• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.303-303
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• 2012

Diamond-like carbon (DLC)은 낮은 마찰력과 높은 내마모성 및 내식성등과 같은 우수한 물성을 가지고 있다. 따라서, DLC 박막은 다양한 응용분야에 적용이 가능한 코팅이다. 특히, DLC 박막의 낮은 마찰력과 고경도 특성은 자동차 산업 및 금형과 같은 저마찰 및 내마모성 향상에 기여할 수 있는 매력적인 박막 코팅으로 각광받고 있다. 그러나 DLC 박막의 높은 잔류응력과 다른 기판의 화학적 친화력을 감소시키는 탄소-탄소 결합의 불안정성 때문에 금속소재와의 낮은 접합력으로 인하여 그 응용에 어려움을 격고 있다. DLC 박막의 접합력 향상을 위하여 모재에 활성 스크린 플라즈마 질화 장비를 사용하여 금속 시편에 질화처리를 하였다. 질화처리후 CVD법으로 DLC 박막을 증착하였으며, 박막의 특성은 나노 인덴테이션, 마이크로 라만 스펙트로스코피 그리고 주사전자현미경에 의해 측정되었다. 활성 스크린 질화 장비에 의해 처리된 시편의 특성변화는 GDS, XRD 및 마이크로 비커스 경도계를 이용하여 관찰하였다. 박막과 모재와의 밀착력은 스크래치 테스트에 의해 측정 하였으며, 질화층이 형성됨으로 인해 모재의 상구조와 경도의 변화가 생겼고, 이로 인해 DLC박막과 모재의 밀착력이 상승하였음을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.175-175
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• 2011

인체감지 적외선 센서로 사용되는 마이크로볼로미터 센서 감지재료인 $V_{2-x}W_xO_5$를 증착하고 단위소자를 제작하여 저항 및 센서성능을 측정 조사하였다. 감지재료는 $V_2O_5$에 W을 첨가하여 $V_{2-n}W_nO_5$ 타겟을 제작하였으며 RF sputtering 장비를 이용하여 $V_{1.85}W_{0.15}O_5$ 박막을 증착하였다. 증착온도 $400^{\circ}C$, $Ar/O_2$ 가스비율 50/20, 두께 200nm로 증착된 센서 재료의 특성을 조사한 결과 저항은 약 $20{\sim}70k{\Omega}$이었으며, TCR 값은 -3%/$^{\circ}C$ 이상으로 매우 우수한 박막특성을 얻었다. 볼로미터소자는 $40{\times}40{\sim}140{\times}140um^2$의 셀면적으로 설계하여 전극패턴과 습식식각공정으로 센서 구조체를 제작하였다. 소자의 성능평가는 검출기 측정장비를 이용하여 반응도 및 탐지도 특성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.179-179
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• 2013

현재 자동차 분야에서 차량 경량화를 통해 연비 향상 및 에너지 효율 향상을 기대하고 있으며, 차량 경량화의 한 수단으로 자동차용 유리를 고강도 투명 플라스틱 소재인 PC (Polycarbonate)로 대체하고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나, PC의 낮은 내마모 특성과 자외선에 의한 열화 및 변색 현상은 해결하여야 할 중요한 문제점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는, PC의 내마모 특성을 향상시키기 위하여 transmittance가 확보되고, 고경도 특성을 갖는 Al-Si-N 박막 증착에 대한 연구를 하였다. Al-Si-N 박막 증착을 위하여 ICP-assisted reactive magnetron sputtering 장비를 이용하였으며, 고경도 특성을 갖는 Al-Si-N 박막을 제조하였다. 분석 장비로는 박막의 chemical state와 crystallinity를 확인하기 위하여 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), AES (Auger electron spectrscopy)와 XRD (X-ray diffraction)를 이용하여 분석을 수행하였으며, Knoop ${\mu}$-hardness tester와 Pin-on-disk를 이용하여 경도 및 내마모 특성을 평가하였다. Al-Si-N 박막의 두께는 ~5,000 ${\AA}$을 증착하였으며, 가시광 영역에서 평균 92%의 transmittance를 나타내었다. 박막의 Si/(Al+Si) 비율에 따라 다른 경도 특성을 나타냈는데, Si/(Al+Si) 비율이 26~32% 부근에서 최대 31 GPa의 경도 값을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.338-338
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• 2010

공정 중 발생하는 입자는 반도체 생산 수율에 가장 큰 영향을 끼치는 원인으로 파악되며, 생산 수율을 저하시키는 원인 중 70% 가량이 이와 관련된 것으로 알려져 있다. 현재 반도체 공정에서 입자를 계측하는데 사용하는 PWP (Particle per Wafer Pass) 방법은 표준 측정방법으로 널리 쓰이고 있으나, 실시간으로 입자의 양을 측정할 수 없고, Test wafer 사용에 따른 비용증가의 단점이 있어 공정 중에 입자를 실시간으로 측정할 수 있는 대안기술이 필요한 실정이다. ISPM (In-Situ Particle Monitoring)은 레이저 산란방식을 이용한 실시간 입자측정 장비로서 오염원 발생에 대한 즉각적인 대처와 조치가 가능하고 부가적인 추가 비용이 발생하지 않기 때문에 실시간 모니터링 장비가 없는 현재의 반도체 공정에 충분히 적용될 가능성이 있다. 특히 CVD 공정은 반도체 공정의 약 30%를 차지할 만큼 중요한 단계로 생성되는 오염입자 모니터링을 통해 공정 불량 유무를 판단할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 Silane 가스를 이용한 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 공정 중 발생되는 오염입자를 ISPM을 이용하여 실시간으로 측정하였다. 챔버 배기구에 두 가지 타입의 ISPM을 설치하고 공정압력, 유량, 플라즈마 파워를 공정변수로 하여 각각의 조건에서 발생되는 오염입자의 분포 변화를 실시간으로 측정하였으며 결과를 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.235-235
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• 2010

장비와 cutting기술의 발전으로, 높은 효율성을 지닌 어려운 작업 재료들의 고속 건조 가공기술은 생산성, 가격 인하 그리고 환경적인 관점에서 중요성이 증가하게 되었다. AlTiN에서 Si의 첨가는 40GPa이상의 고경도와 1000도 이상의 산화온도를 지닌 나노혼합물 코팅을 형성시키는 것으로 알려졌다. 또한 Si가 아닌 다른 soft 물질을 첨가하고 3성분 이상의 다성분계 박막을 형성하는 실험을 하여, 물성이 어떻게 달라지는지 확인하였다. 특히, 나노 코팅층 형성이 매우 어려운 Al-Ti-N 합금계에서 Si, Cu 첨가의 영향 및 이러한 코팅층 형성을 단일합금을 이용하여 행하였을 때, 장점을 확인하였다. 이러한 연구를 위하여 Ti-Al의 합금 조성을 경도가 가장 우수한 것으로 알려진 50 : 50으로 하여 타겟을 만들고 증착시켜 기초실험을 진행하여 물성조건을 확인하고 이에 근거하여 실험을 진행하였다. 또한 3 원계 합금으로서 Cu, Si를 첨가한 연구를 수행하였다. 또한, 최적 조성의 합금 조성을 확인한 후, 단일 합금 타겟을 제조하였으며 이를 이용하여 형성된 코팅층과 다성분계 타겟을 이용한 박막의 물성을 비교하였다. 증착된 박막의 분석장비로는 SEM, EDS, XRD 와 AFM등을 이용하였으며, 막의 조직과 증착 두께, 조도 그리고 경도를 확인하고 막의 물성 특성이 향상됨을 입증하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.251-251
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• 2010

카메라 모듈에서 사용되어지는 적외선 차단 필터는 적외선 영역을 차단시킴으로써 보다 선명한 영상을 획득할 수 있는 매우 중요한 부품으로 각광을 받고 있다. 가시광선과 적외선 영역에서 주로 사용되어지는 광학 박막 물질로는 고 굴절률을 가지는 $TiO_2$와 저 굴절률을 가지는 $SiO_2$가 일반적으로 쓰인다. 본 실험에서는 카메라 모듈용으로 사용되어지는 적외선 차단 필터를 설계하고 이온빔 증착 장비를 이용하여 코팅 공정을 한 후에 각각의 특성들을 평가하였다. Macleod 프로그램을 사용하여 640nm 및 650nm 차단 필터를 설계하였으며, 설계된 데이터를 이용하여 Ion-Assisted Deposition 장비를 사용, $TiO_2/SiO_2$ 유전층을 다층 박막으로 증착하였다. 코팅되어진 차단 필터의 특성을 관찰하고자 Spectrophotometer를 이용하여 투과도를 측정하였고, SEM 사진 단면 관찰로 다층 박막의 두께를 알 수 있었으며, AFM 측정으로 표면의 거칠기 정도를 알 수 있었다. 이러한 결과로부터 필터의 파장을 조절하여 박막을 증착하였다. 640nm 및 650nm 차단 필터는 설계 곡선과 각각 6nm와 2nm 이내에서 일치하였으며, 400~600nm에서 80% 이상의 투과도를 보였고, 근적외선 영역인 700nm이상에서는 1%이하의 투과도를 보였다. 이러한 결과는 wafer level packaging 을 이용한 카메라 모듈 조립 공정에 응용할 수 있으며, 본 실험에서 제작된 적외선 차단 필터를 이용, 8인치 차단 필터를 제작하는데 기초데이터로 사용할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.195.1-195.1
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• 2013

Cu는 금속 박막재료로서 높은 전기전도성을 지니고 있을 뿐만 아니라 Ag, Al, Pt 등 보다 비용이 저렴하여, 높은 전기전도성을 필요로 하는 박막 재료로써 폭넓게 사용되고 있다. 그러나, 낮은 기계적 특성을 지니고 있어서 interconnect와 같은 작은 단면적의 배선재료로 사용될 경우, 높은 전류밀도에 따른 electromigration 현상에 의하여 hillock 또는 void의 형성 등 박막재료의 변형이 생기게 되어서 전자소자의 수명이 단축된다는 단점이 있다. TiN은 금속재료 못지않은 높은 전기 전도성을 지니고 있을 뿐만 아니라, 금속재료에 비하여 높은 기계적 특성과 녹는점을 지니고 있어 다양한 분야로 사용되고 있다. 본 연구에서는 Cu와 TiN composite 박막을 soda-lime glass위에 증착하여 낮은 비저항 뿐만 아니라 Cu와 비교하여 기계적 특성이 향상된 박막을 제작하고자 하였다. Cu와 TiN composite 박막 증착을 위하여 DC reactive magnetron co-sputtering 장비를 사용하였으며, Cu와 Ti 타겟 power, Ar:N2 유량비(Flow rate)을 변화시켜 Cu와 Ti의 조성비 및 TiN의 결정성을 조절하였고, 이를 통하여 박막의 TiN 조성에 따른 낮은 비저항 값과 순수한 Cu 박막과 비교하여 높은 기계적 특성을 지닌 Cu-TiN 박막을 증착하였다. Cu-TiN composite 박막의 구조 및 조성은 SEM (Scanning Electron Microscope), EDS (Energy Dispersive Spectrometer), XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)장비를 사용하여 분석하였으며, 전기전도도는 4-point probe를 사용하여 측정하였고, Knoop hardness 측정방법을 사용하여 박막의 기계적 특성을 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.190.1-190.1
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• 2013

현재 자동차 분야에서 차량 경량화를 통해 연비 향상 및 에너지 효율 향상을 기대하고 있으며, 차량 경량화의 한 수단으로 자동차용 유리를 고강도 투명 플라스틱 소재인 PC(Polycarbonate)로 대체하고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나, PC의 낮은 내마모 특성과 자외선에 의한 열화 및 변색 현상은 해결하여야 할 중요한 문제점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는, PC의 내마모 특성을 향상시키기 위하여 transmittance가 확보되고, 고경도 특성을 갖는 Al-Si-N 박막 증착에 대한 연구를 하였고, 자외선 차단을 위하여 SiN:H 박막을 증착 하였다. 박막 증착을 위하여 ICP-assisted reactive magnetron sputtering 장비를 이용하였으며, 고경도 특성을 갖는 Al-Si-N 박막을 제조하였다. 그리고 300 nm 파장 이하의 자외선 차단을 위하여 SiN:H 박막을 증착하였다. 분석 장비로는 박막의 chemical state와 crystallinity를 확인하기 위하여 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy), XRD(X-ray diffraction)를 이용하여 분석을 수행하였으며, Knoop ${\mu}$-hardness tester와 Pin-on-disk를 이용하여 경도 및 내마모 특성을 평가하였다. SiN:H 박막 위에 Al-Si-N 박막을 증착하였고 총 두께는 ~5000 $\AA$을 증착하였으며, 가시광 영역에서 평균 70% 이상의 transmittance를 나타내었다. 박막의 Si/(Al+Si) 비율에 따라 다른 경도 특성을 나타냈는데, Si/(Al+Si) 비율이 26~32% 부근에서 최대 31 GPa의 경도 값을 확인하였고 SiN:H 박막은 300nm 이하의 파장에서 2% 이하의 transmittance를 확인하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.16 no.3 s.96
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• pp.62-71
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• 1999

Integrating micro-machined sensors and actuators on the conventional devices with the copper power lines was incompatible to fabricate the mass produced micro electromechanical system (MEMS) devices. To achieve the compatibility of the wiring method between MEMS parts and devices, we developed the three-dimensional sputter-evaporation system that coats micropatterned thin copper films on the surface of the MEMS element. The system consists of a process chamber, two branch chambers, the substrate holder, and a linear-rotary motion feedthrough. Thin copper film was sputtered and evaporated on the biocompatible polymer, Pellethane$^{circed{R}}$ and silicone, catheter that is 2 mm in diameter and 700 mm in length. The metal film coating technique with three-dimensional thin film sputter-evaporation system was developed to apply the power and signal lines on the micro active endoscope. In this paper, we developed the three-dimensional metal film sputter-evaporation system operated on the low temperature for the biopolymeric substrates used in the medical MEMS devices.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.443-443
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• 2014

CIS 박막을 제조하기 위한 방법으로 셀렌화(selenization)방식, MOCVD방식, 동시진공증발(co-evaporation)방식, 전착(electrodeposition)방식 등이 있으나, 이러한 방식을 이용하여 CuInSe2 박막을 제조하는 경우 어떤 방법으로든 다원화합물의 조성 및 결정성을 조절하기가 매우 어려운 단점이 있었다. 기판의 온도를 일정 온도로 유지하도록 하고, 증발원을 가열하여 이에 내포된 물질(이원화합물 또는 단일원소)을 증발시켜 기판에 증착이 이루어지도록 하거나, 기판의 온도를 승온시키고 구리 이원화합물을 내포한 증발원을 가열해 물질을 증발시켜 기판에 증착이 이루어지도록 하는 방법으로 기판에 박막이 형성되도록 한다. 기판의 대면적화로 인해 균일한 박막의 형성이 어려워지고 있으며, 이중 15% 이상의 고효율을 보인 방법은 3-stage process를 이용한 동시진공증발방식으로, Cu, In, Ga, Se 등의 각 원소를 동시에 진공 증발시키면서 조성을 조절하여 태양전지에 적절한 전기적, 광학적 특성을 가지는 Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)박막을 증착시키는 방법이다. 일반적으로, 실험실에서 연구되고 있는 장비의 구조는 증발원이 아래에 장착되어서 상향 증착되는 방식이다. 본 연구에서 사용된 장비는 하향 증발원이 측면에 장착되어서 하향 증착되는 방식으로 구성하였다. 증착되는 면방향으로, 적외선온도계(pyrometer)가 설치된 시창(viewport)의 오염 등으로 인하여, 지속적인 공정이 이루어지기 힘든 점을 개선하여 증착기판의 후면에 적외선 온도계를 설치하여 기판의 온도변화를 감지하여 공정에 반영할 수 있도록 하였다. 본 연구에서는 하향식 진공 증발원, 기판후면 온도모니터링모듈 등을 개발 장착하여, CIGS 박막을 제조하였으며, 버퍼층은 moving 스퍼터링법으로 ZnS를 증착하였고, 투명전극층은 PLD(Pulsed Laser Deposition)를 이용하여 제조하였다. 가장 높은 광변환효율을 보인 Al/ZnO/CdS/Mo/SLG박막시료는 유효면적 $0.45cm^2$에 광변환효율 15.65 %, Jsc : $33.59mA/cm^2$, Voc : 0.64 V, FF : 73.09 %를 얻을 수 있었으며, CdS를 ZnS로 대체한 Al/ZnO/ZnS/Mo/SLG박막시료는 유효면적 $0.45cm^2$에 광변환효율 12.45 %, Jsc : $33.62mA/cm^2$, Voc : 0.59 V, FF : 62.35 %를 얻을 수 있었다.