05강 MI 장비 운영

학습내용

• CD SEM 장비운영
• 두께 측정 장비운영

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학습목표

• 측정 장비의 구조를 이해하고주요 구성부품의 동작 원리를 이해하고 조작할 수 있다.
• 측정장비 특성에 따라 전원, 가스등 유틸리티 제원을 파악하고 장비를 Set-up 할 수 있다.

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CD SEM 장비운영

• CD SEM의 구조
  • Critical Dimenssion Secondary Electron Microscope
  • High Z 버튼
    • 높은 시편 관찰 시 사용
  • High / Low Magnitude 버튼
  • Rotation Dial 버튼
    • 시편의 회전 이미지 사용
  • 스테이지 Zero position 버튼
  • Tilt Image 사용 버튼
    • 40도까지 가능
• SEM의 원리
  • SEM (Secondary Electron Microscope)
  • 전자총에 의해서 전자들의 흐름이 형성되어 수십 keV의 에너지로 가속됨
  • 전자들의 흐름은 전자 렌즈 시스템에 의해 샘플의 표면에 접속
  • 전자빔을 화상시스템과 동기화시켜 시편의 표면에 x-y 스캐닝
  • 이차전자들의 일부는 감지되어 전류로 바뀌고 증폭됨
  • 증폭된 전류를 CRT와 동기화시켜 이미지를 형성
  • 이차전자 대신 Back-Scattering 전자들을 감지하여 이미지로 바꿈
• SEM의 성능(Specification) : CD SEM의 경우
  • Resolution
    • 분해능 3nm
  • Magnification
    • 저배율
      • 30 ~ 500배
    • 고배율
      • 250 ~ 800000배
  • Max.sample size
    • 단면
      • 9.5mm X 5mm X 2.4mm
    • 평면
      • ø300mm X 2mm
  • Electron gun
  • Stage drive
• SEM의 용어 설명
  • Flashing
    • 많은 양의 가스 분자가 팁에 흡착되어 전류가 불안정해지는 경우 Flashing을 실시해 가스 분자를 제거

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두께 측정 장비운영

• 두께측정장비(Surface Profiler)란?
  • Wafer 표면 위의 단차가 있는 박막의 두께 및 Step profile을 측정하기 위하여 개발한 장비
  • 탐침이 Wafer 표면을 긁고 지나갈 때 표면 단차의 변화로 발생하는 압력을 감지하여 그 단차의 두께를 측정하는 장비
  • 구성
    • Control PC
    • Main Stage
    • Anti Vibration Table
• 두께측정장비(Surface Profiler)의 Operation Spec

Maximum scan length	55mm ~ 200mm
Scan speed	10 ~ 400μm/sec
Maximum vertical range	1000μm
Vertical resolution	1Å = 0.1n
Stylus force	1mg ~ 15mg
Stylus	2μm 60 degree radius
Stage movement (X, Y)	150mm
Sample stage rotation theta	360 degree
Stage diameter	200mm
Maximum sample thickness	50mm

• 장비 사용 방법
  • Lever를 조작하여 Stage를 몸 쪽으로 움직인 후 Sample을 Load한다.
  • Stage의 X, Y축을 조절하여 측정하려는 Point로 이동한다.
  • Stylus를 내린 후 Monitor를 보면서 Scan하고자 하는 부분을 정확히 조절한다.
    • Stylus를 내린 후 Sample과는 접촉시키지 말 것
  • View/modify에서 Vertical units 및 Scan length, Scan speed, Sampling rate 등의 Recipe를 맞춰준다.
  • Start key를 눌러 측정한다.
• Uniformity 불량 측정
  • 에칭 균일도 (Etch Uniformity) : 웨이퍼 간, 한 웨이퍼 내에서 공정 반복성의 측정
  • 두께 측정은 에칭 전후에 여러 위치에 대하여 실시
  • 두께 측정횟수가 증가할수록 정확성(신뢰도) 증가
  • Etching한 후 Si Wafer 각 부위의 두께 편차를 측정

출처 : 한국기술교육대학교 반도체 공정 기초