KR100527366B1 - 에스알피 시편 제작 장치 및 이 장치를 이용한 시편 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에스알피(SRP:Spreading Resistance Probe, 이하 에스알피라 함) 측정에 사용되는 시편의 제작 장치 및 이 장치를 이용한 시편 제작 방법에 관한 것이다.

본 발명의 에스알피 시편 제작 장치 및 이 장치를 이용한 시편 제작 방법은 에스알피의 시편 제작 장치에 있어서, 하층지지부(4); 상기 하층지지부(4) 위에 고정된 고정상층부(5); 상기 고정상층부(5)와 일정한 각도를 이루면서 상하 이동이 가능한 이동상층부(6); 및 상기 이동상층부(6)를 지지하면서 상하이동을 조절하도록 하층지지부(4)에 구비된 위치 변경 수단(8)을 포함하여 이루어진 시편제작 장치와 이 장치를 이용한 시편 제작 방법으로서 상기 시편 제작 장치의 위치 변경 수단(8)으로 이동상층부(6)를 조절함으로써 측정하고자 하는 시편의 각도를 설정하는 제 1단계; 상기 각도가 조절된 이동상층부(6)에 시편(2)을 부착하는 제 2단계; 및 상기 부착된 시편(2)을 고정상층부(5)와 평행한 면(3)으로 연마하는 제 3단계로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.

따라서, 본 발명의 에스알피 시편 제작 장치 및 이 장치를 이용한 시편 제작 방법은 고정상층부(5)와 시편이 부착되는 이동상층부(6)가 이루는 각도를 조절하여 연마한 후 측정이 가능하므로, 분석의 정확도를 높일 수 있고 한 번 측정한 시편의 각도를 재설정한 후 연마하여 다시 측정가능하기 때문에 동일한 시편으로 서로 다른 각도의 에스알피 결과들을 볼 수 있다는 장점이 있다.

Description

에스알피 시편 제작 장치 및 이 장치를 이용한 시편 제작 방법{A sample preparation device for SRP and method for sample preparation using the device}

본 발명은 에스알피(SRP, Spreading Resistance Probe) 시편 제작 장치 및 이 장치를 이용한 시편 제작 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 에스알피 측정에 사용되는 시편을 제작함에 있어서 측정하고자 하는 반도체 시편의 깊이에 따라서 각각 다른 각도의 시편홀더를 사용했던 종래의 기술과는 달리, 상하로 이동이 가능하여 각도를 조절할 수 있는 이동상층부(6)가 구비된 시편 제작 장치를 설계함으로써 분석의 정확도를 높이고 동일한 시편(2)을 가지고 여러 가지 각도로 측정할 수 있도록 하는 시편 제작 장치에 관한 것이다.

에스알피(SRP, Spreading Resistance Probe)는 반도체 웨이퍼의 특정 부위의 깊이에 있어서의 불순물의 밀도, 캐리어의 농도 등을 측정하기 위한 장비로서, 이 에스알피를 이용한 실리콘 웨이퍼 표면의 수직면에 대한 저항 프로파일의 측정법은 ASTM F672-88에 표준화 되어 있다. 미국 등록특허 제6,052,563호에 개시되어 있는 일반적인 에스알피의 측정 방법은 다음과 같다.

시편이 준비되는 단계로서 앵글 래핑(angle lapping)되거나 작은 각도로 연마되는 단계; 시편 원래의 표면과 래핑된 면을 마운팅(mounting)하여 측정 장치에 올려두는 단계; 현미경으로 관찰하면서 시편을 수동으로 조절함으로써 래핑된 표면의 시작 위치가 시작 지점으로 정의되고, 경사진 가장자리가 측정 방향에 대해 수직면이 되도록 하는 단계; 시편을 수동으로 이동시켜서 거리를 고정시키는 단계로서 한 쌍의 콘택 지점(프로브) 근처로 측정 위치를 고정시키는 단계; 경사진 면을 따라 약 1-5㎛씩 이동시키면서 전기적 저항을 측정하는 단계; 및 경사진 면에 따른 저항을 분석하여 저항, 도펀트(dopant)의 밀도, 캐리어의 농도 또는 기타 반도체 재료의 깊이 함수에 따른 여러 가지 인자들을 측정한다.

이와 같은 종래의 에스알피 측정 장치에 사용되는 시편은 앵글 래핑(angle lapping)에 의한 방법 또는 측정하고자 하는 서로 다른 각도로 제작된 시편 홀더에 시편을 부착하여 연마하는 방법이 주로 사용되었다.

앵글 래핑은 측정하고자 하는 시편의 관찰부위가 경사지도록 일측에서 타측으로 갈수록 연마되는 양을 조절함으로써 이 시편의 경사진 부위의 깊이에 따른 저항을 측정하는 방법이다. 그러나, 이 방법은 연마되는 양을 조절하기 위하여 실린더와 피스톤과 같은 부가적인 장치가 필요하고 조절되는 연마 양의 정확도가 떨어지며 연마시 오일성분을 사용하기 때문에 프로브를 접촉할 때 콘택 저항이 달라지는 등의 단점이 있다. 대한민국 등록특허 제10-0226505호에는 이러한 앵글 래핑 방법을 개선하기 위하여 이온빔으로써 측정하고자 하는 시편의 관찰 부위를 노출시키는 방법을 제시하기도 하였다. 그러나, 이러한 방법들은 시편을 준비하기 위한 별도의 장비를 추가적으로 사용해야 하므로 비용이 증가하게 된다.

에스알피 측정을 위한 시편 제작의 또 다른 방법으로서, 서로 다른 각도로 제작된 시편 홀더에 시편을 부착하여 연마하는 방법이 있다. 도 1과 도 2는 서로 다른 각도로 제작된 종래의 에스알피 시편 홀더를 나타낸 것이다.

도 1은 완만한 경사면을 가지는 시편 홀더(1)에 측정하고자 하는 시편(2)을 부착시키고 연마(gringing)하는 경우를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1에서보다 좀더 급격한 경사면을 가지는 시편 홀더(1)에 측정하고자 하는 시편(2)을 부착시키고 연마하여 시편을 준비하는 것을 나타낸 것으로서, 측정하고자 하는 연마면(3)의 경사가 서로 다름을 알 수 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 시편 제작 방법은 한번 사용된 시편을 다른 각도에서 분석하고자 할 때는 시편을 떼어 내어 또 다른 경사면을 가지는 시편 홀더에 부착해야 하기 때문에 분석의 정확도가 불확실할 뿐만 아니라 많은 시간을 필요로 한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고정상층부(5)와 이 고정상층부와 일정한 각도를 이루어 맞닿을 수 있는 상하 이동이 가능한 이동상층부(6)로 이루어진 시편홀더를 설계하여 시편을 제작함으로써 분석의 정확도를 높이고, 한 번 측정한 시편(2)의 각도를 이동상층부(6)를 조절하여 재설정한 후 연마하여 다시 측정이 가능하도록 하는 시편 제작장치 및 이 장치를 이용한 시편 제작 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 에스알피(SRP:Spreading Resistance Probe)의 시편 제작 장치에 있어서, 하층지지부(4); 상기 하층지지부 위에 고정된 고정상층부(5); 상기 고정상층부와 일정한 각도를 이루면서 상하 이동이 가능한 이동상층부(6); 및 상기 이동상층부(6)를 지지하면서 상하이동을 조절하도록 하층지지부(4)에 구비된 위치 변경 수단(8)을 포함하여 이루어진 에스알피 시편 제작 장치 및 이 장치를 이용한 시편 제작 방법에 의해 달성된다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 시편 제작 장치의 단면도를 나타낸 것이다.

하층지지부(4)가 있고, 상기 하층지지부(4) 위에는 고정되어 있는 고정상층부(5)와 이 고정상층부(5)와 일정한 각도를 이루면서 상하 이동이 가능한 이동상층부(6)가 구비되어 있는데, 이 때 하층지지부(4), 고정상층부(5) 및 이동상층부(6)는 판형의 형상을 가진다. 이동상층부(6)는 시편이 부착되는 곳이며 고정상층부(5)는 이 시편 연마(grinding)의 기준면이 된다. 즉, 고정상층부(5)와 시편의 연마면(3)은 평행하게 된다. 따라서 고정상층부(5)와 이동상층부(6)가 이루는 각도가 연마될 시편의 각도라고 말할 수 있고, 그 각도의 범위는 에스알피 분석을 함에 있어서 요구되는 0∼10°를 만족시키며, 만약 더 높은 각도를 필요로 할 때에는 고정상층부(5)의 높이를 높이면 된다.

그리고, 상기 고정상층부(5)와 이동상층부(6) 사이에는 탄성 고무링(7)이 장착되어 완충을 시켜주며, 상기 이동상층부(6)는 하층지지부(4)에 구비된 위치 변경 수단(8)에 의해서 지지되며 상하 직선운동이 가능한 구조를 가지는데, 이 때 위치 변경 수단(8)은 운동용 나사를 포함하는 것으로 이루어 진다. 즉, 위치 변경 수단(8)이 수직으로 움직이면서 이동상층부(6)의 높낮이를 조절하게 된다.

이와 같은 에스알피 시편 제작 장치를 이용한 엘스알피 시편 제작 방법은 다음과 같다.

우선, 측정하고자 하는 반도체 웨이퍼의 특정 부위가 포함되도록 절단한 다음, 시편 제작 장치의 위치 변경 수단(8)으로 이동상층부(6)를 조절함으로써 측정하고자 하는 시편의 각도를 설정하는 제 1단계; 상기 각도가 조절된 이동상층부(6)에 접착제를 사용하여 시편(2)을 부착하는 제 2단계; 및 상기 부착된 시편(2)을 고정상층부(6)와 평행한 면(3)으로 연마하는 제 3단계로 이루어지며 이렇게 준비된 시편을 에스알피로 측정한다. 이 때, 상기 제 2단계의 시편 부착시 사용되는 접착제는 열가소성의 왁스(wax)를 포함하는데, 이 열가소성 왁스에 열을 가하여 이동상층부(6)의 시편을 부착할 위치에 바른 다음 시편을 부착시킨 후 식히면 시편이 부착된 상태로 경화된다.

그리고, 일반적으로 에스알피 측정 시 분석되는 시편의 각도는 약 0∼10°이며 본 발명에 의한 이동상층부(6)와 고정상층부(5)가 이루는 각도도 이 범위를 포함한다.

이렇게 에스알피 측정이 완료된 시편을 다시 다른 각도로 변경하여 측정할 수도 있다. 도 3에서 점선으로 표시한 부분(9)은 위치 변경 수단(8)을 이용하여 이동상층부(6)를 조절함으로써 에스알피 측정이 한번 완료된 시편을 다시 다른 각도로 변경하여 사용하는 경우를 나타낸 것이다.

즉, 에스알피 측정이 한번 완료된 시편(2)이 부착된 이동상층부(6)를 하층지지부(4)에 구비된 위치 변경 수단(8)을 수직방향으로 움직여 조절함으로써 측정하고자 하는 또 다른 각도로 변경하는 제 4단계와, 상기 변경된 각도에서 상기 부착된 시편(2)을 고정상층부(5)와 평행한 면(3)으로 다시 연마하는 제 5단계를 통하여 동일한 시편으로 여러 가지 각도에서 반도체 웨이퍼의 불순물의 밀도나 캐리어의 농도 등을 측정할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의한 에스피알 시편 제작 장치 및 이 장치를 이용한 상기의 시편 제작 방법에 의해 동일한 시편으로 에스알피 측정에 필요한 여러 가지 각도를 가지는 시편을 제조할 수 있다.

따라서, 본 발명의 에스알피 시편 제작 장치 및 이 장치를 이용한 시편 제작 방법은 에스알피 측정에 사용되는 시편을 상하 직선운동을 할 수 있도록 설계된 이동상층부(6)에 부착하고 이 이동상층부(6)를 조절하여 시편의 측정 부위 각도를 조절함으로써 측정하고자 하는 깊이를 정할 수 있기 때문에 분석의 정확도를 높일 수 있고, 한 번 측정한 시편의 각도를 재설정한 후 연마하여 다시 측정가능하기 때문에 동일한 시편으로 서로 다른 각도의 에스알피 결과들을 볼 수 있다는 장점이 있다.

도 1과 도 2는 서로 다른 각도로 제작된 종래의 에스알피 시편 홀더를 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 시편 제작 장치를 나타낸 것이다.

((도면의 주요부분에 대한 부호의 설명))

2. 시편 3. 연마면

4. 하층지지부 5. 고정상층부

6. 이동상층부 7. 탄성 고무링

8. 위치 변경 수단

Claims (11)

1. 에스알피(SRP:Spreading Resistance Probe)의 시편 제작 장치에 있어서,

   하층지지부(4);

   상기 하층지지부(4) 위에 고정된 고정상층부(5);

   상기 고정상층부(5)와 일정한 각도를 이루면서 상하 이동이 가능한 이동상층부(6); 및

   상기 이동상층부(6)를 지지하면서 상하이동을 조절하도록 상기 하층지지부(4)에 구비된 위치 변경 수단(8);

   을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 에스알피 시편 제작 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 하층지지부(4), 고정상층부(5) 및 이동상층부(6)는 판형의 구조물임을 특징으로 하는 에스알피 시편 제작 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 고정상층부(5)와 이동상층부(6)가 이루는 각도는 0∼10°임을 특징으로 하는 에스알피 시편 제작 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 위치 변경 수단(8)은 운동용 나사를 포함하는 것을 특징으로 하는 에스알피 시편 제작 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 일정한 각도를 이루어 맞대어지는 고정상층부(5)와 이동상층부(6) 사이에는 완충을 위하여 탄성 고무링(7)이 장착됨을 특징으로 하는 에스알피 시편 제작 장치.
6. 상기 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 에스알피 시편 제작 장치를 이용한 에스알피 시편 제작 방법에 있어서,

   시편 제작 장치의 위치 변경 수단(8)을 수직방향으로 움직여 이동상층부(6)를 조절함으로써 측정하고자 하는 시편의 각도를 설정하는 제 1단계;

   상기 각도가 조절된 이동상층부(6)에 시편(2)을 부착하는 제 2단계; 및

   상기 부착된 시편(2)을 고정상층부(5)와 평행한 면(3)으로 연마하는 제 3단계;

   를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 에스알피 시편 제작 방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 제 2단계에서는 접착제를 사용하여 이동상층부에 시편을 부착함을 특징으로 하는 에스알피 시편 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 접착제는 열가소성 왁스를 포함하는 것을 특징으로 하는 에스알피 시편 제작 방법.
9. 제 6항에 있어서,

   에스알피 측정이 완료된 시편(2)이 부착된 이동상층부(6)를 하층지지부에 구비된 위치 변경 수단(8)을 수직방향으로 움직여 조절함으로써 측정하고자 하는 또 다른 각도로 변경하는 제 4단계; 및

   상기 변경된 각도에서 상기 부착된 시편(2)을 고정상층부(5)와 평행한 면(3)으로 연마하는 제 5단계

   를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 에스알피 시편 제작 방법.
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