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제안 방법
- Cu/buflfer layer/polyimide시스템에서 buffer layer 제조 시 사용된 산소유량에 따른 접합력의 변화를 규명하기 위해 XPS에의한 폴리이미드 계면의 화합결합 상태가 분석되었다. 접착력 시험 후 buffer layer와 폴리이미드는 경계면에서 분리되고(peeled-off), 분리된 폴리이미드 계면에서의 화학결합 상태가 분석되었다.
- 적용하였다. 그리하여, 산소유량을 변수로 마그네트론 반응성 스퍼터링에 의한 CuO buffer layer 제조, Cu/ buffer layer/polyimide 시스템에서의 접착력의 변화 및 폴리이미드의 계면에서의 화학결합 상태의 변화에 대하여 조사하였고, 또한 열처리 온도에 따른 Cu/buffer layer/polyimide 다층박막 구조의 열적 안정성을 박막의 특성 조사를 통해 연구하였다.
- 증착 시 DC power는 120 W로 제어 하였으며 CuO 박막은 산소의 유량을 1~5 seem으로 변화를 주어 3 A/sec의 증착 속도로 총 500 A 두께로 증착하였으며, Cu 박막은 5 A/sec의 증착속도로 총 2500 A두께로 증착하였다. 또한, 다층박막구조의 열적 안정성을 조사하기 위해 상기의 조건에서 제조된 시료를 진공챔버 안에서 100, 200 및 300℃의 온도로 각각 2시간 열처리를 행한 후 박막의 특성을 조사하였다.
- 반응성 스퍼터링에 의해 제조된 Cu/buffer layer/ polyimide 다층박막을 진공 챔버 안에서 각각 100, 200 및 300℃의 온도에서 2시간 열처리를 한후, AFM, FT- IR, peel strength tester를 통하여 특성을 조사하였다. Fig.
- 본 연구에서는 Cu박막과 폴리이미드 기판사이에 접착력을 향상시키고자 두 소재에 모두 접착력이 좋을 것으로 예상되는 CuO 화합물을 두 소재사이에 buffer layer로서 적용하였다. 그리하여, 산소유량을 변수로 마그네트론 반응성 스퍼터링에 의한 CuO buffer layer 제조, Cu/ buffer layer/polyimide 시스템에서의 접착력의 변화 및 폴리이미드의 계면에서의 화학결합 상태의 변화에 대하여 조사하였고, 또한 열처리 온도에 따른 Cu/buffer layer/polyimide 다층박막 구조의 열적 안정성을 박막의 특성 조사를 통해 연구하였다.
- 여기서 박막의 표면 조도가 열처리 온도의 상승에 따라 다소 감소하고 있는데, 이는 열처리 온도가 상승함에 따라 CU2O가 CuO로 바뀌면서 입자가 미세화되는데서7)그 원인을 찾을 수 있다. 열처리가 폴리이미드의 화학결합 상태에 주는 영향을 조사하기 위해 FT-IR 투과도(transmittance)를 측정하였고, 측정된 투과도로부터 흡수계수를 계산한 후 이를 Fig. 8 에 나타내었다. 흔히 알데히드, 케톤, 에스테르 등과 같은 카보닐 화합물은 공통적으로 존재하는 C=O의 신축진동에 의해 1850-1650 ㎝-1 영역에서 대단히 강한 흡수 피크가 나타난다.
- 이박막과 폴리이미드 사이의 접착력향상을 위해 폴리이미드 표면에 buffer layer로서 CuO박막을 제조하고자 하였고, 이를 위해 Cu의 마그네트론 스퍼터링시 O2/Ar 공정가스의 양을 변화시켜 반응성 스퍼터링법에 의해 buffer layer박막을 제조하였다. 이 결과 CuO는 모든 O2 가스유량에서 생성이 되었으나, 제조된 박막에는 목표로 했던 CuO 성분 외에 CU2O가 상당한 비율로 존재하였고, 3 seem O2 가스유량(O2/Ar=12%)에서 CuO 생성량이 최대값을 나타냈으며, 이때 가장 높은 접착력을 보였다.
- 폴리 이미드 표면에 buffer layer로서 CuO를 500 Å 두께로 증착후 이 위에 2500 Å 두께의 Cu를 증착한 후, 90° peel strength tester에 의한 접착력 측정을 위해 다시 이 시편을 전해도금에 의해 총 8um의 Cu를 도금하였고, 이 시편을 이용하여 접착력을 측정하였고, Fig. 2에 그 결과가 나타나 있다. 여기서 접착력은 산소의 유량이 1 sc㎝(C)2/Ar=4%)일 때 pristine에서의 접착강도 40 gf/㎜보다 훨씬 큰 50 gf/㎜2의 값을 나타냈고, 산소 유량이 2 sc㎝(O2/Ar=8%)으로 증가할 때 55 gf/㎜2 으로 증가하였고, 3 sc㎝(O2/Ai=12%)일때는 56 gf/㎜2 로 최대값을 보인후 산소유량이 4(O2/Ar=16%) 및 5 sc㎝(O2/Ar=20%)으로 증가할 때는 각각 53 및 51 gf/㎜2로 오히려 감소되는 결과를 나타냈다.
- 폴리이미드와 Cu의 접착력 향상을 위해 반응성 스퍼터링에 의해 폴리이미드 표면에 CuO buffer layer를 제조하고자 하였다. 그러나 이러한 CuO buffer layer를 제조하기 위한 반응성 스퍼터링에서는 CuO와 아울러 Cu2O 가 동시에 생성되고7)이 CuO는 CU2O에 비해 폴리이미드와 접착력이 매우 우수하여2)최대의 CuO화합물 생성을 위한 산소유량의 조건을 얻는 것이 필요하다.
- 폴리이미드위에 증착된 copper oxide buffer layer의 두께 및 거시적 결정성장을 조사하기 위하여 고분해능 SEM을 이용하였다. Fig.
- 폴리이미드위에 증착된 박막층의 두께 및 형상은 고분해 능 SEM(LEO-1530FE)과 AFM(Park Scientific Instru- ment사의 Nano scope Illa)을 이용하여 분석되었고, Cu/ buffer layer/polyimide 다층박막의 접착력은 90° peel tester# 사용하여 측정되었다. 또한, 폴리이미드 표면에서의 화학결합 상태는 Mg-Kff X-ray source(1253.
대상 데이터
- 이 폴리이미드 기판 위에 DC 마그레트론 스퍼터링 장치를 이용하여 CuO buffer layer 및 Cu박막을 증착시켰고, 타겟은 직경 5.08㎝(2인치)의 고순도(5N) Cu 타켓을 사용하였다. CuO의 증착은 진공 챔버내의 초기진공을 5×10-6 torr 이하로 하여 기판의 불순물 및 산소를 완전히 제거한 후 또한 접착력 향상을 위해 100℃로 30 분간 유지시킨 후, 최적의 CuO형성을.
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