KR100359136B1 - 레이저 애블레이션법과 고전압 방전 플라즈마 ｃｖｄ법의 혼합 방식에 의한 다이아몬드 박막과 벌크의 형성 방법 - Google Patents

레이저 애블레이션법과 고전압 방전 플라즈마 ｃｖｄ법의 혼합 방식에 의한 다이아몬드 박막과 벌크의 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수소 가스하에서 기판 상에 다이아몬드를 생성 시, 플라즈마 밀도를 높이고 박막 증착 속도 효율을 증가시키기 위하여 플라즈마 존을 반응기로 둘러 쌓이게 한 과정을 추가로 포함하는, 레이저 발생원인 엑시머(Eximer) 또는 야그(YAG) 레이저(1)로부터 발생된 레이저 빔(2)을 렌즈(3)로 집광하여 진공 챔버(4)내에 위치한 별도의 회전용 전동기(5)가 불필요한 고정된 고순도 그라파이트 타깃(6)에 조사 시 그 표면에 발생하는 애블레이션 현상(레이저 플륨(7))과 이와 동시에 그라파이트 캐소우드(6)와 그라파이트 애노드(8) 사이에 발생하는 방전 플라즈마(9)가 혼합되도록 결합시킨 방법으로, 발생 플라즈마(9) 중심부의 높은 온도로 인해 별도의 기판가열기(10)로 가열치 않고 그라파이트 애노드(8) 위에 놓인 기판(11)상에 다이아몬드를 형성 시, 플라즈마 존(Zone)을 둘러 쌓이게 한 반응기(12)를 두는 과정과 외부에서 진공 챔버(4) 내부에 위치한 반응기(12)속으로 일정 수소 가스를 가이드 튜브(13)로 공급하여 다량의 원자 수소가 기판(11) 상에서 효율적으로 그 기능을 발휘하게 하여 양질의 다이아몬드 박막 또는 벌크를 형성하도록 하는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 애블레이션법과 고전압 방전 플라즈마 ＣＶＤ법의 혼합 방식에 의한 다이아몬드 박막과 벌크의 형성 방법{Diamond thin film and bulk formation method by laser ablation combined with high voltage discharge plasma CVD}
본 발명은 레이저 애블레이션법과 고전압 방전 플라즈마 CVD(chemical vapor deposition)법을 특수하게 결합시킨 레이즈마 혼합 방식의 새로운 방식에 의한 양질의 다이아몬드 박막 또는 벌크의 형성 장치 및 방법에 관한 것이다. 좀더 상세히 설명하면, 본 발명에 있어서, 상기한 두 방법을 상호보완적으로 특수하게 결합시키는 과정을 포함하고, 고전압 방전 플라즈마 밀도를 높이고 박막 증착 속도 및 효율을 증가 시켜 보다 단시간 내에 양질의 다이아몬드를 기판 위에 형성시키기 위하여 플라즈마 존을 특수 열처리 제작된 유리 반응기(제4도)로 둘러 쌓이게 한 과정과, 상기한 증착 과정 중에 원자 수소가 기판 상에서 효율적으로 그 기능을 발휘하게 하고 원자 수소의 발생 효율을 증대 시키기 위하여 수소 가스를 플라즈마 중심부 즉, 다이아몬드 박막이 형성되는 기판 가까이 까지 공급될 수 있도록 특별한 가이드 튜브로 공급하는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 양질의 다이아몬드 박막 또는 벌크의 형성 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래에는 기판 상에 다이아몬드 박막을 형성시키기 위해서는 일정 수소 분위기 하에서의 플라즈마 CVD법을 주로 사용하였다. 수소 분위기 하에서 다이아몬드를 성장시키게 되면, 수소 원자가 기판 상에 다이아몬드 구조를 지닌 sp3탄소 형성을 촉진하므로 품질이 우수한 다이아몬드 박막을 얻을 수 있는 것으로 알려져 있다. 한편 최근에는, 상기한 플라즈마 CVD법 이외에 레이저 애블레이션법이 그 장치의 구조가 간단하고, 그라파이트 타깃으로부터 방출되는 입자들의 높은 운동에너지 때문에 보다 낮은 기판 온도에서도 결정을 성장 시킬 수 있다는 장점으로 인해, 각종 박막 성장에 응용되고 있는 추세에 있다.
제1도와 제2도는 각각, 레이저 애블레이션 방법과 플라즈마 CVD법에 의해 다이아몬드 박막을 형성하는 과정을 나타낸 개략도로서, 제1도에 도시 된 바와 같이, 종래의 레이저 애블레이션 방법에서는, 엑시머 레이저 등의 레이저 발생원(1)으로부터 발생된 레이저 빔(2)을 렌즈(3)로 집광하여 진공 챔버(4) 내에 위치한 구동용 전동기(5)에 의해 저속 회전하고 있는 그라파이트 타깃(6) 표면에 조사하고, 레이저 빔의 조사에 의해 그라파이트 타깃(6) 표면으로부터 튀어나온 입자들을 기판 가열기(10) 위에 위치한 기판(11) 상에 다이아몬드 박막을 형성시키게 된다. 제2도에 도시 된 바와 같이 종래의 플라즈마 CVD법에서는 일정 간격 떨어진 두 평판 형상 고 순도 그라파이트 전극(6과 8) 사이에 고압을 인가하면 캐소우드(6)로부터 수 많은 여기 된 탄소 입자들이 방출 되게 되고, 이들 입자들이 기판 가열기(10) 위에 위치한 기판(11) 상에 증착 하게 되어 다이아몬드 박막을 형성시키게 된다.
그러나, 상기한 레이저 애블레이션 만의 방법을 사용하여 기판 상에 다이아몬드 박막을 형성하는 종래의 방법은, 그라파이트 타깃(6)에 레이저 빔(2)을 조사하여 방출된 탄소 입자들을 기판(11) 상에 증착 시킬 때 다이아몬드 상 (diamond phase: sp3)과 그라파이트 상 (graphite phase: sp2, sp)이 혼재 되어 양질의 다이아몬드 박막을 얻을 수 없다는 한계를 지니고 있었다. 이러한 기술적인 한계로 인해, 레이저 애블레이션 방법에 의해 증착된 다이아몬드 박막은 플라즈마 CVD법에 의해 얻어지는 박막에 비해 제반 특성 (기계적 특성, 열적 특성, 전기 전자적 특성 등)이 뒤 떨어져, 레이저 애블레이션 방법이 상기한 바와 같이 낮은 기판온도에서 증착 할 수 있다는 장점이 있음에도 불구하고, 산업적으로 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다. 또한, 플라즈마 CVD 만의 방법으로 얻어진 다이아몬드 박막은 품질이 우수하지만 얻어지는 시간이 많이 걸린다는 점으로 인해 생산비용이 많이 든다는 단점이 있었다. (0.1mm 크기의 다이아몬드를 성장시키는데 약 40~50 시간 정도 소요)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 레이저 애블레이션 방법으로 기판 상에 다이아몬드 박막 형성 시 상기한 제반 특성이 뒤떨어지는 것을 극복하고, 플라즈마 CVD법으로 기판 상에 다이아몬드 박막을 형성시킬 시, 본 발명에서 특수 고안된 장치로 여기효율 및 증기 증착 효율을 극대화 시켜 보다 단시간 내에 보다 좋은 품질의 다이아몬드 박막과 벌크를 형성시킬 수 있는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명자는 첫째로 플라즈마 CVD법에서는 기판 상에 다이아몬드 박막이 형성 시, 주위에 존재하는 수소원자가 그라파이트 상(sp 또는 sp2)의 탄소의 형성을 억제하고 다이아몬드 상(sp3)의 탄소 형성을 촉진한다는 점과, 둘째로 레이저 애블레이션 방법에서는 그 장치의 구조가 간단하고, 방출된 탄소 입자들의 운동에너지가 높아 낮은 기판 온도에서도 결정화를 이룰 수 있다는 점들이 상호 보완적인 관계에 있다는 착안으로부터 상기한 두 방법을 동시에 동일 챔버 내에서 이루어지도록 하면서 다이아몬드 박막을 형성시킬 경우 기판 상에는 보다 낮은 기판온도에서 보다 더 빠른 시간 내에 보다 순수한 다이아몬드 상을 함유한 양질의 박막과 벌크를 얻을 수 있다는 판단에서 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
도1은 종래의 레이저 애블레이션법에 의한 다이아몬드 박막 형성 개략도
도2는 종래의 고전압 방전 플라즈마 CVD법에 의한 다이아몬드 박막 형성 개략도
도3은 본 발명의 레이즈마(Lasma) 혼합법에 의한 다이아몬드 박막과 벌크형성과정 개략도
도4는 본 발명에서 고안 설계된 반응기의 세부 결합도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 레이저 발생원 2: 레이저 빔
3: 집광 렌즈 4: 진공 챔버
5: 타깃 구동형 전동기 6: 그라파이트 타깃 (캐소오드)
7: 레이저 플륨 8: 애노드 (기판 홀더)
9: 플라즈마 존(Zone) 10: 기판 가열기
11: 기판 12: 반응기
12a: 연결 컨넥터 12b: 레이저 빔 조사용 구멍
12c: 타깃과 반응기 고정용 나사구멍 12d: 케소우드와 인입도체연결용 나사구멍
13: 수소 가스 가이드 튜브 14: 구동형 반사경
상기한 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 레이저 애블레이션 방법과 수소 가스 하에서의 고전압 방전 플라즈마 CVD법의 독특한 결합 방식에 의한 다이아몬드 박막 및 벌크 형성 방법은, 고전압 공급 장치로 일정 간격으로 이격된 두 순수 (99.999 %) 그라파이트 전극에 높은 전압을 인가해 반응기내부에 방전 플라즈마를 발생시켜 주위의 수소 가스를 들뜬 상태의 원자수소로 만들어 캐소우드로부터 방출된 수많은 탄소원자와 뒤섞임과 동시에, 레이저 원으로부터의 레이저빔을 그라파이트 타깃(캐소우드)에 조사하여 플라즈마 내부에서 기판쪽으로 높은 운동에너지를 가진 탄소 입자들을 튀어나오게 해 플라즈마 내부의 원자수소와 뒤섞이게 하고, 이 뒤섞인 입자들을 플라즈마 한가운데에 위치한 기판 상에 증착시켜 다이아몬드 박막 또는 벌크를 형성하는 레이저 애블레이션 방법과 고전압 방전 플라즈마 CVD법을 결합시킨 레이즈마 혼합 방법에 의한 다이아몬드 박막 또는 벌크 형성방법에 있어서, 상기한 증착 과정 중에 플라즈마 밀도를 증가 시켜 증착 효율 및 속도를 향상시키기 위해 고안된 고온 열처리된 유리 반응기로 플라즈마 존을 애워 싸도록 하는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기한 수소 원자가 기판 상에서 효율적으로 그 기능을 발휘하게 하고 원자 수소의 발생 효율을 증대시키기 위하여 수소 가스를 다이아몬드 박막이 형성되는 기판 가까이 까지 공급할 수 있도록 유도하기 위해 특별한 가이드 튜브를 사용하는 것과, 고정된 타깃에 레이저빔을 조사할 때, 그 타깃이 회전하고 있는 상태와 동일한 효과를 발휘하게 하도록 하기 위해선 구동형 반사경을 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다이아몬드 박막 또는 벌크 형성 방법을 보다 상세히 설명한다.
실시예제1공정알코올 또는 아세톤으로 박막을 형성시킬 목적물 (Si 또는 Ni 등)의 표면을 초음파 세척기로 약 30분 정도 세척하고, 진공 챔버 내의 홀더에 목적물을 홀딩 시킨 후,제2공정진공펌프로 챔버 내부가 일정 진공이 되도록 펌핑을 한 후, Ar 가스를 일정 압까지 챔버 내에 주입하고, 목적물의 표면에만 플라즈마가 형성되도록 두 전극 사이에 비교적 낮은 전압을 인가하여 목적물 표면을 플라즈마 클리닝하고, (별도의 목적물 가열공정을 필요치 않음)제3공정또다시, 진공펌프로 챔버 내부가 일정 진공이 되도록 펌핑를 한 후, 수소 가스를 일정 압까지 챔버 내에 다시 주입하고,제4공정레이저 발생원으로부터 발생한 레이저광을 구동용 반사경 광학 장치를 통해 진공 챔버(4) 내에 위치한, 별도의 타깃 회전용 전동기가 구비되지 않은, 고정된 타깃(6)에 조사시키고, 구동형 반사경(14)을 회전 또는 직선 운동시켜 레이저광의 스폿 괘적이 타깃(6)상에서 원형(타원) 또는 직선(십자형) 모양이 되도록 하여 타깃(6) 표면으로부터 탄소입자를 튀어나오게 함과 동시에 두 전극 사이에 고전압을 인가해 방전 플라즈마가 반응기 전체에 발생하도록 하여 수소 가스 공급용 튜브로 반응기(12) 내부까지 공급된 수소가스를 여기 시켜 탄소입자와 뒤섞이게 해 이들 입자들를 목적물 표면에 증착 시킨다.이하 본 발명의 장치를 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.도1는 종래의 레이저 애블레이션법에 의해 다이아몬드 박막 형성 개략도, 도2는 종래의 고전압 방전 플라즈마 CVD법에 의한 다이아몬드 박막 형성 개략도, 도3은 본 발명의 레이즈마(Lasma) 혼합법에 의한 다이아몬드 박막과 벌크형성과정 개략도 및 도4는 본 발명에서 고안 설계된 반응기의 세부 결합도를 도시한 것이며, 레이저 발생원(1), 레이저빔(2), 집광렌즈(3), 진공 챔버(4), 타깃구동형전동기(5), 그라파이트 타깃(캐소오드)(6), 레이저플륨(7), 애노드(기판 홀더)(8), 플라즈마존(Zone)(9), 기판가열기(10), 기판(11), 반응기(12), 연결컨넥터(12a), 레이저빔조사용구멍(12b), 타깃과 반응기 고정용 나사구멍(12c), 케소우드(6)와 인입도체(12e) 연결용 나사구멍(12d), 수소가스 가이드튜브(13), 구동형 반사경(14)을 나타낸 것임을 알 수 있다.도3에 도시한 바와 같이, 진공챔버(4)의 내부중앙에 형성된 기판(11)과, 상기 기판(11)하부에 형성된 애노드(기판홀더)(8)와, 상기 애노드(8) 하부에 형성된 여기된 수소를 공급하는 수소가이드튜브(13)와, 상기 기판(11) 위에 형성되어 박막을 형성하는 레이저플륨(7)과, 상기 레이저플륨(7)을 형성시키며, 레이저빔(2)에 의해 조사되는 그라파이트타킷(캐소오드)(6)과, 상기 그라파이트타킷(캐소오드)(6)을 지지하는 (타킷구동형전동기(5)가 불필요함) 지지대와, 상기 그라파이트타킷(캐소오드)(6)와 기판(11)사이에서 다이아몬드를 형성시키는 장소인 플라즈마존(9)과, 상기 플라즈마존(9)를 둘러쌓은 반응기(12)와, 상기 진공챔버(4)의 하부 일단에 형성되어 레이저빔(2)을 발사하는 레이저발생원(1)과, 상기 레이저 발생원을 집광시키는 집광렌즈(3)와, 상기 집광된 레이저를 반사하여 타깃 표면에 조사하는 구동형 반사경(14)과, 그 반대 일측에 형성된 진공펌프로 구성되어 있으며,도4는 상기 원통형의 반응기(12) 결합상태를 나타낸 것으로서, 진공챔버 외부에서 내부로 고압용 절연 애자 중심부를 통해 연결된 인입도체(12e)와 연결컨넥터(12a)로 타깃캐소오드와 결합된 반응기 몸체와 연결되어 있으며, 상기 타깃캐소우드와 인입도체를 내장할 수 있는 연결컨넥터(12a)와, 상기 연결컨넥터(12a)의 상부 중간에 형성되며 그라파이트타킷(캐소오드)(6)와 연결시키는 케소우드와 인입도체 연결용 나사구멍(12d) 및 타깃과 반응기 고정용 나사구멍(12c)과, 상기 반응기(12) 원통형 몸체 측면에 형성되어 있으며, 레이저빔(2)이 조사되는 레이저빔조사용구멍(12b)으로 구성되어 있는 것이다.본 발명에 따른 레이저 애블레이션 방법과 고전압 방전 플라즈마 CVD법의 혼합방식에 의한 다이아몬드 박막 또는 벌크 형성방법에서는, 상기한 두 종류의 방법이 서로의 장단점이 상호 보완적이 되도록 특수하게 결합시키고, 수소 분위기 하에서 기판(11)상에 다이아몬드 박막 또는 벌크를 형성 시, 박막 증착 속도 및 효율을 증가시키고 양질의 다이아몬드를 형성시키기 위하여 플라즈마 존(9)를 고온 열처리된 유리 반응기(제4도 참조)(12)로 애워 싸도록 하는 과정을 추가로 포함하는 것과 상기한 원자 수소가 기판(11) 상에서 효율적으로 그 기능을 발휘하게 하고 원자 수소의 발생 효율을 증대시키기 위하여 수소 가스를 다이아몬드 박막이 형성되는 기판 가까이 까지 공급할 수 있도록 유도하기 위해 특별한 가이드 튜브를 사용하는 과정을 포함하는 별도의 장치를 부설한 다음, 본 발명에 따른 레이저 애블레이션 방법과 수소 가스 하에서의 고전압 방전 플라즈마 CVD법의 독특한 결합 방식에 의한 다이아몬드 박막 및 벌크 형성 방법은,작동방법은 먼저 진공챔버(4)내를 플라즈마 존(9)를 고온 열처리된 유리 반응기(제4도 참조)(12)로 애워 싸도록 하는 과정을 추가로 포함하는 것과 상기한 원자 수소가 기판(11) 상에서 그 기능을 효과적으로 발휘토록 하기 위해 가이드 튜브로 기판 가까이 까지 공급하도록 하는 과정을 추가하고,고전압 파워 공급 장치로 일정 간격 이격된 두 순수 흑연 전극간에 고전압을 인가해 방전 플라즈마를 발생시켜 수소가스가이드튜브(13)를 통해 공급된 주위의 수소 가스를 들뜬 상태의 원자수소로 만들어, 캐소우드(6)로부터 방출되는 탄소원자와 뒤섞임과 동시에,발생원(1)으로부터 발생된 레이저 빔(2)을 렌즈(3)로 집광 해, 구동형 반사경(14)의 반사면의 기울기를 원하는 각도로 조절해, 레이저 빔(2)을 흑연 타깃(캐소우드)(6)에 조사하여 플라즈마 내부에서 기판쪽으로 높은 운동에너지를 가진 탄소 입자들을 튀어나오게 해 플라즈마 내부의 원자 수소와 뒤섞이게 하고, 이 뒤섞인 입자들을 플라즈마 한가운데에 위치한 기판(11) 상에 증착시켜 다이아몬드 박막 또는 벌크를 형성하는 레이저 애블레이션 방법과 고전압 방전 플라즈마 CVD법과의 혼합 방법에 의한 다이아몬드 박막 또는 벌크 형성방법인 것이다.본 발명에서 다이아몬드박막의 형성은 증착 시간을 약 1~2시간정도 실시하게 되면 목적물 표면에 싸이즈가 약 10 마이크로 메타 정도의 수많은 작은 알갱이들이 박막의 형태로 성장하여 증착시키며, 다이아몬드벌크의 형성은 증착 시간을 연장하여 실시하게 되면 목적물 표면에 싸이즈가 약 0.1mm이상의 알갱이들이 벌크 형태로 성장하여 증착시켜 레이저 애블레이션 방법과 고전압 방전 플라즈마 CVD법을 결합시킨 혼합 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드의 박막 또는 벌크를 형성시키는 방법인 것이다.본 발명은 수소 가스하에서 기판 상에 다이아몬드를 생성 시, 플라즈마 밀도를 높이고 박막 증착 속도 효율을 증가시키기 위하여 플라즈마 존을 반응기로 둘러 쌓이게 한 과정을 추가로 포함하는 레이저 발생원인 엑시머(Eximer) 또는 야그(YAG) 레이저(1)로부터 발생된 레이저 빔(2)을 렌즈(3)로 집광하여 진공 챔버(4) 내에 위치한 별도의 회전용 전동기(5)가 불필요한 고정된 고순도 그라파이트 타깃(6)에 조사 시 그 표면에 발생하는 애블레이션 현상(레이저 플륨(7))과 이와 동시에 그라파이트 캐소우드(6)와 그라파이트 애노드(8) 사이에 발생하는 방전 플라즈마(9)가 혼합되도록 결합시킨 방법으로, 발생 플라즈마(9) 중심부의 높은 온도로 인해 별도의 기판가열기(10)로 가열치 않고 그라파이트 애노드(8) 위에 놓인 기판(11)상에 다이아몬드를 형성 시, 플라즈마 존(Zone)을 둘러 쌓이게 한 반응기(12)를 두는 과정과 외부에서 진공 챔버(4) 내부에 위치한 반응기(12)속으로 일정 수소 가스를 가이드 튜브(13)로 공급하여 다량의 원자 수소가 기판(11) 상에서 효율적으로 그 기능을 발휘하게 하여 양질의 다이아몬드 박막 또는 벌크를 형성하도록 하는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 상기한 레이저 애블레이션법 만의 단점을 보완하고, 수소 분위기 하에서 플라즈마 CVD법의 효율을 증가시키기 위해 상기한 두 종류의 형성 방법을 특수하게 결합시키고, 진공 챔버 중심부에 위치한 반응기속의 플라즈마 존을 고온 열처리 제작된 유리 반응기로 둘러 쌓게 해, 플라즈마 존의 밀도를 증가 시켜 수소 가스의 여기 효율 및 박막 증착 속도 등을 향상시켜, 발생 플라즈마 중심부의 높은 온도로 인해 별도의 기판가열기로 가열치 않고 그라파이트 애노드 위에 놓인 기판 상에 다이아몬드를 형성 시, 기존의 방법보다 품질이 우수한 다이아몬드 박막 또는 벌크를 제조토록 한 것이다. 반응기내부 기판 근처까지 가이드 튜브에 의해 공급된 수소 가스가 고 밀도 플라즈마 속에서 변한 원자수소에 의해, 그라파이트 상(sp, sp2)을 형성할 탄소 원자들이 원자수소와 반응함으로써 기판에서 탈착하게 되고, 그 결과 기판(4) 상에는 기존의 어떠한 방법보다도 품질이 순수한 다이아몬드 상(sp3) 만이 존재하게 되어, 전기 전자적, 열적, 기계적 특성 등이 보다 향상된 다이아몬드 박막 또는 벌크가 형성되게 된다. 뿐만 아니라 본 발명에서 새롭게 고안된, 레이즈마 혼합 방법은 어떤 재료 표면의 하드 코팅 (hard coating) (예를 들면 전자재료, 절삭공구 등)과 같은, 타 종류의 박막 제조에도 효과적으로 응용될 수 있도록 고안하였다. 특히 최근에는 FED(field emission device) 등의 제작 시 가장 중요한 필드 에미션 팁 (field emission tip)을 사용하지 않는 박막을 제공함으로써, 평판 디스플레이 (flat panel display) 소자로서 크게 각광 받고 있는 다이아몬드 박막 제조 방법으로 응용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 레이저 애블레이션 방법과 수소 가스 하에서의 고전압 방전 플라즈마 CVD법의 장단점이 상호 보완적이 되도록 특수하게 결합시킨 레이즈마 혼합방법에 의한 다이아몬드 형성방법에 관한 것으로서,
    일정 간격 이격 된 두 순수 그라파이트 전극 사이에 고전압을 인가해 방전 플라즈마를 발생시켜 주위의 수소 가스를 들뜬 상태의 원자수소로 만들어 캐소우드로부터 방출된 탄소원자와 뒤섞임과 동시에, 레이저 발생원으로부터의 레이저 빔을 렌즈로 집광하여 구동형 반사경을 가진 광학 장치로 진공 챔버 내의 고정된 평판 형상 그라파이트 타깃(캐소우드) 위에 조사 시켜, 플라즈마 내부에서 애노드 상에 위치한 기판 방향으로 높은 운동에너지를 가진 탄소 입자들(레이저 플륨)을 튀어나오게 해 플라즈마 내부의 여기 된 탄소원자와 뒤섞이게 하고, 이 뒤섞인 입자들을 플라즈마 한가운데에 위치한 기판 상에 증착시켜 다이아몬드 박막 또는 벌크를 형성하는 레이저 애블레이션 방법과 고전압 방전 플라즈마 CVD법을 결합시킨 혼합 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 형성방법.
  2. 레이저 애블레이션 방법과 고전압 방전 플라즈마 CVD법을 결합시킨 혼합 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 형성방법에 있어서,
    레이저빔(2)을 렌즈(3)로 집광하여 진공 챔버(4) 내에 위치한 별도의 회전용 전동기(5)가 불필요한 고정된 고순도 그라파이트 타깃(6)에 조사 시 그 표면에 발생하는 애블레이션 현상(레이저 플륨(7))과 이와 동시에 그라파이트 캐소우드(6)와 그라파이트 애노드(8) 사이에 발생하는 방전 플라즈마(9)가 혼합되도록 결합시킨 방법으로, 발생 플라즈마(9) 중심부의 높은 온도로 인해 별도의 기판가열기(10)로 가열치 않고 그라파이트 애노드(8) 위에 놓인 기판(11)상에 다이아몬드를 형성시, 플라즈마 존(Zone)을 둘러 쌓이게 한 반응기(12)를 두는 과정과 외부에서 진공 챔버(4) 내부에 위치한 반응기(12)속으로 일정 수소 가스를 가이드 튜브(13)로 공급하여 다량의 원자 수소가 기판(11) 상에서 효율적으로 다이아몬드 벌크를 형성함을 특징으로 하는 레이저 애블레이션 방법과 고전압 방전 플라즈마 CVD법을 결합시킨 혼합 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 형성방법.
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  5. 레이저 애블레이션 방법과 고전압 방전 플라즈마 CVD법을 결합시킨 혼합 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드박막 및 벌크의 형성장치에 있어서, 진공챔버(4)의 내부중앙에 형성된 기판(11)과, 상기 기판(11)하부에 형성된 애노드(기판홀더)(8)와, 상기 애노드(8) 가까이 즉, 수소가스가 플라즈마 내부에서 효과적으로 원자수소로 변환 되도록 플라즈마 중심부까지 수소가스를 공급하는 수소가이드튜브(13)와, 상기 기판(11) 위에 형성되어 박막을 형성하는 레이저플륨(7)과, 상기 레이저플륨(7)을 형성시키며, 레이저빔(2)에 의해 조사되는 그라파이트타킷(캐소오드)(6)과, 상기 그라파이트타킷(캐소오드)(6)와 기판(11)사이에서 다이아몬드를 형성시키는 장소인 플라즈마존(9)와, 상기 플라즈마존(9)를 둘러쌓은 반응기(12)와, 상기 진공챔버(4)의 하부 일단에 형성되어 레이저빔(2)을 발사하는 레이저 발생원(1)과, 상기 레이저 발생원을 집광시키는 집광렌즈(3)와, 상기 집광된 레이저를 반사하여 티깃 표면에 조사하는 구동형반사경(14)과, 그 반대 일측에 형성된 진공펌프를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 레이저 애블레이션 방법과 고전압 방전 플라즈마 CVD법을 결합시킨 혼합 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드박막 및 벌크의 형성장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 원통형의 반응기(12)는 진공챔버 외부에서 내부로 고압용 절연 애자 중심부를 통해 연결된 인입도체 (12e)와 상기 캐소우드와 인입도체를 내장할 수 있는 연결컨넥터(12a)와, 상기 연결컨넥터(12a)의 상부 중간에 형성되며 그라파이트타킷(캐소오드)(6)와 연결시키는 케소우드와 인입도체 연결용 나사구멍(12d) 및 타깃과 반응기 고정용 나사구멍(12c)와, 상기 반응기(12) 원통형 몸체 측면에 형성되어 있으며, 레이저빔(2)이 조사되는 레이저빔조사용구멍(12b)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 레이저 애블레이션 방법과 고전압 방전 플라즈마 CVD법을 결합시킨 혼합 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드박막 및 벌크의 형성장치.
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