KR102136113B1 - 시뮬레이션 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

미세패턴이 형성된 상태에서의 약액 특성을 정확하게 예측하기 위한 시뮬레이션 장치 및 방법을 제공된다. 상기 시뮬레이션 방법은 컴퓨팅 장치에 의해 수행되고, 미세패턴 내에 제1 약액이 채워져 있는 모델을 준비하는 단계; 상기 미세패턴의 입구에서 상기 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 상기 제1 약액의 제1 증발속도를 계산하는 단계; 상기 미세패턴 내에서 상기 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 상기 제1 약액의 제2 증발속도를 계산하는 단계; 상기 미세패턴의 벽에 붙어있던 상기 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 상기 제1 약액의 제3 증발속도를 계산하는 단계; 및 상기 제1 증발속도, 상기 제2 증발속도 및 상기 제3 증발속도를 기초로, 상기 제1 약액이 증발하는 데 소요되는 총 증발시간을 계산하는 단계를 포함한다.

Description

시뮬레이션 장치 및 방법{Simulation apparatus and simulation method}

본 발명은 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 장치 또는 디스플레이 장치를 제조할 때에는, 사진, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 세정 등 다양한 공정이 실시된다. 이와 같은 공정은 IPA, DIW와 같은 액상의 약액, 또는 초임계 상태로 상변화된 약액 등을 통해 처리될 수 있다.

한편, 공정에 사용되는 약액의 동작을 예상하기 위해서, 분자동역학(Molecular Dynamics) 시뮬레이션을 이용한다. 종래에 분자동역학 시뮬레이션에 이용되는 모델은 벌크(bulk) 모델이다. 예를 들어, 분자동역학 시뮬레이션을 이용하여 벌크 상태에서의 약액 증발을 모사하여, 약액 특성(예를 들어, 증발속도, 증발시간 등)을 계산하였다. 그 후 벌크 상태에서의 약액 특성을 기초로, 미세패턴이 형성된 상태에서의 약액 특성을 예측하였다. 따라서 미세패턴이 형성된 상태에서의 약액 특성을 정확하게 예측하기 어려웠다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 미세패턴이 형성된 상태에서의 약액 특성을 정확하게 예측하기 위한 시뮬레이션 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 시뮬레이션 방법의 일 면(aspect)은, 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 시뮬레이션 방법에 있어서, 미세패턴 내에 제1 약액이 채워져 있는 모델을 준비하는 단계; 상기 미세패턴의 입구에서 상기 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 상기 제1 약액의 제1 증발속도를 계산하는 단계; 상기 미세패턴 내에서 상기 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 상기 제1 약액의 제2 증발속도를 계산하는 단계; 상기 미세패턴의 벽에 붙어있던 상기 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 상기 제1 약액의 제3 증발속도를 계산하는 단계; 및 상기 제1 증발속도, 상기 제2 증발속도 및 상기 제3 증발속도를 기초로, 상기 제1 약액이 증발하는 데 소요되는 총 증발시간을 계산하는 단계를 포함한다.

상기 제2 증발속도는 상기 제1 증발속도보다 느리고, 상기 제3 증발속도는 상기 제2 증발속도보다 느릴 수 있다.

상기 제2 증발속도의 시간에 따른 제2 변화량은, 상기 제1 증발속도의 시간에 따른 제1 변화량 및 상기 제3 증발속도의 시간에 따른 제3 변화량보다 작을 수 있다.

상기 시뮬레이션 방법은, 분자동역학 시뮬레이션 방법이고, 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 제1 증발속도를 계산하는 단계를 완료하고 상기 제2 증발속도를 계산하는 단계를 시작하고, 상기 제2 증발속도를 계산하는 단계를 완료하고 상기 제3 증발속도를 계산하는 단계를 시작한다.

상기 모델은 상기 미세패턴 상에 제거 영역을 설정하고, 증발되는 상기 제1 약액의 약액분자가 상기 제거 영역에 의해 제거되도록 한다.

상기 모델은 상기 미세패턴 상에 온도 보정 영역을 설정하고, 상기 온도 보정 영역 내의 배경기체의 온도를, 챔버 내의 온도와 일치하도록 보정할 수 있다.

상기 제1 약액의 제2 증발속도를 계산하는 단계는, 상기 제1 약액이 상기 미세패턴의 측벽 영역에서 벗어나는 증발속도, 상기 미세패턴의 모서리 영역에서 벗어나는 증발속도 및 상기 미세패턴의 바닥 영역에서 벗어나는 증발속도를 고려하여 계산할 수 있다. 상기 제1 약액이 상기 미세패턴의 측벽 영역에서 벗어나는 증발속도는, 상기 제1 약액이 상기 미세패턴의 모서리 영역에서 벗어나는 증발속도보다 빠를 수 있다.

상기 미세패턴 내에 제1 약액이 채워져 있는 모델을 준비하는 단계는, 상기 미세패턴 내에 제2 약액이 채워지고, 상기 미세패턴 및 상기 제2 약액 상에 제1 약액이 형성되고, 상기 제1 약액 상에 상기 제2 약액을 제거할 수 있는 제거 영역이 설정된 모델을 준비하고, 상기 제2 약액이 상기 미세패턴으로부터 상기 제거 영역으로 제거되면서 상기 미세패턴 내에는 상기 제1 약액이 채워지는 것을 포함할 수 있다. 상기 제1 약액은 IPA(Isopropyl Alcohol)이고, 상기 제2 약액은 DIW(Deionized Water)일 수 있다.

상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 시뮬레이션 장치의 일 면은, 프로세서; 및 메모리를 포함하며, 상기 메모리는 상기 프로세서가 미세패턴 내에 제1 약액이 채워져 있는 모델을 준비하고, 상기 미세패턴의 입구에서 상기 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 상기 제1 약액의 제1 증발속도를 계산하고, 상기 미세패턴 내에서 상기 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 상기 제1 약액의 제2 증발속도를 계산하고, 상기 미세패턴의 벽에 붙어있던 상기 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 상기 제1 약액의 제3 증발속도를 계산하고, 상기 제1 증발속도, 상기 제2 증발속도 및 상기 제3 증발속도를 기초로, 상기 제1 약액이 증발하는 데 소요되는 총 증발시간을 계산하는, 인스트럭션들(instructions)를 저장한다.

상기 제2 증발속도는 상기 제1 증발속도보다 느리고, 상기 제3 증발속도는 상기 제1 증발속도보다 느리고, 상기 제2 증발속도의 시간에 따른 제2 변화량은, 상기 제1 증발속도의 시간에 따른 제1 변화량 및 상기 제3 증발속도의 시간에 따른 제3 변화량보다 작을 수 있다.

상기 미세패턴 내에 제1 약액이 채워져 있는 모델을 준비하는 것은, 상기 미세패턴 내에 제2 약액이 채워지고, 상기 미세패턴 및 상기 제2 약액 상에 제1 약액이 형성되고, 상기 제1 약액 상에 상기 제2 약액을 제거할 수 있는 제거 영역이 설정된 모델을 준비하고, 상기 제2 약액이 상기 미세패턴 내로부터 상기 제거 영역으로 제거되면서 상기 미세패턴 내에는 상기 제1 약액이 채워지는 것을 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2 내지 도 5는 도 1의 시뮬레이션 방법의 각 단계를 설명하기 위한 예시적 도면이다.
도 6은 도 1의 시뮬레이션 방법의 각 단계의 증발속도를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 방법의 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 미세패턴의 영역별 증발속도 차이를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 도 8에 도시된 영역별 증발속도 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 1의 미세패턴 내에 제1 약액이 채워져 있는 모델을 준비하는 단계(S10)를 더 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하에서 설명되는 시뮬레이션 방법은, 컴퓨팅 장치에 의해서 수행될 수 있다. 컴퓨팅 장치는 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, 데스크탑PC, 넷북, 스마트폰, 태블릿PC, 이동전화기, 영상전화기, 전자책 리더기, PDA, PMP, MP3플레이어, 의료기기, 전자장치, 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치는 중앙 관리형 데이터 저장환경으로 구현될 수도 있고, 분산 데이터 저장환경으로 구현될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 2 내지 도 5는 도 1의 시뮬레이션 방법의 각 단계를 설명하기 위한 예시적 도면이다. 도 6은 도 1의 시뮬레이션 방법의 각 단계의 증발속도를 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의를 위해서, 도 2 내지 도 5에서 제1 약액을 약액분자 형태로 도시하고, 배경기체는 별도로 도시하지 않는다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 미세패턴(100) 내에 제1 약액(110)이 채워져 있는 모델을 준비한다(S10).

모델은 시뮬레이션 장치(즉, 컴퓨팅 장치)에 의해서 구현된다. 구체적으로, 시뮬레이션 장치는 챔버 내의 공정(즉, 특정 공정 진행에 따른 챔버 내의 공정환경 변화)을 모사하기 위한 적어도 하나의 모듈을 포함한다. 시뮬레이션 장치는 예를 들어, 챔버 내의 온도 변화를 모사하기 위한 온도 모듈, 챔버 내의 압력 변화를 모사하기 위한 압력 모듈, 챔버 내의 약액/배경기체 등의 움직임/밀도 등을 모사하기 위한 약액 모듈, 약액/배경기체 등의 움직임이 발생되는 기판의 형상(예를 들어, 패턴) 등을 모사하기 위한 모델링 모듈, 또한 온도 모듈, 압력 모듈, 약액 모듈, 모델링 모듈 등을 제어하며 약액의 움직임(증발, 치환 등)을 예측하고 계산하기 위한 제어 모듈 등을 포함할 수 있다.

이러한 시뮬레이션 장치는 예를 들어, 도 2에 도시된 것과 같이 모델링할 수 있다.

구체적으로, 모델은 미세패턴(100)을 모델링한다. 여기서 미세패턴(100)은 트렌치(trench) 형상, 비아홀(via hole) 형상, 라인 앤 스페이스(line and space) 패턴형상 등 벌크(bulk) 형상이 아닌 형상이면 무엇이든 가능하다. 즉, 미세패턴(100)은 적어도 한번의 식각공정이 진행된 패턴을 의미할 수 있다. 도 2에서는 예시적으로 트렌치 형상을 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.

모델은 미세패턴(100)의 표면특성(wettability), 사이즈, 형상 및 공정 환경(온도, 압력) 중 적어도 하나를 포함하는 데이터베이스로 구축될 수 있다.

미세패턴(100) 내에는 제1 약액(110)이 채워져 있다. 여기서는 제1 약액(110)이 IPA인 경우를 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않는다.

또한,) 증발된 제1 미세패턴(100) 상에(또는, 챔버의 상단에 약액(110)의 약액 분자를 제거하기 위한 제거 영역(140)이 설정될 수 있다.

또한, 미세패턴(100) 상에(또는, 챔버의 상단에) 배경기체(130)의 온도를 챔버 내의 온도와 일치하도록 배경기체(130)의 온도를 보정하는 온도 보정 영역(150)이 설정될 수 있다. 즉, 챔버 내 모든 배경기체(130)의 온도를 조절하지 않고, 온도 보정 영역(150) 내의 배경기체(130)의 온도를 챔버 내의 온도와 일치하도록 보정하므로, 배경기체(130)의 온도 보정이 제1 약액(110)의 표면에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 여기서, 온도 보정 영역(150)은 제거 영역(140)을 포함할 수 있으며, 제거 영역(140)보다 크게 설정될 수 있다. 배경기체(130)는 챔버 내의 압력을 특정범위 내로(또는 특정값으로) 유지시키기 위한 것이다. 제1 약액(110)이 계속적으로 증발하면 배경기체(130)의 온도가 변화할 수 있기 때문에, 온도 보정 영역(150)을 이용하여 챔버 내의 온도를 특정범위 내로(또는 특정값으로) 유지시킨다.

또한, 별도로 도시하지 않았으나, 챔버의 하단에는 제1 약액(110)의 온도를 조절하는 약액 온도 제어 영역이 설정될 수 있다.

이어서, 도 1 및 도 3을 참조하면, 미세패턴(100)의 입구에서 제1 약액(110)이 증발하는 것을 모사하여, 제1 약액(110)의 제1 증발속도를 계산한다(S20).

이어서, 도 1 및 도 4를 참조하면, 미세패턴(100) 내에서 제1 약액(110)이 증발하는 것을 모사하여, 제1 약액(110)의 제2 증발속도를 계산한다(S30).

이어서, 도 1 및 도 5를 참조하면, 미세패턴(100)의 벽에 붙어있던 제1 약액(110)이 증발하는 것을 모사하여, 제1 약액(110)의 제3 증발속도를 계산한다(S40).

이어서, 도 1을 참조하면, 제1 증발속도, 제2 증발속도 및 제3 증발속도를 기초로, 제1 약액(110)이 증발하는 데 소요되는 총 증발시간을 계산한다(S50).

제1 약액(110)이 증발하는 데 소요되는 총 증발시간을 계산하기 위해, 적어도 3단계(S20, S30, S40)로 증발속도를 계산하는 이유를 설명한다.

분자 동역학은, 2개체 혹은 그 이상으로 이루어 지는 시스템이 갖는 포텐셜 하에서, 고전 역학에 있어서의 뉴턴 방정식을 풀어, 시스템의 정적, 동적 안정 구조나, 동적 과정(다이내믹스)을 해석하는 방법이다. 분자 동역학에 의해, 정온, 정압, 정에너지, 정적, 정케미컬 포텐셜 등의 여러가지 앙상블(통계 집단)의 계산이 가능하다. 또한, 결합 길이나 위치의 고정 등의 여러가지 구속 조건을 부가하는 것도 가능하다.

분자동역학을 이용하여 제1 약액(110)의 약액분자의 움직임을 계산하려면, 상당히 많은 컴퓨팅 장치(시뮬레이션 장치)의 리소스가 필요하다. 특히, 미세패턴(100)이 미세화되면 될수록, 미세패턴(100)이 제1 약액(110)의 증발속도에 미치는 영향을 모사하기 위해서는 더 많은 리소스가 필요하다. 따라서, 한정된 컴퓨팅 장치의 리소스로 미세패턴(100)에 채워져 있는 제1 약액(110)의 증발을 모사하기 위해서는, 몇단계로 구분하여 모사할 필요가 있다.

한편, 제1 약액(110)이 미세패턴(100)이 채워져 있는 상태에서 제1 약액(110)이 증발되기 시작하면, 제1 약액(110)의 약액분자의 증발속도는 약액분자가 미세패턴(100)의 어디에 위치해 있는지에 따라(즉, 미세패턴(100)의 깊이에 따라, 또는 미세패턴(100)의 입구에서부터의 거리에 따라) 변화될 수 있다. 여기서, 증발속도는 단위 시간에서 면적당 패턴을 벗어난(즉, 미세패턴으로부터 증발된) 약액의 질량(evaporation mass flux)을 의미한다. 도 6에서 x축은 미세패턴(100)의 상면으로부터의 깊이이고, y축은 증발속도를 나타낸다. 제1 약액(110)의 약액분자는 미세패턴(100)의 상면에서 제1 깊이(d1)까지는 증발속도(즉, 제1 증발속도)가 급하게 줄어들고, 제1 깊이(d1)와 제2 깊이(d2) 사이에서는 증발속도(즉, 제2 증발속도)가 일정하게 유지되고, 제2 깊이(d2)이후에는 다시 증발속도(즉, 제3 증발속도)가 급하게 줄어드는 것을 알 수 있다. 즉, 제1 약액(110)의 제2 증발속도는 제1 증발속도보다 느릴 수 있다. 또한, 제1 약액(110)의 제3 증발속도는 제1 증발속도 또는 제2 증발속도보다 느릴 수 있다. 제2 증발속도의 시간에 따른 제2 변화량(도 6에서 d1~d2 사이의 증발속도의 기울기)은, 제1 증발속도의 시간에 따른 제1 변화량(도 6에서 0~d1 사이의 증발속도의 기울기) 및 제3 증발속도의 시간에 따른 제3 변화량(도 6에서 d2~바닥 사이의 증발속도의 기울기)보다 작을 수 있다. 이러한 점들을 고려하여, 적어도 3단계(S20, S30, S40)로 증발속도를 계산할 필요가 있다.

따라서, 분자동역학 시뮬레이션 방법을 사용하여 총 증발시간을 예측할 때, 전술한 증발속도의 특징을 고려하여, 컴퓨팅 장치(시뮬레이션 장치)는 각 단계별로 구분하여 시뮬레이션한다. 즉, 컴퓨팅 장치는 제1 증발속도 계산 단계를 완료하고 제2 증발속도 계산 단계를 시작하고, 제2 증발속도 계산 단계를 완료하고 제3 증발속도 계산 단계를 시작한다. 제1 증발속도 계산 단계, 제2 증발속도 계산 단계, 제3 증발속도 계산 단계를 수행할 때, 각 단계에서의 공정 환경(온도, 압력)은 서로 동일하지만 각 단계를 시작할 때의 형상은 서로 다르다(도 3 내지 도 5 참조). 예를 들어, 제2 증발속도 계산 단계에서 시작 시점의 형상은 제1 증발속도 계산 단계에서 마지막 형상과 실질적으로 동일하고, 제3 증발속도 계산 단계에서 시작 시점의 형상은 제2 증발속도 계산 단계에서 마지막 형상과 실질적으로 동일하다. 이와 같이 함으로써, 컴퓨팅 장치의 리소스가 크지 않더라도, 제1 증발속도, 제2 증발속도, 제3 증발속도를 계산함으로써 제1 약액(110)의 총 증발시간을 계산할 수 있다.

각 단계(S20, S30, S40)에서, 미세패턴(100)의 표면특성, 사이즈, 형상 및 공정 환경(온도, 압력) 중 적어도 하나를 포함하는 데이터베이스가 구축되어 있고, 이러한 데이터베이스를 이용하여 각 단계(S20, S30, S40)에서의 제1 약액(110)의 증발속도를 계산할 수 있다.

도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 방법의 결과를 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 종래의 분자동역학 시뮬레이션 방식은, 벌크 상태에서의 약액 증발을 모사하여, 약액 특성(예를 들어, 증발속도, 증발시간 등)을 계산하였다. 그 후 벌크 상태에서의 약액 특성을 기초로, 미세패턴이 형성된 상태에서의 약액 특성을 예측하였다.

반면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 방법은, 미세패턴이 형성된 상태에서의 약액 증발을 직접 모사하되, 적어도 3단계(미세패턴의 입구에서의 증발, 미세패턴 내에서의 증발, 미세패턴 벽에 붙어있는 약액의 증발)로 구분하여, 약액 특성을 계산한다.

도 7은 예시적으로, 미세패턴이 트렌치이고, 트렌치의 폭이 12nm인 경우를 시뮬레이션한 결과이다. 해석조건은 온도 323K, 압력 1bar, 약액은 IPA, IPA와 미세패턴 사이의 접촉각 5° 이다. 도 7에서 x축은 시간(ns)이고, y축은 면적당 증발된 약액의 질량을 의미한다.

도 7에 도시된 것과 같이, 종래의 시뮬레이션 방식(bulk)와 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 방식(12nm)은 증발속도의 차이가 있음을 알 수 있다. 즉, 미세패턴에서 증발된 약액은 재흡착이 일어나기 때문에, 약액이 미세패턴을 벗어나는 속도(즉, 미세패턴이 고려된 경우의 약액 증발속도)는, 벌크 상태에서 약액이 벗어나는 속도(즉, 미세패턴이 고려되지 않은 경우의 약액 증발속도)보다 느리다.

도 8은 미세패턴의 영역별 증발속도 차이를 설명하기 위한 개념도이다. 도 9는 도 8에 도시된 영역별 증발속도 차이를 설명하기 위한 도면이다.

도 8 및 도 9를 참조하여, 제2 증발속도(즉, 미세패턴 내에서 제1 약액이 증발하는 속도)를 보다 구체적으로 설명한다. 도 8에 도시된 것과 같이, 미세패턴 내에서 제1 약액은 측벽 영역(R1, R5), 모서리 영역(R2, R4), 바닥 영역(R3)에 채워져 있다. 모서리 영역(R2, R4)는 모서리, 측벽 일부와 바닥 일부를 포함하는 영역일 수 있다.

도 9를 참고하면, x축은 시간(ns)이고, y축은 면적당 증발된 약액의 질량을 의미한다. 측벽 영역(R1, R5)에서는 증발속도는 다른 영역(R2, R3, R4)의 증발속도에 비해 빠름을 알 수 있다. 바닥 영역(R3)의 증발속도는 모서리 영역(R2, R4)의 증발속도에 비해 빠름을 알 수 있다. 참고로, 벌크 상태에서 약액이 벗어나는 속도(즉, 미세패턴이 고려되지 않은 경우의 약액 증발속도)(Bulk)는 모서리 영역(R2, R4)의 증발속도와 유사한 수준임을 알 수 있다. 이와 같이 각 영역(R1, R2, R3, R4, R5)에서의 증발속도를 세부적으로 고려하여, 제2 증발속도(즉, 미세패턴 내에서 제1 약액이 증발하는 속도)를 상당히 정확하게 예측할 수 있다.

도 10은 도 1의 미세패턴 내에 제1 약액이 채워져 있는 모델을 준비하는 단계(S10)를 더 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 10을 참조하면, 미세패턴(100) 내에 제1 약액(도 2의 110 참조)이 채워져 있는 모델을 준비하는 단계(S10)는, 미세패턴(100) 내에 제2 약액(121)이 채워지고, 미세패턴(100) 및 제2 약액(121) 상에 제1 약액(111)이 형성되고, 제1 약액(111) 상에 제2 약액(121)을 제거할 수 있는 제거 영역(140) 이 설정된 모델을 준비한다. 여기서, 제1 약액(111)은 IPA(Isopropyl Alcohol)이고, 제2 약액(121)은 DIW(Deionized Water)일 수 있다.

이어서, 제1 약액(111)과 제2 약액(121)은 서로 치환된다. 즉, 제2 약액(121)이 미세패턴(100)으로부터 제거 영역(140)으로 제거되면서 미세패턴(100) 내에는 제1 약액(111)만으로 채워지는 것이 모사된다. 이와 같이 치환 모델링에서도 미세패턴의 영향이 모사되도록 한다. 예를 들어, 미세패턴(100)의 최상면에서의 치환 속도와, 미세패턴(100)의 내부 모서리 또는 바닥에서의 치환속도를 다르게 모사할 수 있다.

도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 11은 도 1 내지 도 10을 이용하여 설명한 시뮬레이션 방법을 수행하기 위한 예시적인 컴퓨팅 장치이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 장치는 입출력 장치(210), 디스플레이(220), 프로세서(230), 메모리(240), 버스(250) 등을 포함한다.

버스(250)에 의해서, 입출력 장치(210), 디스플레이(220), 프로세서(230), 메모리(240) 등의 다양한 구성요소가 서로 연결 및 통신(즉, 제어 메시지 전달 및 데이터 전달)할 수 있다.

프로세서(230)는, 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 프로세서(230)는, 예를 들면, 컴퓨팅 장치의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.

디스플레이(220)는, 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템 (MEMS) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(220)는, 예를 들면, 사용자에게 각종 콘텐츠(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 및/또는 심볼 등)을 표시할 수 있다. 디스플레이(220)는 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치, 제스쳐, 근접, 또는 호버링 입력을 수신할 수 있다.

메모리(240)는 휘발성 메모리(예를 들어, DRAM, SRAM, 또는 SDRAM) 및/또는 비휘발성 메모리(예를 들어, OTPROM(one time programmable ROM), PROM, EPROM, EEPROM, mask ROM, flash ROM, 플래시 메모리, PRAM, RRAM, MRAM, 하드 드라이브, 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD))를 포함할 수 있다. 메모리(240)는 내장 메모리 및/또는 외장 메모리를 포함할 수 잇다. 메모리(240)는, 예를 들면, 전자 장치(260)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(240)는 소프트웨어 및/또는 프로그램을 저장할 수 있다. 프로그램은, 예를 들면, 커널, 미들웨어, 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API), 및/또는 어플리케이션 프로그램(또는 "어플리케이션") 등을 포함할 수 있다. 커널, 미들웨어, 또는 API의 적어도 일부는, 운영 시스템으로 지칭될 수 있다.

메모리(240)는 도 1 내지 도 10을 이용하여 설명한 시뮬레이션 방법을 수행하기 위한 인스트럭션들(instructions)을 저장하고 있다. 예를 들어, 메모리(240)는 프로세서(230)가 미세패턴 내에 제1 약액이 채워져 있는 모델을 준비하고, 미세패턴의 입구에서 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 제1 약액의 제1 증발속도를 계산하고, 미세패턴 내에서 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 제1 약액의 제2 증발속도를 계산하고, 미세패턴의 벽에 붙어있던 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 제1 약액의 제3 증발속도를 계산하고, 제1 증발속도, 제2 증발속도 및 제3 증발속도를 기초로, 제1 약액이 증발하는 데 소요되는 총 증발시간을 계산하는, 인스트럭션들(instructions)를 저장한다.

여기서, 제2 증발속도는 제1 증발속도보다 느리고, 제3 증발속도는 제1 증발속도보다 느리고, 제2 증발속도의 시간에 따른 제2 변화량은, 제1 증발속도의 시간에 따른 제1 변화량 및 제3 증발속도의 시간에 따른 제3 변화량보다 작도록 모사될 수 있다.

여기서, 제1 약액의 제2 증발속도를 계산하는 것은, 제1 약액이 미세패턴의 측벽 영역에서 벗어나는 증발속도, 미세패턴의 모서리 영역에서 벗어나는 증발속도 및 미세패턴의 바닥 영역에서 벗어나는 증발속도를 고려하여 계산될 수 있다. 제1 약액이 미세패턴의 측벽 영역에서 벗어나는 증발속도는, 제1 약액이 미세패턴의 모서리 영역에서 벗어나는 증발속도보다 빠를 수 있다.

또한, 미세패턴 내에 제1 약액이 채워져 있는 모델을 준비하는 것은, 미세패턴 내에 제2 약액이 채워지고, 미세패턴 및 제2 약액 상에 제1 약액이 형성되고, 제1 약액 상에 제2 약액을 제거할 수 있는 제거 영역이 설정된 모델을 준비하고, 제2 약액이 미세패턴 내로부터 제거 영역으로 제거되면서 미세패턴 내에는 제1 약액이 채워지도록 모사할 수 있다.

한편, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 시뮬레이션 방법을 순차적으로 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 컴퓨터에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.

통신 모듈(210)은 컴퓨팅 장치가 네트워크를 거쳐 외부와 통신할 수 있도록 한다. 여기서, 네트워크는 유선 및 무선 방식을 모두 포함한다. 특히, 무선 통신은, 예를 들면, LTE, LTE-A(LTE Advance), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wideband CDMA), UMTS(universal mobile telecommunications system), WiBro(Wireless Broadband), 또는 GSM(Global System for Mobile Communications) 등 중 적어도 하나를 사용하는 셀룰러 통신을 포함할 수 있다. 또는, 무선 통신은, WiFi(wireless fidelity), LiFi(light fidelity), 블루투스, 블루투스 저전력(BLE), 지그비(Zigbee), NFC(near field communication), 자력 시큐어 트랜스미션(Magnetic Secure Transmission), 라디오 프리퀀시(RF), 또는 보디 에어리어 네트워크(BAN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또는, 무선 통신은 GNSS를 포함할 수 있다. GNSS는, 예를 들면, GPS(Global Positioning System), Glonass(Global Navigation Satellite System), Beidou Navigation Satellite System(이하 "Beidou") 또는 Galileo, the European global satellite-based navigation system일 수 있다. 유선 통신은, 예를 들면, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard232), 전력선 통신, 또는 POTS(plain old telephone service), 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 미세패턴 110: 제1 약액
130: 배경기체 140: 제거 영역
150: 온도 보정 영역 210: 통신 모듈
220: 디스플레이 230: 프로세서
240: 메모리 250: 버스

Claims (13)

1. 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 시뮬레이션 방법에 있어서,
   미세패턴 내에 제1 약액이 채워져 있는 모델을 준비하는 단계;
   상기 미세패턴의 입구에서 상기 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 상기 제1 약액의 제1 증발속도를 계산하는 단계;
   상기 미세패턴 내에서 상기 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 상기 제1 약액의 제2 증발속도를 계산하는 단계;
   상기 미세패턴의 벽에 붙어있던 상기 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 상기 제1 약액의 제3 증발속도를 계산하는 단계; 및
   상기 제1 증발속도, 상기 제2 증발속도 및 상기 제3 증발속도를 기초로, 상기 제1 약액이 증발하는 데 소요되는 총 증발시간을 계산하는 단계를 포함하되,
   상기 모델은 상기 미세패턴에 대한 특징을 포함하는 데이터베이스를 기초로 상기 컴퓨팅 장치에 의하여 구현되는 시뮬레이션 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 증발속도는 상기 제1 증발속도보다 느리고,
   상기 제3 증발속도는 상기 제2 증발속도보다 느린, 시뮬레이션 방법.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제2 증발속도의 시간에 따른 제2 변화량은,
   상기 제1 증발속도의 시간에 따른 제1 변화량 및 상기 제3 증발속도의 시간에 따른 제3 변화량보다 작은, 시뮬레이션 방법.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 시뮬레이션 방법은, 분자동역학 시뮬레이션 방법이고,
   상기 컴퓨팅 장치는, 상기 제1 증발속도를 계산하는 단계를 완료하고 상기 제2 증발속도를 계산하는 단계를 시작하고, 상기 제2 증발속도를 계산하는 단계를 완료하고 상기 제3 증발속도를 계산하는 단계를 시작하는, 시뮬레이션 방법.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 모델은 상기 미세패턴 상에 제거 영역을 설정하고,
   증발되는 상기 제1 약액의 약액분자가 상기 제거 영역에 의해 제거되도록 하는, 시뮬레이션 방법.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 모델은 상기 미세패턴 상에 온도 보정 영역을 설정하고,
   상기 온도 보정 영역 내의 배경기체의 온도를, 챔버 내의 온도와 일치하도록 보정하는, 시뮬레이션 방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 제1 약액의 제2 증발속도를 계산하는 단계는,
   상기 제1 약액이 상기 미세패턴의 측벽 영역에서 벗어나는 증발속도, 상기 미세패턴의 모서리 영역에서 벗어나는 증발속도 및 상기 미세패턴의 바닥 영역에서 벗어나는 증발속도를 고려하여 계산하는, 시뮬레이션 방법.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 제1 약액이 상기 미세패턴의 측벽 영역에서 벗어나는 증발속도는, 상기 제1 약액이 상기 미세패턴의 모서리 영역에서 벗어나는 증발속도보다 빠른, 시뮬레이션 방법.
9. 제 1항에 있어서, 상기 미세패턴 내에 제1 약액이 채워져 있는 모델을 준비하는 단계는,
   상기 미세패턴 내에 제2 약액이 채워지고, 상기 미세패턴 및 상기 제2 약액 상에 제1 약액이 형성되고, 상기 제1 약액 상에 상기 제2 약액을 제거할 수 있는 제거 영역이 설정된 모델을 준비하고,
   상기 제2 약액이 상기 미세패턴으로부터 상기 제거 영역으로 제거되면서 상기 미세패턴 내에는 상기 제1 약액이 채워지는 것을 포함하는, 시뮬레이션 방법.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 약액은 IPA(Isopropyl Alcohol)이고, 상기 제2 약액은 DIW(Deionized Water)인, 시뮬레이션 방법.
11. 프로세서; 및
    메모리를 포함하며, 상기 메모리는
    상기 프로세서가
    미세패턴 내에 제1 약액이 채워져 있는 모델을 준비하고,
    상기 미세패턴의 입구에서 상기 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 상기 제1 약액의 제1 증발속도를 계산하고,
    상기 미세패턴 내에서 상기 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 상기 제1 약액의 제2 증발속도를 계산하고,
    상기 미세패턴의 벽에 붙어있던 상기 제1 약액이 증발하는 것을 모사하여, 상기 제1 약액의 제3 증발속도를 계산하고,
    상기 제1 증발속도, 상기 제2 증발속도 및 상기 제3 증발속도를 기초로, 상기 제1 약액이 증발하는 데 소요되는 총 증발시간을 계산하는, 인스트럭션들(instructions)를 저장하되,
    상기 모델은 상기 미세패턴에 대한 특징을 포함하는 데이터베이스를 기초로 상기 프로세서에 의하여 구현되는 시뮬레이션 장치.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 제2 증발속도는 상기 제1 증발속도보다 느리고, 상기 제3 증발속도는 상기 제1 증발속도보다 느리고,
    상기 제2 증발속도의 시간에 따른 제2 변화량은, 상기 제1 증발속도의 시간에 따른 제1 변화량 및 상기 제3 증발속도의 시간에 따른 제3 변화량보다 작은, 시뮬레이션 장치.
13. 제 11항에 있어서, 상기 미세패턴 내에 제1 약액이 채워져 있는 모델을 준비하는 것은,
    상기 미세패턴 내에 제2 약액이 채워지고, 상기 미세패턴 및 상기 제2 약액 상에 제1 약액이 형성되고, 상기 제1 약액 상에 상기 제2 약액을 제거할 수 있는 제거 영역이 설정된 모델을 준비하고,
    상기 제2 약액이 상기 미세패턴 내로부터 상기 제거 영역으로 제거되면서 상기 미세패턴 내에는 상기 제1 약액이 채워지는 것을 포함하는, 시뮬레이션 장치.
    
    

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