KR100632120B1 - Focused Ion Beam Deposition Process - Google Patents

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Abstract

본 발명은 집속 이온 빔에 의한 표면 손상을 방지할 수 있는 집속 이온 빔 증착 공정에 관한 것이다. 본 발명에 따른 집속 이온 빔 증착 공정은 먼저 주사 전자 현미경 장비의 전자 빔을 이용하여 시료의 표면에 백금을 증착한 후, 갈륨 이온 빔을 이용한 집속 이온 빔 공정을 진행한다. 집속 이온 빔 공정을 진행할 때 백금 증착막이 갈륨 이온 빔에 의한 시료의 표면 손상을 방지하므로, 원하는 집속 이온 빔 공정을 성공적으로 수행할 수 있다.The present invention relates to a focused ion beam deposition process capable of preventing surface damage by the focused ion beam. The focused ion beam deposition process according to the present invention first deposits platinum on the surface of a sample using an electron beam of a scanning electron microscope device, and then performs a focused ion beam process using a gallium ion beam. Since the platinum deposition film prevents the surface damage of the sample by the gallium ion beam during the focused ion beam process, the desired focused ion beam process can be successfully performed.

집속 이온 빔(FIB), 투과 전자 현미경(TEM) 시편, 백금 증착막, 주사 전자 현미경(SEM), 전자 빔Focused ion beam (FIB), transmission electron microscope (TEM) specimens, platinum deposited film, scanning electron microscope (SEM), electron beam

Description

집속 이온 빔 증착 공정{Focused Ion Beam Deposition Process}Focused Ion Beam Deposition Process

도 1은 종래 기술에 따른 집속 이온 빔 증착 공정의 한 예를 도식적으로 나타낸 것이다.Figure 1 schematically shows an example of a focused ion beam deposition process according to the prior art.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 집속 이온 빔 증착 공정을 도식적으로 나타낸 것이다.2A and 2B schematically illustrate a focused ion beam deposition process according to an embodiment of the invention.

<도면에 사용된 참조 번호의 설명><Description of Reference Number Used in Drawing>

10, 20: 시료 11, 21: 백금 분사 니들10, 20: samples 11, 21: platinum injection needle

12, 22, 25: 전자 총 13, 26: 갈륨 이온 빔12, 22, 25: electron gun 13, 26: gallium ion beam

14: 표면 손상 부위 23: 전자 빔14: surface damage site 23: electron beam

24: 백금 증착막24: platinum deposited film

본 발명은 집속 이온 빔 기술에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 집속 이온 빔에 의한 표면 손상을 방지할 수 있는 집속 이온 빔 증착 공정에 관한 것이다.The present invention relates to a focused ion beam technology, and more particularly to a focused ion beam deposition process capable of preventing surface damage by the focused ion beam.

일반적으로 집속 이온 빔(focused ion beam; FIB) 기술은 반도체 소자의 표면 분석, 결함 분석, 미세 가공, 회로 수정 등의 다양한 용도로 활용되고 있다. 대 표적인 예로, 투과 전자 현미경(transmission electron microscope; TEM) 시편을 제조할 때 표면 식각 또는 단면 절단 공정에 이용되며, 반도체 소자의 회로를 수정할 때 결함 있는 부위를 자르거나 재연결하는데 이용되고 있다.BACKGROUND ART Focused ion beam (FIB) technology is generally used for various purposes such as surface analysis, defect analysis, microfabrication, and circuit correction of semiconductor devices. As a representative example, it is used for surface etching or cross-sectional cutting processes when manufacturing transmission electron microscope (TEM) specimens, and for cutting or reconnecting defective areas when modifying a circuit of a semiconductor device.

그런데 집속 이온 빔을 이용한 공정은 고 에너지의 갈륨(Ga) 이온 빔을 시료에 주사하여 작업을 수행하기 때문에 시료의 표면을 손상시키게 된다. 특히, 시료 표면에 존재하는 불량 부위를 관찰하고 분석하기 위하여 투과 전자 현미경 시편을 만들 때에는 백금(Pt) 증착 과정에서 이온 빔에 의한 표면 손상이 발생하고, 이로 인하여 불량 부위를 관찰할 수 없게 되는 문제가 생긴다.However, the process using the focused ion beam damages the surface of the sample because the work is performed by scanning a gallium (Ga) ion beam of high energy into the sample. In particular, when making transmission electron microscope specimens for observing and analyzing defects on the surface of the sample, surface damage caused by ion beams occurs during platinum (Pt) deposition, which makes it impossible to observe the defects. Occurs.

이하, 첨부 도면을 참조하여 집속 이온 빔 증착 공정에 대한 종래 기술을 설명하겠다.Hereinafter, the prior art for the focused ion beam deposition process will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래 기술에 따른 집속 이온 빔 증착 공정의 한 예를 도식적으로 나타낸 것이다.Figure 1 schematically shows an example of a focused ion beam deposition process according to the prior art.

도 1을 참조하면, 먼저 백금 분사 니들(11, platinum dispensing needle)을 삽입하고 백금 증착 위치에 정렬한 후, 니들 밸브(도시되지 않음)를 열어 시료(10) 표면에 백금 가스를 분사한다. 이어서, 백금 가스를 분해하여 시료(10)의 표면에 백금 증착을 유도하기 위하여 집속 이온 빔 장비의 전자 총(12)을 작동시켜 시료(10)의 표면으로 갈륨 이온 빔(13)을 주사한다. 이 때, 이온 빔(13)의 고 에너지로 인하여 시료(10)의 표면에 손상 부위(14)가 발생한다.Referring to FIG. 1, first, a platinum dispensing needle 11 is inserted and aligned at a platinum deposition position, and then a needle valve (not shown) is opened to inject platinum gas onto the surface of the sample 10. Subsequently, in order to decompose the platinum gas and induce platinum deposition on the surface of the sample 10, the electron gun 12 of the focused ion beam apparatus is operated to scan the gallium ion beam 13 onto the surface of the sample 10. At this time, the damaged portion 14 is generated on the surface of the sample 10 due to the high energy of the ion beam 13.

이와 같이 이온 빔(13)에 의한 표면 손상(14)이 발생하면, 보고자 하는 표면 결함을 나타내는 투과 전자 현미경 사진을 얻기가 어려워진다.When the surface damage 14 by the ion beam 13 arises in this way, it becomes difficult to obtain the transmission electron micrograph which shows the surface defect to see.

따라서 본 발명은 전술한 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 이온 빔에 의한 시료의 표면 손상을 방지할 수 있는 집속 이온 빔 증착 공정을 제공하기 위한 것이다.Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, the main object of the present invention is to provide a focused ion beam deposition process that can prevent the surface damage of the sample by the ion beam.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음의 구성을 가지는 집속 이온 빔 증착 공정을 제공한다.In order to achieve this object, the present invention provides a focused ion beam deposition process having the following configuration.

본 발명에 따른 집속 이온 빔 증착 공정은, 소정의 시료를 준비한 후 시료에서 작업하고자 하는 부위를 찾는 단계와, 시료의 작업 부위에 주사 전자 현미경 장비의 전자 빔을 이용하여 금속 증착막을 형성하는 단계와, 금속 증착막이 형성된 시료의 작업 부위에 집속 이온 빔 장비의 갈륨 이온 빔을 이용하여 소정의 집속 이온 빔 공정을 진행하는 단계를 포함한다. 이 때, 금속 증착막이 갈륨 이온 빔에 의한 시료의 표면 손상을 방지하는 것이 특징이다.The focused ion beam deposition process according to the present invention comprises the steps of finding a site to be worked on a sample after preparing a predetermined sample, and forming a metal deposition film on the work site of the sample using an electron beam of scanning electron microscope equipment; And performing a predetermined focused ion beam process by using a gallium ion beam of the focused ion beam apparatus on a work site of the sample on which the metal deposition film is formed. At this time, the metal vapor deposition film is characterized by preventing the surface damage of the sample by the gallium ion beam.

본 발명에 따른 집속 이온 빔 증착 공정에 있어서, 금속 증착막은 백금 소재의 증착막인 것이 바람직하다.In the focused ion beam vapor deposition process according to the present invention, the metal vapor deposition film is preferably a vapor deposition film of a platinum material.

본 발명에 따른 집속 이온 빔 증착 공정에 있어서, 금속 증착막의 형성 단계는 백금 분사 니들을 삽입하여 시료의 작업 부위에 정렬하는 단계와, 니들 밸브를 열고 백금 분사 니들을 통하여 시료의 작업 부위에 백금 가스를 분사하는 단계와, 주사 전자 현미경 장비의 전자 총을 작동시켜 시료의 작업 부위로 전자 빔을 주사하는 단계를 포함할 수 있다.In the focused ion beam deposition process according to the present invention, the step of forming the metal deposition film includes inserting a platinum injection needle to align the working area of the sample, and opening the needle valve to open the platinum gas to the working area of the sample. And spraying the electron gun of the scanning electron microscope device to scan the electron beam to the working site of the sample.

본 발명에 따른 집속 이온 빔 증착 공정에 있어서, 백금 증착막은 수백 Å 이상의 두께를 가지는 것이 바람직하다.In the focused ion beam deposition process according to the present invention, the platinum deposition film preferably has a thickness of several hundreds of microwatts or more.

본 발명에 따른 집속 이온 빔 증착 공정에 있어서, 집속 이온 빔 공정을 진행하는 단계는 투과 전자 현미경 시편을 제조하는 단계일 수 있다.In the focused ion beam deposition process according to the present invention, the step of performing the focused ion beam process may be a step of preparing a transmission electron microscope specimen.

실시예Example

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 보다 명확히 전달하기 위함이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 다소 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.In describing the embodiments, descriptions of technical contents which are well known in the technical field to which the present invention belongs and are not directly related to the present invention will be omitted. This is to more clearly communicate without obscure the subject matter of the present invention by omitting unnecessary description. For the same reason, some components in the accompanying drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated, and the size of each component does not entirely reflect the actual size.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 집속 이온 빔 증착 공정을 도식적으로 나타낸 것이다.2A and 2B schematically illustrate a focused ion beam deposition process according to an embodiment of the invention.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 소정의 시료(20)를 준비한 후, 시료(20)에서 작업하고자 하는 부위를 찾는다. 그리고 나서, 백금 분사 니들(21, platinum dispensing needle)을 삽입하고 백금 증착 위치에 정렬한다. 이어서, 니들 밸브(도시되지 않음)를 열고 백금 분사 니들(21)을 통하여 시료(20)의 표면에 백금 가스를 분사한다.First, as shown in Figure 2a, after preparing a predetermined sample 20, to find the site to be worked on the sample 20. Then, a platinum dispensing needle 21 is inserted and aligned to the platinum deposition position. Then, a needle valve (not shown) is opened and platinum gas is injected onto the surface of the sample 20 through the platinum injection needle 21.

이어서, 주사 전자 현미경(scanning electron microscope; SEM) 장비의 전자 총(22)을 작동시켜 시료(20)의 표면으로 전자 빔(23)을 주사한다. 전자 빔(23)은 백금 분사 니들(21)을 통하여 분사된 백금 가스를 분해하여 시료(20)의 표면에 백금 증착막(24)을 형성한다. 이와 같이, 집속 이온 빔 장비의 갈륨 이온 빔 대신에 주사 전자 현미경 장비의 전자 빔(23)을 이용하여 백금을 증착하면, 표면 손상 없이 백금 증착막(24)을 형성할 수 있다. 이 때 형성되는 백금 증착막(24)은 수백 Å 이상의 두께를 가진다.Subsequently, the electron gun 22 of the scanning electron microscope (SEM) equipment is operated to scan the electron beam 23 onto the surface of the sample 20. The electron beam 23 decomposes the platinum gas injected through the platinum injection needle 21 to form a platinum deposition film 24 on the surface of the sample 20. As such, when platinum is deposited using the electron beam 23 of the scanning electron microscope device instead of the gallium ion beam of the focused ion beam device, the platinum deposition film 24 can be formed without surface damage. The platinum deposited film 24 formed at this time has a thickness of several hundred micrometers or more.

백금 증착막(24)을 형성한 후에는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 투과 전자 현미경 시편을 제조하기 위하여 소정의 집속 이온 빔 공정을 진행한다. 이 때에는 집속 이온 빔 장비의 전자 총(25)을 작동시켜 갈륨 이온 빔(26)을 주사한다. 고 에너지의 갈륨 이온 빔(26)을 주사하더라도 종전과 달리 시료(20)의 표면에 백금 증착막(24)이 형성되어 있기 때문에 표면 손상이 발생하지 않는다. 따라서 집속 이온 빔을 이용한 시료의 단면 절단 및 투과 전자 현미경 시편의 제조 공정을 성공적으로 수행할 수 있다.After the platinum deposition film 24 is formed, a predetermined focused ion beam process is performed to produce a transmission electron microscope specimen, as shown in FIG. 2B. At this time, the electron gun 25 of the focused ion beam equipment is operated to scan the gallium ion beam 26. Scanning the gallium ion beam 26 of high energy does not cause surface damage since the platinum deposition film 24 is formed on the surface of the sample 20 unlike before. Therefore, the cross-section cutting of the sample using the focused ion beam and the manufacturing process of the transmission electron microscope specimen can be successfully performed.

한편, 도 2b에 도시된 집속 이온 빔 공정에서 재차 백금 증착막을 형성할 수도 있다. 이 경우에도 시료(20) 표면에는 이미 백금 증착막(24)이 형성되어 있으므로 표면 손상이 발생하지 않는다.Meanwhile, the platinum deposition film may be formed again in the focused ion beam process illustrated in FIG. 2B. Even in this case, since the platinum deposition film 24 is already formed on the surface of the sample 20, surface damage does not occur.

실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 집속 이온 빔 증착 공정은 먼저 주사 전자 현미경 장비의 전자 빔을 이용하여 백금을 증착한 후 집속 이온 빔 공정을 진행한다. 따라서 집속 이온 빔 공정을 진행할 때 시료의 표면에 집속 이온 빔으로 인한 손상이 발생하지 않으며, 원하는 집속 이온 빔 공정을 성공적으로 수행할 수 있다.As described through the embodiments, the focused ion beam deposition process according to the present invention first deposits platinum using an electron beam of a scanning electron microscope device and then performs a focused ion beam process. Therefore, when the focused ion beam process is performed, damage due to the focused ion beam does not occur on the surface of the sample, and the desired focused ion beam process can be successfully performed.

본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.In the present specification and drawings, preferred embodiments of the present invention have been disclosed, and although specific terms have been used, these are merely used in a general sense to easily explain the technical contents of the present invention and to help the understanding of the present invention. It is not intended to limit the scope. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.

Claims (5)

주사 전자 현미경 장비의 전자 빔을 이용하여 시료의 표면 손상을 방지하는 집속 이온 빔 증착 공정으로서, A focused ion beam deposition process for preventing surface damage of a sample by using an electron beam of a scanning electron microscope device, 시료를 준비한 후 상기 시료에서 작업하고자 하는 부위를 찾는 단계;Finding a site to be worked on in the sample after preparing a sample; 상기 시료의 작업 부위에 백금 분사 니들을 정렬하는 단계;Aligning a platinum jet needle with a working site of the sample; 상기 니들의 밸브를 열고 상기 백금 분사 니들을 통해 상기 시료의 작업 부위에 백금 가스를 분사하는 단계;Opening the valve of the needle and injecting platinum gas to the work site of the sample through the platinum injection needle; 상기 주사 전자 현미경 장비의 전자 총을 작동시켜 상기 시료의 작업 부위로 상기 전자 빔을 주사함으로써 금속 증착막을 형성하는 단계 및Forming a metal deposited film by operating an electron gun of the scanning electron microscope device to scan the electron beam to a working site of the sample; and 상기 금속 증착막이 형성된 상기 시료의 작업 부위에 집속 이온 빔 장비의 갈륨 이온 빔을 이용하여 집속 이온 빔 공정을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집속 이온 빔 증착 공정.Concentrated ion beam deposition process comprising the step of performing a focused ion beam process using a gallium ion beam of the focused ion beam equipment to the work site of the sample on which the metal deposition film is formed. 제1항에 있어서, 상기 금속 증착막은 백금 소재의 증착막인 것을 특징으로 하는 집속 이온 빔 증착 공정.The focused ion beam deposition process according to claim 1, wherein the metal deposition film is a platinum film. 삭제delete 제2항에 있어서, 상기 백금 증착막은 수백Å 이상의 두께를 가지는 것을 특 징으로 하는 집속 이온 빔 증착 공정.The focused ion beam deposition process according to claim 2, wherein the platinum deposition film has a thickness of several hundred microseconds or more. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 집속 이온 빔 공정을 진행하는 단계는 투과 전자 현미경 시편을 제조하는 단계인 것을 특징으로 하는 집속 이온 빔 증착 공정.5. The focused ion beam deposition process according to any one of claims 1 to 4, wherein the focusing ion beam process is a step of preparing a transmission electron microscope specimen.
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