선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 수정된 CF4 분자가스의 단면적을 이용하여 희가스인 다량의 Ar 원자가스를 각 비율별로 혼합하여 CF4+Ar 혼합가스의 전자 이동속도를 2항 근사와 다항 근사 두 기법으로 산출하였다. 이것으로 CF4 분자가스의 진동여기단면적이 미치는 영향을 파악할 수 있었다. 이는 단면적의 구성이 완벽하게 구현된 Ar 원자가스를 혼합하면 CF4 분자가스의 진동여기단면적만이 영향을 받게 되므로 CF4+Ar 혼합가스의 전자이동속도 특성을 연구하면 CF4 분자가스의 비탄성충돌단면적을 보다 세밀하게 결정할 수 있음을 확인하였다.
제안 방법
- 따라서 본 논문에서는 Robson and Ness[5]에 의해 연구된 다항 근사 볼츠만 방정식과 2항 근사볼츠만 방정식 해석법을 이용하여 E/N= 0.17-300 Td 범위, 압력=1 Torr, 온도=300 K 에서 순수 CF4 분자가스 및 1 %, 5 %, 10 %의 CF4+Ar 혼합가스의 전자이동속도를 계산하여 산출하고 그 결과를 각각 S. R. Hunter⑹의 실험결과와 비교하여두 해석법간의 차이점과 순수와 혼합에서 진동 여기 단면적이 전자이동속도 산출에 미치는 영향에 대하여 검토하였다.
- 따라서 이러한 CF4 분자가스는 다항 근사볼츠만 방정식 기법이 보다 정확한 전자 이동속도를 산출하였다. 수정된 CF4 분자가스의 단면적을 이용하여 희가스인 다량의 Ar 원자가스를 각 비율별로 혼합하여 CF4+Ar 혼합가스의 전자 이동속도를 2항 근사와 다항 근사 두 기법으로 산출하였다. 이것으로 CF4 분자가스의 진동여기단면적이 미치는 영향을 파악할 수 있었다.
대상 데이터
- 현재 반도체 디바이스 제조프로세싱의 플라즈마에칭(plasma etching)에 가장 많이 사용되며 연구되어지는 가스는 CF4이다. CF4는 그 자체만으로도 에칭 소스로서 사용되지만, 다른 가스와의 혼합으로도 많이 사용한다.
이론/모형
- 여기서 /max = l일 때를, 2항 근사로 한정하는 것이고, /max 42일 때를 다항 근사라 하며, Robson and Ness[5]에 의해 제시된 해석법을 이용하여 전자속도분포함수를 Legendre 와 Sonine 급수로 전개하였고, 전자수송계수들은 다양한 Legendre 다항식 / 과 Sonine 다항식 u 에 의해 다음과 같은 수밀도에서의 연속식을 이용하여 구하고 있다.
성능/효과
- 4 Td 부근에 피크 점이 나타나 혼합 비율이 줄어듦에 따라 피크치가 낮은 에너지 영역으로 이동하는 특징이 나타났다. 그 결과 Ar 원자가스의 함량이 많을수록 보다 빨리 CF4 분자가스가 가지는 진동여기단면적의 영향에서 빨리 벗어나는 것을 알 수 있었다. 또한 E/N 의 증가에 따라 피크점 이후에 전자이동속도가 감소하는 NDC 가 나타났다.
- 이후 CF"Ar 혼합가스의 전자이동속도는 CF4 분자 가스의 영향에서 벗어나 원래 순수 Ar 원자 가스의 영향이 우세하여 순수 Ar 원자가스의 전자 이동속도와 일치하는 것을 알 수 있다. 그러므로 CF4 분자 가스의 혼합 비율이 낮아짐에 따라 Ar 원자 가스의 특징으로 복귀하려는 성질이 빠르게 나타나는 것을 알 수 있었다. 이러한 현상은 M.
- 결과를 비교하여 나타낸 것이다. 그림에서 나타난 바와 같이 혼합가스의 전자이동속도는 저에너지 영역에서 크게 상승하였다가 감소하는 패턴을 가지며, 2항 근사와 다항 근사 볼츠만 방정식두 기법의 결과는 상승피크에서 커다란 차이가 나타났고, 하강피크에서도 약간의 차이를 보였다. cf4 분자가스의 비중이 상대적으로 큰 10 % 혼합에서 두 해석방법에 따른 차이가 가장 크게 나타났는데, 상승 피크에서 그 차이가 두드러지게 나타나는 이유는 Ar 원자가스가 낮은 에너지 범위에 커다란 RTM을 갖고 있는 운동량변환단면적(Qm) 만이 존재하므로 CF4 분자가스의 낮은 에너지 범위에 있는 진동여기단면적만이 영향을 미치기 때문이다.
- 왔다. 기존의 연구에서 Ar, Xe, He 원자가스는 비탄성충돌 단면적의 영향 없이 탄성충돌단면적만 지배를 받으며, 02 분자가스는 탄성충돌단면적보다 적은 진동 여기 단면적이 존재하여 전자수송계수 산출에 적용한 기존의 2항 근사와 다항 근사 볼츠만 방정식 두 기법에 의한 결과는 비등방성과 비탄성충돌의 영향으로 발생되는 근사법의 차이점이 크지 않아 2항 근사만으로도 충분히 신뢰할 수 있는 전자 수송계수를 얻을 수 있었다[2, 3]. 그러나 CF4 분자 가스와 같이 비탄성이 큰 분자가스들은 비탄성충돌 단면적(특히 진동여기단면적)의 지배적인 영향에 의해 전자의 속도분포에서 강한 비등방성이 나타나는 E/N영역이 존재하기 때문에 그동안 전자군 연구에 이용되었던 2항 근사 볼츠만 방정식의 해석으로는 정확한 전자수송계수를 얻기 어려운 것으로 보고되었다[4].
- cf4 분자가스의 비중이 상대적으로 큰 10 % 혼합에서 두 해석방법에 따른 차이가 가장 크게 나타났는데, 상승 피크에서 그 차이가 두드러지게 나타나는 이유는 Ar 원자가스가 낮은 에너지 범위에 커다란 RTM을 갖고 있는 운동량변환단면적(Qm) 만이 존재하므로 CF4 분자가스의 낮은 에너지 범위에 있는 진동여기단면적만이 영향을 미치기 때문이다. 따라서 5 %와 1 %의 혼합가스에서는 CF4 분자가스의 비중이 적어지므로 낮은 에너지 영역에 있는 진동여기단면적의 영향이 점차 줄어들어 피크 점을 기준으로 10 % 혼합에서는 오차가 14.2 %, 5 % 혼합에서는 11.6 %, 1 % 혼합에서는 6.6 %로 그 차이가 점점 작아지는 것을 알 수 있으며, 10 %의 혼합의 경우 E/N=2.5 Td에서 나타난 피크 점이 5 %에서는 E/N=L5 Td에서 피크점이 나타나고 다시 1 %에서는 E/N-0.4 Td 부근에 피크 점이 나타나 혼합 비율이 줄어듦에 따라 피크치가 낮은 에너지 영역으로 이동하는 특징이 나타났다. 그 결과 Ar 원자가스의 함량이 많을수록 보다 빨리 CF4 분자가스가 가지는 진동여기단면적의 영향에서 빨리 벗어나는 것을 알 수 있었다.
- 8 eV 범 위 에서 RTM을 가지는 낮은 에너지 영 역으로, 이 부근에서 비탄성충돌 단면적 인 진동여 기단면 적 (Qs, Qm, Qvs, Qg)이 시 작하며, 운동량변환단면적보다 큰 진동여기단면적(Qs, Qv4)의 첫 번째 피크치가 존재하기 때문에 순수 상태에서 CF4 분자가스의 정확한 전자이동속도를 계산하기 어렵기 때문에 발생되는 것으로 사료된다. 따라서 CF4 분자가스의 진동여 기단면 적의 영 향을 파악하기 위해 수행된 이번 연구 중 다항 근사 기법의 결과에서 수정된 단면적을 이용하여 얻어진 결과는 이전의 단면적으로 계산된 결과와 현저한 차이가 나타나지 않아 별도로 그림에 삽입하지는 않았으나 다소의 차이는 발생하였다[11].
- 따라서 이러한 CF4 분자가스는 다항 근사볼츠만 방정식 기법이 보다 정확한 전자 이동속도를 산출하였다. 수정된 CF4 분자가스의 단면적을 이용하여 희가스인 다량의 Ar 원자가스를 각 비율별로 혼합하여 CF4+Ar 혼합가스의 전자 이동속도를 2항 근사와 다항 근사 두 기법으로 산출하였다.
- 그 결과 Ar 원자가스의 함량이 많을수록 보다 빨리 CF4 분자가스가 가지는 진동여기단면적의 영향에서 빨리 벗어나는 것을 알 수 있었다. 또한 E/N 의 증가에 따라 피크점 이후에 전자이동속도가 감소하는 NDC 가 나타났다. 이러한 결과가 나타나는 원인으로는 운동량변환단면적이 RTM을 가지는 이전의 순수 Ar 원자가스의 전자이동속도 결과와 그렇지 못한 Ne 원자가스의 전자이동속도 결과에 나타난 현상을 비교해 볼 때[12], Ar 원자 가스의 RTM이 순수 Ar 원자가스의 전자 이동속도에서는 영향을 미치지 않았던 사실에 비추어 단순히 어떤 가스의 운동량변환단면적이 RTM을 갖는다하여 반드시 이러한 RTM의 영향으로 전자 이동속도에서 NDC 현상이 나타난다고 판단할 수 없는 것이다.
- MakabeU이의 논문에서도 일부 나타나고 있다. 또한 별도로 나타내지는 않았으나 2 항 근사 및 다항 근사 볼츠만 방정식 법을 이용하여 계산한 Ar 원자가스의 전자이동속도 결과는 서로 차이가 없는 것으로 확인되었으며 Y. Nakamura and M Kurachi[13]의 실험치와도 일치하였다.
- 본 논문에서 사용한 CF4 분자가스의 운동량 변환 단면적(Qm)과 전리단면적(Q) 그리고 일부 진동 여기 단면적(Q、, )은 기존의 단면적과 같은 값을 그대로 사용하였으나, 해리단면적(Qdn)과 진동여기 단면적중 대칭신축모드 Qvi 그리고 Qv3의 제2고조파인 Q2v3 는 새로 수정하여 진동여기단면적 중 대칭신축모드 Qvi 의 Threshold 값은 같은 지점에서 시작하나 첫 번째 피크점이 없이 증가 추이가 완만하게 수정되었다.
- 이것으로 CF4 분자가스의 진동여기단면적이 미치는 영향을 파악할 수 있었다. 이는 단면적의 구성이 완벽하게 구현된 Ar 원자가스를 혼합하면 CF4 분자가스의 진동여기단면적만이 영향을 받게 되므로 CF4+Ar 혼합가스의 전자이동속도 특성을 연구하면 CF4 분자가스의 비탄성충돌단면적을 보다 세밀하게 결정할 수 있음을 확인하였다.
- 전자군 수치계산에 사용되는 2항 근사와 다항근사 볼츠만 방정식을 사용하여 CF4 분자 가스의 이동속도를 계산한 결과 2항 근사 볼츠만 방정식을 이용한 결과는 실험값과 상당한 차이를 보여 정확한 전자이동속도를 얻기 어려운 것이 확인되었다. 따라서 이러한 CF4 분자가스는 다항 근사볼츠만 방정식 기법이 보다 정확한 전자 이동속도를 산출하였다.
- 한편, 본 연구에서 사용한 다항 근사 기법은 5 항 근사를 통하여 얻어진 것으로 7항 근사까지 확대하여 수치계산을 수행하여도 5항 근사의 결과와 차이가 없어, 7항 근사 역시 실험치에 일치하는 결과를 얻지 못하였匸卜. 또한 다항 근사 볼츠만 기법을 이용한 수치계산은 E/N=8~20 Td 범위에서 전자 이동속도의 값이 세밀하게 모두 산출되지 못하여 비탄성충돌단면적에 의한 영향을 정확히 판단하기 위해서는 전자군 방법에 의해 반복된 작업을 통한 보다 정확한 단면적을 결정하는 것이 필요하며, 이는 희가스인 Ar과의 혼합으로 저에너지 영역에서 진동여기단면적의 수정이 필요하다고 판단된다[6].
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.