선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 AIN에 Y2O3를 Iwt% 첨가하여 소결 온도와 소결 조건을 달리하여 생기는 미세구조 차이를 확인하고 이에 따라 변화되는 입내와 입계에서의 전기 전도도를 임피던스 분광법을 이용하여 분리 관찰하고자 하였다. 또한 이를 DC 전도도와 비교하여 A1N 세라믹스의 전기 전도 기구를 분석하였다.
- 또한 이를 DC 전도도와 비교하여 A1N 세라믹스의 전기 전도 기구를 분석하였다. 이러한 결과를 바탕으로 A1N의 전기전도기구가 A1N 소재의 정전척소재로의 기능에 미치는 영향에 대하여 고찰하고자 하였다.
- 유전 상수 결과로 보아 고주파 영역대는 입자에 기인한 것으로 판단되며 1泸 Hz 범위에서는 입계, 102 Hz 이하에서는 이온 분극에 의한 효과로 추정할 수 있다. 이러한 추정을 바탕으로 임피던스 분광법으로 입내저항과 입계저항을 분리하고자 하였다.
가설 설정
- 측정주파수 f에 따른 커패시턴스 Cp와 그에 따른 유전율 e을 저항과 커패시터의 병렬연결을 가정하고 복소 임피던스(Zreab 厶„理)로부터 다음의 식을 사용하여 계산하였다.
제안 방법
- UK)를 사용하여 측정하였다. 10 MHz-10 Hz까지는 OSC level 0.1 V, 10Hz-lmHz까지는 OSC level 1 V로, 25~300°C 범위에서는 lOmHz-lOMHz, 300〜400°C 구간에서는 lmHz~10MHz 주파수 범위에서 측정하였다. 입내 저항과 입계저항을 Zview(Version 2.
- 5 mm로 가공하고 은 페이스트(DHC-8083(t)-2, Daejoo)를 시편에 도포한 후 질소 분위기에서 850°C, 20분 동안 열처리하여 전극을 형성하였다. 10 V/mm 전계하에서 150~400°C 구간의 DC 저항을 각 온도에서 1000초 동안 측정하였다.
- 2°/min의 스캔 속도로 10〜80°까지 회절 패턴을 측정하였다. 2차상의 분포 및 정확한 형상을 확인하기 위하여 FE-SEM(JSM-7600F, Jeol, Japan)으로 BSE (Back-scattered electron) 이미지를 관찰하였다. 입계 주변과 2차상의 형상을 자세하게 관찰하기 위해서 200keV 주사 투과 전자현미경 (STEM; Tecnai™ F20, FEI Company, U.
- 결정립과 입계의 저항을 분리하여 온도에 따른 전기전도도를 표시하고 활성화 에너지를 구하였다(Fig. 9). 1700°C 에서 소결한 시편의 경우 결정립 전기전도도의 활성화 에너지는 0.
- 또한 이를 DC 전도도와 비교하여 A1N 세라믹스의 전기 전도 기구를 분석하였다. 이러한 결과를 바탕으로 A1N의 전기전도기구가 A1N 소재의 정전척소재로의 기능에 미치는 영향에 대하여 고찰하고자 하였다.
- 복소임피던스를 임피던스 분석기 (SI 1260, solatronanaly- tical, UK)를 사용하여 측정하였다. 10 MHz-10 Hz까지는 OSC level 0.
- 소결된 시편의 결정상을 분석하기 위하여 고출력 X-선 difiractometer(D/max-2500/PC, Rigaku, Japan)로 40 kY 200 mA의 조건에서 1.2°/min의 스캔 속도로 10〜80°까지 회절 패턴을 측정하였다. 2차상의 분포 및 정확한 형상을 확인하기 위하여 FE-SEM(JSM-7600F, Jeol, Japan)으로 BSE (Back-scattered electron) 이미지를 관찰하였다.
- 1). 측정을 위해 소결이 완료된 A1N 소결체를 두께 0.5 mm로 가공하고 은 페이스트(DHC-8083(t)-2, Daejoo)를 시편에 도포한 후 질소 분위기에서 850°C, 20분 동안 열처리하여 전극을 형성하였다. 10 V/mm 전계하에서 150~400°C 구간의 DC 저항을 각 온도에서 1000초 동안 측정하였다.
- 측정하고자 하는 시험편은 절연체에 가까울 정도로 고저 항이기 때문에 시편의 표면을 따라 흐르는 표면 전류를 제거하기 위하여 guarded electrode법을 사용하여 DC, AC 전기적 특성을 측정하였다(Fig. 1). 측정을 위해 소결이 완료된 A1N 소결체를 두께 0.
- 소결조제인 Y2O3를 1 wt% 첨가한 A1N 분말을 무수 알코올에 넣고 20시간 동안 혼합, 밀링하여 슬러리를 제조하였다. 혼합이 완료된 슬러리를 마그네틱 바를 이용하여 침전되지 않도록 교반시키며 건조하였고 이후 80°C 오븐에서 20시간 동안 건조시킨 후 알루미나 유발을 이용하여 분쇄한 뒤 40 mesh로 체가름하여 혼합 분말을 제조하였다.
대상 데이터
- 분석 결과 세 시편 모두 주 결정상이 A1N상이었으며 부결정상으로 YAG(Y3AMOi2)상과 a-A12()3상을 포함하고 있었고 시편에 따른 2차상의 상대적 인 intensity 차이는 미약하였다. 본 연구에 사용한 A1N 분말은 carbothermal법으로 제조된 것으로 약 0.8 wt % 의 산소를 함유하고 있는데, 이 산소가 oxide 형태로 있다고 가정하면 Iwt%의 Y2O3 첨가는 AIQ3와 Y2O3 사이의 반응을 유발한다고 볼 수 있다. 소결온도가 1760°C 이상이면 소결과정 중에 액상으로 그 이하이면 고상상태로 소결이 진행되리라고 기대된다.
- 본 연구에서 사용된 A1N 분말(Grade F, Tokuyama Soda Co. Ltd., Japan)은 산소함유량이 0.8 wt%, 평균입경이 약 13 呻이다. 소결조제로 丫2。3(&& C, H.
- Starck, Gemany) 를 사용하였다. 소결조제인 Y2O3를 1 wt% 첨가한 A1N 분말을 무수 알코올에 넣고 20시간 동안 혼합, 밀링하여 슬러리를 제조하였다. 혼합이 완료된 슬러리를 마그네틱 바를 이용하여 침전되지 않도록 교반시키며 건조하였고 이후 80°C 오븐에서 20시간 동안 건조시킨 후 알루미나 유발을 이용하여 분쇄한 뒤 40 mesh로 체가름하여 혼합 분말을 제조하였다.
- 최근 정전척 소재로 널리 사용되는 A1N 소재의 경우 carbothermal법으로 제조된 A1N 분말을 사용하여 제조된다. Carbothermal 공정으로 생산되는 A1N 상용 분말에는 일반적으로 Iwt%전후의 산소가 포함되어 있다.
데이터처리
- 사용하여 입내의 산소함량을 분석하였다. 1 卩m 크기의 spot으로 정성분석을 실시해서 주요 성분을 알아내고, 이 후 상대적으로 명암차가 밝은 입자 3개와 어두운 입자 3개를 골라서 정량분석을 실시하고 평균과 표준편차를 구하였다. 레이저 섬광법(laser flash method)隹로 상온(25°C)에서의 열전도도를 측정하였다.
- 1 V, 10Hz-lmHz까지는 OSC level 1 V로, 25~300°C 범위에서는 lOmHz-lOMHz, 300〜400°C 구간에서는 lmHz~10MHz 주파수 범위에서 측정하였다. 입내 저항과 입계저항을 Zview(Version 2.9c, Scribner Associates, Inc.)프로그램에서 curve fitting하여 계산하였다.
이론/모형
- WDS(wavelength dispersive X-ray spectroscopy)방법으로 EPMA(Electron Probe Micro Analyzer, JXA-8200, Jeol, Japan)를 사용하여 입내의 산소함량을 분석하였다. 1 卩m 크기의 spot으로 정성분석을 실시해서 주요 성분을 알아내고, 이 후 상대적으로 명암차가 밝은 입자 3개와 어두운 입자 3개를 골라서 정량분석을 실시하고 평균과 표준편차를 구하였다.
- 1 卩m 크기의 spot으로 정성분석을 실시해서 주요 성분을 알아내고, 이 후 상대적으로 명암차가 밝은 입자 3개와 어두운 입자 3개를 골라서 정량분석을 실시하고 평균과 표준편차를 구하였다. 레이저 섬광법(laser flash method)隹로 상온(25°C)에서의 열전도도를 측정하였다. 이때 레이저의 반사를 막고 흡수를 돕기 위하여 시편의 표면에 카본을 도포하였다.
성능/효과
- 미세구조 분석 결과 1850°C에서 소결한 시편은 삼중점에서 연속적인 2차상을 가지고 있었고 이 시편을 열처리하면 2 차상이 삼중점에서 고립되는 구조로 바뀌면서 1700°C에서 소결한 시편과 유사한 모양의 미세 구조를 가짐을 확인할 수 있었다. '연속적인 입계상을 지닌 1850°C에서 소결한 시편의 경우보다 소결 후 열처리한 시편의 경우가 입자와 입계의 저항이 높은 것을 알 수 있었다. 전자 전도가 대부분 기여하리라고 믿어지는 DC 전도도는 결정립과 입계의 전기전도도보다 열처리에 의하여 더욱 크게 영향을 받았다.
- YAG상의 분포를 BSE 이미지로 관찰한 결과 2차상은 입자 사이의 코너에 고립된 형태로 위치하고 있었다. 1850°C에서 3시간 소결한 시편은 1700°C에서 소결한 시편에 비해서 입자 크기가 크게 증가한 것을 볼 수 있었고 삼중점 (triple junction)을 따라 연속적인 2차상의 모습을 관찰할 수 있었다(Fig. 4(b)).
- 2차상의 형상을 투과전자현미경으로 관찰한 결과(Fig. 5) 1700°C에서 소결한 시편과 1850°C에서 소결하고 1700°C 에서 열처리한 시편은 2차상이 볼록(convex)한 형태를 유지하고 있다(Fig. 5(a), (c)), 1850°C에서 소결한 시편의 경우 2차상이 삼중점을 따라 존재하지만 Fig.
- 종합하여 보면 Iwt%의 丫2。3가 첨가된 A1N 세라믹스는 주로 이온 전도에 의하여 전기전도가 일어나며 blocking 전극에 의한 분극효과가 강하게 나타남을 알 수 있었다. 이온에 의한 전도가 주로 일어나고 blocking 효과가 적게 나타나는 고주파 영역에서 측정된 입자와 입계의 저항이 열처리에 따라 크게 바뀔 뿐 아니라 전자 혹은 정공 전도가 대부분 기여하는 DC 저항 또한 열처리에 의하여 크게 영향을 받는 것을 알 수 있었다.
- 미세구조 분석 결과 1850°C에서 소결한 시편은 삼중점에서 연속적인 2차상을 가지고 있었고 이 시편을 열처리하면 2 차상이 삼중점에서 고립되는 구조로 바뀌면서 1700°C에서 소결한 시편과 유사한 모양의 미세 구조를 가짐을 확인할 수 있었다. '연속적인 입계상을 지닌 1850°C에서 소결한 시편의 경우보다 소결 후 열처리한 시편의 경우가 입자와 입계의 저항이 높은 것을 알 수 있었다.
- 복소 임피던스 분광 분석 결과 A1N 세라믹스의 결정립의 저항보다 입계의 저항이 매우 큰 것으로 관찰되었으며 전극에 의한 저항이 더욱 높은 것으로 나타났다. 미세구조 분석 결과 1850°C에서 소결한 시편은 삼중점에서 연속적인 2차상을 가지고 있었고 이 시편을 열처리하면 2 차상이 삼중점에서 고립되는 구조로 바뀌면서 1700°C에서 소결한 시편과 유사한 모양의 미세 구조를 가짐을 확인할 수 있었다.
- 10의 결과를 보면 A1N 세라믹스의 경우 ionic com pensation 기구가 electronic compensation 기구보다 월등히 우세한 것을 알 수 있으며 ionic compensation과 electronic compensation의 비는 최종적인 열처리 조건에 의하여 결정된다고 추정할 수 있다. 본 연구에서 나타난 결과는 전자의 이동도 변화 등 매우 다양한 검토 사항이 있을 수 있으나 열처리 온도가 낮을수록 ionic compensation이 우세하게 일어나는 것을 뜻한다.
- 2에 나타내었다. 분석 결과 세 시편 모두 주 결정상이 A1N상이었으며 부결정상으로 YAG(Y3AMOi2)상과 a-A12()3상을 포함하고 있었고 시편에 따른 2차상의 상대적 인 intensity 차이는 미약하였다. 본 연구에 사용한 A1N 분말은 carbothermal법으로 제조된 것으로 약 0.
- Table 1은 EPMA로 분석한 A1N 입자내의 산소 함량과 상온에서 측정한 열전도를 보여주고 있다. 소결온도가 높아짐에 따라 A1N 입자내의 산소 함량이 낮고 열전도 도가 향상되었다. 이는 고온일수록 입자성장이 활발히 일어나 입 자내 에 포함된 산소가 소결조제인 丫2。3와의 반응으로 제거되기 쉽기 때문으로 판단된다.
- 1850°C에서 소결한 시편을 1700°C에서 열처리하면 입내의 산소함량과 열전도도는 크게 영향을 받지 않는데 비하여 DC 전도도는 크게 낮아져 1700°C 소결 시편과 유사한 값을 보여주었다. 여러 가지 가정을 바탕에 두고 전자 전도에 의한 transference number를 구하여 보면 A1N 세라믹스는 이온전도에 의한 전도도가 전자전도에 의한 전기전도도보다 월등히 큼을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로부터 A1N 세라믹스를 정전척 소재로써 사용하는 경우 이온에 의한 분극이 웨이퍼의 고정력에 중요한 역할을 함을 알 수 있었다.
- 이러한 결과는 A1N 세라믹스의 전자에 의한 전도도가 intrinsic한 성질보다는 donor에 의한 extrinsic한 부분에 크게 의존한다는 것을 암시한다. 산소 이온이 A1N 결정립 내에 용해될 때 식 (1)과 같이 ionic compensation 이외에도 식 ⑶과 같은 electronic compensation 기구 또한 가능하다.
- 여러 가지 가정을 바탕에 두고 전자 전도에 의한 transference number를 구하여 보면 A1N 세라믹스는 이온전도에 의한 전도도가 전자전도에 의한 전기전도도보다 월등히 큼을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로부터 A1N 세라믹스를 정전척 소재로써 사용하는 경우 이온에 의한 분극이 웨이퍼의 고정력에 중요한 역할을 함을 알 수 있었다.
- 있었다. 이온에 의한 전도가 주로 일어나고 blocking 효과가 적게 나타나는 고주파 영역에서 측정된 입자와 입계의 저항이 열처리에 따라 크게 바뀔 뿐 아니라 전자 혹은 정공 전도가 대부분 기여하는 DC 저항 또한 열처리에 의하여 크게 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 소결 온도가 낮은 시편의 경우 이온전도성에서는 고온에서 소결한 시편과 비교하여 크게 낮으나 전자전도도는 고온 소결시편을 동일한 온도에서 열처리한 시편과 비교하여 유사한 것을 알 수 있었다.
- 무에 따른 임피던스 스펙트럼의 변화를 보여주고 있다. 입내저항에 비하여 입계저항이 1 order 이상 크게 나타나고 열처리에 의하여 입내저항과 입계저항이 1 order 정도 증가하는 것을 보여주고 있다. 1700°C에서 소결한 시편의 경우 입내저항이 1850°C 소결시편보다 IO’ 이상 높게 나타났고 측정 장비의 한계 때문에 입계저항을 구할 수 없었다(Fig.
- 1850°C에서 소결한 시편과 비슷한 입자크기를 가지고 있었지만 1700°C에서 소결한 시편과 유사하게 입자 코너에서 불연속적인 2 차상 입자를 형성하고 있었다. 즉, 1700°C에서 3시간 소결한 시편과 1850°C에서 소결하고 1700°C에서 5시간 열처리한 시편은 입자 형상은 유사하지만 입자 크기가 다르고, 1850°C 에서 소결한 시편과 1850°C에서 소결하고 1700°C에서 5시간 열처리한 시편은 입자 크기는 유사하지만 입자 형상이 다르게 나타났다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.