• 한국진공학회지
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• 제20권6호
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• pp.422-429
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• 2011

식각공정에 주로 사용되는 $Cl_2$/Ar, $CF_4$, $CF_4/O_2$, $CF_4/H_2$, $C_2F_6$, $C_4F_8$, 그리고 $SF_6$ 가스 방전에서 이온, 중성종 및 활성종 밀도의 전자밀도와 온도에 대한 의존성을 수치해석적으로 분석하였다. 이온, 중성종 및 활성종 밀도에 대한 공간평균 유체방정식을 정상상태로 가정하여 상대적으로 측정이 용이한 전자밀도와 온도에 대한 식으로 표현하였고, 이 식을 수치해석적인 방법으로 풀었다. 계산에 사용된 반응계수들은 여러 문헌에서 수집되거나 산란단면적으로부터 계산되었고, 같은 반응에 대해 다른 값을 보일 경우, 계산 결과를 실험 결과와 비교하여 높은 일치도를 보이는 값이 선택되었다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권1호
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• pp.29-36
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• 2022

수평관상로를 사용하여 산화몰리브덴의 수소환원거동을 연구하였으며, 환원은 MoO₃ → MoO₂과 MoO₂ → Mo의 두 단계로 진행되었다. 첫 번째 단계에서는 높은 발열반응을 고려하여 MoO₃ 환원을 위해 30 vol% H₂와 70 vol% Ar의 혼합 가스를 선택하였다. 온도 범위는 550~600℃이고 체류 시간 범위는 30~150분으로 진행하였다. 두 번째 단계에서는 MoO₂의 환원을 위해 순수한 H₂ 가스를 사용하였으며, 온도와 체류시간의 범위는 각각 700~750℃와 30~150분이었다. 몰리브덴 산화물의 두 단계의 수소환원과정에서 각각 다른 환원거동이 관찰되었다. 1단계에서는 반응속도의 온도 의존성이 관찰되었으며, 본 연구의 조건에서 중간 산화물의 존재에도 불구하고 표면반응율 속 메커니즘이 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다. 이 메커니즘을 기반으로 활성화 에너지와 빈도인자는 각각 85.0 kJ/mol 및 9.18×10⁷로 계산되었다. 또한, 입자 내 기공 크기는 온도 및 체류 시간에 따라 증가했다. 2단계 환원의 경우 반응속도의 온도 의존성이 관찰되었으나 표면반응율속 메커니즘은 초기에만 부합하였다. 이는 환원과정 후반부에 상변태 MoO₂→ Mo가 진행됨에 따라 부피 변화에 의한 산화물 결정구조의 붕괴에 기인한다고 생각할 수 있다.

• 한국진공학회지
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• 제6권3호
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• pp.255-262
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• 1997

Ar과 $N_2$ 가스가 혼합된 분위기에서 반응성 스퍼터링 방법에 의하여 TiN 박막을 증 착하였다. $N_2$가스의 농도는 화학양론적으로 TiN이 형성되는 조건에 맞도록 조절하였으며, 기판의 온도는 실온에서부터 $700^{\circ}C$의 범위내로 유지하였다. (111)texture구조를 가지면서 화 학양론적으로 $Ti_{0.5}N){0.5}$인 박막은 기판의 온도가 $600^{\circ}C$이상에서 형성되었고, 기판의 온도가 $600^{\circ}C$에서는 형성된 박막은 N-과다형이었다. XRD, XPS 및 RBS 분석 결과 TiN 박막의 조 성비는 기판의 온도에 다소 의존하였으나 약 5% 이내에 불과하였다. TiN 박막의 면저항은 기판온도의 증가에 따라 감소하였고, 기판온도가 $600^{\circ}C$에서 증착된 TiN 박막의 면저항은 14.5$\Omega\Box$였고, Ar-가스 분위기에서 $700^{\circ}C$로 30초간 열처리한 후는 8.9$\Omega\Box$이었다. 따라서 반 응성 스퍼터링방법에 의하여 형성되는 양질의 TiN 박막은 기판온도가 $600^{\circ}C$이상이 최적조 건임을 알았다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.87-90
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• 2006

In case of preparation of ITO thin film for using top electrode of Top-emitting Organic Light Emitting Diodes(TOLEDs), the ITO thin film should be prepared at room temperature and low oxygen gas flow condition in order to reduced the damage of organic layer due to the bombardment of highly energetic particles such as negative oxygen ions which accrued from the plasma. In this study, the ITO thin film with high optical transmittance and low resistivity prepared as a function of oxygen gas (0 ${\~}$ 0.8 sccm) and Ar gas was fixed at 20 sccm by the Facing Targets Sputtering (FTS) method. The electrical and optical properties of ITO thin films were measured by Hall effect measurement, UV/VIS spectrometer, respectively In the results, we obtained the ITO thin film with lowest resistivity($3{\times}10^{-4} {\Omega}{\cdot} cm$) at oxygen gas flow 0.2 sccm and optical transmittance over $80\%$ at oxygen gas flow over 0.2 sccm.

• 한국광학회지
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• 제6권3호
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• pp.214-221
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• 1995

레이저매질의 넓은 압력범위(0.5-3.5 기압)에 대해 70ns[FWHM]의 전자빔 가속기(800kV, 21kA)로 여기할 때 free-running XeF$(C\rightarrowA$ 엑시머 레이저의 출력과 Xe 농도와의 상호관계를 조사하였다. 공진기를 쌍색성의 출력거울로 구성하고, 레이저 출력을 레이저매질 $(Xe/F_2/Ar)$의 총압력과 가스혼합비의 함수로써 최적화 하였다. $F_2$ 0.46%를 고정한 조건에서 레이저 고유효율은 총압력 1, 2, 3기압에서 최대 0.38%, 1.03%, 0.29%로 측정되었다. 이때 레이저의 최대 고유효율은 레이저매질의 총압력이 낮을수록 높은 Xe 농도에서 높게 나타났다. 이같은 상호관계를 $XeF^*(C)$의 형성효율 및 XeF$(C\rightarrowA$ 레이저 추출 효율에 대해 동력학적으로 해석하므로써 Xe 농도의 의존성을 설명하였다. 그 결과로 대기압 XeF$(C\rightarrowA$ 레이저의 효율적인 동작을 제안한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.125-125
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• 2000

백금 스퍼터 증착시 아르곤에 산소와 같은 첨가 가스를 사용할 경우 산화막에 대한 접착력이 좋아지며 백금 박막의 우선배향성을 조절할 수 있음이 알려져 있다. 이러한 첨가 가스는 백금 박막에 상당량 포함되며 스퍼터링 후 열처리 과정에서 탈착되는 것으로 알려져 있다. 후열처리 도중 첨가 가스의 탈착 거동이 백금 박막의 미세구조, 조성 및 전기 전도도 등과 같은 제반 물성에 영향을 미칠 것이라 추정된다. 본 연구에서는 백금의 스퍼터링 시 질소를 첨가하여 질소가 포함된 백금 박막을 증착한 후 질소 탈착 거동을 연구하기 위해 실시간 타원해석기(in situ ellipsometer)를 이용하여 진공열처리(15mTorr)하면서 온도변화에 따른 유효굴절율(n)과 소광계수(k) 값을 구하였다. 또한 산소를 첨가하여 얻은 백금 박막의 결과와 비교하여 백금 박막내에 포함된 산소와 질소의 탈착 거동의 차이를 조사하였다. 산소를 이용하여 우선배향성이 (200)으로 조절된 박막의 경우 n과 k의 급격한 변화가 관찰되었으며 이로부터 55$0^{\circ}C$ 온도에서 산소가 급격히 빠져나감을 추측할 수 있었으며 열처리 후에는 백금 bulk 값에 가까운 값을 가짐을 알 수 있었다. 한편, 질소를 사용하여 (200)으로 우선배향성이 조절된 박막의 경우 n,k 값의 후열처리 도중의 변화 양상은 스퍼터링 압력에 크게 의존하는 것으로 나타났다. 22mTorr에서 스퍼터링한 박막의 경우 23$0^{\circ}C$ 부근에서 굴절률과 미세구조의 변화가 있음을 관찰할 수 있었으나, 10mTorr에서 스퍼터링한 시편의 경우 굴절률의 변화양상은 산소를 상요한 경우와 매우 유사한 거동을 나타내지만 열처리 후에는 상대적으로 낮은 n,k 값을 나타내고 있었다. 또한 열처리 시편의 미세구조 변화에 대한 분석 결과 산소 사용의 경우는 측정온도 범위내에서는 후 열처리 후에도 박막내에 hole이나 hillock 등이 관찰되지 않아 bulk 값에 가까운 n, k 값을 가지지만, 질소 사용의 경우는 hole, 표면 거칠기, 혹은 스퍼터링 중에 인입된 질소의 탈착이 완전히 이루어지지 못해 bulk 값과 다르게 나온 것으로 생각된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.63-63
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• 2003

플라즈마 공정은 DRAM, 이종접합 양극성 트랜지스터(HBTs), 레이저, 평면도파로(planar lightwave circuit)와 같은 전자소자 및 광조자 제작에 있어서 핵심 공정중의 하나이다. 최근 미세 구조의 크기가 극도로 감소하게 됨에 따라 실제 소작 제작에 있어서 미세한 모양을 식각하는 공정이 매우 중요하게 되었다. 그 중에서 고밀도 유도결합 플라즈마(high density inductively coupled plasma)를 이용한 기술은 빠르고 정확한 식각률, 우수한 식각 균일도와 높은 재현성 때문에 습식식각 기술보다 선호되고 있다. 본 연구는 평판형(planar) 고밀도 유도결합 플라즈마 식각장치를 이용하여 BCl$_3$와 BCl$_3$/Ar 플라즈마에 따른 AlGaAs/GaAs의 식각결과를 비교 분석하였다. 공정 변수는 ICP 소스(source power)파워, RIE 척(chuck) 파워, 공정 압력, 그리고 Ar 조성비(0-100%)이었다. BCl$_3$에 Ar을 첨가하게 되면 순수한 BCl$_3$ 플라즈마에서의 AlGaAs/GaAs 식각률(> 3000 $\AA$/min) 보다 분당 약 1000$\AA$ 이상 높은 식각률(>4000 $\AA$/min)을 나타내었다. 이 결과는 Ar 플라즈마의 이온보조(ion-assisted)가 식각률 증가에 기인한다고 예측된다. 그리고 전자주사 현미경(SEM)과 원자력간 현미경(AFM)을 사용하여 식각 후 표면 거칠기 및 수직 측벽도 둥을 분석하였다. 마지막으로 XPS를 이용하여 식각된 후에 표면에 남아 있는 잔류 성분 분석을 연구하였다. 본 결과를 종합하면 BCl$_3$에 기초한 평판형 유도결합 플라즈마는 AlGaAs/GaAs 구조의 식각시 많은 우수한 특성을 보여주었다.79$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.016$\ell/\textrm{cm}^3$, 혼합재료 2는 0.045$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.014$\ell/\textrm{cm}^3$, 혼합재료 3은 0.123$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.017$\ell/\textrm{cm}^3$, 혼합재료 4는 0.055$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.016$\ell/\textrm{cm}^3$, 혼합재료 5는 0.031$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.015$\ell/\textrm{cm}^3$, 혼합재료 6은 0.111$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.020$\ell/\textrm{cm}^3$로 나타났다. 3. 단일재료의 악취흡착성능 실험결과 암모니아는 코코넛, 소나무수피, 왕겨에서 흡착능력이 우수하게 나타났으며, 황화수소는 펄라이트, 왕겨, 소나무수피에서 다른 재료에 비하여 상대적으로 우수한 것으로 나타났으며, 혼합충진재는 암모니아의 경우 코코넛과 펄라이트의 비율이 70%:30%인 혼합재료 3번과 소나무수피와 펄라이트의 비율이 70%:30%인 혼합재료 6번에서 다른 혼합재료에 비하여 우수한 것으로 나타났으며, 황화수소의 경우 혼합재료에 따라 약간의 차이를 보였다. 4. 코코넛과 소나무수피의 경우 암모니아가스에 대한 흡착성능은 거의 비슷한 것으로 사료되며, 코코넛의 경우 전량을 수입에 의존하고 있다는 점에서 국내 조달이 용이하며, 구입 비용도 적게 소요되는 소나무수피를 사용하는 것이 경제적이라고 사료된다. 5. 마지막으로 악취제거 미생물균주를 접종한 소나무수피 70%와 펄라이트 30%의 혼합재료를 24시간동안 장기간 운전

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.123-123
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• 2000

선폭이 초미세화됨에 따라 게이트 전극에서의 공핍 현상 및 불순물 확산의 물제를 갖는 poly-Si 게이트를 대체할 전극 물질로 텅스텐(W)이 많이 연구되어 왔다. 반도체 소자의 배선물질로 일찍부터 사용되어온 텅스텐은 내화성 금속의 일종으로 용융점이 높고, 저항이 낮다. 그러나, 일반적으로 사용되고 있는 CVD에 의한 텅스텐의 증착은 반응가스(WF6)로부터 오는 불소(F)의 게이트 산화막내로의 확산으로 인해 MOS 소자가 크게 열화될수 있다. 본 연구에서는 W/TiN 이중 게이트 전극 구조를 갖는 MOS 캐패시터를 제작하여 전기적 특성을 살펴보았다. P-Type (100) Si위에 RTP를 이용, 85$0^{\circ}C$에서 110 의 열산화막을 성장 및 POA를 수행한 후, 반응성 스퍼터링법에 의해 상온, 6mTorr, N2/Ar=1/6 sccm, 100W 조건에서 TiN 박막을 150, 300, 500 의 3그룹으로 증착하였다. 그 위에 LPCVD 방법으로 35$0^{\circ}C$, 0.7Torr, WF6/SiH4/H2=5/5~10/500sccm 조건에서 2000~3000 의 텅스텐을 증착하였다. Photolithography 공정 및 습식 에칭을 통해 200$\mu\textrm{m}$$\times$200$\mu\textrm{m}$ 크기의 W/TiN 복층 게이트 MOSC를 제작하였다. W/TiN 복측 게이트 소자와 비교분석하기 위해 같은 조건의 산화막을 이용한 알루미늄(Al) 게이트, 텅스텐 게이트 MOSC를 제작하였다. 35$0^{\circ}C$에서 증착된 텅스텐 박막은 10~11$\Omega$/ 의 면저항을 가졌고 미소한 W(110) peak값을 나타내는 것으로 보아 비정질 상태에 가까웠다. TiN 박막의 경우 120~130$\Omega$/ 의 면저항을 가졌고 TiN (200)의 peak 값이 크게 나타난 반면, TiN(111) peak가 미소하게 나타났다. TiN 박막의 두께와 WF/SiH4의 가스비를 변화시켜가며 제작된 MOS 캐패시터를 HF 및 QS C-V, I-V 그리고 FNT를 통한 전자주입 방법을 이용하여 TiN 박막의 불소에 대한 확산 방지막 역할을 살펴 보았다. W/TiN 게이트 MOS 소자는 모두 순수 텅스텐 게이트보다 우수하였고, Al 게이트와 유사한 전기적 특성을 보여주었다. W/TiN 게이트 MOS 소자는 모두 순수 텅스텐 게이트보다 우수하였고, Al 게이트와 유사한 전기적 특성을 보여주었다. TiN 박막이 300 , 500 이고 WF6/SiH4의 가스비가 5:10인 경우 소자 특성이 우수하였으나, 5:5의 경우에는 FNT 전자주입 특성이 열화되기 시작하였다. 그리고, TiN박막의 두께가 150 으로 얇아질 경우에는 WF6/SiH4의 가스비가 5:10인 경우에서도 소자 특성이 열화되기 시작하였다. W/TiN 복층 게이트 MOS 캐패시터를 제작하여 전기적인 특성 분석결과, 순수 텅스텐 게이트 소자의 큰 저전계 누설 전류 특성을 해결할 수 있었으며, 불소확산에 영향을 주는 조건이 WF6/SiH4의 가스비에 크게 의존됨을 알 수 있었다. TiN 박막의 증착 공정이 최적화 될 경우, 0.1$\mu\textrm{m}$이하의 초미세소자용 게이트 전극으로서 텅스텐의 사용이 가능할 것으로 보여진다.

• 접착 및 계면
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• 제6권3호
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• pp.1-9
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• 2005

본 연구에서는 대기압 플라스마 공정으로 표면 처리 시 PMMA 시편의 표면 자유 에너지에 영향을 주는 인자인 radio frequency (RF) 플라즈마 전압(W), 처리시간(s), 방전 글로우와 시료와의 간격(mm) 그리고 아르곤 가스의 유량(LPM)에 대해 실험 계획법(Design of Experiment, DOE)을 적용한 최적화 실험을 실시하였다. 실험 결과, PMMA의 표면 자유 에너지 증가에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 플라즈마 방전 글로우와 시료와의 간격(mm), 처리시간(t), 플라즈마 전압(W) 순으로 확인되었다. 또한 표면에 상호 영향을 미치는 플라즈마 전압과 처리시간에 대한 복합매개변수 형태의 power dose (J)에 따른 의존성을 확인했을 때 1500 J에서 최대의 표면 에너지 증가를 보임을 확인하였다. XPS, AFM 분석을 통해 플라즈마 처리 후 PMMA 표면에 새로운 관능기의 도입과 표면 거칠기 변화를 관찰하였다. 플라즈마 처리에 의한 PMMA plate의 표면 자유 에너지의 변화는 플라즈마 처리에 의한 관능기의 도입과 표면적의 변화에 영향을 받는 것으로 생각된다.

• 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.