안녕하세용~Jista입니다.
지난 편에 이어서 Stack 쌓기와 Polishing에 관한 내용을 포스팅할게요.
2019/07/27 - [공대 대학원 생활 & 반도체 지식] - 반도체를 투과전자현미경으로 보기 위한 과정 1편 - TEM sampling, Polishing
안보고 오신 분들은 위의 글을 보고 와주세요.
TEM을 보기 위해선 샘플의 두께가 100nm보다 얇아야합니다. 지난시간까지는 여러개의 샘플을 동시에 보기위해서 Stack을 쌓았습니다. 하지만 여러개의 샘플을 쌓고나서 어떤 것이 1번 샘플인지, 2번 샘플인지 모르면 분석이 안되겠지요 ㅎㅎ게다가 정석대로하면 Sample 1도 얇게 갈아줘야하구요... 노동력이 추가됩니다.
기껏 며칠간 공들여 만들었는데 데이터 분석을 못하면 대.참.사
그렇기에 샘플을 구분하기 위한, TEM으로 빨리 보기 위한 꼼수를 설명해드리겠습니다.
4. 작은 3stack을 쌓는 방법, 국룰
Sample 1의 Film을 위로 향하게, Sample 2와 3의 Film을 아래로 향하게 합니다.
핵심은 Sample 1의 Film과 Sample 2의 Film이 마주봐야한다는 것입니다. 나머지 sample들의 Film은 전부 sample1을 향해야하구요.
이렇게하는 이유는 아래와 같습니다.
TEM 레이저 포인트의 이동속도가 느려서 먼거리를 이동하는데 시간이 오래걸려요. 하지만 이런식으로 배열한다면 맨 아래 Film에서 맨 위의 Film까지 약 50um정도입니다.
Q : 왜 50nm정도야?
A : Sample 2의 두께(substrate 기판 + film 박막)를 40um까지 Polishing 했음. 추가로 film의 두께가 약 5um정도 되기 때문에 40 + 5 + 5 = 50um 정도
Sample 1을 갈아줄 필요가 없죠.
Sample 1도 아래로 간다면 Sample1의 Film과 Sample 3의 Film 사이 거리가 85nm로 Case 1의 두께인 50um보다 훨씬 두껍습니다. 그리고 Sample 1 또한 40nm정도로 갈아줘야해요. 비효율적이죠?
Case 1처럼 한다면 Sample 1의 Film과 Sample 2의 Film이 샌드위치처럼 서로 마주보는 구조이기에 Sample 1,2의 위치를 알 수 있습니다. Film이 서로 마주본다면 그 Film들은 1,2의 Film이고 나머지가 3이겠죠 ㅎㅎ 1,2,3 순서대로 쌓았기에 1,2의 순서도 알 수 있고요.
이해가 잘 되시려나요?
5. 작은 3 stack을 휠커터로 3등분하기
이제 작은 3stack을 또 3등분으로 나눌거에요.
가로 0.8mm 혹은 0.9mm로 잘라줍니다. 이 작은 3stack sample의 크기는 2mm by 3mm인데요. 가로 3mm부분을 0.9mm로 3등분해주면 돼요.
휠커터와 작은 3stack sample의 실물이구요. 테이프속에 들어있답니다. 이 휠커터는 초당 200rpm의 회전으로 단단한 sample을 절단해줘요. 가끔씩 유리 glass까지 썰어버리기도 하기때문에 얼만큼 자를건지 세팅을 잘 해줘야합니다. 컴퓨터 프로그램에 휠커터가 이동할 거리를 입력해주면 그만큼만 잘라요.
왜 0.9mm로 3등분 하나요?
0,9mm로 3등분 하는 이유는 가로 부분을 40um까지 polishing하기 위해서에요. 작은 3 stack sample의 가로는 3mm(3000um)로 엄청 두꺼운데 얘를 40um까지 갈아주려면 너무 오래걸립니다. 그래서 그냥 잘라버리는 겁니다~그리고 잘라주면 Sample의 갯수도 늘어나서 중간에 깨먹어도 처음부터 다시 할 필요가 없답니다.
최종적으로 가로 3mm부분을 100nm보다 얇게 만드는 것이 목표에요.
TEM은 옆에서 본 단면에 레이저(전자빔)를 쏘거든요. 전자빔이 투과하려면 100nm보다 얇아야합니다!
그러면 0.5mm같이 더 얇게하면 되지 않나요?
0.8mm 0.7mm까진 괜찮은데 그 아래로 갈수록 휠도 두께가 있어서 오차가 생기고 샘플이 부서지기도해요. 현실의 벽입니다.
반도체 샘플을 3등분한 모습이에요. 진짜 3등분으로 잘 잘렸죠? 테이프 덕에 떨어지지않고 잘 고정되어있습니다.
6. 3개의 작은 stack sample중 하나를 골라 40um까지 Polishing 해주기
이제 stack 하나를 꺼내서 아까처럼 polishing해주면 됩니다.
위이이잉~ 다시 한번 사포판에 갈아줘요. 이때 거친 사포면과 매끈한 사포면이 있는데 처음엔 거친 사포면으로 빠르게 갈아줘요. 거친 사포면은 7초당 10~20um씩 쭉쭉 갈립니다. 매끈한 사포면은 7초당 5um정도 갈립니다.
거친 사포면은 빠르게 갈아줄 수 있지만 scratch가 많이 생겨요. 사포가 스크래치로 뜯어내는 제품이잖아요. 그래서 샘플에 금이 많이 가있습니다.
만약 거친 사포면으로 40um까지 갈아준다면?
샘플에 금이 엄청 많이 생겨요. 문제는 다음 단계에서 잘 뽀개집니다. 앞으로 100nm까지 얇게할건데 얇으면 얇을수록 작은 스크래치에도 뽀각~ 합니다.
그래서 100um까진 거친 사포면으로 갈아주고 그 이후엔 매끈한 사포면으로 스크래치를 제거해줘요. 매끈한 사포면으로 갈면 샘플이 반짝반짝 매끈해지거든요~스크래치가 거의 없답니다.
100nm까지 TEM 샘플을 얇게해주는 과정에서 40um까지 왔답니다....멀고도 험난한 TEM Sampling!
다음엔 grinding, dimple 과정으로 샘플의 가운데만 얇게해주는 기술을 알려드릴게요.
언제 올릴지 모르니 구독해두세염 ㅎㅎ도움이 되셨다면 공감버튼이나 댓글 부탁드려요!
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