| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2017년 봄 (05/17 ~ 05/19, 목포 현대호텔) |
| 권호 | 23권 1호 |
| 발표분야 | G. 나노/박막 재료 분과 |
| 제목 | Control of Cu Film Stress by Pulsed DC Magnetron Sputtering |
| 초록 | 방열(Heat dissipation)은 전자기기의 성능과 수명을 유지하는데 있어서 중요한 문제 중 하나로서 방열 효과를 높이기 위해 다양한 연구 개발이 진행 중이다. 그 중 Cu를 이용한 방열판은 저렴한 가격과 비교적 높은 방열 효율로 인해 가장 많이 사용되고 있는 물질 중에 하나이다. 현재 Cu는 빠른 증착율과 특별한 장치를 요구하지 않는 전기 도금 증착 방법을 사용되고 있으나 이 방식으로 증착된 Cu 방열판의 경우, high power를 사용하는 device에서 Cu와 substrate 사이의 높은 residual stress로 인해 박리나 뒤틀림 현상 등이 발생할 수 있으며, 전자기기의 성능 향상에 따라 high power과 요구되고 있는 device에서 방열판으로서 사용하기에는 개선해야 할 문제점이 있다. 물질의 증착 방법 중 magnetron sputter 증착 방법은 대면적화가 용이하고, 다양한 물질의 증착이 가능한 장점으로 인해 thin film 증착 또는 hard coating 과 같은 공정에 사용되고 있다. 또한 최근 dense한 박막을 얻기 위하여 동일한 증착 조건에서 pulsing power를 이용하는 연구가 발표되었다. 본 연구에서는 pulsed magnetron sputtering 방식을 이용하여 증착된 Cu film 특성 변화를 확인하였다. 다양한 pulsing frequency와 pulsing duty ratio 조건에서, Si substrate 위에 증착된 Cu film과의 residual stress 변화를 측정하였다. Pulse duty ratio가 90% 에서 60%로 감소함에 따라서 Cu film의 residual stress가 6.1 MPa에서 0.7 MPa로 감소하였고, pulsing frequency가 continuous wave mode에서 100 kHz로 증가함에 따라 Cu film의 residual stress가 21.8 MPa에서 1.8 MPa로 감소하였다. 각각의 증착 조건에서 변화하는 plasma의 특성 분석을 위하여 oscilloscope를 이용하여 voltage와 current를 측정하였으며, Plasma Sampling Mass spectrometer 를 이용하여 ion energy의 변화를 측정하였다. 또한 SEM을 통해 각 조건에서 증착된 박막의 grain size의 변화를 확인할 수 있었다. 이를 통해 plasma 특성 변화가 증착된 Cu film에 미치는 영향과 residual stress의 변화에 대한 연관성에 대하여 확인할 수 있었다. |
| 저자 | 이수정1, 김도한1, 김태형1, 김수강1, 이원오1, 김경남2, 염근영1 |
| 소속 | 1성균관대, 2대전대 |
| 키워드 | Magnetron Sputtering; pulse; plasma; stress control; deposition |
