• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.281-281
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• 2012

연꽃잎 효과(Lotus effect)라 불리는 자가 세정 효과(self cleaning effect)는 연꽃이 항상 깨끗한 상태를 유지하는 것이 관찰되면서 꾸준히 관심에 대상이 되어 왔었다. 자가 세정 효과는 접촉각 $150^{\circ}$ 이상의 초소수성 표면에서 구현이 가능하며 이런 표면을 일상생활부터 산업분야까지 응용하고자 하는 많은 노력들이 있었다. 물질의 친수성 또는 소수성은 표면의 거칠기(roughness)와 표면에너지(surface energy)의 두 가지 특성에 의해 결정된다. 하지만 낮은 표면에너지 물질을 사용해도 접촉각 $150^{\circ}$ 이상의 초소수성 표면을 얻긴 힘들며, 표면의 거칠기를 증가시켜야 한다. PTFE (polytetrafluoroethylene)는 낮은 표면에너지를 가진 소수성 물질로 bulk일 경우 접촉각이 약 $108^{\circ}$이지만 거친 표면을 가진 박막으로 만들 경우 접촉각이 $150^{\circ}$ 이상의 값을 가지는 초수수성 표면이 가능한 물질이다. 특히, 초소수성 표면 이외에 우수한 내열성 및 내화학성 특성을 가지고 있어 디스플레이 및 태양전지 등의 자가세정(self cleaning) 보호막으로써 응용이 기대되고 있다. 본 연구에서는 HFPO (hexafluoropropylene)를 원료 가스로 이용하여, Si(100)과 유리 기판위에 Cat-CVD (Catalytic Chemical Vapor Deposition)법으로 PTFE 박막을 증착하였다. 텅스텐(W)을 촉매로 사용하였으며, 촉매온도가 $850^{\circ}C$이상인 조건에서 접촉각이 $150^{\circ}$ 이상인 초소수성 PTFE 표면을 쉽게 얻을 수 있었다. 특히 본 연구에서는 제막압력을 300 mTorr에서 700 mTorr까지 변화시켜 가며 유리와 Si 기판위에 증착하였다. Cat-CVD 제막압력을 변화시켜가며 증착된 PTFE 박막의 접촉각을 측정한 결과, 제막압력이 300 mTorr일 때 glass와 Si 기판위에 증착된 PTFE박막 표면에서의 접촉각은 각각 133, $117^{\circ}$였지만, 제막압력이 400 mTorr이상일 땐 $150^{\circ}$ 이상의 높은 접촉각을 갖는 초소수성 표면을 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.16 no.1
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• pp.75-78
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• 2006

In case of contacts between semiconductor and metal in semiconductor circuits, they become unstable because of thermal budget. To prevent these problems, we use diffusion barrier that has a good thermal stability between metal and semiconductor. So we consider the diffusion barrier to prevent the increase of contact resistance between the interfaces of metals and semiconductors, and the increase of resistance and the reaction between the interfaces. In this paper we deposited tungsten boron carbon nitride (W-B-C-N) thin film on silicon substrate. The impurities of the $1000\;{\AA}-thick$ W-B-C-N thin films provide stuffing effect for preventing the inter-diffusion between metal thin films $(Cu-2000\;{\AA})$ and silicon during the high temperature $(700\~1000^{\circ}C)$ annealing process.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.8 no.2
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• pp.196-203
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• 1995

We presented Tungsten and Tungsten Nitride thin films deposited by RF and DC sputtering. It deposited at various conditions that determining the resistivity and sheet resistivity by stabilizing the basic theory. We investigated properties of the resistivity and sheet resistivity of these films under various conditions, temperature of substrate, flow rate of the argon gas and content of nitrogen from nitrogen-argon mixtures. As the temperature of substrate increased and the flow rate of the argon gas decreased, the resistivities of these films reduced by structural transformation. We found that these resistivities were depend on the temperature of substrate, flow rate and electric power. Very highly resistive tungsten films obtained at 10W RF power. On the contrary, we found that films deposited by DC sputtering, from which very lowly resistive tungsten films were obtained. Tungsten nitride thin films deposited by reactive DC sputtering and the resistivities of these films increased as the content of nitrogen gas increased from nitrogen-argon mixture. And also we found the results show very good agreement, compared with experimental data.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.315-316
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• 2012

반도체와 금속배선의 확산을 방지하기 위한 확산방지막의 필요성이 대두되고 있으며, 이에 대한 연구는 많은 연구 그룹에서 진행중에 있다. 하지만 이러한 연구의 대부분은 전기적, 결정학적 특성에 대하여 안전성 및 재료학적 연구에 국한되어 진행되어졌다. 본 연구그룹은 텅스텐(W)을 질화시킨 W-N 확산방지막에 대하여 연구를 진행하였고, 역시 결정학적 특성에 대한 열적인 안전성을 주로 연구하였으나, 본 연구에서는 W-N 박막의 나노영역에 대한 기계적 특성 평가에 주안점을 두어 W-N 박막의 stress를 nano-indenter 기법을 이용하여 측정하고자하였다. 특히 공정시간의 단축 효과 등의 이유로 박막의 두께를 감소시키는 현재 추세에 맞춰 더 얇은 W-N 확산방지막을 제작하였으며, 이에 대한 분석을 실시하였다. W-N 확산방지막은 Ar(Argonne), $N_2$ (nitrogen) 총유량을 40 sccm으로 고정하여, 질소 유입 조건을 0, 0.5, 1 sccm 으로 변화시켜 Si (silicon) (100) 기판 위에 rf (radio-frequency) magnetron sputter를 이용하여 증착하였다. 이때 W-N 박막의 두께를 30, 100 nm로 달리하여 증착하였으며, 증착된 박막은 질소 분위기 $600^{\circ}C$에서 30분간 열처리하였다. 증착된 시료는 nano-indent를 통하여 표면으로부터 10 nm 부근의 극 표면 물성을 측정하였다. 측정 결과, $N_2$ 가스의 유량을 0.5 sccm 흘려주면서 증착한 W-N 박막이 $N_2$가스를 흘려주지 않은 W 박막과 비교하여 압축응력을 덜 받아 비교적 열에 대하여 안정적임을 확인하였다. 또 30 nm 두께의 W-N 박막이 100 nm 두께의 W-N 박막보다 더 기계적으로 안정적인 상태임을 확인하였다.

• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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• v.51 no.3
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• pp.177-184
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• 2014

In chemical vapor deposition(CVD) tungsten silicide(WSix) dual poly gate(DPG) scheme, we observed the fluorine effects on gate oxide using the electrical and physical measurements. It is found that in fluorine-rich WSix NMOS transistors, the gate thickness decreases as gate length is reduced, and it intensifies the roll-off properties of transistor. This is because the fluorine diffuses laterally from WSix to the gate sidewall oxide in addition to its vertical diffusion to the gate oxide during gate re-oxidation process. When the channel length is very small, the gate oxide thickness is further reduced due to a relative increase of the lateral diffusion than the vertical diffusion. In PMOS transistors, it is observed that boron of background dopoing in $p^+$ poly retards fluorine diffusion into the gate oxide. Thus, it is suppressed the fluorine effects on gate oxide thickness with the channel length dependency.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.7 no.4
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• pp.306-313
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• 1998

The electrochromic $WO_3$thin films were prepared by using the electron-beam evaporatin technique. Flms prepared at a vacuum pressure of $10^{-4}$ mbar were found to be most stable during repeated potential cycles. The chemical stability of the film in aqueous solutions was also affected by the vacuum pressure during evaporation. The redox current and the optical properties of the degraded films were affected by the thickness of the film. The 5,000$\AA$-thick films were found to be most stable, undergoing the least degradation during the repeated coloring and bleaching cycles. The origin of the mechanism dominating the degradation during the repeated coloring and bleaching cycles was the accumulation of lithium in the film, which results in decreasing redox current. Tungsten oxide films with titanium content of about 10-15 mol% was found to be most stable, undergoing the least degradation during the repeated cycles. The origin of the mechanism dominating the least degradation during the repeated cycles was the reduction of lithium ion trapping sites in the films, which results in a increased durability.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.9 no.3
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• pp.221-226
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• 2000

After manufacturing the electrochromic device (structure: ITO glass/$WO_3$/electrolyte/$V_2O_5$/ITO;glass) by using of sol-gel process and evaporation, optical properties and migration effect were investigated. The result shows that electrochromic device with heat treated (at water vapor ambient, $500^{\circ}C$, 1 hour) sol-gel coated $WO_3$ and $V_2O_5$ films had the highest transmittance variance. Electrochromic devices are based on the reversible insertion of guest atoms into structure of the host solid. But after cyclic operation, we find that the tungsten in $WO_3$ film and the indium in ITO film were migrated with each other. For the purpose of blocking migration, tungsten barrier film is inserted between ITO and $WO_3$ film. The result of cyclic voltamogram and the Auger depth profile show that the peak separation of cyclic voltamogram is reduced to below 1/10 and we could effectively block the indium and tungsten migration that is caused by flow of Li ions.

• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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• 2004.06a
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• pp.353-354
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• 2004

사용후 핵연료의 조성을 분석하거나 또는 반사전자상과 2차 전자상 등으로 시료를 관찰하기 위해서는 핫셀(Hot cell)에 증착기(coater)를 설치하여 시료표면을 전도성 물질인 탄소 등으로 증착시켜야 한다. 그러나 원격조정기를(manipulator)를 이용하여 수행되는 핫셀에서의 증착작업은 사용후 핵연료 시험의 선진분석기술을 갖고 있는 원자력 선진국에서도 핫셀내에 설치되어 있는 증착기의 탄소봉을 교체하는 작업과 진공장치의 성능 유지가 까다로워 시료표면에 균질하게 전도성 물질을 증착시키는 작업에 많은 어려움을 겪고 있다. 본 연구는 통상적으로 이용되는 증착기를 사용하지 않고 Silver Paint를 사용하여 사용후 핵연료를 분석할 수 있는 새로운 방법에 대한 연구를 수행하였다. 산화물 핵연료는 전기전도도가 매우 낮아($3{\times}10^{-1}~4{\times}10^{-8}/ohm{\cdot}cm$)입사된 전자의 이동이 원활하지 못해 일어나는 들뜸(Charging)현상이 발생한다. 그러나 Silver Paint 에 사용후 핵연료를 접착하면 모세관(capillary)현상에 의해 시료 주위와 핵연료의 결정립계로 Silver가 스며들어 입사된 전자의 이동이 원활해져 전도성이 극히 낮은 시료의 분석이 가능하게 된다. 본 시험에 사용된 EPMA는 (Electron Probe Micro Analyzer, SX-50R, CAMECA, Paris, France) 고 방사능을 띤 조사 핵연료의 시험을 수행할 수 있도록 기기의 적절한 부위에 납과 텅스텐으로 차폐되어 시편의 방사능 세기가 $3{\times}10^{10}Bq$까지 시험 가능한 기기이다. 그림 1은 JAERI 에 설치 운영중인 증착기 설비 사진이다. 그림에서 핫셀에 설치된 증착기의 진공을 유지하기 위해 핫셀 벽을 관통하여 증착기 본체까지 연결된 배출관의 형상과 복잡한 주변장치들을 볼 수 있다. 그림 2는 비조사 핵연료 시편을 Silver Pain떼 접착한 사진이다. 그림은 시료주위와 시료 표면까지 Silver Paint가 도포된 모습을 보여주고 있다. 상용발전소에서 연소도가 50,000 Mwd/tU인 사용후 핵연료를 상기와 같은 방법으로 만든 시편의 표면을 관찰한 사진을 그림 3~8에 나타내었다. 그림 3은 핵연료 중앙부위의 결정립을 나타낸 그림이다. Silver Paint만으로 접착한 시료의 표면관찰 및 정량분석이 그림에서 보듯이 가능함을 확인하였다. 그림 4는 사용후 핵연료시료를 중앙부위에서 가장자리까지를 다섯 부위로 나누어 그 중 중앙부위(1/5) 지점의 입계 및 형상을 관찰한 사진이다. 결정립의 크기가 다른 부위보다 상대적으로 크고, 결정립에 생성된 기공이 발달되어 있음을 볼 수 있다. 그림 5와 6과 7은 중심부위와 rim부위 사이 지점을 관찰한 사진으로서 결정립과 기공의 분포가 비슷한 형상을 나타내고 있음을 관찰할 수 있었다. 그림 8은 rim 부위 사진으로 전형적인 rim 영역 현상을 관찰할 수 있었다. 표 1은 그림 2와 같이 비조사 산화물 핵연료를 Silver Paint로 접착한 시편을 정량 분석한 결과이다. 시편의 조성은 33.6 at% U, 66.4 at% O의 결과를 얻었다. 산화물 핵연료의 표면 관찰 및 정량 분석 시험시 시편 표면을 전도성 물질로 증착시키지 않고, Silver Paint 에 시편을 접착하는 방법으로도 만족한 시험 결과를 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.22 no.4
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• pp.188-192
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• 2013

Many studies have been conducted for preventing from diffusion between silicon wafer and metallic thin film due to a decrease of line-width and multi-layer thin film for miniaturization and high integration of semiconductor. This paper has focused on the nano-mechanical property of diffusion barrier which sample is prepared for various gas flow rate of nitrogen with tungsten (W) base from 2.5 to 10 sccm. The deposition rate, resistivity and crystallographic properties were measured by a ${\beta}$-ray back-scattering spectroscopy, 4-point probe and x-ray diffraction (XRD), respectively. We also has investigated the nano-mechanical property using the nano-indenter. As a result, the surface hardness of W-N thin film was increased rapidly from 10.07 to 15.55 GPa when the nitrogen gas flow was increased from 2.5 to 5 sccm. And the surface hardness of W-N thin film had 12.65 and 12.77 GPa at the nitrogen gas flow of 7.5 and 10 sccm respectively. These results were decreased by the comparison with the W-N thin film at nitrogen gas flow of 5 sccm. It was inferred that these severe changes were caused by the stoichiometric difference between the crystalline and amorphous state in W-N thin film. In addition, these results were caused by increased compressive stress.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.26 no.1
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• pp.3-9
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• 1993

Chemical vapor deposited tungsten films were formed in a cold wall reactor at pressures higher (10~120torr) than those conventionally employed (<1torr). SiH4, in addition to H2, was used as the reduction gas. The effects of pressure and reaction temperature on the deposition rate and morphology of the films were ex-amined under the above conditions. No encroachment or silicon consumption was observed in the tungsten de-posited specimens. A high deposition rate of tungsten and a good step coverage of the deposited films were ob-tained at 40~80 torr and at a temperature range of $360~380^{\circ}C$. The surface roughness and the resistivity of the deposited film increased with pressure. The deposition rate of tungsten increased with the total pressure in the reaction chamber when the pressure was below 40 torr, whereas it decreased when the total pressure ex-ceedeed 40 torr. The deposition rate also showed a maximum value at $360^{\circ}C$ regardless of the gas pressure in the chamber. The results suggest that the deposition mechanism varies with pressure and temperature, the surface reac-tion determines the overall reaction rate and (2) at higher pressures(>40 torr) or temperatures(>36$0^{\circ}C$), the rate is controlled by the dtransportation rate of reactive gas molecules. It was shown from XRD analysis that WSi2 and metastable $\beta$-W were also formed in addition to W by reactions between WF6 and SiH4.