KR101458011B1 - 주사전자현미경의 반사전자 검출기 - Google Patents

주사전자현미경의 반사전자 검출기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판(100) 상에 설치되며 시편에서 반사된 반사전자에 의해 전자와 홀이 형성되는 포토다이오드(200)를 포함하는 주사전자현미경의 반사전자(BSE-Back scattered electron) 검출기에 있어서, 상기 포토다이오드(200)는 상기 기판(100) 상에 설치되는 제1전극(210); 상기 제1전극(210) 상에 화학기상증착(CVD)방법을 이용하여 비정질 N형반도체층(221), 비정질 N형반도체층(222), 비정질 P형반도체층(223)이 순차적으로 적층되어 형성되는 반도체(220); 및 상기 비정질 P형반도체층(223) 상에 설치되는 제2전극(230);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

주사전자현미경의 반사전자 검출기{Back scattered electron detector for scanning electron microscope}
본 발명은 과학기술연구 및 반도체 제조분야에서 사용되는 주사전자현미경의 반사전자 검출기에 관한 것이다.
반도체를 제조하는 공정 등에서 시료의 관찰을 위해 각종 전자현미경이 사용되고 있는데, 이러한 전자현미경은 크게 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope)과 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope)으로 분류할 수 있다.
투과전자현미경(Transmission Electron Microscope)은 물질의 상(phase), 특성, 성분 및 불량 등을 알아보기 위해 사용되는데 약 1000Å 이하의 박막 시료를 제조하여 고정시킨 후 고전위차의 전자빔을 시료에 입사하여 투과시킴으로써 시료의 상과 성분을 얻는다.
주사전자현미경은 시료 위에 전자빔이 주사(scanning)되게 하여 시료에서 발생되는 신호 중 이차전자(secondary electron)나 반사전자(back scattered electron)를 검출하여 대상 시료를 관찰한다.
도 1은 일반적인 주사전자현미경의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 주사전자현미경은 전자빔출력부(1), 진공압발생부(도시 안됨), 스캐닝부(3), 전자통과막(4), 시료(6), 제1집속렌즈(7a), 제2집속렌즈(7b), 대물렌즈(7c) 전자검출기(8), 신호처리기(9), 모니터(9a)를 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 전자검출기는 시료에서 반사된 신호 중 이차전자(secondary electron)나 반사전자(back scattered electron)를 검출하여 시료를 관찰하며, 이차전자 검출에는 신틸레이터 방식을 이용되며, 반사전자 검출에는 반도체 방식이 이용된다.
상기 신틸레이터 방식은 이차전자를 빛으로 변환한 다음, 그 빛을 전기신호로 변환한다.
상기 반도체 방식은 반사전자를 직접 전기신호로 변환한다.
이 때, 상기 반도체 방식은 4개의 포토다이오드를 가지고 있으며, 그 포토다이오드마다 바이어스전압을 조작하는 것이 가능하며, 이와 관련된 기술로서, 일본공개특허 제2010-49936호이 제시되어 있다.
한편, 상기 포토다이오드는 Si반도체로 제작되는데, P형 및 N형 반도체를 제작하기 위한 이온 주입 공정이 균질하지 않아서 감도가 저하되고 Si반도체의 비용이 비싸서 제조 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한 다양한 주사전자현미경의 반사전자 검출기의 개발이 필요한 실정이다.
일본공개특허 제2010-49936호 (2010.03.04)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 감도가 뛰어나고 제조 비용이 적게 소모될 수 있는 주사전자현미경의 반사전자 검출기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 기판(100) 상에 설치되며 시편에서 반사된 반사전자에 의해 전자와 홀이 형성되는 포토다이오드(200)를 포함하는 주사전자현미경의 반사전자(BSE-Back scattered electron) 검출기에 있어서, 상기 포토다이오드(200)는 상기 기판(100) 상에 설치되는 제1전극(210); 상기 제1전극(210) 상에 화학기상증착(CVD)방법을 이용하여 비정질 N형반도체층(221), 비정질 N형반도체층(222), 비정질 P형반도체층(223)이 순차적으로 적층되어 형성되는 반도체(220); 및 상기 비정질 P형반도체층(223) 상에 설치되는 제2전극(230);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주사전자 현자현미경의 반사전자 검출기는 상기 포토다이오드(200)를 감싸며 상기 제2전극(230)의 일정 영역이 외부로 노출되도록 관통홀(301)이 형성되는 보호막(300); 및 상기 관통홀(301)에 형성되어 상기 제2전극(230)과 접속되는 바이어스 전극(400);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 주사전자현미경은 상기 주사전사현미경의 반사전자 검출기가 구비된다.
이에 따라, 본 발명은 화학기상증착방법을 이용하여 비정질 N형 반도체층, 비정질 진성반도체층, 비정질 P형반도체층을 구성함으로써, 비정질 N형 반도체층, 비정질 진성반도체층, 비정질 P형반도체층이 각각 균질한 두께로 이루어질 수 있고 비정질 진성반도체층을 감도에 맞게 두께 조절할 수 있어 감도가 뛰어난 효과가 있고, 특히, 최소한의 보호막을 이용하여 비정질 N형 반도체층, 비정질 진성반도체층, 비정질 P형반도체층를 감쌀 수 있어 제조 비용이 적게 소모되는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 주사전자현미경의 개략도
도 2는 본 발명에 따른 주사전자현미경의 반사전자 검출기의 개략도
도 3은 본 발명에 따른 기판, 포토다이오드, 보호막, 바이어스 전극의 개략도
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 따른 주사전자현미경의 반사전자 검출기의 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 주사전자현미경의 반사전자 검출기는 포토다이오드(PD), 박막트랜지스터(TFT), 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 및 바이어스 전압공급라인(BL)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 포토다이오드(PD)는 시편에서 반사된 반사전자에 의해 전자와 홀이 형성되어 저장된다.
상기 박막트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 라인(GL)을 통해 스위칭 전압이 공급되면 상기 포토다이오드PD)에 저장된 전자와 홀을 상기 데이터 라인(DL)을 통해 전하 증폭기(도시안됨)로 전송하는 역할을 한다.
상기 바이어스 전압공급라인(BL)은 상기 포토다이오드(PD)에 음 전위의 바이어스 전압을 공급하는 역할을 한다.
상기 게이트 라인(GL)은 상기 박막트랜지스터(TFT)로 스위칭 전압을 공급하는 역할을 한다.
도 3은 본 발명에 따른 기판, 포토다이오드, 보호막, 바이어스 전극의 개략도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 주사전자현미경의 반사전자 검출기는 기판(100), 포토다이오드(200), 보호막(300), 바이어스 전극(400)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 기판(100)은 상기 포토다이오드(200)가 설치되며, 유리로 구성될 수 있다.
상기 포토다이오드(200)는 시편에서 반사된 반사전자에 의해 전자와 홀이 형성되는 구성으로, 제1전극(210), 반도체(220), 제2전극(230)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1전극(210)은 양극으로 상기 기판(100) 상에 설치되며, 상기 기판(100) 상에 금속 도전층을 스퍼터링 증착으로 형성한 다음, 상기 금속 도전층을 건식 식각 공정으로 패터닝하여 형성될 수 있다. 여기서, 금속 도전층은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 등과 같은 금속 또는 이들의 합금이나, WSi, MoSi과 같은 금속 실리사이드 등이 이용될 수 있다.
상기 반도체(220)는 상기 제1전극(210) 상에 설치되며, 화학기상증착(CVD)방법을 이용하여 비정질 N형반도체층(221), 비정질 N형반도체층(222), 비정질 P형반도체층(223)이 순차적으로 적층되어 형성된다.
이 때, 상기 비정질 N형반도체층(221), 비정질 N형반도체층(222), 비정질 P형반도체층(223)은 비정질 형태로 화학기상증착됨으로써, 각자의 두께가 균질해 질 수 있고, 특히, 시편에서 반사된 반사전자에 의해 전자와 홀이 실질적으로 형성되는 부분인 비정질 N형반도체층(222)의 두께를 감도에 맞게 용이하게 조절할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 화학기상증착방법을 이용하여 비정질 N형반도체층(221), 비정질 N형반도체층(222), 비정질 P형반도체층(223)을 구성함으로써, 비정질 N형반도체층(221), 비정질 N형반도체층(222), 비정질 P형반도체층(223)이 각각 균질한 두께로 이루어질 수 있고 비정질 N형반도체층(222)을 감도에 맞게 두께 조절할 수 있어 감도가 뛰어난 효과가 있고, 특히, 최소한의 보호막(300)을 이용하여 비정질 N형반도체층(221), 비정질 N형반도체층(222), 비정질 P형반도체층(223)를 감쌀 수 있어 제조 비용이 적게 소모되는 효과가 있다.
한편, 화학기상증착(CVD)이란, 화학물질을 플라즈마 및 열을 이용하여 기판(100) 또는 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 것을 의미한다.
상기 제2전극(230)은 음극으로 상기 비정질 P형반도체층(223) 상에 설치되며, 투명한 도전층으로 형성될 수 있다.
상기 보호막(300)은 상기 포토다이오드(200)를 보호하도록 상기 포토다이오드(200)를 감싸며, 상기 제2전극(230)의 일정 영역이 외부로 노출되도록 관통홀(301)이 형성된다. 상기 보호막(300)은 상기 포토다이오드(200)의 온도가 급격하게 변화되는 것을 방지하도록 내측에 상변화물질이 수용될 수 있다.
상기 바이어스 전극(400)은 상기 관통홀(301)을 통해 상기 제2전극(230)과 접속되어 상기 제2전극(230)에 음 전위의 바이어스 전압을 공급하여, 상기 반도체(220)의 양단에 역바이어스가 가해지게 하는 역할을 한다.
본 발명에 따른 주사전자현미경은 상기 주사전자현미경의 반사전자 검출기를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 기판
200 : 포토다이오드
210 : 제1전극
220 : 반도체
221 : 비정질 N형반도체층
222 : 비정질 진성반도체층
223 : 비정질 P형반도체층
230 : 제2전극
300 : 보호막
301 : 관통홀
400 : 바이어스 전극

Claims (3)

  1. 기판(100) 상에 설치되며 시편에서 반사된 반사전자에 의해 전자와 홀이 형성되는 포토다이오드(200)를 포함하는 주사전자현미경의 반사전자(BSE-Back scattered electron) 검출기에 있어서,
    상기 포토다이오드(200)는
    상기 기판(100) 상에 설치되는 제1전극(210);
    상기 제1전극(210) 상에 화학기상증착(CVD)방법을 이용하여 한 쌍의 비정질 N형반도체층(221, 222), 비정질 P형반도체층(223)이 순차적으로 적층되어 형성되되, 각자의 두께가 균질하게 형성되는 반도체(220);
    상기 비정질 P형반도체층(223) 상에 설치되는 제2전극(230);
    상기 포토다이오드(200)를 감싸며 상기 제2전극(230)의 일정 영역이 외부로 노출되도록 관통홀(301)이 형성되는 보호막(300); 및
    상기 관통홀(301)에 형성되어 상기 제2전극(230)과 접속되는 바이어스 전극(400);를 포함하며,
    상기 보호막(300)은 내측에 상변화물질이 수용되는 것을 특징으로 하는 주사전자현미경의 반사전자 검출기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 의한 주사전사현미경의 반사전자 검출기가 구비된 주사전자현미경.
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