표면개질층의 기계적 특성 평가-TiN막의 나노인덴텐테이션 경도측정(Mechanical Property Evaluation of Surface Modification Layer : with a Focus on Nanoindentation Hardness of TiN Film)

전문가 제언

□ 최근 반도체, 전자통신, 첨단소재 분야에서 박막 소재 및 TiN 박막 표면개질층 등 극미세 부품과 소재의 물성평가기법에 대한 관심이 증대되고 있는데, 이를 위해 높은 공간분해능과 국소부위에서의 사용의 편리함을 최대로 응용한 나노인덴테이션법이 개발되어 활용되고 있으며,박막의 신뢰성 평가와 반도체 공정에 사용되는 웨이퍼 코팅의 강도와 마멸, 잔류응력 등 극미소 시료의 특성을 평가하는 나노스케일까지 실용화를 위한 프로그램의 개발이 진행되고 있다.

□ 나노인덴테이션법은 표면개질층의 경도뿐만 아니라 압입깊이를 측정한 후 전산처리를 통해 재료의 항복강도와 인장강도, 가공경화지수 등의 기계적 성질을 곧바로 산출할 수 있어 시험편의 채취, 가공, 시험과정을 거치지 않고 간편하게 재료의 물성을 분석할 수 있는 특성을 지니고 있으며, 또한 시험재료의 위치나 크기에 제한을 받지 않고서도 국소부위의 인장물성 평가가 가능하다.

□ 현장에서의 우수한 접근성과 폭이 좁은 용접 열영향부에서의 강도와 잔류응력 등 국소영역의 재료특성을 평가하는 나노인덴테이션법은 미국의 ATC에서 Portable/In-Situ Stress-Strain Microprobe System과 같은 시험장비와 응용프로그램을 개발하여 설비구조물의 인장물성측정과 열화물성조사 및 수명평가 등의 업무에 활용하고 있으며, 우리나라에서도 Frontics에서 연속압입시험기인 AIS 2000(Advanced Ientation System 2000)을 서울대학교와 공동으로 개발하여 상품화시키고 잔류응력 상태의 평가, 연속 나노인덴테이션 시험 등과 연관된 개발업무를 수행 중에 있다.

□ 나노인덴테이션법을 활용하는데 있어서 가장 중요한 것은 나노인덴테이션 시험을 통해 얻는 데이터의 높은 신뢰성과 재현성을 확보하는 것이다. 본고에서 Fukuda 등이 기술한 최적의 TiN 막 두께와 압입하중의 크기, 그리고 나노인덴테이션법의 문제점에 관한 기술 내용은 향후 나노인덴테이션법을 개발하고 활용하는데 매우 유익한 자료로 활용할 수 있다.

저자

Katsumi FUKUDA

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

일반기계

연도

2004

권(호)

39(8)

잡지명

설계공학(D122)

과학기술
표준분류

일반기계

페이지

430~436

분석자

김*태

분석물

• 표면개질층의 기계적 특성 평가.pdf [262,908 byte]

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