• Korean Journal of Optics and Photonics
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• 제13권3호
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• pp.209-214
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• 2002

The effect of surface roughness on mirror scattering has been studied. Five kinds of substrates with different surface roughness were fabricated. On those substrates, a dielectric multi-layer coating with high reflectivity was deposited by ion beam sputtering and electron beam evaporation. A total integrated scattering measurement set-up was built for the evaluation of deposited samples. Most of the ion beam sputtered mirrors showed lower scattering than the electron beam evaporated one, which deposited on substrates similar in surface roughness. Over ~2 $\AA$ in surface roughness, scattering strongly depend on the micro-structure of the super-polished surface. The lowest scattering we have achieved is 2.06 ppm by ion beam sputtering from the substrate with surface roughness of 0.23 $\AA$.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• 제24권10호
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• pp.109-116
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• 2007

Focused ion beams are a potential tool for micro/nano structure fabrication while several problems still have to be overcome. Redeposition of sputtered atoms limits the accurate fabrication of micro/nano structures. The challenge lies in accurately controlling the focused ion beam to fabricate various arbitrary curved shapes. In this paper a basic approach for the focused ion beam induced direct fabricate of fundamental features is presented. This approach is based on the topography simulation which naturally considers the redeposition of sputtered atoms and sputtered yield changes. Fundamental features such as trapezoidal, circular and triangular were fabricated with this approach using single or multiple pass box milling. The beam diameter(FWHM) and maximum current density are 68 nm and $0.8 A/cm^2$, respectively. The experimental investigations show that the fabricated shape is well suited for the pre-designed fundamental features. The characteristics of ion beam induced direct fabrication and shape formation will be discussed.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 한국정밀공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.581-584
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• 2005

Ion beam processing is one of the key technologies to realize mastless and resistless sub 50nm nano fabrication. Unwanted effects, however, may occur since an energetic ion can interact with a target surface in various ways. Depending on the ion energy, the interaction can be swelling, deposition, sputtering, re-deposition, implantation, damage, backscattering and nuclear reaction. Sputtering is the fundamental mechanisms in ion beam induced direct patterning. Re-deposition and backscattering are unwanted mechanisms to avoid. Therefore understanding of ion beam-solid interaction should be advanced for further ion beam related research. In this paper we simulate some important interaction mechanisms between energetic incident ions and solid surfaces and the results are compared with experimental data. The simulation results are agreed well with experimental data.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• 제42권1호
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• pp.28-32
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• 2005

The optical properties and intrinsic stress of $Ta_{2}O_{5}$ thin films deposited by Dual ion-Beam Sputtering: (DIBS) and Single ion-Beam Sputtering (SIBS) were studied as a function of the substrate temperature and assist ion beam voltage. The refractive index showed the maximum value (n = 2.144) at $150^{circ}C$ in the SIBS process. When the substrate temperature has above $150^{circ}C$ in the SIBS process the refractive index decreased. In the DIBS process, the increase of the substrate temperature affected the increase of the refractive index at a maximum value (n = 2.1117, at $200^{circ}C$). The low temperature process $(<100^{circ}C)$ can greatly reduce residual stress with the assist ion gun, but the high temperature process was unaffected. As the assist ion beam voltage increase from 250 to 350 V the refractive index increased to 2.185. However, the refractive index was decreased at the range of 350-650 V, As the assist ion beam voltage increased, the stress of the deposited film decreased to 0.1834 GPa at 650 V.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.254.1-254.1
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• 2013

현재의 나노기술 및 부품은 나노미터 이하의 초고분해능을 요구하면서도 나노미터 이하의 정확도로 가공할 수 있는 기술을 요구하고 있다. 이온현미경은 위 두 요구조건을 만족하는 차세대 현미경으로써 초고분해능 이미징과 함께 기존의 갈륨이온을 사용하는 집속이온빔 장치보다 네온가스등을 이용하여 더 정밀하게 에칭 및 스퍼터링을 할 수 있다. 이온현미경은 전자현미경에 비해 더 깊은 초점심도를 갖으며, 색수차와 구면수차에 비교적 둔감하고 전자에 비해 무거운 이온의 무게 때문에 짧은 파장을 갖는 특징을 가지고 있다. 이와 같은 특징을 이용하면 전자현미경과 다른 여러 특징과 장점을 갖는 고분해능의 현미경을 제작할 수 있다. 이와 같이 차세대 현미경으로 주목받는 이온현미경의 중요한 부분인 이온총은 현재 가스장 이온 소스 방법으로 대부분 개발되고 있다. 가스장 이온 소스는 1950년대에 E. W. Muller에 의해 개발된 전계 이온 현미경(Field Ion Microscope)에서 응용된 방법으로 뾰족한 탐침에서의 가스 이온화를 기반으로 한다. 가장 보편적으로 사용되는 재질은 텅스텐으로 수십 nm 정도의 곡률 반경을 갖도록 제작하고 초고진공에 설치하여 강한 양전압을 인가함과 동시에 가스를 팁 주변에 넣어주면 팁표면에서 이온빔이 발생하게 된다. 본 연구에서는 위와 같이 차세대 나노장비로써 주목받는 이온현미경의 특징에 대해 소개하고, 특히 이온현미경의 이온총 원천기술 개발을 위해 연구하고 있는 가스장 이온 소스의 특성에 대해 소개한다. 수소, 네온, 헬륨의 전계 이온현미경과 함께 생성된 이온빔의 안정도 및 각전류 밀도를 계산하여 실제 이온총으로의 적용 가능성에 대해 보여준다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.376-376
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• 2010

이차이온질량분석기(SIMS)는 수 kV의 에너지를 갖는 일차이온($O_2^+$, $Cs^+$)을 시료표면에 충돌시켜 표면에서 떨어져 나온 이온의 질량 및 개수를 분석하는 장비이다. SIMS는 성분원소의 깊이분포도 측정, 질량분석, Image mapping등 다양한 분석을 할 수 있다. 특히 극미량 분석이나 깊이분포도 분석에서 가장 뛰어난 성능을 가지고 있어 아직까지 많이 사용하고 있다. 하지만 SIMS는 이온빔을 이용한 스퍼터링(Sputtering) 방법으로 분석을 하므로 파괴적이며 매질효과가 심하다. 또한 Matrix 물질의 함량이나 물질 자체가 변한다면 Sputtering rate도 그에 따라 변하게 된다. 이러한 현상에 의해 Sputtering rate는 다른 물질이 섞여 있는 경우 Sputtering rate이 빠른 물질이 먼저 Sputtering이 되는 Preferential Sputtering 현상이 나타나기 때문에 계면에서 깊이분해능에 좋지 않은 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 SIMS로 Si(100) 기판 위에 약 100nm 두께로 Fe가 증착된 시료를 분석하였다. 이차이온으로 $O_2^+$이온을 사용하였으며 이온의 입사각을 변화시켜 각 조건에서 생기는 Fe 표면의 Topograph을 SEM으로 관찰하였으며, Topograph와 SIMS깊이분해능의 관계을 이해하고 $O_2^+$ 이온의 입사각 변화에 따른 Fe 표면의 Topograph의 형태와 산화도를 이해하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.128-128
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• 2012

재료연구소는 전처리, 식각, 증착 등의 진공 표면처리 공정을 위한 다양한 플라즈마 소스들을 개발해 왔으며, 최근에는 롤투롤 기반의 표면처리 공정용 플라즈마 소스를 개발하고 있다. 본 발표에서는 최근 5년간 연구 개발한 다양한 표면처리용 플라즈마 소스들을 소개하고 각 기술들의 개발 현황을 발표하고자 한다. 본 발표에서 소개할 플라즈마 소스 기술들은 스퍼터링 타겟의 전압-전류 독립제어가 가능한 리모트 플라즈마 스퍼터링 소스, 식각 및 증착 공정용 Closed Drift형 Anode Layer 선형 이온빔 소스, PECVD용 Closed Drift형 선형 플라즈마 소스 등이며, 각 소스들을 활용한 전처리, 식각, 증착 등의 예시를 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.186-186
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• 1999

시뮬레이션 모델 및 AES, SIMS에 의한 깊이방향 분석의 유용성을 확인하기 위해 이체 충돌모델에 기초한 몬테칼로 시뮬레이션을 수행하였다. 이를 위해, 현 시뮬레이션에서는 충돌 캐스캐이드에 의한 interstitial 및 vacancy 원자의 발생과 각 원자 층이 일정한 원자농도를 유지하도록 interstitial에 의한 vacancy의 소멸을 고려하였다. 이 모델은 AES 깊이 방향 분석에서는 AsAs/GaAs 초격자에, SIMS 깊이 방향 분석에는 Ta2O5/SiO2 초격자에 적용되었고, 실험으로부터 얻어진 결과들을 잘 나타냈다. 0.5keV Ar+ 이온 스퍼터링에 의한 AES 깊이방향 분석의 경우 AlAs 층에서 Al의 선택 스퍼터링에 의해 AlAs 층에서 As(MVV-32eV)의 Auger 강도는 GaAs 층에서보다 약 1.2배 크게 나타났다. 이 시뮬레이션은 Ta2O5(18nm)/SiO2(0.5nm)에 대한 SIMS 깊이방향 분석에서 표면 쪽으로의 1-3nm 정도의 피크(SiO+) 이동 및 decay length도 또한 잘 설명할 수 있었다. 이때, 낮은 에너지에서 보다 더 깊은 이온빔 믹싱이 발생하기 때문에 높은 에너지에서 오히려 더 좋은 분해능을 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• 제24권8호통권197호
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• pp.108-115
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• 2007

3D nano-scale manufacturing is an important aspect of advanced manufacturing technology. A key element in ability to view, fabricate, and in some cases operate micro-devices is the availability of tightly focused particle beams, particularly of photons, electrons, and ions. The use of ions is the only way to fabricate directly micro-/ nano-scale structures. It has been utilized as a direct-write method for lithography, implantation, and milling of functional devices. The simulation of ion beam induced physical and chemical phenomena based on sound mathematical models associated with simulation methods is presented for 3D micro-/nanofabrication. The results obtained from experimental investigation and characteristics of ion beam induced direct fabrication will be discussed.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• 제12권2호
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• pp.136-143
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• 2003

In this paper, high purity RF sputter-type ion source for non-mass separated ion beam deposition was evaluated. The fundamental characteristics of the ion source which is composed of an RF Cu coil and a high purity Cu target (99.9999 %) was studied, and the practical application of Cu thin films for ULSI metallization was discussed. The relationship between the DC target current and the DC target voltage at various RF power and Ar gas pressures was measured, and then preparation conditions for Cu thin films was described. As a result, it was found that the deposition conditions of the target voltage, the target current and the Ar pressure were optimized at -300 V, 240 W and 9 Pa, respectively. The resistivity of Cu films deposited at a bias voltage of -50 V showed a minimum value of 1.8 $\pm$ 0.1 $mu\Omega$cm, which is close to that of Cu bulk (1.67 $mu\Omega$cm).