• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.233-233
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• 2012

나노입자가 가지는 고유한 특성이 부각되면서 이를 소자 특성 향상에 응용하고자 하는 연구가 집중적으로 이루어지고 있다. 박막에 포함된 나노입자는 메모리, 고효율 박막형 태양전지 등에 이용될 수 있는 가능성을 보여주었으며, 나노입자에 기반 하는 소자 제조에 관한 연구가 이루어지면서 플라즈마 내 발생하는 나노입자를 이용하여 패터닝 등에 적용하고자 하는 연구가 국내외에서 활발히 이루어지고 있다. 특히 플라즈마에서 발생하는 나노입자는 플라즈마 내 전기적 및 화학적 특징으로 인해 다른 입자 제조 공정과 달리 응집이 없는 균일한 입자를 제조할 수 있다. 이러한 플라즈마 내 발생 입자를 응용하기 위해서는 각각의 응용 분야에 적합한 입경 분포 제어가 요구된다. 하지만 입자 합성 시 크기분포 특성에 관한 연구는 기존의 포집 및 전자현미경을 이용한 방법으로 실시간으로 분석하기에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 저압에서 실시간으로 나노입자 분포를 측정할 수 있는 PBMS (particle beam mass spectrometer)를 이용하여, PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition)의 입자 생성 조건에 따라 continuous, pulse, dual pulse로 분류되는 공정 조건에서 생성되는 입자의 크기 분포를 측정하였다. 또한 그 결과를 기존의 동일한 조건에서 포집 후 SMPS (scanning mobility particle sizer)와 전자 현미경을 이용하여 분석한 결과와 비교하였다. 실리콘 나노 입자의 측정은 PBMS 장비의 전단 부분을 PECVD 장치 내부에 연결하여 진행하였다. PECVD를 이용한 실리콘 나노입자 형성의 주요 변수는 RF pulse, 가스(Ar, SiH4, H2)의 유량, Plasma power, 공정 압력 등이 있으며 각 변수를 조절하여 공정 환경을 구성하였다. 결론적으로 본 연구를 통하여 PECVD를 이용해 각각의 공정 환경에서 생성되는 실리콘 나노입자의 실시간 입경 분포 분석을 PBMS로 수행하는 것에 신뢰성이 있음을 알 수 있었으며, 그 경향을 확인할 수 있었다. 추후 지속적 연구에 의해 변수에 따른 나노입자 생성을 데이터베이스화 하여 요구되는 응용분야에 적합한 특성을 가지는 나노입자를 형성하는 조건을 정립 하는데 중요한 역할을 할 것을 기대할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.408-408
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• 2012

It is well known that magnetic random access memory (MRAM) is nonvolatile memory devices using ferromagnetic materials. MRAM has the merits such as fast access time, unlimited read/write endurance and nonvolatility. Although DRAM has many advantages containing high storage density, fast access time and low power consumption, it becomes volatile when the power is turned off. Owing to the attractive advantages of MRAM, MRAM is being spotlighted as an alternative device in the future. MRAM consists of magnetic tunnel junction (MTJ) stack and complementary metal- oxide semiconductor (CMOS). MTJ stacks are composed of various magnetic materials. FePt thin films are used as a pinned layer of MTJ stack. Up to date, an inductively coupled plasma reactive ion etching (ICPRIE) method of MTJ stacks showed better results in terms of etch rate and etch profile than any other methods such as ion milling, chemical assisted ion etching (CAIE), reactive ion etching (RIE). In order to improve etch profiles without redepositon, a better etching process of MTJ stack needs to be developed by using different etch gases and etch parameters. In this research, influences of $O_2$ gas on the etching characteristics of FePt thin films were investigated. FePt thin films were etched using ICPRIE in $CH_4/O_2/Ar$ gas mix. The etch rate and the etch selectivity were investigated in various $O_2$ concentrations. The etch profiles were studied in varying etch parameters such as coil rf power, dc-bias voltage, and gas pressure. TiN was employed as a hard mask. For observation etch profiles, field emission scanning electron microscopy (FESEM) was used.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.391-391
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• 2011

최근 나노에 대한 연구가 활성화되고 나노입자가 가지는 특성이 부각되면서 이를 소자 제조에 응용하고자 하는 연구가 집중적으로 이루어지고 있다. 박막에 포함된 나노입자는 메모리, 고효율 박막형 태양전지 등에 이용될 수 있는 가능성을 보여주었으며, 나노입자를 바탕으로 소자 제조에 관한 연구가 이루어지면서 플라즈마 내 발생하는 나노입자를 이용하여 패터닝 등에 적용하고자 하는 연구가 국내외에서 활발히 이루어지고 있다. 특히 플라즈마에서 발생하는 나노입자는 플라즈마 내 전기적 및 화학적 특징으로 인해 다른 입자 제조 공정과 달리 응집이 없는 균일한 입자를 제조할 수 있다. 이러한 플라즈마 내 발생 입자를 응용하기 위해서는 공정 조건에 따른 입자의 생성 및 성장 분석이 필요하다. 하지만 이러한 입자 발생 특성에 관한 연구는 기존에 밝혀진 반응 메커니즘으로 인해 수치해석적 연구는 체계적으로 진행되었으나 실험적 연구의 경우 적합한 측정 장비의 부재로 인해 제한이 있었다. 따라서 본 연구에서는 저압에서 실시간으로 나노입자 분포를 측정할 수 있는 PBMS (particle beam mass spectrometer)를 이용하여 나노입자 합성 공정 중 발생하는 입자의 존재를 확인하고 특성을 분석하였다. 실리콘 나노 입자의 측정은 PBMS 장비의 전단 부분을 PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 장치 내부에 연결하여 진행하였다. PECVD를 이용한 실리콘 나노입자 형성의 주요 변수는 RF pulse, 가스(Ar, SiH4, H2)의 유량, Plasma power, 공정압력 등이 있다. 본 연구에서는 실리콘 나노입자를 만드는데 필요한 여러 변수들을 제어함으로써 이에 따른 입경분포를 측정하였다. 또한 동일한 조건에서 생성 나노입자를 포집하여 TEM과 SEM을 이용하여 분석하여 그 결과를 비교하였다. 추후 지속적 연구에 의해 변수에 따른 나노입자 생성을 데이터베이스화 하여 요구되는 응용분야에 적합한 특성을 가지는 나노입자를 형성하는 조건을 정립 하는데 중요한 역할을 할 것을 기대할 수 있다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.8 no.2
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• pp.189-194
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• 1999

The heat treatment effects of the undoped ZnO and Al doped ZnO(AZO) transparent conductive films prepared by rf magnetron sputtering were investigated. The variations of the electrical and optical properties with heat treatment temperature and ambient were studied. The resistivity of the un doped ZnO films heat treated in air and $H_z$ plasma for 1 hour increased rapidly above $200^{\circ}C$ and $300^{\circ}C$, respectively. And that of the ZnO:Al films heat treated in air also increased rapidly above $300^{\circ}C$. On the other hand that of the ZnO:Al films heat treated in $H_z$ plasma was constant regardless of heat treatment temperature. The optical transmittance above 550nm is about 90% for all thin films regardless of impurity doping, the heat treatment temperature and ambient.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2002.11a
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• pp.190-194
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• 2002

In this study, the etching of Au thin films have been performed in an inductively coupled CF4/Cl2/Ar plasma. The etch properties were measured as the CF4 adds from 0 % to 30 % to the Cl2/(Cl2 + Ar) gas mixing ratio of 0.2. Other parameters were fixed at a rf power of 700 W, a dc bias voltage of 150 V, a chamber pressure of 15 mTorr, and a substrate temperature of $30^{\circ}C$. The highest etch rate of the Au thin film was 370 nm/min at a 10 % additive CF4 into Cl2/(Cl2 + Ar) gas mixing ratio of 0.2. The surface reaction of the etched Au thin films was investigated using x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis. From x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis, the intensities of Au peaks are changed. There is a chemical reaction between Cl and Au. Au-Cl is hard to remove on the surface because of its high melting point and the etching products can be sputtered by Ar ion bombardment. We obtained the cleaned and steep profile.

• Journal of Surface Science and Engineering
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• v.47 no.2
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• pp.75-80
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• 2014

Nanocrystalline diamond(NCD) films on steel(SKH51) has been investigated using SiC interlayer film. SiC was deposited on SKH51 or Si wafer by RF magnetron sputter. NCD was deposited on SiC at $600^{\circ}C$ for 0.5~4 h employing microwave plasma CVD. Film morphology was observed by FESEM and FIB. Film adherence was examined by Rockwell C adhesion test. The growth rate of NCD on SiC/Si substrate was much higher than that on SiC/SKH51. During particle coalescence, NCD growth rate was slow since overall rate was determined by the diffusion of carbon on SiC surface. After completion of particle coalescence, NCD growth became faster with the reaction of carbon on NCD film controlling the whole process. In the case of SiC/SKH51 substrate, a complete NCD film was not formed even after 4 h of deposition. The adhesion test of NCD/SiC/SKH51 samples revealed a delamination of film whereas that of SiC/SKH51 showed a good adhesion. Many voids of less than 0.1 ${\mu}m$ were detected on NCD/SiC interface. These voids were believed as the reason for the poor adhesion between NCD and SiC films. The origin of voids was due to the insufficient coalescence of diamond particles on SiC surface in the early stage of deposition.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.181-181
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• 2008

DLC (Diamond-like Carbon) 박막은 높은 내마모성과 낮은 마찰 계수, 화학적 안정성 및 적외선 영역에서의 높은 투과율과 낮은 광 반사도, 높은 전기저항과 낮은 유전율, 전계방출특성 등 여러 가지 장점을 가진 물질이다[1]. 최근에는 DLC 박막의 여러 장점들과 산과 염기 유기용매에 대한 화학적 안정성으로 인하여 인조관절에서 인공심장의 판막에 이르기까지 의공학 관련 부품소재로 응용되고 있으며 내구성과 안정성에 있어서 탁월한 성능을 보여주고 있다. 또한 DLC 박막의 높은 경도와 낮은 마찰 계수, 부드러운 박막 표면 (수nm의 RMS 거칠기)의 장점을 살려 마그네틱 미디어와 하드디스크의 슬라이딩 표면에 사용되어지고, MEMS (Micro-Electro Mechanical System) 소자와 MMAs (Moving Mechanical Assemblies)의 고체윤활코팅으로 활용하여 미세기계의 내구성과 성능 향상을 도모할 수 있다. 이와 같이 DLC 박막은 다양한 분야에 응용되고 있으며, 박막이 지닌 여러 가지 장점들로 인하여 더 많은 분야에 응용될 가능성을 지닌 물질이다. 그러나 수 ${\mu}m$이상의 두께에서 박막이 높은 잔류응력 (residual stress)을 가지고, 열에 취약하여 이의 개선에 관한 연구들이 진행되어 지고 있다 [2]. 따라서 사용되는 목적에 따라 용도에 맞는 양질의 DLC 박막을 합성하기 위해선 합성 장치의 개발과 다양한 실험을 통한 최적의 합성조건 도출 등의 노력이 요구된다. 또한 DLC 박막 합성시의 여러 가지 증착 방법에 따른 박막 물성에 대한 재현성 확보 및 박막 증착에 관한 명확한 메커니즘 규명이 아직까지는 불분명하여 이에 관한 연구가 시급하다. 따라서 본 연구에서는 MEMS 소자와 MMAs의 고체윤활코팅으로 사용가능한 DLC 박막을 RF PECVD (Plasma Enhanced Vapor Deposition) 방식으로 합성하고 후열처리 온도에 따른 DLC 박막의 마찰계수 변화를 박막에 훼손을 주지 않는 FFM (Friction Force Microscopy) 방식을 사용하여 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 1999.11a
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• pp.41-43
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• 1999

Among the feffoelectric thin films that have been widely investigated for ferroelectric random access memory (FRAM) applications, SrBi$_2$Ta$_2$$O_{9}$ thin film is appropriate to memory capacitor materials for its excellent fatigue endurance. However, very few studies on etch properties of SBT thin film have been reported although dry etching is an area that demands a great deal of attention in the very large scale integrations. In this study, the a SrBi$_2$Ta$_2$$O_{9}$ thin films were etched by using magnetically enhanced inductively coupled Ar/CHF$_3$ plasma. Etch properties, such as etch rate, selectivity, and etched profile, were measured according to gas mixing ratio of CHF$_3$(Ar$_{7}$+CHF$_3$) and the other process conditions were fixed at RF power of 600 W, dc bias voltage of 150 V, chamber pressure of 10 mTorr. Maximum etch rate of SBT thin films was 1750 A77in, under CHF$_3$(Ar+CHF$_3$) of 0.1. The selectivities of SBT to Pt and PR were 1.35 and 0.94 respectively. The chemical reaction of etched surface were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis. The Sr and Ta atoms of SBT film react with fluorine and then Sr-F and Ta-F were removed by the physical sputtering of Ar ion. The surface of etched SBT film with CHF$_3$(Ar+CHF$_3$) of 0.1 was analyzed by secondary ion mass spectrometer (SIMS). Scanning electron microscopy (SEM) was used for examination of etched profile of SBT film under CHF$_3$(Ar+CHF$_3$) of 0.1 was about 85˚.85˚.˚.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.24 no.6
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• pp.379-384
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• 2015

An infrared image sensor is a core device in a thermal imaging system. The fabrication method of a focal plane array (FPA) is a key technology for a high resolution infrared image sensor. Each pixels in the FPA have $Si_3N_4/SiO_2$ membranes including legs to deposit bolometric materials and electrodes on Si readout circuits (ROIC). Instead of polyimide used to form a sacrificial layer, the feasibility of an amorphous silicon (${\alpha}-Si$) was verified experimentally in a $8{\times}8$ micro-bolometer array with a $50{\mu}m$ pitch. The elimination of the polyimide sacrificial layer hardened by a following plasma assisted deposition process is sometimes far from perfect, and thus requires longer plasma ashing times leading to the deformation of the membrane and leg. Since the amorphous Si could be removed in $XeF_2$ gas at room temperature, however, the fabricated micro-bolomertic structure was not damaged seriously. A radio frequency (RF) sputtered nickel oxide film was grown on a $Si_3N_4/SiO_2$ membrane fabricated using a low stress silicon nitride (LSSiN) technology with a LPCVD system. The deformation of the membrane was effectively reduced by a combining the ${\alpha}-Si$ and LSSiN process for a nickel oxide micro-bolometer.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.164-165
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• 2005

The dry etch characteristics of GaAs over both AlGaAs and InGaP in planar inductively coupled $BCl_3$-based plasmas(ICP) with additions of $SF_6$ or $CF_4$ were studied. The additions of flourine gases provided enhanced etch selectivities of GaAs/AlGaAs and GaAs/InGaP. The etch stop reaction involving formation of involatile $AlF_3$ and $InF_3$ (boiling points of etch products: $AlF_3\sim1300^{\circ}C$, $InF_3$ > $1200^{\circ}C$ at atmosphere) were found to be effective under high density inductively coupled plasma condition. Decrease of etch rates of all materials was probably due to strong increase of flourine atoms in the discharge, which blocked the surface of the material against chlorine neutral adsorption. The process parameters were ICP source power (0 - 500 W), RF chuck power (0 - 30 W) and variable gas composition. The process results were characterized in terms of etch rate, selectivities of GaAs over AlGaAs and InGaP, surface morphology, surface roughness and residues after etching.