• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.22 no.3
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• pp.1-5
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• 2019

차세대 디스플레이 소자로서 상용화된 유기발광소자(OLED)는 현재 진공기반의 증착공정을 통해서 제작되므로 제조공정 비용이 높다. 진공 증착공정을 용액공정으로 교체하면 공정 비용을 크게 절감할 수 있지만, 용액공정으로 다층 박막 구조를 형성하기 어렵다는 문제점이 있다. 다층 구조를 제작할 때 이미 형성된 하부 박막 위에 새로 형성되는 박막이 하부 박막에 영향을 주기 때문이다. 이를 해결하기 위한 방법으로서 용액 공정용 잉크 용매의 내용제성을 증가시켜 상부 박막을 코팅할 때 하부 박막이 용해되거나 손상을 입지 않도록 하는 가교형 소재를 이용한 방법이 있다. 본 원고에서는 OLED 소자를 용액공정으로 제작하기 위한 가교형 정공 수송 재료의 특징과 개발 현황에 대해 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.146-146
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• 2010

진공이나 특정 가스 분위기 또는 플라즈마를 이용하여 박막을 제조하는 방법은 공정 조건에 따라 그 특성이 현저히 달라지며 대부분의 경우 제조된 박막에 대한 성분 및 조직의 분석과 박막이 구현하는 특성을 파악한 후 공정 조건을 최적화하게 되는 번거로움이 있다. 특히, 박막 제조 시스템에 따라 제조되는 박막이 특성이 달라지거나 원하는 공정조건에서 원하는 특성의 박막을 얻지 못하는 경우가 종종 발생하고 있다. 한편, 최근의 박막 제조 기술은 결정립 미세화 및 나노화, 다층화, 다성분계 박막 등을 통해 다기능을 구현하는 연구가 활발히 진행되고 있다, 이러한 다기능성 박막을 제조하기 위해서는 박막의 조직제어 기술과 함께 특성을 예측하고 제어하는 기술이 필요하게 된다. 본 연구에서는 상기의 문제점을 근본적으로 해결하고 다기능성 박막의 특성을 예측하고 제어하기 위한 코팅 수식모델을 개발하고 이를 응용하는데 필요한 시스템 구성에 대한 연구를 진행하였다. 코팅 수식 모델은 정해진 물질계의 각 공정별 특성 데이터를 이용하여 내삽 또는 외삽을 통해 수식화하였으며 이를 바탕으로 특성을 예측하는 프로그램을 개발하였고, 시스템에 따른 차이를 줄이기 위해 플라즈마 진단장치를 이용하여 시스템을 동기화시키는 작업을 진행하였다. 이러한 수식 모델을 바탕으로 TiN 피막의 특성예측 및 제어에 대한 기초연구를 소개한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.98.1-98.1
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• 2012

CdS/CdTe 박막 태양전지의 경우 높은 광흡수 계수를 가지고 있는 CdTe 다결정 박막을 흡수층으로이용 한다. CdTe 다결정 박막의 경우 CdS/CdTe 계면과 박막 내부에 많은 결함들이 존재 하며, CdTe 박막 내부에 존재하는 캐리어의 수를 증가 시키기 위하여 $CdCl_2$ 활성화 공정을 거치게 된다. 이때 박막의 물성 변화를 분석 하기 위하여, X-Ray Diffractometer (XRD), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)를 이용하여 박막 표면 분석을 진행 하였다. 이를 통해 박막 표면에서 산소가 Cd와 Te과 결합하면서 산화막이 생성되는 것을 확인하였다. 박막 표면에 생성된 산화막은 후면 금속 전극 형성을 위해, 용액 공정을 통하여 제거 되는데, 이때 CdTe 박막 표면에서 Cd이 용액에 의해 제거 되는 것을 확인 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2008.10a
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• pp.583-587
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• 2008

본 연구는 LCD 용 비정질 실리콘 박막 트랜지스터의 제조공정에서 가장 중요한 광 식각 공정을 중심으로 전체 공정을 개발하고, 공정의 안정성을 개선하여 소자의 신뢰성을 높이고자 한다. 본 연구의 수소화 된 비정질 실리콘 박막 트랜지스터는 Inverted Staggered 형태로 게이트 전극이 하부에 있다. 실험 방법은 게이트전극, 절연층, 전도층, 에치스토퍼 및 포토레지스터층을 연속 증착한다. 스토퍼층을 게이트 전극의 패턴으로 남기고, 그 위에 $n^+a-Si:H$ 층 및 NPR(Negative Photo Resister)을 형성시킨다. 상부 게이트 전극과 반대의 패턴으로 NPR층을 패터닝하여 그것을 마스크로 상부 $n^+a-Si:H$ 층을 식각하고, 남아있는 NPR층을 제거한다. 그 위에 Cr층을 증착한 후 패터닝하여 소오스-드레인 전극을 위한 Cr층을 형성시켜 박막 트랜지스터를 제조한다. 여기서 각 박막의 패터닝은 광 식각 공정으로 각 단위 박막의 특성에 맞는 광식각 공정이 필요하다. 제조한 박막 트랜지스터에서 가장 흔히 발생되는 문제는 주로 광식각공정시 발생하며, PR의 잔존이나 세척 시 얇은 화학막이 표면에 남거나 생겨서 발생되기도 하며, 이는 소자를 파괴시키는 주된 원인이 될 수 있다. 이와 같이 공정에 보다 엄격한 기준의 PR 패터닝, 박막의 식각 그리고 세척 등의 처리공정을 정밀하게 조절하여 소자의 특성을 확실히 개선 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.223.2-223.2
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• 2013

비정질 실리콘은 태양전지, 트랜지스터, 이미지 센서 등 다양한 분야에서 응용되고 있으며 새로운 박막 소자 개발을 위한 소재로서 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 소자개발에 있어 공정상에서 발생하는 비정질 실리콘 박막의 높은 응력(stress)은 소자의 특성을 떨어뜨리는 문제점을 갖는다. 따라서 우수한 특성의 소자 개발을 위해서는 보다 낮은 응력을 갖는 비정질 실리콘 박막 증착 및 공정 조건에 따른 응력 조절이 필요하다. 저응력의 비정질 실리콘 박막 증착은 보다 낮은 반응온도에서 증착속도를 최소로 하여 성장되어야 하는데 이는 플라즈마기상증착(Plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 시스템에 의해 가능하다. 따라서 본 연구에서는 PECVD 시스템을 사용하여 비정질 실리콘 박막을 증착하였고 그 특성을 분석하였다. 이 때 증착 온도, rf 파워, 공정 압력은 실험결과로부터 얻어진 낮은 박막 증착속도 하에서 안정적으로 증착이 가능한 조건으로 일정하게 유지하여 실험하였다. 공정 가스는 SiH4/He/N2의 혼합가스를 사용하였고 응력 조절을 위해 SiH4/He 가스비를 일정한 비율로 변화하여 비정질 실리콘 박막을 증착하였다. 증착된 박막의 두께 및 표면 특성은 field emission scanning electron microscopy 및 atomic force microscopy를 이용하여 분석하였고, energy dispersive X-ray 분석을 통하여 정량 및 정성적 분석을 수행하였다. 그리고 stress measurement system을 이용하여 박막의 응력을 측정하였고 X-ray diffraction 측정 및 ellipsometry 측정으로부터 증착된 박막의 결정성, 굴절률 및 oiptical bandgap을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.303.2-303.2
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• 2016

현재 플라즈마를 이용한 기술은 반도체, 태양광 발전, 디스플레이 등 산업의 전반적인 분야에서 특히 반도체 공정을 이용한 산업에서는 핵심적인 기술이다. 반도체 공정 중에서 박막 증착과 식각 분야에서 플라즈마를 사용한 기술은 매우 높은 가치를 지니고 있다. 중요한 플라즈마 연구로는 이론적 접근을 통한 플라즈마 소스 개발과, 기 개발된 플라즈마 소스를 적용하여 반도체 공정에 적용함으로써 최적의 조건을 찾아내며, 그에 대한 메커니즘을 연구하는 분야로 크게 분리할 수 있다. 따라서 이러한 플라즈마 기술이 발달함에 따라 nano-scale의 연구 또한 상당히 중요한 부분으로 자리 잡고 있다. 본 실험에서는 RF magnetron sputter를 사용하고 질소 유량을 0.5 sccm으로 고정하여 AlN 박막을 증착하였다. 이후 상압 플라즈마를 이용하여 식각을 진행하였다. AlN 박막 전체 표면에 대하여 3초 및 6초간 식각을 진행하였다. 이후 Nano-Indenter를 사용하여 $100{\sim}7000{\mu}N$까지 힘을 증가시키며 측정하였다. 3초간 식각을 진행한 시료의 경우 압입 깊이 대비 Hardness 그래프에서 약 40 ~ 100 nm 까지 약 2.5 GPa 정도의 차이가 발생하였고 6초간 식각을 진행한 시료의 경우 압입 깊이 대비 Hardness의 그래프에서 약 40 ~ 130 nm 까지 약 1 GPa 정도의 차이가 발생함을 확인하였다. 이후 WET-SPM 장비를 사용하여 AFM 모드를 이용하여 박막 표면이 거칠기를 확인하였다. 플라즈마 식각공정을 거치지 않은 시료의 경우 박막의 거칠기는 7.77 nm로 측정되었고 3초간 플라즈마 식각공정을 거친 시료의 경우 6.53 nm, 6초간 플라즈마 식각공정을 거친 시료의 경우 8.45 nm로 나타남을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과들로부터 플라즈마 식각공정은 박막의 표면에도 영향을 미치지만 박막 내부 일정 부분까지 영향을 받는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.309.1-309.1
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• 2013

현재까지 CIGS 박막 태양전지는 습식공정인 화학적 용액성장법을 사용하여 형성된 CdS버퍼층을 적용할 경우에 가장 높은 효율을 보이고 있다. 그러나, Cd의 독성 문제와 진공 공정과 호환되지 않는 습식공정 때문에 비독성 건식 공정 버퍼층에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 습식 공정 CdS 버퍼층을 대체하기 위하여 CdS에 비해 밴드갭이 커서 단파장에서 광 손실이 적은 ZnS 버퍼층을 cracker 황화법을 이용하여 제작하여 CIGS 박막 태양전지에 적용하였다. ZnS 버퍼층을 성장시키기 위해 DC 스퍼터를 사용하여 Zn 박막을 증착한 후, cracker를 사용하여 황화반응을 시켰다. cracker의 cracking zone 온도에 따른 S 반응성을 ZnS 박막의 투과도 변화를 통하여 관찰하였다. 성장된 ZnS 박막은 X-ray diffraction와 Rutherford backscattering spectrometry을 이용하여 박막의 결정성과 조성을 분석하였고, SEM 측정을 통하여 박막의 단면 및 표면 형상을 관찰하였다. 그리고 reflection electron energy loss spectroscopy 분석을 통해 밴드갭을 측정하였다. $700^{\circ}C$의 cracking zone 온도, 3 nm의 Zn 두께, 1 분의 황화공정 조건에서 제작된 ZnS 박막을 CIGS 태양전지의 버퍼층으로 적용한 결과, 반사방지막 없이 12.6%의 변환효율을 얻었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.196-196
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• 2010

본 연구에서는 플렉시블 GZO 단일 박막과 GZO/Ag/GZO (GAG) 다층 박막을 연속 성막이 가능한 롤투롤 스퍼터링 시스템을 이용하여 상온 공정을 통해 성막하여 그 특성을 분석 하였다. 일반적으로 고품위의 GZO 박막을 제작하기 위해서는 고온 공정이 필수적인 것으로 알려져 있으나 본 실험에서는 플렉시블 PES 기판상에 상온 공정을 통해 후 열처리 없이 고품위의 GZO, GAG 박막을 얻을 수 있었다. 단일 GZO 박막은 공정 압력과 산소 유입량을 변화하여 제작하였고 GAG 다층 박막은 GZO-Ag-GZO로 이루어진 3개의 sputter gun을 이용하여 Ag 두께를 변수로 연속공정을 통해 제작하였다. 구조적, 표면석 특성 분석을 위해 XRD(X-ray diffraction), FE-SEM(Field emission scanning electron microscopy), HRTEM (High resolution electron microscopy)를 이용하였으며 광학적, 전기적 특성을 분석하기 위해 UV/Vis spectrometer, Hall effect measurement를 각각 이용하였다. 최적화된 GZO 단일 박막은 상온에서 열처리 없이 성막되었음에도 불구하고 38 ohm/sq의 낮은 저항과 86 %의 높은 투과도를 나타내었으며 GAG 다층 박막은 12 nm의 Ag 두께에서 6.4 ohm/sq의 낮은 저항과 88 %의 높은 투과율을 나타내었다. 특히 기계적 특성을 분석하기 위해 진행된 bending test에서 GAG 박막은 초기와 test 후에 저항과 표면에 변화가 없는 우수한 특성을 보였으며 이를 통해 플렉시블 태양전지와 디스플레이등 광학소자의 투명 전극으로서의 적용 가능성을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.311-311
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• 2012

Boron carbide (B-C) 박막은 높은 경도, 열적 안전성, 화학적 안전성이 우수한 하드 코팅 소재로 사용되고 있다. 우수한 특성을 가지는 B-C 박막에 대한 연구는 B4C 비전도성 타겟을 이용하여 RF Sputtering 법으로 증착 공정변수에 대해서 박막의 물성에 관해 일부 연구자들이 진행하였으나, Pulsed dc margnetron sputtering 법으로 증착 공정변수에 대한 물성의 연구는 미진하였다. 반면에, DLC 박막은 우수한 특성을 가지는 하드 코팅 소재이나 400도 이상에서는 내열성이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 연구에서는 B-C 박막의 내열성이 우수한 특성을 이용하여 DLC 박막의 내열성을 높이기 위한 목적으로 B-C 박막과 DLC 박막을 다층막으로 제조함으로서 DLC 박막을 구조적으로 안정화를 시키고자 하였다. 그리고 비전도성 B4C 타겟으로 Pulsed dc 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 증착기술을 개발하기 위해서 공정압력과 인가전력에 따른 B-C 박막을 제조하여 그 물성을 조사하였고, B-C/DLC 다층막을 제조하여 DLC 박막의 내열성을 증가시키고자 하였다. B-C 박막과 B-C/DLC 다층막의 경도와 탄성율은 나노인덴테이션과 마이크로 비커스를 이용하였으며, 박막의 성장구조와 박막의 구조를 조사하기 위해 SEM과 FTIR 및 XRD 을 이용하여 측정하였다.

• IE interfaces
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• v.10 no.1
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• pp.67-77
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• 1997

반도체 제조공정에서 패터닝 공정과 박막형성 공정은 매우 중요한 위치를 차지하고 있다. 본 논문의 목적은 위 두가지의 공정을 최적화하기 위한 품질공학적 접근방법을 소개하는데 있다. 특히, 패터닝 공정의 전사성과 박막현상 공정의 두께의 균일성에 관한 문제를 동특성의 문제로 정형화하고 신호인자를 어떻게 설정할 것인가에 관해 논의하였다.