Journal of the Korean Vacuum Society (한국진공학회지)

The Korean Vacuum Society (한국진공학회)
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Surface Physical Properties of W-N Nano Thin Films by Nanotribological Analysis

나노트라이볼로지 분석을 이용한 W-N 나노박막의 표면 물성 연구

  • Received : 2011.08.05
  • Accepted : 2011.10.06
  • Published : 2011.11.30
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Abstract

Recently, the size of currently-researched components and devices reduces nano-scale. Thus, it is important and emphasizes the analyses of physical properties in nano scale. Especially, the mechanical properties are not over micro-scale components but nano-scale components with different characteristics that has been reported. However, most analytical methods for currently studying in nano-scale are related to spectroscopy and electronics, affected the limitation of viewing size that these methods give only average information. In this research, the representative nanotribology analyses, nano-indenter study the physical and mechanical properties of W-N thin film for nano region and nano depth within nano-scale that the thickness of W-N diffusion barrier has less than tens of nanometers. The Scanning probe microscopy (SPM) study the surface image. From these results, the hardness of W-N thin film underneath the nano-surface decreased from 57.67 GPa to 9.1 GPa according to the increase of nitrogen gas flow. The elastic modulus of W-N thin film underneath the nano-surface also decreased from 575.53 GPa to 178.1 GPa.

최근 연구 중인 소자들의 크기가 점차 나노 크기를 가짐에 따라서 나노 영역에 대한 물성 분석 연구의 필요성이 대두되고 있다. 특히 나노 크기를 가지는 소자에 대한 기계적 특성은 기존의 마이크로 이상의 소자와는 다른 특성을 보이는 것으로 보고되고 있다. 그러나 이러한 나노 크기에 대한 연구에서 대부분을 차지하는 분광학적, 전기적 방법은 측정 영역 한계와 일정 깊이에 대한 평균적인 정보를 제공하게 된다. 본 연구에서는 나노트라이볼로지 분석의 대표적인 Nano-indenter 분석을 통하여 박막의 수 혹은 수십 나노 미만의 영역과 깊이에 대한 물리적 및 기계적 물성을 연구하였고, Scanning Probe Microscopy를 이용하여 시료 표면 형상을 분석하였으며, 이를 기반으로 수십 나노 이하 두께를 가지는 W-N 확산방지막에 대한 연구를 실시하였다. 연구 결과에 의하면, 박막의 표면 나노강도는 증착 중 질소 유량에 따라서 57.67 GPa에서 9.1 GPa로 급격한 감소가 나타내었고, 또한 탄성계수 역시 575.53 GPa에서 178.1 GPa로 감소되는 것을 확인하였다.

Keywords

References

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