재료실험 리포트 - 박막 증착공정

소개글

재료실험 리포트 - 박막 증착공정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 박막 증착법의 원리에 따른 구분

2. 스퍼터링 방법 종류와 그에 대한 설명 및 비교

3. 박막의 특성평가 방법들의 종류와 그 원리 및 얻게 되는 정보

4. 입혀진 박막의 접착력 평가(ASTM D3359-87방법에 의한)와 접착력 향상의 방법 논의

본문내용

잔류응력을 측정하고자 하는 연구도 진행되고 있다. 즉, 시편에 압축잔류응력이 존재하면 압입에 의한 변형이 구속됨으로써 동일한 하중에 대해 잔류응력이 없는 경우보다 압입깊이가 감소하게 되고 경도값이 증가하게 된다. 또 인장잔류응력이 존재하면 이와는 반대의 양상이 나타나는 원리를 이용하여 잔류응력을 평가한다.
⑦ 박막의 내마모성 측정 - 둥근 구모양의 끝을 가진 핀을 박막이 증착된 기판에 일정한 로드로 누르는 동시에 기판을 회전시키면서 마모, 마찰 특성을 측정한다. 일정 시간동안 마모된 박막의 양을 기록하면서 컴퓨터로 마모율을 계산한다.
⑧ 박막의 전기적 특성 - 박막의 저항을 측정한다. 표면저항은 보통 단위 ohm/sq로 표시된다. 일반적인 선저항은 두개의 probe로 임의의 거리에 대한 저항을 측정하지만, 표면저항의 경우에는 동일한 간격의 4개탐침으로 측정하게 된다. 이때 쓰이는 Probe가 Four point probe이다. 보통 탐침은 1mm간격으로 일렬로 구성된 probe를 사용하며, 4개의 탐침으로 전류와 전압을 이용하여 V/I=ohm(저항값)을 구한 후, 표면저항 단위인 ohm/sq로 계산하기 위해 보정계수(C.F)를 곱해준다. Wafer, LCD, 태양전지, OLED, 신소재박막의 생산과정에서 박막의 전도성을 검사하기 위하여 쓰인다.
4 point probe
4. 입혀진 박막의 접착력 평가(ASTM D3359-87방법에 의한)와 접착력 향상의 방법 논의
① 접착력 평가 결과 - 약 16% 이상의 격자가 떨어져 나갔으므로 ASTM D3359-87 방법에서 2B 등급으로 평가 되었다.
② 접착력 향상의 방법 논의 - 사실 접착력 테스트를 25 에서 7일간 보관한 뒤 실행해야 하는데 박막을 입힌 후 1시간도 채 지나지 않아 테스트를 실시하였으므로 결과가 부정확 할 것으로 생각한다. 7일 후 테스트 하였다면 접착력이 더 좋게 평가되거나 아니면 더 나쁘게 평가 될 수 있다는 말이다.
접착력 평가 결과를 보면 2B등급으로 좋지 않은 접착력을 보여 주었다. 이는 충분히 높은 진공 상태를 만들지 못하여 생긴 결과라고 생각한다. 진공 환경에서 증착하는 이유중 하나는 청정한 분위기에서 박막을 입히기 위함이다. 하지만 이번 실험에서는 장비성능상 충분히 높은 진공 상태를 만들 수 없었고 따라서 챔버내의 이물질들로 인해 접착력이 떨어졌다고 생각한다. 또 증착될 기판의 표면이 처음부터 깨끗하지 못했을 수도 있다. 이는 적절한 이물질 제거 기술로 해결할 수 있을 것이다. 실험장비 저성능 문제나 과정에서의 잘못 등은 더 성능이 좋은 장비와 실험법 숙달로 해결 할 수 있을 것이고 다른 부분에서 접착력을 향상시킬 수 있는 방법에 대해 알아본다.
표면질화, 표면탄화 및 표면산화 등 증착 전처리를 한후 피막을 증착하는 복합코팅(duplex coating)방식이 현재 물리증착 및 화학증착법에서 접착력 향상을 위해 널리 쓰이고 있다,
그리고 접착력이 우수한 중간층을 이용하는 방법이 있다. 연성물질을 중간층으로 형성시키는 경우에는 화학적 게터링 효과 및 기계적인 완충 효과에 의해 접착력이 증가한다고 보고되고 있다. 즉, 티타늄 또는 니켈 층과 같이 순수한 금속 중간층이 기판과 화학적으로 반응하여 약한 산화물 층을 분해 시켜 주거나(화학적 게터링 효과), 화합물에 비해 상대적으로 연성이 뛰어난 금속 중간층이 기판과 박막간의 응력을 완화시키는 완충작용의 역할을 하여 접착력을 향상시켜 준다.
또 박막을 증착하면서 잔류 응력이 생길 수 있는데 열처리나 기타 방법들을 이용하여 이를 해소시켜 주면 접착력이 향상될 것이다. 그리고
마지막으로 기판에 미세하게 흡집을 내어 마치 음식재료에 칼집을 내어 양념이 잘 베이게 하는 것처럼 접착력을 향상 시킬 수 있지 않을까 생각해 보았다. 하지만 흠집으로 인해 박막의 두께가 일정치 않아 질 수 있다는 문제가 있다. 흠집이 있는 부분의 기판 두께가 그렇지 않은 부분에서 보다 얇을 것이기 때문이다. 균일한 두께의 박막을 얻기는 힘들 것이다.
5. 참조
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Sputtering
2. http://www.iktm.com/
3. http://www.pvd-coatings.co.uk
4. http://www.msi-pse.com/magnetron_sputtering.htm
5. 유도결합 플라즈마 화학 기상 증착법을 이용한 TiB₂박막의 저온 증착 및 접착력 향상 기술에 관한 연구 이승훈, 서울대학교 대학원, 2006.

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