• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.276-277
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• 2012

플라즈마 아킹은 PECVD, 플라즈마 식각 그리고 토카막과 같은 플라즈마를 이용하는 여러 공정과 연구 분야에서 문제가 되어왔다. 하지만, 문제의 중요성과 다르게 아킹에 대한 본질적인 연구는 아직 미비한 상태이다. 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. 우리는 CCP 플라즈마를 이용해 micro-arcing(MA)을 일으키고 랑뮈르 프로브를 이용해 MA 동안의 플로팅 포텐셜의 변화를 측정한다. MA시 PM-tube를 이용해 광량의 변화를 측정하고 플로팅 포텐셜을 fast-imaging과 동기화 시켜 MA 발생 메커니즘을 유추한다. 우리는 $30{\times}20$ cm 크기의 사각 전극을 위 아래로 가진 챔버에서 Ar 가스를 RF (13.56 MHz) 파워를 이용해 방전시켰다. 방전 전압과 전류는 파워 전극 앞단에서 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 측정하고 Intensified CCD를 이용해 fast-imaging을 한다. 또한 CCD 앞에 band pass filter를 부착하여 MA의 발생 메커니즘을 유추한다. RF 방전에서의 플라즈마 아킹은 아킹시 플로팅 포텐셜의 변화에 의해 크게 세부분으로 나눌 수 있다. 아킹 발생과 동시에 급격히 감소하는 감소부분(약 2 us) 그리고 감소한 포텐셜이 유지되는 유지부분(약 0~10 ms) 그리고 감소했던 포텐셜이 서서히 원래 상태로 회복되는 회복부분(약 100 us)이다. 아킹 초기시 방출된 집단 전자들은 쉬스를 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 집단전자방출이 중단되면 플라즈마는 섭동전의 원래 상태로 회복된다. 플라즈마 아킹 발생시 생성되는 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 정상방전상태의 광량에 이르는 부분은 플로팅 포텐셜이 감소한 상태에서 유지되는 부분과 일치하고 이는 플로팅 포텐셜의 유지부분동안 집단전자방출이 있다는 간접적인 증거가 된다. 그리고 정상 방전 상태 일때의 광량이 되면 집단전자방출이 중단되었다는 것이므로 그 시점부터 플로팅 포텐셜은 정산 방전상태 일때의 포텐셜로 복구되기 시작한다. 이처럼 PM-tube를 이용한 아킹 광량 측정은 아킹 스트리머를 간접적으로 측정하게 하고 집단전자방출을 이용해 아킹 시의 플로팅 포텐셜의 변화를 설명하게 해 준다.

• Membrane Journal
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• v.11 no.1
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• pp.38-49
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• 2001

The surface of polyimide membrane was modified by plasma treatment using Ar and NH~. and the permeability and selectivity for the mixture gas $(CO_2/N_2=20/80 vol%)$ were measured. The per¬meation experiments were performed by a variable volume method at $30^{\circ}$C and total pressure of 5 atm, The effect of the plasma conditions such as treatment time, power input, gas flow rate and pressure in the reactor on the transport Dwperties of modified membranes was investigated. The surface of the plasma treated membrane was analyzed by means of FTlR - ATH, ESCA and AFM. The dependences of the wettability and the etching on plasma treatment time were investigated by use of the contact angle and the weight loss measurement. Measurements of gas pcnneability characteristic were performed using both dry and wet membranes. The effects of experimental conditions such as temperature on the membrane performance were studied.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.10 no.4
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• pp.502-508
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• 1999

We prepared non-porous membrane on the $Al_2O_3$ substrate with the different pore by the size by the plasma polymerization of $CHF_3$. We studied the permeability characteristics of membrane by Ar treatment and the effect of substrate pore size on gas permeation mechanism. The selectivity was increased with Ar plasma treatment time and rf-power near the substrate to the cathode while the permeability was decreased. It was observed that the solution-diffusion model would be applied to non-porous layers while it is applied Knudsen diffusion model to the substrate. From the experimental observation, it could be concluded that the pore size of $Al_2O_3$ membrane influenced on the permeability and the selectivity.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.9
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• pp.861-864
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• 1999

A new plasma source using the multi-cathode electron beam has been designed and manufactured. A multi-cathode was adopted to produce bulk plasmas in a large volume. Multi-cathode electron beam plasma source(MCEBPS) was found to generate stable plasmas over the wafer diameter of 300 mm or above. W(tungsten) filament was used as a cathode. Over a 320 mm diameter, both the plasma potential $V_p$ and floating potential $V_f$ were uniformly maintained and the difference between $V_p and V_f$ was measured to be small. The plasma density was around $10^{10} cm^{-3}$ and its variation along the radial distance was small.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2012.05a
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• pp.545-550
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• 2012

High Energy density metal powder has high melting point of oxide film. By this, the ignition source that can make a thermal effect of high-temperature during short time is needed to overcome ignition disturbance mechanism by oxide film. So effective ignition does not occurred with hydrocarbon ignitor, $H_2-O_2$ ignitor, high power laser. But steam plasma can be generate about 5000 K temperature field in short order. Because a steam plasma uses steam as the working gas, it is environmental-friendly and economical. Therefore in this study, we analyze steam plasma temperature field and radical species with optical emission spectroscopy method in order to apply steam plasma ignitor to metal combustion system and cloud particle ignition was identified in visual.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.4
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• pp.322-329
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• 1997

ECR 마이크로 플라즈마 CVD법에 의하여 단결정 Si기판위에서 대면적에 걸쳐 방향성을 가진 다이아몬드박막을 성공적으로 성장시키고, 막 증착공정을 바이어스처리 단계와 성막단계의 2단계로 나누어 실시할 때 바이어스처리 단계에서 여러 공정 매개변수들이 다리아몬드 핵생성밀도에 미치는 효과에 관하여 조사하였다. 기판온도$600^{\circ}C$, 압력 10Pa, 마이크로파 전력 3kW, 기판바이어스 +30V의 조건으로 바아어스 처리할 때, 핵생성에 대한 잠복기간은 5-6분이며, 핵생성이 완료되기 까지의 시간은 약 10분이다. 10분 이후에는 다이아몬드 결정이 아닌 비정질 탄소막이 일단 형성된다. 그러나 성장단계에서 이러한 비정질 탄소막은 에칭되어 제거되고 남아있는 다이다몬드 핵들이 다시 성장하게 된다. 또한 기판온도의 증가는 다이아몬드 막의 결정성을 높이고 핵생성 밀도를 증가시키는 데에 별로 효과가 없다. ECR플라즈마 CVD법에서 바이어스처리 테크닉을 사용하면, 더욱 효과적임을 확인하였다. 총유량 100 sccm의 CH$_{3}$OH(15%)/He(85%)계를 사용하여 가스압력 10Pa, 바이어스전압 +30V마이크로파 전력 3kW, 온도 $600^{\circ}C$의 조건하에서 40분간 바이어스처리한 다음 다이아몬드막을 성장시켰을 때 일시적으로나마 제한된 지역에서 완벽한 다이아몬드의 에피성장이 이루어졌음을 SEM으로 확인하였다. 이것은 Si기판상에서의 다이아몬드의 에피성장이 가능함을 시사하는 것이다. 그밖에 라만분광분석과 catodoluminescence 분석에 의한 다이아몬드의 결정질 조사결과와 산소방전 및 수소방전에 의한 챔버벽의 탄소오염효과 등에 관하여 토의하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.278-278
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• 2011

LCD 생산에 적용할 수 있는 대형 마그네트론 스퍼터 장비에서 공간적으로 불균일한 타겟 침식은 타겟의 사용 효율을 떨어뜨린다. 특히 직사각형의 외부 자석과 직선형태의 내부 자석 구조를 가진 마그네트론 스퍼터에서는 cross-corner 효과로 인해 국부적으로 일정 부분에 대한 상대적으로 높은 침식률이 문제가 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 국부적으로 자기장 세기를 바꾸는 시행착오를 통하여 실험적으로 문제를 해결하려는 방법이 있지만 비용 및 시간이 매우 많이 들어 전산모사를 통한 문제 해결 방법이 훨씬 유리하다. 우리는 몬테 카를로 방법에 기반한 3차원 입자 시뮬레이션을 통하여 마그네트론 스퍼터 장비를 모델링을 하였다. 직사각형의 외부와 직선형의 내부 자석 구조가 만들어 내는 정적인 공간 자기장의 분포는 OPERA3D를 이용하여 계산하였고, 플라즈마 입자들이 만들어내는 자기장에 의해 섭동영향을 받지 않는다고 가정하였다. 플라즈마 전기장 및 전하의 운동은 상호작용의 일관성이 유지되도록 계산하였다. 이온밀도의 공간분포는 내부 자석과 외부 자석 사이의 직선 부분 보다 cross-corner 효과가 일어나는 부분에서 상대적으로 더 높은 밀도분포를 보였다. 플라즈마 시뮬레이션을 통하여 얻은 타겟에 입사한 이온의 개수 및 속도에 대한 정보를 이용하여 타겟의 침식률을 계산하였다. 이러한 침식률을 계산하기 위한 시뮬레이션 기술은 산업용 대형 스퍼터 장비 연구 및 개발에 매우 효율적인 방법이 될 것이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2003.05b
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• pp.35-41
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• 2003

산업의 고도화 및 도시의 집중화로 오염물질의 종류가 다양화 되었으며 여러 가지 오염물질 중에서도 비산 분진, 황산화물(SOx) 등은 연료 중의 특정성분을 제거하거나 연료를 대체하여 그 배출량을 줄일 수 있다. 그러나 질소산화물(NOx)의 경우에는 연료의 문제가 아니라 연소과정에서 반드시 발생되는 특징을 가진 오염물질이다. 이와 같이 환경오염물질의 제거기술에 있어 가장 중요하게 고려되어야 할 사항은 오염가스 제거의 효율성과 경제성이다. 따라서 본 연구에서는 사무실, 가정 등 주로 실내공기정화를 위하여 NOx 제거를 위한 선 대 평판형 플라즈마 반응기에 자석의 개수에 의한 자계세기 및 자속밀도 시뮬레이션과 도출된 시뮬레이션 결과를 바탕으로 제작된 반응기에 자석을 부가한 NOx 제거에 대한 실험을 하였다. 그 결과 자석을 부가한 경우가 NOx 제거효과에 있어 효율이 좋음을 알 수 있었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.15 no.6
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• pp.556-562
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• 2006

The plasma display panel is made of many small discharge cells, which consist of a discharge space between the cathode and anode. An electrical discharge occurs in the discharge space filled by neon and xenon gases. The electron temperature is determined from the sparking criterion, which theoretically estimates the electrical breakdown voltage in terms of the xenon mole fraction. The plasma in the cell emits vacuum ultraviolet lights of 147 nm and 173 nm, exciting fluorescent material and converting VUV lights to visible lights. The physical mechanisms of all these processes have been theoretically modeled and experimentally measured. The theory and experimental data agree reasonably well. However, new materials and better configuration of cells are needed to enhance discharge and light emission efficiency and to improve the PDP performance.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2022.05a
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• pp.27-30
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• 2022

The plasma process, which has many advantages in terms of efficiency and environment compared to conventional process methods, is widely used in semiconductor manufacturing. Plasma Sheath is a dark region observed between the plasma bulk and the chamber wall surrounding it or the electrode. The Plasma Sheath Monitoring Sensor (PSMS) measures the difference in voltage between the plasma and the electrode and the RF power applied to the electrode in real time. The PSMS data, therefore, are expected to have a high correlation with the state of plasma in the plasma chamber. In this study, a model for predicting the state of nitrogen ions in the plasma chamber is training by a deep learning machine learning techniques using PSMS data. For the data used in the study, PSMS data measured in an experiment with different power and pressure settings were used as training data, and the ratio, flux, and density of nitrogen ions measured in plasma bulk and Si substrate were used as labels. The results of this study are expected to be the basis of artificial intelligence technology for the optimization of plasma processes and real-time precise control in the future.