KR20020087301A - Apparatus for making sample wafer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 제조 분야에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 투과전자 현미경을 이용한 불량 분석을 위한 시료 제작 장치에 관한 것이다.The present invention relates to the field of semiconductor manufacturing, and more particularly to a sample fabrication apparatus for defect analysis using a transmission electron microscope.
일반적으로, 소정 공정이 완료된 웨이퍼의 불량 분석을 위하여 웨이퍼의 불량 위치에 시료를 직접 제조하는 방법을 이용한 불량 분석 방법은 반도체 제조 산업 전반에 널리 사용되고 있다.In general, a defect analysis method using a method of directly preparing a sample at a defective position of a wafer for defect analysis of a wafer in which a predetermined process is completed is widely used throughout the semiconductor manufacturing industry.
반도체 소자의 불량 분석 위치에 전자의 투과가 가능한 시료의 제조는 기존의 광학 연미경이나 주사전자 현미경으로의 추적이 어려운 불량 분석에 매우 유용할 뿐만 아니라, 투과전자현미경을 반도체 소자의 불량 분석에 적극 활용할 수 있는 계기를 만들었는데, 이는 집속된 이온빔의 도입에 힘입는 바 크다.Preparation of a sample capable of transmitting electrons to a defect analysis position of a semiconductor device is very useful for defect analysis that is difficult to trace with a conventional optical microscope or a scanning electron microscope, and a transmission electron microscope is actively used for defect analysis of a semiconductor device. We have created an instrument that can be used, which is largely due to the introduction of focused ion beams.
웨이퍼의 불량을 분석하기 위해서는 웨이퍼의 관찰하고자 하는 특정 부위를 샘플링하여 시료를 형성한 후, 이 샘플을 통해 분석장치로 확인하면서 특정부위의 단면의 구조라든지 표면의 형상 또는 성분 조사 등을 실시한다.In order to analyze a defect of a wafer, a sample is formed by sampling a specific portion of the wafer to be observed, and then the structure or the surface shape or component of the cross section of the specific portion is checked while checking with the analyzer through the sample.
따라서 이러한 시료를 제작하기 위한 종래기술로는 이온밀링(ion-milling)방법과 FIB(focus ion beam) 방법이 있는데, 이하 이 두 방법에 대해 설명한다.Therefore, the prior art for manufacturing such a sample is an ion milling (ion-milling) method and FIB (focus ion beam) method, these two methods will be described below.
도 1a 내지 도 1f는 종래기술의 제 1 실시예로, 이온 밀링방법에 의해 시료를 제작하기 위한 공정도이고, 도 2a 내지 도 2d는 종래의 제 2 실시예로, 도 2a는 FIB 방법에 의해 관찰부위 및 마킹 부위가 표시된 웨이퍼의 평면도이고, 도 2b는 여분의 크기로 절단된 시료의 사시도이고, 도 2c 및 도 2d는 FIB방법에 의해 밀링절삭된 시료의 평면도 및 사시도이다.1A to 1F are a first embodiment of the prior art, a process chart for preparing a sample by an ion milling method, FIGS. 2A to 2D are a second embodiment of the prior art, and FIG. 2A is observed by a FIB method 2B is a perspective view of a sample cut to an extra size, and FIGS. 2C and 2D are a plan view and a perspective view of a sample milled and cut by the FIB method.
우선, 이온밀링방법은 가장 보편화되어 있는 방법으로, 시료 제작 과정이 비교적 용이하고 해상도가 좋으며, 이 방법을 이용하여 시료를 형성하는 과정을 알아본다.First, the ion milling method is the most common method, and the sample fabrication process is relatively easy and the resolution is high, and the process of forming the sample using the method is described.
도 1a와 같이, 관찰하고자 하는 특정 부위가 포함된 웨이퍼를 2장 준비한 후, TEM(transmission electron microscope)을 이용하여 2장의 웨이퍼에서 이 관찰하고자 하는 부위의 위치를 확인한다. 그리고 이 웨이퍼를 10 mm ×5 mm 정도의 크기로 절단하고, 또한 더미(dummy) 웨이퍼도 4장 정도 준비하여 각각 10 mm × 5 mm 정도의 크기로 절단하여 총 6장의 샘플을 준비한다. 편의상 여기에서는 관찰하고자 하는 특정 부위가 있는 샘플은 제 1 샘플(110)로, 그리고 더미 웨이퍼로부터 절단된 샘플은 제 2 샘플(111)로 칭하기로 한다.As shown in Figure 1a, after preparing two wafers containing a specific region to be observed, using a transmission electron microscope (TEM) to confirm the position of the region to be observed on the two wafers. Then, the wafer is cut to a size of about 10 mm × 5 mm, four dummy wafers are also prepared and cut to a size of about 10 mm × 5 mm, respectively, to prepare a total of six samples. For convenience, a sample having a specific region to be observed herein will be referred to as a first sample 110 and a sample cut from a dummy wafer will be referred to as a second sample 111.
이 준비된 총 6장의 샘플 중에서 제 1 샘플(110)은 서로 마주보도록 위치시키고 나머지 제 2 샘플(111)은 제 1 샘플(110)의 양쪽에 두 개씩 나누어 위치시키고 관찰하고자 하는 특정 부위가 있는 제 1 샘플(110)의 중앙 부위에 위치되도록 한다.The first sample 110 is positioned to face each other and the remaining second sample 111 is placed on both sides of the first sample 110 in a total of six samples prepared and the first part having a specific area to be observed. It is positioned at the central portion of the sample 110.
그리고 6장의 샘플은 샘플과 샘플 사이에 에폭시등의 접착물질을 이용하여 본딩되는 데, 이 때 본딩 효과를 크게 하기 위해 100 ∼150 ℃ 정도의 온도 범위에서 약 2시간 정도 처리된다.In addition, the six samples are bonded between the sample and the adhesive using an adhesive such as epoxy. At this time, in order to increase the bonding effect, the sample is treated for about 2 hours in a temperature range of about 100 to 150 ° C.
도 1b와 같이, 이 본딩된 6장의 샘플을 그 단면이 양측 방향으로 노출되도록 절단기구등을 이용하여 1 mm 간격으로 각각 슬라이싱(slicing) 된다.As shown in Fig. 1B, the six bonded samples are sliced at intervals of 1 mm using cutter tools or the like so that their cross sections are exposed in both directions.
도 1c와 같이, 절단된 샘플은 컷팅기(예를 들면, ultrasonic disc cutter등의)를 이용하여 지름이 3 mm 정도의 디스크 형태로 펀치되어 원형의 샘플(112)이된다.As shown in FIG. 1C, the cut sample is punched into a disk shape having a diameter of about 3 mm using a cutting machine (for example, an ultrasonic disc cutter) to form a circular sample 112.
도 1d와 같이, 이 원형의 샘플(112)를 그 양쪽면에 그라인더 및 폴리셔 등을 이용하여 최종 두께가 100 마이크로미터 이하가 되도록 연마한다.As shown in Fig. 1D, the circular sample 112 is polished on both sides thereof using a grinder, polisher, or the like so that the final thickness is 100 micrometers or less.
도 1e와 같이, 딤플그라인더를 이용하여 연마된 샘플의 중앙부위가 5 마이크로미터 이하가 되도록 연마한다.As shown in Figure 1e, using a dimple grinder is polished so that the center portion of the polished sample is 5 micrometers or less.
도 1f와 같이, 최종연마된 샘플은 중앙부위에 아르곤이온으로 양쪽면으로 스퍼터링하여 홀(106)을 만들어 시료 제작을 완성한다. 이 홀(106) 주위의 연마 및 플리싱된 얇은 부위에 속하는 관찰 부위의 단면을 TEM 등을 이용하여 관찰한다.As shown in Figure 1f, the final polished sample is sputtered on both sides with argon ions in the center portion to make holes 106 to complete the sample preparation. The cross section of the observation site belonging to the thinned and polished thin site around the hole 106 is observed using a TEM or the like.
다음은 FIB 방법으로, 이 방법은 특정영역의 불량 포인트를 분석하고자 하는 시료 제작에 유용하며, 그 제작 과정을 알아본다.The following is the FIB method, which is useful for sample fabrication that wants to analyze the defect point of a specific area, and examines the fabrication process.
웨이퍼를 FIB 장비 내로 이송시킨 후, 장비 내에서 관찰하고자 하는 부위를 확인한다. 도 2a와 같이, 이 관찰 부위(200)에 이온빔을 조사시키어 마킹표시한다.After transferring the wafer into the FIB device, identify the area to be observed within the device. As shown in Fig. 2A, the observation portion 200 is irradiated with an ion beam and marked for marking.
그리고 마킹 부위(202)를 중심으로 그 가장자리를 절단기구등을 이용하여 스크래치내어 절단시키는데, 도 2b와 같이, 통상 관찰부위(202)보다 여유분을 두고 3 mm ×50 ㎛ 정도의 크기로 절단시키어 여분의 크기로 시료를 제작한다.And the edge around the marking portion 202 by using a cutting tool or the like to cut the cut, as shown in Figure 2b, with a margin of about 3 mm × 50 ㎛ with an extra margin than the normal observation portion 202, Prepare the sample in the size of.
도 2c와 도 2d와 같이,이 여분의 크기의 시료에 이온빔을 마킹 시보다 큰 에너지를 갖도록 조사시키어 관찰 부위(200)의 최종 두께가 0.1 ㎛ 이하가 되도록 밀링절삭시키어 시료를 제작한다. 도면에서 204부분은 밀링절삭되는 부위를 도시한 것이다.2c and 2d, this extra-sized sample is irradiated with an ion beam to have a greater energy than when marking, and the sample is milled and cut so that the final thickness of the observation site 200 becomes 0.1 μm or less. In the drawing, part 204 shows a part to be milled.
그리고 완성된 시료를 통해 TEM을 이용하여 단면 등을 관찰하는데, 이 때 관찰방향은 도면번호 206에 해당된다.And the cross-section is observed using a TEM through the finished sample, the observation direction corresponds to the reference number 206.
상술한 방법중에서, 이온밀링방법을 사용하기 위해 시료를 제작하는 과정은 통상적으로 일정 두께를 가지기 위해 그라인딩의 작업 공정이 구비된다.Among the above-described methods, the process of preparing a sample for using the ion milling method is typically equipped with a grinding process to have a certain thickness.
이 경우에, 통상의 그라인딩 장치들은 원통형의 마운터(mount)에 시료를 왁스로 부착시켜 그라인더(grinder)에 끼워놓고 시료를 돌리면서 갈게 된다.In this case, conventional grinding apparatuses attach the sample to the cylindrical mount with wax, insert it into the grinder, and grind it while turning the sample.
그러나, 그라인더에서 마운터에 대한 고정 장치가 없어서, 마운터가 그라인딩시 자주 위치가 변화되어 시료의 파손이 우려되는 문제점이 발생된다.However, since there is no fixing device for the mounter in the grinder, there is a problem that the mounting of the mounter is frequently changed when grinding, which may cause damage to the sample.
또한, 광학 현미경으로 시료의 그라인 상태를 확인하는 경우에도 자주 그라인더에서 마운터가 탈착되어 시료가 파손되는 문제점 역시 발생한다.In addition, even when checking the grind state of the sample with an optical microscope, there is also a problem that the sample is often detached from the grinder and the sample is broken.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 시료의 그라인딩 작업 수행시, 마운터를 견고하게 홀딩하는 것이 가능한 새로운 형태의 시료 제작 장치를 제공하는 데 있다.The present invention is to solve such a conventional problem, to provide a new type of sample preparation device capable of holding the mounter firmly when performing the grinding operation of the sample.
도 1a 내지 도 1f는 이온 밀링방법에 의해 시료를 제작하기 위한 공정도들;1A to 1F are process diagrams for preparing a sample by an ion milling method;
도 2a는 FIB 방법에 의해 관찰부위 및 마킹 부위가 표시된 웨이퍼의 평면도;2A is a plan view of a wafer marked with observation and marking areas by the FIB method;
도 2b는 여분의 크기로 절단된 시료의 사시도;2B is a perspective view of a sample cut to excess size;
도 2c 및 도 2d는 FIB방법에 의해 밀링절삭된 시료의 평면도 및 사시도; 및2C and 2D are a plan view and a perspective view of a sample milled by the FIB method; And
도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a first preferred embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10 : 그라인더 장치10 grinder device
20 : 마운터20: mounter
25 : 시료25: sample
30 : 투입구30: inlet
32 : 측면벽32: side wall
33 : 홀33: hall
34 : 볼 베어링34: ball bearing
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 소정 공정이 완료된 웨이퍼의 불량 분석을 하기 위한 시료 제작 장치는, 상기 시료를 일정한 두께로 만들기 위한 그라인더, 상기 그라인더상에 설치된 일정 깊이의 투입구, 상기 투입구에 삽입 설치되고, 일단에 상기 시료가 설치되는 마운터 그리고 상기 그라인더의 상기 투입구에 상기 마운터가 삽입되는 경우에, 상기 마운터를 홀딩하기 위한 홀딩부재를 구비한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, a sample preparation device for defect analysis of a wafer having a predetermined process is completed, a grinder for making the sample to a constant thickness, an injection hole of a predetermined depth installed on the grinder, It is provided with a mounting member inserted into the inlet, the mount is installed at one end and the holding member for holding the mounter when the mounter is inserted into the inlet of the grinder.
이와 같은 본 발명에서, 상기 홀딩 부재는 탄성을 가지는 볼 베어링 유니트, 자성 재질 그리고 나사이다.In the present invention, the holding member is an elastic ball bearing unit, a magnetic material and a screw.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 3에 의거하여 상세히 설명한다. 또 도면에서 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 명기한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same reference numerals denote components that perform the same function in the drawings.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 도면이다3 is a view for explaining a preferred embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 웨이퍼의 불량을 분석하기 위해서는 웨이퍼의 관찰하고자 하는 특정 부위를 샘플링하여 시료를 형성한 후, 이 샘플을 통해 분석장치로 확인하면서 특정부위의 단면의 구조라든지 표면의 형상 또는 성분 조사 등을 실시하는 방법에 대해서는 상술한 바와 같다.Referring to FIG. 3, in order to analyze a defect of a wafer, a sample is formed by sampling a specific portion of the wafer to be observed, and the structure or the surface shape or component of the cross-section of the specific portion is confirmed by the analysis device through the sample. The method of performing irradiation etc. is as above-mentioned.
본 발명에서는 이와 같은 시료를 제작하는 과정에서 발생할 수 있는 문제점을 해결하기 위해, 다음과 같은 3가지의 바람직한 실시예를 제시한다.In the present invention, to solve the problems that may occur in the process of manufacturing such a sample, the following three preferred embodiments are presented.
먼저, 상술한 바와 같이 문제점이 발생하는 가장 큰 원인은 그라인더 장치에 마운터를 견고하게 홀딩해 줄 수 있는 다른 장치가 없다는 점이다.First, as mentioned above, the biggest cause of the problem is that there is no other device in the grinder device that can firmly hold the mounter.
그러므로, 상술한 바와 같이, 본 발명의 가장 큰 특징은 마운터를 견고하게 홀딩할 수 있는 장치를 설치하는 데 있다.Therefore, as described above, the greatest feature of the present invention is the provision of a device capable of holding the mounter firmly.
하지만, 반도체 장치의 특성상, 일반적으로 사용되는 마찰에 의한 직접 접촉에 의한 홀딩은 파티클 발생의 문제점이 발생될 수 있으므로, 최소한의 접촉에 의한 홀딩 장치를 고려해야 한다.However, due to the characteristics of the semiconductor device, the holding by the direct contact due to the friction generally used may cause the problem of particle generation, it is necessary to consider the holding device by the minimum contact.
상술한 바와 같은 조건들을 모두 고려한 결과, 본 발명에서는 다음과 같은 3 가지의 실시예를 제사한다.As a result of considering all the above conditions, the present invention offers three examples as follows.
제 1 실시예는 그라인더 장치(10)에 형성된 투입구(30)의 측면벽(32)에 일정한 홀(33)을 형성하고, 이 부분에 탄성을 가지는 볼 베어링(34)이 설치되도록 한다.The first embodiment forms a constant hole 33 in the side wall 32 of the inlet 30 formed in the grinder device 10, so that the ball bearing 34 having elasticity is installed in this portion.
이런 구성에서는, 상기 홀(33)의 표면으로 상기 볼 베어링(34)이 일정부분 돌출되어 있는 상태로 유지되고, 만약 그라인더 장치(10)의 투입구(30)에 시료(25)가 결합된 마운터(20)가 삽입되는 경우에, 상기 마운터(20)의 접촉되는 부분을 탄성력으로 견고하게 홀딩하게 된다.In this configuration, the ball bearing 34 is kept in a state where the ball bearing 34 protrudes to the surface of the hole 33, and if the sample 25 is coupled to the inlet 30 of the grinder device 10 ( When the 20 is inserted, the contact portion of the mounter 20 is firmly held by the elastic force.
즉, 마운터(20)의 표면과 접촉하여 상기 홀(33)의 안쪽면으로 밀리다가 탄성력에 의해 다시 앞으로 전진하여 상기 마운터(20)의 표면과 접촉하면서, 상기 마운터(20)를 견고하게 고정한다.That is, it pushes to the inner surface of the hole 33 in contact with the surface of the mounter 20 and advances forward again by the elastic force to firmly fix the mounter 20 while contacting the surface of the mounter 20. .
이러한 구성은 통상적으로 사용되는 볼 베어링(34)을 사용한 경우이지만, 이런 구성을 가지는 그라인더 장치(10)는 마운터(20)의 견고한 홀딩으로 인해, 반도체 공정상에 높은 수율이 보장되는 등의 현저한 효과가 있으므로, 발명으로서의 충분한 가치가 있다고 할 것이다.This configuration is the case of using a ball bearing 34 that is commonly used, but the grinder device 10 having such a configuration, due to the firm holding of the mounter 20, the remarkable effect of ensuring a high yield in the semiconductor process, etc. As such, it will be said to be of sufficient value as an invention.
본 발명의 다른 실시예로는, 마운터(20)의 삽입방향의 일단과 접촉하는 투입구(30)의 면 상에 자성을 띠는 일정한 재료를 부착함으로써, 상기 마운터(20)가 삽입되는 경우에, 역시 동일한 효과를 얻을 수 있을 것이다.In another embodiment of the present invention, in the case where the mounter 20 is inserted by attaching a magnetic material to the surface of the inlet 30 in contact with one end of the mounter 20 in the insertion direction, Again, the same effect will be achieved.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예로는, 마운터(20)의 일정 부분과 직접 접촉하여 일정한 홀딩력을 가할 수 있도록 나사를 이용한 고정방법도 역시 사용될 수 있다.In addition, in another embodiment of the present invention, a fixing method using a screw may also be used to directly contact a portion of the mounter 20 to apply a certain holding force.
이와 같은 본 발명을 적용하면, 그라인더에서 마운터를 견고하게 고정할 수 있는 장치가 마운터를 홀딩하게 되므로, 마운터가 그라인딩시 위치 변화가 없게 되며, 동시에 마운터의 잦은 탈착이 방지되어 시료의 파손을 막을 수 있게 된다.When the present invention is applied, the device that can firmly fix the mounter in the grinder is to hold the mounter, there is no change in the position of the mounter when grinding, and at the same time prevents frequent detachment of the mounter to prevent damage to the sample Will be.
이로 인해, 공정상의 진행이 원활하게 진행되고 나아가 반도체 공정상의 수율 역시 향상된다.For this reason, the process progresses smoothly and the yield on a semiconductor process also improves.
이와 같은 본 발명을 적용하면, 이와 같은 본 발명을 적용하면, 그라인더에서 마운터를 견고하게 고정할 수 있는 장치가 마운터를 홀딩하게 되므로, 마운터가 그라인딩시 위치 변화가 없게 되며, 동시에 마운터의 잦은 탈착이 방지되어 시료의 파손을 막을 수 있게 된다.Applying the present invention as described above, if the present invention is applied, the device that can firmly fix the mounter in the grinder is holding the mounter, there is no change in the position of the mounter when grinding, and at the same time frequent removal of the mounter Can be prevented to prevent damage to the sample.
이로 인해, 공정상의 진행이 원활하게 진행되고 나아가 반도체 공정상의 수율 역시 향상된다.For this reason, the process progresses smoothly and the yield on a semiconductor process also improves.
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| KR (1) | KR20020087301A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100911178B1 (en) * | 2008-02-27 | 2009-08-06 | 창원대학교 산학협력단 | Grinder for preparing transmission electron microscope specimens |
| KR200460537Y1 (en) * | 2009-05-19 | 2012-05-25 | 현대제철 주식회사 | Gripper for Test Sample |
-
2001
- 2001-05-15 KR KR1020010026428A patent/KR20020087301A/en not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100911178B1 (en) * | 2008-02-27 | 2009-08-06 | 창원대학교 산학협력단 | Grinder for preparing transmission electron microscope specimens |
| KR200460537Y1 (en) * | 2009-05-19 | 2012-05-25 | 현대제철 주식회사 | Gripper for Test Sample |
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