ta-C막이란?
ta-C막(Tetrahedral Amorphous Carbon)이란 NTI사가 개발한 독자적인 성막 프로세스인 FCVA 방식에 의해 성막되는, 수소를 포함하지 않는 비정질(아몰퍼스(amorphous)) 탄소계 경질 박막입니다. ta-C막은 일반적으로 불려 지는 DLC막의 일종이며, FCVA 방식에 의한 DLC막에 대해 ta-C막으로 불리고 있습니다.

ta-C막의 특징
1. ta-C막은 수소 필요로 하지 않음.
2. ta-C막은 1.5 nm~2,000 nm의 막 두께로 성막이 가능함.
3. ta-C막은 SP3 결합을 가변
4. ta-C막은 Particle, Drop Rate가 적고, 마찰 계수가 작음.
5. ta-C막은 내산화성, 장벽이 뛰어남.
6. ta-C막은 ESD 대책의 유효 수단

종래의 DLC막(Diamond Like Carbon)과 ta-C막과의 차이는?
DLC막(Diamond Like Carbon)이란 주로 탄소(C)와 수소(H)로부터 구성되는 다이아몬드에 가까운 물성을 가지는 아몰퍼스(amorphous, 비결정) 카본막의 총칭입니다. DLC막의 특징은 고경도, 저마찰성, 내응착성, 내산화성 또한 내식성 등의 특징이 있음으로 공구, 금형, 접동 부품, 고무 또는 수지 등 넓은 분야에서 이용되고 있습니다. 그러나 DLC막이 고객의 요구를 완전하게 만족시키고 있지 못합니다. DLC막의 복층화나 래디칼 질화 처리와의 편성을 하는 하이브리드(hybrid)화를 실시하는 것으로, 유저 요구인 「보다 딱딱한, 치밀성이나 밀착도의 높은 막」을 실현하려고 새로운 DLC막의 기술개발이 활발히 행해지고 있습니다.

위의 그림은 정점이 sp3 결합 100% 의 다이아몬드, 좌하 정점이 sp2 결합100%의 graphite 그리고 우하 정점이 CH2 결합 100% 의 탄화수소 집합체를 나타냅니다. DLC막은 sp3 결합, sp2 결합, CH2 결합의 조성 비율에 대한 특징을 나타냅니다만, sp3 결합이 많을 수록 다이아몬드에 가까운 특징을 나타냅니다. DC 마그네트론 스퍼터나 이온 어시스트 CVD에 의해 생성되는 DLC막은 수소를 포함하고 있으므로 sp3 결합의 비율은 낮아집니다. 반대로 FCVA에 의해 생성되는 ta-C (Tetrahedral Amorphous Carbon)는 수소를 포함하지 않고 탄소만으로 구성되고 sp3 결합의 비율이 높아집니다.

ta-C(Tetrahedral Amorphous Carbon)
ta-C(Tetrahedral Amorphous Carbon)란 다이아몬드, 흑연과 같은 탄소 원자로부터 만들어 지고 있습니다. 그러나 탄소 원자의 결합의 방법이 다르기 때문에 그 외관과 특성도 완전히 다릅니다. 다이아몬드는 가장 단단한 물질로 연마재 등의 공구로서 사용됩니다만 흑연은 부드럽고 얇게 벗겨지기 쉽기 때문에 그 분말은 유연해 윤활재에 이용되고 있습니다. 그런데 다이아몬드는 아래의 왼쪽 그림과 같이 탄소 원자의 sp3 결합으로 되어 있는 결정 구조를 하고 있습니다만, 흑연은 탄소 원자의 sp2 결합으로 되어 있는 결정 구조를 하고 있습니다.
탄소 원자 sp3 결합과 sp2 결합의 비정질 구조에서는 수소는 포함되지 않고 치밀한 막으로 경도가 높습니다. 박막을 구성하는 sp3 결합의 비율은 어플리케이션에 따라 40%~80%의 범위에서 컨트롤이 가능하기 때문에 경도의 조정이 가능하게 됩니다. 또한 질화 티탄 등이 같은 다결정 구조가 아니고, 결정입계를 갖지 않기 때문에 평활한 표면인 것도 특징입니다.

ta-C막의 내열성, 내마모성, 이형성
유리 렌즈용 금형의 보호막은 700°C(질소 분위기 환경하)의 고온에도 견디며, 또한 300°C 부근으로의 급격한 온도 저하에도 벗겨지거나 분열에 견디는 막이 요구되고 있습니다. 많은 렌즈 메이커가 사용하고 있는 금형은 CVD 방식에 의한 DLC막 코팅이 메인입니다만 최근의 고기능 유리에 포함되는 성분에서는 이전 정도의 쇼트수를 기대할 수 없다. 예를 들면 약 1000회의 쇼트 회수를 넘으면 DLC 막이 벗겨져 버리는 케이스도 있습니다. 한편, ta-C 막을 채용한 대기업 전기 메이커의 경우 디지털 카메라나 픽업 렌즈의 생산 공정에 대해 쇼트 회수가 약 3000회를 넘어도 ta-C보호막은 벗겨지지 않는 실적이 있습니다. 다른 유리 렌즈 메이커도 앞의 국내 대기업 전기 메이커 같이 금형의 보호막을 DLC막에 의존하고 있습니다만 고가의 금형 자체의 내구성을 올리는 것이나 생산성을 보다 향상시키는 것을 목적으로 하여 DLC막을 대신하여 보다 좋은 막의 사용을 검토하고 있습니다.