KR101985830B1 - 물리 기상 증착 장치 - 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.

Description

물리 기상 증착 장치{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.
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.
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.
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.
미국특허 제2074281
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.
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.
반면에, 이러한 박막은 소스 입자가 박막 구조를 형성할 수 있는 충분한 물리적 에너지를 갖고 기판부에 면 접촉으로 증착되기 때문에 기판과 박막의 접착력이 양호하다.
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.
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.
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.
또한, 본 발명은 기판의 전체 영역에 있어서 증착 막의 두께 균일성을 향상시킬 수 있는 물리 기상 증착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
바람직하게는, 상기 소스 입자 이동 방향 전환부는 팬부를 포함할 수 있다.
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.
바람직하게는, 상기 바이어스 전원부는 상기 내부전극부에 고주파(RF) 전원과 직류(DC) 바이어스 전원 중 어느 하나를 공급할 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
한편, 도시하지 않았지만 진공 챔버(110)의 외부에는 진공펌핑부, 전원공급부 등의 공지된 부분이 설치되어 있음은 당연하다.
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.
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.
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.
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.
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.
이와 같이 구성된 물리 기상 증착 장치(100,200)의 증착 과정을 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
이와 같이 구성된 물리 기상 증착 장치(300)의 증착 과정을 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
이와 같이 구성된 물리 기상 증착 장치(400)의 증착 과정을 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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.
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.
도 10은 본 발명의 물리 기상 증착 장치에 의해 형성된 나노 구조물의 접착력 특성을 비교하기 위한 샘플 표면의 사진 및 SEM 사진이다.
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.
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.
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.
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.
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.
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: 플라즈마

Claims (14)

  1. 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.
  2. 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.
  3. 제2항에 있어서, 상기 내부전극부는 헤리컬 형상의 코일부로 이루어진 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 장치.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 제5항에 있어서, 상기 외부전극부는 헤리컬 형상의 코일부로 이루어진 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 외부전극 전원부는 상기 외부전극부에 100kHz~100MHz의 고주파(RF) 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 장치.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 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.
  13. 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.
  14. 삭제
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