• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.501-505
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• 2017

반도체에 대한 수요가 늘어남에 따라 반도체 칩 생산을 위한 웨이퍼 공정 및 평판 디스플레이 제조 공정에서 수백~수십 나노 단위 크기의 트랜지스터, 커패시터 등의 회로소자 제조를 요구하고 있다. 이에 따라 반도체 공정의 미세화가 10nm 이하까지 다다랐고 이로 인해 수율과 신뢰성 측면에서 파티클, 금속입자, 잔류이온 등 진공챔버 내부의 오염원 제거 중요성이 점점 증가하고 있다. 이러한 오염원 제거를 위해서 과거에는 진공 챔버를 개방하여 액상물질로 주기적인 세정을 하였으나 2000년대 초반부터 생산성 향상을 위해 진공 상태에서 건식 세정하는 원격 플라즈마 발생장치(Remote Plasma Generator, RPG)를 개발하여 공정에 적용 해 왔다. 건식 세정을 위해서 화학적 반응성이 높은 고밀도의 라디칼이 필요하고 이를 위해 플라즈마를 이용하여 라디칼을 생성한다. RPG는 안테나 형태의 기존 유도 결합 플라즈마 (Inductively Coupled Plasma, ICP) 방식에 자성코어(Ferrite Core)를 추가함으로써 고밀도 플라즈마 생성이 가능하다. 본 세션에서는 이러한 건식세정과 관련된 플라즈마 기술 소개, 플라즈마 발생장치의 종류 및 효과적인 건식 세정을 위한 원격 플라즈마 발생장치를 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.192.1-192.1
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• 2016

최근 들어, 열악한 실내 공기 환경과 미세 먼지의 유입으로 아토피 피부염, 알레르기성 비염 및 천식 등의 감염성 질환이 증가하고 있다. 따라서, 공기 중 병원균(Airborne pathogens)을 친환경적으로 제거하는 기술이 요구되고 있는 추세이다. 본 연구에서 제안하는 시스템은 물을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 시스템이다. 기존 플라즈마를 이용한 공기 정화 장치는 공기를 사용하여 플라즈마를 발생시키므로 오존과 같은 인체에 유해한 물질들이 발생되는 문제점이 있다. 하지만, 본 연구에서는 물을 사용하여 플라즈마를 발생시키므로 활성 라디칼들이 포함된 물을 미스트 형태로 분사하여 인체에 무해하며, 대기 중 병원균 살균이 가능한 장점이 있다. 물 플라즈마 젯 분사장치는 전원 공급 장치, 플라즈마 전극 그리고 플라즈마 노즐로 이루어져 있으며 주입되는 물을 기반으로 플라즈마를 발생시킨다. 장치의 특성을 분석하기 위하여, 오실로스코프로 전압 및 전류를 측정하였고 적정법을 이용하여 생성되는 활성 라디칼들의 농도를 측정하였다. 또한 살균 능력을 평가하기 위하여 병원균 중 대표적으로 대장균을 배양하여 살균 실험을 수행하였으며, 결과적으로 90% 이상의 대장균이 사멸하는 것을 확인하였다.

• KIPE Magazine
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• v.18 no.3
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• pp.29-33
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• 2013

플라즈마는 전기적 성질을 띤 유체와 유사하며, 외부의 전기적 자극에 대해 스스로 답을 찾아 반응하는 살아있는 무생물과 같은 존재이다. 때문에 원하는 종류의 플라즈마를 생성하고 잘 이용하기 위해서는 플라즈마에 관한 기초적인 이해가 필요하다. 이러한 플라즈마 기초에 관한 이해와 더불어 플라즈마의 생성과 유지에 필수적인 전원 장치에 관한 이해가 곁들여 지면 플라즈마를 이용할 때에 최소의 시행착오로 원하는 목적을 달성할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.211-212
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• 2011

플라즈마를 제어하기 위해서는 플라즈마의 온도, 밀도, 에너지 분포등과 같은 플라즈마의 특성을 정확히 측정할 수 있어야한다. 핵융합발전에서는 플라즈마를 발생하기 위하여 플라즈마의 온도, 밀도 등 각종 변수들을 시공간적으로 계측, 분석할 수 있는 진달설비를 사용하고 있으며, 정확한 플라즈마 제어와 측정을 위한 새로운 진단기술을 개발하고 있다. 그리고 중요한 변수중에 하나인 플라즈마 이온온도를 측정하기 위해 중성입자 검출법이 잘 알려져 있다. 이 실험은 수소 중성입자가 토카막 내부의 플라즈마 이온과 충돌하면서 생성된 고속 중성입자의 에너지를 분석하는 실험이다. 본 연구의 실험방법은 수소 중성입자를 이온빔 장치에서 이온화 시킨 후 자체 제작한 가속기를 통하여 가속시켜 에너지 특성을 분석을 하는 것이다. 본 연구의 실험장치로 에너지 교정용 100 keV 이온빔 소스를 제작 하였고 이온빔 장치 내부에 수소기체를 주입하고 기체방전을 일으켜 플라즈마를 발생시켰다. 이온빔 외부에는 팬을 설치하고 전도성이 강한 물 대신 전도성이 약한 오일을 사용하여 냉각 하였다. 이온빔 장치와 결합될 이온 가속장치는 지름 300 mm, 두께 2 mm의 원형 구리판을 여러층으로 쌓아 전극으로 제작하였고 전극과 전극 사이에서 코로나 방전과 스파크를 방지하기 위해 전극 둘레에 코로나링을 설치 하였다. 또한 전극 사이마다 1G${\Omega}$의 저항을 설치한 후 고전압을 생성하여 이온 가속 효율을 증대시켰다. 진공시스템으로는 Alcatel사의 CFF100 터보분자 펌프와 우성진공사의 MVP24 진공로타리펌프를 결합하여 사용하였으며, 진공도측정은 Alcatel사의 ACS1000 장치를 사용하였다. 고진공후 고속 중성입자의 이온화와 에너지 측정을 위한 전하교환기를 설치하였다. 전하교환기로는 진공시스템을 별도로 설치하고 비용이 비교적 많이 드는 기체형 전하교환기 대신 소형화가 가능하고 유지보수가 좋은 고체형 전하교환기 제작하여 실험 하였다. 전하교환기에서 이온화된 고속 중성입자가 전기장이나 자장에 영향을 받았을때 에너지분포를 디텍터를 통해 측정하였다. 즉, 이온화된 중성입자의 에너지가 실리콘 다이오드를 통해 전압 펄스 신호로 변환되고 이차 증폭기를 통해 전압 펄스 신호들이 증폭한다. 에너지 측정을 위한 디텍터는 소형화가 가능하고 비용이 비교적 적게 드는 실리콘 다이오드를 설치하였다. 본 연구결과 중성입자 에너지 분석 장치가 실제 핵융합 장치의 플라즈마 이온온도와 특성 측정에 적용할 수 있으며, 앞으로 개발될 여러 형태의 응용 플라즈마 발생장치의 플라즈마 진단에 이용될 것으로 기대한다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.19 no.6
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• pp.1-9
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• 2015

This paper introduces a zero-dimensional modeling on the plasma generation in electrothermal gun operation. The plasma generator consists of alumina bore and aluminum electrodes which is electrically powered by outer pulse forming network and, traditionally, its numerical simulations have employed time-dependent one-dimensional governing equations. However, by assuming isothermal approximation along the bore and choked bore exit condition, present analysis simplifies the mass and energy equations into zero-dimensional approximation of plasma conditions coupled with mass ablation model and plasma property evaluation. The numerical results show good agreement with the corresponding one-dimensional computations and thus verify the present modeling approach.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.516-516
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• 2012

약한 자기장 (~20 G)이 인가된 유도 결합 플라즈마 장치는 고효율, 높은 균일도의 플라즈마를 생성할 수 있다. 그러므로 이 장치에 대한 변수 제어뿐만 아니라, 전자 싸이클로트론 공명(Electron cyclotron resonance) 현상에 의한 방전 특성에 대한 연구는 매우 중요하다. 그에 연관된 여러 연구가 있었지만, 대부분의 연구는 평판형 유도 결합 플라즈마에서 진행되었다. 그에 따라서, 본 연구는 솔레노이드 형태의 유도 결합 플라즈마 장치에서 플라즈마 변수에 대한 약한 자기장의 영향을 살펴보았다. 실험에 사용된 인가주파수는 13.56 MHz에서 27.12 MHz였으며, 다양한 압력과 전력에서 실험이 진행되었다. 이러한 솔레노이드 형태의 유도 결합 플라즈마에서의 플라즈마 변수는 국부적인 특성을 보였으며, 평판형 유도 결합 플라즈마와 비교/분석을 진행하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.41-41
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• 2010

상온에 준하는 저온의 플라즈마를 발생시키는 장치들이 개발되면서, 저온 플라즈마와 생체조직간의 상호작용에 대한 연구가 큰 관심을 끌고 있다. 플라즈마에서 발생되는 다량의 이온과 활성종, 그리고 UV 등이 박테리아나 세포들과 작용함으로 해서 암세포 사멸, 치아 미백, 박테리아 살균/멸균, 지혈등의 효과들이 나타나고 있으며, 이러한 효과들을 극대화할 수 있는 장치 개발과 플라즈마와 생체조직간의 상호작용 메카니즘을 규명하는 것이 중요한 이슈가 되고 있다. 나노 금입자를 암세포의 막단백질인 FAK의 항체와 결합시킨 중합체를 만들어서, 암세포 표면에 나노 금입자붙이고, 플라즈마를 조사했을 때, 나노 금입자가 부착되지 않았을 경우에 비해서, 5배이상 사멸률이 증가하였다.[1] 변색된 치아에 미백제의 주성분인 과산화수소를 도포하고, 10분간 플라즈마를 조사하게 되면, 과산화수소만 도포했을 때에 비해, 치아 표면의 색이 3배이상 밝아지는 것을 관찰할 수 있었다. 과산화수소를 플라즈마에 노출시켰을 때, 활성종인 OH의 생성이 2배이상 증가하였고, 플라즈마에 의한 OH 생성의 촉진이 치아 미백효과가 증대되는 주된 요인인 것으로 추측된다.[2] 플라즈마에서 발생되는 O, $O_3$와 같은 활성종들은 살균력이 뛰어나기 때문에, 저온 플라즈마를 의료기구의 소독/멸균에 응용할 가능성이 아주 크다. 대장균이나 구강 세균이 플라즈마 처리로 5분이내에 멸균되는 것을 확인하였고, 핸드피스와 같은 의료기구를 오염시켜서 멸균 테스트를 수행하고 있다.

• Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
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• 2003.12a
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• pp.26-30
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• 2003

안테나 내장형 유도결합 플라즈마를 마그네트론 스퍼터링 장치에 추가하고 플라즈마의 생성 조건을 제어함으로써 고품질의 박막을 증착할 수 있는 장치의 개발 연구를 수행하였다. 정확한 장치의 성능을 평가하고 앞으로의 개선점을 찾기 위하여 Langmuir probe, OES, RF impedance probe, QMS 등의 플라즈마 진단 도구들을 사용하여 기본 동작 특성 및 공정중 플라즈마의 전자 온도, 밀도, 방출 파장 분석을 통한 입자 상태 분석, 부하 임피던스와 시스템 임피던스 분석을 통한 파워 전달 특성을 평가하고 이에 따라서 장치의 구성 및 동작 조건을 변경 개선하였다. 실험 대상 박막계는 기본 물성 측정을 위한 Al, Ag, TiN, MgO, Si, $SiO_2$, 등이며 타겟의 크기는 2인치 직경의 원형, 12인치 원형, 5인치 * 25인치 사각형 3가지 이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.335-335
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• 2011

곰팡이에 의한 감염과 바이오 필름 형성이 우리 인간에게 매우 유해하다는 것은 익히 알려진 바이다. 일례로, 이는 우리가 먹는 음식을 오염시키고 치아를 상하게 하며 수도관을 부식시키고 또 우리 몸속에 집어넣는 의료기기에서 자라 심각한 질병을 유발시키는 등 여러가지 문제를 일으킨다. 곰팡이 감염과 바이오 필름 형성을 막기 위해 항생제 및 화학물질 등을 이용하는 방법들이 있으나 저항성이 증가된 균주의 출현, 환경오염 등의 문제점을 유발시키고 있다. 따라서 좀더 지속적이고 환경친화적인 기술개발이 요구되어지고 있다. 강한 살균력이 있다고 알려져 있는 대기압 플라즈마는 이러한 기술개발에 적용해볼 필요가 있다. 본 연구에서는 상온 대기압 플라즈마를 만들어 내는 여러 타입의 장치를 이용하여 곰팡이 살균과 이스트 바이오필름 형성 저해에 대한 조사를 하였고 플라즈마 처리에 따른 곰팡이 세포들의 세포학적 분자생물학적 영향에 대해 조사해 보았다. 대기압 상온 플라즈마 제트는 대기중에서 방안의 온도로 플라즈마가 생성되며 이를 페트리디쉬위에 접종된 이스트(Saccharomyces cerevisiae) 위 10 mm에서 조사한 결과 2분 이상의 처리를 했을 때 바이오 필름형성을 하지 못함을 보였고 곰팡이(Neurospora crassa)포자에 처리했을 때는 처리시간에 비례하여 발아하는 포자수가 감소하고 포자의 모양도 수축되는 것으로 관찰되었다. 대기압 플라즈마 제트는 대면적이 아닌 국부적 살균으로 살균력은 보이나 그 효율성이 낮아 이를 보완하기위해 DBD 형식의 플라즈마 장치를 만들었으며 이는 페트리디쉬의 모든 면을 동시에 조사할 수 있는 장점이 있다. 다만 제트와는 달리 플라즈마의 생성구간이 넓고 얇아 시료와 2~3 mm 간격을 띄우고 조사하였다. 제트와 마찬가지로 살균의 효과를 보였으며 기존의 단점을 극복하여 동시에 더 많은 면적을 조사 할 수 있게 되었다. 이를 통해 플라즈마의 살균능력을 직접 확인하였고 앞으로 더 많은 실험과 연구를 통해 일련의 과정들에 대한 원인을 규명하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.191-191
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• 2000

마이크로파 절연파괴(breakdown) 및 ECR 플라즈마를 발생시키기 위해 2.45 GHz 마그네트론을 사용하여 간편한 마이크로파 발생장치를 제작하였다. 이 장치는 KAIST-토카막에서 고온 플라즈마를 발생시킬 때 재현성이 좋은 플라즈마를 얻기 위해서 전 이온화하는데 이용된다. 장치에 사용한 마그네트론은 LG 전자의 2M213이고 출력 500W, 주파수 2.45GHz이며, 가정용 전자오븐에 사용된다. 기존의 가정용 마그네트론은 음극(cathode)과 양극(anode)사이에 걸리는 고전압이 60Hz의 주기를 갖기 때문에 약 16ms 마다 8ms동안만 주기적으로 초고주파를 발생한다. 이 마그네트론을 사용하여 연속적으로 발생되는 마이크로파를 얻기 위해서 음극과 양극사이에 개량된 회로로 리플전압이 작은 DC 고전압(5kV, 1A)을 인가하였다. 본 연구에서는 주기적으로 생성.소멸하는 ECR 프라즈마와 연속적인 ECR 플라즈마를 발생시켜 랑뮈어탐침과 광증배관(PMT)을 이용한 H$\alpha$ 방출(emission)을 측정하여 마이크로파 발생장치의 특성을 조사하였다.