プラズマモジュール
プラズマモジュール
Model Low-Temperature Nonequilibrium Discharges with the Plasma Module
方形コイルは、誘電体窓の最上部に置くことができ、電気的に励起され、その下ではアルゴンを満たしたチャンバーにプラズマが形成されます。プラズマは電磁誘導で保持され、電源は電磁場から電子に伝えられます。
低温プラズマソースとシステムのシミュレーション専用
プラズマモジュールは、低温温度プラズマソースとシステムのモデル化専用です。技術者や科学者はこのモジュールで放電の物理特性を調べ、既存の電位設計の性能を評価します。このモジュールでは、あらゆる空間次元 (1 次元、2 次元、3 次元) を解析できます。プラズマシステムは、特にその性質上、非線形度の高い複雑なシステムです。電気入力やプラズマ化学の小さな変化は、放電特性における大きな変化として現れます。
プラズマ - 重要なマルチフィジックスシステム
低温プラズマは、流体力学、反応工学、物理的力学、伝熱、質量移動、電磁を融合したものであり、いわば重要なマルチフィジックスシステムであると言えます。プラズマモジュールは、さまざまな工学分野で発生する非平衡放電をモデル化するための特殊なツールです。プラズマモジュールは、任意のシステムをモデル化できるフィジックスインターフェースの製品群で構成されています。これらインターフェースにより、直流放電、誘導結合されたプラズマ、マイクロ波プラズマなどの現象のモデル化をサポートしています。プラズマモジュールには、文書化されたサンプルモデル、モデル化プロセスのステップバイステップの解説、ユーザーガイドが同梱になっています。
事例紹介
ICP reactors typically operate at pressures in the millitorr range and
produce much higher electron densities than capacitively
coupled plasmas. Inductively coupled plasmas are popular because ion
bombardment at low pressures results in a uniform etch rate on the
surface of the wafer. The surface plot shows the electron number density
inside a GEC ICP reactor.
誘電電流放電:2 つの誘電体プレート間では小さな隙間は気体で埋まります。自由電子が加速されてイオン化が発生しないよう電圧をかけます。図は電子的に励起したアルゴン原子の質量分率です。
マイクロ波プラズマこの直交流構成では、TE モード波が上部境界から進入し、プラズマと相互作用すると吸収されます。白いコンターは、電子密度が臨界電子密度と等しい位置を示します。マイクロ波は完全にプラズマに吸収されます。
誘導結合プラズマ
誘導結合プラズマ (ICP) は、被膜装置で熱プラズマとして 1960 年代に使用されたのが最初です。これらの装置は、ほぼ 0.1 atm の圧力で動作し、生産される気体の温度は約 10,000 K です。1990 年代に、ICP は大量の半導体ウエハー加工手段としてフィルム現像業界で評判になりました。これらのプラズマは 0.002～1 トールという低圧力の枠組みで動作し、その結果として気体温度は室温近くに保たれます。低圧力 ICP では、大きな体積に対して比較的均質なプラズマ密度が得られるので魅力的です。プラズマ密度は約 1018 1/m3で非常に高く、ウエハーの表面に有意なイオン流束を生じます。プラズマと駆動コイル間の容量結合の影響を抑えるため、多くはファラデーシールドを追加します。誘導結合プラズマインターフェースは電子と、このタイプのプラズマで見られる高周波数電磁場の間の複雑な連成を自動的にセットアップします。
Global Modeling for Initial Analyses of Plasma Processes
To facilitate your modeling of plasma processes, a new Global diffusion model now enables you to perform initial analyses of your processes, before optimizing them with more accurate modeling. Global modeling reduces the degrees of freedom for your models through applying ordinary differential equations to your plasma model. This allows complex reaction chemistries to be tested and verified before running space-dependent models, while the reactor geometry, surface chemistry, and feed streams are all still taken into account.
直流放電
直流 (DC) 放電のモデル化には、特殊なフィジックスインターフェースを用意しています。この放電は、イオン衝撃による陰極の二次電子放出の間、持続します。このインターフェースでは、モデル入力が可能であり、この現象のモデル化に必要な基本方程式と条件があります。陰極から放出される電子は、陰極の降下領域で加速されほとんどがプラズマになります。プラズマは背景気体をイオン化できるだけの十分なエネルギーを得て、新しい電子-イオンのペアを作成します。電子は陽極に流れ、一方イオンは陰極に移動し、そこでイオンは新しい二次電子を作成します。二次電子放出がないと DC 放電は維持できません。
マイクロ波プラズマ
マイクロ波による加熱放電のモデル化には、マイクロ波プラズマインターフェースを使用できます。電磁波がプラズマを通過してプラズマから電子が十分なエネルギーを得ることができるときに加熱放電は維持されます。TE モード (面外の電界) または TM モード (面内の電界) のいずれで伝播しているかによってマイクロ波プラズマの物理特性は大きく異なります。いずれの場合も、電磁波はプラズマの領域まで貫通できず、そこで電子密度は臨界電子密度 (アルゴンの場合 2.45 GHz で約 7.6x1016 1/m3) を超えます。マイクロ波プラズマの圧力範囲は極めて広範です。電子サイクロトロン共鳴 (ECR) プラズマの場合、圧力はほぼ 1 Pa 以下です。非 ECR プラズマの場合、圧力は、通常、100 Pa から最高で大気圧です。出力は数ワットから、最高で数キロワットです。マイクロ波プラズマは、マイクロ波電力が安く入手できるため人気があります。
プラズマモジュール
機能
- アプリケーション固有フィジックスインターフェース
- DC 放電インターフェース
- 容量結合性プラズマインターフェース
- 誘電結合性プラズマインターフェース
- マイクロ波プラズマインターフェース
- ボルツマン方程式、二項近似インターフェース
- その他フィジックスインターフェース
- 電子輸送のドリフト拡散
- イオンと中性の重量種輸送
- 外部電気回路をプラズマモデルに追加する電気回路
- 有限要素離散化と有限体積離散化
- 二次放出
- 熱電子放出 *表面反応と表面化学種
- 電子の熱拡散
- マクスウェル、Druyvesteyn、汎用電子エネルギー分布関数
- 断面データ、アレニウス方程式、解析方程式、ルックアップテーブル、またはタウンゼント係数で反応を指定
- 包括的モデルライブラリとユーザーガイド
用途
- 化学蒸着 (CVD)
- プラズマ強化化学蒸着 (PECVD)
- DC 放電
- 誘電バリア放電
- ECR 源
- エッチング
- 有害ガス破壊
- 誘導結合性プラズマ (ICP)
- イオン源
- 材料処理
- マイクロ波プラズマ
- オゾン発生
- プラズマ化学
- 容量結合性プラズマ (CCP)
- プラズマディスプレイパネル
- プラズマ加工
- プラズマ源
- 電力系統
- 半導体製作、製造、処理
- スラスタ
Supported File Formats
| ファイルフォーマット | 拡張子 | インポート | エクスポート |
|---|---|---|---|
| LXCAT | .lxcat, .txt | はい | いいえ |
| SPICE Circuit Netlist | .cir | はい | はい |
Capacitively Coupled Plasma Analysis
Luke T. Gritter, Sergei Yushanov, Jeffrey S. Crompton, and Kyle C. Koppenhoefer AltaSim Technologies Columbus, OH
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