• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.550-551
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• 2005

고밀도 유도결합 플라즈마 장치의 $O_2$ 방전에 대한 공간 평균 시뮬레이터를 제작하였다. 제작된 시뮬레이터는 $O_2$ 플라즈마 방전에서 발생되는 전자, 양이온, 음이온 및 중성종, 활성종들에 대해 공간 평균된 유체 방정식을 기반으로 하고 있으며, 고밀도 유도결합 플라즈마 장치에서 전자가열 모델은 anomalous skin effect 를 고려한 파워 흡수 모델을 적용하여 전자가 흡수하는 고주파 파워량을 결정하였다. 완성된 시뮬레이터에서 RF- 파워, gas-inlet, pumping-speed등의 조정 변수를 비롯한 여러 가지 장치 변수들의 변화에 대한 하전입자, 중성종, 활성종들의 밀도 변화 및 전자 온도 의존성을 계산하였다.

• 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.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.3
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• pp.164-175
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• 2009

CFD is used to analyze gas flow characteristics, power absorption, electron temperature, electron density and chemical species profile of an internal antenna type inductively coupled plasma system. An optimized grid generation technology is used for a complex real-scale models for industry. A bare metal antenna shows concentrated power absorption around rf a feeding line. Skin depth of power absorption for a system is modeled to 50 mm, which is reported 53 mm by experiments. For an application of bipolar plates for hydrogen fuel cells, multi-sheet loading ICP nitriding system is proposed using an internal ICP antenna. It shows higher atomic nitrogen density than reported simple pulsed dc nitriding systems. Minimum gap between sheets for uniform nitriding is modeled to be 39 mm.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1528-1529
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• 2011

플라즈마 변수를 측정하기 위한 가장 일반적인 방법은 정전탐침(Langmuir Probe)을 이용하는 것이다. 정전탐침은 RF 플라즈마 내에 삽입될 경우 탐침의 전위가 플라즈마 전위에 의해 진동하여 탐침전류의 왜곡이 발생하여 정확한 플라즈마 변수 측정이 어렵다. 탐침 전위의 변동을 최소화하기 위해 임피던스가 큰 인덕터를 탐침 회로 내에 삽입한다. 본 연구에서는 자기 공명 주파수가 13.56MHz 근방의 인덕터 3종류를 선정하여 간단한 RF 보상 정전탐침을 제작하여 유도결합형 플라즈마의 특성을 측정하였다. RF 보상 정전탐침에 의해 구해진 플라즈마의 전자 온도 및 플라즈마 전위는 감소하며, 플라즈마의 전자 밀도는 증가함을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.323-323
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• 2010

핵융합 플라즈마에서 연료 주입과 불순물 제거는 매우 중요한 과제로서 이를 해결하기 위한 방법으로 Glow Discharge Cleaning, ICRF Wall Conditioning과 같은 방법들을 이용한다. 최근 중국의 EAST 토카막 등에서 이러한 방법보다 보다 간소하고 효과적인 방법의 일환으로 수십에서 수백 kHZ의 HF 대역의 교류전원을 이용하여 플라즈마를 발생하고 이를 토카막 벽면의 Wall Conditioning에 적용하는 방법을 시도했다. 본 연구는 이러한 HF 플라즈마를 KSTAR 토카막 Wall Conditioning에 걱용하기 위한 예비 실험으로 선형 플라즈마 발생장치에 30kHZ 2kW급의 HF 파워를 이용하여 플라즈마를 발생하였다. 운전 압력에 따라 전압과 전류 특성을 파악하고 Langmuir probe를 이용하여 플라즈마 밀도와 온도들의 parameter를 측정하였다. 본 발표에서는 구체적인 플라즈마 발생장치를 소개하고 플라즈마 방전 특성과 parameter들을 보고할 예정이다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.17 no.5
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• pp.408-418
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• 2008

The rectangular resonant cavity was designed and characterized as a microwave plasma source for focused ion beam. The optimum cavity was calculated analytically and analyzed in detail by using HFSS(High Frequency Structure Simulator). Since the resonant cavity can be affected by the permittivity of quartz chamber and plasma, the cavity is designed to be changeable in one direction. By observing the microwave input power at which the breakdown begins, the optimum cavity length for breakdown is measured and compared with the calculated one, showing in good agreement with the optimum length reduced by 10cm according to the permittivity change in the presence of quartz chamber. The shape of breakdown power curve as a function of pressure appears to be similar to Paschen-curve. After breakdown, plasma densities increase with microwave power and the reduced effective permittivity in the cavity with plasma results in larger optimum length. However, it is not possible to optimize the cavity condition for high density plasmas with increased input power, because too high input power causes expansion of density cutoff region where microwave cannot penetrate. For more accurate microwave cavity design to generate high density plasma, plasma column inside and outside the density cutoff region needs to be treated as a conductor or dielectric.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.10 no.1
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• pp.112-118
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• 2001

Magnetic field is commonly used in low temperature processing plasmas to enhance the performance of the plasma reactors. E$\times$B magnetron or surface multipole configuration is the most popular. However, the properties of capacitively coupled rf plasma confined by axial static magnetic field have rarely been studied. With these background, the effect of magnetic field on the characteristics of capacitively coupled 13.56 MHz/40 KHz argon plasma was studied, Ion saturation current, electron temperature and plasma potential were measured by Langmuir probe and emissive probe. At low pressure region (~10 mTorr), ion current increases by a factor of 3-4 due to reduction of diffusion loss of charged particles to the wall. Electron temperature slightly increases with magnetic field for 13.56 MHz discharge. However, for 40 KHz discharge, electron temperature decreased from 1.8 eV to 0.8 eV with magnetic field. It was observed that the magnetic field induces large temporal variation of the plasma potential. Particle in cell simulation was performed to examine the behaviors of the space potential. Experimental and simulation results agreed qualitatively.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.3
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• pp.176-185
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• 2009

The realization and the performance of ICP source are strongly affected by its electrical impedance and the electric/magnetic field distribution. The ICP source impedance is determined by the antenna impedance and the plasma one. It is preferred to keep the imaginary impedance between -100 ohm to 100 ohm, since it should be avoided the high voltage formation on the antenna and abrupt impedance variation during the thin film process. The plasma uniformity is affected by the electric and magnetic field which is formed by the antenna current and voltage. The influence of azimuthal symmetry are shown by the electromagnetic simulation and the measurement result of plasma density. The radial uniformity can be controlled by locating the concentric antennas which have different diameters. The power distribution ratio and its control method are presented in the case of parallel antenna connections.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.210-210
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• 1999

그리드 전압을 +20V에서 -20V까지 변화시켜 줌을 이용해 확산 영역의 전자의 온도를 2-0.6eV까지 제어할 수 있었으며, 전자 밀도는 1010cm-3 - 1011cm-3, 플라즈마 전위는 3-25V까지 제어할 수 있었다. <그림1>은 실험결과이다. 그 외 전자의 온도는 입력 전력의 주파수 및 크기에는 거의 무관하나 압력에 반비례하였으며, 밀도는 전력의 크기에 비례하고, 압력에 반비례하나, 전력의 주파수에는 무관하였다. 그리드 전압이 20V에서 -20V로 변함에 따라 전자의 온도가 떨어져 높은 에너지를 가진 전자들이 줄어들게 되어 CF3+의 양은 많아지고 CF2+와 CF+의 양은 상대적으로 줄어들어 CF3+와 CF2+ 비는 4-18 CF3+와 CF+ 비는 2-5까지 변화하였으며, 변화모양은 전자 온도에 크게 의존하였다. <그림2>는 결과를 나타낸 것이다. 그 외 CF3+ / CF2+ 와 CF3+ / CF+는 입력 전력의 크기에 반비례하며, 압력, 가스 주입량에 따라서도 이온들의 분포 변하였다. 그러나 입력 전력의 주파수와는 무관하였다. Appearance mass spectrometry를 이용한 결과 CF, CF 중성종의 분포도 그리드 전압에 따라 변하여 그리드 전압이 높은 경우 더 많이 존재하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.136-136
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• 2010

일반적인 플라즈마의 밀도측정에는 랑뮤어(Langmuir)탐침법이 보편적으로 사용되고 있다. 그러나 LCD(Liquid Crystal Display)나 PDP(Plasma Display Panel) 등 미세 방전 플라즈마는 이러한 방법으로는 측정이 너무 어려워서 잘 사용되지 않고 있다. 그래서 이러한 경우 간접측정 방법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 알려진 간접 측정방법과는 다른 방식인 spectrum analyzer를 사용하여 측정해 보았다. LCD에서 사용되는 BLU(Back Light Unit)lamp와 PDP panel을 각각 측정하여 기존의 간접측정 방법의 결과와 비교해 보았다.