KR102527020B1 - Apparatus and method for simulating diffusivity - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 처리를 위한 분석 대상 유체의 확산 계수를 예측하기 위한 확산계수 시뮬레이션 장치, 확산계수 시뮬레이션 방법 및 기록매체에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 확산계수 시뮬레이션 방법은 기판 처리를 위한 제1 분석 대상 유체 및 제1 분석 대상 유체 상의 제2 분석 대상 유체를 선택하는 단계; 제1 분석 대상 유체와 제2 분석 대상 유체의 물리 구조를 모델링하는 단계; 및 물리 구조의 모델링에 기초하여 도출된 결과값을 통해 제1 분석 대상 유체 및 제2 분석 대상 유체 중 적어도 하나의 확산 계수를 도출하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a diffusion coefficient simulation device, a diffusion coefficient simulation method, and a recording medium for predicting the diffusion coefficient of a fluid to be analyzed for substrate processing. A diffusion coefficient simulation method according to an embodiment of the present invention includes selecting a first analysis target fluid for substrate processing and a second analysis target fluid on the first analysis target fluid; modeling physical structures of a first fluid to be analyzed and a fluid to be analyzed; and deriving a diffusion coefficient of at least one of the first fluid to be analyzed and the second fluid to be analyzed through a result value derived based on the modeling of the physical structure.
Description
본 발명은 확산계수 시뮬레이션 장치 및 확산계수 시뮬레이션 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 처리를 위한 유체의 확산 계수를 예측하기 위한 확산계수 시뮬레이션 장치 및 확산계수 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a diffusion coefficient simulation device and a diffusion coefficient simulation method, and more particularly, to a diffusion coefficient simulation device and a diffusion coefficient simulation method for predicting a diffusion coefficient of a fluid for substrate processing.
일반적으로 반도체 디바이스는 기판 상에 여러 가지 물질을 박막 형태로 증착하고 이를 패터닝하여 제조된다. 이를 위하여 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정 및 세정 공정 등 여러 단계의 공정들이 수행된다. 이와 같은 공정들은, 액상의 케미컬, 순수 등과 같은 처리액, 또는 초임계 상태로 상 변화된 처리 유체를 통해 처리될 수 있다. 이같은 처리액에 의한 기판의 처리에 있어, 처리액에 의한 기판의 공정 처리 정도, 공정 처리 시 기판에 형성된 패턴의 무너짐 현상 등은 기판에서의 처리액의 거동에 의해 영향을 받는다. 처리액의 거동은 처리액의 파티클의 크기에 영향을 받는다. 예를 들어, 큰 사이즈의 약액 파티클은 대부분 기류(유동)를 따라 이동하지만, 작은 사이즈를 갖는 약액 파티클은 주로 확산을 통해 이동한다. 따라서, 처리액의 파티클이 미세할 경우, 파티클의 거동은 처리액의 확산 계수에 의해 주로 영향을 받게 된다.In general, semiconductor devices are manufactured by depositing various materials in the form of thin films on a substrate and patterning them. To this end, several stages of processes such as a deposition process, a photo process, an etching process, and a cleaning process are performed. Such processes may be performed through a treatment liquid such as a liquid chemical, pure water, or the like, or a treatment fluid whose phase is changed to a supercritical state. In the treatment of the substrate by the treatment liquid, the processing degree of the substrate by the treatment liquid and the collapse of the pattern formed on the substrate during the process are affected by the behavior of the treatment liquid on the substrate. The behavior of the treatment liquid is affected by the particle size of the treatment liquid. For example, chemical particles with a large size mostly move along an air stream (flow), but chemical particles with a small size mainly move through diffusion. Therefore, when the particles of the treatment liquid are fine, the behavior of the particles is mainly affected by the diffusion coefficient of the treatment liquid.
반도체가 미세화될수록 작은 파티클의 거동을 예측하는 것이 중요하며, 파티클의 거동 예측을 위해 처리액의 확산 계수를 정확하게 파악할 필요가 있다. 처리액의 확산 계수는 실측 실험에 의해 측정될 수 있다. 그러나, 반도체 장비 내 공정은 고압 및 고온에서 이루어지는 경우가 많으며, 고압 및 고온 조건에서 처리액의 확산 계수를 분석할 필요가 있다. 그러나, 처리액의 확산 계수를 고압에서 실험을 통해 측정하는 것은 한계가 있으며, 고비용의 측정 장비를 필요로 하게 된다.As semiconductors are miniaturized, it is important to predict the behavior of small particles, and it is necessary to accurately grasp the diffusion coefficient of the treatment liquid for predicting the behavior of the particles. The diffusion coefficient of the treatment liquid can be measured by an actual measurement experiment. However, processes in semiconductor equipment are often performed at high pressure and high temperature, and it is necessary to analyze the diffusion coefficient of a process liquid under high pressure and high temperature conditions. However, measuring the diffusion coefficient of the treatment liquid through experiments at high pressure has limitations and requires expensive measuring equipment.
본 발명은 기판을 처리하기 위한 유체의 확산 계수를 도출하기 위한 확산계수 시뮬레이션 장치 및 확산계수 시뮬레이션 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a diffusion coefficient simulation device and a diffusion coefficient simulation method for deriving the diffusion coefficient of a fluid for processing a substrate.
또한, 본 발명은 기판 처리 시의 상이한 공정 조건에 따른 처리액의 확산 계수를 도출하기 위한 확산계수 시뮬레이션 장치 및 확산계수 시뮬레이션 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a diffusion coefficient simulation device and a diffusion coefficient simulation method for deriving the diffusion coefficient of a treatment liquid according to different process conditions during substrate processing.
또한, 본 발명은 고압/고온 환경에서 처리액의 확산 계수를 예측할 수 있는 확산계수 시뮬레이션 장치 및 확산계수 시뮬레이션 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a diffusion coefficient simulation device and a diffusion coefficient simulation method capable of predicting the diffusion coefficient of a treatment liquid in a high pressure / high temperature environment.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from this specification and the accompanying drawings. will be.
본 발명의 일 실시예에 따른 확산계수 시뮬레이션 방법은 기판 처리를 위한 제1 분석 대상 유체 및 상기 제1 분석 대상 유체 상의 제2 분석 대상 유체를 선택하는 단계; 상기 제1 분석 대상 유체와 제2 분석 대상 유체의 물리 구조를 모델링하는 단계; 및 상기 물리 구조의 모델링에 기초하여 도출된 결과값을 통해 상기 제1 분석 대상 유체 및 상기 제2 분석 대상 유체 중 적어도 하나의 확산 계수를 도출하는 단계를 포함한다.A diffusion coefficient simulation method according to an embodiment of the present invention includes selecting a first analysis target fluid for substrate processing and a second analysis target fluid on the first analysis target fluid; modeling physical structures of the first fluid to be analyzed and the second fluid to be analyzed; and deriving a diffusion coefficient of at least one of the first fluid to be analyzed and the second fluid to be analyzed through a result value derived based on the modeling of the physical structure.
상기 확산 계수를 도출하는 단계는 분자 동역학 해석 방법에 의해 상기 확산 계수를 도출할 수 있다.In the step of deriving the diffusion coefficient, the diffusion coefficient may be derived by a molecular dynamics analysis method.
상기 확산 계수를 도출하는 단계는 하기의 수학식 1에 따라 수행될 수 있다.Deriving the diffusion coefficient may be performed according to Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
수학식 1에서, c는 상기 제1 분석 대상 유체 또는 상기 제2 분석 대상 유체의 농도, t는 시간, D는 상기 확산 계수, ▽2는 라플라스(Laplace) 연산자이다.In Equation 1, c is the concentration of the first fluid to be analyzed or the second fluid to be analyzed, t is time, D is the diffusion coefficient, and ▽ 2 is a Laplace operator.
상기 물리 구조의 모델링은 상기 제2 분석 대상 유체의 압력 값을 고려하여 수행될 수 있다.Modeling of the physical structure may be performed in consideration of the pressure value of the second analysis target fluid.
상기 물리 구조의 모델링은 상기 제2 분석 대상 유체의 온도 값을 고려하여 수행될 수 있다.Modeling of the physical structure may be performed in consideration of a temperature value of the second analysis target fluid.
상기 제1 분석 대상 유체는 이소프로필알코올이고, 상기 제2 분석 대상 유체는 초임계 상태의 이산화탄소일 수 있다.The first fluid to be analyzed may be isopropyl alcohol, and the fluid to be analyzed may be carbon dioxide in a supercritical state.
상기 제1 분석 대상 유체는 린스액이고, 상기 제2 분석 대상 유체는 이소프로필알코올일 수 있다.The first fluid to be analyzed may be a rinsing liquid, and the second fluid to be analyzed may be isopropyl alcohol.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 확산계수 시뮬레이션 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a computer-readable recording medium on which a program for executing the diffusion coefficient simulation method is recorded is provided.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기판 처리를 위한 제1 분석 대상 유체 및 상기 제1 분석 대상 유체 상의 제2 분석 대상 유체를 선택하기 위해 제공되는 조작부; 및 상기 제1 분석 대상 유체와 제2 분석 대상 유체의 물리 구조를 모델링 하고, 상기 물리 구조의 모델링에 기초하여 도출된 결과값을 통해 상기 제1 분석 대상 유체 및 상기 제2 분석 대상 유체 중 적어도 하나의 확산 계수를 도출하는 연산부;를 포함하는 확산계수 시뮬레이션 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a manipulation unit provided to select a first analysis target fluid for substrate processing and a second analysis target fluid above the first analysis target fluid; and modeling the physical structures of the first fluid to be analyzed and the second fluid to be analyzed, and at least one of the first fluid to be analyzed and the second fluid to be analyzed through a result value derived based on the modeling of the physical structures. There is provided a diffusion coefficient simulation device comprising a; calculation unit for deriving a diffusion coefficient of.
상기 연산부는 상기 제2 분석 대상 유체의 압력 값을 고려하여 상기 물리 구조를 모델링할 수 있다.The calculation unit may model the physical structure in consideration of the pressure value of the second analysis target fluid.
상기 연산부는 상기 제2 분석 대상 유체의 온도 값을 고려하여 상기 물리 구조를 모델링할 수 있다.The calculation unit may model the physical structure in consideration of the temperature value of the second analysis target fluid.
상기 연산부는 분자 동역학 해석 방법에 의해 상기 확산 계수를 도출할 수 있다.The calculation unit may derive the diffusion coefficient by a molecular dynamics analysis method.
상기 연산부는 하기의 수학식 1에 따라 상기 확산 계수를 도출할 수 있다.The calculator may derive the diffusion coefficient according to Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
상기 수학식 1에서, c는 상기 제1 분석 대상 유체 또는 상기 제2 분석 대상 유체의 농도, t는 시간, D는 상기 확산 계수, ▽2는 라플라스(Laplace) 연산자이다.In Equation 1, c is the concentration of the first fluid to be analyzed or the second fluid to be analyzed, t is time, D is the diffusion coefficient, and ▽ 2 is a Laplace operator.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판을 처리하기 위한 유체의 확산 계수를 도출하기 위한 확산계수 시뮬레이션 장치 및 확산계수 시뮬레이션 방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, a diffusion coefficient simulation device and a diffusion coefficient simulation method for deriving a diffusion coefficient of a fluid for processing a substrate are provided.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 기판 처리 시의 상이한 공정 조건에 따른 유체의 확산 계수를 도출하는 확산계수 시뮬레이션 장치 및 확산계수 시뮬레이션 방법이 제공된다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a diffusion coefficient simulation device and a diffusion coefficient simulation method for deriving a diffusion coefficient of a fluid according to different process conditions during substrate processing are provided.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 고압/고온 환경에서 처리액의 확산 계수를 예측할 수 있는 확산계수 시뮬레이션 장치 및 확산계수 시뮬레이션 방법이 제공된다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a diffusion coefficient simulation device and a diffusion coefficient simulation method capable of predicting the diffusion coefficient of a treatment liquid in a high-pressure/high-temperature environment are provided.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산계수 시뮬레이션 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산계수 시뮬레이션 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 유체에 의해 기판을 처리하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 분석 대상 유체의 물리 구조가 모델링된 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 분석 대상 유체의 확산 과정을 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 온도 및 압력에 따른 분석 대상 유체의 확산 계수의 경향성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a diffusion coefficient simulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a diffusion coefficient simulation method according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a state in which a substrate is treated with a fluid.
4 is a diagram showing a state in which a physical structure of a fluid to be analyzed is modeled.
5 is a diagram illustrating a diffusion process of a fluid to be analyzed.
6 and 7 are diagrams showing the tendency of the diffusion coefficient of the fluid to be analyzed according to temperature and pressure.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following examples. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes of elements in the figures are exaggerated to emphasize clearer description.
본 발명은 기판 처리 장치 내부의 물리 구조를 고려하여 분자동역학 해석에 따라 기판 처리를 위한 유체(약액 등)의 확산 계수를 측정하고, 고온 및 고압 조건을 포함하여 다양한 공정 조건(온도, 압력, 약액 농도 등)에서의 유체의 확산 계수를 예측할 수 있는 확산계수 시뮬레이션 방법을 제공한다.The present invention measures the diffusion coefficient of a fluid (chemical liquid, etc.) for substrate processing according to molecular dynamics analysis in consideration of the physical structure inside the substrate processing apparatus, and various process conditions (temperature, pressure, chemical liquid, etc.) including high temperature and high pressure conditions concentration, etc.) to provide a diffusion coefficient simulation method capable of predicting the diffusion coefficient of a fluid.
이하, 다양한 설정 조건에서 유체의 확산 계수를 분자 동역학(Molecular Dynamics method)을 통해 해석하는 방법을 설명한다. 본 발명의 실시예에서, 기판 처리를 위한 유체의 확산 계수를 도출하기 위하여, 2개체 혹은 그 이상으로 이루어지는 시스템이 갖는 포텐셜 하에서 고전 역학의 뉴턴 방정식을 풀어 시스템의 정적, 동적 안정 구조나 동적 과정을 해석하는 분자 동역학 해석 방법이 이용된다.Hereinafter, a method for analyzing the diffusion coefficient of a fluid under various setting conditions through a molecular dynamics method will be described. In an embodiment of the present invention, in order to derive the diffusion coefficient of a fluid for substrate processing, the static and dynamic stable structure or dynamic process of the system is solved by solving the Newton equation of classical mechanics under the potential of a system consisting of two or more entities. A molecular dynamics analysis method for analyzing is used.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산계수 시뮬레이션 장치를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 확산계수 시뮬레이션 장치는 메인 플랫폼(100), 조작부(200) 및 연산부(300)를 포함한다. 메인 플랫폼(100)은 시뮬레이션이 수행되는 과정에서 자료의 입출력을 제어한다. 일 예로, 메인 플랫폼(100)은 리눅스(Linux) 등의 운영체제를 기반으로 제공될 수 있다. 메인 플랫폼(100)은 사용자가 입력하는 실험 파라미터(후술할 조건 값)를 통해 시뮬레이션이 수행되는 환경을 설정할 수 있다. 또한, 메인 플랫폼(100)은 시뮬레이션에 이용되는 설정 팩터에 대한 정보를 저장할 수 있다.1 is a diagram showing a diffusion coefficient simulation apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the diffusion coefficient simulation device includes a
메인 플랫폼(100)은 조작부(200)를 통해 자료를 입력받을 수 있도록 구성된다. 또한, 메인 플랫폼(100)은 자료의 입력 상황, 시뮬레이션 진행 상황, 시뮬레이션 결과 등을 조작부(200)로 출력 가능하게 제공된다. 조작부(200)는 예를 들어, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI, graphical user interface) 기능을 가지며, 메인 플랫폼(100)과 자료의 전송 및 자료의 입출력이 가능한 휴대용 단말기, 휴대용 컴퓨터, 컴퓨터 등으로 제공될 수 있다.The
연산부(300)는 메인 플랫폼(100)과 자료의 송수신이 가능하게 제공된다. 연산부(300)는 메인 플랫폼(100)이 제공하는 정보를 통해 분자 동역학적 방식으로 시뮬레이션을 수행하고, 시뮬레이션이 수행되는 과정에 관한 정보, 시뮬레이션 결과에 관한 정보를 메인 플랫폼(100)으로 송신 가능하게 제공된다. 일 예로, 연산부(300)는 고성능 컴퓨팅(High-Performance Computing, HPC) 등과 같이 방대한 양의 자료를 연산하거나, 고속 연산이 가능하도록 제공되는 컴퓨터 시스템, 클라우드 컴퓨터 시스템 등일 수 있다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산계수 시뮬레이션 방법을 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 먼저 분석 대상 유체의 구조를 확정하는 단계가 수행된다(S100). 분석 대상 유체는 조작부(200)를 통해 선택되어 메인 플랫폼(100)에 입력될 수 있다. 분석 대상 유체가 선택되면, 분석 대상 유체의 물리적 구조의 도출은 연산부(300)에서 materials design 사의 MedeA 등과 같이 재료 설계에 사용되는 프로그램이 이용되어 도출될 수 있다. 예를 들면, 기판 처리에 사용될 수 있는 이산화탄소, 이소프로필알코올 등과 같은 분석 대상 유체들의 물리적 구조는 상술한 방법에 의해 미리 도출된 후, 메인 플랫폼(100)에 저장된 상태일 수 있다.2 is a diagram showing a diffusion coefficient simulation method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2 , first, a step of determining the structure of a fluid to be analyzed is performed (S100). A fluid to be analyzed may be selected through the
도 3은 유체에 의해 기판을 처리하는 상태를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 챔버(C) 내에서 기판(S)이 처리되는 과정에서 2가지 유체(m1, m2) 사이에 계면이 형성되고, 계면을 통해 유체들 간에 확산이 발생한다. 일 예로, 기판(S)에 식각액, 세정액, 순수, 이소프로필알코올 등과 같은 제1 유체(m1)가 도포되는 공정이 수행된다. 그리고, 식각액, 세정액 등을 린스 공정에서 순수로 치환시키거나, 순수, 이소프로필알코올 등의 건조를 위해 초임계 상태의 유체에 노출시키는 등의 처리를 위하여, 제1 유체의 상면(m1)에 제2 유체(m2)가 위치되는 환경이 발생된다.3 is a view showing a state in which a substrate is treated with a fluid. Referring to FIG. 3 , in the course of processing the substrate S in the chamber C, an interface is formed between the two fluids m1 and m2, and diffusion occurs between the fluids through the interface. For example, a process of applying a first fluid m1 such as an etching solution, a cleaning solution, pure water, or isopropyl alcohol to the substrate S is performed. And, for processing such as replacing etching liquid, cleaning liquid, etc. with pure water in the rinse process, or exposing to supercritical fluid for drying pure water, isopropyl alcohol, etc., 2 The environment in which the fluid (m2) is located is generated.
제1 유체(m1)과 제2 유체(m2)의 파티클의 확산 분포는 기판(S)의 처리 효율성에 영향을 주기 때문에, 유체들의 확산 계수를 정확하게 예측할 필요가 있다. 따라서, 분석 대상 유체는 제1 유체(m1) 및 제2 유체(m1)에 해당되는 것이 각각 제1 분석 대상 유체, 제2 분석 대상 유체로 선택되고, 각각의 분석 대상 유체의 물리적 구조가 도출된다.Since the diffusion distribution of the particles of the first fluid m1 and the second fluid m2 affects the processing efficiency of the substrate S, it is necessary to accurately predict the diffusion coefficients of the fluids. Therefore, as the fluid to be analyzed, those corresponding to the first fluid m1 and the second fluid m1 are selected as the first fluid to be analyzed and the second fluid to be analyzed, respectively, and the physical structure of each fluid to be analyzed is derived. .
도 4는 분석 대상 유체의 물리 구조가 모델링된 상태를 나타내는 도면으로, 도 3의 'A'부를 나타낸 것이다. 도 5는 분석 대상 유체의 확산 과정을 (a), (b), (c) 순으로 나타내는 도면이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 분석 대상 유체의 물리적 구조를 기초로 조건 값(온도, 압력 등)에 따른 제1 분석 대상 유체와 제2 분석 대상 유체의 구조가 모델링된다(S200). 조건 값은 기판 처리 공정에서, 기판(S), 제1 유체(m1), 제2 유체(m2)가 위치되는 공정 조건이다.FIG. 4 is a view showing a state in which a physical structure of a fluid to be analyzed is modeled, and shows part 'A' of FIG. 3 . 5 is a diagram showing a diffusion process of a fluid to be analyzed in order of (a), (b), and (c). Referring to FIGS. 4 and 5 , the structures of the first and second fluids to be analyzed are modeled according to condition values (temperature, pressure, etc.) based on the physical structure of the fluid to be analyzed (S200). The condition value is a process condition in which the substrate S, the first fluid m1, and the second fluid m2 are positioned in the substrate treatment process.
일 예로, 기판의 세정, 식각 공정인 경우, 조건 값은 기판의 세정, 식각 공정을 수행하는 챔버 내의 온도 및 압력일 수 있다. 다른 예로, 기판이 초임계 상태의 유체에 의해 공정이 수행되는 경우, 조건 값은 초임계 챔버 내부의 온도 및 압력일 수 있다.For example, in the case of substrate cleaning and etching processes, the condition values may be temperature and pressure in a chamber in which the substrate cleaning and etching processes are performed. As another example, when a process is performed on a substrate using a fluid in a supercritical state, the condition values may be the temperature and pressure inside the supercritical chamber.
이와 같은 조건 값은 조작부(200)를 통해 사용자가 임의로 선택하여 입력할 수 있다. 예를 들어, 압력 조건 값은 0 ~ 200 bar 범위 혹은 그 이상의 가압 조건으로 선택될 수 있다. 그리고, 제1 분석 대상 유체 및 제2 분석 대상 유체는 조건 값에서의 상태가 설정되고, 제1 분석 대상 유체와 제2 분석 대상 유체의 물리 구조가 모델링된다. 일 예로, 연산부(300)는 조건 값에 따른 시뮬레이션을 통해, 조건 값 하에서 제1 분석 대상 유체와 제2 분석 대상 유체의 상(phase), 제1 분석 대상 유체와 제2 분석 대상 유체의 물리 구조 및 계면 상태를 도출할 수 있다.Such condition values may be arbitrarily selected and input by the user through the
예를 들어, 제1 분석 대상 유체가 이소프로필알코올이고, 제2 분석 대상 유체가 이산화탄소이고, 조건 값이 초임계 챔버 내의 온도, 압력으로 선택되면, 제거 대상이 되는 제1 분석 대상 유체인 이소프로필알코올은 액체, 초임계 유체로 제공되는 제2 분석 대상 유체인 이산화탄소는 초임계 상태인 상이 모델링되고, 제1 분석 대상 유체와 제2 분석 대상 유체의 물리 구조가 모델링될 수 있다.For example, if the first analysis target fluid is isopropyl alcohol, the second analysis target fluid is carbon dioxide, and the condition values are selected as the temperature and pressure in the supercritical chamber, the first analysis target fluid to be removed is isopropyl. Alcohol is provided as a liquid or a supercritical fluid, and carbon dioxide, a second fluid to be analyzed, in a supercritical state may be modeled, and physical structures of the first fluid to be analyzed and the second fluid to be analyzed may be modeled.
다른 예로, 제1 분석 대상 유체가 린스액이고, 제2 분석 대상 유체는 이소프로필알코올이고, 세정 또는 식각 챔버 내의 온도, 압력이 선택되면, 제1 분석 대상 유체, 제2 분석 대상 유체의 상은 액상으로 설정되고, 제1 분석 대상 유체와 제2 분석 대상 유체의 물리 구조가 모델링 될 수 있다.In another example, when the first fluid to be analyzed is a rinse liquid, the second fluid to be analyzed is isopropyl alcohol, and the temperature and pressure in the cleaning or etching chamber are selected, the phases of the first fluid to be analyzed and the second fluid to be analyzed are liquid. , and the physical structures of the first fluid to be analyzed and the second fluid to be analyzed may be modeled.
이후, 연산부(300)의 구조 모델링에 의해 추출되는 결과 값을 통해, 분석 대상 유체들의 확산 계수가 도출된다(S300). 확산 계수의 도출은 하기의 수학식 1을 이용해, 연산부(300)에서 수행될 수 있다. 그리고, 확산 계수의 결과값은 메인 플랫폼(100)에 저장되어, 분석 대상 유체의 종류, 조건 값과 연계되어 관리될 수 있다.Thereafter, the diffusion coefficients of the fluids to be analyzed are derived through the result values extracted by the structural modeling of the calculation unit 300 (S300). Derivation of the diffusion coefficient may be performed by the
c는 분석 대상 유체의 농도(concentration), t는 시간(time), D는 확산 계수(diffusion coefficient), ▽2는 라플라스(Laplace) 연산자이다.c is the concentration of the fluid to be analyzed, t is the time, D is the diffusion coefficient, and ▽ 2 is the Laplace operator.
도 6 및 도 7은 온도 및 압력에 따른 분석 대상 유체의 확산 계수의 경향성을 나타내는 도면이다. 상술한 바와 같은 확산 계수의 도출은 제1 분석 대상 유체, 제2 분석 대상 유체를 변경하면서, 상이한 분석 대상 유체 사이에 형성된 물리 구조에 대해 수행될 수 있다. 또한, 온도 또는 압력의 조건 값을 달리하여 동일 분석 대상 유체나 상이한 분석 대상 유체에 대해 수행될 수 있다.6 and 7 are diagrams showing the tendency of the diffusion coefficient of the fluid to be analyzed according to temperature and pressure. Derivation of the diffusion coefficient as described above may be performed for a physical structure formed between different fluids to be analyzed while changing the first fluid to be analyzed and the second fluid to be analyzed. In addition, it may be performed for the same analysis target fluid or different analysis target fluids by varying the temperature or pressure condition values.
이와 같은 시뮬레이션을 통해 도출된 확산 계수와 온도 및 압력의 관계는 대략 도 6(이산화탄소) 및 도 7(이소프로필알코올)과 같은 경향성을 나타내었으며, 이는 일반적으로 알려진 실험 치와 동일한 경향성을 갖는다. 또한, 약액이 혼합물로 이루어지는 경우 혼합 조성비 별로 약액의 확산 계수 특성을 예측할 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 고압 및 고온 등의 공정 조건을 포함하여 다양한 공정 조건에 대한 확산 계수를 효율적으로 도출할 수 있다.The relationship between the diffusion coefficient and the temperature and pressure derived through such a simulation showed a tendency as shown in FIG. 6 (carbon dioxide) and FIG. 7 (isopropyl alcohol), which has the same tendency as generally known experimental values. In addition, when the chemical solution is composed of a mixture, the diffusion coefficient characteristics of the chemical solution can be predicted for each mixed composition ratio. According to an embodiment of the present invention, it is possible to efficiently derive diffusion coefficients for various process conditions, including process conditions such as high pressure and high temperature.
도출된 조건 값과 확산 계수 값의 관계, 분석 대상 유체에 따른 확산 계수 값은, 해당 유체 및 조건 값이 사용되는 기판 처리 장치의 환경 설정, 조절에 사용될 수 있다. 분석 대상 유체의 확산 계수는, 처리액(약액)의 미세 파티클의 확산(거동)을 예측하여 기판 표면 위에 존재하는 약액 파티클의 분포 정보를 제공하는데 활용될 수 있다.The relationship between the derived condition value and the diffusion coefficient value and the diffusion coefficient value according to the fluid to be analyzed may be used for environment setting and adjustment of a substrate processing apparatus in which the corresponding fluid and condition value are used. The diffusion coefficient of the fluid to be analyzed can be used to predict the diffusion (behavior) of the fine particles of the treatment liquid (chemical liquid) to provide distribution information of the chemical liquid particles existing on the substrate surface.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The above detailed description is illustrative of the present invention. In addition, the foregoing is intended to illustrate and describe preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. Changes or modifications are possible within the scope of the inventive concept disclosed in this specification, within the scope equivalent to the written disclosure and / or within the scope of skill or knowledge in the art. The written embodiment describes the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various changes required in the specific application field and use of the present invention are also possible. Therefore, the above detailed description of the invention is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed to cover other embodiments as well.
100: 메인 플랫폼 200: 조작부
300: 연산부 s: 기판
m1: 제1 분석 대상 유체 m2: 제2 분석 대상 유체100: main platform 200: control panel
300: calculation unit s: board
m1: First analysis target fluid m2: Second analysis target fluid
Claims (15)
상기 제1 분석 대상 유체 및 상기제2 분석 대상 유체를 선택하는 단계;
상기 제1 분석 대상 유체와 제2 분석 대상 유체의 물리 구조를 모델링하는 단계; 및
상기 물리 구조의 모델링에 기초하여 도출된 결과값을 통해 상기 제1 분석 대상 유체 및 상기 제2 분석 대상 유체 중 적어도 하나의 확산 계수를 도출하는 단계를 포함하는 확산계수 시뮬레이션 방법.The fluid used for processing the substrate includes a first fluid to be analyzed and a second fluid to be analyzed, and the first fluid to be analyzed is supplied to the substrate prior to the second fluid to be analyzed to treat the substrate; ,
selecting the first fluid to be analyzed and the second fluid to be analyzed;
modeling physical structures of the first fluid to be analyzed and the second fluid to be analyzed; and
and deriving a diffusion coefficient of at least one of the first fluid to be analyzed and the second fluid to be analyzed through a result value derived based on the modeling of the physical structure.
상기 확산 계수를 도출하는 단계는 분자 동역학 해석 방법에 의해 상기 확산 계수를 도출하는 확산계수 시뮬레이션 방법.According to claim 1,
The step of deriving the diffusion coefficient is a diffusion coefficient simulation method for deriving the diffusion coefficient by a molecular dynamics analysis method.
상기 확산 계수를 도출하는 단계는 하기의 수학식 1에 따라 수행되고,
[수학식 1]
상기 수학식 1에서, c는 상기 제1 분석 대상 유체 또는 상기 제2 분석 대상 유체의 농도, t는 시간, D는 상기 확산 계수, ▽2는 라플라스(Laplace) 연산자인 확산계수 시뮬레이션 방법.According to claim 1,
Deriving the diffusion coefficient is performed according to Equation 1 below,
[Equation 1]
In Equation 1, c is the concentration of the first fluid to be analyzed or the second fluid to be analyzed, t is time, D is the diffusion coefficient, and ▽ 2 is a Laplace operator.
상기 물리 구조의 모델링은 상기 제2 분석 대상 유체의 압력 값을 고려하여 수행되는 확산계수 시뮬레이션 방법.According to claim 1,
The diffusion coefficient simulation method in which the modeling of the physical structure is performed in consideration of the pressure value of the second analysis target fluid.
상기 물리 구조의 모델링은 상기 제2 분석 대상 유체의 온도 값을 고려하여 수행되는 확산계수 시뮬레이션 방법.According to claim 1,
The modeling of the physical structure is performed in consideration of the temperature value of the second analysis target fluid.
상기 제1 분석 대상 유체는 이소프로필알코올이고, 상기 제2 분석 대상 유체는 초임계 상태의 이산화탄소인 확산계수 시뮬레이션 방법.According to claim 1,
The first fluid to be analyzed is isopropyl alcohol, and the fluid to be analyzed is carbon dioxide in a supercritical state.
상기 제1 분석 대상 유체는 린스액이고, 상기 제2 분석 대상 유체는 이소프로필알코올인 확산계수 시뮬레이션 방법.According to claim 1,
The first fluid to be analyzed is a rinsing liquid, and the second fluid to be analyzed is isopropyl alcohol.
상기 제1 분석 대상 유체 및 상기 제2 분석 대상 유체를 선택하기 위해 제공되는 조작부; 및
상기 제1 분석 대상 유체와 제2 분석 대상 유체의 물리 구조를 모델링 하고, 상기 물리 구조의 모델링에 기초하여 도출된 결과값을 통해 상기 제1 분석 대상 유체 및 상기 제2 분석 대상 유체 중 적어도 하나의 확산 계수를 도출하는 연산부;를 포함하는 확산계수 시뮬레이션 장치.An apparatus for performing the method of claim 1,
a manipulation unit provided to select the first analysis target fluid and the second analysis target fluid; and
Physical structures of the first fluid to be analyzed and the second fluid to be analyzed are modeled, and at least one of the first fluid to be analyzed and the second fluid to be analyzed is obtained through a result value derived based on the modeling of the physical structures. Diffusion coefficient simulation device comprising a; calculation unit for deriving a diffusion coefficient.
상기 연산부는 상기 제2 분석 대상 유체의 압력 값을 고려하여 상기 물리 구조를 모델링하는 확산계수 시뮬레이션 장치.According to claim 9,
Diffusion coefficient simulation device for modeling the physical structure in consideration of the pressure value of the second analysis target fluid.
상기 연산부는 상기 제2 분석 대상 유체의 온도 값을 고려하여 상기 물리 구조를 모델링하는 확산계수 시뮬레이션 장치.According to claim 9,
The diffusion coefficient simulation device for modeling the physical structure in consideration of the temperature value of the second analysis target fluid.
상기 연산부는 분자 동역학 해석 방법에 의해 상기 확산 계수를 도출하는 확산계수 시뮬레이션 장치.According to claim 9,
The calculation unit is a diffusion coefficient simulation device for deriving the diffusion coefficient by a molecular dynamics analysis method.
상기 연산부는 하기의 수학식 1에 따라 상기 확산 계수를 도출하고,
[수학식 1]
상기 수학식 1에서, c는 상기 제1 분석 대상 유체 또는 상기 제2 분석 대상 유체의 농도, t는 시간, D는 상기 확산 계수, ▽2는 라플라스(Laplace) 연산자인 확산계수 시뮬레이션 장치.According to any one of claims 9 to 12,
The calculation unit derives the diffusion coefficient according to Equation 1 below,
[Equation 1]
In Equation 1, c is the concentration of the first fluid to be analyzed or the second fluid to be analyzed, t is time, D is the diffusion coefficient, and ▽ 2 is a Laplace operator.
상기 제1 분석 대상 유체는 이소프로필알코올이고, 상기 제2 분석 대상 유체는 초임계 상태의 이산화탄소인 확산계수 시뮬레이션 장치.According to any one of claims 9 to 12,
The first fluid to be analyzed is isopropyl alcohol, and the second fluid to be analyzed is carbon dioxide in a supercritical state.
상기 제1 분석 대상 유체는 린스액이고, 상기 제2 분석 대상 유체는 이소프로필알코올인 확산계수 시뮬레이션 장치.According to any one of claims 9 to 12,
The first fluid to be analyzed is a rinsing liquid, and the second fluid to be analyzed is isopropyl alcohol.
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