Journal of the Korean Magnetics Society (한국자기학회지)

The Korean Magnetics Society (한국자기학회)
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Fabrication and Performance of Electron Cyclotron Resonance Ion Milling System for Etching of Magnetic Film Device

자성박막 소자 에칭용 전자 사이클로트론 공명 이온밀링 시스템 제작과 특성연구

  • Lee, Won-Hyung (Department of Physics, Penn State University, University Park) ;
  • Hwang, Do-Guwn (Department of Oriental Biomedical Engineering, Sangji University) ;
  • Lee, Sang-Suk (Department of Oriental Biomedical Engineering, Sangji University) ;
  • Rhee, Jang-Roh (Department of Nanophysics, Sookmyung Women's University)
  • 이원형 ;
  • 황도근 (상지대학교 보건과학대학 한방의료공학과) ;
  • 이상석 (상지대학교 보건과학대학 한방의료공학과) ;
  • 이장로 (숙명여자대학교 나노물리학과)
  • Received : 2015.08.10
  • Accepted : 2015.08.29
  • Published : 2015.10.31
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Abstract

The ECR (Electron Cyclotron Resonance) Ar ion milling was manufactured to fabricate the device of thin film. The ECR ion milling system applied to the device etching operated by a power of 600W, a frequency of 2.45 GHz, and a wavelength of 12.24 cm and transferred by a designed waveguide. In order to match one resonant frequency, a magnetic field of 908 G was applied to a cavity inside of ECR. The Ar gas intruded into a cavity and created the discharged ion beam. The surface of target material was etched by the ion beam having an acceleration voltage of 1000 V. The formed devices with a width of $1{\mu}m{\sim}9{\mu}m$ on the GMR-SV (Giant magnetoresistance-spin valve) multilayer after three major processes such as photo lithography, ion milling, and electrode fabrication were observed by the optical microscope.

자성박막의 미세패턴 소자 제작을 위해 전자 사이크로트론 공명(electron cyclotron resonance; ECR) Ar 이온밀링 시스템을 제작하였다. 소자 식각에 적용한 ECR 이온밀링 시스템에서 주파수 2.45 GHz 파장 12.24 cm의 마이크로파 소스인 마그네트론은 전력 600 W에 의해 가동되어 파장의 정수배에 맞추어 만든 도파관을 통하여 전달되도록 설계하였다. 마이크로파 주파수와 공명시키기 위해 전자석으로 908 G의 자기장을 인가하였고, 알곤 개스를 cavity에 유입시켜서 방전된 이온들은 그리드 사이에 인가한 약 1000 V의 가속전압에 의한 에너지를 갖고 표면을 밀링한다. 이것을 이용하여 다층구조 GMR-SV(giant magnetoresistance-spin valve) 자성박막에 광 리소그래피, 이온밀링 및 전극제작 공정과정을 마치고 폭이 $1{\mu}m$에서 $9{\mu}m$까지의 소자들을 제작하여 광학현미경으로 소자 크기를 관찰하였다.

Keywords

References

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