(19) 한민 특허청(KR)

(12) 등 특허공보(B1)

(45) 공고 2015 06월18

(11) 등 10-1529527

(24) 등 2015 06월11

(51) 특허 (Int. Cl.)

C23C 16/27 (2006.01) C23C 16/44 (2006.01)(21) 원 10-2012-7013507

(22) 원 ( ) 2009 10월08

심사청 2012 09월14

(85) 역 2012 05월24

(65) 공개 10-2012-0093985

(43) 공개 2012 08월23

(86) 원 PCT/KR2009/005765

(87) 공개 WO 2011/043503

공개 2011 04월14

(56) 행 사 헌

KR1020080093140 A*

KR1020100097125 A

WO2009060602 A1

*는 심사 에 하여 헌

(73) 특허

한 과학 연 원

울특별시 14 5 (하월곡동)

(72)

운

울특별시 악 악 125, 102동 1003 (천동, 삼 아 트)

울특별시 신 포 33 15, 103동 2010 ( 원동, 동아아 트)

(뒷 에 계 )

(74) 리

원

체 청 항 : 19 항 심사 : 상진

(54) 실리 함 다 아몬드상 본 막, 그 도

(57) 약

본 실리 함 다 아몬드상 본 막, 그 도에 한 것 , 상 실리 함 다

아몬드상 본 막 내 에 실리 함 한 다 아몬드상 본 막 에, 상 막 에

재하는 탄 규 원 상 막 에 여하는 원 (A) 사 학 결합 는 것 특

징 한다.

등록특허 10-1529527

- 1 -

(72)

진우

울특별시 15 12 (상월곡동)

해리

울특별시 강 삼양 74 8, 109동 504 (미아동, 경남아 빌)

등록특허 10-1529527

- 2 -

청

청 항 1

시 지 실리 함 다 아몬드상 본 막 ,

(i) 상 막 에 재하는 실리 원 ,

(ii) 상 막 에 여하는 산 원 간 Si-(O) 학 결합 함 하고,

상 실리 원 는 상 막에 산 빔 처리에 하여 는 클러 에 포함 어 상 막 내

에 재하 , 그 상 막 거 가 10 내지 20 nm 고, 상 막 각 0°보

다 크고 50° 하 , 상 막 상 실리 함량 17 내지 20 at.％ 나 상 막 내 평균 실리 함량

1.0 내지 2.5 at.% 지 는 것 실리 함 다 아몬드상 본 막.

청 항 2

삭

청 항 3

삭

청 항 4

삭

청 항 5

삭

청 항 6

1항에 어 , 상 막 Si-O 결합 30 내지 60％ 것 실리 함 다 아몬드상 본 막.

청 항 7

삭

청 항 8

1항에 어 , 각 0°보다 크고 20° 하 것 실리 함 다 아몬드상 본 막.

청 항 9

1항에 실리 함 다 아몬드상 본 막 포함하는 료 재료.

청 항 10

9항에 어 , 트, 심 브, 심 프, 공 , 액 고 억 병리 실험실 재 또는

액 보 것 료 재료.

청 항 11

9항에 어 , 포 또는 생체 시키 한 것 료 재료.

청 항 12

시 지 실리 함 다 아몬드상 본 막 ,

(a) 에, 내 에 실리 함 하는 다 아몬드상 본 막 시키는 단계,

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- 3 -

(b) 산 빔 처리에 하여 상 막 하여, 상 막 내 에 클러

시키고 Si-(O) 학 결합 생 시키는 단계 , 상 Si-(O) 학 결합

(i) 상 클러 에 함 어 동시에 상 막 에 재하는 실리 원 ,

(ii) 상 막 에 여하는 산 원 간에 루어지는 것 단계 포함하고,

상 단계 (a)에 는 실리 함 다 아몬드상 본 막 실리 함량 1.0 내지 2.5 at.％

.

청 항 13

12항에 어 , 상 단계 (a)에 는 플 마 CVD , 플 마 합 , 링 합 여과 아크

합 , 빔 합 어느 한 가지 단독 또는 들 가지 상 합에 하여

막 시키는 것 .

청 항 14

삭

청 항 15

삭

청 항 16

삭

청 항 17

삭

청 항 18

12항에 어 , 상 산 빔 처리 시 압 1.0×10-7 내지 10

Pa 고, 압 100 V 내지 50.0 kV

것 .

청 항 19

12항에 어 , 단계 (b)에 얻어지는 실리 함 다 아몬드상 본 막 거 는 10 내지 20 nm

것 .

청 항 20

삭

청 항 21

12항에 어 , 단계 (b)에 얻어지는 실리 함 다 아몬드상 본 막 각 0°보다 크고

50° 하 것 .

청 항 22

12항에 어 , 단계 (b)에 얻어지는 실리 함 다 아몬드상 본 막 각 0°보다 크고

20° 하 것 .

청 항 23

12항에 어 , 상 트, 심 브, 심 프, 공 , 액 고 억 병리 실험실

재 또는 액 보 것 .

청 항 24

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- 4 -

12항에 어 , 상 리, 거울 또는 실리 것 .

청 항 25

12항에 어 , 실리 함 다 아몬드상 본 막 액 합 향상시키 하여 상 빔 산

빔 고 그 하여 상 막 에 Si-O 결합 생 는 것 .

청 항 26

12항에 어 , 실리 함 다 아몬드상 본 막에 여하 하여 상 빔 산 빔

고 그 하여 상 막 에 Si-O 결합 생 는 것 .

청 항 27

삭

청 항 28

12항에 어 , 실리 함 다 아몬드상 본 막 지시키 하여 상 빔 산

빔 고 그 하여 상 막 에 Si-O 결합 생 는 것 .

청 항 29

12항에 어 , 단계 (b)에 얻어지는 실리 함 다 아몬드상 본 막 실리 함량 17 내지

20 at.％ 것 .

청 항 30

1항에 어 , 거울, 리 또는 실리 림 지 것 실리 함 다 아몬드상 본 막.

야

본 실리 함 다 아몬드상 본 막, 그 도에 한 것 다.[0001]

경

다 아몬드상 본 (diamond-like carbon, DLC) 막 경도, 항 고, 내마 우 하[0002]

, 매우 평 하고, 에 합 어 다양한 야에 고 는 재료 다. 또한,

DLC 막 학 안 뛰어나고, 생체 합 과 액 합 뛰어나 생체 내 포 등과

시에 없 에 식 재료 또는 포 양 재료 하다고 알

고, 에 생체 삽 재 생체 체재 처리 과 같 시도 고 다.

, 말 동맥 폐쇄 질 (peripheral occlusive artery disease) 40 50 3％ [0003]

도, 70 상에 는 약 20％ 도 비 습 진단 비 진단 는 비 한 질 , 질 료

하여 트 (stent) 하는 재 시 과 보다 간편하고 안 하 , 신 마취가 필 없

고, 공 도 아 계 리 고 다. 러한 트는 체 피복 지 않 트

(bare stent)가 사 에 생체 합 향상 하여 내벽과 직 닿는 트 철

처리가 필 하다. 또한, 트는 직후 해 폐쇄가 고, 트

체가 내벽에 상 하여 내막 식 도하는 경우에는 재 착 가 생할 다.

, 트 시 공 진 해 는, 고 억 하 한 처리 함께, 료약

내에 직 달하는 약 능 갖는 능 개질 고 다.

러한 트 고 재 착 억 하 하여, 트 에 다 아몬드상 본 필 [0004]

하는 연 가 하게 진행 고 다. 특 , 트 재료에 누 막 해 내 식 우

한 필 한 , 다 아몬드상 본 필 러한 건 시킬 것 다. 그러나,

한 다 아몬드상 본 막 하는 경우에는 과가 거 나타나지 않는 것 보고

고 는 , 는 한 다 아몬드상 본 막 내 식 특 액 합 못하 다.

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- 5 -

러한 해결하 하여 다양한 연 에 는 포나 등 생체 재료 에 합[0005]

할 도 하는 안 , 실리 함 DLC (Si-DLC) 막 산 또는 질 하여 플 마

처리 함 에 여한다 [Roy et al, Diamond and Related Materials, 16 (2007), 1732-

1738]. 그러나, 게 처리 재료 갖게 지만, 시간 지남에 재료

하게 처리 상태 복하게 다. 시 (aging) 과 고 하는 , 에

질 갖는 처리 하고, 처리한 시편 시간 내에 생체 등 특 한 에 하여야

한다.

(pure water) 도가 또는 water harvesting, anti-fog 또는[0006]

anti-bacteria 또는 포 시키 한 도 , 또는 재료 특 개질하여 다 재료 합

특 향상시킬 지 연 고 다.

재료 에 러한 또는 시키는 는 습식 식각 (wet etching), /[0007]

산 (UV/O) 처리 또는 플 마/ 처리 등 다. 특 거 가시키고, 질

가진 재료 하여 학 질 하 , 또는 얻 다고 알 다. 다

양한 재 막 에 러한 특 하 는 시도가 루어지고 나, 게 사

지는 단 다. 는 에 지가 상 아 에 지 낮 하여 공

또는 탄 (hydrocarbon) 게 결합하 는 경향 가지게 고, 러한 결합 루어지

에 지가 낮아지 상실 는 것 다. 에 에 알 는 에 한

또는 처리는 시간 또는 내에 과가 상실 므 , 또는 특 랫동안 지

도 하는 연 가 다양하게 진행 고 다.

산 또는 질 플 마 등 처리 가하지만 열역학 안 하여 [0008]

돌아가 는 질 에 시 과가 나타나는 것 알 다 [Roy et al, Diamond and Related

Materials, 16 (2007), 1732-1738]. 시 과 지하는 생체에 한 필 한 야에 한

, 실 거울, 운 겨울에 생 는 안경, 동차 리 등 림 등 억 하는

다.

근에 개 는 TiO2 등과 같 나 크 공 많 재료 착하는 ,[0009]

TiO2 , SiO2 등 나 크 한 비 합하여 하는 등 다

[FC Cebeci, Langmuir 22 (2006), 2856]. 그러나, 러한 도 랫동안 지 지

는 않 므 , 랫동안 지 도 하는 것 상당 한 과 가 고 다.

내

해결하 는 과

본 상 같 해결하 는 것 , 본 한 가지 다 아몬드상 [0010]

본 막 ( 하, 'DLC 막' 고 함) 내 식 향상시키고, 내 식 향상 DLC 막 개질하

여 에 지 하여 액 합 향상시키는 것 다.

본 다 한 가지 상 내 식 향상 DLC 막 시 상 없 [0011]

지 시키는 공하는 것 다.

본 다 한 가지 지 는 DLC 막 량 생산 공하는[0012]

것 다.

과 해결 단

본 상 과 해결하는 단 아 같다.[0013]

(1) 내 에 실리 함 한 DLC 막 에, 상 막 에 재하는 탄 규 원 상[0014]

막 에 여하는 원 (A) 사 학 결합 는, 실리 함 DLC 막.

(2) 상 (1) 실리 함 DLC 막 포함하는 료 재료.[0015]

(3) (a) (substrate) 에, 내 에 실리 함 하는 DLC 막 시키는 단계 , (b) 상[0016]

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- 6 -

막 하여, 상 막 에 재하는 탄 실리 원 에 여하는

원 (A) 학 결합시키는 단계 포함하는, 실리 함 DLC 막 .

과

본 에 내 식 과 액 합 향상 DLC 막 그 공 었다. 본 에 [0017]

막 내 식 액 합 우 하여 액과 하는 생체 삽 재나 료재, 들 , 트, 심

브, 심 프, 공 , 액 고 억 해야 하는 병리 실험실 재, 액 보 처리

리 다.

또한, 본 에 질 갖는 나 가 Si-DLC 막 간단하고, 에 지[0018]

비가 할 고, 어 재료 에도 질 갖는 Si-DLC 막 할

므 다양한 재료 만들 다.

도 간단한

도 1 본 에 사 RF-PACVD 비 식도 다.[0019]

도 2는 가 달리하여 Si 함 DLC 막 플 마 처리한 경우 각 시편 에 지 하

해 각 한 결과 다.

도 3 가 달리하여 Si 함 DLC 막 플 마 처리한 경우 각 시편 에 착

어 는 비 한 결과 다.

도 4는 플 마 처리 지 않 Si 함 DLC 막 에 착 어 는 SEM 사진 다.

도 5는 산 플 마 처리 Si 함 DLC 막 에 착 어 는 SEM 사진 다.

도 6 그 체, 상 에 한 DLC 막 시편 상 에 Si 함 DLC 막 한

시편 동 극 시험 결과 다.

도 7 산 플 마 처리 한 비 질 탄 비 질 Si에 착 거동 결과 다.

도 8 (a)는 본 에 Si-DLC 막 빔 처리하는 과 에 한 식도 고, (b)는 상 과 에 하

여 한 AFM 미지 다.

도 9는 pure-DLC 막 (a) Si-DLC 막 (b) 착한 재료 빔 처리하 각 하

한 학 미경 미지 다.

도 10 Pure-DLC 막 산 질 빔 처리한 후 각 비 한 학 미경 미지 ,

(a) (b)는 N2 빔 처리하고 각각 6시간 21 경과 후에, (c) (d)는 O2 빔 처리하고 각각 1

22 경과 후에 찰한 것 다.

도 11 Si-DLC 막 산 질 빔 처리한 후 각 비 한 학 미경 미지 ,

(a) (b)는 N2 빔 처리하고 각각 6시간 21 경과 후에 찰한 것 고, (c) (d)는 O2 빔 처리하고

1 21 경과 후에 찰한 것 다.

도 12는 Pure-DLC 막 과 Si-DLC 막 각각 산 질 빔 처리한 후 시간 경과에

각 변 나타낸 그 프 다.

도 13 Si-DLC 막 실리 함량 변 에 각 변 , Si 함 하지 않는 DLC 막 비 질

Si만 착한 막 각 각각 20 상 한 결과 나타낸 그 프 다. 그 프에 solid

mark는 빔 처리 , open mark는 빔 처리 후 결과 다.

도 14 (a) 내지 (d)는 Pure-DLC 막 과 Si-DLC 막 각각 산 질 빔 처리한 4

시편 거 에 한 AFM 미지 고, (e)는 각 시편 처리 후 단 프

나타낸 그 프 다.

실시하 한 체 내

본 내 에 실리 함 한 DLC 막 에, 상 막 에 재하는 탄 규 원[0020]

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상 막 에 여하는 원 (A) 사 학 결합 는, 실리 함 DLC 막에 한 것

다.

본 에 는 한 DLC 막 신 내 식 뛰어난 실리 함 DLC 막 사 한다. 본 에 Si[0021]

함 DLC 막 그 내 에 실리 내지 십 나 미 크 클러 태 포하고 어 ,

DLC 막 고 고, 에 하여 DLC 막에 비하여 내 생체 합 향상 다.

상 실리 함 DLC 막 실리 함량 직하게는 0.5 내지 17 원 (at.％) 다. 실리 함량[0022]

0.5 at.％ 미만 한 내식 특 나타나지 않 , 게 사 지는 경향 고, 17 a

t.％ 과하 막 내 SiC 클러 크 가 커 계 특 학 특 나빠지는 가

다.

또한, 본 시료 에 착 는 Si-DLC 막 실리 함량 하고, 막 에 재하는 탄 [0023]

규 원 막 에 여하는 원 (A) 학 결합시 막 개질함 , 상 막

갖고, 또한 랫동안 지 도 한다. 같 랫동

안 지 시키는 것 필 한 경우, 상 Si-DLC 막 실리 함량 1.0 내지 2.5 at.％ 것 직한 ,

경우에 막 하 거 가 10 내지 20 nm 고, 랫동안

지 다.

본 에 상 실리 함 DLC 막 개질 어 어 생체 합 액 합 우 하다.[0024]

상 개질 막 에 재하는 탄 규 원 상 막 에

여하는 원 사 학 결합에 한 것 다. 본 에 어 막 에 여하는 원 는 산

또는 질 원 다. 통상 과 각 (water contact angle) 는 , 본 에

개질 막 각 0° 과 50° 하, 직하게는 0° 과 20° 하 , 러한

것 액 합 에 다.

또한, 본 상 실리 함 DLC 막 포함하는 료 재료에 한 것 , 상 료 재료는 [0025]

트, 심 브, 심 프, 공 , 액 고 억 병리 실험실 재, 액 보 등

포함한다.

또한, 본 (a) (substrate) 에, 내 에 실리 함 하는 DLC 막 시키는 단[0026]

계 , (b) 상 막 하고, 상 막 에 재하는 탄 실리 원 , 막 에

여하는 원 (A) 학 결합시키는 단계 포함하는, 실리 함 DLC 막 에

한 것 다.

상 단계 (a)에 는 통상 막 , 컨 , 플 마 학 착 (CVD), 플 마 합 , [0027]

링 합 여과 아크 합 , 빔 착 에 택 는 어느 한 가지 단독 , 또는 상

합 어 것 Si 함 DLC 막 시킬 다.

플 마 CVD 막 시키는 경우, 플 마 CVD 에 본 체, 들 , , 아 틸 또는[0028]

탄과 실리 체 가 (precursor gas), 들 , 실 (SiH4) 고 플 마 처리할 도 고,

본 체 하여 플 마 합 하 링에 하여 실리 공 할 도 다. 플 마 CVD

막 착하는 경우, 어 압 -100 내지 -800 V, 내 압 0.5 내지 10 Pa 내 것

직하다.

플 마 막 시키는 경우, 본 체 실리 체 가 함께 사 할 도 고, 본 플[0029]

마 하여 DLC 막 합 하 실리 링할 도 다.

상 단계 (a)에 는 막 께는 0.001 내지 10 μm 것 직하다.[0030]

상 들 트, 심 브, 심 프, 공 , 액 고 억 병리 실험실 재,[0031]

액 보 등 다.

상 단계 (b)에 는 막 다양한 할 다. 컨 , 상 막 에 RF 플 마,[0032]

DC 플 마, 플 마 빔, 또는 빔 사하여 Si 함 DLC 막 할 다.

막 에 플 마 하는 경우, 챔 내 압 0.1 내지 10 Pa, 어 압 -100 내지[0033]

-800 V 것 직하다. 막 에 빔 하는 경우, 챔 내 압 1.0×10-7 내지 10 Pa

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, 압 100 V 내지 50.0 kV 하는 것 다.

상 단계 (b)에 막 플 마 또는 빔 등에 하여 해 가 원 (A)[0034]

가 막 결합 끊어진 에 학 결합하여 C A 원 결합 Si A 원 결합

다. 본 에 는 개질 막 갖도 하 하여, 직하게는 상 가 원

산 또는 질 사 한다. 본 들 한 에 하여 C-A 결합 보다는 Si-A 결합 막

에 여한다 (실시 1 참 ).

에 어 , 상 원 A는 산 원 고, 막 Si-O 결합 30 내지 60％ 다.

실시[0035]

하에 는 실시 통하여 본 욱 상 한다. 그러나, 들 실시 는 본 시에 과할[0036]

뿐, 본 가 에 한 는 것 아니다.

실시 1: 플 마 한 막 착 처리[0037]

1. Si 함 DLC 막 [0038]

도 1에 도시 RF-PACVD 비 사 하여 (17) 에 Si 함 DLC 막 시 다. 체 차는[0039]

다 과 같다.

착하고 하는 (17) 척 하여 TCE (trichloroethylene), 아 , 탄 각[0040]

각 20 씩 척하고, 냉각 는 진공 챔 내 극 (16)에 하 다. 진공 프 (14) 하여,

챔 내 1.0 x 10-5 torr 지 진공 지하 다. 가 주 (15) 통해 아 곤 가 챔 내

에 주 하고, 극 (16)에 -400 V 원 가하여 생한 플 마 하여 건식 척하

다. 도 1에 하지 않 도 11 RF 매 닛 고, 도 12는 RF 생 , 도 13

트 게 지 (baratron gauge) 다.

그 다 , 질량 량 (MFC) 하여, (C6H6) 가 실 (SiH4) , 는 막 내 Si 함[0041]

량 1.2 내지 2.5 at.％ 는 비 하여 챔 내에 공 하고, 원 가하여, Si-DLC 막

시 다.

2. Si 함 DLC 막 개질[0042]

상 1에 얻 Si-DLC 막 도 1에 나타낸 에 고, 산 , 질 , CF4 플 마 각각 10[0043]

동안 처리하 다. 처리한 시편 에 지 하 하여 (pure water) 각

한 결과 도 2에 나타내었다. 플 마 처리 시 어 압 -400 V, 압 1.33 Pa 었다.

도 2에 보는 같 , 플 마 처리 시에 사 하는 가 에 강한 [0044]

지 다양한 특 었다. (X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) 결과, 산 플

마 처리한 시편 Si-O 결합과 C-O 결합 도 극 (polar component)

가하여 변하는 것 었다. 한편, CF4 플 마 처리한 에는 다량 C-F 결합

재하여 었다. 러한 변 는 C-F 결합에 해 극 (polar component) 격

감 하 다 ( 1 참 ).

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1

[0045]

시편들 액 합 하 해, 건강한 사 액 얻 ( 도[0046]

3.0 x 108/ml) 에 각 시편들 60 동안 담갔다가 꺼내어 척하고, 시편에 착 어 는 비

하 다. 그 결과는 도 3과 같다. 가 안에는 플 마 처리 시에 사 가 시하 다.

처리 지 않 막에 비하여 처리 막 착 었 , 특 질 산 플 마 처

리한 경우에 착 하게 감 하 다.

도 4는 처리 지 않 Si 함 DLC 막 에 착 상 보여 다. 다량 착[0047]

어 고, 에 (pseudopodia) 거나, 에 진 것 알 다. 그러나,

도 5는 산 플 마 처리 Si 함 DLC 막 에는 착 하게 것과, 착 어

는 도 지 않 상태 남아 다는 것 보여 다. 러한 결과는 산 플 마 처리

에 해 Si 함 DLC 막 액 합 가하 보여 다.

3. DLC 막과 Si 함 DLC 막 내 식 특 비[0048]

Si 함 DLC 막과 한 DLC 막 내 식 특 하 하여, 생체 재료 리 사 는 Ti-6Al-4V[0049]

에, Si 함 DLC 막과 한 DLC 막 각각 어 압 -400 V에 하고, 동 극 시험

실시하 다. 사 Si 함 DLC 막 Si 함량 2 at.％ 었다.

도 6 Ti-6Al-4V , 상 에 한 DLC 막 시편 상 에 Si 함 DLC 막 [0050]

시편 에 동태 피막 것 보여 다. 그러나, Ti-6Al-4V 에 는 포 (potential)

가함에 500 mV에 동태 피막 어 도가 격하게 가하 고, 한 DLC 막

시편에 는 매우 안 한 동태 거동 나타나다가 800 mV 상 포 에 동태 피막 었다.

에 비하여, 실리 함 DLC 막 시편 식 도가 가 낮았고, 매우 안 동태 거

동 보 는 , 러한 결과는 Si 함 DLC 막 내 식 매우 우 하다는 것 보여주는 것 다.

4. Si-O 결합과 C-O 결합 여도 비[0051]

도 7 Si-O C-O 결합 과 각각 사하 하여, 한 비 질 Si 막 하고 산 플 마 처[0052]

리한 시편과, 한 비 질 탄 막 하고 산 플 마 처리한 시편에 착 도 비

한 결과 다. 각 시료는 Si-O 결합과 C-O 결합 어느 한쪽만 가지고 다. 산 플 마 처리한 탄

막에 비하여 산 플 마 처리한 Si 막에 착 감 하 는 , 는 막 Si-O

결합 액 합 진 크게 여한다는 것 보여 다. , 산 플 마 처리하는 경우에 액

합 가하는 것 에 재하는 Si-O 결합 는 것 었다.

실시 2: 빔 한 막 착 처리[0053]

1. DLC 막 [0054]

착 에 아 곤 빔 하여 0.49 Pa -400 V에 15 동안 척하 다. Si-DLC 막 [0055]

착 도 하 하여 에 비 질 실리 (a-Si) DLC 막과 사 에 착시

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다.

Hybrid ion beam 비 하여 P Si (100) 상에 DLC 막 Si-DLC 막 각각 착시 다. [0056]

비 압 1000V, 착 압 1.33 Pa 었다. 탄 공 원 는 (benzene) , Si 공 원 는

실 (silane) 체 사 하 다 (SiH4/H2=10:90). 막 께는 0.55 ± 0.01 μm 도 하 다. 막

께는 alpha step profilometer 하 다. 막 Si 함량 0 내지 4.88 at％ 하 고, 함량

Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) 하 다.

그 다 , 착 DLC 막 Si-DLC 막 질 산 빔 각각 처리하 다. 빔 처리 시 챔[0057]

내 압 1.33 Pa, 압 1000V 하 고, 처리 시간 10 었다. 식각 도는 24 nm/min 었 므 , 막

240 nm 께 식각 것 상할 다.

도 8 (b)는 빔 처리에 하여 Si-DLC 막 거 가 가한 것 보여 다. 특 Si 함량 1.0[0058]

내지 2.66 at％ 경우에 거 가 것 었다. 빔 처리 료 후에, 막 상

공 에 시키고, 도 20 내지 25℃ , 습도 60 내지 70％ 지하 다.

2. 막 특 검사[0059]

(1) 각 (wetting angle) [0060]

빔 처리 후 20 동안 각 시편 각 하여 하 다. 각 에 질 가[0061]

지 어 없애고, 5 ㎕ ( 울) 시료 에 가볍게 어 하 다. 각

하게 찰하 하여, 각 후에는 했 곳 시하여, 시료 동 한 각

다시 하지 않도 하 다. 는 염 에 다시 각 하는 경우에 한

루어지지 않 다. 각 에는 NRL Contact Angle Goniometer 하 다.

맞 고, 울 가볍게 어 린 다 , 각도계 돌 한 각도 고, 울

각 사진 찍었다.

(2) [0062]

Atomic Force Microscope (AFM) 비 Autoprobe CP research system (Thermo Microscope Inc, USA) 사[0063]

하여, Non contact mode 2μm x 2μm 역 도 하 다. 도는 Root Mean Square

(RMS) 값 채택하 다.

3. N2 O2 빔 처리 과[0064]

도 9 (a) (b)에 나타난 같 , 빔 처리 하지 않 DLC 막과 Si-DLC 막 (Si 함량 2.66[0065]

at％) 각 76° 도 비슷하 고, 건에 각 시간 경과에 하게 지 었다.

그러나, 도 10 (a) 내지 (d)는 DLC 막 O2 N2 빔 처리한 경우에 시 상 나타나는 것[0066]

보여 다. , DLC 막 N2 빔 처리하고 6시간 경과 후에 한 각 43.3° 고 (a), N2

빔 처리하고 21 경과한 후에 한 각 87.3° 었다 (b). 한편, DLC 막 O2 빔 처리하고

1 경과 후에 한 각 36.2° 고 (c), O2 빔 처리하고 22 경과 후에 한 각 77.2°

었다 (d). 러한 결과는 한 DLC 막 산 또는 질 빔 처리하 도 각 가하

상실한다는 것 보여 다.

도 11 Si-DLC 막에 는 에 각 DLC 막과는 다 거동 나타내는 것 보여 다. [0067]

체 는, Si-DLC 막 N2 빔 처리한 직후 각 22.3°(a), 21 경과 후 각 65.6

°(b) 었고, O2 빔 처리한 직후 각 10.7°(c), 21 경과후 각 15.3°(d) 었다. , Si-

DLC 막 N2 빔 처리한 경우에는 20 경과하 략 60° 도 각 나타내

복 에 비하여, O2 빔 처리한 경우에는 각 15.3° 시 상 거 나타나지

않았다.

도 12는 pure-DLC 막 Si-DLC 막 처리한 후 20 상 동안 각 지 한 결과[0068]

도시한 것 다. 도 12는 DLC 막 경우 N2 빔처리한 시편 O2 빔 처리한 시편보다 시 도는

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빠 지만, 처리하고 20 지난 후에는 비슷한 각 갖는 것 보여 다. 그러나, 동 하게 O2 처리

하 에도 Si-DLC 막 DLC 막에 비하여 지 는 것 보여 다.

Pure-DLC 막 과 Si-DLC 막 각각 산 질 빔 처리한 4개 시편 체 비 할[0069]

, 에 시 상 가 격하게 어나는 것 DLC 막 N2 빔 처리한 경우 지만, DLC

막에 는 시 도에 차 가 뿐 약 5 후 는 동 한 도 시 상 나타낸다. 에

비하여, Si-DLC 막에 는 DLC 막에 비하여 시 도가 느리고, 특 Si-DLC 막 O2 빔 처리한

경우에는 20 경과 후에도 약 15° 각 지 었다.

도 13 Si-DLC 막 Si 원 (at.％) 변 시킨 경우에, Si-DLC 막 각 시간에 [0070]

변 찰한 결과 보여 다. Si-DLC 막 Si 함량 1.0 내지 2.0 at.％ 고, O2 빔 처리 하지

않 경우에 각 약 75° 도 20 동안 하게 지 었다. 그러나 Si 함량 각각 1.24 at.％

2.42 at.％ 시편 O2 빔 처리한 경우에는 공 에 시킨 지 6시간 경과 후 각

8° 고, 각 차 가하지만 20 지난 후에도 각 15° 미만 ( 거

) 지 었다. 에 비하여, Si-DLC 막 실리 함량 각각 2.66 at.％ 3.25 at.％ 경우에는

낮 각 14° 27° 각각 가하 다. 러한 결과는 Si 함량 가하 차 시 상

생한다는 것 미하는 것 다. 특 Si 함량 100 at.％ 경우, 비 질 실리 (amorphous

silicon hydrogenated, a-Si:H) 막 착 에 는 처리 후에 격하게 시 상 나타나는 ,

는 실리 에 나타나는 것과 사한 것 다.

도 14 (a) 내지 (d) AFM 미지 보 , Si-DLC 막 O2 빔 처리한 경우에는 막 Si 함량 1.24[0071]

at.％ 2.42 at.％ 었 거 값 것 알 다. 또한, 하 2에 나타난 같 ,

Si-DLC 막 산 빔 처리한 경우, 빔 처리 Si 함량 각각 1.24 at.％ 2.42 at.％ 었 나,

산 빔 처리 후에는 Si 함량 약 17 20％ 었는 , 는 산 빔 처리에 하여

막 탄 가 식각 어 막 내에 Si가 드러나게 Si 함량 아진 에

하는 것 보 다.

2

[0072]

도 14 상 2에 나타난 같 , 본 에 Si-DLC 막 랫동안 지 는 것[0073]

산 빔 처리에 하여 막 에 나 거 가 고, 또한 Si 함량 가하는 것

에 하는 것 해 다. 것 Si-DLC 막 에 O2 빔 처리 하 막 주 탄 는 식각

(etching) 지만, 실리 남아 막 에 나 크 거 가질 는 나 티클 하

에 가능한 것 다. 러한 나 티클 주 Si 루어 어 O2 빔 처리 에 Si-O 결합

가시킨다. 막 에 극 (polar component) 결합 어 나타난다는 것 X-ray

photoelectron spectroscopy (XPS) 에 하여 하 다.

상에 한 같 , DLC 막 Si-DLC 막에 각각 N2 또는 O2 빔 처리 한 경우, 처리 직후에는[0074]

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든 시편 나타내었 나, 시간 지남에 복 는 시 상 찰 었다. 그러나,

Si-DLC 막 에 O2 빔 처리한 경우에는 20 게 지 었다. AFM 한 결과,

거 가 Si-DLC 막 O2 처리한 경우에 었고, 러한 나 크 거 가 가

시키고, 랫동안 지 도 하는 역할 하 다. Si-DLC 막 O2 처리하는 경우, 막 주

탄 는 식각 지만, Si는 남아 막 에 나 크 거 가 도 한다. 러한 나 크

거 갖는 주 Si 루어 어 O2 빔 처리 에 Si-O 결합 생 시킨다. XPS

에 하 Polar component 가진 결합들 막 에 것 는 , 러한 극 결합

에 여하고, 또한 지 도 하는 것 다.

도

도 1

도 2

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도 3

도 4

도 5

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도 6

도 7

도 8

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도 9

도 10

도 11

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도 12

도 13

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도 14

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