• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.476-476
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• 2010

유도 결합 플라즈마 (ICP)는 축전 결합 플라즈마 (CCP) 보다 상대적으로 높은 밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 또한 구조가 간단하고 기존 스퍼터링 장치의 내부에 추가 설치가 용이하며, 스퍼터된 입자의 이온화, 반응성 가스의 활성화를 위한 2차 플라즈마원으로 적용이 가능하다. 그러나 대면적의 고밀도 플라즈마의 균일도 측정은 고가의 2D probe array등을 사용하여야 한다. 본 연구에서는 간단한 CCD camera를 챔버 내부에 삽입하여 가시광 영역의 적분 강도를 이용해서 플라즈마의 2차원적 균일도를 정성적으로 비교 판단하고 시간에 따른 국부적인 이상 방전을 감시할 수 있도록 내장형 무선 카메라를 사용하였다. 직경 380 mm의 챔버 내에 2 turn ICP antenna를 이용하여 유도 결합 플라즈마를 발생시켰다(Ar 30 sccm, 35 mTorr, 2 MHz, 400 W). 내장형 무선 카메라를 챔버 내부 중앙의 ICP antenna에서 8 cm 아래에 위치시켜 플라즈마를 진공 중에서 촬영하였다. 내장형 무선 카메라를 챔버 내부에 위치하여 촬영한 결과 외부에서 view port로 쉽게 확인할 수 없는 ICP antenna 내부의 고밀도 플라즈마의 불균일도를 평가할 수 있었고, ICP antenna 가장자리에서 중심으로 이동할수록 밝아지는 것을 토대로 중심 영역의 plasma 밀도가 가장 높다는 것을 알 수 있었고, 채도와 명도의 차이를 이용하여 시각적인 플라즈마 균일도를 분석하였으며 이를 플라즈마 모델링 기능이 있는 전산 유체 역학 프로그램인 CFD ACE+를 이용하여 플라즈마 분포를 모델링 및 비교하였다. 또한 인라인 타입의 마그네트론 스퍼터링 시스템에서 기판 캐리어에 무선 카메라를 장착하여 이동하면서 캐리어와 마그네트론 방전 공간의 상대적인 위치에 따른 마그네트론 방전링의 형상 변화도 관찰하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.169.2-169.2
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• 2013

본 연구에서는 gas를 이용한 PECVD 공법중 이온화 에너지가 높고 대면적 코팅이 용이한 Hybrid 코팅 장비에서 Linear Ion-Gun 이용하여 탄화수소 계열의 gas인 $C_2H_2$ 와 Si을 함유한 TMS (tetramethylsilane, $Si(CH_3)_4)$ gas를 이용하여 저마찰, 고경도 특성을 갖는 Si-DLC 코팅에 대한 연구를 수행하였다. Si-DLC 코팅에 앞서 전처리 공정으로 Linear Ion-Gun에 Ar gas를 주입하고 고전압의 DC 전원을 인가하여 제품 표면의 건식세정 및 표면 활성화를 진행 후, $C_2H_2$ 와 TMS gas를 Linear Ion-Gun에 주입하여 Si-DLC 코팅 공정을 진행하였다. Si-DLC 코팅시 $C_2H_2$ gas 주입량을 고정하고 TMS 가스 유량을 5~20sccm으로 조절하여 Si 함유량에 따른 Si-DLC 코팅막의 특성을 분석하였다. 이렇게 코팅된 Si-DLC의 박막 특성 분석으로 마찰계수 측정을 위해 ball-on-disk 타입의 tribometer를 사용하였으며, 박막 경도 측정은 Nano-indenter를 이용하여 분석을 진행하였다. 그 결과 Si을 포함하지 않는 DLC의 경우 마찰계수가 ~0.2를 가지는 반면, Si-DLC의 경우 Si 함유량이 약 1.5at%일 때, 마찰계수 ~0.04 저마찰의 우수한 특성을 지니며, 박막의 경도는 22[Gpa]로 고경도의 Si-DLC 코팅을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.122.2-122.2
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• 2013

플라즈마 전해산화(plasma electrolytic oxidation) 기술을 이용하여 제작한 산화 피막은 피막의 하층부(기지 금속과 접해 있는 부분)는 ${\alpha}$-phase의 산화물이 대부분을 이루고 있으며, 기지 금속과의 접착성도 뛰어나다. 하지만 피막의 표면이 거칠고, 다공성을 띄는 특징을 보인다. 본 연구에서는 피막의 거칠기와 다공성을 제어하기 위한 방법으로 전해액에 포함된 불순물(Si, P 등) 조성비의 변화에 초점을 맞췄으며, 불순물(Si, P 등)의 조성비를 변화시켜 가면서 실험을 진행하였다. 실험에는 60 Hz, 35 kW(700 V, 50 A)의 power supply가 사용되었다. 또한, 실험의 결과로 제작된 시편의 내전압(10 V/s), 내플라즈마(200 W, 10 min, Ar 5 sccm, 200 mTorr), 내화학성(HCl 36.46 wt%, 120 min) 테스트를 진행하였으며, 실험 결과를 바탕으로 ${\phi}300$ 대면적 시편의 제작도 완료하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.211.2-211.2
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• 2013

ITO (indium tin oxide)는 스마트폰을 비롯한 여러전자제품의 터치패널 투명전극으로 가장 많이 쓰이고 있는 물질이다. 산화 인듐(In2O3)과 산화 주석(SnO2)의 화합물로 우수한 전기적 특성과 광학적 특성을 지녀 태양전지 분야에서도 그 활용가능성이 높다. 또한 최근 고효율 태양전지인 HIT (heterojunction with intrinsic thin layer) solar cell의 경우 Si 기판의 두께가 얇고, 소자의 양면에서 태양광을 흡수하여 효율을 증가 시키데, 특히 투명 전극의 물리적 특성들과 계면의 트랩의 상태가 효율에 영향을 미친다. 본 연구에서는 HIT Si 기판의 태양전지 구조에 전극으로 쓰일 ITO 박막을 sputtering 방법으로 증착하여 물리적 특성을 연구하였다. ITO 타겟을 활용한 radio frequency magnetron sputtering 방법으로 Si 기판에 ITO 박막을 증착하였다. 50W의 방전전력과 Ar 10 sccm 분위기에서 성장시킨 ITO 박막을 Transmission Electron Microscope 로 측정하였다. X-ray Diffraction 측정으로 ITO 결정의 방향성을 확인하고 Photoluminescence 측정으로 성장된 ITO 박막의 밴드갭 에너지를 확인하였다. $100^{\circ}C$, $200^{\circ}C$, $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$에서 후열처리한박막의 광 투과율, 비저항, 이동도를 측정 비교하여 적절한 후열처리 온도를 찾는 연구를 진행하였다. Sputtering 방법으로 성장시킨 ITO 박막의 전기적, 광학적 특성을 측정하여 HIT solar cell에 활용될 가능성을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.181-181
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• 2010

현대 반도체 금속배선 연구에서는 기존에 쓰이던 Al (Aluminium) 금속배선 대신에 Cu (Copper) 금속배선 연구가 진행되고 있다. Cu는 Al 보다 비저항이 낮고, 녹는점도 Al보다 높다는 장점이 있지만 저온에서 기판인 Si (Silicon) 과 반응하고 접착력이 우수하지 못 하다는 단점이 있다. 이런 문제를 해결하기 위하여 확산방지막을 기판과 금속배선 사이에 삽입하는 방법이 제시 되었다. 확산방지막으로는 기존에 쓰이던 Ti (Titanium) 계열의 확산방지막과 W (Tungsten) 계열의 확산방지막이 있다. 이번 연구에서는 W 계열의 확산방지막에 불순물 C (Carbon) 과 N (Nitrogen) 을 첨가한 W-C-N 확산방지막 시편을 제조하였고, N2의 비율을 변화시키며 $600^{\circ}C$, $800^{\circ}C$열처리를 하였다. 본 실험의 결과로, 확산방지막의 $N_2$ 농도가 0, 0.5, 2 sccm으로 증가할수록 고온에서도 Elastic modulus 와 Hardness 값이 시편의 여러 영역에서 비교적 안정적으로 유지된다는 결과를 얻었다. 이 결과로부터 W-C-N 박막의 질소 농도에 따라 고온에서도 비교적 안정적으로 유지된다는 결과를 얻었다. 본 연구에서 시편은 RF magnetron sputtering 방법으로 제작하였고 Elastic modulus와 Hardness의 측정은 Hysitron사의 Triboindenter를 이용하였다. Indenting에 사용된 압입팁은 Berkovich tip을 사용하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제32권2호
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• pp.129-133
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• 2019

TiN thin films were fabricated using an unbalanced magnetron sputtering (UBMS) system, and their structure and surface characteristics as well as their optical and tribological properties were evaluated. The hardness, elastic modulus, adhesive force, surface roughness, and transmittance of the Ti thin films fabricated using the UBMS system were 11.5 GPa, 103 GPa, 27.5 N, 2.45 nm and 20%, respectively. The TiN films prepared with various proportions of nitrogen as the reaction gas exhibited maximum values for the hardness, elastic modulus, critical load, RMS roughness and transmittance of approximately 19.2 GPa, 182 GPa, 27.3 N, 0.98 nm, and 85%, respectively. Moreover, the TiN thin film fabricated under the condition of 30 sccm nitrogen gas showed the optimal physical properties. In summary, the TiN thin films fabricated using the UBMS system exhibited excellent hardness, elastic modulus, adhesion, and smooth surface in addition to good hydrophilic properties.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제35권1호
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• pp.32-36
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• 2022

AGZO thin films were deposited on glass substrates using RF magnetron sputtering system under Ar flow rates, and their structural, electrical, and optical properties were analyzed systematically. As a result of the XRD pattern, the peak of the (002) (2θ≈33.7˚) orientation was observed, and it was found to have a hexagonal wurtzite structure. The sheet resistance of Ar 5 sccm was 3.073×10² Ω/sq and showed the best electrical properties because of the improvement of mobility due to the increase of the grain size and the variation of RMS roughness. In addition, the average transmittance was more than 90% for all samples, which demonstrated good optical properties. It is expected that the TCO characteristics can be improved by controlling Ar flow rates, and this will increase the efficiency of photoelectronic devices such as OLED and solar cells.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.351-352
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• 2012

UV LED에서 p-GaN층의 높은 일함수와 자체 면저항이 크기 때문에 current spreading layer인 ITO (indium tin oxide) 투명전극이 사용되고 있다. 따라서 높은 UV 파장대 투과율과 낮은 면 저항이 매우 중요하다. 본 연구에서, RF magnetron sputter를 사용하여 ITO 투명전극을 glass(boro33)에 120 nm 두께로 증착하였다. 그 후 RTA (rapid thermal annealing)을 이용해 120초 동안 $600^{\circ}C$에서 Air, $N_2$ (15 sccm), vacuum 환경에서 열처리를 하여 UV-Vis-NIR spectrophotometer를 사용해 ITO 박막의 투과율을 측정하고, Hall measurement system을 이용하여 전기적 특성을 측정하였다. Fig. 1과 같이 열처리 환경에 따라 ITO 박막의 투과율이 변하고 또한 Table 1과 같이 전기적 특성도 변함을 알 수 있었다. Air 환경에서의 열처리는 reference 샘플과 비교 했을 때 400 nm 이하의 파장에서 투과율이 증가하였지만 400 nm 이상의 파장에서는 투과율이 낮아짐을 볼 수 있고, 면 저항 (Ohm/sq)은 오히려 reference (as deposited) 샘플과 비교하여 24 Ohm/sq 증가하는 것을 알 수 있었다. 반면에 $N_2$, vacuum 환경에서 열처리는 reference (as deposited) 샘플 보다 380 nm 파장대에서 16% 정도 높은 투과율을 보였고, 면저항 역시 2배 이상 낮아졌다. 둘 다 비슷한 투과율과 면저항을 나타내었지만 vacuum 환경이 좀 더 우수한 광학적 특성을 나타내었고 반면에 $N_2$ 환경은 좀 더 낮은 면저항을 나타내었다. ITO 박막을 증착한 후 vacuum 환경에서 열처리를 통하여 제작된 UV-LED (중심 파장 380 nm)가 Fig. 2와 같이 입력 전류 450 mA에서 광출력이 46% 정도 향상 되었고 안정된 I-V 특성 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.380-381
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• 2012

Bioinspired sea urchin-like structures were fabricated on silicon by inductively coupled plasma (ICP) etching using lens-like shape hexagonally patterned photoresist (PR) patterns and subsequent metal-assisted chemical etching (MaCE) [1]. The lens-like shape PR patterns with a diameter of 2 ${\mu}m$ were formed by conventional lithography method followed by thermal reflow process of PR patterns on a hotplate at $170^{\circ}C$ for 40 s. ICP etching process was carried out in an SF6 plasma ambient using an optimum etching conditions such as radio-frequency power of 50 W, ICP power of 25 W, SF6 flow rate of 30 sccm, process pressure of 10 mTorr, and etching time of 150 s in order to produce micron structure with tapered etch profile. 15 nm thick Ag film was evaporated on the samples using e-beam evaporator with a deposition rate of 0.05 nm/s. To form Ag nanoparticles (NPs), the samples were thermally treated (thermally dewetted) in a rapid thermal annealing system at $500^{\circ}C$ for 1 min in a nitrogen environment. The Ag thickness and thermal dewetting conditions were carefully chosen to obtain isolated Ag NPs. To fabricate needle-like nanostructures on both the micron structure (i.e., sea urchin-like structures) and flat surface of silicon, MaCE process, which is based on the strong catalytic activity of metal, was performed in a chemical etchant (HNO3: HF: H2O = 4: 1: 20) using Ag NPs at room temperature for 1 min. Finally, the residual Ag NPs were removed by immersion in a HNO3 solution. The fabricated structures after each process steps are shown in figure 1. It is well-known that the hierarchical micro- and nanostructures have efficient light harvesting properties [2-3]. Therefore, this fabrication technique for production of sea urchin-like structures is applicable to improve the performance of light harvesting devices.

• 한국재료학회지
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• 제26권6호
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• pp.293-297
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• 2016

Ni-C composite films were prepared by co-deposition using a combined technique of plasma CVD and ion beam sputtering deposition. Depending on the deposition conditions, Ni-C thin films manifested three kinds of microstructure: (1) nanocrystallites of non-equilibrium carbide of nickel, (2) amorphous Ni-C film, and (3) granular Ni-C film. The electrical resistivity was also found to vary from about $10^2{\mu}{\Omega}cm$ for the carbide films to about $10^4{\mu}{\Omega}cm$ for the amorphous Ni-C films. The Ni-C films deposited at ambient temperatures showed very low TCR values compared with that of metallic nickel film, and all the films showed ohmic characterization, even those in the amorphous state with very high resistivity. The TCR value decreased slightly with increasing of the flow rate of $CH_4$. For the films deposited at $200^{\circ}C$, TCR decreased with increasing $CH_4$ flow rate; especially, it changed sign from positive to negative at a $CH_4$ flow rate of 0.35 sccm. By increasing the $CH_4$ flow rate, the amorphous component in the film increased; thus, the portion of $Ni_3C$ grains separated from each other became larger, and the contribution to electrical conductivity due to thermally activated tunneling became dominant. This also accounts for the sign change of TCR when the filme was deposited at higher flow rate of $CH_4$. The microstructures of the Ni-C films deposited in these ways range from amorphous Ni-C alloy to granular structures with $Ni_3C$ nanocrystallites. These films are characterized by high resistivity and low TCR values; the electrical properties can be adjusted over a wide range by controlling the microstructures and compositions of the films.