با مدلسازی سیستم های خلاء در COMSOL آشنا شوید

تا همین اواخر، شبیه سازی به طور گسترده توسط طراحان سیستم خلاء به دلیل عدم وجود ابزارهای شبیه سازی تجاری استفاده نشده بود. اکتبر گذشته، همکار من جیمز رانسلی یک وبینار در مورد نحوه مدل‌سازی سیستم‌های خلاء با استفاده از COMSOL Multiphysics برگزار کرد. وبینار موفقیت بزرگی بود، و ما را برای تولید یک محصول اختصاصی برای مدل‌سازی برنامه‌های خلاء الهام بخشید: ماژول جریان مولکولی (جدید با نسخه 4.3b). امسال در 21 ^نوامبرجیمز یک وبینار ارائه خواهد داد که در آن ویژگی های جدید مدل سازی سیستم های خلاء که به عنوان بخشی از این ماژول به محصول اضافه شده است را توضیح می دهد. این وبینار طیف گسترده ای از مشکلات عملی را نشان می دهد که اکنون می توان در زمینه فناوری خلاء با استفاده از COMSOL به آنها پرداخت و با نمایش شبیه سازی یک سیستم خلاء یونی ایمپلنت به پایان می رسد.

مدلسازی یک سیستم خلاء یون-ایمپلنت

کاشت یون اغلب در صنعت نیمه هادی برای کاشت مواد ناخالص در ویفرها در طول ساخت استفاده می شود. این فرآیند با شتاب دادن یون ها به سمت ویفر جامد با استفاده از میدان الکتریکی عمل می کند. هنگامی که یون ها در انرژی به اندازه کافی بالا هستند، قبل از اینکه به حالت استراحت برسند، مقداری مسافت را به داخل ویفر طی می کنند. هنگامی که ویفر متعاقباً آنیل می‌شود، یون‌ها مواد را دوا می‌کنند و خواص آن را تغییر می‌دهند و امکان ساخت طیف وسیعی از دستگاه‌های نیمه‌رسانا را فراهم می‌کنند. هنگام طراحی چنین سیستمی، مهم است که فقط یون‌هایی با نسبت وضعیت بار به جرم صحیح به سمت ویفر شتاب داده شوند. این امر از طریق استفاده از یک آهنربای جداکننده به دست می‌آید که پرتو یون‌ها را خم می‌کند و مسیر آنها را تغییر می‌دهد تا فقط یون‌هایی با حالت بار مطلوب به ویفر برسند.

جریان مولکولی در مدل سیستم خلاء ایمپلنت یونی ، موجود در گالری مدل، نشان می‌دهد که چگونه می‌توان این دستگاه را با استفاده از ماژول جریان مولکولی طراحی کرد . علاوه بر کنترل اینکه کدام یون ها به ویفر می رسند، همچنین لازم است که قسمت هایی از ویفر کاشته شود. این کار را می توان با پوشاندن نواحی ویفر با یک فوتوریست آلی انجام داد که این نواحی را از یون ها محافظت می کند و یک الگوی دلخواه روی سطح ویفر ایجاد می کند. با این حال، هنگامی که یون ها به نور مقاوم برخورد می کنند، باعث می شود که فوتورزیت مولکول های گازی را منتشر کند که به عنوان مولکول های خروج گاز شناخته می شوند.که می تواند با پرتو یونی به شکلی نامطلوب برهمکنش داشته باشد. هنگامی که یون‌های با حرکت سریع در پرتو به مولکول‌ها برخورد می‌کنند، می‌توانند گونه‌های یون ثانویه ناخواسته تولید کنند که به نوبه خود می‌توانند در ویفر کاشته شوند و ناخالصی‌های نامطلوب را به مواد اضافه کنند. بنابراین، ضروری است که چگالی تعداد مولکول‌های خروجی گاز برای ویفر در خط پرتو کم باشد. در مدل سیستم خلاء یون-ایمپلنت، از چگالی تعداد مولکول‌های H2 خارج شده _در طول مسیر پرتو برای ارزیابی کیفیت طراحی سیستم استفاده می‌شود. این مدل نشان می دهد که چگونه کج کردن ویفر با توجه به مسیر پرتو می تواند کیفیت ایمپلنت را بهبود بخشد.

هندسه طراحی سیستم خلاء یون ایمپلنت دایره قرمز در حفره یون ایمپلنت نشان دهنده ویفر است و مسیر ذرات نیز نشان داده شده است.

در مدل، ویفر در داخل محفظه اصلی سیستم خلاء قرار می گیرد و یون ها به سمت ویفر در مسیر پرتو یونی شتاب می گیرند که در شکل نشان داده شده است. فرض بر این است که 30 sccm از H ₂ از ویفر با برخورد پرتو به آن خارج می شود. نتایج زیر بدست می آید:

 

چگالی عدد به عنوان تابعی از موقعیت در امتداد خط پرتو.

 

میانگین چگالی عدد در امتداد خط پرتو به عنوان تابعی از زاویه عادی ویفر نسبت به پرتو ورودی.

نمودارهای بالا نشان می‌دهند که چگالی تعداد گونه‌های خروجی گاز در طول مسیر پرتو به سمت ویفر افزایش می‌یابد. هنگامی که ویفر موازی با پرتو است، شار بیشتری وارد خط پرتو می شود زیرا خط دید موازی با ویفر معمولی است. با تغییر زاویه ویفر نسبت به پرتو یونی، میانگین چگالی عددی سیستم و شار متوسط ​​در تصحیح کننده را می توان 10٪ در کل طول پرتو کاهش داد.

وبینار آینده: شبیه سازی سیستم خلاء

آیا علاقه مند به یادگیری بیشتر در مورد قابلیت های COMSOL Multiphysics برای مدل سازی سیستم های خلاء هستید؟ در وبینار آینده ” شبیه سازی سیستم های خلاء ” در 21 نوامبر ^شرکت کنید . جیمز رانسلی، مدیر محصول در COMSOL، شرکت توضیح خواهد داد که چگونه ماژول جریان مولکولی را می توان برای شبیه سازی دقیق سیستم های خلاء، از جمله مدل سازی جریان گاز در جریان مولکولی، جریان انتقالی، و رژیم های جریان لغزشی استفاده کرد. نمی‌توانید رویداد زنده را در 21 نوامبر برگزار ^کنید ؟ برای تماشای وبینار آرشیو شده به اینجا یا صفحه ثبت نام مراجعه کنید.

دانلود مدل

• مدل جریان مولکولی در سیستم خلاء ایمپلنت یونی را دانلود کنید که در نمایش زنده در طول وبینار مورد استفاده قرار خواهد گرفت.