KR101111963B1 - 축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법 - Google Patents

축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101111963B1
KR101111963B1 KR1020100121744A KR20100121744A KR101111963B1 KR 101111963 B1 KR101111963 B1 KR 101111963B1 KR 1020100121744 A KR1020100121744 A KR 1020100121744A KR 20100121744 A KR20100121744 A KR 20100121744A KR 101111963 B1 KR101111963 B1 KR 101111963B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
potential
electrode
plasma
phase difference
capacitively coupled
Prior art date
Application number
KR1020100121744A
Other languages
English (en)
Inventor
권득철
Original Assignee
한국기초과학지원연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기초과학지원연구원 filed Critical 한국기초과학지원연구원
Priority to KR1020100121744A priority Critical patent/KR101111963B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101111963B1 publication Critical patent/KR101111963B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917Plasma diagnostics
    • H01J37/32926Software, data control or modelling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/305Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching
    • H01J37/3053Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching for evaporating or etching

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

본 발명은 축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법에 관한 것으로, (a) 진공 챔버(Vaccum Chamber) 내에서 반도체 웨이퍼의 식각(Etching) 공정에서 제안된 회로 모델을 사용하여 입력모듈로 플라즈마 밀도, 전자 온도, 전극에 인가된 포텐셜의 진폭, 전극의 반경, 블로킹 커패시터의 용량, 장치의 높이, 인가된 전압, 주파수, 압력, 그리고 위상차 조건을 입력받는 단계; (b) 계산 모듈에 의해 모델링된 회로 방정식의 포텐셜 값들을 4차 룬지쿠타(Runge-Kutta) 방법을 이용하여 수치적으로 풀고, 계산된 포텐셜로부터 최적의 위상차를 찾아 플라즈마내의 전류 흐름을 분석하여 최적의 공정조건을 산출 단계; 및 (c) 출력모듈로 외부 입력 인자에 따라 수치적으로 푼 상기 회로 방정식으로부터 회로도의 각 회로 소자 값과 최적의 위상차를 출력하는 단계를 포함한다. 따라서, 상기 축전결합 플라즈마원은 바이어스 위상차를 조절하여 전극에 도달하는 이온의 에너지 분포를 조절하여 최적의 공정 조건으로 식각(Etching)이 이루어 질 수 있도록 한다.

Description

축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법{Potential analysis method for capacitively coupled plasma sources by phase controlled bias}
본 발명은 축전결합 플라즈마원의 위상 제어에 의한 포텐셜 분석 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼의 식각(Etching) 공정에서 장치 외부 변수를 입력받아, 제안된 회로 모델로부터 전극과 플라즈마 포텐셜을 수치적으로 풀어서, 안테나 전극과 웨이퍼 전극 사이의 최적의 바이어스 전원의 위상차를 산출할 수 있는 방법에 관한 것이다.
축전결합 플라즈마원은 고밀도의 플라즈마(Plasma)를 균일하게 발생시킬 수 있다는 장점과 미세패턴의 식각(Etching), 증착(Deposition), 스퍼터링(Sputtering), 주입(Implantation) 및 기타 표면개질(Surface treatment) 등이 가능해 반도체, 디스플레이 및 태양전지 제작을 포함한 여러 산업분야에 널리 응용되고 있다.
특히, 최근에는 도 1에 도시된 바와 같이 반도체 웨이퍼를 식각(Etching)하는 공정에서 안테나 전극(Antenna Electrode)과 웨이퍼 전극(Wafer Electrode) 사이의 위상(Phase)을 제어하여 장치 벽으로 흐르는 전류 밀도를 제어하는 방법이 Sumiya [Jpn. J. Appl. Phys. 43, 1149 (2004)]에 의해 제시되었다. 식각(Etching) 공정에서 벽으로 흐르는 전류 밀도가 증가하게 되면 장치 벽이 스퍼터링(Sputtering)되고, 인가된 전력(Power)이 증가할 경우 심각한 문제를 일으킬 수 있으므로, 이를 줄이는 연구가 여러 연구그룹에 의해 진행되고 있었다. Sumiya는 플라즈마 장치의 구조적인 변화 없이 안테나 전극(Antenna Electrode)과 웨이퍼 전극(Wafer Electrode) 사이의 위상 제어(Phase Control)를 통해 위상 차이가 180도 근처에서 장치 벽으로 흐르는 전류 밀도가 최소가 되는 것을 실험을 통해 확인하였다.
그러나, 이론적인 접근은 거의 이루어지지 않고 있으며, 진공 챔버(Vaccum Chamber)내에서 위상제어 바이어스 효과를 분석하기 위해 2차원 이상의 전산모사를 수행해야 하지만, 계산 시간이 오래 걸리는 문제가 있으므로 시간적 낭비를 초래하고 있는 상황이다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 반도체 웨이퍼의 식각(Etching) 공정에서 안테나 전극과 웨이퍼 전극의 바이어스 전원의 위상차에 따라 장치 외부 변수를 입력받아, 제안된 회로 모델로부터 전극과 플라즈마 포텐셜을 계산하여, 최적의 공정조건을 산출할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법은, (a) 입력 모듈에 의해 플라즈마 밀도, 전자 온도, 전극에 인가된 포텐셜의 진폭, 전극의 반경, 블로킹 커패시터의 용량, 장치의 높이, 인가된 전압, 주파수, 그리고 압력을 입력받는 단계; (b) 계산 모듈에 의해 모델링된 회로도의 회로방정식을 4차 룬지쿠타(Runge-Kutta) 방법을 이용하여 수치적으로 풀어 위상차에 대한 회로도의 각 소자값을 결정하며, 특히 플라즈마 및 전극에서의 포텐셜(Potential)을 계산하고, 계산된 포텐셜로부터 최적의 위상차를 산출하는 단계; 및 (c) 출력모듈로 계산된 포텐셜, 각 회로도의 소자값, 그리고 최적의 위상차를 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 수치적인 포텐셜 분석 방법은 반도체 웨이퍼의 식각(Etching) 공정에서 안테나 전극과 웨이퍼 전극의 바이어스 전원 위상차에 따라, 제안된 회로 모델로부터 플라즈마 및 전극에서의 포텐셜을 포함하는 등가회로도의 각 소자값을 계산하고, 최적의 위상차 조건을 빠른 시간 내에 산출하는 효과를 제공한다.
도 1은 축전결합형 플라즈마의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 계산 모듈의 회로도이다.
도 4는 플라즈마 밀도 = 1011cm-3, 전자 온도 = 3 eV, 양 전극에 인가된 포텐셜의 amplitude가 400 V, 주파수 = 0.8 MHz, 그리고 위상차가 180도 차이가 날 때 포텐셜 의존성 예시한 도면이다.
도 5는 전극과 벽에 도달하는 이온의 에너지 분포를 나타내는 예시로, (a)는 웨이퍼 전극에서의 에너지 분포이고 (b)는 벽에서의 에너지 분포를 나타낸 도면이다.
도 6은 V dc /V pp 의 위상차 의존성을 나타낸 도면으로, V dc /V pp 가 -0.5에 가까울수록 진공 챔버 바깥으로 흐르는 전류가 줄어든다는 것을 의미한다.
도 7은 일실시예로 3종류의 다른 플라즈마 밀도(5x1011, 1x1011, 5x1010 cm-3)가 있을 경우, 주파수(ω/2π)에 따는 V dc /V pp 가 가장 낮은 값을 갖는 최적의 위상차(Optimized phase difference)를 비교한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명은 축전결합 플라즈마 장치의 장치 및 장치 외부 변수를 입력받아, 회로 방정식을 풀어 포텐셜(Potential)을 구하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 넓은 주파수 영역에서도 적용될 수 있는 Miller(사람이름)와 Reliy(사람이름)의 쉬스(Sheath) 모델 [J. Appl. Phys. 82, 3689 (1997)]을 이용하여 상기 모델에서의 회로 소자값을 계산하여 적용하는 것을 특징으로 한다. 저주파가 인가된 경우 Metze(사람이름), Ernie(사람이름), 그리고 Oskam(사람이름)의 모델 [J. Appl. Phys. 60, 3081 (1986)]을 적용하여도 계산이 가능하지만, 인가된 주파수가 이온의 주파수보다 매우 클 경우 계산된 포텐셜의 신뢰성에 문제가 있다. 따라서 본 발명에서는 Metze, Ernie, 그리고 Oskam의 모델을 확장하여 넓은 주파수 영역에서도 적용될 수 있는 Miller와 Reliy의 쉬스(Sheath) 모델을 적용하였다.
도 1은 축전결합형 플라즈마의 개략도이다.
진공 챔버(Vaccum Chamber)내에서 반도체 웨이퍼의 식각(Etching) 공정에서 도 3에 제안된 회로 모델을 이용하여 안테나 전극(Antenna Electrode)과 웨이퍼 전극(Wafer Electrode)에 인가되는 바이어스의 위상제어(Phase Control)에 대한 플라즈마 및 전극에서의 포텐셜(Potential)을 수 초 이내에 계산한다.
도 2는 축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법의 순서도이다.
본 발명에 따른 축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 계산 방법은, 진공 챔버(Vaccum Chamber)내에서 반도체 웨이퍼의 식각(Etching) 공정에서의 제안된 회로 모델을 사용하여 외부 입력 인자로 플라즈마 밀도, 전자 온도, 전극에 인가된 포텐셜의 진폭, 전극의 반경, 블로킹 커패시터의 용량, 장치의 높이, 인가된 전압, 주파수, 압력, 그리고 위상차 조건을 입력모듈로 입력받아(10), 계산 모듈에 의해 모델링된 회로 방정식을 4차 룬지쿠타(Runge-Kutta) 방법을 이용하여 안테나 전극(Antenna Electrode), 웨이퍼 전극(Wafer Electrode), 그리고 플라즈마의 포텐셜(Potential)을 계산하고, 계산된 포텐셜로부터 최적의 위상차를 산출하며(20), 출력모듈로 외부 입력 인자에 따라 상기 회로 방정식을 수치적으로 푼 회로도의 각 회로 소자 값과 최적의 위상차를 출력한다(30).
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 계산 모듈의 회로도이다. 계산 모듈의 회로도의 포텐셜 값들은 회로 방정식을 세워 4차 룬지쿠타(Runge-Kutta) 방법을 이용하여 풀었다. 회로 방정식을 세우기 위해 사용한 쉬스(Sheath) 모델에서는, 다이오드(Diode)와 커패시터(Capacitor)의 병렬연결로 모델링할 수 있다는 것이 Metze, Ernie, 그리고 Oskam의 회로모델을 통해 잘 알려져 있다. 플라즈마 내부에는 플라즈마 저항이 있을 수 있는데, 축전 임피던스 값이 플라즈마 저항보다 매우 크기 때문에 플라즈마 저항은 무시하고, Metze, Ernie, 그리고 Oskam의 회로모델에서 고려되지 않았던 Miller와 Reliy의 쉬스(Sheath) 모델에서 고려되었던 damped 포텐셜의 개념을 추가로 도입하여 회로를 구성하였다.
도 3의 회로의 모델링 근거하여 회로 방정식 및 normalized IED(Ion Energy Distribution)를 표현하면 아래와 같다.
Figure 112010079377817-pat00001
Figure 112010079377817-pat00002
여기서, V rf ,a 는 안테나 전극에 인가된 포텐셜, V a 는 안테나 전극의 포텐셜,
Figure 112010079377817-pat00003
는 안테나 전극의 damped 포텐셜, C ba 는 안테나 전극의 블로킹 커패시터, I sa 는 플라즈마에서 안테나 전극으로 흐르는 전류,
Figure 112010079377817-pat00004
는 플라즈마와 안테나 전극 사이의 커패시터, 그리고 V p 는 플라즈마 포텐셜이다. V rf ,w 는 웨이퍼 전극에 인가된 포텐셜, V w 는 웨이퍼 전극의 포텐셜,
Figure 112010079377817-pat00005
는 웨이퍼 전극의 damped 포텐셜, C bw 는 웨이퍼 전극의 블로킹 커패시터, I sw 는 플라즈마에서 웨이퍼 전극으로 흐르는 전류,
Figure 112010079377817-pat00006
는 플라즈마와 웨이퍼 전극 사이의 커패시터, I ww 는 플라즈마에서 장치 벽으로 흐르는 전류,
Figure 112010079377817-pat00007
는 벽과 플라즈마 사이의 damped 포텐셜, 그리고
Figure 112010079377817-pat00008
는 플라즈마와 장치 벽 사이의 커패시터이다. 여기서 damped 포텐셜이란 이온이 응답하는 실제 포텐셜을 의미한다. 그리고
Figure 112010079377817-pat00009
이다. 여기서, S 는 전극이나 벽면의 면적, ε 0 는 진공의 유전율, V 는 벽이나 전극에서의 전압, 그리고
Figure 112010079377817-pat00010
이다. 여기서, n s =n 0exp(eV 1/T e )으로 n 0는 플라즈마 밀도, T e 는 전자온도, V 1=-0.5T e /e, 그리고 M 은 Mach number이다. 전기장 E
Figure 112010079377817-pat00011
으로, E s 는 쉬스(Sheath) 입구에서의 전기장이다. 총 전류 I
Figure 112010079377817-pat00012
으로, J i J e 는 각각 이온과 전자의 전류밀도이고,
Figure 112010079377817-pat00013
이다. 여기서
Figure 112010079377817-pat00014
, m i 는 이온의 질량, 그리고
Figure 112010079377817-pat00015
이다. 여기서
Figure 112010079377817-pat00016
이다.
회로도의 포텐셜 값들은 4차 룬지쿠타(Runge-Kutta) 방법을 이용하여 수치적으로 풀었다. 수치적으로 푼 회로 방정식으로부터 도 3 회로도의 각 회로 소자 값이 결정되며, 특히 위상차에 의한 포텐셜 의존성을 분석할 있다. 계산된 포텐셜로부터 웨이퍼 전극과 장치 벽에서의 이온 에너지 분포(IED:Ion Energy Distribution)를 아래의 식으로부터 계산하였다.
Figure 112010079377817-pat00017
여기서, j는 에너지 간격이다.
도 4는 플라즈마 밀도 = 1011 cm-3, 전자 온도 = 3 eV, 양 전극에 인가된 포텐셜의 amplitude가 400 V, 주파수 = 0.8 MHz, 그리고 위상차가 180도 차이가 날 때 포텐셜 의존성 예시한 도면이다.
도 5는 전극과 벽에 도달하는 이온의 에너지 분포를 나타내는 예시로, (a)는 웨이퍼 전극에서의 에너지 분포이고 (b)는 벽에서의 에너지 분포를 나타낸 도면이다. 위상차를 조절하여 전극에 도달하는 이온의 에너지 분포를 조절할 수 있다. 전극에 도달하는 이온의 에너지는 식각(Etching) 공정에서 중요한 요소로, 이는 도 4에서 얻은 포텐셜을 통해 얻을 수 있다.
진공 챔버(Vaccum Chamber)에서 안테나 전극(Antenna Electrode)으로부터 웨이퍼 전극(Wafer Electrode)에 도달하는 이온의 에너지는 식각(etching) 공정에서 중요한 요소로, 일반적으로 입사되는 이온의 에너지가 높을수록 식각률이 높다. 위상차가 0도 일 때, 웨이퍼 전극(Wafer Electrode)보다 진공 챔버의 벽으로 도달하는 에너지가 크고, 반대로 위상차가 180도 일 때, 진공 챔버의 벽보다 웨이퍼 전극으로 도달하는 에너지가 더 크다는 것을 도 5를 통해 알 수 있다. 따라서, 위상차가 180도 일 때, 진공 챔버의 벽면의 손상을 최소화 시키면서 웨이퍼 전극(Wafer Electrode)으로 입사되는 에너지의 크기도 증가시킨다는 것을 알 수 있다. 즉, 위상차가 180도 일 때, 벽면의 손상을 최소화 시키면서 진공 챔버에서 안테나 전극으로부터 웨이퍼 전극으로 이온화된 원자가 대부분 부착하게 된다.
이 결과를 통해, 축전결합 플라즈마원은 바이어스 위상차를 조절하여 전극에 도달하는 이온의 에너지 분포를 조절할 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 6은 V dc /V pp 의 위상차 의존성이다.
Figure 112010079377817-pat00018
도 4 및 도 6을 참조하면, V pp 는 포텐셜의 최대값과 최소값의 차이, V dc 는 포텐셜의 최대값과 최소값의 평균이다. V dc 는 이온을 가속하는 에너지로서, 만약 V dc 가 0 근처의 값이 되면 진공 챔버에서 안테나 전극으로부터 웨이퍼 전극으로 이온을 가속시킬 수 없어 진공 챔버의 벽쪽으로 많은 전류가 흐르게 된다. 반대로 V dc 가 0.5에 가깝다는 것은 진공 챔버 벽쪽으로 흐르는 전류가 줄어든다는 것을 의미한다. 본 발명에 의해 개발된 축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법을 이용하여 V dc /V pp 가 가장 낮은 값을 갖는 최적의 위상차(Optimized Phase Difference)를 찾을 수 있음을 도 7을 통해 알 수 있다.
도 7은 일실시예로 3종류의 다른 플라즈마 밀도(5x1011, 1x1011, 5x1010)가 있을 경우, 주파수(ω/2π)에 따는 V dc /V pp 가 가장 낮은 값을 갖는 최적의 위상차(Optimized Phase Difference)를 비교한 도면이다. 도 7을 통해, 최적의 공정 조건이 플라즈마 및 플라즈마 외부 변수에 의해 결정되는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에서 개발한 축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법을 이용하여 V dc /V pp 가 가장 낮은 값을 갖는 최적의 위상차(Optimized phase difference)를 찾으면, 외부변수에 따른 플라즈마 내의 전류의 흐름을 분석하여 최적의 공정 조건을 산출할 수 있는 도구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용이 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 입력 모듈 20: 계산 모듈
30: 출력 모듈

Claims (9)

  1. 축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법에 있어서, 진공챔버와 안테나 전극과 웨이퍼전극을 등가회로도로 구성하고 등가회로를 통해 회로모델을 모델링하여 포텐셜을 분석하되, 상기 모델링된 회로모델을 통해 진공챔버의 벽쪽으로 흐르는 전류를 최소화하도록 안테나 전극과 웨이퍼 전극 사이의 전원의 위상차를 제어하는 것을 특징으로 하는 축전결합 플라즈마원의 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법.
  2. 제1항에 있어서, 진공챔버의 벽쪽으로 흐르는 전류가 최소화되는 안테나 전극과 웨이퍼 전극 사이의 최적의 전원의 위상차는 상기 위상의 차이를 변화시키면서 웨이퍼 전극의 포텐셜의 최대값과 최소값을 획득하고, 상기 얻은 최대값과 최소값으로 포텐셜의 최대값과의 최소값의 차이값(이하 V pp 라 함)과 포텐셜의 최대값과 최소값의 평균값(이하 V dc 라 함)을 산출하며, Vdc/Vpp가 가장 낮은 값을 갖도록 계산된 위상의 차이가 진공챔버의 벽쪽으로 흐르는 전류가 최소화되는 최적의 위상차 인것을 특징으로 하는 축전결합 플라즈마원의 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회로모델에는 입력모듈과 계산모듈과 출력모듈이 포함되는 것을 특징으로 하는 축전결합 플라즈마원의 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 입력 모듈은 플라즈마 밀도, 전자 온도, 전극에 인가된 포텐셜의 진폭, 전극의 반경, 블로킹 커패시터의 용량, 장치의 높이, 인가된 전압, 주파수, 압력을 입력받는 것을 특징으로 하는 축전결합 플라즈마원의 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 계산모듈은 모델링된 회로도의 회로방정식을 4차 룬지쿠타(Runge-Kutta) 방법을 이용하여 수치적으로 풀어 위상차에 대한 회로도의 각 소자값을 결정하며, 플라즈마 및 전극에서의 포텐셜(Potential)을 계산하고, 계산된 포텐셜로부터 최적의 위상차를 산출하는 것을 특징으로 하는 축전결합 플라즈마원의 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 출력모듈은 계산된 포텐셜, 각 회로도의 소자값, 그리고 최적의 위상차를 출력하는 것을 특징으로 하는 축전결합 플라즈마원의 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법.
  7. 제3항에 있어서, 상기 회로도의 모델링 근거하여 모델링된 회로 방정식은
    Figure 112010079377817-pat00019

    Figure 112010079377817-pat00020

    (여기서, V rf ,a 는 안테나 전극에 인가된 포텐셜, V a 는 안테나 전극의 포텐셜,
    Figure 112010079377817-pat00021
    는 안테나 전극의 damped 포텐셜, C ba 는 안테나 전극의 블로킹 커패시터, I sa 는 플라즈마에서 안테나 전극으로 흐르는 전류,
    Figure 112010079377817-pat00022
    는 플라즈마와 안테나 전극 사이의 커패시터, 그리고 V p 는 플라즈마 포텐셜이다. V rf ,w 는 웨이퍼 전극에 인가된 포텐셜, V w 는 웨이퍼 전극의 포텐셜,
    Figure 112010079377817-pat00023
    는 웨이퍼 전극의 damped 포텐셜, C bw 는 웨이퍼 전극의 블로킹 커패시터, I sw 는 플라즈마에서 웨이퍼 전극으로 흐르는 전류,
    Figure 112010079377817-pat00024
    는 플라즈마와 웨이퍼 전극 사이의 커패시터, I ww 는 플라즈마에서 장치 벽으로 흐르는 전류,
    Figure 112010079377817-pat00025
    는 벽과 플라즈마 사이의 damped 포텐셜, 그리고
    Figure 112010079377817-pat00026
    는 플라즈마와 장치 벽 사이의 커패시터)인 것을 특징으로 하는 축전결합 플라즈마원의 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 방정식에서 커패시턴스(Capacitance)는 다음과 같이 표현되며,
    Figure 112010079377817-pat00027

    (여기서 S 는 전극이나 벽면의 면적, ε0는 진공의 유전율, V는 벽이나 전극에서의 전압,
    Figure 112010079377817-pat00028

    로서,
    {여기서, n s =n 0exp(eV 1/T e )으로 n 0는 플라즈마 밀도, T e 는 전자온도, V 1=-0.5T e /e, 그리고 M은 Mach number, e는 전하량이다})
    전기장 E는
    Figure 112010079377817-pat00029

    으로, E s 는 쉬스(Sheath) 입구에서의 전기장이고, 총 전류 I
    Figure 112010079377817-pat00030

    으로, J i J e 는 각각 이온과 전자의 전류밀도이고,
    Figure 112010079377817-pat00031

    (여기서
    Figure 112010079377817-pat00032
    , m i 는 이온의 질량) 그리고
    Figure 112010079377817-pat00033

    (여기서,
    Figure 112010079377817-pat00034
    )
    식을 사용하는 것을 특징으로 하는 축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법.
  9. 제3항에 있어서, 상기 계산모듈에서, 회로도(도 3)의 포텐셜 값들은 4차 룬지쿠타(Runge-Kutta) 방법을 이용하여 수치적으로 풀어서 결정되며, 계산된 포텐셜로부터 웨이퍼 전극과 장치 벽에서의 이온 에너지 분포(IED:Ion Energy Distribution)를
    Figure 112010079377817-pat00035

    (여기서, j는 에너지 간격) 식으로부터 계산하는 것을 특징으로 하는 축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법.
KR1020100121744A 2010-12-02 2010-12-02 축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법 KR101111963B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100121744A KR101111963B1 (ko) 2010-12-02 2010-12-02 축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100121744A KR101111963B1 (ko) 2010-12-02 2010-12-02 축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101111963B1 true KR101111963B1 (ko) 2012-02-14

Family

ID=45840154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100121744A KR101111963B1 (ko) 2010-12-02 2010-12-02 축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101111963B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040027719A (ko) * 2004-02-26 2004-04-01 정의협 길이조절 가스스프링 및 가스주입방법
JP2004140391A (ja) 2000-09-29 2004-05-13 Hitachi Ltd プラズマ処理装置および方法
KR200427719Y1 (ko) 2006-06-20 2006-09-29 송석균 상압 플라즈마 발생장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004140391A (ja) 2000-09-29 2004-05-13 Hitachi Ltd プラズマ処理装置および方法
KR20040027719A (ko) * 2004-02-26 2004-04-01 정의협 길이조절 가스스프링 및 가스주입방법
KR200427719Y1 (ko) 2006-06-20 2006-09-29 송석균 상압 플라즈마 발생장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Vahedi et al. Verification of frequency scaling laws for capacitive radio‐frequency discharges using two‐dimensional simulations
CN101978461B (zh) 在射频等离子体中控制离子能量的方法
US9053908B2 (en) Method and apparatus for controlling substrate DC-bias and ion energy and angular distribution during substrate etching
Zhang et al. Control of ion energy distributions using phase shifting in multi-frequency capacitively coupled plasmas
Wakayama et al. Study on the dual frequency capacitively coupled plasmas by the particle-in-cell/Monte Carlo method
KR102282713B1 (ko) 인-챔버 및 챔버-투-챔버 매칭을 위한 에칭 레이트 모델링 및 그 사용
Franek et al. Power supply and impedance matching to drive technological radio-frequency plasmas with customized voltage waveforms
Economou Tailored ion energy distributions on plasma electrodes
Czarnetzki et al. The Electrical Asymmetry Effect-A novel and simple method for separate control of ion energy and flux in capacitively coupled RF discharges
Dai et al. Spatiotemporal characteristics of the collisionless rf sheath and the ion energy distributions arriving at rf-biased electrodes
Kwon et al. A self-consistent global model of solenoidal-type inductively coupled plasma discharges including the effects of radio-frequency bias power
Zhang et al. Space and phase resolved ion energy and angular distributions in single-and dual-frequency capacitively coupled plasmas
KR20240001211A (ko) 베이스 바이어스 전압 조절 장치 및 방법, 반도체 공정 디바이스
Song et al. Role of the blocking capacitor in control of ion energy distributions in pulsed capacitively coupled plasmas sustained in Ar/CF4/O2
Tatanova et al. About the EDF formation in a capacitively coupled argon plasma
KR101111963B1 (ko) 축전결합 플라즈마원의 바이어스 위상제어에 의한 포텐셜 분석 방법
US10998170B2 (en) Method for ion mass separation and ion energy control in process plasmas
Kim et al. Particle-in-cell Monte-Carlo simulation of capacitive RF discharges: Comparison with experimental data
US20190318913A1 (en) Apparatus and Method for Controlling Ion Energy Distribution in Process Plasmas
Elgendy Plasma boundary of nonlinear sheath dynamics for arbitrary waveforms in capacitive discharge
CN111937114B (zh) 用于在加工等离子体时控制离子能量分布的装置和方法
KR102370012B1 (ko) 바이어스 동작에 대한 rf 맞춤조정된 전압
Bera et al. Plasma-profile control using external circuit in a capacitively coupled plasma reactor
Makabe Radio-frequency plasma modeling for low-temperature processing
Kim et al. Simulation based plasma reactor design for improved ion bombardment uniformity

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150126

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160104

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161227

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171219

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181226

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191224

Year of fee payment: 9