• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.335-335
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• 2013

최근 다기능 소재의 개발이 필요함에 따라 서로 상반되는 2가지 이상의 물성을 동시에 구현할 수 있는 소재의 개발이 요구되고 있다. 4 성분계 물질을 단일 타겟으로 제조함으로써 다수의 타겟을 이용하는 기존 PVD 방법의 복잡성과 재형성 등의 문제점을 해결하고 다기능성을 구현할 수 있는 코팅막을 제조할 수 있게 된다. 본 연구에서는 제조된 4 성분계 모물질을 UBM 최근 다기능 소재의 개발이 필요함에 따라 서로 상반되는 2가지 이상의 물성을 동시에 구현할 수 있는 소재의 개발이 요구되고 있다. 4 성분계 물질을 단일 타겟으로 제조함으로써 다수의 타겟을 이용하는 기존 PVD 방법의 복잡성과 재형성 등의 문제점을 해결하고 다기능성을 구현 할 수 있는 코팅막을 제조할 수 있게 된다. 본 연구에서는 제조된 4 성분계 모물질을 UBM 스퍼터링법을 이용하여 질화 공정을 도출하였고 질소 함량에 따른 물리적 특성 및 박막의 특성에 대해 연구하였다. BMG (Bulk Metallic Glass) 타겟을 이용하여 마그네트론 스퍼터링법으로 박막을 코팅하였다. 시편은 Si wafer, SUS 그리고 부식 특성 평가를 실시하기 위하여 냉연강판을 사용하였다. 시편은 아세톤, 알코올로 각각 10분간 초음파 세척한 후 진공장비에 장착하여 Ar 분위기에서 글로우 방전으로 청정을 30분간 실시하였다. 시편청정이 끝나면 ~$10^{-6}$ Torr까지 진공 배기를 실시하고 Ar 가스를 주입하여 2.5 mTorr로 진공도를 유지하여 스퍼터링으로 박막 코팅을 실시하였다. 스퍼터링 파워는 약 0.6 kW (2.0 A)으로 고정하였고 질소 유량은 0~10 SCCM으로 변화시켜 BMG 박막을 코팅하였다. 질소가 첨가된 BMG 박막에서는 시편의 색상이 노란빛으로 나타났으며 이것은 타겟의 조성 중 가장 많이 함유되어있는 Zr이 질화되어 색상의 변화가 일어난 것으로 판단된다. BMG 코팅을 위해서 진공용기로 주입한 질소의 유량이 소량인 경우에도 BMG 코팅층에 비교적 많은 양의 질소가 존재하였고 일정량 이상에서는 BMG 코팅층에 존재하는 질소의 양이 포화되는 현상을 보였다. 질소 유량 3, 4 SCCM의 BMG 코팅층에서 ZrN (111), ZrN (200) Peak이 관찰되었다. BMG 코팅층의 경도 측정결과 Bias 50 V 인가 시 ~22 Gpa로 경도가 가장 높았다. BMG 코팅층의 내부식 특성을 평가하기 위해 염수분무 시험을 실시하였고 ~$10{\mu}m$의 두께를 갖는 BMG 코팅층에서 염수분무 시작 후 48시간 만에 적청이 발생하였다.

• 한국재료학회지
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• 제20권9호
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• pp.494-499
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• 2010

Tin oxide thin films were prepared on borosilicate glass by rf reactive sputtering at different deposition powers, process pressures and substrate temperatures. The ratio of oxygen/argon gas flow was fixed as 10 sccm / 60 sccm in this study. The structural, electrical and optical properties were examined by the design of experiment to evaluate the optimized processing conditions. The Taguchi method was used in this study. The films were characterized by X-ray diffraction, UV-Vis spectrometer, Hall effect measurements and atomic force microscope. Tin oxide thin films exhibited three types of crystal structures, namely, amorphous, SnO and $SnO_2$. In the case of amorphous thin films the optical band gap was widely spread from 2.30 to 3.36 eV and showed n-type conductivity. While the SnO thin films had an optical band gap of 2.24-2.49 eV and revealed p-type conductivity, the $SnO_2$ thin films showed an optical band gap of 3.33-3.63 eV and n-type conductivity. Among the three process parameters, the plasma power had the most impact on changing the structural, electrical and optical properties of the tin oxide thin films. It was also found that the grain size of the tin oxide thin films was dependent on the substrate temperature. However, the substrate temperature has very little effect on electrical and optical properties.

• 한국결정성장학회지
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• 제7권2호
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• pp.276-283
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• 1997

함침법을 이용하여 Pt/$SnO_2$ pellet형 가스 센서를 제조하였다. 제조한 미세 분말에 대하여 전자회절 분석, 투과전자현미경, 주사선전자현미경 등의 분석으로 결정 구조 및 방향성, 결정 크기, 촉매와 담체와의 미세구조 등이 분석되었다. 투과전자현미경 사진으로부터 $400^{\circ}C$에서 하소했을 때 $PtCl_x$에서 Cl의 양이 줄어들고 Pt가 담체인 $SnO_2$속으로 이동되고 있는 것을 보여주었다. 이것이 가스 감지도를 향상시키는 것으로 나타났다. Pt/SnO$_2$시편이 있는 반응기에 $N_2$가스 중에 0.5% $H_2$ 가스를 30 sccm으로 계속 흘려주었을 때 $SnO_2$의 전기 저항은 포화가 이루어 졌으나 $SnO_2$상에 수소 가스의 흡착은 계속되었다. 이는 표면 상태(surface state)가 포화된다는 것을 의미한다. 14 ppm $H_2$가스에 대하여 $300^{\circ}C$에서 81%%의 가스 감지도를 보여주었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권6호
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• pp.589-593
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• 2003

실리카 평판광회로는 다양한 광수동소자에 응용이 되고 있으며, 이를 구성하는 SiO$_2$와 GeO$_2$-SiO$_2$ 막은 화염가수분해증착에 의해 증착되었다. SiO$_2$ 막은 산-수소 토치에 SiCl$_4$, POC1$_3$와 BCl$_3$를 주입하여 화염가수반응에 의해 생성되었으며, POC1$_3$/BC1$_3$ 유량비가 증가함에 따라 P 농도는 2.0-2.8 at%까지 증가하였고, 굴절률은 1.4584-1.4605로 증가하였다. GeO$_2$-SiO$_2$ 막의 굴절률은 GeCl$_4$ 유량에 의해 제어되었으며 30-120 sccm으로 증가함에 따라 1.4615-1.4809로 증가하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제5권1호
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• pp.81-87
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• 2010

본 논문에서는 유기발광다이오드 적용을 위한 보호막 혹은 barrier 적용을 위하여 화학증착방법(CVD)를 이용한 실리콘 산화막을 형성하고, 산화막의 특성에 영향을 미치는 공정조건을 변화시켰다. 이로부터 HDP-CVD를 활용한 $SiO_2$박막 증착을 위한 최적의 공정조건은 $SiH_4:O_2$=30:60[sccm]유량, 소스와 기판과의 거리가 70 [mm], 기판에 Bias를 가하지 않은 조건인 경우 8~10[mtorr] 공정압력에서 매우 안정된 플라즈마 형성이 가능한 최적의 공정조건을 얻었다. 얻어진 공정조건으로 제작된 $SiO_2$산화막의 모콘테스트를 통한 투습율(WVTR)을 조사한 결과 2.2 [$g/m^2$_day]값으로 HDP-CVD로 제작된 $SiO_2$산화막은 유기발광다이오드용 보호막으로의 적용이 어려울 것으로 생각된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.65-65
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• 1999

Dry etching technique provides more easy controllability on the etch profile such as anisotropic etching than wet etching process and the results of lots of researches on the characterization of various plasmas or ion beams for semiconductor etching have been reported. Chlorine-based plasmas or chlorine ion beam have been often used to etch several semiconductor materials, in particular Si-based materials. We have studied the effect of He flow rate on the Si and SiO2 dry etching using chlorine-based plasma. Experiments were performed using reactive ion etching system. RF power was 300W. Cl2 gas flow rate was fixed at 58.6 sccm, and the He flow rate was varied from 0 to 120 sccm. Fig. 1 presents the etch depth of si layer versus the etching time at various He flow rate. In case of low He flow rate, the etch rate was measured to be negligible for both Si and SiO2. As the He flow increases over 30% of the total inlet gas flow, the plasma state becomes stable and the etch rate starts to increase. In high Ge flow rate (over 60%), the relation between the etch depth and the time was observed to be nearly linear. Fig. 2 presents the variation of the etch rate depending on the He flow rate. The etch rate increases linearly with He flow rate. The results of this preliminary study show that Cl2/He mixture plasma is good candidate for the controllable si dry etching.

• 한국진공학회지
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• 제6권3호
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• pp.282-286
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• 1997

$Cl_2$/ CH_4/H_2$ 혼합기체를 이용한 InP소재의 반응성 이온 에칭(RIE; reactive ion etching)방법에 있어서 기체분율, RF(radio frequency) 전력 및 시료온도를 변화시키면서 에 칭속도, 측벽 수직도, 표면손상 및 오염 등을 관찰하여 적정 에칭조건을 연구하였다. $CH_4$ 유 량 0-12sccm, Cl2 기체 유량을 3-15sccm, RF 전력 100-200W, 시료온도 150-$200^{\circ}C$로 각각 변화시켜 실험한 결과 $Cl_2$ 기체유량 및 RF 전력과 시료온도가 증가함에 따라 에칭속도가 비례하여 증가하였고 RF 전력 150W, 시편온도 $180^{\circ}C$, 10Cl2/5CH4/85H2의 적정 공정조건에 서 $80^{\circ}$정도의 측벽수직도를 갖는 메사와 미려한 에칭표면이 얻어졌으며 평균 에칭속도는 0.9$\pm$0.1$\mu\textrm{m}$/min정도였다. 전자현미경 분석 결과 $CH_4/H_2$혼합기체에 $Cl_2$를 첨가함에 따라 표 면미려도 및 메사측벽 수직도는 다소간 감소하였으나 에칭공정 중 고분자 물질의 생성이 억 제되었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권12호
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• pp.1165-1169
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• 2003

이중 이온빔 스퍼터링(Dual ion-beam sputtering)을 사용하여 보조이온건의 Ar/O$_2$가스유량 변화에 따라 Si-(III) 기판과 glass에 Ta$_2$O$_{5}$ 박막을 증착시켰다. 보조 이온총의 산소 가스량의 비가 감소함에 따라서 증착되는 Ta$_2$O$_{5}$ 박막의 성장속도는 감소하였으며, 굴절률은 $O_2$ 가스의 양이 0∼12sccm인 범위에서 2.09(at 1550nm)로 일정한 값을 나타내었다. Ar:O$_2$가 3: 12인 조건에서 화학양론 조성인 Ta$_2$O$_{5}$를 형성하였으며, 표면 거칠기도 가장 작은 값을 나타내었다.나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.177-177
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• 2010

티타늄 화합물은 뛰어난 물리적 특성과 인체 무해성을 가지고 있어 생체, 내식 및 내마모 재료 등에 널리 응용되고 있으며, 다양한 색상 구현을 통한 미려한 외관 등 기능성을 위한 표면처리 분야에도 많은 관심을 받고 있다. 이중 질화 티타늄은 금색을 대체할 수 있는 물질로 코팅방법과 기판온도, 바이어스, 질소유량 등과 같은 공정변수 제어를 통해 그 물성을 변화시킬 수 있어 기능적 측면과 함께 미려한 외관처리에 응용이 가능하다. 본 연구에서는 아크(cathodic arc) 코팅 시스템을 이용하여 다양한 조건에서 TiN 박막을 제조하고 그 특성을 평가하였다. 아크 장비는 화합물 박막을 코팅할 수 있는 아크 소스와 시편 홀더, 가스 주입구, 시편 가열장치 그리고 배기 장치로 구성되어 있고, 아크 소스에 장착된 타겟은 99.5%의 Ti 타겟을 사용하였다. 시편과 타겟 간의 거리는 약 31cm이며, 시편은 알코올과 아세톤으로 초음파 세척 된 강판(냉연 강판), 실리콘 웨이퍼를 사용하였다. 시편을 진공용기에 장착하고 ${\sim}10^{-6}$ Torr까지 진공배기를 실시하고, Ar 가스를 진공용기 내로 공급하여 ${\sim}10^{-4}$ Torr에서 시편에 bias (Pulse : 400V)를 인가한 후 아크를 발생시켜 약 5분간 청정을 실시하였다. 플라즈마 청정이 끝나면 시편에 인가된 bias를 차단하고, 질소 유량, 온도, bias, 시간 등의 공정변수에 따라 코팅을 실시하였다. 질소의 유량이 80sccm 일 때, Ti 금속 결정구조가 나타났는데, 이는 질소와 충분하게 반응하지 못한 Ti이 기판에 코팅되어 나타나는 현상으로 판단된다. 색상변화에서는 질소 유량이 증가함에 따라 노란색이 짙어지며, TiN은 시편에 인가되는 bias 전압이 높아질수록 붉은색이 증가하고, 온도에 따른 큰 변화는 관찰되지 않았다. 공정변수에 따른 반사율 변화는 TiN의 경우 질소 가스 유량이 200sccm, bias 150V, 공정 온도 200도에서 반사율이 가장 높았으며, 코팅 시간이 짧을수록 반사율이 높아지는 경향을 나타냈다. 따라서 본 연구에서 얻어진 결과를 외관 코팅 분야에 응용한다면 장식성과 외관의 경도, 내마모성, 내식성의 향상 등 많은 장점을 가질 것으로 예상된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.271-271
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• 2014

본 연구에서는 최근 다양한 전자 소자로써의 연구가 진행되고 있는 그라핀을 SiO2/Si 기판 위에 전자빔 식각(Electron-Beam Lithography)을 이용하여 후면 게이트 전극 구조의 그라핀 채널을 갖는 삼단자 소자를 형성하고 가스 유입이 가능한 진공 Probe Measurement System을 이용하여 금속 전극과 그라핀 간의 접촉저항 (Rc) 및 길이가 다른 채널저항(Rch)를 구하고, 채널 길이, 가스 유량, 온도, 게이트 전압에 따른 I-V 변화를 측정함으로써, 후면 게이트 전극 구조의 그라핀 채널을 갖는 삼단자 소자의 가스 센서로서의 가능성을 연구하였다. 후면 게이트 전극 구조의 그라핀 채널을 갖는 삼단자 소자는 전자빔 식각(Electron-Beam Lithography)에 의해 패턴을 제작하고 Evaporator를 이용하여 전극을 증착 하였다. 소자의 소스 (Source)와 드레인 (Drain)은 TLM (Transfer Length Method)패턴을 이용하여 인접한 두 개의 전극간 범위를 변화시키는 형태로 제작함으로써 소스-드레인간 채널 길이가 다르게 하였다. 이 때 전극의 크기는 가로, 세로 각각 $20{\mu}m$, $40{\mu}m$이며 전극간 간격은 $20/30/40/50/60{\mu}m$로 서로 다르게 배열 하였다. 제작된 그라핀 소자는 진공 Probe Measurement System 내에서 게이트 전압(VG)를 변화시킴으로써 VG 변화에 따른 소자의 특성을 평가하였는데, mTorr 상태의 챔버 내로 O2 가스를 주입하여 그라핀의 Dangling bond 및 Defect site에 결합 된 가스로 인한 전기적 특성의 변화를 측정하고, 이 때 가스의 유량을 50 sccm에서 500 sccm 까지 변화시킴으로써 전기적 특성 변화를 측정하여 센서 소자의 민감도를 평가하였다. 또한, 서로 다르게 배열한 소스-드레인 간의 채널 길이로 인하여 채널과의 접촉 면적에 따른 센서 소자의 민감도 또한 평가할 수 있었다. 그리고 챔버 내 온도를 77 K에서 400 K까지 변화시킴으로써 온도에 따른 소자의 작동 범위를 확인하고 소자의 온도의존성을 평가하였다.