• 한국재료학회지
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• 제11권7호
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• pp.580-584
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• 2001

Ti과 Si의 비가 서로 다른 종류의 타 을 $Ar/N_2$의 혼합기체를 사용하여 rf magnetron sputtering방법으로 증착된 Ti-Si-N박막의 증착특성에 대해 연구하였다. Ti-Si-N박막의 조성과 증착률은 각 타 Ti/Si의 비율과 증착시의 질소기체의 유량에 따라 크게 변하였다. 이것은 Ti과 Si의 nitriding 정도의 차이로 인한 서로 다른 sputter yield에 의한 것으로 나타났다. Si이 비교적 적게 포함된 Ti-Si-N박막은 증착시부터 박막내 TiN의 결정화가 일어났으며, 낮은 비저항을 나타내었다. N의 함량의 증가는 박막의 밀도와 압축응력을 증가시켜 Ti-Si-N박막의 확산방지 능력에 큰 영향을 미치는 인자로 나타났다. 본 연구에서 $N_2$의 유략과 타 의 Ti/Si비율을 조절함으로써 효율적인 확산방지막인 Ti-Si-N 박막의 공정조건을 확립할 수 있었다. 박막의 공정조건을 확립할 수 있었다.

• 한국표면공학회지
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• 제34권5호
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• pp.414-420
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• 2001

A 30-kV plasma immersion ion implantation setup (P $I^3$) has been equipped with a self-developed 6'-magnetron to perform hard coatings with enhanced adhesion by P $I^3$D(P $I^3$ assisted deposition) process. Using ICP source with immersed Ti antenna and reactive magnetron sputtering of Ti target in $N_2$/Ar ambient gas mixture, the TiN films were prepared on Si substrates at different pulse bias and ion-to-atom arrival ratio ( $J_{i}$ $J_{Me}$ ). Prior to TiN film formation the nitrogen implantation was performed followed by deposition of Ti buffer layer under A $r^{+}$ irradiation. Films grown at $J_{i}$ $J_{Me}$ =0.003 and $V_{pulse}$=-20kV showed columnar grain morphology and (200) preferred orientation while those prepared at $J_{i}$ $J_{Me}$ =0.08 and $V_{pulse}$=-5 kV had dense and eqiaxed structure with (111) and (220) main peaks. X-ray diffraction patterns revealed some amount of $Ti_{x}$ $N_{y}$ in the films. The maximum microhardness of $H_{v}$ =35 GN/ $M^2$ was at the pulse bias of -5 kV. The P $I^3$D technique was applied to enhance wear properties of commercial tools of HSS (SKH51) and WC-Co alloy (P30). The specimens were 25-kV PII nitrogen implanted to the dose 4.10$^{17}$ c $m^{-2}$ and then coated with 4-$\mu\textrm{m}$ TiN film on $Ti_{x}$ $N_{y}$ buffer layer. Wear resistance was compared by measuring weight loss under sliding test (6-mm $Al_2$ $O_3$ counter ball, 500-gf applied load). After 30000 cycles at 500 rpm the untreated P30 specimen lost 3.10$^{-4}$ g, and HSS specimens lost 9.10$^{-4}$ g after 40000 cycles while quite zero losses were demonstrated by TiN coated specimens.s.

• 한국표면공학회지
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• 제32권3호
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• pp.265-275
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• 1999

Titanium nitride and related overlayers produced by arc ion plating (AIP) are applied as commercial coatings in world-wide scale since the middle of 80s. Due to the achievements of low temperature deposition (LTD), they begin now to be used as wear and corrosion-resistant coatings for machine parts, besides applications on cemented carbide and high speed steel cutting tools. On the other side, TiN can be now applied successfully to brass, Al-alloy, ZnAl alloy articles as decorative coating through LTD. Various nitrides, carbonitrides, borides and other refractory compounds, such as (Ti, Al)N, TiCN, CrN, are used as the coatings for special heavy-duty working conditions instead of TiN since 90s. More and more multilayer coatings are applied now substituting single layer ones. Duplex processes are under development.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.102-102
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• 2016

본 연구에서는 직류 전원(direct current; DC)을 이용한 스퍼터링과 고전력펄스 마그네트론 스퍼터링(high-power impulse magentron sputtering; HIPIMS)의 두 가지 방법과 빗각 증착을 적용하여 제조한 티타늄 질화물(TiN) 박막의 미세구조 변화가 물성에 미치는 영향을 확인하였다. TiN 박막은 99.5%의 Ti 타겟을 사용하고, Ar가스와 $N_2$ 분위기에서 스테인리스(SUS304)와 초경(cdmented carbide; WC-10wt.%Co) 기판위에 코팅하였다. 기판은 알코올과 아세톤으로 초음파 세척을 실시한 후 진공용기에 장착하고 기본 진공도인 ${\sim}2.0{\times}10^{-5}Torr$ 까지 진공배기를 실시하였다. 기판과 타겟 간의 거리는 DC 스퍼터링은 10 cm, HIPIMS 스퍼터링은 8.5 cm 이었다. 진공용기의 압력이 기본 진공도까지 배기되면 Ar 가스를 ${\sim}10^{-2}Torr$로 주입한 후 기판에 라디오 주파수(radio frequency; RF) 전원으로 약 -800 V의 전압을 인가하여 글로우 방전을 발생시키고 약 30 분간 청정을 실시하였다. 기판의 청정이 끝난 후 기본 진공도까지 배기한 후 Ar와 $N_2$ 가스를 ${\sim}10^{-3}Torr$로 주입하여 TiN 코팅을 실시하였다. 빗각의 크기는 $45^{\circ}$와 $-45^{\circ}$이며, TiN 박막의 총 두께는 약 $2.5{\sim}4.0{\mu}m$ 로 유지하였다. 공정조건에 따라 TiN 박막의 주상정은 형태와 기울어진 각도가 다른 것을 확인하였다. DC 스퍼터링으로 제조된 TiN 박막은 기판홀더에 약 -100 V 의 bias 전압을 인가하면 인가하지 않은 박막에 비해 치밀한 박막의 성장과 경도 값도 증가하는 사실을 확인하였다. 또한 빗각을 적용하고 bias 전압을 인가하지 않은 시편에서 박리현상이 일어났다. HIPIMS로 제조한 TiN 박막은 bias 전압을 인가한 박막과 인가하지 않은 박막의 주상정 형상과 경도 값에 큰 차이가 없었으며, 박막의 박리현상은 모든 시편에서 일어나지 않았다. DC 스퍼터링으로 제조한 TiN 박막은 bias 전압을 인가하지 않으면 색상이 노란색이 아닌 갈색으로 나타났으며, HIPIMS으로 제조한 박막은 bias 전압 인가 유무에 상관없이 노란색 색상을 나타냈다. 앞서 설명한 DC 스퍼터링과 HIPIMS의 공정조건에 따라 나타난 박막의 경도, 색상, 물성변화 차이는 DC 스퍼터링보다 높은 HIPIMS의 이온화율에서 기인한 것으로 생각된다. 본 연구결과를 이용하면 다양한 형태의 박막 구조 제어가 가능하고 이러한 미세구조 제어를 통해서 박막의 물성도 제어가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.1149-1155
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• 2004

In this paper, novel methods for improvement of thermal stability of Ni-germano Silicide were proposed for nano CMOS applications. It was shown that there happened agglomeration and abnormal oxidation in case of Ni-germano Silicide using Ni only structure. Therefore, 4 kinds of tri-layer structure, such as, Ti/Ni/TiN, Ni/Ti/TiN, Co/Ni/TiN and Ni/Co/TiN were proposed utilizing Co and Ti interlayer to improve thermal stability of Ni-germano Silicide. Ti/Ni/TiN structure showed the best improvement of thermal stability and suppression of abnormal oxidation although all kinds of structures showed improvement of sheet resistance. That is, Ti/Ni/TiN structure showed only 11 ohm/sq. in spite of 600 $^{\circ}C$, 30 min post silicidation annealing while Ni-only structure show 42 ohm/sq. Therefore, Ti/Ni/TiN structure is highly promising for nano-scale CMOS technology.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part 1
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• pp.107-108
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• 2006

The effect of WC or NbC addition on various properties of Ti(C0.7N0.3)-Ni cermets was investigated. The microstructure oj Ti(C0.7N0.3)-xWC-20Ni showed a typical core/rim structure, irrespective of the WC content, whereas the structure oj Ti(C0.7N0.3)-xNbC-20Ni was different and was dependent on the NbC content. The hardness (HV) and the fracture toughness (KIC) had a tendency to increase marginally, while the coercive force (HC) and the magnetic saturation $(4{\pi}{\sigma})$ decreased gradually with an increase in WC or NbC content in the systems studied. In addition, increasing WC content in Ti(C0.7N0.3)-xWC-20Ni system, decarburization was retarded, while denitrification was accelerated

• 한국표면공학회지
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• 제42권4호
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• pp.161-168
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• 2009

Effects of TiN/Ti multilayer coating on the Ti-30Ta-xZr alloy surface were studied by using various experiments. The Ti-30Ta containing Zr (5, 10 and 15 wt%) were melted 10 times to improve chemical homogeneity by using a vacuum furnace. And then samples were homogenized for 24 hrs at $1000^{\circ}C$. The specimens were prepared for TiN/Ti coating by cutting and polishing. The prepared specimens were coated with TiN/Ti multilayers by using DC magnetron sputtering method. The analyses of coated surface and coated layer were carried out by field emission scanning electron microscope(FE-SEM), EDX, and X-ray diffractometer(XRD). From the microstructure and XRD analysis of Ti-30Ta-xZr alloys, The equiaxed structure was changed to needle-like structure with increasing Zr content. And $\alpha$-peak and elastic modulus increased as Zr content increased. The $\alpha$ and $\beta$ phase predominantly were found in the specimen containing high Zr content. According to the analysis of TiN/Ti coating layer, the surface defects and structures of Ti-30Ta-xZr were covered with TiN/Ti coating layer and surface roughness decreased.

• 한국재료학회지
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• 제3권5호
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• pp.451-458
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• 1993

베아링강(AISI S2100) 위에 TiCi/sub 4/, N/sub 2/,H/sub 2/,그리고 Ar의 기체혼합계를 이용하여 플라즈마화학증착법으로 내마모 TiN증착층을 얻었다. 증착된 TiN층 내의 잔류 CI에 의한 결정성, 미소경도, 접착력, 그리고 마모특성에 대해 연구하였다. TiN 중착층은 좋은 내마모성을 가지고 있었으며, TiN의 기계적 특성은 잔류CI함량이 증가할때 나빠졌다. 마모측정결과 마모면의 trailing edge에 인장응력이 걸려 많은 crack이 관찰되엇다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2001년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.37-37
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• 2001

TiN coatings were applied for VarIOUS application fields, because of a good wear-resistance and a high hardness. Typically, TiN thin films show the hardness of 25GPa and friction coefficient of 0.6. However, in many field, one is looking for a more improved tool which has low friction coefficient and high wear resistance. The main motivation of this study is to characterize the influence of copper dopant content on TiN thin films. Ti-Cu-N thin films were deposited onto D2 steel substrates by PVD processing with various magnetron current densities (Cu contents). In this work, we synthesized titanium nitride films similar with reported typical titanium nitride films and synthesized Ti-Cu-N thin films with the addition of elemental copper which is measured improved hardness more than pure TiN films with copper content variables. This films has preferred oriented films of (111) direction. In addition, It was found that there is a strong correlation between content of various metal and film characteristics such as preferred orientation, grain size, hardness and friction coefficient and so, in future study, improved mechanical properties of TiN films can be controlled by change in target current density. The Ti-Cu-N film will show apparent hardness improvement and mechanical properties enhancement, when doping element is added onto TiN thin films. Film structure, chemical composition, mechanical properties were investigated by means of X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive spectroscopy(EDS), wear resistance tester and nanohardness tester.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 추계학술대회 초록집
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• pp.219-220
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• 2009

이번 실험에서는 TiN의 건식 식각 특성을 연구하기 위해 $BCl_3/Ar/N_2$ 유도 결합플라즈마를 이용하였다. BCl3와 Ar의 가스 비율이 $BCl_3$ (5 sccm)/Ar (15 sccm)/N (4 sccm) 인 상황에서 RF power와 DC bias, 그리고 process pressure을 식각변수로 설정하였다. TiN의 식각률은 Alpha-step 500으로 측정하였고 표면의 식각 후 화학반응은 XPS로 측정하였다.