• 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.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.5 no.1
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• pp.71-80
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• 1992

CdS박막을 5*$10^{-7}$Torr의 초기 진공하에서 CdS source 온도를 800~1100.deg.C로 하고 기판 온도를 100~200.deg.C로 하여 corning 7059 glass 기판위에 0.6~1.2.mu.m의 두께로 진공증착 방법으로 제조하였다. CdS soruce 온도와 기판온도가 증착된 CdS 박막의 미세구조와 결정구조 및 전기적, 광학적 성질에 미치는 영향을 알아 보았다. 기판을 가열하지 않은 경우는 source 온도가 증가할수록 전기비저항과 광투과도가 낮게 나타났다. Source 온도를 1100.deg.C로 고정하였을 경우 기판의 온도에 따라 전기비저항값과 광투과도값은 증가하였으며 optical band gap도 증가하였다. Soruce 온도가 1100.deg.C이고 기판온도가 190.deg.C일때 전기비저항값은 2*$10^{6}$ohm-cm였고 광투과도는 band gap 이상의 파장에서 80% 이상의 값을 가졌다. 증착된 CdS박막의 결정구조는 모두 hexagonal structure를 가지며 source 온도가 낮을수록 기판온도가 높을수록 C축으로 방향성있게 성장하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.1
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• pp.44-48
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• 2009

The effect of temperature gradient between the substrate and ambient gas on the structural characteristics of GaN nanorods grown on r-plane sapphire substrates by hydride vapor phase epitaxy was investigated. The density, diameter, and length strongly depended on the tempearture gradient. In addition, the cross-sectional shape of the nanorrods at the end of growth was found to be more dependedent on the temperature of a substrate itself than the temperature gradient.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.463-463
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• 2010

고휘도 고효율 백색 LED (lighting emitting diode)가 차세대 조명광원으로 급부상하고 있다. 백색 LED를 생산하기 위한 공정에서 MOCVD (유기금속화학증착)장비를 이용한 Epi wafer공정은 에피층과 기판의 격자상수 차이와 열팽창계수차이로 인하여 생성되는 에피결함의 제거를 위하여 기판과 GaN 박막층 사이에 완충작용을 해줄 수 있는 버퍼층 (Buffer layer)을 만들고 그 위에 InGaN/GaN MQW (Multi Quantum Well)공정을 하여 고휘도 고효율 백색 LED를 구현할 수 있다. 이 공정에서 기판의 온도가 불균일해지면 wafer 파장 균일도가 나빠지므로 백색 LED의 yield가 떨어진다. 균일한 기판 온도를 갖기 위한 조건으로 기판과 induction heater의 간격, 가스의 흐름, 기판의 회전, 유도가열코일의 디자인 등이 장비의 설계 요소이다. 코일에 교류전류를 흘려주면 이 코일 안 또는 근처에 있는 도전체에 와전류가 유도되어 가열되는 유도가열 방식은 가열 효율이 높아 경제적이고, 온도에 대한 신속한 응답성으로 인하여 열 손실을 줄일 수 있으며, 출력 온도 제어의 용이성 및 배출 가스 등의 오염 없다는 장점이 있다. 본 연구에서는 유도가열방식의 induction heater를 이용하여 회전에 의한 기판의 온도 균일도 측정을 하였다. 기초 실험으로 저항 가열 히터를 통하여 대류에 의한 온도 균일도를 평가하였다. 그 결과 gap이 3 mm일 때, 평균 온도 $166.5^{\circ}C$ 에서 불균일도 6.5 %를 얻었으며 이를 바탕으로 induction heater와 graphite susceptor의 간격이 3 mm일 때, 회전에 의한 온도 균일도를 측정을 하였다. 가열원은 induction heater (viewtong, VT-180C2)를 사용하였고, 가열된 graphite 표면의 온도를 2차원적으로 평가하기 위하여 적외선 열화상 카메라(Fluke, Ti-10)을 이용하여 온도를 측정하였다. 기판을 회전하면서 표면 온도의 평균과 표준 편차를 측정한 결과 2.5 RPM일 때 평균온도 $163^{\circ}C$ 에서 가장 좋은 5.5 %의 불균일도를 확인할 수 있었고, 이를 상용화 전산 유체 역학 코드인 CFD-ACE+의 모델링 결과와 비교 분석 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.115-115
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• 2010

고휘도 고효율 백색 LED (lighting emitting diode)가 차세대 조명광원으로 급부상하고 있다. 백색 LED를 생산하기 위한 공정에서 MOCVD (유기금속화학증착)장비를 이용한 에피웨이퍼공정은 에피층과 기판의 격자상수 차이와 열팽창계수차이로 인하여 생성되는 에피결함의 문제로 기판과 GaN 박막층 사이에 완충작용을 해줄 수 있는 버퍼층 (Buffer layer)을 만든다. 그 위에 InGaN/GaN MQW (Multi Quantum Well)공정을 하여 고휘도 고효율 백색 LED를 구현 할 수 있다. 이 공정에서 기판의 온도가 불균일해지면 wafer 파장 균일도가 나빠지므로 백색 LED의 yield가 떨어진다. 균일한 기판 온도를 갖기 위한 조건으로 기판과 induction heater의 간격, 가스의 흐름, 기판의 회전, 유도가열코일의 디자인 등이 장비의 설계 요소이다. 본 연구에서는 유도가열방식의 유도가열히터를 이용하여 기판과 히터의 간격에 차이에 따른 기판 균일도 측정했고, 회전에 의한 기판의 온도분포와 자기장분포의 실험적 결과를 상용화 유체역학 코드인 CFD-ACE+의 모델링 결과와 비교 했다. 또한 가스의 inlet위치에 따른 기판의 온도 균일도를 측정하였다. 본 연구에서 사용된 가열원은 유도가열히터 (Viewtong, VT-180C2)를 사용했고, 가열된 흑연판 표면의 온도를 2차원적으로 평가하기 위하여 적외선 열화상 카메라 (Fluke, Ti-10)를 이용하여 온도를 측정했다. 와전류에 의한 흑연판의 가열 현상을 누출 전계의 분포로 확인하기 위하여 Tektronix사의 A6302 probe와 TM502A amplifier를 사용했다. 흑연판 위에 1 cm2 간격으로 211곳에서 유도 전류를 측정했다. 유도전류는 벡터양이므로 $E{\theta}$를 측정했으며, 이때의 측정 방향은 흑연판의 원주방향이다. 또한 자기장에 의한 유도전류의 분포를 확인하기 위하여 KANETEC사의 TM-501을 이용하여 흑연판 중심으로부터 10 mm 간격으로 자기장을 측정 했다. 저항 가열 히터를 통하여 대류에 의한 온도 균일도를 평가한 결과 gap이 3 mm일때, 평균 온도 $166.5^{\circ}C$에서 불균일도 6.5%를 얻었으며, 회전에 의한 온도 균일도 측정 결과는 2.5 RPM일 때 평균온도 $163^{\circ}C$에서 5.5%의 불균일도를 확인했다. 또한 CFD-ACE+를 이용한 모델링 결과 자기장의 분포는 중심이 높은 분포를 나타냄을 확인했고, 기판의 온도분포는 중심으로부터 55 mm되는 곳에서 300 W/m3로 가장 높은 분포를 나타냈다. 가스 inlet 위치를 흑연판 중심으로 수직, 수평 방향으로 흘려주었을 때의 불균일도는 각각 10.5%, 8.0%로 수평 방향으로 가스를 흘려주었을 때 2.5% 온도 균일도 향상을 확인했다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.251-251
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• 2012

다양한 금속기판 위에 탄소나노튜브(CNT)를 직접성장 시키는 경우, 플라즈마를 이용한 기판 전처리가 CNT의 저온 합성 및 합성수율 향상에 미치는 영향을 살펴보았다. 합성용 금속기판으로는 SUS316L, Inconel, Invar, Hastelloy 등 Ni계 합금을 이용하였다. 전처리 시 플라즈마의 인가전력 및 기판온도의 증가에 따라 기판 표면조도의 증가를 확인하였고, 그에 따른 합성온도 저하 및 합성수율 증대 결과를 얻었다. 기판 열처리를 부가적으로 실시한 경우, 기판 열처리 온도 또한 합성수율에 영향을 미침을 알 수 있었으며, 특히, 인코넬 기판의 경우, 열처리 후 플라즈마 전처리를 실시한 기판에서 합성수율이 크게 향상되는 것을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.215-215
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• 2010

평판디스플레이 산업의 성장에 따른 ITO 타겟의 수요가 급증하고 있는 것에 반해 고가의 인듐자원은 그 매장량이 매우 적어 고갈 위기에 처해 있다. 따라서 인듐을 절감하는 투명전극 연구가 활발히 진행되어 오고 있다. 본 연구에서는 IZTO($In_2O_3$:ZnO:$SnO_2$=80:10:10 wt.%)의 In량을 절감한 조성의 타겟을 제조하였다. 그리고 유리기판 위에 IZTO 박막을 펄스 DC 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 기판의 온도를 변화시키며 증착하였다. 기판 온도의 변화는 플렉시블디스플레이 소자에 응용이 가능한 $RT{\sim}200^{\circ}C$ 범위에서 제어하였으며, 증착한 박막은 전기적, 광학적 및 구조적 특성 등을 조사하였다. 유리기판 위에 성장된 IZTO 박막은 기판의 온도가 증가함에 따라 전기적 특성이 향상되었지만 $200^{\circ}C$ 이상에서 결정화가 되어 전기적 특성이 급격히 떨어지는 것을 알 수 있었다. 기판 온도 $150^{\circ}C$에서 비저항은 $3.87{\times}10^{-4}\;({\Omega}{\cdot}cm)$로 가장 낮게 나타났고, 이동도는 $42.11(cm^{-2}/Vs)$, 캐리어 농도는 $3.82{\times}10^{20}(cm^{-3})$를 나타내어 가장 우수한 전기적 특성을 보였다. 박막의 투과율을 측정한 결과 평균 85% (400nm~800nm)이상의 우수한 광학적 특성을 보였다. 또한 이 IZTO 박막을 이용하여 OLED 소자를 제작하여 그 특성을 조사하였다. 조사 결과 IZTO 박막은 인듐 절감효과와 $150^{\circ}C$ 미만의 공정온도 확보로 플렉시블 디스플레이에 적용이 가능한 투명전극 물질로 가능성을 보여주었다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.31 no.6
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• pp.624-629
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• 2020

For more effective temperature control of atmospheric plasma sprayed (APS) zirconia thermal barrier coating, understanding of the parameters, which influence the substrate temperature, is essential and also more numerical results based on the experimental data are required. This study aims to investigate the substrate temperature control during an APS process. The APS process deals with air-cooled systems, plasma-gas flow, powder feed rate, robot velocity, and substrate effect on the substrate surface temperature control during the process. This systematic approach will help to handle the temperature control, and thus lead to better coating quality.

• Korean Journal of Crystallography
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• v.6 no.1
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• pp.14-26
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• 1995

The growth mechanism of diamond thin films, deposited by Hot Filament CVD, was investigated through observation of changes in their surface morphology as a function of the substance temperature and deposition time. Amorphous carbon or DLC thin films were deposited at low substrate temperature. Diamond films consisting of square-shaped particles, whose surfaces are (100) planes, were deposited at an intermedate temperature. At high substrate temperatures, diamond films consisting of the particles showing both (100) and (111) plane were deposited. The (100) proferred orientation of the diamond films are believed to be due to a relatively high supersaturation during deposition, and the growth condition for the diamond films having (100) preferred orientation can be applied to the single crystal growth since no twins are generated on the (100) plane. The grain size of the diamond films did not change with increasing temperature and its increasing rate with increasing deposition time was the same irrespective of the substrate temperature. However, the nucleation density increased with substrate temperature and its increasing rate with deposition time was much higher for the films deposited at higher substrate temperature.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.10a
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• pp.116-117
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• 2009

식각 공정변화 즉 상부 ICP 파워, 반응기 압력, 실리콘 기판 온도변화에 따른 실리콘 딥 비어 (deep via) 의 형상 변화 메커니즘을 연구하였다. 메커니즘을 연구하기 위해 $SF_6/O_2$ 플라즈마에 노출된 실리콘 기판의 공정변화에 따른 표면 온도변화를 실시간으로 측정하여 플라즈마 내 positive ions의 거동을 분석하였다. 실리콘 기판의 표면온도를 상승시키는 주된 요인은 positive ions임을 확인할 수 있었으며 이는 기판에 적용된 negative voltage로 인하여 나타난 이온포격이 그 원인임을 알 수 있었다. 상대적으로 radical은 실리콘 표면온도 상승에 큰 역할을 하지 못하였다. 기판 표면온도가 상승 할수록 실리콘 딥 비어 구조에 undercut, local bowing과 같은 측벽 식각이 활성화됨을 확인할 수 있었으며 이는 기판에 들어오는 positive ions가 측벽식각을 유도하는 것으로 해석할 수 있었다.