Simulation d'écoulement gazeux réactifs

Les réactions chimiques peuvent être prise en compte lors de la simulation des flux de gaz ou liquides afin de prévoir leur homogénéïté. Cela permet d'augmenter les rendements pour:

La chimie homogène en gaz ou liquide,
Les réactions catalytiques, par exemple au sein d'un lit de catalyseur
Les réactions hétérogènes comme dans le cas des dépôts de couches minces par CVD.

Dans l'exemple ci-dessous le procédé de dépôt sur les substrats est parfaitement connu, mais la simulation permets de prévoir les dépôts parasites sur l'ensemble du réacteur.

Réacteur de dépôt chimique en phase gazeuse (LPCVD)

Problème rencontré

Dépôts solides ailleurs que sur les substrats, entraînant des coûts de maintenance et une baisse de productivité (contamination par des particules solides).

Objectif

Augmenter la productivité, diminuer les coûts de maintenance.

Méthode

Définir les objectifs avec notre client, fournisseur de solutions de pompage
Déterminer le type d'études et leurs précisions en fonction des objectifs
Réaliser ces études à partir des modèles physiques et géométriques les mieux adaptés

Etudes réalisées

Simulation 3D de l'ensemble de l'équipement en phases de: pompage, dépôt, remplissage,
Quantification des dépôts qui sont sources de contamination, puis étude de la dynamique des phases de descente en vide (pompage) et de remontée en pression du four (voir contamination)
La réactivité est représentée par un modèle cinétique simplifié, issu d’une étude bibliographique, et adapté aux conditions du four simulé.
L’ensemble de la démarche est validée en comparant avec les données observées par le client.
Les résultats permettent une validation des concepts proposés par notre client, puis une optimisation.

Vitesse de dépôt sur les substrats et les parois (modèle intermédiaire non prédictif). Zone rouge : potentialité de contamination rapide par les dépôts.

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