CFD-TOPO を用いた成膜シミュレーション
(
Feature Scale Simulation for Deposition Process using CFD-TOPO )

非常に単純な成膜を計算し,付着係数 0.001 〜 1.0 に対して形状がどのように変化するかを確認しました(なお,ユーザーが入力する条件として,付着確率を直接与えるとは限らないため,本 web では,「付着確率」の代わりに「付着係数」として説明させて頂きます).

計算モデルは,幅 0.7μm・深さ 3μmのトレンチとし,対称境界条件( symmetry boundary condition )を用いて 1/2 モデルを考慮しました.概略を,以下の Fig. 1 に示します.

2D トレンチのモデル( 2D trench half model )

Fig. 1 トレンチの 2次元モデル

中性粒子(この計算例では,Si )が,計算領域の最上部から降り注ぐ単純なモデルです(入射粒子の異方性はないものとします).

以下に,トレンチの上部での成膜厚さを同等とした計算例を示します.

■ 付着係数の違いに依存した形状と成膜速度

付着係数:0.001 で成膜した計算例( topology with sticking coefficient 0.001 ) 付着係数:0.01 で成膜した計算例( topology with sticking coefficient 0.01 ) 付着係数:0.1 で成膜した計算例( topology with sticking coefficient 0.1 )
付着係数:0.001
付着係数:0.01
付着係数:0.1

付着係数:1.0 で成膜した計算例( topology with sticking coefficient 1.0 ) 付着係数:1.0 で成膜した際の成膜速度分布( topology and depo rate with sticking coefficient 1.0 )
付着係数:1.0
成膜速度分布(付着係数:1.0 の場合)

以上のように,付着係数が大きくなるにつれてカバレッジが悪くなってゆく様子を確認することができます.なお,成膜速度を示した図中の緑色の線は,CFD-TOPO のソルバーが計算中に自動で作成する計算グリッドです.

■ CFD-TOPO の自動グリッド作成機能

CFD-TOPO は,計算精度を保持しつつ,計算速度を短縮する為に,solid 表面近傍にのみ,細かいグリッドを作成することが可能です.以下のアニメーションでは,上記よりも少し細かいグリッドを作成するように設定した際の,成膜の様子を示しています.

成膜中の形状・グリッドの変化のアニメーション ( animated GIF for depo rate and grid during depostion process )

計算モデルは2次元ですが,CFD-TOPO では,奥行きに1セルあるようなモデルとして可視化されます.その関係で,やや斜めからトレンチ内を見たような出力をここでは示しています.

CFD-TOPO の利点の1つは,3次元にも対応している点です.今後,3次元モデルについても計算例をご紹介する予定です.

■ 溝幅が異なるトレンチ

現実には,トレンチの幅は一定ではなく,場所によって異なっています.CFD-TOPO で,異なる溝幅に対する成膜の様子を検討することも可能です(以下は,2D で計算した結果のアニメーションです).

溝幅が異なるトレンチの成膜( deposition for multi-trench ))


更新状況:

1) 2009.05.16 溝幅の異なるトレンチの計算例を追加

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