Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D (전자공학회논문지D)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Development of High Performance Massively Parallel Processing Simulator for Semiconductor Etching Process

건식 식각 공정을 위한 초고속 병렬 연산 시뮬레이터 개발

  • Lee, Jae-Hee (TCAD Team, Research Center, HYUNDAI Micro Electronics Co. Ltd.) ;
  • Kwon, Oh-Seob (Division of Electrical and Computer Engineering, College of Engineering, Inha University) ;
  • Ban, Yong-Chan (Division of Electrical and Computer Engineering, College of Engineering, Inha University) ;
  • Won, Tae-Young (Division of Electrical and Computer Engineering, College of Engineering, Inha University)
  • 이제희 ((株)現代 半導體株式會社 硏究所) ;
  • 권오섭 (仁荷大學校 電子電氣컴퓨터工學部) ;
  • 반용찬 (仁荷大學校 電子電氣컴퓨터工學部) ;
  • 원태영 (仁荷大學校 電子電氣컴퓨터工學部)
  • Published : 1999.10.01
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Abstract

This paper report the implementation results of Monte Carlo numerical calculation for ion distributions in plasma dry etching chamber and of the surface evolution simulator using cell removal method for topographical evolution of the surface exposed to etching ion. The energy and angular distributions of ion across the plasma sheath were calculated by MC(Monte Carlo) algorithm. High performance MPP(Massively Parallel Processing) algorithm developed in this paper enables efficient parallel and distributed simulation with an efficiency of more than 95% and speedup of 16 with 16 processors. Parallelization of surface evolution simulator based on cell removal method reduces simulation time dramatically to 15 minutes and increases capability of simulation required enormous memory size of 600Mb.

건식 식각 공정을 시뮬레이션하기 위하여, 플라즈마 챔버 내의 식각 이온 거동 메카니즘을 몬테카를로 수치해석 방식으로 구현하였고, 식각 이온의 거동에 의한 기판의 식각 형상을 확인하기 위하여 셀 방식의 표면 전진기를 개발하였다. 몬테카를로 수치 계산의 단점인 과다한 계산 시간을 효과적으로 감소시키기 위하여, CRAY T3E 병렬 컴퓨터와 여러대의 워크스테이션을 연결한 MPI 환경에서 몬테카를로 병렬 계산 알고리즘을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 몬테카를로 병렬 계산 알고리즘은 95% 이상의 효율성을 보이며, 16개의 프로세서를 사용하였을 때 16의 스피드업(Speedup) 값을 얻었다. 또한 셀 방식의 병렬 연산 표면 전진기를 이용하여 토포그래피 시뮬레이션을 수행한 결과에서, 셀의 개수가 2갭만 개 일 때, 약 600Mb 이상의 메모리가 소요되므로 단일 워크스테이션 환경에서는 불가능한 계산이 본 연구에서 개발한 병렬 계산 알고리즘을 이용하였을 때 32개의 프로세서에서 15분의 계산시간이 소요되었다.

Keywords