• Transactions of Materials Processing
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• v.13 no.4
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• pp.326-333
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• 2004

The nanoprobe based on lithography, mainly represented by SPM based technologies, has been recognized as a potential application to fabricate the surface nanosctructures because of its operational versatility and simplicity. However, nanoprobe based on lithography itself is not suitable for mass production because it is time a consuming method and not economical for commercial applications. One solution is to fabricate a mold that will be used for mass production processes such as nanoimprint, PDMS casting, and others. The objective of this study is to fabricate the silicon stamper for PDMS casting process by a mastless fabrication technique using the combination of nano/micro machining by Nanoindenter XP and KOH wet etching. Effect of the Berkovich tip alignment on the deformation was investigated. Grooves were machined on a silicon surface, which has native oxide on it, by constant load scratch (CLS), and they were etched in KOH solutions to investigate chemical characteristics of the machined silicon surface. After the etching process, the convex structures was made because of the etch mask effect of the mechanically affected layer generated by nanoscratch. On the basis of this fact, some line patterns with convex structures were fabricated. Achieved groove and convex structures were used as a stamper for PDMS casting process.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.43 no.1 s.284
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• pp.33-37
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• 2006

For producing the fine ribs structure of plasma display panel, the metal ions of barrier materials during the etching process should be understood on the etching mechanism with etching conditions. Etching was done on bulk glasses of the $BaO_B_2O_3-ZnO$ system with $HNO_3$ solution at $40^{\circ}C$. The surface structure of glasses and ion dissolution were analyzed by ICP (Inductive Coupled Plasma measurement). The structure and surface of the etched bulk glass were investigated by using scanning electron microscopy and nanoindenter. As a result, Ba (3-35 ppm/min) and Zn (2-27 ppm/min) ions as major components were leached in the solution and the leached layers were found to be phosphor-rich surface layers. A decrease of the bridge oxygen and relative increase of non bridge oxygen in the etched glass were found by X-ray photoelectron spectroscopy.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.44 no.6
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• pp.246-249
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• 2011

Surface modification before coating nickel by coupling agents and/or etchant of glass did not provide enough adhesive strength of electroless nickel deposits on glass. Effect of heat treatments on hardness as well as adhesion of nickel deposits was studied by using tape test for adhesion, nanoindenter for hardness and glancing angle x-ray diffractometer (GAXRD) for phase characterization. Heat treatment improved hardness as well as adhesion. XRD results give that the improvements of adhesion and hardness are due to the formation of $NiSiO_4$ around the interface between the nickel deposits and the glass and the precipitation of $Ni_3P$ causing precipitation hardening, respectively. The details in effects of heat treatment on adhesion and hardness are described here.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.22 no.7 s.172
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• pp.62-70
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• 2005

The nanoindenter and AFM have been used for nanofabrication, such as nanolithography, nanowriting, and nanopatterning, as well as measurement of mechanical properties and surface topology. Nanoscale indents can be used as cells for molecular electronics and drug delivery, slots for integration into nanodevices, and defects for tailoring the structure and properties. Therefore, it is very important to make indents of desired morphology (shape, size and depth). Indents of different shapes can be obtained by using indenters of different geometries such as a cube comer and conical and spherical tips. The depth and size of indents can be controlled by making indentations at different indentation loads. However, in case of viscoplastic viscoelastic materials such as polymethylmethacrylate (PMMA) the time dependent deformation (TDD) should also be considered. In this study, the effect of process parameters such as loading rate and hold-time at peak load on the indent morphology (maximum penetration depth, elastic recovery, transient creep recovery, residual depth pile-up height) of PMMA were studied for hyperfine pattern fabrication.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.173-173
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• 2011

반도체 집적도의 비약적인 발전으로 복잡하고 다양한 공정이 연구되었고 공정 중 박막에서 발생되는 물리적, 화학적 반응들에 대한 연구 필요성이 대두 되었다. 박막은 다양한 공정 환경에서 박막의 특성을 잃지 않고 물성을 유지하여야 한다. 특히 공정상의 고온 환경에서 박막은 안정해야하며 물리적손상이 있어서는 안 된다. 이 논문에서는 반도체의 기판으로 사용되는 Si기판과 금속배선 물질인 Cu와의 확산을 효과적으로 방지하기 위한 W-C-N 확산방지막을 제시하였고 시료 증착을 위하여 rf magnetron sputter를 사용하여 동일한 증착조건에서 질소(N)의 비율을 다르게 하여 박막 내 질소비율(0 sccm, 2 sccm)에 따른 확산방지막을 제작하였다. 이후 시료의 열적 안정성 측정을 위하여 상온, 600도, 800도로 각각 질소 분위기에서 30분간 열처리 과정을 실시하여 열적 손상을 인가하였다. 이후 Nanoindentation기법을 이용하여 총 16 point 측정을 하였다. 이를 Weibull distribution으로 분석하여 정량화 시켜 박막의 균일도와 신뢰도를 연구하였다. 또 WET-SPM을 이용하여 AFM 표면 이미지를 확인하였다. 그 결과 고온에서 박막이 Compressive stress를 받아 박막이 일어남을 확인 하였다. 이는 질화물질이 고온에서 물성변화가 적게 나타나는 것을 알 수 있었고, 균일도와 결정성 또한 질화물질에서 더 안정적이었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.228-228
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• 2010

반도체 집적도의 비약적인 발전으로 각 박막 층간의 두께는 더욱 줄어들었고 이는 각 박막 층간의 확산에 대한 문제를 간과할 수 없게 하였다. 따라서 각 층간의 확산을 방지하기위한 확산방지막의 연구에 대한 관심도는 증가하게 되었다. 또한 본 연구에서 분석을 위하여 사용된 Nanoindenter는 박막 표면에 다이아몬드 팁을 이용하여 압입을 실시하여 이때 시표의 반응에 의한 팁의 위치(Z-축)를 in-situ로 측정하여 인가력과 팁의 위치에 대한 연속 압입곡선을 측정하게 된다. 이를 통하여 박막의 hardness와 elastin modulus를 측정하게 되고, 연속 압입곡선 분석을 통하여 박막의 표면응력 변화를 측정한다. 이 논문에서는 반도체의 기판으로 사용되는 Si 기판과 금속배선 물질인 Cu와의 확산을 효과적으로 방지하기 위한 W-C-N 확산방지막을 제시하였고, 시료 증착을 위하여 rf magnetron sputter를 사용하여 동일한 증착 조건에서 질소(N)의 비율을 다르게 하여 박막내 질소 비율에 따른 확산방지막을 제작하였다. 이후 시료의 열적 안정성 측정을 위하여 상온에서 $900^{\circ}C$ 까지 질소 분위기에서 30분간 열처리 과정을 실시하여 열적 손상을 인가하였고, 고온에서 확산방지막의 열적인 안정성을 Nanoindentation 분석을 이용하여 측정하였다. 측정 결과 박막내 질소 불포함된 박막의 경우 표면 강도는 9.01 GPa에서 194.01 GPa의 급격한 변화를 보였고, 질소가 포함된 박막은 9.41 GPa에서 43.01 GPa으로 상대적으로 적은 차이를 보였다. X-ray 분석 결과에서도 박막내 질소가 포함된 박막이 고온에서도 더 안정된 특성을 보이는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.216.2-216.2
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• 2013

Nano-indenter는 팁을 박막 표면으로부터 일정 깊이까지 일정한 비율로 힘을 팁에 인가하여 그에 따른 박막의 반응을 in-situ로 확인하기 위하여 고안된 장치이며, 박막은 물론 나노 구조물까지 다양한 범위에서 기계적 특성을 분석하기 위하여 사용되고 있다. 이 연구에서는 유전체 및 확산방지막으로 사용되는 Hf을 rf magnetron sputter로 증착하였으며 이때 Ar 가스와 함께 $N_2$ 가스의 혼합 비율을 다르게 하여 HfN을 증착하였다. 질소 분압에 따라 증착된 HfN 박막은 고온중에서 질소의 영향을 확인하기 위하여 $800^{\circ}C$로 질소 분위기에서 20분간 열처리하여 이후 박막의 nano-mechanical 특성을 nanoindenter를 사용하여 확인하였고 최대 압입력을 250 ${\mu}N$으로 고정하였다. 측정결과 고온 열처리후 HfN 박막은 증착시 질소 분압이 0%에서 5%로 증가함에 따라 surface hardness는 8.6 GPa에서 8.1 GPa로 elastic modulus는 123.7 GPa에서 134 GPa로 각각 변화되는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 질소 분압이 2.5%로 증착된 HfN 박막은 열처리후 박막 표면의 물리적 특성이 깊이 방향으로 층을 이루고 있어 nano-indenter 압입시 다수의 pop-in이 나타남을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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• 2008.05a
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• pp.273-276
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• 2008

Thermoplastic resin takes place stress relaxation and creep according to temperature and time. In room temperature, time dependent deformation (TDD) of polymer was carried out at previous study. In this study, it evaluates time dependent deformation to relate temperature. Nanoscale indents can be used as cells for molecular electronics and drug delivery, slots for integration into nanodevices, and defects for tailoring the structure and properties. Therefore, it is important to control pattern depth for change of indent depth by creep when using Nanoindenter. For evaluating TDD at high temperature, it is occurred thermal-nanoindentation test by changing hold time at maximum load. Temperature is putted at $90^{\circ}C$, hold time at maximum loads are putted at 1, 10, 50, 100, 200, 300 and 500s.

• Advances in materials Research
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• v.9 no.1
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• pp.49-62
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• 2020

Fracture toughness of SiC on Si thin films of thicknesses of 150, 750, and 1500 nm were measured using Agilent XP nanoindenter equipped with a Dynamic Control Module (DCM) in Load Control (LC) and Continuous Stiffness Method (CSM) protocols. The fracture toughness of the Si substrate is also measured. Nanovision images implied that indentations into the films and well deep into the Si caused cracks to initiate at the Si substrate and propagate upward to the films. The composite fracture toughness of the SiC/Si was measured and the fracture toughness of the SiC films was determined based on models that estimate film properties from substrate properties. The composite hardness and modulus of the SiC films were measured as well. For the DCM, the hardness decreases from an average of 35 GPa to an average of 13 GPa as the film thick increases from 150 nm to 1500 nm. The hardness and moduli of the films depict the hardness and modulus of Si at deep indents of 12 and 200 GPa respectively, which correlate well with literature hardness and modulus values of Si. The fracture toughness values of the films were reported as 3.2 MPa√m.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.238-238
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• 2012

Ag (silver)의 일함수는 T-OLED (Top Emission Organic Light Emitting Diode)의 전극소자로 사용하기에는 다소 낮다는 단점이 있다(~4.3 eV). 이러한 단점을 해결하기 위한 대안으로 Ag 박막의 표면을 플라즈마 처리, UV 처리 및 열처리를 통하여 일함수를 높이는 연구가 진행 되어왔다(>5.0 eV). 하지만 현재의 대부분 연구는 후 처리된 박막의 일함수에 초점을 맞춰 연구가 진행 되어 박막의 nano-mechanical property에 대한 연구는 매우 부족하다. 따라서 본 논문에서는 AgOx 박막의 nano-mechanical property에 초점을 맞춰 분석을 실시하였다. 연구에 사용된 샘플은 Ag 박막을 유리기판 위에 rf-magnetron sputter 장치를 이용하여 100 W의 power로 150 nm 두께로 증착하였다. 증착된 Ag 박막은 $O_3$ 발생 UV 램프를 이용하여, 다양한 시간동안 UV 처리하였다(0~9분). 증착된 샘플은 Four-point probe, nanoindenter 장비를 이용하여 nano-mechanical property를 분석하였다. 실험 결과 UV 처리 시간이 0, 1분에서 면저항이 0.16, 0.50 ${\Omega}$/sq로 급격한 변화가 나타났으나, 반면 3분 이후 9분의 샘플의 경우, 0.55 ${\Omega}$/sq에서 0.24, 0.20, 0.15 ${\Omega}$/sq로 감소하여 전기적 특성변화를 볼 수 있었다. 또한 nanoindenting 결과 UV 처리한 박막의 극 표면 경도 값의 변화는 0~5분 처리한 샘플의 경우, 물리적인 경도가 증가하는 형태를 보이며 UV 처리를 5분간 했을때 7.89 GPa로 최고의 경도를 가진다. 그 이후부터는 6.97, 3.46 GPa의 결과로 박막의 경도가 감소되는 결과를 얻었다. 이러한 결과로부터 Ag 박막의 후처리에 따른 Ag 물질의 산화 및 결정상태에 따라 박막 내에 존재하는 residual stress를 분석할 수 있다.