수치모델을 이용한 pulsed dc bias ICP장치의 플라즈마 특성 해석
Numerical modeling of plasma characteristics of ICP system with a pulsed dc bias
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초록
이온 도핑, 이온 질화 등에 많이 사용되는 고밀도 유도 결합 플라즈마 장치의 펄스 바이어스에 따른 공정 특성을 파악하기 위하여 축대칭 2차원 유도 결합 플라즈마를 유체식을 사용하여 수치 전산 모사를 수행하였다. Ar 10 mTorr에 대해서 -1 kV의 펄스를 수 kHz로 인가한 조건을 계산하였다. -1 kV의 펄스가 인가되었을 때 전위 기준으로 20 mm 정도의 쉬스가 발달하였고, 순간 전자 온도는 최대 20 eV까지 상승하였으나 챔버 전체의 플라즈마 특성의 평균값에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 계산되었다. 기판에서의 최대 입사 이온 전류 밀도는 중앙부에서 200 A/m2 로 높았으나 반경 100 mm에서의 값은 1/10 정도로 균일도가 좋지 않았다.
Abstract
Numerical analysis is done to investigate the effects of pulse bias on the plasma processing characteristics like ion doping and ion nitriding by using fluid dynamic code with a 2D axi-symmetric model. For 10 mTorr of Ar plasma, - 1 kV of pulse bias was simulated. Maximum sheath thickness was around 20 mm based on the electric potential profile. The peak electron temperature was about 20 eV, but did not affect the averaged plasma characteristics of the whole chamber. Maximum ion current density incident on the substrate was 200 A/m2 at the center, but was decreased down to 1/10th at radius 100 mm, giving poor radial uniformity.
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