Duoplasmatron Ion Source를 이용한 Parylene과 Al의 접착력 향상에 관한 연구

Abstract

Poly-Monochloro-Para-Xylylene (Parylene-C)과 알루미늄 박막과의 접착력을 향상시키기 위하여 Duoplasmatron 이온원을 이용하여 발생시킨 아르곤 이온과 산소 이온을 Parylene-C 표면에 각각 조사하였다. 이온조사 시 이온에너지는 1 kV로 고정하였고 이온조사량은 <TEX>$5{\times}10^{14}$</TEX>에서 <TEX>$1{\times}10^{17}/cm^2$</TEX>까지 변화시켰다. 아르곤 이온과 산소 이온을 조사한 Parylene-C 박막의 물과의 접촉각은 초기 <TEX>$78^{\circ}$</TEX>에서 각각 <TEX>$17^{\circ}$</TEX>와 <TEX>$9^{\circ}$</TEX>까지 감소하였다. X선 광전자 스펙트럼을 이용하여 Parylene-C 표면에 이온빔 조사에 의하여 친수성 그룹이 형성되었음을 알 수 있었으며, 이 친수성 그룹들은 C-O 결합, C=O 결합 그리고 (C=O)-O 결합에 의한 것임을 알 수 있었다. Al 박막과 <TEX>${O_2}^+$</TEX> 이온에 의해 표면 개질된 Parylene-C 박막과의 접착력을 평가하기 위하여 cross cut tape test를 실시한 결과 접착력은 이온조사량이 증가할수록 향상됨을 알 수 있었다. In order to improve the adhesion between poly-monochloro-para-xylylene (Parylene-C) film and Aluminum thin film, the surface of Parylene-C film was irradiated by <TEX>${O_2}^+$</TEX> and <TEX>$Ar^+$</TEX> ion beam generated by duoplamatron ion source. The ion dose of <TEX>$Ar^+$</TEX> and <TEX>${O_2}^+$</TEX> was changed from <TEX>$5{\times}10^{14}$</TEX> to <TEX>$1{\times}10^{17}/cm^2$</TEX> and the ion beam energy was 1 kV. Contact angles of water on Parylene-C modified by <TEX>$Ar^+$</TEX> and <TEX>${O_2}^+$</TEX> ion irradiation decreased from <TEX>$78^{\circ}$</TEX> to around <TEX>$17^{\circ}$</TEX>, and <TEX>$9^{\circ}$</TEX>, respectively. X-ray photoelectron spectroscopy analysis shows that the hydrophilic groups were formed on the surface of Parylene-C by chemical reaction between the unstable chains induced by the ion irradiation and oxygen ions or residual oxygen gas. The hydrophilic groups were identified as C-O bond, C=O bond and (C=O)-O bond. The cross cut tape test which was applied to characterize the adhesion between Al thin film and Parylene-C film modified by <TEX>${O_2}^+$</TEX> ions irradiation shows that the adhesion strength was improved as increasing ion dose.