化学気相堆積法における進化論を用いた反応機構モデル自動解析システムの開発

化学气相沉积演化理论自动反应机理模型分析系统开发

基本信息

批准号：
15760567
负责人：
高橋崇宏
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

反応機構モデル自動解析システムの開発において、特に解析速度を向上させる新規な計算アルゴリズムの開発と計算速度向上に必要な補助ツールの開発を行った。計算アルゴリズムの開発という観点からは、化学気相堆積法(CVD)反応装置内における原料や中間体の濃度分布を計算するアルゴリズムを遺伝的アルゴリズム(GA)を用いて実現した。反応装置の形状によって装置内濃度分布を決定する固有の基底関数セットが存在することを示すことができた。そして、一般には、数値積分を用いて求める反応拡散方程式の境界値問題を、数個の基底関数による最適な線形結合を探索する問題に置き換えることに成功し、大幅な計算コストの削減と計算精度の向上を実現にした。具体的に本アルゴリズムが利用できる装置形状としては、マクロキャビティと呼ばれる2枚の長方形の基板を、スペーサをはさんで対向させたもの、円管型、円盤状の基板を平行に並べたバッチ型があることが分かった。さらに複雑な形状をした反応装置の場合でも、ルックアップテーブル、数値積分の手法を併用することで本アルゴリズムが使用可能であることが推測された。補助的なツールの開発という観点からは、人が使うために開発されたプロセスシミュレータと汎用モデリングツールを操作してシミュレータの計算過程をモデル化する自律的なシステムを開発することができた。このシステムによって、プロセスシミュレータの計算を高精度に代行するモデルが自動的に得られるようになり、プロセスシミュレータを部品として用いている反応機構モデル自動解析システムの解析速度を飛躍的に向上することができた。なお、実際のプロセス開発におけるシステムの解析能力の評価を行うためにCVDの成膜装置の作製も並行して行うことができた。

在自动反应机理模型分析系统的开发中，我们开发了新的计算算法来提高分析速度，并开发了提高计算速度所需的辅助工具。从开发计算算法的角度来看，使用遗传算法（GA）实现了计算化学气相沉积（CVD）反应器中原材料和中间体的浓度分布的算法。我们能够证明，存在一个独特的基组，可以根据反应器的形状确定反应器内的浓度分布。总的来说，我们成功地将使用数值积分确定的反应扩散方程的边值问题替换为使用多个基函数搜索最优线性组合的问题，从而显着降低了计算成本和计算量这导致了准确性的提高。具体而言，可以与该算法一起使用的器件形状包括彼此面对且其间具有间隔物的被称为宏腔的两个矩形基板、圆管型以及盘状基板平行布置的批量型。确实有。据推测，通过使用查找表和数值积分技术，该算法甚至可以用于形状更复杂的反应堆。从开发辅助工具的角度来看，我们能够开发一个自主系统，通过操作为人类使用而开发的过程模拟器和通用建模工具来对模拟器的计算过程进行建模。该系统可以自动获得高精度地执行过程模拟器计算的模型，并极大地提高了使用过程模拟器作为组件的自动反应机制模型分析系统的分析速度。此外，为了评估系统在实际工艺开发中的分析能力，我们还能够并行制造CVD薄膜沉积系统。