KR100686451B1 - 시편 분석 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 시편 분석 방법에는 시편을 분석하기 위한 FIB 챔버 내에 웨이퍼, FIB 주사부 및 GIS가 제공되고, 상기 FIB 주사부를 통해 분석 대상 영역에 이온 빔을 주사하는 단계; 및 상기 GIS를 이용하여, 상기 웨이퍼의 표면을 Pt로 코팅시키는 단계;가 포함된다.
제안되는 바와 같은 시편 분석 방법에 의해서, FIB 챔버 내에서 웨이퍼 표면의 코팅이 이루어지도록 함으로써, 분석부분의 보호 및 이미지 관찰을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
시편, FIB 주사부, GIS, Pt

Description

시편 분석 방법{Sample analysis method}
도 1은 종래기술에 따라 시편을 코팅한 후 SEM 이미지를 관찰한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시편 분석 방법을 설명하는 흐름도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시편 제작 방법을 설명하는 장치 구성도.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 Pt가 코팅되는 시간에 따라 관찰되는 이미지의 형상을 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 웨이퍼 110 : FIB 주사부
120 : GIS 200 : 디텍터
본 발명은 시편 분석 방법에 관한 것으로서, 상세하게는, 포커스드 이온 빔(focused ion beam : 이하, FIB 주사부라 함) 장비를 이용한 시편 분석 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는 상기 반도체 소자로 제조할 수 있는 시편 상에 소정의 막을 형성한 후, 상기 소정의 막을 반도체 소자의 특성에 따른 설정된 패턴(pattern)으로 형성시킴으로써 제조된다.
그리고, 최근의 반도체 소자는 고집적화에 따른 그 디자인룰(design rule)이 미세화되어감에 따라 반도체 소자의 제조 공정 또한 철저하게 관리하고 있다.
이러한 반도체 소자의 제조 공정의 관리는 반도체 소자 제조 공정으로 인한 결과 즉, 시편 위에 형성된 패턴의 외형, 막의 두께, 막의 프로파일(profile), 이온주입의 정도 또는 콘택홀(contact hole)의 선폭등을 분석하여 그에 따른 이상의 유무에 대한 조치를 취하는 것이다.
다시 말해, 반도체 소자의 제조 공정의 관리는 반도체 소자 제조공정이 수행중인 시편을 대상으로 상기와 같은 항목들에 대하여 그 분석을 수행한 후, 그에 따른 조치를 취하는 것이다.
여기서, 상기 시편 즉, 반도체 소자 제조공정의 수행중인 시편을 대상으로 하는 분석은 주로 그 단면의 이미지(image)를 파악하여 이루어지는 것으로서, 이러한 시편의 단면의 분석은 상기 시편을 수직으로 절단시켜 이용하였다.
즉, 상기 반도체 소자 제조 공정의 수행 직후에 제작한 시편을 수직으로 절단시켜, 그 절단면에 대하여 상기와 같은 분석을 수행하는 것이다.
그러나, 상기와 같이 시편을 수직으로 절단시켜 이용하는 경우에는 소정 부위에 데미지(damage)가 가해지고, 소정의 막에 대한 분석이 수행된 다음에는 상기 시편을 후속 공정에 계속 이용할 수 없게 되는 문제점이 있다.
그리고, 시편 제작 방법중에는 공정 수행중인 시편 표면을 코팅한후 이에 대 한 SEM 이미지를 관찰하는 방법이 있으나, 시편의 전체 부분에 대해서 코팅이 이루어지기 때문에 특정 부분에 대한 구분이 어렵고, 디펙트(defect)를 찾아서 분석하기가 매우 어려운 문제점이 있다.
도 1은 종래기술에 따라 시편을 코팅한 후 SEM 이미지를 관찰한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전체적인 이미지가 어두워 보이고, 이에 따라 이미지의 극대화나 디펙트 분석에 어려움이 발생하게 된다.
이에 따라, 비아(via) 및 컨택 홀 디펙트 분석시에 분석하고자 하는 부분의 구분이 명확해지지 않으며, 이에 따라 시편의 정확한 분석이 이루어질 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 FIB 챔버 내에서 웨이퍼 표면의 코팅이 이루어지도록 함으로써, 분석부분의 보호 및 이미지 관찰을 향상시킬 수 있는 시편 분석 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
또한, FIB 챔버 내에 존재하였던 GIS 장비를 활용하여 웨이퍼 표면을 코팅함에 따라 기존 장비의 활용성을 증가시킬 수 있는 시편 분석 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
상기되는 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 시편 분석 방법에는 시편을 분석하기 위한 FIB 챔버 내에 웨이퍼, FIB 주사부 및 GIS가 제공되고, 상기 FIB 주사부를 통해 분석 대상 영역에 이온 빔을 주사하는 단계; 및 상기 GIS 를 이용하여, 상기 웨이퍼의 표면을 Pt로 코팅시키는 단계;가 포함된다.
또한, 상기 웨이퍼 표면을 Pt로 코팅하는 단계는 Pt가 상기 GIS에 삽입되는 단계와, 상기 GIS의 밸브를 개방함으로써 상기 Pt를 분출시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 웨이퍼 표면에 Pt를 코팅시키는 단계는 상기 GIS에는 20~30kV 범위의 전압이 인가되고, 상기 전압이 떨어지는 상태에서 상기 GIS의 밸브가 열리면서 코팅이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 GIS에 의한 웨이퍼 표면의 Pt 코팅은 상기 FIB 주사부로부터 이온 빔이 주사되는 동안에 수행되는 것을 특징으로 한다.
제안되는 바와 같은 시편 분석 방법에 의해서, FIB 챔버 내에서 웨이퍼 표면의 코팅이 이루어지도록 함으로써, 분석부분의 보호 및 이미지 관찰을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, FIB 챔버 내에 존재하였던 GIS 장비를 활용하여 웨이퍼 표면을 코팅함에 따라 기존 장비의 활용성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상의 범위 내에 든다고 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시편 분석 방법을 설명하는 흐름도이다.
먼저, FIB 주사부 장비를 이용하여 분석 대상 영역에 이온 빔이 주사된다 (S10). 이에 따라, 상기 이온 빔을 통해 배출되는 전자를 이용하여 시편의 이미지를 디텍터(detector)으로부터 관찰할 수 있다. 다만, 이 단계에서 관찰되는 시편의 이미지는 분석대상 영역이 선명하지 않을 경우가 있으며, 후속되는 단계에 의해 선명한 이미지를 관찰할 수 있게 된다.
그리고, 상기 FIB 주사부 장비내에 제공되는 GIS(Gas Injection System)에 백금(Pt)을 채워넣는다(S20). 상기 Pt는 전도율이 높기 때문에, 후속되는 단계에서 이미지 관찰시 전자(e-)가 많이 디텍팅(detecting)되어 깨끗한 이미지를 관찰할 수 있도록 하기 위함이다.
그 다음, 상기 GIS 의 밸브를 개방(open)하여, 삽입된 Pt가 시편 표면에 코팅되도록 한다(S30).
상기 Pt는 FIB 챔버 내의 GIS을 이용하여 코팅되며, 상기 GIS는 반도체 소자의 회로의 수정 뿐만 아니라 본 발명의 실시예에서는 상기 Pt를 시편에 코팅시키기 위한 것으로 사용된다.
상기 시편 표면에 Pt가 코팅되는 동안에 분석 대상 영역에 이온 빔이 계속하여 주사될 수 있으며, 이 때, 시편 표면에 코팅된 Pt로부터 다수의 전자(e-)가 디텍팅될 수 있으므로, 상기 디텍터에 의한 이미지 관찰이 보다 효율적으로 수행될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시편 제작 방법을 설명하는 장치 구성도이다.
먼저, 도 3을 참조하면, FIB 챔버내에는 FIB 주사부(110), 시편(100), GIS(120) 및 디텍터(200)가 제공되고, 상기 FIB 주사부(110)로부터 소정의 이온 빔(111)이 주사된다.
상기 FIB 주사부(110)로부터 주사되는 이온 빔(111)에 의해 2차 전자(112)가 발생되고, 상기 디텍터(200)는 발생된 2차 전자(112)로부터 시편의 이미지를 관찰할 수 있다.
그리고, 상기 FIB 챔버 내에 제공되는 시편(100)은 분석 대상 영역에 밀링(milling)이 이루어질 수 있으며, 상기 FIB 주사부(110)로부터 주사되는 이온 빔에 의해서 밀링이 이루어질 수도 있다.
그리고, 상기 시편(100) 위에 코팅된 Pt로부터 방출되는 2차 전자(112)를 디텍팅할 수 있는 디텍터(200)에 의해 분석하고자 하는 영역의 이미지가 관찰될 수 있다.
그 다음, 도 4를 참조하면, 상기 시편(100) 표면에 Pt(121)를 코팅시키는 과정이 수행된다.
상세히, 상기 FIB 주사부(110)를 통해 이온 빔(111)이 주사되는 과정에 시편의 이미지를 보다 정확히 관찰하기 위한 단계가 수행된다.
분석 대상 영역의 이미지를 선명하게 관찰하기 위하여, 상기 GIS(120)에 Pt(121)를 삽입(insert)시킨 후 상기 GIS(120)의 밸브(미도시)를 개방(open)시킴으로써, 상기 시편(100)의 표면에 Pt(121)를 코팅시키는 과정이 수행된다.
특히, 상기 Pt(121)는 전도율이 높기 때문에, 이미지 관찰시 디텍팅되는 전자를 다수 확보할 수 있으며, 상기 Pt의 코팅은 시편 표면 전체 또는 분석하고자 하는 소정의 영역에서 수행될 수 있다.
상기 GIS(120)는 제작된 반도체 소자의 회로 수정 예컨대, 회로를 끊거나 연결시킬 수 있는 역할 뿐만 아니라 본 발명의 실시예에서는 상기 FIB 챔버 내에서 시편(100)의 표면을 Pt코팅시키는 역할을 수행한다.
이에 따라, FIB 챔버 외부에서 시편를 코팅시키는 경우와 비교하여, 상기 시편(100) 표면에 고르게 코팅될 수 있으며, 분석하고자 하는 영역을 선명한 이미지로 관찰할 수 있게 된다.
그리고, 상기 시편(100) 표면에 상기 Pt를 코팅시키기 위하여 상기 GIS(120)에는 20~30kV 범위의 전압이 인가될 수 있으며, 상기 전압이 떨어지는 상태에서 상기 GIS(120)의 밸브가 열리면서 코팅하는 과정이 수행된다.
그리고, 상기 웨이퍼(100) 표면에 Pt가 코팅되는 과정중에, 상기 FIB 주사부(110)를 통해 공급되는 이온의 양을 제어하기 위한 스팟(spot, 미도시)을 조절하기 위하여 93 피코 암페어(pico Ampere) 내지 0.46 나노 암페어(nano Ampere)가 인가될 수 있다. 상기 93pa 내지 0.46na는 상기 스팟 홀의 사이즈를 나타내며, 이에 따라 작은 크기의 이온 빔이 방출될 수 있다.
이에 따라, 상기 이온 빔(111)에 의해 방출되는 2차 전자(112)의 양은 상기 웨이퍼(100) 표면에 코팅된 Pt에 의해 크게 증가할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 Pt가 코팅되는 시간에 따라 관찰되는 이미지의 형상을 도시한 도면이다.
상세히, 도 5는 상기 GIS에 의한 Pt의 코팅이 30초 동안 수행되는 경우에 디 텍터로부터 관찰되는 이미지이고, 도 6 및 도 7은 GIS에 의한 Pt의 코팅이 45초 동안 수행되는 경우에 디텍터로부터 관찰되는 이미지이다.
도시된 바와 같이, 웨이퍼 표면에 Pt가 코팅되는 시간이 증가함에 따라 디텍터를 통해 관찰되는 이미지는 선명하게 나타나며, 이에 따라 시편의 정확한 분석을 수행할 수 있다.
그리고, 상기 Pt가 코팅되는 시간은 30초 내지 45초의 범위로 이루어지는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의해서, FIB 챔버 내에서 Pt의 코팅이 수행됨에 따라, 이후 단계에서 관찰되는 시편의 이미지가 보다 선명하게 되는 효과가 있다.
제안되는 바와 같은 시편 분석 방법에 의해서, FIB 챔버 내에서 웨이퍼 표면의 코팅이 이루어지도록 함으로써, 분석부분의 보호 및 이미지 관찰을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, FIB 챔버 내에 존재하였던 GIS 장비를 활용하여 웨이퍼 표면을 코팅함에 따라 기존 장비의 활용성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 시편을 분석하기 위한 FIB(Focused Ion Beam) 챔버 내에 웨이퍼, FIB(Focused Ion Beam) 주사부 및 GIS(Gas Injection System)가 제공되고,
    상기 FIB(Focused Ion Beam) 주사부를 통해 분석 대상 영역에 이온 빔을 주사하는 단계; 및
    상기 GIS(Gas Injection System)를 이용하여, 상기 웨이퍼의 표면을 백금(Pt)으로 코팅시키는 단계;가 포함되는 시편 분석 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 표면을 백금(Pt)으로 코팅하는 단계는 백금(Pt)가 상기 GIS(Gas Injection System)에 삽입되는 단계와, 상기 GIS(Gas Injection System)의 밸브를 개방함으로써 상기 백금(Pt)를 분출시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시편 분석 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 GIS(Gas Injection System)에 의한 웨이퍼 표면의 백금(Pt) 코팅은 상기 FIB(Focused Ion Beam) 주사부로부터 이온 빔이 주사되는 동안에 수행되는 것을 특징으로 하는 시편 분석 방법.
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