KR100550350B1 - 이온 분석 방법 및 이를 이용한 분석 장치 - Google Patents

이온 분석 방법 및 이를 이용한 분석 장치 Download PDF

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Abstract

반도체 장치의 막질을 정확히 분석하기 위한 이온 분석 방법 및 이를 수행하기 위한 분석 장치가 개시된다. 소정의 압력이 조성되는 챔버 내부에 복수개의 반도체 장치 시료들을 배치한다. 복수개의 시료들 중에서 한 시료가 이온 발생부에 대응되도록 전체 시료들을 이동시킨다. 이온 발생부에 대응된 시료만을 선택하여 회전시키면서 회전되는 시료에 제1 이온을 조사한다. 제1 이온에 의하여 회전되는 시료로부터 방출된 제2 이온을 수집하여 분석한다. 제1 이온이 조사된 시료를 제외한 나머지 시료에 대하여 상기와 동일한 과정을 반복 수행하며 분석한다. 각각의 시료를 독립적으로 회전시킬 수 있어, 단시간 내에 복수개의 시료를 분석할 수 있을 뿐만 아니라 정확한 분석 결과를 얻을 수 있다. 또한, 이온 분석 장치의 대형화도 방지할 수 있어 작업 공간을 효율적으로 이용할 수 있으며, 정비 및 관리가 용이하다.

Description

이온 분석 방법 및 이를 이용한 분석 장치{METHOD OF MEASURING ION AND APPARATUS USING THE SAME}
도 1은 종래의 분석 방법에 따라 반도체 장치를 분석한 그래프이다.
도 2는 회전 분석 방법에 따라 반도체 장치를 분석한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 분석 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도3 에 도시한 지지부를 설명하기 위한 확대 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 분석 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 도 5 에 도시한 지지부를 설명하기 위한 확대 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 분석 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101, 201：시료 110, 210：챔버
120, 220：지지부 121, 221：플레이트
123, 223：홀 125, 225：홀더
121, 221：플레이트 126 : 고정 돌기
130, 230：회전부 131, 231：암
135, 235：제1 및 제2 구동부 140, 240：이온 발생부
150, 250：검출부 160, 260：분석부
170, 270：이송부 271：X 레일
272：Y 레일 273：리니어 모터
Z：수직축
본 발명은 반도체 장치의 막질을 분석하기 위한 이온 분석 방법 및 이를 수행하기 위한 분석 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 장치의 시료에 일차 이온을 조사한 후, 시료로부터 방출된 이차 이온을 질량별로 분리함으로써 반도체 장치의 막질을 분석할 수 있는 분석 방법 및 분석 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판 상에 박막 형성, 이온 주입, 식각, 배선 등의 다양한 단위 공정을 반복적으로 수행함으로써 제조된다.
현재의 반도체 장치에 대한 연구는 보다 많은 데이터를 단시간 내에 처리하기 위하여 고집적 및 고성능을 추구하는 방향으로 진행되고 있다. 반도체 장치의 고집적 및 고성능화를 위해서 각각의 단위 공정마다 반도체 장치의 이상 유무를 분석할 필요가 있다.
반도체 장치의 분석 장치로써 이차 이온 질량 분석 장치(Secondary Ion Mass Spectrometry; 이하, 'SIMS'라 한다)가 있다. SIMS는 0.5 내지 20 keV의 운동 에너지를 가진 일차 이온을 시료에 조사하여 시료 표면의 물질을 파괴시킨다. 상기와 같은 일차 이온에 의한 파괴현상을 스퍼터링(sputtering)이라 한다. 시료 표면은 스퍼터링에 의하여 원소나 분자 단위의 입자들로 분해 된다. 상기 입자들 중에서 이온화된 입자들이 이차 이온이다. 상기 이차 이온을 이온 분석기에 공급하여 에너지 또는 질량에 따라 분리하면 시료의 표면 및 내부의 조성물을 알 수 있다.
SIMS를 이용하면 피검체에 대하여 질량 스펙트럼(mass spectrum), 깊이 분해(depth profiling), 이온의 영상화(ion imaging) 그리고 정량화(quantification) 등과 같은 분석을 할 수 있다. 상기 분석에 대하여 보다 자세하게 설명하면 다음과 같다.
질량 스펙트럼은 이차 이온들의 질량 대 전하비(m/e)에 따른 이온의 개수를 측정하여 시료 표면에 있는 원자의 종류와 조성을 나타낸다. 이온의 개수는 1 ~ 109 (counts/sec) 이상의 값을 가지므로 로그 스케일(logarithmic scale)로 표시가능하다. 질량 스펙트럼으로 얻을 수 있는 질량 값 범위는 1 ~ 300 amu 정도이다. 따라서 스펙트럼 상에는 단원자뿐만 아니라, 분자 상태, 클러스터, 동이원소 등에 대해서도 측정할 수 있다.
깊이 분해는 스퍼터링되어 방출된 이차 이온들 중에 분석대상 원소의 이온만 선택하여 그 세기를 기간에 따라 측정함으로써 깊이에 따른 원소의 분포를 알 수 있다. 깊이 분해에 영향을 미치는 것으로서, ⅰ)일차 이온빔의 균일성과 적절한 주 사, ⅱ)시료 표면의 거칠기, ⅲ)시료 결정의 방향 및 결함, ⅳ)성분마다 다른 스퍼터링율, ⅴ)일차 이온과 시료 원자들의 혼합, 그리고 ⅵ) 일차 이온의 충돌에 의한 시료 원자들의 확산이나 분결 등이 있다.
이온의 영상화는 직경이 1 ㎛ 정도의 일차 이온빔을 시료 상에 스캐닝하면서 이차 이온의 세기를 측정하거나, 시료 상의 이차이온의 발생 위치를 보존하면서 이차 이온을 측정하여 시료 표면에서의 원소의 분포도를 측정한다.
정량화는 여러 가지 방법들이 있으나 가장 일반적이고 정확한 정량 분석법은 농도와 깊이를 알고 있는 표준 시료를 시료와 같은 분석 조건에서 함께 분석하여 시료의 농도와 깊이를 구하는 방법이다. 적절한 표준 시료를 이용하면 약 10 % 정도의 상대 오차를 정량화 할 수 있다. 이 경우, 표준 시료는 주로 이온 주입에 의해 제작되며 모든 원소와 행렬조합이 가능하며, 이온 주입량을 5 % 오차 범위 내에서 정량적으로 측정할 수 있다.
상술한 바와 같이 SIMS는 감도가 높고, 검출 한계가 좋아 수 ppm부터 수 ppb 정도의 극미량의 원소도 분석할 수 있다. 또한, H 에서 U 까지의 모든 원소를 검출할 수 있으며, 동위 원소 또한 검출 가능하다.
일반적인 SIMS 는 4 nm의 깊이 분해능(depth profiling)과 200 nm의 수평 분해능(line scanning)을 갖고 있어, 반도체 장치에 포함된 불순물을 검출하는데 매우 유용하다.
하지만, SIMS는 표면 효과, 계면 효과, 충전 효과, 질량 간섭 효과 등으로 인하여 이용에 제한을 받고 있다.
표면 효과는 고체 시료의 표면에 오염물질과 일차이온의 주입효과 등에 의하여 표면에서의 프로파일이 실제와는 다르게 나타나는 현상이다.
계면 효과는 시료 표면의 거칠기, 이온수율의 변화, 입자들의 혼합 및 여러 물질의 오염등과 같은 이유로 시료 내부의 계면의 위치가 부정확하게 나타나는 현상이다.
충전 효과는 유전 물질의 분석 시 일차 이온의 충돌과 이차 이온 및 전자의 발생으로 인하여 시료 표면에 전하 축적이 형성됨으로써 발생되는 현상이다.
질량 간섭 효과는 분자 이온, 멀티플라이 충전 이온 등이 단원자 이온과 질량 간섭을 일으키는 현상이다.
상술한 문제들로 인하여, 시료의 분석 효과가 저하되는 문제가 발행한다. 상기 문제의 해결 방안으로, 시료를 회전시키는 방법이 있다.
회전되는 시료에 일차 이온빔을 조사하면 시료의 표면이나 내부의 원자들의 스퍼터링율이 변화되어, 시료에 포함된 미세한 불순물의 검출 효과가 증대된다. 따라서 시료의 표면 및 내부의 조성물을 정확히 분석할 수 있다.
도 1은 종래의 분석 방법에 따라 반도체 장치를 분석한 그래프이고, 도 2는 회전 분석 방법에 따라 반도체 장치를 분석한 그래프이다.
도1 및 도 2를 참조하면, 실제 반도체 장치는 최하부로 실리콘(Si)막 상에 티타늄(Ti) 막이 형성되고, 티타늄 막 상에 금(Au) 막이 형성된 구조를 갖는다.
반도체 장치 상에 제1 이온을 조사하면, 제1 이온은 반도체 장치의 표면을 스퍼터링 하면서 표면은 점차 식각된다. 따라서 시간이 경과함에 따라 검출되는 입 자들이 반도체 장치의 표면으로부터 깊이 방향으로 형성된 막을 의미한다.
도 1 및 도 2 모두에서 시간이 경과함에 따라 금(Au), 티타늄(Ti)그리고 실리콘(Si) 순서로 검출된다. 즉, 피검체는 최하부 실리콘(Si) 막 상에 티타늄(Ti) 막이 형성되고, 최상부에 금(Au)막이 형성된 것을 알 수 있다.
하지만, 도 1의 경우 각 막들의 계면이 불명확하게 나타난다. 보다 구체적으로, 도 1에서는 금(Au) 막이 A 영역에 걸쳐서 나타나고, 티타늄(Ti) 막은 B 영역에 걸쳐서 나타난다. 금(Au) 및 티타늄(Ti) 막이 1200 s를 경과할 때까지 검출된 것으로 나타나기 때문에, 금(Au) 막이 티타늄(Ti) 막 내부로 깊숙이 침투하였고, 티타늄(Ti) 막은 실리콘(Si) 막 내부로 까지 침투한 것처럼 예측된다.
하지만, 회전 이온 방법에 따라 반도체 장치를 분석하여 나타낸 도 2를 보게되면, 금(Au) 막은 A' 영역 즉, 약 900 s가 경과한 후부터는 거의 검출이 되지 않으며, 티타늄(Ti) 막은 B' 영역 즉, 약 1100 s가 경과한 후부터는 거의 검출이 되지 않는다. 즉, 도 2의 그래프가 실제 반도체 장치의 조성물과 유사한다.
상술한 바와 같이 반도체 장치를 회전시키면서 이온 분석할 경우, 깊이 분해 능력이 월등히 향상되며 미세한 불순물의 침투 및 영향 정도를 정확히 예측할 수 있다.
하지만, 종래의 이온 분석 장치의 경우, 피검체를 회전시키면서 분석하는 것이 어려웠다. 일예로, 4f 또는 6f 시리즈의 SIMS의 경우, 한 챔버 내부에 한 개의 시료가 배치되며, 시료 홀더의 직경은 약 80 ㎜ 이다. 따라서 시료를 용이하게 시료를 회전시킬 수 있다. 하지만, WF 시리즈의 SIMS와 같이 챔버 내부에 복수개의 시료가 배치되는 분석 장치에서 시료 회전 방법을 적용하는 것은 많은 문제점을 갖고 있다. WF-SIMS의 경우, 한 챔버 내부에 50 여개의 시료들이 하나의 스테이지에 배치된다. 즉, 한 개의 시료를 회전시키기 위해서도 전체 스테이지를 회전시켜야 한다. 전체 스테이지의 회전을 위해서는 현 스테이지보다 3배나 큰 내부 공간을 갖는 챔버가 필요하다. 또한, 회전체의 크기가 커질수록 회전중심을 조절하는 것은 어려워지며, 일정영역에 일차이온을 조사하는 것도 어려워진다. 따라서 시료를 회전시키더라도 오히려 분석 효과가 저하될 수 있다.
일반적으로 이온 분석 공정이 수행되는 챔버는 1.3 × 10 -7 이하의 압력으로 유지되는 등 많은 검사 조건에 맞게 세팅된다. 수많은 시료를 챔버 내부에 한 개씩 배치하여 분석할 경우, 각각의 시료를 분석 시마다 챔버를 세팅해야 하는 문제가 발생한다. 따라서 시간적, 재정적 손실이 막대하다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 복수개의 피검체 중에서 특정 피검체 만을 선택하여 회전시킴으로써 복수개의 피검체의 표면 및 내부 조성물을 신속 및 정확하게 분석할 수 있는 이온 분석 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 목적은 복수개의 피검체가 배치된 지지부 하부에 상하 또는 회전 운동하는 회전부를 배치하고, 회전부 상의 평면에서 지지부를 왕복 운동시키거나 수직 축을 기준을 회전운동 시킴으로써 좁은 공간에서도 특정 피검체를 효율적으로 회전시킬 수 있는 이온 분석 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이온 분석 방법에 의하면, 소정의 압력이 조성되는 챔버 내부에 복수개의 시료들을 배치한 다음, 상기 시료들 중에서 한 시료가 이온 발생부에 대응되도록 전체 시료들을 이동시키고, 이동된 시료들 중에서 이온 발생부에 대응된 시료만을 선택하여 회전시킨다. 회전되는 시료에 이온 발생부로부터 생성된 제1 이온을 조사하고, 제1 이온에 의하여 해당 시료로부터 방출된 제2 이온을 수집하여 분석한다. 이후, 제1 이온이 조사된 시료를 제외한 나머지 시료에 대하여 상기 이동, 회전, 조사 및 분석의 공정을 반복적으로 수행한다.
전술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이온 분석 장치는 소정의 압력이 조성되는 챔버, 챔버 내부에 설치되어 복수개의 시료들을 지지하기 위한 지지부, 복수개의 시료들 중에서 한 시료만을 선택하여 회전시키기 위한 회전부, 회전되는 시료에 제1 이온을 조사하기 위한 이온 발생부, 제1 이온에 의하여 해당 시료로부터 방출된 제2 이온을 수집하기 위한 검출부, 및 검출부를 통하여 수집된 제2 이온을 분석하기 위한 분석부를 포함한다. 이 경우, 지지부에는 복수개의 시료들 중에서 한 시료가 이온 발생부에 대응되도록 지지부를 회전시키거나 수평방향으로 이동시키는 이송부가 설치된다. 또한, 회전부는 상방으로 이동되어 이온 발생부에 대응된 시료를 밑에서 받쳐 상승시킨 후 회전시킨다.
본 발명에 따르면, 복수개의 시료들 중에서 이온 발생부에 대응된 시료만을 선택하여 회전시킴으로써 시료의 표면 및 내부의 조성물을 정확히 분석할 수 있으며, 챔버 내부 공간을 증대시키지 않아도 복수개의 시료들을 한 챔버 내부에 배치한 후, 각각의 시료를 독립적으로 회전시키면서 이온 분석할 수 있다. 따라서 반도체 장치의 불량을 정확히 판별해 낼 수 있으며 후속 공정의 불량률을 줄일 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 이온 분석 방법 및 이온 분석 장치에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예들에 의하여 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 분석 장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 도3 에 도시한 지지부를 설명하기 위한 확대 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 이온 분석 장치는 내부의 압력이 진공으로 조성되는 챔버(110); 챔버(110) 내부에 배치되어 복수개의 시료(101)들을 지지하기 위한 지지부(120); 지지부(120) 하부에 설치되며, 시료(101)들 중에서 한 개의 시료(101)만을 선택하여 회전시키기 위한 회전부(130); 회전되는 시료(101)에 제1 이온을 조사하기 위한 이온 발생부(140); 제1 이온에 의하여 방출된 제2 이온을 수집하기 위한 검출부(150); 및 검출부(150)를 통하여 수집된 제2 이온을 분석하기 위한 분석부(160)를 포함한다.
챔버(110)는 내부에 소정의 공간을 갖으며 외부로부터 밀폐된다. 챔버(110)의 일측에는 도어(111)가 설치된다. 시료(101)들은 도어(111)를 통하여 챔버(110) 내부로 유입된다. 챔버(110)에는 진공 펌프(도시되지 않음)가 연결되어, 챔버(110) 내부의 압력이 진공으로 조성된다. 챔버(110) 내부의 압력은 약 1.3 × 10-7 Torr 이하의 고진공 상태 또는 약 1.3 × 10 -11 Torr 이하의 초고진공 상태 상태로 유지되는 것이 바람직하다.
챔버(110) 내부에는 수평으로 배치된 지지부(120)가 설치된다. 지지부(120)는 복수개의 시료(101)들을 지지한다. 지지부(120)는 복수개의 홀(123)들이 형성된 플레이트(121)를 포함한다.
플레이트(121)는 다양한 모양으로 형성될 수 있다. 예를 들어 원형, 사각형 또는 다각형으로 형성될 수 있다. 플레이트(121)의 형상에 따라 플레이트(121)에 형성되는 홀(123)들의 위치도 달라진다. 플레이트(121)가 사각형 박판으로 형성될 경우, 홀(123)들은 플레이트(121) 상의 평행한 다수의 직선을 따라 형성된다. 플레이트(121)가 원형 박판으로 형성될 경우, 홀(123) 들은 플레이트(121)의 원주를 따라 형성된다. 본 실시예에서는 원형 플레이트(121)에 대하여 설명하지만, 플레이트(121)의 형상이 본 실시예에 의하여 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 플레이트(121)통상의 지식을 가진 당업자가 용이하게 선택 또는 변경할 수 있다. 본 발명에 따른 이온 분석 장치에는 다수의 홀(123)이 형성된 플레이트(121)가 모두 적용 가능하다.
시료(101)들은 각 홀(123)의 상부에 배치된다. 또한, 각 시료(101)의 중심축은 각 홀(123)의 중심축에 일치된다. 바람직하게는, 각 시료(101)들은 각 홀(123)들의 상부에 배치된 홀더(125) 상에 배치된다.
홀더(125)에 대하여 보다 자세하게 설명하면, 홀더(125)는 시료(101)의 용이한 회전을 위하여 이용된다. 홀더(125)는 홀(123)의 직경보다 크게 제조된다. 홀더(125)는 홀(123)의 상부를 폐쇄하도록 플레이트(121) 상면에 배치된다. 홀더(125)는 플레이트(121)로부터 선택적으로 고정 또는 분리될 수 있다. 일예로, 홀더(125)의 하면이 접하는 플레이트(121)의 상에는 홀더(125)를 고정하기 위한 진공 홀, 전자석, 고정 장치 등이 설치될 수 있다. 따라서 홀더(125)는 플레이트(121)로부터 선택적으로 고정 또는 분리 가능하다. 홀더(125)의 상에는 시료(101)가 배치된다. 시료(101)는 홀더(125)의 상면에 형성된 고정 돌기(126)에 의하여 고정된다. 하지만, 홀더(125)가 본 발명에 있어서 필수 불가결한 사항은 아니다. 시료(101)가 접촉되는 플레이트(121) 상에 바로 진공 홀, 전자석, 고정 장치 등이 설치되어, 홀더(125)를 제거할 수 있다.
지지부(120)에는 이송부(170)가 연결된다. 이송부(170)는 지지부(120)를 수평 방향으로 왕복 운동시키거나, 수직축(Z)을 기준으로 회전 시킨다. 이송부(170)는 지지부(120)의 종류에 따라 선택되어질 수 있다. 일예로, 지지부(120)가 챔버(110) 내부에서 수평방향으로 이동되어야 할 경우, 이송부(170)는 리니어 모터와 같은 수평 이송 장치를 포함하는 것이 바람직하다. 하지만 본 실시예에서와 같이 지지부(120)가 수직축(Z)을 기준으로 회전되어야 할 경우, 이송부(170)는 회전 모터와 같은 회전 이송 장치를 포함하는 것이 바람직하다.
이송부(170)는 플레이트(121)의 하부 중심에 연결된다. 이 경우, 플레이트(121)는 원형으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 플레이트(121)에는 원주방향으로는 복수개의 홀(123)들이 형성된다. 플레이트(121)는 이송부(170)에 의하여 수평방향으로 회전된다. 이송부(170)는 플레이트(121)를 시계방향 또는 반시계방향 어느 방향으로도 회전시킬 수 있다.
이송부(170)에 인접한 플레이트(121)의 하부에는 회전부(130)가 설치된다. 회전부(130)는 이송부(170)로부터 플레이트(121)의 중심과 홀(123)의 간격만큼 이격된 위치에 설치된다. 따라서 회전부(130)의 상부에는 플레이트(121)의 홀(123)이 위치된다.
회전부(130)는 복수개의 시료(101)들 중에서 일 시료(101)만을 선택하여 회전시킨다. 회전부(130)는 한 시료(101)만을 지지하는 암(arm)(131), 암(131)을 상하 방향으로 이동시키기 위한 제1 구동부(135), 및 암(131)을 회전시키기 위한 제2 구동부(135)를 포함한다.
암(131)은 수직 방향으로 이동 가능하게 제조된다. 일예로, 암(131)은 라디오 안테나와 같은 신장 및 수축됨으로서 수직 방향으로 이동 가능하다.
제1 및 제2 구동부(135)는 암(131)을 상하 방향으로 이동시키거나 회전시키는 장치이다. 도 3에서는 제1 및 제2 구동부(135)를 분리하여 도시하지 않았지만, 제1 및 제2 구동부(135)는 각각의 기능으로 구분될 수 있다. 제1 구동부(135)는 암(131)을 상하 방향으로 이동시키기 위한 장치이고, 제2 구동부(135)는 암(131)을 수직축(Z)을 기준으로 회전시키기 위한 장치이다.
제1 및 제2 구동부(135)는 기어, 벨트, 풀리, 체인, 모터, 벨로우즈, 엘리베이터 또는 공유압 장치 등을 포함할 수 있다. 암(131)을 상하 방향 또는 회전 방향으로 운동시키기 위한 제1 및 제2 구동부(135)에 대한 기술은 많은 공개 공보에 나와 있으며, 당업자가 용이하게 선택하여 적용 가능하다.
암(131)은 제1 구동부(135)에 의하여 플레이트(121)의 일 홀을 관통하게 상방으로 신장, 연장 또는 이동될 수 있다. 암(131)이 라디오 안테나와 같은 구조로 제조될 경우, 암은 상방으로 신장된다. 암(131)이 다수의 관절을 포함하도록 제조될 경우, 암은 상방으로 연장된다. 관절이 없는 일체형 암(131)의 경우, 상방으로 이동된다. 이하 설명에서는, 암(231)의 신장, 연장 또는 이동을 이동로 명기한다.
상방으로 이동된 암(131)은 플레이트(121)의 홀(123)을 관통하여 시료(101)의 하면에 접한다. 암(131)의 상부에 위치한 시료(101)는 암(131)의 이동에 의하여 플레이트(121)로부터 상승된다. 또한, 암(131)은 제2 구동부(135)에 의하여 수직방향으로 회전되고, 상승된 시료(101)도 암을 따라 회전된다. 즉, 복수개의 시료(101)들 중에서 한 시료(101)만이 회전부(130)에 의하여 선택되어 회전된다.
지지부(120)의 상부에는 제1 이온을 발생시키는 이온 발생부(140)가 설치된다. 이온 발생부(140)는 회전부(130)에 의하여 회전되는 시료(101)에 제1 이온을 조사한다. 이온 발생부(140)는 제1 이온이 회전되는 시료에 약 45 내지 90도의 입사각 갖으며 조사되도록 기울어지게 설치되는 것이 바람직하다.
제1 이온은 O2, O, Cs, Ga 및 Ar을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하 나를 포함하는 가스로부터 생성된다. 다르게 표현하면, 제1 이온은 O2+, O+, Cs+ , Ga+ 또는 Ar+ 와 같은 이온 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 이온은 약 0.5 내지 20 KeV의 에너지를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 이온 발생부(140)로부터 생성된 제1 이온은 많은 렌즈들을 경유한 후, 시료(101)에 조사될 수 있다.
제1 이온은 시료(101) 표면의 물질을 파괴시켜 원소나 분자 단위의 입자로 분해한다. 즉, 제1 이온에 의하여 시료가 스퍼터링(sputtering)된다. 스퍼터링으로 생성된 원소나 분자 단위의 입자들 중에서 이온화된 입자가 제2 이온이다.
현재 반도체 장치의 고집적, 고밀도 추세에 따라 반도체 장체 내의 정션(junction) 이나 박막들이 수 내지 수십 Å 이하로 얇아지게 되었다. 점점 얇아지는 박막들 특히, 다층 박막들에 대한 정확한 깊이 분석을 위해서는 녹온 이팩트 (knock-on effect)가 적은 에너지 등급의 제1 이온이 필요하다. 일반적인 박막을 분석을 위한 제1 이온은 약 10 내지 12.5 KeV의 에너지를 갖는 것이 바람직하며, 얇은 박판 및 박판의 계면을 분석하기 위한 제1 이온은 약 500 eV 내지 5 KeV 범위의 에너지를 갖는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 제1 이온의 에너지 세기는 분석 대상에 따라서 선택적으로 변경될 수 있다. 또한, 이는 당업자가 용이하게 선택할 수 있는 사항이다.
제1 이온에 의하여 시료(101)로 방출된 제2 이온은 검출부(150)를 통하여 분석부(160)에 제공된다.
검출부(150)는 시료에 대향되는 위치에 설치되며, 분석부(160)는 검출부(150)에 연결된다. 검출부(150)는 제1 이온에 의하여 시료(101)로부터 방출된 입자들을 수집하기 용이한 위치에 설치된다. 챔버(110) 내부에서 검출부(150)가 설치되는 위치는 당업자가 용이하게 선택 및 조절 가능하다. 도 3에서는 시료(101)로부터 수직하게 배치된 검출부(150)만을 도시하였으나, 검출부(150)가 도 3에 의하여 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 검출부(150)는 수집하고자하는 입자의 종류에 따라 다양한 위치에 설치될 수 있다.
검출부(150)로는 전자증배관(electron multiplier), 패러데이 컵(faraday cup) 또는 이온 측정용 상증폭기(ion sensitive image amplifier)와 같은 검출 장치가 이용되는 것이 바람직하다.
분석부(160)는 검출부(150)로부터 수집된 제2 이온을 제공받는다. 이 경우, 분석부(160)는 제2 이온을 전기장으로 가속시켜 에너지 분석과 질량 분석을 한다. 즉, 분석부(160)는 에너지 분석 장치와 질량 분석 장치를 포함할 수 있다.
분석부(160)는 검출부(150)에 수집된 제2 이온으로부터 시료의 표면 및 내부의 조성물을 분석한다. 검출부(150) 및 분석부(160)에 대한 기술은 많은 공개 공보에 나타나 있으며, 당업자가 용이하게 선택하여 이용 가능하다.
복수개의 시료(101)들 중에서 한 시료(101)에 대한 분석이 완료되면, 회전부(130)의 암(131)은 하방으로 수축 또는 이동되고, 해당 시료(101)는 지지부(120)에 안착된다. 이후, 지지부(120)는 이송부(170)에 의하여 회전되고, 다른 시료(101)가 이온 발생부(140)에 대응하게 이동된다. 다른 시료(101)가 이온 발 생부(140)에 대응되게 이동되면, 회전부(130)의 암(131)은 상방으로 이동된다. 상방으로 이동된 암은 다른 시료(101)를 지지부(120)로부터 상승시키고 회전시킨다. 상술한 바와 동일한 방법으로 다른 시료(101)는 회전되고, 회전되는 다른 시료(101)에 제1 이온이 조사된다. 이후, 다른 시료(101)로부터 방출된 제2 이온을 수집하여 분석된다. 즉, 복수개의 시료(101)들이 순차적으로 선택되어 회전 및 분석된다.
시료(101)를 회전시키는 이유에 대해서는 발명이 속하는 기술 분야 및 그 분야의 종래 기술에서 상술하였기 때문에 생략한다.
본 실시예에 따르면, 복수개의 시료(101)들을 순차적으로 하나씩 선택하여 회전시키면서 제1 이온을 조사한다. 따라서 모든 시료(101)들을 각각 회전시키면서 이온 분석할 수 있다. 종래의 WF 시리즈의 SIMS에서는 한 챔버 내부에 50 여개의 시료가 한번에 배치된다. 상기 50 여개의 시료는 한 플레이트에 배치되기 때문에 한 개의 시료를 회전시키기 위해서는 전체 플레이트를 회전시켜야 했다. 이에 따라, 이온 분석 장치의 대형화가 불가피하며, 그 실현 가능성도 매우 희박하였다. 하지만 본 실시예에 따른 이온 분석 장치는 복수개의 시료(101)들이 지지되는 플레이트(121)에 다수의 홀(123)을 형성하고, 플레이트(121) 하부에 설치되어 홀(123)을 관통하게 이동되는 회전부(130)를 설치하여 각각의 시료(101)를 회전시킬 수 있다. 따라서 종래의 챔버(110)를 바로 이용할 수 있으며, 이온 분석 효율도 크게 증대시킬 수 있다.
실시예 2
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 분석 장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 6은 도5 에 도시한 지지부를 설명하기 위한 확대 평면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 이온 분서 장치는 내부의 압력이 진공으로 조성되는 챔버(210); 챔버(210) 내부에 배치되어 복수개의 시료(201)들을 지지하기 위한 지지부(220); 지지부(220) 하부에 설치되며, 시료(201)들 중에서 한 개의 시료(201)를 선택하여 회전시키기 위한 회전부(230); 회전되는 시료(201)에 제1 이온을 조사하기 위한 이온 발생부(240); 제1 이온에 의하여 방출된 제2 이온을 수집하기 위한 검출부(250); 및 검출부(250)를 통하여 수집된 제2 이온을 분석하기 위한 분석부(260)를 포함한다.
챔버(210), 회전부(230), 검출부(250) 및 분석부(260)는 상기 실시예 1과 유사하여 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 이온 분석 장치는 지지부(220) 및 지지부(220)를 이동시키기 위한 이송부(270)에 큰 특징이 있다.
지지부(220)가 복수개의 홀(223)들이 형성된 사각형 박판 플레이트(221)를 포함할 경우, 플레이트(221)는 챔버(210) 내부에서 수평 방향으로 이동되어야 한다. 따라서 이송부(270)는 플레이트(221)를 수평 방향으로 왕복 이동시킬 수 있는 장치를 포함한다.
지지부(220)를 수평 방향으로 왕복 이동시킬 수 있는 이송부(270)는 다양하게 제조될 수 있다. 예를 들어, 이송부(270)가 랙과 피니언과 같은 기어 이송 장 치, 왕복 실린더와 같은 공유압 이송 장치, 가드 레일(guard rail) 리니어(linear) 모터와 같은 모터 이송 장치 등을 포함하도록 제조될 수 있다.
본 실시예에서는 레일과 리니어 모터를 포함하는 이송부(270)에 대하여 설명한다. 하지만 상기와 같은 많은 이송 장치 등을 이용하여 이송부(270)를 다양하게 제조할 수 있으며, 이는 당업자가 용이하게 선택할 수 있는 사항이다.
이송부(270)는 챔버(210) 내부에 수평 방향으로 서로 직교하게 배치된 X 레일(271) 및 Y 레일(272), 그리고 X 레일(271)과 Y 레일(272) 상에 설치된 리니어 모터(273)들을 포함한다.
X 레일(271)은 챔버(210) 하면에 고정된다. X 레일(271) 상에는 Y 레일(272)이 리니어 모터(273)에 의하여 설치된다. 이 경우, Y 레일(272)은 X 레일(271)에 수직하게 배치되며, Y 레일(272)은 X 레일(271)을 따라 이동된다.
Y 레일(272) 상에는 플레이트(221)가 다른 리니어 모터(273)에 의하여 설치된다. 이 경우, 플레이트(221)는 Y 레일(272)에 수직하게 배치되며, 플레이트(221)는 Y 레일(272)을 따라 이동된다.
플레이트(221)에는 복수개의 홀(223)들이 형성되고, 각 홀(223)에 대응하게 시료(201)들이 배치된다. 복수개의 홀(223)들은 플레이트(221) 상에 메트릭스(matrix) 형으로 형성된다.
본 실시예에서도 상기 실시예 1에서 설명한 홀더(225)가 이용될 수 있다.
X 레일(271)의 중심부에 인접한 챔버(210)의 하면에는 회전부(230)가 설치된다. 회전부(230)는 상기 실시예 1에 설명한 바와 유사하다.
회전부(230)는 일 시료(201)를 지지하는 암(231), 암(231)을 상하 방향으로 이동시키기 위한 제1 구동부(235), 그리고 암(231)을 수직축을 기준으로 상하 방향으로 이동시키기 위한 제2 구동부(235)를 포함한다.
암(231)은 제1 구동부(235)에 의하여 플레이트(221)의 일 홀을 관통하게 상방으로 신장, 연장 또는 이동될 수 있다. 암(231)이 라디오 안테나와 같은 구조로 제조될 경우, 암은 상방으로 신장된다. 암(231)이 다수의 관절을 포함하도록 제조될 경우, 암은 상방으로 연장된다. 관절이 없는 일체형 암(231)의 경우, 상방으로 이동된다. 이하 설명에서는, 암(231)의 신장, 연장 또는 이동을 이동로 명기한다.
상방으로 이동된 암(231)은 복수개의 시료(201)들 중에서 일 시료(201)만은 상승시킨다. 이후, 암(231)은 제2 구동부(235)에 의하여 수직축을 기준으로 회전되며, 암(231)에 의하여 지지된 시료(201)도 암(231)을 따라서 회전된다.
제1 및 제2 구동부(235)는 암(231)을 상하 방향으로 이동시키거나 회전시키는 장치이다. 도 5에서는 제1 및 제2 구동부(235)를 분리하여 도시하지 않았지만, 제1 및 제2 구동부(235)는 각각의 기능으로 구분될 수 있다. 제1 구동부(235)는 암(231)을 상하 방향으로 이동시키기 위한 장치이고, 제1 구동부(235)는 암(231)을 수직축을 기준으로 회전시키기 위한 장치이다.
제1 및 제2 구동부(235)는 상기 실시예 1에서 설명한 바와 유사하게, 기어, 벨트, 풀리, 체인, 모터, 벨로우즈, 엘리베이터 또는 공유압 장치 등을 포함할 수 있다.
지지부(220)의 상부에는 제1 이온을 발생시키는 이온 발생부(240)가 설치된 다. 이온 발생부(240)는 회전부(230)에 의하여 회전되는 시료(201)에 제1 이온을 조사한다. 이온 발생부(240)는 제1 이온이 회전되는 시료에 약 45 내지 90도의 입사각 갖으며 조사되도록 기울어지게 설치되는 것이 바람직하다.
복수개의 시료(201)들 중에서 한 시료(201)에 대한 분석이 완료되면, 회전부(230)의 암(231)은 하방으로 수축되고, 해당 시료(201)는 지지부(220)에 안착된다. 이후, 지지부(220)는 X 레일(271) 또는 Y 레일(272)을 따라 수평 방향으로 이동된다. 지지부(220)의 이동에 의하여 이미 분석된 시료(201)를 제외한 다른 시료(201)들 중에서 한 시료(201)가 이온 발생부(240)에 대응된다.
다른 시료(201)가 이온 발생부(240)에 대응되게 이동되면, 회전부(230)의 암(231)은 상방으로 이동하여 다른 시료(201)를 지지부(220)로부터 상승시킨다. 다른 시료(201)는 상술한 바와 동일한 방법으로 회전되고, 회전되는 다른 시료(201)에 제1 이온이 조사된다. 이후, 다른 시료(201)로부터 방출된 제2 이온은 수집되어 분석된다.
상기 설명을 요약하면, 플레이트(221)가 수평 방향으로 이동됨으로써 복수개의 시료(201)들이 순차적으로 이온 발생부(240)에 대응된다. 이 경우, 이온 발생부(240)에 대응된 시료 하부에는 회전부(230)의 암(231)이 이미 설치되어 있다. 암(231)은 상승하여 대응된 시료(201)만을 플레이트(221)로부터 분리하여 회전시킨다. 일 시료(201)에 대한 분석이 완료되면, 플레이트(221)는 수평 방향으로 이동하여 분석이 완료된 시료(201)를 제외한 나머지 시료들 중에서 한 시료(201)를 이온 발생부(240)에 대응시킨다. 따라서 챔버(210) 내부의 조성을 변화시키지 않으 면서 각각의 시료(201)를 회전시키면서 분석할 수 있다.
챔버(210) 내부에 수평 이동이 가능한 지지부(220)를 배치하고, 지지부(220) 하부에 상하 또는 회전 운동하는 회전부(230)를 배치함으로써, 종래와 거의 동일한 크기의 이온 분석 장치를 제공할 수 있다. 또한, 복수개의 시료(201) 순차적으로 각각 회전시킴으로써 단시간 내에 많은 시료를 정확히 분석할 수 있다.
실시예 3
도 7은 본 발명의 또 일 실시예에 따른 이온 분석 방법을 설명하기 위하여 도시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 소정의 압력이 조성된 챔버 내부에 복수개의 시료들을 배치한다(S11). 이어서, 복수개의 시료들 중에서 한 시료가 이온 발생기에 대응되도록 전체 시료들을 이동한다(S13). 복수개의 시료들 중에서 이온 발생부에 대응된 시료만을 선택하여 회전시키고(S15), 회전되는 시료 상에 제1 이온을 조사한다(S17). 다음으로, 제1 이온에 의하여 회전되는 시료로부터 방출된 제2 이온을 수집하여 분석하고(S19), 분석된 시료를 제외한 나머지 시료에 대하여 S13 내지 S19 단계를 반복적으로 수행하며 모든 시료들에 대한 이온 분석 공정을 수행한다(S21).
복수개의 시료들은 챔버 내부에 동일 수평면 상에 배치된다(S11). 바람직하게는, 복수개의 시료들은 챔버 내부에 수평으로 설치된 플레이트 상에 배치된다. 플레이트에는 다수의 홀들이 형성된다. 복수개의 시료들은 각 홀에 대응되게 배치 된다. 바람직하게는, 복수개의 시료들은 각 시료의 중심축이 각 홀의 중심축에 일치되게 플레이트에 배치된다.
복수개의 시료들은 플레이트에 형성된 홀들의 위치에 대응하게 플레이트 상에 배치된다. 플레이트의 원주를 따라 홀들이 형성된 경우, 시료들도 원주 방향으로 배치된다. 플레이트 상의 복수개의 홀들이 메트릭스 형으로 형성된 경우, 시료들도 홀들에 대응하게 메트릭스 형으로 배치된다.
복수개의 시료들을 지지하는 플레이트는 챔버 내부에서 수평 방향으로 왕복 운동되거나, 수직축을 따라 이동된다. 플레이트의 이동에 의하여 복수개의 시료들 중에서 한 시료가 이온 발생부에 대응하게 위치된다(S13). 이 경우, 플레이트를 이동시키기 위하여 다양한 이송 장치들이 이용될 수 있다. 일예로, 플레이트 하부 중심에 회전 모터를 연결하여, 다수의 시료들을 수직축을 중심으로 이동시킬 수 있다. 다른 일예로, 챔버 내부에 수평 방향으로 서로 직교하게 X 및 Y 레일을 배치하고, X 및 Y 레일을 따라 움직이는 직선 모터를 설치하여 플레이트를 이동시킬 수 있다. 플레이트는 상술한 실시예 1 및 실시예 2에 상술한 이동부를 이용하여 이동되는 것이 바람직하다.
플레이트의 하부에는 회전부가 설치된다. 회전부는 이온 발생부에 대응된 시료를 밑에서 받쳐 상승시킨 후 회전시킨다. 회전부는 플레이트 하부에서 상방으로 신장되어 이온 발생부에 대응된 시료의 하면에 접한다. 이 경우, 회전부는 플레이트의 홀을 관통하여 대응된 시료에 접한다. 회전부는 라디오 안테나와 같은 구조를 가져 상방으로 신장되는 것이 바람직하다.
복수개의 시료들로부터 이온 발생부에 대응된 시료만을 선택하여 분리한 후에는, 대응된 시료를 수직축을 기준으로 회전시킨다(S15). 부연 설명하면, 대응된 시료는 복수개의 시료들이 배치된 동일 평면으로부터 소정 높이로 상승되어 독립적으로 회전된다. 이 경우, 대응된 시료의 중심축과 회전축은 일치한다. 또한, 회전축은 소정 각도로 기울어 질 수도 있다. 하지만, 회전축이 수직축과 평행한 것이 바람직하다.
대응된 시료가 회전되면, 이온 발생부로부터 제1 이온을 생성하여 대응된 시료에 조사한다(S17). 이 경우, 제1 이온은 대응된 시료의 상면으로부터 약 45 내지 90 도의 입사각을 갖도록 조사되는 것이 바람직하다.
제1 이온은 O2, O, Cs, Ga 그리고 Ar로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 가스로부터 생성될 수 있다. 보다 자세하게는 제1 이온이 O2+, O+, Cs+ , Ga+ 또는 Ar+ 중에서 하나인 것이 바람직하다.
제1 이온의 세기는 분석하고자하는 막질의 특성에 따라 결정된다. 일반적으로 제1 이온은 약 0.5 내지 20 KeV의 에너지를 갖는 것이 바람직하다. 하지만 경우에 따라서, 제2 이온은 0.5 내지 20 KeV 범위를 벗어난 세기의 에너지를 가질 수 있다.
제1 이온이 이온 분석부에 대응된 시료에 조사되면, 해당 시료의 표면은 파괴되어 분자, 전자, 중성 입자들이 방출된다. 방출된 입자들 중에서 이온화된 입자가 제2 이온이다. 제2 이온을 수집하여 분석하면(S19), 해당 시료의 표면 및 내부 의 조성물을 알 수 있다. 제2 이온은 광증배관, 페러데이 컵 수집기 또는 이온 측정용 상증폭기 중 하나를 이용하여 수집되는 것이 바람직하다. 또한, 제2 이온은 에너지 별로 분류되어 선택적으로 가속됨으로써 수집될 수 있다.
제2 이온을 수집한 후에는 분석하여, 해당 시료의 표면 및 내부 조성물 판별한다. 이 경우, 제2 이온을 마그네틱 질량 분석기, 사중 극자 질량 분석기 또는 TOF 질량 분석기 중에서 하나에 통과시켜 분석하는 것이 바람직하다.
제2 이온을 수집하여 분석하면, 해당 시료의 표면 및 내부의 조성물을 알 수 있다. 표면 및 내부의 조성물을 알 수 있으면, 불순물의 침투여부도 알 수 있다. 따라서 각 단위 공정의 이상 유무도 판별할 수 있다.
이온 발생부에 대응된 시료에 대한 분석이 완료되면, 해당 시료를 제외한 나머지 시료 중 한 시료가 이온 발생부에 대응되게 시료들을 이동시키면서 상술한 바와 동일한 분석 공정을 반복 수행한다. 보다 자세하게 설명하면, 분석이 완료된 시료를 제외한 나머지 시료들에 대하여 이온 발생부에 대응시키는 단계(S13), 대응된 시료만을 회전시키는 단계(S15), 제1 이온을 조사하는 단계(S17), 제2 이온을 수집하여 분석하는 단계(S19)를 반복 수행한다.
상술한 바를 요약하면, 챔버 내부에 복수개의 시료들을 배치하고(S11), 복수개의 시료들 중에서 한 개씩 선택하여 회전시킨다(S15). 이 경우, 복수개의 시료는 챔버 내부에서 수평 방향으로 왕복 이동되거나, 수직축을 기준으로 회전된다(S13). 또한, 복수개의 시료들 중에서 한 시료를 선택하기 위해서는 상방으로 신장되어 시료의 하면에 접하는 회전부를 이용한다. 회전부는 일 시료를 다른 시료들로부터 분 리하고, 회전부가 수직축을 기준으로 회전됨으로써, 시료를 수평 방향으로 회전시킬 수 있다.
본 실시예에서 복수개의 시료들이 플레이트에 지지되고 수평 방향으로 이동되는 것에 대해서만 설명하였다. 하지만, 복수개의 시료들이 반드시 플레이트에 지지되거나 이동될 필요는 없다. 일예로, 챔버 중앙부에 수직축을 기준으로 회전하는 로테이터를 설치하고, 다수의 시료를 로테이터에 인접하게 배치한 다음, 로봇 암을 이용하여 로테이터 상에 배치할 수 있다.
본 실시예에서 가장 핵심적이 것은, 다수의 시료를 한 챔버 내부에 배치하고, 챔버 내부 압력과 같은 공정 조건을 일정하게 유지하면서, 각각의 시료를 회전시키는 것이다. 복수개의 시료들을 동일한 조건 하에서 이온 분석함에 따라 시료들의 연관관계를 용이하게 유추할 수 있다. 예를 들어, 대구경 반도체 기판 상의 여러 지점으로부터 각각의 시료들을 추출하고, 추출된 복수개의 시료들을 동일 조건 하에서 이온 분석하면 여러 지점의 연관관계를 용이하게 유추할 수 있다.
또한, 이온 분석 공정을 위하여 챔버 내부에 압력, 온도, 전압 등 많은 공정 조건을 세팅하는 시간을 상당 부분 단축할 수 있어, 시간적, 경제적으로 많은 이점을 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수개의 피검체들 중에서 순차적으로 각각의 피검체를 선택하여 회전시킴으로써 복수개의 피검체들을 신속 및 정확하게 분석할 수 있다.
또한, 챔버 내부에서 복수개의 피검체들을 수평 방향으로 이동시키거나, 수 직축을 기준으로 회전시킴으로써 챔버 내부의 공간을 효율적으로 이용하면서도 피검체들을 개별적으로 회전시킬 수 있다. 따라서 분석 장비의 대형화를 방지할 수 있으며, 분석 효율을 증대시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수개의 시료들 중에서 이온 발생부에 대응된 시료만을 선택하여 회전시킴으로써 시료의 표면 및 내부의 조성물을 정확히 분석할 수 있으며, 챔버 내부 공간을 증대시키지 않아도 복수개의 피검체를 한 챔버 내부에 배치한 후, 각각 회전시키면서 이온 분석할 수 있다. 따라서 반도체 장치의 불량을 정확히 판별해 낼 수 있으며 후속 공정의 불량률을 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (22)

  1. a. 챔버 내부에 복수개의 피검체들을 배치하는 단계;
    b. 상기 피검체들 중에서 한 피검체가 이온 발생부에 대응되도록 상기 피검체들을 동시에 이동하는 단계;
    c. 상기 대응하는 피검체를 소정의 높이로 상승시키는 단계;
    d. 상기 상승된 피검체를 회전시키는 단계;
    e. 상기 회전되는 피검체에 상기 이온 발생부로부터 생성된 제1 이온을 조사하는 단계;
    f. 상기 제1 이온에 의하여 상기 회전되는 피검체로부터 방출된 제2 이온을 수집 및 분석하는 단계; 및
    g. 상기 대응된 피검체를 제외한 나머지 피검체들에 대하여 상기 b 내지 f 단계를 반복적으로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 분석 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 대응하는 피검체의 중심축과 회전축은 일치하는 것을 특징으로 하는 이온 분석 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 회전축은 수직축인 것을 특징으로 하는 이온 분석 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 피검체들은 동일 수평면상에서 직선 왕복 이동되는 것을 특징으로 하는 이온 분석 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 피검체들은 동일 수평면상에서 회전 이동되는 것을 특징으로 하는 이온 분석 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 이온은 O2, O, Cs, Ga 및 Ar로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 가스로부터 생성된 것을 특징으로 하는 이온 분석 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 이온은 상기 대응된 피검체 상에 45도 내지 90도의 입사각으로 조사되는 것을 특징으로 하는 이온 분석 방법.
  9. 밀폐된 챔버;
    상기 챔버 내부에 설치되어 복수개의 피검체들을 지지하기 위한 지지부;
    상기 피검체들 중 한 개의 피검체를 선택하여 회전시키기 위해 상기 지지부 하부에 설치되고, 상기 선택된 피검체를 밑에서 받쳐 상승시키기 위한 제1 구동부와 상기 상승된 피검체를 수평방향으로 회전시키기 위한 제2 구동부를 포함하는 회전부;
    상기 회전되는 피검체에 제1 이온을 조사하기 위한 이온 발생부;
    상기 제1 이온에 의하여 상기 회전되는 피검체로부터 방출된 제2 이온을 수집하기 위한 검출부; 및
    상기 검출부를 통하여 수집된 제2 이온을 분석하기 위한 분석부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 분석 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 피검체들 중에서 한 피검체가 상기 이온 발생부에 대응되도록 상기 지지부를 수직축을 기준으로 회전시키거나 수평 방향으로 왕복 이동시키기 위한 이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 분석 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 이송부는 상기 지지부를 수평 방향으로 왕복 이동시키기 위하여 상기 지지부의 하면에 연결된 직선 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 분석 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 이송부는 상기 챔버 내부에 수평 방향으로 서로 직교하게 배치된 X 및 Y 레일(rail)을 더 포함하며, 상기 직선 모터는 상기 X 및 Y 레일 상에 설치되어 X 또는 Y 레일을 따라 이동되는 것을 특징으로 하는 이온 분석 장치.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 이송부는 상기 지지부를 수직축을 기준으로 회전시키기 위하여 상기 지지부의 하면 중심부에 연결된 회전 모터를 포함하는 것을 특징 으로 하는 이온 분석 장치.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 지지부는 복수개의 홀들이 형성된 플레이트를 포함하며, 상기 플레이트의 상면에는 상기 피검체들이 배치되되 각 피검체의 중심축은 각 홀의 중심축에 일치되는 것을 특징으로 하는 이온 분석 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 플레이트의 하부에는 상기 회전부가 설치되며, 상기 회전부는 상기 홀들 중에서 한 홀을 관통하여 상기 이온 발생부에 대응된 피검체를 지지하기 위한 암(arm), 상기 대응된 피검체를 상기 플레이트로부터 이격시키기 위하여 상기 암을 상하 방향으로 이동시키는 제1 구동부, 및 이격된 피검체를 수평방향으로 회전시키기 위하여 상기 암을 회전시키는 제2 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 분석 장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 플레이트는 사각형이고, 상기 홀들은 상기 플레이트 상에 매트릭스(matrix) 형으로 형성된 것을 특징으로 하는 이온 분석 장치.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 플레이트는 원형이고, 상기 홀들은 상기 플레이트의 원주를 따라 등간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 이온 분석 장치.
  18. 삭제
  19. 제 9 항에 있어서, 상기 이온 발생부는 상기 회전되는 피검체에 대하여 상기 제1 이온이 약 45도 내지 90도의 입사각을 갖도록 상기 챔버 내부에 설치된 것을 특징으로 하는 이온 분석 장치.
  20. 제 9 항에 있어서, 상기 제1 이온은 O2, O, Cs, Ga 및 Ar로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 가스로부터 생성된 것을 특징으로 하는 이온 분석 장치.
  21. 제 9 항에 있어서, 상기 검출부는 광증배관(electron multiplier), 페러데이 컵 수집기(faraday cup collector) 및 이온 측정용 상증폭기(ion sensitive image amplifier)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 분석 장치.
  22. 제 9 항에 있어서, 상기 분석부는 마그네틱(magnetic) 질량 분석기, 사중극자(quadrupole) 질량 분석기 및 TOF(time of flight) 질량 분석기로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 분석 장치.
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