• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.31-31
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• 2000

Al2O3는 높은 화학적, 열적 안정성으로 인하여 미세전자 산업에서 절연막이나 광전자소자의 재료로써 널리 이용되고 있다. 특히, 사파이어는 고위도의 LED, 청색 LD의 재료인 GaN 계열의 III-Nitride 물질을 성장시킬 때 필요한 기판으로 보편적으로 사용되고 있다. 이러한 GaN계열의 광소자 제조에서 사파이어 기판을 적용시 지적되는 문제점들 중의 하나는 소자제조 후 사파이어의 결정 구조 및 높은 경도에 의해 나타나는 cutting 및 backside의 기계적 연마가 어렵다는 것이다. 최근에는 이온빔 식각이나 이온 주입 후 화학적 습식 시각, reactive ion etching을 통한 사파이어의 건식 식각이 소자 분리 및 backside 공정을 우해 연구되고 있다. 그러나 이러한 방법을 이용한 사파이어의 식각속도는 일반적으로 15nm/min 보다 작다. 높은 식각율과 식각후 표면의 작은 거칠기를 수반한 사파이어의 플라즈마 식각은 소자 제조 공정시 소자의 isolation 및 lapping 후 연마 공정에 이용할 수 있다. 본 연구에서는 평판 유도결합형 플라즈마를 이용하여 Cl2/BCL3/Ar 의 가스조합, inductive power, bias voltage, 압력, 기판온도의 다양한 공정 변수를 통하여 (0001) 사파이어의 식각특성을 연구하였다. 사파이어의 식각속도는 inductive power, bias voltage, 그리고 기판 온도가 증가할수록 증가하였으며 Cl2에 BCl3를 50%이하로 첨가할 때 BCl3 첨가량이 증가할수록 식각속도 및 식각마스크(photoresist)와의 식각선택비가 증가하는 것을 관찰하였다. 또한, Cl3:BCl3=1:1의 조건에 따라 Ar 첨가에 따른 식각속도 및 표면 거칠기를 관찰하였다. 본 연구의 최적 식각조건인 40%Cl2/40%BCl3/20%Ar, 600W의 inductive power, -300V의 bias voltage, 30mTorr의 압력, 기판온도 7$0^{\circ}C$에서 270nm/min의 사파이어 식각속도를 얻을수 있었다. 그리고 이러한 식각조건에서 표면의 거치기를 줄일수 있었다. 사파이어 식각은 보편적인 사파이어 lapping 공정시 수반되어 형성된 표면의 거치기를 줄이기 위한 마지막 공정에 응용될수 있다. 사파이어의 식각시 나타나는 식각 부산물은 플라즈마 진단방비인 optical emission spectroscopy (OES)를 통하여 관찰하였고, 식각시 사파이어의 표면성분비 변화 및 표면의 화학적 결합은 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)를 사용하여 측정하였다. 시각 전, 후의 표면의 거칠기를 scanning electron microscopy(SEM)을 통하여 관찰하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제39권5호
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• pp.206-209
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• 2006

Indium tin oxide (ITO) films were synthesized on polymer (PES, polyethersulfone) at room temperature by pulsed DC magnetron sputtering. By the control of introducing hydrogen to argon atmosphere, the resistivity of ITO films was obtained at $5.27\;{\times}\;10^{-4}\;{\Omega}{\cdot}cm$ without substrate heating in comparison with $2.65\;{\times}\;10{-3}\;{\Omega}{\cdot}cm$ under hydrogen free condition. ITO film synthesized at Ar condition was changed from amorphous to crystalline. These result from the enhancement of electron temperature in $Ar\;+\;H_2$ plasma, which induces the increase of ionization of target materials and argon. The dominant increase of ions such as In II and O II and neutral Sn I was monitored by optical emission spectroscopy (OES). Thermal energy required for the crystalline film formation is compensated by kinetic energy transfer through ion bombardments to substrate.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 추계학술대회 논문집 광주전남지부
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• pp.96-100
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• 2006

A pulsed laser ablation deposition (PLAD) technique is an excellent method for the fabrication of amorphous carbon (a-C) films. This paper was focused on the understanding and analysis of the motion of carbon atom (C) and carbon ion ($C^+$) particles in laser ablation assisted by Ar plasmas. The simulation has carried out under the pressure P=10~100 mTorr of Ar plasmas. Two-dimensional hybrid model consisting of fluid and Monte-Carlo models was developed and three kinds of the ablated particles which are C, $C^+$ and electron were considered in the calculation of particle method. The motions of energetic $C^+$ and C deposited upon the substrate were investigated and compared.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.100-100
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• 1999

가시광선 영역에서 높은 광학적 투과성과 함께 우수한 전기 전도성을 갖는 ITO 박막은 디스플레이 소자나 투명전극재료 등 다양한 분야에서 응용성이 더욱 증대되고 있다. 증착기판으로서 유리를 사용할 때 생기는 활용범위 제한을 극복하고자 최근 유기물 위에 증착이 가능한 저온 증착방법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그 가운데 이온빔과 같은 energetic한 beam을 이용한 박막의 제조는 기판을 플라즈마 발생지역으로부터 분리시켜 이온빔의 flux 및 에너지, 입사각 등의 자유로운 조절을 통해 상온에서도 우수한 성질의 박막 형성 가능성이 제시되어 왔다. 본 연구에서는 ion beam assisted evaporation방법을 이용하여 ITO 박막을 성장시켰으며, ion-surface interaction 효과가 박막 성장주에 미치는 영향을 이해하기 위하여 먼저 반응성 산소 이온빔에 비 반응성 아르곤 이온빔을 다양하게 변화시켜가며 증착하였으며, 이와 더불어 산소 분위기에서 아르곤 이온빔에 의한 ITO 박막의 특성 변화를 각각 관찰하였다. 증착전 후의 열처리 없이 상온에서 비저항이 ~10-4$\Omega$cm 이하로 낮고 80% 이상의 투과율을 갖는 ITO 박막을 성장시켰다. 실험에서 이용된 e-beam evaporation 물질은 In2O3-SnO2(1-wt%)였으며, 이온빔 source는 산소에 의한 filament의 산화를 막기 위해 filament cathodes type이 아닌 rf(radio-frequency)를 사용하였다. 중요 증착변수인 이온빔의 flux 변화는 산소와 Ar의 flow rate를 MFC로 조절하고 rf power를 변화시켜 얻었으며, 이온빔 에너지는 가속 grid의 가속전압 변화와 ion gun과 기판사이의 거리 조절을 통해 최적화하였다. 이온빔의 에너지와 flux는 Faraday cup으로 측정하였으며, 성박된 박막의 특성은 UV-spectrometer, 4-point probe, Hall measurement. $\alpha$-step, XRD, XPS 등을 이용하여 광학적, 전기적, 구조적 특성을 분석하였다.

• 한국광학회지
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• 제8권1호
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• pp.37-41
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• 1997

Ar 이온 보조 증착(IAD)에 의해 제작된 ZnS 박막의 광학적 특성, 환경적 안정성, 결정성을 기존의 보통 박막과 비교 분석하였다. IAD 박막은 보통 박막에 비해 상대적으로 높은 굴절률과 낮은 소멸 계수를 나타내었고, 습도(85%)와 온도(150.deg. C)에 대한 안정성 테스트 결과 수분 감도와 온도 의존성이 현저히 감소되어 이들 환경에 대하여 안정성을 갖는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 이온 충격에 의해 박막의 조밀도가 증가되어 내부 미세구조가 개선되므로 대기중의 수분 흡착 감소에 기인한 것으로 분석된다. 또한 X선 회절 실험 결과 보통 박막은 전형적인 박막의 비정질 구조를 나타낸 반면 IAD 박막은 결정질의 구조를 나타내었다.

• 한국표면공학회지
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• 제39권2호
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• pp.76-81
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• 2006

Molecular dynamics simulations were carried out to investigate physical sputtering of Fe(100) substrate due to energetic ion bombardments. Repulsive interatomic potentials at short internuclear distances were determined with ab initio calculations using the density functional theory. Bohr potentials were fitted to the ab initio results on diatomic pairs (Ar-Fe, Fe-Fe) and used as repulsive screened Coulombic potentials in sputtering simulations. The fitted-Bohr potentials improve the accuracy of the sputtering yields predicted by molecular dynamics for sputtering of Fe(100), whereas Moliere and ZBL potentials were found to be too repulsive and gave relatively high sputtering yields. In spite of assumptions and limitations in this simulation work, the sputtering yields predicted by the molecular dynamics method were in fairly good accordance with the obtainable experimental data in absolute values as well as in manner of the variation according to the Incident energy. Threshold energy for sputtering of Fe(100) substrate was found to be about 40 eV. Additionally, distributions of kinetic energies of sputtered atoms and their original depths could be obtained.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제2권4호
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• pp.193-197
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• 2011

The influences of the thickness and microstructure of Fe layer on the electrochemical performances of Fe/Si multilayer thin film anodes were investigated. The Fe/Si multilayer films were prepared by electron beam evaporation, in which Fe layer was deposited with/without simultaneous bombardment of Ar ion. The kinetics of Li insertion/extraction reactions in the early stage are slowed down with increasing the thickness of Fe layer, but such a slowdown seems to be negligible for thin Fe layers less than about $500{\AA}$. When the Fe layer was deposited with ion bombardment, even the $300{\AA}$ thick Fe layer significantly suppress Li diffusion through the Fe layer. This is attributed to the dense microstructure of Fe layer, induced by ion beam assisted deposition (IBAD). It appears that the Fe/Si multilayer films prepared with IBAD show good cyclability compared to the film deposited without IBAD.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.359-359
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• 2010

Self-organized nanostructures of dots, holes or ripples produced by energetic ion bombardment have been reported in a wide variety of substrates. Ion bombardment on an alloy or compound also draws much attention because it can induce a surface composition modulation with a topographical surface structure evolution. V. B. Shenoy et al. further suggested that, in the case of alloy surfaces, the differences in the sputtering yields and surface diffusivities of the alloy components will lead to a lateral surface composition modulation [1]. In the present work, the classical molecular dynamics simulation of Ar bombardment on metallic alloys at room temperature revealed that this bombardment induces a surface composition modulation in layer-by-layer mode. In both the $Co_{0.5}Cu_{0.5}$ alloy and the CoAl B2 phase, the element of higher-sputtering yield is accumulated on the top surface layer, whereas it is depleted in lower layers. A kinetic model considering both the rearrangement and the sputtering of the substrate atoms agrees with the puzzling simulation results, which revealed that the rearrangement of the substrate atoms plays a significant role in the observed composition modulation.

• 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.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2006년도 6th International Meeting on Information Display
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• pp.818-821
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• 2006

We demonstrate the vertical alignment of liquid crystal on $a-SiO_x$ film surface using the ion beam exposure. Liquid crystal can be aligned vertically by the rotational oblique evaporation of $a-SiO_x$ film. However, the electro-optic switching behavior of liquid crystal along random directions results in disclination lines. We found that we can achieve highly uniform alignment of liquid crystal without disclination lines by using the ion beam exposure. We found from XRD and XPS data that the vertical alignment can be achieved when x approaches 1.5 at the $a-SiO_x$ film surface. We have shown that the pretilt angle can be controlled by changing ion beam parameters, such as the ion beam energy, the angle of incidence, and the exposure time. We found that whether liquid crystals can be aligned vertically or homogeneously on $a-SiO_x$ film can be predicted simply by measuring the change in optical transmittance by deposition of $a-SiO_x$ thin film layers. We also have shown that a liquid crystal cell aligned vertically by the ion beam exposure exhibits the voltage-transmittance curve similar to that of a rubbed polyimide cell.