• 대한기계학회논문집A
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• 제28권9호
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• pp.1297-1305
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• 2004

Reliability of MEMS devices is receiving more attention as they are heading towards commercial production. In particular are the reliability and long-term stability of wafer level vacuum packaged MEMS gyroscope sensors subjected to cyclic mechanical stresses at high frequencies. In this study, we carried out several reliability tests such as environmental storage, fatigue, shock, and vibration, and we investigated the failure mechanisms of the anodically bonded vacuum gyroscope sensors. It was found that successful vacuum packaging could be achieved through reducing outgassing inside the cavity by deposition of titanium as well as by pre-taking process. The current gyroscope structure is found to be safe from fatigue failure for 1000 hours of operation test. The gyroscope sensor survives the drop and vibration tests without any damage, indicating robustness of the sensor. The reliability test results presented in this study demonstrate that MEMS gyroscope sensor is very close to commercialization.

• 센서학회지
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• 제27권5호
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• pp.300-305
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• 2018

The uncooled microbolometer thermal sensor for low cost and mass volume was designed to target the new infrared market that includes smart device, automotive, energy management, and so on. The microbolometer sensor features 80x60 pixels low-resolution format and enables the use of wafer-level vacuum packaging (WLVP) technology. Read-out IC (ROIC) implements infrared signal detection and offset correction for fixed pattern noise (FPN) using an internal digital to analog convertor (DAC) value control function. A reliable WLVP thermal sensor was obtained with the design of lid wafer, the formation of Au80%wtSn20% eutectic solder, outgassing control and wafer to wafer bonding condition. The measurement of thermal conductance enables us to inspect the internal atmosphere condition of WLVP microbolometer sensor. The difference between the measurement value and design one is $3.6{\times}10-9$ [W/K] which indicates that thermal loss is mainly on account of floating legs. The mean time to failure (MTTF) of a WLVP thermal sensor is estimated to be about 10.2 years with a confidence level of 95 %. Reliability tests such as high temperature/low temperature, bump, vibration, etc. were also conducted. Devices were found to work properly after accelerated stress tests. A thermal camera with visible camera was developed. The thermal camera is available for non-contact temperature measurement providing an image that merged the thermal image and the visible image.

• 한국진공학회지
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• 제8권4A호
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• pp.482-489
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• 1999

AC PDP(P1asma Display Pane1)s use the mixture of inert gases to generate a discharge inside the display pixels. Impurities such as CO, $CO_2$ and OH inside discharge region may deteriorate the characteristics of PDP operation during long life time of PDP. Electro-negative gas such as CO can cause the sustain pulse amplitude to rise by attaching electrons which will play an important role in the earlier stage of the discharge. MgO film is used to protect the dielectric layer in AC PDP, and is in contact with the free space of display pixel where it is filled with the inert gas mixture. So, MgO film can be a main source of impurities. In this experiment, we observed the change of impurity generation of various MgO films which were deposited by different methods, by using QMS. (quadropole mass spectrometer) The main impurites were $H_2$, CO and $CO_2$. And with the comparison of the TPD (temperature programmed desorption) result, it can be understood that impurity gases are generated by sputtering of MgO surface not by outgassing. Deposition method had effects on the characteristics of the impurity generation. The MgO film manufactured by e-beam evaporation generated more amount of impurity gases than the MgO films manufactured by sputtering or ion-plating. And also heat treatment of MgO film after deposition decreased the magnitude of impurity gas generation.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.41-41
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• 1999

핵융합 장치의 플라즈마 운행동안 토카막 내벽에 도달하는 온도는 최저 $600^{\circ}C$ 이상이다. 또한 플라즈마 자체와 사용자(User)들의 시료로부터 방출되는 입자들에 의한 내벽 충격(damage)은 장기간의 안정적인 운행 및 연구에 심각한 영향을 미친다. 이러한 이유로 토카막 제작시 내벽 보호재의 선정은 매우 높은 비중을 차지한다. Graphite는 높은 융점과 가공의 용이성으로 토카막 내벽의 보호재로 선호되는 물질이다. 그러나 토카막 용기(vessel)에 사용되는 스테인레스 스틸(AISI 316LN)보다 약 50배 이상의 기체 방출율(outgassing rate)을 가진다. 그러므로 장착 이전의 초기 청정화 과정이 매우 중요하며, 특히 400m2의 약 2톤(2000kg)의 graphite가 사용되므로 대량 처리를 할 수 있는 방법의 선정도 함께 개발되어야 한다. 본 연구팀에서는 처음 10개 회사의 시제품을 검토한 후, 최종 2개 회사의 4가지 종류의 시료를 선정하였다. 선정된 시료는 Union Carbide의 ATJ와 Toyo Tanso의 IG-110, IG-43, Ig-430이다. 시료는 비절삭유(oil-free) 가공에 의해 80$\times$2$\times$3 (mm)의 크기로 제작되었고 에탄올과 메탄올 용액에서 초음파 세척되었다. 건조된 시료는 TDS(Thermal Desorption Spectroscopy) 장치에 장착되어 세 단계의 실험을 하였다. 처음은 승온(상온 ~100$0^{\circ}C$)에 의한 방출 기체의 성분 분석, 두 번째는 장기간 (2주) 대기 노출 후 주요 방출 기체의 온도에 따른 변화, 마지막으로는 특정 기체에서의 장기간 보관후, 주요 방출 기체의 온도에 따른 변화를 조사하였다. 다음 그림 1은 본 연구에서 사용된 TDS 장치의 개략도이고 그림 2는 TDS 장치에 장착 직 후와 대기 중 노출된 시료들의 온도증가에 따른 총 압력의 변화이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.108.2-108.2
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• 2014

잔류가스측정 질량분석기(RGA)는 진공챔버 내부의 진공상태 이상유무, 공정상태 확인 및 주입가스 농도제어 등 여러 종류의 작업에 응용되고 있다. 반도체용 박막 제조공정(PVD, CVD)에서 챔버 내의 수분 혹은 불순물 가스의 정확한 모니터링은 반도체 품질향상에 매우 중요하다. 1 Pascal 진공도의 증착용 챔버에 RGA를 직접 장착하여 작동시키기 위해서는 저진공용 RGA가 사용되어야 한다. 10-3 Pascal에서 6m 자유운동거리를 갖는 질소분자는 1 Pascal에서는 6 mm로 짧은 자유운동거리를 갖는다. 따라서 1 Pascal 저진공영역에서 이온을 생성시키고 mass filter를 사용하여 질량분석을 하기 위해서는 이온원과 mass filter 길이가 자유운동거리 수준으로 작아져야한다. 저 진공영역에서는 검출기와 전자방출용 필라멘트가 저진공에서 작동되도록 일반고진공용 RGA와는 완전히 다르게 소형으로 설계 제작되어야 한다. 10-7 Pascal 이상의 초고진공에서 사용되는 RGA는 이온원이 작동할 때 발생하는 outgassing을 낮추도록 설계가 되어야 초고진공의 유지가 가능하다. 한국표준과학연구원에서 현재 개발 중인 일반고진공용 RGA를 소개하고 저진공용과 초고진공용 RGA의 설계특성을 발표한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.513-513
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• 2012

핵 융합로의 대면재질(Plasma Facing Material; PFM)은 고온의 플라즈마와 고 에너지의 이온들에 지속적으로 노출 된다. 특히 PFM은 흡착되는 기체 등에 의한 부식과 변형이 발생할 수 있다. 현재 핵 융합로 내부의 PFM으로 고려되고 있는 재질 중 하나인 고순도 탄소타일의 경우 고온의 수소동위원소 플라즈마에 직접적으로 노출되므로 이에 의한 탄소타일에 흡착되는 수소 등의 기체에 대한 정량적인 분석방법이 필요하다. 본 연구는 고순도 탄소타일 등과 같은 플라즈마 대면재료에 흡착되어 있는 물질의 정량적 분석이 가능한 TDA (Thermal Desorption Analyzer)의 개념 설계에 관한 것이다. TDA는 고온 가열($800^{\circ}C$ 이상) 및 시료 장착부 및 초고진공(~10-9 torr) 및 측정부의 두 부분으로 구성 하였다. TDA 설계시 고온 가열 및 시료 장착부는 시료 내부에 흡착되어 있는 기체의 효과적 탈착을 위한 가열 및 시료의 모양에 영향을 받지 않는 장착방법, 시료 장착부의 outgassing rate를 최소화 하는 재질 선정 등을 고려하였으며, 초고진공(~10-9 torr) 및 측정부는 초고진공 유지방법, 터보펌프 배기속도 실측을 위한 구조, 진공측정 ion 게이지, 잔류가스분석기(Residual Gas Analyzer)의 최적위치 설정 등을 고려하여 설계하였다. 개념 설계된 TDA에 대하여 발표하고자 한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권4호
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• pp.57-62
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• 2005

인공위성의 outgassing 분자에 대한 역류오염 해석에는 BGK 또는 DSMC 등의 방법이 사용되어 왔으나, 이들은 해석이 복잡하고 시간이 오래 걸리는 등의 비효율성이 문제이다. 본 논문에서는 분자들의 충돌간 평균자유행로가 위성체의 크기에 비해 매우 길고, 동시에 위성체의 속도가 분자들의 열속도보다 매우 크다는 점을 이용하여, 간단한 근사모델을 도입함으로써 일반적인 view factor 법과 비슷한 편리성과 간편성을 가지면서 DSMC법과 정확하게 일치하는 결과를 주는 modified view factor 법을 개발, 제안한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.40-40
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• 1999

가속기나 토카막과 같은 거대한 진공 장치의 용기 내벽을 청정화 하기 위해서는 용기 전체의 열처리(굽기, Baking)와 글로우 방전(Glow discharge) 법을 병행하여 사용한다. Baking은 일반 기체(N2, O2, 그리고 CO2)와 물(H2O)의 탈착에 효과적이고, Glow discharge cleaning은 탄소(Carbon-based)와 산소(Oxygen-based) 화합물의 탈착에 효과적이다. 특히 Glow discharge cleaning의 경우에는 전극의 모양, 진공 용기의 재질과 모양, 전극간의 거리, 사용되는 반응 기체의 압력 등에 따라 그 효과에 큰 차이가 있으므로 다각적인 연구가 필요하다. 본 연구에서는 그림 1과 같이 시험용 스테인레스(AISI 304와 AISI 316LN) 진공 용기를 설치하고, 시험 용기의 한쪽은 배기 용기와 oriffice로, 다른 편은 불순물의 정성.정량 분석을 위해 RGA(Residual gas analyser) 용기와 oriffice로 연결하였다. 전체 시스템 중에서 배기 부분과 분석 부분은 15$0^{\circ}C$에서 24시간 가열하여 전체의 기저 진공도를 1$\times$10-8Torr로 하였다. 기저 진공도의 용기에 고순도의 반응기체 (He, Ar, Ar+He, Ar+H2, Ar+N2 등)를 주입한후, DC 전압(0.8~1.5kV)을 변화하며 글로우 방전의 최적조건을 찾았다. 방전 동안 시험용 용기에서 방출되는 반응 기체 이외의 기체를 RGA로 측정하였고 외부에 Thermocouple을 여러곳에 장착하여 온도 변화를 측정하였다. 이상의 결과로부터 진공 용기 표면적으로부터의 불순물 탈착(desorption)과 불순물 분석, 플라즈마와 내벽의 상호작용등에 대한 결론을 얻을 수 있었다. 또한 Baking과 Glow discharge cleaning을 동시에 수행하여 Baking 온도의 낮춤에 따른 영향 평가도 수행하였다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 2000년도 제32회 추계학술대회 정기총회
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• pp.406-413
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• 2000

The friction and wear behaviors of Magnetron Sputtered MoS$_2$films were investigated by using a pin on disk type tester which was designed and manufactured for this experiment. The experiment was conducted by using silicon nitride (Si$_3$N$_4$) as a pin material and Magnetron Sputtered MoS$_2$on bearing steel (STB2) as a disk material, under operating conditions that include different surface roughness (Polishing specimen, Grinding specimen)(2types), linear sliding velocities in the range of 22, 44, 66mm/sec (3types), normal loads vary from 9.8N, 19.6N, 29.4N(3types), corresponding to contact pressures of 1.9∼2.7GPa and atmospheric conditions of high vacuum( 1.3${\times}$10$\^$-4/Pa), medium vacuum( 1.3${\times}$10$\^$-l/Pa), ambient air(10$\^$5/Pa)(3types). We investigated fracture mechanism in magnetron sputtered MoS$_2$films with Magnetron Sputtering method in each experiment.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.65-65
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• 2010

Extreme ultraviolet lithography (EUVL) is expected to be applied for making patterns below 32 nm in device industry. An ultrathin EUV photoresist (PR) of a few nm in thickness is required to reduce minimum feature size further. Here, we show that pentacene molecular layers can be employed as a new EUV resist for the first time. Dots and lines in nm scale are successfully realized using the new molecular resist. We clearly provide the mechanism for forming the nanopatterns with scanning photoemission microscope (SPEM), EUV interference lithography (EUV-IL), atomic force microscope (AFM), photoemission spectroscopy (PES), etc. The molecular PR has several advantages over traditional polymer EUV PRs; for example, high thermal/chemical stability, negligible outgassing, ability to control the height and width on the nanometer scale, leaving fewer residuals, no need for a chemical development process and thus reduction of chemical waste to make the nanopatterns. Besides, it could be applied to any substrate to which pentacene bonds chemically, such as $SiO_2$, SiN, and SiON, which is of importance in the device industry.