KR20050033699A - Method for forming sample using analysis by tem - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 투과 전자 현미경(TEM, Transmission Electron Microscope)분석용 시편제작 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 집속 이온빔(FIB, Focus ion beam)을 사용하여 상기 TEM 분석용 시편을 제작할 시에 사용할 수 있는 시편제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a specimen for transmission electron microscope (TEM) analysis, and more particularly, to fabricate the specimen for TEM analysis using a focused ion beam (FIB). It relates to a method of making a specimen.
최근, 반도체 장치 및 소자재료는 고기능, 대용량 구현을 위해 급속히 고집적화, 미세화 되어감에 따라 반도체 FAB공정에서는 반도체 기판 표면에 Particle과 특정층에 보이드(Void)현상, 콘택의 낫 필(Not Fill)현상 등의 결함(Defect)이 다양하게 발생되고 있다. 이에 따라 보다 미세한 영역의 구조적, 화학적 분석을 할 수 있는 분석장비와 기술의 중요성이 증대되어지고 있다. Recently, as semiconductor devices and device materials are rapidly becoming highly integrated and miniaturized to realize high functions and large capacities, in semiconductor FAB processes, particles and voids appear on the surface of semiconductor substrates, and not fill phenomenon of contacts. Various defects such as these have occurred. Accordingly, the importance of analytical equipment and technology capable of structural and chemical analysis of finer regions is increasing.
상기 반도체 장치의 결함을 확인하기 위한 분석 방법으로는 광학 현미경, 주사 전자 현미경(SEM, scanning Electron Microscope) 또는 투과 전자 현미경(TEM, Transmission Electron Microscopy )을 사용하는 분석방법이 있다. 여러 가지 분석방법 중에서 특히 TEM은 분석 시편을 투과한 전자들을 이용하여 영상 또는 회절 패턴을 얻어 재료의 모양뿐만 아니라 구조적인 정보까지 수득할 수 있으므로, 상기 미세한 불량을 분석하기 위한 매우 강력한 도구로서 사용되고 있어 분해기능이나 응용 면에 있어서 가장 우수한 기술중의 하나로 큰 관심을 받고 있다.As an analysis method for identifying defects of the semiconductor device, there is an analysis method using an optical microscope, a scanning electron microscope (SEM), or a transmission electron microscope (TEM). Among various analytical methods, TEM is used as a very powerful tool for analyzing the microscopic defects, because the TEM can obtain an image or diffraction pattern using electrons transmitted through the analytical specimen, as well as structural information. One of the best technologies in terms of disassembly and application has received great attention.
상기 TEM은 가속된 전자를 분석 시편내로 투과시켜 형성된 이미지로부터 상기 분석 시편의 정보를 수득하기 때문에 상기 분석 시편은 원하는 목적에 맞는 분석 결과를 얻기 위해서 최적의 시편을 준비해야 하며, 시편의 제조 및 분석 결과에 따라 성패가 좌우된다. 따라서, TEM에 적용되는 시편의 제조 방법이 보다 강조되고 있는 실정이다. Since the TEM obtains the information of the analytical specimen from the image formed by transmitting the accelerated electrons into the analytical specimen, the analytical specimen should prepare an optimal specimen in order to obtain an analytical result for the desired purpose. Success depends on the outcome. Therefore, the situation in which the manufacturing method of the specimen applied to the TEM is emphasized more.
현재까지 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer) 등과 같은 반도체 기판 시편의 투과전자 현미경 분석을 하기 위한 시편의 제작 방법으로는 아르곤 이온 밀링법, 케미컬 연마법, 케미컬 식각법, cleavage system을 이용하는 방법, 전자 연마법 등이 있으며, 지금까지는 아르곤 이온 밀링법이 TEM시편 제조에 있어서 큰 역할을 차지해 왔다. To date, as a method of fabricating a specimen for transmission electron microscopic analysis of semiconductor substrate specimens such as silicon wafers, argon ion milling, chemical polishing, chemical etching, cleavage system, electron polishing, etc. Until now, argon ion milling has played a large role in the preparation of TEM specimens.
그러나 반도체 소자가 점차 고집적화됨과 동시에 불량이 점점 미세해지게 되었으며, 이러한 써브 마이크론 단위의 불량 분석기술과 관련하여서는 아르곤 이온 밀링법을 사용하는 경우에는 특정영역에서 정확히 TEM 시편을 얻을 수 있는 확률이 매우 작다. 이 때문에 최근에는 분석 포인트를 전자상으로 관찰하면서, 분석 포인트의 주변부를 식각하고, 시편의 두께를 조절할 수 있는 포커싱 이온빔(FIB)장치를 이용하여 TEM시편을 제작하는 실정이다.However, as semiconductor devices become more highly integrated and defects become more and more minute, the defect analysis technique of the submicron unit has a small probability of accurately obtaining a TEM specimen in a specific region when argon ion milling is used. . For this reason, recently, TEM specimens are manufactured by using a focusing ion beam (FIB) device capable of etching the periphery of the analysis point and adjusting the thickness of the specimen while observing the analysis point electronically.
도 1a 내지 도 1d는 종래의 FIB를 이용하는 TEM 시편제작 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1d의 분석 포인트가 형성된 막질을 나타내는 SEM 사진이다.1A to 1D are views for explaining a method for fabricating a TEM specimen using a conventional FIB, and FIG. 2 is an SEM photograph showing the film quality in which an analysis point of FIG. 1D is formed.
도 1a를 참조하면, 기판에서 TEM을 이용하여 분석하고자 하는 분석 포인트의 위치를 개략적으로 찾아내어, 상기 분석 포인트의 위치를 식별할 수 있도록 마킹(5)한다. 이어서, TEM에 구비되는 시편홀더에 장착될 수 있는 크기로 상기 기판을 절단한다. 상기 기판을 절단하여 형성된 분석용 제1예비 시편(10)에는 상기 분석 포인트가 반드시 포함되어 있어야 한다. Referring to FIG. 1A, a location of an analysis point to be analyzed is roughly found by using a TEM on a substrate, and marked 5 may be identified to identify the location of the analysis point. Then, the substrate is cut to a size that can be mounted on the specimen holder provided in the TEM. The analysis point must be included in the first preliminary test sample 10 formed by cutting the substrate.
도 1b를 참조하면, 상기 분석 포인트를 포함하는 부위의 두께가 감소하도록 상기 제1예비 시편(10)을 폴리싱하여 제2예비 시편(10a)을 형성한다. Referring to FIG. 1B, the first preliminary specimen 10 is polished to reduce the thickness of the portion including the analysis point to form a second preliminary specimen 10a.
도 1c를 참조하면, 상기 제2예비 시편(10a)에서 분석 포인트의 상부에 해당하는 성기 제2예비 시편(10a)의 표면 부위에 보호막(12)을 형성한다. 상기 보호막(12)은 텅스텐, 탄소와 같은 물질로 형성할 수 있다. Referring to FIG. 1C, a protective film 12 is formed on a surface portion of the second genital preliminary specimen 10a corresponding to the upper portion of the analysis point in the second preliminary specimen 10a. The protective layer 12 may be formed of a material such as tungsten or carbon.
도 1d를 참조하면, 상기 제2예비 시편(10a)에 포함되어 있는 분석 포인트를 남기면서, 상기 제2예비 시편(10a)의 전면 및 배면을 FIB를 이용하여 국부적으로 식각함으로서 분석하고자 하는 중심구조물을 포함하는 TEM 분석용 시편(20)을 완성한다. 이때 상기 중심구조물은 절연막 패턴(16) 및 금속 패턴(18)을 포함하고 있다.Referring to FIG. 1D, the center structure to be analyzed by locally etching the front and rear surfaces of the second preliminary specimen 10a using FIB while leaving analysis points included in the second preliminary specimen 10a. Complete the TEM analysis specimen 20 comprising a. In this case, the central structure includes an insulating film pattern 16 and a metal pattern 18.
그러나 상술한 방법을 수행하여 TEM 분속용 시편을 형성할 경우 상기 중심구조물은 요철 형상을 갖기 때문에 균일한 두께를 가지고 있지 않다. 이는 상기 기판에는 반도체 소자를 형성하기 위해 다양한 물질로 이루어진 패턴들이 수직방향으로 배치되어 있을 경우 동일한 전류 밀도를 갖는 FIB으로 상기 패턴들을 식각 하더라도 상기 각각의 패턴들에 따라 식각되는 속도가 다르다. 구체적으로, 상기 FIB를 사용하여 막을 식각하는 경우, 금속 패턴(18)은 절연막 패턴(16)에 비해 식각되는 속도가 상대적으로 느리기 때문이다. However, when the specimen for TEM classification is formed by the above-described method, the central structure does not have a uniform thickness because it has an uneven shape. This means that when the patterns made of various materials are arranged in the vertical direction on the substrate, even if the patterns are etched with FIB having the same current density, the etch rates vary depending on the respective patterns. Specifically, when the film is etched using the FIB, the metal pattern 18 is relatively slow to be etched compared to the insulating film pattern 16.
이 때문에, 상기 제2예비 시편의 금속막 패턴은 절연막 패턴에 비해 식각 속도가 느려져 상기 절연막 패턴에 비해 두꺼운 두께를 갖는다.(도 2참조) 따라서, 최종의 중심구조물이 균일한 두께를 갖기 어렵기 때문에 정확한 TEM 분석 결과를 수득하기가 어려운 문제점을 가지고 있다. For this reason, the metal film pattern of the second preliminary specimen has a slower etching rate than the insulating film pattern and has a thicker thickness than that of the insulating film pattern (see FIG. 2). Therefore, it is difficult for the final central structure to have a uniform thickness. Therefore, it is difficult to obtain accurate TEM analysis results.
따라서, 본 발명의 목적은 분석하고자 하는 시편의 금속 패턴과 절연막 패턴의 식각 속도차를 극복하여 균일한 두께를 갖는 박막을 포함하는 TEM 분석용 시편의 제작 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for fabricating a specimen for TEM analysis, including a thin film having a uniform thickness by overcoming the difference in etching rates between the metal pattern and the insulating film pattern of the specimen to be analyzed.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, The present invention to achieve the above object,
분석 영역을 포함하는 기판의 상면과 하면에 더미 웨이퍼를 각각 부착하여 예비 시편을 마련하는 단계; 상기 기판의 상면과 수직되고, 상기 기판의 측면을 포함하는 상기 예비 시편의 상면에 관찰하고자 하는 분석영역의 위치를 마킹하는 단계; 및 FIB를 조사하여 상기 예비 시편의 상면의 외측부에서 중심방향으로 FIB식각함으로서 전자가 투과하는 두께를 갖고, 분석영역을 포함하는 중심구조물을 형성하는 단계를 포함한다.Preparing a preliminary specimen by attaching dummy wafers to upper and lower surfaces of the substrate including the analysis region; Marking a position of an analysis region to be observed on an upper surface of the preliminary specimen that is perpendicular to an upper surface of the substrate and includes a side surface of the substrate; And irradiating the FIB to form a central structure including an analysis region having a thickness through which electrons are transmitted by FIB etching from the outer side of the upper surface of the preliminary test piece to the center direction.
상술한 TEM 분석용 시편의 제작 방법은 금속 패턴과 절연막 패턴을 포함하는 분석 막질의 식각속도 차이에 의한 손상을 최소화시킬 수 있어 균일한 두께를 갖는 분석용 중심구조물을 포함하는 TEM 분석용 시편을 형성할 수 있다.The method of manufacturing the TEM analysis specimen described above can minimize damage due to the difference in etching rate of the analysis film quality including the metal pattern and the insulating film pattern, thereby forming a test specimen for TEM analysis including an analysis central structure having a uniform thickness. can do.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3a 내지 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 TEM 분석용 시편제작 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이고, 도 4는 도 3e의 분석포인트를 포함하는 중심 구조물을 나타내는 SEM 사진이다.3A to 3E are cross-sectional views illustrating a method for fabricating a specimen for TEM analysis according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a SEM photograph showing a central structure including an analysis point of FIG. 3E.
도 3a를 참조하면, MIS(metal-insulator-semiconductor) 커패시터의 금속 패턴 및 절연막 패턴을 포함하는 기판(W)을 마련한 후 상기 금속 패턴 및 절연막 패턴의 불량 및 결함을 분석하기 위해 먼저 광학 현미경을 통해 분석하고자 하는 분석위치를 확인한다. Referring to FIG. 3A, after preparing a substrate W including a metal pattern and an insulating layer pattern of a metal-insulator-semiconductor (MIS) capacitor, first through an optical microscope to analyze defects and defects of the metal pattern and the insulating layer pattern Check the analysis position to analyze.
이어서, 상기 금속 패턴(80) 및 절연막 패턴(90)이 포함되도록 상기 기판을 소정의 크기로 절단한 후, 상기 절단된 기판의 하면을 폴리싱하여 가로 3mm×세로 2mm 크기를 갖고 약 0.6mm의 두께를 갖는 기판 조각(100)을 형성한다. 상기 기판은 초음파 절단기(ultrasonic cutter) 또는 다이아몬드 절단기(diamond cutter)를 사용하여 절단할 수 있고, 폴리싱은 예컨대 트리포드(Tripod) 연마기를 사용하여 수행할 수 있다.Subsequently, the substrate is cut to a predetermined size to include the metal pattern 80 and the insulating film pattern 90, and then the bottom surface of the cut substrate is polished to have a width of 3 mm x 2 mm and a thickness of about 0.6 mm. To form a substrate piece 100 having. The substrate may be cut using an ultrasonic cutter or a diamond cutter, and polishing may be performed using, for example, a Tripod polisher.
절단 및 폴리싱 공정이 수행되어 형성된 기판 조각(100)의 크기는 절단기를 사용할 경우 상기 기판의 분석영역을 손상시키지 않으면서 상기 절단된 기판 조각(100)을 형성할 수 있는 최소한의 크기이다. 상기 금속 패턴(80) 및 절연막 패턴(90)은 상기 기판의 상면과 수직한 상태를 갖도록 배치되어 있다. 상기 폴리싱은 기판의 하면을 빠르게 식각하는 식각 공정이기 때문에 상기 기판 조각은 하면의 표면은 거칠게 형성된다. The size of the substrate piece 100 formed by the cutting and polishing process is a minimum size that can form the cut substrate piece 100 without damaging the analysis region of the substrate when using a cutter. The metal pattern 80 and the insulating layer pattern 90 are disposed to be perpendicular to the upper surface of the substrate. Since the polishing is an etching process of rapidly etching the lower surface of the substrate, the surface of the lower surface of the substrate is roughly formed.
여기서, 기판의 상면은 분석위치를 확인한 면이고, 하면은 상기 상면과 마주보는 면이다. Here, the upper surface of the substrate is a surface confirming the analysis position, and the lower surface is a surface facing the upper surface.
도 3b 및 도 3c를 참조하면, 금속 패턴(80) 및 절연막 패턴(90)의 결함을 관찰할 수 있는 분석 영역을 포함하는 기판 조각(100)의 상면과 하면 각각에 2장의 더미 웨이퍼(110a,110b)를 부착하여 가로 3mm×세로 3mm 크기를 갖고 약 2mm의 두께를 갖는 제1예비 시편(120)을 형성한다.Referring to FIGS. 3B and 3C, two dummy wafers 110a, each of the upper and lower surfaces of the substrate piece 100 including an analysis region in which defects in the metal pattern 80 and the insulating film pattern 90 can be observed. 110b) to form a first preliminary specimen 120 having a width of 3 mm x 3 mm and a thickness of about 2 mm.
이어서, 상기 제1 예비시편(120)의 상면을 제외한 상기 제1예비 시편의 하면 및 2개의 측면을 각각 그라인딩(Grinding)하여 관찰하고자 하는 분석영역이 중심부에 위치하며, 가로 3mm×세로 40㎛의 크기를 갖고 약 1mm의 두께를 갖는 제2예비 시편(130)을 형성한다.Subsequently, the analytical area to be observed by grinding each of the lower surfaces and the two side surfaces of the first preliminary specimen except for the upper surface of the first preliminary specimen 120 is positioned at the center and has a width of 3 mm × 40 μm. A second preliminary specimen 130 having a size and a thickness of about 1 mm is formed.
여기서, 제1 예비시편(130)의 상면은 상기 기판 조각(100)의 측면을 포함하는 면이고, 제1 예비시편(130)의 하면은 상기 제1 예비시편의 상면과 마주보는 면이다. 제1 예비시편의 4개의 측면은 상기 제1 예비시편의 상면과 수직되는 면이다.Here, an upper surface of the first preliminary specimen 130 is a surface including a side surface of the substrate piece 100, and a lower surface of the first preliminary specimen 130 is a surface facing the upper surface of the first preliminary specimen. Four sides of the first preliminary specimen are planes perpendicular to the top surface of the first preliminary specimen.
제2 예비시편(130)에서, 상기 상면과 하면에 각각 수직되며 서로 마주보는 측면의 간격(P)이 작을수록 후속 공정에서 FIB에 의해 식각하여야 할 두께가 감소되어 시편제작에 소요되는 시간이 감소된다. 그러나 상기 그라인딩되어 형성된 제2 예비시편(130)에서 상기 전면 및 배면간의 간격(P)이 지나치게 작으면 작업자에 의해 제 2예비시편의 취급이 용이하지 않다.In the second preliminary specimen 130, the smaller the distance (P) between the sides perpendicular to the top and bottom surfaces of the second preliminary specimen, the thickness to be etched by the FIB in the subsequent process is reduced, thereby reducing the time required for fabrication of the specimen. do. However, when the gap P between the front and rear surfaces is too small in the second preliminary specimen 130 formed by grinding, handling of the second preliminary specimen is not easy by the operator.
그리고, 상기 그라인딩 방법에 의해 상기 제2 예비시편(130) 내에 포함된 분석영역을 손상하지 않으면서 서로 마주보는 측면의 간격(P)을 감소시키는데는 한계가 있다. 이 때문에, 제2예비 시편(130)의 파손 및 분석 포인트의 손상 등을 방지하려면, 상기 제시된 간격을 갖는 것이 바람직하다.In addition, there is a limit in reducing the distance P between the side surfaces facing each other without damaging the analysis region included in the second preliminary specimen 130 by the grinding method. For this reason, in order to prevent the damage of the 2nd preliminary test piece 130, the damage of an analysis point, etc., it is preferable to have the above-mentioned space | interval.
이어서, 제2예비 시편(130)의 기판 조각에 포함된 MIS(Metal Insulator Semiconductor) 커패시터의 금속 패턴(80a) 및 절연막 패턴(90a)을 전자상으로 관찰하여 분석하고자 하는 분석영역의 정확한 위치를 나타내는 마킹(145)을 상기 제2예비 시편의 상면에 형성한다.Subsequently, the metal pattern 80a and the insulating film pattern 90a of the metal insulator semiconductor (MIS) capacitor included in the substrate piece of the second preliminary specimen 130 are observed in electronic form to indicate the exact position of the analysis region to be analyzed. Marking 145 is formed on the upper surface of the second preliminary specimen.
도 3d를 참조하면, 상기 제2예비 시편(130)의 상면(A)에 금속 패턴(80a) 및 절연막 패턴(90a)을 포함하는 분석영역 상에 보호막(150)을 증착한다. 상기 보호막(150)은 FIB 이용하여 TEM 분석용 시편의 특정 영역을 관찰하거나 이후 마이크로 식각(micro milling)할 경우, 상기 FIB에 의한 TEM 분석용 시편 표면에 발생할 수 있는 데미지(damage)를 최소화 해주는 역할을 한다. 상기 보호막(150)은 텅스텐(W)막, 백금(Pt)막, 탄소(C)막 및 알루미늄(Al)막 등을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 3D, the passivation layer 150 is deposited on the analysis region including the metal pattern 80a and the insulating layer pattern 90a on the top surface A of the second preliminary specimen 130. The protective film 150 serves to minimize damage that may occur on the surface of the TEM analysis specimen by the FIB when observing a specific region of the TEM analysis specimen or later micro milling using the FIB. Do it. The protective film 150 may be a tungsten (W) film, a platinum (Pt) film, a carbon (C) film, an aluminum (Al) film, or the like.
도 3e를 참조하면, 상기 2예비 시편(130)의 상면의 외각에서 상기 보호막이 형성된 분석영역의 중심 방향으로 FIB을 조사하여 전자가 투과하는 두께를 갖고, 금속 패턴(80a) 및 절연막 패턴(90a)을 포함하는 중심구조물을 갖는 TEM 분석용 시편을 형성한다.Referring to FIG. 3E, the FIB is irradiated from the outer surface of the upper surface of the two preliminary specimens 130 toward the center of the analysis region in which the protective film is formed, and has a thickness for transmitting electrons. The metal pattern 80a and the insulating film pattern 90a Form a specimen for TEM analysis with a central structure comprising a).
구체적으로, 상기 제2예비 시편(130)을 FIB 장치의 시편홀더에 장착하고, 상기 제2예비 시편(130)의 상부면으로 FIB를 주사하여 분석 영역에서 가장 멀리 떨어진 제2예비 시편(130)의 상면의 주변부로부터 상기 분석영역의 중심 방향으로 제2예비 시편(130)의 전면 및 배면을 국부적으로 빠르게 식각(coarse milling)한다. 상기 빠른 식각은 FIB의 전류밀도를 2800 내지 2400pa로 설정하여 분석영역이 포함된 제2 예비시편(130)의 상면을 외측부를 빠르게 식각하는데 있다.In detail, the second preliminary specimen 130 is mounted on the specimen holder of the FIB device, and the second preliminary specimen 130 farthest from the analysis region is scanned by scanning the FIB to the upper surface of the second preliminary specimen 130. Locally and rapidly etching the front and rear surfaces of the second preliminary specimen 130 from the periphery of the upper surface of the second preliminary specimen 130 toward the center of the analysis region. The rapid etching is to quickly etch the outer surface of the upper surface of the second preliminary specimen 130 including the analysis region by setting the current density of the FIB to 2800 to 2400pa.
이어서 상기 제2예비 시편(130)의 전면과 배면이 상기 빠른 식각에 의해 어느 정도 식각되면, FIB의 전류밀도를 1100 내지 800pa(pico ampere)로 설정하여 상기 빠른 식각공정이 수행된 전면과 배면을 상기 빠른 식각보다 느리게 식각한다.Subsequently, when the front surface and the back surface of the second preliminary specimen 130 are etched to some extent by the fast etching, the current density of the FIB is set to 1100 to 800 pa (pico ampere), so that the front and back surfaces of the fast etching process are performed. Etch slower than the fast etching.
이후에, 상기 제2예비 시편(130)의 전면과 후면이 느린 식각에 의해 어느 정도 식각되면, FIB의 전류밀도를 300 내지 100pa(pico ampere)로 설정하여 제2 예비 시편의 전면과 배면을 미세 식각(fine milling)함으로서 금속 패턴 및 절연막 패턴을 포함하는 중심구조물(160) 두께가 70 내지 100nm인 TEM 분석용 시편(200)을 형성하였다.Subsequently, when the front and rear surfaces of the second preliminary specimen 130 are etched to some extent by slow etching, the current density of the FIB is set to 300 to 100 pa (pico ampere) to fine the front and rear surfaces of the second preliminary specimen. By etching (fine milling) to form a specimen 200 for TEM analysis having a thickness of the central structure 160 including the metal pattern and the insulating film pattern is 70 to 100nm.
상기 FIB를 사용하여 금속 패턴(80a)과 절연막 패턴(90a)을 동시에 식각할 경우 상기 금속 패턴의 식각 속도는 절연막 패턴이 식각되는 속도보다 상대적으로 느리다. 하지만, 상기 공정을 수행하여 TEM 분석용 시편(200)을 형성할 경우, 금속 패턴과 절연막 패턴이 이온빔의 식각방향과 수직한 방향으로 적층되어 있는 구조를 각기 때문에 식각 속도에 관계없이 금속 패턴, 절연막 패턴을 순차적으로 식각할 수 있다. 이 때문에, 도 4에 도시된 바와 같이 요철 구조를 갖지 않고, 균일한 두께를 갖는 절연막 패턴과 금속 패턴이 적층된 구조를 갖는 중심구조물(160)을 형성할 수 있다.When the metal pattern 80a and the insulating film pattern 90a are simultaneously etched using the FIB, the etching speed of the metal pattern is relatively slower than the speed at which the insulating film pattern is etched. However, when the TEM analysis specimen 200 is formed by performing the above process, since the metal pattern and the insulating film pattern are stacked in a direction perpendicular to the etching direction of the ion beam, the metal pattern and the insulating film are independent of the etching rate. Patterns can be etched sequentially. For this reason, as shown in FIG. 4, the central structure 160 having a structure in which an insulating film pattern having a uniform thickness and a metal pattern are stacked may be formed without having an uneven structure.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 분석하고자 하는 시편의 금속 패턴과 절연막 패턴의 식각 속도차를 극복하여 균일한 두께를 갖는 박막을 포함하는 TEM 분석용 시편의 제작 방법을 제공하는데 있다. 즉, 분석 하고자 하는 영역의 중심구조물이 요철 형상을 갖지 않고, 전자빔이 투과할 정도로 얇고 균일한 두께를 갖는 TEM 분석용 시편을 보다 용이하게 형성할 수 있는 특성을 가지고 있다. 이 때문에, 상기 TEM 분석용 시편을 사용하면, TEM 장비에서 더욱 정확하게 상기 TEM 분석 시편의 결점 및 문제점을 분석할 수 있다.The method of the present invention as described above is to provide a method for fabricating a specimen for TEM analysis comprising a thin film having a uniform thickness by overcoming the difference in etching rate between the metal pattern and the insulating film pattern of the specimen to be analyzed. That is, the central structure of the region to be analyzed does not have a concave-convex shape, and has a characteristic of easily forming a TEM analysis specimen having a thin and uniform thickness so as to transmit an electron beam. For this reason, if the TEM analysis specimen is used, defects and problems of the TEM analysis specimen can be analyzed more accurately in the TEM apparatus.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.
도 1a 내지 도 1d는 종래의 FIB를 이용하는 TEM 분석용 시편의 제작 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of fabricating a specimen for TEM analysis using a conventional FIB.
도 2는 도 1e의 분석 포인트를 포함하는 중심 구조물의 결함을 나타내는 SEM 사진이다.FIG. 2 is a SEM photograph showing a defect of a central structure including the analysis point of FIG. 1E.
도 3a 내지 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 TEM 분석용 시편제작 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.3A to 3E are cross-sectional views illustrating a method for fabricating a specimen for TEM analysis according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3e의 분석포인트를 포함하는 중심 구조물을 나타내는 SEM 사진이다.4 is a SEM photograph showing a central structure including the analysis point of FIG. 3e.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
80 : 금속 패턴 90 : 절연막 패턴80: metal pattern 90: insulating film pattern
100 : 기판 조각 110a,b : 더미 웨이퍼100: substrate fragment 110a, b: dummy wafer
120 : 제1예비 시편 130 : 제2예비 시편120: the first preliminary specimen 130: the second preliminary specimen
145 : 마킹 150 : 보호막145: marking 150: shield
160 : 중심구조물 200 : TEM 분석용 시편 160: central structure 200: specimens for TEM analysis
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