• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.128-128
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• 2012

재료연구소는 전처리, 식각, 증착 등의 진공 표면처리 공정을 위한 다양한 플라즈마 소스들을 개발해 왔으며, 최근에는 롤투롤 기반의 표면처리 공정용 플라즈마 소스를 개발하고 있다. 본 발표에서는 최근 5년간 연구 개발한 다양한 표면처리용 플라즈마 소스들을 소개하고 각 기술들의 개발 현황을 발표하고자 한다. 본 발표에서 소개할 플라즈마 소스 기술들은 스퍼터링 타겟의 전압-전류 독립제어가 가능한 리모트 플라즈마 스퍼터링 소스, 식각 및 증착 공정용 Closed Drift형 Anode Layer 선형 이온빔 소스, PECVD용 Closed Drift형 선형 플라즈마 소스 등이며, 각 소스들을 활용한 전처리, 식각, 증착 등의 예시를 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.96-96
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• 2013

전기습윤이란 고체 표면에 형성된 액적에 전기장을 인가하게 되면 액적과 표면의 계면에너지 감소로 인해 접촉각이 변화되는 현상을 말한다. 이 현상은 전자종이 구현에 응용이 모색되고 있으며, 다초점 렌즈, 마이크로 프리즘, 반사형 디스플레이 등에도 응용될 수 있다. 전기습윤현상의 응용 가능성이 현실화됨에 따라 최근 여러 표면에서의 전기습윤 현상이 연구되고 있다. 예를 들면, 나노 구조로 형성된 실리콘 기판에서 molten salt (1-ethyl-3-methyl-1-H-imidazolium tetrafluoroborate)에 22 V를 인가하면 약 $180^{\circ}$에서 $110^{\circ}$로 접촉각변화를, cyclopentanol에 50 V를 인가하면 표면에 완전히 퍼지는 현상이 보고된 바 있고, 배열된 Carbon Nanotube 박막에서는 탈이온수와 0.03 M NaCl 용액에 대해서 0~50 V를 가해줌에 따라 각각 $155^{\circ}$에서 $90^{\circ}$, $130^{\circ}$에서 $50^{\circ}$로의 접촉갑 변화가 있음이 관찰되었다. 본 연구에서는 화학적으로 안정하고 그 활용도가 매우 광범위한 실리카 코팅층을 전기분무증착법(electrospray deposition)을 이용해 형성하고, 코팅층의 표면 거칠기와 구조, 전기절연층의 두께 등에 따른 전기습윤 현상 거동을 조사하였다.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.25 no.1
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• pp.9-14
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• 2005

The angular dependence(profile) of backward radiated ultrasound was measured for glass specimens with random surface roughness using ultrasonic goniometer that ran changes the incident angle continuously. It was concluded that the roughened region had greater acoustic impedance than the unperturbed region. The comparison of backward radiations showed that the amplitude of peak and the area of radiation profile were increased with surface roughness. It was suggested from the sensitive dependence of the profile area that the profile of backward radiation could be applied to in the nondestructive evaluation of sulfate region. Inclined C-scan technique with the transducer inclined at Rayleigh angle showed the reverse of luminosity and the high signal to noise ratio so that it provided high resolution.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.89.2-89.2
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• 2012

$150^{\circ}$ 이상의 접촉각을 가지는 초소수성 표면은 self-cleaning, anti-fingerprint, anti-contamination 등의 특성을 가지므로 전자, 도료, 자동차 등 다양한 산업에서 활용될 수 있다. 재료 표면의 친/소수성은 물리적 요인과 화학적 요인 두 가지 요인을 조절함으로써 제어할 수 있다. 즉, 표면의 거칠기를 크게 하거나 표면에너지를 낮춰줌으로써 초소수성 표면을 구현할 수 있다. 실리카는 자연계에 매우 풍부하게 존재하고 있으며, 생체무해하며 내구성과 내마모성, 화학적 안정성, 고온 안정성 등을 지니고 있어 박막소재로 이용하기에 우수한 특징을 지니고 있다. 이러한 실리카 초소수성 코팅층을 형성하는 방법으로 본 연구에서는 전기분무법으로 마이크로 크기의 실리카 입자로 형성된 코팅층을 형성하였다. 이러한 마이크로 구조의 표면거칠기를 더욱 높이기 위하여 금 나노입자를 부가적으로 형성시켜 마이크로-나노구조 혼성의 계층구조를 만들고자 하였다. 금 나노입자는 자외선 조사 광환원법을 사용하였고, 이러한 계층구조에 플루오린 처리를 하여 계층구조 초소수성 코팅층을 형성하였다. 계층구조를 가지는 실리카 코팅층은 물 이외에 표면장력이 낮은 용액에서도 높은 접촉각을 보였고, 이러한 코팅층의 고온 안정성과 내구성, UV 저항성 등을 조사하여 실제 응용 가능성을 검토하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.94-94
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• 2018

무인자동차 및 전기자동차 등 전장부품 및 메인보드에서의 오염 방지와 전자파에 의한 신호 간섭 현상에 따른 기기의 오작동을 방지하고자 MWCNT의 clustering 및 tangling현상을 활용하여 self cleaning 기능을 갖는 super hydrophobic 표면과 high aspect ratio에 의한 percolation 현상을 활용하여 전자파 차폐를 위한 낮은 표면저항을 만족하는 복합 재료로 구성된 코팅에 관하여 연구하였다. 이를 위해 isopropyl alcohol(IPA)을 용매로 산처리 한 MWCNT와 무기바인더, 불소계 실란을 첨가하여 초음파 분산을 함으로써 코팅액을 제조하였다. 이를 full cone nozzle type, 흡상식 스프레이 조건으로 알루미늄 시편위에 스프레이 코팅 후 열경화 하여 접촉각측정기로 측정 결과 $160^{\circ}$이상의 초발수 표면과 Low Resistivity Meter로 표면저항을 측정한 결과 $10^3{\Omega}/cm^2$ 이하의 낮은 코팅막을 구현하였으며 내구성 실험을 위한 항온항습 장비로 $80^{\circ}C$의 내열테스트 및 80%와 $80^{\circ}C$조건하에서의 내습테스트 결과 표면에 이상 없음을 확인하였고 열전도율 측정을 위해 밀도 측정 결과 $2.68g/cm^3$, 비열 측정 결과 $0.85J/g^{\circ}C$가 열확산율 측정결과 $88.64mm^2/s$가 측정 되었으며 밀도, 비열, 열확산율을 곱한 값인 $201.9W/m{\cdot}K$의 열전도를 갖는 코팅막을 구현하였다.

• Journal of Korean Ophthalmic Optics Society
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• v.15 no.3
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• pp.207-212
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• 2010

Purpose: Rigid gas permeable (RGP) contact lenses, based on fluorosilicone acrylate, were treated with plasma in air. Methods: The chemical compositions were analyzed by using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), the surface morphology and roughness of RGP contact lenses were observed by using atomic force microscopy (AFM), and the wettability changes were estimated by wetting angle measurement. Results: As the contact lenses were treated by the plasma, the F contents decreased significantly, and the O and Si contents increased on the surface. The number of oxygen-containing hydrophilic radicals (C-O and Si-O) increased greatly, the hydrophobic surface decreased, and the wetting angle increased. But the C-O bonds created with exchange of the fluorine did not increase a wettability. The surface compositions were not remarkably changed for the 6 months after plasma treatment, but the wetting angle increased again. Conclusions: It was considered that the improved wettability of the RGP contact lenses of high fluorine content after plasma treatment was affected by the activation of surface, the increase of Si-O, and the decrease of hydrophobic surface.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.40 no.10
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• pp.659-666
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• 2016

A numerical study, using the molecular dynamics simulation method, was carried out to investigate the wetting characteristics of water droplets on a solid square pillar surface with variable periodic edge length patterns at the nanoscale. In this study, the pillar plane was supposed to be rectangular or square shaped. In addition, the surface area was increased while the shape of the pillar plane was kept fixed. In the case of the square pillar, the edge length increased from $4.24{\AA}$ to $12.72{\AA}$. Also, the rectangular pillar had two types of length edges. In this case, one edge length was fixed at $8.48{\AA}$ and the other edge length was increased from $4.24{\AA}$ to $12.72{\AA}$. Through these length changes, the hydrophobicity and hydrophilicity of a water droplet on the variable pillar surfaces were analyzed.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.21 no.3
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• pp.343-348
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• 2010

The surface of low density polyethylene (LDPE) film was oxyfluorinated under different reaction conditions to introduce hydroperoxide groups and change surface characteristics. Hydroperoxide functional groups created by oxyfluorination were used as active sites for graft polymerization with hydrophobic monomer, acryl amide (AM), and hydrophilic monomer, methyl methacrylate (MMA) to carry out the second modification of the LDPE film surface. The surface properties of the OFPE films and grafted OFPE films were characterized by 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging method, ATR-IR, contact angle measurement and DSC. From the results of DPPH method, the amount of hydroperoxide groups on the oxyfluorinated LDPE film continuously increased as the total pressure in the oxyfluorination and the partial pressure of fluorine gas increased. The water contact angle and surface free energy measurements showed that hydrophilic liquid (water) contact angle on LDPE film surface decreased with hydrophilic AM grafting and hydrophobic liquid (methylene diiodide) contact angle on LDPE film surface decreased with hydrophobic MMA grafting. These were attributed to AM or MMA monomer grafting and the wettability of LDPE filmsurface to hydrophilic and hydrophobic liquids were improved.

• Journal of Adhesion and Interface
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• v.23 no.4
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• pp.122-129
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• 2022

In this study, the hydrophilicity of the metal fiber is improved by introducing an oxygen-containing functional group to the fiber surface after treatment of the metal fiber using the oxygen plasma treatment time as an experimental variable. For the surface modification of metal fibers, changes in surface properties before and after plasma treatment were observed using SEM and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In order to observe the effect of the plasma treatment time on the surface of the metal fiber, the change in contact angle of the metal fiber with respect to a polar solvent and a non-polar solvent was measured. After calculating the change in surface free energy using the measured contact angle, the contact angle and the surface free energy for metal fibers before and after oxygen plasma treatment were compared, and the correlation with the adhesion work was also considered. The microdroplet specimens were prepared to investigate the effect of surface changes of these metal fibers on the improvement of shear strength at the interface when combined with other materials and the interfacial shear strength was measured, and the correlation with the adhesion work was also identified. Therefore, the oxygen plasma treatment of the metal fiber results in an increase in the physical surface area on the fiber surface and a change in contact angle and surface energy according to the introduction of the oxygen-containing functional group on the surface. This surface hydrophilization resulted in improving the interfacial shear strength with the polymer resin.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.33.2-33.2
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• 2011

CMP (Chemical-Mechanical Planarization) 공정이란 화학적 반응과 기계적 힘을 동시에 이용하여 표면을 평탄화하는 공정으로, 반도체 산업에서 회로의 고집적화와 다층구조를 형성하기 위해 CMP 공정이 도입되었으며 반도체 패턴의 미세화와 다층화에 따라 CMP 공정의 중요성은 더욱 강조되고 있다. CMP 공정은 압력, 속도 등의 공정조건과, 화학적 반응을 유도하는 슬러리, 기계적 힘을 위한 패드 등에 의해 복합적으로 영향을 받는다. CMP 공정에서, 폴리우레탄 패드는 많은 기공들을 포함한 그루브(groove)를 형성하고 있어 웨이퍼와 직접적으로 접촉을 하며 공정 중 유입된 슬러리가 효과적으로 연마를 할 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 하지만, 공정이 진행 될수록 그루브는 손상이 되어 제 역할을 하지 못하게 된다. 패드 컨디셔닝이란 컨디셔너가 CMP 공정 중에 지속적으로 패드 표면을 연마하여 패드의 손상된 부분을 제거하고 새로운 표면을 노출시켜 패드의 상태를 일정하게 유지시키는 것을 말한다. 한편, 금속박막의 CMP 공정에 사용되는 슬러리는 금속박막과 산화반응을 하기 위하여 산화제를 포함하는데, 산화제는 금속 컨디셔너 표면을 산화시켜 부식을 야기한다. 컨디셔너의 표면부식은 반도체 수율에 직접적인 영향을 줄 수 있는 scratch 등을 발생시킬 뿐만 아니라, 컨디셔너의 수명도 저하시키게 되므로 이를 방지하기 위한 노력이 매우 중요하다. 본 연구에서는 컨디셔너 표면에 연마 잔여물 흡착을 억제하고, 슬러리와 컨디셔너 표면 간에 일어나는 표면부식을 방지하기 위하여 소수성 자기조립 단분자막(SAM: Self-assembled monolayer)을 증착하여 특성을 평가하였다. SAM은 2가지 전구체(FOTS, Dodecanethiol를 사용하여 Vapor SAM 방법으로 증착하였고, 접촉각 측정을 통하여 단분자막의 증착 여부를 평가하였다. 또한 표면부식 특성은 Potentiodynamic polarization와 Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) 등의 전기화학 분석법을 사용하여 평가되었다. SAM 표면은 정접촉각 측정기(Phoenix 300, SEO)를 사용하여 $90^{\circ}$ 이상의 소수성 접촉각으로써 증착여부를 확인하였다. 또한, 표면에너지 감소로 인하여 슬러리 내의 연마입자 및 연마잔여물 흡착이 감소하는 것을 확인 하였다. Potentiodynamic polarization과 EIS의 결과 분석으로부터 SAM이 증착된 표면의 부식전위와 부식전류밀도가 감소하며, 임피던스 값이 증가하는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 컨디셔너 표면에 SAM을 증착 하였고, CMP 공정 중 발생하는 오염물의 흡착을 감소시킴으로써 CMP 연마 효율을 증가하는 동시에 컨디셔너 금속표면의 부식을 방지함으로써 내구성이 증가될 수 있음을 확인 하였다.