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ECR-PECVD 방법으로 증착된 a-C:H 박막의 수소함량 측정
Measurement of hydrogen content in a-C:H films prepared by ECR-PECVD

손영호   (포항산업과학연구원 센서.계측연구팀CC0011989  ); 정우철   (포항산업과학연구원 센서.계측연구팀CC0011989  ); 정재인   (포항산업과학연구원 센서.계측연구팀CC0011989  ); 김인수   (경운대학교 전자공학과UU0000119  ); 배인호   (영남대학교 물리학과UU0000951  );
  • 초록

    ECR-PECVD 방법으로 ECR 플라즈마 소스 power, $CH_4/H_2$ 가스 혼합비와 유량, 증착시간 및 기판 bias 전압을 변화시켜 가면서 수소가 함유된 비정질 탄소 박막을 증착하고, 증착조건에 따라서 박막 내부에 함유되어 있는 수소함량 변화를 2.5 MeV 헬륨 이온빔을 사용하는 ERDa로 측정하였다. ERDA의 결과와 hES 및 RBS에 의한 성분분석으로부터 본 실첨에서 증착된 박막은 탄소와 수소만으로 구성 되어있음을 확인할 수 있었고, FTIR의 결과로부터 박막 증착조건에 따라서 박막 내부에 함유되어 있는 수소함량이 변화함을 알 수 있었다. 기판 bias 전압을 증가시킬수록 이온충돌 현상이 두드러져 탄소와 결합하고 있던 수소원자들이 떨어져 나가는 탈수소화 현상으로 수소함량이 크게 감소됨을 알 수 있었다. 그 밖의 조건에서는 박막증착 초기에는 수소보다 탄소량이 좀 더 많다가 점차적으로 수소함량이 증가되었고, 이때 박막 내부에 함유되어 있는 수소함량은 45~55% 범위 내에 있음을 확인할 수 있었다.


    Hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) films were deposited by ECR-PECVD (electron cyclotron resonance-plasma enhanced chemical vapor deposition) method with deposition conditions such as ECR plasma source power, gas composition of methane and hydrogen, deposition time and substrate bias voltage. The hydrogen content in the films has been measured by ERDA (elastic recoil detection analysis) using 2.5 MeV $He^{++}$ ion beam. From the results of AES (Auger electron spectroscopy), RBS (Rutherford backscattering spectrometry) and ERDA, the composition elements of deposited film were confirmed the carbon atom and the hydrogen atom. It was observed by FTIR (Fourier transform infrared) that the hydrogen contents in the film varied according to the deposition conditions. In deposition condition of substrate bias voltage, the hydrogen contents were decreased remarkably because the amount of dehydrogenation in films was increased as the substrate bias voltage increased. In the rest deposition conditions, the hydrogen contents in the film were measured in the range 45~55%.


  • 참고문헌 (17)

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    3. 1999 "PCN-PZT 압전형 가속도센서의 특성에 관한 연구" 전기학회논문지. The transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. C/ C, 전기물성·응용부문 48 (5): 354~360    
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    5. 2000 "증착방법에 따른 Al 피막의 증착율 및 증기분포에 관한 연구" 韓國眞空學會誌 = Journal of the Korean Vacuum Society 9 (3): 207~215    
    6. 2000 "ECR-PECVD 방법으로 제작된 DLC 박막의 기판 Bias 전압 효과" 韓國眞空學會誌 = Journal of the Korean Vacuum Society 9 (4): 328~334    
    7. 2000 "ECR-PECVD 방법으로 제조한 a-C:H 박막의 결합구조" 韓國眞空學會誌 = Journal of the Korean Vacuum Society 9 (4): 382~388    
    8. 2002 "개방형 우물 구조를 이용한 마이크로머신형 pH 센서" 비파괴검사학회지 = Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing 22 (4): 347~353    
    9. 2002 ""Dice와 fill" 방식을 이용한 1-3 압전복합재의 제조와 횡방향 단위 크기에 따른 압전특성 평가" 비파괴검사학회지 = Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing 22 (4): 354~360    
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