부산대학교 도서관

RF 축전결합형 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma, CCP) 장비에서 자발적으로 유도되는 패턴 형성의 조건과 생성 원리를 2차원 입자-셀(particle-in-cell, PIC) 시뮬레이션을 사용하여 관찰하였다. 기존에 전극과 수직인 방향으로 관찰된 패턴과 달리 전극과 평행한 방향으로 발생하는 줄무늬의 생성은 새로운 원리를 통해 이루어지며, 이는 반도체 공정 장비에 사용되는 CCP의 균일성을 유지시키는 목적을 달성하는 데 중요한 역할을 한다. GPU 기반의 병렬화된 PIC 시뮬레이션을 활용하여 전극 형상의 대칭 및 비대칭 경계조건을 가지는 두 가지 다른 구조의 RF CCP에서 패턴 형성을 확인하고 그 원리에 대해서 설명한다. 패턴의 크기는 전자 에너지의 이완 길이 및 이온 충돌 평균 자유 경로와 관련이 있으며, 기체주입구 구멍의 분포를 변화시켜 공간 균일성을 제어하는 방안을 제시한다.
The conditions and mechanisms of the formation of self-organized patterns in a radiofrequency (RF) capacitively coupled plasma (CCP) are investigated using a two-dimensional particle-in-cell (PIC) simulation. Striation occurs in the direction parallel to the electrodes in an RF CCP via a novel physical mechanism, which is important to maintain the uniformity of CCPs used in semiconductor process equipment. We conducted a GPU-based parallelized PIC simulation to confirm the striations in two device structures and proposed methods for their control. We observed striations in asymmetric and symmetric structures. The size of striations is related to the electron energy relaxation length and ion collisional mean free path. Moreover, we provided insights into showerhead design by interpreting a case with a hole effect.