• 한국진공학회지
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• 제12권1호
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• pp.55-63
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• 2003

150 kV급 가스 클러스터 이온 가속기를 제자하여 $CO_2$와 $N_2O$ 클러스터의 크기를 비행시간 측정법을 통하여 조사하였다. Isolated cluster ion impact를 통하여 클러스터 이온이 고체 표면과 충돌시 1nm 정도 놀이와 수십 nm 폭을 가지는 hillock을 형성시키는 것을 원자간 척력 현미경으로 관찰하였다. 또한 hillock이 존재하는 ITO 표면에 $CO_2$ 클러스터 이온을 조사하면 단원자 이온의 충돌시 보이는 sharpening 현상과는 다른 다중 충돌에 의한 sputtering 효과가 관찰되었으며, 25 kV의 가속 전압에서 $CO_2$ 클러스터 이온을 $5\times10^{-14}\textrm{cm}^2$ 만큼을 ITO 표면에 조사시킨 경우에는 표면이 평탄화되었다. 또한 표면 거칠기가 0.3 nm 정도인 Si 기판 위에 $CO_2$ 클러스터 이온을 조사하면서 이온 조사량에 따른 표면 형상 및 거칠기의 변화를 조사하였다. $10^{12}\textrm{cm}^2$ 이하의 낮은 이온 조사량에서는 hillock들의 형성과 그 밀도의 증가로 표면의 거칠기가 증가하는 surface embossment 현상이 지배적으로 이루어졌으며, 형성된 hillock의 면적과 비조사된 곳의 면적이 같아지는 임계 이온 조사량부터는 hillock이 스퍼터링되고 그 원자들의 표면확산에 따른 hillock 사이의 valley들이 채워지는 스퍼터링과 표면의 평탄화가 이루어지는 구간이 관찰되었고, 그 이후 더 높은 이온 조사량부터는 깊이 방향으로의 식각이 진행되는 연차적인 충돌과정이 관찰되었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 하계학술대회 논문집
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• pp.232-235
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• 2002

An 150 kV gas cluster ion accelerator was fabricated and assessed. The change of surface morphology and surface roughness were examined by an atom force microscope (AFM) after irradiation of $CO_2$ gas clusters on Si (100) surfaces at the acceleration voltages of 50 kV. The density of hillocks induced by cluster ion impact was gradually increased with the dosage up to 5$\times$10$^{11}$ ions/$\textrm{cm}^2$. At the boundary of the ion dosage of 10$^{12}$ ions/$\textrm{cm}^2$, the density of the induced hillocks was decreased and RMS (root mean square) surface roughness was not deteriorated further. At the dosage of 5x10$^{13}$ ions/$\textrm{cm}^2$, the induced hillocks completely disappeared and the surface became very flat. In addition, the irradiated region was sputtered. $CO_2$ cluster ions are irradiated at the acceleration voltage of 25 kV to remove hillocks on indium tin oxide (ITO) surface and thus to attain highly smooth surfaces. $CO_2$ monomer ions are also bombarded on the ITO surface at the same acceleration voltage to compare sputtering phenomena. From the AFM results, the irradiation of monomer ions make the hillocks sharper and the surfaces rougher On the other hand, the irradiation of $CO_2$ cluster ions reduces the hight of hillocks and planarize the ITO surfaces. From the experiment of isolated cluster ion impact on the Si surfaces, the induced hillocks m high had the surfaces embossed at the lower ion dosages. The surface roughness was slightly increased with the hillock density and the ion dosage. At higher than a critical ion dosage, the induced hillocks were sputtered and the sputtered particles migrated in order to fill valleys among the hillocks. After prolonged irradiation of cluster ions, the irradiated region was very flat and etched.