KR100687074B1 - System for analysis of thin film using the scattering of focused ion beam - Google Patents

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조만호
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한국표준과학연구원
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    • H01J37/256—Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers using scanning beams

Abstract

A thin film analysis system using scattering of a focused ion beam is provided to obtain high energy resolution power and high space resolution power by using the ion scattering. A focused ion beam unit(110) provides ion beams of predetermined density on a sample. The ion beams are accelerated by predetermined energy. The ion beams scattered from the sample penetrate a flying tube(130). A detector(150) is used for calculating a flying time of the ion beams penetrating the flying tube. A refractive lens(120) is used for irradiating the scattered ion beams in parallel to the flying tube. The detector is used for measuring a scattering angle of the ion beams by measuring a detection position of the scattered ion beams.

Description

집속 이온빔 산란을 이용한 박막분석 시스템{System for analysis of thin film using the scattering of focused ion beam}System for analysis of thin film using the scattering of focused ion beam}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막분석 시스템을 보여주는 개략적인 사시도이고;1 is a schematic perspective view showing a thin film analysis system according to an embodiment of the present invention;

도 2는 도 1의 박막분석 시스템의 집속 이온빔 장치를 보여주는 개략적인 단면도이고; 그리고FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a focused ion beam device of the thin film analysis system of FIG. 1; And

도 3은 TOF 방식의 검출 방법을 보여주는 도 1의 박막분석 시스템의 부분적인 단면도이다.3 is a partial cross-sectional view of the thin film analysis system of FIG. 1 showing a detection method using a TOF method.

본 발명은 이온 산란을 이용한 박막 분석 장치에 관한 것으로서, 특히 중간 정도의 에너지를 갖는 이온빔을 이용하여 반도체 소자의 박막을 분석할 수 있는 중에너지 이온산란(medium energy ion scattering; MEIS) 장치 또는 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film analysis apparatus using ion scattering, and more particularly to a medium energy ion scattering (MEIS) apparatus or system capable of analyzing thin films of semiconductor devices using ion beams having intermediate energy. It is about.

시편의 표면 또는 시편 위에 형성된 박막 내의 조성, 구조, 화학적 특성 등을 측정하기 위한 다양한 종류의 측정 장치들이 개발되고 있다. 그 중에서, 이온 산란(ion scattering)을 이용한 측정 장치들은 다양한 두께의 박막의 조성 및 원자의 정량적인 특성을 측정하기 위해 광범위하게 사용되고 있다. 이 경우, 입사 이온빔의 에너지 영역에 따라 측정할 수 있는 박막의 두께 및 원자 범위가 달라질 수 있다.Various kinds of measuring devices have been developed for measuring the composition, structure, chemical properties, etc. in the surface of the specimen or the thin film formed on the specimen. Among them, measuring devices using ion scattering are widely used to measure the composition and quantitative characteristics of atoms of thin films of various thicknesses. In this case, the thickness and atomic range of the thin film that may be measured may vary depending on the energy region of the incident ion beam.

특히, MEIS 장치는 중간 정도의 에너지를 갖는 이온빔, 예컨대 대략 수십 keV의 에너지를 갖는 이온빔을 이용할 수 있다. MEIS 장치는 표면에서의 깊이 방향의 에너지 분해능이 약 0.3 nm 정도로 다른 분석 방법보다 탁월하다. 이에 따라, MEIS장치는 반도체 소자 내의 박막 연구에 이용 분야를 확대하고 있다.In particular, MEIS devices can use ion beams with moderate energy, such as ion beams with energy of approximately tens of keVs. MEIS devices have an energy resolution in the depth direction at the surface of about 0.3 nm, which is superior to other analytical methods. Accordingly, MEIS devices are expanding their field of application for thin film research in semiconductor devices.

최근, 반도체 산업의 집적화가 높아질수록, 반도체 소자의 크기가 감소하고 이에 따라 반도체 소자의 패턴을 형성하는 박막의 두께가 감소하고 있다. 따라서, 수 nm 두께의 박막에 대한 정확한 물성의 이해가 차세대 반도체 소자 개발에서 중요한 부분을 차지하게 되었다.In recent years, as integration of the semiconductor industry increases, the size of a semiconductor device decreases, and accordingly, the thickness of a thin film forming a pattern of the semiconductor device decreases. Therefore, understanding the exact properties of a few nm thick thin film has become an important part in the development of next generation semiconductor devices.

그러나, MEIS 장치는 수 nm 두께의 반도체 소자의 박막의 조성, 구조 및 응력 등의 다양한 특성을 정밀하게 측정하는 데에 에너지 분해능의 한계를 가지고 있다. 나아가, MEIS는 고집적화 된 반도체 소자의 미세 패턴을 분석하는 데에 공간 분해능의 한계를 가지고 있다. 즉, 종래 MEIS는 깊이 방향 분석에 대한 에너지 분해능의 한계 및 미세 패턴 분석에 대한 공간 분해능의 한계를 가지고 있다.However, MEIS devices have a limitation in energy resolution in accurately measuring various properties such as the composition, structure, and stress of a thin film of a semiconductor device having a thickness of several nm. Furthermore, MEIS has a limitation of spatial resolution in analyzing fine patterns of highly integrated semiconductor devices. That is, the conventional MEIS has a limitation of energy resolution for depth direction analysis and a space resolution for fine pattern analysis.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 높은 에너지 분해능 및 높은 공간 분해능을 동시에 갖는 이온 산란 을 이용한 박막분석 시스템을 제공하는 데 있다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a thin film analysis system using ion scattering having high energy resolution and high spatial resolution simultaneously.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따르면, 소정의 에너지로 가속되고 소정의 밀도로 집속된 이온빔을 시편에 제공하는 집속 이온빔(FIB) 장치; 상기 시편으로부터 산란된 이온빔이 비행하여 통과하는 비행 튜브; 및 상기 비행 튜브를 통과한 상기 산란된 이온빔의 비행 시간을 계산할 수 있는 검출기를 포함하는 집속 이온빔 산란을 이용한 박막분석 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, a focused ion beam (FIB) device for providing an ion beam accelerated to a predetermined energy and focused at a predetermined density to the specimen; A flight tube through which the ion beam scattered from the specimen passes and passes; And a detector capable of calculating a flight time of the scattered ion beam that has passed through the flight tube.

상기 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 박막분석 시스템은 상기 산란된 이온빔이 상기 비행 튜브에 평행하게 입사될 수 있도록 하는 굴절 렌즈를 더 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the thin film analysis system may further include a refractive lens to allow the scattered ion beam to be incident in parallel to the flying tube.

상기 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 박막분석 시스템은 상기 비행 튜브와 상기 검출기 사이에 배치되고, 상기 비행 튜브를 통과한 상기 산란된 이온빔을 증폭할 수 있는 증폭기를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the thin film analysis system may further include an amplifier disposed between the flight tube and the detector, the amplifier capable of amplifying the scattered ion beam passing through the flight tube.

상기 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 박막분석 시스템은 상기 집속 이온빔을 펄스화하는 펄스 발생기를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the thin film analysis system may further include a pulse generator for pulsed the focused ion beam.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위 하여 그 크기가 과장될 수 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. In the drawings, the components may be exaggerated in size for convenience of description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막분석 시스템(100)을 보여주는 개략적인 사시도이다. 박막분석 시스템(100)은 이온 산란을 이용하여 시편을 분석할 수 있다. 예를 들어, 박막분석 시스템(100)은 중에너지의 이온 산란을 이용한 MEIS 시스템일 수 있다.1 is a schematic perspective view showing a thin film analysis system 100 according to an embodiment of the present invention. The thin film analysis system 100 may analyze the specimen using ion scattering. For example, the thin film analysis system 100 may be a MEIS system using ion scattering of heavy energy.

도 1을 참조하면, 박막분석 시스템(100)은 집속 이온빔(focused ion beam; FIB) 장치(110), 굴절 렌즈(120), 비행 튜브(flight tube, 130), 증폭기(140) 및 검출기(150)를 포함할 수 있다. 박막분석 시스템(100)은 FIB 장치(110)를 이용함으로써 공간 분해능을 높일 수 있고, 비행 튜브(130) 및 검출기(150)를 이용한 TOF(time of flight) 방식의 검출 방법을 이용함으로써 에너지 분해능을 높일 수 있다. 굴절 렌즈(120) 및 증폭기(140)는 선택적인 것으로서, 박막분석 시스템(100)의 용도에 따라서 생략될 수 있다.Referring to FIG. 1, the thin film analysis system 100 includes a focused ion beam (FIB) device 110, a refractive lens 120, a flight tube 130, an amplifier 140, and a detector 150. ) May be included. The thin film analysis system 100 may increase spatial resolution by using the FIB device 110, and may improve energy resolution by using a time of flight (TOF) detection method using the flight tube 130 and the detector 150. It can increase. The refractive lens 120 and the amplifier 140 are optional and may be omitted depending on the use of the thin film analysis system 100.

FIB 장치(110)는 소정의 밀도로 집속되고 소정의 에너지로 가속된 이온빔(162)을 시편(50)에 공급할 수 있다. FIB 장치(110)는 집속된 이온빔(162)을 시편(50)에 공급함으로써, 시편(50)의 공간적인 분석 한계 즉, 공간 분해능을 높일 수 있다. 시편(50)은 반도체 소자, 또는 다수의 박막이 형성된 반도체 기판일 수 있다. 따라서, FIB 장치(110)를 이용하면, 반도체 소자의 미세 패턴을 분석할 수 있다.The FIB device 110 may supply the specimen 50 with an ion beam 162 focused at a predetermined density and accelerated with a predetermined energy. The FIB apparatus 110 may increase the spatial resolution limit, that is, the spatial resolution of the specimen 50, by supplying the focused ion beam 162 to the specimen 50. The specimen 50 may be a semiconductor device or a semiconductor substrate on which a plurality of thin films are formed. Therefore, when the FIB device 110 is used, the fine pattern of the semiconductor device may be analyzed.

예를 들어, FIB 장치(110)를 이용하여 1 nA/㎛2 밀도의 고휘도 이온빔(162) 을 얻을 경우, 서브마이크론 이하의 미세 패턴에 대한 분석이 가능해질 것이다. 다만, 이온빔(162)의 공간 전하 효과를 비롯한 수차 특성을 고려하여, FIB 장치(110)는 0.1 ㎛ 이하의 공간 분해능을 가질 수 있다.For example, when the FIB device 110 is used to obtain a high brightness ion beam 162 with a density of 1 nA / μm 2 , analysis of fine patterns below submicrons will be possible. However, in consideration of aberration characteristics including the space charge effect of the ion beam 162, the FIB device 110 may have a spatial resolution of 0.1 μm or less.

FIB 장치(110)는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, FIB 장치(110)는 Robert L. Gerlach 등에 의한 미국등록특허번호 US 6,900,447호의 "FOCUSED ION BEAM SYSTEM WITH COAXIAL SCANNING ELECTRON MICROSCOPE" 또는 미국등록특허번호 US 6,710,338호의 "FOCUSED ION BEAM SYSTEM"을 참조할 수 있다.The FIB device 110 may be implemented in various forms known to those skilled in the art. For example, the FIB device 110 may be referred to as "FOCUSED ION BEAM SYSTEM WITH COAXIAL SCANNING ELECTRON MICROSCOPE" by US Pat. No. 6,900,447 by Robert L. Gerlach et al. Or "FOCUSED ION BEAM SYSTEM" by US Pat. can do.

이하에서는 도 2를 참조하여 FIB 장치(110)를 예시적으로 설명한다.Hereinafter, the FIB device 110 will be described with reference to FIG. 2.

도 2를 참조하면, FIB 장치(110)는 수직의 칼럼(205)을 포함할 수 있다. 칼럼(205) 내부는 고 진공 상태로 유지될 수 있다. 칼럼(205) 내에는 이온빔(162)을 생성하기 위한 소오스(210)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 소오스(210)는 수소 또는 헬륨의 이온빔(162)을 생성할 수 있다. 추출기(extractor, 215)는 소오스(210)로부터 칼럼(205) 내로 이온빔(162)을 추출하는 데 이용될 수 있다. 콘덴서 렌즈(220)는 추출된 이온빔(162)의 전류를 원하는 양으로 조절할 수 있다. 어퍼쳐(aperture, 225)는 이온빔(162)의 폭을 조절할 수 있다. 굴절판(deflection plate, 230)은 이온빔(162)을 스캔하는 경우 이용될 수 있다. 대물 렌즈(object lens, 235)는 시편 상으로 이온빔(162)을 집속할 수 있다. 나아가, FIB 장치(210)는 이온빔(162)을 펄스화하기 위한 펄스 발생기(미도시)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the FIB device 110 may include a vertical column 205. The interior of column 205 may be maintained at a high vacuum. In the column 205, a source 210 for generating the ion beam 162 may be provided. For example, the source 210 may generate an ion beam 162 of hydrogen or helium. An extractor 215 may be used to extract the ion beam 162 from the source 210 into the column 205. The condenser lens 220 may adjust the current of the extracted ion beam 162 to a desired amount. The aperture 225 may adjust the width of the ion beam 162. The deflection plate 230 may be used when scanning the ion beam 162. An object lens 235 may focus the ion beam 162 on the specimen. Furthermore, the FIB device 210 may further include a pulse generator (not shown) to pulse the ion beam 162.

다시 도 1을 참조하면, 집속된 이온빔(162)은 시편(50)의 표면에서 산란되어 산란된 이온빔(164)을 형성한다. 예를 들어, 집속된 이온빔(162)은 시편의 표면의 조성, 구조 및 응력에 따라서 다른 에너지 및 다른 산란 각도로 산란되어 다양한 산란 각도를 갖는 산란된 이온빔(164)을 형성할 수 있다.Referring back to FIG. 1, the focused ion beam 162 is scattered on the surface of the specimen 50 to form scattered ion beam 164. For example, the focused ion beam 162 may be scattered at different energies and different scattering angles depending on the composition, structure and stress of the surface of the specimen to form scattered ion beams 164 having various scattering angles.

굴절 렌즈(120)는 다양한 산란 각도를 갖는 산란된 이온빔(164)을 굴절시켜 평행한 이온빔(166)을 형성할 수 있다. 굴절 렌즈(120)는 산란된 이온빔(164)의 산란 각도가 큰 즉, 굴절 렌즈(120)의 가장 자리부분에 입사하는 산란된 이온빔(164)의 굴절각이 크게 할 수 있다. 예를 들어, 굴절각의 조절은 굴절 렌즈(120)의 위치에 따라 자기장의 세기를 변경함으로써 조절할 수 있다. 따라서, 평행한 이온빔(166)의 위치를 측정하면 산란된 이온빔(164)의 산란 각도를 측정할 수 있다. 산란 각도 측정에 대해서는 후술한다.The refractive lens 120 may refract the scattered ion beams 164 having various scattering angles to form parallel ion beams 166. The refractive lens 120 may have a large scattering angle of the scattered ion beam 164, that is, a refractive angle of the scattered ion beam 164 incident on the edge of the refractive lens 120. For example, the adjustment of the refractive angle may be adjusted by changing the intensity of the magnetic field according to the position of the refractive lens 120. Therefore, by measuring the position of the parallel ion beam 166, it is possible to measure the scattering angle of the scattered ion beam 164. The scattering angle measurement will be described later.

평행한 이온빔(166)은 비행 튜브(130)를 별도의 에너지 공급 없이 비행할 수 있다. 비행 튜브(130)를 통과한 평행한 이온빔(166)은 증폭기(140)에서 증폭되어 증폭된 이온빔(168)을 형성할 수 있다. 검출기(150)는 증폭된 이온빔(168)의 위치 및 비행 시간을 측정할 수 있다. The parallel ion beam 166 may fly the flight tube 130 without a separate energy supply. The parallel ion beam 166 passing through the flight tube 130 may be amplified by the amplifier 140 to form the amplified ion beam 168. The detector 150 may measure the position and flight time of the amplified ion beam 168.

도 1 및 도 3을 같이 참조하여 TOF 방식의 검출 방법을 보다 상세하게 설명한다. 검출기(150)에서 검출되는 증폭된 이온빔(168)의 비행 튜브(130) 내에서의 비행 시간(tf)은 산란된 이온빔(164)의 질량 및 에너지에 의존한다. 예를 들어, 비행 시간(tf)은 산란된 이온빔(164)의 질량을 m, 에너지를 E, 비행 거리를 d라고 할 때, 아래의 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.The detection method of the TOF method will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 3. The flight time t f in the flight tube 130 of the amplified ion beam 168 detected at the detector 150 depends on the mass and energy of the scattered ion beam 164. For example, the flight time t f may be calculated as shown in Equation 1 below when the mass of the scattered ion beam 164 is m, energy is E, and flight distance is d.

Figure 112005047115748-pat00001
Figure 112005047115748-pat00001

즉, 비행 시간(tf)은 질량(m)의 제곱근에 비례하고, 에너지(E)의 제곱근에 반비례한다. 따라서, 집속된 이온빔(162)이 동종의 이온으로 형성된 경우, 질량(m)은 고정되고, 비행 시간(tf)은 산란된 이온빔(164)의 에너지(E)에만 의존한다. 즉, 검출기(150)는 비행 시간(tf)을 측정함으로써 산란된 이온빔(164)의 에너지를 계산할 수 있다.That is, the flight time t f is proportional to the square root of the mass m and inversely proportional to the square root of the energy E. Thus, when the focused ion beam 162 is formed of the same kind of ions, the mass m is fixed and the flight time t f depends only on the energy E of the scattered ion beam 164. That is, the detector 150 may calculate the energy of the scattered ion beam 164 by measuring the flight time t f .

따라서, TOF 방식을 이용하여 박막분석 시스템(100)의 산란된 이온빔(164)의 에너지 분해능을 높일 수 있다. 에너지 분해능은 시편(50)의 분석 깊이를 결정할 수 있다. 즉, 에너지 분해능이 높을수록 시편(50)의 얕은 깊이까지 분석이 가능하다. 이에 따라, TOF 방식을 이용함으로써 시편(50)의 수 nm의 박막 표면까지 분석이 가능해진다.Therefore, the energy resolution of the scattered ion beam 164 of the thin film analysis system 100 may be increased by using the TOF method. The energy resolution can determine the depth of analysis of the specimen 50. That is, the higher the energy resolution, the farther down to the shallow depth of the specimen 50 can be analyzed. Accordingly, by using the TOF method, analysis can be made to the surface of the thin film of several nm of the specimen 50.

예를 들어, 이온빔(162)의 펄스 폭을 1 ns 이하로 하고, 산란된 이온빔(164)의 TOF 분해능을 500 ps 이하로 유지함으로써 높은 에너지 분해능이 얻어질 수 있다. 보다 구체적으로, 비행 튜브(130)에서의 평행한 이온빔(166)의 비행 길이가 1 ㎛ 부근이 되도록 하고, TOF 분해능을 약 0.5 ns로 하고, 펄스 폭을 0.5 ns로 하면 약 2000 정도의 에너지 분해능이 얻어질 수 있다. 즉, 종래의 MEIS의 에너지 분해능이 200 ~ 400 정도인 것에 비해, 박막분석 시스템(100)의 에너지 분해능은 5 배에서 10 배로 가까이로 획기적으로 향상될 수 있다.For example, high energy resolution can be obtained by keeping the pulse width of the ion beam 162 at 1 ns or less and maintaining the TOF resolution of the scattered ion beam 164 at 500 ps or less. More specifically, when the flight length of the parallel ion beam 166 in the flight tube 130 is about 1 μm, the TOF resolution is about 0.5 ns, and the pulse width is 0.5 ns, the energy resolution is about 2000. This can be obtained. That is, compared to the energy resolution of the conventional MEIS is about 200 ~ 400, the energy resolution of the thin film analysis system 100 can be significantly improved from 5 times to 10 times.

또한, 검출기(150)는 증폭된 이온빔(168)의 검출 위치를 측정함으로써 산란된 이온빔(164)의 산란 각도를 계산할 수 있다. 왜냐하면, 산란 각도가 큰 산란된 이온빔(164)은 굴절 렌즈(120)에서 가장 자리 부분으로 굴절되기 때문이다.In addition, the detector 150 may calculate the scattering angle of the scattered ion beam 164 by measuring the detection position of the amplified ion beam 168. This is because the scattered ion beam 164 having a large scattering angle is refracted to the edge portion of the refractive lens 120.

이에 따라, 검출기(150)는 산란된 이온빔(164)의 에너지 및 산란 각도를 계산할 수 있다. 따라서, 박막분석 시스템(100)은 검출기(150)에서 계산된 산란된 이온빔(164)의 에너지 및 산란 각도를 이용하여, 시편(50)의 표면에 대한 조성, 구조 및 응력 정보를 해석할 수 있다.Accordingly, the detector 150 may calculate the energy and the scattering angle of the scattered ion beam 164. Therefore, the thin film analysis system 100 may analyze the composition, structure, and stress information on the surface of the specimen 50 using the energy and scattering angle of the scattered ion beam 164 calculated by the detector 150. .

따라서, 박막분석 시스템(100)은 다양한 종류의 금속 박막의 분석에 이용 가능하며, 표면 분석 장비로서 광범위하게 이용될 수 있다. 나아가, 박막분석 시스템(100)은 미세 패턴을 갖는 반도체 소자의 계면 현상을 극미세 영역에서 측정할 있으며, 박막 내의 응력 등의 표면 분포를 측정할 수 있다. 따라서, 박막분석 시스템(100)은 미래의 반도체 소자 개발에 획기적인 기여를 할 수 있다.Therefore, the thin film analysis system 100 may be used for analyzing various kinds of metal thin films, and may be widely used as a surface analysis equipment. In addition, the thin film analysis system 100 may measure an interface phenomenon of a semiconductor device having a fine pattern in an ultrafine region, and may measure surface distribution such as stress in a thin film. Therefore, the thin film analysis system 100 can make a significant contribution to the future development of semiconductor devices.

본 발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.The foregoing description of specific embodiments of the present invention has been presented for purposes of illustration and description. The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications and changes can be made in the technical spirit of the present invention by those having ordinary skill in the art in combination. .

본 발명에 따른 박막분석 시스템(100)은 FIB 장치(110)를 이용하여 집속된 이온빔(162)을 시편(50)에 공급할 수 있다. 따라서, 박막분석 시스템(100)은 종래의 MEIS 보다 높은 공간 분해능을 가질 수 있다.The thin film analysis system 100 according to the present invention may supply the focused ion beam 162 to the specimen 50 using the FIB device 110. Therefore, the thin film analysis system 100 may have a higher spatial resolution than the conventional MEIS.

박막분석 시스템(100)은 TOF 방식의 검출 방법을 이용한다. 이에 따라, 박막 분석 시스템(100)은 높은 에너지 분해능을 제공할 수 있다. 이에 따라, 박막분석 시스템(100)은 수 nm 정도의 작은 두께를 갖는 박막을 분석하거나, 시편(50)의 얕은 표면을 분석하는 데 이용될 수 있다.The thin film analysis system 100 uses a detection method of the TOF method. Accordingly, the thin film analysis system 100 may provide high energy resolution. Accordingly, the thin film analysis system 100 may be used to analyze a thin film having a thickness as small as several nm or to analyze a shallow surface of the specimen 50.

박막분석 시스템(100)은 위치 검출기(150)를 이용하여 산란된 이온빔(164)의 산란 각도를 측정할 수 있다. 이에 따라, 박막분석 시스템(100)은 박막의 구조 및 응력 분석을 할 수 있다.The thin film analysis system 100 may measure the scattering angle of the scattered ion beam 164 using the position detector 150. Accordingly, the thin film analysis system 100 may analyze the structure and the stress of the thin film.

Claims (5)

소정의 에너지로 가속되고 소정의 밀도로 집속된 이온빔을 시편에 제공하는 집속 이온빔(FIB) 장치(110);A focused ion beam (FIB) device 110 for providing the specimen with an ion beam accelerated to a predetermined energy and focused at a predetermined density; 상기 시편으로부터 산란된 이온빔이 비행하여 통과하는 비행 튜브(130); 및A flight tube 130 through which the ion beam scattered from the specimen passes through; And 상기 비행 튜브를 통과한 상기 산란된 이온빔의 비행 시간을 계산할 수 있는 검출기(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 집속 이온빔 산란을 이용한 박막분석 시스템.Thin film analysis system using focused ion beam scattering, characterized in that it comprises a detector (150) for calculating the flight time of the scattered ion beam passing through the flight tube. 제 1 항에 있어서, 상기 산란된 이온빔이 상기 비행 튜브에 평행하게 입사될 수 있도록 하는 굴절 렌즈(120)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집속 이온빔 산란을 이용한 박막분석 시스템.The thin film analysis system according to claim 1, further comprising a refractive lens (120) for allowing the scattered ion beam to be incident in parallel to the flying tube. 제 1 항에 있어서, 상기 검출기는 상기 산란된 이온빔의 검출 위치를 측정하여 상기 이온빔의 산란 각도를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 집속 이온빔 산란을 이용한 박막분석 시스템.The thin film analysis system of claim 1, wherein the detector may measure a scattering angle of the ion beam by measuring a detection position of the scattered ion beams. 제 1 항에 있어서, 상기 비행 튜브와 상기 검출기 사이에 배치되고, 상기 비행 튜브를 통과한 상기 산란된 이온빔을 증폭할 수 있는 증폭기(140)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집속 이온빔 산란을 이용한 박막분석 시스템.The thin film using focused ion beam scattering of claim 1, further comprising an amplifier 140 disposed between the flight tube and the detector, the amplifier 140 capable of amplifying the scattered ion beam passing through the flight tube. Analysis system. 제 1 항 내지 제 4 항에 있어서, 상기 집속 이온빔을 펄스화하는 펄스 발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집속 이온빔 산란을 이용한 박막분석 시스템.The thin film analysis system of claim 1, further comprising a pulse generator configured to pulse the focused ion beam.
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