晶圆单片清洗工艺，需求爆发下的 “精度竞赛”
在半导体制造 “向更小节点、更大晶圆”冲刺的赛道上，“清洗” 这一看似基础的工艺，正成为决定芯片良率的关键一环。尤其是随着 7nm 及以下先进制程普及、12 英寸晶圆成为主流，传统批量清洗已难以满足“无损伤、零残留、高均匀”的严苛要求，单片清洗工艺应运而生并快速成为行业标配。
清洗均匀性控制难：喷淋臂的喷嘴布局、流体压力 / 流量不均，易导致晶圆中心与边缘的化学液膜厚度差异（偏差需控制在 5% 以内），引发局部残留或过度腐蚀；
多参数协同优化难：化学液浓度、温度、喷淋压力、晶圆转速等参数相互耦合（如温度升高 1℃可能导致流体粘度下降 10%），单变量试错需耗费数月时间，且难以找到全局最优解。
而 Ansys CFD 仿真工具，正以其对复杂流场、多物理场的精准模拟能力，为单片清洗工艺的研发与优化提供 “数字试验场” 支撑，加速半导体制造向更高精度突破。
采用Fluent Meshing WTM流程话生成pole-hexcore网格，体网格144万，喷嘴流域和下端的腔体区域独立网格划分，在fluent中通过interface交界面形式来自动实现数据传递。
清洗工艺中涉及到的最核心的物理模型是VOF多相流以及EWF欧拉壁面膜模型，其中主相为air，次相为water，相间表面张力系数为0.072N/m，同时勾选wall adhesion考虑壁面亲疏水性。
VOF设置窗口 相间作用设置窗口
EWF壁面膜设置窗口 EWF壁面膜求解窗口
喷嘴流域移动速度定义：
对于随时间变化的移动速度，可以直接利用表格数据的方式来定义，然后通过profile窗口读入，支持.csv/.prof/.ttab等几种格式的导入，fluent会自动识别其变量。
表格内容 读入窗口
在指定运动区域设置mesh motion，并给定其平移速度：
入口清洗液的体积流量为5871.6 m3/h，转换成入口速度1.32629385m/s，清洗液相的入口体积分数为1
出口清洗液相回流体积分数为0
wafer衬底旋转速度为1000RPM，旋转转轴为y轴，同时设置壁面接触角为60°，考虑其亲水性。
wafer衬底表面上的初始液膜厚度为0，这里的相互作用，Film to VOF 和 VOF to Film 控制液膜与主体流场中 VOF 相之间的质量转化过程，Film to VOF=0.5表示“液膜的某一特征（如液膜厚度、近壁剪切力、液膜内速度等）达到 0.5对应的临界值时，液膜开始向 VOF 相转化”，或 “每次迭代中，液膜有 50% 的比例会转化为 VOF 相”（具体依赖模型设定，但核心是液膜→主体流的转化阈值 / 比例），VOF to film=0.1，表示 “当 VOF 相的某一特征（如近壁体积分数、冲击壁面的动量等）达到 0.1 对应的临界值时，VOF 相开始转化为壁面液膜”，或 “每次迭代中，VOF 相仅有 10% 的比例会转化为液膜”（数值越小，VOF→液膜的转化越难触发，或每次转化的质量比例越低）。
求解器设置：
-在任务页面（Task Page）中，启用 “Non-Iterative Time Advancement (NITA)”，NITA 求解器通常比 Fluent 默认的迭代型时间推进求解器更快，适合加速瞬态或稳态仿真的计算效率，启用 “conservative Hybrid NITA”“守恒型” 意味着该求解器在时间推进过程中，会更严格地满足质量、动量等物理量的守恒定律，进一步提升结果的物理合理性；
-启用 VOF 稳定化的两个子设置 ——“Settings Optimization（设置优化）” 和 “Advanced stabilization（高级稳定化）”；
-限制流场中速度的突然 “尖峰”（局部速度骤增），避免因速度突变导致的计算不收敛或结果失真（常见于高速流动、冲击等场景）
全局初始化以及壁面膜模型：
迭代计算：采用adaptive自适应时间步长来进行瞬态计算
勾选Report Simulation Status，可以实现迭代计算过程中实时监控时间步长、总流动时间等变量。
瞬态迭代计算
结果展示
