KR960002290B1 - 이온빔 집속을 이용한 투과전자 현미경 시편 제작 방법 - Google Patents
이온빔 집속을 이용한 투과전자 현미경 시편 제작 방법 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 종래의 투과전자 현미경 시편 형성의 한 예를 도시하는 도면.
제2도는 종래의 투과전자 현미경 시편 형성의 다른 예를 도시하는 도면.
제3도는 본 발명에 따른 투과전자 현미경 시편 제작 공정도.
본 발명은 투과전자 현미경(Transmission Electron Microscopy ; 이하 TEM이라 칭함)의 시편을 제작하는 이온빔 집속을 이용한 투과전자 현미경 시편 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 물질내부를 관찰하는 여러 방법중 전자빔(electronbeam)을 시편에 투과시켜 내부를 관찰하는 TEM은 가속된 전자빔이 투과할 정도로 매우 얇은 시편을 필요로 한다.
반도체 소자가 고집적화됨에 따라 측면치수와 층의 두께가 계속 감소하여 회로의 불량을 유발시키는 결정결함, 이물질 및 계면결함을 분석하기 위해서는 상기 TEM이 필수적이다.
종래의 TEM 시편을 형성하는 일 실시예는 제1도에 도시된 바와 같이 이온 밀링(ion milling)방법으로 Ar+이온을 회전하는 시편의 표면에 경사지게 충돌시켜 얇은 박막을 형성하게 된다.
그러나, 상기 종래의 방법은 TEM 시편의 얇은 부분을 형성시켜 전자가 투과할 수 있는 확률이 매우 적다는 점이다. 이러한 결점은 특히 반도체 소자가 고집적화 되여 결함부위의 크기가 1㎛ 이하로 감소될 경우는 더욱 심각하여 많은 시행 착오를 거쳐야 한다. 또한, 반도체 소자의 제조 공정에 사용되는 재료 중 강도 차이가 큰 이종의 재료, 예를 들어 텅스텐(W)과 SiO2계 산화막 또는 텅스텐과 Si층이 인접한 부위의 TEM 시편 제작은 거의 불가능하다.
그러므로 텅스텐과 SiO2등이 인접한 경우 강도가 약한 산화막의 식각이 먼저 진행되고 텅스텐은 강도가 크기 때문에 박막 형성이 어려워 결국 텅스텐층은 두껍게 남아있게 된다.
종래 기술의 다른 예로써, 제2도와 같이 Ga 이온빔에 의하여 특정 부위의 위치를 전자상을 이용하여 관찰하면서 TEM 시편을 제작하는 방법이 있다. 그러나 이와같은 방법에서는 Ga 이온빔에 의하여 원하는 부위의 박막 상층부가 식각되어 손상되거나 Ga 이온빔에 의한 식각시 아래층으로 내려갈수록 박막의 두께가 두껍게 형성되는 소위 엣지(wedge) 형태의 TEM 시편이 만들어져 넓은 면적의 투과전자상 형성을 어렵게 하는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 관찰하고자 하는 특정 부위에 정확한 TEM 시편의 얇은 부분을 형성시켜 전자가 정확하게 투과하도록 하여 특정 부위의 불량 원인 파악을 용이하게 하는 이온빔 접속을 이용한 투과전자 현미경 시편 제작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이온빔 집속을 이용한 투과전자 현미경 시편 제작 방법에 있어서, 관찰하고자 하는 위치를 2차 전자상을 이용하여 정확하게 찾아내고 그 주위를 이온으로 약간의 식각표식을 만드는 제1단계, 상기 제1단계 후에 다이아몬즈 커터(cutter)로 TEM 의 시편 홀더(holder)에 시편이 장착될 수 있도록 시편을 절단하는 제2단계, 상기 제2단계 후에 이온 식각에 대한 보호막 증착막을 1500 내지 2500Å 두께로 상층부에 증착하는 제3단계, 및 상기 제3단계 후에 관찰하고자 하는 분석부위만 남기고 TEM 상에서 전자가 투과될 수 있도록 시편 양쪽의 턱을 이온 식각하는 제4단계를 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 상세히 설명한다.
먼저, 제3a도는 웨이퍼나 칩(chip)상태의 시편에서 불량위치를 2차 전자상을 이용하여 정확하게 찾아내고 그 주위를 Ga 이온으로 약간의 식각표식을 만든 단면도이다. 이때 광학 현미경으로 관찰이 가능하도록 하되 불량 부위에는 손상이 가지 않도록 한다.
제3b도는 다이아몬드 커터(cutter)로 TEM의 시편 홀더(holder)에 시편이 장착될 수 있도록 길이 3 내지 6㎜, 폭 200㎛ 이하로 절단한 단면도이다. 이렇게 하여 절단된 상기 시편은 표식에 의한 불량 부위가 시편 중간에 위치하도록 하며 상기 다이아몬드 커터에 의하여 시편이 깨지는 현상을 방지하기 위하여 양면 테이프를 붙인다.
제3c도는 분석부위 상층부의 이온빔에 의한 손상 억제와 TEM 시편이 엣지형태로 제작되는 문제점을 해결하기 위하여 W(CO)6가스원을 이용하여 Ga 이온빔으로 식각 이온에 대한 보호막인 W 증착막을 1500 내지 2500Å 정도로 상층부에 증착하는 단면도이다.
제3d도는 관찰하고자 하는 불량 분석 부위만 남기고 TEM 상에서 전자가 투과될 수 있도록 시편 양쪽 턱을 4 내지 5㎛ 정도로 Ga 이온을 이용하여 식각한다. 이때에 Ga 이온빔 전류는 관찰하고자 하는 부위에서 멀리 떨어지 부분에서는 4800㎀로 거칠고 빠른 속도로 식각하다가 1500㎀, 420㎀의 순으로 관찰 부위 위치에 가깝게 갈수록 빔 전류를 감소시켜, 최종 TEM 시편 박막 형성시에는 110㎀의 낮은 전류로 박막 양쪽면을 정밀 식각한다. 그리고 이렇게 하여 식각된 시편은 두께가 1000 내지 1500Å, 식각 깊이가 4 내지 5㎛ 정도가 되게 하여 반도체 칩의 전층이 관찰 가능하도록 한다.
끝으로 제3e도는 상기 식각한 시편을 TEM 에서 관찰 가능하도록 90도 회전시켜 상기와 같이 제작한 시편에 전자빔을 투과시켜 얇은 박막을 관찰하는 단면도이다.
상기 본 발명과 같이 형성되는 TEM 시편은 Ga 이온에 의한 이차 전자상으로 원하는 부위를 관찰하면서 정확하게 TEM 시편을 제작할 수 있어 시편 제작의 시간 절감, 재료비의 감소를 가져오며 또한 수직하고 균일한 시편을 형성하여 넓은 면적을 관찰할 수 있어 투과전자 현미경의 최대 난점이었던 시편을 용이하게 얻을 수 있는 효과가 있다.
Claims (7)
- 이온빔 집속을 이용한 투과전자 현미경(Transmission Electron Microscopy ; TEM) 시편 제작 방법에 있어서, 관찰하고자 하는 위치를 2차 전자상을 이용하여 정확하게 찾아내고 그 주위를 이온으로 약간의 식각표식을 만드는 제1단계, 상기 제1단계 후에 다이아몬드 커터(cutter)로 TEM의 시편 홀더(holder)에 시편이 장착될 수 있도록 시편을 절단하는 제2단계, 상기 제2단계 후에 이온 식각에 대한 보호막 증착막을 1500 내지 2500Å 두께로 상층부에 증착하는 제3단계, 및 상기 제3단계 후에 관찰하고자 하는 분석 부위만 남기고 TEM 상에서 전자가 투과될 수 있도록 시편 양쪽의 턱을 이온 식각하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온빔 집속을 이용한 투과전자 현미경 시편 제작 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1단계 및 제4단계의 이온은 Ga 이온인 것을 특징으로 하는 이온빔 집속을 이용한 투과전자 현미경 시편 제작 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제2단계의 다이아몬드 커터의 절단 크기는 길이 TEM의 시편 홀더에 장착될 수 있는 크기인 3 내지 6㎜, 폭 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 이온빔 집속을 이용한 투과전자 현미경 시편 제작 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제3단계의 식각 보호막 증착은 W(CO)6가스원을 이용하여 Ga 이온빔으로 텅스텐(W)을 1000 내지 2500Å 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 이온빔 집속을 이용한 투과전자 현미경 시편 제작 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제4단계의 시편 식각 깊이는 4 내지 5㎛로 Ga 이온을 이용하여 식각하는 것을 특징으로 하는 이온빔 집속을 이용한 투과전자 현미경 시편 제작 방법.
- 제1항 또는 제5항에 있어서, 식각 이온빔 전류는 관찰하고자 하는 부위에서 멀리 떨어진 부분에서는 빠른 속도록 식각하다가 관찰부위 위치에 가깝게 갈수록 빔 전류를 감소시켜 최종 TEM 시편 박막 형성시에는 낮은 전류로 박막 양쪽면을 정밀 식각하는 것을 특징으로 하는 이온빔 집속을 이용한 투과전자 현미경 시편 제작 방법.
- 제6항에 있어서, 최종 식각된 시편은 두께가 1000 내지 1500Å인 것을 특징으로 하는 이온빔 집속을 이용한 투과전자 현미경 시편 제작 방법.
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