• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.442-442
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• 2008

Hydrogen was produced by water plasma excited in very high frequency inductively coupled tube reactor. Mass spectrometry was used to monitor gas phase species at various process conditions. Water dissociation rate depend on the process parameters such as ICP power, flow-rate and pressure. Water dissociation percent in ICP reactor decrease with increase of chamber pressure and $H_2O$ flow rate, while increase with increase of ICP power. In our experimental range, maximum water dissociation rate was 65.5% at the process conditions of 265 mTorr, 68 sccm, and 400 Watt. The effect of $CH_4$ addition to a water plasma on the hydrogen production has been studied in a VHF ICP reactor. With the addition of $CH_4$ gas, $H_2$ production increases to 12% until the $CH_4$ flow rate increases up to 15 sccm. But, with the flow rate of $CH_4$ more than 20 sccm, chamber wall was deposited with carbon film because of deficiency of oxygen in gas phase, hydrogen production rate decreased. The main roles of $CH_4$ gas are to reacts with O forming CO, CHO and $CO_2$ and releasing additional $H_2$ and furthermore to prevent reverse reaction for forming $H_2O$ from $H_2$ and $O_2$. But, $CH_4$ addition has negative effects such as cost increase and $CO_x$ emission, therefore process optimization is required.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.114-114
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• 1999

Boron nitride (BN)는 매우 뛰어난 물리적, 화학적 성질을 가지고 있는 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. hexagonal 형태의 hBN의 경우 큰 전기 저항과 열 전도도를 가지고 있고 열적 안정성을 가지고 있어 반도체 소자에서 절연층으로 쓰일 수 있다. 또한 X-ray와 가시광선을 투과시키기 때문에 X-ray와 가시광선을 투과시키기 때문에 X-ray lithography이 mask 기판으로 사용될 수 있다. Boron-carbon-nitrogen (BCN) 역시 뛰어난 기계적 성질과 투명성을 가지고 있어 보호 코팅이나 X-ray lithography에 이용될 수 있다. 또한 원자 조성이나 구성을 변화시켜 band gap을 조절할 수 있는 가능성을 가지고 있기 때문에 전기, 광소자의 재료로 이용될 수 있다. 본 연구에서는 여러 합성 조건 변화에 따른 hBN 막의 합성 거동을 관찰하고, 카본 농도변화에 따른 BCN 막의 기계적 성질과 구조의 변화, 그리고 실리콘 첨가에 의한 물성 변화를 관찰하였다. BN박막은 실리콘 (100) 기판 위에 r.f. plasma assisted CVD를 이용하여 합성하였다. 합성 압력 0.015 torr, 원료 가스로 BCl3 1.5 sccm, NH3 6sccm을 Ar 15 sccm을 사용하여 기판 bias (-300~-700V)와 합성온도 (상온~50$0^{\circ}C$)를 변화시켜 BN막을 합성하였다. BCN 박막은 상온에서 기판 bias를 -700V로 고정시킨 후 CH4 공급량과 Ar 가스의 첨가 유무를 변화시켜 합성하였다. 또한 SiH4 가스를 이용하여 실리콘을 함유하는 Si-BCN 막을 합성하였다. 합성된 BN 막의 경우, 기판 bias와 합성 온도가 증가할수록 증착속도는 감소하는 경향을 보여 주었다. 기판 bias와 합성온도에 따른 구조 변화를 SEM과 Xray로 분석하였다. 상온에서 합성한 경우는 표면형상이 비정질 형태를 나타내었고, X-ray peak이 거의 관찰되지 않았다. 합성온도가 증가하게 되면 hBN (100) peak이 나타나게 되고 이것은 합성된 막이 turbostratic BN (tBN) 형태를 가지고 있다는 것을 나타낸다. 50$0^{\circ}C$의 합성 온도에서 기판 bias가 -300V에서 hBN (002) peak이 관찰되었고, -500, -700 V에서는 hBN (100) peak만이 관찰되었다. 따라서 고온에서의 큰 ion bombardment는 합성되는 막의 결정성을 저해하는 요소로 작용한다는 것을 확인 할 수 있었다. 합성된 BN 막은 ball on disk type의 tribometer를 이용하여 마모 거동을 관찰한 결과 대부분 1이상의 매우 큰 friction coefficient를 나타내었고, nano-indenter로 측정한 BN막의 hardness는 매우 soft한 막에서부터 10 GPa 정도 까지의 값을 나타내었고, nano-indenter로 측정한 BN 막의 hardness는 매우 soft한 막에서부터 10GPa 정도 까지의 값을 가지며 변하였다. 합성된 BCN, Si-BCN 막은 FT-IR, Raman, S-ray, TEM 분석을 통하여 그 구조와 합성된 상에 관하여 분석하였다. FT-IR 분석을 통해 B-N 결합과 C-N 결합을 확인할 수 있었고, Raman 분석을 통하여 DLC의 특성을 분석하였다. 마모 거동에서는 BCN 막의 경우 0.6~0.8 정도의 friction coefficient를 나타내었고 Si-BCN 막은 0.3이하의 낮은 friction coefficient를 나타내었다. Hardness는 carbon의 함유량과 Ar 가스의 첨가 유무에 따라 각각을 측정하였고 이것은 BN 막 보다 향상된 값을 나타내었다.

• 한국진공학회지
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• 제6권3호
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• pp.200-205
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• 1997

고분자 Polyethylene(PE) film 표면을 1keV의 산소 이온 빔만을 사용하여, 또는 산 소 분위기에서 1keV의 아르곤 이온 빔으로 조사하는 이온보조반응(ion assisted reaction)법 을 이용하여 개질을 하였다. 개질된 polyethylene 표면의 친수성(wettability)과 표면 에너지 를 측정하기 위해 접촉각 측정기(contact angle micrometer)를 사용하였으며, 개질된 표면의 화학적 변화를 측정하기 위해 x-ray photoelectron spectroscopy(XPS)를 이용하였다. 표면 개질을 위한 이온 조사량은 $1\times 10^{14}-1\times\;ions/\textrm{cm}^2$, 산소 가스는 0~4sccm(ml/min.)까지 변화 시켰다. 산소 이온 빔만으로 조사 후 polyethylene 표면과 물과의 접촉각은 $95^{\circ}$에서 최대 $62^{\circ}$까지 변화하였으며, 산소를 4sccm(ml/min.) 주입하면서 아르곤 이온 빔으로 조사 하면 물과의 접촉각이 최대 $28^{\circ}$까지 감소하였으며, 이때 이온 조사량은 $1\times 10^{17}-1\times\;ions/\textrm{cm}^2$이 었다. 또한 polyethylene을 산소 이온 빔으로만 표면 개질시 표면 에너지는 작은 증가를 보 였으며, 산소 분위기에서 아르곤 이온 빔으로 표면 개질 하였을 때에는 표면 에너지가 2배 에 가까운 증가를 하였다. 이와 같은 표면의 친수성과 표면 에너지의 증가는 이온보조반응 법에 의해 polyethylene의 표면을 산소 분위기에서 아르곤 이온 빔으로 조사한 시료의 XPS 의 spectra결과로 보아 PE의 표면에 C-O 또는 C=O와 관련된 결합의 증가로 인한 친수성 작용기가 poluethlene표면에 형성되었기 때문이라고 사료된다.

• 한국재료학회지
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• 제19권3호
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• pp.132-136
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• 2009

This study investigates GaAs dry etching in capacitively coupled $BCl_3/N_2$ plasma at a low vacuum pressure (>100 mTorr). The applied etch process parameters were a RIE chuck power ranging from $100{\sim}200W$ on the electrodes and a $N_2$ composition ranging from $0{\sim}100%$ in $BCl_3/N_2$ plasma mixtures. After the etch process, the etch rates, RMS roughness and etch selectivity of the GaAs over a photoresist was investigated. Surface profilometry and field emission-scanning electron microscopy were used to analyze the etch characteristics of the GaAs substrate. It was found that the highest etch rate of GaAs was $0.4{\mu}m/min$ at a 20 % $N_2$ composition in $BCl_3/N_2$ (i.e., 16 sccm $BCl_3/4$ sccm $N_2$). It was also noted that the etch rate of GaAs was $0.22{\mu}m/min$ at 20 sccm $BCl_3$ (100 % $BCl_3$). Therefore, there was a clear catalytic effect of $N_2$ during the $BCl_3/N_2$ plasma etching process. The RMS roughness of GaAs after etching was very low (${\sim}3nm$) when the percentage of $N_2$ was 20 %. However, the surface roughness became rougher with higher percentages of $N_2$.

• 한국재료학회지
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• 제8권8호
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• pp.751-756
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• 1998

리모트 수소 플라즈마에 의한 Si 웨이퍼 표면 위의 Fe 불순물의 제거효과를 조사하였다. 세정시간 10분 이하와 rf-power 100W이하의 범위에서 최적 공정조건은 각각 1분과 100W이였으며, 플라즈마 노출시간이 짧을수록, rf-power가 증가할수록 Fe제거 효과가 더 향상되는 것으로 나타났다. 또한, 고압보다는 저압 하에서 Fe 제거효과가 더 우수하였는데, 저압 하에서는 $\textrm{H}_2$ 유량이 20sccm, 고압 하에서는 60sccm일 때 Fe 제거효과가 가장 우수하였다. 플라즈마 세정 직후의 열처리는 금속오염의 제거효과를 향상시켰으며, $600^{\circ}C$에서 최상의 효과를 얻을 수 있었다. AFM 분석결과에 의하면 표면 거칠기는 플라즈마 세정에 의하여 30-50% 향상되었는데, 이것은 Fe 오염물과 더불어 Si 표면의 particle이 제거된 데 기인하는 것으로 생각된다. 또한 본 논문에서는 수소 플라즈마에 의한 Si 웨이퍼 표면의 Fe 제거기구에 관해서도 자세히 고찰하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.295-302
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• 2021

본 연구에서는 폐복합필름 기반 콘크리트용 골재와 시멘트 기재 간의 친화성 향상을 위한 골재표면 개질 연구를 수행하였다. 표면 개질은 산소 대기압 플라즈마 방법을 사용하였으며, 표면처리에 따른 골재표면 특성을 접촉각 측정기를 이용하여 관찰하였다. 그 결과 플라즈마 표면처리에 따른 접촉각은 처리시간과 반비례 관계를 가지며 104.5°에서 44.0°까지 감소하는 것을 확인하였으며, 플라즈마 처리 후 대기 중에 보관된 골재의 접촉각은 시간이 경과함에 따라 다시 증가하는 것을 알 수 있었다. 플라즈마 처리된 골재의 접촉각 감소는 X-ray 광전자 분광법 및 적외선 분광법 결과로부터 골재표면에 친수성 산소 작용기가 형성되었기 때문으로 판단되었다. 결과적으로, RF power 100W, O₂ flow rate 15sccm, Ar flow rate 4sccm, 30초 동안 표면처리를 한 골재의 경우 가장 좋은 친수성 및 젖음성을 관찰할 수 있었으며, 산소 대기압 플라즈마는 골재와 시멘트 기재 간의 결합력을 증가시킬 수 있는 하나의 효과적인 방법임을 알 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.31-32
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• 2007

저온 공정이 가능한 대향타겟식 스퍼터 (Facing Target Sputtering, FTS) 를 이용하여 Flexible display에 적용 가능한 polymer 기판위에 산소 가스 유량비 변화에 따라 ITO를 합성하였다. 산소의 유량이 2.8 sccm 일 때 가시광 영역에서 85%이상의 투과도와 2.26 ${\sim}$ 10$^{-4}$ ${\Omega}$ cm의 가장 낮은 전기적 특성을 나타내었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.336-337
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• 2012

본 연구에서는 HMDS (400sccm)/$O_2$(20slm)/He(5slm)/Ar(10slm)의 가스를 사용하여 remote-type discharge와 direct-type discharge로 구성된 double discharge system을 이용하여 SiOx 박막을 증착시켰다. 특히, 본 연구는 frequency의 변화가 SiOx 박막의 특성과 plasma특성에 어떠한 영향을 미치는지 조사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.245-245
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• 2012

차세대 디스플레이로 각광받고 있는 AMOLED에 대한 관심이 높아짐에 따라 구동 소자의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 산화물 반도체 박막 트랜지스터는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 100 $cm^2$/Vs 이하의 높은 이동도와 우수한 전기적 특성으로 AMOLED 구동 소자로서 학계에서 입증되어왔고, 현재 여러 기업에서 산화물 반도체를 이용한 박막 트랜지스터 제작 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 열처리 조건을 가변하여 제작한 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 전기적 특성 분석을 목적으로 한다. 실리콘 기판에 oxidation 공정을 이용하여 SiO2 100 nm, DC스퍼터링을 이용하여 ITZO (Indium-Tin-Zinc Oxide) 산화물 반도체 박막 50 nm, 증착된 산화물 반도체 박막의 열처리 후, evaporation을 이용하여 source/drain 전극 Ag 150 nm 증착하여 박막 트랜지스터를 제작하였다. 12 sccm의 산소유량, 1시간의 열처리 시간에서 열처리 온도 $400^{\circ}C$, $200^{\circ}C$의 샘플은 각각 이동도 $29.52cm^2/V{\cdot}s$, $16.15cm^2/V{\cdot}s$, 문턱전압 2.61 V, 6.14 V, $S{\cdot}S$ 0.37 V/decade, 0.85 V/decade, on-off ratio 5.21 E+07, 1.10 E+07이었다. 30 sccm의 산소유량, 열처리 온도 $200^{\circ}C$에서 열처리 시간 1시간, 1시간 30분 샘플은 각각 이동도 $12.27cm^2/V{\cdot}s$, $10.15cm^2/V{\cdot}s$, 문턱전압 8.07 V, 4.21 V, $S{\cdot}S$ 0.89 V/decade, 0.71 V/decade, on-off ratio 4.31 E+06, 1.05 E+07이었다. 산화물 반도체의 열처리 효과 분석을 통하여 높은 열처리 온도, 적은 산소의 유량, 열처리 시간이 길수록 이동도, 문턱전압, $S{\cdot}S$의 산화물 박막 트랜지스터 소자의 전기적 특성이 개선되었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.67-67
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• 2009

Due to the scaling down of the dielectrics thickness, the leakage currents arising from electron tunneling through the dielectrics has become the major technical barrier. Thus, much works has focused on the development of high k dielectrics in both cases of memories and CMOS fields. Among the high-k materials, $Al_2O_3$ considered as good candidate has been attracting much attentions, which own some good properties as high dielectric constant k value (~9), a high bandgap (~2eV) and elevated crystallization temperature, etc. Due to the easy control of ion energy and flux, low ownership and simple structure of the inductively coupled plasma (ICP), we chose it for high-density plasma in our study. And the $BCl_3$ was included in the gas due to the effective extraction of oxygen in the form of BClxOy compound. In this study, the etch characteristic of ALD deposited $Al_2O_3$ thin film was investigated in $BCl_3/N_2$ plasma. The experiment were performed by comparing etch rates and selectivity of $Al_2O_3$ over $SiO_2$ as functions of the input plasma parameters such as gas mixing ratio, DC-bias voltage and RF power and process pressure. The maximum etch rate was obtained under 15 mTorr process perssure, 700 W RF power, $BCl_3$(6 sccm)/$N_2$(14 sccm) plasma, and the highest etch selectivity was 1.9. We used the x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to investigate the chemical reactions on the etched surface. The Auger electron spectroscopy (AES) was used for elemental analysis of etched surface.