Model Low-Temperature Nonequilibrium Discharges
with the Plasma Module




Tailor-Made to Simulate Low-Temperature Plasma Sources and Systems

Plasma 모듈은 저온 플라즈마 해석에 최적화되어 있습니다. 이 모듈은 공학자와 과학자들이 방전물리 현상에 대한 이해와 실질적인 혹은 잠재적인 디자인의 성능을 측정하기 위해서 사용합니다. Plasma 모듈은 1, 2, 3차원에서 모두 해석할 수 있습니다. 플라즈마 시스템은 원래 비선형이 높은 복잡한 시스템이며, 전기적 입력이나 플라즈마 화학 반응식에 대한 약간의 변화에도 방전 특성이 크게 달라집니다.


Plasmas – A Significant Multiphysics System

저온 플라즈마는 유체 역학, 반응 공학, 물리 역학, 열 전달, 물질 전달과 전자기학의 융합으로 이루어진 다중물리 시스템으로 표현됩니다. Plasma 모듈은 광범위한 공학 분야에서 발생하는 비평형 방전현상 해석에 최적화되어 있는 도구입니다. 임의의 시스템을 해석하기에 적당한 인터페이스로 구성되어 있으며, DC discharge, Inductive coupled plasma, Microwave plasma등을 해석할 수 있습니다. Plasma 모듈에서는 사용자 설명서와 단계별 모델링 과정을 포함하는 예제 모델 문서들을 제공합니다


Inductively Coupled Plasmas

유도 결합 플라즈마(ICP) 는 1960년 코팅장비의 열플라즈마에 처음 사용되었습니다. 이 장비는 0.1기압정도에서 동작되었고, 10,000 K정도의 가스온도를 발생시켰습니다. 1990년대에는 대형 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 필름가공 산업에서 주로 사용되었습니다. 이 플라즈마는 0.002-1 torr정도의 낮은 압력 영역에서 동작하였고, 가스온도는 상온에 가까웠습니다. 저압 ICP는 넓은 영역에 대하여 상대적으로 균일한 플라즈마 밀도를 제공하는 특징을 보이며, 플라즈마 밀도 또한, 1E18 1/m3 정도로 높고, 그 결과로 웨이퍼 표면에 상당한 이온 플럭스가 형성됩니다. 패러데이 차폐(Faraday Shield)는 종종 플라즈마와 구동 코일간의 용량성 결합 효과를 감소시키기 위해 사용됩니다. Inductive Coupled Plasma 인터페이스는 전자와 고주파 전자기장의 복잡한 연동을 자동으로 처리해 줍니다. Inductively Coupled Plasma 인터페이스는Plasma 모듈과 AC/DC 모듈을 필요로 합니다.


Global Modeling for Initial Analyses of Plasma Processes

플라즈마 프로세스의 모델링을 용이하게 하기 위해, 더 정확한 모델링으로 최적화하기 전에 새로운 전역 확산 모델을 통해 프로세스의 초기 분석을 수행할 수 있습니다. 전역 모델링은 플라즈마 모델에 상미분 방정식을 적용하여 모델의 자유도를 감소시킵니다. 이를 통해 공간-의존 모델을 실행하기 전에 복잡한 반응 화학 물질을 테스트하고 검증할 수 있으며, 반응기 구조, 표면 화학 및 원료 공급이 모두 고려됩니다.


Direct Current Discharges

음극에서의 이온 폭격(ion bombardment)에 따른 이차전자 방출을 통해 유지되는 DC 방전을 해석하기 위한 특화된 인터페이스를 이용할 수 있습니다. 인터페이스는 모델 입력과 물리 현상을 해석하기 위한 수식, 물리 현상을 구현하기 위한 경계 조건들을 고려합니다. 음극에서 방출된 전자는 음극강하 영역을 통과하여 집단 플라즈마 영역으로 가속됩니다. 가속된 전자들은 주위 가스를 이온화시켜 새로운 전자-이온 쌍을 생성하기 충분한 에너지를 얻게 됩니다. 전자는 양극 쪽으로 이동하고, 이온은 새로운 이차전자를 생성할 음극으로 이동하게 됩니다. 이자전자 방출 없이 DC 방전은 유지되지 않습니다


Microwave Plasmas

사용자는 플라즈마 침투로 전자가 전자기파로부터 충분한 에너지를 얻어 유지되는 전자파 가열 방전을 모델링하기 위해 Microwave Plasma인터페이스를 사용할 수 있습니다. Microwave plasma는 TE모드(out-of-plane electric field)나 TM모드 (in-plane electric field) 전파에 따라 상당히 달라집니다. 그리고 어느 경우건 전자파가 플라즈마 영역을 통과할 때, 전자밀도는 임계전자밀도(2.45 GHz에서 7.6E16 1/m3 정도)를 초과하여야 합니다. Microwave plasma의 압력 범위는 상당히 넓습니다. 예를 들어, Electron Cyclotron Resonance(ECR) 플라즈마의 경우, 압력은 1 Pa정도이거나 더 낮습니다. ECR이 아닌 경우, 압력의 범위는 일반적으로 100 Pa에서 대기압 사이입니다. 전력 범위는 수 와트에서 수 킬로 와트까지 가능합니다. Microwave Plasma는 마이크로파 전력이 저렴하기 때문에 많이 사용됩니다. Microwave Plasma 인터페이스는 Plasma 모듈과 RF 모듈을 필요로 합니다.



전류가 흐르는 사각코일이 유전체 위에 있고, 아르곤으로 채워진 챔버 내부에서 플라즈마가 형성됩니다. 플라즈마는 전력이 전자기장에서 전자로 전달되는 전자기유도에 의해 유지됩니다.

전류가 흐르는 사각코일이 유전체 위에 있고, 아르곤으로 채워진 챔버 내부에서 플라즈마가 형성됩니다. 플라즈마는 전력이 전자기장에서 전자로 전달되는 전자기유도에 의해 유지됩니다.


ICP 반응기는 일반적으로 millitorr 범위에서 작동하고 CCP(Capacitively Coupled Plasma)보다 더 높은 고밀도 전자를 생성합니다. ICP(Inductively Coupled Plasma)는 저압에서의 이온 폭격으로 웨이퍼 표면에서의 일정한 식각비를 갖기 때문에 많이 사용됩니다. 그림은 GEC ICP 반응기 내부의 전자밀도를 보여주고 있습니다.

ICP 반응기는 일반적으로 millitorr 범위에서 작동하고 CCP(Capacitively Coupled Plasma)보다 더 높은 고밀도 전자를 생성합니다. ICP(Inductively Coupled Plasma)는 저압에서의 이온 폭격으로 웨이퍼 표면에서의 일정한 식각비를 갖기 때문에 많이 사용됩니다. 그림은 GEC ICP 반응기 내부의 전자밀도를 보여주고 있습니다.


유전 전류 방전: 두 개의 유전체 판 사이의 얇은 틈에 가스가 채워져 있을 때, 전압이 인가되면, 자유전자가 가속되고, 이온화가 발생합니다. 위의 그림은 전기적으로 여기(excited)된 아르곤 원자들의 질량 분율을 보여줍니다.

유전 전류 방전: 두 개의 유전체 판 사이의 얇은 틈에 가스가 채워져 있을 때, 전압이 인가되면, 자유전자가 가속되고, 이온화가 발생합니다. 위의 그림은 전기적으로 여기(excited)된 아르곤 원자들의 질량 분율을 보여줍니다.


마이크로파 플라즈마: 직교류 구조에서, TE 모드 전자파가 위에서 들어오면 플라즈마 반응에 의해 흡수됩니다. 흰색 등고선은 임계 전자밀도와 동일한 전자밀도 영역을 나타냅니다. 전자파는 완벽하게 플라즈마에 의해 흡수됩니다.

마이크로파 플라즈마: 직교류 구조에서, TE 모드 전자파가 위에서 들어오면 플라즈마 반응에 의해 흡수됩니다. 흰색 등고선은 임계 전자밀도와 동일한 전자밀도 영역을 나타냅니다. 전자파는 완벽하게 플라즈마에 의해 흡수됩니다.

Product Features

Application-specific physics interfaces

• DC Discharge 인터페이스
• Capacitively Coupled Plasma 인터페이스
• Inductively Coupled Plasma 인터페이스
• Microwave Plasma 인터페이스
• Boltzmann Equation, Two-term Approximation 인터페이스

Other physics interfaces

• 전자 전달을 위한 Drift diffusion
• 이온과 중성 원자를 위한 Heavy species transport
• 플라즈마 모델에 외부회로를 추가하기 위한 Electrical circuits
• 유한 요소법과 유한 체적법
• 체적-평균(Global : Volume-averaged) 모델링
• 이차전자 방출
• 열전자 방출
• 표면 반응과 표면 종
• 전자의 열 확산
• Maxwellian, Druyvesteyn, Generalized 전자 에너지 분포 함수
• Cross section data, Arrhenius expressions, analytic expressions,
look-up tables, Townsend coefficients를 이용한 반응 설정
• 포괄적인 모델 라이브러리와 사용 설명서


Application Areas

• 화학 기상 증착(CVD)
• 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD)
• DC 방전
• 유전 장벽 방전
• ECR sources
• 에칭
• 유해가스 제거
• 유도 결합 플라즈마(ICP)
• Ion sources
• 재료공정
• 마이크로파 플라즈마
• 오존 생성
• 플라즈마 화학
• 용량 결합 플라즈마(CCP)
• 플라즈마 디스플레이 패널
• 플라즈마 공정
• Plasma sources
• 파워 시스템
• 반도체 제작, 제조, 공정

Supported File Formats

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