表面反応の解析事例

CVD プロセスの解析事例

CVD(Chemical Vapor Deposition)プロセスの解析事例として、SiF4(四フッ化ケイ素)と NH3(アンモニア)のガスを吹き付けて、基板表面上に Si と N が沈着する過程を解析しました。

解析条件の概要

項目設定
初期設定四フッ化ケイ素50%
雰囲気温度300℃
基板表面温度1440度
化学反応モデル反応モデル(ガス反応: 33 反応式, 17 化学種, 表面反応: 6 反応式, 6 化学種)
反応速度CHEMKIN®

解析結果

解析モデル

解析モデルの図
円柱状のモデルの底面が蒸着面になっている 上面の中心部分から流入し、流入部を取り囲むようにして流出部が存在する
SiF4:50%、NH3:50%

蒸着面における Si 膜厚分布

蒸着面における Si 膜厚分布

Si 膜厚分布

蒸着速度分布

乾燥過程の解析事例

塗料に窒素ガスを吹き付けて乾燥させる過程を解析しました。

解析条件の概要

解析モデル

解析モデル
xy平面と並行な底面を持つ直方体型のモデル
y軸方向に窒素ガスが流入・流出する
底面に塗料と溶媒(水)の混合物を設定
初期における塗料と溶媒の混合比=1:1
壁面上の初期厚み:10^-5m
乾燥過程:H2O(L)→H2O(G)
流入ガス:127℃
雰囲気温度:27℃

解析結果

解析結果
流入部付近で、大気中における上向きの速度成分・表面における塗料の割合が大きくなっている

適用例

  • 半導体製造、金属膜形成およびそれらの装置開発(CVD, ALD プロセス解析)
  • 塗布・乾燥過程(均一塗装, 膜厚コントロールなど)
  • 壁面液滴生成過程(センサー等の機器表面上の結露防止, 形状最適化など)

カテゴリ

化学反応・燃焼
材料・化学