KR102587791B1 - Simulation technique for Atomic Layer Deposition for Materials with Narrow Channel or Porous Materials - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세한 영역의 관심 영역을 다수 포함한 넓은 영역의 반응기에서 모델을 세분화하여 시뮬레이션 모델을 구축하고, 기계학습 방법론을 통해 데이터베이스를 구축하여 해석결과를 조속히 얻어 고속 연산을 구현하는 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.
본 발명의 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법은 글로벌 모델과 로컬 모델로 구성되는 전산유체해석모델을 구축하고 기계학습을 수행하는 전산유체해석모델 기계학습 단계 및 기계학습을 수행한 결과를 토대로 적어도 두개 이상의 미세채널 또는 다공성재질을 갖는 피증착물의 원자층증착해석을 수행하는 원자층증착해석 단계를 포함 한다.
The present invention builds a simulation model by subdividing the model in a wide-area reactor containing many fine areas of interest, and builds a database through machine learning methodology to quickly obtain analysis results and have a micro-channel to implement high-speed computation. This relates to an atomic layer deposition simulation method for a deposited object having a porous material.
The atomic layer deposition simulation method for a deposited object having a microchannel or a porous material of the present invention includes a computational fluid analysis model machine learning step of building a computational fluid analysis model consisting of a global model and a local model and performing machine learning; It includes an atomic layer deposition analysis step of performing atomic layer deposition analysis of a deposited object having at least two or more microchannels or a porous material based on the results of machine learning.

Description

미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법{Simulation technique for Atomic Layer Deposition for Materials with Narrow Channel or Porous Materials}Atomic layer deposition simulation method for deposited materials with microchannels or porous materials {Simulation technique for Atomic Layer Deposition for Materials with Narrow Channel or Porous Materials}

본 발명은 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 대면적을 갖지만 패턴화되어 있는 미세채널을 갖거나 또는 다공성 특성을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착공정(Atomic Layer Deposition, ALD)에 대해서 전산열유체해석을 고속으로 구현하고, 이를 재료공정장비에 매칭하여 작업을 효율적이고 원활하게 수행하도록 하는 것이다.The present invention relates to an atomic layer deposition simulation method for a deposited object having microchannels or a porous material. Specifically, the present invention relates to a method for atomic layer deposition simulation on a deposited object having a large area but patterned microchannels or having porous properties. The goal is to implement computational thermal fluid analysis at high speed for the Atomic Layer Deposition (ALD) process and match it to material processing equipment to perform the work efficiently and smoothly.

박막 성장과 같은 열유체기반의 재료 공정에 있어 열 유체의 조성, 온도, 유체 속도, 히터 파워, 핫존의 구성, 재료 합성 위치 등 다양한 파라미터를 실험적으로 완벽하게 최적화하기는 매우 많은 시행착오를 필요로 하며, 특히 많은 경우, 재료 공정이 일어나는 반응기 영역은 외부에서 시각적으로 모니터링할 수 없어 장비 상에 장착된 다양한 공정 시그널에 의존하여 공정을 제어하게 된다. 이에 따라 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)에 기반한 시뮬레이션 기술이 이러한 열유체반응기의 최적화에 폭넓게 활용되고 있다. In thermal fluid-based material processes such as thin film growth, it requires a lot of trial and error to completely experimentally optimize various parameters such as thermal fluid composition, temperature, fluid velocity, heater power, hot zone composition, and material synthesis location. In particular, in many cases, the reactor area where material processing occurs cannot be visually monitored from the outside, so the process is controlled depending on various process signals mounted on the equipment. Accordingly, simulation technology based on Computational Fluid Dynamics is widely used in the optimization of these thermal fluid reactors.

한편, 전산유체역학 시뮬레이션 기법은 유체 현상을 기술하는 비선형 계 편미분방정식인 Navier-Stokes 방정식을 다양한 수치해석기법, 즉 유한차분법(Finite Difference Method), 유한요소법(Finite Element Method), 유한체적법(Finite Volume Method)등의 방법을 사용하여 이산화(discretization)하여 대수방정식으로 변환하고, 이를 수치 기법 알고리즘을 사용하여 유체 유동 문제를 풀고 해석하는 것을 말한다. Meanwhile, computational fluid dynamics simulation techniques use the Navier-Stokes equations, which are nonlinear partial differential equations that describe fluid phenomena, to various numerical analysis techniques, such as the finite difference method, finite element method, and finite volume method ( This refers to converting to algebraic equations by discretizing them using methods such as the Finite Volume Method, and solving and analyzing fluid flow problems using numerical algorithm.

최근에는 이러한 유체 해석에 덧붙여 물질이동(Mass transfer), 화학반응(Chemical reaction), 열전달(Heat transfer)등의 다양한 물리현상을 동시에 해석하는 다중물리해석이 보편화되어 있으며 이를 지원하는 다양한 범용 혹은 전용 시뮬레이션 패키지가 상용화되어 있다. 특정 해석 문제에 특화되어 있는 전용 시뮬레이션 패키지는 다양한 문제에 대응할 수 없고 사용자가 직접 코드를 변경 또는 추가할 수 없는 제약이 있는 반면, 시뮬레이션에 이해가 깊지 않은 사용자가 사용하기에는 용이한 장점이 공존하며, 범용 시뮬레이션 패키지는 그 반대로 특정 문제 해석을 위한 솔루션 개발이 비용과 노력이 크게 필요한 반면 다양한 사용자 코드를 추가, 변경할 수 있다. 본 특허의 해석 방법은 따라서 범용의 시뮬레이션 패키지를 활용한 해석 방법을 지칭한다. Recently, in addition to fluid analysis, multi-physics analysis that simultaneously analyzes various physical phenomena such as mass transfer, chemical reaction, and heat transfer has become common, and various general-purpose or dedicated simulations support this. The package is commercially available. While dedicated simulation packages that are specialized for specific analysis problems cannot respond to a variety of problems and have limitations in that users cannot directly change or add code, they have the advantage of being easy to use for users who do not have a deep understanding of simulation. A general-purpose simulation package, on the other hand, can add and change various user codes, while developing a solution for analyzing a specific problem requires a lot of cost and effort. The analysis method of this patent therefore refers to an analysis method utilizing a general-purpose simulation package.

이러한 유체 해석 시뮬레이션에 있어 해석의 대상물이 되는 영역 (Domain)은 유한개의 요소(Element)로 나누어 풀이를 하게 되는데, 일반적으로 유체의 해석은 상당히 촘촘한 요소망이 필요하다. 요소망은 관심이 높은 부분에서 특히 촘촘하게 구성해야하지만 넓은 영역의 반응기 내에서 전체 영역을 촘촘하게 구성하여 미세한 영역의 데이터를 정밀하게 얻는 것은 계산 시간이 너무 많이 걸리고 해석과정에서 에러의 가능성도 크다. In such fluid analysis simulations, the domain that is the object of analysis is divided into a finite number of elements for analysis. In general, fluid analysis requires a fairly dense element network. The mesh must be constructed particularly densely in areas of high interest, but obtaining data in a fine area precisely by configuring the entire area tightly within a large area reactor takes too much calculation time and the possibility of errors during the analysis process is high.

그 일례로, 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0013839호 에서는 박막의 성장 메커니즘을 모델링 하고 나노 박막 증착기술 중 하나인 원자층증착법(ALD: Atomic Layer Deposition)을 이용하여, 단일 전구체를 이용해서 증착한, 단일성분박막 및 산화막, 질화막, 황화막 등을 포함하는 이성분계박막의 두께와, 두 가지 이상의 전구체들을 시분할 공급하여 순차적으로 증착한, 적어도 세 가지 이상의 성분들을 포함하는 다성분계박막의 두께 및 조성을 예측하기 위한 원자층증착법의 공정 시뮬레이션 방법에 관한 것이다. For example, in Republic of Korea Patent Publication No. 10-2007-0013839, the growth mechanism of a thin film is modeled and deposition is performed using a single precursor using Atomic Layer Deposition (ALD), one of the nano thin film deposition technologies. One, the thickness of a single-component thin film and a two-component thin film containing an oxide film, a nitride film, a sulfide film, etc., and the thickness of a multi-component thin film containing at least three or more components deposited sequentially by time-sharing supply of two or more precursors, and This relates to a process simulation method for atomic layer deposition to predict composition.

그러나 전산유체해석에 있어 요소망은 관심이 높은 부분에서 특히 촘촘하게 구성해야하지만 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물을 ALD 공정으로 증착하는 경우와 같이 넓은 영역의 반응기 내에서 미세한 영역의 데이터를 정밀하게 구하기 위해 전체 모델의 요소망모델 역시 촘촘하게 구성해야 하기 때문에 계산 시간이 너무 많이 걸리고 해석과정에서 에러의 가능성도 크기 때문에 이에 대한 특별한 접근방법이 요구된다.However, in computational fluid analysis, the mesh must be constructed particularly densely in areas of high interest, but it is necessary to collect data in a fine area within a large area of the reactor, such as when depositing materials with micro channels or porous materials through the ALD process. In order to obtain it precisely, the mesh model of the entire model must also be tightly constructed, so it takes too much calculation time and the possibility of errors in the analysis process is high, so a special approach is required.

대한민국 공개특허공보 제10-2007-0013839호 (2007.01.31)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2007-0013839 (2007.01.31)

본 발명의 목적은, 미세한 영역의 관심 영역을 다수 포함한 넓은 영역의 반응기에서 모델을 세분화하여 시뮬레이션 모델을 구축하는 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법을 제공하는 것이다. The purpose of the present invention is to provide an atomic layer deposition simulation method for a deposited object having a microchannel or a porous material in which a simulation model is constructed by subdividing the model in a wide-area reactor containing a large number of microscopic areas of interest. .

본 발명은 기계학습 (Machine Learning) 방법론을 통해 데이터베이스를 구축하여 해석결과를 조속히 얻어 고속 연산을 구현하는 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다. Another purpose of the present invention is to provide an atomic layer deposition simulation method for deposited materials with microchannels or porous materials that quickly obtains analysis results and implements high-speed calculations by building a database through machine learning methodology. There is.

본 발명에 따른 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법은 글로벌 모델과 로컬 모델로 구성되는 전산유체해석모델을 구축하고 기계학습을 수행하는 전산유체해석모델 기계학습 단계 및 기계학습을 수행한 결과를 토대로 적어도 두개 이상의 미세채널 또는 다공성재질을 갖는 피증착물의 원자층증착해석을 수행하는 원자층증착해석 단계를 포함 할 수 있다. The atomic layer deposition simulation method for a deposited object having a microchannel or a porous material according to the present invention involves a computational fluid analysis model machine learning step in which a computational fluid analysis model consisting of a global model and a local model is constructed and machine learning is performed. And it may include an atomic layer deposition analysis step of performing atomic layer deposition analysis of a deposited object having at least two or more microchannels or a porous material based on the results of machine learning.

여기서, 전산유체해석모델 기계학습 단계는 전산유체해석모델을 이용하여 실측데이터와 합치되는 실험결과를 얻어 전산유체해석모델의 정확도를 확보한 후, 미세채널 또는 다공성재질의 유체인입부와 배출부에서의 유체 흐름을 글로벌 모델로 도출하여 이를 로컬 모델에 적용하고 미세채널 내부의 세부적인 유체거동을 정밀해석하는 한편, 미세채널 내의 유체 흐름을 유체인입부와 배출부의 유체압력에 따라 기계학습을 수행한 결과를 데이터베이스에 저장할 수 있다. Here, the computational fluid analysis model machine learning step is to secure the accuracy of the computational fluid analysis model by obtaining experimental results that match the actual data using the computational fluid analysis model, and then using the computational fluid analysis model to secure the accuracy of the computational fluid analysis model at the fluid inlet and outlet of the micro channel or porous material. The fluid flow is derived as a global model and applied to the local model, and the detailed fluid behavior inside the micro channel is precisely analyzed. Meanwhile, machine learning is performed on the fluid flow within the micro channel according to the fluid pressure of the fluid inlet and outlet. The results can be saved to the database.

또한, 원자층증착해석 단계는 미세채널 또는 다공성재질의 유체인입부와 배출부에서의 유체 흐름에 대한 특성을 데이터베이스에서 추출하여 원자층증착해석을 수행할 수 있다. Additionally, in the atomic layer deposition analysis step, the atomic layer deposition analysis can be performed by extracting the characteristics of the fluid flow in the fluid inlet and outlet of the microchannel or porous material from the database.

여기서, 정확도를 확보하는 것은 물리현상, 메쉬크기 및 표면 반응을 감안하여 위치별 결정성장속도값(싸이클당 성장율)이 실험데이터와 기준값 이상 합치되는 전산유체해석모델을 채택할 수 있다. Here, to ensure accuracy, a computational fluid analysis model can be adopted in which the crystal growth rate value for each location (growth rate per cycle) matches the experimental data and the reference value or more by considering physical phenomena, mesh size, and surface reaction.

또한, 전산유체해석모델 기계학습 단계에서는 글로벌 모델은 나비에-스토크스(Navier-Stokes) 방정식으로 전체적인 반응기 해석을 수행하여 주기성이 높은 종횡비 다공성 매질의 경계에 대한 흐름 프로파일을 도출할 수 있다. In addition, in the computational fluid analysis model machine learning stage, the global model can perform an overall reactor analysis using the Navier-Stokes equations to derive a flow profile for the boundary of a highly periodic aspect ratio porous medium.

여기서, 전산유체해석모델 기계학습 단계에서는 로컬 모델은 관심의 대상이 되는 미세 채널의 해석을 위해 다공성매질의 해석 방법인 Darcy 법칙을 활용하여 해석할 수 있다. Here, in the computational fluid analysis model machine learning stage, the local model can be analyzed using Darcy's law, an analysis method for porous media, to analyze the microchannel of interest.

또한, 기계학습은 입력층의 입력으로 온도, 압력, 캐리어기체의 몰분률, 전구체의 몰분률, 캐리어기체의 확산율, 전구체의 확산율, 및 투자율(Permeability)을 적용하는 인공신경망을 사용할 수 있다. In addition, machine learning can use an artificial neural network that applies temperature, pressure, mole fraction of carrier gas, mole fraction of precursor, diffusion rate of carrier gas, diffusion rate of precursor, and permeability as input to the input layer.

여기서, 기계학습은 적어도 2계층 이상의 은닉층을 적용하는 인공신경망을 사용할 수 있다. Here, machine learning can use an artificial neural network that applies at least two or more hidden layers.

또한, 기계학습은 미세채널 또는 다공성재질을 갖는 피증착물의 표면 피복률(surface coverage)을 출력층으로 적용하는 인공신경망을 사용할 수 있다. Additionally, machine learning can use an artificial neural network that applies the surface coverage of a deposited object having a microchannel or porous material as an output layer.

여기서, 표면 피복률(surface coverage)은 미세채널 또는 다공성재질을 갖는 피증착물의 시작 지점과 끝 지점에서의 압력에 따라 깊이방향(hole depth)으로의 표면 피복률(surface coverage) 경향을 포함할 수 있다. Here, the surface coverage may include the surface coverage trend in the hole depth direction depending on the pressure at the starting and ending points of the deposited material having a microchannel or porous material. there is.

본 발명에 의한 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법은 미세한 영역의 관심 영역을 다수 포함한 넓은 영역의 반응기에서 모델을 세분화하여 시뮬레이션 모델을 구축하는 장점이 있다. The atomic layer deposition simulation method for a deposited object having a microchannel or a porous material according to the present invention has the advantage of constructing a simulation model by subdividing the model in a wide area reactor including many fine areas of interest.

또한, 본 발명에 의한 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법은 기계학습 (Machine Learning) 방법론을 통해 데이터베이스를 구축하여 해석결과를 조속히 얻어 고속 연산을 구현할 수 있는 장점이 있다.In addition, the atomic layer deposition simulation method for deposited objects with microchannels or porous materials according to the present invention has the advantage of quickly obtaining analysis results and implementing high-speed calculations by building a database through machine learning methodology. There is.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 도 1의 전산유체모델을 적용할 수 있는 일례로 샤워헤드타입의 원자층증착공정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 로컬 모델의 해석 방법의 일례로 다공성매질의 해석 방법인 Darcy 법칙을 활용한 등가 모델을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 전산유체해석모델 기계학습 단계를 상세하게 나타낸 구성도이다.
도 5는 도 1의 원자층증착해석 단계를 상세하게 나타낸 구성도이다.
도 6은 도 1의 전산유체모델의 일례로 글로벌 모델을 구축하는 사례를 도시한 예시이다.
도 7은 도 1에서 글로벌-로컬모델 통합 해석의 고속화를 위해 활용할 기계학습을 위한 신경망모델의 예시이다.
도 8은 도 1에서 기계학습의 결과를 활용하여 해석을 수행하는 예시이다.
Figure 1 is a flowchart showing an atomic layer deposition simulation method for a deposited object having a microchannel or a porous material according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a showerhead type atomic layer deposition process system as an example to which the computational fluid model of FIG. 1 can be applied.
Figure 3 is a diagram showing an equivalent model using Darcy's law, which is an analysis method for porous media, as an example of an analysis method for the local model of Figure 1.
Figure 4 is a configuration diagram showing the machine learning steps of the computational fluid analysis model of Figure 1 in detail.
Figure 5 is a configuration diagram showing the atomic layer deposition analysis steps of Figure 1 in detail.
Figure 6 is an example of building a global model as an example of the computational fluid model of Figure 1.
Figure 7 is an example of a neural network model for machine learning to be used to speed up the global-local model integrated analysis in Figure 1.
Figure 8 is an example of performing analysis using the results of machine learning in Figure 1.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. Specific embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the attached drawings.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. This is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and may be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, an atomic layer deposition simulation method for a deposited object having a microchannel or a porous material according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법을 나타낸 순서도이며, 도 2 내지 도 8은 도 1을 상세히 설명하기 위한 세부 도면, 구성도, 및 예시이다. Figure 1 is a flowchart showing an atomic layer deposition simulation method for a deposited object having a microchannel or a porous material according to an embodiment of the present invention, and Figures 2 to 8 are detailed drawings for explaining Figure 1 in detail. Configuration diagram and example.

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법을 설명한다. Hereinafter, an atomic layer deposition simulation method for a deposited object having a microchannel or a porous material according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법은 글로벌 모델(100)과 로컬 모델(200)로 구성되는 전산유체해석모델을 구축하고 기계학습을 수행하는 단계(S100) 및 기계학습을 수행한 결과를 토대로 적어도 두개 이상의 미세채널 또는 다공성재질을 갖는 피증착물의 원자층증착해석을 수행하는 단계(S200)를 포함 할 수 있다. First, referring to FIG. 1, the atomic layer deposition simulation method for a deposited object having a microchannel or a porous material according to an embodiment of the present invention is a computational method consisting of a global model 100 and a local model 200. It includes a step of building a fluid analysis model and performing machine learning (S100), and a step of performing atomic layer deposition analysis of a deposited object having at least two or more microchannels or a porous material based on the results of the machine learning (S200). can do.

여기서, 전산유체해석모델 기계학습 단계(S100)는 전산유체해석모델을 이용하여 실측데이터와 합치되는 실험결과를 얻어 전산유체해석모델의 정확도를 확보한 후, 미세채널 또는 다공성재질의 유체인입부와 배출부에서의 유체 흐름을 글로벌 모델(100)로 도출하여 이를 로컬 모델(200)에 적용하고 미세채널 내부의 세부적인 유체거동을 정밀해석하는 한편, 미세채널 내의 유체 흐름을 유체인입부와 배출부의 유체압력에 따라 기계학습을 수행한 결과를 데이터베이스(300)에 저장한다. Here, in the computational fluid analysis model machine learning step (S100), the accuracy of the computational fluid analysis model is secured by obtaining experimental results that match the actual data using the computational fluid analysis model, and then the fluid inlet of the micro channel or porous material is The fluid flow in the discharge part is derived as a global model (100) and applied to the local model (200), and the detailed fluid behavior inside the micro channel is precisely analyzed, while the fluid flow in the micro channel is measured at the fluid inlet and outlet. The results of machine learning based on fluid pressure are stored in the database 300.

또한, 원자층증착해석 단계(S200)는 미세채널 또는 다공성재질의 유체인입부와 배출부에서의 유체 흐름에 대한 특성을 데이터베이스(300)에서 추출하여 원자층증착해석을 수행한다. In addition, in the atomic layer deposition analysis step (S200), the characteristics of the fluid flow in the fluid inlet and outlet of the microchannel or porous material are extracted from the database 300 and the atomic layer deposition analysis is performed.

여기서, 정확도를 확보하는 것은 물리현상, 메쉬크기 및 표면 반응을 감안하여 위치별 결정성장속도값(싸이클당 성장율)이 실험데이터와 기준값 이상 합치되는 전산유체해석모델을 채택한다. Here, to ensure accuracy, a computational fluid analysis model is adopted in which the crystal growth rate value for each location (growth rate per cycle) matches the experimental data and the reference value or more, taking into account physical phenomena, mesh size, and surface reaction.

기계학습(Machine Learning)을 이용한 인공지능은 열유체해석에도 적용되기 시작하였으며, 열유체해석에 기계학습을 적용하는 경우 기존의 전산유체해석기반의 다중물리해석에 있어 획기적으로 계산 속도를 향상시킬 수 있다고 보고되고 있다. Tsunooka 등은 기계학습을 SiC단결정의 용액성장공정에 토대로 기존의 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics;CFD)에 의한 시뮬레이션 방법 대비 107(천만)배 빠른 고속 시뮬레이션 기법을 구현한 바 있으며, 이 방법이 결정성장공정의 설계와 제어에 널리 활용될 수 있다고 제안하였다(Y. Tsunooka, N. Kokubo, G. Hatasa, S. Harada, M. Tagawa, T. Ujihara, CrystEngComm 2018, 20, 6546). Artificial intelligence using machine learning has also begun to be applied to thermal fluid analysis, and when machine learning is applied to thermal fluid analysis, the calculation speed can be dramatically improved in multiphysics analysis based on existing computational fluid analysis. It is reported that there is. Tsunooka et al. have implemented a high-speed simulation technique that is 107 (10 million) times faster than the existing simulation method using Computational Fluid Dynamics (CFD) based on the solution growth process of a SiC single crystal using machine learning, and this method was determined. It was suggested that it can be widely used in the design and control of the growth process (Y. Tsunooka, N. Kokubo, G. Hatasa, S. Harada, M. Tagawa, T. Ujihara, CrystEngComm 2018, 20, 6546).

따라서 본 발명에서는 이러한 기계학습을 활용한 계산속도 향상에 촛점을 맞추어 글로벌 모델(100)과 로컬 모델(200)로 구성되는 전산유체해석모델을 구축하고 이를 이용하여 실측데이터와 합치되는 실험결과를 얻어 모델의 정확도를 확보한 후, 전산유체해석모델 기계학습 단계(S100)에서, 각 미세채널 또는 다공성재질의 유체인입부와 배출부에서의 유체 흐름을 글로벌 모델(100)로 도출하여 이를 로컬 모델(200)에 적용하고 채널 내부의 세부적인 유체 거동을 정밀해석하는 한편, 미세 채널 내의 유체 흐름을 유체인입부와 배출부의 유체 압력에 따라 기계학습을 통하여 데이터베이스화시켜 원자층증착해석 단계(S200)에서, 글로벌 모델(100)의 해석만으로 단시간에 패턴화된 미세채널 또는 다공성재질을 갖는 피증착물의 원자층증착해석을 고속화할 수 있다. Therefore, the present invention focuses on improving the calculation speed using machine learning, builds a computational fluid analysis model consisting of a global model (100) and a local model (200), and uses this to obtain experimental results that match the actual measurement data. After ensuring the accuracy of the model, in the computerized fluid analysis model machine learning step (S100), the fluid flow in the fluid inlet and outlet of each micro channel or porous material is derived as a global model (100) and used as a local model ( 200) and precisely analyze the detailed fluid behavior inside the channel, while converting the fluid flow within the micro channel into a database through machine learning according to the fluid pressure of the fluid inlet and outlet in the atomic layer deposition analysis step (S200). , it is possible to speed up atomic layer deposition analysis of patterned microchannels or deposited objects with porous materials in a short period of time just by analyzing the global model 100.

예를 들어 전산유체해석모델 기계학습 단계(S100)에서, 미세 채널을 갖는 알루미늄 판재에 대한 원자층증착 시뮬레이션을 예로 들 경우 시뮬레이션 데이터와 비교하기 위한 입력 파라미터 및 공정 시그널(공정 데이터)을 미세 채널을 갖는 대면적의 알루미늄 판재상에 Al2O3 박막을 증착하는 원자층증착실험으로 구한다. For example, in the computational fluid analysis model machine learning step (S100), in the case of an atomic layer deposition simulation for an aluminum plate with a micro channel, input parameters and process signals (process data) for comparison with the simulation data are used for the micro channel. It is obtained through an atomic layer deposition experiment in which an Al 2 O 3 thin film is deposited on a large-area aluminum plate.

측정온도 및 공정압력, 전구체의 사이클을 입력값으로 하여 실리콘 상에 도포되는 박막 두께를 엘립소미터를 이용하여 측정하고, 이를 공정 데이터로 하여 시뮬레이션의 입력 파라미터와 비교한다. Using the measured temperature, process pressure, and precursor cycle as input values, the thickness of the thin film applied on silicon is measured using an ellipsometer, and this is used as process data and compared with the input parameters of the simulation.

이때, 적용되는 물리현상, 메쉬크기 및 표면 반응을 감안하여 위치별 결정성장속도값(싸이클당 성장율)이 실험데이터와 90%이상 합치되는 시뮬레이션 모델을 구한다. 위 90%는 예시적인 수치이며, 이러한 수치는 필요에 따라서 변동 가능하다. At this time, considering the applied physical phenomenon, mesh size, and surface reaction, a simulation model in which the crystal growth rate value (growth rate per cycle) for each location matches the experimental data by more than 90% is obtained. The above 90% is an exemplary figure, and these figures can be changed as needed.

따라서, 실험 데이터를 토대로 시뮬레이션 모델을 검증함으로써, 전산유체해석모델을 신뢰성 있게 구축할 수 있는 장점이 있으며, 기계학습을 수행할 결과를 데이터베이스(300)에 저장하고 이를 활용함으로써, 단시간에 패턴화된 미세채널 또는 다공성재질을 갖는 피증착물의 원자층증착해석을 고속화할 수 있다. Therefore, by verifying the simulation model based on experimental data, there is an advantage in being able to reliably build a computational fluid analysis model, and by storing and utilizing the results of machine learning in the database 300, patterned fluids can be created in a short time. Atomic layer deposition analysis of deposited objects with microchannels or porous materials can be speeded up.

도 2는 도 1의 전산유체모델을 적용할 수 있는 일례로 샤워헤드타입의 원자층증착공정 시스템을 나타낸 도면이다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 도2에 도시한 바와 같이 샤워헤드타입의 원자층증착공정 시스템은 유체가 인입되는 유체 인입부(410), 유체가 통과하는 샤워헤드 노즐(460), 유체가 배출되는 배출부(430), 샤워헤드 노즐(460)이 구비된 챔버의 상단 벽(450), 및 챔버의 상단 벽(450) 하단에 위치한 핫 플레이트(440)로 구성된다. 실제 기판의 마이크로 채널(470)은 실제 샤워헤드 노즐(460)에 대한 단면을 보여주고 있다. FIG. 2 is a diagram showing a showerhead type atomic layer deposition process system as an example to which the computational fluid model of FIG. 1 can be applied. As can be seen in FIG. 2, the showerhead-type atomic layer deposition process system includes a fluid inlet 410 through which the fluid enters, a showerhead nozzle 460 through which the fluid passes, and a fluid through which the fluid flows. It consists of a discharge portion 430, a top wall 450 of the chamber equipped with a showerhead nozzle 460, and a hot plate 440 located at the bottom of the top wall 450 of the chamber. The microchannel 470 of the actual substrate shows a cross section of the actual showerhead nozzle 460.

등가 다공성 기판(420)은 시뮬레이션을 위해 다공성 기판을 등가적으로 도시한 것이다. The equivalent porous substrate 420 is an equivalent representation of a porous substrate for simulation.

즉, 유체 인입부(410)로 유체가 인입되어 다수의 샤워헤드 노즐(460)을 통과하여야 하는데, 이때, 샤워헤드 노즐(460)의 입구가 유체 인입부(410)와의 거리에 따라 압력 분포가 모두 다르므로, 시뮬레이션이 매우 복잡하다. That is, the fluid must be introduced into the fluid inlet 410 and pass through a plurality of showerhead nozzles 460. At this time, the pressure distribution is adjusted according to the distance between the inlet of the showerhead nozzle 460 and the fluid inlet 410. Because they are all different, simulations are very complex.

본 발명은, 하나의 샤워헤드 노즐(460)에 대해 유체 인입부(410)와 배출부(430)에서의 압력을 토대로 실험 결과와 비교하고 이를 기계학습을 수행하여 데이터베이스화함으로써, 단시간에 패턴화된 미세채널 또는 다공성재질을 갖는 피증착물의 원자층증착해석을 고속화할 수 있는 장점이 있다. The present invention compares the experimental results based on the pressure at the fluid inlet 410 and the fluid outlet 430 for one showerhead nozzle 460, performs machine learning, and creates a database, thereby creating a pattern in a short time. It has the advantage of speeding up atomic layer deposition analysis of deposited objects with microchannels or porous materials.

도 3은 도 1의 로컬 모델(200)의 해석 방법의 일례로 다공성매질의 해석 방법인 Darcy 법칙을 활용한 등가 모델을 나타낸 도면이다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 다공성매질을 해석하기 위해 이를 단순화할 필요가 있는데, 로컬 모델(200)에서 다수의 샤워헤드 노즐(460) 간의 간격, 샤워헤드 노즐(460)의 직경, 샤워헤드 노즐(460)의 길이를 토대로 다공성매질의 해석 방법인 Darcy 법칙을 활용하여 해석함으로써, 등가 모델을 사용하고 이를 글로벌 모델(100)과 상호 작용함으로써, 단시간에 패턴화된 미세채널 또는 다공성재질을 갖는 피증착물의 원자층증착해석을 고속화할 수 있는 장점이 있다. FIG. 3 is a diagram showing an equivalent model using Darcy's law, which is an analysis method for porous media, as an example of an analysis method of the local model 200 of FIG. 1. As can be seen in FIG. 3, it is necessary to simplify it in order to analyze the porous medium. In the local model 200, the spacing between the plurality of showerhead nozzles 460, the diameter of the showerhead nozzles 460, and the showerhead By analyzing using Darcy's law, which is an analysis method for porous media, based on the length of the nozzle 460, using an equivalent model and interacting with the global model 100, it is possible to have patterned microchannels or porous materials in a short time. It has the advantage of speeding up the atomic layer deposition analysis of the deposited material.

도 4는 도 1의 전산유체해석모델 기계학습 단계(S100)를 상세하게 나타낸 구성도이다. Figure 4 is a configuration diagram showing the computerized fluid analysis model machine learning step (S100) of Figure 1 in detail.

도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 전산유체해석모델 기계학습 단계(S100)에서는 글로벌 모델(100)은 나비에-스토크스(Navier-Stokes) 방정식으로 전체적인 반응기 해석을 수행하여 주기성이 높은 종횡비 다공성 매질의 경계에 대한 흐름 프로파일을 도출한다. As can be seen in Figure 4, in the computational fluid analysis model machine learning step (S100), the global model (100) performs the overall reactor analysis using the Navier-Stokes equations to analyze the high periodicity aspect ratio porous medium. Derive the flow profile for the boundary of .

여기서, 전산유체해석모델 기계학습 단계(S100)에서는 로컬 모델(200)은 관심의 대상이 되는 미세 채널의 해석을 위해 다공성매질의 해석 방법인 Darcy 법칙을 활용하여 해석한다. Here, in the computational fluid analysis model machine learning step (S100), the local model 200 is analyzed using Darcy's law, which is an analysis method for porous media, to analyze the microchannel of interest.

전산유체해석모델 기계학습 단계(S100)에서 글로벌 모델(100)은 나비에-스토크스(Navier-Stokes) 방정식으로 전체적인 반응기 해석을 수행하여 주기성이 높은 종횡비 다공성 매질의 경계에 대한 유체 흐름 프로파일을 도출할 수 있고, 로컬 모델(200)은 관심의 대상이 되는 미세 채널의 해석을 위해 다공성매질의 해석 방법인 Darcy 법칙을 활용하여 해석을 수행할 수 있다. In the computational fluid analysis model machine learning step (S100), the global model (100) performs an overall reactor analysis using the Navier-Stokes equations to derive a fluid flow profile for the boundary of a highly periodic aspect ratio porous medium. This can be done, and the local model 200 can perform analysis using Darcy's law, which is an analysis method for porous media, to analyze the microchannel of interest.

이때, 실험 결과로 표면 반응을 관찰하여 모델을 업데이트하고 기계학습을 수행하여 그 결과를 데이터베이스(300)에 저장함으로써, 패턴화된 미세채널 또는 다공성 특성을 갖는 대면적 피증착물에 대한 원자층증착공정(Atomic Layer Deposition)의 전산유체역학해석에 있어 원자층증착해석을 신뢰성 있게 수행할 수 있는 장점이 있다. At this time, the model is updated by observing the surface reaction with experimental results, machine learning is performed, and the results are stored in the database 300, thereby performing an atomic layer deposition process on a large-area deposited object with patterned microchannels or porous properties. In computational fluid dynamics analysis of (Atomic Layer Deposition), there is an advantage in that atomic layer deposition analysis can be performed reliably.

도 5는 도 1의 원자층증착해석 단계(S200)를 상세하게 나타낸 구성도이다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 원자층증착해석 단계(S200)는 전산유체해석모델 기계학습 단계(S100)에서 기계학습을 수행한 결과를 활용하여 원자층증착공정을 시뮬레이션하는 단계로서, 전산유체해석모델 기계학습 단계(S100)에서와 마찬가지로, 글로벌 모델(100)은 나비에-스토크스(Navier-Stokes) 방정식으로 전체적인 반응기 해석을 수행하여 주기성이 높은 종횡비 다공성 매질의 경계에 대한 유체 흐름 프로파일을 도출할 수 있고, 로컬 모델(200)은 관심의 대상이 되는 미세 채널의 유체 인입부(410)와 배출부(430)의 압력 분포에 따라 데이터베이스(300)에 저장된 기계학습의 결과를 토대로 기 해석된 결과를 사용함으로써 전체적인 반응기의 시뮬레이션을 고속으로 수행할 수 있는 장점이 있다. Figure 5 is a configuration diagram showing the atomic layer deposition analysis step (S200) of Figure 1 in detail. As can be seen in Figure 5, the atomic layer deposition analysis step (S200) is a step of simulating the atomic layer deposition process using the results of machine learning in the computational fluid analysis model machine learning step (S100). As in the analysis model machine learning step (S100), the global model (100) performs an overall reactor analysis using the Navier-Stokes equations to determine the fluid flow profile for the boundary of a highly periodic high aspect ratio porous medium. It can be derived, and the local model 200 is already analyzed based on the results of machine learning stored in the database 300 according to the pressure distribution of the fluid inlet 410 and outlet 430 of the micro channel of interest. There is an advantage in that simulation of the entire reactor can be performed at high speed by using the obtained results.

도6 내지 8은 상기에 제시한 방법론의 금속산화물 ALD 증착실험에 대한 실시예로서, 도 6 내지 8에서 상세히 설명한다. Figures 6 to 8 show examples of metal oxide ALD deposition experiments using the methodology presented above, which are explained in detail in Figures 6 to 8.

도 6은 도 1의 전산유체모델의 일례로 글로벌 모델(100)을 구축하는 사례를 도시한 예시이다. 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 도 6은 Al2O3 층을 ALD 공정으로 성장시키는 경우 Al 소스로 널리 활용되는 TMA(TriaMethylAluminum)를 적용한 경우의 글로벌 모델(100)의 구축 사례를 도시한 것이다. FIG. 6 is an example illustrating a case of building a global model 100 as an example of the computational fluid model of FIG. 1. As can be seen in FIG. 6, FIG. 6 shows an example of construction of a global model 100 when TMA (TriaMethylAluminum), which is widely used as an Al source, is applied when growing an Al 2 O 3 layer through an ALD process. .

이는 전구체의 증기압, 확산율 및 성장특성등 여러가지 변수에 의해 영향을 받는 시뮬레이션 모델의 정확도를 검증하기 위한 실험으로서 TMA를 토대로 제시한 바와 같은 공극을 갖는 피증착물에 0.3s 의 전구체 주입시간(Pulse time)을 적용한 실험에 대한 글로벌모델 시뮬레이션을 진행하고 그 압력분포를 도시하였다. This is an experiment to verify the accuracy of the simulation model, which is influenced by various variables such as vapor pressure, diffusion rate, and growth characteristics of the precursor. The precursor injection time (pulse time) of 0.3 s is applied to the deposited object with the same pores as suggested based on TMA. A global model simulation was performed for the experiment applying and the pressure distribution was shown.

여기서, TMA 부분 압력은 무지개색으로 표현할 수 있는데, 보라색으로 갈수록 압력이 낮은 것을 의미하고 붉은색으로 갈수록 압력이 높은 것을 의미한다. 또한, TMA 몰분률도 무지개색으로 표현할 수 있는데, 보라색으로 갈수록 몰분률이 낮은 것을 의미하고 붉은색으로 갈수록 몰분률이 높은 것을 의미한다. Here, the TMA partial pressure can be expressed in rainbow colors, with purple indicating lower pressure and red indicating higher pressure. Additionally, the TMA mole fraction can also be expressed in rainbow colors, with the color purple indicating a lower mole fraction and the more red indicating a higher mole fraction.

한편, 글로벌 모델(100)에서는, TMA 몰분률을 나타내는 색을 참고하면, 유체 인입부(410)에서 TMA가 유입될 경우 유체 인입부(410) 근처에 있는 샤워헤드 노즐(460)의 내부 압력은 높으나 유체 인입부(410)에서 멀어질수록 샤워헤드 노즐(460)의 내부 압력이 낮은 것을 알 수 있다. 즉, 유체 인입부(410)와의 거리(R)가 0mm, 35mm, 및 70mm로 갈수록 TMA 몰분률이 낮아지는 것을 알 수 있다. Meanwhile, in the global model 100, referring to the color representing the TMA mole fraction, when TMA flows in from the fluid inlet 410, the internal pressure of the showerhead nozzle 460 near the fluid inlet 410 is Although it is high, it can be seen that the internal pressure of the showerhead nozzle 460 is lower as the distance from the fluid inlet 410 increases. That is, it can be seen that the TMA mole fraction decreases as the distance R from the fluid inlet 410 increases to 0 mm, 35 mm, and 70 mm.

또한, 로컬 모델(200)에서는, 유체 인입부(410)와의 거리(R)가 0mm, 35mm, 및 70mm에 위치한 샤워헤드 노즐(460)의 시작 지점 및 끝 지점에서의 압력에 따라 깊이방향(hole depth)으로의 표면 피복률(surface coverage) 경향을 글로벌 모델(100)의 위치별로 얻은 시뮬레이션 결과의 사례로 도시하고 있다. 이렇게 얻은 로컬 모델(200)의 데이터는 다양한 변수를 토대로 기계학습용 훈련 데이터(training data)로 활용이 가능하다. In addition, in the local model 200, the distance (R) with the fluid inlet 410 is located in the depth direction (hole) according to the pressure at the starting and ending points of the showerhead nozzle 460 located at 0 mm, 35 mm, and 70 mm. The trend of surface coverage in terms of depth is shown as an example of simulation results obtained for each location of the global model 100. The data of the local model 200 obtained in this way can be used as training data for machine learning based on various variables.

도 7은 도 1에서 글로벌-로컬모델 통합 해석의 고속화를 위해 활용할 기계학습을 위한 신경망모델의 예시이다. Figure 7 is an example of a neural network model for machine learning to be used to speed up the global-local model integrated analysis in Figure 1.

도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 기계학습은 입력층의 입력으로 온도, 압력, 캐리어기체의 몰분률, 전구체의 몰분률, 캐리어기체의 확산율, 전구체의 확산율, 및 투자율(Permeability)을 적용하는 인공신경망을 사용한다. As can be seen in Figure 7, machine learning is an artificial learning method that applies temperature, pressure, mole fraction of carrier gas, mole fraction of precursor, diffusion rate of carrier gas, diffusion rate of precursor, and permeability as inputs of the input layer. Use a neural network.

여기서, 기계학습은 적어도 2계층 이상의 은닉층을 적용하는 인공신경망을 사용한다. Here, machine learning uses an artificial neural network that applies at least two or more hidden layers.

또한, 기계학습은 미세채널 또는 다공성재질을 갖는 피증착물의 표면 피복률(surface coverage)을 출력층으로 적용하는 인공신경망을 사용한다. In addition, machine learning uses an artificial neural network that applies the surface coverage of the deposited material with microchannels or porous materials as an output layer.

여기서, 표면 피복률(surface coverage)은 미세채널 또는 다공성재질을 갖는 피증착물의 시작 지점과 끝 지점에서의 압력에 따라 깊이방향(hole depth)으로의 표면 피복률(surface coverage) 경향을 포함한다. Here, the surface coverage includes the surface coverage trend in the hole depth direction according to the pressure at the starting and ending points of the deposited material having a microchannel or porous material.

즉, 인공신경망은 입력층, 은닉층, 및 출력층으로 연결되어 있는데, 입력층의 입력으로 온도, 압력, 캐리어기체의 몰분률, 전구체의 몰분률, 캐리어기체의 확산율, 전구체의 확산율, 및 투자율(Permeability)을 사용하고, 2계층으로 이루어진 은닉층을 적용하고 출력층으로 표면 피복률을 얻는 모델을 예시하였다. In other words, the artificial neural network is connected to an input layer, a hidden layer, and an output layer. The inputs of the input layer include temperature, pressure, mole fraction of carrier gas, mole fraction of precursor, diffusion rate of carrier gas, diffusion rate of precursor, and permeability (Permeability). ) is used, and a model that applies a two-layer hidden layer and obtains the surface coverage as an output layer is exemplified.

여기서, 출력층은 피증착물의 표면피복률로서, 미세채널 및 다공성 재질을 갖는 피증착물의 시작 지점과 끝 지점에서의 압력에 따라 깊이방향으로의 표면 피복률 경향을 포함할 수 있다. Here, the output layer is the surface coverage of the deposited object, and may include a surface coverage trend in the depth direction depending on the pressure at the starting and ending points of the deposited object having a microchannel and a porous material.

한편, 본 발명에 의한 인공신경망은 도출하고자 하는 출력 데이터별로 입력 데이터를 변화시키거나 은닉층의 계층 수를 가감하는 것도 가능하다. Meanwhile, the artificial neural network according to the present invention can change input data or add or subtract the number of hidden layers for each output data to be derived.

도 8은 도 1에서 기계학습의 결과를 활용하여 해석을 수행하는 예시이다. 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 기계학습으로 얻은 고속의 로컬모델 결과를 DB화 했을 경우 얻을 수 있는 해석단계의 일례를 도시한 것으로서, 기계학습 적용 전 글로벌 모델(100)과 로컬 모델(200)의 복잡하고 장시간이 소요되는 상호의존적인 반복 계산과정을 생략하고 단지 글로벌 모델(100)의 해석만으로 수치적으로 DB화하여 데이터베이스(300)에 저장한 로컬 모델(200)의 데이터를 읽어들임으로써 단시간에 해당소재에 대한 해석이 가능하다. Figure 8 is an example of performing analysis using the results of machine learning in Figure 1. As can be seen in Figure 8, it shows an example of the analysis step that can be achieved when the high-speed local model results obtained through machine learning are converted into a database. The global model (100) and the local model (200) before applying machine learning are shown. By omitting the complex and time-consuming interdependent repetitive calculation process and simply analyzing the global model 100, it is converted into a numerical database and the data of the local model 200 stored in the database 300 is read. Interpretation of the material is possible.

따라서, 본 발명에 의한 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법은 해석의 고도화, 고속화 뿐 아니라 장비 및 피증착물의 증착거동에 대한 모니터링이 가능한 장점이 있다. Therefore, the atomic layer deposition simulation method for a deposited object having a micro channel or a porous material according to the present invention has the advantage of not only improving and speeding up the analysis, but also monitoring the deposition behavior of the equipment and the deposited object.

이상과 같이 본 발명에 따른 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법은 미세한 영역의 관심 영역을 다수 포함한 넓은 영역의 반응기에서 모델을 세분화하여 시뮬레이션 모델을 구축하는 장점이 있으며, 기계학습 (Machine Learning) 방법론을 통해 데이터베이스를 구축하여 해석결과를 조속히 얻어 고속 연산을 구현할 수 있는 장점이 있다. As described above, the atomic layer deposition simulation method for a deposited object having a microchannel or a porous material according to the present invention has the advantage of constructing a simulation model by subdividing the model in a wide area reactor including many fine areas of interest. It has the advantage of being able to quickly obtain analysis results and implement high-speed calculations by building a database through machine learning methodology.

상술한 것은 하나 이상의 실시예의 실례를 포함한다. 물론, 상술한 실시예들을 설명할 목적으로 컴포넌트들 또는 방법들의 가능한 모든 조합을 기술할 수 있는 것이 아니라, 당업자들은 다양한 실시예의 많은 추가 조합 및 치환할 수 있음을 인식할 수 있다. 따라서 설명한 실시예들은 첨부된 청구범위의 진의 및 범위 내에 있는 모든 대안, 변형 및 개조를 포함하는 것이다.What has been described above includes examples of one or more embodiments. Of course, for the purposes of describing the above-described embodiments, it is not possible to describe every possible combination of components or methods, and those skilled in the art will recognize that many additional combinations and permutations of the various embodiments are possible. Accordingly, the described embodiments are intended to include all alternatives, modifications and alterations that fall within the spirit and scope of the appended claims.

410 : 유체 인입부, 420 : 다공성 기판
430 : 배출부 440 : 핫 플레이트
450 : 상단 벽 460 : 샤워헤드 노즐
470 : 마이크로 채널
410: fluid inlet, 420: porous substrate
430: discharge unit 440: hot plate
450: Top wall 460: Showerhead nozzle
470: micro channel

Claims (10)

글로벌 모델과 로컬 모델로 구성되는 전산유체해석모델을 구축하고 기계학습을 수행하는 전산유체해석모델 기계학습 단계; 및
상기 기계학습을 수행한 결과를 토대로 적어도 두개 이상의 미세채널 또는 다공성재질을 갖는 피증착물의 원자층증착해석을 수행하는 원자층증착해석 단계;를 포함한 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법.
A computational fluid analysis model machine learning step in which a computational fluid analysis model consisting of a global model and a local model is built and machine learning is performed; and
An atomic layer deposition analysis step of performing atomic layer deposition analysis of a deposited object having at least two or more microchannels or a porous material based on the results of performing the machine learning; Atomic layer deposition simulation method.
제 1항에 있어서,
상기 전산유체해석모델 기계학습 단계는, 상기 전산유체해석모델을 이용하여 실측데이터와 합치되는 실험결과를 얻어 상기 전산유체해석모델의 정확도를 확보한 후, 상기 미세채널 또는 상기 다공성재질의 유체인입부와 배출부에서의 유체 흐름을 상기 글로벌 모델로 도출하여 이를 상기 로컬 모델에 적용하고 상기 미세채널 내부의 세부적인 유체거동을 정밀해석하는 한편, 상기 미세채널 내의 유체 흐름을 상기 유체인입부와 상기 배출부의 유체압력에 따라 상기 기계학습을 수행한 결과를 데이터베이스에 저장하는 것을 특징으로 하는 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법.
According to clause 1,
In the computational fluid analysis model machine learning step, after securing the accuracy of the computational fluid analysis model by obtaining experimental results that match actual data using the computational fluid analysis model, the fluid inlet of the micro channel or the porous material The fluid flow in the microchannel is derived from the global model and applied to the local model, and the detailed fluid behavior inside the microchannel is precisely analyzed, while the fluid flow in the microchannel is calculated from the fluid inlet and the outlet. An atomic layer deposition simulation method for a deposited object having a microchannel or a porous material, characterized in that the results of performing the machine learning according to negative fluid pressure are stored in a database.
제 2항에 있어서,
상기 원자층증착해석 단계는, 상기 미세채널 또는 상기 다공성재질의 유체인입부와 배출부에서의 유체 흐름에 대한 특성을 상기 데이터베이스에서 추출하여 상기 원자층증착해석을 수행하는 것을 특징으로 하는 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법.
According to clause 2,
In the atomic layer deposition analysis step, the characteristics of the fluid flow in the fluid inlet and outlet of the micro channel or the porous material are extracted from the database and the atomic layer deposition analysis is performed. Atomic layer deposition simulation method for deposited materials or porous materials.
제 2항에 있어서,
상기 정확도를 확보하는 것은, 물리현상, 메쉬크기 및 표면 반응을 감안하여 위치별 결정성장속도값(싸이클당 성장율)이 실험데이터와 기준값 이상 합치되는 상기 전산유체해석모델을 채택하는 것을 특징으로 하는 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법.
According to clause 2,
Securing the accuracy is characterized by adopting the computational fluid analysis model in which the crystal growth rate value for each location (growth rate per cycle) matches the experimental data and the reference value or more, taking into account physical phenomena, mesh size, and surface reaction. Atomic layer deposition simulation method for deposited materials with channels or porous materials.
제 1항에 있어서,
상기 전산유체해석모델 기계학습 단계에서는, 상기 글로벌 모델은 나비에-스토크스(Navier-Stokes) 방정식으로 전체적인 반응기 해석을 수행하여 주기성이 높은 종횡비 다공성 매질의 경계에 대한 흐름 프로파일을 도출하는 것을 특징으로 하는 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법.
According to clause 1,
In the computational fluid analysis model machine learning step, the global model performs an overall reactor analysis using Navier-Stokes equations to derive a flow profile for the boundary of a highly periodic aspect ratio porous medium. Atomic layer deposition simulation method for a deposited object having a microchannel or a porous material.
제 1항에 있어서,
상기 전산유체해석모델 기계학습 단계에서는, 상기 로컬 모델은 관심의 대상이 되는 미세 채널의 해석을 위해 다공성매질의 해석 방법인 Darcy 법칙을 활용하여 해석하는 것을 특징으로 하는 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법.
According to clause 1,
In the computational fluid analysis model machine learning step, the local model has a microchannel or a porous material, characterized in that it is analyzed using Darcy's law, which is an analysis method for porous media, to analyze the microchannel of interest. Atomic layer deposition simulation method for deposited materials.
제 1항에 있어서,
상기 기계학습은, 입력층의 입력으로 온도, 압력, 캐리어기체의 몰분률, 전구체의 몰분률, 캐리어기체의 확산율, 전구체의 확산율, 및 투자율(Permeability)을 적용하는 인공신경망을 사용하는 것을 특징으로 하는 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법.
According to clause 1,
The machine learning is characterized by using an artificial neural network that applies temperature, pressure, mole fraction of carrier gas, mole fraction of precursor, diffusion rate of carrier gas, diffusion rate of precursor, and permeability as input to the input layer. Atomic layer deposition simulation method for a deposited object having a microchannel or a porous material.
제 1항에 있어서,
상기 기계학습은, 적어도 2계층 이상의 은닉층을 적용하는 인공신경망을 사용하는 것을 특징으로 하는 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법.
According to clause 1,
The machine learning is an atomic layer deposition simulation method for a deposited object having a microchannel or a porous material, characterized in that it uses an artificial neural network that applies at least two or more hidden layers.
제 1항에 있어서,
상기 기계학습은, 상기 미세채널 또는 상기 다공성재질을 갖는 피증착물의 표면 피복률(surface coverage)을 출력층으로 적용하는 인공신경망을 사용하는 것을 특징으로 하는 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법.
According to clause 1,
The machine learning is performed on a deposited object having a microchannel or a porous material, characterized in that it uses an artificial neural network that applies the surface coverage of the deposited object having the microchannel or the porous material as an output layer. Simulation method for atomic layer deposition.
제 9항에 있어서,
상기 표면 피복률(surface coverage)은, 상기 미세채널 또는 상기 다공성재질을 갖는 피증착물의 시작 지점과 끝 지점에서의 압력에 따라 깊이방향(hole depth)으로의 표면 피복률(surface coverage) 경향을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세채널을 갖거나 다공성재질을 갖는 피증착물에 대한 원자층증착 시뮬레이션 방법.
According to clause 9,
The surface coverage includes a trend of surface coverage in the depth direction (hole depth) depending on the pressure at the starting and ending points of the microchannel or the deposited object having the porous material. An atomic layer deposition simulation method for a deposited object having a microchannel or a porous material.
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