KR100655580B1 - 정전용량 현미경 시편의 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전용량 현미경(SCM: Scanning Capacitance Microscope)을 이용하여 반도체 불량을 분석하는 방법에서, 시료에 커버 유리를 부착하고 이를 홀더에 접착시킨 후 연마하여 분석 시편을 제작하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 정전용량 현미경의 분석시편을 제작하는 방법은 시료에 커버 유리를 부착하는 단계와 커버 유리가 부착된 시료를 홀더에 부착하는 단계와 홀더에 부착된 시료를 연마하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면 시편 제조에 필요한 시간을 크게 경감할 수 있고, 커버 유리를 통해 시료의 연마 정도를 파악하면서 시료를 제작할 수 있어, 이후 분석 과정에서 정전용량 현미경으로 특정 부위를 정확히 관찰하는 것이 가능해진다.

정전용량 현미경, SCM, 커버 유리, 더미 샘플, 연마용 패드

Description

정전용량 현미경 시편의 제작 방법{Manufacturing Method of Sample for Scanning Capacitance Microscope}

도 1은 종래 기술에 의해 정전용량 현미경의 시편을 제조하는 과정을 나타내는 개략적인 공정도.

도 2a 내지 도 2b는 본 발명에 의해 정전용량 현미경의 시편을 제작하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도.

도 3은 본 발명에 따라 제작된 시편을 정전용량 현미경(SCM)으로 촬영한 사진.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

2: 커버 유리 4: 분석 시료

6: 홀더 8: 연마용 패드

본 발명은 정전용량 현미경(SCM: Scanning Capacitance Microscope)을 이용하여 반도체 불량을 분석하는 방법에서, 커버 유리와 시료 및 시료와 홀더를 직접 접합시켜서 좀 더 정확한 분석이 가능하도록 분석 시편을 제작하는 방법에 관한 것 이다.

정전용량 현미경(SCM)은 정전용량을 측정하는 센서가 연결된 탐침(Probe)과 시료 사이의 정전용량을 측정하는 것으로, 정전용량을 측정하는 센서는 고주파(∼1 ㎓) 발진기와 전기적 공진 장치로 구성되어 있으며, 정전용량이 변하면 공진주파수가 변하는 것에 의해 아주 작은 정전용량(10^-19 F)까지도 측정할 수 있다. 그러나 나노미터 크기의 탐침과 시료 사이의 정전용량은 대부분 10^-16∼10^-18 F 정도로, 10 ^-13 F 정도인 주변의 표류 정전용량(Stray Capacitance)에 비해 훨씬 작아서 직접 정전용량 값을 측정하기 어려우므로, 낮은 주파수로 측정신호를 변조시킨 후 락-인 증폭기(lock-in amplifier)를 통해 정전용량의 전압에 대한 변화량을 측정한다.

정전용량 현미경을 사용하면 높은 공간적 분해능(Spatial Resolution)에 의해 반도체 표면의 불순물 농도와 게이트 산화막의 전기적 특성을 측정할 수 있고, 특히 웨이퍼(Wafer) 표면이나 단면의 도핑 프로파일(Doping Profile)을 2차원적으로 그려낼 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의해 정전용량 현미경의 시편을 제작하는 과정을 나타내는 공정도이다.

종래 기술에 의해 시편을 제작하는 경우, 먼저 일정한 크기의 시료를 준비하고(S10), 분석하고자 하는 시료의 양 옆으로 더미 샘플(Dummy Sample)를 부착한 뒤 필요한 크기로 절단한다(S20). 이때 필요에 따라서는 절단면을 고정하기 위해 금속으로 코팅하며 절단된 시료는 홀더의 홈에 고정시킨 다음(S30) 이를 잡기 편하도록 평형 홀더에 끼워 넣은 뒤 연마패드에 연마(S40)하여 시편을 제작하였다.

종래 기술에서 분석하고자 하는 시료의 양 옆에 더미 샘플을 부착하는 것은 시편의 단면을 정전용량 현미경으로 분석하는 도중에 탐침이 단면의 바깥으로 빠져나가면서 분석이 중단되고 탐침이 손상되는 것을 막기 위한 것이었다.

하지만 분석하고자 하는 시료의 양 옆에 더미 샘플을 덧붙임으로써 시편 제작에 시간이 많이 걸릴 뿐 아니라, 연마의 정도와 그 상황을 파악하기 힘들어 특정 부분을 정확히 관찰할 수 있는 시편을 제작하기 어려운 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명은 정전용량 현미경의 시편을 제작할 때, 분석하고자 하는 시료에 커버 유리를 부착하고 이를 다시 홀더에 직접 부착하여, 커버 유리를 통해 연마 상황을 파악하면서 원하는 지점을 연마하여 더 정확한 분석이 이루어질 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 정전용량 현미경을 이용하여 반도체 불량을 분석하는 방법에서, 분석시편을 제작하는 방법으로서 시료에 커버 유리를 부착하는 단계와 커버 유리가 부착된 시료를 홀더에 부착하는 단계와 홀더에 부착된 시료와 커버 유리를 연마하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 커버 유리를 통해서 시료의 연마 상황을 파악할 수 있으므로, 좀 더 정확하게 분석 부위를 연마할 수 있다.

도 2a와 도 2b는 본 발명에 의한 시편 제작과정을 나타내는 공정의 대략적인 단면도로서, 이하 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

우선, 도 2a와 같이 분석하고자 하는 시료(4)를 커버 유리(2)에 부착하고, 이를 다시 홀더(6) 직접 부착한다. 종래 기술에서는 분석시료(6) 양 옆에 더미 샘플이 위치하여, 시료의 연마 정도와 연마 부위를 정확히 확인하기 어려웠으나 본 발명에서는 커버 유리(2)와 분석시료(4)가 직접 접촉하고 있으므로, 그 제작에 걸리는 시간을 단축할 수 있을 뿐 아니라 시료의 연마 정도와 그 부위를 커버 유리를 통해 파악할 수 있게 된다.

이때 커버 유리(2)와 시료(4) 그리고 시료(4)와 홀더(6)는 왁스(Wax)를 사용하여 접착시키며, 커버 유리와(2) 시료(4)는 자외선에 노출되면 경화되는 성질을 가진 UV 왁스를 사용하여 접착시키는 것이 바람직하다.

홀더(6)에 시료(4)와 커버 유리(2)를 부착시킨 뒤에는, 도 2b에 나타낸 것과 같이, 연마 패드(8) 위에 올려두고 원하는 부위를 연마한다. 이때, 커버 유리(2)는 시료(4)와의 단차를 줄이기 위해 시료(4)에 부착하여 함께 연마하며, 커버 유리(2)를 통해 시료의 연마 정도를 정확히 파악하면서 연마할 수 있다.

또한, 종래 기술에서는 시편의 제작 후 정전용량 현미경으로 시편을 분석하는 과정에서 측정 도중에 탐침이 외부로 이탈하여 탐침이 손상되고 측정이 중단되는 것을 막기 위해 더미 샘플을 사용하였으나, 본 발명에서는 시료(4)에 부착된 커버 유리(2)가 탐침의 이탈을 막는 역할까지 함께 수행한다.

도 3a 내지 도 3c를 통해 커버 유리의 이러한 역할을 좀 더 구체적으로 살펴 볼 수 있다. 도 3a는 제조된 시편의 지형학적인 사진이고, 도 3b는 정전용량 현미 경을 통해 전압에 대한 시료의 정전용량 변화를 촬영한 사진이며, 도 3c는 도 3a와 도 3b를 합하여 시료의 도핑 프로파일을 검사하는 사진이다.

도 3a의 상단에 커버 유리가 관찰되는 것을 명확히 볼 수 있으며, 이처럼 본 발명에서는 커버유리가 탐침의 이탈을 막는 역할까지 하게 된다.

살펴본 것과 같이 본 발명에서는 커버 유리를 통해 시료의 연마의 상황을 직접 파악할 수 있고, 이후 시편의 분석 과정에서 탐침의 이탈을 막을 수 있다.

지금까지 도면을 참조로 본 발명의 구체적인 구현 방법을 설명하였지만, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것이고 발명의 기술적 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 정하여지며, 도면을 참조로 한 설명은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 충분히 변형되거나 수정될 수 있다.

본 발명에 따르면, 정전용량 현미경의 시편을 제작할 때, 더미 샘플을 사용하지 않으므로, 시편 제조에 필요한 시간을 크게 경감할 수 있고, 커버 유리를 통해 시료의 연마 정도를 파악하면서 시료를 제작할 수 있어, 이후 분석 과정에서 정전용량 현미경으로 특정 부위을 정확히 관찰하는 것이 가능해진다.

Claims (3)

1. 정전용량 현미경을 이용하여 반도체 불량을 분석하는 방법에서,

   시료의 한쪽 면에 커버 유리를 부착하는 단계와

   상기 시료를 홀더에 부착하되, 상기 커버 유리가 부착되지 않은 다른 쪽면을 상기 홀더에 부착하는 단계와

   상기 홀더에 부착된 시료와 커버 유리를 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시편의 제작 방법.
2. 제1 항에서,

   상기 분석시료를 상기 커버 유리와 상기 홀더에 왁스를 이용하여 부착하는 것을 특징으로 하는 분석 시편의 제작 방법.
3. 제2 항에서,

   상기 분석 시료를 상기 커버 유리에 부착시키는 왁스로 UV 왁스를 사용하는 것을 특징으로 하는 분석 시편의 제작 방법.

Images