수소 플라즈마 처리된 BZO 박막에 산소 플라즈마의 재처리 조건에 따른 BZO 박막 특성

유하진,손창길,유진혁,박창균,김정식,박상기,강현동,최은하,조광섭,권기청,Yoo, H.J.,Son, C.G,Yoo, J.H.,Park, C.K.,Kim, J.S.,Park, S.G.,Kang, H.D.,Choi, E.H.,Cho, G.S.,Kwon, G.C. 한국진공학회 2010 Applied Science and Convergence Technology Vol.19 No.4

MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) 장비를 사용하여 BZO (boron doped zinc oxide, ZnO:B) 박막을 증착하고 수소 플라즈마 처리공정을 진행하였다. 본 연구는 수소 플라즈마 처리된 BZO 박막에 산소 플라즈마 재처리를 진행하여 BZO 박막의 특성 변화를 분석하였다. 그 결과 BZO 박막 성장은 (100), (101), (110)을 확인하였고, 산소 플라즈마 재처리에 의하여 일함수와 표면 저항이 증가하였다. 수소 플라즈마 처리만을 진행한 BZO 박막과 산소 플라즈마 재처리 공정을 진행한 BZO 박막의 300~1,100 nm에서 가중치 투과율은 86%로 변화하지 않았으며, 가중치 산란도는 12%에서 15%로 증가하였다. The influence of $O_2$-plasma treatment on $H_2$ post-treated BZO (ZnO:B) thin film using MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) are investigated. An $O_2$-plasma treatment of the $H_2$ post-treated BZO thin films resulted in XRD peak of (100), (101) and (110). Also, electrical properties resulted in an increase in sheet resistance and work function. The weighted optical transmittance and haze at 300~1,100 nm of BZO thin films with $O_2$-plasma treatment on the $H_2$ post-treatment show approximately 86% and 15%, respectively.

RF-O₂ Plasma 처리한 MgO 박막의 스퍼터링 수율 측정

정원희(W. H .Jeoung),정강원(K. W. Jeong),임연찬(Y. C. Lim),오현주(H. J. Oh),박철우(C. W. Park),최은하(E. H. Choi),서윤호(Y. H. Seo),김윤기(Y. K. Kim),강승언(S. O. Kang) 한국진공학회(ASCT) 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.3

RF-O₂ plasma 처리한 MgO 박막의 스퍼터링 수율을 집속이온빔 장치를 이용하여 측정하였다. 가속 전압 10 ㎸의 Ga 이온빔을 주사했을 때 plasma 처리하지 않은 MgO 박막의 스퍼터링 수율은 0.33 atoms/ion, RF-O₂ plasma 처리한 MgO 박막의 스퍼터링 수율은 0.20 atoms/ion 으로 RF-O₂ plasma 처리한 경우 스퍼터링 수율이 낮아졌다. 또한 XPS, AFM을 통해 plasma 처리로 인한 MgO 표면의 변화를 관찰하였다. MgO 박막에 RF-O₂ plasma 처리 한 후 XPS O 1s spectra의 binding energy와 FWHM 값이 각각 2.36 eV와 0.6167 eV 작아졌고 표면거칠기의 RMS 값 또한 0.32 ㎚ 작아졌다. We measured sputtering yield of RF O₂-plasma treated MgO protective layer for AC-PDP(plasma display panel) using a Focused Ion Beam System(FIB). A 10 ㎸ acceleration voltage was applied. The sputtering yield of the untreated sample and the treated sample were 0.33 atoms/ion and 0.20 atoms/ion, respectively. The influence of the plasma-treatment of MgO thin film was characterized by XPS and AFM analysis. We observed that the binding energy of the O 1s spectra, the FWHM of O 1s spectra and the RMS(root-mean-square) of surface roughness decreased to 2.36 eV, 0.6167 eV and 0.32 ㎚, respectively.

Cu 기판위에 성장한 MgO, MgAl₂O₄와 MgAl₂O₄/MgO 박막의 집속이온빔을 이용한 스퍼터링수율 측정과 이차전자방출계수 측정

정강원(K. W. Jung),이혜정(H. J. Lee),정원희(W. H. Jung),오현주(H. J. Oh),박철우(C. W. Park),최은하(E. H. Choi),서윤호(Y. H. Seo),강승언(S. O. Kang) 한국진공학회(ASCT) 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.4

MgAl₂O₄ 막은 MgO 보호막 보다 단단하며 수분 흡착 오염문제에 상당히 강한 특성을 가진다. 본 연구에서 AC-PDP의 유전체보호막으로 사용되는 MgO 보호막의 특성을 개선하기 위해 MgAl₂O₄/MgO 이중층 보호막을 제작하여 특성을 조사하였다. 전자빔 증착기를 사용하여 Cu 기판에 MgO와 MgAl₂O₄을 각각 1000 Å 두께로 증착, MgAl₂O₄/MgO을 200/800 Å 두께로 적층 증착 후, 이온빔에 의한 충전현상을 제거하기 위해 Al을 1000 Å 두께로 증착하였다. 집속 이온빔(focused ion beam ; FIB)장치를 이용하여 10 ㎸에서 14 ㎸까지 이온빔 에너지에 따라 MgO는 0.364 ~ 0.449 값의 스퍼터링 수율에서 MgAl₂O₄/MgO을 적층함으로 24 ~ 30 % 낮아진 0.244 ~ 0.357 값의 스퍼터링 수율이 측정되었으며, MgAl₂O₄는 가장 낮은 0.088 ~ 0.109 값의 스퍼터링 수율이 측정되었다. g-집속이온빔(g-FIB)장치를 이용하여 Ne? 이온 에너지를 50 V에서 200 V까지 변화 시켜 MgAl₂O₄/MgO와 MgO는 0.09 ~ 0.12의 비슷한 이차전자방출 계수를 측정 하였다. AC-PDP셀의 72시간 열화실험 후 SEM 및 AFM으로 열화된 보호막의 표면을 관찰하여 기존의 단일 MgO 보호막과 MgAl₂O₄/MgO의 적층보호막의 열화특성을 살펴보았다. It is known that MgAl₂O₄ has higher resistance to moisture than MgO, in humid ambient MgO is chemically unstable. It reacts very easily with moisture in the air. In this study, the characteristic of MgAl₂O₄ and MgAl₂O₄/MgO layers as dielectric protection layers for AC-PDP (Plasma Display Panel) have been investigated and analysed in comparison for conventional MgO layers. MgO and MgAl₂O₄ films both with a thickness of 1000 Å and MgAl₂O₄/MgO film with a thickness of 200/800 Å were grown on the Cu substrates using the electron beam evaporation. 1000 Å thick aluminium layers were deposited on the protective layes in order to avoid the charging effect of Ga? ion beam while the focused ion beam(FIB)is being used. We obtained sputtering yieds for the MgO, MgAl₂O₄ and MgAl₂O₄/MgO films using the FIB system. MgAl₂O₄/MgO protective layers have been found th show 24 ~ 30% lower sputtering yield values from 0.244 up to 0.357 than MgO layers with the values from 0.364 up to 0.449 for irradiated Ga? ion beam with energies ranged from 10 ㎸ to 14 ㎸. And MgAl₂O₄ layers have been found to show lowest sputtering yield values from 0.88 up to 0.109. Secondary electron emission coefficient(g) using the γ-FIB. MgAl₂O₄/MgO and MgO have been found to have similar g values from 0.09 up to 0.12 for indicated Ne+ ion with energies ranged from 50 V to 200 V. Observed images for the surfaces of MgO and MgAl₂O₄/MgO protective layers, after discharge degradation process for 72 hours by SEM and AFM. It is found that MgAl₂O₄/MgO protective layer has superior hardness and degradation resistance properties to MgO protective layer.

γ-FIB 시스템을 이용한 산소 유량 변화에 따른 산화인듐주석 박막의 특성 연구

김동해,손찬희,윤명수,이경애,조태훈,서일원,엄환섭,김인태,최은하,조광섭,권기청,Kim, D.H.,Son, C.H.,Yun, M.S.,Lee, K.A.,Jo, T.H.,Seo, I.W.,Uhm, H.S.,Kim, I.T.,Choi, E.H.,Cho, G.S.,Kwon, G.C. 한국진공학회 2012 Applied Science and Convergence Technology Vol.21 No.6

본 연구는 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 산소유량 변화에 따라 증착된 ITO 박막 구조적, 전기적, 광학적 특성을 분석하였다. ITO (Indium Tin Oxide) 박막은 $1.0{\times}10^{-3}$ Torr의 공정 압력과 2 kW 및 13.56 MHz의 RF 전력, 1,000 sccm의 Ar 가스 조건하에 0~12 sccm의 $O_2$ 가스 유량을 변경하면서 증착하였다. 광투과율 측정은 적분구를 이용하였으며, 측정 파장 범위는 300~1,100 nm이다. 4-point probe를 이용하여 면저항을 측정하였으며, Hall Measurement System을 이용하여 비저항, 캐리어 농도 및 전자이동도를 측정하였다. Scanning electron microscope 장비를 이용하여 ITO 박막 표면을 분석하였고, 박막의 거칠기는 Atomic force microscope을 이용하여 측정하였다. ${\gamma}$-Focused ion beam system을 이용하여 ITO 박막의 이차전자방출계수를 측정하였으며, 이차전자방출계수 값으로 Auger neutralization mechanism 분석법을 이용해 ITO 박막의 일함수를 결정하였다. 3 sccm의 산소 유량에서 증착된 ITO 박막의 비저항은 약 $2.4{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$로 가장 좋았으며, 광학적 특성 또한 84.93% (Weighted average)로 가장 좋은 것을 확인할 수 있었다. 이 조건에서 이차전자방출 계수가 가장 높았고 일함수는 가장 낮은 경향의 일치함을 확인하였다. Indium Tin Oxide (ITO) thin films were prepared by RF magnetron sputtering with different flow rates of $O_2$ gas from 0 to 12 sccm. Electrical and optical properties of these films were characterized and analyzed. ITO deposited on soda lime glass and RF power was 2 kW, frequency was 13.56 MHz, and working pressure was $1.0{\times}10^{-3}$ Torr, Ar gas was fixed at 1,000 sccm. The transmittance was measured at 300~1,100 nm ranges by using Photovoltaic analysis system. Electrical properties were measured by Hall measurement system. ITO thin films surface were measured by Scanning electron microscope. Atomic force microscope surface roughness scan for ITO thin films. ITO thin films secondary electron emission coefficient(${\gamma}$) was measured by ${\gamma}$-Focused ion beam. The resistivity is about $2.4{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$ and the weighted average transmittance is about 84.93% at 3 sccm oxygen flow rate. Also, we investigated Work-function of ITO thin films by using Auger neutralization mechanism according to secondary electron emission coefficient(${\gamma}$) values. We confirmed secondary electron emission peak at 3 sccm oxygen flow rate.

세관 양광주 방전에서 플라즈마 확산의 완전 해

김동준,정종문,김정현,황하청,정재윤,조윤희,임현교,구제환,최은하,조광섭,Jin, D.J.,Jeong, J.M.,Kim, J.H.,Hwang, H.C.,Chung, J.Y.,Cho, Y.H.,Lim, H.K.,Koo, J.H.,Choi, E.H.,Cho, G.S. 한국진공학회 2010 Applied Science and Convergence Technology Vol.19 No.1

관경이 수 mm인 세관 램프 내부에서 플라즈마의 확산을 조사하기 위하여 이극성(ambipolar) 확산방정식을 해하였다. 반경 방향의 확산에 의한 유리관 벽에서의 플라즈마 소멸 특성시간은 $\tau_r\;=\;(r_0/2.4)^2/D_a$로 주어진다. 반경 $r_0{\sim}1\;mm$이고 이극성 확산계수 $D_a{\sim}0.01\;m^2/s$ 이면, $\tau_r{\sim}17\;{\mu}s$이다. 이는 램프의 교류전원 구동에서 플라즈마를 유지하기 위한 구동 최소 주파수 ~30 kHz에 해당한다. 고전압이 인가되는 전극부에 발생한 고밀도의 플라즈마가 양광주로 확산되는 특성시간은 $\tau_z{\sim}0.1\;s$이다. 고밀도 플라즈마 경계에서의 시간에 대한 확산속도는 $t{\sim}10^{-6}\;s$일 때 $u_D{\sim}10^2\;m/s$이고, $t{\sim}10^{-3}\;s$이면 그 속도는 $u_D{\sim}1\;m/s$로 느려진다. 따라서 램프 길이 ~1 m에 대하여 전극부에서 생성된 고밀도 플라즈마가 양광주 전체로 확산되는 시간은 수 초가 걸린다. The ambipolar diffusion equation has been solved in a fine-tube lamp of a few mm in diameter. In the diffusion of radial direction, the plasma diffuses and vanishes away at the glass wall by recombination with the characteristic time of plasma loss is given by $\tau_r\;=\;(r_0/2.4)^2/D_a$. With the radius $r_0{\sim}1\;mm$ and the ambipolar diffusion coefficient $D_a{\sim}0.01\;m^2/s$, the vanishing time is calculated $\tau_r{\sim}10\;{\mu}s$ which corresponds to the least value of frequency 30 kHz for the sustaining the plasma in the operation of high voltage AC-power. In the diffusion of longitudinal z-direction, a high density plasma generated at the area of a high voltage electrode, diffuses into the positive column with the characteristic time $\tau_z{\sim}0.1\;s$. The plasma diffusion velocity at the boundary of high density plasma is $u_D{\sim}10^2\;m/s$ at the time $t{\sim}10^{-6}$ s and the diffusion velocity becomes slow as $u_D{\sim}1\;m/s$ at $t{\sim}10^{-3}\;s$. Therefore, for the long lamp of 1 m, it takes about several seconds for the high density plasma at the area of electrode to diffuse through the whole positive column space.

교류형 플라즈마 평판 표시장치(AC-PDP)에서 ITO 전극 구조에 따른 Xe 여기종의 시공간 밀도 분포 연구

조석호,홍영준,손창길,한용규,정용환,권기청,홍병희,조광섭,최은하,Cho, S.H.,Hong, Y.J.,Son, C.G.,Han, Y.G.,Jeong, Y.H.,Gwon, G.C.,Hong, B.H.,Cho, G.S.,Choi, E.H. 한국진공학회 2009 Applied Science and Convergence Technology Vol.18 No.1

We have measured the spatiotemporal behavior for the density of excited Xe atoms in the $1s_5$ metastable states by laser absorption spectroscopy in accordance with various shapes of ITO electrode. The maximum density of excited Xe atoms in the Is5 state in a discharge cell for fish-boned, T-shaped and squared ITO electrodes has been measured to be $3.01{\times}10^{13}\;cm^{-3}$, $2.66{\times}10^{13}\;cm^{-3}$ and $2.06{\times}10^{13}\;cm^{-3}$, respectively. Throughout this experiment, we could understand the influence of the shapes of ITO electrode of micro discharge cell on the high efficiency of AC-PDPs. 3전극 면방전형 AC-PDP에서 발광효율을 높이기 위한 방법으로 새로운 구조의 ITO전극을 제안하였다. 기존에 사용하고 있는 사각형(square), T 형태의 ITO 전극구조와 새롭게 설계한 물고기뼈 형태(fish-boned type) ITO 전극 구조의 시험패널을 제작하였다. 레이저 흡수 분광법(Laser absorption spectroscopy)을 이용하여 각 ITO 전극 구조에 따라 Xe 여기종의 밀도분포를 측정하고, 고속 ICCD(Image Intensified Charge-Coupled Diode) 카메라를 이용하여 각각의 전극에 따른 $750\;nm\;{\sim}\;900\;nm$ 파장의 방전모습을 확인하였다. 시험패널 상판의 x, f 전극에 220V의 사각펄스(square pulse)를 교대로 인가하여 방전시켰다. 사각형, T 그리고 물고기뼈 형태의 ITO 전극 구조에서 $X_e$ 여기종 밀도는 각각 $2.06{\times}10^{13}\;cm^{-3}$, $2.66{\times}10^{-3}\;cm^{-3}$와 $3.01{\times}10^{13}\;cm^{-3}$으로 물고기뼈 형태에서 가장 높게 측정되었다.

Spatiotemporal Behavior of Excited Xe atom density test in the 1s₅ metastable state according to-Ne-Xe gas content and press at alternating current plasma display panel(AC-PDP)

Y.H. Kim(김용희),Y.G. Han(한용규),Y.J. Hong(홍영준),E.H. Choi(최은하) 한국통신학회 2009 한국통신학회 워크샵 Vol.2009 No.6

집단 가속된 아르곤 이온의 에너지 측정

박인호(I. H. Park),최은하(E. H. Choi) 한국진공학회(ASCT) 1995 Applied Science and Convergence Technology Vol.4 No.4

본 연구에서는 Marx Generator와 펄스 형성라인을 결합시켜 만든 VEBA(Versatile Electron Beam Accelerator) 장치을 사용하여 아르곤 이온의 에너지를 식각 추적 방법을 써서 측정하였다. 이 장치에서 240 ㎸, 30 ㎄, 60 ns의 전자빔이 발생되었다. 이 전자빔이 이극관을 통과하면서 이 때 주입된 아르곤 기체가 이온화되어 아르곤 이온이 얻어진다. 이렇게 형성된 이온은 가상적 음극에 의해 진공 전파관 속으로 가속되고 이를 전자빔과 분리한 후 알루미늄 박막으로 만든 식각 추적판을 때리도록 장치하였다. 이때 아르곤 이온이 뚫고 들어간 알루미늄 박막의 수로부터 이온의 에너지를 구하였다. 이렇게 얻어진 실험값은 이론값과 잘 일치하였다. Using trace etching method in this study, we measure the energy of argon ions generated in VEBA System which is composed of Marx Generater and Pulse Forming Line. In this system the electron beam of 240 ㎸, 30 ㎄, 60 ns is generated. Argon ions are formed through the electron beam ionization of a gas cloud injected by a fast puff valve. Thus argon ions are accelerated into vacuum drift tube by a virtual cathode and seperated with electron beam, consequently, they heat the trace etching plates made of aluminum thin films. The energy of argon ions are determined by the number of aluminum thin films penetrated by the ions. This experimental value corresponds with the theoretical value

레이저 흡수 분광법을 이용한 He-Ne-Xe 상종가스의 외부전곡 램프의 $1s_4$ 공명준위와 $1s_5$ 준안정준위의 제논 원자 밀도에 대한 연구

정세훈,오필용,이준호,조광섭,최은하,Jeong, S.H.,Oh, P.Y.,Lee, J.H.,Cho, G.S.,Choi, E.H. 한국진공학회 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.6

본 논문에서는 수은 램프를 대체하기 위하여 제논 기체를 사용한 무수은 램프를 제작하여 제논 여기종 밀도에 대한 연구를 진행하였다. 진공자외선을 방사할 수 있는 $1s_4$ 공명준위의 제논 원자 밀도와 $1s_5$ 준안정준위의 제논 원자 밀도를 레이저 흡수 분광법을 사용하여 다양한 기체조건 및 방전전류에 따라서 측정하였다. 우리는 주어진 압력에서 방전전류에 따른 $1s_4$ 공명준위의 제논 원자 밀도와 $1s_5$ 준안정준위의 제논 원자 밀도를 측정하였으며 이러한 기본적인 방전 특성의 이해는 EEFL뿐만 아니라 플라스마 디스플레이에서도 발광 효율을 높이는데 매우 큰 기여를 할 것이다. Mercury-free lamp, external electrode fluorescent lamp (EEFL) which includes the xenon gas, is now going on the research for the replacement of mercury lamp. The densities of excited xenon atom in the $1s_4$ resonance state and the $1s_5$ metastable state are investigated in the EEFL by a laser absorption spectroscopy under various gas pressures. We have measured the absorption signals for both $1s_4$ resonance and the $1s_5$ metastable state in the EEFL by varying the discharge currents for a given pressure. This basic absorption characteristic is very important for improvement of the VUV luminous efficiency of the EEFL as well as plasma display panel.

차세대 리소그래피 빛샘 발생을 위한 플라스마 집속 장치의 제작과 아르곤 아크 플라스마의 발생에 따른 회로 분석 및 전기 광학적 특성 연구

이수범,문민욱,오필용,송기백,임정은,홍영준,이원주,최은하,Lee S.B.,Moon M.W.,Oh P.Y.,Song K.B.,Lim J.E.,Hong Y.J.,Yi W.J.,Choi E.H. 한국진공학회 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.4

본 연구에서는 극자외선 (Extreme Ultra Violet) 리소그래피의 빛샘원 발생을 위한 플라스 마 집속장치 (Plasma Focus Device)를 설계, 제작하였으며, 이를 이용하여 단펄스 집속 플라스마의 전류, 전압 방전 특성 및 장비의 저항, 인덕턴스의 중요 기초 연구를 수행하였다. 전압, 전류는 C-dot probe 와 B-dot probe를 이용하여 측정하였다. Anode 전극에 1.5, 2, 2.5, 3 kV의 전압을 인가하고 Diode chamber 내의 Ar 기체압력을 1 mTorr-100 Torr 로 변화시켰을 때 발생되는 전압, 전류는 300 mTorr 에서 가장 큰 값을 보였으며, 이때 측정된 LC 공진에 의한 전류 파형으로부터 계산된 시스템 내의 인덕턴스와 임피던스값은 각각 73 nH, $35 m{\Omega}$ 였다. 300 mTorr, 2.5 kV 일 때 Emission spectroscopy를 이용하여 계산한 단펄스 집속 Ar 플라스마내의 전자온도는 Local Thermodynamic Equilibrium(LTE) 가정으로부터 T=13600 K 이었고 이온밀도 및 이온화율은 각각 $N_i = 8.25{\times}10^{15}/ cc,\;{\delta}= 77.8%$ 이었다. In this study, we had designed and fabricated the plasma focus device which can generate the light source for EUV(Extreme Ultra Violet) lithography. And we also have investigated the basic electrical characteristics of currents, voltages, resistance and inductance of this system. Voltage and current signals were measured by C-dot and B-dot probe, respectively. We applied various voltages of 1.5, 2, 2.5 and 3 kV to the anode electrode and observed voltages and current signals in accordance with various Ar pressures of 1 mTorr to 100 Torr in diode chamber. It is observed that the peak values of voltage and current signals were measured at 300 mTorr, where the inductance and impedance were also estimated to be 73 nH and $35 m{\Omega}$ respectively. The electron temperature has been shown to be 13000 K at the diode voltage of 2.5 kV and this gas pressure of 300 mTorr. It is also found that the ion density Ni and ionization rate 0 have been shown to be $N_i = 8.25{\times}10^{15}/cc$ and ${\delta}$= 77.8%, respectively by optical emission spectroscopy from assumption of local thermodynamic equilibrium(LTE) plasma.