KR20100092191A - 투과전자현미경 분석시료의 회전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투과전자현미경 분석시료의 회전방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 투과전자현미경을 사용하여 분석시료 가공시 상부에 패턴(Pattern)이 있는 경우 워터 풀 어텍터(Water fall effect) 현상 또는 커튼 현상에 의해 가공이 어려웠으나 분석시료를 회전시켜 패턴을 하부로 위치 이동시킴으로서 분석시료를 관찰하면서 용이하게 분석시료를 가공할 수 있도록 한 투과전자현미경 분석시료의 회전방법에 관한 것인바, 본 발명은 투과전자현미경 분석시료의 회전방법에 있어서, 뾰족한 끝단을 형성한 프로브를 이용하여 분석시료를 발췌하는 분석시료 발췌공정과; 상기 프로브 끝단에 발췌된 분석시료를 프로브와 유사하게 뾰족한 끝단을 구비한 홀더수단으로 분석시료를 위치 이동시키는 제1이동공정과; 상기 뾰족한 끝단을 구비한 홀더수단으로 위치 이동된 분석시료를 회전시키는 회전공정과; 상기 회전된 홀더수단에 위치하는 분석시료를 프로브로 이동시키는 제2이동공정과; 상기 제2이동공정에 의하여 프로브에 부착된 분석시료를 그리드에 부착시키는 부착공정 순으로 이루어지는 것에 그 특징이 있다.

Description

투과전자현미경 분석시료의 회전방법{Rotation method of sample for TEM analyzation}

본 발명은 투과전자현미경 분석시료의 회전방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 투과전자현미경을 사용하여 분석시료 가공시 상부에 패턴(Pattern)이 있는 경우 워터 풀 어텍터(Water fall effect) 현상 또는 커튼 현상에 의해 가공이 어려웠으나 분석시료를 회전시켜 패턴을 하부로 위치 이동시킴으로서 분석시료를 관찰하면서 용이하게 분석시료를 가공할 수 있도록 한 투과전자현미경 분석시료의 회전방법에 관한 것이다.

일반적으로, 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope 이하 TEM이라 칭함)은 물질의 상(Phase) 및 성분을 분석하는 장비로써 박편(약 100㎚ 이하)의 시료를 제조하여 고정시킨 후 고전위차로 가속시킨 전자를 시료에 입사 및 투과 시켜서 물질의 상 및 성분을 얻는 것이다.

이러한 TEM 분석은 직경이 약 10㎛ 이하인 특정 부위의 분석에 많이 이용되 고 있으며, TEM 분석을 위하여 박편으로 제조되는 시료는 수작업으로 제조될 수 없고 집속 이온 빔 시스템(Focused Ion Beam System : 이하 'FIB'라 함)을 이용하여 제조되었다.

한 분야를 예를들어 반도체 제조 공정 중에 웨이퍼에서 특정부위를 TEM을 사용하여 관찰하고자 할 경우에는 우선, 웨이퍼의 특정부위를 샘플링하여 시편(sample)을 형성한 후, 이 시편을 분석장치로 확인하면서 특정부위의 단면의 구조라든지 표면의 형상 또는 성분조사 등을 분석한다.

이러한 분석을 위한 TEM 시편을 제작하기 위한 종래 기술로는 FIB(Focused Ion Beam)방법이 제안된 바 있으며, 도 1은 종래 기술에 의한 TEM 시편 제작 과정을 나타낸 도면이다.

먼저 도 1에 도시된 바와 같이 웨이퍼 또는 웨이퍼 침(10) 상에서 분석하고자 하는 특정 부위(11)를 FIB(Focused Ion Beam)를 이용하여 원하는 크기로 가공하여 발췌하는 방법이 현재 주로 이용된다.

상기와 같이 분석시료(SP)를 제조하여 분석 및 가공하고자 할 때 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이 분석시료(SP)의 상부에 패턴(Pattern)이 있는 경우 워터 풀 어텍터(Water fall effect) 현상 또는 커튼 현상에 의해 하부의 "A"지점에 대하여 관찰이 용이하지 않아 하부의 "A"지점을 보면서 가공하여야 하는 투과전자현미경 분석시료 가공방법에 있어서 분석시료의 가공이 어려운 문제점이 있었다.

그리하여 상기와 같은 문제점을 해소하고자 종래에는 분석시료를 고정하는 그리드 자체를 약 170도 수직축으로 회전하고 다시 작업자가 보정각도를 주어 180 도를 맞추는 미세조절단계에 의하여 분석시료를 회전시키는 방법으로 분석시료를 회전시켰다.

그러나 상기한 종래 투과전자현미경 분석시료의 회전방법은 첫째, 1단계로 그리드를 약 170도 수직축으로 회전시켜 시료부착 후 2단계로 작업자가 보정각도를 주어 180도를 맞추도록 되어 있어 기계적 회전인 1단계 회전은 용이하나 180도로 맞추는 미세조절단계가 어려워 분석시료를 180도 회전시키는데 많은 시간이 소요되는 문제점과, 둘째, 정확한 180도 회전이 이루어지지 않아 분석시료 가공의 불량율이 증가되는 원인이기도 하였다. 셋째, 분석시료를 가공하여 완전한 분석시료를 제작하는 효율성이 극감하게 되고 따라서 분석시료를 분석하는데 시간이 과다하게 소요되는 문제점이 있다.

다른 방법으로는 프로브를 회전시키는 방법으로 상기 프로브를 180도 회전시키면 프로브가 일정한 각도로 경사각을 형성하고 있기 때문에 첨부도면 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 분석시료(SP)가 경사지게 회전되며 따라서 그리드가 정위치에 셋팅되어 있다가 분석시료(SP)의 경사각과 대응되는 경사각으로 회전되면 회전된 그리드에 분석시료(SP)를 부착시키고 다시 그리드를 원위치로 회정시킨다. 이때 상기 프로브와 그리드의 각도가 서로 동일 내지는 대향되는 각도를 유지할 수 없어 작업자가 각도 보정을 해보어야 하는 문제점이 있다.

다른 문제점으로는 정확한 각도 보정이 어려워 분석시료 가공의 불량율이 증가되는 원인이되며 따라서 분석시료를 가공하여 완전한 분석시료를 제작하는 효율성이 극감하게 되므로 분석시료를 분석하는데 시간이 과다하게 소요되는 문제점이 있다.

상기한 종래 문제점을 감안하여 안출한 본 발명은

첫째, 분석시편을 누구나 손쉽고 간단하고 빠르게 180도로 회전시킬 수 있고 ,

둘째, 정확한 180도 회전이 이루져 분석시료 가공의 불량율이 현저히 절감되는 이점이 있으며,

셋째, 분석시료를 가공하여 완전한 분석시료를 제작하는 효율성이 증대되고 따라서 분석시료를 분석하는 시간이 절감되는 등의 이점이 있는 투과전자현미경 분석시료의 회전방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명은 투과전자현미경 분석시료의 회전방법에 있어서, 뾰족한 끝단을 형성한 프로브를 이용하여 분석시료를 발췌하는 분석시료 발췌공정과; 상기 프로브 끝단에 발췌된 분석시료를 프로브와 유사하게 뾰족한 끝단을 구비한 홀더수단으로 분석시료를 위치 이동시키는 제1이동공정과; 상기 홀더수단으로 위치 이동된 분석시료를 회전시키는 회전공정과; 상기 회전된 홀더수단에 위치하는 분석시료를 프로브로 이동시키는 제2이동공정과; 상기 제2이동공정에 의하여 프로브에 부착 된 분석시료를 그리드에 부착시키는 부착공정 순으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투과전자현미경 분석시료의 회전방법에 의하여 달성된다.

한편 상기 홀더수단의 회전은 작업자가 홀더수단을 셔틀 어셈블리에서 이탈시켜 수동으로 회전시킨 후 다시 셔틀 어셈블리에 홀더수단를 장착하는 것을 특징으로 하는 투과전자현미경 분석시료의 회전방법에 의하여 달성된다.

한편 상기 홀더수단의 회전은 180도로 회전되는 것이 특징이며, 상기 프로브에서 홀더수단으로 홀더수단에서 프로브로 분석시료를 이동시킬 때 각 홀더수단과 프로브에 부착된 분석시료 부위를 절단하는 것을 특징으로 하는 투과전자현미경 분석시료의 회전방법에 의하여 달성된다.

이와 같은 본 발명인 투과전자현미경 분석시료의 회전방법은 투과전자현미경을 사용하여 분석시료 가공시 상부에 패턴(Pattern)이 있는 경우 워터 풀 어텍터(Water fall effect) 현상 또는 커튼 현상에 의해 가공이 어려웠으나 분석시료를 회전시켜 패턴을 하부로 위치 이동시킴으로서 분석시편을 누구나 손쉽고 간단하고 빠르게 180도로 회전시킬 수 있고, 정확한 180도 회전이 이루어져 분석시료 가공의 불량율이 현저히 절감되는 이점이 있으며, 분석시료를 가공하여 완전한 분석시료를 제작하는 효율성이 증대되고 따라서 분석시료를 분석하는 시간이 절감되는 등의 이점이 있는 유용한 발명이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 4에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명에서 뾰족한 끝단을 형성한 프로브(100)를 이용하여 분석시료(SP)를 발췌하는 분석시료 발췌공정(S100)에 의하여 웨이퍼에서 분석시료(SP)를 일정한 크기로 분리한 후 프로브(100)를 이동시켜 상기 프로브(100) 끝단에 발췌된 분석시료(SP)를 그리드(500)에 부착시키는 부착공정(S500)을 수행하여 상기 그리드(500)에 부착 고정된 분석시료(SP)를 관찰하면서 상부부터 가공하게 되며 관찰부위가 분석시료(SP)의 상부에 위치하고 있을 때에는 분석시료(SP)를 회전시킬 필요는 없다.

그러나 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이 분석시료(SP) 가공시 상부에 패턴(Pattern)이 있는 경우 워터 풀 어텍터(Water fall effect) 현상 또는 커튼 현상에 의해 분석시료(SP)의 관찰이 용이하지 않게 되면 가공 또한 어려지므로 분석시료(SP)에 있어서 분석하고자 하는 위치에 대한 관찰이 용이할 수 있도록 상기 분석시료(SP)의 상부와 하부의 위치를 바꾸어주어야 한다.

상기 분석시료(SP)의 상부와 하부의 위치를 바꾸어주는 이유는 분석시료(SP)를 회전시켜 패턴을 하부로 위치 이동시킴으로서 분석시료(SP)를 보다 용이하게 관찰하면서 분석시료(SP)를 가공할 수 있도록 하기 위해서이다.

첨부도면 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 투과전자현미경 분석시료의 회전방법의 순서를 보여주는 예시도로서 이에 따라 상기 분석시료(SP)를 회전시키는 방법으로는 뾰족한 끝단을 형성한 프로브(100)를 이용하여 분석시료(SP)를 발췌하는 분석시료 발췌공정(S100)에 의하여 웨이퍼에서 분석시료(SP)를 일정한 크기로 분리한 후 프로브(100)를 이동시켜 상기 프로브 끝단에 발췌된 분석시료(SP)를 프로브(100)와 유사하게 뾰족한 끝단을 구비한 홀더수단(200)으로 분석시료(SP)를 위치 이동시키는 제1이동공정(S200)를 수행한다.

상기 홀더수단(200)은 투과전자현미경의 챔버 내부의 스테이지에 고정 설치된 셔틀 어셈블리(300)에 부착되어 있으며, 제1이동공정(S200)의 완료 후에는 작업자가 셔틀 어셈블리(300)에서 홀더수단(200)을 분리한 후 홀더수단(200)을 뒤집으면 상기 뾰족한 끝단을 구비한 홀더수단(200)으로 위치 이동된 분석시료(SP)가 회전된다.

상기 홀더수단(200)의 회전은 작업자가 홀더수단(200)을 셔틀 어셈블리(300)에서 이탈시켜 수동으로 홀더수단(200)의 상부가 하부로 가도록 회전시킨 후 다시 셔틀 어셈블리(300)에 홀더수단(200)를 장착하여 분석시료(SP)를 회전시키는 회전공정(S300)을 수행한다.

이때 상기 홀더수단(200)을 뒤집으므로 홀더수단(200)의 회전은 180도 회전하게 되며 180도 회전된 홀더수단(200)을 셔틀 어셈블리(300)에 장착함으로서 자동적으로 수직 중심축이 직각을 형성하게 되므로 수평 수직중심의 정열이 쉽게 이루어지는 것이다.

한편 상기 홀더수단(200)의 모양은 바늘 형태인 것이 바람직하다. 그 이유는 박막의 분석시료를 용이하게 부착 고정 할 수 있기 때문이다.

상기 프로브(100)에서 홀더수단(200)으로 홀더수단(200)에서 프로브(100)로 분석시료(SP)를 이동시킬 때 각 홀더수단(200)과 프로브(100)에 부착된 분석시료(SP)의 부착 부위를 첨부도면 도 5에 도시된 바와 같이 절단하는 것이 바람직하다.

한편 상기에서와 같이 분석시료(SP)를 회전시키는 회전공정(S300)을 수행 후에는 상기 회전된 홀더수단(200)에 위치하는 분석시료(SP)를 프로브(100)로 이동시키는 제2이동공정(S400)을 수행하며, 상기 제2이동공정(S400)에 의하여 프로브(100)에 부착된 분석시료(SP)를 그리드(500)에 부착시키는 부착공정(S500) 순으로 이루어진다.

따라서 상기에서와 같이 본 발명은 정확한 180도 회전이 이루져 분석시료(SP)의 가공 불량율이 현저히 절감되는 이점이 있으며, 분석시료(SP)를 가공하는 제작의 효율성이 증대되고 따라서 분석시료(SP)를 분석하는 시간이 절감되는 등의 이점이 있다.

도 1은 일반적으로 웨이퍼에서 분석시료를 제작하는 과정을 보여주는 예시도.

도 2는 종래 분석시료의 상부에 패턴이 형성되어 있을 때 나타나는 워터 풀 어텍터(Water fall effect)을 보여주는 도면.

도 3은 종래의 투과전자현미경 분석시료의 회전방법을 보여주는 예시도.

도 4은 본 발명의 기술이 적용된 투과전자현미경 분석시료의 회전방법의 순서를 보여주는 예시도.

도 5는 본 발명의 요부인 프로브에서 홀더수단으로 분석시료를 이동시키는 모습을 보여주는 사진.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

100 : 프로브 200 : 홀더수단

300 : 셔틀 어셈블리 500 : 그리드

S100 : 발췌공정 S200 : 제1이동공정

S300 : 회전공정 S400 : 제2이동공정

S500 : 부착공정 SP : 분석시료

Claims (5)

1. 투과전자현미경 분석시료의 회전방법에 있어서,

   뾰족한 끝단을 형성한 프로브를 이용하여 분석시료를 발췌하는 분석시료 발췌공정(S100)과;

   상기 프로브(100) 끝단에 발췌된 분석시료(SP)를 프로브(100)와 유사하게 뾰족한 끝단을 구비한 홀더수단(200)으로 분석시료(SP)를 위치 이동시키는 제1이동공정(S200)과;

   상기 뾰족한 끝단을 구비한 홀더수단(200)으로 위치 이동된 분석시료(SP)를 회전시키는 회전공정(S300)과;

   상기 회전된 홀더수단(200)에 위치하는 분석시료(SP)를 프로브(100)로 이동시키는 제2이동공정(S400)과;

   상기 제2이동공정(S400)에 의하여 프로브(100)에 부착된 분석시료(SP)를 그리드(500)에 부착시키는 부착공정(S500) 순으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투과전자현미경 분석시료의 회전방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 홀더수단(200)의 회전은 작업자가 홀더수단(200)을 셔틀 어셈블리(300)에서 이탈시켜 수동으로 회전시킨 후 다시 셔틀 어셈블리(300)에 홀더수단(200)를 장착하는 것을 특징으로 하는 투과전자현미경 분석시료의 회전방법.
3. 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서, 상기 홀더수단(200)의 회전은 180도인 것을 특징으로 하는 투과전자현미경 분석시료의 회전방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 프로브(100)에서 홀더수단(200)으로 홀더수단(200)에서 프로브(100)로 분석시료(SP)를 이동시킬 때 각 홀더수단(200)과 프로브(100)에 부착된 분석시료(SP)의 접촉 부위를 절단하는 것을 특징으로 하는 투과전자현미경 분석시료의 회전방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 홀더수단(200)이 바늘 형태인 것을 특징으로 하는 투과전자현미경 분석시료의 회전방법.

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