NEW 밴드갭 모니터 탑재 가열 탈리 분석 장치 ESCO-TDS1200Ⅱ IR BGM
ESCO-TDS1200Ⅱ IR BGM고속 가열 및 저온 영역 측정에서 시료 온도를 직접 결정하는 새로운 선택지를 제공합니다.
ESCO-TDS1200II IR BGM은 적외선 램프 가열 방식을 이용한 가열 탈착 분석 장치 ESCO-TDS1200II IR을 기반으로 밴드갭 모니터를 탑재한 모델입니다.
기존과 마찬가지로 열전대를 이용한 측정을 통해, 실온에서 1200℃까지의 넓은 온도 범위에서 가열 탈리 분석이 가능합니다.
이에 더해, 밴드갭 모니터를 사용함으로써 실리콘 기판을 포함한 시료에 대해 약 75~500℃ 범위에서 시료 온도를 광학적으로 직접 측정할 수 있게 되었습니다.
【ESCO-TDS1200Ⅱ IR BGM의 기본 성능】
기존의 ESCO-TDS1200II IR은 적외선 램프의 빛을 시료 주변에 집중적으로 조사하는 구조를 채택하고 있습니다.
・60℃/min의 고속 가열
・1회 측정당 약 20분의 단시간 측정
・시료 중심 가열을 통해 챔버 가열 억제
・가열 후 냉각 시간은 약 1~1.5시간
ESCO-TDS1200Ⅱ IR BGM은 이러한 특징을 모두 유지하고 있습니다.
밴드갭 모니터는 실리콘의 밴드갭이 온도에 따라 변화하는 특성을 이용한 온도 측정 시스템입니다.
투과광의 분광 분석을 통해, 실리콘 기판 표면에 박막이 형성된 시료와 같이 실리콘 기판을 포함하는 시료의 온도를 직접 측정합니다.
시료 온도를 고속으로 측정할 수 있으므로, 고속 가열 조건하에서도 온도 제어가 가능합니다.
・적외선 램프 가열
・밴드갭 모니터를 통한 온도 측정
・온도 정보에 기반한 램프 전력 피드백 제어
를 결합함으로써, 가열 탈착 분석에서의 온도 제어 옵션을 확장합니다.
그림-1밴드갭 모니터를 탑재한 TDS 장치의 개략도(그림-1). 광원에서 방출된 가시광선에서 근적외선 영역에 이르는 광대역 백색광은 고순도 석영 로드를 통과하여, 초고진공 챔버 내에 설치된 석영 시료 스테이지 위의 실리콘 시료에 입사합니다. 분광 검출기가 실리콘에서 투과된 빛의 일부를 수광창을 통해 받아들입니다.
응용 사례
[1] 산화막 표면 수분의 평가
밴드갭 모니터를 이용한 측정을 통해, 산화막 표면에 존재하는 물의 결합 상태를 탈리 온도의 차이로 평가할 수 있습니다.
□저온 영역에서 탈리하는 물리적 흡착수
□중~고온 영역에서 탈리하는 더 강하게 결합된 물 관련 종
이들을 탈리 온도의 차이로 명확하게 분리하여 평가할 수 있습니다.
따라서 웨이퍼 레벨 하이브리드 본딩 등 표면 수분이 중요한 공정의 검토에 유용합니다.
그림-2두께 10nm의 SiO2 막을 형성한 p형 (100) 실리콘 기판에 40keV의 가속 에너지로 1.1×10¹⁷cm⁻²의 수소 이온을 주입한 시료를 준비했습니다.
H₂O 분자의 탈리 거동을 분석한 결과, 168℃, 315℃ 및 398℃ 부근에서 3개의 탈리 피크가 관측되었습니다.
저온 측의 피크는 물리 흡착수, 고온 측의 두 피크는 하이드록실기 및 내부수에 해당한다고 생각됩니다.
본 장치를 통해 물리 흡착수와 더 강하게 결합한 물의 기여도를 쉽게 분리할 수 있게 되어, 표면의 H₂O 흡착 상태 평가에 유용합니다.
(그림-2)
[2] 산화물 반도체 박막(IGZO 등)
수소 관련 종이나 금속 성분의 탈리 거동을 평가할 수 있어, 박막 공정에서의 열처리 조건 검토에 활용할 수 있습니다.
요약
ESCO-TDS1200II IR BGM은 기존 장치의 특징인 높은 처리량을 유지하면서, 약 75~500℃ 범위에서 시료 온도를 직접 측정할 수 있는 새로운 방법을 제공합니다.
가열 탈착 분석에서의 온도 평가 옵션을 확장하여, 재료 평가 및 공정 검토의 가능성을 넓혀줍니다.
