KR101985830B1 - physical vapor deposition apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명의 물리 기상 증착 장치는 물리 기상 증착 공정을 위한 내부 공간을 확보하는 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내의 상측부에 배치되어 기판부를 지지하는 기판 지지부; 상기 진공 챔버 내의 하측부에 배치되어 상기 기판부에 소스 입자를 증착시키도록 고체의 증착용 소스를 소스 입자로 변환시키는 소스원; 및 상기 기판부에 증착되는 소스 입자의 나노 구조물의 구조적 특성을 유지하면서 상기 기판부와 상기 나노 구조물 간의 접착력을 높이기 위해, 상기 소스원과 상기 기판 지지부 사이의 플라즈마 발생 영역에 플라즈마를 발생시킴으로써 상기 플라즈마에 의해 상기 플라즈마 발생 영역을 통과하는 소스 입자를 이온화시키는 플라즈마 발생장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.The physical vapor deposition apparatus of the present invention comprises: a vacuum chamber for securing an internal space for a physical vapor deposition process; A substrate support disposed at an upper portion of the vacuum chamber to support the substrate portion; A source disposed at a lower portion of the vacuum chamber to convert a solid evaporation source into a source particle to deposit source particles on the substrate portion; And generating plasma in a plasma generation region between the source and the substrate support to increase adhesion between the substrate and the nanostructure while maintaining the structural characteristics of the nanostructure of the source particles deposited on the substrate, And a plasma generation device for ionizing the source particles passing through the plasma generation region by the plasma generation device.

Description

물리 기상 증착 장치{physical vapor deposition apparatus}[0001] The present invention relates to a physical vapor deposition apparatus,

본 발명은 증착 막의 두께 균일성을 확보하면서도 기판에 증착되는 나노 구조물의 구조적 특성을 유지하고 기판과 나노 구조물 사이의 접착력(adhesion)을 향상시키도록 한 물리 기상 증착 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a physical vapor deposition apparatus that maintains the structural characteristics of a nanostructure deposited on a substrate while improving the thickness uniformity of the deposited film and improves the adhesion between the substrate and the nanostructure.

일반적으로 물리 기상 증착 장치는 물리 기상 증착에 적합한 진공도로 유지된 진공 챔버의 내부 공간에서 증착용 소스를 입자 상태(vapor)로 변환시켜 기판에 증착하는 장치이다.Generally, a physical vapor deposition apparatus converts a vapor deposition source into a vapor in an internal space of a vacuum chamber maintained at a vacuum level suitable for physical vapor deposition, and deposits the vapor deposition material on a substrate.

종래의 물리 기상 증착 장치의 일례가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 물리 기상 증착 장치(100)는 진공 챔버(11), 소스원(13), 및 기판 지지부(15) 등을 포함하여 구성되어 있다. 여기서, 진공 챔버(11)는 진공 증착에 필요한 진공도의 내부 공간을 확보하는 부분으로, 예를 들어 원형 통체로 구성되어 있다. 소스원(13)은 고체의 증착용 소스(17)에 에너지를 인가하여 입자 상태로 변환시키는 부분으로, 기판 지지부(15)와 대향하며 이격되어 있다. 소스원(13)은 고체의 증착용 소스를 입자 상태로 변환시키기 위해서 저항열을 이용하여 에너지를 인가하는 물리 기상 증착(PVD) 방법을 채용하고 있다. 물론, 소스원(13)은, 저항열 외에 플라즈마, 전자빔, 레이저 등 중에서 어느 하나를 이용하여 에너지를 인가하는 PVD 방법을 채용하는 것도 가능하다. 기판 지지부(15)는 기판부(1)를 지지하는 부분으로, 예를 들어 진공 챔버(11)의 내측 상부에 배치되어 있다.An example of a conventional physical vapor deposition apparatus is shown in Fig. 1, a conventional physical vapor deposition apparatus 100 includes a vacuum chamber 11, a source circle 13, and a substrate support 15, and the like. Here, the vacuum chamber 11 is a portion for securing an internal space of a vacuum degree required for vacuum deposition, and is formed of, for example, a circular cylinder. The source circle 13 is a portion for applying energy to the solid evaporation source 17 to convert it into a particle state, and is opposed to and spaced from the substrate supporter 15. The source circle 13 employs a physical vapor deposition (PVD) method in which energy is applied by using a column of resistances to convert a solid deposition source into a particle state. Of course, the source 13 may employ a PVD method of applying energy by using any one of plasma, electron beam, and laser in addition to the resistance column. The substrate supporting portion 15 is a portion for supporting the substrate portion 1, for example, disposed at the upper inside of the vacuum chamber 11.

이러한 구조를 가진 종래의 물리 기상 증착 장치(100)의 진공 챔버(11) 내에서는 소스 입자의 평균자유행정(mean free path)이 확보되거나 소스 입자의 운동에너지를 얻을 수 있기 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이, 소스(17)가 소스원(13)에 의해 소스 입자 상태로 변환된 상태에서 기판부(1)의 증착 면에 소스 입자(18)가 도달하여 기판부(1)의 증착 면에 박막 구조 또는 나노 구조의 적층 막이 증착될 수 있다. Since the mean free path of the source particles can be ensured or the kinetic energy of the source particles can be obtained in the vacuum chamber 11 of the conventional physical vapor deposition apparatus 100 having such a structure, The source particles 18 reach the deposition surface of the substrate portion 1 with the source 17 transformed into the source particle state by the source source 13 and the deposition surface of the substrate portion 1 A laminated film of a thin film structure or a nanostructure can be deposited.

미국특허 제2074281U.S. Patent No. 2074281

그런데 특허문헌1에 개시된 종래의 진공 증착 장치의 진공 챔버(11) 내에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 소스원(13)에서 증발된 소스 입자(18)가 방사형으로 직선 운동을 하므로 증발된 소스 입자(18) 중 일부가 기판부(1)의 증착 면에 증착되지만 그 나머지가 기판부(1)를 벗어난 영역에 증착되기도 한다.In the vacuum chamber 11 of the conventional vacuum vapor deposition apparatus disclosed in Patent Document 1, since the source particles 18 evaporated from the source circle 13 linearly move radially, as shown in FIG. 2, Some of the source particles 18 are deposited on the deposition surface of the substrate portion 1, but the remainder is deposited on the deposition region of the substrate portion 1.

이때, 진공 챔버(11) 내의 분위기가 고진공도인 상태이면 소스원(13)과 기판부(1) 사이의 거리에서 소스 입자(18)의 평균자유행정이 확보되므로 기판부(1)에 증착되는 증착 막, 예를 들어 금속 또는 금속 산화물의 박막이 형성될 수 있다. 이러한 박막은 기판부(1)의 중앙부에서 기판부(1)의 가장자리부로 갈수록 박막 두께가 얇아져 기판부(1)의 중앙부와 가장자리부 사이의 박막 두께 차이가 커지기 때문에 기판부(1)의 전체 영역에 있어서 박막 두께 균일성이 비교적 양호하지 못하다. At this time, if the atmosphere in the vacuum chamber 11 is in a state of high vacuum, since the average free path of the source particles 18 is secured at the distance between the source circle 13 and the substrate 1, A thin film of a deposition film, for example, a metal or a metal oxide, may be formed. Since the thickness of the thin film becomes thinner from the central portion of the substrate portion 1 toward the edge portion of the substrate portion 1 and the thin film thickness difference between the central portion and the edge portion of the substrate portion 1 increases, The uniformity of the thin film thickness is not comparatively good.

반면에, 이러한 박막은 소스 입자가 박막 구조를 형성할 수 있는 충분한 물리적 에너지를 갖고 기판부에 면 접촉으로 증착되기 때문에 기판과 박막의 접착력이 양호하다.On the other hand, such a thin film has good adhesion between the substrate and the thin film because the thin film has a sufficient physical energy to form the thin film structure and is deposited in surface contact with the substrate portion.

진공 챔버(11) 내의 분위기가 저진공도 상태이면 소스원(13)과 기판부(1) 사이의 거리에서 소스 입자(18)의 평균자유행정이 확보되지 않으므로 기판부(1)에 증착되는 증착 막, 예를 들어 금속 또는 금속 산화물의 나노 구조물이 형성될 수 있다. 이러한 나노 구조물은 소스원(13)에서 증발하는 소스 입자(18) 간의 충돌로 인해 소스 입자가 운동에너지를 잃게 되어 소스 입자와 소스 입자 사이에서 완전비탄성충돌에 의한 입자 결합이 발생함으로써 입자 사이즈가 점차 증가하여 나노 사이즈의 소스 입자 결합물이 형성되고, 이렇게 형성된 나노 사이즈의 소스 입자는 대부분의 물리적 에너지를 잃어버린 상태로 기판부(1)에 도달하기 때문에 약한 에너지만을 갖고 상대적으로 낮은 온도의 기판부 표면에 물리적인 흡착에 의해 점 접촉으로 증착되어 나노 구조물을 형성한다. 이러한 나노 구조물은 그 표면적이 커서 더 많은 전하를 이동시킬 수 있는 장점이 있는 반면, 박막에 비해 증착 층의 내외부에 많은 기공을 포함하고 있기 때문에 나노 구조물 자체의 접착력이 박막보다 저하될 뿐 아니라 나노 구조물과 기판의 접착력이 박막에 비해 저하된다. 이처럼 나노 구조물과 기판의 접착력이 저하되면 외부 환경으로부터 받는 미세한 충격에도 나노 구조물이 기판으로부터 떨어져나가기 쉬우므로 나노 구조물의 제품화가 어렵다.The average free path of the source particles 18 is not ensured in the distance between the source circle 13 and the substrate section 1 when the atmosphere in the vacuum chamber 11 is in a low vacuum state, , For example, a nanostructure of a metal or a metal oxide may be formed. Such nanostructures lose the kinetic energy of the source particles due to the collision between the source particles 18 evaporating in the source circle 13, resulting in particle bonding due to a complete inelastic collision between the source particles and the source particles, And the nano-sized source particles thus formed reach the substrate portion 1 in a state in which most of the physical energy is lost. Therefore, the nano-sized source particles have only a weak energy, By physical adsorption to form a nanostructure. Such a nanostructure has a large surface area, and has a merit that it can transfer more electric charge. However, since the nanostructure contains many pores inside and outside the deposition layer as compared with the thin film, the adhesion of the nanostructure itself is lower than that of the thin film, And the adhesive force of the substrate is lower than that of the thin film. If the adhesion between the nanostructure and the substrate is lowered, it is difficult for the nanostructure to be commercialized because the nanostructure is likely to be detached from the substrate even in the case of a slight impact from the external environment.

이러한 문제점을 해결하기 위해 진공 챔버의 내부 공간을 고진공도로 유지하여 기판에 대한 나노 구조물의 접착력을 증가시킬 수 있으나 이러한 경우에는 나노 구조물 사이의 공극이 박막 층으로 채워지기 때문에 나노 구조물의 표면적 증가 등의 장점을 상실하게 된다. In order to solve this problem, it is possible to increase the adhesion of the nanostructure to the substrate by maintaining the inner space of the vacuum chamber at a high vacuum. In this case, since the voids between the nanostructures are filled with the thin film layer, The advantage is lost.

따라서 본 발명은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 이루어진 것으로, 기판에 증착되는 나노 구조물의 구조적 특성을 유지하면서 기판과 나노 구조물 간의 접착력을 향상시킬 수 있는 물리 기상 증착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a physical vapor deposition apparatus capable of improving adhesion between a substrate and a nano structure while maintaining structural characteristics of a nano structure deposited on the substrate.

또한, 본 발명은 기판의 전체 영역에 있어서 증착 막의 두께 균일성을 향상시킬 수 있는 물리 기상 증착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a physical vapor deposition apparatus capable of improving the thickness uniformity of a deposited film in the entire region of a substrate.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치는 물리 기상 증착 공정을 위한 내부 공간을 확보하는 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내의 상측부에 배치되어 기판부를 지지하는 기판 지지부; 상기 진공 챔버 내의 하측부에 배치되어 상기 기판부에 소스 입자를 증착시키도록 고체의 증착용 소스를 소스 입자로 변환시키는 소스원; 및 상기 기판부에 증착되는 소스 입자의 나노 구조물의 구조적 특성을 유지하면서 상기 기판부와 상기 나노 구조물 간의 접착력을 높이기 위해, 상기 소스원과 상기 기판 지지부 사이의 플라즈마 발생 영역에 플라즈마를 발생시킴으로써 상기 플라즈마에 의해 상기 플라즈마 발생 영역을 통과하는 소스 입자를 이온화시키는 플라즈마 발생장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a physical vapor deposition apparatus including: a vacuum chamber for securing an internal space for a physical vapor deposition process; A substrate support disposed at an upper portion of the vacuum chamber to support the substrate portion; A source disposed at a lower portion of the vacuum chamber to convert a solid evaporation source into a source particle to deposit source particles on the substrate portion; And generating plasma in a plasma generation region between the source and the substrate support to increase adhesion between the substrate and the nanostructure while maintaining the structural characteristics of the nanostructure of the source particles deposited on the substrate, And a plasma generation device for ionizing the source particles passing through the plasma generation region by the plasma generation device.

바람직하게는, 상기 플라즈마 발생장치는, 상기 진공 챔버의 내부 영역에 배치되어 상기 플라즈마 발생 영역에 플라즈마를 발생시키는 내부전극부; 및 상기 플라즈마의 발생을 위하여 상기 내부전극부에 전원을 공급하는 내부전극 전원부를 포함할 수 있다. 상기 내부전극부는 헤리컬 형상의 코일부로 이루어질 수 있고, 상기 내부전극 전원부는 상기 내부전극부에 직류(DC) 전원과 100kHz~100MHz의 고주파(RF) 전원 중 어느 하나를 공급할 수 있다.Preferably, the plasma generating apparatus further includes: an internal electrode disposed in an inner region of the vacuum chamber to generate a plasma in the plasma generating region; And an internal electrode power supply unit for supplying power to the internal electrode unit for generating the plasma. The internal electrode unit may be a helical coil unit, and the internal electrode power unit may supply a direct current (DC) power source and a high frequency (RF) power source of 100 kHz to 100 MHz to the internal electrode unit.

바람직하게는, 상기 플라즈마 발생장치는, 상기 진공 챔버의 외부 영역에 배치되어 상기 플라즈마 발생 영역에 플라즈마를 발생시키는 외부전극부; 및 상기 플라즈마의 발생을 위하여 상기 외부전극부에 전원을 공급하는 외부전극 전원부를 포함할 수 있다. 상기 외부전극부는 헤리컬 형상의 코일부로 이루어질 수 있고, 상기 외부전극 전원부는 상기 외부전극부에 100kHz~100MHz의 고주파(RF) 전원을 공급하할 수 있다. Preferably, the plasma generating device further comprises: an external electrode disposed in an outer region of the vacuum chamber to generate a plasma in the plasma generating region; And an external electrode power supply unit for supplying power to the external electrode unit for generating the plasma. The external electrode unit may be a helical coil unit, and the external electrode power unit may supply a high frequency (RF) power of 100 kHz to 100 MHz to the external electrode unit.

바람직하게는, 상기 물리 기상 증착 장치는 상기 기판부에 증착되는 소스 입자의 나노 구조물의 구조적 특성을 유지하면서 상기 기판부와 상기 나노 구조물 간의 접착력을 높이기 위해, 상기 기판 지지부를 (-) 바이어스함으로써 상기 이온화된 소스 입자에 정전기력을 부여하는 바이어스 전원부를 더 포함할 수 있다. 상기 바이어스 전원부는 상기 내부전극부에 고주파(RF) 전원과 직류(DC) 바이어스 전원 중 어느 하나를 공급할 수 있다.Preferably, the physical vapor deposition apparatus further comprises: (-) biasing the substrate support to increase the adhesion between the substrate and the nanostructure while maintaining the structural characteristics of the nanostructure of the source particles deposited on the substrate, And a bias power supply unit for applying an electrostatic force to the ionized source particles. The bias power supply unit may supply either one of a RF power source and a DC bias power source to the internal electrode unit.

바람직하게는, 상기 물리 기상 증착 장치는 상기 소스원의 하측부에 위치한 상기 진공 챔버 내의 영역에 배치되어 상기 변환된 소스 입자 중 상기 기판부의 외측으로 이동하게 될 소스 입자를 상기 기판부를 향해 이동하도록 상기 소스 입자의 이동 방향을 전환시키는 소스 입자 이동 방향 전환부를 더 포함할 수 있다.Preferably, the physical vapor deposition apparatus is arranged in an area in the vacuum chamber located at a lower side of the source circle, and moves the source particles to be moved to the outside of the substrate unit among the converted source particles toward the substrate unit. And a source particle movement direction switching section for switching the movement direction of the source particles.

바람직하게는, 상기 소스 입자 이동 방향 전환부는 팬부를 포함할 수 있다.Preferably, the source particle movement direction switching portion may include a fan portion.

본 발명의 다른 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치는 물리 기상 증착 공정을 위한 내부 공간을 확보하는 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내의 상측부에 배치되어 기판부를 지지하는 기판 지지부; 상기 진공 챔버 내의 하측부에 배치되어 상기 기판부에 소스 입자를 증착시키도록 고체의 증착용 소스를 소스 입자로 변환시키는 소스원; 및 상기 기판부에 증착되는 소스 입자의 나노 구조물의 구조적 특성을 유지하면서 상기 기판부와 상기 나노 구조물 간의 접착력을 높이기 위해, 상기 기판 지지부를 (-) 바이어스함으로써 상기 이온화된 소스 입자에 정전기력을 부여하는 바이어스 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a physical vapor deposition apparatus including: a vacuum chamber for securing an internal space for a physical vapor deposition process; A substrate support disposed at an upper portion of the vacuum chamber to support the substrate portion; A source disposed at a lower portion of the vacuum chamber to convert a solid evaporation source into a source particle to deposit source particles on the substrate portion; And (-) biasing the substrate support to increase the adhesion between the substrate and the nanostructure while maintaining the structural properties of the nanostructure of the source particles deposited on the substrate, thereby imparting an electrostatic force to the ionized source particles And a bias power supply unit.

바람직하게는, 상기 바이어스 전원부는 상기 내부전극부에 고주파(RF) 전원과 직류(DC) 바이어스 전원 중 어느 하나를 공급할 수 있다.Preferably, the bias power supply unit may supply one of a RF power source and a DC bias power source to the internal electrode unit.

바람직하게는, 상기 물리 기상 증착 장치는, 상기 소스원의 하측부에 위치한 상기 진공 챔버 내의 영역에 배치되어 상기 변환된 소스 입자 중 상기 기판부의 외측으로 이동하게 될 소스 입자를 상기 기판부를 향해 이동하도록 상기 소스 입자의 이동 방향을 전환시키는 소스 입자 이동 방향 전환부를 더 포함할 수 있다.Preferably, the physical vapor deposition apparatus is arranged to move the source particles, which are located in the vacuum chamber located at the lower side of the source circle, to be moved out of the substrate section among the converted source particles toward the substrate section And a source particle movement direction switching unit for switching the movement direction of the source particles.

본 발명에 따르면, 기판에 증착되는 나노 구조물의 접착력을 향상시켜 물리 기상 증착 공정에서 나노 구조물의 물리적 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 기판의 전체 영역에 있어서 증착 막의 두께 균일성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the physical properties of the nanostructure can be improved in the physical vapor deposition process by improving the adhesion of the nanostructure deposited on the substrate. In addition, it is possible to improve the thickness uniformity of the deposited film in the entire region of the substrate.

도 1은 종래의 물리 기상 증착 장치의 일례로서 진공 증착 장치를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 진공 증착 장치의 진공 챔버 내에 있어서, 소스 입자가 소스원에서 기판부 및 기판부의 외측으로 방사형 직선 운동을 하며 이동하는 상태를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치의 일례로서, 진공 증착 장치를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 진공 증착 장치의 변형예를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치의 일례로서, 진공 증착 장치를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치의 일례로서, 진공 증착 장치를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 7은 도 3에 도시된 물리 기상 증착 장치에 있어서, 소스원에서 증발한 소스 입자가 기판부에 증착되는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 도 5에 도시된 물리 기상 증착 장치에 있어서, 소스원에서 증발한 소스 입자가 기판부에 증착되는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 도 6에 도시된 물리 기상 증착 장치에 있어서, 소스원에서 증발한 소스 입자가 기판부에 증착되는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 10은 본 발명의 물리 기상 증착 장치에 의해 형성된 나노 구조물의 접착력 특성을 비교하기 위한 샘플 표면의 사진 및 SEM 사진이다.
도 11은 도 3에 도시된 물리 기상 증착 장치의 다른 예로서, 진공 증착 장치를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 12는 도 4에 도시된 진공 증착 장치의 다른 예를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 13은 도 5에 도시된 물리 기상 증착 장치의 다른 예로서, 진공 증착 장치를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 14는 도 6에 도시된 물리 기상 증착 장치의 다른 예로서, 진공 증착 장치를 나타낸 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram showing a vacuum vapor deposition apparatus as an example of a conventional physical vapor deposition apparatus.
Fig. 2 is an exemplary view for explaining a state in which the source particles move in a radial linear motion from the source circle to the outside of the substrate section and the substrate section in the vacuum chamber of the vacuum vapor deposition apparatus shown in Fig.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a vacuum vapor deposition apparatus as an example of a physical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a modified example of the vacuum vapor deposition apparatus shown in FIG.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a vacuum vapor deposition apparatus as an example of a physical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a vacuum vapor deposition apparatus as an example of a physical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an exemplary view for explaining a process in which source particles evaporated from a source circle are deposited on a substrate portion in the physical vapor deposition apparatus shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 8 is an exemplary view for explaining a process in which source particles evaporated from a source circle are deposited on a substrate portion in the physical vapor deposition apparatus shown in FIG. 5; FIG.
FIG. 9 is an exemplary view for explaining a process in which source particles evaporated in a source circle are deposited on a substrate in the physical vapor deposition apparatus shown in FIG. 6; FIG.
10 is a photograph and a SEM photograph of a sample surface for comparing the adhesive force characteristics of the nanostructure formed by the physical vapor deposition apparatus of the present invention.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a vacuum vapor deposition apparatus as another example of the physical vapor deposition apparatus shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 12 is a schematic structural view showing another example of the vacuum vapor deposition apparatus shown in FIG.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing a vacuum vapor deposition apparatus as another example of the physical vapor deposition apparatus shown in FIG. 5. FIG.
FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing a vacuum vapor deposition apparatus as another example of the physical vapor deposition apparatus shown in FIG.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치의 일례로서 진공 증착 장치를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이하에서는 모든 도면에 걸쳐 동일하거나 동등한 요소에는 동일한 부호를 부여하고 중복되는 설명을 생략한다.Hereinafter, a vacuum vapor deposition apparatus as an example of a physical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals throughout the drawings, and redundant description will be omitted.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치의 일례로서, 진공 증착 장치를 나타낸 개략적인 구성도이고, 도 4는 도 3에 도시된 진공 증착 장치의 변형예를 나타낸 개략적인 구성도이다.FIG. 3 is a schematic structural view showing a vacuum vapor deposition apparatus as an example of a physical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic view showing a modification of the vacuum vapor deposition apparatus shown in FIG. 3 .

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치(100)는 예를 들어 진공 증착 장치로서, 진공 챔버(110), 바이어스 전원부(120), 소스원(130), 플라즈마 발생장치(140), 기판 지지부(150), 및 팬부(170) 등을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3, a physical vapor deposition apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a vacuum chamber 110, a bias power source 120, a source 130, a plasma generator (140), a substrate supporting part (150), a pan part (170), and the like.

여기서, 진공 챔버(110)는 물리 기상 증착, 예를 들어 진공 증착에 필요한 진공도의 내부 공간을 확보하는 부분으로, 통체 예를 들어 원형 통체로 구성될 수 있다. 진공 챔버(110)는, 원형 통체 외에 사각형 통체, 타원형 통체 등 다양한 형상의 통체로 구성될 수 있다.Here, the vacuum chamber 110 is a portion for securing an internal space of a degree of vacuum required for physical vapor deposition, for example, vacuum deposition, and may be formed of a cylindrical body, for example, a circular cylinder. The vacuum chamber 110 may be formed of a cylinder having various shapes such as a rectangular cylinder, an elliptical cylinder and the like in addition to the circular cylinder.

바이어스 전원부(120)는 기판 지지부(150)와 전기적으로 연결되며 진공 챔버(110)의 외부에 배치된다. 바이어스 전원부(120)는 소스원(130)에서 증발하여 기판부(1)에 증착하게 되는 소스 입자와 기판부(1)의 접착력을 향상하기 위해, 기판부(1)를 음(-) 바이어스하기 위한 전원, 예를 들어 고주파(RF) 또는 직류(DC) 바이어스 전원을 기판 지지부(150)에 공급하여 상기 소스 입자에 정전기력을 부여할 수 있다.The bias power supply unit 120 is electrically connected to the substrate supporting unit 150 and disposed outside the vacuum chamber 110. The bias power source unit 120 may bias the substrate unit 1 to improve the adhesion of the substrate particles 1 to the source particles evaporated in the source source 130 and deposited on the substrate unit 1 (RF) or direct current (DC) bias power to the substrate support 150 to apply an electrostatic force to the source particles.

소스원(130)은 증착용 소스(190)에 물리적 또는 화학적으로 에너지를 인가하여 증착용 소스(190)을 입자 상태로 변환시키는 부분으로, 진공 챔버(110)의 내측 하부에 배치되어 있다. 소스원(13)은 고체의 증착용 소스를 입자 상태로 변환시키기 위해서 예를 들어 저항열을 이용하여 에너지를 인가하는 PVD 방법을 채용하고 있다. 물론, 물리 기상 증착 장치(100)가 저항열을 이용한 소스원(130)을 갖는 진공 증착 장치와 다른 타입의 물리 기상 증착 장치이면, 소스원(130)은, 저항열 외에 플라즈마, 전자빔, 레이저 등 중에서 어느 하나를 이용하여 에너지를 인가하는 PVD 방법을 채용하는 것도 가능하다. 증착용 소스(190)로는 예를 들어 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 니켈(Ni) 등의 무기질과 -OH, -COOH, 아민계 등을 포함하는 유기질을 포함한 진공 증착 가능한 물질을 사용할 수 있다.The source circle 130 is a part for converting the vapor deposition source 190 into a particle state by applying energy to the vapor deposition source 190 physically or chemically so as to be placed in the inner lower part of the vacuum chamber 110. The source circle 13 employs a PVD method in which energy is applied using, for example, resistance heat to convert a solid deposition source into a particle state. Of course, if the physical vapor deposition apparatus 100 is a physical vapor deposition apparatus other than the vacuum deposition apparatus having the source circle 130 using resistance heat, the source circle 130 may be formed by plasma, electron beam, laser It is also possible to employ a PVD method in which energy is applied by using any one of them. Examples of the vapor deposition source 190 include inorganic materials such as gold (Au), silver (Ag), titanium (Ti), platinum (Pt), nickel (Ni) A vacuum-depositable material including an organic material may be used.

기판 지지부(150)는 기판부(1)를 지지하는 부분으로, 소스원(130)과 대향하며 진공 챔버(110)의 내측 상부에 배치되어 있다. 물론, 기판부(1) 상에 증착되는 증착 막의 두께를 균일화하기 위해 기판 지지부(150)를 수평 회전시키는 회전 구동부(미도시)가 기판 지지부(150)의 상면부에 체결될 수도 있다. 한편, 기판부(1)가 사이즈가 비교적 작은 1개의 기판이 배치된 것처럼 도시되어 있지만 실제로는 2개 이상 복수개의 기판이 배치되는 것도 가능하다.The substrate supporting portion 150 is a portion for supporting the substrate portion 1 and is disposed at the upper inside of the vacuum chamber 110, facing the source circle 130. Of course, a rotation driving unit (not shown) for horizontally rotating the substrate supporter 150 may be fastened to the upper surface of the substrate supporter 150 to uniformize the thickness of the deposition film deposited on the substrate 1. On the other hand, although the substrate portion 1 is shown as having a relatively small size substrate, it is also possible that two or more substrates are actually arranged.

플라즈마 발생장치(140)는 외부전극부(141)와 외부전극 전원부(143)를 포함하여 구성될 수 있다. 플라즈마 발생장치(140)는 소스원(130)에서 증발하여 기판부(1)에 증착하게 되는 소스 입자와 기판부(1)의 접착력을 향상하기 위해, 소스원(30)와 기판부(1) 사이의 플라즈마 형성 영역에 플라즈마를 발생시킴으로써 소스원(30)에서 증발하여 플라즈마를 통과하는 소스 입자를 이온화할 수 있다.The plasma generator 140 may include an external electrode unit 141 and an external electrode power unit 143. The plasma generating apparatus 140 includes a source circle 30 and a substrate section 1 in order to improve adhesion between the substrate 1 and the source particles evaporated in the source circle 130 and deposited on the substrate 1, The source material 30 can be evaporated to ionize the source particles passing through the plasma.

외부전극부(141)는 기판부(1)와 소스원(130) 사이에 배치되어 있으며, 코일이 진공 챔버(110)의 외주면을 감싸면서 헤리컬 형태로 권선된 코일부로 구성될 수 있다. 상기 코일부는 코일이 3회 권선된 구조로 도시되어 있지만 코일이 1회, 2회, 또는 4회 이상 복수회 권선된 구조를 가질 수 있다. The external electrode part 141 is disposed between the substrate part 1 and the source source 130 and the coil may be constituted by a coil part wound in a helical form while surrounding the outer circumferential surface of the vacuum chamber 110. Although the coil portion is shown as a structure in which the coil is wound three times, the coil portion may have a structure in which the coil is wound a plurality of turns once, twice, or four or more times.

외부전극 전원부(143)는 외부전극부(141)와 전기적으로 연결되어 있으며, 진공 챔버(110) 내의 플라즈마 형성 영역에 플라즈마를 형성하기 위해 전원, 예를 들어 100KHz ~ 100MHz의 고주파(RF) 전원을 외부전극부(141)에 공급할 수 있다.The external electrode power supply unit 143 is electrically connected to the external electrode unit 141. The external electrode power supply unit 143 may be a power supply such as a high frequency RF power source of 100 KHz to 100 MHz to form a plasma in a plasma forming region in the vacuum chamber 110 Can be supplied to the external electrode portion 141.

팬부(170)는 소스 입자 이동 방향 전환부로서, 소스원(130)에서 아래쪽으로 이격 거리를 두고 1개 배치되어 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이, 소스 입자(191) 중 기판부(1)의 외측으로 이동하게 될 소스 입자(191)를 기판부(1)를 향해 이동하도록 소스 입자(191)의 이동 방향을 전환시키는 소스 입자 이동 방향 전환부의 역할을 담당한다. 물론, 상기 소스 입자 이동 방향 전환부는 1개의 팬부(170)로 구성된 구조에 한정되지 않으며 본 출원인에 의해 2016년 7월 26일자로 출원된 발명(출원번호 10-2016-0094582)에 기재되고 도시된 바와 같이 1개의 팬부와 1개의 가스 분사부로 구성된 구조, 2개의 팬부와 2개의 가스 분사부로 구성된 구조 등 다양한 구조로 이루어질 수 있다.7, the fan part 170 is a source particle moving direction switching part, and one piece of the fan part 170 is disposed at a distance downward from the source circle 130, And serves as a source particle moving direction switching unit for switching the direction of movement of the source particles 191 to move the source particles 191 to be moved to the outside of the substrate unit 1 toward the substrate unit 1. [ Of course, the source particle moving direction switching unit is not limited to the structure composed of one fan unit 170 and is described in the invention (Application No. 10-2016-0094582) filed on July 26, 2016 by the present applicant, A structure composed of one fan part and one gas injection part, and a structure composed of two fan parts and two gas injection parts as shown in FIG.

또한, 팬부(170)는 예를 들어 1개 이상 복수개의 팬(171)을 가질 수 있다. 각각의 팬(171)은 팬부(170)의 중심부에서 반경 방향 외측으로 연장되며 원주 방향으로 배치될 수 있다. 팬(171)은 진공 증착 공정의 고온에서 변형, 반응, 부식, 산화 등을 일으키지 않도록 하기 위해, 예를 들어 서스(SUS), 알루미늄합금 또는 세라믹 등의 재질로 구성될 수 있다. 팬(171)의 회전을 위해 팬부(170)의 중앙부에는 회전 수직축(173)이 체결되어 있다. 수직축(173)은 진공 챔버(110)의 하벽 외측으로 연장되며, 진공 챔버(110)의 외부에 배치된 회전 구동부(미도시), 예를 들어 모터와 체결될 수 있다.In addition, the fan unit 170 may have one or more fans 171, for example. Each fan 171 may extend radially outward at the center of the pan portion 170 and be disposed in the circumferential direction. The fan 171 may be made of a material such as SUS, aluminum alloy, ceramic, or the like in order to prevent deformation, reaction, corrosion, oxidation, etc. at a high temperature in the vacuum deposition process. A rotation vertical axis 173 is fastened to a central portion of the fan unit 170 for rotation of the fan 171. The vertical axis 173 extends outside the lower wall of the vacuum chamber 110 and can be coupled to a rotation driving unit (not shown), for example, a motor disposed outside the vacuum chamber 110.

한편, 도시하지 않았지만 진공 챔버(110)의 외부에는 진공펌핑부, 전원공급부 등의 공지된 부분이 설치되어 있음은 당연하다.Although not shown, it is a matter of course that a known portion such as a vacuum pumping portion and a power supply portion is provided outside the vacuum chamber 110.

도 4를 참조하면, 본 발명의 물리 기상 증착 장치(200)는 도 3의 플라즈마 발생장치(140)가 플라즈마 발생장치(240)로 대체된 점을 제외하면 도 3에 도시된 물리 기상 증착 장치(100)와 동일한 구조를 갖고 있다.4, the physical vapor deposition apparatus 200 of the present invention is the same as the physical vapor deposition apparatus 200 of FIG. 3 except that the plasma generating apparatus 140 of FIG. 3 is replaced by a plasma generating apparatus 240 100).

플라즈마 발생장치(240)는 진공 챔버(110)의 내부에 플라즈마를 발생하기 위한 장치로서, 내부전극부(141)와 내부전극 전원부(143)를 포함하여 구성될 수 있다. 플라즈마 발생장치(240)는 소스원(130)에서 증발하여 기판부(1)에 증착하게 되는 소스 입자와 기판부(1)의 접착력을 향상하기 위해, 소스원(30)와 기판부(1) 사이의 플라즈마 형성 영역에 플라즈마를 발생시킴으로써 소스원(30)에서 증발하여 플라즈마를 통과하는 소스 입자를 이온화할 수 있다.The plasma generator 240 is an apparatus for generating plasma in the vacuum chamber 110 and may include an internal electrode unit 141 and an internal electrode power supply unit 143. The plasma generating device 240 includes a source circle 30 and a substrate section 1 in order to improve the adhesion of the substrate particle 1 and the source particles evaporated in the source circle 130 and deposited on the substrate section 1, The source material 30 can be evaporated to ionize the source particles passing through the plasma.

내부전극부(141)는 진공 챔버(110)의 내부에서 기판부(1)와 소스원(130) 사이에 배치되어 있으며, 코일이 헤리컬 형태로 권선된 코일부로 구성될 수 있다. 상기 코일부는 코일이 3회 권선된 구조로 도시되어 있지만 코일이 1회, 2회, 또는 4회 이상 복수회 권선된 구조를 가질 수 있다. 상기 플라즈마에 의해 이온화된 소스 입자가 기판부(1)의 표면 전체에 접착될 수 있도록 상기 코일부의 내부 영역이 기판부(1)의 면적보다 넓게 형성되는 것이 바람직하다.The internal electrode part 141 is disposed between the substrate part 1 and the source circle 130 inside the vacuum chamber 110 and may be constituted by a coil part in which the coil is wound in a helical form. Although the coil portion is shown as a structure in which the coil is wound three times, the coil portion may have a structure in which the coil is wound a plurality of turns once, twice, or four or more times. It is preferable that the inner region of the coil portion is formed wider than the area of the substrate portion 1 so that the source particles ionized by the plasma can be adhered to the entire surface of the substrate portion 1. [

한편, 내부전극부(141)는 헤리컬 형태의 코일부에 한정되지 않으며, 도면에 도시하지 않았지만 소스 입자가 통과할 수 있도록 메시 구조를 가진 링부로 구성될 수도 있다. 이러한 링부는 예를 들어 기판부(1)의 면적보다 넓은 내부 영역의 면적을 갖는 원형 링 형상의 본체부와, 본체부와 전기적으로 연결되며 메시 구조로 이루어진 메시체부를 포함하여 구성될 수 있다. 본체부와 메시체부는 도전성 재질 예를 들어 서스(SUS), 구리, 철, 알루미늄 등으로 구성될 수 있다.On the other hand, the internal electrode portion 141 is not limited to the helical coil portion, and may be formed of a ring portion having a mesh structure so that the source particles can pass though not shown in the figure. The ring portion may be configured to include, for example, a circular ring-shaped body portion having an area of an inner region wider than the area of the substrate portion 1 and a mesh body portion that is electrically connected to the body portion and has a mesh structure. The body portion and the mesh body portion may be made of a conductive material such as SUS, copper, iron, aluminum, or the like.

내부전극 전원부(143)는 진공 챔버(110)의 외부에 배치되어 있으며 내부전극부(141)와 전기적으로 연결되어 있다. 내부전극 전원부(143)는 진공 챔버(110) 내의 플라즈마 형성 영역에 플라즈마를 형성하기 위해 전원, 예를 들어 고주파(RF) 전원 또는 직류(DC) 전원을 내부전극부(141)에 공급할 수 있다.The internal electrode power supply unit 143 is disposed outside the vacuum chamber 110 and is electrically connected to the internal electrode unit 141. The internal electrode power supply unit 143 may supply a power source, for example, a RF power source or a direct current (DC) power source to the internal electrode unit 141 in order to form a plasma in a plasma forming area in the vacuum chamber 110.

이와 같이 구성된 물리 기상 증착 장치(100,200)의 증착 과정을 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.The deposition process of the physical vapor deposition apparatuses 100 and 200 constructed as described above will be described with reference to FIG.

먼저, 기판의 증착 면이 소스원(130)을 대향하도록 기판 지지부(150)에 의해 기판부(1)를 지지해 두는 한편 소스원(130)의 정해진 부분에 증착용 소스(190)를 놓아둔다. 여기서, 증착용 소스(190)로는 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 니켈(Ni) 등의 무기질과 -OH, -COOH, 아민계 등을 포함하는 유기질을 포함한 진공 증착 가능한 물질을 사용할 수 있다.First, the substrate portion 1 is held by the substrate supporting portion 150 so that the deposition surface of the substrate faces the source circle 130, while the evaporation source 190 is placed in a predetermined portion of the source circle 130 . The vapor deposition source 190 may be formed of an inorganic material such as gold (Au), silver (Ag), titanium (Ti), platinum (Pt), nickel (Ni) Can be used.

이후, 진공펌핑부(미도시)를 이용하여 진공 챔버(110)의 내부 공간을 물리 기상 증착, 예를 들어 나노 구조물의 진공 증착에 적합한 진공도로 낮춘 후 상기 진공도를 계속 유지한다.Thereafter, the internal space of the vacuum chamber 110 is lowered to a degree of vacuum suitable for physical vapor deposition (for example, vacuum deposition of a nano structure) using a vacuum pumping unit (not shown), and the vacuum degree is maintained.

이러한 상태에서 전원공급부(미도시)로부터 소스원(130)에 전원을 공급하여 소스원(130)에서 저항열을 발생시키면 고체의 증착용 소스(190)가 증발하여 소스 입자(191)로 변환하고 이렇게 변환된 소스 입자(191)가 기판부(1)의 증착 면으로 이동한다. 물론, 물리 기상 증착 장치(100)가 저항열을 이용한 소스원(130)을 갖는 진공 증착 장치 외의 다른 타입의 물리 기상 증착 장치일 경우, 소스원(130)은, 저항열 외에 플라즈마, 전자빔, 레이저 등 중에서 어느 하나를 이용하여 에너지를 인가하는 PVD 방법을 채용하는 것도 가능하다. In this state, when power is supplied from the power supply unit (not shown) to the source source 130 to generate resistance heat in the source source 130, the solid evaporation source 190 is evaporated and converted into the source particles 191 The thus-converted source particles 191 move to the deposition surface of the substrate portion 1. Of course, when the physical vapor deposition apparatus 100 is a physical vapor deposition apparatus of a type other than the vacuum deposition apparatus having the source circle 130 using resistance heat, the source circle 130 may be a plasma, an electron beam, a laser It is also possible to adopt a PVD method in which energy is applied by using any one of them.

이때, 진공 챔버(110)의 내부 공간에서는 평균자유행정(mean free path)이 확보되거나, 소스 입자가 운동에너지를 얻기 때문에, 상기 소스 입자(191) 중 기판부(1)의 증착 면을 향해 직선 운동을 하는 소스 입자(191)가 기판부(1)에 곧바로 도달할 수 있다.Since the mean free path is ensured in the inner space of the vacuum chamber 110 or the source particles receive kinetic energy, a linear portion of the source particles 191 toward the deposition surface of the substrate portion 1 The moving source particles 191 can reach the substrate portion 1 directly.

게다가, 팬부(170)는 기판부(1)의 외측을 향해 이동하게 될 소스 입자(191)를 기판부(1)를 향해 이동하도록 소스 입자(191)의 이동 방향을 전환시키는 소스 입자 이동 방향 전환부의 역할을 한다. 이를 좀 더 상세하게 설명하면, 도 1에 도시된 종래의 물리 기상 증착 장치(10)와 달리, 본 발명의 물리 기상 증착 장치(100,200)에서는 회전 구동부(미도시), 예를 들어 모터를 구동하여 수직축(173)을 예를 들어 도면에 도시된 바와 같은 화살표 방향으로 회전시킴으로써 팬부(170)의 팬(171)을 수직축(173)을 중심으로 원주 방향으로 회전시킨다.Further, the pan section 170 has a function of switching the direction of movement of the source particle 191 to switch the direction of movement of the source particles 191 to move the source particles 191 to be moved toward the outside of the substrate section 1 toward the substrate section 1 It plays a role of wealth. Unlike the conventional physical vapor deposition apparatus 10 shown in FIG. 1, the physical vapor deposition apparatuses 100 and 200 of the present invention drive a rotation drive unit (not shown), for example, a motor The fan 171 of the fan unit 170 is rotated in the circumferential direction about the vertical axis 173 by rotating the vertical axis 173 in the direction of the arrow as shown in the figure.

이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 소스원(130)의 하측으로 이동하는 소스 입자 중 일부 소스 입자(191)가 팬부(170)의 회전하는 팬(171)과 충돌하면, 그 충돌된 소스 입자(191)를 기판부(1)를 향해 이동하도록 소스 입자(191)의 이동 방향을 전환시킬 수 있다. 즉, 팬(171)과 충돌한 소스 입자(191)는 곧바로 기판부(1)의 증착 면으로 이동할 수 있거나, 소스원(130)보다 상측에 위치하며 기판부(1)의 외측으로 이동하게 될 소스 입자(191)와 추가로 충돌함으로써 기판부(1)의 외측으로 이동하게 될 소스 입자(191)를 기판부(1)의 증착 면으로 이동하도록 상기 소스 입자(191)의 이동 방향을 전환시킬 수 있다. 따라서 기판부(1)의 외측으로 이동하게 될 소스 입자(191)가 기판부(1)의 증착 면에 증착될 수 있다.7, when some of the source particles 191 of the source particles moving to the lower side of the source circle 130 collide with the rotating fan 171 of the fan section 170, The moving direction of the source particles 191 can be switched so as to move the substrate 191 toward the substrate portion 1. [ That is, the source particles 191 colliding with the fan 171 can move directly to the deposition surface of the substrate portion 1, or to move to the outside of the substrate portion 1, which is located above the source circle 130 The moving direction of the source particles 191 is switched so as to move the source particles 191 to be moved to the outside of the substrate portion 1 to the deposition surface of the substrate portion 1 by further collision with the source particles 191 . The source particles 191 to be moved to the outside of the substrate portion 1 can be deposited on the deposition surface of the substrate portion 1. [

또한, 진공 챔버(110)의 내부 공간에 존재할 수 있는 진공 중의 분자(미도시)가 회전하는 팬(171)과 충돌하면, 그 충돌된 분자가 기판부(1)를 향해 이동하는 유체 흐름을 형성할 수 있다. 이러한 유체 흐름은 소스원(130)보다 상측에 위치하며 기판부(1)의 외부를 향해 이동하게 될 소스 입자(191)를 기판부(1)를 향해 이동하도록 소스 입자(191)의 이동 방향을 전환시킬 수 있다. 따라서 기판부(1)의 외측으로 이동하게 될 소스 입자(191)가 기판부(1)의 증착 면에 증착될 수 있다.Further, when a molecule (not shown) in a vacuum which may exist in the inner space of the vacuum chamber 110 collides with the rotating fan 171, the collided molecules form a fluid flow moving toward the substrate portion 1 can do. This fluid flow is directed to the direction of movement of the source particles 191 so as to move the source particles 191 located on the upper side of the source circle 130 and moving toward the outside of the substrate section 1 toward the substrate section 1 Can be switched. The source particles 191 to be moved to the outside of the substrate portion 1 can be deposited on the deposition surface of the substrate portion 1. [

이와 같이 본 발명은 기판부(1)의 외측으로 이동하게 될 소스 입자(191)를 기판부(1)의 증착 면에 증착시킬 수 있으므로 기판부(1)의 중앙부와 가장자리부 사이의 증착 막 두께 차이를 줄여 기판부(1)의 전체 영역에 있어서 증착 막의 두께 균일성을 향상시킬 수 있다.As described above, since the source particles 191 to be moved to the outside of the substrate portion 1 can be deposited on the deposition surface of the substrate portion 1, the deposition film thickness between the central portion and the edge portion of the substrate portion 1 The thickness uniformity of the deposited film in the entire region of the substrate portion 1 can be improved by reducing the difference.

더욱이, 본 발명은 물리 기상 증착 장치(100,200)의 플라즈마 발생장치(140,240)를 이용하여 진공 챔버(110)의 내부 공간에 플라즈마(P)를 발생시킬 수 있다. 즉, 플라즈마 발생장치(140)의 외부전극 전원부(143)에서 외부전극부(141)로 전원 예를 들어 고주파(RF) 전원을 인가하거나, 플라즈마 발생장치(240)의 내부전극 전원부(243)에서 내부전극부(141)로 전원 예를 들어 고주파(RF) 전원, 또는 직류(D)을 인가하면 소스원(130)와 기판부(1) 사이의 플라즈마 형성 영역에 플라즈마(P)를 발생시킬 수 있다. 따라서 소스원(130)에서 증발된 소스 입자(191)가 기판부(1)를 향해 이동하면서 플라즈마 형성 영역을 통과할 때 플라즈마 형성 영역의 플라즈마(P)에 의해 이온화되므로 상기 이온화된 소스 입자(191)에 쿨롱 에너지가 가해질 수 있다.Furthermore, the present invention can generate the plasma P in the internal space of the vacuum chamber 110 by using the plasma generators 140 and 240 of the physical vapor deposition apparatuses 100 and 200. That is, a power source, for example, a RF power source is applied from the external electrode power source unit 143 of the plasma generator 140 to the external electrode unit 141, or the power is supplied from the internal electrode power source unit 243 of the plasma generator 240 When a power source, for example, a RF power source or a direct current D is applied to the internal electrode unit 141, a plasma P can be generated in the plasma forming region between the source source 130 and the substrate unit 1 have. Thus, since the source particles 191 evaporated in the source circle 130 are ionized by the plasma P in the plasma forming region as they move toward the substrate portion 1 and pass through the plasma forming region, the ionized source particles 191 Coulomb energy can be applied to the surface.

또한, 본 발명은 물리 기상 증착 장치(100,200)의 바이어스 전원부(120)를 이용하여 기판부(1)에 음(-) 전하를 인가할 수 있다. 즉, 바이어스 전원부(120)에서 기판 지지부(150)를 거쳐 기판부(1)를 (-) 바이어스시키면 기판부(1)에 음(-) 전하를 인가할 수 있다.In addition, the present invention can apply a negative charge to the substrate portion 1 by using the bias power source 120 of the physical vapor deposition apparatuses 100 and 200. That is, when the substrate portion 1 is biased by the bias power source portion 120 through the substrate supporting portion 150, negative charges can be applied to the substrate portion 1.

따라서 상기 이온화된 소스 입자(191)가 기판부(1) 근처로 이동하게 되면 상기 이온화된 소스 입자(191)와 기판부(1)의 음(-) 전하 사이에 정전기력이 발생할 수 있다. 이때, 상기 이온화된 소스 입자(191)와 기판부(1)의 음(-) 전하 사이의 거리가 점차 가까워짐에 따라 상기 이온화된 소스 입자(191)와 기판부(1)의 음(-) 전하 사이의 정전기력이 증가한다. 그러므로 상기 이온화된 소스 입자(191)에 추가로 쿨롱 에너지가 가해질 수 있기 때문에 상기 이온화된 소스 입자(191)가 열역학적으로 안정적으로 기판부(1)에 증착되어 나노 구조물을 형성할 수 있다.Therefore, when the ionized source particles 191 move near the substrate 1, an electrostatic force may be generated between the ionized source particles 191 and the negative charge of the substrate 1. At this time, as the distance between the ionized source particles 191 and the negative charge of the substrate portion 1 becomes closer to each other, the ionized source particles 191 and the negative charge (-) of the substrate portion 1 The electrostatic force between the electrodes increases. Therefore, since the Coulomb energy can be further applied to the ionized source particles 191, the ionized source particles 191 can be thermodynamically and stably deposited on the substrate 1 to form a nanostructure.

한편, 종래의 나노 구조물은 기판부와 증발원 사이의 온도 차이에 따른 물리적인 결합력을 가지며 기판부에 증착되어 있으므로 외부환경에 민감할 수밖에 없다. 그러므로 기판부에 접착력이 양호한 나노 구조물을 얻을 수 없다.On the other hand, the conventional nanostructures have a physical binding force according to the temperature difference between the substrate and the evaporation source, and are deposited on the substrate, so they are inevitably sensitive to the external environment. Therefore, it is impossible to obtain a nanostructure having good adhesion to the substrate portion.

반면, 본 발명에서는 플라즈마 발생장치를 이용하여 플라즈마를 생성하고 바이어스 전극부를 이용하여 기판부에 음전하를 인가할 수 있다. 따라서 상기 플라즈마에 의해 이온화되어 가속화된 소스 입자와 기판부의 음전하 간의 거리가 가까워짐에 따라 상기 소스 입자와 기판부 사이의 정전기적 인력이 증가하여 상기 소스 입자가 고속으로 기판부에 충돌할 수 있다. 그러므로 기판부에 접착력이 양호한 나노 구조물을 얻을 수 있다. 즉, 본 발명은 진공 챔버 내의 플라즈마와 기판부의 음전하를 이용하여 기판부와 나노 구조물 사이의 결합 에너지를 증가시켜 나노 구조물의 접착력을 증가시킬 수 있다.On the other hand, in the present invention, a plasma is generated using a plasma generator, and a negative charge can be applied to the substrate using a bias electrode. Therefore, as the distance between the accelerated source particles accelerated by the plasma approaches the negative charge of the substrate portion, the electrostatic attraction between the source particles and the substrate portion increases, so that the source particles collide with the substrate portion at high speed. Therefore, it is possible to obtain a nanostructure having good adhesion to the substrate portion. That is, the present invention can increase the bonding force between the substrate and the nanostructure by increasing the bonding energy between the substrate and the nanostructure by using the plasma in the vacuum chamber and the negative charge of the substrate.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치의 일례로서, 진공 증착 장치를 나타낸 개략적인 구성도이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치의 일례로서, 진공 증착 장치를 나타낸 개략적인 구성도이다.FIG. 5 is a schematic structural view showing a vacuum vapor deposition apparatus as an example of a physical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention. FIG. 6 is an example of a physical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention, Fig. 2 is a schematic diagram showing a vacuum vapor deposition apparatus.

도 5를 참조하면, 본 발명의 물리 기상 증착 장치(300)는 도 3의 바이어스 전원부(120)가 생략된 점을 제외하면 도 3에 도시된 물리 기상 증착 장치(100)와 동일한 구조를 갖고 있다. 마찬가지로, 도면에 도시하지 않았지만, 본 발명의 물리 기상 증착 장치(300)는 도 4의 바이어스 전원부(120)가 생략된 점을 제외하면 도 4에 도시된 물리 기상 증착 장치(200)와 동일한 구조를 가질 수 있다.5, the physical vapor deposition apparatus 300 of the present invention has the same structure as that of the physical vapor deposition apparatus 100 shown in FIG. 3 except that the bias power source unit 120 of FIG. 3 is omitted . Similarly, although not shown, the physical vapor deposition apparatus 300 of the present invention has the same structure as that of the physical vapor deposition apparatus 200 shown in FIG. 4 except that the bias power source unit 120 of FIG. 4 is omitted Lt; / RTI >

이와 같이 구성된 물리 기상 증착 장치(300)의 증착 과정을 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.The deposition process of the physical vapor deposition apparatus 300 constructed as above will be described with reference to FIG.

먼저, 도 3에 도시된 물리 기상 증착 장치(100)에 대해 언급한 바와 같은 동일한 방법을 이용하여 기판 지지부(150)에 기판부(1)를 지지해 두고, 소스원(130)의 정해진 부분에 증착용 소스(190)를 놓아둔 후 진공 챔버(110)의 내부 공간을 나노 구조물의 진공 증착에 적합한 진공도로 계속 유지한 상태에서 소스원(130)에서 고체의 증착용 소스(190)를 소스 입자(191)로 변환하여 기판부(1)의 증착 면으로 이동시킨다.First, the substrate portion 1 is supported on the substrate supporter 150 using the same method as mentioned for the physical vapor deposition apparatus 100 shown in Fig. 3, and the substrate portion 1 is supported on a predetermined portion of the source circle 130 After the deposition source 190 is released, the solid evaporation source 190 is irradiated from the source source 130 to the source particle 130 in a state where the inner space of the vacuum chamber 110 is maintained in a vacuum degree suitable for vacuum deposition of the nanostructure. (191) and moved to the deposition surface of the substrate portion (1).

이때, 진공 챔버(110)의 내부 공간에서는 평균자유행정(mean free path)이 확보되거나, 소스 입자가 운동에너지를 얻기 때문에, 상기 소스 입자(191) 중 기판부(1)의 증착 면을 향해 직선 운동을 하는 소스 입자(191)가 기판부(1)에 곧바로 도달할 수 있다.Since the mean free path is ensured in the inner space of the vacuum chamber 110 or the source particles receive kinetic energy, a linear portion of the source particles 191 toward the deposition surface of the substrate portion 1 The moving source particles 191 can reach the substrate portion 1 directly.

게다가, 팬부(170)는 기판부(1)의 외측을 향해 이동하게 될 소스 입자(191)를 기판부(1)를 향해 이동하도록 소스 입자(191)의 이동 방향을 전환시키는 소스 입자 이동 방향 전환부의 역할을 한다. 이를 좀 더 상세히 언급하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 소스원(130)의 하측으로 이동하는 소스 입자 중 일부 소스 입자(191)가 팬부(170)의 회전하는 팬(171)과 충돌하면, 그 충돌된 소스 입자(191)를 기판부(1)를 향해 이동하도록 소스 입자(191)의 이동 방향을 전환시킬 수 있다. 즉, 팬(171)과 충돌한 소스 입자(191)는 곧바로 기판부(1)의 증착 면으로 이동할 수 있거나, 소스원(130)보다 상측에 위치하며 기판부(1)의 외측으로 이동하게 될 소스 입자(191)와 추가로 충돌함으로써 기판부(1)의 외측으로 이동하게 될 소스 입자(191)를 기판부(1)의 증착 면으로 이동하도록 상기 소스 입자(191)의 이동 방향을 전환시킬 수 있다. 따라서 기판부(1)의 외측으로 이동하게 될 소스 입자(191)가 기판부(1)의 증착 면에 증착될 수 있다.Further, the pan section 170 has a function of switching the direction of movement of the source particle 191 to switch the direction of movement of the source particles 191 to move the source particles 191 to be moved toward the outside of the substrate section 1 toward the substrate section 1 It plays a role of wealth. 8, when some of the source particles 191 moving to the lower side of the source circle 130 collide with the rotating fan 171 of the fan section 170, The direction of movement of the source particles 191 can be switched so as to move the collided source particles 191 toward the substrate portion 1. [ That is, the source particles 191 colliding with the fan 171 can move directly to the deposition surface of the substrate portion 1, or to move to the outside of the substrate portion 1, which is located above the source circle 130 The moving direction of the source particles 191 is switched so as to move the source particles 191 to be moved to the outside of the substrate portion 1 to the deposition surface of the substrate portion 1 by further collision with the source particles 191 . The source particles 191 to be moved to the outside of the substrate portion 1 can be deposited on the deposition surface of the substrate portion 1. [

또한, 진공 챔버(110)의 내부 공간에 존재할 수 있는 진공 중의 분자(미도시)가 회전하는 팬(171)과 충돌하면, 그 충돌된 분자가 기판부(1)를 향해 이동하는 유체 흐름을 형성할 수 있다. 이러한 유체 흐름은 소스원(130)보다 상측에 위치하며 기판부(1)의 외부를 향해 이동하게 될 소스 입자(191)를 기판부(1)를 향해 이동하도록 소스 입자(191)의 이동 방향을 전환시킬 수 있다. 따라서 기판부(1)의 외측으로 이동하게 될 소스 입자(191)가 기판부(1)의 증착 면에 증착될 수 있다Further, when a molecule (not shown) in a vacuum which may exist in the inner space of the vacuum chamber 110 collides with the rotating fan 171, the collided molecules form a fluid flow moving toward the substrate portion 1 can do. This fluid flow is directed to the direction of movement of the source particles 191 so as to move the source particles 191 located on the upper side of the source circle 130 and moving toward the outside of the substrate section 1 toward the substrate section 1 Can be switched. The source particles 191 to be moved to the outside of the substrate portion 1 can be deposited on the deposition surface of the substrate portion 1

이와 같이 본 발명은 기판부(1)의 외측으로 이동하게 될 소스 입자(191)를 기판부(1)의 증착 면에 증착시킬 수 있으므로 기판부(1)의 중앙부와 가장자리부 사이의 증착 막 두께 차이를 줄여 기판부(1)의 전체 영역에 있어서 증착 막의 두께 균일성을 향상시킬 수 있다.As described above, since the source particles 191 to be moved to the outside of the substrate portion 1 can be deposited on the deposition surface of the substrate portion 1, the deposition film thickness between the central portion and the edge portion of the substrate portion 1 The thickness uniformity of the deposited film in the entire region of the substrate portion 1 can be improved by reducing the difference.

더욱이, 본 발명은 물리 기상 증착 장치(300)의 플라즈마 발생장치(140)를 이용하여 진공 챔버(110)의 내부 공간에 플라즈마(P)를 발생시킬 수 있다. 즉, 플라즈마 발생장치(140)의 외부전극 전원부(143)에서 외부전극부(141)로 전원 예를 들어 고주파(RF) 전원을 인가하거나, 플라즈마 발생장치(240)의 내부전극 전원부(243)에서 내부전극부(141)로 전원 예를 들어 고주파(RF) 전원, 또는 직류(D)을 인가하면 소스원(130)와 기판부(1) 사이의 플라즈마 형성 영역에 플라즈마(P)를 발생시킬 수 있다.Further, the present invention can generate the plasma P in the internal space of the vacuum chamber 110 by using the plasma generating device 140 of the physical vapor deposition apparatus 300. That is, a power source, for example, a RF power source is applied from the external electrode power source unit 143 of the plasma generator 140 to the external electrode unit 141, or the power is supplied from the internal electrode power source unit 243 of the plasma generator 240 When a power source, for example, a RF power source or a direct current D is applied to the internal electrode unit 141, a plasma P can be generated in the plasma forming region between the source source 130 and the substrate unit 1 have.

따라서 소스원(130)에서 증발된 소스 입자(191)가 기판부(1)를 향해 이동하면서 플라즈마 형성 영역을 통과할 때 플라즈마 형성 영역의 플라즈마(P)에 의해 소스 입자(191)가 이온화될 수 있으므로 상기 이온화된 소스 입자(191)에 쿨롱 에너지가 가해질 수 있다. 이렇게 이온화된 소스 입자(191)가 기판부(1)에 증착되어 나노 구조물을 형성할 수 있다.The source particles 191 can be ionized by the plasma P in the plasma forming region when the source particles 191 evaporated in the source circle 130 pass through the plasma forming region while moving toward the substrate portion 1 Coulomb energy can be applied to the ionized source particles 191. The ionized source particles 191 may be deposited on the substrate 1 to form a nanostructure.

한편, 종래의 나노 구조물은 기판부와 증발원 사이의 온도 차이에 따른 물리적인 결합력을 가지며 기판부에 증착되어 있으므로 외부환경에 민감할 수밖에 없다. 그러므로 기판부에 접착력이 양호한 나노 구조물을 얻을 수 없다.On the other hand, the conventional nanostructures have a physical binding force according to the temperature difference between the substrate and the evaporation source, and are deposited on the substrate, so they are inevitably sensitive to the external environment. Therefore, it is impossible to obtain a nanostructure having good adhesion to the substrate portion.

반면, 본 발명은 플라즈마 발생장치를 이용하여 플라즈마를 생성하고 상기 플라즈마에 의해 소스 입자를 이온화하여 기판부에 증착시킬 수 있다. 따라서 기판부에 증착된 소스 입자 간의 결합력을 강화시키므로 기판부에 접착력이 양호한 나노 구조물을 얻을 수 있다. On the other hand, in the present invention, a plasma is generated by using a plasma generating apparatus, and the source particles are ionized by the plasma to be deposited on the substrate portion. Therefore, since the bonding force between the source particles deposited on the substrate portion is strengthened, a nanostructure having a good adhesion to the substrate portion can be obtained.

도 6을 참조하면, 본 발명의 물리 기상 증착 장치(400)는 도 3의 플라즈마 발생장치(140)가 생략된 점을 제외하면 도 3에 도시된 물리 기상 증착 장치(100)와 동일한 구조를 갖고 있다. 마찬가지로, 도면에 도시하지 않았지만, 본 발명의 물리 기상 증착 장치(400)는 도 4의 바이어스 전원부(120)가 생략된 점을 제외하면 도 4에 도시된 물리 기상 증착 장치(200)와 동일한 구조를 가질 수 있다.Referring to FIG. 6, the physical vapor deposition apparatus 400 of the present invention has the same structure as the physical vapor deposition apparatus 100 shown in FIG. 3 except that the plasma generating apparatus 140 of FIG. 3 is omitted have. Similarly, although not shown, the physical vapor deposition apparatus 400 of the present invention has the same structure as that of the physical vapor deposition apparatus 200 shown in FIG. 4 except that the bias power source unit 120 of FIG. 4 is omitted Lt; / RTI >

이와 같이 구성된 물리 기상 증착 장치(400)의 증착 과정을 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.The deposition process of the physical vapor deposition apparatus 400 configured as described above will be described with reference to FIG.

먼저, 도 3에 도시된 물리 기상 증착 장치(100)에 대해 언급한 바와 같은 동일한 방법을 이용하여 기판 지지부(150)에 기판부(1)를 지지해 두고, 소스원(130)의 정해진 부분에 증착용 소스(190)를 놓아둔 후 진공 챔버(110)의 내부 공간을 나노 구조물의 진공 증착에 적합한 진공도로 계속 유지한 상태에서 소스원(130)에서 고체의 증착용 소스(190)를 소스 입자(191)로 변환하여 기판부(1)의 증착 면으로 이동시킨다.First, the substrate portion 1 is supported on the substrate supporter 150 using the same method as mentioned for the physical vapor deposition apparatus 100 shown in Fig. 3, and the substrate portion 1 is supported on a predetermined portion of the source circle 130 After the deposition source 190 is released, the solid evaporation source 190 is irradiated from the source source 130 to the source particle 130 in a state where the inner space of the vacuum chamber 110 is maintained in a vacuum degree suitable for vacuum deposition of the nanostructure. (191) and moved to the deposition surface of the substrate portion (1).

이때, 진공 챔버(110)의 내부 공간에서는 평균자유행정(mean free path)이 확보되거나, 소스 입자가 운동에너지를 얻기 때문에, 상기 소스 입자(191) 중 기판부(1)의 증착 면을 향해 직선 운동을 하는 소스 입자(191)가 기판부(1)에 곧바로 도달할 수 있다.Since the mean free path is ensured in the inner space of the vacuum chamber 110 or the source particles receive kinetic energy, a linear portion of the source particles 191 toward the deposition surface of the substrate portion 1 The moving source particles 191 can reach the substrate portion 1 directly.

게다가, 팬부(170)는 기판부(1)의 외측을 향해 이동하게 될 소스 입자(191)를 기판부(1)를 향해 이동하도록 소스 입자(191)의 이동 방향을 전환시키는 소스 입자 이동 방향 전환부의 역할을 한다. 이를 좀 더 상세히 언급하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 소스원(130)의 하측으로 이동하는 소스 입자 중 일부 소스 입자(191)가 팬부(170)의 회전하는 팬(171)과 충돌하면, 그 충돌된 소스 입자(191)를 기판부(1)를 향해 이동하도록 소스 입자(191)의 이동 방향을 전환시킬 수 있다. 즉, 팬(171)과 충돌한 소스 입자(191)는 곧바로 기판부(1)의 증착 면으로 이동할 수 있거나, 소스원(130)보다 상측에 위치하며 기판부(1)의 외측으로 이동하게 될 소스 입자(191)와 추가로 충돌함으로써 기판부(1)의 외측으로 이동하게 될 소스 입자(191)를 기판부(1)의 증착 면으로 이동하도록 상기 소스 입자(191)의 이동 방향을 전환시킬 수 있다. 따라서 기판부(1)의 외측으로 이동하게 될 소스 입자(191)가 기판부(1)의 증착 면에 증착될 수 있다.Further, the pan section 170 has a function of switching the direction of movement of the source particle 191 to switch the direction of movement of the source particles 191 to move the source particles 191 to be moved toward the outside of the substrate section 1 toward the substrate section 1 It plays a role of wealth. 8, when some of the source particles 191 moving to the lower side of the source circle 130 collide with the rotating fan 171 of the fan section 170, The direction of movement of the source particles 191 can be switched so as to move the collided source particles 191 toward the substrate portion 1. [ That is, the source particles 191 colliding with the fan 171 can move directly to the deposition surface of the substrate portion 1, or to move to the outside of the substrate portion 1, which is located above the source circle 130 The moving direction of the source particles 191 is switched so as to move the source particles 191 to be moved to the outside of the substrate portion 1 to the deposition surface of the substrate portion 1 by further collision with the source particles 191 . The source particles 191 to be moved to the outside of the substrate portion 1 can be deposited on the deposition surface of the substrate portion 1. [

또한, 진공 챔버(110)의 내부 공간에 존재할 수 있는 진공 중의 분자(미도시)가 회전하는 팬(171)과 충돌하면, 그 충돌된 분자가 기판부(1)를 향해 이동하는 유체 흐름을 형성할 수 있다. 이러한 유체 흐름은 소스원(130)보다 상측에 위치하며 기판부(1)의 외부를 향해 이동하게 될 소스 입자(191)를 기판부(1)를 향해 이동하도록 소스 입자(191)의 이동 방향을 전환시킬 수 있다. 따라서 기판부(1)의 외측으로 이동하게 될 소스 입자(191)가 기판부(1)의 증착 면에 증착될 수 있다Further, when a molecule (not shown) in a vacuum which may exist in the inner space of the vacuum chamber 110 collides with the rotating fan 171, the collided molecules form a fluid flow moving toward the substrate portion 1 can do. This fluid flow is directed to the direction of movement of the source particles 191 so as to move the source particles 191 located on the upper side of the source circle 130 and moving toward the outside of the substrate section 1 toward the substrate section 1 Can be switched. The source particles 191 to be moved to the outside of the substrate portion 1 can be deposited on the deposition surface of the substrate portion 1

이와 같이 본 발명은 기판부(1)의 외측으로 이동하게 될 소스 입자(191)를 기판부(1)의 증착 면에 증착시킬 수 있으므로 기판부(1)의 중앙부와 가장자리부 사이의 증착 막 두께 차이를 줄여 기판부(1)의 전체 영역에 있어서 증착 막의 두께 균일성을 향상시킬 수 있다.As described above, since the source particles 191 to be moved to the outside of the substrate portion 1 can be deposited on the deposition surface of the substrate portion 1, the deposition film thickness between the central portion and the edge portion of the substrate portion 1 The thickness uniformity of the deposited film in the entire region of the substrate portion 1 can be improved by reducing the difference.

더욱이, 본 발명은 물리 기상 증착 장치(400)의 바이어스 전원부(120)를 이용하여 기판부(1)에 음(-) 전하를 인가할 수 있다. 즉, 바이어스 전원부(120)에서 기판 지지부(150)를 거쳐 기판부(1)를 (-) 바이어스시키면 기판부(1)에 음(-) 전하를 인가할 수 있다.Further, the present invention can apply a negative charge to the substrate portion 1 by using the bias power source 120 of the physical vapor deposition apparatus 400. That is, when the substrate portion 1 is biased by the bias power source portion 120 through the substrate supporting portion 150, negative charges can be applied to the substrate portion 1.

따라서 소스원(130)에서 증발된 소스 입자(191)가 기판부(1) 근처로 이동하게 되면 상기 소스 입자(191)와 기판부(1)의 음(-) 전하 사이에 정전기력이 발생할 수 있다. 이때, 상기 소스 입자(191)와 기판부(1)의 음(-) 전하 사이의 거리가 점차 가까워짐에 따라 상기 소스 입자(191)와 기판부(1)의 음(-) 전하 사이의 정전기력이 증가한다. 그러므로 상기 소스 입자(191)에 쿨롱 에너지가 가해질 수 있기 때문에 상기 소스 입자(191)가 열역학적으로 안정적으로 기판부(1)에 증착되어 나노 구조물을 형성할 수 있다.An electrostatic force may be generated between the source particles 191 and the negative charge of the substrate portion 1 when the source particles 191 evaporated from the source circle 130 move to the vicinity of the substrate portion 1 . At this time, the electrostatic force between the source particles 191 and the negative (-) charge of the substrate portion 1 gradually increases as the distance between the source particles 191 and the negative (-) charge of the substrate portion 1 gradually approaches . Therefore, because Coulomb energy can be applied to the source particles 191, the source particles 191 can be thermodynamically and stably deposited on the substrate 1 to form a nanostructure.

한편, 종래의 나노 구조물은 기판부와 증발원 사이의 온도 차이에 따른 물리적인 결합력을 가지며 기판부에 증착되어 있으므로 외부환경에 민감할 수밖에 없다. 그러므로 기판부에 접착력이 양호한 나노 구조물을 얻을 수 없다.On the other hand, the conventional nanostructures have a physical binding force according to the temperature difference between the substrate and the evaporation source, and are deposited on the substrate, so they are inevitably sensitive to the external environment. Therefore, it is impossible to obtain a nanostructure having good adhesion to the substrate portion.

반면, 본 발명에서는 바이어스 전극부를 이용하여 기판부에 음전하를 인가할 수 있다. 따라서 상기 소스 입자와 기판부의 음전하 간의 거리가 가까워짐에 따라 상기 소스 입자와 기판부 사이의 정전기적 인력이 증가하여 상기 소스 입자가 고속으로 기판부에 충돌할 수 있다. 따라서 기판부에 증착된 소스 입자 간의 결합력을 강화시키므로 기판부에 접착력이 양호한 나노 구조물을 얻을 수 있다.On the other hand, in the present invention, a negative charge can be applied to the substrate portion using the bias electrode portion. Therefore, as the distance between the source particles and the negative portion of the substrate portion becomes closer, the electrostatic attraction between the source particles and the substrate portion increases, and the source particles may collide with the substrate portion at high speed. Therefore, since the bonding force between the source particles deposited on the substrate portion is strengthened, a nanostructure having a good adhesion to the substrate portion can be obtained.

도 10은 본 발명의 물리 기상 증착 장치에 의해 형성된 나노 구조물의 접착력 특성을 비교하기 위한 샘플 표면의 사진 및 SEM 사진이다.10 is a photograph and a SEM photograph of a sample surface for comparing the adhesive force characteristics of the nanostructure formed by the physical vapor deposition apparatus of the present invention.

도 10을 참조하면, 먼저, 도 3 및 도 5에 도시된 본 발명의 물리 기상 증착 장치를 각각 이용하여 기판에 나노 구조물, 예를 들어 동물 섬모 모사 전극 구조물을 형성하였다. 이와 별개로 종래의 물리 기상 증착 장치를 이용하여 기판에 나노 구조물, 예를 들어 동물 섬모 모사 전극 구조물을 형성하였다. 그런 다음, 각 샘플 표면의 나노 구조물에 대해 사진 및 SEM 사진을 촬영하였다. 이어, 각 샘플 표면에 동일한 크기의 물리적 충격을 주기 위해 접착력 테스트 툴에서 각 샘플 표면을 향해 60초 동안 2000sccm의 질소 가스를 흘려보내고 나서 각 샘플의 변화된 상태의 나노 구조물에 대해 사진 및 SEM 사진을 촬영하였다. 마지막으로, 상기 물리적 충격을 가하기 전, 후의 샘플 표면 사진 및 SEM 사진을 통하여 각 샘플의 나노 구조물의 변화를 측정함으로써 각 샘플에 대한 나노 구조물과 기판 사이의 접착력을 비교할 수 있다.Referring to FIG. 10, a nanostructure, for example, an animal ciliary electrode structure is formed on a substrate using the physical vapor deposition apparatus of the present invention shown in FIGS. 3 and 5, respectively. Separately, a conventional nanostructure, for example, an animal ciliary electrode structure, was formed on a substrate using a physical vapor deposition apparatus. Then, photographs and SEM photographs were taken of the nanostructures of each sample surface. Next, 2000 sccm of nitrogen gas was flowed from the adhesion test tool toward each sample surface for 60 seconds so as to give the same physical impact to each sample surface, and then photographs and SEM photographs were taken of the nanostructures in the changed state of each sample Respectively. Finally, the change of the nanostructure of each sample is measured through the photograph of the surface of the sample before and after the physical impact and the SEM photograph, thereby comparing the adhesion between the nanostructure and the substrate for each sample.

즉, 도 10의 (b)에 도시된 본 발명의 샘플은 도 10의 (a)에 도시된 종래의 샘플에 비해 기판과 나노 구조물의 접착력이 향상된 것으로 판단된다. 이는 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생시키고 아울러 기판부에 (-) 바이어스를 인가하면 소스원에서 증발된 소스 입자가 플라즈마에 의해 이온화되고 (-) 바이어스에 의해 기판부로 향하는 에너지를 얻음으로써 기판과 나노 구조물의 접착력이 높아지기 때문인 것으로 보인다. That is, the sample of the present invention shown in FIG. 10 (b) is considered to have improved adhesion between the substrate and the nanostructure as compared with the conventional sample shown in FIG. 10 (a). (-) bias is applied to the substrate portion, the source particles evaporated from the source are ionized by the plasma and the energy toward the substrate portion is obtained by the bias, so that the substrate and the nano structure It seems to be due to the increased adhesion.

또한, 도 10의 (c)에 도시된 본 발명의 샘플은 도 10의 (a)에 도시된 종래의 샘플에 비해 기판과 나노 구조물의 접착력이 향상된 것으로 판단된다. 이는 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생시키면 소스원에서 증발된 소스 입자가 플라즈마를 통과하면서 이온화되어 기판에 증착된 소스 입자간의 결합력이 강해짐으로써 기판과 나노 구조물의 접착력이 높아지기 때문인 것으로 보인다. Also, the sample of the present invention shown in FIG. 10 (c) is considered to have improved adhesion between the substrate and the nanostructure as compared with the conventional sample shown in FIG. 10 (a). This is because when the plasma is generated in the vacuum chamber, the source particles evaporated from the source are ionized while passing through the plasma, and the bonding force between the source particles deposited on the substrate is strengthened, thereby increasing the adhesion between the substrate and the nano structure.

한편, 도 3 내지 도 6에 도시된 물리 기상 증착 장치(100,200,300,400)는 도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이 본 발명의 물리 기상 증착 장치(500,600,700,800)로 대체될 수 있다. 즉, 본 발명의 물리 기상 증착 장치(500,600,700,800)는 팬부(170)가 생략된 점을 제외하면 물리 기상 증착 장치(100,200,300,400)와 동일한 구조로 구성될 수 있다. 설명의 편의상 설명을 중복을 피하기 위해 물리 기상 증착 장치(500,600,700,800)에 대한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.Meanwhile, the physical vapor deposition apparatuses 100, 200, 300, and 400 shown in FIGS. 3 to 6 may be replaced with the physical vapor deposition apparatuses 500, 600, 700, and 800 of the present invention as shown in FIGS. That is, the physical vapor deposition apparatuses 500, 600, 700, 800 of the present invention may have the same structure as the physical vapor deposition apparatuses 100, 200, 300, 400 except that the pan unit 170 is omitted. For the sake of convenience of description, a detailed description of the physical vapor deposition apparatuses 500, 600, 700, and 800 will be omitted in order to avoid redundancy.

본 발명의 물리 기상 증착 장치에 따르면, 기판의 전체 영역에 있어서 증착 막의 두께 균일성을 향상시킬 수 있고, 또한 기판에 증착되는 나노 구조물의 구조적 특성을 유지하면서 기판과 나노 구조물 간의 접착력을 향상시킬 수 있다.According to the physical vapor deposition apparatus of the present invention, it is possible to improve the thickness uniformity of the deposited film in the entire region of the substrate and to improve the adhesion between the substrate and the nano structure while maintaining the structural characteristics of the nanostructure deposited on the substrate have.

1: 기판부
100,200,300,400,500,600,700,800: 물리 기상 증착 장치
110: 진공 챔버
120: 바이어스 전원부
130: 소스원
140,240: 플라즈마 발생 장치
141: 외부전극부
143: 외부전극 전원부
150: 기판 지지부
170: 팬부
171: 팬
173: 수직축
190: 증착용 소스
191: 소스 입자
241: 내부전극부
243: 내부전극 전원부
P: 플라즈마1: substrate portion
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800: physical vapor deposition
110: vacuum chamber
120: bias power section
130: source one
140,240: Plasma generator
141: external electrode portion
143: External electrode power supply unit
150:
170:
171: Fans
173: Vertical axis
190: Evaporation source
191: source particle
241: internal electrode part
243: Internal electrode power source
P: Plasma

Claims (14)

물리 기상 증착 공정을 위한 내부 공간을 확보하는 진공 챔버;
상기 진공 챔버 내의 상측부에 배치되어 기판부를 지지하는 기판 지지부;
상기 진공 챔버 내의 하측부에 배치되어 상기 기판부에 소스 입자를 증착시키도록 고체의 증착용 소스를 소스 입자로 변환시키는 소스원;
상기 소스원에서 아래쪽으로 이격 거리를 두고 상기 진공 챔버 내에 배치되어 상기 변환된 소스 입자 중 상기 기판부의 외측으로 이동하게 될 소스 입자를 상기 기판부를 향해 이동하도록 상기 소스 입자의 이동 방향을 전환시키는 소스 입자 이동 방향 전환부; 및
상기 기판부에 증착되는 소스 입자의 나노 구조물의 구조적 특성을 유지하면서 상기 기판부와 상기 나노 구조물 간의 접착력을 높이기 위해, 상기 소스원과 상기 기판 지지부 사이의 플라즈마 발생 영역에 플라즈마를 발생시킴으로써 상기 플라즈마에 의해 상기 플라즈마 발생 영역을 통과하는 소스 입자를 이온화시키는 플라즈마 발생장치를 포함하며,
상기 소스 입자 이동 방향 전환부는 회전 구동부에 의해 회전되는 팬을 갖는 팬부를 포함하고,
상기 팬부의 회전하는 팬은 상기 소스원의 하측 방향으로 이동하는 소스 입자와 충돌함으로써 상기 충돌된 소스 입자를 상기 기판부를 향해 이동하도록 해주거나, 상기 충돌된 소스 입자를 상기 소스원보다 상측에 위치하며 상기 기판부의 외측으로 이동하게 될 소스 입자와 추가로 충돌시켜 상기 기판부의 외측으로 이동하게 될 소스 입자를 상기 기판부를 향해 이동하도록 해주는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 장치.
A vacuum chamber for securing an internal space for a physical vapor deposition process;
A substrate support disposed at an upper portion of the vacuum chamber to support the substrate portion;
A source disposed at a lower portion of the vacuum chamber to convert a solid evaporation source into a source particle to deposit source particles on the substrate portion;
And a source particle disposed in the vacuum chamber and spaced downward from the source circle to switch the direction of movement of the source particle to move the source particle to be moved to the outside of the substrate portion of the converted source particle toward the substrate portion A moving direction switching unit; And
In order to increase the adhesion between the substrate portion and the nanostructure while maintaining the structural characteristics of the nanostructure of the source particles deposited on the substrate portion, And a plasma generator for generating a plasma in a plasma generation region between the source circle and the substrate support to ionize the source particles passing through the plasma generation region by the plasma,
Wherein the source particle moving direction switching portion includes a fan portion having a fan rotated by a rotation driving portion,
The rotating fan of the fan portion collides with the source particles moving in the downward direction of the source circle, thereby causing the collided source particles to move toward the substrate portion, or the collided source particles are located above the source circle And further causes the source particles to be moved toward the outside of the substrate portion to move toward the substrate portion by further colliding with the source particles to be moved to the outside of the substrate portion.
제1항에 있어서, 상기 플라즈마 발생장치는,
상기 진공 챔버의 내부 영역에 배치되어 상기 플라즈마 발생 영역에 플라즈마를 발생시키는 내부전극부; 및
상기 플라즈마의 발생을 위하여 상기 내부전극부에 전원을 공급하는 내부전극 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 장치.
The plasma processing apparatus according to claim 1,
An internal electrode disposed in an inner region of the vacuum chamber to generate a plasma in the plasma generating region; And
And an internal electrode power supply unit for supplying power to the internal electrode unit for generation of the plasma.
제2항에 있어서, 상기 내부전극부는 헤리컬 형상의 코일부로 이루어진 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 장치.
The physical vapor deposition apparatus according to claim 2, wherein the internal electrode portion comprises a helical coil portion.
제2항에 있어서, 상기 내부전극 전원부는 상기 내부전극부에 직류(DC) 전원과 100kHz~100MHz의 고주파(RF) 전원 중 어느 하나를 공급하는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 장치.
The physical vapor deposition apparatus according to claim 2, wherein the internal electrode power supply unit supplies a direct current (DC) power source and a high frequency (RF) power source of 100 kHz to 100 MHz to the internal electrode unit.
제1항에 있어서, 상기 플라즈마 발생장치는,
상기 진공 챔버의 외부 영역에 배치되어 상기 플라즈마 발생 영역에 플라즈마를 발생시키는 외부전극부; 및
상기 플라즈마의 발생을 위하여 상기 외부전극부에 전원을 공급하는 외부전극 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 장치.
The plasma processing apparatus according to claim 1,
An external electrode disposed in an outer region of the vacuum chamber to generate a plasma in the plasma generating region; And
And an external electrode power supply unit for supplying power to the external electrode unit for generating the plasma.
제5항에 있어서, 상기 외부전극부는 헤리컬 형상의 코일부로 이루어진 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 장치.
The physical vapor deposition apparatus according to claim 5, wherein the external electrode portion comprises a helical coil portion.
제5항에 있어서, 상기 외부전극 전원부는 상기 외부전극부에 100kHz~100MHz의 고주파(RF) 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 장치.
The physical vapor deposition apparatus according to claim 5, wherein the external electrode power supply unit supplies a high frequency (RF) power of 100 kHz to 100 MHz to the external electrode unit.
제1항에 있어서, 상기 기판부에 증착되는 소스 입자의 나노 구조물의 구조적 특성을 유지하면서 상기 기판부와 상기 나노 구조물 간의 접착력을 높이기 위해, 상기 기판 지지부를 (-) 바이어스함으로써 상기 이온화된 소스 입자에 정전기력을 부여하는 바이어스 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 장치.
The method of claim 1, further comprising: (-) biasing the substrate support to enhance adhesion between the substrate and the nanostructure while maintaining structural features of the nanostructure of the source particles deposited on the substrate, Further comprising: a bias power supply unit for applying an electrostatic force to the substrate.
제8항에 있어서, 상기 바이어스 전원부는 상기 기판 지지부에 고주파(RF) 전원과 직류(DC) 바이어스 전원 중 어느 하나를 공급하는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 장치.
The physical vapor deposition apparatus according to claim 8, wherein the bias power supply unit supplies either a high frequency (RF) power or a direct current (DC) bias power to the substrate support unit.
삭제delete 삭제delete 물리 기상 증착 공정을 위한 내부 공간을 확보하는 진공 챔버;
상기 진공 챔버 내의 상측부에 배치되어 기판부를 지지하는 기판 지지부;
상기 진공 챔버 내의 하측부에 배치되어 상기 기판부에 소스 입자를 증착시키도록 고체의 증착용 소스를 소스 입자로 변환시키는 소스원;
상기 소스원에서 아래쪽으로 이격 거리를 두고 상기 진공 챔버 내에 배치되어 상기 변환된 소스 입자 중 상기 기판부의 외측으로 이동하게 될 소스 입자를 상기 기판부를 향해 이동하도록 상기 소스 입자의 이동 방향을 전환시키는 소스 입자 이동 방향 전환부; 및
상기 기판부에 증착되는 소스 입자의 나노 구조물의 구조적 특성을 유지하면서 상기 기판부와 상기 나노 구조물 간의 접착력을 높이기 위해, 상기 기판 지지부를 (-) 바이어스함으로써 상기 소스 입자에 정전기력을 부여하는 바이어스 전원부를 포함하며,
상기 소스 입자 이동 방향 전환부는 회전 구동부에 의해 회전되는 팬을 갖는 팬부를 포함하고,
상기 팬부의 회전하는 팬은 상기 소스원의 하측 방향으로 이동하는 소스 입자와 충돌함으로써 상기 충돌된 소스 입자를 상기 기판부를 향해 이동하도록 해주거나, 상기 충돌된 소스 입자를 상기 소스원보다 상측에 위치하며 상기 기판부의 외측으로 이동하게 될 소스 입자와 추가로 충돌시켜 상기 기판부의 외측으로 이동하게 될 소스 입자를 상기 기판부를 향해 이동하도록 해주는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 장치.
A vacuum chamber for securing an internal space for a physical vapor deposition process;
A substrate support disposed at an upper portion of the vacuum chamber to support the substrate portion;
A source disposed at a lower portion of the vacuum chamber to convert a solid evaporation source into a source particle to deposit source particles on the substrate portion;
And a source particle disposed in the vacuum chamber and spaced downward from the source circle to switch the direction of movement of the source particle to move the source particle to be moved to the outside of the substrate portion of the converted source particle toward the substrate portion A moving direction switching unit; And
A bias power source unit for applying an electrostatic force to the source particles by biasing the substrate support unit in order to enhance adhesion between the substrate unit and the nanostructure while maintaining the structural characteristics of the nanostructure of the source particles deposited on the substrate unit; ≪ / RTI &
Wherein the source particle moving direction switching portion includes a fan portion having a fan rotated by a rotation driving portion,
The rotating fan of the fan portion collides with the source particles moving in the downward direction of the source circle, thereby causing the collided source particles to move toward the substrate portion, or the collided source particles are located above the source circle And further causes the source particles to be moved toward the outside of the substrate portion to move toward the substrate portion by further colliding with the source particles to be moved to the outside of the substrate portion.
제12항에 있어서, 상기 바이어스 전원부는 상기 기판 지지부에 고주파(RF) 전원과 직류(DC) 바이어스 전원 중 어느 하나를 공급하는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 장치.
13. The physical vapor deposition apparatus according to claim 12, wherein the bias power supply unit supplies one of a RF power source and a DC bias power source to the substrate support unit.
삭제delete
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