Abstract
Hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) films were fabricated by electron cyclotron resonance plasma-enhanced chemical vapor deposition. The bonding structure of carbon and hydrogen in the a-C:H films has been investigated by varying the deposition conditions such as ECR power, gas composition of methane and hydrogen, deposition time, and negative DC self bias voltage. The bonding characteristics of the a-C:H thin film were analyzed using FTIR spectroscopy. The IR absorption peaks of the film were observed in the range of $2800\sim3000 \textrm{cm}^{-1}$. The atomic bonding structure of a-C:H film consisted of $sp^3$ and $sp^2$ bonding, most of which is composed of $sp^3$ bonding. The structure of the a-C:H films changed from $CH_3$ bonding to $CH_2$ or CH bonding as deposition time increased. We also found that the amount of dehydrogenation in a-C:H films was increased as the bias voltage increased.
ECR-PECVD 방법을 이용하여 ECR power, $CH_4/H2$ 가스 혼합비와 유량, 증착시간, negative DC self bias 전압 등을 변화 시켜가면서 수소가 함유된 비정질 탄소 박막을 제조하고, 증착조건에 따른 박막의 결합구조 변화를 FTIR로 분석하였다. a-C:H 박막에 대한 FTIR 스팩트럼의 흡수 peak들은 2800~3000 $\textrm{cm}^{-1}$ 영역에서 관측되었으며, 대부분 $sp^3$ 결합을 하고있고 일부 $sp^2$ 결합구조가 존재함을 알 수 있었다. $CH_4/H_2$ 가스 혼합비와 유량의 미소 변화는 a-C:H 박막의 탄소와 수소의 결합구조에 큰 영향을 미치지 않았으며, 증착 시간이 증가할수록 탄소와 수소 원자들의 결합구조가 $CH_3$ 구조로부터 $CH_2$ 나 CH 구조로 변하고 있음을 확인하였다. 또한, bias 전압을 증가시킬수록 플라즈마에 의한 이온충돌 현상이 두드러져 탄소와 결합하고 있던 수소원자들이 떨어져 나가는 탈수소화 현상도 확인할 수 있었으며, 증착조건에 따른 a-C:H 박막의 결합구조 분석을 토대로 산업에 응용할 수 있는 높은 경도와 밀착성을 갖는 박막을 ECR-PECVD 방법으로 제조할 수 있음을 확인하였다.
