유도결합플라즈마(Inductively Coupled Plasma, ICP) 시스템은 고밀도 플라즈마를 생성하기 때문에 반도체 제조에서 널리 사용된다. 플라즈마 거동을 분석하고 최적화하기 위해 다양한 수치 시뮬레이션 기법이 활용되며, 각각 서로 다른 장점과 한계를 제공한다. 본 연구는 ICP 시스템에 대해 전역 모델(Global Model), COMSOL Multi-physics, 입자-격자(Particle-in-Cell, PIC) 몬테카를로 충돌(Particle-in-Cell (PIC) Monte Carlo Collision, MCC) 방법의 세 가지 시뮬레이션 접근법을 비교한다. 전역 모델은 공간적으로 균일한 플라즈마를 가정하며, 입력 전력, 압력, 가스 유량과 같은 외부 제어 변수의 함수로서 평균화된 플라즈마 매개변수를 효율적으로 예측한다[1]. COMSOL Multi-physics는 유체 기반 유한요소법(Finite Element Method, FEM) 솔버로, 전자기장, 유체역학, 화학 반응을 상호 일관되게 모델링할 수 있어 ICP 시스템 내 다중물리 상호작용에 대한 통찰을 제공한다[2]. PIC-MCC 방법에 기반한 K-PIC 코드는 개별 입자의 운동을 추적함으로써 도입부(sheath) 형성, 전력 전달, 운동학적 효과에 대한 상세한 미시적 정보를 제공한다[3]. 본 연구는 전자 밀도, 전자 에너지 분포 함수(Electron Energy Distribution Function, EEDF), 전력 흡수 효율, 플라즈마 균일성 등 다양한 작동 조건에서의 핵심 플라즈마 매개변수를 조사한다. 각 모델이 제공하는 정확도 수준과 계산 비용 사이의 절충 관계를 평가하여, 가장 적합한 시뮬레이션 방법론을 결정하기 위한 전략적 선택 프레임워크를 도출한다. 본 연구의 결과는 ICP 시스템을 설계하고 최적화하는 데 유용한 지침을 제공한다.

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