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이온빔 보조 증착에 의한 TiN 박막의 특성
Characteristics of TiN Films by ion Beam Assisted Deposition 원문보기

한국안광학회지 = Journal of Korean Ophthalmic Optics Society, v.9 no.1 = no.16, 2004년, pp.161 - 166  

김상현 (성균관대학교 물리학과) ,  김대현 (동남보건대학교 안경광학과)

초록
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본 연구에서는 이온빔 증착방법을 사용하여 스테인레스 스틸 기판 위에 TiN 박막을 성장하였다. $10^{-5}$ Torr의 질소 분위기에서 아르곤 가스를 보조 이온빔으로 사용하여 TiN 박막을 성장하였다. TiN 박막의 화학 조성, 색상, 밀착력 등을 En의(원자당 이용에너지) 변화에 따라서 측정하였다. En이 증가 할 때 질소와 Ti의 비율은 선형적으로 변화 하였고, 높은 En의 경우에는 질소와 Ti의 비율은 1.2를 가지며 포화되었다. 밝은 금색은 En이 어떤 임계값(Ecn)에 도달 하였을 때 얻어졌다. 이때의 질소와 Ti의 비율은 0.9 이다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this research, TiN films has been grown to the stainless steel substrate by ion beam assisted deposition. TiN film was grown to the nitrogen atmosphere of around $10^{-15}$ Torr with Arion bombardment. The chemical composition, color and adhesion of TiN films were examined as a variati...

주제어

#보조 이온빔   #박막  

AI 본문요약
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제안 방법

  • 기판은 회전이 가능하고 전압을 인가 할 수 있으며, 기판의 글로우 방전 청정을 할 수 있도록 최대 5KV 까지 절연되어 있다. 기판 흘더 위에는 가열기가 설치되어 있어서 기판에 적절한 온도를 유지 할 수 있으며, 증착 중인 박막의 두께를 측정 할 있는 박막두께 모니터가 장착되어 있으며 박막 제조 후 Q-step으로 두께를 측정한 다음 그 두께를 보정하였고, faraday cup을 설치하여 성장 중인 박막에 도달하는 이온전류를 측정하였다. 보조증착 이온빔은 2-grid kaufman 형태의 RF 방전형 이온빔으로 100-1000eV, 15-75A/cm2의 영역에서 이온을 실험 조건에 따라 조사가 가능하게 하였다.
  • 기판은 스테인레스 스틸을 사용하였다. 기판의 청정도에 따라서 박막의 밀착성이 크게 의존하므로I이, 기판 표면에 있는 불순물을 제거하기 위하여 전처리 과정(알코올, 아세톤, 초음가세척)과 아르곤(Argo】】)가스를 이용한 스퍼 더링(sputtering)방법을 사용하여 표면을 깨끗이 처리하였다.
  • 기판 흘더 위에는 가열기가 설치되어 있어서 기판에 적절한 온도를 유지 할 수 있으며, 증착 중인 박막의 두께를 측정 할 있는 박막두께 모니터가 장착되어 있으며 박막 제조 후 Q-step으로 두께를 측정한 다음 그 두께를 보정하였고, faraday cup을 설치하여 성장 중인 박막에 도달하는 이온전류를 측정하였다. 보조증착 이온빔은 2-grid kaufman 형태의 RF 방전형 이온빔으로 100-1000eV, 15-75A/cm2의 영역에서 이온을 실험 조건에 따라 조사가 가능하게 하였다. 기판은 스테인레스 스틸을 사용하였다.
  • 본 실험에서는 Ar이온을 이온빔 보조증착 가스로 사용하여 TiN 박막을 제조하여 그 특성들을 분석하였다
  • 99%의 것을 사용하였고, 전자빔의 전력은 8KV, 80mA로 하였고, 질소를 진공용기에 8x10* Torr 분위기로 만들었다. 증착률은 1-4 A/s로 변화 시켜가면서 동시에 아르곤 이온빔을 기판에 조사하여 TiN 박막을 성장하였다. 아르곤 에너지는 100-700eV로 조절하였고, 기판의 온도는 0-30bC, 증착 두께는 3000A으로 고정하였으며 질소의 유량은 1 ~ 4 seem의 범위에서 조절하였다.

대상 데이터

  • TiN 박박은 전자빔과 이온빔 보조 증착원올 이용하여 제조하였다. 증착에 사용돤 Ti는 99.
  • 보조증착 이온빔은 2-grid kaufman 형태의 RF 방전형 이온빔으로 100-1000eV, 15-75A/cm2의 영역에서 이온을 실험 조건에 따라 조사가 가능하게 하였다. 기판은 스테인레스 스틸을 사용하였다. 기판의 청정도에 따라서 박막의 밀착성이 크게 의존하므로I이, 기판 표면에 있는 불순물을 제거하기 위하여 전처리 과정(알코올, 아세톤, 초음가세척)과 아르곤(Argo】】)가스를 이용한 스퍼 더링(sputtering)방법을 사용하여 표면을 깨끗이 처리하였다.
  • 실험에 사용된 이온빔 보조 증착장비의 개략도는 그림 1과 같다, 초고진공 배기 시스템과 진공용기로 이루어져 있으며 기본 진공은 10“ Ton■의 초고진공이다 증발원은 저항 가열원, 전자빔 가열원, 스퍼터 증발원 및 성장 중인 박막 표면올 조사 할 수 있는 RF 방전형 이온원 빔과 스퍼터奇용 이온원 빔으로 구성되어 있다. 기판은 회전이 가능하고 전압을 인가 할 수 있으며, 기판의 글로우 방전 청정을 할 수 있도록 최대 5KV 까지 절연되어 있다.
  • 제조하였다. 증착에 사용돤 Ti는 99.99%의 것을 사용하였고, 전자빔의 전력은 8KV, 80mA로 하였고, 질소를 진공용기에 8x10* Torr 분위기로 만들었다. 증착률은 1-4 A/s로 변화 시켜가면서 동시에 아르곤 이온빔을 기판에 조사하여 TiN 박막을 성장하였다.

이론/모형

  • En값을 기본변수로 하여 Ar-IBAD 방법으로 TiN 박막을 제조하였다. 이때 Ar-IBAD 방법으로 TiN 박막으로 제조 하였올 경우에 En값이 중가함에 따라 산소의 혼입이 급격히 감소하여 이상에서는 약 1% 미만의 양이 얻어졌으며, yellowness와 redness, bri아itness 또한 590 eV/atom까지 증가하다가 포화되는 양상을 나타내었다.
  • 아르곤 에너지는 100-700eV로 조절하였고, 기판의 온도는 0-30bC, 증착 두께는 3000A으로 고정하였으며 질소의 유량은 1 ~ 4 seem의 범위에서 조절하였다. 제조된 TiN 박막의 화학적 성분과 조성비는 AES(auger electron spectroscopy)를 사용하였고, 색상분석은 색차계(color difference meter), 박막 밀착성은 스크레치 평가방법(scratch test)을 사용하였다.
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