Design of Gaussian Phase-shifting Algorithm for Surface Profile Measurement of a Silicon Wafer

J. C. Bae(배준철),J. Y. Yun(윤주영),H. Kim(김환),J. R. Jun(전주림),Y. J. Kim(김양진) Korean Society for Precision Engineering 2023 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2023 No.5

사중극 질량 분석기의 이온소스 오염이 이온전류에 미치는 영향

이규찬,박창준,김진태,오은순,홍기성,홍승수,임인태,윤주영,강상우,신용현,Lee, K.C.,Park, C.J.,Kim, J.T.,Oh, E.S.,Hong, K.S.,Hong, S.S.,Lim, I.T.,Yun, J.Y.,Kang, S.W.,Shin, Y.H. 한국진공학회 2009 Applied Science and Convergence Technology Vol.18 No.3

The long term stability of ion current of QMS has been one of key parameters for monitoring gas process in vacuum. The time dependence of ionic current was monitored while the pressure of nitrogen gas was kept at a fixed pressure by introducing the gas into vacuum chamber. The chamber was evacuated to ${\sim}3{\times}10^{-9}\;Torr$ to reduce background signals before the measurement. Two ion sources were tested; one had brownish or black color due to gas contamination and the other one was new, i.e. cleaner. At a nitrogen pressure of $1{\times}10^{-5}\;Torr$, the ionic currents measured by the contaminated ion source decreased faster with time. The decrease rate was respectively ${\sim}46%$ for cleaner one and ${\sim}84%$ for contaminated one after ${\sim}5.5%$ hours. In order to test the effect of filament material on the ion current decrease, we fabricated a tungsten(W) filament which consisted of two parts; one half was made of W and the other was coated with yttria. The similar decrease of ionic currents were shown for the two types of filaments, indicating that slight change of temperature of filament due to material difference i.e. baking effect could not improve the origin of ionic current decrease. Overall the decreasing rate of ionic current is more closely associated with contaminated ion source of QMS rather than its filament materials. 사중극 질량분석기(Quadrupole Mass Spectrometer, QMS) 이온전류의 안정성은 진공공정 가스를 모니터링 하는데 중요한 요소 중 하나이다. 진공챔버에 질소가스를 주입하여 압력을 일정하게 유지하면서 시간에 따른 이온전류의 변화를 모니터링 하였다. 진공챔버는 측정하기 전에 잡음신호를 줄이기 위해 ${\sim}3{\times}10^{-9}\;Torr$ 까지 배기하였고, 두개의 이온소스를 측정했다; 하나는 오염된 것으로 갈색 또는 검은색을 띄고 있고 다른 하나는 새 것이다. 질소 압력 $1{\times}10^{-5}\;Torr$에서, 오염된 이온소스의 이온 전류는 시간이 지남에 따라 더 빨리 감소했다. 대략 5.5 시간이 지난 후, 감소율은 새 것이 ${\sim}46%$이고 오염된 것은 ${\sim}84%$였다. 필라멘트 재질이 이온 전류감소에 미치는 영향을 관찰하기 위해서 텅스텐 선의 반을 산화이트륨($Y_2O_3$)으로 코팅하여 필라멘트를 제작하였다. 유사한 이온전류 감소현상이 재질이 다른 두 필라멘트에서 나타났는데 이것은 필라멘트 재질에 의한 온도의 변화 즉 baking 효과로는 이온전류 감소의 원인을 개선할 수 없다는 것을 의미한다. 전반적으로 이온전류의 감소율은 필라멘트 재질보다 이온소스의 오염과 더 밀접하게 관계되어 있다.

반도체 장비용 Al₂O₃ 코팅 진공부품의 내부식성 평가 연구

유승민,윤주영,강상우,신재수,성대진,신용현,You, S.M.,Yun, J.Y.,Kang, S.W.,Shin, J.S.,Seong, D.J.,Shin, Y.H. 한국진공학회 2008 Applied Science and Convergence Technology Vol.17 No.3

반도체 장비용 진공코팅부품의 공정영향에 의한 내부식 성능 평가방법을 연구개발 하였다. 평가기준을 마련하기 위해 반도체 공정에서 교체된 코팅부품의 특성을 분석 평가하였다. 코팅부품의 성능을 정량적으로 측정하기 위하여 부품의 코팅막으로 많이 사용되고 있는 $Al_2O_3$ 막의 건식부식실험을 실시하였고 표면모폴로지, 누설전류 및 내전압측정 등을 수행하였다. 실험결과 건식부식처리 후 샘플의 누설전류량이 증가하였고, 절연내력이 크게 줄어 전기적 특성이 하향된 결과를 보였으며, 표면 모폴로지의 경우 부식시간 증가에 따라 표면 손상정도가 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 부식공정에 의한 이들 특성 값 변화를 이용하여 코팅부품의 공정영향에 의한 성능평가 방법을 개발할 수 있었다. This study is concerned with the evaluation of the corrosion resistance of coated semiconductor equipment parts with various processes. To select the appropriate basis for evaluation, replacement parts were observed during the semiconductor manufacturing process. This study also ran a dry corrosion test using $Al_2O_3$, which is mostly used as a coating material. This test quantitatively measured the efficiency of coated parts. Surface morphology, leakage current and breakdown voltage were also evaluated. This study showed that a dry corrosion process led to the drop of electrical properties, for example, the leakage current increase and the dielectric strength decrease. The surface morphology test displayed that surface damage is largely dependent on the exposure time to corrosive environments. By using the values that changed during the corrosion process, it may be possible to contrive a method to evaluate the efficiency of coated parts with various processes.

Vibration-suppression Characteristics of Phase-shifting Algorithms Used in Interferometric Surface Measurement

H. Kim(김환),J. Jeon(전주림),J. Bae(배준철),J. Yun(윤주영),Y. Kim(김양진) Korean Society for Precision Engineering 2023 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2023 No.5

첨단공정용 드라이펌프 유량 측정 한계 향상기술 개발

신진현,고문규,정완섭,윤주영,임종연,강상우,Shin, J.H.,Ko, M.K.,Cheung, W.S.,Yun, J.Y.,Lim, J.Y.,Kang, S.W. 한국진공학회 2009 Applied Science and Convergence Technology Vol.18 No.6

차세대 반도체 및 디스플레이 산업용 드라이펌프의 배기속도를 평가하기 위해 최소부피 22 L 급의 정적형 유량계를 설계/제작 하였다. 정적형 유량계의 기본 평가항목인 base pressure와 leak rate 측정결과 각각 $6{\times}10^{-8}\;mbar$ 와 $1.5{\times}10^{-6}\;mbar-L/s$로 측정되었고 throughput limit의 경우 기존 875 L 급보다 1 order 낮은 $1{\times}10^{-3}\;mbar-L/s$ 영역까지 확대되었음이 확인되었다. 구축된 시스템을 이용해 배기용량이 적은 최신 공정 드라이 펌프까지도 배기속도 값을 정확히 측정할 수 있으며, 구축비용이 높은 정압형 유량계를 어느 정도 대체할 수 있을 것으로 기대하고 있다. The constant volume flow meter system (the chamber volume in the 22 L class) was developed to estimate the pumping speed of the dry pump used for the industry of the next generation semiconductor and display. In order to insure the validity of the system, The base pressure and the leak rate in the enclosed system were checked, which were the $6{\times}10^{-8}\;mbar$ and $1.5{\times}10^{-6}\;mbar-L/s$, respectively. Furthermore, it is also confirmed that the value of throughput limit in this system was as much as 1 order of magnitude lower than that in a previously developed system in the 875 L class. By using this developed system, the pumping speed of the new small dry pump was measured. It is believed that the new developed system can be alternating the expensive constant pressure flow meter system in the range of $1{\times}10^{-2}\;mbar-L/s{\sim}1{\times}10^{-3}\;mbar-L/s$.

반도체 장비용 Al₂O₃ 코팅 진공부품의 내부식성 평가 연구

유승민(S. M. You),윤주영(J. Y. Yun),강상우(S. W. Kang),신재수(J. S. Shin),성대진(D. J. Seong),신용현(Y. H. Shin) 한국진공학회(ASCT) 2008 Applied Science and Convergence Technology Vol.17 No.3

반도체 장비용 진공코팅부품의 공정영향에 의한 내부식 성능 평가방법을 연구개발 하였다. 평가기준을 마련하기 위해 반도체 공정에서 교체된 코팅부품의 특성을 분석ㆍ평가하였다. 코팅부품의 성능을 정량적으로 측정하기 위하여 부품의 코팅막으로 많이 사용되고 있는 Al₂O₃ 막의 건식부식실험을 실시하였고 표면모폴로지, 누설전류 및 내전압측정 등을 수행하였다. 실험결과 건식부식처리 후 샘플의 누설전류량이 증가하였고, 절연내력이 크게 줄어 전기적 특성이 하향된 결과를 보였으며, 표면 모폴로지의 경우 부식시간 증가에 따라 표면 손상정도가 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 부식공정에 의한 이들 특성 값 변화를 이용하여 코팅부품의 공정영향에 의한 성능평가 방법을 개발할 수 있었다. This study is concerned with the evaluation of the corrosion resistance of coated semiconductor equipment parts with various processes. To select the appropriate basis for evaluation, replacement parts were observed during the semiconductor manufacturing process. This study also ran a dry corrosion test using Al₂O₃, which is mostly used as a coating material. This test quantitatively measured the efficiency of coated parts. Surface morphology, leakage current and breakdown voltage were also evaluated. This study showed that a dry corrosion process led to the drop of electrical properties, for example, the leakage current increase and the dielectric strength decrease, The surface morphology test displayed that surface damage is largely dependent on the exposure time to corrosive environments. By using the values that changed during the corrosion process, it may be possible to contrive a method to evaluate the efficiency of coated parts with various processes.

Extending the Pressure Limit for Turbomolecular Pump up to 133 Pa by using Conductance-Reducer and Measuring the Pressure Differences in Vacuum Chamber

홍승수,와킬 칸,강상우,윤주영,신용현,Hong, S.S.,Khan, Wakil,Kang, S.W.,Yun, J.Y.,Shin, Y.H. The Korean Vacuum Society 2010 Applied Science and Convergence Technology Vol.19 No.1

진공게이지의 비교교정 방법으로 교정이 가능하고-비교교정은, 2차표준기라고 부르는 교정되어진 게이지와 교정할 다른 게이지의 지시값을 읽어 비교는 방법- 다른 진공관련 실험을 할 수 있는 기체 유량 시스템을 개발하였다. 교정시스템에의 진공용기는 터보분자펌프(TMP)에 의해서 배기하고, 후면에 스크롤펌프를 배치하여 배기시스템을 꾸몄다. 터보분자펌프의 최대허용가능 압력은 펌프의 주입구에서 0.1 Pa까지이며, 이보다 압력이 높아지면 배기속도가 감소하며 압력대 이하의 환경을 조절하기가 매우 어렵게 된다. 현재 133 Pa까지의 높은 압력을 발생시킬 수 있는 새롭게 개발된 기체유량조절시스템은 바이패스 라인에 맞도록 설계된 컨덕턴스-리듀서를 설치하여 터보분자펌프를 안전하게 운용할 수 있도록 하였다. 추가로 진공용기안에 전체압력 범위(0.1 Pa ~ 133 Pa)의 압력을 생성하며 기체 주입과 압력구배를 연구하였다. 압력의 최대 편차는 용기의 위쪽 방향에 위치한 가스 주입구에서 가까운 위치 C에서 1.6%로 나타났다. A dynamic flow system has been developed which can be used for vacuum gauge calibration by comparison method - a calibration method in which the reading of the gauge under calibration is compared to another calibrated vacuum gauge called the "secondary standard" - and other vacuum-related experiments. The chamber of the calibration system is pumped by a turbomolecular pump (TMP), backed by a scroll pump. As maximum acceptable pressure at the inlet of a TMP is 0.1 Pa, above which the TMP decelerates, the pumping speed decreases and it becomes more difficult to adjust pressure under such circumstances. In the present work, high pressures of up to 133 Pa have been generated in the chamber of the newly developed dynamic flow control system by installing a well-designed conductance-reducer in the by-pass line and, at the same time, operating the TMP in safe mode. In addition, the gas flow and pressure distribution within the chamber have been investigated for the entire pressure range (0.1 Pa ~ 133 Pa) while generating pressure dynamically. Maximum deviations in pressure (1.6 %) were observed at point C on the chamber, which is close to the gas inlet port on the top of the chamber.

Extending the Pressure Limit for Turbomolecular Pump up to 133 ㎩ by using Conductance-Reducer and Measuring the Pressure Differences in Vacuum Chamber

S. S. Hong(홍승수),Wakil Khan(와킬칸),S. W. Kang(강상우),J. Y. Yun(윤주영),Y. H. Shin(신용현) 한국진공학회(ASCT) 2010 Applied Science and Convergence Technology Vol.19 No.1

진공게이지의 비교교정 방법으로 교정이 가능하고-비교교정은, 2차표준기라고 부르는 교정되어진 게이지와 교정할 다른 게이지의 지시값을 읽어 비교는 방법- 다른 진공관련 실험을 할 수 있는 기체 유량 시스템을 개발하였다. 교정시스템에의 진공용기는 터보분자펌프(TMP)에 의해서 배기하고, 후면에 스크롤펌프를 배치하여 배기시스템을 꾸몄다. 터보분자펌프의 최대 허용가능 압력은 펌프의 주입구에서 0.1 ㎩까지이며, 이보다 압력이 높아지면 배기속도가 감소하며 압력대 이하의 환경을 조절하기가 매우 어렵게 된다. 현재 133 Pa까지의 높은 압력을 발생시킬 수 있는 새롭게 개발된 기체유량조절시스템은 바이패스 라인에 맞도록 설계된 컨덕턴스-리듀서를 설치하여 터보분자펌프를 안전하게 운용할 수 있도록 하였다. 추가로 진공용기안에 전체압력 범위(0.1 ㎩ ∼ 133 ㎩)의 압력을 생성하며 기체 주입과 압력구배를 연구하였다. 압력의 최대 편차는 용기의 위쪽 방향에 위치한 가스 주입구에서 가까운 위치 C에서 1.6%로 나타났다. A dynamic flow system has been developed which can be used for vacuum gauge calibration by comparison method - a calibration method in which the reading of the gauge under calibration is compared to another calibrated vacuum gauge called the “secondary standard” - and other vacuum-related experiments. The chamber of the calibration system is pumped by a turbomolecular pump (TMP), backed by a scroll pump. As maximum acceptable pressure at the inlet of a TMP is 0.1 ㎩, above which the TMP decelerates, the pumping speed decreases and it becomes more difficult to adjust pressure under such circumstances. In the present work, high pressures of up to 133 Pa have been generated in the chamber of the newly developed dynamic flow control system by installing a well-designed conductance-reducer in the by-pass line and, at the same time, operating the TMP in safe mode. In addition, the gas flow and pressure distribution within the chamber have been investigated for the entire pressure range (0.1 ㎩ ∼ 133 ㎩) while generating pressure dynamically. Maximum deviations in pressure (1.6 %) were observed at point C on the chamber, which is close to the gas inlet port on the top of the chamber.