일반기술

균열이 없고 평탄한 다이아몬드막 합성방법

일반적으로 다이아몬드막에 인가되는 응력 중 고유응력은 막 합성 후 기판으로부터 박리여부과 관계없이 모든 막에 존재하는 것으로, 다이아몬드막 합성의 경우 일반적으로 인장응력으로 알려졌는데, 모재보다 높은 경도를 갖는 막을 합성하는 공정에서 막에 인가된 인장응력은 합성 중에 막을 균열시킬 수 있으며 이 균열을 성장균열이라 한다. 또한 직경 수 인치 이상의 대면적에서 두께 수 백 ㎛이상의 후막 합성시 두께 방향으로 불균일한 응력이 형성되는 경우 막을 휘게 한다. 다이아몬드 후막합성에서 막의 휨 및 성장균열은 다이아몬드 막을 적외선 창, 마이크로웨이브 창, 다중 칩 모듈 기판재료로 응용되는 것을 불가능하게 만들며 기타 공구 등의 응용에서도 회수율을 크게 떨어뜨린다. 따라서 지금까지 이러한 문제점을 해결하기 위한 많은 연구가 되어왔고 그 결과 여러 가지 해결방법이 제시되어 왔으나 막 합성의 효율성을 떨어뜨리며 막의 휨을 완전히 극복하지 못하였다.본 기술에서는 다이아몬드 합성중 일정의 증착온도에서 기판위에 다이아몬드막을 증착하고 막 증착온도를 연속적으로 감소 또는 증가시킨 후 추가적으로 다이아몬드막을 합성하여 인장응력에 의한 성장균열 및 막의 휨이 없는 균일하고 평탄한 다이아몬드막을 합성하였다.본 기술에 따르면 화학기상증착법을 사용하며, 일정의 증착온도에서 다이아몬드막을 기판 위에 일정두께로 증착한 후 막 합성중에 증착온도를 연속적으로 또는 여러 단계로 감소하거나 증가시켜 다이아몬드막에 인가되는 압축응력 및 인장응력을 상쇄시키므로 성장균열이 없는 다이아몬드 자유막이 제작되고, 탄성계수가 큰 텅스텐을 기판재료로 사용하므로 막의 휨 현상이 없어지기 때문에 막 합성의 효율을 떨어뜨리지 않으면서 균일하고 평탄한 다이아몬드를 합성할 수 있다.