 레이저 유기 형광법(Laser Induced Fluorescence : LIF)[2]을 이용하여 플라즈마 쉬스(Sheath) 내의 전기장을 외부 자기장의 변화에 따라 높이별로 측정하고 그 결과로부터 쉬스의 전기적 특성을 살펴보았다. 플라즈마의 특성상 탐침이나 전극에 전압을 인가하면 그 주위로 디바이 차폐(Debye Shielding)현상이 일어나서 플라즈마 왜곡이 일어난다. 그렇기에 플라즈마, 특히 플라즈마 쉬스의 특성을 파악하기 위해서 레이저라는 기술을 사용하였다. 레이저는 고가의 장비이고 그 사용에 많은 경험지식(know-how)를 필요로 하지만 플라즈마를 왜곡시키지 않고, 플라즈마의 밀도, 온도, 전기장 등 많은 상수(parameter)들을 얻어 낼 수 있다. 또한 3차원적으로 높은 분해능을 가지고 있는 장점이 있다. 강한 전기장이 있는 곳에서 입자들의 고에너지 준위가 전기장의 세기에 비례하여 분리되는 Stark effect[3] 이론을 이용하여 플라즈마 쉬스내의 전기장을 측정하였다. 실험은 헬륨가스 700mTorr 압력에서 이루어졌다. 기판의 파워를 50W에서 300W까지 변화시키면서 기판에 생기는 쉬스의 전기장의 변화를 살펴보았고, 자기장을 인가한 후 동일한 실험을 하여 자기장의 유무에 따른 플라즈마 쉬스의 전기장 변화를 살펴보았다. 실험결과 플라즈마 쉬스의 전기장의 변화는 기판의 파워와 플라즈마 밀도에 크게 의존함을 알았다. 기판의 파워가 커질수록 쉬스의 전기장은 커지고, 기판에 생기는 Self Bias Voltage역시 음의 방향으로 커짐을 확인 하였다. 또한 자기장을 걸어주었을 경우 쉬스의 두께가 얇아짐으로써 플라즈마의 밀도가 증가했음을 확인 할 수 있었다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
• /
• v.39 no.2
• /
• pp.67-77
• /
• 2022

The elements that impact the dynamics and collaborations of waves and particles in the magnetosphere of planets have been considered here. Saturn's internal magnetosphere is determined by substantiated instabilities and discovered to be an exceptional zone of wave activity. Interchanged instability is found to be one of the responsible events in view of temperature anisotropy and energization processes of magnetospheric species. The generated active ions alongside electrons that constitute the populations of highly magnetized planets like Saturn's ring electron current are taken into consideration in the current framework. The previous and similar method of characteristics and the perturbed distribution function have been used to derive dispersion relation. In incorporating this investigation, the characteristics of electromagnetic ion cyclotron wave (EMIC) waves are determined by the composition of ions in plasmas through which the waves propagate. The effect of ring distribution illustrates non-monotonous description on growth rate (GR) depending upon plasma parameters picked out. Observations made by Cassini found appropriate for modern study, have been applied to the Kronian magnetosphere. Using Maxwellian ring distribution function of ions and detailed mathematical formulation, an expression for dispersion relation as well as GR and real frequency (RF) are evaluated. Analysis of plasma parameters shows that, proliferating EMIC waves are not developed much when propagation is parallelly aligned with magnetosphere as compared to waves propagating in oblique direction. GR for the oblique case, is influenced by temperature anisotropy as well as by alternating current (AC) frequency, whereas it is much affected only by AC frequency for parallel propagating waves.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.507-507
• /
• 2013

유리기판으로 투과되는 빛들 중에는 내부 전반사나 wave-guided mode로 인하여 손실이 일어나 일반적으로 20%의 광추출 효율을 가진다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 연구에는 Photonic Crystal과 같은 주기적인 나노 구조물이 있는데 이러한 구조물을 제작하기 위한 마스크 공정 과정은 대부분 복잡하거나 비싼 단점이 있다. 이에 본 발표에서는 마스크 없이 비정질소다라임 유리의 구조물 생성으로 광 추출 효율이 상승하는지 보고자 하였다. M-ICP (Magnetized-Induced Coupled Plasma)란 용량 결합형 플라즈마와 유도 결합형 플라즈마 두 가지 방식의 플라즈마를 이용한 것인데 용량 결합형 플라즈마를 이용해 이온이 sheath에 의해 가속되어 유리표면에 부딪히고 그에 따라 유리가 식각되는 물리적 식각을 이용하였다. 또한 이온의 밀도를 조절하기 위해 유도결합형 플라즈마 방식을 이용하여 식각률을 높였다. 화학적 식각을 위해서는 CF4와 O2혼합 가스를 이용해 F가 Si와 결합하여 SiF4가 되어 사라지고 탄소잔여물인 C는 O2와 반응하여 제거하였다. 그 결과, 랜덤한 분포를 가지는 미세한 구조물(stochastic sub-wavelength structure)을 유리 표면에 형성할 수 있었고, 또한 다양한 가스 종류와 압력, source power와 bias power, 그리고 시간을 바꿔가며 미세 구조물들을 관찰하였다. 실험 결과, 가시광선 파장 이하의 높이를 갖고 수 마이크로미터의 너비를 갖는 구조물이 전반사되는 빛을 효율적으로 추출하는 것을 산란되는 빛의 정도인 diffusive transmittance 가 기존 0%에서 15% 정도로 증가하는 것으로 스펙트로포토미터 측정을 통해 확인하였다. 이러한 유리 기판 위 구조물 생성방법을 OLED에 적용한다면 적은 비용으로 소자의 효율을 크게 향상 시킬 수 있을 것이다. 또한 본 처리 과정의 장점은 기존의 방법에 필요한 스퍼터링이나 RTA 처리 과정이 필요 없어 공정 단가 절감과 제조 공정의 단순화로 높은 생산성을 얻을 수 있으며 대면적화에도 유리하다.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
• /
• v.37 no.2
• /
• pp.118.1-118.1
• /
• 2012

In situ observations from the Wind spacecraft that statistically analyzed the solar wind proton at 1 AU has indicated that the measured proton temperature anisotropies seems to be regulated by the oblique instabilities (the mirror and oblique firehose). This result is in contradiction with the prediction of linear kinetic theory that the ion-cyclotron (for ${\beta}_{\parallel}$ < 2) and parallel firehose (for ${\beta}_{\parallel}$ <10) would dominate over the oblique instabilities. Various kinds of physical mechanisms have been suggested to explain this disagreement between the observations and linear theory. All of the suggestions consider the solar wind as a unoform magnetized plasma. However the real space environment is replete with the intermediate spatio-temporal scale variations associated with various physical quantities, such as the magnetic field intensity and the solar wind density. In this paper we present that the pervasive intermediate-scale temporal variation of the local magnetic field intensity can lead to the modification of the proton temperature anisotropy versus beta inverse correlation for temperature-anisotropy-driven instabilities. By means of quasilinear kinetic theory involving such temporal variation, we construct the simulated solar wind proton data distribution associated the magnetic fluctuations in (${\beta}_{\parallel}$, $T_{\perp}/T_{\parallel}$) space. It is shown that the theoretically simulated proton distribution and a general trend of the enhanced fluctuations bounded by the oblique instabilities are consistent with in situ observations. Furthermore, the measure magnetic compressibility can be accounted for by the magnetic spectral signatures of the unstable modes.

• Publications of The Korean Astronomical Society
• /
• v.30 no.2
• /
• pp.559-563
• /
• 2015

Monitor of All-sky X-ray Image (MAXI) is a Japanese X-ray all-sky surveyer mounted on the International Space Station (ISS). It has been scanning the whole sky since 2009 during every 92-minute ISS rotation. X-ray transients are quickly found by the real-time nova-search program. As a result, MAXI has issued 133 Astronomer's Telegrams and 44 Gamma-ray burst Coordinated Networks so far. MAXI has discovered six new black holes (BH) in 4.5 years. Long-term behaviors of the MAXI BHs can be classified into two types by their outbursts; a fast-rise exponential-decay type and a fast-rise flat-top one. The slit camera is suitable for accumulating data over a long time. MAXI issued a 37-month catalog containing 500 sources above a ~0.6 mCrab detection limit at 4-10 keV in the region ${\mid}{b}{\mid}$ > $10^{\circ}$. The SSC instrument utilizing an X-ray CCD has detected diffuse soft X-rays extending over a large solid angle, such as the Cygnus super bubble. MAXI/SSC has also detcted a Ne emission line from the rapid soft X-ray nova MAXI J0158-744. The overall shapes of outbursts in Be X-ray binaries (BeXRB) are precisely observed with MAXI/GSC. BeXRB have two kinds of outbursts, a normal outburst and a giant one. The peak dates of the subsequent giant outbursts of A0535+26 repeated with a different period than the orbital one. The Be stellar disk is considered to either have a precession motion or a distorted shape. The long-term behaviors of low-mass X-ray binaries (LMXB) containing weakly magnetized neutron stars are investigated. Transient LMXBs (Aql X-1 and 4U 1608-52) repeated outbursts every 200-1000 days, which is understood by the limit-cycle of hydrogen ionization states in the outer accretion disk. A third state (very dim state) in Aql X-1 and 4U 1608-52 was interpreted as the propeller effect in the unified picture of LMXB. Cir X-1 is a peculiar source in the sense that its long-term behavior is not like typical LMXBs. The luminosity sometimes decreases suddenly at periastron. It might be explained by the stripping of the outer accretion disk by a clumpy stellar wind. MAXI observed 64 large flares from 22 active stars (RS CVns, dMe stars, Argol types, young stellar objects) over 4 years. The total energies are $10^{34}-10^{36}$ erg $s^{-1}$. Since MAXI can measure the spectrum (temperature and emission measure), we can estimate the size of the plasma and the magnetic fields. The size sometimes exceeds the size of the star. The magnetic field is in the range of 10-100 gauss, which is a typical value for solar flares.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.7 no.4
• /
• pp.403-409
• /
• 1998

In this study, the effects of multi-dipole type of magnets on the characteristics of the inductively coupled plasmas and $SiO_2$ etch properties were investigated. As the magnets, 4 pairs of permanent magnets were used and, to etch $SiO_2, C_2F_6, CHF_3, C_4F_8, H_2$, and their combinations were used. The characteristics of the magnetized inductively coupled plasmas were investigated using a Langmuir probe and an optical emission spectrometer, and $SiO_2$ etch rates and the etch selectivity over photoresist were measured using a stylus profilometer. The use of multi-dipole magnets increased the uniformity of the ion density over the substrate location even though no significant increase of ion density was observed with the magnets. The use of the magnets also increased the electron temperature and radical densities while reducing the plasma potential. When $SiO_2$ was etched using the fluorocarbon gases, the significant increase of $SiO_2$ etch rates and also the increase of etch uniformity over the substrate were obtained using the magnets. In case of gas combinations with hydrogen, $C_4F_8/H_2$ showed the highest etch rates and etch selectivities over photoresist among the gas combinations with hydrogen used in the experiment. By optimizing process parameters at 1000 Watts of inductive power with the magnets, the highest $SiO_2$ etch rate of 8000 $\AA$/min could be obtained for 50% $C_4F_8/50% H_2$.