• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.89-89
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• 2000

AlN 박막은 Al과 N원자의 부분적 이온결합 특성을 가진 공유결합을 한 육방정계의 wurtzite 경정구조의 화합물 반도체로서, III-V족 반도체 중 가장 큰 에너지 갭(6.2 eV), 결정 구조적 이방성, 화학 양론적 결합구조, 높은 탄성종과 전달속도(약 10$\times$106 m/s)와 높은 열전도도, 고온 안정성, 가시광성.적외선 영역에서의 좋은 투과성과 높은 굴절률, 상온 대기압에서의 유일하게 안정적인 특성을 가지고 있어, 절연재료, 내열재료, 저주파 영역 센서의 압전 트랜스듀서, 광전소자, 탄성파 소자 및 내환경 소자, MIS소자 등으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 BAW 공진기의 활용을 목적으로 반응성 마그네트론 스퍼터링 방법으로 AIN 압전박막을 제작하여, 증착 조건-질소 농도, 고주파 출력, 전체 스퍼터링 압력, 기판 온도-에 대한 박막의 특성을 조사하였다. AlN 박막의 c축 우선 방위 결정성 및 낮은 투과성, 적당한 굴절률의 특성이 BAW 공진기의 활용을 위한 요건이므로, 각각의 증착 조건하에 제작된 박막은 XRD의 $\theta$/2$\theta$ 스캔 회절상에 의한 결정성의 분석과 우선 성장 결정면의 rocking curve 및 XRD로 측정한 FWHM과 표준 편차로 결정성의 배열성과 소자 응용가능성을 조사하였다. 박막의 표면.단면 미세 구조 및 평활도는 SEM으로 관찰하였으며, Al-N 결합 상태는 XPS와 FT-IR로 분석 조사하였다. 제작된 AlN 박막의 결정성 분석 결과, c축 우선 방위 성장을 위한 스퍼터링 압력에 대한 임계 질소 농도와 임계 스퍼터링 압력이 관찰되었다. 전체 스퍼터링 압력이 6~8 mTorr의 범위에서 나타난 최소 임계질소 농도는 10%, 최대 임계 질소 농도는 60%이며, 4 m Torr 이하 10 m Torr 이상의 전체 스퍼터링 압력에서 박막의 우선 방위성장이 제재된다. 이는 AlN 박막이 형성에 관여하는 질소 이온 양의 충분한 형성에 필요로 하는 질소 가스의 유입량에 따른 것으로 판단된다. AlN 박막의 c축 결정면인 (002) 결정면의 성장을 유도하며 다른 방향으로의 성장을 제어하여 소자 활용에 유용한 박막을 제작하기 위한 고주파 출력은 300W 정도가 적당하며, 기판을 가열하지 않았을 때 낮은 투과도를 나타낸다. 본 연구에 의한 BAW 공진기 활용을 위한 AlN 압전박막의 제작을 위한 최적 증착 조건은 기판의 가열 없이 6~8 mTorr의 전체 스퍼터링 압력에 20~25%의 질소종도, 300W의 고주파 출력이다. 최적 조건에서의 AlN 박막은 약 0.19$^{\circ}$의 FWHM과 약 0.08$^{\circ}$의 표준편차를 가지며, 균일하고 조밀한 표면 미세구조와 주상정 구조의 측면구조, 파장에 대한 약 2.0의 굴절률, 낮은 투과도와 화학 양론적 구조를 가지는 우수한 박막이 형성되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.455.2-455.2
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• 2014

폴리머 애자는 기존 사기 재질 애자에 제조비용과 설치비용이 저렴하며 훌륭한 내구성과 경량화에 따른 취급의 편의성으로 최근 기존 애자를 대체하기 위한 연구와 실증이 활발하다. 그러나 폴리머 애자는 재질의 한계로 인해 유증에 따른 오염에 취약한 단점을 가져 터널내부와 전기철도차량에 사용하는 것에 있어 한계를 가진다. 폴리머 애자의 활용성을 높이기 위해 본 연구에서는 폴리머 애자의 표면에 초친수 코팅을 하여 애자 표면을 개선하는 연구를 진행하였다. 초친수 박막은 제작된 4인치 타겟을 사용하여 RF 마그네트론 스퍼터링 방식으로 폴리머 애자 표면에 코팅하였고, 제작된 시편은 접착력과 접촉각 측정 등의 특성분석을 수행하였다. 초친수 코팅은 폴리머 애자 표면에 흡착된 유증오염물질을 약간의 수분반응으로 손쉽게 제거하는 성능을 나타내었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.144-144
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• 2012

스퍼터링 기술은 타겟 사용 효율 및 증착률 향상 개념에서의 소스 특성향상과, 증착 기판으로 이동하는 스퍼터링 입자량 및 이온화율 제어를 통한 코팅 박막의 특성향상 등 크게 두 축을 중심으로 발전되어 왔다. 특히 소스 특성 향상 관점에서 고진공에서의 스퍼터링 기술, 듀얼 마그네크론 스퍼터링 및 무빙 마그네트론 스퍼터링 기술 및 원통형 스퍼터링 기술이 개발되어왔으며, 코팅 박막의 특성 향상과 관련하여서는 스퍼터링 방전 내 플라즈마의 밀도의 증대 및 기판 입사 입자의 에너지 제어를 통한 박막의 치밀도 향상 연구가 많이 이루어져, UBM 또는 ICP 결합 스퍼터링 및 Arc-스퍼터링 혼합공정이 연구되어 왔다. 박막 증착에서 박막의 물성을 조절하는 주요인자는, 기판에 입사하는 입자의 에너지로, 그 조절 범위가 좁고 넓음에 따라 활용 가능한 코팅 공정의 window가 설정된다. 지난 15년간 증착박막의 물성 향상을 위하여 스퍼터링 소스의 제어 관점이 아닌 전원적 관점에서 스퍼터된 입자의 에너지 제어를 MF(kHz), Pulse 전원 사용을 통해 이루어져 왔고, 특히 High Impulse Pulse를 이용한 HiPIMS 기법이 연구개발과 시장의 이해가 잘 어울려져 많은 발전을 이루고 있다. HiPIMS 공정은 박막의 물성을 제어하는 관점을 스퍼터링에 사용되는 보조 가스인 Ar 이온에 의존하지 않고, 직접 스퍼터된 입자의 이온화를 증대시키고, 이 이온화된 입자를 활용하여 증착 박막의 치밀성 및 반응성을 증대시켜, 박막특성을 제어하는 기술이다. HiPIMS의 경우, 초기 개발 당시에는 고에너지, 고이온화의 금속 이온을 대량 생성할 수 있다는 이론적 배경에서 연구되었다. 그러나 연구 개발이 진행되면서, 박막의 물성과 증착률 등 상반된 특성이 나타나면서 이에 대한 전원장치의 개량이나 스퍼터링 소스의 개선 등 다양한 개발 연구들이 요구되고 있다. 재료연구소에서는 스퍼터링 기술에서 가장 문제가 되고 있는 타겟 사용효율화 관점 및 스퍼트된 입자의 이온화률 증대에 대한 두 가지 문제를 동시에 해결할 수 있는 방안으로 고밀도 플라즈마를 이용한 스퍼터링 기술을 개발하고 있다. 본 발표에서는 이러한 HiPIMS의 연구 개발 동향과 고밀도 플라즈마를 이용한 스퍼터링 기술에 대한 연구 동향을 발표하고자 한다.

• 한국재료학회지
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• 제7권6호
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• pp.510-516
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• 1997

반응성RF 마그네트론 스퍼터링 법으로 상온에서 c-축으로 우선 배향된 AIN 박막을 여러 기판 위에 증착하였다. SiO$_{2}$/Si, Si$_{3}$N $_{4}$Si, Si(100), Si(111)그리고 $\alpha$-AI$_{2}$O$_{3}$(0001) 기판에서 AIN(0002)로킹커브 피크의 표준편차는 각각 2.6˚, 3.1˚2.6˚, 2.5˚ 그리고 2.1˚ 의 값을 나타내었다. $\alpha$-AI$_{2}$O$_{3}$(0001) 기판에 증착된 AIN박막은 epitaxial 성장을 나타내었다. Si기판에 증착된 AIN박막에서 측정된 비저항과 1MHz 주파수에서 측정된 유전상수의 값은 각각 $10^{11}$Ωcm와 9.5였다. IDT/AIN/$\alpha$-AI$_{2}$O$_{3}$(0001)구저를 갖는 지연선 소자의 표면 탄성과 특성을 측정하였다. 상 속도, 전기기계 결합계수 그리고 전파손실은 H/λ가 0.17-0.5 범위에서 각각 5448-5640m/s, 0.13-0.17% 그리고 0.41-0.64dB/λ의 값을 나타내었다.다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권1호
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• pp.59-66
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• 2005

[ $TiO_2$ ]박막은 DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 다양한 스퍼터링 파라미터(전력 $0.6{\sim}5.2\;kw$, 기판온도 실온${\sim}350^{\circ}C$, 산소량 $0{\sim}50\;sccm$($O_2+Ar$ 90 sccm, 압력은 약 1 mtorr))를 통하여 증착되었다. TiO-N박막도 가스의 유량비를 제외하고는 $TiO_2$박막과 같은 스퍼터링 조건하에서 증착되었다. 이러한 스퍼터링 파라미터에서 증착된 박막의 전기적 특성을 분석하기 위하여 시트저항을 측정하였고, 박막의 두께(${\alpha}$-step), 표면 거칠기(AFM), 형성 조직(FE-SEM, XRD)을 분석하여 최적 스퍼터링 파라미터를 도출하였다. 최적 스퍼터링 파라미터에서 제조된($TiO_2$, TiO-N)박막을 이용하여 광활성도를 평가하기 위하여 VOCs물질 중 toluene, 반응성 염료인 Suncion Yellow를 대상 물질로 선정하여 적용성 연구를 수행하였다. 실험에서 광촉매 박막은 적용물질에 대해서 광활성을 양호하게 보였으며, 특히 TiO-N광촉매 박막은 가시광 영역에서도 최대 33%의 톨루엔(5 ppm) 제거 효율을 나타내었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.833-841
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• 1998

ZnO thin films on glass substrate were deposited by on RF mangetron reaction sputter with various grgon/oxygen gas ratios and sbustrate temperatures. Crystallinities, surface morphologies, chemical compositions, and electrical properties of the films were investigated by XRD, AFM, XPS, RBS, and electrometer(keithley 617). All films showed a strong perferred orientation along the x-axis on glass substrate, and the chemical stoichiometry of Zn/)=1/1.0 was obtained at Ar/$O_2$ =50/50. Surface roughness and resistivity depended on the argon/oxygen gas ratio. The minimum surface roughness of 20$\AA$ and maximum resistivity of $10^8$ $\Omega$ cm were achieved at Ar/$O_2$=10/90.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.98.1-98.1
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• 2016

PTFE (Polytetrafluoroethylene) 는 벌크 형태는 물론 박막으로도 독특한 특성을 나타내는 물질이다. 매우 낮은 마찰계수, 발수표면특성, 화학적 비반응성은 다양한 방면의 적용이 가능하게 한다. 두께 $1-2{\mu}m$ 이나 50 nm 이하의 박막의 형태로서 발수 특성은 스퍼터링 조건에 따라서는 벌크 PTFE의 특성보다 뛰어나다. 순수한 PTFE 타겟을 사용하여 얇은 PTFE 막 증착을 위해 RF (radio-frequency) 스퍼터링을 하였다. 스퍼터 타겟 건 파워, 공정 압력, 그리고 기판 스테이지와 Si wafer 나 다양한 시편에 인가되는 RF 바이어스 (bias) 등과 같은 스퍼터링 변수의 변화가 가능하다. 공정 변수에 따라서 RF 스퍼터링에 의한 순수한 PTFE 박막과 바이어스가 인가된 유사 PTFE 박막을 비교하여 탐구하였다. 스퍼터링에 의한 PTFE 코팅은 접촉각이 100도 또는 그이상의 초발수성을 나타내는 장점을 갖고 있고, 90% 이상의 높은 투과도를 나타낸다. PTFE 타겟을 사용한 종래의 일반적인 스퍼터링에 의하여, 일예로 실리콘 웨이퍼상에 증착된 코팅막은 낮은 경도와 기판과의 밀착력이 좋지 않은 문제를 갖고 있다. 높은 에너지 환경에서 만들어진 PTFE 코팅은 기존의 스퍼터링 방식으로 만들어진 코팅에 비해 다른 특성을 나타낸다. PTFE 막의 경도와 밀착력을 높이고자 bias를 인가한 RF 스퍼터링을 시도하였다. 코팅 접촉각, 투과도, 나노인덴터에 의한 경도, 그리고 스크래치 테스트에 의한 코팅막의 밀착력을 살펴보았다. PTFE 폴리머 타겟을 사용한 RF 스퍼터링으로 만들어진 고경도 PTFE 유사 코팅의 경도 변화 기구를 고찰하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.389-389
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• 2008

나노-스피어 리소그래피는 기존 리소그래피 방법에 비해 나노 크기의 패턴을 저비용에 공정이 간단하고, 대면적 패터닝이 가능하다는 장점이 있다. 본 논문에서는 나노-스피어 리소그래피 공정을 이용하여 실리콘 기판 위에 2차원 광자결정 구조를 제작하였다. 실리콘 기판 위에 직경이 500 nm 인 폴리스티렌 나노-스피어를 스핀 코팅 방법으로 단일막을 형성하였다. 스핀코팅 조건은 스핀속도와 시간을 조절하여 1단계는 400 rpm에서 10초, 2단계는 800 rpm에서 120초, 3 단계는 1400 rpm 에서 10초로 공정하였다. 그리고 산소 플라즈마를 이용한 반응성 이온 식각공정으로 폴리스티렌 나노-스피어의 크기를 조절할 수 있었으며, 이때 실리콘 기판 위에 형성된 다양한 크기의 폴리스티렌 나노-스피어 단일막은 금속막 증착시 마스크의 역할을 하게 된다. 금속막의 증착은 RF 마그네트론 스퍼터링 시스템을 이용하였으며, 공정 조건은 RF power를 100W, 공정 압력을 5 mTorr, Ar 유량을 10sccm으로 하였다. 스퍼터링 공정 후 폴리스티렌 나노-스피어를 제거함으로써 2 차원 광자결정 구조를 제작할 수 있었다. 실험 결과 단일막으로 형성된 폴리스티렌 나노-스피어의 크기를 조절함으로써 다양한 2차원 광자결정 구조 제작이 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.213-213
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• 1999

현재 LCD용 기판재료는 ITO/glass를 전극으로 사용하고 있다. 그러나 유리기판은 무겁고 깨지기 쉽기 때문에 사용상 곤란한 점이 많다. 최근 flexible하고 가공성 및 생산성이 우수한 플라스틱한 ITO를 성막하여 EL용, Touch panel, plastic LCD용 사용하려는 시도로, roll-to-roll 연속 스퍼터링에 의한 ITO성막공정에 대한 연구가 최근 활발하게 이루어지고 있다. 폴리머는 유리에 비해 Tg 온도가 낮고, 기판으로부터의 수분 및 여러 종류의 가스방출이 심하기 때문에 유리와는 달리 ITO막의 제조에 있어 큰 차이점이 있다. 따라서, 폴리머에 반응성 스퍼터링을 하기 위해서는 표면처리가 중요한 변수가 되며, roll to roll sputter로 ITO 필름을 얻기 위해서는 폭과 길이 방향으로 균일한 막을 얻는 것이 중요하다. 두께 75$\mu\textrm{m}$, 폭 190mm, 길이 400m로 권취된 광학용 Polyethylene terephthalate(PET:Tg:8$0^{\circ}C$)위에 In-10%Sn의 합금타겟과 Unipolar pulsed DC power supply를 사용하여 반응성 마그네트론 스퍼터링 방법으로 0.2m/min의 속도로 연속 스퍼터링 하였다. PET를 Ar/O2 혼합가스로 플라즈마 전처리를 한 후, AFM, XPS를 이용하여 효과를 분석을 하였고, 성막전에 가스방출을 막기 위해 TiO를 코팅하였다. Pilot 연속 생산공정에서 재현성을 위해 PEM(Plasma Emission Monitor)의 optical emission spectroscopy를 이용, 금속과 산화물의 천이구역에서 sprtter된 I/Sn 이온과 산소 이온의 반응에 의한 최적의 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.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2008년도 추계학술대회 초록집
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• pp.53-53
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• 2008

기존의 Al 합금 소재의 단점을 보완한 Al-Mg 합금 소재를 이용해 다이캐스팅으로 만들어진 핸드폰 케이스에 적용하고자 titanium 타겟을 사용한 반응성 스퍼터링 공정을 연구하였다. 코팅특성은 스펙트로포토 미터를 이용하여 색상분석을 하였고, 미세표면이미지는 FE-SEM을 이용하였다. DC 마그네트론 스퍼터링에 의한 착색코팅은 산소유량이 많은 경우 밝기 L*값이 더 커졌다. 색상의 편차와 재현성을 나타내주는 ${\Delta}E^*ab$ 값을 비교해보면, 모든 경우 ${\Delta}E^*ab^*$<1로 매우 우수한 색상균일성을 보여준다. FE-SEM에 의한 표면이미지는 전반적으로 산소유량이 많은 0.8SCCM에서 코팅한 경우보다 산소유량이 적은 0.375SCCM에서 코팅한 경우가 결정립계의 구별이 확실하고 결정립 모양이 선명하고 결정립크기도 증가함을 확인할 수 있다.