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■■ 熱流体解析ソフトPHOENICS CVD ■■

『CVD』は、「chemical vapor deposition」の略。 直訳は化学蒸着反応。 化学気相成長法といいます。
化学気相成長法とは、半導体集積回路(IC)を製造する工程のうち、化学反応を利用して基板をシリコンの薄膜で
コーティングする手法のことです。
また、「CVD装置」は薄膜形成装置の一つで半導体の表面に10nm〜1000nm程度の薄い膜を堆積する装置です。
その「CVD製造装置」内の広範囲な振る舞いをシミュレーションできるのが、『PHOENICS CVD Package』です。
          
 

◎熱流体解析ソフト PHOENICS CVD Package

 PHOENICS CVD Package』は、当時のヨーロッパ共同体(EC)の
  「ESPRITプロジェクト」において弊社の3次元汎用熱流体解析コード
 「PHOENICS」をベースに、
   ・Siemens(シーメンス:オランダ)
   ・Technical University of Delft(デルフト工科大学:オランダ)
   ・ASM International (ASMインターナショナル:オランダ)
   ・Fraunhofer Institute(フラウンホーファー研究機構:ドイツ)
 等の協力の元で開発されましました。
 

◎熱流体解析ソフト PHOENICS CVD Package の主な特徴

 ・CVD装置内の流れ、熱移動と化学反応計算
 ・プラズマCVDに対応(Drift-diffusion model)
 ・多成分の混合ガスに対応(物性値は自動的に平均化)
 ・熱幅射解析(形態係数)
 ・わかりやすいメニュー機能
 ・豊富な物性値データベース
 ・化学反応データベース(CHEMKIN)

 

 

 

◎熱流体解析ソフト PHOENICS CVD Package の主な機能 / 解析

■基本機能 

 ・メニュー形式による簡単なデータセットアップ
 ・輸送、熱力学、物性、化学反応等のパラメータデータファイルの追加機能
   ⇒『CHEMKIN』形式のため簡単追加
 ・Surface to Surface 熱輻射 (表面間輻射)
   ⇒輻射モデルには、ビュー・ファクター(形態係数)に基づく表面間輻射が含まれます。
   ⇒輻射の効果は、既存のエネルギー式の熱連成解法内に組み込まれます。
 ・固体表面の蒸着化学反応
 ・多成分混合ガスの拡散、熱拡散
 ・ドリフト拡散モデルによるプラズマシミュレーション
 

■熱移動解析モデル

 ・熱移動解析モデルには、対流熱伝達、輻射熱伝達、固体内の熱伝導が含まれます。
 ・「PHOENICS CVD」では、透明な気体を模擬するための半透過固体を扱うことができます。
   ⇒固体表面の光学的物性は、データベースファイルから読み込まれ、これらは温度や
    波長に依存するようにできます。
 

◎対流熱伝達 : 壁面の境界条件
◎輻射熱伝達 : 幅射率データベース
◎固体内の熱伝導 : 物性値データベース

 

■化学反応モデル

 ・表面反応には、"Langmuir-Hishelwood"の式、もしくは"reactive sticking coefficient"による
   表現のどちらかを選択することができます
   ⇒「表面化学」は、ユーザー自身の反応速度の定義をコード化できる ようにしてあります。
 ・『PHOENICS CVD』は、『化学蒸着反応』において、下記の事例が含まれています。
   ⇒タングステン蒸着例 : 『Klejinモデル』
   ⇒シリコン蒸着例 : 『Roenigk Jensenモデル』
 ・吸着成分を含む複雑な表面反応は、ユーザー・コーディングを用いて行うことができます。
 ・『PHOENICS CVD』には、ガス反応速度を計算するためのオプションがあります。
   <気相反応>
  『修正Arrhenius』式
  『Lindemann』式
  『Tore』式
           
 <表面反応> 
  『Langmuir-Hinshelwood (ラングミュア- ヒンシェルウッド)』式
  『Sticking Coefficient(付着係数)』式 

 

■プラズマCVD

 ・『PHOENICS CVD』において、プラズマのモデル化はドリフト拡散モデルを用いて行います。
 ・『PHOENICS CVD』において、プラズマは反応が4つの計算変数の分布に依存することから
   流れに対して影響しますが、流れはプラズマに影響を及ぼさないこととしています。
 ・『PHOENICS CVD』は、電子密度、電子温度、複素ポテンシャルの実部と虚部の
   拡散方程式を解くことにより、プラズマのシミュレーションを行っています。

  ◎電位
  ∇ (- μ n ∇Φ )=0
  - μ n ∇Φ =-i ω Cs( Φ ext - Φ ) (境界条件)  
 ◎電子温度
  ∇ (- κ n ∇ T 0 )=nR 2 | ∇Φ | 2 -nR 3 (T 0 -R 4 )
  ∇ T 0 =0 (境界条件)
 ◎電子密度
  ∇ (-D a ∇ n)=nR 1 exp(-E a /RT 0 )
  -Da ∇ n= α n (境界条件)
 

◎熱流体解析ソフト PHOENICS CVD Package の主な解析事例

 
       
プラズマCVD解析
電極の衝突噴流における電解質の 質量移動の解析
アセチレンガスのガス流れとプラズマ解析(電子温度分布)
        
ブレーカーによる高圧プラズマ  連成計算
蒸気発生器内熱流動解析
熱CVD解析

 

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