나노압입시험을 이용한연질 박막에서의 점착력 평가

Abstract

계면은 이종소재간의 접합 등으로 나타나며, 박막과 모재에 비해 상대적으로 기계적 특성이 취약한 부분이다. 그 중 증착으로 인해 발생하는 박막의 점착력은 박막시스템의 신뢰성을 평가하기 위한 주요 요소 중 하나이다. 그 동안 박막의 점착력을 평가하고자 한 시험법들은 대개 파괴적인 방식을 이용하였다. 그래서 비파괴적인 시험법인 압입시험으로 점착력을 평가하는 기존 모델을 소개하고 이를 기초로 더 발전시킬 방법을 연구하였다. 기존 모델에서는 계면의 점착력으로 인해 상대적으로 연질의 재료의 소성변형역이 구속된다고 보았다. 그래서 박막과 기판의 소성변형역을 각기 구하고, 박막, 기판, 복합물의 경도로 계면인자를 구하였다. 이후 계면인자와 상대적 연질 재료의 경도와의 관계로 점착력을 구할 수 있다. 이렇게 하여 기존 모델에서는 같은 재료로 공정 과정을 다르게 하여 그 점착력을 비교할 수 있었다. 그러나 기판의 소성변형역을 구할 때 박막과의 관계를 고려하지 않았기 때문에 다른 재료끼리 점착력을 비교할 때에는 기존 모델을 사용할 수 없다. 그렇기 때문에 실제 복합물의 압입과정에서 박막 내부에 수압 부분이 생긴다는 연구를 바탕으로 하여, 간접적으로 기판의 소성변형역을 구할 수 있었다. 경질의 기판 위에 서로 다른 연질 박막, 서로 다른 경질 기판 위에 연질 박막을 제작하여 스크래치 테스트와 비교하였다. 그 결과 서로 다른 경질 기판 위에 연질 박막의 점착력을 정성적으로 비교하는 것에 새로 제시한 모델을 쓰는 것이 적합함을 확인할 수 있었다. 같은 재료, 다른 공정을 이용할 때에만 기존 모델로 비교할 수 있었다는 한계에서 벗어나, 연질의 박막을 증착한다면 서로 다른 재료에서도 점착력 비교가 가능하게 되었다는 점에서 모델의 의의를 갖는다.