기판 에칭기법을 이용한 DLC 필름의 탄성특성 평가

 Si 기판위에 증착된 다이아몬드상 카본 (DLC) 필름의 탄성률과 포아송비를 독립적으로 측정할 수 있는 새로운 측정방법을 제시하였다. Si의 이방식각기술을 이용하여 시편 모서리의 Si 기판을 제거하므로써, 기판의 제한으로부터 relief된 DLC 필름의 freehang을 제작할 수 있었다. DLC 필름은 화학적으로 매우 안정하여, 이러한 식각액에 의한 필름의 손상은 일어나지 않았다. 제작된 DLC freehang의 단면은 싸인곡선의 형태를 가지고 있었으며, 단면곡선의 폭과 주기로부터 필름이 기판에 부착되기 위해 필요한 변형률을 구할 수 있다. 필름의 잔류응력은 필름/기판 복합체의 곡률측정을 통해 독립적으로 결정할 수 있으므로, 박막의 응력-변형률 관계식으로부터 biaxial elastic modulus, E/(1-v)를 구할 수 있다. 한편, nanoindentation에 의해 측정된 plaen strain modulus, E/(1-v²) 값과 biaxial elastic modulus로부터 탄성률 E 와 포아송비 v를 독립적으로 구할 수 있었다. 이 평가방법을 이용하여 벤젠 개스의 rf 글로우 방전을 이용한 플라즈마 CVD에 의해 증착된 DLC 필름의 기계적 특성을 평가하였다. 탄성률은 V_b/sqrt(P)가 127에서 221 V/mTorr^1/2 까지 증가함에 따라 94에서 169 GPa로 단조 증가하였으며, 포아송비는 0.16 - 0.22 구간의 값을 가지고 있었다. 그러나, V_b/sqrt(P) 가 127 V/mTorr^1/2 미만인 경우에는 기판식각에 의해 소성영역의 변형이 발생할 가능성이 있어서 본 평가방법을 적용할 수 없었다.