使用以前的解决方案操作员跟踪材料损坏

在建模制造过程（例如对物体的加热）时，由于温度的变化而可能导致不可逆的损坏。这甚至可能是该过程中的理想步骤。与以前的解决方案操作员，我们可以在comsol多物理学中对这种损坏进行建模。在这里，我们将查看在激光加热的晶圆上的薄涂层的“烘烤”。

加热晶圆以去除材料的薄膜

让我们考虑将硅的晶片涂成一层非常薄的材料层在表面上。这部薄膜可能是在先前的处理步骤中引入的，现在我们希望通过用激光加热晶片来快速“烘烤”这种材料。晶圆安装在旋转阶段，而激光源在表面来回穿越。

与晶圆厚度相比，我们将考虑一层非常薄的材料。因此，我们可以假设该膜不会有助于系统的热质量，也不会提供任何其他导电热路径。但是，这种涂层会影响表面发射率。如果涂层未损坏，则发射率为0.8。一旦涂层烘烤，晶片的该区域的发射率将变为0.6。这将改变从激光源吸收的热量和从晶圆到周围环境中辐射的热量。

当温度足够高时，旋转晶片上横穿晶状的激光束会消融薄的表面涂层。

我们不会对从晶片中去除涂层的过程非常关注自己。尽管实际过程可能包括相变，熔化，沸腾，消融和化学反应，但在这种情况下，我们正在处理非常薄的材料层。因此，我们可以简单地说，一旦晶圆表面的温度超过60°C，涂层立即消失。在相对于晶圆加热的材料去除过程非常快速的动力学假设下，这是一种有效的方法。

实施材料清除模型

我们将从先前开发的模型开始暴露于移动的热源的旋转晶片。我们现有的模型将添加一个附加的边界方程。因此，我们需要将其建模为坐标系，该坐标系随晶片的旋转而移动。

我们添加的方程式将跟踪晶圆顶部边界上的表面发射率。这以前的解决方案使用操作员，因为我们只想一旦温度超过指定的值就可以更改表面发射率，并使其保持不变。我们已经介绍了以前的解决方案操作员以前的博客条目。现在，我们将更加专注于建模从晶圆表面去除膜。

设置边界频率界面。注意形状功能设置。

域设置和初始值设置边界频率界面，建模晶片表面的发射率。

设置边界频率界面如上所示。请注意a不断的不连续的拉格朗日离散化用于解决“发射率”（表面发射率）的场。这种离散化等同于说发射率将在每个元素上具有恒定值，并且该场在不同元素上可能是不连续的。我们假设膜是存在的，要么不存在，因此表面发射率将具有两个离散状态。场变量的初始值是表面发射率的未损坏值。

热通量边界条件的设置使用计算的表面发射率。

扩散表面边界条件的设置使用计算的表面发射率。

计算的表面发射率用于固体中的传热界面，如上所示。施加的热通量边界条件和环境温度通过扩散表面边界条件的辐射都引用了发射率。

由于每个元素的表面发射率是恒定的，因此使用0.3 mm的有限元网格大小来获得损伤场的更平滑表示。同样，相对求解器公差设置为1E-6。

模拟的结果在下面的动画中描述。随着温度的升高，晶圆表面的某些部分上升到消融温度以上，表面发射率变化。一旦将整个晶圆表面加热到所需的温度以上，该过程即可完成。

激光器温度场的动画，加热旋转晶片（左）。深灰色表示损坏区（右）。

概括

我们已经演示了如何在材料状态下建模不可逆转的变化。在这种情况下，我们已经分析了从晶片表面去除热力学可忽略的材料薄层，并因此修改了所得的表面发射率。这里概述的技术用于使用以前的解决方案在许多其他情况下，运营商也可以使用。你想到什么？

如果您有兴趣下载与本文相关的模型，
它在我们的应用程序库。