• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.14 no.4
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• pp.245-251
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• 2005

A high performance dual rocking magnet sputtering gun has been developed. The rocking magnet sputtering gun introduces full-face erosion by rapidly rocking the magnet in the region where the high plasma density is maintained. The newly developed dual rocking magnet sputtering gun whose target utilization was 77 percent achieved high performance in quality in the view of target utilization and target life-time comparing to the existing magnetron sputtering gun. The PIC-MCC target erosion simulation has been performed simultaneously. Comparing experimental target erosion profiles with simulated target erosion profiles, the simulation could estimate the tendency of the target erosion profiles but could not estimate an exact target erosion profile. If the simulation were improved more precisely, the cost reduction for the development of the multiple rocking magnet sputtering gun would be expected.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.49 no.5
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• pp.448-453
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• 2012

Nitrogen-incorporated $SnO_2$ thin films were deposited by rf magnetron sputtering. Comparative structural, electrical and optical studies of thin films deposited by sputtering of the Sn metallic target and sputtering of the $SnO_2$ ceramic target were conducted. The $SnO_2$ thin films deposited by sputtering of the Sn metallic target had a higher electrical conductivity due to a higher carrier concentration than those by sputtering of the $SnO_2$ ceramic target. Structurally the $SnO_2$ thin films deposited by sputtering of the $SnO_2$ ceramic target had a better crystallinity and a larger grain size. This study confirmed that there were distinct and clear differences in electrical, structural, and optical characteristics between $SnO_2$ thin films deposited by reactive sputtering of the Sn metallic target and by direct sputtering of the $SnO_2$ ceramic target.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.454-454
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• 2012

Magnetron sputtering에서, 영구자석의 자속은 target 표면 가까이에 전자를 구속한다. 구속된 전자는 Ar중성기체와 충돌하여 Ar이온을 발생시킬 수 있으므로, target 근처에서의 플라즈마 밀도를 높여, 자석이 없을 때보다 낮은 압력 또는 낮은 전압에서 방전할 수 있다. 구속 전자가 밀집된 공간에서 sputtering 현상이 주로 발생하기 때문에, planar target을 사용할 경우에는 target이 불균일하게 식각되어 target의 사용효율이 좋지 못하다. 이에 대한 한 가지 대안은 target을 원통형으로 만들어 회전시키는 것이다. Cylindrical target 의 내부에 위치한 영구자석은 고정시키고, target만을 회전시키면 비교적 균일하게 식각되므로 target의 사용효율을 높일 수 있다. 본 연구에서는 기존의 planar target에 대한 Particle-In-Cell Simulation을 Cylindrical target 에 적용시키기 위한 방법을 알아본다. 또한, 개발된 Simulator를 이용하여, Sputtering 조건의 변화에 대한 I-V curve의 변화를 살펴본다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.5 no.1
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• pp.11-14
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• 2004

An rf triode magnetron sputtering system is designed and installed its construction in vacuum chamber. In order to calibrate the rf triode magnetron sputtering for thin films deposition processes, the effects of different glow discharge conditions were investigated in terms of the deposition rate measurements. The basic parameters for calibrating experiment in this sputtering system are rf power input, gas pressure, plasma current, and target-to-substrate distance. Because a knowledge of the deposition rate is necessary to control film thickness and to evaluate optimal conditions which are an important consideration in preparing better thin films, the deposition rates of copper as a testing material under the various sputtering conditions are investigated. Furthermore, a triode sputtering system designed in our team is simulated by the SIMION program. As a result, it is sure that the simulation of electron trajectories in the sputtering system is confined directly above the target surface by the force of E${\times}$B field. Finally, some teats with the above 4 different sputtering conditions demonstrate that the deposition rate of rf triode magnetron sputtering is relatively higher than that of the conventional sputtering system. This means that the higher deposition rate is probably caused by a high ion density in the triode and magnetron system. The erosion area of target surface bombarded by Ar ion is sputtered widely on the whole target except on both magnet sides. Therefore, the designed rf triode magnetron sputtering is a powerful deposition system.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.18 no.1
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• pp.1-4
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• 2019

Reactive sputtering is widely used because of its high deposition rate and high step coverage. The deposition layer is often affected by target poisoning because the target conditions are changed, as well, by reactive gases during the initial stage of sputtering process. The reactive gas affects the deposition rate and process stability (target poisoning), and it also leads unintended oxide interlayer formation. Although the target poisoning mechanism has been well known, little attention has been paid on understanding the interlayer formation during the reactive sputtering. In this research, we studied the interlayer formation during the reactive sputtering. A DC magnetron sputtering process is carried out to deposit an aluminum oxide film on a silicon wafer. From the real-time process monitoring and material analysis, the target poisoning phenomena changes the reactive gas balance at the initial stage, and affects the interlayer formation during the reactive sputtering process.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.300-300
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• 2010

Ceramic capacitor의 에너지내량을 향상시켜 제품의 신뢰성을 높이고자 RF Sputtering을 이용하여 외부전극을 형성하였다. 본 연구에서는 Target의 종류, 증착 시간 및 열처리 유/무에 따른 Ceramic capacitor의 전기적 특성 및 미세구조를 분석하여 최적조건을 확립하였으며, 최적 증착 조건으로 제작한 Ceramic capacitor의 에너지내량을 측정하였다. Target은 Ni target과 Cu target을 사용하였으며, Sputtering 시간은 10, 30, 60분으로 하였다. Sputtering 시간에 따른 Ceramic capacitor의 용량 특성과 손실은 큰 차이가 없었지만, Wire 연결시 Sputtering 시간에 따라 납땜성의 차이가 나타났으며, 증착 시간과 열처리 유/무에 따른 에너지내량의 변화를 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.179.1-179.1
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• 2013

Cylindrical Rotating Magnetron Sputtering Cathode (이하 Rotary Cathode)는 기존에 사용 되던 rectangular type 보다 Target 사용 효율이 높다는 큰 이점을 가지고 있다. 높은 Target 사용 효율은 비용 절감 효과와 직접적으로 관련 된다. 이번 연구는 3D Plasma simulation(PIC-MCC)을 통한 Target 사용 효율 80% 이상의 Rotary Cathode 개발을 목적으로 한다. Plasma simulation에 External Magnetic fields를 접목하여 Electron의 이동 궤적을 제어하였고, 생성된 Ion (Ar+)의 밀도 및 속도로 Plasma의 안정성과 Erosion 계산 구간을 선정 하였다. Target Erosion Profile은 Sputtering yield Data와 Target에 충돌한 Ion 정보를 사용하여 산출 하였으며, Sputtered Particles의 Deposition Profile은 계산된 Target Erosion Profile과 The cosine law of emission을 이용하여 계산 하였다. 실험 조건은 Plasma simulation의 초기조건 바탕으로 하여 2G size의 ITO Target을 대상으로 실험 하였다. 비 Erosion 영역 최소화하기 위해 Magnet Length를 변경하여 제작 적용 하였다. Simulation 계산 시간의 제약으로 인하여 simulation에서 생성된 최대 이온 밀도는 일반적으로 알려진 값 보다 적게 계산 되었지만, Simulation으로 예측한 Erosion Profile 및 Deposition Profile은 실험 값과 유사한 형태를 나타났으며, 실험 결과는 Target 사용 효율 80%이상의 결과를 보였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.19 no.1
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• pp.45-51
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• 2010

We measured the temperature of target surface inducing by various physical phenomenon on magnetron sputtering target and confirmed the possibilities if the temperature distribution could affect plasma and deposited thin film. The target of magnetron sputtering has two types: round type and rectangular type. In a rectangular target, the concentrated discharge area by corner effect by magnetic field and non-uniform erosion of target are generated. And we found the generation of non-uniform temperature distribution on the target surface from this. This area was $10{\sim}20^{\circ}C$ higher than non-sputtering area. And if particles are generated during sputtering process, they were $20^{\circ}C$ higher than the area where is higher than non-sputtering area. These effects result in non-uniformity of thin films, crack of ceramic target, and shortening target life by non-uniform erosion.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.38 no.5
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• pp.179-182
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• 2005

Indium Tin Oxide (ITO) thin films were deposited from various target densities ($98.7\%\~99.6\%$) using RF magnetron sputtering. Effect of the sputtering target densities on the structural, electrical and optical properties of deposited ITO thin films was investigated. The preferable (400) crystalline orientation peak was observed on the films deposited from > $99.0\%$ target density. Higher target density produced films with higher roughness but lower resistivity. All of the deposited films showed optical transmittance more than $85\%$ in the visible wavelength region. It is necessary to use the highest target density for sputtering deposition of ITO thin films.