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事例紹介機械・精密機器

流体解析例題 No.7

化学蒸着異シミュレーション解析

解析内容分類

定常
2次元
円筒座標
オブジェクト個数=少
化学反応、輻射
  化学蒸着異シミュレーション解析

解析目的

化学蒸着によってウェハー表面にシリコンの薄膜を形成させる過程をシミュレートし、蒸着量の分布を求める。

解析条件

構造材質 ウェハー 半径12[cm]×厚さ0.5[cm]
サセプター 半径15.5[cm]×厚さ10[cm]
ガス流入部 半径6[cm]の円形
流入ガス組成 SiH4:11.3[wt%] N2:88.7{wt%}
流入ガス速度 1.345[m/s]
流入ガス温度 290[K]
系圧力 133[pa](1 Torr)
気体反応 SiH4(g) <--> SiH2(g)+H2(g)
Si2H6(g) <--> SiH4(g)+SiH2(g)
SiH2(g)+Si2H6(g) <--> Si3H8(g)
Si2H4(g) <--> 2SiH2(g)
Si2H6(g) <--> Si2H4(g)+H2(g)
表面反応 SSiH4(g) <--> 2H2(g)+Si(s)M
SiH2(g) <--> H2(g)+Si(s)
Si2H6(g) <--> 3H2(g)+2Si(s)
Si3H8(g) <--> 4H2(g)+3Si(s)
Si2H4(g) <--> 2H2(g)+2Si(s)
境界条件 流入部 流速・温度・ガス組成を規定
流出部 圧力を133[Pa]に規定
ウェハー温度 300[K]に固定
固体壁面温度 290[K]に固定

解析結果

  • 流速ベクトル図、各ガス成分の質量分布コンター図
  • 蒸着量コンター図、蒸着量分布グラフ、温度コンター図

解析内容分類

計算の種類 解析次元 座標系 オブジェクト
○ 定常 ○ 2次元計算 ○ 直交or円筒座標 ○
- 非定常 - 3次元計算 - 一般化座標 -
問題の種類
- 基本流れ解析 - 混流相 - 粒子挙動  
- 流れのみ - 自由表面    
- 温度 ○ 化学反応    
- 濃度 - 燃焼    
- 圧縮性 - 移動格子    
○ 輻射 - 流体構造連成    

項目 内容
解析内容策定 計算方式の選定・・・部材の配置と入力条件の策定
モデル作成 形状入力・・・メッシュ作成:入力設定
計算実行 計算機稼働・・・計算状況監視
出力結果整理 図化出力、・・・報告書作成

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