Manual

試用版の操作マニュアル

当ソフトをご注文いただく前に、試用版をお試しいただくことを推奨しております。

試用版のダウンロードや操作マニュアルについては、下記をご参照ください。

 

通常版の操作マニュアル

マグネトロンスパッタ装置のcadファイル（magnetron_sputtering.step）を例に、当ソフトにおける解析条件の設定を行います。

1 解析用3dcadファイルの作成方法

FreeCADの設定・エクスポート手順

本章では解析ソフト「PIC-PLASMA 3D」で使用するオブジェクトファイルをFreeCADでエクスポートする手順を説明します。

「PIC-PLASMA 3D」では、CADで作成したオブジェクトファイルを圧縮していないAMF形式でエクスポートする必要があります。AMF形式以外のファイルを読み込もうとすると、ソフト側でエラーが発生する可能性があります。
そのため、お使いのCADソフトがAMF形式へのエクスポートに対応していない場合は、一度FreeCADにインポートし、AMF形式へ変換してからご使用する必要があります。

 

FreeCADのインストール方法

 

FreeCADの起動と設定

シミュレーション対象となるオブジェクトのメッシュ形式を変更する必要があります。

    1. FreeCADを起動します。
    2. “モデル＞オブジェクトファイル”をセレクトします。
    3. ツールバーの”編集＞設定”をセレクトします。
    4. “インポート/エクスポート＞メッシュ形式”をセレクトします。
    5. エクスポート内の”圧縮を使用してAMFファイルをエクスポート”のチェックを外します。

 

 

 

注意ポイント

メッシュ形式という項目がない場合は下記の手順が必要です。

  1. ツールバー＞ファイル＞開くをセレクトします。
  2. PIC-PLASMA3Dのダウンロードフォルダ＞”setting.stl”開きます。
  3. 空白の名称未設定のファイルが開かれます。
  4. ３の状態で1（FreeCADの起動と設定）の手順をします。

 

オブジェクトファイルのエクスポート方法

    1. 解析したいcadの中間ファイル(STEPファイルがおすすめ)をFreeCADで開きます。
    2. 解析対象のオブジェクトファイルをセレクトします。（複数のオブジェクトの場合は
      複数セレクトします。）
    3. ツールバー＞ファイル＞エクスポートをセレクトします。
    4. ファイルの種類を「Additive Manufacturing Format(*.amf)」形式にします。
      ファイル名は英数字にしてください。
      また、後処理で、「STL Mesh(*.stl *.ast)」形式を必要とするため、同様にここでエクスポートしておきましょう。

 

2　解析

 

 

①PIC-PLASMA3Dを起動します。

 

②Calculateシートを開きます。

 

③入力amfファイル＞ファイル選択をセレクトします。

 

④cadファイル(例：magnetron_sputtering.amf)をセレクトし,OKボタンを押します

 

⑤解析領域とプラズマ領域を設定します。

 

  1. 解析領域で、オブジェクト（電極・磁石）を含んだ計算領域を指定します。（ある程度アバウトでもOKです。）
  2. プラズマ領域で、配置させたいプラズマの範囲をユーザーが指定します。（イオンビームや電子ビームの生成は後述する。）

なお、マグネトロンスパッタにおける計算領域とプラズマ領域の始点座標と終点座標のイメージを下記に示します。

また、FreeCADにおける座標の表示方法は下記をご参照ください。

 

⑥配置したプラズマ（イオン・電子）の密度[数/m3]を指定します。

 

⑦outputフォルダの絶対パス＞フォルダを選択をセレクトします。

 

⑧計算結果ファイルを出力したいフォルダ（任意）をセレクトします。

⑨1.4でエクスポートした電極数を入力し、電極登録を左クリック＞電極名をexcelファイルに入力します。（なお、入力されていないボディは、真空領域として扱います。）

 

⓾電極電圧（ユーザーが任意に設定）を入力します。

 

⑪磁石を含めた解析を行う場合、電極と同様に磁石を登録します。
なお、それぞれの磁石のS極からN極へ向かう方向を単位ベクトルで指定してください。

 

⑫新規に粒子を生成しない場合、解析条件の入力は以上です。
Calculateボタンをセレクトすると、コマンドプロンプトが起動し自動で計算準備が始まります。

 

⑬コマンドプロンプトが起動後しばらく待つと、「press the enter key once the confirmation is complete」と表示されるので、ENTERキーを一度クリックします。計算処理が始まるので、コマンドプロンプトが自動で閉じられるまで待機します。

計算中、下記のような画面が出力されます。

 

各項目の意味を下記に示します。

    • mv_part time:1時間ステップごとの計算時間
    • ts:時間ステップ数
    • O+:仮想粒子（イオン）の数
    • e-:仮想粒子（電子）の数
ハカセ
なお、EXCELファイルで指定した時間刻み幅×時間ステップ数が総テシミュレーション時間になるぞ。

 

3 計算結果の可視化と解説

 

①post_processシートに移動します。

 

②ソリッド（装置の構造など）を3D表示する場合（必須ではありません。）は、入力stlファイル＞ファイルを選択をセレクトします。

 

③1.4で出力したstlファイルをセレクトし、OKボタンを押します。

 

④可視化したい密度プロファイルの絶対パス＞ファイルを選択をセレクトします。

 

 

⑤計算結果の出力先（⑥で選択したフォルダ）を開き、.particlesファイルを１つセレクトし、OKボタンを押します。また、ここで計算結果全体のアニメーションを見たい場合は、.particlesファイルを複数セレクトし、OKボタンを押します。複数セレクトすると、自動でdensity_e_*.particles等に変更されます。
なお、density_e_*.particlesは電子密度を表し、density_i_*.particlesはイオン密度、density_n_*.particlesは中性粒子（ガス）の密度を表します。

ⅰ）計算結果の１コマを可視化

 

ⅱ）計算結果全体をアニメーションで可視化

 

⑥その他の入力を完了してからVisuallizationボタンをセレクトすると、コマンドプロンプトが自動で起動し、可視化が始まります。

例）magnetron sputtering

ハカセ
上記のようなcadファイルと解析結果（イオン・電子）が出力されればうまく計算できているぞ！