• 한국재료학회지
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• 제4권6호
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• pp.638-643
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• 1994

Si(111)표면위에 Au의 증착량과 기판온도에 따른 표면구조의 변화를 RHEED(Reflection High Energy Electron Diffraction)상(pattern)과 RHEED상의 회절반점(spot)강도변화를 이용하여 조사하였다. Si(111) $7\times7$구조를 Au 를 0.1ML-0.4ML증착후에 기판을 $350^{\circ}C$-$750^{\circ}C$로 수초간 가열하면 $7\times7$구조에서 $7\times7$ + $5\times2$의 혼합 구조로 변화하였으며 증착량 0.4ML-1.0ML에서는 RHEED상이 기판온도와 증착량에 따라 $5\times2,\alpha- \sqrt{3} \times \sqrt{3},\beta- \sqrt{3} \times \sqrt{3}$의 구조들이 관찰되었다. $6\times6$구조는 기판온도 $270^{\circ}C$-$370^{\circ}C$에서 증착량 0.8ML에서부터 형성되기 시작하여 1ML에서 완성되었다. AES(Auger Electron Spectroscopy)를 이용한 $\alpha- \sqrt{3} \times \sqrt{3},5 \times 2$구조에서의 Au원자의 이탈과정 조사에서 이탈 에너지는 각각 79kcal/mol, 82kcal/mol로 조사되었다.

• 한국재료학회지
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• 제5권2호
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• pp.169-177
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• 1995

Cu와 Si사이의 확산방지막으로 1000$\AA$ 두께의 TiN의 특성에 대하여 면저항 측정, 식각패임자국 관찰, X선 회절, AES, TEM 등을 이용하여 조사하였다. TiN 확산방지막은 $550^{\circ}C$, 1시간의 열처리 후에 Cu의 안쪽 확산으로 인해 Si(111)면을 따라 결정결함(전위)을 형성하고, 전위 주위에 Cu 실리사이드로 보이는 석출물들을 형성함으로써 파괴되었다. Al의 경우와는 달리 Si 패임자국이 형성되지 안흔 것으로부터 TiN확산방지막의 파괴는 Cu의 안쪽 확산에 의해서만 일어나는 것을 알 수 있었다. 또한, Al의 경우에는 우수한 확산방지막 특성을 보여주었던 충진처리된 TiN가 Cu의 경우에는 거의 효과가 없는 것을 알 수 있었다. 이것은 Al의 경우에는 TiN의 결정립계에 존재하는 $TiO_{2}$가 Al과 반응하여 $Al_{2}O_{3}$를 형성함으로써 Al의 확산을 방해하는 화학적 효과가 매우 크지만, Cu의 경우에는 CuO 또는 $Cu_{2}O$와 같은 Cu 산화물은$TiO_{2}$에 비해서 열역학적으로 불안정하기 때문에 이러한 화학적 효과를 기대할 수 없으며, 따라서 충진처리 효과가 거의 없는 것으로 이해된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.84-84
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• 2012

소자가 고집적화 됨에 따라, 비저항이 낮고 electro migration (EM), Stress Migration (SM) 특성이 우수한 구리(Cu)를 배선재료로서 사용하고 있다. 그러나, 구리는 Si과 $SiO_2$의 내부로 확산이 빠르게 일어나, Si 소자 내부에 deep donor level을 형성하고, 누설 전류를 증가시키는 등 소자의 성능을 저하시킬 수 있는 문제점을 가지고 있다. 그러나, electroplating 을 이용하여 증착한 Cu 박막은 일반적으로 확산 방지막으로 쓰이는 TiN, TaN, 등의 물질과의 접착 (adhesion) 특성이 나쁘다. 따라서, Cu CMP 에서 증착된 Cu 박막의 벗겨지거나(peeling), EM or SM 저항성 저하 등의 배선에서의 reliability 문제를 야기하게된다. 따라서 Cu 와 접착 특성이 좋은 새로운 확산방지막 또는 adhesion layer의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 이러한 Cu 배선에서의 접착성 문제를 해결하고자 Metal organic chemical vapor deposition (MOCVD)을 이용하여 제조한 코발트(Co) 박막을 $Cu/TaN_x$ 사이의 접착력 개선을 위한 adhesion layer로 적용하려는 시도를 하였다. Co는 비저항이 낮고, Cu 와 adhesion이 좋으며, Cu direct electroplating 이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 하지만, 수소 분위기에서 $C_{12}H_{10}O_6(Co)_2$ (dicobalt hexacarbonyl tert-butylacetylene, CCTBA) 전구체에 의한 MOCVD Co 박막의 경우 탄소, 산소와 같은 불순물이 다량 함유되어 있어, 비저항, surface roughness 가 높아지게 된다. 따라서 구리 전착 초기에 구리의 핵 생성(nucleation)을 저해하고 핵 생성 후에도 응집(agglomeration)이 발생하여 연속적이고 얇은 구리막 형성을 방해한다. 이를 해결하기 위해, MOCVD Co 박막 증착 시 수소 반응 가스에 암모니아를 추가로 주입하여, 수소/암모니아의 분압을 1:1, 1:6, 1:10으로 변화시켜 $Co/TaN_x$ 박막의 특성을 비교 분석하였다. 각각의 수소/암모니아 분압에 따른 $Co/TaN_x$ 박막을 TEM (Transmission electron microscopy), XRD (X-ray diffraction), AES (Auger electron spectroscopy)를 통해 물성 및 조성을 분석하였고, AFM (Atomic force microscopy)를 이용하여, surface roughness를 측정하였다. 실험 결과, $Co/TaN_x$ 박막은 수소/암모니아 분압 1:6에서 90 ${\mu}{\Omega}-cm$의 낮은 비저항과 0.97 nm 의 낮은 surface roughness 를 가졌다. 뿐만 아니라, MOCVD 에 의해 증착된 Co 박막이4-6 % concentration 의 탄소 및 산소 함량을 가지는 것으로 나타났고, 24nm 크기의 trench 기판 위에 약 6nm의 $Co/TaN_x$ 박막이 매우 균일하게 형성된 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과들은, 향후 $Co/TaN_x$ 박막이 Cu direct electroplating 공정이 가능한 diffusion barrier로서 성공적으로 사용될 수 있음을 보여준다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.239-240
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• 2008

As semiconductor devices are scaled down for better performance and more functionality, the Cu-based interconnects suffer from the increase of the resistivity of the Cu wires. The resistivity increase, which is attributed to the electron scattering from grain boundaries and interfaces, needs to be addressed in order to further scale down semiconductor devices [1]. The increase in the resistivity of the interconnect can be alleviated by increasing the grain size of electroplating (EP)-Cu or by modifying the Cu surface [1]. Another possible solution is to maximize the portion of the EP-Cu volume in the vias or damascene structures with the conformal diffusion barrier and seed layer by optimizing their deposition processes during Cu interconnect fabrication, which are currently ionized physical vapor deposition (IPVD)-based Ta/TaN bilayer and IPVD-Cu, respectively. The use of in-situ etching, during IPVD of the barrier or the seed layer, has been effective in enlarging the trench volume where the Cu is filled, resulting in improved reliability and performance of the Cu-based interconnect. However, the application of IPVD technology is expected to be limited eventually because of poor sidewall step coverage and the narrow top part of the damascene structures. Recently, Ru has been suggested as a diffusion barrier that is compatible with the direct plating of Cu [2-3]. A single-layer diffusion barrier for the direct plating of Cu is desirable to optimize the resistance of the Cu interconnects because it eliminates the Cu-seed layer. However, previous studies have shown that the Ru by itself is not a suitable diffusion barrier for Cu metallization [4-6]. Thus, the diffusion barrier performance of the Ru film should be improved in order for it to be successfully incorporated as a seed layer/barrier layer for the direct plating of Cu. The improvement of its barrier performance, by modifying the Ru microstructure from columnar to amorphous (by incorporating the N into Ru during PVD), has been previously reported [7]. Another approach for improving the barrier performance of the Ru film is to use Ru as a just seed layer and combine it with superior materials to function as a diffusion barrier against the Cu. A RulTaN bilayer prepared by PVD has recently been suggested as a seed layer/diffusion barrier for Cu. This bilayer was stable between the Cu and Si after annealing at $700^{\circ}C$ for I min [8]. Although these reports dealt with the possible applications of Ru for Cu metallization, cases where the Ru film was prepared by atomic layer deposition (ALD) have not been identified. These are important because of ALD's excellent conformality. In this study, a bilayer diffusion barrier of Ru/TaCN prepared by ALD was investigated. As the addition of the third element into the transition metal nitride disrupts the crystal lattice and leads to the formation of a stable ternary amorphous material, as indicated by Nicolet [9], ALD-TaCN is expected to improve the diffusion barrier performance of the ALD-Ru against Cu. Ru was deposited by a sequential supply of bis(ethylcyclopentadienyl)ruthenium [Ru$(EtCp)_2$] and $NH_3$plasma and TaCN by a sequential supply of $(NEt_2)_3Ta=Nbu^t$ (tert-butylimido-trisdiethylamido-tantalum, TBTDET) and $H_2$ plasma. Sheet resistance measurements, X-ray diffractometry (XRD), and Auger electron spectroscopy (AES) analysis showed that the bilayer diffusion barriers of ALD-Ru (12 nm)/ALD-TaCN (2 nm) and ALD-Ru (4nm)/ALD-TaCN (2 nm) prevented the Cu diffusion up to annealing temperatures of 600 and $550^{\circ}C$ for 30 min, respectively. This is found to be due to the excellent diffusion barrier performance of the ALD-TaCN film against the Cu, due to it having an amorphous structure. A 5-nm-thick ALD-TaCN film was even stable up to annealing at $650^{\circ}C$ between Cu and Si. Transmission electron microscopy (TEM) investigation combined with energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis revealed that the ALD-Ru/ALD-TaCN diffusion barrier failed by the Cu diffusion through the bilayer into the Si substrate. This is due to the ALD-TaCN interlayer preventing the interfacial reaction between the Ru and Si.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권3호
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• pp.25-30
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• 2015

직경 20 nm 미만의 금속 나노입자들이 나타내는 저온 용융특성을 이용한 새로운 패드 피니쉬 공정을 적용하여 Cu 표면을 SAC305로 코팅한 후 wettability의 변화를 평가하였다. SAC305 잉크를 사용한 $160^{\circ}C$의 저온 코팅공정 시 형성되는 SAC305 코팅층의 두께는 수 나노미터 수준으로 극히 얇았으며, 이 코팅층 밑으로 10~100 nm 두께 수준의 $Cu_6Sn_5$ 및 50~150 nm 두께 수준의 $Cu_3Sn$ 금속간화합물층 반응층이 생성되었음을 확인할 수 있었다. 즉, 생성된 금속간 화합물층의 두께는 압연동 시편에 비해 전해도금동 시편에서 훨씬 두꺼웠는데, 이는 전해도금동 시편에서 관찰되는 향상된 표면 거칠기 특성에 의해 단위면적 기준으로 보다 많은 수의 SAC305 나노입자들이 접촉된 상태에서 용융되어 반응하기 때문으로 분석되었다. 이후 SAC305 솔더볼을 사용한 젖음각 측정 실험에서 저온 SAC 코팅이 이루어진 Cu 표면은 SAC 코팅이 없는 Cu 표면에 비해 눈에 띄게 낮은 젖음각을 나타내어 당 코팅법으로 Cu 표면에 단지 수 나노미터 두께의 SAC305 층을 형성시킨 경우에서도 솔더의 wettability 개선을 유도할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제29권1호
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• pp.209-231
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• 1999

Even though titanium(Ti) and its alloys are the most used dental implant materials, there are some problems that Ti wears easily and interferes normal osteogenesis due to the metal ions. Ti coated with bioactive ceramics such as hydroxyapatite has also such problems as the exfoliation or resorption of the coated layer, Recent studies on implant materials have been proceeding to improve physical properties of the implant substrate and biocompatibility of the implant surfaces. The purpose of the present study was to examine the physical property and bone tissue compatibility of bioinert nitrides ion plated Ti, Button type specimens(14mm in diameter, 2.32rrun in height) for the abrasion test and cytotoxicity test and thread type implants(3.75mm in diameter, 6mm in length) for the animal experiments were made from Ti(grade 2) and 316LVM stainless steel. Ti specimens were ion plated with TiN, ZrN by the low temperature arc vapor deposition, and the depth profile of the TiN/Ti, ZrN/Ti ion plated surface was examined by Auger Electron Spectroscopy. Three kind of button type specimens .of TiN/Ti, ZrN/Ti and Ti were used for abrasion test, and HEPAlClC7 cells and CCD cells were cultivated for 4 days with the specimens for cytotoxicity test. Thread type implants of TiN/Ti, ZrN/Ti, Ti, 316LVM were implanted on the femur of 6 adult dogs weighing 10kg-13kg. Two dogs were sacrified for histological examination after 45 days and 90 days, and four dogs were sacrified for the removal torque test of the implant') after 90 days. The removal torque force was measured by Autograph (Shimadzu Co., AGS-1000D series, Japan). Abrasion resistance of TiN/Ti was the highest, and that of ZrN/Ti and Ti were followed. The bioinert nitride ion plated Ti had much better abrasion resistance, compared with Ti, In the cytotoxicity test, the number of both cells were increased in all specimens, and there were no significant difference in cytotoxic reaction among all groups (p>0.1), In histological examination, 316LVM showed the soft tissue engagement in interface between the implant and bone, but the other materials after 45 days noted immature new bone formation in the medullary portion along the implant surface, and those after 90 days showed implant support by new bone formation in both the cortical and the medullary portion, The removal torque force of Tilv/Ti showed significantly higher than that of Ti(p(O,05). The difference in removal torque force between TiN/Ti and ZrN/Ti was not significant(p>0.05), and that of 316LVM was lowest among all groups(p<0.05). These results suggest that bioinert nitrides ion plated Ti can resolve the existing problems of Ti and bioactive ceramics, and it may be clinically applicable to human.

• 한국재료학회지
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• 제19권2호
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• pp.61-67
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• 2009

Electrolessly deposited Co (Re,P) was investigated as a possible capping layer for Cu wires. 50 nm Co (Re,P) films were deposited on Cu/Ti-coated silicon wafers which acted as a catalytic seed and an adhesion layer, respectively. To obtain the optimized bath composition, electroless deposition was studied through an electrochemical approach via a linear sweep voltammetry analysis. The results of using this method showed that the best deposition conditions were a $CoSO_4$ concentration of 0.082 mol/l, a solution pH of 9, a $KReO_4$ concentration of 0.0003 mol/l and sodium hypophosphite concentration of 0.1 mol/L at $80^{\circ}C$. The thermal stability of the Co (Re,P) layer as a barrier preventing Cu was evaluated using Auger electron spectroscopy and a Scanning calorimeter. The measurement results showed that Re impurities stabilized the h.c.p. phase up to $550^{\circ}C$ and that the Co (Re,P) film efficiently blocked Cu diffusion under an annealing temperature of $400^{\circ}C$ for 1hr. The good barrier properties that were observed can be explained by the nano-sized grains along with the blocking effect of the impurities at the fast diffusion path of the grain boundaries. The transformation temperature from the amorphous to crystal structure is increased by doping the Re.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.53-53
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• 1999

전계방출을 이용한 평판 표시장치는 CRT가 가진 장점을 모두 갖는 동시에 얇고 가벼우며 낮은 전력소모로 완벽한 색을 구현할 수 있는 차세대 표시장치로서 이에 대한 여국가 활발히 이루어지고 있다. 여기에 사용되는 음극물질로서 실리콘이나 몰리 등을 팁모양으로 제작하여 사용해 왔다. 하지만 잔류가스에 의한 역스퍼터링이나 화학적 반응에 의해서 전계방출 성능이 점차 저하되는 등의 해결해야할 많은 문제가 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위하여 탄소계 재료로서 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 등을 이용하려는 노력이 진행되어 왔다. 이중 유리화 비정형 탄소는 다량의 결함을 가지고 있는 유리질의 고상 탄소 재로로서, 전기전도도가 우수하면서 outgassing이 적고 기계적 강도가 뛰어나며 고온에서도 화학적으로 안정하여 전계방출 소자의 음극재료로서 알맞은 것으로 생각된다. 유리화 비정형 탄소가루를 전기영동법으로 기판에 코팅하여 전계방출 소자를 제작하였다. 전기영동 용액으로 이소프로필알코올에 질산마그네슘과 소량의 증류수, 유리화 비정형 탄소분말을 섞어주었고 기판으로는 몰리(Mo)가 증착된 유리를 사용하였다. 균일한 증착을 위해서 증착후 역전압을 걸어 주는 방법과 증착 후 플라즈마 처리를 하는 등의 여러 가지 방법을 사용했다. 전계방출 전류는 1$\times$10-7Torr이사에서 측정하였다. 1회 제작된 용액으로 반복해서 증착한 횟수에 따라 표면의 거치기, 입자의 분포, 전계방출 측정 결과 등의 차이가 관찰되었다. 발광이미지는 전압에 따라 변화하였고, 균일한 발광을 관찰하기 위해서 오랜 시간동안 aging 과정을 거쳐야 했다. 그리고 구 모양의 양극을 사용해서 위치를 변화시키며 시동 전기장을 관찰하여 위치에 따른 전계방출의 차이를 조사하여 발광의 균일성을 알 수 있었다.on microscopy로 분석하였으며 구조 분석은 X-선 회절분석, X-ray photoelectron spectroscopy 그리고Auger electron spectroscope로 하였다. 증착된 산화바나듐 박막의 전기화학적 특성을 분석하기 위하여 리튬 메탈을 anode로 하고 EC:DMC=1:1, 1M LiPF6 액체 전해질을 사용한 Half-Cell를 구성하여 200회 이상의 정전류 충 방전 시험을 행하였다. Half-Cell test 결과 박막의 결정성과 표면상태에 따라 매우 다른 전지 특성을 나타내었다.도상승율을 갖는 경우가 다른 베이킹 시나리오 모델에 비해 효과적이라 생각되며 초대 필요 공급열량은 200kW 정도로 산출되었다. 실질적인 수치를 얻기 위해 보다 고차원 모델로의 해석이 필요하리라 생각된다. 끝으로 장기적인 관점에서 KSTAR 장치의 베이킹 계획도 살펴본다.습파라미터와 더불어, 본 연구에서 새롭게 제시된 주기분할층의 파라미터들이 모형의 학습성과를 높이기 위해 함께 고려된다. 한편, 이러한 학습과정에서 추가적으로 고려해야 할 파라미터 갯수가 증가함에 따라서, 본 모델의 학습성과가 local minimum에 빠지는 문제점이 발생될 수 있다. 즉, 웨이블릿분석과 인공신경망모형을 모두 전역적으로 최적화시켜야 하는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 위해서, 최근 local minimum의 가능성을 최소화하여 전역적인 학습성과를 높여 주는 인공지능기법으로서 유전자알고리즘기법을 본 연구이 통합모델에 반영하였다. 이에 대한 실증사례 분석결과는 일일 환율예측문제를 적용하였을 경우, 기존의 방법론보다 더 나운 예측성과를 타나내었다.pective" to workflow architectural discussions. The vocabulary suggested

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제27권2호
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• pp.329-346
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• 1997

Dental implants have been developed for enhancement of osseointegration. Biocompatibility, bone affinity and surface characteristics of dental implants are very important factors for osseointegration. The aim of the present study was to determine the cytotoxicity and the bone affinity of titanium phosphide(Ti-P) implant material. The Ti-P surface was obtained by vacuum sintering of titanium within compacted hydroxyapatite powder. The composition and the chemical change of the surface were determined by Auger electron spectroscopy. The in vitro cytotoxicity was evaluated by the viability of the bone cells and macrophages obtained from chicken embryo and rat,s peritonium, respectively. For the comparative evaluation, 316L stainless steel, commercially pure titanium and Ti-P materials, prepared in size of 1O.0mm in diameter and 5.0mm in height, were immersed separately in bone cells and macrophages for 10 days. For the evaluation of the in vivo bone affinity, 316L stainless steel, commercially pure titanium and Ti-P materials, prepared in size of 5.0mm in diameter and 10.0mm in length, were implanted after drilling in diameter 5.5mm in femurs of 2 dogs weighing 10Kg more or less. Six weeks after implantation the specimens were prepared for histopathological examination and were observed under light microscope. In comparison of in vitro bone cell viability, Ti-P and commercially pure titanium groups were not significantly different from control group (p>O.1), but 316L stainless steel group was significantly lower than control group(p<0.05). There was no statistical difference in the viability of macrophages between 3 different groups and control group(p>O.l). In comparison of in vivo study, 316L stainless steel and commercially pure titanium showed fibrous encapsulation, but Ti-P showed remarkable new bone formation without any fibrous tissue. The results demonstrate that Ti-P has favorable biocompatibility and bone affinity, and suggest that dental implants with Ti-P surface may enhance osseointegration.

• 보존과학회지
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• 제30권1호
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• pp.95-101
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• 2014

은제품은 대기의 아황산가스나 황화수소 등과 반응하여 검게 변색된다. 검은 변색은 표면에 황화은이 형성되는 것으로 보존처리시 제거하는 것이 일반적이다. 황화은을 제거하는 방법은 화학적, 전기화학적, 미세마모법 등을 사용하지만 모두 은의 손실을 초래한다. 따라서 본 연구는 표면 오염물만을 선택적으로 제거할 수 있는 레이저클리닝을 은시편에 실험하여 안전하고 효율적인 레이저 조건을 알아보고자 하였다. 먼저 부식되지 않은 순수한 은에 레이저를 조사하여 안전한 레이저에너지밀도 범위를 확인하였다. 실험 결과 은은 1064nm $4.00J/cm^2$ 이하, 532nm $2.39J/cm^2$ 이하 레이저에너지밀도 범위에서 안전하였다. 인공적으로 부식시킨 은판의 부식층(황화은)은 레이저조건 1064nm $2.39J/cm^2$로 약 5~10회, 532nm $1.19J/cm^2$로 5~10회 조사하였을 때 제거되었다. AES를 이용하여 레이저 펄스당 제거되는 부식층 두께를 확인한 결과 약 13 ~ 25nm이다. 은 시편의 레이저클리닝 조건을 은제품에 적용한 결과 표면의 검은 부식층이 제거되었으며 은 광택도 유지되었다. 이를 통해 은제품의 레이저클리닝 적용 가능성을 확인하였다.