플라즈마
홈 > 제품 및 워크플로 > AI 기반 제조 > 플라즈마
반도체 식각 및 증착을 위한 플라즈마 시뮬레이션
플라즈마 시뮬레이션은 공정 챔버 내부의 방전이 웨이퍼에 미치는 영향을 보여줍니다. 챔버를 제작하거나 화학 조성을 변경하기 전에 식각 또는 증착 프로파일을 예측할 수 있습니다.
플라즈마 시뮬레이션의 역할
공정 가스에 방전을 일으키면 하나의 온도로 표현되는 가스가 되지 않습니다. 전자와 이온은 다양한 에너지 범위에 분포합니다. 웨이퍼 근처의 시스에서는 어느 쪽도 열평형 거동을 보이지 않습니다.
시스가 프로파일을 결정합니다. 이온이 식각을 수행하고 시스 전기장이 각 이온의 도달 에너지와 각도를 결정합니다. 측벽, 깊이 및 균일도는 이 두 값에 따라 달라집니다. 시스 모델이 부정확하면 화학 반응을 어떻게 기술하든 프로파일도 부정확해집니다.
시뮬레이션이 없으면 챔버를 제작하여 가동하거나 기존 장비의 가스를 바꿔야 결과를 알 수 있습니다. 두 방법 모두 장비 시간과 웨이퍼가 소요됩니다. 플라즈마 모델링은 이러한 스윕을 소프트웨어로 옮깁니다. Silvaco의 플라즈마 시뮬레이터 VSim은 이를 위해 개발되었습니다.
VSim Plasma
Particle-in-cell 기법을 기반으로 한 운동론적 플라즈마 코드입니다. 모든 압력의 배경 가스에서 전자, 이온 및 중성 입자를 추적하고 이들 사이의 탄성 충돌, 여기 충돌 및 이온화 충돌을 처리합니다. 결과로 웨이퍼에서의 이온 에너지 및 각도 분포를 얻습니다.
반도체 공정에서의 활용
플라즈마 웨이퍼 식각
이온의 균일한 도달을 함께 결정하는 웨이퍼 위 시스 전기장과 주변 유전체를 모델링합니다.
마그네트론 스퍼터링
하전 입자 물리를 바탕으로 타깃 침식 및 증착 프로파일을 계산하는 박막 증착.
플라즈마 시뮬레이션 응용
다섯 가지 부품 유형이 모두 동일한 산업 페이지로 연결됩니다. 시장 분류가
소자 목록보다 더 포괄적이기 때문입니다. 다섯 가지 중 도파관, 공진기 및 커플러에는 공개된
실습 예제가 있지만 변조기와 전체 회로에는 아직 없습니다.
플라즈마 식각 프로파일 예측
웨이퍼에서의 이온 에너지 및 각도 분포를 계산하고, 이를 바탕으로 피처를 생성하는 Victory Process에 전달합니다.
스퍼터 증착
마그네트론 타깃이 마모되는 위치와 박막이 얼마나 균일하게 형성되는지 확인합니다.
챔버 및 반응기 설계
하드웨어를 제작하기 전에 모델에서 새로운 챔버 형상이나 구동 파형을 적용하여 균일도의 변화를 확인합니다.
Tech-X 및 VSim 사용자를 위한 안내
이미 XSim을 사용하고 있다면 이 섹션을 확인하세요. 작성 시점의 네 가지 사실을 다루며,
아직 누구도 답을 공개하지 않은 내용도 포함합니다.
VSim은 이제 Silvaco의 제품입니다
Silvaco는 2025년 4월 VSim 개발사인 Tech-X Corporation을 인수했습니다.
변하지 않은 사항
VSim은 이름을 유지하며 현재 Silvaco의 플라즈마 시뮬레이터로 제공됩니다. 인수 발표 당시 Tech-X의 CTO였던 John Cary는 현재 Silvaco에서 시니어 디렉터 및 펠로로 근무합니다.
VSim이 이미 입증된 환경
챔버 분석을 플라즈마 코드에 맡기기 전에 어떤 시스템에서 실행되었고 누가 활용했는지 확인하고 싶으실 것입니다.
국가 규모의 컴퓨팅 시스템
VSim은 University of Sydney의 Artemis, Argonne National Laboratory의 Theta, Lawrence Berkeley National Laboratory의 Cori 및 KAUST의 Shaheen II에서 실행되었습니다. 클러스터부터 최대 규모의 슈퍼컴퓨터까지 확장하도록 작성된 병렬 코드입니다.
CERN의 이온 소스 모델링
“소프트웨어 가치의 상당 부분은 제공받은 지원과 이온 소스 모델 설정에 대한 도움이었습니다. 덕분에 VSim은 우리 연구에 매우 유용해졌습니다.”
Bruce Marsh, 물리학자, CERN
플라즈마 시뮬레이션 웨비나 및 발표
웨비나
2026년 7월
반도체 제조 예측 시뮬레이션을 위한 플라즈마 챔버 시뮬레이션
John Cary가 식각 챔버에서 이온 에너지 및 각도 분포를 추출하는 방법, 구동 파형이 분포에 미치는 영향, 결과를 소자 공정 모델에 적용하는 방법을 설명합니다.
콘퍼런스 발표
SURGE 2025
다중 스케일 플라즈마 공정 통합 및 최적화를 위한 머신러닝
Silvaco가 지원하는 TU Wien의 Christian Doppler Laboratory 책임자인 Lado Filipovic 박사가 고종횡비 식각을 위해 반응기 수준과 피처 수준을 연결하는 머신러닝 모델을 설명합니다.
VSim 활용의 다음 단계
“이 도구를 사용해야 할까”와 “실행이 왜
수렴하지 않을까”라는 질문은 서로 다른 곳에서 다루므로 세 가지 경로를 제공합니다. 그중 두 곳은 여전히 Tech-X 사이트에 있으며 별도로 표시되어 있습니다.
평가하기
챔버와 원하는 결과가 나오지 않는 프로파일을 준비해 주세요. Silvaco 애플리케이션 엔지니어가 시뮬레이션을 설정하고 평가에 필요한 결과를 추출하도록 지원합니다.
매뉴얼 읽기
약 100개의 실습 예제와 튜토리얼을 포함한 VSim 문서를 txcorp.com에서 확인할 수 있습니다.
기존 사용자
VSim 지원 요청은 Tech-X 지원 포털에서 등록하세요. 다른 Silvaco 도구는 지원 및 다운로드를 이용하세요.
플라즈마 시뮬레이션 관련 질문
플라즈마 시뮬레이션이란 무엇인가요?
플라즈마 시뮬레이션은 플라즈마를 온도로 평균화한 하나의 가스로 취급하지 않고 입자별로 계산합니다. Particle-in-cell 코드는 자체 생성된 장 속에서 하전 입자와 중성 입자를 이동시키고 이들 사이의 충돌을 추적합니다. 평균값이 아니라 분포를 얻습니다. 공정 플라즈마는 열평형 상태가 아니므로 이 점이 중요합니다.
플라즈마 시뮬레이션은 식각 및 증착에 어떻게 도움이 되나요?
핵심은 표면에 무엇이 도달하는지입니다. 식각에서는 시스 전기장이 결정하는 웨이퍼에서의 각 이온의 에너지와 각도입니다. 스퍼터 증착에서는 타깃의 침식 패턴과 그에 따른 증착 프로파일입니다. 모델에서 챔버나 레시피를 변경하면 실제 장비를 조정하기 전에 두 결과가 어떻게 달라지는지 확인할 수 있습니다.
플라즈마 모델링은 TCAD 공정 시뮬레이션과 어떻게 연결되나요?
웨이퍼의 이온 플럭스를 통해 연결됩니다. VSim은 챔버 수준의 입자 분포를 생성하고 Victory Process는 이를 읽어 식각된 피처를 예측합니다. 챔버 변경 사항이 예측된 소자 구조에 직접 반영됩니다.
Tech-X와 VSim은 어떻게 되었나요?
Tech-X Corporation은 2025년 4월 Silvaco에 합류했으며 VSim은 Silvaco의 플라즈마 시뮬레이터로 계속 제공됩니다. Tech-X의 전 CTO인 John Cary는 현재 Silvaco에서 시니어 디렉터 및 펠로를 맡고 있습니다. 기존 VSim 사용자는 계속 txcorp.com을 통해 지원과 라이선스를 이용합니다.
플라즈마 시뮬레이션을 GPU 또는 슈퍼컴퓨터에서 실행할 수 있나요?
예, 슈퍼컴퓨터에서 실행할 수 있습니다. 코드는 HPC 시스템에서 병렬로 실행되며 Argonne의 Theta와 KAUST의 Shaheen II 같은 국가 규모의 시스템에서도 사용되었습니다. GPU와 관련하여 Silvaco는 Tech-X가 다중 노드 GPU 알고리즘을 포트폴리오에 도입한다고 밝혔습니다. 클러스터 규모를 산정하기 전에 애플리케이션 엔지니어와 상담하세요.
플라즈마 시뮬레이션은 FTCO 및 디지털 트윈과 어떻게 함께 사용되나요?
전체 운동론적 시뮬레이션은 공동 최적화 루프 안에서 실행하기에는 너무 느립니다. SURGE 2025에서 발표된 연구는 반응기 수준과 피처 수준을 연결하는 머신러닝 모델을 학습시키며, 이는 FTCO가 공정 데이터에 사용하는 대리 모델 방식입니다. Tech-X 도구와 Victory TCAD를 결합하는 목표 중 하나로 더 정확한 디지털 트윈이 제시되었습니다.