일반기술

반도체 식각 공정 모의 실험 해석기 및 해석 방법

종래기술로서 세클러 및 리트너 등은 스트링 모델과 셀 제거 모델을 이용하여 토포그래피 시뮬레이터를 개발하였으나, 이온 거동 시뮬레이션과 표면 전진 시뮬레이션을 일괄적으로 처리하는 통합된 루틴을 포함하고 있지 않으며, 3차원 시뮬레이션에 있어서 입사 이온의 물리․화학적 메카니즘에 의한 다양한 시뮬레이션 결과는 보이지 못하고 있다. 스트링 모델은 3차원적 루프 제거 및 표면 메쉬 밀도의 유지가 어렵다는 단점을 가지고 있다. 셀 제거 알고리즘은 전체 영역을 셀로 나누어 계산을 수행하므로 막대한 메모리 사용과 계산시간이 요구되어진다. 한편, 정확한 시뮬레이션을 위해서는 플라즈마 챔버의 이온 거동 메카니즘과 기판의 식각 형상 변화 메카니즘을 동시에 구현하는 것이 바람직하며, 계산시간 및 컴퓨터 하드웨어 요구사항을 낮추기 위해서는 병렬 컴퓨팅 기법을 이용한 수치해석기의 개발이 바람직하다. 기판의 형상 변화를 시뮬레이션하기 위한 토포그래피 시뮬레이션은 두가지 메카니즘을 계산하는데, 먼저, 기판입자를 제거하기 위한 특정 이온이 플라즈마 챔버 내부의 공핍층을 통과하여 기판에 도달하는 형태에 따라 등방성 혹은 비등방성 식각 특성을 보이므로, 플라즈마 가스층에서 기판에 도달하는 입자의 거동을 몬테카를로 방식의 수치해석 기법으로 계산한다. 이 계산에서 입사되는 이온의 입사각과 입사 에너지를 계산하고 이를 표면 전진기에 초기 데이터로 입력하여, 기판이 입사된 입자에 의한 기판의 형상 변화를 3차원 표면 전진 시뮬레이터를 이용하여 관찰한다. 표면 전진 알고리즘은 셀 제거 방식의 알고리즘을 이용하여 수행하고 그 결과를 그래픽 처리기로 출력한다.반도체 식각 공정에서 반도체 웨이퍼 표면 topology의 형상 변화에 대해 컴퓨터를 이용하여 모의 실험하기 위한 수치 해석적 기법에 관한 것으로서, 특히 기판 입자를 제거하기 위한 특정 이온이 플라즈마 챔버 내부의 공핍층을 통과하여 기판에 도달하는 입자 거동 메카니즘 시뮬레이션, 병렬 컴퓨팅 몬테카를로 수치해석 알고리즘의 적용, 기판에 도달된 식각 입자에 의한 표면의 형상 변화 시뮬레이션, 병렬 표면 전진 알고리즘을 적용하는 수치 해석 기술이다.기존의 막대한 계산량에 따른 CPU 부담과 메모리 사용의 한계성으로 인한 시뮬레이션 효율성의 저하 문제를 방지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 플라즈마 영역의 이온 거동 메카니즘과 기판의 형상 변화 메카니즘을 동시에 연산할 수 있도록 함으로써 계산의 정확성을 향상시킬 수 있다.