• 한국표면공학회지
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• 제45권2호
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• pp.53-60
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• 2012

Modulated Pulse Power (MPP) magnetron sputtering is a new high-power pulsed magnetron sputtering (HPPMS) technology which overcomes the low deposition rate problem by modulating the pulse voltage shape, amplitude, and the duration. Highly ionized magnetron sputtering can be performed without arcing because it can be controlled as multiple steps of micro pulses within one overall pulse period in the range of 500-3,000 ${\mu}s$. In this study, the various waveforms of discharge voltage and current for micro pulse sets of MPP were investigated to find the possibility of controlling the strongly ionized plasma mode. Enhanced ionization of the sputtered metal atoms was obtained by OES. Large grained columnar structure can be grown by the strongly ionized plasma mode in the AZO deposition using MPP. In the most highly ionized deposition condition, the preferred orientation of (002) plane decreased, and the resistivity, therefore, increased by the plasma damage.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.430-430
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• 2012

Modulated pulsed power (MPP) 스퍼터링은 펄스 전압 shape, amplitude, duration의 modulation을 통해 증착율 손실을 극복하는 고출력 펄스 마그네트론 스퍼터링의 한 종류이다. Micro second 범위에서 on/off 시간을 다중 세트 형태로 자유롭게 프로그램 할 수 있어서 아킹 없이 고전류 영역의 마그네트론 동작을 할 수 있으므로, 고주파 유도 결합 플라즈마원이나 마이크로웨이브 투입 등의 부가적인 플라즈마 없이도 스퍼터링 재료의 이온화 정도를 획기적으로 높일 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 $2{\times}1{\times}0.2$의 sputtering system에서 기판 캐리어를 이용해서 $400{\times}400mm$ 기판을 $272{\times}500mm$ 크기의 AZO target (Al 2 wt%)이 설치되어 있는 moving magnet cathode (MMC)을 이용하여 MPP로 증착했다. 두 종류의 micro pulse set을 하나의 macro pulse에 사용함으로서 weakly ionized plasma와 strongly ionized plasma를 만들 수 있다. 다양한 micro pulse set을 이용하여 평균 전력 2 kW에서 peak 전력을 4 kW에서 45 kW까지 상승 시킬 수 있으며, 이 때 타겟-기판 거리 80 mm에서 이온전류밀도는 $5mA/cm^2$에서 $20mA/cm^2$까지 상승했다. MPP는 같은 평균 전력에서 repetition frequency가 증가할 때, 증착 속도가 증가했으며, 같은 repetition frequency에서 macro pulse length가 증가할 때도, 증착 속도가 증가했다. 최적화된 marco, micro pulse set에서 증착 속도는 평균 전력 2 kW에서 110 nm/min이었고, 700 nm의 박막에서 비저항은 $1-2{\times}10^{-3}ohm{\cdot}cm$였다. 표면거칠기 Rrms는 약 3 nm였고, 400-700 nm 영역의 평균 투과도는 72-76%였다.

• 한국표면공학회지
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• 제47권3호
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• pp.109-115
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• 2014

High power impulse magnetron sputtering (HIPIMS), also known as the technology is called peak power density in a short period, you can get high, so high ionization sputtering rate can make. Higher ionization of sputtered species to a variety of coating materials conventional in the field of improving the characteristics and self-assisted ion thin film deposition process, which contributes to a superior being. HIPIMS at the same power, but the deposition speed is slow in comparison with DC disadvantages. Since recently as a replacement for HIPIMS modulated pulse power (MPP) has been developed. This ionization rate of the sputtered species can increase the deposition rate is lowered and at the same time to overcome the problems to be reported. The differences between the MPP and the HIPIMS is a simple single pulse with a HIPIMS whereas, MPP is 3 ms in pulse length is adjustable, with the full set of multi-pulses within the pulse period and the pulse is applied can be micro advantages. In this experiment, $In_2O_3$ : $SnO_2$ composition ratio of 9 : 1 wt% target was used, Ar : $O_2$ flow rate ratio is 4.8 to 13.0% of the rate of deposition was carried out at room temperature. Ar 40 sccm and the flow rate of $O_2$ and then fixed 2 ~ 6 sccm was compared against that. The thickness of the thin film deposition is fixed at 60 nm, when the partial pressure of oxygen at 9.1%, the specific resistance value of $4.565{\times}10^{-4}{\Omega}cm$, transmittance 86.6%, mobility $32.29cm^2/Vs$ to obtain the value.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.256-256
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• 2013

기존에 사용되어 오던 DCMS (DC magnetron sputtering)과 HPPMS (high-power pulsed magnetron sputtering)에 비해 MPP를 이용한 magnetron sputtering은 높은 증착률을 가지고 있으며, 증착된 박막의 특성도 우수하다고 알려져 있다. 본 연구에서는 최대 출력 700 V, 12.5 A, 100 kHz)의 사양을 가지는 DC, pulse DC, modulated pulsed DC의 세 종류로 변환이 가능한 Power supply를 제작하여 Cr 박막을 증착하였다. 증착시 혼합기체 Ar/$N_2$를 사용하였으며, 박막의 특성을 sputtering power 종류별로 비교 평가하였다. 실험 결과얻어진 박막을 SEM과 XRD를 이용하여 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.256.2-256.2
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• 2014

최근 고출력 펄스 스퍼터링, HPPMS (high power pulsed magnetron sputtering)을 개선한 기술이 개발되고 있다. High power impulse magnetron sputtering (HIPIMS)이라고도 불려지는 이 기술은 Kouznetsov1) 에 의해 개발되었으며, 짧은 주기 동안 높은 peak power 밀도를 얻을 수 있기 때문에, 스퍼터링시 높은 이온화율을 만들 수 있다. 스퍼터 된 종들의 높은 이온화는 다양한 분야에서 기존 코팅 물질의 특성 개선 및 self-assisted 이온 증착 공정을 통해 우수한 박막을 제조하는데 기여되고 있다. 그러나 HIPIMS는 순간 전력 밀도가 MW수준으로 높아서 고융점, 고열전도도의 물질에만 적용할 수 있다는 단점을 가지고 있다). 최근에 HIPIMS를 대체하기 위해 modulated pulse POWER (MPP)가 개발되었다. 이것은 스퍼터 된 종들의 이온화율을 높일 수 있음과 동시에 여러 가지 물질에 적용할 수 있다고 보고하고 있다. MPP와 HIPIMS와의 차이점은 HIPIMS는 간단한 하나의 초고출력 펄스를 이용하는 반면에, MPP는 펄스 길이 3 ms 안에서 다양하게 조절이 가능하며, 한 전체 펄스 주기 안에서 다중 세트 펄스와 micro 펄스를 자유롭게 조합하여 인가할 수 있다는 장점이 있다. 본 실험에서는 In2O3 : SnO2의 조성비 10:1 wt% target을 사용하였으며, Ar:O2의 유량비는 10:1의 비율로, 기판의 온도를 올려 주지 않는 상태에서 실험을 하였다. Ar 유량을 40 sccm으로 고정시킨 후 O2의 유량을 2~6 sccm에 대하여 비교를 하였다. 박막의 두께를 100 nm로 이하로 하였을 때 비저항은 $7.6{\times}10-4{\Omega}cm$의 값을, 80% 이상의 투과도와 10 cm2/Vs 이상의 mobility를 얻을 수 있었다. 또한 박막 두께 150 nm로 고정, substrate moving에 따른 ITO 박막의 차이를 알아보았다. 비저항의 값은 $5.6{\times}10-4{\Omega}cm$의 값을, 80% 이상의 투과도와 15 cm2/Vs의 값을 얻었다.