• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.48 no.4
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• pp.289-298
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• 2011

This paper provides procedures to effectively determine arrangement of hydraulic type top-bracings, which are popular for the main engine of the mid and large sized commercial vessels. Analyzing the operation mechanism of hydraulic top-bracing, ideal unified nonlinear stiffness curve is presented for linear frequency response analysis and nonlinear transient response analysis. Nonlinear stiffnesses of the curve are determined based on the regression analysis of test results. It is noted from linear frequency response analysis, initial setting pressure is most important among the setting values of the other stiffness intervals. From transient response analyses for two top-bracing arrangement scenarios, it is recognized that, as far as initial setting pressure is well controlled for the concerning vessels, only two top-bracings are enough to suppress H-mode excitation forces from main engine.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.84-84
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• 2011

RF magnetron sputtering을 이용하여 산소 유량에 따라 ZnO 박막을 유리기판 위에 제작하고 구조적, 광학적, 전기적 특성을 조사하였다. 박막 증착 조건의 초기 압력은 $1.0{\times}10^{-6}Torr$, RF 파워는 100W, 증착온도는 상온으로 고정하였으며 기판은 Corning 1737 유리 기판을 사용하였다. 공정 변수로 Ar:$O_2$가스 비율을 50:50 sccm, 75:25 sccm, 100:0 sccm으로 변화시켰다. 유리기판 위에 증착된 모든 ZnO 박막에서 (002) 면의 우선배향성이 관찰되었고 85% 이상의 투과율을 나타내었다. 산소유량이 적을수록 ZnO 박막의 결정성은 향상되었고, 광학적 밴드갭은 증가하였다. Hall 측정 결과 산소의 유량이 포함되어 있는 박막에서는 모두 완전한 산화물에 가까운 화학양론적 조성으로 면 저항이 $10^6{\Omega}/{\square}$ 이상인 부도체 특성을 보였으며, 산소가 포함되지 않은 샘플에서는 n타입의 반도체 특성이 확인되었다. 산소가 포함되지 않은 Ar 유량이 100sccm일 때 전기비저항 $3.56{\times}10^{+1}1{\Omega}cm$, 전하의 농도 $2.04{\times}10^{18}cm^{-3}$, 이동도 $8.59cm^2V^{-1}s^{-1}$로 반도체 활성층으로 적합한 전기적 특성을 얻었다. ZnO 박막의 경우 산소가 포함될 경우 결정성이 저하되고, 절연특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.170-170
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• 2011

최근 진공기술은 세계적으로 유럽, 미국 및 일본을 주축으로 개발되어 보급되고 있다. 국내에서는 초기 기술 단계인 수봉식펌프, 유회전펌프, 유확산펌프가 개발되어 있으나 일반 산업용으로만 사용되고 있으며 반도체용으로는 전혀 적용되지 못하고 있는 실정이다. 특히 고청정공간을 필요로 하는 환경인 고집적 반도체 공정 등에는 사용할 수 없다. 본 연구에서 개발하고자 하는 터보형 드라이펌프는 시스템 내에 전혀 오일을 사용하지 않고 저소음 및 고효율, 저진동, 넓은 사용압력범위 등의 이점 때문에 현재 반도체 공정용 펌프로서 크게 각광을 받고 있다. 그러나 수요가 점차 증가함에도 불구하고 아직까지 우리나라는 전량 수입에 의존하고 있다. 이에 본 연구에서는 반도체 공정에 적합한 배기속도와 압축비를 가지는 에너지 절약형의 반도체 공정용 대유량 터보형 드라이펌프를 개발하여 국산화를 도모하고자 한다. 또한 단순히 외국 제품의 복사품을 제작하는 것이 아닌 체계적인 자료 확보를 통한 설계기술의 정립과 제품개발을 목적으로 하고 있다. 향후 전 세계적으로 최고 수준의 반도체 제조기술을 보유하고 있는 국내에서 국산화 및 상용화에 성공한다면 세계의 드라이 진공펌프 시장에도 충분히 우리의 기술력을 입증할 수 있으며, 결과적으로 상용화까지 이루어지리라 기대한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.128-128
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• 2011

TTFT-LCD에 투명전극으로 사용되고 있는 IGZO 박막의 특성을 조사하기 위하여 RF magnetron sputtering을 이용하여 Ar Gas 유량 변화에 따른 IGZO 박막을 유리 기판 위에 제작하고 투명전극의 구조적, 광학적, 전기적 특성을 조사하였다. 소결된 타겟으로는 In:Ga:ZnO를 각각 1 : 1 : 2 mol%의 조성비로 혼합하여 이용하였으며, 30mm${\times}$30 mm의 Corning1737 유리기판에 Sputtering 방식으로 증착 하였다. 장비 조건으로는 Rf power를 25 W로 고정 시켰으며, 실험변수로는 초기합력은 $2.0{\times}10^{-6}$ Torr 이하로 하였으며, 증착압력은 $9.0{\times}10^{-3}$ Torr로 하였다. Ar Gas를 30, 50, 70, 90 sccm으로 변화를 주어 실험을 진행하였다. 증착온도는 실온으로 고정하였다. 분석 결과로는 Ar Gas가 30 sccm일 때 AFM분석결과 0.3 nm 이하의 Roughness를 가졌으며, XRD분석결과 34$^{\circ}$ 부근에서 (002) c-축 방향성 구조임을 확인할수 있었다. UV-Visible-NIR 측정결과 가시광선 영역에서 80% 이상의 투과도를 만족 시켰으며, Hall 측정결과 Carrier concentration $2.7{\times}10^{19}\;cm^{-3}$, Mobility 8.4 $cm^2/v_{-s}$이며, Resistivity $8.86{\times}10^{-3}$, 투명전극으로 사용 가능함을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.123-123
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• 2011

알루미늄은 경량 금속으로 부식 저항력이 높아 철을 부식으로부터 보호하기 위한 표면처리 소재로 사용되고 있다. 철의 부식을 방지하기 위해서 알루미늄을 코팅하는 경우, 코팅 방법은 용융도금법이 주로 사용되고 있으며, 알루미늄을 빛의 반사막으로 활용하는 경우 진공 중에서 물리기상증착(physical vapor deposition; PVD)법을 사용하기도 한다. 알루미늄 박막을 물리기상 증착으로 코팅하면 박막성장 초기에 핵(nucleus)을 형성하고, 형성된 핵을 중심으로 주상정(column)으로 박막이 성장하는 것이 일반적이다. 알루미늄 박막의 주상정과 주상정 사이에 공극(pore)이 존재하기 때문에 알루미늄 박막을 부식방지 막으로 이용하기 위해서는 두께를 증가시켜야 한다. 본 연구에서는 스퍼터링(unbalanced magnetron sputtering)을 이용하여 치밀한 조직을 갖는 알루미늄 박막을 코팅할 수 있는 공정변수를 도출하고, 치밀한 알루미늄 조직이 철의 부식에 미치는 영향을 평가하였다. 기판은 냉연강판(cold rolled steel sheet)이 사용되었으며, 알루미늄 타겟의 크기는 직경 4 inch이었다. 알루미늄 박막의 미세조직과 밀도에 영향을 주는 공정변수를 확인하기 위해서 스퍼터링 파워, 공정 압력, 외부 자기장 세기 등의 조건을 변화시켜 코팅을 실시하였다. 알루미늄 박막의 밀도 변화에 가장 큰 영향을 준 공정변수는 외부 자기장의 세기와 방향이었다. 알루미늄 박막이 약 3 ${\mu}m$의 두께로 코팅된 냉연강판을 염수분무시험(salt spray test, 5% NaCl)으로 부식특성을 평가한 결과, 시험을 시작한 후 120시간 후에도 적청이 발생하지 않았다. 이러한 결과는 기존의 동일한 두께를 갖는 알루미늄이 코팅된 강판의 내부식 특성의 2배의 성능을 보여준다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.399-399
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• 2012

II-V 족 화합물 반도체인 황화카드뮴(CdS)은 상온에서 2.42 eV의 밴드갭을 갖는 직접 천이형 물질로서 CdTe 또는 $CuInSe_2$와 같은 박막형 태양전지의 투과층(window layer)으로 널리 사용되고 있다. CdS 박막은 전자빔 증착법(e-beam evaporation), 화학용액증착법(chemical bath deposition), 열분해법(spray pyrolysis), 스퍼터링법(sputtering) 등으로 제작되고 있다. 이 중 스퍼터링법의 경우, 다른 증착법에 비해 조작이 간단하고 넓은 면적에서 균일한 박막을 증착할 수 있을 뿐만 아니라, 박막두께 조절이 용이하다. 따라서 본 실험에서는 RF 마그네트론 스퍼터링법으로 증착된 CdS 박막의 기판온도 및 열처리 온도변화에 따른 구조적 및 광학적 특성을 조사하였다. 기판은 RCA 기법으로 세정된 Corning Eagle 2000 유리 기판을 사용하였다. 박막 공정은 초기 진공 $1{\times}10^{-6}Torr$ 상태에서 20 sccm의 Ar 가스를 주입하고 100 W의 RF 파워, 7 mTorr의 공정 압력에서 기판 온도를 $200^{\circ}C$부터 $500^{\circ}C$까지 변화시키면서 수행하였다. 증착된 CdS 박막은 질소 분위기의 가열로(furnace)를 이용해 $300-500^{\circ}C$ 온도에서 30분간 열처리되었다. 시료들의 표면 형상은 scanning electron microscope를 사용하여 관찰하였으며, UV-vis-NIR spectrophotometer를 사용하여 400-1,000 nm 파장영역에서의 투과율을 측정하였다. 그리고 X-선 회절분석(X-Ray Diffraction)으로 결정구조를 조사하고 결정립 크기를 산출하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.367-367
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• 2012

TTFT에 투명반도체로 사용되고 있는 IGZO 박막의 특성을 조사하였다. IGZO박막은 비정질임에도 불구하고 높은 이동도를 가지는 것으로 알려져 있다. 본 실험에서는 RF magnetron sputtering법을 이용하여 Ar Gas 유량 변화에 따른 IGZO 박막을 유리 기판 위에 제작 하였고 투명반도체의 구조적, 광학적, 전기적 특성을 조사하였다. 소결된 타겟 으로는 In:Ga:ZnO를 각각 1:1:2mol%의 조성비로 혼합하여 이용하였으며, $30{\times}30mm$의 XG Glass 유리기판에 Sputtering 방식으로 증착하였다. 공정 조건으로는 초기합력은 $2.0{\times}10^{-6}Torr$이하로 하였으며, 증착 압력은 $2.0{\times}10^{-2}Torr$로 하였다. Rf power를 75 W로 고정시켰다. 실험 변수로는 Ar Gas를 25, 50, 75, 100 sccm으로 변화를 주어 실험을 진행하였으며, 증착온도는 실온으로 고정하였다. 분석 결과로는 Ar Gas가 75 sccm일 때 XRD분석결과 $34^{\circ}$ 부근에서 (002) c-축 방향성 구조임을 확인할 수 있었으며, AFM분석결과 0.3 nm이하의 Roughness를 가졌다. UV-Visible-NIR 측정결과 가시광선 영역에서 85%이상의 투과도를 만족 시켰으며, Hall 측정결과 Carrier concentration $8.3{\times}101^{19}cm-^{-3}$, Mobility $12.3cm^2/v-s$이며, Resistivity $0.6{\times}10^{-2}{\Omega}-cm$, 투명반도체로 사용 가능함을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.232-232
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• 2011

투명전도산화물에 대한 연구가 많이 이루어지고 있으며, 최근 Ga이 도핑된 ZnO의 연구가 많이 되고 있다. 투명전도산화물은 태양전지, 평면디스플레이와 같은 다양한 분야에 응용이 가능하다. 본 연구에서는 RF magnetron sputtering을 이용하여 Ar gas 유량 변화에 따른 GZO 박막을 연구하였다. 기판으로는 유리기판을 사용하였으며, 전기적, 광학적, 구조적인 특성을 조사하였다. 박막의 증착시 초기 압력은 $2.0{\times}10^{-6}$Torr 이하로 하였으며, 증착온도는 상온으로 고정하여 증착하였다. 기판은 Corning 1737 유리 기판을 사용하였고, GZO 타겟은 ZnO : Ga 분말이 각각 97 : 3 wt.%로 소결된 타겟을 사용하였다. Ar 유량변수는 20, 40, 60, 80 sccm으로 변화를 주었다. 유리기판에 증착된 모든 GZO박막은 약 200 nm의 두께로 증착되었으며 모든 GZO 박막에서 85%이상의 투과율을 나타내었다. Ar 유량이 적을수록 투과율을 증가하였으며, 광학적 밴드갭 또한 증가하였다. 공정별로 제작된 모든 GZO박막에서 (002)면의 배향성이 관찰되었고, Ar 유량이 적을수록 박막의 결정성은 향상되었다. Hall 측정 결과 Ar 유량이 20 sccm일 때 전기비저항 $3.46{\times}10^{-3}{\Omega}cm$, 전하의 농도 $3.832{\times}10^{-20}\;cm^{-3}$, 이동도 $4.7cm^2V^{-1}s^{-1}$로 전극으로서의 특성을 나타내었다. GZO 박막의 경우 Ar 유량이 적었을 때 결정성이 높아지고, 전극 특성이 더 우수한 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.230-230
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• 2011

RF magnetron sputtering을 이용하여 Ar 및 $O_2$유량에 따라 GZO 박막을 유리기판 위에 제작하고 구조적, 광학적, 전기적 특성을 조사하였다. 박막 증착 조건의 초기 압력은 $1.0{\times}10^{-6}$ Torr, RF 파워는 25W, 증착온도는 상온으로 고정하였으며 기판은 Corning 1737 유리 기판을 사용하였다. 공정 변수로 Ar 유량을 40 sccm, 60 sccm, 80 sccm, 100 sccm으로 변화시켰으며, $O_2$ 가스비율을 5~20%으로 변화를 주어 실험을 진행하였다. GZO 타겟은 ZnO,Ga 분말을 각각 97:3 wt.%로 소결된 타겟을 사용하였다. 유리기판 위에 증착된 모든 GZO 박막에서 (002) 면의 우선 배향성이 관찰되었고 평균 85% 이상의 투과율을 나타내었다. 산소유량이 포함되지 않고 Ar 유량이 적은 GZO 박막의 결정성은 향상되었고, 광학적 밴드갭은 증가하였다. Hall 측정 결과 산소의 유량이 포함되어 있는 박막에서는 모두 완전한 산화물에 가까운 화학양론적 조성으로 면저항이 $10^6{\Omega}/{\Box}$ 이상인 부도체 특성을 보였으며, 산소가 포함되지 않은 샘플에서는 투명전도막 특성이 확인되었다. 산소가 포함되지 않은 Ar 유량이 60 sccm일 때 전기비저항 $3.25{\times}10^{-3}{\Omega}cm$, 전하의 농도 $9.41{\times}10^{20}\;cm^{-3}$, 이동도 2.04 $cm^2V^{-1}s^{-1}$로 투명전도막으로 적합한 전기적 특성을 얻었다. GZO 박막의 경우 산소가 포함될 경우 결정성이 저하되고, 절연특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.49.2-49.2
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• 2018

스퍼터링에 의해 증착된 박막 내 기계적 응력 발생 현상을 규명하기 위하여 활발한 이론적, 실험적 접근이 있었으나, 복잡한 플라즈마 증착환경 내에서 다양한 증착 파라미터로 인해 정확한 응력 발생 메커니즘에 대해 아직도 완벽한 규명이 되지 않은 상황이다. 본 연구에서는 몰리브데늄 (Mo)과 텅스텐 (W) 박막을 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 증착 시 발생하는 잔류응력 발생 현상에 대해 논의하겠다. Mo 박막의 경우 증착압력을 2.5 mTorr와 4.1 mTorr로 고정시킨 채 기판 바이어스를 0-250 V 간격으로 변화시킨 결과, 2.5 mTorr에서는 기판바이어스가 증가할수록 압축응력이 증가하는 반면 4.1 mTorr에서는 기판바이어스가 증가할수록 인장응력이 증가하는 것이 확인되었다. 이러한 반대 경향의 잔류응력을 발생시키는 기판 바이어스 효과를 확인하기 위하여 증착 파라미터 변경에 따른 박막 성장 거동 모델을 제시한다. W 박막은 준안정상인 ${\beta}$-상이 증착 초기(2.5 nm)에 형성이 되고, 증착 과정에서 열역학적 안정상인 ${\alpha}$-상으로 상변태 하였다. 상변태에 의한 부피 변화에 따른 잔류응력 발생의 분석을 위하여 X-ray 회절피크의 비대칭성을 분석한 결과 압축응력과 인장응력이 공존하고 있는 것으로 확인되었다. 본 연구결과는 스퍼터링 공정 시 높은 에너지를 가지는 중성화된 Ar과 스퍼터된 원자가 기판과 충돌 시 atomic peening effect에 의해 압축응력이 발생한다는 일반적인 이론과 상충되는 결과로서, Mo 및 W 박막 내 잔류응력 제어를 위한 방안을 제시한다.