반응성 스퍼터링에 의한 내열성 (Ta,Si)N 경질 코팅막 개발

초록

XRD 및 AES 분석결과 (Ta,Si)N 막의 주요 상은 TaN이고 N2/Ar=0.4 일 때 안정적인 TaN상을 형성함을 알 수 있었다. SiN은 TaN에 고용되어 (Ta,Si)N을 형성한 것으로 보인다. 또한 SEM 분석을 통해 열처리에 따른 입자크기 변화가 없음을 알 수 있었다. 열처리에 따른 경도변화 역시 뚜렷하지 않았다. 그러나 1000℃에서 열처리한 이후 경도가 크게 증가했다(29.8GPa). 이는 기판으로부터 C가 확산하여 TaC를 형성하면서 고용강화효과를 가져왔기 때문이다. 부착력은 800℃열처리에서 12N이었던 것이 1000℃열처리를 통해 33N으로 증가했다. 이러한 부착력 증가는 Fe이 박막내부로 확산하면서 막과 기판과의 접착력을 증진시켰기 때문인 것으로 보인다. C와 Fe의 확산현상은 XRD와 AES분석을 통해 확인하였다. 열처리에 따른 미세조직과 기계적특성을 평가한 결과 새로운 경질박막으로서 (Ta,Si)N 사용가능성을 확인할 수 있었다. 그러나 막과 기판간의 자세한 계면반응에 대해 추후 연구가 더 필요하다. 열처리를 통한 기계적특성 향상은 기판으로부터 C와 Fe의 확산으로 인한 것이다. 질소유량과 아르곤유량비의 최적조건은 0.4 였다.