Flexible OLED/OPV 활성층용 마이크로 패터닝 공정/장비 기술 개발

진창규(C.K. Jin),황도경(D.K. Hwang),김경곤(K.K. Kim),김태환(T.H. Kim),최원국(W.K. Choi) 한국생산제조학회 2014 한국생산제조시스템학회 학술발표대회 논문집 Vol.2014 No.4

Pd 촉매의 부분 산화 조절을 이용한 SnO$_2$박막 센서의 CH$_4$감도 변화 연구

최원국,조정,조준식,송재훈,정형진,고석근,Choi, W. K.,Cho, J.,Cho, J. S.,Song, J. H.,Jung, H. J.,Koh, S. K. 한국마이크로전자및패키징학회 1999 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.6 No.2

이온빔 보조 증착법을 이용하여 제작한 $SnO_2$박막을 기저 물질로한 가연성 센서에 catalyst로 ultra-thin Pd layer를 이온빔 스퍼터링으로 흡착시켰다. 가연성 기체의 센싱 메카니즘에서 Pd 촉매의 역할을 정확하게 조사하기 위해서 진공 및 공기 상에서 annealing 함으로서 Pd 촉매의 초기 산화 상태를 조절하였다. 촉매가 순수한 금속 Pd 클러스터 상태로 존재하는 $SnO_2$센서의 경우에는 PdO 클러스터가 있는 것에 비해 높은 감응성을 보였다. 이것은 PdO 클러스터가 표면 acceptor로 작용을 하는 것으로 생각되며 $SnO_2$로 부터 Pd sub-channel을 통해 전자를 받아 센서의 감도를 낮추고 응답시간을 늦추는 것으로 생각된다. A flammable gas sensor based on the $SnO_2$thin film deposited by the reactive ion assisted deposition was fabricated and ultra-thin Pd layer as catalyst was adsorbed at surface by ion beam sputtering. The initial oxidation states of Pd catalyst were controlled to investigate the role of Pd in the sensing process of inflammale gas sensor through annealing in air and vacuum respectively. The Pd catalyst existing in pure metallic state showed the sensitivity higher than that of PdO. The result might be closely related to the fact that PdO as a surface acceptor would receive electrons via Pd sub-channel from $SnO_2$, and thus which reduces the sensitivity and delay the response time.

CO₂ Laser-induced CVD법에 의한 Silicon 박막 및 p-n접합 Silicon제작

최원국(W.K. Choi),정광호(K. Jeong),김웅(U. Kim) 대한전기학회 1989 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.1989 No.11

초고속 대면적 표면 처리 장치가 부착된 300 ㎜ 폭 연성 동박적층 필림 제작용 진공 웹 코터

최형욱(H.W. Choi),박동희(D.H. Park),김지환(J.H. Kim),최원국(W.K. Choi),손영진(Y.J. Sohn),송범식(B.S. Song),조정(J. Cho),김영섭(Y.S. Kim) 한국진공학회(ASCT) 2007 Applied Science and Convergence Technology Vol.16 No.2

저에너지 초고속 표면 처리 이온원, 4개의 마그네트론 스퍼터 캐소드가 부착된 300 ㎜ 폭 다목적 연성 기판 제작을 위한 부피 800ℓ 용량의 진공 웹코터 원형 (prototype) 장비를 설계 제작하였고, 무접착제 2층 연성 동박 적층 필림을 제작하여 성능을 평가하였다. 2 개의 터보 펌프 및 폴리콜드를 장착한 비코팅 부분인 상실부와 각각 1개씩의 터보 펌프를 사용한 표면 처리 및 코팅 부분인 하실부의 진공 배기 특성을 측정하였다. 패러데이 컵을 사용하여 대면적 이온원의 이온 전류 밀도 및 균일도를 측정하고, 스퍼터 캐소드의 자기장 분포 및 타겟 사용 효율을 조사하였다. 진공 웹코터의 성능 및 각 구성 요소의 특성 조사를 위하여 연성 기판으로는 폴리이미드 (Kapton-E) 38 ㎛을 사용하여 여러 가지 가스 이온에 대한 표면 처리 조건에 따른 증류수의 접촉각 변화와 화학 성분의 변화를 x-선 분광학을 사용하여 조사하였다. 고밀도 2층 연성 동박 적층 필림 기판을 스퍼터-전기 도금법으로 제작하기 위하여 스퍼터 타겟으로는 Ni-Cr 및 Cu 금속을 사용하여, 각각의 증착율을 직류 전력의 변화 및 롤의 속도에 따라 조사하였고, 전기 도금으로 9 ㎛까지 동박 적층 필림을 제작한 후 접착력 및 내열성, 내화학성을 측정하여 소형 진공 웹 코터의 특성을 조사하였다. Prototype of 800ℓ vacuum web coater (Vic Mama) consisting of ion source with low energy less than 250 eV for high speed surface modification and 4 magnetron sputter cathodes was designed and constructed. Its performance was evaluated through fabricating the adhesiveless flexible copper clad laminate (FCCL). Pumping speed was monitored in both upper noncoating zone pumped down by 2 turbo pumps with 2000 l/sec pumping speed and lower surface modification and sputter zone vacuumed by turbo pumps with 450 l/sec and 1300 l/sec pumping speed respectively. Ion current density, plasma density, and uniformity of ion beam current were measured using Faraday cup and the distribution of magnetic field and erosion efficiency of sputter target were also investigated. With the irradiation of ion beams on polyimide (Kapton-E, 38㎛) at different fluences, the change of wetting angle of the deionized water to polyimide surface and those of surface chemical bonding were analyzed by wetting anglometer and x-ray photoelectron spectroscopy. After investigating the deposition rate of Ni-Cr tie layer and Cu layer was investigated with the variations of roll speed and input power to sputter cathode. FCCL fabricated by sputter and electrodeposition method and characterized in terms of the peel strength, thermal and chemical stability.

Flexible OLED/OPV 소자 성능 평가 및 향상 기술 개발

최원국(W. K. Choi),황도경(D. K. Hwang),진창규(C. K. Jin),유재웅(J. U. Yoo),박정호(J. H. Park),윤철오(C. H. Yoon) 한국생산제조학회 2014 한국생산제조시스템학회 학술발표대회 논문집 Vol.2014 No.4

1 keV $Ar^+$ 이온의 조사가 유리기판위의 금 박막의 미치는 영향

장홍규,김기환,한성,최원국,고석근,정형진,Jang, H. G.,Kim, H. S.,Han, S.,Choi, W. K.,Koh, S. K.,Jung, H. J. 한국진공학회 1996 Applied Science and Convergence Technology Vol.5 No.4

유리기판(BK7)에 5-cm cold-hollow cathode형 이온건(ion gun)을 이용한 sputtering 방법으로 금 박막을 1600$\AA$ 두께 (RBS확인한 두께 : 1590 $\AA$)로 증착하였다. 증착후 15$\mu$A/$\textrm{cm}^2$의 이온전류밀도를 갖는 1 keV $Ar^+$ beam을 이용하여 $1\times 10^{16}\;Ar^+\textrm{cm}^{-2}$에서 $2\times 10^{17}\;Ar^+\textrm{cm}^{-2}$의 이온선량을 조사하였다. 박막제작시와 $Ar^+$이온조사시의 진공도는 $1\times 10^{-6}-1\times 10^{-5}$Torr이었으며, 기판온도는 상온으로 하였다. 금 박막은 $Ar^+$이온의 조사에 관계없이 모두 (111)방향만 관찰되었으며, $Ar^+$이온이 조사된 시료의 x-ray peak의 세기는 이온선량이 증가함에 따라 감소하였다. Rutherford Backscattering Spectroscopy(RBS) 측정결과 $Ar^+$ 이온선량이 증가함에 따라 sputtering yield는 감소하였다. $2\times 10^{17}\;Ar^+\textrm{cm}^{-2}$의 이온선량이 조사된 시료는 두께가 711$\AA$으로 이온의 조사에 의해 Au 박막이 879$\AA$ sputter된 것을 확인하였으며, 이 때 sputtering yield는 2.57이었다. Atomic Force Microscope(AFM) 측정 결과 이온선량이 증가함에 따라 Au 박막의 Rms표면 거칠기는 16$\AA$에서 118$\AA$으로 증가하였다. 또한 Scratch test를 이용한 박막의 접착력 측정결과 이온선량이 증가함에 따라 유리기판위에 Au박막의 접착력은 1.1N에서 10N으로 9배 이상 증가하였다. 이상의 결과로부터 낮은 에너지의 이온선을 조사하여 유리기판고 금 박막사이에 좋은 접착력을 갖는 박막을 제작할 수 있었다. Au films with a thickness around 1600 $\AA$ were deposited onto glass at room temperature by ion beam sputtering with a 5 cm cold-hollow ion gun at pressure $1\times 10^{-6}-1\times 10^{-5}$ Torr. Irradiation of the Au deposited samples was carried out at pressure of $7\times 10^{-6}$ Torr. For the sputter depositions, $Ar^+$ ion energy was 1 keV, and the current density at the substrate surface was 15 $\mu$A/$\textrm{cm}^2$. Effects of 1 keV $Ar^+$ ion dose($I_d$) between $1\times 10^{16}\; and\;2\times 10^{17}\;Ar^+\textrm{cm}^{-2}$on properties such as crystallinity, surface roughness and adhesion, etc. of the films have been investigated. The Au films sputtered by $Ar^+$ ion beam had only (111) plane and the X-ray intensity of the films decreased with increase of $I_d$. The thickness of Au films reduced with Id. $R_{ms}$ surface roughness of the films increased from 16 $\AA$ at as-deposited to 1118 $\AA$ at ion dose= $2\times 10^{17}\;Ar^+\textrm{cm}^{-2}$. Adhesion of Au film on sputtered at $I_d$= $2\times 10^{17}\;Ar^+\textrm{cm}^{-2}$ was 9 times greater than that of Au film with untreated, as determined by a scratch test.

실리콘 기판 위에 UHV - ICB 증착법으로 적층 성장된 Y₂O₃박막의 BS / channeling 연구

김효배(H. B. Kim),조만호(M. H. Cho),황보상우(S. W. Whangbo),최성창(S. C. Choi),최원국(W. K. Choi),오정아(J. A. Oh),송종한(J. H. Song),황정남(C. N. Whang) 한국진공학회(ASCT) 1997 Applied Science and Convergence Technology Vol.6 No.3

실리콘 기판위에 초고진공 Ionized Cluster Beam(UHV-ICB)증착법으로 적층 성장시킨 Y₂O₃ 박막의 결정성 및 구조를 Backscattering Spectroscopy(BS)/channeling을 이용하여 분석하였다. 현재까지 타증착법에 의해 성장된 Y₂O₃ 박막의 channeling 최소수율은 0.8~0.95로 거의 비정질이거나 다결정이었다. 이에 반해 UHV-ICB법으로 Si(100), Si(111) 기판 위에 적층 성장시킨 Y₂O₃ 박막의 channeling 최소수율은 각각 0.28, 0.25로 UHV-ICB법으로 성장시킨 Y₂O₃ 박막이 타증착법으로 성장시킨 박막보다 상대적으로 우수한 결정성을 지니고 있었다. 또한 실리콘 기판의 방향에 관계없이 Y₂O₃ 박막의 표면 영역이 계면 영역보다 결정성이 좋았다. Si(111) 위에 적층 성장한 Y₂O₃ 박막은 실리콘 결정과 0.1˚ 어긋나서(111)면으로 성장하였고, Si(100) 위에 적층 성장한 Y₂O₃ 박막은 실리콘 결정과 평행하게 double domain 구조를 지닌 (110)면으로 성장하였다. 산소공명 BS/channeling 결과 Si(111) 위에 적층 성장한 Y₂O₃ 박막의 산소는 결정성을 갖고 있으나 Si(100) 위에 적층 성장한 Y₂O₃ 박막의 산소는 random하게 분포하고 있음을 확인하였다. The crystallinity and the structure of heteroepitaxially grown Y₂O₃ films on the silicon substrates deposited by Ultra High Vacuum Ionized Cluster Beam(UHV-ICB) were investigated by Back-scattering Spectroscopy(BS) /channeling. The channeling minimum values, X_(min), of the Y₂O₃ films deposited by other methods were 0.8~0.95 up to the present, which indicates amorphous or highly polycrystalline nature of the Y₂O₃ films. On the contrary, the channeling minimum value of heteroepitaxially grown Y₂O₃ films on Si(100) and Si(111) deposited by UHV-ICB are 0.28 and 0,25 respectively, These results point out fairly good crystalline quality. It is also observed that the top region of Y₂O₃ films have less crystalline defects than the bottom region regardless of the crystal direction of the Si substrates. The axis of Y₂O₃<111> epitaxially grown on Si(l11) is tilt by 0.1˚ with respect to Si <111>. That of Y₂O₃<1l0> on Si(l00) is parallel to the Si<001>. The Y₂O₃ film on Si(100) grew with single domain structure and that on Si(1l1) grew with double domain structure. From the result of oxygen resonance BS/channeling, the oxygen atoms in heteroepitaxially grown Y₂O₃ film on Si(111) substrate have the crystallinity, but that on Si(100) shows almost channeling amorphous state.

Flexible OLED/OPV 제작 공정 및 시스템 개발

황도경(D.K. Hwang),최원국(W. K. Choi) 한국생산제조학회 2014 한국생산제조시스템학회 학술발표대회 논문집 Vol.2014 No.4

BS / Channeling을 이용한 Pt(111) / Al₂O₃(0001) 적층 생장 연구

이종철(J. C. Lee),김신철(S. C. Kim),김효배(H. B. Kim),정광호(K. Jeong),김긍호(K. H. Kim),최원국(W. K. Choi),송종한(J. H. Song) 한국진공학회(ASCT) 1998 Applied Science and Convergence Technology Vol.7 No.4

rf magnetron sputtering 증착법으로 Al₂O₃(0001) 기판위에 적층생장시킨 Pt 박막의 결정성 및 이의 구조적 특성을 backscattering spectrometry(BS)/channeling, transmission electron microscopy(TEM) 등을 이용해 분석하였다. MeV ⁴He ion channeling 결과, 증착시 기판의 온도가 600℃, 증착된 Pt 층의 두께가 3500 Å 이었을 때 최소산란수율(channeling minimum yield)이 4%인 결정성이 우수한 Pt 박막이 생장되었음을 확인하였으며, 동일한 증착조건하에서 증착된 Pt 층의 두께가 200 Å 미만인 경우 두께의 감소에 따라 최소산란수율이 급격하게 증가하였다. 아울러 Pt층은 Al₂O₃(0001) 기판위에 6중 대칭구조를 지닌 (111)면방향으로 적층생장되었으며, (111)면방향을 중심으로 대칭적인 원자배열 구조를 갖고 있는 쌍정구조를 형성하고 있었다. 단면 TEM 분석결과에서도 격자부정합에 의한 strain을 감소시키기 위하여 형성된 쌍정을 관찰할 수 있었으며 strain이 집중되는 쌍정경계면에서 표면거칠기의 증가 또한 관찰되었다. Crystallinity and structual properties of the epitaxially grown Pt films on Al₂O₃(0001) substrate by rf magnetron sputtering at a substrate temperature of 600℃ were studied by using backscattering spectrometry (BS)/channeling and transmission electron microscopy (TEM) measurements. Me V ⁴He ion BS/channeling results showed that the channeling minimum yield of Pt film with a thickness of 3500 Å was 4%. This indicates an excellent crystallinity of Pt film. When the thickness of Pt film was less than 200 Å, the channeling minimum yield of Pt film increased sharply with the decrease in film thickness. The Pt layer on Al₂O₃(0001) substrate grew epitaxially to the direction of (111) with six-fold symmetry. Cross-sectional TEM images also showed that Pt film on Al₂O₃(0001) substrate consist of twinned domains to release the strain induced by the lattice mismatch and the surface roughness of the film increased at the twin boundaries where the strain was contcentrated.

Investigation of New Ionized Cluster Beam Source

고석근(S.K. Koh),장홍규(H.G. Jang),정형진(H-J. Jung),최원국(W.K. Choi),S.G. Kondranine,E.A. Kralkina 한국진공학회(ASCT) 1996 Applied Science and Convergence Technology Vol.5 No.3

본 논문은 새로운 이온화된 클라스터 빔원(ionized cluster beam source)의 제작과 특성조사에 관한 것이다. 이온화된 클라스터 빔원의 특성은 도가니부와 이온화부가 하나의 원통안에 놓여있지만, 전기적으로는 서로 분리되어 있지 않다. 이온화 효율을 증대시키기 위하여 영구자석을 배치하였다. 인출할 수 있는 Cu^+ 이온의 최대 전류밀도는 1.5 ㎂/㎠ 이었으며, 증착율이 초당 0.4Å일 때 이온화율은 3% 이었으며, 증착율이 초당 0.2Å일 때는 이온화율이 6% 이었다. 증착율이 초당 0.2Å이고, 가속전압이 4㎸에서 Cu^+ 이온빔의 균일성이 95% 이상이었다. The present paper represents the results of development and first experimental tests of a new ionized cluster beam (ICB) source. The novelty of ICB source lies in the fact that the crucible and ionization parts are spaced in one cylindrical shell but are not divided in an electric circuit. The ICB source adapts permanent magnets to increase the ionization efficiency. The maximum obtained Cu^+ ion current density is 1.5㎂/㎠, therewith the ionization rate amounts 3% under deposition rate equal to 0.4Å/s, and amounts 6% at the denposition rate, equal to 0.2Å/s. When the deposition rate is 0.2Å/s and the acceleration voltage is 4㎸, the Cu^+ion beam uniformity is better than 95%.