진공증착에의한 박막제작

본문내용

다.
(SMP: 로터리펌프 배기 속도, SDP: 오일펌프 배기속도, PMP: 배출구압력, PDP: 흡입구압력)
- 박 막(thin film)이란-
기계가공으로 실현 불가능한 두께 um이하의 엷은 막.
수면의 기름 막, 비누 방울이 아롱진 막, 금속 표면의 녹, 함석 ·생철의 아연 막 · 주석 막 등이 이에 속하지만, 이 밖에 여러 가지 금속이나 반도체 또는 절연물 등을 재료로 삼아 금속박막 ·반도체박막 ·절연박막 ·화합물 반도체박막 ·자성(磁性)박막 ·유전체(誘電體)박막 ·집적회로 ·초전도(超電導)박막 등이 진공 증착법(증기 건조법)을 위시하여 전기 도금법, 기체 또는 액체 속의 산화법, 화합물 열분해법, 전자빔 증착법, 레이저빔 증착법 등에 의해 만들어진다. 물질은 박막상태가 되면 물리적 ·화학적 성질이 크게 변한다.
예를 들면, 불에 타지 않는 금속도 박(箔)으로 만들면 타는 경우가 있다. 일반적으로 점성이 커지고 표면장력이 작아지며, 빛의 간섭에 의해 착색현상이 일어난다. 이러한 특성은 각종 이화학 원리의 실험이나 이화학기계 제작에 원용되고 있다.
한편 실용적으로는 광학렌즈의 반사방지막이 유명하며, 전자장치의 초소형화 경향에 힘입어, 초소형 박막 전자회로의 제조 및 전자부품의 박막화가 활발히 추진되고 있다. 이러한 박막화는 ① 소형 · 경량화한다. ② 얇고 표면적이 크기 때문에 열 방산이 좋아져서 큰 전력을 다룰 수 있다. ③ 인덕턴스가 감소하고 고주파 특성이 좋아진다. ④ 얇고 치밀한 보호막으로서 성능이 뛰어나다. ⑤ 자성체 박막은 히스테리시스 반전의 고속화를 가능하게 한다. ⑥ 발광박막같이 고휘도(高輝度)의 것을 만들 수 있다는 등의 이점이 있으며, 재료가 적게 들고 소형의 것을 동시에 대량생산할 수 있다.
4. 실험방법
1. 기판 세척
기판을 증류수, 알코올, 아세톤, 증류수 순으로 2번 세척한 다음 질소가스로 먼지를 제거한다.
2. 밴팅밸브를 열어서 공기를 넣어준 다음 챔버 뚜껑을 열고 기판을 챔버 위에 놓는다. 증착물질을 보드위에 얹고 챔버 뚜껑을 닫고 밴팅밸브를 잠근다.
3. 저진공 과정
냉각수를 틀고 메인 스위치를 켜고 단수 경보기를 켠다. 로터리 스위치와 플러그를 켜고
Foreline 밸브를 위로 올린다. 약 15 ~ 20분 후 가이슬러 게이지가 보라색에서 무색으로 변한 것을 확인하고 Foreline 밸브를 잠근다.
4. 고진공 과정
Diffusion 스위치를 켜고 히터를 15 ~ 20분 정도 가열시킨다. 가열시킨 후 Foreline 밸브를 아래로 내린 후 고진공 밸브를 천천히 돌려준다. 이온화 게이지를 켜서 Degas를 5분 정도 켜두고 필라멘트를 켜서 진공도를 측정한다. 1시간 30분 ~ 2시간 정도 지농시켜서 10 Torr 정도로 만든다.(이 실험에서는 이온화 게이지가 고장이 난 관계로 사용하지는 않고 대신 시간으로만 측정한다.)
5. 증착과정
증착전류와 볼트를 켜고 AL이 다 녹을 때까지 증착전류를 100 ~ 110A 정도 천천히 올려준다. AL이 다 녹으면 5분정도 증착시킨다. 증착이 완료되면 천천히 0A로 다시 낮춘다. 스위치와 게이지를 off한다.
6.작동중지과정
High vacuum 밸브를 잠그고 Diffusion 스위치를 끈다..
히터가 식을 때까지 10분 정도 기다린다.
Foreline 밸브를 잠그고 Rotary 플러그와 스위치를 끈다.
밴팅밸브를 열어 챔버 안에 공기를 넣어준다.
밴팅밸브를 잠그고 챔버 뚜껑을 연다.
증착된 기판을 꺼내고 챔버 뚜껑을 닫는다.
Rotary 스위치와 플러그를 켜고 다시 챔버안을 저 진공상태로 잡아준다.(저진공으로 잡아주지 않으면 다음 실험이 챔버안에 수증기 즉 이슬이 생겨 증착이 잘 안 될 수 있다.)
Rotary 플러그와 스위치를 끄고 Main스위치를 끈다.
냉각수를 잠근다.
5. 실험 결과
(A) (B)
(a)그림은 박막이 완성된 사진입니다. 맨위에 기판은 2번 코팅된 기판인데 오른쪽에 보면 한번 코팅된 곳과 두 번 코팅된 치이가 선명이 나는 것을 확인할 수 있습니다. 그리고 아래 두 기판은 한번 코팅된 것인데..중간에 있는 것은 실험이 잘 된 것이고 맨 아래에 있는 것은 AL을 너무 오래 증착시켜 증착이 될 때 탄 모습입니다. 보통은 은색을 나타나야 정상이지만 너무 오래 증착시켜 타서 약간 금색을 띤 모습입니다.
(b)그림은 한 번 코팅된 것과 두 번 코팅된 것은 확대한 모습입니다. 색과 경계선의 차이를 느낄수 있습니다.
6.검토 및 토의
진공 증착 법으로 박막을 직접 제작함으로써 박막프로세스에 대해 이해를 하였다. 이론을 찾으면서 진공에 대한 완전한 의미와 그 다양성에 대해 알게 되었고 또한 진공의 각 영역마다 사용되는 분야가 다르다는 것을 알게 되었다. 또한 진공을 측정하는 기계가 다양하다는 것을 알게 되었고 무엇보다 가이슬러 게이지와 이온화 게이지에 대해 좀 더 자세히 알게 되어 작동 원리등을 알게 되었다. 비록 이온화 게이지는 고장이 나서 직접 만져 보지는 못했지만, 레포트를 쓰면서 그에 대한 자료를 찾게 되었고 그래서 그 작동 원리를 알게 되었다.
진공을 만드는 펌프 또한 여러 가지인 것을 알았고 그 중 로터리 펌프와 오일 확산 펌프에 대해 자세히 알게 되었고 각 기기에 대한 진공을 만들 수 있는 영역 대와 작동 원리, 사용 방법 등을 알 수 있게 되었고 진공 증착에 대한 장단점을 알게 되었다.
그리고 실험 시 주의 할 점은 먼저 실험에 앞서 실험에 대한 자료를 충분히 찾아야 된다고 생각한다. 메뉴얼만 보고 실험이 된다고 생각되지는 않는다. 왜냐하면 메뉴얼만 본다고 해서 각 기기의 명칭을 몰라서 실험기기에 대한 작동을 잘 하지 못한다고 생각한다. 우리 조도 실험하면서 밴팅밸브가 무엇인지 하나도 알지 못한 상태에서 실험을 하였기 때문에 처음부터 많은 시행착도가 생겼다. 또한 실험 전 각 기기의 유의 사항도 충분히 숙지 해야 될 것으로 생각된다. 우리 조도 증착 시킬시 증착 전류의 미세한 조절이 어려워 기판을 태워먹기도 하였다. 증착 시 미세한 조절이 필요하고 실험 전 각 기기의 사용 방법을 충분히 숙지하여 실험에 임하면 좋은 결과가 있을 거라 생각된다.
7.박막의 응용

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