• 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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• 2012.02a
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• pp.296-296
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• 2012

LCD panel 검사를 위한 Probe unit은 대형 TV 및 모바일용 스마트폰을 중심으로 각광을 받고 있는 소모성 부품으로 최근 pitch의 미세패턴화가 급속히 진행되고 있다. 본 연구에서는 Slit Wafer 제작 공정을 최적화하기 위해 25 um pitch의 마스크를 설계, 제작하였다. 단공과 장공을 staggered 형태로 배열하여 25 um/25 um line/space pitch로 설계하였다. 또한 단위실험을 위해 직접 25 um pitch로 설계하여, 동일한 실험조건을 적용하여 최적 조건을 찾고자 하였다. 반응변수는 Etch rate 및 profile angle로 결정하였으며, 약 200~400 um 에칭된 slit의 상단과 하단의 폭, 그리고 식각깊이를 SEM 측정사진을 통해 정한 후 etch rate 및 profile angle을 결정하였다. 인자는 식각속도 및 wall의 각도를 결정하는 식각 및 passivation 가스의 유량, chamber 압력(etching/passivation), 식각시간 등으로 정하였으며, 이들의 최대값과 최소값 2 수준으로 실험계획을 설계하였다. 식각 조건에 따라 8회의 실험을 수행하였다. 가스의 유량은 SF6 400 sccm, C4F8 400 sccm, 식각 싸이클 시간은 5.2~10.4 sec, passivation 싸이클시간 4 sec로 하였으며, 압력은 식각시 7.5 Pa, passivation 시 10 Pa로 할 경우가 가장 sharp하게 나타났다. Coil power 와 platen power는 각각 2.6 KW, 0.14 KW로 하였으며, 최적화를 위한 인자의 값들은 이 범위에서 조절하였다. 이러한 인자의 조건 조절을 통해 etch rate는 5.6 um/min~6.4 um/min, $88.9{\sim}89.1^{\circ}$의 profile angle을 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.564-564
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• 2012

Graphene has been emerged as a fascinating material for future nanoelectronic applications due to its extraordinally electronic properties. However, their zero-bandgap semimetallic nature is a major problem for applications in high performance field-effect transistors (FETs). Graphene nanoribbons (GNRs) with narrow widths (${\geq}10nm$) exhibit semiconducting behavior, which can be used to overcome this problem. In previous reports, GNRs were produced by several approaches, such as electron beam lithography patterning, chemically derived GNRs, longitudinal unzipping of carbon nanotubes, and inorganic nanowire template. Using these methods, however, the width distribution of GNRs was a quiet broad and substantial defects were inevitably occurred. Here, we report a novel approach for fabricating width-tailored GNRs by focused ion beam-assisted chemical vapor deposition (FIB-CVD). Width-tailored phenanthrene ($C_{14}H_{10}$) templates for direct growth of GNRs were prepared on $SiO_2$/Si substrate by FIB-CVD. The GNRs on the templates were synthesized at $900-1,050^{\circ}C$ with introducing $CH_4$ $(20sccm)/H_2$ (10 sccm) mixture gas for 10-300 min. Structural characterizations of the GNRs were carried out using Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, and atomic force microscopy.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.80-80
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• 2011

본 연구에서는 flexible 광전소자에 응용이 가능한 투명전극을 위해 polyethersulfone (PES) 기판 위에 GaZnO (GZO) 박막을 마그네트론 스퍼터 법으로 증착하였다. 박막 증착 중 Ar 분압의 변화가 박막의 특성에 미치는 영향을 분석하기 위해, 스퍼터 반응시 chamber내 Ar 분압을 10 sccm~50 sccm 범위에서 변화를 주었다. 박막이 증착된 후 GZO/PES 시료의 광학적 투과율을 측정한 결과 가시광 영역에서 80% 이상의 높은 투과율을 보이고 있었다. 이때 광학적 투과율은 Ar 분압의 변화에는 영향을 받고 있지 않은 것으로 분석되었다. 시료의 표면을 주사전자현미경 분광법으로 분석한 결과 Ar 분압이 증가 할수록 GZO grain 크기가 감소하여 그 조밀도가 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 x-ray 회절 스펙트럼에서는 ZnO (002) peak의 세기가 증가함을 확인하였고, 이에 반하여 $ZnGa_2O_4$의 (311) peak의 세기는 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. 한편 제작된 시료의 전기적 특성을 분석한 결과 Ar 분압의 증가에 따라 비저항이 약 $7.5{\times}10^{-3}{\Omega}cm$ 까지 감소하는 경향을 보였다. 이는 Ar 분압이 증가할수록 Ar-plasma enhancement 효과로 GZO의 결정학적 특성이 향상되면서 GZO의 전기전도 특성을 저해 하는 insulating $ZnGa_2O_4phase$의 형성을 억제하였기 때문인 것으로 해석된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.128-128
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• 2011

TTFT-LCD에 투명전극으로 사용되고 있는 IGZO 박막의 특성을 조사하기 위하여 RF magnetron sputtering을 이용하여 Ar Gas 유량 변화에 따른 IGZO 박막을 유리 기판 위에 제작하고 투명전극의 구조적, 광학적, 전기적 특성을 조사하였다. 소결된 타겟으로는 In:Ga:ZnO를 각각 1 : 1 : 2 mol%의 조성비로 혼합하여 이용하였으며, 30mm${\times}$30 mm의 Corning1737 유리기판에 Sputtering 방식으로 증착 하였다. 장비 조건으로는 Rf power를 25 W로 고정 시켰으며, 실험변수로는 초기합력은 $2.0{\times}10^{-6}$ Torr 이하로 하였으며, 증착압력은 $9.0{\times}10^{-3}$ Torr로 하였다. Ar Gas를 30, 50, 70, 90 sccm으로 변화를 주어 실험을 진행하였다. 증착온도는 실온으로 고정하였다. 분석 결과로는 Ar Gas가 30 sccm일 때 AFM분석결과 0.3 nm 이하의 Roughness를 가졌으며, XRD분석결과 34$^{\circ}$ 부근에서 (002) c-축 방향성 구조임을 확인할수 있었다. UV-Visible-NIR 측정결과 가시광선 영역에서 80% 이상의 투과도를 만족 시켰으며, Hall 측정결과 Carrier concentration $2.7{\times}10^{19}\;cm^{-3}$, Mobility 8.4 $cm^2/v_{-s}$이며, Resistivity $8.86{\times}10^{-3}$, 투명전극으로 사용 가능함을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.367-367
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• 2012

TTFT에 투명반도체로 사용되고 있는 IGZO 박막의 특성을 조사하였다. IGZO박막은 비정질임에도 불구하고 높은 이동도를 가지는 것으로 알려져 있다. 본 실험에서는 RF magnetron sputtering법을 이용하여 Ar Gas 유량 변화에 따른 IGZO 박막을 유리 기판 위에 제작 하였고 투명반도체의 구조적, 광학적, 전기적 특성을 조사하였다. 소결된 타겟 으로는 In:Ga:ZnO를 각각 1:1:2mol%의 조성비로 혼합하여 이용하였으며, $30{\times}30mm$의 XG Glass 유리기판에 Sputtering 방식으로 증착하였다. 공정 조건으로는 초기합력은 $2.0{\times}10^{-6}Torr$이하로 하였으며, 증착 압력은 $2.0{\times}10^{-2}Torr$로 하였다. Rf power를 75 W로 고정시켰다. 실험 변수로는 Ar Gas를 25, 50, 75, 100 sccm으로 변화를 주어 실험을 진행하였으며, 증착온도는 실온으로 고정하였다. 분석 결과로는 Ar Gas가 75 sccm일 때 XRD분석결과 $34^{\circ}$ 부근에서 (002) c-축 방향성 구조임을 확인할 수 있었으며, AFM분석결과 0.3 nm이하의 Roughness를 가졌다. UV-Visible-NIR 측정결과 가시광선 영역에서 85%이상의 투과도를 만족 시켰으며, Hall 측정결과 Carrier concentration $8.3{\times}101^{19}cm-^{-3}$, Mobility $12.3cm^2/v-s$이며, Resistivity $0.6{\times}10^{-2}{\Omega}-cm$, 투명반도체로 사용 가능함을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.232-232
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• 2011

투명전도산화물에 대한 연구가 많이 이루어지고 있으며, 최근 Ga이 도핑된 ZnO의 연구가 많이 되고 있다. 투명전도산화물은 태양전지, 평면디스플레이와 같은 다양한 분야에 응용이 가능하다. 본 연구에서는 RF magnetron sputtering을 이용하여 Ar gas 유량 변화에 따른 GZO 박막을 연구하였다. 기판으로는 유리기판을 사용하였으며, 전기적, 광학적, 구조적인 특성을 조사하였다. 박막의 증착시 초기 압력은 $2.0{\times}10^{-6}$Torr 이하로 하였으며, 증착온도는 상온으로 고정하여 증착하였다. 기판은 Corning 1737 유리 기판을 사용하였고, GZO 타겟은 ZnO : Ga 분말이 각각 97 : 3 wt.%로 소결된 타겟을 사용하였다. Ar 유량변수는 20, 40, 60, 80 sccm으로 변화를 주었다. 유리기판에 증착된 모든 GZO박막은 약 200 nm의 두께로 증착되었으며 모든 GZO 박막에서 85%이상의 투과율을 나타내었다. Ar 유량이 적을수록 투과율을 증가하였으며, 광학적 밴드갭 또한 증가하였다. 공정별로 제작된 모든 GZO박막에서 (002)면의 배향성이 관찰되었고, Ar 유량이 적을수록 박막의 결정성은 향상되었다. Hall 측정 결과 Ar 유량이 20 sccm일 때 전기비저항 $3.46{\times}10^{-3}{\Omega}cm$, 전하의 농도 $3.832{\times}10^{-20}\;cm^{-3}$, 이동도 $4.7cm^2V^{-1}s^{-1}$로 전극으로서의 특성을 나타내었다. GZO 박막의 경우 Ar 유량이 적었을 때 결정성이 높아지고, 전극 특성이 더 우수한 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.393-393
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• 2012

본 연구에서는 고결정성을 갖는 ZnO 박막을 제작 후, 큰 일함수를 갖는 AgxO/Ag접촉을 통하여 ZnO 쇼트키 접촉 특성을 분석하였다. ZnO 박막은 사파이어 기판 위에 r.f. 마그네트론 스퍼터링법으로 $400{\sim}600^{\circ}C$의 온도구간에서 Ar과 $O_2$가스의 분압비를 달리하여 성장하였다. 이 때 성장온도 $600^{\circ}C$, 가스 분압비는 Ar : $O_2$ = 15 sccm : 30 sccm 에서 성장된 박막에서 양질의 고결정성 ZnO 박막을 확인하였다. 이 후 성장된 박막에 접촉 면적을 달리하여 dc 마그네트론 스퍼터링법과 lift-off photolithography법으로 AgxO/Ag접촉을 제작하고 쇼트키 접촉특성을 확인하였다. 전류-전압 특성을 확인한 결과 모든 시료에서 정류 특성을 확인하였으며, 접촉면적의 변화에도 쇼트키 장벽의 높이는 일정한 반면 이상지수는 향상되는 경향을 나타내었다. 따라서 본 연구에서는 AgxO/Ag를 이용한 ZnO 쇼트키 접촉면적에 따른 정류특성 및 장벽높이와 이상지수의 상관관계에 대하여 보고한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.510-510
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• 2011

Si (100) 2 인치 웨이퍼 위에 RF Magnetron Sputtering 방법으로 Ti 박막을 형성하고, 그 위에 MPCVD (Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition) 방법을 이용하여 나노결정다이아몬드 박막을 증착하였다. 지름 3인치, 두께 1/4인치의 Ti 타겟을 사용하고, Ar 가스 유량 11 sccm, 공정 압력 $4.5{\times}10^{-3}$ Torr, RF 전력 100 W, 기판온도 $70^{\circ}C$ 조건에서 2 시간 동안 Ti 박막을 증착하여 약 $0.8{\mu}m$의 박막을 얻었다. 그 위에 공정 압력 110 Torr, 마이크로웨이브 전력 1.2 kW, Ar/$CH_4$ 가스 조성비 200/2 sccm, 기판 온도 $600^{\circ}C$의 조건에서 기판에 -150 V의 DC 바이어스 전압 인가 여부를 변수로 하고, 증착 시간을 변화시켜 나노결정다이아몬드 박막을 제작하였다. FE-SEM과 AFM을 이용하여 다이아몬드 입자의 크기와 다이아몬드 박막의 두께, 표면 거칠기 등을 측정하였고, Raman spectroscopy와 XRD를 이용하여 다이아몬드 결정성을 확인하였다. 바이어스를 인가하지 않았을 경우 증착 시간이 증가할수록 다이아몬드 입자의 평균 크기가 증가하며 입자들이 차지하는 면적이 증가하는 것을 확인하였다. 그러나 2시간이 경과해도 아직 완전한 박막은 형성되지 못하고 약 4시간 이상 증착 시 완전한 박막을 이루는 것이 확인되었다. 이에 비해서 바이어스 전압을 인가할 경우 1시간 내에 완전한 박막을 이루는 것을 확인하였다. 표면 거칠기는 바이어스를 인가한 경우가 그렇지 않은 경우에 비해서 조금 높은 것으로 나타났다. 이러한 바이어스 효과는 표면에서의 핵생성 밀도 증가와 재핵생성 속도 증가에 기인하는 것으로 해석된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.38-38
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• 2018

TiMoN 코팅층은 우수한 내마모 특성과 낮은 마찰계수를 보여 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 음극아크 증착으로 질소 가스 유량, 아크 전류, 기판 전압 등 공정 변수를 제어하여 TiMoN 코팅층을 스테인리스와 초경 기판 위에 제조하고 색상, 미세구조, 경도 등 물리적 특성을 평가하였다. TiMo 타겟은 Mo가 약 8 at.% 함유되어 있으며 직경은 80 mm이었다. 색차계를 이용하여 TiMoN 코팅층의 색상을 분석한 결과, 질소 유량이 증가할수록 $a^*$와 $b^*$ 값이 증가하는 경향을 확인하였다. 질소 유량 90 sccm으로 제조한 TiMoN 코팅층은 TiN 코팅층과 유사한 색상을 보였다. TiMoN 코팅층의 조성을 에너지분산형 분광기(energy dispersive spectroscopy)로 분석한 결과, 타겟과 유사한 조성을 보였다. TiMoN 코팅층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과, 주상정 형성이 확인되었으며 코팅층 표면에는 음극 아크 공정 시 발생하는 거대입자가 발견되었다. 질소 유량 50 sccm으로 제조한 TiMoN 코팅층은 약 3000 Hv의 경도 값을 보였다. X-선 분광기로 TiMoN 코팅층의 결정성을 분석한 결과, TiN과 유사한 합금상이 형성된 것을 확인할 수 있었다. TiMoN 코팅층은 TiN과 유사한 색상을 보였으며 경도는 TiN보다 높은 값을 보여 절삭공구, 금속 가공용 부품 등 고경도 코팅층으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.