• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 1996년도 재료학회 추계학술발표회
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• pp.60-60
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• 1996

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2005년도 추계학술발표회 및 workshop
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• pp.117-118
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• 2005

• Corrosion Science and Technology
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• 제22권6호
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• pp.393-398
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• 2023

Properties of hafnium nitride (HfN) coatings are affected by deposition conditions, most often by the sputtering technique. Appropriate use of different magnetron sputtering modes allows control of the structural development of the film, thereby enabling adjustment of its properties. This study compared properties of HfN coatings deposited by direct current magnetron sputtering (dcMS), mid-frequency direct current magnetron sputtering (mfMS), and inductively coupled plasma-assisted magnetron sputtering (ICPMS) systems. The microstructure, crystalline, and mechanical properties of these HfN coatings were investigated by field emission electron microscopy, X-ray diffraction, atomic force microscopy, and nanoindentation measurements. HfN coatings deposited using ICPMS showed smooth and highly dense microstructures, whereas those deposited by dcMS showed rough and columnar structures. Crystalline structures of HfN coatings deposited using ICPMS showed a single δ-HfN phase, whereas those deposited using dcMS and mfMS showed a mixed δ-HfN and HfN_0.4 phases. Their performance were increased in the order of dcMS < mfMS < ICPMS, with ICPMS achieving a value of 47.0 GPa, surpassing previously reported results.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.288-289
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• 2011

Indium Tin Oxide (ITO) is a typical highly Transparent Conductive Oxide (TCO) currently used as a transparent electrode material. Most widely used deposition method is the sputtering process for ITO film deposition because it has a high deposition rate, allows accurate control of the film thickness and easy deposition process and high electrical/optical properties. However, to apply high quality ITO thin film in a flexible microelectronic device using a plastic substrate, conventional DC magnetron sputtering (DMS) processed ITO thin film is not suitable because it needs a high temperature thermal annealing process to obtain high optical transmittance and low resistivity, while the generally plastic substrates has low glass transition temperatures. In the room temperature sputtering process, the electrical property degradation of ITO thin film is caused by negative oxygen ions effect. This high energy negative oxygen ions(about over 100eV) can be critical physical bombardment damages against the formation of the ITO thin film, and this damage does not recover in the room temperature process that does not offer thermal annealing. Hence new ITO deposition process that can provide the high electrical/optical properties of the ITO film at room temperature is needed. To solve these limitations we develop the Magnetic Field Shielded Sputtering (MFSS) system. The MFSS is based on DMS and it has the plasma limiter, which compose the permanent magnet array (Fig.1). During the ITO thin film deposition in the MFSS process, the electrons in the plasma are trapped by the magnetic field at the plasma limiters. The plasma limiter, which has a negative potential in the MFSS process, prevents to the damage by negative oxygen ions bombardment, and increases the heat(-) up effect by the Ar ions in the bulk plasma. Fig. 2. shows the electrical properties of the MFSS ITO thin film and DMS ITO thin film at room temperature. With the increase of the sputtering pressure, the resistivity of DMS ITO increases. On the other hand, the resistivity of the MFSS ITO slightly increases and becomes lower than that of the DMS ITO at all sputtering pressures. The lowest resistivity of the DMS ITO is $1.0{\times}10-3{\Omega}{\cdot}cm$ and that of the MFSS ITO is $4.5{\times}10-4{\Omega}{\cdot}cm$. This resistivity difference is caused by the carrier mobility. The carrier mobility of the MFSS ITO is 40 $cm^2/V{\cdot}s$, which is significantly higher than that of the DMS ITO (10 $cm^2/V{\cdot}s$). The low resistivity and high carrier mobility of the MFSS ITO are due to the magnetic field shielded effect. In addition, although not shown in this paper, the roughness of the MFSS ITO thin film is lower than that of the DMS ITO thin film, and TEM, XRD and XPS analysis of the MFSS ITO show the nano-crystalline structure. As a result, the MFSS process can effectively prevent to the high energy negative oxygen ions bombardment and supply activation energies by accelerating Ar ions in the plasma; therefore, high quality ITO can be deposited at room temperature.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.209-209
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• 1999

현재 magnetron sputter는 반도체, LCD 등을 포함하는 microelectronics 산업에서 박막형성을 위한 주요 장비로 널리 쓰이고 있으며, 소자의 고집적화 및 대형화 추세에 따라 그 이용가치는 더욱 증대되고 있다. 본 연구엣는 TFT-LCD용 Color Filter 제조시 ITO박막형성을 위해 사용하는 magnetron sputter 내부의 플라즈마 분포 및 ion kinetic energy에 대한 해석을 실시하였으며, ITO target의 erosion 형상의 원인을 실험결과와 비교하였다. Magnetron sputtering은 target에 가해지는 bias 전압(DC 혹은 RF)에 의해 target과 shield 혹은 target과 substrate 사이에서 생성될 수 잇는 플라즈마를 target 및 부분에 붙어있는 영구자석을 이용하여 target 근처에 집중시키고, target 표면과 플라즈마 사이의 전위차에 의해 가속된 이온들이 target 표면과 충돌하여 이차 전자방출을 일으킴과 동시에 target 표면에서 sputtering을 일으키고, 이들 sputtered 된 중성의 atom 들이 substrate로 날아가 박막을 형성하는 원리로 작동된다. 이때 target에서 방출되는 이차전자들은 영구자석에 의한 자기장 효과에 의해 target 근처에 갇히게 되어 중성 기체분자들과 이온화반응을 통해 플라즈마를 유지하고 그 밀도를 높혀주는 역할을 담당하게 된다. 즉 낮은 압력 및 bias 전압에서도 플라즈마 밀도를 높일수 있고 sputtering 공정이 가능한 장점을 가지고 있다. Magnetron sputtering 현상에 대한 시뮬레이션은 크게 magnetron discharge와 sputtering에 대한 해석 두가지로 나누어 볼 수 있는데, sputtering 현상 자체를 수치묘사할 수 있는 정량적인 모델은 아직까지 명확하게 정립되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 magnetron plasma 자체에 대한 수치해석에 주안점을 두고 아울러 bulk plasma 영역에서 target으로 입사하는 이온들의 입사에너지 및 입사각도 등을 Monte Carlo 방법으로 추적하여 sputtering 현상을 유추해보았다. Sputtering 현상을 살펴보기 위해 magnetron sputter 내 플라즈마 밀도, 전자온도, 특히 target 및 substrate를 충돌하는 이온의 입사에너지 및 입사각 분포등을 계산하는데 hybrid 방법으로 시뮬레이션을 하였다. 즉 ion과 bulk electron에 대해서는 fluid 방식으로 접근하고, 이차전자 운동과 그로 인한 반응관계 및 target으로 입사하는 이온의 에너지와 입사각 분포는 Monte-Carlo 방법으로 처리하였다. 정지기장해석의 경우 상용 S/W인 Vector Fields를 사용하였다. 이를 통해 sputter 내 플라즈마 특성, target으로 입사하는 이온에너지 및 각 분포, 이들이 target erosion 형상에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 이들 결과로부터 간단한 sputtering 모델을 사용하여 target으로부터 sputter된 입자들이 substrate에 부착되는 현상을 Monte-Carlo 방법으로 추적하여 성막특성도 살펴보았다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.74-75
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• 2007

We report on the characteristics of organic light-emitting diodes with Al cathode deposited by specially designed twin target sputter(TTS) system. It was found that the Al cathode films grown by TTS system were amorphous structure with nanocrystallines due to low substrate temperature during sputtering process. Effective confinement of high-density plasma between two Al targets lead to low temperature sputtering process on organic layer. Moreover, organic light-emitting diodes with Al cathode deposited by TTS system exhibited low leakage current density of $4{\times}10^{-6}\;mA/cm2$ at -6 V indicating plasma damage due to bombardment of energetic particles such as ions and $\gamma$-electrons was effectively restricted in the ITS system. Sputtering method using ITS system is expected to be applied in organic electronics and flexible displays due to its low temperature and plasma damage free deposition process.

• Corrosion Science and Technology
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• 제20권3호
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• pp.112-117
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• 2021

Inductively coupled plasma magnetron sputtering (ICPMS) has the advantage of being able to dramatically improve coating properties by increasing the plasma ionization rate and the ion bombardment effect during deposition. Thus, this paper presents the comparative results of CrN films deposited by direct current magnetron sputtering (dcMS) and ICPMS systems. The structure, microstructure, and mechanical and corrosive properties of the CrN coatings were investigated by X-ray diffractometry, scanning electron microscopy, nanoindentation, and corrosion-resistance measurements. The as-deposited CrN films by ICPMS grew preferentially on a 200 plane compared to dcMS on a 111 plane. As a result, the films deposited by ICPMS had a very compact microstructure with high hardness. The nanoindentation hardness reached 19.8 GPa, and 13.5 GPa by dcMS. The corrosion current density of CrN film prepared by ICPMS was about 9.8 × 10^-6 mA/cm², which was 1/470 of 4.6 × 10^-3 mA/cm², the corrosion current density of CrN film prepared by dcMS.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제1권1호
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• pp.110-113
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• 2006

A high rate deposition sputtering process of magnesium oxide thin film in oxide mode has been developed using a 20 kW unipolar pulsed power supply. The power supply was operated at a maximum constant voltage of 500 V and a constant current of 40 A. The pulse repetition rate and the duty were changed in the ranges of $10\sim50$ kHz and $10\sim60%$, respectively. The deposition rate increased with rising incident power to the target. Maximum incident power to the magnesium target was obtained by the control of frequency, duty and current. The deposition rate of a moving state was 9 nm m/min at the average power of 1.5 kW. This result shows higher deposition rate than any other previous work involving reactive sputtering in oxide mode. The thickness uniformities over the entire substrate area of $982mm{\times}563mm$ were observed at the processing pressure of $2.8\sim9.5$ mTorr. The thickness distribution was improved at lower pressure. This technique is proposed for application to a high through-put sputtering system for plasma display panels.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 1999년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.685-687
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• 1999

We prepared ZnO thin film with Facing Targets Sputtering system that can deposit thin film in plasma-free situation and change the deposition condition in wide range. And prepared thin films c-axis orientation and grain size were analyzed by XRD(x-ray dffractometer). In the results, we suggest that FTS system is very suitable to preparing high quality ZnO thin film with good c-axis orientation.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.6-6
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• 2010

Indium Tin Oxide (ITO)를 포함한 Transparent Conduction Oxide (TCO)는 LCD, OLED와 같은 Display, 그리고 Solar Cell 등 광신호와 전기신호간 변환이 필요한 모든 Device에 반드시 필요한 핵심 물질로, 특히 고특성 Display의 투명전극에서 요청되는 95% 이상의 투과도와 $15\;{\Omega}/{\square}$ 이하의 면저항 특성을 동시에 만족할 수 있는 기술은 현재까지 Plasma Sputtering 공정으로 $160^{\circ}C$ 이상에서 증착된 ITO 박막이 유일하다. 그러나, 최근 차세대 기술로서 Plastic Film을 기반으로 하는 Flexible Display 및 Flexible Solar Cell 구현에 대한 요구가 급증하면서, Plastic Film 기판위에 Plasma Damage이 없이 상온에 가까운 저온 ($100^{\circ}C$ 이하)에서 특성이 우수한 ITO 투명전극을 형성 할 수 있는 기술의 확보가 중요한 현안이 되고 있다. 지난 10년 동안 $100^{\circ}C$이하 저온에서 고특성의 ITO 또는 TCO 박막을 얻기위한 다양한 연구와 구체적인 공정이 활발히 연구되어 왔으나, ITO의 결정화 온도 (통상 $150{\sim}180^{\circ}C$)이하에서 증착된 ITO박막은 비정질 상태의 물성적 특성을 보여 원하는 전기적, 광학적 특성확보가 어려웠다. 본 논문에선 기본적으로 절연체 특성을 가져야 하는 산화물인 TCO가 반도체 또는 도체의 물리적 특성을 보여주는 기본원리의 고찰을 토대로, 재료학적 특성상 Crystalline 구조를 보여야 하는 ITO (Complex Cubic Bixbyte Structure)가 Plasma Sputtering 공정으로 저온에서 증착될 때 비정질 구조를 갖게 되는 원인을 규명하고, 이를 바탕으로 저온에서 증착된 ITO가 Crystalline 구조를 유지 할 수 있게 하고, Stress Control에 유리한 Nano-Crystalline 박막을 형성하면서 Crystallinity를 임의로 조절 할 수 있는 새로운 기술인 Magnetic Field Shielding Sputtering (MFSS) 공정과 최근 성과를 소개한다. 한편, 또 다른 새로운 저온 TCO 박막형성 기술로서, 유기반도체와 같은 Process Damage에 매우 취약한 유기물 위에 Plasma Damage 없이 TCO 박막을 직접 형성할 수 있는 Neutral Beam Assisted Sputtering (NBAS) 기술의 원리를 설명하고, 본 공정을 적용한 Top Emission OLED 소자의 결과를 소개한다. 또한, 고온공정이 수반되는 Solar Cell용 투명전극의 경우, 통상의 TCO박막이 고온공정을 거치면서 전기적 특성이 열화되는 원인을 규명하고, 이에 대한 근본적 해결 방법으로 ITO 박막의 Dopant인 Tin (Sn) 원자의 활성화를 증가시킨 Inductively Coupled Plasma Assisted DC Magnetron Sputtering (ICPDMS)의 원리와 박막의 물성적 특성과 내열 특성을 소개한다.