KR100975851B1 - 시편 제작 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시편 제작 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 본 발명에 따른 시편 제작 장치는 시편 제작 시 실시간으로 시편의 두께를 모니터링 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 시편 제작 장치는 이온 빔으로 시편을 밀링하는 이온 밀링부, 상기 시편의 두께를 측정하는 광학 측정부 및 상기 이온 밀링부와 상기 광학 측정부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이온 밀링, 시편, 리플렉토메터, 엘립소메터

Description

시편 제작 장치{Specimen Preparation Equipment}
본 발명은 시편 제작 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 본 발명에 따른 시편 제작 장치는 시편 제작 시 실시간으로 시편의 두께를 모니터링 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
일반적으로, 반도체 장치는 반도체 기판 상에 전기적 특성을 갖는 패턴을 형성하기 위한 막 형성, 식각, 확산, 금속 배선 등의 단위 공정을 반복적으로 수행함으로써 제조된다. 최근, 상기 반도체 장치는 고용량 및 고속의 응답 속도 등을 구현하기 위해 고집적화, 미세화 되어가고 있으며, 이에 따라 보다 미세한 영역의 구조적, 화학적 분석에 필요한 분석장치 또는 기술의 중요성이 부각되고 있다. 특히, 여러 가지 분석 기술 중에서 투과전자 현미경을 이용한 분석 기술은 분해능, 또는 응용의 면에서 가장 우수한 기술중의 하나로 큰 관심을 받고 있다.
상기와 같은 투과전자현미경을 이용한 분석 기술이 많은 정보를 제공하고 있으나, 원하는 목적에 맞는 분석 결과를 얻기 위해서는 최적의 시편이 준비되어야 하며, 시편의 제작 결과에 따라 분석 결과의 성패가 좌우된다. 따라서, 시편의 제조 및 관리가 보다 중요한 상기 분석 공정의 필수 조건으로 대두되고 있다.
현재까지 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer) 등과 같은 반도체 기판 시편의 투과전자현미경 분석을 하기 위한 평면시편의 제작 방법으로는 이온 밀링법(ion milling method)과, 집속 이온빔(focused ion beam)을 이용한 방법 등이 일반화되어 있다.
도1은 종래 기술에 의한 시편 제작 장치(100)를 나타낸 것이다. 시편 제작 장치(100)는 시편이 밀링 되는 챔버(110), 이온빔이 조사되는 이온건(120), 시편 스테이지(130) 등으로 이루어져 시편(140)을 제작하였다.
한편, 도2a 내지 도2e는 종래 기술에 의한 시편 제작 과정을 나타낸 것이다. 시편 제작 과정을 살펴보면 다음과 같다.
도2a 내지 도 2d를 참조하여, 시편이 제작되는 과정을 살펴보면 다음과 같다. 금속재료를 제외한 반도체, 유전체, 전자재료 등은 투과전자현미경으로 분석을 하기 위해서 일반적으로 시편을 bulk 상태로부터 두께 500㎛ 정도로 컷팅(cutting)된다(도2a). 이후, 컷팅된 시편을 직경 3 mm, 두께 50~70㎛로 그라인딩(grinding)한다(도2b). 이후, 딤플러(dimpler)를 사용하여 시편의 중앙부 두께가 5㎛ 이하로 되도록 가공하는 딤플링 공정(dimpling process)을 수행한다(도2c). 이후, 이온 밀링 장치를 사용하여 아르곤 이온이 조사되는 이온건으로 상기 시편의 양쪽면을 스퍼터링(sputtering)함으로서, 계면 부근에 해당하는 시편의 중앙부에 홀을 형성하는 이온 밀링 공정(ion milling process)을 수행한다(도2d). 이에 의하여 홀이 형성되면 홀 주변에 수십 nm로 얇아진 부분을 관찰하여 시편을 분석한다. 도2e는 상술한 방법에 의하여 제작된 시편을 나타낸 사진이다.
그러나, 상술한 방법에 의할 경우 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 종래의 시편 제작 장치는 시편의 제작과정에서 시편의 두께를 확인하기 위해서, 광학 현미경을 사용하여 육안으로 시편의 상태나 두께를 관찰하고 경험적으로 시편 제작 여부를 판단하게 되어, 시편 제작 중에 정량적인 시편의 두께 정보 등을 모니터링 할 수 없었다. 이에 의해, 원하는 두께를 갖는 시편제작에 한계가 있었다. 특히, 투명한 재료로 시편을 제작하는 경우에는 상술한 어려움이 더욱 가중되었다.
둘째, 상술한 바와 같이 종래의 기술에 의해 시편을 제작하는 경우, 최종적으로 시편의 중앙부에 홀을 형성하여야 하기 때문에, 시편 제작 중, 시편을 계속하여 관찰하여야 하는 어려움이 있었다.
셋째, 시편의 중앙 부에 홀이 형성되면, 홀이 형성된 만큼의 영역이 소실되어, 소실된 부분만큼 관찰할 수 없게 되고, 이온 밀링된 시편의 재흡착이 이루어져 양질의 시편을 제작하기 곤란하였다.
따라서, 본 발명은 시편 제작 과정 시 시편의 두께를 실시간으로 측정하고 모니터링 하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 시편 제작 과정을 계속하여 관찰하여야 하는 노력을 경감시키는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 시편 중앙부에 홀을 형성하지 않고 시편의 제작을 완성할 수 있는 것을 기술적 과제로 한다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 시편 제작 장치는 이온 빔으로 시편을 밀링하는 이온 밀링부, 상기 시편의 두께를 측정하는 광학 측정부 및 상기 이온 밀링부와 상기 광학 측정부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 이온 밀링부는 상기 시편의 밀링이 이루어지는 챔버, 상기 시편이 상기 챔버 내에 놓여지는 시편 홀더 및 상기 시편을 밀링하기 위하여 상기 시편에 이온빔을 조사하는 이온건으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 이온 밀링부는 셔터를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 광학 측정부는 리플렉토메터(reflectometer)로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 광학 측정부는 엘립소메터(ellipsometer)로 이루어지는 것이 바람직하 다.
상기 광학 측정부가 리플렉토메터(reflectometer)로 이루어지는 경우, 상기 광학 측정부는 수치변환부 및 정보처리부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 광학 측정부가 엘립소메터(ellipsometer)로 이루어지는 경우, 상기 광학 측정부는 수치변환부 및 정보처리부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 시편 제작 과정 시 시편의 두께를 실시간으로 측정하고 모니터링 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 시편 제작 과정을 계속하여 관찰하여야 하는 노력을 경감시키는 효과가
있다.
또한, 본 발명에 따르면, 시편 중앙부에 홀을 형성하지 않고 시편의 제작을 완성할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도3은 본 발명에 따른 시편 제작 장치의 구성을 간략히 나타낸 것이다. 특히, 본 발명에 따른 시편 제작 장치는 시편 제작 시 실시간으로 시편의 두께를 모니터링 할 수 있다.
도3을 참조하면, 본 발명에 따른 시편 제작 장치(300)는 이온 밀링부(310), 광학 측정부(320), 제어부(330)를 포함한다.
이온 밀링부(310)은 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope; TEM) 관찰에서 사용되는 시편을 제조하기 위하여 시편을 밀링하는 곳이다. 이때, 시편의 밀링은 이온빔에 의하여 이루어진다.
광학 측정부(320)는 광학 기술을 사용하여, 이온 밀링부(310)에서 밀링되는 시편의 두께를 측정한다.
제어부(330)는 이온 밀링부(310)와 광학 측정부(320)를 동시에 제어할 수 있다. 이에 의해, 투과전자현미경으로 용이하게 관찰 가능한 시편의 두께가 완성될 수 있다.
본 발명에 따른 제어부(330)는 기본적으로 마이크로프로세서(microprocessor), 마이크로컴퓨터(microcomputer) 또는 마이크로컨트롤러(micro controller)를 중심으로 구성된다. 또한, 제어부(330)는 하드웨어(hardware)와 소프트웨어(software)로 구성된다. 여기서, 하드웨어는 대표적인 예로 주로 마이크로프로세서, 메인메모리, 하드디스크, I/O 연결부분(I/O interface parts), 프린터와 같은 I/O 장치들(I/O devices) 등으로 구성된다. 여기서, 소프트웨어는 크게 나누어서 시작프로그램(initialization program), 주제어프로그램(main control program) 등으로 구성된다.
제어부(330)는 측정된 시편의 두께를 바탕으로 이온 밀링부(310)와 광학 측 정부(320)를 제어한다.
측정장치의 여러 부분을 제어한다. 즉, 후술할 이온 밀링부(310)의 이온건, 시편 홀더, 셔터 등을 제어한다. 또한, 제어부(330)는 본 발명에 따른 시편 제작 장치의 모든 기계적인 움직임, 복잡한 계산 기능을 포함하여 모든 연산과정 및 정보처리 기능을 제어한다. 또한, 제어부(330)는 수동(manual)으로 시편의 두께 측정이 가능하다. 또한, 제어부(330)는 작업자가 제어부(330)의 주기를 설정하는 정도에 따라, 시편을 제작하는 과정에서 주기적으로 시편의 두께를 측정할 수 있어야 한다. 또한, 제어부(330)는 밀링율을 구할 수 있어야 한다. 이에 의해, 작업자가 설정한 시편의 두께에 실질적으로 도달하게 되면, 제어부(330)는 밀링을 종료할 수 있는 제어능력을 보유하여야 한다. 또한, 원하는 만큼의 일정영역에서 시편의 두께 측정이 가능하여야 한다. 이에 의해, 시편에서 밀링정도의 분포를 확인 할 수 있어야 한다. 또한, 상술한 모든 조건을 조건화하여, 한번에 전과정이 제어부(330)에 의하여 제어 가능해야 한다.
본 발명에 따른 시편 제작 장치의 동작 단계는 다음과 같다. 먼저, 이온 밀링부(310)에서 시편이 이온 밀링 된다. 이후, 시편의 두께가 광학 측정부(320)에 의해 관찰된다. 시편의 제작 및 두께 측정은 동시에 이루어질 수 있다. 또한, 시편의 제작 및 두께측정이 반복적으로 이루어진다. 또한 소정의 밀링 조건에서는 소정한 밀링율을 구할 수 있으며, 목적하는 시편의 두께 설정을 하면, 해당 시편의 두께까지 밀링 된 후 시편 제작을 완료할 수 있다.
[실시 예 1]
도4는 본 발명의 실시 예 1에 따른 시편 제작 장치(400)이다. 특히, 본 발명의 실시 예 1에 따른 시편 제작 장치(400)는 광학 측정부(320)가 리플렉토메터(reflectometer)이다.
도4를 참조하면, 본 발명의 실시 예 1에 따른 시편 제작 장치(400)의 이온 밀링부(310)는 챔버(410), 시편 홀더(420), 이온건(ion gun, 430), 셔터(shutter, 440)로 이루어진다. 또한, 본 발명의 실시 예 1에 따른 시편 제작 장치(400)의 광학 측정부(320)는 리플렉토메터(450)로 이루어진다.
챔버(410)는 시편의 밀링이 이루어지는 곳이다. 챔버(410)는 실질적으로 진공인 것이 바람직하다. 이에 의해, 챔버(410)의 외측에는 챔버(410)의 내부가 진공을 유지할 수 있도록, 진공유지시스템(미도시)이 장착된다.
시편 홀더(420)는 시편이 챔버(410) 내에서 밀링되는 동안, 시편이 챔버(410) 내에 놓여지도록 한다. 시편 홀더(420)는 X, Y, Z축으로 회동이 가능하다. 이에 의해, 시편 홀더(420) 상에 놓여진 시편은 밀링 작업시 X, Y, Z축으로 고정 또는 회동된다. 이에 의해, 시편은 X, Y, Z축으로 고정 또는 회동되며, 이온빔에 의해 밀링된다. 한편, 시편 홀더(420)의 회동 정밀도 범위는 -1㎛ 내지 +1㎛의 범위 내이다.
이온건(430)은 시편을 밀링하기 위하여 이온빔을 시편에 조사한다. 본 발명의 실시 예 1에 따른 이온빔은 아르곤(Ar) 이온빔이다.
셔터(440)는 챔버(410) 내에서 시편의 밀링과 두께측정을 동시에 수행하는 경우 필요하다. 즉, 셔터는 광학 측정부(320)의 렌즈를 보호하기 위하여 필요한 것이다. 여기서, 셔터(440)는 투명재질의 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 그 이유는 시편의 밀링 작업 중에도, 광학 측정부(320)의 렌즈가 보호되면서, 광학 측정부(320)를 통하여 시편의 밀링 상황을 관찰할 수 있게 하기 위함이다.
실시 예 1에서 사용되는 광학 측정부인 리플렉토메터(450)의 종류는 다음과 같다. 기본적으로 빛의 반사률을 이용한 두께 측정 장비로 단파장 레이저(Single Wavelength Laser) 및 램프(Lamp)를 이용한 분광 리플렉토메터가 있다. 또한, 빛을 편광(Polarization) 하여 입사하느냐에 따라 구분되기도 하고 빛 분할자(Beam Splitter)를 이용하여 기준 파(Reference Wave)와 시편에 조사 되는 샘플파(Sample Wave)로 나누어지는 형태도 있다. 파장이 아주 짧은 엑스레이(X-Ray) 빛을 이용한 것도 있다. 빛의 리플렉토메트리를 이용하여 시편의 두께를 측정한다면 모두 리플렉토메터에 포함된다고 볼 수 있다.
도5는 본 발명의 실시 예 1에 따른 광학 측정부(320)로 사용되는 리플렉토메터(500)의 개략적인 구성 및 동작원리를 나타낸 것이다.
리플렉토메터(500)의 개략적인 구성 및 동작원리는 다음과 같다. 광원(510)에서 출발한 광이 광분할기(510)에서 반사되어 대물렌즈(520)를 통해 시편(530)에 입사된다. 이때, 시편(530)은 시편 홀더(531)상에 놓여진다. 시편(530)에 투사된 광의 일부는 시편(530)의 표면, 즉 시편(530)과 대기와의 경계의 한 점에서 반사 된다. 또한 투사광의 다른 일부는 시편(530)을 투과하여 시편과 공기층의 경계면, 즉 시편 아래 공기층과 시편(530)과의 경계면에서 반사된다. 이후, 상기와 같이 두 지점에서 반사된 반사광은 대물렌즈(520)를 통과한다. 이후, 광분할기(510)와 반사판(540)의 중앙부위에 있는 광검출구멍(550)을 통해 분광기(spectroscope)(560)에 투사된다. 이후, 분광기(560)에서는 반사광을 분석하여 주로 반사광의 강도를 광파장의 함수로 구한다. 광파장 함수는 수치변환부(570)와 정보처리부(580)를 거친다. 이에 의해, 시편(530)의 두께를 계산하고 시편 두께의 측정치가 구해진다.
한편, 도8의 그래프는 리플렉토메터를 활용하여 측정된, 시편의 두께에 따른 보강간섭 또는 상쇄간섭이 발생하는 파장과 각 파장에서의 리플렉션 비를 나타낸 것이다.
도8에 도시된 그래프의 X축은 보강간섭 및 상쇄간섭이 발생하는 파장을 나타낸 것이다. 또한, Y축은 간섭의 정도에 대한 결과를 나타낸 것이다. Y축의 수치가 높을수록, 보강간섭의 정도가 크다는 것을 의미한다. 반면에, Y축의 수치가 낮을수록, 상쇄간섭의 정도가 크다는 것을 의미한다. 예를 들어, 시편의 두께가 500nm인 경우의 파형을 살펴보면 X축의 파장이 606nm일 때, Y축의 값이 대략 70인 것을 알 수 있다. 이는 간섭의 정도가 70인 경우로써, 606nm 부근에서 보강간섭이 발생했음을 알 수 있다.
한편, 도8의 그래프를 보면, 시편의 두께에 따라 오실레이션(oscillation) 정도가 차이가 남을 알 수 있다. 즉, 시편의 두께가 500nm인 경우에는 오실레이션 정도가 현저하다. 반면에, 시편의 두께가 25nm인 경우에는 오실레이션 정도가 미미하다는 것(도8을 보면 거의 완만한 곡선의 형상인 것을 알 수 있다.)을 알 수 있다. 즉, 측정하려는 시편의 두께가 두꺼울수록 간섭 현상의 오실레이션 정도가 현저해 진다.
정리하면, 리플렉토메터로 시편의 두께를 측정하고자 할 경우, 두께를 측정하고자 하는 시편의 보강간섭 및 상쇄간섭이 발생하는 오실레이션 정도를 측정한다. 이때, 얻어진 데이터를 바탕으로 오실레이션 정도를 파악하여, 시편의 두께가 여러 가지 모델함수에 의해 해석될 수 있다.
[실시 예 2]
도6a는 본 발명의 실시 예 2에 따른 시편 제작 장치(600)이다. 특히, 본 발명의 실시 예 2에 따른 시편 제작 장치(600)는 광학 측정부(320)가 엘립소메터(ellipsometer)이다.
도6a를 참조하면, 본 발명의 실시 예 2에 따른 시편 제작 장치(600)의 이온 밀링부(310)는 챔버(610), 시편 홀더(650), 이온건(ion gun, 640), 셔터(shutter, 660)로 이루어진다. 또한, 본 발명의 실시 예 2에 따른 시편 제작 장치(600)의 광학 측정부(320)는 엘립소메터(620)로 이루어진다.
실시 예 2의 챔버(610), 시편 홀더(650), 이온건(ion gun, 640), 셔터(shutter, 660)는 상술한 실시 예 1에서 설명한 사항과 실질적으로 동일한 구성 및 동일한 효과를 나타내므로, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
실시 예 2에서 사용되는 광학 측정부인 엘립소메터(620)는 타원해석기라고도 하며, 단파장, 다파장 및 널(Null) 엘립소메터로 나누어진다. 또한, 스캔(Scan)방식과 분광 방식으로 나누어지기도 한다. 또한, Analyzer와 Polarizer의 회전에 따라 나누어지기도 하며, 사용하는 파장의 영역에 따라 나누어지기도 한다. 기본적으로, P파와 S파를 나누어 시편에 조사한 후, 조사결과 얻은 타원을 해석하는 엘립소메트리(ellipsometry) 방법이 사용된다면 모두 엘립소메터에 포함된다고 볼 수 있다.
도6b는 엘립소메터에 의해 두께를 측정하는 상태를 나타낸 것이다. 특히, 엘립소메터에 의한 두께 측정은 엘립소메트리 방법에 의한다.
도6b에 도시된 바와 같이, 먼저 엘립소메터는 He 또는 Ne의 단색파장을 전기적인 파장 분극상태(수평파와 수직파)로 변화시켜 파장분극 아암(610')에서 이 두파를 45°위상차를 갖게하여 시편(630')으로 단색파장을 조사한다. 이후, 시편 표면에서 수평파는 전반사가 일어나고 수직파는 투과하여 층마다 반사가 일어난다. 결과적으로 분석아암(620')에 수용되는 신호는 타원이 되며, 이 타원을 해석하여 두께를 계산하게 된다. 이때, 반사된 신호는 수치변환부에서 연산 가능한 수치로 변환된다. 이에 의해, 정보처리부는 시편의 두께를 측정한다.
한편, 도9의 그래프는 분광 엘립소메터로써 파장에 따라 물질과 두께에 의한 타원의 변화가 다르게 발생되는 모습을 보여 준다.
도9에 도시된 그래프의 X축은 해당 장비가 사용하고 있는 파장대역을 나타낸 것이다. 또한, Y축은 프사이(Ψ)로 박막 표면에서 전반사된 수평파와 박막을 투과 반사된 수직파의 비를 각 파장에서 얻은 값이다. 즉, 간섭의 정도에 대한 결과를 나타낸 것이다. Y축의 수치가 높을수록, 보강간섭의 정도가 크다는 것을 의미한다. 반면에, Y축의 수치가 낮을수록, 상쇄간섭의 정도가 크다는 것을 의미한다. 예를 들어, 시편의 두께가 1000nm인 경우의 파형을 살펴보면 X축의 파장이 945nm일 때, Y축의 값이 대략 15인 것을 알 수 있다. 이는 간섭의 정도가 15인 경우로써, 945nm 부근에서 보강간섭이 발생했음을 알 수 있다.
한편, 도9의 그래프를 보면, 시편의 두께에 따라 오실레이션(oscillation) 정도가 차이가 남을 알 수 있다. 즉, 시편의 두께가 1000nm인 경우에는 오실레이션 정도가 현저하다. 반면에, 시편의 두께가 5nm인 경우에는 오실레이션 정도가 미미하다는 것(도9를 보면 거의 완만한 곡선의 형상인 것을 알 수 있다.)을 알 수 있다. 즉, 측정하려는 시편의 두께가 두꺼울수록 간섭 현상의 오실레이션 정도가 현저해 진다.
정리하면, 엘립소메터로 시편의 두께를 측정하고자 할 경우, 두께를 측정하고자 하는 시편의 보강간섭 및 상쇄간섭이 발생하는 오실레이션을 전체 파장에서 얻는다. 이때, 얻어진 데이터를 바탕으로 해석 함수를 이용하여 모델을 세우고 시편의 두께 및 옵티컬 특성을 구한다.
[실시 예 3]
도7은 본 발명의 실시 예 3에 따른 시편 제작 장치(700)이다. 특히, 본 발명의 실시 예 3에 따른 시편 제작 장치(700)는 광학 측정부(320)가 트랜스미션(transmission)방식으로 이루어진다.
도7를 참조하면, 본 발명의 실시 예 3에 따른 시편 제작 장치(700)의 이온 밀링부(310)는 챔버(710), 시편 홀더(720), 이온건(ion gun, 730), 셔터(shutter, 760)로 이루어진다. 또한, 본 발명의 실시 예 3에 따른 시편 제작 장치(700)의 광학 측정부(320)는 트랜스미션 방식으로, 광원 렌즈(740)와 CCD검출기(750)를 포함한다.
실시 예 3의 챔버(710), 시편 홀더(720), 이온건(ion gun, 730), 셔터(shutter, 760)는 상술한 실시 예 1에서 설명한 사항과 실질적으로 동일한 구성 및 동일한 효과를 나타내므로, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
실시 예 3에서 사용되는 광학 측정부인 트랜스미션 방식은 빛의 투과율을 이용한다. 특히, 광원으로부터 조사된 기준 빛의 강도(Intensity)와 시편을 투과한 빛의 강도 간의 비를 측정하여, 두께간의 상대관계를 정립하여 시편의 두께를 알 수 있다면 트랜스미션 방식에 포함된다고 볼 수 있다.
특히 두께의 경우 절대기준장비를 어느 장비를 취하느냐에 따라 달라질 수 있다. 중요한 것은 절대장비의 두께 데이터와 비교되는 빛의 투과율을 상대분석 그래프를 그려서 이것을 이용하여 두께를 알 수 있다면 트팬스미션을 이용한 두께 측정방식이라고 할 수 있다.
이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도1은 종래 기술에 의한 시편 제작 장치를 나타낸 것이다.
도2a 내지 도2e는 종래 기술에 의한 시편 제작 과정을 나타낸 것이다.
도3은 본 발명에 따른 시편 제작 장치의 구성을 간략히 나타낸 것이다.
도4는 본 발명의 실시 예 1에 따른 시편 제작 장치이다.
도5는 본 발명의 실시 예 1에 따른 광학 측정부로 사용되는 리플렉토메터의 개략적인 구성 및 동작원리를 나타낸 것이다.
도6a는 본 발명의 실시 예 2에 따른 시편 제작 장치이다.
도6b는 엘립소메터에 의해 두께를 측정하는 상태를 나타낸 것이다.
도7은 본 발명의 실시 예 3에 따른 시편 제작 장치이다.
도8의 그래프는 리플렉토메터를 활용하여, 시편의 두께에 따른 보강간섭 또는 상쇄간섭이 발생하는 파장을 측정한 데이터를 나타낸 것이다.
도9의 그래프는 엘립소메터를 활용하여, 시편의 두께에 따른 보강간섭 또는 상쇄간섭이 발생하는 파장을 측정한 데이터를 나타낸 것이다.

Claims (7)

  1. 이온 빔으로 시편을 밀링하는 이온 밀링부;
    상기 시편의 두께를 측정하는 광학 측정부; 및
    상기 이온 밀링부와 상기 광학 측정부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시편 제작 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온 밀링부는,
    상기 시편의 밀링이 이루어지는 챔버;
    상기 시편이 상기 챔버 내에 놓여지는 시편 홀더; 및
    상기 시편을 밀링하기 위하여 상기 시편에 이온빔을 조사하는 이온건으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시편 제작 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이온 밀링부는 셔터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시편 제작 장치.
  4. 제 1 항 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 측정부는 리플렉토메터(reflectometer)로 이루어진 것을 특징으로 하는 시편 제작 장치.
  5. 제 1 항 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 측정부는 엘립소메터(ellipsometer)로 이루어진 것을 특징으로 하는 시편 제작 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 광학 측정부는 수치변환부 및 정보처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시편 제작 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 광학 측정부는 수치변환부 및 정보처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시편 제작 장치.
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KR101522875B1 (ko) * 2014-02-14 2015-05-26 한국과학기술원 단면 시편 제조 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07333120A (ja) * 1994-06-14 1995-12-22 Hitachi Ltd 試料作成方法及びその装置
JPH085528A (ja) * 1994-06-23 1996-01-12 Sharp Corp 透過電子顕微鏡用断面試料作成用集束イオンビーム装置及び透過電子顕微鏡用断面試料作成方法
JP2007108148A (ja) 2005-10-17 2007-04-26 Keio Gijuku 試料形成装置及び試料形成方法
JP2007248091A (ja) 2006-03-14 2007-09-27 Jeol Ltd 試料作製装置及び試料作成方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07333120A (ja) * 1994-06-14 1995-12-22 Hitachi Ltd 試料作成方法及びその装置
JPH085528A (ja) * 1994-06-23 1996-01-12 Sharp Corp 透過電子顕微鏡用断面試料作成用集束イオンビーム装置及び透過電子顕微鏡用断面試料作成方法
JP2007108148A (ja) 2005-10-17 2007-04-26 Keio Gijuku 試料形成装置及び試料形成方法
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