• 한국진공학회지
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• 제19권3호
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• pp.224-229
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• 2010

산소 유량비의 변화가 라디오파 반응성 마그네트론 스퍼터링 방법으로 유리 기판 위에 증착된 $In_2O_3$ 투명 전도막의 특성에 미치는 효과를 조사하였다. 증착 온도는 $400^{\circ}C$로 고정하였으며, 스퍼터링 가스와 반응성 가스로 각각 아르곤과 산소 가스를 사용하였다. 산소 유량비는 공급되는 혼합 가스양에 대한 산소의 유량으로 선택하여 10%, 20%, 30%, 40%, 50%로 조절하였다. 증착된 박막의 광학, 전기, 구조적인 특성은 자외선-가시광 분광기, 홀 측정 장치, X-선 회절장치와 전자주사현미경으로 조사하였다. 산소 유량비 20%로 증착된 $In_2O_3$ 박막은 430~1,100 nm 파장 영역에서 86%의 투과율과 $1.1{\times}10^{-1}{\Omega}cm$의 비저항 값을 나타내었다. 실험 결과는 산소 유량비를 적절히 제어함으로써 최적의 조건을 갖는 투명 전도막을 성장시킬 수 있음을 제시한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.447-447
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• 2010

일찍이 $SiO_2$ (Silicon dioxide) 박막은 다양한 분야에서 유전층, 부식 방지층, passivation층 등의 역할을 해왔다. 그리고 이러한 박막 공정은 대부분 진공의 환경에서 그 공정이 이루어지고 있다. 하지만 이러한 진공 system은 chamber, loadlock 그리고 펌프 등의 다양한 진공장비로 인한 생산 비용 증가, 공정의 복잡성뿐만 아니라 공정의 대면적화에 어려움을 지니고 있다. 그리고 최근 flexible display의 제조 공정에서 polymer 혹은 plastic 기판을 제조 공정에 적용시키기 위해 저온 공정이 필수적으로 요구 되고 있다. 이러한 기술적 한계를 뛰어 넘기 위해 최근 많은 연구가들은 atmospheric pressure plasma enhanced chemical vapor deposition (AP-PECVD)에 대해 지속적으로 다양한 연구를 하고 있다. 본 연구에서는 remote-type의 modified pin-to-plate dielectric barrier discharge (DBD) 시스템을 이용한 $SiO_2$ 무기 박막 증착에 관해 연구하였다. $O_2$/He/Ar의 gas와 5 kV AC power (30 kHz)의 전원장치를 통해 고밀도 대기압 플라즈마를 발생시켰고, silicon precursor로는 hexamethyldisilazane (HMSD)를 사용하였다. 먼저 HMDS와 $O_2$ gas의 flow rate 변화에 따른 증착률을 조사하였고 그 다음으로 박막의 조성 및 표면 특성을 조사하였다. HMDS의 유량이 100 ~ 300 sccm으로 증가함에 따라 증착속도는 증가했다. 하지만 FT-IR을 통해 HMDS의 유량이 증가하면 반응에 참여할 산소 분자의 부족으로 인해 $-(CH_3)_X$의 peak intensity가 증가하고, -OH의 peak intensity가 점차 감소함을 관찰 할 수 있었다. 또한 증착된 박막의 표면에 particle과 불균일한 surface morphology 등을 SEM image를 통해 관찰 하였다. 산소 유량이 탄소와 관련된 많은 불순물들의 제거에 도움이 됨에도 불구하고 14 slm 이상의 산소가 반응기 내로 주입되게 되면 대기압 플라즈마의 discharge가 불안정하게 되어 공정효율을 저하시키는 요소가 되었다. 결과적으로 HMDS (150 sccm)/$O_2$ (14 slm)/He (5 slm)/Ar (3 slm)의 조건에서 약 42.7 nm/min 증착률을 가지며, 불순물이 적고 surface morphology가 깨끗한 $SiO_2$ 박막을 증착할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권1호
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• pp.79-83
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• 2009

본 연구에서 고밀도 플라즈마 식각 장치를 사용한 비정질 실리콘 막의 게이트 전극선 형성공정에서 여러 가지 식각 변수가 치수 제어와 식각 속도 및 식각 선택비 등 식각 특성에 미치는 영향을 분석하였다. $Cl_2/HBr/O_2$로 구성된 식각 기체의 전체 유량을 증가시키면 비정질 실리콘의 식각 속도가 증가하나 식각 전후의 형상치수는 변화없이 거의 일정하였다. 전체 유량을 고정시키고 $Cl_2$와 HBr 간의 유량비를 변화시키면 HBr의 유량이 커질수록 비정질 실리콘의 식각 속도가 감소하였다. $O_2$의 유량을 증가시키면 산화막의 식각 속도가 상대적으로 낮아져 식각 선택비를 증가시켜 식각 공정의 안정성을 높이나 게이트 전극선을 경사지게 하는 특성을 보인다. Source power의 증가는 비정질 실리콘 식각 속도의 증가와 더불어 형상치수의 증가를 가져오며, bias power의 증가는 비정질 실리콘과 산화막의 식각 속도를 증가시키나 식각 선택비를 크게 감소시키는 경향을 보였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권1호
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• pp.34-38
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• 1999

유기금속 화학 증착법(MOCVD)을 이용하여 Si(100) 기판 위에 $TiO_2$와 PbO의 동시 증착으로 $Pb(TMHD)_2$(PT) 박막을 증착하였다. 원료물질로는 Titanium tetra-isopropoxide(TTIP)와 $Pb(TMHD)_2$를 사용하였다. 증착온도를 $520^{\circ}C$, Pbdbfid을 30 sccm으로 고정하고, 전체유량을 750 sccm으로 하여 TTIP의 증발온도와 유량에 따른 PT 박막의 XRD 변화를 관찰하였다. PT 박막 생성은 TTIP의 증발온도 및 유량이 각각 48~$50^{\circ}C$와 18~22sccm 영역에서 생성되었으며, 생성된 박막과 기판의 계면에서는 Pb, Si, O의 상호확산을 관찰할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.261-262
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• 2011

본 연구는 HMDS/$O_2$/He/Ar의 gas mixture를 이용하여 remote-type의 DBD source를 통한 APPECVD를 통한 SiOx 양질의 무기막 증착 공정을 개발하였다. 이때 기판에 바이어스를 인가 하거나 혹은 접지를 하여 대기압 플라즈마의 환경 내에서도 바이어스 효과를 확인할 수 있도록 double discharge system을 구축하였다. 그리고 이 double discharge system의 다양한 특성과 기존의 전형적인 DBD와 비교 하였을 때 어떠한 차이점을 가지는지에 대해서도 관찰하였다. 그리하여 전형적인 DBD system과 double discharge를 통해 증착된 SiOx 무기막의 특성을 역시 비교 관찰하였다. Gas mixture 중 HMDS의 유량이 증가함에 따라, 그리고 $O_2$ gas의 유량이 감소함에 따라 SiOx 무기막의 증착률은 감소하였다. 그러나, SiOx 무기막 내의 불순물들, 예를 들어, carbon 혹은 hydrogen 계열의 chemical bond에 대한 정성적인 양은 HMDS 의 유량이 증가하거나 혹은 $O_2$ gas의 양이 감소함에 따라 오히려 증가함을 관찰할 수 있었다. 그리고 기판에 바이어스를 인가하는 double discharge system을 사용하였을 경우, 같은 HMDS, $O_2$ gas 유량을 사용한 전형적인 DBD type의 증착 공정 보다 더 높은 공정 효율을 나타냄과 동시에 더 낮은 불순물 함량을 가짐을 알 수 있었다. 이러한 double discharge system을 통해 증착된 양질의 SiOx 무기막이 증착 되었음을 FT-IR을 통한 막질 분석을 통해 확인 할 수 있었다. 이러한 double discharge system의 증착 공정에 대한 긍정적인 효과들은 atmospheric discharge의 효율 향상에 따른 gas dissociation efficiency 증가와 이를 통한 HMDS 분해 및 산소와의 recombination 효율의 증가에 따른 결과로 사료된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제22권5호
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• pp.403-412
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• 2001

수두증 환자의 뇌압을 조절하기 위해 사용되는 션트밸브의 압력-유량제어 특성과 설계변수 변화에 따른 특성곡선의 변화를 수치적으로 해석 하였다. 해석에 사용된 션트밸브는 국내에서 설계 제작된 일정 압력형 다이아프램 타입이며 실험을 통하여 해석의 타당성을 검증하였다. 션트밸브 내부에 장착된 압력-유량 제어용 소형 다이아프램이 실리콘 일래스토머 계통의 유연한 재질이므로 유동구조 상호해석을 수행하였다 구조해석시의 재료 비선형성을 고려하여 고탄성 재료에 대한 므니 리블린(Mooney-Rivlin) 근사를 적용하였다. 수치해석결과 얻어진 압력-유량제어 특성곡선은 실험결과와 유사하였고 션트밸브를 통한 압력강하의 대부분은 소형 다이아프램에서 이루어짐을 확인할 수 있었다 본 연구에서 해석된 션트밸브의 압력-유량 특성곡선의 기울기는 7.37mm$H_2O$.hr/cc로서 상용 션트밸브의 기울기 평균값 0.40mm$H_2O$.hr/cc과 비슷하여 일정압력형 션트밸브의 특성을 잘 나타내었다. 오프닝압력의 크기는 밸브 다이아프램의 초기쳐짐량 크기에 의존하였고. 25mm$H_2O$와 80mm$H_2O$의 오프닝압력을 얻기 위해서는 10.2$\mu$m와 35.3$\mu$m의 초기쳐짐량이 필요하였다. 밸브가 열리면서 유동이 발생할 경우, 유동 오리피스 간극이 107m 이내이므로 션트밸브의 성공적인 동작을 위해서는 정밀설계와 제작기술이 요구된다. 본 연구를 통해 다이아프램의 초기쳐짐량과 유동 오리피스를 형성하는 다이아프램 끝단의 라운딩 크기가 압력-유량 특성곡선의 기울기에 영향을 미치는 주요 설계변수임을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.478-478
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• 2010

대기압 플라즈마 공정은 진공 플라즈마 공정에 비해 장치의 경제성 및 규모면에서 많은 장점을 갖고 있어 대기압 공정에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 대기압 DC Arc Plasmatron을 이용하여 기체의 유량, 전류, plasmatron과 Si wafer 간의 거리를 변화시켜 이에 대한 Si wafer에 식각률(etching rate)을 확인하고 최적화 하였다. Ar은 2000sccm, $CF_4$는 50, 100sccm, 그리고 $O_2$는 0~1000sccm의 유량에 변화를 주었고 전류는 50A, 70A에서 식각하였다. 분석을 위해 Si wafer를 SEM(scanning electron microscope) 측정을 하였고, 그 결과 전류는 70A에서 기체 유량은 $CF_4$는 100sccm, $O_2$는 500sccm 일 때 식각률이 높게 나타났다. 그리고 전류와 유량을 위와 같은 조건에서 Plasmatron과 Si wafer 간의 거리를 5mm~15mm 변화를 주었을 때 Si wafer에 식각률을 측정해 본 결과 거리가 5mm일 때 식각률이 가장 높음을 확인 할 수 있었다. 아울러 거리를 변화시켰을 때가 유량이나 전압을 변화시킨 것 보다 식각률의 변화가 큰 경향을 보임을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.167-167
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• 2012

최근 들어 유연한 폴리머 기판을 이용한 차세대 Flexible display는 다양한 장점으로 인해 많은 연구가들에 의해 유망한 차세대 디스플레이로 주목받고 있다. 일반적 폴리머 기판은 산소, 수분 등에 취약하기 때문에 무기막 또는 멀티레이어를 증착한다. 본 연구는 remote-type과 direct-type DBD로 구성되어 있는 double discharge system을 이용한 SiOx 무기막 증착 실험에 관한 연구이다. 본 연구에서는 HMDS/$O_2$/He/Ar gas mixture를 통해 발생된 대기압 플라즈마를 이용하여 공정을 진행하였다. SiOx를 증착할 때 SiOx 무기막 증착 실험은 $O_2$의 유량이 감소할수록 그리고 HMDS의 유량이 증가함에 따라 deposition rate, 즉 공정효율이 증가하는 것을 알 수 있었다. 하지만 HMDS의 유량이 증가하고 $O_2$ gas 유량이 감소함에 따라 carbon과 hydrogen 등의 불순물의 함유도 함께 증가하게 되고 이로 인해 무기막의 특성이 약해지고, 유기적인 막 특성이 강해지게 된다. Double discharge system을 사용하였을 경우에는 remote-type DBD system을 사용하였을 때 보다 더 높은 공정 효율을 관찰할 수 있었고 동시에 더 낮은 불순물 함량을 가지는 것을 알 수 있었다. 이는 기판에 추가적으로 인가되는 power에 따라 discharge efficiency가 향상되어 Si-O bond 결합을 유도, 무기막적 특성이 강해지고, 또한 기판 바이어스 효과에 따라 증착무기막의 기계적인 강도 역시 향상됨을 관찰할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제27권1호
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• pp.22-27
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• 2017

상온진공과립분사에 의해 slide glass 기판 위에 $1{\sim}30{\mu}m$의 두께를 가진 $TiO_2$ 코팅층을 제조하였다. $TiO_2$ granule 과립분말은 $1.5{\mu}m$의 평균 입도를 가진 Rutile 형태로 $600^{\circ}C$에서 4시간 하소 과정을 거쳤다. 공정변수로서는 반복횟수, 가스유량속도 및 과립투입속도로 하여 코팅층을 제조하였다. 반복횟수가 증가할수록 코팅층의 두께는 비례적으로 증가하였다. 이는 반복횟수의 증가에도 코팅층이 형성될 수 있는 적절한 운동에너지가 작용한 것을 알 수 있다. 가스유량속도에 따라 코팅층의 두께도 증가하였으나 1.7 V의 분말공급량에서는 25 LPM의 유량까지는 코팅층의 두께가 증가했지만, 35 LPM(L/min)의 유량에서는 두께가 감소하였다. 15 LPM의 낮은 유량속도에서는 분말공급량이 충분하더라도 성막에 필요한 운동에너지의 부족으로 코팅 층의 두께가 비례적으로 증가하지 않았다. $TiO_2$ 코팅층의 미세구조는 주사전자현미경 및 고성능 투과전자현미경을 이용하여 분석하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.37-40
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• 2009

본 연구에서는 케로신/과산화수소 점화용 분사기의 설계/제작하여 분무특성에 관한 연구를 수행하고자 하였으며, 이에 앞서 촉매점화방식으로 적용할 때 가장 적합한 분사기를 설계하고자 하였다. 설계/제작된 분사기를 수류시험을 통해 질량 유량 및 분산각을 측정하였다. 그 결과 케로신의 목표 질량유량(12.88 g/s)은 설계 차압과 같은 차압인 3 bar에서 측정되었으며, 이 때 분산각은 $40^{\circ}$을 확인하였다. 또한 과산화수소의 목표 질량 유량(94.39 g/s)은 설계 차압(3 bar) 보다 작은 1 bar에서 측정됨을 확인하였다.