VSim Plasma
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VSim Plasma: 플라즈마 공정을 위한 Particle-in-cell 시뮬레이션
하드웨어가 아직 도면 단계일 때 소프트웨어에서 챔버 형상이나 구동 파형을 변경하고 웨이퍼에 도달하는 이온의 에너지와 각도를 확인하세요.
VSim Plasma의 기능
VSim Plasma는 공정 챔버 내부의 방전을 위한 Particle-in-cell 플라즈마 시뮬레이션 소프트웨어입니다. 모든 하전 입자종은 운전 압력의 배경 가스 안에서 입자로 이동합니다. FDTD 솔버는 입자가 생성하는 전자기장을 계산하며, 입자 사이의 충돌과 반응이 최종적으로 웨이퍼에 도달하는 것을 결정합니다. 다른 챔버나 화학 조성을 시험할 때 재제작 대신 시뮬레이션을 다시 실행하면 됩니다.
주요 기능
수치 기법
운동론적으로 처리하는 입자종은 셀 내 입자로 이동시키고 FDTD로 매 단계 주변 장을 계산합니다. Monte Carlo 충돌과 DSMC로 플라즈마 화학을 처리합니다. 운동론적 상세 분석이 필요하지 않은 영역은 하전 유체 유한체적 옵션으로 전환하여 중요한 곳에 계산 자원을 집중합니다.
충돌 및 반응
전자, 이온 및 중성 입자 사이의 탄성 산란, 여기 및 이온화가 전자 분포의 형태를 결정합니다. 실제 공정 플라즈마에서 이 형태가 열평형 분포인 경우는 드뭅니다. 반응 집합에는 스퍼터링, 전하 교환, 여기 감쇠, 3체 재결합과 충돌, 전계 및 전자에 의한 세 가지 이온화 경로가 포함됩니다.
형상 및 경계 조건
Cut-cell 알고리즘은 계단식 근사 대신 곡면 벽이나 포커스 링의 실제 윤곽을 따릅니다. 여러 차원 구성 중에서 도체와 유전체 재료를 설정한 다음, 각 경계에서 입자를 흡수하거나 반사하거나 주기적으로 되돌리거나 플럭스의 일부를 통과시키도록 지정합니다.
규모
노트북부터 고성능 병렬 시스템까지 지원합니다. 국가 연구소 슈퍼컴퓨터에서 실행된 실적이 있습니다.
하나의 엔진을 사용하는 두 패키지
VSimPD · 플라즈마 방전
반도체 공정용 패키지입니다. 마그네트론 스퍼터링, DC 및 용량 결합 플라즈마, 이온 추진기와 이온 소스를 모두 지원하므로 하나의 라이선스로 식각과 증착의 기반 방전을 분석할 수 있습니다. 공정 챔버를 다룬다면 여기에서 시작하세요.
VSimPA · 플라즈마 가속
이온화 주입을 포함하여 레이저 또는 전자 빔으로 구동되는 항적장 가속을 지원합니다. VSimPD와 엔진을 공유하지만 팹이 아닌 플라즈마 물리 연구를 위한 패키지입니다.
연계
입력하는 정보와 얻는 결과.
입력
챔버 형상, 공정 압력에서의 가스 혼합물 및 구동 조건을 입력합니다. 구동 파형은 식각을 수행하는 이온의 에너지를 결정하므로 예상보다 더 중요합니다.
출력
웨이퍼에서의 이온 에너지 및 각도 분포와 스퍼터링의 증착 및 침식 프로파일을 제공합니다. 분포를 히스토그램 또는 von Mises-Fisher 피팅으로 내보내면 Victory Process가 이를 사용하여 피처 수준 프로파일을 예측합니다.
시뮬레이션 가능한 대상
플라즈마 웨이퍼 식각
플라즈마 챔버 내부에서 미세전자 웨이퍼를 식각하는 아르곤 이온.
마그네트론 스퍼터링
마그네트론 방전으로 인한 타깃 침식 및 박막 증착.
이온 소스
방전에서 바깥쪽으로 모델링하는 플라즈마 이온 소스.
챔버 및 반응기 설계
하드웨어를 가공하지 않고 챔버 형상별 웨이퍼 처리 균일도를 비교합니다.
실적 및 자료
슈퍼컴퓨터 4대, 하나의 코드
University of Sydney의 Artemis, Argonne의 Theta, Lawrence Berkeley National Laboratory의 Cori 및 KAUST의 Shaheen II에서 모두 VSim이 실행되었습니다. 챔버 모델이 워크스테이션 규모를 넘어서더라도 이 코드는 이미 슈퍼컴퓨터 규모에서 검증되었습니다.
슈퍼컴퓨터 4대, 하나의 코드
용량 결합 및 DC 방전, 이온 소스, 마그네트론 스퍼터링의 실행 가능한 설정 예제와 각 문서를 제공합니다. 첫 실행은 작동하는 사례에서 시작하여 한 번에 하나씩 변경할 수 있습니다.
VSim Plasma 관련 질문
Particle-in-cell 플라즈마 시뮬레이션이란 무엇인가요?
Particle-in-cell 시뮬레이션은 여러 실제 입자를 각각 대표하는 다수의 매크로 입자가 계산 격자 위에서 이동하는 방식으로 플라즈마를 모델링합니다. 매 단계 격자에 입자의 전하를 모으고 장을 해석한 다음, 갱신된 장으로 입자를 이동시킵니다. 속도 분포를 미리 가정하지 않으며 실행 결과로 자연스럽게 얻습니다.
유체 모델보다 운동론적 모델이 필요한 경우는 언제인가요?
분포가 열평형에서 크게 벗어날 때 필요하며, 이는 공정 플라즈마의 중요한 영역에서 일반적으로 나타납니다. 이온화 및 여기 문턱값보다 높은 에너지에서는 전자의 수가 줄고, 시스에서는 두 입자종 모두 평형에서 크게 벗어납니다. 유체 모델은 식각 형상을 결정하는 이온의 에너지와 각도가 형성되는 바로 그 영역에서 온도를 가정하게 됩니다.
어떤 충돌 및 반응 과정이 포함되나요?
전자, 이온 및 중성 입자 사이의 충돌은 탄성 산란, 여기 및 이온화를 포함하며 Monte Carlo 충돌과 DSMC로 계산합니다. 반응에는 충돌, 전계 및 전자 이온화, 3체 재결합, 전하 교환, 여기 감쇠 및 스퍼터링이 포함됩니다. 필요한 화학 과정이 목록에 없다면 실행 설정 전에 문의하세요.
VSim Plasma로 사용 중인 챔버 형상을 모델링할 수 있나요?
예. 이를 위해 Cut-cell 기법을 사용합니다. 도체 및 유전체 영역을 정의하고 여러 차원 구성에서 곡면 벽, 포커스 링 및 다른 챔버 요소를 설계한 형상대로 따릅니다. 따라서 어느 설계를 제작할지 결정하기 전에 화면에서 두 챔버 설계를 비교할 수 있습니다.
클러스터에서 실행되나요, 아니면 워크스테이션에서만 실행되나요?
둘 다 가능합니다. 단일 워크스테이션과 고성능 병렬 클러스터에서 실행되며, VSim은 국가 연구소 및 대학 슈퍼컴퓨터에서도 사용되었습니다. 하드웨어 규모를 정하기 전에 엔지니어와 운영체제 지원, GPU 및 라이선스 모델을 확인하여 계획이 실제 제공 기능과 일치하도록 하세요.
평가용 라이선스가 있나요?
예. 자체 챔버 형상과 공정 조건으로 평가하며 Silvaco 엔지니어가 첫 설정을 함께 진행합니다. 이를 통해 자체 공정에 관한 결과를 얻을 수 있으며, 이것이 평가를 수행하는 핵심 목적입니다.
관련 정보
플라즈마
이 제품이 속한 제품군과 플라즈마 시뮬레이션의 목적
TCAD
입자 분포의 다음 활용 단계: 피처 수준의 Victory Process
리소그래피
플라즈마가 식각을 결정하기 전에 형성되는 패턴
포토닉스
동일한 인수를 통해 합류한 관련 제품군