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제안 방법
- 스퍼터링이 완료되면 열팽창률의 차이에 의한 크랙이나 변형을 막기 위해 2 단계로 서서히 냉각시키고, 대기압으로 맞추기 위해서 질소 가스를 주입하였다. CN막 증착이 완료된 시료들은 측정 조건에 알맞게 가공변형하여 막의 특성을 분석하였다.
- FTR을 이용하여 CN막의 결합 상태와 분자구조를 조사하였다. 물질을 확인하기 위해 Zhang 둥 [기에 의해 계산된 데이터를 이용하였다.
- 특히 챔버 벽면의 온도를 100 t 이상으로 유지함으로서 수분에 의한 오염을 방지하였다. MFC를 통해 아르곤을 유입하고 예비 스퍼터링을 하였다. 스퍼터링이 완료되면 열팽창률의 차이에 의한 크랙이나 변형을 막기 위해 2 단계로 서서히 냉각시키고, 대기압으로 맞추기 위해서 질소 가스를 주입하였다.
- 특히 실리콘 웨이퍼는 7:1 BHF 용액으로 천연 산화막(native oxide)을 제거한 후 세척하였다. 기판은 타겟과 5 ~ 10 cm 사이에서 거리조절이 가능하게 하였고, 챔버와 함께 접지가 되거나 따로 직류 바이어스 단자와 연결할 수 있도록 하였다. Si 기판은 붕소가 도핑된 p형(100)을 사용하였다.
- 메인 밸브를 연 후 챔버 히터를 동작시켜 챔버내 온도를 원하는 값(100 〜 300 P)으로 유지시켰다. 챔버 전체를 가열하여 챔버 전역에 균일한 열에너지를 공급하였고, 챔버 히터를 고 진공에서 동작시켜 저 진공상태에서 남아있는 오염원이나 산소와의 반응을 최소화 하였다.
- 현재 ICDD(Intemational Centre for Diffraction Data) 의 JCPDS 에 등록된 육방정계 구조의 P-C3N4 회절 패턴은 4개가 있다(50-0845, 50-1249, 50-1250, 50-1512)[3, 4, 5], 그러나 8-C3N4는 아직까지 이론적 수준의 물질이므로 각각의 데이터들상호간 또는 이론적 결과 값[5, 6]들 사이에는 일치점보다 차이점이 더 많이 발견된다. 본 실험에서도 상기 인용된 데이터를 참조하여 결과를 비교하였다. 사용된 장비는 X' Pert APD System (Philips, Netherland) 이다.
- 본 연구에서는 RF 반응성 마그네트론 스퍼터링장치를 이용하여 기판의 종류, 바이어스, RF 파워, 질소와 아르곤의 비, 박막 증착 시간 등 다양한 조건 하에서 결정성 질화 탄소막을 성장하고 그 특성을 관찰한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 연구에서는 반응성 RF 마그네트론 스퍼터링장치를 사용하였으며, 여러 조건에서 질화탄소막을 합성하고 각 변수들의 조건과 결정성 질화탄소막의 성장과의 관계를 분석하였다. 성막 된 막의 결정성을 확인하기 위해 엑스선 회절 분석기(X-Ray Diffractometer, XRD), 박막의 화학적 결합구조를분석하기 위하여 퓨리에 변환 적외선 분광기(Fourier Transform Infrared Spectrometer, FTIR)와 표면상태와 두께를 측정하기 위해 주사전자현미경 (Scanning Electron Microscope, SEM)과 알파 스텝을 사용하였다.
- 성장과의 관계를 분석하였다. 성막 된 막의 결정성을 확인하기 위해 엑스선 회절 분석기(X-Ray Diffractometer, XRD), 박막의 화학적 결합구조를분석하기 위하여 퓨리에 변환 적외선 분광기(Fourier Transform Infrared Spectrometer, FTIR)와 표면상태와 두께를 측정하기 위해 주사전자현미경 (Scanning Electron Microscope, SEM)과 알파 스텝을 사용하였다.
- 주사전자현미경(ABT - 32, TOPCON, Japan)을 사용하여 막의 표면 구조를 관찰하였고, 질소농도와 박막 증착시간에 따른 두께변화를 측정을 위해서는 알파 스텝Alpha - step 500, KLA-Tencor, U.S.A)을 사용하였다.
- 그림 5는 200 W의 RF 파워와 -60 V의 DC 바이어스를 인가하여 석영 기판위에 60분 동안 증착한 질화탄소막의 반사형 FTIR 흡수 패턴이다. 질소 농도에 따른 특성을 나타내었고, 비교를 위해 질소농도 0 %에서 성막 된 샘플의 반대 면을 측정한 결과도 함께 나타내었다. 질소농도가 50 % 이상의 샘플 즉그림 5(c), 5(d), 5(e)에서 모두 E-C3N4의 흡수 파장인 1529 cmT의 피크가 나타났다.
- 챔버 전체를 가열하여 챔버 전역에 균일한 열에너지를 공급하였고, 챔버 히터를 고 진공에서 동작시켜 저 진공상태에서 남아있는 오염원이나 산소와의 반응을 최소화 하였다. 특히 챔버 벽면의 온도를 100 t 이상으로 유지함으로서 수분에 의한 오염을 방지하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 기판은 AI2O3, 석영, Si 웨이퍼이며, 모든 기판은 초음파 세척기를 이용하여 세척을 하였다. 특히 실리콘 웨이퍼는 7:1 BHF 용액으로 천연 산화막(native oxide)을 제거한 후 세척하였다.
- 사용된 기판은 석영이며, 200 W RF 파워와 -60 V의 DC 바이어스를 사용하였다. 반웅 챔버 내에 주입된 질소의 농도가 높아질수록 막의 두께는 증가하였다.
- 본 실험에서도 상기 인용된 데이터를 참조하여 결과를 비교하였다. 사용된 장비는 X' Pert APD System (Philips, Netherland) 이다.
- Si 기판은 붕소가 도핑된 p형(100)을 사용하였다. 타겟은 고순도(99.999 %)의 3 인치 그래파이트를 사용하였고, 반응성 가스와 스퍼터링 가스로 각각 99.999 %의 질소와 아르곤을 사용하였다.
이론/모형
- 조사하였다. 물질을 확인하기 위해 Zhang 둥 [기에 의해 계산된 데이터를 이용하였다. 그림 5는 200 W의 RF 파워와 -60 V의 DC 바이어스를 인가하여 석영 기판위에 60분 동안 증착한 질화탄소막의 반사형 FTIR 흡수 패턴이다.
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