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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 전의식
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 공주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
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OLED 디스플레이 TFT 제조 과정은 8대 공정으로 이루어져 있으며 ITO (Indium Tin oxide) 박막을 제조하기 위해서는 스퍼터링(sputtering), 화학 기상 증착(chemical vapor deposition), 전자빔 증착(electron beam evaporation), 이온 플레이팅(ion plating)등의 박막 공정 방법이 사용되고 있다.
이들의 공정 중 대형화 유리 기판에서 고 품질의 박막을 얻기 위한 방법으로 Sputtering 법이 주로 이용되고 있다.[3] Sputter를 이용한 방법은 Particle에 관한 Issue가 지속적으로 발생 되고 있다. Particle은 초기부터 기판에 존재할 수 있고 박막 내부에도 존재한다. 또한 particle은 증착 과정 중에 언제든지 나올 수 있고 그것은 박막 내부에 영향을 미친다. 그리고 상당수의 particle은 단순한 기판 세척 불량의 문제나 Target의 문제가 아닌 shield나 chamber 안에서 발생하고 있다. Target에서 sputtering된 입자들은 100% 기판으로 가서 붙는 것이 아니라 상당수는 shield나 chamber 안에 날아가서 붙게 되는데 이것들은 기판보다 훨씬 낮은 부착력을 갖고 있고 sputtering 중에 일부가 떨어져 나와 기판 위에 붙게 된다. 만약 이것이 기판이 아니라 target 위로 떨어지면 Arcing의 발생 원인이 된다. Particle의 문제가 심각한 것은 역시 일반적으로는 막을 수 없다. Chamber 안에 초고진공에 초고순도 기체로 채우고 유지시켜도 어디에선가 particle이 기판에 안착하게 된다. Target 순도 99.9999%라고 해도 0.0001%는 불순물이므로 언제나 박막에 불량의 가능성은 갖고 있고 Ar gas의 순도가 100%가 아닌 이상 같은 말이다. 특히 산화물 Target인 ITO의 경우 Metal Target 대비 소재로 인해 Particle이 많이 발생한다. ITO는 산화 인듐(In2O3)에서 산화주석(SnO2)을 약 5∼10wt% 혼합한 것을 말한다. ITO Target 소결 제조방식 이용하여 결합이 불완전한 상태로 Target 내부 결함 존재, 기공 발생으로 Target 자체 Nodule 발생되고 분할 Gap 부위 등 Particle 소지 형성하게 된다.
산화물 ITO Target에서 발생 된 Particle은 Shield에 증착되면서 추가적인 Particle을 발생시키는 문제점이 있다. Shield에서 발생 되는 Particle 감소를 위해 Shield를 코팅하고 있으며 일반적으로 Particle 발생에 영향을 미친다.
코팅 재료는 Al2O3와 Y2O3를 혼합하여 사용하며 코팅 방식으로는 용사와 전기, plasma 공법을 이용한다. ITO Target과 우수한 결합력을 유지한 spray 방식으로 증착 방식을 비교 분석하였다.
Plasma spray 코팅은 플라즈마 화염 내에 유입된 입자들이 Plasma에 의한 원자 재결합 등의 열전달 과정에 의해 가열 용융된 상태이어야 하며, 이 용융과정은 Plasma 화염의 온도와 속도, 화염 속의 입자 잔류 시간 및 입자와 플라즈마 사이의 열전달 기구등과 관계가 있다. 즉 가열, 용융, 분사되는 Plasma 용사 작업에서 여러 가지 용사 조건에 따라 용사 층에 영향을 받으며 용사 분말에 따라 용사 조건이 달라진다.[4][5]
본 논문에서는 Shield Spray 코팅에 따른 부착력의 변화를 비교 분석하기 위한 실험을 실시하였다. Shield의 Spray coating을 통해 FIB-SEM으로 단면을 분석하고 Rockwell Tester의 압자를 사용하여, 시편 표면을 침투하는 깊이를 측정하여 경도로 환산하였다.
Dupont Impact 실험을 통해 Crack 및 Feeling 현상을 확인하였고 Thermal shock으로 시편에 가열과 냉각을 가해주면서 온도 변화를 만들어 박막의 떨어짐을 확인하였고 마지막으로 Scratch 실험을 통해서 결과분석을 토대로 코팅과 부착력과의 관계를 비교 분석 하였다.
이들의 공정 중 대형화 유리 기판에서 고 품질의 박막을 얻기 위한 방법으로 Sputtering 법이 주로 이용되고 있다.[3] Sputter를 이용한 방법은 Particle에 관한 Issue가 지속적으로 발생 되고 있다. Particle은 초기부터 기판에 존재할 수 있고 박막 내부에도 존재한다. 또한 particle은 증착 과정 중에 언제든지 나올 수 있고 그것은 박막 내부에 영향을 미친다. 그리고 상당수의 particle은 단순한 기판 세척 불량의 문제나 Target의 문제가 아닌 shield나 chamber 안에서 발생하고 있다. Target에서 sputtering된 입자들은 100% 기판으로 가서 붙는 것이 아니라 상당수는 shield나 chamber 안에 날아가서 붙게 되는데 이것들은 기판보다 훨씬 낮은 부착력을 갖고 있고 sputtering 중에 일부가 떨어져 나와 기판 위에 붙게 된다. 만약 이것이 기판이 아니라 target 위로 떨어지면 Arcing의 발생 원인이 된다. Particle의 문제가 심각한 것은 역시 일반적으로는 막을 수 없다. Chamber 안에 초고진공에 초고순도 기체로 채우고 유지시켜도 어디에선가 particle이 기판에 안착하게 된다. Target 순도 99.9999%라고 해도 0.0001%는 불순물이므로 언제나 박막에 불량의 가능성은 갖고 있고 Ar gas의 순도가 100%가 아닌 이상 같은 말이다. 특히 산화물 Target인 ITO의 경우 Metal Target 대비 소재로 인해 Particle이 많이 발생한다. ITO는 산화 인듐(In2O3)에서 산화주석(SnO2)을 약 5∼10wt% 혼합한 것을 말한다. ITO Target 소결 제조방식 이용하여 결합이 불완전한 상태로 Target 내부 결함 존재, 기공 발생으로 Target 자체 Nodule 발생되고 분할 Gap 부위 등 Particle 소지 형성하게 된다.
산화물 ITO Target에서 발생 된 Particle은 Shield에 증착되면서 추가적인 Particle을 발생시키는 문제점이 있다. Shield에서 발생 되는 Particle 감소를 위해 Shield를 코팅하고 있으며 일반적으로 Particle 발생에 영향을 미친다.
코팅 재료는 Al2O3와 Y2O3를 혼합하여 사용하며 코팅 방식으로는 용사와 전기, plasma 공법을 이용한다. ITO Target과 우수한 결합력을 유지한 spray 방식으로 증착 방식을 비교 분석하였다.
Plasma spray 코팅은 플라즈마 화염 내에 유입된 입자들이 Plasma에 의한 원자 재결합 등의 열전달 과정에 의해 가열 용융된 상태이어야 하며, 이 용융과정은 Plasma 화염의 온도와 속도, 화염 속의 입자 잔류 시간 및 입자와 플라즈마 사이의 열전달 기구등과 관계가 있다. 즉 가열, 용융, 분사되는 Plasma 용사 작업에서 여러 가지 용사 조건에 따라 용사 층에 영향을 받으며 용사 분말에 따라 용사 조건이 달라진다.[4][5]
본 논문에서는 Shield Spray 코팅에 따른 부착력의 변화를 비교 분석하기 위한 실험을 실시하였다. Shield의 Spray coating을 통해 FIB-SEM으로 단면을 분석하고 Rockwell Tester의 압자를 사용하여, 시편 표면을 침투하는 깊이를 측정하여 경도로 환산하였다.
Dupont Impact 실험을 통해 Crack 및 Feeling 현상을 확인하였고 Thermal shock으로 시편에 가열과 냉각을 가해주면서 온도 변화를 만들어 박막의 떨어짐을 확인하였고 마지막으로 Scratch 실험을 통해서 결과분석을 토대로 코팅과 부착력과의 관계를 비교 분석 하였다.
목차
1. 서 론 11.1 연구 배경 및 필요성 11.2 연구 내용 및 방법 32. 표면 형태와 증착 방식 실험 구성 52.1 표면 형태 실험 대상 및 목적 52.2 증착 방식 실험 대상 및 목적 112.3 증착 방식의 Lattice Matching 결정 구조 162.4 실험 대상의 특성 측정 방법 183. 표면 형태와 증착 방식 실험 253.1 FIB-SEM 분석 253.2 Rockwell & Dupont Impact 실험 313.3 Thermal shock 실험 353.4 Scratch 실험 444. 결론 47참고문헌 49ABSTRACT 52
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