• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.232-232
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• 2011

DAF는 기존 침전 공정에 비해 뛰어난 정수 품질과 빠른 처리 시간으로 차세대 정수 공정으로 각광 받고 있다. DAF는 기포 생성 방법에 따라 용존 공기 부상법, 분산 공기 부상법, 진공 부상법, 전해 부상법, 미생물학적 부상법 등이 있다. 이 중 가장 많이 쓰이는 방식은 용존 공기 부상법으로, 과포화 상태의 기체와 액체의 혼합액을 압력을 급격히 감소시켜 기포를 발생 시키는 방법이다. 이 방법은 기포의 발생은 많지만 장비의 크기가 거대하고 시설제조 비용이 많이 드는 단점이 있다. 수중에서 발생되는 플라즈마는 그 구조와 메카니즘에 따라 생성되는 버블의 양을 제어할 수 있음을 확인하였다. 모세관 형태의 전극을 이용한 수중 방전은 전원 공급 장치만 있다면 적은 공간으로도 효과적으로 기포를 생성 할 수 있기 때문에, 수중 방전을 이용하여 기포 발생 후 DAF에 적용 가능한지 알아보고자 한다. DAF공정에서 필요한 요인으로는 기포의 크기, 개수, 성분 물질 등이 있는데, 그 중 가장 핵심은 기포의 크기 이다. 그래서 간단한 전원 장치와 리액터 제작 후 방전에 최적화 된 전극으로 기포를 발생시켜 기포의 크기를 측정하였다. 기포의 크기는 전극의 직경과 방전공간의 비율에 따라 제어가 가능함을 확인하였고 평균 기포의 크기는 약 50 ${\mu}m$로서, DAF에 적용 할 수 있는 크기이다. 일반적으로 기포의 사이즈가 작을수록 입자 제거율이 높은데, 실제 DAF공정에서 사용되는 기포의 사이즈는 80 ${\mu}m$정도 이다. 따라서 개발된 기포 발생장치를 DAF 공정에 응용한다면 높은 효율을 가질 것으로 판단된다.

• 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 Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2003.05b
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• pp.393-394
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• 2003

최근 들어 질소산화물 (NOx)을 저온 플라즈마로 처리하려는 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 플라즈마 공정의 단점 중 하나는 다른 공정에 비해 비교적 에너지 소모가 높다는 것인데, 전원 (wall plug)에서 나오는 전력 중 일부만이 플라즈마를 발생시키는데 이용되어, 에너지 효율이 낮은 것으로 보고되고있다. 따라서 플라즈마 공정을 실제 공정에 적용하기 위해 선결되어야할 과제는 에너지 효율을 높이는 것이다. 이러한 에너지 효율은 가스의 조성과 인가 전압 등에 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 교류 유전체 장벽 방전 (Dielectric Barrier Discharge)의 가스 조성과 인가 전압을 변화시키면서 전원에서 반응기로 전달되는 에너지 전달 효율을 살펴보았으며, 에너지 전달효율과 NO의 전환이 상관관계를 살펴보았다. (중략)

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.10a
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• pp.38.2-38.2
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• 2011

폴리머 박막은 그 고유한 특성으로 인해 여러 산업적으로 널리 사용되고 있는 재료이다 예로 의약품이나 식품 포장지의 배리어, 전자부품의 절연체, 반도체 공정에서의 사용, 혹은 부식방지를 위해 사용 되어지기도 한다. 이 폴리머 박막을 증착 하기 위한 방법으로 이전부터 CVD (Chemical Vapor Deposition) 방법이 많이 사용되었고 지금까지도 가장 많이 사용되는 방법이다. CVD를 사용하여 $SiO_2$-like 필름의 증착은 전구체(precursor)로 Silane ($SiH_4$)을 사용하였으며, 플라즈마 발생 소스(source)로 열 혹은 전기장 등을 사용 하며 공정 시 압력 또한 대부분 저압 하에서 실시 하였다. 이와 같은 이전 CVD 방법의 문제는 사용되는 Silane 자체가 인체에 해로울 정도로 독성이 있으며 폭발성도 같이 가지고 있어 작업환경의 위험성이 높으며 열을 사용한 CVD의 경우 높은 공정 온도로 인해 증착 할 수 있는 대상이 제한 되어 지며 높은 열의 발생을 위해 많은 에너지의 소비가 필요하다. 저압 플라즈마를 사용한 CVD 는 공정상 높은 열의 발생이 일어나지 않아 기판 운용상 문제가 되지 않지만 저압 환경에서 해당 공정이 이루어기 때문에 인해 필수적으로 고가의 진공 챔버가 필수적이며 저압을 유지할 고가의 진공 펌프나 추가 장비들이 필요하게 된다, 또한 챔버 내에서 이루어지는 공정으로 인해 공정의 연속성이 떨어져 시잔비용 또한 많이 잡아 먹는다. 이러한 열 혹은 저압 플라즈마등을 사용한 공정의 단점을 해결하기 위해 여러 연구자들이 다양한 방법을 통해 연구를 하였다. 대기압 유전체 배리어 방전(AP-DBD: Atmospheric Pressure-Dielectric Barrier Discharge)을 사용한 폴리머 박막의 증착은 이전 전통적인 방법에 비해 낮은 장비 가격과 낮은 공정 온도 그리고 연속적인 공정 등의 장점이 있는 폴리머 박막 증착 방법 이다. 대기압 유전체 배리어 방전 공정 변수로 공급 전압 및 주파수 그리고 공급 전압의 영향, 전구체를 유전체 배리어 방전 전극으로 이동 시키기 위해 사용된 캐리어 가스의 종류 및 유량, 화학양론적 계수를 맞추기 위해 같이 포함되는 산소 가스의 유량, DBD 전극의 형태에 따른 증착 박막의 균일성 등 이 존재하며 이런 많은 변수 들에 대한 연구가 진행 되었지만 아직 이 대기압 DBD를 이용한 폴리머 박막의 증착에 대한 명확한 이해는 아직 완전 하다 할 수 없다. 본 연구에서는 이러한 대기압 DBD를 이용하여 폴리머 박막의 증착시 영향을 미치는 많은 공정 변수 등이 박막생성에 미치는 영향과 증착된 박막의 성질에 대한 연구를 진행 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
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• 2000.06a
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• pp.64-69
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• 2000

오늘날 분진은 석유 화학공업, 제약공업, 플라스틱공업 등 기능이 점점 다양화되고 있으며 산업분야에서도 광범위하게 이용되고 있다. 그로 인해 분진 폭발사고는 대형 공정에서뿐만 아니라 저장, 취급, 운송하는 일반화된 공정에서도 정전기 방전등의 점화원에 의해 화재 및 폭발의 위험성이 증가하고 있다. 이러한 재해를 미연에 방지하기 위해 안전관리의 일환으로 분진의 최소착화에너지(Minimum Ignition Energy; MIE)를 측정하여 관리하고 있다. (중략)

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.302.2-302.2
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• 2016

알루미늄 산화막 스퍼터링 공정 중 타겟이 반응성이 있는 산소와 결합하여 산화되는 타겟 오염은 증착 효율의 감소[1]와 방전기 내 아크 발생을 촉진[2]하여 이를 억제하는 방법이 연구되어 왔다. 본 연구에서는 알루미늄 산화막 증착 공정 중 타겟 오염 현상이 기판에 증착된 알루미늄 산화막 특성이 미치는 영향을 분석하였다. 실험에는 알루미늄 타겟이 설치된 6 인치 웨이퍼용 직류 마그네트론 스퍼터링 장치를 활용하였다. 위 장치에서 공정 변수 제어를 통해 타겟 오염 현상의 진행 속도를 제어하였다. 공정 중 타겟 오염 현상을 타겟 표면 알루미나 형성에 따른 전압 강하로 관찰하였고 타겟 오염에 의한 플라즈마 변화를 원자방출분광법을 통해 관찰하였다. 이 때 기판에 증착 된 알루미나 박막의 화학적 결합 특성을 XPS depth로 측정하였으며, 알루미나 박막의 두께를 TEM을 통해 측정하였다. 측정 결과 타겟 오염 발생에 의해 공정 중 인가 전압 감소와 타겟 오염에 소모된 산소 신호의 감소가 타겟 오염 정도에 따라 변동되었다. 또한 공정 중 타겟 오염 정도가 클수록 기판에 증착한 막과 실리콘 웨이퍼 사이에 산소와 실로콘 웨이퍼의 화합물인 산화규소 계면의 형성 증가됨을 확인했다. 위 현상은 타겟 오염 과정 중 발생하는 방전기 내 산소 분압 변화와 막 증착 속도 변화가 산소의 실리콘 웨이퍼로의 확산에 영향을 준 것으로 해석되었다. 위 결과를 통해 스퍼터링 공정 중 타겟 오염 현상이 기판에 증착 된 알루미나 막 및 계면에 미치는 영향을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.215.2-215.2
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• 2016

플라즈마는 현대 산업에서 다양한 고부가가치 산업 분야에 걸쳐 이용되고 있다. 이러한 플라즈마를 정밀하게 진단하고 제어하는 기술이 공정의 수율을 증대하고 생산성을 높이는데 크게 기여함은 자명하다. 플라즈마를 진단하는 방법은 크게 광학적 진단 방법과, 전기적 진단 방법으로 나눌 수 있는데 광학적 진단 방법은 방전시 발생하는 방출광을 통해 플라즈마의 현재 상태를 예측하는 방법이고, 전기적 진단 방법은 플라즈마 내로 직접 탐침을 접촉하여 전기적 물리량을 측정하는 방법이다. 각각은 정성적, 정량적 진단을 하는 데에 장점이 있다. 공정 모니터링은 주로 광학적 진단 방법에 의해 이루어지는데 전기적 진단 방법은 플라즈마와 직접 접촉하기 때문에 플라즈마에 대한 간섭현상이 발생하므로 부적합하다. 해당 실험에서는 유도 결합형 플라즈마 발생 용기에 아르곤, 산소 혼합 유체를 유입하여 방전하며 광학적 진단 방법을 통해 플라즈마를 관측하며 실험을 진행하였다. 측정 장치는 3채널 광학 진단이 가능한 시스템을 구성하여 공정중 발생하는 방출광의 특정 피크 변화를 공정 변수 변화로 인지하여 질량 유량 제어기를 조작, 피크를 초기상태로 되돌리는 공정 제어가 가능하도록 시스템을 구성하였다. 이를 통해 플라즈마를 이용한 공정 중 공정 변화에 자동으로 대응하는 공정제어 시스템을 시험 하였다.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2003.05b
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• pp.383-384
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• 2003

오존은 산업적으로 널리 활용되고 있으며 특히, 매우 넓은 환경공학적 응용분야를 가지고 있다. 오존의 산업적 적용은 1900년대 초부터 음용수 처리를 위해 시작되었으며 현재까지 폐수처리, 화학물질 합성, 재료의 부식 정도 측정, 수영장 소독, 치료용 목적, 냉각수 살균, pulp bleaching, 악취 및 대기 오염물질 처리 등의 광범위한 산업적 응용분야를 가지고 있다. 오존을 생성시키기 위한 대표적인 공정으로는 무성방전(dielectric barrier discharge, DBD) 공정, 전기 분해법(electrolysis), 자외선 조사법(UV irradiation)을 들 수 있으며 가장 널리 활용되고 있는 공정은 1857년 Simens에 의해 개발된 DBD 공정이다. (중략)

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.255.1-255.1
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• 2014

태양전지 도핑공정은 대부분 퍼니스(furnace)도핑으로 제작된다. 퍼니스 도핑 공정은 고가의 장비와 유지 비용이 요구되며 국부적인 부분의 도핑은 제한적이다. 또한 도핑 시 온도와 공정 시간이 태양전지의 전기적 특성을 결정짓는 중요한 변수 이다. 그리하여 최근 많은 연구가 진행되는 대기압 플라즈마를 이용하여 도핑공정에 응용하고자 한다. 본 연구에서 대기압 방전 시 전원은 DC-AC 인버터를 사용하였다. 인버터의 최대 출력 전압은 최대 5kv, 주파수는 수십 KHz 이다. Ar 가스는 MFC(Mass Flow Controller)를 사용하여 조절하였다. 대기압 플라즈마를 이용한 태양전지 도핑 시 소스와 ground 거리에 따른 대기압 플라즈마의 방전을 열화상카메라(thermo-graphic camera, IR)로 온도의 변화 측정 및 광학적 발광분광법(Optical Emission Spectroscopy, OES)을 통해 불순물(질소, 산소)을 측정 하였다. 웨이퍼 도핑 후 생성된 웨이퍼를 측정 및 분석을 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.192-192
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• 2012

플라즈마 CVD와 아크방전법을 혼합한 하이브리드 공정을 통하여 알곤과 메탄 그리고 질소를 인입하여 Cr을 타겟으로한 아크방전과 기판에 전극을 인가하는 방식의 플라즈마 CVD공정을 복합화하여 금속이 함유된 Cr-C:H 박막을 합성하고, 공정에 질소를 인입하여 박막에 질소를 도핑하여 부내식성과 전기적 전도성에 관한 고찰을 하였다. 내부식성은 동전위분극시험에서 $1{\mu}A/cm^2$을 보였고, 전기저항은 $1m{\Omega}-cm$ 이하로 측정되어 내식성과 전기전도성을 동시에 갖는 박막을 합성할 수 있었다. 내식성과 전기전도성에 대한 원인규명을 위하여 박막의 구조분석을 XPS, XRD, Raman 분석을 통하여 실시하였다. 흑연화 탄소(Graphitic carbon)와 금속콤포짓(Metal composite)은 내식성에 영향을 주었으며, 전도성물질의 percolation효과와 질소와 탄소의 단일 결합과정에서 생성되는 잉여전자에 의한 단일 결합(C-N) 분율이 전기전도성에 영향을 주었다.