• Clean Technology
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• v.13 no.2
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• pp.115-121
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• 2007

In this study, we analyzed experimently the NO and $SO_2$ removal by the dielectric barrier discharge-photocatalysts hybrid process. The glass spheres were used as a dielectric material for dielectric barrier discharge and the $TiO_2$ photocatalysts were coated onto those spheres by the dip-coating method. The $TiO_2$ particles were coated in the sponge-shape, which has the larger surface area. As the voltage applied to the plasma reactor, the pulse frequency of applied voltage, or the residence time increases, the NO and $SO_2$ removal efficiencies increase. The increase in the supplied concentrations of NO and $SO_2$ leads to the higher energy for NO and $SO_2$ removal and the NO and $SO_2$ removal efficiencies decrease. These experimental results can be used as a basis to design the dielectric barrier discharge-photocatalysts hybrid process to remove NO and $SO_2$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.95-95
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• 2013

박막 공정 기술은 반도체 및 디스플레이뿐만 아니라 대부분의 전자소자에 적용되는 매우 중요한 기술이다. 그 중, 마그네트론 스퍼터링 공정은 플라즈마를 이용하여 금속 및 세라믹 등의 벌크 물질을 박막으로 증착 가능한 가장 널리 사용되는 방법 중의 하나이다. 하지만, Fe, Co, Ni 같은 강자성체 재료는 공정이 불가능하며, 스퍼터링 타겟 효율이 40% 이하이고, 제한적인 방전압력 범위 및 전류 상승에 의한 높은 전압 인가 제한이 있다는 단점이 있다. 본 연구에서 사용된 고밀도 플라즈마 소스를 적용한 고효율 스퍼터링 시스템은 할로우 음극을 이용한 원거리에서 고밀도 플라즈마를 생성하여 전자석 코일을 통해 자석이 없는 음극으로 이온을 수송시켜 스퍼터링을 일으킨다. 따라서 강자성체 재료의 스퍼터링이 가능하며, 90% 이상의 타겟 사용 효율 구현 및 기존 마그네트론 스퍼터링 대비 고속 증착이 가능하다. 또한, $10^{-4}$ Torr 압력영역에서 방전 및 스퍼터링이 가능하다. 타겟 이온 전류를 타겟 인가 전압과 관계없이 0~4 A까지, 타겟 이온 전류와 상관없이 타겟 인가 전압을 70~1,000 V 이상까지 독립적으로 제어가능하다. 또한 TiN과 같은 질소 반응성 공정에서 반응성 가스인 질소를 40%까지 넣어도 타겟에 수송되는 이온의 양에 영향이 없다. 할로우 음극 방전 전류 40 A에서 발생된 플라즈마의 이온에너지 분포는 55 eV에서 가우시안 분포를 보였으며, 플라즈마 포텐셜인 sheath drop은 74 V 였다. OES를 통한 광학적 진단 결과, 전자석에 의한 이온빔 초점에 따라 플라즈마 이온화율을 1.8배까지 증가시킬 수 있으며, 할로우 음극 방전 전류가 60~100 A로 증가하면서 플라즈마 이온화율을 6배까지 증가 가능하다. 또한, 타겟 이온 전류와 관계없이 타겟 인가 전압을 300~800 V로 증가시킴에 따라 Ar 이온 밀도의 경우 1.4배 증가, Ti 이온 밀도의 경우 2.2배 증가시킬 수 있었으며, TiN의 경우 증착 속도도 16~44 nm/min으로 제어가 가능하다.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.13 no.4
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• pp.32-37
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• 1999

The superposing effect of SPCP(Surfoce Induced Plasma Chemical Process) and corona discharge has been studied for rerroval of NOx from industrial flue gases. NOx rermval rates by SPCP, corona discharge and superposing discharge were monitored and compared. Parameters were the concentration and the flow rate of gas, frequency and the type of discharge. Experirrental results showed that NOx removal rate by sUIffPOSing discharge was 10-15[%] higher than that by the other two modes. The higher NOx. rermval rate was observed with the lower frequency of upper electrode in the combined reactor and with the higher frequency of lower electrode. 'The maximum obtainable NOx. rerroval rate by SPCP (18 [W]) and corona discharge (8.5 [W]) was 80[%] and 10[%], respectively. With the combination of the two modes, however, 90[%] of NOx removal rate was observed with the discharge power of 14 [W].14 [W].

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.1463_1464
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• 2009

상압에서의 유전장벽방전(DBD: Dielectric Barrier Discharing) 방법은 현재 높은 효율성과 공정의 편이성으로 인하여 높은 진공도를 요구하는 반도체 공정 단계 및 광원 또는 오존 발생 장치로 각광받고 있다. 하지만, 기존의 플라즈마 진단 방법 및 분석 방법을 통하여 특성 부하 목적으로 사용되는 유전장벽 방전의 특성을 파악하는 것은 한계가 있다. 본 논문은 오존 발생용 평판형 DBD 반응기 및 전원장치를 전기 모델링하여 평판형 DBD 반응기의 변화 및 전원 장치의 최적 조건을 판별하는 것을 목적으로 하고 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.339-339
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• 2011

진공 플라즈마와 달리 개방된 공간에서 방전되는 대기압 플라즈마는 진공상태에서 수행되는 에칭, 증착 등의 복잡한 플라즈마 공정을 경제적이고 신속하게 수행할 수 있어, 최근 들어 연구가 활발히 진행 중이다. 이와 관련하여 He, Ar, $N_2$, $O_2$, Air 등의 여러 종류의 기체를 50 kHz 고전압에서 방전하여 대기 중에서 저온 플라즈마 공정이 가능한 아크젯 타입의 플라즈마 소스를 개발하였다. 개발된 플라즈마 소스에서는 입력전압, 기체유량, 노즐의 구조와 크기 등의 여러 운전변수에 따라 플라즈마의 방전특성이 변화되었다. 특히 본 연구에서는 아크젯의 플라즈마 발생부의 물질성분(SUS, Aluminum, Cupper)에 따른 플라즈마의 기체온도 및 전자여기 온도의 변화를 광방출분광법(OES)를 이용한 Synthetic spectrum method와 Boltzmann plot method을 통해 살펴보았다. 전압-전류 특성곡선, 시간분해 이미지 촬영법, 기체온도 측정법 등을 이용하여 발생된 플라즈마의 물리적인 특성을 분석하였다. 특히 물질의 성분에 따라 발생되는 플라즈마의 기체 및 전자여기 온도가 이차 전자 방출계수 및 물질의 전도도와의 상관관계가 있는지 연구가 진행 중이다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.07c
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• pp.1640-1642
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• 2001

본 연구에서는 금속와이어를 자동으로 공급할 수 있는 피딩장치와 금속와이어가 전극에 일정거리 도달하면 자발방전에 의하여 나노분말이 제조될 수 있는 챔버, 그리고 충전기 등의 장비 일체를 제작하여 연속적인 전기폭발 실험을 행하였으며, 이렇게 제조된 분말입도와 공정 중에 나타나는 펄스방전 특성과의 상호연관성을 조사하였다. 그 결과, 진동이 없는 전류 파형을 갖는 경우에 나노분말을 제조하기가 가장 적합함을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.125-126
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• 2010

플라즈마 아킹은 PECVD, 플라즈마 식각 그리고 토카막과 같은 플라즈마를 이용하는 여러 공정과 연구 분야에서 문제점을 야기시켜왔다. 하지만, 이에 대한 연구는 아킹 현상의 불규칙성과 과도적인 행동으로 인해 미비한 상태이다. 특히, RF 방전에서의 아킹 연구는 DC 방전에서의 아킹 연구에 비해 많이 부족한 것이 현실이다. 플라즈마 아킹은 집단전자방출(collective electron emission)에 의한 스파크 방전(spark discharge)현상이다. 집단전자방출은 전계방출(field emission)이나 플라즈마와 쉬스를 두고 인접한 표면위에서의 유전분극(dielec emission)에 의해 발생한다. 이렇게 방출된 집단 전자들은 쉬스에서 가속되어 에너지를 얻게 되고 원자와의 충돌로 전자 아발란체를 일으킨다. 이렇게 배가된 전자들은 아킹 스트리머(arcing streamer)를 형성하게 되고 아킹 발생 시 높은 전류와 공정 실패의 원인이 된다. 우리는 $30cm{\times}20cm$ 크기의 사각 전극을 위 아래로 가진 챔버에서 Ar 가스를 RF(13.56 MHz)파워를 이용해 방전시켰다. 방전 전압과 전류는 파워 전극 압단에서 High voltage probe (Tektronix P6015A)와 Current probe (TCPA300 + TCP312)를 이용해 측정했다. 플라즈마 아킹시 변하는 플라즈마 플로팅 포텐셜은 챔버 중앙에 위치한 랑뮈프 프로브에 의해 측정되고 챔버 옆의 뷰포트 앞에 위치한 PM-tube를 이용해 아킹시 변하는 광량을 측정한다. RF 방전에서의 플라즈마 아킹은 아킹시 플로팅 포텐셜의 변화에 의해 크게 세부분으로 나눌 수 있다. 아킹 발생과 동시에 급격히 감소하는 감소부분 (약 2us) 그리고 감소한 포텐셜이 유지되는 유지부분 (약 0~10ms) 그리고 감소했던 포텐셜이 서서히 원래 상태로 회복되는 회복부분(약 100 us)이다. 아킹 초기시 방출된 집단 전자들과 원자들간의 충돌에 의해 형성된 아킹 스트리머는 플라즈마 전체를 단락시키게 되고 이로 인해 플로팅 포텐셜은 급격히 감소하게 된다. 이렇게 감소한 플로팅 포텐셜은 아킹 스트리머가 유지되는 한 계속 감소한 상태를 유지하게 된다. 그리고 플라즈마를 섭동했던 아킹 스트리머가 중단되면 플라즈마는 섭동전의 원래 상태로 돌아가려 하기 때문에 플로팅 포텐셜은 서서히 증가하면서 원래 상태로 회복된다. 플라즈마 아킹 발생시 생성되는 아킹 스트리머는 순간적으로 많은 전자들을 국소적으로 생성하게 되고 이 전자들에 의해 광량이 순간적으로 증가하게 된다. PM-tube (750.4 nm)에 의해 측정된 아킹시 광량은 정상방전 상태의 두배 가량이 된다. 그리고 이 순간적으로 증가된 광량은 시간이 지남에 따라 감소하게 되고 정상방전 일때의 광량이 된다. 광량이 증가한 후 정상방전 상태의 광량에 이르는 부분은 플로팅 포텐셜이 감소한 상태에서 유지되는 부분과 일치하고 이는 플로팅 포텐셜의 유지부분동안 아킹 스트리머가 발생하고 있다는 간접적인 증거가 된다. 그리고 정상 방전 상태 일때의 광량이 되면 아킹 스트리머가 중단되었다는 것이므로 그 시점부터 플로팅 포텐셜은 정산 방전상태 일 때의 포텐셜로 복구되기 시작한다. 이처럼 PM-tube를 이용한 아킹 광량 측정은 아킹 스트리머를 간접적으로 측정하게 하고 아킹 스트리머를 이용해 아킹시의 플로팅 포텐셜의 변화를 설명하게 해 준다. 응용적인 측면에서 아킹 광량 측정을 이용한 아킹 판독은 방전 전류와 방전 전압과 같은 전기적 신호를 이용한 아킹 판독에 비해 여러가지 장점을 가진다. 우선, 전기적 신호를 이용한 아킹 판독처럼 매칭 회로나 플라즈마를 섭동시키지 않는다. 그리고 원하는 부분의 아킹만을 판독하는 것도 가능하며 photo-diode를 이용할 경우 전기적 신호를 이용하는 것에 비해 경제적으로 유리하다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.405-405
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• 2010

Thermocouple 을 통해 Inductively coupled plasma 에 노출된 실리콘 기판 표면온도를 공정조건 변화 에 따라 실시간 (in-situ) 측정하였다. 이를 바탕으로 공정변화에 따른 플라즈마 내 활성종의 거동을 연구하였다. 더 나아가 기판의 표면온도변화 및 활성종의 거동해석을 토대로 공정변화에 의한 딥 실리콘 구조형성 메커니즘을 해석하였다. 플라즈마에 노출된 기판표면 온도를 상승시키는 주 활성종은 positive ion 이며 ICP power, Bias power, 플라즈마 압력 변화에 따라 positive ion 의 밀도 및 가속에너지가 변화하는데 이러한 거동변화는 기판의 표면온도를 변화시킴을 알 수 있었다. 딥 실리콘 구조의 측벽 및 바닥에 형성되어 있는 passivaiton layer 즉 $SiO_xF_y$(silicon oxyflouride) 는 온도에 매우 민감한 물질이며 이는 딥 실리콘 구조 내부로 입사하는 positive ion 거동변화에 따라 그 성질이 변화하여 deep Si 구조 형상을 변화시킴을 알 수 있었다. 기판표면 온도가 $0^{\circ}C$ 이하의 극저온으로 유지된 상황에서 플라즈마를 방전할 경우 positive ions 의 가속에너지로 인해 기판표면온도가 상승하며 액화질소 유량증가를 통해 다시 기판의 표면온도를 유지시킬 수 있었다. 이를 통해 플라즈마 방전 전과 방전 후의 기판 표면온도는 상온의 기판뿐만 아니라 극저온의 기판에서도 다름을 알 수 있었다. 냉각환경 변화에 따른 딥 실리콘 구조형성 메커니즘을 positive ions 거동 그리고 온도 감소에 의한 $SiO_xF_y$ 성질 변화를 이용해 해석할 수 있었다.

• The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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• v.8 no.6
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• pp.35-40
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• 2008

High performance light emitting diodes(LEDs) have been developed using GaN-based materials grown on sapphire substrates in recent years. Although these LEDs are already commercially available, we have to consider electrostatic discharge(ESD) damage related to both basic materials of diode and miniaturization of LEDs. ESD damage is one of the important parameters influencing reliability of the light emitting devices. We investigated mass production of GaN-based LEDs suffered from ESD during production process and present the solutions in order to improve the ESD problem. Most of EDS problems were controlled by using instruments properly and improvement of the process circumstances as well.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.229-229
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• 1999

교류형 플라즈마 방전 표시기(AC Plasma Display Panel, AC PDP)의 구동에서의 방전 현상은 기입방전, 유지방전, 소거 방전이 있다. 이중 유지 방전은 표시장치로서의 휘도와 계조의 표현을 위한 방전으로 표시기로서의 효율을 결정하게 된다. 본 연구에서는 유지 방전 전압의 상승 시간의 변화에 따른 방전현상과 휘도, 효율의 변화를 살펴 보았다. 방전 현상에서의 가장 큰 변화는 교류형 플라즈마 방전 표시기의 방전 개시 전압과 방전 유지 전압의 변화이다. 유지 전압의 상승시간이 증가할수록 방전 개시 전압과 방전 유지 전압의 변화이다. 유지 전압의 상승 시간이 증가할수록 방전 개시 전압과 방전 유지 전압의 차(sustain margin)는 감소하여 상승 시간이 1$\mu$s/100V 이상의 영역에서는 방전 개시 전압과 방전 유지 전압이 차이가 없어지게 된다. 이는 방전 유지 전극 위의 유전체에 쌓이게 되는 벽전하(wall charge) 양의 감소에 의한 방전 약화의 영향을 보여질 수 있다. 그러나 방전 유지 전압의 형태와 전류의 시간적인 변화를 살펴보면 이러한 약한 방전은 벽전하의 감소에 의한 방전 시의 전계 감소보다는 방전 전류의 발생 시간이 방전 전압이 증가하여 최고점에 이르지 못한 시간에 위치하여 방전이 형성될 때의 전계가 강하지 못하기 때문인 것을 알 수 있다. 방전 전류를 측정한 결과에 의하면 방전 전류의 시작은 변위 전류가 흐르고 난 후부터 시작되며 그 결과 방전 전류가 최고점에 도달하는 시간은 방전 전압 상승 시간이 길어질수록 낮은 전압에서 형성되게 된다. 또한 방전 유지 전압의 상승 시간이 길어질수록 플라즈마 방전표시기의 휘도와 효율은 낮아지고 이 결과 또한 약한 전계에서의 방전에 의한 결과로 생각되어진다.플라즈마의 강도값을 입력하여 플라즈마의 radiation을 검출하고, 스퍼터링 공정중 실질적인 in-situ 정보로 이용하였다. PEM을 통하여 In/Sn의 플라즈마 강도변화를 조사하였다. 초기 In/Sn의 플라즈마 강도(intensity)는 강도를 100하여, 산소를 주입한 결과, plasma intensity가 35 줄어들었고, 이때 우수한 ITO 박막을 얻을 수 있었다. Pulsed DC power를 사용하여 아크 현상을 방지하였다. PET 상에 coating 된 ITO 박막의 표면저항과 광투과도는 4-point prove와 spectrophotometer를 이용하여 분석하였고, AES로 박막의 두께에 따른 성분비를 확인하였다. ITO 박막의 광투과도는 산소의 유량과 sputter 된 In/Sn ion의 plasma emission peak에 따라 72%-92%까지 변화하였으며, 저항은 37$\Omega$/$\square$ 이상을 나타내었다. 박막의 Sn/In atomic ratio는 0.12, O/In의 비율은 In2O3의 화학양론적 비율인 1.5보다 작은 1.3을 나타내었다.로 보인다.하면 수평축과 수직축의 분산 장벽의 비에 따라 cluster의 두께비가 달라지는 성장을 볼 수 있었고, 한 축 방향으로의 팔 넓이는 fcc(100) 표면의 경우 동일한 Ed+Ep값에 대응하는 팔 넓이와 거의 동일한 결과가 나타나는 것을 볼 수 있다. 따라서 이러한 비대칭적인 모양을 가지는 성장의 경우도 cluster 밀도, cluster 모양, cluster의 양 축 방향 길이 비, 양 축 방향의 평균 팔 넓이로부터 각 축 방향의 분산 장벽을 얻어낼 수 있을 것으로 보인다. 기대할 수 있는 여러 장점들을 보고하고자 한다.성이 우수한 시