XPS를 이용한 Cu / Polyimide 계면에 관한 연구 : 상온에서 증착한 Cu의 초기성장과정(I)

이연승(Youn-Seoung Lee),황정남(Chung Nam Whang) 한국진공학회(ASCT) 1997 Applied Science and Convergence Technology Vol.6 No.3

상온에서 polyimide 위에 증착한 Cu의 초기성장 과정과 Cu/polyimide의 계면의 형태에 관하여 XPS를 이용하여 관찰하였다. Polyimide 위에 Cu가 증착됨에 따라, 초기단계에는 강한 결합의 Cu-N-O complex가 주가 되어 Cu/polyimide 계면을 형성하고, Cu의 증착두께가 증가함에 따라, 약한 결합의 Cu 산화물에서 서서히 metallic Cu로서 성장하는 것을 볼 수 있었다. 이상의 결과들을 통해, Cu/polyimide의 계면은 Cu-N-O complex와 Cu 산화물이 혼합되어 있는 형태이며 polyimide 표면에 가까울수록 Cu-N-O complex가 주가 되고, Cu 쪽에 가까울수록 Cu 산화물이 주가 되는 형태를 이루고 있다는 것을 알 수 있었다. We investigated the initial growth mode of Cu deposited on polyimide at room temperature using x-ray photoelectron spectroscopy. We could find that when Cu is sputter-deposited on the polyimide, Cu-N-O complex of strong interaction is mainly formed first, Cu-oxide of weak interaction is formed successively, and then finally metallic Cu grows. From these results, we could conclude that Cu/polyimide interface consists of Cu-N-O complex and Cu-oxide.

XPS를 이용한 Cu / Polyimide의 계면에 관한 연구 : 고온에서 증착한 Cu의 초기성장과정(Ⅱ)

이연승(Youn-Seoung Lee),황정남(Chung Nam Whang) 한국진공학회(ASCT) 1998 Applied Science and Convergence Technology Vol.7 No.2

고온 (350℃)에서 polyimide 위에 증착한 Cu의 초기성장 과정과 Cu/polyimide 계면에서의 반응물 형성에 관하여 XPS를 이용하여 관찰하였다. Polyimide 위에 고온 중에서의 Cu 증착시, 상온에서와는 달리 초기에는 Cu-C-N complex가 먼저 형성되고, 다음에 Cu-N-O complex가 주가 되어 Cu/polyimide 계면을 형성하고, Cu의 증착두께가 증가함에 따라 Cu 산화물에서 서서히 metallic Cu로 성장하는 것을 볼 수 있었다. 그리고 반응물 형성 관점에서, Cu 고온 증착시에 형성된 Cu/polyimide의 계면이 상온에서 이루어진 계면보다 상당히 예리함을 볼 수 있었다. We investigated the initial growth mode of Cu deposited on polyimide at high temperature (350℃) using x-ray photoelectron spectroscopy. We could find that when Cu is sputter-deposited on the polyimide at high temperature, Cu-C-N complex is formed first, Cu-N-O complex and Cu-oxide are mainly formed successively, and then finally metallic Cu grows. In the chemical reaction point of view, the interface of Cu/polyimide at high temperature is than that at room temperature.

수소가 흡착된 W(011)표면의 재구성

김희봉(Kim Hei Bong),최원국(Choi Won Kook),홍사용(S. Y. Hong),황정남(Chung Nam Whang),정광호(Kwang Ho Jeong) 한국진공학회(ASCT) 1992 Applied Science and Convergence Technology Vol.1 No.1

최근 Angle Resolved Ultraviolet Photoemission Spectroscopy(ARUPS)를 통하여 Mo(011)과 W(011)의 surface Fermi contour에 관한 연구가 발표되었다. Hydrogen 흡착시 W(011)의 electron contour는 팽창하였다. 이것은 electron contour를 이루는 surface state가 hydrogen 흡착시 higher binding energy로 이동한 결과이다. Surface state의 higher binding energy로의 이동은 결국 band flattening으로 이해되며, 이 band flattening에 S. E. Trullinger의 long range dipole dipole force와 Kohn anomaly 현상을 부합시켜 W(011) surface에 수소 흡착시 일어나는 reconstruction 현상에 대한 설명을 시도해 보았다. Rencently, angle-resolved ultraviolet photoemission measurements of the Fermi surface contours for Mo(011) and W(011) are reported. The electron contour of W(011) is expanded upon hydrogen adsorption, which implies that the surface states consisting of electron pockets are shifted to higher binding energy. This phenomena can be explained by the band flattening. We explained here the reconstruction of W(011) surface induced by adsorption of hydrogen in terms of band flattening of surface states with a combination of S. E. Trullinger long range dipole-dipole interaction force and Kohn anomaly.

XPS를 이용한 Cu / TiN의 계면에 관한 연구

이연승(Youn-Seoung Lee),임관용(Kwanyong Lim),정용덕(Young-Duck Chung),최범식(Bum-Sik Choi),황정남(Chung-Nam Whang) 한국진공학회(ASCT) 1997 Applied Science and Convergence Technology Vol.6 No.4

XPS를 이용하여 공기 중에 노출된 TiN 박막과 상온 증착된 Cu사이의 계면에서의 화학적 반응과 전자 구조적인 변화를 조사하였다. Ti(2p), O(1s), N(1s), Cu(2p) core-level과 Cu LMM Auger line의 spectrum을 보면, Cu의 증착두께가 증가하여도 peak의 위치 뿐만 아니라 line shape이 전혀 변화하지 않는다. 그리고 XPS에 의한 valence bands를 보아도 전혀 변화가 없다. 이것은 공기 중에 노출된 TiN 박막과 Cu 사이의 계면에서 Cu 화합물의 어떠한 형태도 존재하지 않을 뿐만 아니라 전자 구조적인 면에서도 전혀 변화가 없음을 의미한다. 계면에서 Cu가 화학적 반응을 일으키지 않는 것은 계면접합력을 나쁘게 하는 요인이 된다. 우리는 계면에서의 화학 반응 또는 전자구조의 변화에 대한 연구를 통하여 Cu와 TiN 박막의 계면접합력을 이해할 수 있었다. A chemical reaction and electronic structure change at the interface between copper and titanium nitride were investigated by XPS. A thin Cu layer was deposited on a TiN substrate oxidized by exposure to air at room temperature. We observed the Ti(2p), O(1s), N(1s), Cu(2p) core-level, and Cu LMM Auger line spectra. With increasing of the thickness of Cu layer, these spectra do not show any changes in the line shape as well as in peak position. In addition, the valence band spectra in XPS do not show any changes, which indicates that Cu does not react with Ti, N, and O. This inreactivity of Cu might cause a poor adhesion between Cu and TiN.

Ion Beam Mixing에 의한 Co / Si계의 상 형성 및 전이에 관한 연구

최정동(Jeong-Dong Choi),곽준섭(Joon-Seop Kwak),백홍구(Hong-Koo Baik),황정남(Chung-Nam Whang) 한국진공학회(ASCT) 1995 Applied Science and Convergence Technology Vol.4 No.1

본 연구에서는 Co/Si계에 대한 이온선 혼합실험을 온도와 이온선량을 변수로 하여 실시하였고, Co/Si계에 대한 상형성 과정을 금속/Si계에 대한 이온선 혼합시의 비정질상 및 결정상 형성예측 모델(ADF Model)과 초기 결정상 예측 모델(PDF Model)을 이용하여 해석하였다. 이온선 혼합은 80 KeV 가속기를 이용하여 상온~400℃의 온도 범위에서 1.0×10^(15)Ar^+㎠~2.0×10^(16)Ar^+/㎠의 이온선량을 변화시키면서 실험하였으며 상 분석은 투과전자현미경(TEM)과 X선 회절 분석을 이용하였다. Co/Si계에서 이온선 혼합시 형성되는 초기 결정상은 Co₂Si이며 이온선량의 증가에 따라 CoSi로 상전이 하였다. 이러한 실험 결과는 비정질상 및 결정상 형성 예측 모델(ADF model)과 초기 결정상 예측 모델(PDF model)의 예측 결과와 매우 잘 일치하고 있다. 이상의 연구 결과로부터 ADF 모델과 PDF 모델을 이용하여 박막에서 형성되는 상을 보다 정확히 예측할 수 있음을 알 수 있었다. In present study, ion beam mixing was carried out at various temperatures with different doses in Co/Si system and the phase evolution induced by ion beam mixing was interpreted with amorphization determination factor(ADF) model and phase determination factor(PDF) model. Ion beam mixing was performed in R.T.~400℃ range using 80KeV accelerator with 1.0×10^(15)Ar^+/㎠~2.0×10^(16)Ar^+/㎠ and the phase characterization was analyzed by transmission electron microscopy and glancing incidence X-ray diffraction. The first phase during ion beam mixing was Co₂Si in Co/Si system and it transformed to CoSi with increasing ion dose. These experimental results fairly well corresponded to the predictions of ADF and PDF models. In conclusion, it can be well applied of ADF and PDF models to predict amorphization reaction and first phase formation in binary thin films.

XPS를 이용한 TiN / Cu의 Grain boundary diffusion 연구

임관용(Kwanyong Lim),이연승(Youn-Seoung Lee),정용덕(Yong-Duck Chung),이경민(Kyungmin Lee),황정남(Chung-Nam Whang),최범식(Bum-Sik Choi),원정연(Jeungyun Won),강희재(Hee-Jae Kang) 한국진공학회(ASCT) 1998 Applied Science and Convergence Technology Vol.7 No.2

TiN을 Cu의 확산방지막으로 사용하기 위해 많은 연구가 되어왔는데, 이 연구에서는 특히 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)를 이용하여 TiN박막에서의 Cu의 확산현상을 연구하였다. TiN 박막은 일반적으로 columnar grain을 형성하면서 성장을 하는데, 녹는점의 1/3에 해당하는 비교적 낮은 온도에서는 grain들의 경계를 따라 Cu가 확산함을 확인하였다. Atomic force microscopy(AFM)를 이용하여 grain의 모양을 관찰하였고, 이 grain boundary를 통한 확산 현상을 연구하기 위하여, modified surface accumulation method를 이용하였다. 연구 결과, TiN박막에서의 Cu의 grain boundary diffusion의 활성화 에너지 Q_b는 0.23 eV, Diffusivity D_(bo)는 5.5×10^(-12) ㎠/sec의 값을 얻었다. TiN has been investigated as a good candidate for a diffusion barrier of Cu. Therefore, in this study, the grain boundary diffusion of Cu in TiN film was investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In general, TiN has a columnar grain structure. In the relatively lower temperature, less than 1/3 of the melting point, it was observed that Cu diffused into TiN mainly along the grain boundaries of TiN. The grain size of TiN was measured by atomic force microscope (AFM). In order to estimate the grain boundary diffusion constants, we used the modified surface accumulation method. The activation energy, Q_b was 0.23 eV, and the diffusivity, D_(bo) was 5.5×10^(-12) ㎠/sec.

표면 분석용 Coaxial Impact Collision Ion Scattering Spectroscopy (CAICISS) 장치의 제작과 특성

김기석(Ki-Seog Kim),김용욱(Yong-Wook Kim),박노길(No-Gill Park),정광호(Kwang-Ho Jeong),황정남(Chung-Nam Whang),김성수(Sung-Soo Kim),윤희중(Hee-Jung Yun),최대선(Dae-Sun Choi) 한국진공학회(ASCT) 1994 Applied Science and Convergence Technology Vol.3 No.1

표면 분석용 CAICISS 장치를 제작하고, He^+과 Li^+이온을 사용하여 장치의 특성을 조사하였다. 장치 분해능의 평가기준으로 이용할 수 있는 △T를 정의하고 Li^+ 이온을 사용했을 경우와 비교한 결과, He^+ 이온의 경우 △T/T=0.034, Li^+ 이온의 경우 △T/T=0.04로서, Li^+ 이온의 경우가 분해능이 약간 떨어짐을 알았다. 그리고 Ta, Al 표적시료에 대한 실험결과를 보정함수를 이용하여 계산값과 비교한 결과 잘 일치함을 확인하였고, 보정함수는 입사이온의 에너지와 표적원자의 질량에는 무관하고, 실험조건에만 의존함을 알았다. 또한 Si(100) 표면에 He^+ 이온을 입사하여 입사각에 따른 산란강도 분포 스펙트럼으로부터 CAICISS 장치로 표면 1~4 원자층의 Si 원자에 대한 기하학적인 배열을 확인하였다. CAICISS system for surface analysis is constructed, and characteristics of our system are investigated using He^+ ion and Li^+ ion. We defined the △T which can be used to estimate the resolution of this system, and compared the value for the case using He^+ and that using Li^+. As a result, the △T/T is 0.034 and 0.04 for He^+ and Li^+, respectively. We also confirmed that the results of experiment for Ta, Al target atom agree well with these calculated values using a correction function, and the correction function is found to be independent of the energy of incident ion and the mass of target atom, but dependent of the experimental conditions. And we investigated the geometric structure of Si atoms from the angular scan curve for the Si(100) surface.

UHV - LCVD 장치를 이용한 박막제작에 관한 연구 (Ⅰ) - 장치 제작을 중심으로 -

최원국(Won Kook Choi),윤덕주(Dug Ju Yun),공병인(Byung In Gong),김창현(Chang Hyun Kim),황정남(Chung Nam Whang),정광호(Kwang Ho Jeong) 한국진공학회(ASCT) 1993 Applied Science and Convergence Technology Vol.2 No.2

Si₃N₄와 SiO₂ 박막을 고순도로 생장시키기 위하여 UHV-LCVD 장치를 제작하였다. 이 장치는 CVD 반응실, 시료주입 장치, 가스주입 장치, 광여기를 위한 레이저 창, 질량분석 장치로 구성되어 있다. UHV-LCVD 는 low pressure, low vacuum CVD에 비해 제작상의 어려움이 따르나 초고진공 분위기에서 반응 가스의 양을 정확히 조절하여 고순도의 박막을 제작할 수 있었다. UHV-LCVD system was constructed for high quality silicon nitride thin film fabrication. This system consisted of a reaction chamber, an introduction chamber with sample load lock entry, a carbinet for gas manipulation controlling gas flow, a CO₂ laser and a Fourier transform mass spectrometer. Although the UHV-LCVD system construction was more sophisticated than low pressure CVD, highly pure thin films were fabricated by controlling gas mixing ratio and flow rate in ultra high vacuum surroundings.

이온선 혼합에 의한 Al / Pd계의 상형성 및 전이에 관한 열역학적 연구

최정동(Jeong Dong Choi),홍진석(Jin Seok Hong),곽준섭(Joon Seop Kwak),지응준(Eung Joon Chi),박상욱(Sang Wook Park),백홍구(Hong Koo Baik),채근화(Keun Hwa Chae),정성문(Sung Mun Jung),황정남(Chung Nam Whang) 한국진공학회(ASCT) 1993 Applied Science and Convergence Technology Vol.2 No.2

Al/Pd 계에서 이온선 혼합에 의한 초기 상형성 및 상전이를 연구하기 위하여 Al(500 Å)/Pd (200 Å)/glass 이중박막을 제작하여 여러가지 이온선량으로 80 keV의 에너지를 가진 Ar^+을 주입시켰다. RBS, TEM 등을 이용하여 이온선에 의한 혼합양상 및 상분석을 행하였다. 상온에서 이온선 혼합법에 의해 초기에 형성된 Al₃Pd₂는 이온선량이 증가함에 따라 Al₃Pd₂ 뿐만 아니라 AlPd상이 형성됨을 알 수 있었다. 유효생성열 (ΔH') 개념을 이온선 혼합에 의한 상형성 및 전이에 도입하여 초기 Al₃Pd₂ 형성 및 AlPd상으로서 상전이를 예측하였으며, 이러한 예측은 실험결과와 매우 일치함을 알 수 있었다. 금속/금속계 뿐만 아니라 금속/실리콘계에 대해서 이온선 혼합에 의한 초기 상형성 및 상전이에 관한 연구 및 실험이 현재 진행 중에 있다. Evaporated Al/Pd thin films were irradiated with various doses to produce intermetallic compounds. In order to study the first phase formation and phase sequence, RBS and TEM studies have been used. It was found that the initial phase formed by irradiation of 5×10^(15)Ar^+/㎠ was Al₃Pd₂, while 1.5×10^(16)Ar+/㎠ gave the subsequent phase of AlPd. This phenomenon was analysed using effective heat of formation (ΔH') model. The experimental results agree with that predicted by effective heat of formation model. This model has been extended to predict the first phase formation and phase sequence by ion beam mixing in metal/Si systems as well as metal/metal systems.

이온 공간 전하에 의한 Mylar 박막의 열자격 전류 극대치의 온도 위치 변화

황정남,김현정 연세대학교 교육대학원 1984 연세교육과학 Vol.25 No.-

Thermally stimulated current curves from ion injected mylar film using liquid contact charging method show two peaks at about 350 K (peak A) and 380 K (peak B). Peak A is found to be due to ionic spice charge polarization. Activation energy and escape frequency for peak B is found to be (2.54±0.21) eV and (4.17±0.16)×1032 sec-1, respectively. And TSC intensities are increased with increasing the concentration of ions, while TSC peak temperature are decreased. These results are in good agreement with theoretical values.