KR100226507B1 - 시편 분석방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자 분광법 화학분석(ESCA: Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)장비를 이용히여 극소영역의 구성원소의 종류 및 화학적 결합상태의 분석을 용이하게 실시하여 신뢰성있는 시편 분석방법에 관한 것으로, 시편 상에 극소영역을 제외한 나머지영역에 금속 코팅막을 형성하는 단계와, 극소영역에 X-RAY 조사 및 X-RAY 조사에 의해 방출된 광전자의 에너지를 분석하는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에서는 분석하고자 하는 극소영역을 제외한 나머지 영역을 금속 코팅막을 형성한 후, X-RAY를 조사시키어 금속코팅막이 형성되지 않은 극소영역에서 방출되는 광전자의 에너지를 비교함으로써 손쉽게 시편의 극소영역의 구성원소의 종류 및 화학적 결합상태를 분석할 수 있는 잇점이 있다.

Description

시편 분석방법

본 발명은 전자 분광법 화학분석장비를 이용한 시편 분석방법에 관한 것으로, 특히, 극소영역의 구성원소의 종류 및 화학적 결합상태를 분석을 용이하게 실시하여 신뢰성있는 시편 분석방법에 관한 것이다.

전자 분광법 화학분석(ESCA: Electron Spectroscopy for Chemical Analysis : 이하, 에스카라 칭함)장비는 반도체 웨이퍼 제조에서 웨이퍼의 극소영역에 포함되어 있는 성분의 분석이나 이물질을 분석하기 위한 장비로, 극소영역 표면에 x 선을 발생시키고, 이 극소영역 표면에서 방출된 광전자로부터 에너지를 분석함으로써 극소영역 표면의 구성요소의 종류와 화학적 결합상태를 측정하는 표면분석용 장치이다.

ESCA 장비는 시편의 관찰하고자 하는 극소영역 표면을 일부 식각하기 위한 이온빔이 조사되는 이온건(108)과, 일부 식각된 극소영역 표면에 조사시키기 위한 x-ray 소오스(106)와, x-ray 소오스(106)에 의해 시편 표면으로 부터 방출된 광전자의 에너지를 분석하기 위한 광전자 에너지 분석기(104)로 구성된 진공챔버(100)와 보조진공챔버(102)로 구성된다.

이 잔공챔버(100)와 보조진공챔버9102) 사이에 시편을 이송시키기 위한 이송수단으로는 시료이동막대가 사용된다.

상술한 에스카장비를 이용하여 극소영역을 분석하는 방법은 광전자 에너지 분석기의 선단을 이루는 정전기적 렌즈의 전위를 조절하여 에너지 분석기로 들어오는 광전자를 분석하고자 하는 영역의 전자들만 통과하도록 하는 방법과 x-ray 빔의 크기를 수십 마이크로미터로 줄여서 분석하는 방법이 있다.

그러나, 상술한 종래의 방법에서는 신호의 강도가 낮아져서 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 신호대 잡음의 비가 작아서 분석의 어려움을 가중시키는 문제점이 있었다.

또한, x-ray 는 전자빔처럼 전기장이나 자기장을 써서 빔의 크기를 자유로이 조절할 수 없기 때문에 빔의 크기를 작게하는 데 한계가 있다. 따라서 극소부분의 분석을 위해서는 x-ray 에 의해 시편 표면에서 방출되어 에너지 분석기 안으로 들어오는 전자들을 정전기적 렌즈를 사용하여 극소영역에서 방출되는 전자만을 검출하는 방법을 사용하였으나 이에는 한계가 있었다. 그리고 극소영역 주변에서 방출되는 전자들에 의한 백그라운드가 커서 분석의 어려움이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하고자, 시편의 관찰하고자 하는 극소영역의 구성원소의 종류 및 화학적 결합상태의 분석을 손쉽게 진행할 수 있는 시편 분석방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 시편 분석방법은 시편의 극소영역을 제외한 주변영역에 금속 코팅막을 형성함으로써 분석하고자 하는 극소영역을 제외한 주변영역을 차단시킨 후, 전자방출을 측정하여 극소영역의 성분분석 및 화학적 상태분석을 하려는 것이다.

본 발명의 시편 분석방법은 시편 상에 극소영역을 제외한 나머지영역에 금속 코팅막을 형성하는 단계와, 극소영역에 X-RAY 조사 및 X-RAY 조사에 의해 방출된 광전자의 에너지를 분석하는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래기술에 따른 시편을 분석하기 위한 장치이고,

도 2는 본 발명에 따른 시편을 분석하기 위한 장치의 일부를 도시한 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100. 진공챔버 102, 202. 보조진공챔버

104. 광전자 에너지 분석기 106, 206. X-RAY 소오스

108, 208. 이온건 110, 210. 시편

206. SEM

220. 금속유기물 기체공급원

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하겠다.

도 2는 본 발명에 따른 시편을 분석하기 위한 장치의 일부를 도시한 도면이다.

본 발명의 시편 분석장치는 시편의 극소영역을 제외한 부위에 금속 코팅막을 형성하기 위한 보조진공챔버(202)와, 보조진공챔버와 연결설치되어 금속 코팅막이 형성된 시편에 X-RAY를 투과시키어 극소영역 표면에서 방출된 광전자의 에너지를 분석하기 위한 진공챔버(도면에 도시되지 않음)로 구성된다.

상술한 본 발명의 시편 분석장치를 이용하여 본 발명의 시편 분석방법을 설명한다.

보조진공챔버 내에 시편을 인입시킨 후, 이온건(208)을 이용하여 이온빔을 시편 표면(210)에 조사시키고, SEM(Secondary Electron Microscope)(220)을 통해 시편의 표면상태를 관찰한다.

이어서, 금속유기물 기체공급원(206)을 통해 시편(210) 주위로 금속유기물 기체를 흘려준다. 이 금속유기물 기체는 시편(210) 위에서 층을 이루게 되며, 이 때, 분석을 필요로 하는 극소영역을 제외한 나머지영역에 이온건(208)을 이용하여 고에너지 이온빔을 조사한다.

이 이온빔이 조사된 영역에서는 금속유기물 기체가 하기의 (Ⅰ)과 같이 분해되어 금속 코팅막이 형성된다.

W(CO)₆→ W + 6(CO) …………(Ⅰ)

상기와 같이, 분석을 요하는 극소영역을 제외한 나머지영역에 이온빔 조사를 반복시행함으로써 극소영역을 제외한 영역 전체에 금속 코팅막을 형성한다.

그리고 금속코팅막이 형성된 시편을 시료이동막대를 이용하여 진공챔버 내로 이송시킨 후, 시편의 금속코팅막이 형성되지 않은 극소영역에 X-RAY를 조사시키면 극소영역 표면에서는 광전자가 발생되고, 극소영역을 제외한 나머지영역에서 방출되는 광전자가 금속코팅막에 의해 차단된다.

이 때, 금속코팅막으로부터 방출되는 광전자는 미리 광전자에너지 분석기에 표시된 스펙트럼의 피크를 비교함으로써 알 수 있다.

이 극소영역으로부터 방출되는 광전자는 광전자에너지 분석기를 통해 산출된 각각의 스펙트럼의 피크를 비교함으로써 그 에너지를 분석가능하여 시편의 극소영역의 구성원소의 종류 및 화학적 결합상태가 측정된다.

이 때, 광전자에너지 분석기에 표시된 스펙트럼은 구성원소에 따라 각기 고유의 에너지 대의 스펙트럼을 갖는다.

즉, 본 발명의 시편 분석방법에서는 관찰하고자 하는 시편의 극소영역을 제외한 나머지영역에 금속코팅막을 형성함으로써 시편에 X-RAY 조사 시, 극소영역에서 방출되는 광전자만이 검출되도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 시편 제작방법에서는 분석하고자 하는 극소영역을 제외한 나머지 영역을 금속 코팅막을 형성한 후, 금속코팅막이 형성되지 않은 극소영역에만 X-RAY를 조사시키어 방출되는 광전자의 에너지를 비교함으로써 손쉽게 시편의 국소영역의 구성원소의 종류 및 화학적 결합상태를 분석할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (3)

1. 극소영역의 시편을 분석하는 방법에 있어서,

   상기 시편 상에 상기 극소영역을 제외한 나머지영역에 금속 코팅막을 형성하는 단계와,

   상기 극소영역에 X-RAY 조사 및 상기 X-RAY 조사에 의해 방출된 광전자의 에너지를 분석하는 단계를 구비한 시편 분석방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 금속 코팅막은 상기 시편 상에 금속유기물 기체를 공급하면서 상기 시편의 극소영역을 제외한 나머지영역에 이온빔을 조사하여 형성된 것이 특징인 시편 분석방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 금속 코팅막은 텅스텐을 이용한 것이 특징인 시편의 분석방법.

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