• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.102-102
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• 2012

본 연구는 산업계 및 학계에서 많은 연구와 응용이 이루어지고 있는 스퍼터링 기술에 관한 것으로, 타겟의 사용효율 및 스퍼터링된 입자의 이온화, 에너지 증대의 관점에서 새로운 방식으로 접근한 스퍼터링 기술에 관한 것이다. 본 공정 연구는 기존의 마그네트론 스퍼터링과는 달리, 독립적인 플라즈마를 생성하고 이를 (-)전압이 인가된 스퍼터링 타겟으로 유도하여 2차 방전을 일으킴과 동시에 생성 입자의 이온화 및 에너지 가능하도록 한 것이다. 플라즈마 발생부에서는 $10^{13}cm^{-3}$ 이상의 고밀도 Ar 플라즈마를 생성하고, 이를 자장을 통하여 스퍼터링 타겟으로 균일하게 수송하며, 스퍼터링 전극에 인가된 (-)전압에 의하여 이온들이 스퍼터링을 발생시킨다. 스퍼터링 전류는 생성된 플라즈마 발생부의 방전전류에만 비례하며, 스퍼터링에 인가되는 전압과는 독립적으로 작용 가능하다. 그리고 기판의 박막 증착률은 스퍼터링 전류에 보다는, 스퍼터링 타겟에 인가한 전압에 따라 변화하며, 기판에 도달하는 이온의 전류 및 입자의 량은 플라즈마 발생부의 플라즈마 전류량과 인가 스퍼터링 전압에 관계하여 변한다. 이 방식으로 이용할 경우, 스퍼터링된 입자의 양과 이온화률을 독립적으로 제어할 수 있어, 기존의 마그네트론 스퍼터링 공정 대비하여 더 넓은 공정 윈도우를 확보하는 것이 가능하며, 또한 기존 마그네트론 스퍼터링에서 문제가 되고 있는 타겟 사용 효율을 높일 수 있는 가능성을 볼 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.202-203
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• 2013

CIGS 단일 타켓을 DC 및 RF 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 파워별로 Mo/SLG위에 증착하여 미세구조 및 화학조성 평가를 실시하였다. 파워가 증가함에 따라 이온의 운동에너지 증가에 따라서 결정성이 향상되었음을 확인할 수 있었다. DC 마그네트론 스퍼터링의 경우 40W에서 가장 결정성이 좋았으며, RF 마그네트론 스퍼터링은 80W에서 높은 결정성을 확인할 수 있었다. 이는 DC power 40W와 RF power 80W에서 박막의 조성이 화학양론을 만족하고 grain의 성장이 잘되었기 때문에 높은 결정성을 나타났다고 생각된다. 그리고 최적의 80W에서 기판온도를 100~400도까지 변화하여 증착해본 결과 300도에서 증착 시 가장 높은 결정성이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이는 400도 이상 온도 증가 시 2차 핵생성 밀도 증가로 인해 결정성이 저하된다고 생각된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.202-202
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• 2012

CIGS 단일 타켓을 DC 및 RF 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 파워별로 Mo/SLG위에 증착하여 미세구조 및 화학 조성 평가를 실시하였다. 파워가 증가함에 따라 이온의 운동에너지 증가에 따라서 결정성이 향상되었음을 확인할 수 있었다. DC 마그네트론 스퍼터링의 경우 40W에서 가장 결정성이 좋았으며, RF 마그네트론 스퍼터링은 80W에서 높은 결정성을 확인할 수 있었다. 이는 DC power 40W와 RF power 80W에서 박막의 조성이 화학양론을 만족하고 grain의 성장이 잘 되었기 때문에 높은 결정성을 나타났다고 생각된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.134-134
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• 1999

스퍼터링 소스는 전자기 박막 등 기능성 박막을 비롯하여 결질피막, 장식성 피막등의 제조에 이용되는 것으로 각종 증발원 중에서 가장 널리 사용되는 증발원이다. 70년대 이후 스퍼터링 소스는 마그네트론 스퍼터링으로 대표되는 방식이 사용되어 왔으며 지금까지도 가장 일반적인 방식이 되어 왔다. 마그네트론 스퍼터링 증발원은 증발율에서는 기술적인 향상이 이루어진 반면 이온화율의 향상은 그다지 이루어지지 않아 경질피막과 같은 화합물 피막의 특성 향상에는 한계를 드러내게 되었다. 그러다가 186년 Window 등 이 자장의 세기를 변형시킨 비평형 마그네트론 소스(Unbalanced Magnetron;UBM)를 처음 발표하여 이온화율의 향상이 가능하다는 것이 알려지면서 이에 대한 많은 연구가 진행되었다. UBM 소스는 마그네트론 스퍼터링 소스의 외부에 전자석을 설치하여 기판에 흐르는 이온의 양을 증가시킴으로써 소스와 기판사이의 거리를 증가시킬 수 있고 따라서, 복잡한 형상의 부품코팅이 가능하며 피막 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 UBM 스퍼터링 소스를 설계, 제작하여 그 특성을 다양한 측면에서 조사하였다. 특히, 자작의 최적 설계를 통해 전자석의 조건을 도출하였음, Dual UBM 소스의 특성을 동시에 조사하였다. 자기장의 simulation에는 Quick field 프로그램을 이용하였고 기존의 방식과의 비교를 통해 최적의 조건을 도출하였다. 이를 바탕으로 inner pole의 크기를 30mm, outer pole의 크기를 26mm로 고정하여 설계하였고, 외부에 전자석이 설치된 UBM 소스를 제작하였다. 본 UBM 소스는 4" 타겟을 사용할 수 있으며 전자석의 조건을 10A까지 변화시켜 자기장의 세기를 변화시킬 수 있게 하였다. 제작된 소스의 동작조건 설정과 최적화를 위한 스퍼터링 장치를 함께 제작하여 UBM 소스의 최적 동작 조건을 도출하였다. 전자석의 전류가 4.5A일 때 Inner Pole과 Outer Pole의 자기장의 세기가 도일함을 알 수 있었다. 기판과 타겟의 거리가 200mm일 경우에 기판에 흐르는 전류밀도는 2mA/cm2이상이 됨을 확인하였다. 이 결과는 기존의 마그네트론 소스가 기판과 타겟사이의 거리가 100mm일 때 1mA/cm2 정도가 되는 것과 비교하면 이온화율이 획기적으로 향상된 것임을 알 수 있다.수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.445-445
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• 2012

본 연구에서는 폴리머 애자의 자기 세정을 위한 소재로써 TiOx 박막을 실리콘, 유리, 그리고 폴리머 애자에 듀얼 RF 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여 증착하였다. 타겟으로는 TiO2 타겟을 사용하였으며, 스퍼터링 가스로는 아르곤을 사용하였다. TiOx 박막은 스퍼터링의 조건 중 RF 파워의 크기에 따라 100 nm의 두께로 증착하였다. RF 파워에 따라 증착되어진 TiOx 박막은 접촉각, 표면 거칠기등을 분석하여 표면 특성을 고찰하였으며, UV-visible, 굴절율, 누설전류등을 측정하여 TiOx 박막의 광학적 특성과 전기적 특성을 평가하였으며, 구조 특성 분석을 통하여 이 특성들 사이의 관계를 규명하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.304-304
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• 2012

CIGS(CuInGaSe2) 태양전지의 후면전극(Back contact)으로 널리 사용되는 Mo 박막은 낮은 면저항, 높은 반사율, 광흡수층 Na-path 제공 등의 조건이 요구된다. 일반적으로 Mo 박막 제작은 DC 마그네트론 스퍼터링 방법이 가장 널리 사용되며, 제작조건에 따라 태양전지 효율에 강한 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 DC 마그네트론 스퍼터링 시 기판에 이온빔(Ion-beam)을 동시 조사하는 이온 빔 스퍼터링 증착(Ion-beam sputter deposition)법으로 Mo 박막을 제작하였다. 제작된 박막의 전기적 및 광학적 특성은 4-point probe, UV-Vis-NIR spectrometer로 각각 조사하였으며 Na-path 제어를 위한 구조적 특성은 XRD, FE-SEM으로 분석하였다. 분석결과에 따르면 기존 DC 마그네트론 스퍼터링 방법보다 상대적으로 더 치밀한 구조와 높은 반사율을 가지는 박막이 제작됨을 알 수 있었다. Mo 박막의 최적조건은 DC power 300 W, Ion-gun power 50 W, Ar flow rate 20 sccm 였다.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2000.08a
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• pp.170-171
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• 2000

최근 광 응용기술, 레이저 및 광통신 기술이 빠르게 발전함에 따라 고부가 가치 광학박막의 규격이 높아지고 있으며, 덩어리와 같은 광학적, 기계적 특성을 갖는 광학박막이 요구되고 있다. 일반적으로 이러한 성능을 만족하는 광학박막을 제작하기 위해 전자빔으로 증발되어 기판에 증착되는 박막에 직접 산소 이온을 이온총을 이용하여 기판에 쏘아줌으로써 양질의 산화박막을 제작하는 이온빔 보조 증착법이 가장 많이 적용되고 있다. 여기서 이온빔은 증착되는 박막의 기둥구조를 파괴시켜 원래의 덩어리(bulk)에 가까운 성질을 갖는 조밀한 박막을 제작하는데 이용된다. 좀더 조밀한 박막을 만들어 덩어리에 가까운 성질을 갖도록 하기 위해서는 박막을 형성하는 이온들의 이온에너지를 높여주어야 하는데, 그 방법으로 이온빔 스퍼터링이나 RF 또는 DC 마그네트론 스퍼터링 방법 등이 있으며, 최근에는 medium frequency에 의한 twin-마그네트론 스퍼터링 기술을 이용하기도 한다$^{(1 4)}$ . (중략)

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.326-326
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• 2013

본 연구에서는 회전 원통형 마그네트론 스퍼터링 시스템(Cylindrical Magnetron Sputtering)을 이용하여 성막한 Sn-doped $In_2O_3$ (ITO) 투명전극의 두께 변화에 따른 전기적, 광학적, 구조적 특성을 연구하였다. 회전 원통형 마그네트론 스퍼터링 시스템을 이용한 ITO 투명전극은 박막의 두께가 50~1,000 nm의 두께로 증가함에 따라 비저항 값은 일정하게 유지되나 면저항 값이 $37.8{\Omega}$/square로부터 $1.5{\Omega}$/square로 점차적으로 감소됨을 확인할 수 있었다. 또한 ITO 박막의 두께 증가가 50 nm에서 1,000 nm로 증가함에 따라 400~800nm 파장 범위에서 71~83％의 높은 광투과도를 나타내었다. 두께 변화에 따른 광학적 특성 변화를 설명하기 위해 Spectroscopic ellipsometry 분석을 실시하였으며 이를 기반으로 박막 두께와 투과도의 상관관계를 설명하였다. 한편, 원통형 마그네트론 스퍼터로 성장시킨 ITO 박막은 두께가 50~200 nm의 범위에서는 (222) 방향으로 우월 성장하였으나, 200-1000 nm 두께 범위에서는 우월 성장방향이 (400)과 (622)로 바뀜을 X-ray diffraction (XRD) 분석을 통하여 확인하였다. 이를 통해 박막의 두께변화에 따른 전기적/광학적 특성의 변화는 박막의 구조와 매우 밀접한 상관관계가 있음을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2011.05a
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• pp.126-126
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• 2011

Al과 Al합금은 철강제품의 부식방지, 빛 반사체 등의 산업 분야에 널리 이용된다. 본 연구에서는 Al과 Al-3wt%Si, Al-10wt%Si의 Al 합금을 마그네트론 스퍼터링으로 코팅하였고 스퍼터링 파워와 외부 자기장 변화에 따른 반사율과 조직 변화 등의 물성을 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.508-508
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• 2011

스퍼터링을 이용한 박막 증착기술은 다양한 분야에 걸쳐 적용되어 왔으며, 스퍼터링 타겟 사용효율을 향상시키기 위해 마그네트론 구조 최적화 및 이온 소스 적용 스퍼터링 등의 기술이 연구되어 왔다. 또한 인듐과 같은 희토류 금속의 가격이 최근 상승함에 따라 고효율 스퍼터링기술의 필요성은 더욱 증대되었다. 본 연구에서는 고밀도 플라즈마 소스를 적용한 고효율 스퍼터링 공정을 개발하였다. 동공 음극방전에서 생성된 고밀도 플라즈마는 전자석 코일을 통해 형성된 자기장을 따라 스퍼터링 타겟 표면까지 수송되며, 음전위로 대전된 스퍼터링 타겟 표면에서는 가속되어 입사하는 이온에 의한 스퍼터링이 발생한다. 본 스퍼터링 공정 기술의 경우, 기존 마그네트론 스퍼터링 소스에서 나타나는 약 30%의 타겟 사용 효율을 뛰어넘는 약 80% 이상의 타겟 사용률을 보였다. 또한 고밀도 플라즈마 소스에서 공급되는 이온에 의한 스퍼터링 공정을 개발 함에 따라 스퍼터링 방전전압의 독립적 조절이 가능하다. 이에 따라 200 V 이하의 저전압 스퍼터링 공정을 통해 유연성 폴리머 기판 및 유기소자 상 저에너지 이온 증착이 가능하며, 1 kV 이상의 고전압 스퍼터링을 통해 추가적인 기판 전압 인가 없이 박막 치밀화 구현이 가능하다.