• 한국진공학회지
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• 제4권2호
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• pp.189-193
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• 1995

$YBa_2Cu_3O_{7-y}$ 박막을 c축 방향으로 성장시키는데 고압 스퍼터링 방법이 저압 스퍼터링 방법에 비해 효과적인 것으로 알려져 있다. 우리는 500mtorr의 고압 스퍼터링 방법을 사용하여 $YBa_2Cu_3O_{7-y}$ 박막을 $\alpha$축으로 성장시키는 연구를 수행하였다. 저압 스퍼터링 방법을 사용할 때보다 낮은 기판온도에 $\alpha$축 방향 성장이 이루어지며, 저압 스퍼터링 성장의 경우와는 달리 산소분압의 크기에 따라 성장 방향이 달라지지 않음을 발견하였다. 성장된 박막은 기대와 달리 매우 낮은 초전도 전이온도와 열등한 구조적 특성표면 특성을 보였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.68-69
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• 2013

금속 씨드 층(seed layer)을 직경 $10{\mu}m$, 깊이 $100{\mu}m$, 고종횡비 10:1 비아에 스퍼터링하였다. 금속 씨드 층의 두께는 스퍼터링 시간, 압력, 및 타겟파워를 변화하여 조절하였다. 금속 씨드층 스퍼터링 후 전기도금에 의해 구리 충전을 시도하였다. 비아의 고종횡비가 증가하면 비아 폭이 좁아져 비아의 하부층과 하단 측면 두께는 비아 상부 측면 두께만큼 충분하지 않아 문제가 될 수 있다. 스퍼터링 조건을 최적화 함으로써 씨드층의 특성을 높이고, 비아 홀 지름의 감소 속도를 줄일 수 있었다. 종래의 스퍼터링 방식을 이용하여 비아 입구의 opening percentage를 약 64%로 하고, 하부 씨드층 두께가 46.7 nm 인 금속 씨드층을 형성할 수 있었다. 이 씨드층 상에 전기도금으로 Cu filling을 성공적으로 할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.254-254
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• 2013

마그네트론 스퍼터링은 그 단순한 구조로 인하여 신뢰성과 확장성이 높은 기술이다, 이로 인해 DLC, ITO 등의 산업 분야에서 많이 사용하는 박막 공정 기술이다. 하지만 인듐과 같은 희토류 금속의 가격이 최근 상승함에 따라 나타난 낮은 타겟 효율성의 문제와 낮은 파워 밀도로 인한 기판의 추가적인 bias 추가에 따른 비용상승, 그리고 reactive 스퍼터링 시 낮은 증착률 등의 문제점들 또한 존재한다. 이러한 단점들을 해결하기 위해 많은 연구들이 이루어 졌으며, 높은 파워 밀도를 위해 High power Impulse Plasma Magnetron Sputtering (HIPIMS) 기술과 타겟 사용률을 높이기 위한 High Target Utilization Sputtering (HITUS) 등의 기술 등이 개발되었다. 본 연구에서는 직류 전원을 사용한 High density Plasma Sputtering System (HIPASS)이라 명하는 고밀도 원거리 플라즈마 소스를 이용한 스퍼터링 이용해 증착한 박막의 특성을 연구 하였다. Hollow cathode discharge에서 발생한 고밀도 플라즈마가 외부 유도 자장 코일에 의하여 타겟 표면까지 도달하게 되며, 스퍼터링 타겟의 고전압 bias에 의해 플라즈마 이온들이 가속이 이루어져 스퍼터링 공정이 이루어 지게 된다. 본 연구의 공정에서 타겟 사용 효율은 최대 90%까지 이며, 원거리 플라즈마 소스에서의 이온으로 스퍼터링을 실시함으로 인해 스퍼터링 전압과 전류의 독립적인 조절이 가능 하다. 본 연구에서 HIPASS을 이용하여 기판에 추가적인 전압 인가 없이 Ti 타겟과 아르곤/질소 혼합가스를 사용하여 TiN 박막을 증착 하였다. TiN의 증착률은 약 44 nm/min였으며, 이 박막의 XRD 분석 결과 TiN (111), (200), (220) 면들이 관찰이 되었다. 높은 스퍼터링 입자 에너지에서 증착 된 TiN 박막에서 우선적으로 나타나는(200)과 (220) 면들이, 본 실험에서는 기판에 추가적인 전압인가 없이도 우선방위 성장을 보였다. 이 박막의 micro-hardness 측정 결과 약 34.7 GPa이며, 이는 UBM 이나 HIPIMS에서 보여주는 결과에 준하거나 그 이상의 수치이다. 이와 같은 결과는 본 연구에서 사용한 HIPASS 증착 공정이 높은 스퍼터링 입자 에너지를 가지기에 고밀도의 TiN 박막이 증착 된 결과로 볼 수 있다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.93-93
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• 2017

고전력 펄스 전원공급장치를 이용한 마그네트론 스퍼터링(high-power impulse magnetron sputtering; HiPIMS)과 직류(direct current; DC) 전원공급장치를 이용한 마그네트론 스퍼터링(DC 스퍼터링)을 이용하여 제조한 티타늄 질화물(titanium nitride; TiN) 박막의 특성을 비교하였다. HiPIMS와 DC 스퍼터링 공정 중에 빗각증착을 적용하여 TiN 박막의 미세구조와 기계적 특성의 변화를 확인하였다. TiN 박막을 코팅하기 위한 기판으로 스테인리스 강판(SUS304)과 초경(cemented carbide; WC-10wt.%Co)을 사용하였다. 기판은 알코올과 아세톤으로 초음파 처리를 실시하여 기판 표면의 불순물을 제거하였다. 기판 청정 후 진공용기 내부의 기판홀더에 기판을 장착하고 $2.0{\times}10^{-5}torr$의 기본 압력까지 진공배기를 실시하였다. 진공 용기의 압력이 기본 압력에 도달하면 아르곤(Ar) 가스를 진공용기 내부로 ${\sim}10^{-2}torr$의 압력으로 주입하고 기판홀더에 라디오 주파수(radio frequency; rf) 전원공급장치를 이용하여 - 800 V의 전압을 인가하여 글로우 방전을 발생시켜 30 분간 기판 표면의 산화막을 제거하는 기판청정을 실시하였다. 기판청정이 완료되면 기본 압력까지 진공배기를 실시하고 Ar과 질소($N_2$)의 혼합 가스를 진공용기 내부로 ${\sim}10^{-3}torr$의 압력으로 주입하여 HiPIMS와 DC 스퍼터링으로 TiN 박막 제조를 실시하였다. 빗각의 크기는 $45^{\circ}$와 $-45^{\circ}$이었다. 제조된 TiN 박막은 주사전자 현미경, 비커스 경도 측정기 그리고 X-선 회절 분석기를 이용하여 특성을 분석하였다. HiPIMS로 제조한 TiN 박막은 기판 전압을 인가하지 않아도 색상이 노란색을 보이지만, DC 스퍼터링으로 제조한 TiN 박막은 기판 전압을 인가하지 않으면 노란색을 보이지 않고 어두운 갈색에 가까운 색을 보였다. TiN 박막의 경도는 HiPIMS로 제조한 TiN 박막이 DC 스퍼터링으로 제조한 TiN 박막보다 높았다. 이러한 TiN 박막의 특성 차이는 DC 스퍼터링과 비교하여 높은 HiPIMS의 이온화율에 의한 결과로 판단된다. 빗각을 적용한 TiN 박막은 미세구조 변화를 보였으며 이러한 미세구조 변화는 TiN 박막의 특성에 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.277-277
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• 2015

칼슘산화물계 열전에너지변환소재의 박막화를 위하여 타겟 제조공정 및 스퍼터링 공정에 대한 연구를 수행하였다. 방전플라즈마 소결(SPS) 공정을 이용하여 상대밀도 97%이상의 스퍼터링 타겟을 제조하였으며, 스퍼터링 공정을 통하여 at.% ${\pm}1.35$ 이하의 균일한 조성을 갖는 칼슘산화물계 열전에너지변환소재의 박막을 제조하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 추계학술대회 논문집 Vol.15
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• pp.548-550
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• 2002

본 장치는 다층막 스퍼터링 증착장치로써 박막을 증착시키는데 용이하게 설계하는 것이 목적이며, 박막두께가 균일하게 증착되고 진공조 내부의 압력을 일정하게 제어가 가능하고 배기시스템은 스퍼터실과 증착실의 진공배기를 공용으로 구조를 설계하여 장치의 스퍼터링 증착조건에 적합하도록 연구실험용으로 설계되어졌다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.165-167
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• 2019

플라즈마 스퍼터링 공정은 반도체, 디스플레이 등 다양한 분야에서 사용되어지고 있는 박막 코팅 공정이다. 플라즈마 스퍼터링 공정의 특성상 안정된 플라즈마를 공급하기 위하여 펄스 전원장치를 요구 하게 된다. 본 논문은 플라즈마 스퍼터링 공정용 DC 전원장치를 통해 안정된 플라즈마를 공급하고 증착 효율을 높이기 위한 연구를 진행한다.

• 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.

• 센서학회지
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• 제9권3호
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• pp.248-255
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• 2000

타겟을 상하 2개 설치한 페닝소스 스퍼터링 장치를 구현하였다. 이 시스템을 이용하여 결정성 질화탄소막을 성장하고 그 물리적 특성을 조사하였다. RBS 측정을 통해 스퍼터링가스 중 Ar의 비율을 감소시키고 질소의 비율을 증가시키면 철의 스퍼터링이 감소되는 것을 알 수 있었다. 성장된 질화탄소막의 결정립 크기는 약 $150{\AA}$에서 $250{\AA}$의 분포를 이루고 있었다. 스퍼터링가스 중 질소의 분압이 증가할수록 증착율 및 성장된 질화탄소막 중 질소량은 증가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.226-227
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• 2011

금속 산화물 계 선택적 투과막을 투명 태양전지 내에 채용함으로서 태양전지의 변환효율을 증가시킬 수 있다. 입사된 빛이 파장에 따라 선택적으로 투과되는 특성을 갖는 선택적 투과막은 가시광선은 투과시키고, 적외선 영역은 광흡수층으로 반사시키는 역할을 한다. 선택적 투과막을 형성하는 방법은 atomic layer deposition (ALD)이 널리 알려져 있고 최근에 기존의 ALD에 비하여 제조원가를 절감할 수 있는 스퍼터 (sputter) 증착을 이용하여 Al 및 Ti 산화물 계선택적 투과막을 형성한 결과가 보고되었다. 본 연구에서는 스퍼터 증착으로 형성된 Al-Ti-O(ATO) 박막의 투과율과 반사율을 UV/vis spectro photometer를 이용하여 측정하고 증착 조건을 조절함으로써 투명 태양전지에 적용하기 적합한 광학적 특성을 나타내는 선택적 투과막을 얻고자 하였다. 스퍼터링 전력을 다르게 하여 Al과 Ti의 조성비를 조절함으로써 ATO 박막의 가시광선 대역 투과율을 높일 수 있음을 확인하였다.