$Ar^+$ RF 플라즈마 처리조건이 임베디드 PCB내 전극 Cu박막과 ALD $Al_2O_3$ 박막 사이의 계면파괴에너지에 미치는 영향

Effect of $Ar^+$ RF Plasma Treatment Conditions on Interfacial Adhesion Energy Between Cu and ALD $Al_2O_3$ Thin Films for Embedded PCB Applications

임베디드 PCB 기판내 유전체 재료인 Atomic Layer Deposition(ALD) $Al_2O_3$ 박막과 전극재료인 스퍼터 증착된 Cu박막 사이의 계면접착력을 $90^{\circ}$ 필 테스트방법으로 측정하여 순수 빔 굽힘을 가정한 에너지 평형 해석을 통하여 계면파괴에너지를 구하였다. $Cu/Al_2O_3$의 계면파괴에너지(${\Gamma}$)는 매우 약하여 측정할 수 없었으나, 접착력 향상층 Cr 박막을 삽입하여 $Cr/Al_2O_3$의 계면파괴에너지는 $10.8{\pm}5.5g/mm$를 얻었다. $Al_2O_3$ 표면에 $0.123W/cm^2$ 의 power density로 2분간 $Ar^+$ RF 플라즈마 전처리를 하고 Cr박막을 삽입한 $Cr/Al_2O_3$ 계면파괴에너지는 $39.8{\pm}3.2g/mm$으로 매우 크게 증가하였는데, 이는 $Ar^+$ RF 플라즈마 전처리에 따른 mechanical interlocking효과와 Cr-O 화학결합 효과가 동시에 기여한 것으로 생각된다.

Interfacial fracture energy(${\Gamma}$) between $Al_2O_3$ thin film deposited by Atomic Layer Deposition(ALD) and sputter deposited Cu electrode for embedded PCB applications is measured from a $90^{\circ}$ peel test. While the interfacial fracture energy of $Cu/Al_2O_3$ is very poor, Cr adhesion layer increases the interfacial fracture energy to $39.8{\pm}3.2g/mm\;for\;Ar^+$ RF plasma power density of $0.123W/cm^2$, which seems to come from the enhancement of the mechanical interlocking and Cr-O chemical bonding effects.