일반기술

직류전원플라즈마화학증착법에 의한 다이아몬드막 합성장치

본 기술은 일정한 합성면적에서 합성된 막의 결정도 및 균일성을 극대화시키고 각 음극에서의 온도차를 최소화하여 음극온도 뷸균일에 기인된 합성장치의 불안정성을 완전히 제거함으로써 100%에 가까운 장치의 신뢰성을 실현할 수 있는 직류전원플라즈마화학증착법에 의한 다이아몬드막의 합성장치에 관한 것이다.기존의 기술에서 사용된 음극의 수 3개는 직경 4' 기판에서 합성될 경우 막의 결정도가 위치에 따라 불균일하였으며, 막 두께 균일성이 50% 이상까지 유지되는 문제가 있다. 또한, 음극으로 디스크 형태를 사용할 경우 인접한 음극에서 형성된 플라즈마의 영향으로 음극의 온도가 불균일하게 분포하여 4% 이상의 고메탄조성에서 음극에 고상탄소가 형성되어 안정한 합성이 불가능하다는 문제가 있다.반면, 본 기술에서는 화학증착법에 의한 막상 다이아몬드 합성방법 중의 하나의 직류전원플라즈마화학증착법에서 음극을 여러 개 사용하여 합성면적을 직경 수 인치로 증가시키며, 일정의 합성면적에서 막 두께 균일성이 5∼10% 정도로 유지되도록 음극의 수 및 배열을 최적화하고, 또한 8%까지의 고메탄 조성에서도 수 백 시간 이상동안 안정한 플라즈마가 형성될 수 있도록 음극을 설계하여 장치의 신뢰성을 높여 재현성 있게 막 두께 1mm 이상의 후막합성이 가능하도록 구현할 수 있다.본 기술에 의한 다이아몬드막 합성장치는 진공챔버와, 진공챔버와 0-ring 결합되는 상판에 고정되어 있고 안정저항을 거쳐 외부의 서로 독립된 직류전원장치에 연결된 다수의 구리블럭과, 구리블럭에 한 쪽이 연결된 다수의 현수봉과, 현수봉의 다른 한 쪽에 연결되어 있는 다수의 음극, 진공챔버의 한 쪽 벽에 위치하는 진공 펌프 및 가스 유입구로 이루어지는 직류전원플라즈마화학증착법에 의한 다이아몬드막 합성 장치에 있어서, 음극의 수는 7개이고 음극 구조는 가운데 하나의 음극을 기준으로 여섯 개의 음극들이 60°간격으로 위치한 방사선 모양으로 배열되어 정삼각형의 각 꼭지점에 각 음극을 배치하는 형태로 구성되어 있다.이와 같이 이루어진 본 기술에 의하면, 일정한 합성면적에서 합성된 막의 결정도 및 균일성을 극대화시킬 수 있고, 각 음극에서의 온도차를 최소화하여 음극온도 불균일에 기인된 합성장치의 불안정성을 완전히 제거함으로써 100%에 가까운 장치의 신뢰성을 실현할 수 있다. 따라서, 더욱 용이하고 경제적인 후막 다이아몬드 합성이 가능한 효과가 있다.