• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.6
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• pp.426-434
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• 2009

A global simulation of $SiH_4/H_2$ discharge is conducted in a planar-type inductively coupled plasma (ICP) discharge. We numerically solve a set of spatially averaged fluid equations for electrons, positive ions, negative ions, neutrals, and radicals. Absorbed power by electrons is determined by an analytic electron heating theory including the anomalous skin effect. Also, we investigate functional dependence of various discharge quantities such as the densities of various species and the temperature of electron on external controllable parameters such as ratio between $SiH_4$ and $H_2$, power and pressure.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.17 no.5
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• pp.426-434
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• 2008

A space averaged $SiH_4/O_2/Ar$ simulator for the high density inductively coupled plasma sources for $SiH_4/O_2/Ar$ discharge is developed. The developed simulator uses space averaged fluid equations for electrons, positive ions, negative ions, neutral species, and radicals in $SiH_4/O_2/Ar$ plasma discharge, and the electron heating model including the anomalous skin effect. Using the developed simulator, the dependency of the density of charged particles, neutral particles, and radicals, the electron temperature, the plasma resistance, and the power absorption coefficient for the RF power and pressure is calculated.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.17 no.5
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• pp.419-425
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• 2008

In previous study, it was reported that the anomalous skin effect should be considered in the low pressure condition(<10 mTorr). However there is the problem that the filament type antenna model of which size is 0 makes the non-physical phenomena that the electric field at the antenna point is infinite. Therefore, in this work, using the surface current model the electric field in antenna region is calculated and compared with the case of filament type antenna model in various conditions.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.550-551
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• 2005

고밀도 유도결합 플라즈마 장치의 $O_2$ 방전에 대한 공간 평균 시뮬레이터를 제작하였다. 제작된 시뮬레이터는 $O_2$ 플라즈마 방전에서 발생되는 전자, 양이온, 음이온 및 중성종, 활성종들에 대해 공간 평균된 유체 방정식을 기반으로 하고 있으며, 고밀도 유도결합 플라즈마 장치에서 전자가열 모델은 anomalous skin effect 를 고려한 파워 흡수 모델을 적용하여 전자가 흡수하는 고주파 파워량을 결정하였다. 완성된 시뮬레이터에서 RF- 파워, gas-inlet, pumping-speed등의 조정 변수를 비롯한 여러 가지 장치 변수들의 변화에 대한 하전입자, 중성종, 활성종들의 밀도 변화 및 전자 온도 의존성을 계산하였다.

• The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers C
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• v.54 no.5
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• pp.218-223
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• 2005

Impedance matching characteristics of planar type inductively coupled plasma sources are investigated utilizing the previously reported two-dimensional theory[1] of the anomalous skin effect. Two types of matching networks are considered, and the values of the circuit elements are expressed as functions of various reactor parameter. Also, two cases of perfect and imperfect matching conditions are considered and the functional dependence of the values of matching capacitance and reflection coefficient on the various reactor parameters are investigated using the present circuit model.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.65-66
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• 2013

최근 개발된 수치해석 알고리즘 및 RF sheath 모델을 적용하여 반도체 식각 공정용 공간 평균 시뮬레이터를 개발하였다. 개발된 시뮬레이터는 전자가열 모듈, 수송 모듈, 그리고 RF sheath 모듈로 구성된다. 유도결합 플라즈마원에 대한 전자가열모듈은 비충돌 과정인 anomalous skin effect가 포함된 Yoon의 모델을 적용하였고, 축전결합 플라즈마원에 대해서는 RF sheath 모델을 수치적으로 풀어 흡수된 파워를 결정하고 수송 모듈과 일관성을 잃지 않게 결합되었다. RF sheath 모듈에서는 Dai의 collisonless sheath 모듈을 적용하였고 RF 펄싱이 적용될 수 있도록 확장하였다. 특히, 식각 공정에 사용되는 fluorocarbon 플라즈마에 대한 데이터베이스를 개발하였고, 또한 진단 데이터와의 비교를 통해 데이터베이스를 최적화하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.177-177
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• 2012

진공을 기초로 한 다양한 반도체 식각 공정에서 RF bias가 결합된 유도 결합 플라즈마 소스는 널리 사용되고 있다. 하지만, 대부분의 연구는 RF bias에 의한 자기 바이어스 효과에만 한정되어 있으며, 공정 결과와 소자 품질에 결정적인 역할을 하는 플라즈마 변수들(전자 온도, 플라즈마 밀도)과 RF bias의 상관관계에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 RF bias가 플라즈마 변수에 미치는 영향과 비충돌 전자 가열 메커니즘의 실험적 증거에 관한 연구를 진행하였다. 플라즈마 밀도는 RF bias에 의하여 감소 또는 증가하였으며, 이러한 결과는 Fluid global model에 의한 계산과 잘 일치하는 결과를 보였다. 전자 온도는 RF bias에 의하여 증가하였으며, 적은 RF bias 전력에서는 플라즈마 전위에 갇혀있는 낮은 에너지 그룹의 전자들의 가열이 주가 되었으나, 큰 RF bias 전력에서는 높은 에너지 그룹의 전자들의 가열이 주가 됨을 관찰하였다. 이는 높은 에너지 그룹의 전자 가열 메커니즘이 anomalous skin effect에서 collisionless sheath heating으로 전이되는 것을 나타내며, bounce resonance heating이 RF bias의 전자가열에 중요한 역할을 함을 보여주는 실험적 근거이다. 플라즈마 밀도의 공간 분포는 RF bias의 인가에 의하여 더욱 균일함을 보였으며, 이는 (electro-static and electro-magnetic) edge effect에 의한 영향으로 해석될 수 있다. 이러한 RF bias와 플라즈마 변수들의 상관관계 및 전자 가열 메커니즘에 대한 연구는 방전 특성의 물리적 이해뿐만 아니라, 반도체 식각 공정에서 소자 품질 및 공정 개선을 위한 최적의 방전 조건 도출과 외부 변수 제어에 큰 도움을 주리라 예상된다.