나노공정 클러스터 이온빔
페이지 정보
- 용어
- 클러스터 이온빔
- 요약
- 가속된 이온 클러스터를 이용해서 박막이나 이종구조를 합성하는 방법
- 참고문헌
- - Isao Yamada, “Application of gas cluster ion beams for materials processing”, Materials Science and Engineering A217/218 82-88 (1996)
- Isao Yamada, Jiro Matsuo, Noriaki Toyoda, “Cluster ion beam process technology”, Nuclear Instruments and Methods in - 분류
- 나노공정 > 나노물질제조공정
본문
이온빔 기술은 이온이 발견된 100년 전부터 시작되었고 여전히 여러 공정기술에 쓰이고 있다. 클러스터 이온 빔 기술은 나노 스케일 공정 뿐 만 아니라 기존의 산업공정에도 널리 적용할 수 있다. 단원자 대신에 원자·분자의 집합체인 클러스터를 이온화하여 조사하는 것이 클러스터 이온빔 가공법인데 단원자 이온빔이 반도체의 깊은 부분에까지 영향을 주는데 비해 클러스터 이온빔은 반도체의 얕은 부분에 폭넓게 영향을 주기 때문에 표면 처리 등에 적용할 수 있다.
클러스터 이온빔을 고체표면에 조사하면 고체표면에 있는 수십~수백개의 원자는 한꺼번에 수천개의 거대 원자집단의 충돌을 받는다. 그렇기 때문에 클러스터 구성원자끼리, 클러스터 구성원자와 기판원자와의 사이에서 다체충돌이 현저하게 나타나고, 저에너지 효과와 lateral 스퍼터링 효과 등 매우 특징있는 충돌과정을 나타낸다. 클러스터 이온빔을 재료과정에 이용하였을 때의 특징은 질량대 전하의 비가 크고 공간 전하 효과의 영향을 받지 않아 등가적으로 대전류수송을 할 수 있다. 또 절연물에 조사한 경우의 ‘Charge-up’도 저감할 수 있다. 다체충돌 때문에 기판에 평행한 방향으로 스퍼터링(lateral 스퍼터링 효과)이 나타나고 정밀가공을 할 수 있게 된다.
적은 비전하 값을 가지고 크기가 낮은 침투깊이가 가능하기 때문에 표면하전(surface charging) 문제가 적다. 구성원자의 작은 에너지, 계면의 명확성, 다충돌에 의한 완벽한 비정질화가 가능하고 기존의 단원자 이온주입에 비해 ‘Shallow junction’ 형성에 매우 유리하다.
표면 미세 가공 (surface micromachining), 나노미터 정밀도를 갖는 표면 조도 (surface roughness) 향상 및 손상이 없는 Shallow junction impurity 측정을 위한 SIMS, AES용 nano-sputter gun, Pulsed Cluster Ion Deposition (P-CID)에 적용가능하다.
클러스터 이온빔을 고체표면에 조사하면 고체표면에 있는 수십~수백개의 원자는 한꺼번에 수천개의 거대 원자집단의 충돌을 받는다. 그렇기 때문에 클러스터 구성원자끼리, 클러스터 구성원자와 기판원자와의 사이에서 다체충돌이 현저하게 나타나고, 저에너지 효과와 lateral 스퍼터링 효과 등 매우 특징있는 충돌과정을 나타낸다. 클러스터 이온빔을 재료과정에 이용하였을 때의 특징은 질량대 전하의 비가 크고 공간 전하 효과의 영향을 받지 않아 등가적으로 대전류수송을 할 수 있다. 또 절연물에 조사한 경우의 ‘Charge-up’도 저감할 수 있다. 다체충돌 때문에 기판에 평행한 방향으로 스퍼터링(lateral 스퍼터링 효과)이 나타나고 정밀가공을 할 수 있게 된다.
적은 비전하 값을 가지고 크기가 낮은 침투깊이가 가능하기 때문에 표면하전(surface charging) 문제가 적다. 구성원자의 작은 에너지, 계면의 명확성, 다충돌에 의한 완벽한 비정질화가 가능하고 기존의 단원자 이온주입에 비해 ‘Shallow junction’ 형성에 매우 유리하다.
표면 미세 가공 (surface micromachining), 나노미터 정밀도를 갖는 표면 조도 (surface roughness) 향상 및 손상이 없는 Shallow junction impurity 측정을 위한 SIMS, AES용 nano-sputter gun, Pulsed Cluster Ion Deposition (P-CID)에 적용가능하다.
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