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박막 제조 기술은 과학 기술의 기초가 되는 분야로박막을 제조하기 위한 다양한 연구들이 보고되고 있다. 박막 제조 공정은 표면 개질과 함께 표면처리 기술의 한 분야이며, 진공 증착으로 알려진 물리 증착법과 화학 증착법은 산업적으로 폭넓게 이용되는 박막제조 기술 중의 하나이다. 박막의 재료 특성에 따라기판, 증착 장비 및 공정 변수에 따라 서로 다른 미세구조와 특성이 발생하여 기계 및 전기적 특성에 영향을 받게 된다. 본 연구에서는 DC 마그네트론 스퍼터링의 공정 변수인 DC 출력과 Ar 분압에 따른 Ti 박막을 증착하여, LIBS 시스템을 이용하여 박막 내부의건전성 및 미세 구조를 분석하였다. 선행 연구를 통해이온 및 원자 신호 비율을 이용하여 미세 구조를 검증하였고, 공정 조건에 따른 미세 형상을 관찰하였다. 박막 내 불순물의 영향으로 저 출력 조건에서는 기공이 발생하였으며, 출력이 높아질수록 결정립이 성장되어, 결정립이 안정화가 되었다. Ar 분압이 증가하면서결정립 크기가 증가하였고, 15 mTorr 에서 우수한 기계적 특성을 확인하였다. 또한 박막의 응력 상태 및기계적 특성은 공정 변수에 의해 결정되는 것을 확인하였다. 이에 대한 연구 결과를 통해 비접촉 기법의적용 가능성을 확보하고자 한다.
The technique of producing thin film process a crucial role in modern science and technology as well as in industrial purposes. Numerous research have been made to get thin film through surface treatment of materials. PVD(physical vapor deposition) and CVD (chemical vapor deposition) are two of the most popular deposition techniques used in the scientific study and industrial use. The properties of thin films had a different growth behavior depending on process parameters, which is affected by the microstructure of thin films and determined the mechanical and electrical properties. In this work, Ti thin films was prepared by the DC magnetron sputtering on Si and substrate under different process parameters such as DC power and Ar partial pressure. The microstructure of deposited films was analysed by the LIBS(laser induced breakdown spectroscopy). The ratio of ionic to atomic spectrum peaks were related to its microstructure. The laser was irradiated to generate a plasma and the spectrum peaks of the components of the specimen were analyzed. The Ti films under DC power conditions showed lower the crystal grain than Ar partial pressure. These results were explained from the impurity by inducing negative oxygen. The material property were observed in microstructure under all conditions. But the higher microstructure on Ar partial pressure conditions decreased from 6 mTorr to 15 mTorr, and then increased after 15 mTorr. Therefore, we confirmed that the process parameter effected on the microstructure and resulted in the properties on Ti thin film. This result, the method could be used as a non-contact measurement of microstructure and mechanical properties.
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PVD, Thin film, Laser-induced breakdown spectroscopy, Spectrum peak, Microstructur
PVD, Thin film, Laser-induced breakdown spectroscopy, Spectrum peak, Microstructure
