Introduction
Plasma Module은 산업체 현장의 Plasma 반응기와 반응공정을 모사하며, 크게 세 개의 Option으로 으로 구성되어 있다 - Inductively Coupled Plasma (ICP), Capacitively Coupled Plasma (CCP), Direct Current (DC). ICP Option 에서는 전자에너지 방정식으로부터 전자온도를 구한다. 전자밀도와 정전기장은 quasi-neutrality 조건으로부터 계산된다. CCP Option 과 DC Option을 사용시에는 전자에너지 방정식과 전자전달 방정식을 풀어서 전자온도와 전자밀도를 구하게 되며 정전기장은 Poisson식으로부터 구한다.
Applications
최근의 공업기술에서 Plasma를 이용하는 분야가 점점 증가하고 있으며 Semiconductor manufacturing, lighting, aerospace, steel, toxic waste management 등이 플라즈마 기술을 이용하는 대표적인 예라고 할 수 있다. 반도체칩 생산에서는 증착이나 식각등의 표면처리를 위하여 플라즈마를 사용하며 이 때 적용되는 압력범위는 1mTorr ~ 1 atm 이다.
반도체에 응용되는주요한 플라즈마 공정은 다음과 같다.
- Sputter deposition of metals (Al, tungsten)
- Oxygen discharge to grow SiO2 on silicon
- TEOS/O2 discharges for plasma enhanced SiO2 deposition
- BF3 for boron dopant implantation, ion implantation
- CF4/O2 to etch SiO2 film
- O2 discharges to remove pjhotoresist or polymers
- Silane/O2/Ar plasmas for SiO2 inter-metal dielectric CVD
- PSG (phosphorus doped silicon glass), and shallow trench isolation (STI)
- Wafer thinning applications (atmospheric ICP)
- Plasma Display Panel
Plasma Module은 위에 열거한 반도체 공정 외에도 cutting, welding, spraying of coating 등과 같은 상압플라즈마 연구를 위해서 사용된다.
Features
플라즈마 모쥴은 세 개의 Option ICP, CCP 및 DC로 되어 있다. DC 의 해는 CCP와 같은 방정식으로부터 구한다.
ICP Option 에서 웨이퍼에 bias 전극을 걸었을 때, Collisionless sheath model을 사용하여 Ion Energy Distribution Function (IEDF) 을 구할 수 있다.
Limitations
- Surface에서의 반응속도가 이온에너지에 영향을 받지 않는다.
- Maxwellian Electron Energy Distribution function을 가정하였다.
해석예
Fig. C2F6 Plasma in a Modified GEC Reactor