투과전자현미경을 이용한 박막 두께 측정 및 불확도인자

박윤창1, 김영헌2, 박경진1, 유정호1, 김진수1, 양준모1

1나노종합기술원 특성분석팀

2한국표준과학연구원

E-mail: parkyc@nnfc.re.kr

측정은 어떤 양에 대하여 합리적으로 여겨지는 하나 또는 그 이상의 값을 실험적으로 얻는 과정이며, 측정된 결과는 일반적으로 하나의 측정값과 측정불확도**(Uncertainty of measurement)로 표현된다[1]. 투과전자현미경(TEM, JEM-ARM200F, JEOL)을 이용한 박막 두께 측정시 측정값과 측정불확도를 구하기 위하여 장비메뉴얼과 ISO29031[2]을 참고하여 표준실험지침서와 표준교정지침서를 작성하였고, 표준시편(SiGe multi-layer on Si)을 이용하여 배율별 눈금자를 교정하였다. TEM의 불확도인자(Standard Uncertainty Factor)로 정의(Definition, 박막두께, 계면, 계면폭), 교정(교정, 표준물질, 표준물질의 불확도), TEM(분해능, 정렬, 수차, 배율, 초점), 시편(두께, 정렬, 손상), 카메라(크기, nm/화소, Point Distribution Function), 측정절차(화소갯수, 반복성, 계면 거칠기), 측정자 등을 선정하였다. 본 발표에서는 Si 반도체 분야에서 게이트산화물로 사용되는 다층박막(HfO2/SiO2/Si sub.)의 두께측정 방법을 공유하고자 한다.

Keywords: 박막 두께, TEM, 측정, 초점, 교정, 계면, 불확도

[1] 측정불확도 추정/한국건설시험연구원

[2] ISO 29031, Microbeam analysis – Analytical transmission electron microscopy

method for calibrating image magnification by using reference material having

periodic structure

** 측정불확도 : 측정결과와 관련하여, 측정량을 합리적으로 추정한 값의 산포특성을

나타내는 파라미터. (측정결과의 타당성에 대한 의심)