DC 스퍼터법과 유도결합 플라즈마 마그네트론 스퍼터법으로 증착된 수퍼하드 TiN 코팅막의 물성 비교연구
TiN은 4족 원소의 천이 금속 질화물로서 열역학 및 화학적으로 안정하며 높은 내산화성과 내마모율 그리고 낮은 확산계수 등의 우수한 물성을 갖고 있기 때문에 금속공구의 내마모 코팅 소재와 반도체소자의 확산 배리어, 식각공정용 하드 마스크, 연료전지의 분리판 소재로서 최근 주목받고 있다
1-4). 이러한 우수한 특성을 갖는 TiN 코팅막은 PVD와 CVD와 같은 다양한 코팅 프로세스로 제작되고 있는데 여러 가지 프로세스 중에서도 마그네트론 스퍼터법은 뛰어난 재현성과 밀착력 뿐만 아니라 높은 성막속도와 낮은 기판온도에서도 코팅이 가능하기 때문에 가장 널리 사용되고 있다. 특히 고품위의 코팅막을 제조하기 위해서는 높은 이온화율과 이온 밀도뿐만 아니라 기판에 입사되는 이온 에너지도 중요한 요소이다. 그러나 종래의 마그네트론 스퍼터법에서 발생되는 플라즈마는 일반적으로 타겟 표면에만 가까이 위치하고 있기 때문에 최종적으로 기판 근처까지 도달하는 이온의 수는 상대적으로 적다. 따라서 스퍼터 시 기판에 도달하는 이온들의 수와 이온 에너지를 향상시켜 치밀한 미세구조와 고경도의 코팅막을 얻을 수 있는 기판 바이어스 전압 인가기술을 동시에 활용하기도 한다.
(출처) 목포대학교 신소재공학과 전성용