• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.345.1-345.1
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• 2016

구리 피막은 열 및 전기를 잘 전달하는 특성으로 인해 전기 배선이나 Heat Sink 재료 등에 이용되고 있다. 최근에는 전자파 차폐나 FCCL (Flexible Copper Clad Laminate) 등의 피막으로 널리 이용되면서 연속 코팅 및 후막 제조를 위한 고속 소스의 필요성이 증가하고 있다. 연속코팅 설비에 적용하거나 후막을 경제적으로 제조하기 위해서는 정지상태의 기판을 기준으로 시간당 $100{\mu}m$ 이상의 증착 속도가 요구된다. 기존 마그네트론 스퍼터링 소스의 경우 일반적으로 증착율이 시간당 $20{\mu}m$ 이내이며, 고전력을 이용하는 소스의 경우도 $60{\mu}m$를 넘지 못하고 있다. 본 발표에서는 자기장 시뮬레이션을 통해 자석의 배열을 최적화하고 냉각 효율을 고려한 소스 설계를 통해 고속 스퍼터링 소스를 제작하고 그 특성을 평가하였다. 제작된 소스는 구리 코팅을 위한 스퍼터링 공정 조건을 도출하고 다양한 기판에 $20{\mu}m$ 이상의 구리 후막을 코팅하여 미소 형상 및 코팅 조직을 분석하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.56.1-56.1
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• 2011

본 연구에서는 90% 이상의 스퍼터링 전극 사용이 가능한 새로운 방식의 스퍼터링 증착 기술을 개발하였다. 본 장치는 기존의 마그네트론 스퍼터링법과 달리 플라즈마 발생부와 스퍼터링 전극이 따로 존재하며, 플라즈마 발생부에서 생성된 이온을 통해 전극 스퍼터링을 일으킨다. 플라즈마 발생부에서 생성된 $10^{13}cm^{-3}$ 이상의 고밀도 Ar 플라즈마는 전자석 코일을 통해 형성된 자기장을 따라 스퍼터링 전극으로 균일하게 수송되며, 스퍼터링 전극 전압에 의해 가속된 이온은 전극 대부분 영역에서 스퍼터링을 발생시킨다. 스퍼터링 전류는 플라즈마 발생부의 전력에만 비례하며 직경 100 mm 스퍼터링 전극 사용시 최대 3.8 A의 이온 전류 값을 나타냈다. 따라서 스퍼터링 전압과 전류의 독립적인 제어가 가능하며 일정한 스퍼터링 전류 조건에서 300 V 이하의 저전압 스퍼터링 공정 및 1 kV 이상의 고전압 스퍼터링 공정이 가능하였다. 이를 통해 스퍼터링된 이온 및 중성입자의 에너지 조절이 가능하며, 다양한 증착공정 분야에 응용 가능하다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.309-309
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• 2011

알루미늄 합금은 경량성과 우수한 가공성, 내식성 등의 특성을 지니고 있고 구리나 아연, 마그네슘, 실리콘 등과 쉽게 합금화 가능하다. 또한 알루미늄과 그 합금은 자동차, 항공기, 건축물, 레저 그리고 가전용품의 재료로도 널리 사용되고 있다. 특히 Al에 Si을 소량 첨가하게 되면 내식성과 반사율이 향상되는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 마그네트론 스퍼터링으로 Al, Al-Si 박막을 코팅하여 박막의 미세구조와 가시광선의 반사율을 관찰하였다. 시편은 Si wafer를 사용하였으며 알코올과 아세톤으로 각각 10분간 초음파 세척한 후 진공장비에 장착하여 Ar 분위기에서 glow discharge로 in-situ cleaning을 약 30분간 실시하였다. 시편청정이 끝나면 ~10-6 Torr 까지 진공배기를 실시하고 Ar 가스를 주입하여 2.5 mTorr로 진공도를 유지하면서 박막 코팅을 실시하였다. 기판-타겟의 거리는 12 cm로 고정 하였고 0.7, 1.5, 2.0 kW의 스퍼터링 파워와 외부 자기장의 변화에 따라 실험을 실시하였다. 순수한 Al 박막의 경우 외부 자기장 변화가 박막조직 변화에 영향을 주었으나 Si이 함유된 Al 합금 박막에서는 외부 자기장의 효과보다는 스퍼터링 전원의 세기가 박막 조직을 변화시키는 주된 공정변수였다. 박막의 반사율은 Si이 함유된 박막이 순수한 Al 박막보다 높았으며 스퍼터링 전원 세기가 증가할수록 반사율이 증가하는 경향성을 보였다. 이것은 Si을 Al에 첨가하여 스퍼터링 전원 세기를 최적화하는 것만으로도 치밀한 조직의 박막을 코팅할 수 있으며 높은 반사율을 갖는 박막을 코팅할 수 있음을 의미한다.

• 한국자기학회지
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• 제10권5호
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• pp.232-236
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• 2000

Cr을 하지층으로 사용한 CoSm 박막은 고기록밀도 수평 자기기록 매체로 가능성이 커 이에 대한 관심이 집중되고 있다. 본 연구에서는 dc 마그네트론 스퍼터링법으로 제작한 CoSm 박막의 자기적 성질의 Ar 가스 스퍼터링 압력 의존성을 조사하였다. 특히 고기록밀도 자기기록 매체에서 magnetic switching volume V＊은 자기기록 매체에 기록된 정보의 열적 안정성, 자화반전 및 잡음을 이해하는데 중요한 자료가 된다. 따라서 본 연구에서는 동일 조건에서 제작한 하지층 Cr위에 스퍼터링 압력을 달리하여 자성층 CoSm을 성장시켜 switching volume의 스퍼터링 압력 의존성을 규명하도록 하였다. 연구 결과 switching volume은 스퍼터링 압력이 증가할수록 감소하며, 그 크기는 9.0-5.2$\times$$10^{-18}$ $cm^3$ 범위 내에 있었다. Switching volume V＊를 이용하여 계산한 switching 단위의 크기는 22 nm 보다 작으며, 이 크기는 고기록 밀도수평 자기기록매체의 열적 안정성에 대한 Sharrock 조건을 만족한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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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.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제5권1호
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• pp.8-13
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• 1992

일련의 Al/Tb-Fe-Co 다층박막 시편이 DC마그네트론 스퍼터링에 의해 제조되었다. 이 박막들은 (xA/yB)n의 형태이고 여기서 x와 y는 각각 Al 및 Tb-Fe-Co 박막의 두께를 나타내고 n은 각 박막의 수를 나타낸다. 각 박막의 두께는 2~40nm이다. Al과 Tb-Fe-Co박막의 두께변화에 따른 다층박막의 자기적 성질이 vibration sample magnetometry(VSM)에 의해 측정되었다. 이들 다층박막은 동일한 스퍼터링조건에서 제조되고 수평 자기적 이방성 특성을 보이고 있는 단층 Tb-Fe-Co박막을 기준시편으로 하여 자기적 성질이 비교되었다. 다층박막 시스템에서는 현저한 계면 또는 박막두께의 효과가 발견되었으며 이들 효과에 의해 단층박막의 수평자기체가 다층박막에서는 강한 수직자기체로 변화되는 것을 알 수 있고, 또한 Al과 Tb-Fe-Co합금 경계구역에 스퍼터링에 따른 약 2nm두께의 dead layer가 존재함이 입증 되었다.

• 한국자기학회지
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• 제4권3호
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• pp.201-207
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• 1994

RF 마그네트론 스퍼터링법으로 제작된 퍼멀로이(NiFe) 박막에 대하여 투입전력, 아르곤 압력, 바이어스 전압등의 스퍼터링 조건이 퍼멀로이 박막의 자기특성에 미치는 영향을 조사하였다. 투입전력에 따른 보자력의 변화는 300~400W에서 낮은 값을 지녔으며 아르곤 압력에 따른 변화는 1~5mTorr에서 낮은 값을 나타내었다. 스퍼터링 조건에 따른 최소의 보자력값은 400 W, 5mTorr 와 300 W, 2mTorr에서 각각 0.10 Oe를 나타내었고 최대의 투자율값은 400 W, 5mTorr에서 2800(1 MHz)을 나타내었다. 또한 저압의 스 퍼터링 압력에서 바이아스를 가할 경우 보자력은 이에 비례해서 오히려 증가하였다. 박막의 Ni 함량의 변화는 아르곤 압력이 증가함에 따라 점차적으로 감소하나 2~10mTorr 범위에서는 다시 증가하는 경향을 보였다. 내부응력은 아르곤 압력이 증가함에 따라 압축응력에서 인장응력으로 변하였으며 5mTorr에서 내 부응력이 거의 사라졌다.

• 한국자기학회지
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• 제8권5호
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• pp.261-269
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• 1998

스퍼터링 중 500~600 Oe의 자기장을 인가한 상태에서 제조된 비정징 Sm-Fe 합금 박막에서 6$\times$104 J/m3 크기의 유도자기이방성이 형성되었다. 자장 증착에 이해유도자기이방성이 형성된 합금 박막은 이방성이 형성되지 않은 합금 박막에 비해 자구 구조에 무관한 "포화" 자기변형은 유사하지만, 측정 방향에 따른 자기변형의 이방성 비는 최대 35 정도로서 매우 크게 증가하였다. 이는 자기변형 박막의 디바이스 응용시 성능을 크게 향상시키므로, 실용적인 측면에서 매우 중요하다. 스퍼터링 중 자기장을 인가하지 않고 통상의 마그네트론 스퍼터링에 의해 제조된 비정질 Sm-Fe 합금 박막을 넓은 조성 범위에 걸쳐서 체계적으로 소자한 결과, 이러한 합금 박막에서도 미약하나마 스퍼터링 중의 누설 자계에 의해 증착 도중 유도자기이방성이 형성되는 것을 관찰하였으며, 최대의 유도자기이방성은 Sm 함량 25~30 원자%에서 얻어졌다. 또한 본 합금 박막의 유도자기이방성은 자장 중 열처리에 의해서도 형성되는 것을 관찰하였는데, 형성된 이방성의 크기는 자장 증착에 의해 제조된 시료보다 매우 작게 나타났다. 이는 자장 증착의 경우 원자의 표면 확산을 통한 원자의 이동에 의해 유도자기이방성이 형성되나, 증착 후 자장 열처리에 의한 경우는 체적 확산에 의해 유도자기이방성이 형성되기 때문으로 생각된다.때문으로 생각된다.