• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.275.2-275.2
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• 2014

현재 자동차 분야에서 차량 경량화의 한 수단으로 자동차용 유리를 고강도 투명 플라스틱 소재인 Polycarbonate(PC)로 대체하고자 하는 연구가 이루어지고 있다. 하지만, PC의 낮은 내마모 특성과 자외선에 의한 열화 및 변색 현상은 해결하여야 할 문제점으로 지적되고 있으며, 에너지 소비 저감을 위하여 적외선 영역 반사율(reflectance)이 높은 저방사(low emissivity) 특성이 요구되고 있다. 본 연구에서는, ICP-assisted reactive magnetron sputtering 장비를 이용하여 투과율(transmittance)이 확보되고, 고경도 특성을 갖는 Al-Si-N와 300 nm 파장 이하의 자외선 차단 특성이 있는 SiN:H 그리고 저방사 특성을 위해 Al을 증착하였고, 박막의 증착 순서는 SiN:H 박막을 가장 아래에 증착하고 그 위에 Al/Al-Si-N 박막을 다층으로 형성하였다. 박막의 chemical state와 crystallinity를 확인하기 위하여 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy), XRD (X-ray Diffraction)를 이용하여 분석하였다. Knoop ${\mu}$-hardness tester와 Taber tester를 이용하여 경도 및 내마모 특성을 분석하였다. 제작된 샘플의 Al-Si-N 박막 경도는 Si 비율에 따라 다른 경도 특성을 갖는데, 실제 Si/(Al+Si) 비율이 24%에서 최대 31 GPa의 경도 값을 갖는 것을 확인하였다. UV-Vis Spectrometer를 이용하여 250 nm~700 nm 파장의 투과율을 측정하였고, 자외선 영역의 경우 SiN:H 박막에 의해 300 nm 이하의 파장에서 2% 이하의 투과율을 확인하였다. 그리고 FT-IR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy)를 이용하여 $2.5{\mu}m{\sim}15{\mu}m$ 파장의 반사율을 이용하여 방사율을 측정하였는데, 3*(Al/Al-Si-N) 구조의 다층 박막의 경우 방사율은 0.27로 측정되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 한국표면공학회 2009년도 추계학술대회 초록집
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• pp.161-162
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• 2009

하이브리드 코팅장비를 이용해 WC-CO기판위에 Ti-Si-N박막을 증착 시켰다. 이 연구는 Ti-Si-N박막의 기계적 성질에 온도와 바이어스가 미치는 영향에 대해 실험을 하였다. 증착온도가 $300^{\circ}C$까진 Ti-Si-N박막의 미세경도와 탄성률은 증가했지만 증착온도가 $300{\sim}350^{\circ}C$에서는 탄성률은 감소하고 결정 성장으로 인해 미세경도는 감소하였다. 기판 바이어스는 박막과 미세구조에 압축 잔류 응력을 야기 시킨다. 그러나 기판바이어스가 -400V 이상에서는 re-sputtering에 의해 Si함량이 감소한다. Ti-Si-N 박막의 가장 우수한 기계적 성질은 $300^{\circ}C$, -100V에서 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• 제19권5호
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• pp.341-346
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• 2010

In this paper, anti-reflection coating was investigated for decreasing the reflection in visible range of 400~650 [nm] through four staked layers of $Si_xO_y$ and $Si_xN_y$ thin films prepared by reactive sputtering method. Si single crystal of 6 [inch] diameter was used as a sputtering target. Ar and $O_2$ gases were used as sputtering gases for reactive sputtering for the $Si_xO_y$ thin film, and Ar and $N_2$ gases were used for reactive sputtering for the $Si_xN_y$ thin film. DC pulse power of 1900 [W] was used for the reactive sputtering. Refractive index and deposition rate were 1.50 and 2.3 [nm/sec] for the $Si_xO_y$, and 1.94 and 1.8 [nm/sec] for the $Si_xN_y$ thin film, respectively. Considering the simulation of the four layer anti-reflection coating structure with the above mentioned films, the $Si_xO_y-Si_xN_y$ stacked four-layer structure was prepared. The reflection measurement result for that structure showed that a "W" shaped anti-reflection was obtained successfully with a reflection of 1.7 [%] at 550 [nm] region and a reflection of 1 [%] at 400~650 [nm] range.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• 제16권3호
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• pp.19-24
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• 2009

Formation of an adhesion/barrier layer and a seed layer by sputtering techniques followed by electroplating has been one of the most widely used methods for the filling of through-Si via (TSV) with high aspect ratio for 3-D packaging. In this research, the adhesion and diffusion-barrier properties of the $TaN_x$ film deposited by reactive sputtering were investigated. The adhesion strength between Cu film and $SiO_2$/Si substrate was quantitatively measured by $180^{\circ}$ peel test and topple test as a function of the composition of the adhesive $TaN_x$ film. As the nitrogen content increased in the adhesive $TaN_x$ film, the adhesion strength between Cu and $SiO_2$/Si substrate increased, which was attributed to the increased formation of interfacial compound layer with the nitrogen flow rate. We also examined the diffusion-barrier properties of the $TaN_x$ films against Cu diffusion and found that it was improved with increasing nitrogen content in the $TaN_x$ film up to N/Ta ratio of 1.4.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.168.1-168.1
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• 2015

자동차 산업분야에서 차량 경량화의 한 수단으로, 자동차용 유리를 무게가 가볍고 고강도 투명 고분자 소재인 폴리카보네이트로 대체하고자 하는 연구가 이루어지고 있다. 하지만, 폴리카보네이트의 낮은 내 마모 특성과 자외선에 의한 열화 및 변색 현상은 해결해야 할 문제점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는, 폴리카보네이트의 내마모 특성을 향상시키기 위해 HIPIMS+ (High Power Impulse Magnetron Sputtering+) 방법을 이용하여 투과율이 확보되고, 고경도 특성을 갖는 Al-Si-N 박막을 증착하였다. 고속증착을 하기 위해 Target에 인가되는 Power를 올리게 되었는데, 열팽창 계수가 큰 고분자 물질인 폴리카보네이트 시료의 온도가 상승하여 증착된 박막과의 열팽창 계수 차이에 의해 박막에 Crack이 형성되는 문제가 발생하였다. 증착되는 Al-Si-N 박막의 공정 압력에 따른 Stress 제어 방법 및 폴리카보네이트 시료의 온도 상승을 막기 위한 알루미늄 구조체를 이용함으로써 박막의 Crack 형성을 억제하고자 하였다. 박막의 Stress를 확인하기 위하여 AFM (Atomic Force Microscope)과 OM (Optical Microscope)을 이용하여 분석하였고, 박막의 경도는 Knoop ${\mu}$-hardness tester를 사용하여 측정하였다. Al-Si-N 박막 경도는 Si at.%/(Al at.% + Si at.%) 비율이 16%에서 33 GPa의 경도를 갖는 것을 확인하였다. UV-Vis Spectrometer를 이용하여 투과율을 측정한 결과, 400-700 nm 파장의 가시광 영역 평균 투과율은 80%로 측정되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.198-198
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• 2015

최근 CrZrN 코팅을 기반으로한 다양한 박막의 합성을 통해 코팅의 경도, 내마모성 등의 기계적 물성을 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 높은 경도, 낮은 마찰계수을 나타내는 CrZrN 코팅과 이 박막의 고온 특성을 향상 하기 위한 CrZrN/CrZrSiN 다층 코팅 박막을 합성하고 그 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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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.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• 제10권1호
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• pp.22-26
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• 2001

Microstructures of AlN thin films on Si substrates grown by plasma assisted molecular beam epitaxy were analyzed with various growth temperatures and substrate orientations. Reflection high energy electron diffraction (RHEED) patterns were checked for the in-situ monitoring of the growth condition. X-ray diffraction(XRD), double crystal X-ray diffraction (DCXD), and transmission electron microscopy/diffraction (TEM/TED) techniques were employed to characterize the microstructure of the films after growth. On Si(100) sub-strates, AlN thin films were grown mostly along the hexagonal c-axis orientation at temperature higher than $850^{\circ}C$. On the other hand the AlN films on Si(111) were epitaxially grown with directional coherencies in AlN(0001)/Si(111), AlN(1100)/Si(110), and AlN(1120)/Si(112). The microstructure of AlN thin films on Si(111) substrates, with a full width at half maximum of almost 3000 arcsec at 2$\theta$=$36.2^{\circ}$, showed that the single crystal films were grown, even if they includ a lot of crystal defects such as dislocations and stacking faults.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• 제13권1호
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• pp.6-14
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• 2003

The purpose of this study is to investigate the effect of chemical reaction with a bonding glass on physical and magnetic properties of Fe-Hf-N/SiO$_2$ and Fe-Hf-N/Cr/SiO$_2$ thin films. When the Fe-Hf-N/SiO$_2$ films were reacted with the bonding glass, the soft magnetic properties of them were extremely degraded. At $600^{\circ}C$, the saturation magnetization of the reacted film decreased to 1 kG, and its coercivity increased to 27 Oe, and its effective permeability decreased to 70. It was found that the degradation of soft magnetic properties of the Fe-Hf-N/SiO$_2$ films reacted with the bonding glass were attributed to the oxidation of the Fe-Hf-N layers to HfO$_2$ and Fe$_3$O$_4$. The soft magnetic properties of the Fe-Hf-N/Cr/SiO$_2$ films reacted with the bonding glass were degraded less than those of Fe-Hf-N/SiO$_2$ films. At $600^{\circ}C$, the saturation magnetization of the reacted film decreased to 13.5 kG, and its coercivity increased to 4 Oe, and its effective permeability decreased to 700. It was found that the Cr layer suppressed the oxidation of the Fe-Hf-N layers during the chemical reaction between the Fe-Hf-N layer and bonding glass.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.371.1-371.1
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• 2014

반도체 트랜지스터의 크기가 점점 미세화 함에 따라 이에 수반되는 절연막에 대한 요구 조건도 까다로워지고 있다. 특히 게이트 산화 막의 두께는 10 nm 이하에서 고밀도를 갖는 높은 유전율 막에 대한 요구가 증가되고 있으며 또한 증착 온도 역시 낮아져야 한다. 이러한 요구사항을 충족하는 기술중의 하나는 매우 낮은 압력 및 200도 이하 저온에서 절연막을 증착하는 것이다. 본 연구에서는 플라즈마 화학 기상 증착(PE-CVD) 시스템을 이용하여 $180^{\circ}C$의 온도 및 10 mTorr의 압력에서 SiN 및 SiCN 박막을 제조하였다. 박막의 특성은 원자층 증착 공정 결과와 유사하면서 증착 속도의 향상을 위해 개조된 사이클릭 화학 기상 증착 공정을 이용하였다. Si 전구체와 산화제는 기판에 공급되기 전에 혼합되어 1차 리간드 분해를 하였으며, 리간드가 일부 제거된 가스가 기판에 흡착되는 구조이다. 기판흡착 후 플라즈마 처리 공정을 이용하여 2차 리간드 분해 공정을 수행하였으며, 반응에 참여하지 않은 가스 제거를 위해 불활성 가스를 이용하여 퍼지 하였다. 공정 변수인 플라즈마 전력, 반응가스유량, 플라즈마 처리 시간은 최적화 되었다. 또한 효율적인 리간드 분해를 위해 ICP와 CCP를 포함하고 있는 이중 플라즈마 시스템에 의해 2회에 걸쳐 분해되어지고, 그 결과로 불순물이 들어있지 않는 순수한 SiN과 SiCN 박막을 증착하였다. XRD 측정 결과 증착된 박막들은 모두 비정질 상이며, 550 nm 파장에서 측정한 SiN 및 SiCN 박막의 굴절률은 각 각 1.801 및 1.795이다. 또한 증착된 박막의 밀도는 2.188 ($g/cm^3$)로서 유전체 박막으로 사용하기에 충분한 값임을 확인하였다. 추가적으로 300 mm 규모의 Si 웨이퍼에서 측정된 비 균일도는 2% 이었다. 저온에서 증착한 SiN 및 SiCN 박막 특성은 고온 공정의 그것과 유사함을 확인하였고, 이는 저온에서의 유전체 박막 증착 공정이 반도체 제조 공정에서 사용 가능하다는 것을 보여준다.