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Dynamic boundary conditions for a coupled convection-diffusion model with heat effects: applications in cross-contamination control

Authors :
Jonathan Deseure
T.Q. Nguyen
Nirina Santatriniaina
C. Beitia
L. Rakotomanana
H. Fontaine
Institut de Recherche Mathématique de Rennes (IRMAR)
AGROCAMPUS OUEST
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes 2 (UR2)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Laboratoire d'Electrochimie et de Physico-chimie des Matériaux et des Interfaces (LEPMI )
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Robotique et Vision (RV)
Unité d'Informatique et d'Ingénierie des Systèmes (U2IS)
École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris)
Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM - U1194 Inserm - UM)
CRLCC Val d'Aurelle - Paul Lamarque-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)
Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Recherche Mathématique de Rennes ( IRMAR )
Université de Rennes 1 ( UR1 )
Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -AGROCAMPUS OUEST-École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Rennes 2 ( UR2 )
Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Laboratoire d'Electrochimie et de Physico-chimie des Matériaux et des Interfaces ( LEPMI )
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Institut National Polytechnique de Grenoble ( INPG ) -Université Savoie Mont Blanc ( USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry] ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Robotique et Vision ( RV )
Unité d'Informatique et d'Ingénierie des Systèmes ( U2IS )
École Nationale Supérieure de Techniques Avancées ( Univ. Paris-Saclay, ENSTA ParisTech ) -École Nationale Supérieure de Techniques Avancées ( Univ. Paris-Saclay, ENSTA ParisTech )
Institut de recherche en cancérologie de Montpellier ( IRCM )
Université Montpellier 1 ( UM1 ) -CRLCC Val d'Aurelle - Paul Lamarque-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Université de Montpellier ( UM )
Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés ( SIMaP )
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology ( Grenoble INP ) -Institut National Polytechnique de Grenoble ( INPG ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA )
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
International Journal of Applied Mathematical Research, International Journal of Applied Mathematical Research, Science Publishing Corporation, 2015, 4 (1), pp.58-77. ⟨10.14419/ijamr.v4i1.4053⟩, International Journal of Applied Mathematical Research, Science Publishing Corporation, 2015, 4 (1), pp.58-77. 〈10.14419/ijamr.v4i1.4053〉, International Journal of Applied Mathematical Sciences, International Journal of Applied Mathematical Sciences, 2015, 4 (1), pp.58-77. ⟨10.14419/ijamr.v4i1.4053⟩
Publication Year :
2015
Publisher :
HAL CCSD, 2015.

Abstract

International audience; This work investigates the mass transfer of the Airborne Molecular cross Contamination (AMCs) between the Front Opening Unified Pod (FOUP) and wafer (silicon substrates) during the microelectronics devices manufacturing using dynamic boundary conditions. Such cross-contamination phenomena lead to detrimental impact on production yield in microelectronic industry and a predictive approach using modelling and computational methods is a very strong way to understand and qualify the AMCs cross contamination processes. The FOUP is made of polymeric materials and it is considered as a heterogeneous porous media, it can adsorb and desorb the contaminant, thus the modelled processes are the contamination of two-component in transient flow. Coupled diffusion and convection-diffusion model with heat effects are used to define the phenomena. The present methodology is, first using the optimization methods with the numerical solution in order to define the physical constants of various materials which have been studied experimentally and separately, and the second using the finite element methods including these physical constants and relevant interface condition in order to take into account the adsorption kinetics law. Numerical methods to solve the problem are proposed. The dynamics behaviour of the AMCs analysis was determined thanks to the switch of Dirichlet to Neumann condition. The mathematical model preserves the classical forms of the diffusion and convection diffusion equations and yields to consistent form of the Fick's law. The computed results are in correlation with the experimental measurements. Some numerical results are presented in this work.

Details

Language :
English
ISSN :
22274324 and 09730176
Database :
OpenAIRE
Journal :
International Journal of Applied Mathematical Research, International Journal of Applied Mathematical Research, Science Publishing Corporation, 2015, 4 (1), pp.58-77. ⟨10.14419/ijamr.v4i1.4053⟩, International Journal of Applied Mathematical Research, Science Publishing Corporation, 2015, 4 (1), pp.58-77. 〈10.14419/ijamr.v4i1.4053〉, International Journal of Applied Mathematical Sciences, International Journal of Applied Mathematical Sciences, 2015, 4 (1), pp.58-77. ⟨10.14419/ijamr.v4i1.4053⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....2d95256a0a871d44814edde75387558b
Full Text :
https://doi.org/10.14419/ijamr.v4i1.4053⟩