KR20230003851A - Diamond-like carbon thin film and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
다이아몬드상 탄소(Diamond-like Carbon; DLC) 박막에 대한 기술로서 특히, 탄소화합물 가스 및 유기규소화합물 가스를 이용하여 복수의 박막층을 형성하는 다이아몬드상 탄소 박막 및 그 제조 방법에 관한 것이다.As a technology for a diamond-like carbon (DLC) thin film, in particular, it relates to a diamond-like carbon thin film in which a plurality of thin film layers are formed using a carbon compound gas and an organosilicon compound gas, and a manufacturing method thereof.
반도체 공정 중 기판을 이송하는 부품이나 각종 소자용 포장 케이스의 경우 정전기에 의한 손상을 방지할 필요가 있다. 특히 반도체 소자 공정은 웨이퍼와 같은 공정 대상물을 고정하기 위한 정전척을 사용하며, 정전척은 전극의 표면 저항에 따라 성능에 영향을 받는다. 또한 PCB에 각종 소자를 장착하는 표면실장기술(Surface Mounting Technology; SMT)에서도 정전기 방지 및 통전에 의한 소자의 손상을 방직하기 위하여 Pick and Place 부품 등이 일정한 저항을 가질 필요가 있다. 한편, 고분자나 플라스틱 소재를 IC칩 등 전자기기 소자용 포장 케이스로 이용할 경우 전도율이 너무 높아 저항이 작아지면 소자들의 단락이 발생할 수 있고, 전도율이 너무 낮아 저항이 커질 경우에는 정전기에 의한 소자의 손상이 발생할 수 있는 바, 표면의 전도율을 적정한 수준으로 설정하여야 한다. It is necessary to prevent damage caused by static electricity in the case of a packaging case for various devices or a component that transports a substrate during a semiconductor process. In particular, a semiconductor device process uses an electrostatic chuck for fixing a process object such as a wafer, and the performance of the electrostatic chuck is affected by surface resistance of an electrode. Also, in Surface Mounting Technology (SMT), which mounts various elements on a PCB, pick and place parts, etc., need to have a certain resistance in order to prevent static electricity and damage to elements caused by electricity. On the other hand, when using a polymer or plastic material as a packaging case for an electronic device device such as an IC chip, if the conductivity is too high and the resistance is low, short circuits of the devices may occur. Since this can occur, the conductivity of the surface must be set to an appropriate level.
이러한 문제점을 해결하기 위한 일 수단으로, 기판에 다이아몬드상 탄소 박막을 형성하여 기판의 표면 저항을 조절하는 방식을 이용할 수 있다. 다이아몬드상 탄소 박막은 공정 조건에 따라 금속에 가까운 저항값을 가지거나, 부도체에 가까운 저항값을 가질 수 있다.As one means to solve this problem, a method of adjusting the surface resistance of the substrate by forming a diamond-like carbon thin film on the substrate may be used. The diamond-like carbon thin film may have a resistance value close to that of metal or a resistance value close to that of an insulator, depending on process conditions.
탄소화합물 가스 및 유기규소화합물 가스를 이용하여 복수의 박막층을 형성하는 다이아몬드상 탄소 박막 및 그 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a diamond-like carbon thin film for forming a plurality of thin film layers using a carbon compound gas and an organosilicon compound gas and a manufacturing method thereof.
일 양상에 따르면, 다이아몬드상 탄소 박막 제조 방법은 탄소화합물 가스 및 유기규소화합물 가스를 주입하여 대상체 상에 표면저항제어층을 증착하는 단계; 및 탄소화합물 가스를 주입하여 표면저항제어층 상에 코팅층을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.According to one aspect, a method for manufacturing a diamond-like carbon thin film includes depositing a surface resistance control layer on an object by injecting a carbon compound gas and an organosilicon compound gas; and depositing a coating layer on the surface resistance control layer by injecting a carbon compound gas.
표면저항제어층을 증착하는데 이용되는 탄소화합물 가스 및 유기규소화합물 가스의 혼합비는 1:1 ~ 1:3일 수 있다.The mixing ratio of the carbon compound gas and the organosilicon compound gas used to deposit the surface resistance control layer may be 1:1 to 1:3.
표면저항제어층 및 코팅층의 두께비는 3:1 ~ 1:3일 수 있다.The thickness ratio of the surface resistance control layer and the coating layer may be 3:1 to 1:3.
탄소화합물은 벤젠일 수 있으며, 유기규소화합물은 헥사메틸디실록산 (Hexamethyldisiloxane, HMDSO)일 수 있다.The carbon compound may be benzene, and the organosilicon compound may be hexamethyldisiloxane (HMDSO).
다이아몬드상 탄소 박막 제조 방법은 유기규소화합물 가스를 주입하여 기재 상에 계면층을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 대상체는 기재 상에 계면층이 증착된 것일 수 있다.The method of manufacturing the diamond-like carbon thin film may further include depositing an interfacial layer on the substrate by injecting an organosilicon compound gas, and the object may be one in which the interfacial layer is deposited on the substrate.
다이아몬드상 탄소 박막의 표면 저항은 5*105 ~ 1*109 ohm/sq일 수 있다.The surface resistance of the diamond-like carbon thin film may be 5*10 5 to 1*10 9 ohm/sq.
일 양상에 따르면, 다이아몬드상 탄소 박막은 탄소화합물 가스 및 유기규소화합물 가스가 대상체 상에 증착되어 형성된 표면저항제어층; 및 표면저항제어층 상에 탄소화합물 가스가 증착되어 형성된 코팅층을 포함할 수 있다.According to one aspect, the diamond-like carbon thin film includes a surface resistance control layer formed by depositing a carbon compound gas and an organosilicon compound gas on an object; and a coating layer formed by depositing a carbon compound gas on the surface resistance control layer.
일 실시예에 따른 다이아몬드상 탄소 박막은 복수의 박막층의 두께비를 제어하여 표면 저항 및 코팅 안정성을 조절할 수 있다.In the diamond-like carbon thin film according to an embodiment, surface resistance and coating stability may be adjusted by controlling a thickness ratio of a plurality of thin film layers.
도 1은 일 실시예에 따른 다이아몬드상 탄소 박막 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 다이아몬드상 탄소 박막 장치의 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 다이아몬드상 탄소 박막의 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 제3도는 다이아몬드상 탄소 박막 코팅 후 코팅층의 미세 조직을 주사전자현미경으로 분석한 도면이다.1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a diamond-like carbon thin film according to an exemplary embodiment.
2 is a block diagram of a diamond-like carbon thin film device according to an embodiment.
3 is a cross-sectional view of a diamond-like carbon thin film according to an embodiment.
FIG. 4 is a view of analyzing the microstructure of the coating layer after coating the diamond-like carbon thin film according to one embodiment; FIG. 3 is a scanning electron microscope analysis view.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
이하, 다이아몬드상 탄소 박막 및 그 방법의 실시예들을 도면들을 참고하여 자세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of a diamond-like carbon thin film and a method thereof will be described in detail with reference to drawings.
일 실시예에 따르면, 다이아몬드상 탄소 박막은 탄소를 함유한 가스를 분해 및 이온화하여 증착하는 이온 소스 방식으로 제조될 수 있다. 일 예에 따른 다이아몬드상 탄소 박막은 탄소가 함유된 가스와 실리콘 및 산소가 함유된 가스를 동시에 주입하여 형성되는 층과 탄소가 함유된 가스만으로 이루어지는 층이 포함되는 2층 이상의 층으로 구성될 수 있으며, 주입되는 가스의 양 또는 비율 및 형성되는 층의 두께 또는 두께비를 조절하여 표면 저항 제어가 가능하다.According to an embodiment, the diamond-like carbon thin film may be manufactured by an ion source method in which a carbon-containing gas is decomposed and ionized to be deposited. According to one embodiment, the diamond-like carbon thin film may be composed of two or more layers including a layer formed by simultaneously injecting a gas containing carbon, a gas containing silicon and oxygen, and a layer containing only a gas containing carbon, , It is possible to control the surface resistance by adjusting the amount or ratio of the injected gas and the thickness or thickness ratio of the formed layer.
도 1은 일 실시예에 따른 다이아몬드상 탄소 박막 제조 방법을 도시한 흐름도이다. 1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a diamond-like carbon thin film according to an exemplary embodiment.
일 실시예에 따르면, 다이아몬드상 탄소(Diamond-like Carbon; DLC) 박막의 제조 방법은 탄소화합물 가스 및 유기규소화합물 가스를 주입하여 대상체 상에 표면저항제어층을 증착하는 단계(120)를 포함할 수 있다. According to an embodiment, a method of manufacturing a diamond-like carbon (DLC) thin film may include depositing a surface resistance control layer on an object by injecting a carbon compound gas and an organosilicon compound gas (step 120). can
일 예에 따르면, 대상체는 금속 또는 고분자 화합물일 수 있으며, 나아가 금속 또는 고분자 화합물에 소정의 물질이 코팅된 것일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것이 아니며, 대상체는 표면저항제어층이 형성될 수 있는 모든 대상이 될 수 있다. According to one example, the target object may be a metal or polymer compound, and further may be a metal or polymer compound coated with a predetermined material. However, it is not limited thereto, and the object may be any object on which the surface resistance control layer can be formed.
박막 코팅은 원 재료가 가지고 있지 않은 부가 기능을 부여하거나 경도 등을 증가시켜 재료 표면을 보호하는 용도로 이용된다. 다이아몬드상 탄소 박막은 탄소 또는 탄소와 수소로 이루어진 박막의 일종으로 주로 비정질 형태로 형성된다. 다이아몬드상 탄소 박막은 비정질 탄소 박막 중 물리적, 화학적으로 안정하고 기계적 특성이 우수하여 산업적으로 많이 이용되고 있다. 다이아몬드상 탄소 박막은 높은 경도와 낮은 마찰계수로 인해 가공이나 윤활이 필요한 분야에 널리 이용되고 있다. 또한 다이아몬드상 탄소 박막은 우수한 생체적합성과 낮은 표면 거칠기 특성이 필요한 다양한 응용 제품에 적용되고 있다. 다이아몬드상 탄소 박막은 제조 공정에 따라 광학적인 특성 및 전기적 특성을 다양하게 변화시킬 수 있다. Thin film coating is used to protect the surface of a material by imparting additional functions that the original material does not have or by increasing hardness. The diamond-like carbon thin film is a kind of thin film made of carbon or carbon and hydrogen, and is mainly formed in an amorphous form. Among the amorphous carbon thin films, the diamond-like carbon thin film is physically and chemically stable and has excellent mechanical properties, so it is widely used industrially. Diamond-like carbon thin films are widely used in fields requiring machining or lubrication due to their high hardness and low friction coefficient. In addition, diamond-like carbon thin films are applied to various applications requiring excellent biocompatibility and low surface roughness. The diamond-like carbon thin film can have various optical and electrical properties depending on the manufacturing process.
다이아몬드상 탄소 박막은 물리증착(Physical Vapor Deposition; PVD) 또는 화학증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 공정으로 형성될 수 있다. 이러한 공정으로 제조되는 탄소 박막은 수소의 함량이나 이온 에너지 등에 따라 폴리머, 흑연 또는 다이아몬드 등의 다양한 형태로 형성되며, 형태에 따라 박막의 물리적, 화학적 특성이 달라질 수 있다. The diamond-like carbon thin film may be formed by a physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD) process. The carbon thin film produced by this process is formed in various shapes such as polymer, graphite, or diamond depending on the hydrogen content or ion energy, and physical and chemical properties of the thin film may vary depending on the shape.
다이아몬드상 탄소 박막은 플라즈마 화학증착, 이온 소스 방식, 스퍼터링, 또는 아크증착 등의 방식으로 형성될 수 있다. The diamond-like carbon thin film may be formed by a method such as plasma chemical vapor deposition, ion source method, sputtering, or arc deposition.
일 예로, 플라즈마 화학증착은 진공 용기에 메탄이나 아세틸렌 등 탄소를 함유한 가스를 주입하고 기판에 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시키며, 이온화된 메탄이나 아세틸렌 가스를 기판에 증착하여 박막을 형성하는 방식이다. 이때, 탄소를 함유한 가스는 탄소화합물 가스일 수 있다.For example, plasma chemical vapor deposition is a method of injecting a gas containing carbon such as methane or acetylene into a vacuum container, applying power to a substrate to generate plasma, and depositing ionized methane or acetylene gas on the substrate to form a thin film. . In this case, the gas containing carbon may be a carbon compound gas.
일 예로, 이온 소스 방식은 탄소를 함유한 가스를 이온 소스로 분해한 후 기판에 고전압을 인가하여 이온화된 탄소 함유 가스를 기판으로 가속시켜 박막을 증착하거나, 또는 이온 소스에 고전압을 인가하여 이온화된 탄소 함유 가스를 가속시켜 증착시키는 방법이다.For example, in the ion source method, a thin film is deposited by decomposing a carbon-containing gas with an ion source and then applying a high voltage to the substrate to accelerate the ionized carbon-containing gas to the substrate, or by applying a high voltage to the ion source to ionize the ionized gas. It is a method of accelerating and depositing carbon-containing gas.
일 실시예에 따르면, 탄소화합물 가스 및 유기규소화합물 가스는 이온 소스(ion source)법으로 대상체 상에 증착하여 표면저항제어층을 형성할 수 있다.According to an embodiment, a surface resistance control layer may be formed by depositing a carbon compound gas and an organosilicon compound gas on an object using an ion source method.
일 실시예에 따르면, 이온 소스법은 도 2의 다이아몬드상 탄소 박막 장치를 이용하는 것일 수 있다. According to one embodiment, the ion source method may be to use the diamond-like carbon thin film device of FIG. 2 .
일 예에 따르면, 다이아몬드상 탄소 박막 장치(200)는 진공용기(201) 내 홀더(202), 기재(203), 기재(203)의 회전을 위한 기재 회전 장치(204), 기재 가열을 위한 히터(205), 진공측정을 위한 진공게이지(206), DLC 코팅을 위한 이온 소스(207)중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 기재 회전 장치(204)는 회전 속도 제어 장치(221)에 의해 회전속도가 제어될 수 있으며, 히터(205)의 온도는 온도 제어 장치(222)를 통해 제어가 이루어질 수 있다. 기재 홀더(202)에는 기재에 바이어스 전압 인가를 위한 기재 바이어스 전원(223)이 연결될 수 있다. 이온 소스(207)는 이온빔 발생용 양극(271)과 필라멘트(272) 그리고 빔 집속 장치(273)로 구성되며, 탄소화합물 가스 등 공정 가스 주입을 위한 주입구(274)가 부착될 수 있다.According to one example, the diamond-like carbon
일 예로, 다이아몬드상 탄소 박막 장치(200)를 이용하여 표면저항제어층을 형성하기 위하여 탄소화합물 가스 및 유기규소화합물 가스를 이온 소스(207)에 주입한 후, 이온 소스(207)내 양극(271)과 필라멘트(272)에 각각 소정 전압을 인가하여 탄소화합물 가스 및 유기규소화합물 가스를 이온화하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이후, 대상체가 결합된 홀더(202)를 회전시키면서 홀더(202)에 펄스 전원을 인가하여 대상체에 표면저항제어층을 형성할 수 있다.For example, after injecting a carbon compound gas and an organosilicon compound gas into the
일 실시예에 따르면, 탄소화합물 가스 및 유기규소화합물 가스의 혼합비는 1:1 ~ 1:3일 수 있다. 일 예로, 탄소화합물 가스 및 유기규소화합물 가스의 혼합비는 1:2일 수 있다. 예를 들어, 탄소화합물 가스 및 유기규소화합물 가스는 각각 10 SCCM 및 20 SCCM이 주입될 수 있다. According to one embodiment, the mixing ratio of the carbon compound gas and the organosilicon compound gas may be 1:1 to 1:3. For example, the mixing ratio of the carbon compound gas and the organosilicon compound gas may be 1:2. For example, 10 SCCM and 20 SCCM of the carbon compound gas and the organosilicon compound gas may be respectively injected.
일 예에 따르면, 양극(271)과 필라멘트(272)에 인가되는 전압은 각각 50V 및 18V일 수 있으며, 홀더(202)에 인가되는 펄스 전압의 전압은 2kV, 전류는 100mA, 주파수는 1.5kHz, 듀티(duty)는 50%일 수 있다.According to one example, the voltages applied to the
일 예에 따르면, 표면저항제어층의 두께는 증착 시간에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 증착 시간은 120min일 수 있으며, 이때 표면저항제어층의 두께는 2.0mm일 수 있다. According to one example, the thickness of the surface resistance control layer may be determined based on the deposition time. For example, the deposition time may be 120 min, and in this case, the thickness of the surface resistance control layer may be 2.0 mm.
그러나, 표면저항제어층을 형성하기 위한 설정 조건은 위의 실시예에 한정되는 것이 아니며 필요한 표면 저항 또는 두께에 따라 조절될 수 있다.However, the setting condition for forming the surface resistance control layer is not limited to the above embodiment and may be adjusted according to the required surface resistance or thickness.
도 3및 도 4를 참조하면, 소정의 대상체 상에 표면저항제어층(320)이 형성된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4 , it can be confirmed that a surface
일 실시예에 따르면, 다이아몬드상 탄소 박막의 제조 방법은 탄소화합물 가스를 주입하여 표면저항제어층 상에 코팅층을 증착하는 단계(130)를 포함할 수 있다. 다시 말해, 코팅층은 표면저항제어층과 달리 유기규소화합물을 제외한 탄소화합물 가스만을 이용하여 형성될 수 있다.According to an embodiment, a method of manufacturing a diamond-like carbon thin film may include depositing a coating layer on the surface resistance control layer by injecting a carbon compound gas (step 130). In other words, unlike the surface resistance control layer, the coating layer may be formed using only carbon compound gases excluding organosilicon compounds.
일 실시예에 따르면, 코팅층은 다이아몬드상 탄소 박막 장치(200)를 이용하여 형성될 수 있다. 이를 위하여 탄소화합물 가스를 이온 소스(207)에 주입한 후, 이온 소스(207)내 양극(271)과 필라멘트(272)에 각각 소정 전압을 인가함으로써 탄소화합물 가스를 이온화하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이후, 대상체가 결합된 홀더(202)를 회전시키면서 홀더(202)에 펄스 전원을 인가하여 대상체에 코팅층을 형성할 수 있다.According to one embodiment, the coating layer may be formed using the diamond-like carbon
일 예에 따르면, 양극(271)과 필라멘트(272)에 인가되는 전압은 각각 50V 및 18V일 수 있으며, 홀더(202)에 인가되는 펄스 전압의 전압은 2kV, 전류는 100mA, 주파수는 1.5kHz, 듀티(duty)는 50%일 수 있다.According to one example, the voltages applied to the
일 예에 따르면, 코팅층의 두께는 주입되는 가스량 및 증착 시간에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 탄소화합물 가스는 20 SCCM이 주입될 수 있으며, 증착 시간은 60min일 수 있다. According to one example, the thickness of the coating layer may be determined based on the amount of injected gas and the deposition time. For example, 20 SCCM of the carbon compound gas may be injected, and the deposition time may be 60 min.
그러나, 코팅층을 형성하기 위한 설정 조건은 위의 실시예에 한정되는 것이 아니며 필요한 표면 저항 또는 두께에 따라 조절될 수 있다. However, the setting condition for forming the coating layer is not limited to the above embodiment and can be adjusted according to the required surface resistance or thickness.
도 3및 도 4를 참조하면, 소정의 대상체 상에 코팅층(330)이 형성된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4 , it can be confirmed that a
일 실시예에 따르면, 표면저항제어층 및 코팅층의 두께비는 3:1 ~ 1:3일 수 있다. 예를 들어, 표면저항제어층 및 코팅층의 두께비는 요구되는 표면 저항값에 따라 결정될 수 있다.According to one embodiment, the thickness ratio of the surface resistance control layer and the coating layer may be 3:1 to 1:3. For example, the thickness ratio of the surface resistance control layer and the coating layer may be determined according to a required surface resistance value.
일 예로, 다이아몬드상 탄소 박막의 표면 저항은 5*105 ~ 1*109 ohm/sq일 수 있다.For example, the surface resistance of the diamond-like carbon thin film may be 5*10 5 to 1*10 9 ohm/sq.
일 실시예에 따르면, 탄소화합물은 탄소(C) 원자가 수소(H), 산소(O), 질소(N), 황(S), 할로젠(F, Cl, Br, I) 등의 원자와 결합하여 만들어진 모든 화합물 중 어느 하나일 수 있다. 일 예로, 탄소화합물은 벤젠일 수 있다. According to one embodiment, a carbon compound is a carbon (C) atom bonded to atoms such as hydrogen (H), oxygen (O), nitrogen (N), sulfur (S), halogen (F, Cl, Br, I), etc. It may be any one of all compounds made by For example, the carbon compound may be benzene.
일 실시예에 따르면, 유기규소화합물은 탄소-실리콘 결합을 함유하는 유기 화합물일 수 있다.According to one embodiment, the organosilicon compound may be an organic compound containing a carbon-silicon bond.
예를 들어, 유기규소화합물은 헥사메틸디실록산(Hexamethyldisiloxane, HMDSO)일 수 있다.For example, the organosilicon compound may be hexamethyldisiloxane (HMDSO).
일 실시예에 따르면, 다이아몬드상 탄소 박막의 제조 방법은 유기규소화합물 가스를 주입하여 기재 상에 계면층을 증착하는 단계(110)를 더 포함할 수 있다. 이때, 대상체는 기재 상에 계면층이 증착된 것일 수 있다.According to an embodiment, the method of manufacturing the diamond-like carbon thin film may further include depositing an interfacial layer on the substrate by injecting an organosilicon compound gas (step 110). In this case, the object may be one in which an interfacial layer is deposited on a substrate.
일 예를 들어, 계면층은 다이아몬드상 탄소 박막 장치(200)를 이용하여 형성될 수 있다. 이를 위하여 유기규소화합물 가스를 이온 소스(207)에 주입한 후, 이온 소스(207)내 양극(271)과 필라멘트(272)에 각각 소정 전압을 인가함으로써 유기규소화합물 가스를 이온화하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이후, 기재가 결합된 홀더(202)를 회전시키면서 홀더(202)에 펄스 전원을 인가하여 기재에 계면층을 형성할 수 있다.For example, the interfacial layer may be formed using the diamond-like carbon
일 예에 따르면, 양극(271)과 필라멘트(272)에 인가되는 전압은 각각 50V 및 18V일 수 있으며, 홀더(202)에 인가되는 펄스 전압의 전압은 2kV, 전류는 100mA, 주파수는 1.5kHz, 듀티(duty)는 50%일 수 있다.According to one example, the voltages applied to the
일 예에 따르면, 코팅층의 두께는 주입되는 가스량 및 증착 시간에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 탄소화합물 가스는 15 SCCM이 주입될 수 있으며, 증착 시간은 20min일 수 있다. According to one example, the thickness of the coating layer may be determined based on the amount of injected gas and the deposition time. For example, 15 SCCM of the carbon compound gas may be injected, and the deposition time may be 20 min.
도 3및 도 4를 참조하면, 소정의 기재(203) 상에 계면층(310)이 형성된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4 , it can be confirmed that an
일 실시예에 따르면, 계면층을 형성하기 전 기재의 표면에 청정을 실시할 수 있다. 예를 들어, 기재 표면에 청정을 실시하기 위하여 다이아몬드상 탄소 박막 장치(200)의 진공용기(201)를 1 x 10-5 Torr까지 배기한 후 기재(203) 표면의 청정을 위한 아르곤 가스를 30 SCCM 주입하여 진공도가 2 x 10-3 Torr가 되도록 조절하며, 이온 소스(207) 내 양극(271)과 필라멘트(272)에 각각 45V와 18V의 전압을 인가하고 빔 집속장치(273)에 70V의 양의 전압을 인가하여 이온빔 내에서 발생된 플라즈마 중 양으로 전리된 가스들을 기재쪽으로 집속하도록 조절할 수 있다. 이후, 기재 홀더(202)를 5 RPM으로 회전시키면서 30min 동안 기재 홀더(202)에 펄스 전압과 전류를 각각 3kV, 150mA 인가하여 기재(203) 표면에 청정을 실시할 수 있다. 그러나, 표면 청정 위한 설정 조건은 위의 실시예에 한정되는 것이 아니며 필요한 청정 정도에 따라 조절될 수 있다.According to one embodiment, the surface of the substrate may be cleaned before forming the interface layer. For example, in order to clean the surface of the
아래에서는 표면저항제어층 및 코팅층의 두께에 따른 표면 저항, 색상 및 코팅 안정도를 비교한 실험예이다.Below is an experimental example comparing surface resistance, color, and coating stability according to the thickness of the surface resistance control layer and the coating layer.
일 예로, 표면 저항은 2점식 저항측정기를 이용하여 측정할 수 있다. 다이아몬드상 탄소 박막 코팅 시편의 저항은 미국표준협회(American National Standards Institute)에서 인증한 ESD STM11.13 규격에 따라 100V의 전압을 인가하여 측정하였다. 이 규격은 "ESD Association Standard Test Method for the Protection of Electrostatic Discharge Susceptible Items - Two-Point Resistance Measurement"라는 제목으로 제정되어 있으며 정전기에 민감한 제품의 손상을 방지하기 위한 적절한 표면 저항 유지를 목적으로 하고 있다. 이 규격은 측정물 표면의 두 지점 사이의 저항을 측정하는 방법에 대한 규격을 정한 것으로 저항값이 104 ~ 1012 Ω(ohms)의 범위에 있을 때 적합한 방법이다.For example, surface resistance can be measured using a two-point resistance meter. The resistance of the diamond-like carbon thin film coated specimen was measured by applying a voltage of 100 V according to the ESD STM11.13 standard certified by the American National Standards Institute. This standard is established under the title of "ESD Association Standard Test Method for the Protection of Electrostatic Discharge Susceptible Items - Two-Point Resistance Measurement" and aims to maintain appropriate surface resistance to prevent damage to products sensitive to static electricity. This standard specifies the standard for measuring the resistance between two points on the surface of the workpiece, and is suitable when the resistance value is in the range of 10 4 ~ 10 12 Ω(ohms).
일 예로, 다이아몬드상 탄소 박막이 코팅된 시편의 표면의 색상을 육안 관찰을 기준으로 비교하였다. For example, the color of the surface of the specimen coated with the diamond-like carbon thin film was compared based on visual observation.
일 예로, 다이아몬드상 탄소 박막 코팅의 안정성은 로크웰 압입 시험(Rockwell Indentation Test)을 통해 평가할 수 있다. 로크웰 압입 시험은 독일의 "The Association of German Engineers (VDI)"에서 정한 규격으로 Rockwell C indenter를 이용하여 150kg의 부하를 코팅층에 인가하여 다이아몬드 콘 형상을 만든 후, 현미경으로 관찰하여 6가지 등급 즉, HF1~HF6로 구분하여 코팅층의 불량 여부를 판정하는 것이다. 이 규격은 1991년에 정해진 VDI guidelines 319를 따르며, 현미경의 배율은 통상 100배를 기준으로 한다.For example, the stability of the diamond-like carbon thin film coating can be evaluated through a Rockwell Indentation Test. The Rockwell indentation test is a standard established by "The Association of German Engineers (VDI)" in Germany. After applying a load of 150kg to the coating layer using a Rockwell C indenter to make a diamond cone shape, it is observed under a microscope to determine six grades, namely, It is to determine whether the coating layer is defective by classifying it into HF1 to HF6. This standard follows the VDI guidelines 319 established in 1991, and the magnification of the microscope is usually based on 100 times.
위의 방법으로 측정한 실험 결과는 다음과 같다.The experimental results measured by the above method are as follows.
일 예로 비교예 1과 실시예 1 내지 3을 비교하는 경우, 코팅층의 두께가 얇아질수록 코딩 안정성은 나빠지는 반면, 표면 저항은 표면저항제어층이 증가함에 따라 증가하는 것을 알 수 있다.As an example, when Comparative Example 1 and Examples 1 to 3 are compared, it can be seen that the coating stability deteriorates as the thickness of the coating layer becomes thinner, while the surface resistance increases as the surface resistance control layer increases.
일 예로, 비교예 2와 실시예 1 내지 3을 비교하는 경우, 표면저항제어층의 두께가 얇아질수록 표면 저항이 감소하며, 상대적으로 코팅층의 두께가 증가하면서 코팅 안정성이 증가하는 것을 알 수 있다.For example, when Comparative Example 2 and Examples 1 to 3 are compared, the surface resistance decreases as the thickness of the surface resistance control layer becomes thinner, and the coating stability increases as the thickness of the coating layer increases. .
이에 따라, 제조하고자 하는 제품의 필요 조건에 따라 표면저항제어층 및 코팅층의 두께 또는 두께비를 제어하는 경우, 표면 저항 및 코팅 안정성을 조절할 수 있다.Accordingly, when controlling the thickness or thickness ratio of the surface resistance control layer and the coating layer according to the requirements of the product to be manufactured, the surface resistance and coating stability can be adjusted.
일 실시예에 따르면, 다이아몬드상 탄소 박막은 탄소화합물 가스 및 유기규소화합물 가스가 대상체 상에 증착되어 형성된 표면저항제어층(320) 및 표면저항제어층(320) 상에 탄소화합물 가스가 증착되어 형성된 코팅층(330)을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the diamond-like carbon thin film is formed by depositing a surface
일 실시예에 따르면, 다이아몬드상 탄소 박막은 유기규소화합물 가스가 이온 소스법으로 기재에 증착되어 형성된 계면층(310)을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the diamond-like carbon thin film may further include an
이하, 다이아몬드상 탄소 박막에 대한 설명 중 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 내용과 중복되는 부분은 생략한다.Hereinafter, in the description of the diamond-like carbon thin film, portions overlapping with those described with reference to FIGS. 1 to 4 will be omitted.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at mainly with its preferred embodiments. Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should be construed to include various embodiments within the scope equivalent to those described in the claims without being limited to the above-described embodiments.
200: 다이아몬드상 탄소 박막 장치
201: 진공용기
202: 홀더
203: 기재
204: 기재 회전 장치
205: 히터
206: 진공게이지
207: 이온 소스
221: 회전 속도 제어 장치
222: 온도 제어 장치
223: 기재 바이어스 전원
271: 양극
272: 필라멘트
273: 빔 집속 장치
274: 주입구
310: 계면층
320:표면저항제어층
330: 코팅층200: diamond-like carbon thin film device
201: vacuum vessel 202: holder 203: substrate
204: substrate rotation device 205: heater 206: vacuum gauge
207: ion source 221: rotation speed control device
222
271: anode 272: filament
273: beam focusing device 274: inlet
310: interface layer 320: surface resistance control layer
330: coating layer
Claims (12)
탄소화합물 가스 및 유기규소화합물 가스를 주입하여 대상체 상에 표면저항제어층을 증착하는 단계; 및
탄소화합물 가스를 주입하여 상기 표면저항제어층 상에 코팅층을 증착하는 단계를 포함하는, 다이아몬드상 탄소 박막 제조 방법.
In the method for producing a diamond-like carbon (DLC) thin film,
depositing a surface resistance control layer on an object by injecting a carbon compound gas and an organosilicon compound gas; and
and depositing a coating layer on the surface resistance control layer by injecting a carbon compound gas.
상기 표면저항제어층을 증착하는데 이용되는 상기 탄소화합물 가스 및 상기 유기규소화합물 가스의 혼합비는 1:1 ~ 1:3인, 다이아몬드상 탄소 박막 제조 방법.According to claim 1,
The method of manufacturing a diamond-like carbon thin film, wherein the mixing ratio of the carbon compound gas and the organosilicon compound gas used to deposit the surface resistance control layer is 1:1 to 1:3.
상기 표면저항제어층 및 상기 코팅층의 두께비는 3:1 ~ 1:3인, 다이아몬드상 탄소 박막 제조 방법.
According to claim 1,
The thickness ratio of the surface resistance control layer and the coating layer is 3: 1 to 1: 3, diamond-like carbon thin film manufacturing method.
상기 탄소화합물은 벤젠이며,
상기 유기규소화합물은 헥사메틸디실록산(Hexamethyldisiloxane, HMDSO)인, 다이아몬드상 탄소 박막 제조 방법.
According to claim 1,
The carbon compound is benzene,
The organosilicon compound is hexamethyldisiloxane (Hexamethyldisiloxane, HMDSO), a method for producing a diamond-like carbon thin film.
유기규소화합물 가스를 주입하여 기재 상에 계면층을 증착하는 단계를 더 포함하며,
상기 대상체는 상기 기재 상에 계면층이 증착된 것인, 다이아몬드상 탄소 박막 제조 방법.
According to claim 1,
Further comprising depositing an interfacial layer on the substrate by injecting an organosilicon compound gas,
The object is a diamond-like carbon thin film manufacturing method in which an interfacial layer is deposited on the substrate.
상기 다이아몬드상 탄소 박막의 표면 저항은 5*105 ~ 1*109 ohm/sq인, 다이아몬드상 탄소 박막 제조 방법.
According to claim 1,
The surface resistance of the diamond-like carbon thin film is 5 * 10 5 ~ 1 * 10 9 ohm / sq, diamond-like carbon thin film manufacturing method.
상기 표면저항제어층 상에 탄소화합물 가스가 증착되어 형성된 코팅층을 포함하는, 다이아몬드상 탄소 박막.
a surface resistance control layer formed by depositing a carbon compound gas and an organosilicon compound gas on an object; and
A diamond-like carbon thin film comprising a coating layer formed by depositing a carbon compound gas on the surface resistance control layer.
상기 표면저항제어층을 증착하는데 이용되는 상기 탄소화합물 가스 및 상기 유기규소화합물 가스의 혼합비는 1:1 ~ 1:3인, 다이아몬드상 탄소 박막.
According to claim 7,
The diamond-like carbon thin film, wherein the mixing ratio of the carbon compound gas and the organosilicon compound gas used to deposit the surface resistance control layer is 1:1 to 1:3.
상기 표면저항제어층 및 상기 코팅층의 두께비는 3:1 ~ 1:3인, 다이아몬드상 탄소 박막.
According to claim 7,
The thickness ratio of the surface resistance control layer and the coating layer is 3: 1 to 1: 3, the diamond-like carbon thin film.
상기 탄소화합물은 벤젠이며,
상기 유기규소화합물은 헥사메틸디실록산(Hexamethyldisiloxane, HMDSO)인, 다이아몬드상 탄소 박막.
According to claim 7,
The carbon compound is benzene,
The organosilicon compound is hexamethyldisiloxane (Hexamethyldisiloxane, HMDSO), a diamond-like carbon thin film.
상기 대상체는
기재 및 유기규소화합물 가스가 이온 소스법으로 상기 기재에 증착되어 형성된 계면층을 포함하는, 다이아몬드상 탄소 박막.According to claim 7,
the object
A diamond-like carbon thin film comprising a substrate and an interface layer formed by depositing an organosilicon compound gas on the substrate by an ion source method.
상기 다이아몬드상 탄소 박막의 표면 저항은 5*105 ~ 1*109 ohm/sq인, 다이아몬드상 탄소 박막According to claim 7,
The diamond-like carbon thin film has a surface resistance of 5*10 5 to 1*10 9 ohm/sq.
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| KR1020210085434A KR102594928B1 (en) | 2021-06-30 | 2021-06-30 | Diamond-like carbon thin film and its manufacturing method |
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| JP2000144426A (en) * | 1998-11-17 | 2000-05-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Method for forming high hardness and high adhesion dlc film |
| JP2000256850A (en) * | 1999-03-04 | 2000-09-19 | Riken Corp | Diamondlike carbon thin film and its production |
| JP2003526010A (en) * | 2000-03-05 | 2003-09-02 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | Diamond-like glass thin film |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |