KR100899355B1

KR100899355B1 - 플라스마 증착 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100899355B1
Application number: KR1020070116932A
Authority: KR
Inventors: 이욱성; 백영준; 박종극; 황규원; 정증현
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2009-05-27
Also published as: KR20090050484A; US8973526B2; US20090127102A1

Abstract

본 발명은 플라스마 증착 장치 및 방법에 관한 것으로, 직류 전원(방전) 플라스마 증착 공정에 의해 다이아몬드를 비롯한 물질을 증착함에 있어 고융점 금속재질의 음극표면에 균열을 생기는 현상을 방지하며, 실리콘 등의 반도체 기판을 사용할 경우 반도체 기판의 손상을 방지하여 균일하고 손상이 없는 상태로 박막을 증착할 수 있는 이점이 있다.

플라스마 증착, 박막 증착, 힛업(heatup)

Description

플라스마 증착 장치 및 방법{PLASMA DEPOSITION APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 플라스마(plasma) 증착 장치 및 방법에 관한 것으로, 다이아몬드를 비롯한 물질을 기판(substrate)에 증착하기 위한 플라스마 증착 장치 및 방법에 관한 것이다.

나노 다이아몬드(NanoCrystalline Diamond: 이하 NCD라 함) 박막(film)의 합성에는 종래의 마이크로 결정질 다이아몬드(MicroCrystalline Diamond: 이하 MCD라 함) 박막용 합성 장치가 그대로 사용되는 대신, 합성 변수는 종래의 MCD 박막의 합성변수와는 크게 다른 조건으로 변경하여 사용되고 있다. 이와 같이 크게 달라진 합성변수 때문에 안정성 및 균일성 등에 심각한 문제가 발생할 수 있으므로 종래의 합성 장치 및 공정에 상당한 변형을 가해야 하는 것으로 알려져 있다.

지금까지 MCD 박막 및 NCD 박막의 증착에 사용된 대표적인 공정은 마이로웨이브 플라스마 시브이디(microwave plasma CVD)와 열필라멘트 시브이디(Hot Filament CVD) 이다. 마이크로웨이브 방식은 대면적화 및 마이크로파(microwave)의 취급이 까다로운 단점이 있다. 또, 열필라멘트 방법은 단순한 열적인 분해방법을 거치므로 대면적화가 쉽고 구조가 단순하여 경제적인 반면, 필라멘트를 사용함에 따른 불편함과 불순물의 유입, 열분해 방법 자체가 가지는 플라스마 방식에 대한 단점이 있다. 이러한 단점들을 보완하기 위한 새로운 합성 방법들이 요구된다.

본 발명은 전술한 바와 같은 플라스마 방식의 단점을 극복하기 위한 연구 노력의 결과물로서, 다이아몬드를 비롯한 물질을 반도체 기판을 포함한 기판에 증착하는 플라스마 증착 장치를 제공한다.

본 발명은 다이아몬드를 비롯한 물질을 반도체 기판을 포함한 기판에 증착하는 플라스마 증착 방법을 제공한다.

본 발명의 제 1 관점으로서 플라스마 증착 장치는, 음극 원판과 이를 지지하며 수냉되는 음극 홀더(cathode holder)를 포함하는 음극 어셈블리(cathode assembly)와, 수냉되는 양극 홀더(anode holder)와 이 양극 홀더에 장착되어 양극의 역할을 겸하는 기판 및 이 기판을 장착하는 기판 홀더(substrate holder)를 포함하는 양극 어셈블리(anode assembly)와, 진공 상태에서 상기 음극 어셈블리 및 상기 양극 어셈블리의 상호 대향면 간에 전위차를 인가하여 원료가스의 플라스마를 형성 가능한 반응기를 포함하며, 상기 음극 원판을 자중과 진공 흡착력 중에서 적어도 어느 하나이상의 힘을 이용해 상기 음극 홀더에 열접촉하여 상기 음극 원판의 열팽창을 제한하지 않는다.

본 발명의 제 2 관점으로서 플라스마 증착 방법은, 상부에 외부에서 조작이 가능한 셔터(shutter)를 장착하고 이 셔터의 하부 내부공간에 기판을 장착한 기판 홀더를 포함하는 양극 어셈블리, 음극 어셈블리, 반응기를 포함하는 플라스마 증착 장치를 이용한 증착 방법으로서, 상기 셔터를 닫아 상기 기판을 플라스마로부터 격리시켜 상기 기판에의 전하축적을 방지하며, 상기 플라스마 및 양극 글로우(anode glow)에 의한 상기 기판 홀더의 가열을 통해 상기 기판이 간접적으로 가열되게 하는 힛업 과정과, 상기 힛업 과정이 끝나고 상기 기판이 전도성을 회복하면 상기 셔터를 열어 상기 기판을 상기 양극 글로우에 점진적으로 노출시켜 박막의 증착을 개시하는 증착 과정을 포함한다.

본 발명의 제 3 관점으로서 플라스마 증착 장치는, 음극 어셈블리와 양극 어셈블리 및 반응기를 포함하는 플라스마 증착 장치로서, 상기 양극 어셈블리는, 상부에 외부에서 조작이 가능한 셔터를 장착하고 이 셔터의 하부 내부공간에 기판을 장착한 기판 홀더와, 상기 기판 홀더를 분리 가능하게 자중에 의해 지지하되 전기적으로 접지된 지지대와, 상기 지지대와는 독립적으로 상하 운동하여 상승 시에 상기 기판 홀더와 열접촉하는 양극 홀더를 포함한다.

본 발명의 제 4 관점으로서 플라스마 증착 방법은, 양극 어셈블리와 음극 어 셈블리 및 반응기를 포함하며, 상기 양극 어셈블리는 상부에 외부에서 조작이 가능한 셔터를 장착하고 이 셔터의 하부 내부공간에 기판을 장착한 기판 홀더, 이 기판 홀더를 분리 가능하게 자중에 의해 지지하되 전기적으로 접지된 지지대, 이 지지대와는 독립적으로 상하 운동하여 상승 시에 상기 기판 홀더와 열접촉하는 양극 홀더를 포함하는 플라스마 증착 장치를 이용한 증착 방법으로서, 상기 양극 홀더의 하강에 의한 상기 기판 홀더와의 격리 상태 및 상기 셔터를 닫은 상태에서 플라스마를 점화한 후 방전 전류, 방전 전압 및 가스압력을 점차로 증가시키는 힛업 과정과, 상기 힛업 과정이 끝나고 상기 기판이 전도성을 회복하면 상기 셔터를 열어 상기 기판을 상기 양극 글로우에 점진적으로 노출시켜 박막의 증착을 개시하되 상기 양극 홀더를 상승시켜 상기 지지대로부터 분리된 상기 기판 홀더와 열접촉시키는 증착 과정을 포함한다.

본 발명에 의하면, 직류 전원(방전) 플라스마 증착 공정에 의해 다이아몬드를 비롯한 물질을 증착함에 있어 고융점 금속재질의 음극표면에 균열을 생기는 현상을 방지한다.

또한, 실리콘 등의 반도체 기판을 사용할 경우 반도체 기판의 손상을 방지하여 균일하고 손상이 없는 상태로 박막을 증착할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체 적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

MCD 박막 및 NCD 박막을 위한 합성 및 증착방법으로서 직류 전원 플라스마 증착 장치를 고려할 수 있다.

도 1은 MCD 박막 및 NCD 박막의 증착을 위해 고려된 직류 전원 플라스마 증착 장치의 구성도이다.

텅스텐 등의 고융점 금속 디스크를 플라스마와 접촉하는 음극 원판(cathode disk)(3)으로 사용하며, 그 음극 원판(3)을 음극 홀더(1)와 결합함에 있어 음극 원판(3)에 암나사 구멍(4)을 파고 볼트 넛트(2) 등을 사용하여 음극 홀더(1)와 결합한다. 음극 홀더(1)는 구리 등의 열전달 특성이 좋은 재료를 사용하며 냉각수를 사용하여 냉각한다. 도 1의 도면부호 중에서 미설명 부호인 5는 양극 홀더, 6은 기판, 7은 음극 어셈블리, 8은 양극 어셈블리, 22는 도입구, 23은 배출구, 24는 반응기이다.

그런데, 텅스텐 등의 취성이 높은 재질인 음극 원판(3)을 이러한 방식으로 고정하면, 음극 원판(3)의 사용시간이 길어짐에 따라 음극 원판(3) 면에 미세 균열이 발생하고, 그 균열 틈에 고상탄소가 형성되어, 증착이 끝난 후 세정과정에서 잘 제거되지 못하고 잔류하여 다음 가동시 아크를 발생시켜 기판, 증착 막 및 음극면 자체를 손상시킬 수 있다.

음극 원판(3) 면에 균열이 발생하는 과정을 보다 자세히 살펴보면 아래와 같 다.

음극 원판(3)이 상온인 상태에서 증착공정이 시작된다. 음극 원판(3)과 기판(6)사이에 전압을 인가하고, 반응가스를 도입구(22)를 통하여 전극간 공간에 도입하고, 진공 펌핑(도시 생략됨)에 의해 1토르 이하의 적절한 진공을 유지하며 플라스마가 점화된다. 플라스마가 점화된 후 방전 전류, 방전 전압 및 반응기 내의 가스압력을 점차로 증가시키는 힛업(heat-up)단계가 개시된다. 전극 간 공간(도 1의 3과 6 사이의 공간)에 플라스마가 발광을 하기 시작하고 방전 전류 및 전압이 각각 수십 암페어, 500볼트 내외로 증가하면 음극의 온도는 섭씨 800도 내외로 증가한다. 이때, 음극 원판(3)은 반경 방향 및 두께 방향으로 열팽창을 하려 할 것이나, 음극 원판(3)은 볼트 너트(2)를 사용하여 음극 홀더(1)에 기계적으로 고정되어 있는 상태이므로 열팽창이 억제되고 대신 열응력이 발생하게 된다. 음극 원판(3)은 음극 홀더(1)와 접촉하는 면에서만 볼트 너트(2)에 의해 홀더에 고정되고 그 맞은편 면(플라스마와 접하는 면)쪽은 이러한 제약이 가해지지 않은 상태에 있으므로, 열팽창시에 굽힘 모멘트(bending moment)가 발생한다. 즉, 음극 원판(3)의 윗면은 압축응력이 발생하며, 음극 원판(3)의 아랫면은 인장응력이 발생한다. 이러한 상황이 수개월 반복된 후에는 음극 표면에 균열이 발생하며, 이러한 균열발생 현상은 음극의 재질이 텅스텐 등의 경도가 높고 취약한 재질인 경우 두드러진다.

정리하면, 음극 사용시간이 증가함에 따라 음극 원판(3)에 균열이 발생하며, 증착 중에 그 균열 틈새에 고상탄소가 오염되고, 오염된 고상탄소가 균열 틈새에 존재하므로 세정이 어려워 매 공정 때마다 전기적 아크를 유발하여 기판과 박막을 손상시킬 수 있다. 즉, 음극 원판(3)의 재질을 텅스텐으로 사용하면 텅스텐이 융점과 경도가 높고 수소와 질소에 대해 불활성인 장점이 있는 반면, 인성이 낮아 균열 발생이 쉽다는 단점이 있는 것이다.

아울러, 음극 원판(3)의 재질로 사용되는 텅스텐 등의 고융점 금속은 기계가공이 매우 까다롭고 취성이 커서 암나사 구멍(4) 등을 가공할 때 주변에 미세한 균열이 발생하기 쉽다. 이러한 균열은 증착공정이 반복됨에 따라 열응력이 반복적으로 가해지면서 점차 균열성장을 일으켜 결국 음극 원판(3)의 전체로 전파될 수 있다. 이러한 현상은 증착공정에 노출되면서 음극 원판(3) 표면이 탄화되어 취성이 증가함에 따라 더욱 가속될 수 있다.

따라서 이러한 미비점들을 해결할 수 있는 새로운 기술이 요구되는 상황이다.

본 발명에서는 음극 원판을 음극 홀더에 장착함에 있어 음극 원판의 열팽창을 억제하지 않고 자유롭게 허용하는 장착구조를 사용함으로써 앞서 고려된 직류 전원 플라스마 증착 장치의 미비점들을 해결한다. 본 발명에 따르면, 음극의 반경방향 및 두께 방향으로의 열팽창을 제한하지 않는 음극 원판 장착구조를 사용함으로써, 음극 원판에 균열이 발생하지 않는다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직류 전원 플라스마 증착 장치의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 상호 대향하게 설치된 음극 어셈블리(110) 및 양극 어셈블 리(120)와, 진공 상태에서 음극 어셈블리(110) 및 양극 어셈블리(120)의 상호 대향면 간에 전위차를 인가하여 원료가스의 플라스마를 형성 가능한 반응기(130)를 포함한다.

음극 어셈블리(110)는 음극 원판(111)과 이를 지지하며 수냉되는 음극 홀더(113)를 포함하며, 반응기(130)의 하부에 장착된다.

양극 어셈블리(120)는 반응기(130)의 상부에 장착되며, 수냉되는 양극 홀더(121)와, 양극 홀더(121)에 장착되어 양극의 역할을 겸하는 기판(123)과, 기판(123)을 장착하는 기판 홀더(125)와, 양극 홀더(121) 및 기판 홀더(125)를 관통하여 기판 홀더(125)와 기판(123)의 접촉면 및 양극 홀더(121)와 기판 홀더(125)의 접촉면에 진공 흡착력을 형성시켜 주는 진공흡입 라인(vacuum suction line)(127)을 포함한다. 도면 중 미설명 도면부호인 131은 반응기(130)의 도입구이고, 133은 반응기(130)의 배출구이다.

이와 같은 본 발명의 제 1 실시예에 의하면, 음극 어셈블리(110)를 반응기(130)의 하부에 장착하고, 양극 어셈블리(120)를 반응기(130)의 상부에 장착함으로써 음극 원판(111)은 별도의 고정방식이 필요하지 않고 그 자중에 의해 음극 홀더(113)와 열접촉(thermal contact)한다.

따라서, 음극 원판(111)을 고정하기 위해 나사구멍 등을 가공할 필요가 없으므로 가공에 따른 미세 균열의 발생도 없고, 볼트 너트 등으로 고정하는 경우와 같은 열팽창의 제약이 없어지므로 열응력도 발생하지 않기 때문에, 열응력에 의한 균열도 발생하지 않는다.

특히, 텅스텐 등의 고융점 금속 디스크를 플라스마와 접촉하는 음극 원판(111)으로 사용하는 경우에, 텅스텐은 비중이 커서 자중만으로도 음극 홀더(113)와의 열접촉이 충분하여 충분한 냉각이 이루어진다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 직류 전원 플라스마 증착 장치의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 상호 대향하게 설치된 음극 어셈블리(210) 및 양극 어셈블리(220)와, 진공 상태에서 음극 어셈블리(210) 및 양극 어셈블리(220)의 상호 대향면 간에 전위차를 인가하여 원료가스의 플라스마를 형성 가능한 반응기(230)를 포함한다.

음극 어셈블리(210)는 반응기(230)의 하부에 장착되며, 음극 원판(211)과, 음극 원판(211)을 지지하며 수냉되는 음극 홀더(213)와, 음극 원판(211)의 열팽창 시 음극 홀더(213)와의 접촉면에서의 마찰력을 감소시키기 위해 흑연 등을 이용하여 얇게 제작한 윤활판(215)과, 음극 홀더(213) 및 윤활판(215)을 관통하게 가공되어 음극 원판(211)과 윤활판(215)의 접촉면 및 윤활판(215)과 음극 홀더(213)의 접촉면에 진공 흡착력을 형성시켜 주는 진공흡입 라인(217)을 포함한다.

양극 어셈블리(220)는 반응기(230)의 상부에 장착되며, 수냉되는 양극 홀더(221)와, 양극 홀더(221)에 장착되어 양극의 역할을 겸하는 기판(223)과, 기판(223)을 장착하는 기판 홀더(225)와, 양극 홀더(221) 및 기판 홀더(225)를 관통하여 기판 홀더(225)와 기판(223)의 접촉면 및 양극 홀더(221)와 기판 홀더(225)의 접촉면에 진공 흡착력을 형성시켜 주는 진공흡입 라인(227)을 포함한다. 도면 중 미설명 도면부호인 231은 반응기(230)의 도입구이고, 233은 반응기(230)의 배출구이다.

이와 같은 본 발명의 제 2 실시예에 의하면, 제 1 실시예와 마찬가지로 음극 어셈블리(210)를 반응기(230)의 하부에 장착하고, 양극 어셈블리(220)를 반응기(230)의 상부에 장착함으로써 음극 원판(211)은 자중에 의해 음극 홀더(215)와 열접촉한다. 아울러, 음극 원판(211)과 음극 홀더(215)간의 열접촉을 향상시키기 위해 진공흡입 라인(217)을 이용한 진공척 방식을 적용하여 음극 원판(211)을 흡착력에 의해 음극 홀더(210)에 지지하는 방식을 겸함으로써 그 열접촉 정도를 제어할 수도 있다. 증착공정 중에 반응기(230)내의 반응가스의 압력은 약 100∼400토르 가량으로 유지되므로 진공과 이러한 높은 압력 사이의 차이로 인한 진공 흡착력은 충분한 크기로 작용한다.

아울러, 진공흡입 라인(217) 내의 진공도를 제어하여 음극 원판(211)과 윤활판(215) 및 음극 홀더(213)간의 진공 흡착력을 조절함으로써 음극 원판(211)의 온도를 제어할 수 있다. 음극 홀더(213)는 냉각수에 의해 냉각되어 그와 접촉하는 음극 원판(211)을 간접 냉각하므로, 음극 홀더(213)와 음극 원판(211) 간의 열접촉 정도에 따라 음극 온도가 변화되기 때문이다. 음극 원판(211)의 두께 및 직경이 각각 20mm 및 130mm, 플라스마 파워가 약 20kW일 때, 진공 흡착력의 제어에 의하여 음극의 온도는 약 섭씨 150∼300도 가량 변화시킬 수 있다.

한편, 음극 원판(211)의 열팽창 시 음극 홀더(213)와의 접촉면에서의 마찰력 을 감소시키기 위하여 사용되는 윤활판(215)은 양면에 진공 홈(vacuum groove)을 형성하여 그 전면에 걸쳐 진공 흡착력이 형성되게 한다. 변형 실시예로서 윤활판(215)을 제거할 수도 있는데, 이 경우에 진공흡입 라인(217)은 음극 홀더(213)를 관통하게 가공되어 음극 원판(211)과 음극 홀더(213)의 접촉면에 진공 흡착력을 형성시켜 준다. 그러나 윤활판(215)을 제거하면 음극 홀더(213)와 음극 원판(211)간의 마찰력이 커져서 음극 원판(211)의 자유로운 열팽창을 제한할 수 있기 때문에 윤활판(215)을 채택하는 실시예가 더 바람직하다.

앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에서는 기판(123, 223)을 반응기(130, 230)의 상부에 장착된 양극 어셈블리(120, 220)에 장착해야 하므로 진공흡입 라인(127, 227)을 양극 홀더(121, 221) 및 기판 홀더(125, 225)를 관통하게 가공하여 기판 홀더(125, 225)와 기판(123, 223)의 접촉면 및 양극 홀더(121, 221)와 기판 홀더(125, 225)의 접촉면에 진공 흡착력을 형성시켜 주었다.

본 발명의 제 3 실시예로서 기판 홀더(125, 225)는 양극 홀더(121, 221)에 기계적 방식으로 고정하고 기판(123, 223)과 기판 홀더(125, 225)의 접촉면에만 진공 흡착력을 형성하여 지지할 수도 있다. 이때, 기판(123, 223)과 기판 홀더(125, 225)와의 접촉면에서 발생하는 마찰저항을 줄이기 위해 흑연 등을 이용하여 얇게 제작한 윤활판(도시 생략됨)을 기판(123, 223)과 기판 홀더(125, 225) 사이에 삽입하는 것이 바람직하다. 이 경우에도 제 2 실시예에서와 같이 윤활판의 양면에 진공 홈을 형성하여 진공 흡착력을 윤활판의 전면에 걸쳐 배분한다.

그런데, 진공 홈의 폭 및 깊이를 특정 값 이하로 제한할 필요가 있다. 진공 홈의 폭이 너무 넓은 경우는 실리콘 기판의 온도가 진공 홈의 접촉 부위에서 여타 부위에 비해 상승하여 균일한 온도 유지가 불가능해 질 수 있기 때문이다.

도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따라 양극 어셈블리의 기판과 기판 홀더의 사이에 윤활판을 배치하였을 때에 온도 분포를 나타낸 것이다.

일반적으로 진공흡입 라인에 의한 진공 흡착력은 단순히 물체를 흡착력으로 들어올리는 용도로 사용하기에 이 경우는 물체의 냉각을 고려할 필요가 없으므로 진공 홈의 폭과 깊이를 충분히 넓고 깊게 하여 진공이 잘 전달되게 한다.

그런데, 반도체용 실리콘 웨이퍼 등의 열전도율이 낮은 기판을 진공척으로 흡착한 상태에서 적절한 냉각을 통해 온도를 균일하게 유지해야 하는 경우에는, 도 4의 (A)와 같이 윤활판(324)의 기판(323)과의 접촉면에 배치하는 진공 홈(301)의 폭을 대략 1 mm 이상으로 넓게 설계하면 진공 홈(301)과 접촉한 기판(323) 영역에서는 국소적으로 냉각이 이루어지지 않으므로 그 부위에서 온도가 상승하여 온도 분포(303)가 불균일한 현상이 발생한다. 도 4의 (B)와 같이 진공 홈(305)의 폭을 충분히 작게 설계하면, 즉 진공 홈(305)의 폭이 어느 값 이하가 되면 진공 홈(305)과 접촉한 부위에서도 온도상승이 무시할 정도로 작아져서 균일한 온도 분포(307)가 얻어진다. 예를 들어 진공 홈(305)의 폭을 1 mm이하, 선호적으로는 0.2 mm ∼ 0.5 mm로 하면 기판의 온도 분포는 균일하면서도 진공 흡착력도 충분하게 유지된다.

도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 직류 전원 플라스마 증착 장치의 구성도이다.

상호 대향하게 설치된 음극 어셈블리(410) 및 양극 어셈블리(420)와, 진공 상태에서 음극 어셈블리(410) 및 양극 어셈블리(420)의 상호 대향면 간에 전위차를 인가하여 원료가스의 플라스마를 형성 가능한 반응기(430)를 포함한다.

음극 어셈블리(410)는 반응기(430)의 상부에 장착되며, 음극 원판(411)과, 음극 원판(411)을 지지하며 수냉되는 음극 홀더(413)와, 음극 원판(411)의 열팽창 시 음극 홀더(413)와의 접촉면에서의 마찰력을 감소시키기 위해 흑연 등을 이용하여 얇게 제작한 윤활판(415)과, 음극 홀더(413) 및 윤활판(415)을 관통하게 가공되어 음극 원판(411)과 윤활판(415)의 접촉면 및 윤활판(415)과 음극 홀더(413)의 접촉면에 진공 흡착력을 형성시켜 주는 진공흡입 라인(417)을 포함한다.

양극 어셈블리(420)는 반응기(430)의 하부에 장착되며, 수냉되는 양극 홀더(421)와, 양극 홀더(421)에 장착되어 양극의 역할을 겸하는 기판(423)과, 기판(423)을 장착하는 기판 홀더(425)를 포함한다. 도면 중 미설명 도면부호인 431은 반응기(430)의 도입구이고, 433은 반응기(430)의 배출구이다.

이와 같은 본 발명의 제 4 실시예는, 도 3을 참조하여 설명한 본 발명의 제 2 실시예와 비교하면 음극 어셈블리(410)와 양극 어셈블리(420)의 장착 위치를 맞바꾼 구조이다. 이 경우에는 기판(423)을 단순히 자중에 의해 기판 홀더(425)에 장착할 수 있으므로 제 2 실시예와는 달리 양극 어셈블리(420)에서 진공흡입 라인(도 3의 도면부호 227)이 제거된다. 다만, 진공흡입 라인(417)의 진공 흡착력에 의해 음극 원판(411)의 자중도 지탱해야 하므로 음극 원판(411)의 두께를 가능한 한 얇게 하는 것이 바람직하다. 음극 원판(411)의 두께를 얇게 하면 동일한 냉각조건에서는 음극 원판(411)의 표면 온도가 감소하게 되므로, 음극 원판(411)과 음극 홀더(413)간의 열접촉을 적절히 제어하여 적절한 음극 온도를 유지해 줄 필요가 있다.

앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 4 실시예에 의하면, 음극면의 균열발생과 균열 틈의 고상탄소 오염이나 균열의 날카로운 모서리에의 전기장 집중 등을 원인으로 한 아크 발생 원인이 모두 제거된다.

그런데, 양극 홀더에 장착되는 기판으로 실리콘 기판을 사용하는 경우에는 반응기 내에서 플라스마가 점화된 후 방전 전류, 방전 전압 및 반응기 내의 가스압력을 점차로 증가시키는 힛업 공정 중에 실리콘 기판의 표면이 미약하게 손상될 우려가 있다. 이와 같이 힛업 공정 중에 발생하는 손상영역은 대략 원형이며, 그 직경은 1mm 이하로 관찰되며, 손상정도는 미약하여 표면의 수미크론 내외의 손상 깊이를 보인다.

음극의 손상이나 오염을 원인으로 한 아크손상은 증착 공정이나 힛업 공정에서 모두 발생하고, 그 발생 위치도 기판 표면 전체에 무작위하게 분포하는 특징이 있는 반면, 그 이외의 원인에 의한 손상은 항상 힛업 공정에서 발생하며 대체로 기판의 중앙에 국한되어 나타난다. 이러한 손상은 미약한 아크 혹은 순간적인 전류의 집중에 의해 기판의 표면이 미약하게 순간적으로 손상당한 것이 그 이유라 할 수 있다.

본 발명에서는 이와 같이 기판의 중앙부에 발생하는 손상을 방지하기 위한 새로운 방안을 제시한다.

도 6은 종래 기술에 따른 직류 전원 플라스마 증착 장치를 이용하여 기판에 박막을 증착하는 공정도이며, 도 7은 양극 어셈블리에 형성되는 플라스마와 양극 글로우의 상태를 보인 도면이다.

NCD 박막 혹은 다이아몬드(diamond) 박막의 증착용 기판으로 널리 사용되는 반도체용 실리콘 기판은 상온에서 부도체이며, 온도가 올라감에 따라 전기저항이 감소하여 약 섭씨 600도 이상에서는 도체가 된다. 따라서 실리콘 기판의 온도를 600도 이상으로 유지하여 기판의 전하축적 및 그에 의한 아크를 방지하고 있다. 이에 따라, 플라스마를 점화하기 전의 상태는 도 6의 (A)와 같은 상태가 된다.

플라스마가 점화되어도 기판(423)은 부도체이므로 기판(423) 표면에는 양극 글로우가 형성되지 않고, 도 7에 보이는 바와 같이 금속재질의 기판 홀더(425)의 노출부위 혹은 양극 홀더(421)의 노출면상에 양극 글로우(401)가 형성된다. 기판(423)에서 양극 글로우(401)로 피복된 영역에서만 박막의 증착이 이루어지며 양극 글로우(401)로 피복되지 않은 영역에서는 박막의 증착이 이루어지지 않는 것으로 알려져 있다. 플라스마로부터 공급되는 전하들은 이 양극 글로우(401)가 형성된 금속재질의 노출부위를 통하여 접지로 이동하며, 부도체인 기판(423)의 표면에는 도 6의 (B)와 같이 전하가 축적되기만 한다.

플라스마를 점화한 후 반응기 내의 가스압, 방전전압 및 전류를 점진적으로 최종 증착조건을 향하여 상승시키는 힛업 과정에서 기판(423)의 전 부위에 걸쳐 균일하게 상승하면 어느 온도 이상에서부터 기판(423) 전체가 순간적으로 도체로 변하게 될 것이다. 그러나 실제로는 기판(423) 내의 온도는 국소적으로 불균일한 상태가 될 가능성이 높다. 도 7에 보이는 바와 같이 기판(423)의 상부는 플라스마(403)에 의해 가열되는 반면 하부는 수냉되는 양극 홀더(421)에 의해 냉각되므로 기판(423)의 상단면과 하단면간에 온도구배가 존재한다. 이때 플라스마(403)는 음극 글로우(cathode glow), 양광주(positive column), 음극 암부(cathode dark space) 등과 같이 음극 원판과 기판(423)의 상호 대향면 간에 존재하는 모든 방전(discharge) 부위를 총칭한다. 도 7의 플라스마(403)는 반응기 내부 공간 전체에 형성되는 것이 아니고 음극과 기판(423)간의 공간에만 국한되어 형성된다. 따라서 플라스마(403)를 벗어난 영역에서는 기판(423)의 가열이 이루어지지 않고, 기판(423) 및 플라스마(403)는 그것을 둘러싼 주변환경에 의해 끊임없이 복사 및 전도 등에 의하여 열을 빼앗긴다. 따라서, 기판(423)의 냉각을 균일하게 하는 경우는 기판(423)의 온도가 테두리에서 중앙으로 올수록 증가하게 된다.

따라서 도 6의 (B)와 같이 도체 영역(405)은 기판(423) 중앙의 상단면 부위부터 나타난다. 이 때 까지는 기판(423)의 표면에 양극 글로우는 형성되지 않는다. 온도가 더 상승하면 이 도체 영역(405)은 점진적으로 확장되다가 마침내 도 6의 (C)와 같이 기판(423)의 하면과 연결된다. 그때까지 기판(423) 상면의 도체 영역(405)에 축적되었던 전하는 기판(423)의 상면과 하면이 도체 영역(405)으로 연결 되는 순간 일시에 하면으로 빠져나간다. 이때 기판(423) 중앙에 과도한 방전전류가 집중되어 기판(423) 표면이 손상될 가능성이 농후하다. 이때 도 6의 (C)와 같이 기판(423)의 상면 중앙에는 양극 글로우(40７)가 형성되기 시작하며, 양극 글로우(40７)로 피복된 영역에서 박막(도시　생략됨)의 증착이　시작된다.

온도가 더 상승하면 도 6의 (D), (E)와 같이 양극 글로우(40７)는 기판(423)의 상단면 전체로 확장되며，소정의　시간이　경과함에　따라　기판(423) 전체가　박막(도시 생략됨)으로 피복되기　시작한다．　이때 도체 영역(405)의 확장도 수반되어 마침내 기판(423) 전체가 도체가 된다.

본 발명의 제 5 실시예에 따르면, 도 6의 (C)와 같이 축적된 전하가 일시에 좁은 도전 영역으로 집중되어 도전되는 현상을 방지하기 위하여, 도 8에 나타낸 바와 같이 기판 홀더(525)와 양극 홀더(도시 생략됨)의 접촉면에 별도의 스페이서(spacer)(529)를 삽입하여 기판온도 분포를 제어함으로써 기판(523)의 온도를 균일하게 상승시킨다.

도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 직류 전원 플라스마 증착 장치의 주요 부분을 나타낸 구성도이다.

도 8을 참조하면, 스페이서(529)는 기판 홀더(525)와 유사한 직경을 가지는 원판으로 하며, 그 재질은 흑연 혹은 비철계 금속으로 한다. 스페이서(529)의 상단면에는 동심원 형태를 비롯한 다양한 형태의 홈(groove)(501)을 형성하여 기판(523)과의 열접촉(thermal contact) 면적을 국부적으로 변화시켜준다.

예를 들어, 기판(523)의 냉각을 균일하게 하는 경우에 기판(523)의 온도가 도 6과 같이 중심부가 높은 상황이 되었다고 하자. 이때는 도 8에 보이는 바와 같이 스페이서(529)의 열접촉 제어용 동심원 형태의 홈(501)의 분포를 테두리로 올수록 더 조밀하게 함으로써, 기판(523)의 중앙부로 갈수록 열접촉 면적이 커지도록 조절해주면 균일한 기판온도를 구현할 수 있다. 이때 홈(501)의 전체적인 배열 형태는 동심원 형태 등으로 원대칭 구조를 가지게 하는 것이 좋다.

아울러, 스페이서(529)를 기판(523)과 직접 접촉시킬 수도 있으나 도 8에 나타낸 바와 같이 기판 홀더(525)를 거쳐 간접적으로 접촉시키는 것이 바람직하다. 직접 접촉하는 경우는 기판(523)의 온도가 도 4의 (A)와 같이 불균일해 질 수 있기 때문이다.

도 9는 본 발명의 제 5 실시예에 따라 직류 전원 플라스마 증착 장치의 기판 홀더와 양극 홀더와의 접촉면에 스페이서를 삽입하였을 때 기판에 박막을 증착하는 공정도이다.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 제 5 실시예에 따르면, 기판 홀더와 양극 홀더의 접촉면에 별도의 스페이서를 삽입하여 기판온도 분포를 제어함으로써 기판(523)의 온도를 균일하게 상승시킨다. 도 6과 도 9를 비교하여 보면, 플라스마가 점화하기 전인 (A) 상태와 힛업 공정이 완료된 (E) 상태에 놓인 기판(523)은 동일한 특성을 가지나, 힛업 공정 중에는 도 6의 (B), (C), (D) 상태 보다 도 9의 (B), (C), (D) 상태가 도체 영역(505)이 고르게 분포되며, 양극　글로우(507) 또한 고르게 형성된다. 특히 도 9의 (C)에 나타낸 바와 같이 축적된 전하가 일시에 좁은 도전 영역으로 집중되지 않으므로 과도한 방전전류에 의해 기판(523) 표면이 손상될 우려가 없다.

도 10은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 직류 전원 플라스마 증착 장치의 주요 구성 부분과 공정 순서를 보인 도면이다.

본 발명의 제 6 실시예에 따르면, 양극 어셈블리(620)의 기판 홀더(625)에 외부에서 조작이 가능한 셔터(609)를 장착한다. 즉 기판 홀더(625)의 상부에 셔터(609)를 장착하며, 셔터(609)의 하부 내부공간에 기판(623)을 장착한다.

힛업 과정에서 도 10의 (A)와 같이 셔터(60９)를 닫아 기판(623)을 플라스마로부터 격리시켜 기판(623)에의 전하축적을 방지한다. 이때 플라스마 및 양극 글로우(601)에 의한 기판 홀더(625)의 가열을 통해 기판(623)이 간접적으로 균일하게 가열되게 한다. 힛업 과정이 끝나고 기판(623)이 전도성을 회복하면 도 10의 (B), (C)와 같이 다시 셔터(609)를 열어 기판(623)을 양극 글로우(601)에 점진적으로 노출시키면　기판(623)의　전면에　양극　글로우(607)가　확장되며，　양극　글로우(607)의　확장이　끝나고　소정　시간，　예로서　약　십여분　이상의　시간이　경과한　후부터　점진적으로　박막(도시 생략됨)이 형성되기　시작한다．

도 11은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 직류 전원 플라스마 증착 장치의 구성과 공정 순서를 보인 도면이다.

본 발명의 제 7 실시예에 따르면 직류 전원 플라스마 증착 장치는, 상호 대향하게 설치된 음극 어셈블리(710) 및 양극 어셈블리(720)와, 진공 상태에서 음극 어셈블리(710) 및 양극 어셈블리(720)의 상호 대향면 간에 전위차를 인가하여 원료가스의 플라스마를 형성 가능한 반응기(도시 생략됨)를 포함한다.

음극 어셈블리(710)는 반응기의 상부에 장착되며, 음극 원판(711)과, 음극 원판(711)을 지지하며 수냉되는 음극 홀더(713)와, 음극 원판(711)의 열팽창 시 음극 홀더(713)와의 접촉면에서의 마찰력을 감소시키기 위해 흑연 등을 이용하여 얇게 제작한 윤활판(715)과, 음극 홀더(713) 및 윤활판(715)을 관통하게 가공되어 음극 원판(711)과 윤활판(715)의 접촉면 및 윤활판(715)과 음극 홀더(713)의 접촉면에 진공 흡착력을 형성시켜 주는 진공흡입 라인(717)을 포함한다.

양극 어셈블리(720)는 반응기의 하부에 장착되며, 외부에서 조작이 가능한 셔터(709)가 상부에 장착된 기판 홀더(725)와, 양극 홀더(721)와는 별도로 기판 홀더(725)를 지지하는 지지대(708)와, 지지대(708)와는 독립적으로 상하 운동이 가능한 양극 홀더(721)를 포함한다. 기판(723)은 기판 홀더(725)에 장착하며, 셔터(709)의 하부 내부공간에 기판(723)을 장착하는 전도성 고융점 금속 재질의 기판 홀더(725)를 사용한다.

기판 홀더(725)의 셔터(709) 면을 음극 원판(711)면에 대향시켜 지지하되, 기판 홀더(725)가 자중에 의해 단순히 얹힌 상태로 지지되어 용이하게 분리가 가능하며, 전기적으로 접지된 지지대(708)를 사용한다.

지지대(708)는 금속 막대 등을 이용하여 기판 홀더(725)를 반응기의 바닥면에 전기적으로 접촉시키며, 기판 홀더(725)와 양극 홀더(721)가 접촉하기 전인 도 11의 (A) 상태에서는 플라스마로부터 유입되는 전류를 접지로 빼주는 역할을 겸한 다. 또 지지대(708)는 기판 홀더(725)로부터 소량의 열을 제거하는 열 통로(heat conduction path) 역할도 겸한다. 이때 지지대(708)와 기판 홀더(725)간에는 별도의 스페이서(도시 생략됨, 도 8의 도면번호 529에 해당함)를 삽입하여 기판(723)의 온도분포를 제어할 수 있다.

본 발명의 제 7 실시예에서는 힛업 과정에서의 기판 및 기판 홀더의 가열을 가속한다. 힛업 과정은 방전전류 및 전압, 반응기 가스압 등이 증착조건에 비하여 훨씬 낮은 상태에서 출발하여 점차로 증착조건을 향해 증가해 가는 단계로서, 직류 전원 플라스마의 안정성은 양극 및 음극의 온도가 섭씨 수백도 가량의 최적온도로 유지되어야 최적화되며, 힛업 과정은 전극의 온도가 상온으로부터 출발하여 최적의 온도에 이르기까지 점진적으로 상승하는 단계이므로 가능한 한 힛업 과정은 짧을 수록 좋다.

도 11의 (A)를 참조하면, 힛업 과정에서는 기판 홀더(725)에 기판(723)을 장착하고 셔터(709)를 닫은 상태에서 반응기 내의 진공 중에 음극 원판(711)과 셔터(709) 사이에 전압을 인가하여 방전을 개시한다.

그 후 방전전압, 방전전류, 반응기 가스압을 점진적으로 증가시키는 과정에서 기판 홀더(725)는 플라스마에 노출되어 가열된다. 이때 그 안에 장착된 기판(723)은 기판 홀더(725)를 통해 간접가열 된다. 이때 기판 홀더(725)는 지지대(708)에 의하여 양극 홀더(721)와는 별도로 지지되며, 양극 홀더(721)는 수냉된다. 힛업 과정에서는 기판 홀더(725)와 양극 홀더(721)를 격리시킴으로써 기판 홀더(725) 및 기판(723)의 열손실을 최소화하여 그 온도 상승속도를 최대화한다.

예를 들어, 기판 홀더(725)를 계속해서 양극 홀더(721)와 접촉시키는 경우, 종래 기술에 의하면 힛업 과정에서 기판의 온도가 750도까지 상승하는데 약 20분의 시간이 소요되며 이때 방전전압 및 전류도 400볼트 45암페어 가량이 소요되는데 반하여, 본 발명의 제 7 실시예에 의하면 동일한 조건에서도 약 5분 이내로 단축되며, 방전전류도 약 20암페어 이하에서 동일한 온도에 도달한다.

도 11의 (B), (C)를 참조하면, 기판(723)의 힛업이 종료되고 증착이 개시되는 시점에서는 기판 홀더(725)와 양극 홀더(721)를 다시 접촉시켜 기판(723)을 간접 냉각함으로써 적정 증착온도를 유지하게 한다. 이때 기판 홀더(725)는 도 11의 (A) 상태에서는 단순히 자중에 의해 지지대(708) 위에 장착되어 있다가 도 11의 (B) 및 (C)와 같이 양극 홀더(721)가 밀어 올려주면 쉽게 지지대(708)로부터 분리될 수 있도록 한다.

종래의 마이크로웨이브 플라스마 시브이디 방법 등에서는 기판의 온도를 제어하기 위하여 양극 홀더에 별도의 히터를 장착하는 방법을 사용해 왔으나, 히터가 마이크로웨이브를 흡수해 과열되어 파손되는 문제점이 있고, 별도의 히터 장착을 위해 구조가 훨씬 복잡해지고 유지 보수가 힘들어지는 등의 결정적인 문제점이 있었다. 또 이 경우 장착된 히터는 양극 홀더와 기판 홀더 사이에 삽입되므로 플라스마로 가열되는 정도가 큰 높은 파워의 증착조건에서는 히터의 존재가 오히려 냉각을 방해하여 과열되는 문제도 심각하다. 본 발명의 제 7 실시예에 따르면 이와 같은 문제점을 야기하지 않고 간편하게 기판의 온도를 제어하며 기판의 도전손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

이와 같이 기판(723)은 간접가열에 의하여 전도성을 신속히 회복해 가는 반면, 플라스마와는 셔터(709)에 의해 격리되어 있으므로 전하 축적이 차단되어 전도통로가 형성되는 순간의 손상으로부터 보호된다. 반면, 힛업이 충분히 진행되어 방전전류 및 방전전압이 충분히 높은 값에 도달하고, 그에 따라 충분히 가열된 기판 홀더(725)에 의해 간접 가열된 기판(723)의 온도가 충분히 높아져, 반도체이던 기판(723)이 전도성을 회복한 후에는, 도 10의 (B), (C)와 같이 셔터(709)를 점진적으로 개방하여 기판(723)의 상면을 플라스마에 점진적으로 노출 및 접촉시킴으로써 기판(723)의 상면에 양극 글로우를 형성시키고, 그에 따라 기판(723)에 박막　증착이 개시된다.

이때 기판 홀더(725)의 셔터(709)는 그 개폐방식에 따라 날개형 셔터, 홍채(iris)형 셔터 등의 여러 가지 변형이 있을 수 있으며, 외부로부터의 조작에 의하여 개폐될 수 있다. 날개형 셔터는 외부조작에 의해 개방할 때에 개방 후 셔터(709)의 음극 원판(711)으로부터의 거리가 기판(723)과 음극간의 거리에 비하여 훨씬 먼 위치에 존재하도록 설계된다. 이렇게 하지 않으면 플라스마가 기판(723)과 음극사이뿐 아니라 음극과 셔터(709)사이에도 계속 형성됨으로써 불필요한 파워의 낭비를 야기하여 기판(723)상에 박막의 증착이 잘 이루어지지 않는다. 홍채형 셔터는 일반 카메라의 홍채형 셔터와 유사한 구조를 가지는데, 개방시 셔터 날개가 셔터의 외경쪽으로 열리면서 테두리부분으로 수납된다. 따라서 양극 글로우가 셔터(709)면에서 기판(723)면으로 천이하는 과정이 날개형에 비하여 훨씬 부드럽다는 장점이 있다. 한편, 기판 홀더(725) 및 셔터(709)의 재질은 고융점 금속을 그 재질 로 하는 것이 좋다.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

도 1은 MCD 박막 및 NCD 박막의 증착을 위해 고려된 직류 전원 플라스마 증착 장치의 구성도,

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직류 전원 플라스마 증착 장치의 구성도,

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 직류 전원 플라스마 증착 장치의 구성도,

도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따라 양극 어셈블리의 기판과 기판 홀더의 사이에 윤활판을 배치하였을 때에 온도 분포를 나타낸 도면,

도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 직류 전원 플라스마 증착 장치의 구성도,

도 6은 종래 기술에 따른 직류 전원 플라스마 증착 장치를 이용하여 기판에 박막을 증착하는 공정도,

도 7은 양극 어셈블리에 형성되는 플라스마와 양극 글로우의 상태를 보인 도면,

도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 직류 전원 플라스마 증착 장치의 주요 부분을 나타낸 구성도,

도 9는 본 발명의 제 5 실시예에 따라 직류 전원 플라스마 증착 장치의 기판 홀더와 양극 홀더와의 접촉면에 스페이서를 삽입하였을 때 기판에 박막을 증착하는 공정도,

도 10은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 직류 전원 플라스마 증착 장치의 주요 구성 부분과 공정 순서를 보인 도면,

Claims

삭제
음극 원판과 이를 지지하며 수냉되는 음극 홀더를 포함하는 음극 어셈블리와,

수냉되는 양극 홀더와 이 양극 홀더에 장착되어 양극의 역할을 겸하는 기판 및 이 기판을 장착하는 기판 홀더를 포함하는 양극 어셈블리와,

진공 상태에서 상기 음극 어셈블리 및 상기 양극 어셈블리의 상호 대향면 간에 전위차를 인가하여 원료가스의 플라스마를 형성 가능한 반응기

를 포함하며,

상기 음극 어셈블리는, 상기 반응기의 하부에 장착하며, 상기 양극 어셈블리는 상기 반응기의 상부에 장착하고,

상기 음극 원판을 자중을 이용하여 상기 음극 홀더에 열접촉하여 상기 음극 원판의 열팽창을 제한하지 않은

플라스마 증착 장치.
음극 원판과 이를 지지하며 수냉되는 음극 홀더 및 이 음극 홀더를 관통하여 상기 음극 원판과 상기 음극 홀더의 접촉면에 진공 흡착력을 형성시켜 주는 음극용 진공흡입 라인을 포함하는 음극 어셈블리와,

수냉되는 양극 홀더와 이 양극 홀더에 장착되어 양극의 역할을 겸하는 기판 및 이 기판을 장착하는 기판 홀더를 포함하는 양극 어셈블리와,

진공 상태에서 상기 음극 어셈블리 및 상기 양극 어셈블리의 상호 대향면 간에 전위차를 인가하여 원료가스의 플라스마를 형성 가능한 반응기

를 포함하며,

상기 음극 어셈블리는 상기 반응기의 하부에 장착하며, 상기 양극 어셈블리는 상기 반응기의 상부에 장착하고, 상기 음극 원판을 자중 및 상기 진공 흡착력을 이용하여 상기 음극 홀더에 열접촉하여 상기 음극 원판의 열팽창을 제한하지 않은

플라스마 증착 장치.
음극 원판과 이를 지지하며 수냉되는 음극 홀더 및 이 음극 홀더를 관통하여 상기 음극 원판과 상기 음극 홀더의 접촉면에 진공 흡착력을 형성시켜 주는 음극용 진공흡입 라인을 포함하는 음극 어셈블리와,

수냉되는 양극 홀더와 이 양극 홀더에 장착되어 양극의 역할을 겸하는 기판 및 이 기판을 장착하는 기판 홀더를 포함하는 양극 어셈블리와,

진공 상태에서 상기 음극 어셈블리 및 상기 양극 어셈블리의 상호 대향면 간에 전위차를 인가하여 원료가스의 플라스마를 형성 가능한 반응기

를 포함하며,

상기 음극 어셈블리는 상기 반응기의 상부에 장착하며, 상기 양극 어셈블리는 상기 반응기의 하부에 장착하고,

상기 음극 원판을 상기 진공 흡착력을 이용하여 상기 음극 홀더에 열접촉하여 상기 음극 원판의 열팽창을 제한하지 않은

플라스마 증착 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 음극 어셈블리는, 상기 음극 홀더와 상기 음극 원판의 사이에 배치하여 상기 음극 원판의 열팽창 시 상기 음극 홀더와의 접촉면에서의 마찰력을 감소시키 는 윤활판을 더 포함하며,

상기 음극용 진공흡입 라인은, 상기 음극 홀더 및 상기 윤활판을 관통하여 상기 음극 원판과 상기 윤활판의 접촉면 및 상기 윤활판과 상기 음극 홀더의 접촉면에 상기 진공 흡착력을 형성시켜 주는

플라스마 증착 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 진공흡입 라인 내의 진공도를 제어하여 상기 음극 원판과 상기 윤활판 및 상기 음극 홀더간의 상기 진공 흡착력을 조절함으로써 상기 음극 홀더와 상기 음극 원판 간의 열접촉 정도에 따라 상기 음극 원판의 온도를 제어하는

플라스마 증착 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 윤활판에 진공 홈을 형성하여 상기 진공 흡착력을 전면에 걸쳐 배분한

플라스마 증착 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 진공 홈의 폭이 0.2 mm ∼ 0.5 mm인

플라스마 증착 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 양극 어셈블리는, 상기 양극 홀더 및 상기 기판 홀더를 관통하여 상기 기판 홀더와 상기 기판의 접촉면 및 상기 양극 홀더와 상기 기판 홀더의 접촉면에 진공 흡착력을 형성시켜 주는 양극용 진공흡입 라인

을 포함하는 플라스마 증착 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 양극 어셈블리는, 상기 양극 홀더 및 상기 기판 홀더를 관통하여 상기 기판 홀더와 상기 기판의 접촉면에 진공 흡착력을 형성시켜 주는 양극용 진공흡입 라인을 포함하며,

상기 기판 홀더는 상기 양극 홀더에 기계적 방식으로 고정한

플라스마 증착 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 양극 어셈블리는, 상기 기판과 상기 기판 홀더의 사이에 배치하여 상기 기판과 상기 기판 홀더와의 접촉면에서 발생하는 마찰저항을 줄이는 윤활판

을 포함하는 플라스마 증착 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 윤활판에 진공 홈을 형성하여 상기 진공 흡착력을 전면에 걸쳐 배분한

플라스마 증착 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 진공 홈의 폭이 0.2 mm ∼ 0.5 mm인

플라스마 증착 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 양극 어셈블리는, 상기 기판과 상기 양극 홀더의 사이에 배치한 스페이서

를 포함하는 플라스마 증착 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 스페이서는 상기 양극 홀더와 상기 기판 홀더의 사이에 삽입한

플라스마 증착 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 스페이서는 상단면에 홈을 형성하여 상기 기판과의 열접촉 면적을 국부적으로 변화시키는

플라스마 증착 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 스페이서의 홈은 테두리로 올수록 더 조밀하게 분포한

플라스마 증착 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 스페이서의 홈은 원대칭 구조로 배열된

플라스마 증착 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 양극 어셈블리는, 상기 기판 홀더의 상부에 외부에서 조작이 가능한 셔터를 장착하며,

상기 셔터의 하부 내부공간에 상기 기판을 장착한

플라스마 증착 장치.
상부에 외부에서 조작이 가능한 셔터를 장착하고 이 셔터의 하부 내부공간에 기판을 장착한 기판 홀더를 포함하는 양극 어셈블리, 음극 어셈블리, 반응기를 포함하는 플라스마 증착 장치를 이용한 증착 방법으로서,

상기 셔터를 닫아 상기 기판을 플라스마로부터 격리시켜 상기 기판에의 전하축적을 방지하며, 상기 플라스마 및 양극 글로우에 의한 상기 기판 홀더의 가열을 통해 상기 기판이 간접적으로 가열되게 하는 힛업 과정과,

상기 힛업 과정이 끝나고 상기 기판이 전도성을 회복하면 상기 셔터를 열어 상기 기판을 상기 양극 글로우에 점진적으로 노출시켜 박막의 증착을 개시하는 증착 과정

을 포함하는 플라스마 증착 방법.
음극 어셈블리와 양극 어셈블리 및 반응기를 포함하는 플라스마 증착 장치로서,

상기 양극 어셈블리는, 상부에 외부에서 조작이 가능한 셔터를 장착하고 이 셔터의 하부 내부공간에 기판을 장착한 기판 홀더와,

상기 기판 홀더를 분리 가능하게 자중에 의해 지지하되 전기적으로 접지된 지지대와,

상기 지지대와는 독립적으로 상하 운동하여 상승 시에 상기 기판 홀더와 열접촉하는 양극 홀더

를 포함하는 플라스마 증착 장치.
제 19 항 또는 제 21 항에 있어서,

상기 셔터는, 그 개폐방식에 따라 날개형 셔터 또는 홍채형 셔터로 설계한

플라스마 증착 장치.
제 21 항에 있어서,

상기 지지대는 상기 기판 홀더를 상기 반응기에 전기적으로 접촉시키는

플라스마 증착 장치.
제 21 항에 있어서,

상기 양극 어셈블리는, 상기 지지대와 상기 기판 홀더의 사이에 삽입된 스페이서

를 포함하는 플라스마 증착 장치.
제 21 항에 있어서,

상기 음극 어셈블리는, 음극 원판, 이 음극 원판을 지지하며 수냉되는 음극 홀더, 이 음극 홀더를 관통하여 상기 음극 원판과 상기 음극 홀더의 접촉면에 진공 흡착력을 형성시켜 주는 음극용 진공흡입 라인을 포함하며,

상기 음극 어셈블리는 상기 반응기의 상부에 장착하며, 상기 양극 어셈블리는 상기 반응기의 하부에 장착하고, 상기 음극 원판을 상기 진공 흡착력을 이용하여 상기 음극 홀더에 열접촉한

플라스마 증착 장치.
제 25 항에 있어서,

상기 음극 어셈블리는, 상기 음극 홀더와 상기 음극 원판의 사이에 배치하여 상기 음극 원판의 열팽창 시 상기 음극 홀더와의 접촉면에서의 마찰력을 감소시키 는 윤활판을 더 포함하며,

상기 음극용 진공흡입 라인은, 상기 음극 홀더 및 상기 윤활판을 관통하여 상기 음극 원판과 상기 윤활판의 접촉면 및 상기 윤활판과 상기 음극 홀더의 접촉면에 상기 진공 흡착력을 형성시켜 주는

플라스마 증착 장치.
양극 어셈블리와 음극 어셈블리 및 반응기를 포함하며, 상기 양극 어셈블리는 상부에 외부에서 조작이 가능한 셔터를 장착하고 이 셔터의 하부 내부공간에 기판을 장착한 기판 홀더, 이 기판 홀더를 분리 가능하게 자중에 의해 지지하되 전기적으로 접지된 지지대, 이 지지대와는 독립적으로 상하 운동하여 상승 시에 상기 기판 홀더와 열접촉하는 양극 홀더를 포함하는 플라스마 증착 장치를 이용한 증착 방법으로서,

상기 양극 홀더의 하강에 의한 상기 기판 홀더와의 격리 상태 및 상기 셔터를 닫은 상태에서 플라스마를 점화한 후 방전 전류, 방전 전압 및 가스압력을 점차로 증가시키는 힛업 과정과,

상기 힛업 과정이 끝나고 상기 기판이 전도성을 회복하면 상기 셔터를 열어 상기 기판을 상기 양극 글로우에 점진적으로 노출시켜 박막의 증착을 개시하되 상기 양극 홀더를 상승시켜 상기 지지대로부터 분리된 상기 기판 홀더와 열접촉시키는 증착 과정

을 포함하는 플라스마 증착 방법.