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

• Project/Area Number: 15760567
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Reaction engineering/Process system
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 高橋 崇宏 静岡大学, 工学部, 助手 (50324330)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2005: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2004: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2003: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: Chemical Vapor Deposition / CVD / 遺伝的アルゴリズム / 反応機構 / モデリング / ソフトウェアエージェント / 拡散反応方程式 / 薄膜 / ニューラルネットワーク / 自動モデル化 / 進化論

Research Abstract

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。

Research Products

• [Journal Article] ELABORATION ON THE AUTOMATIC MODELING SYSTEM FOR RACTION MECHANISMS USING A NOVEL CALCULATION METHOD (2005)
  • Author(s): T.Takahashi, K.Takahashi, Y.Ema
  • Journal Title: Proceedings of EUROCVD-15 Pages: 21-28
• [Journal Article] Automatic Modeling of Calculation Processes of Simulators for Film Depositions Using Software Agent (2005)
  • Author(s): T.Takahashi, M.Arakawa, K.Funatsu, Y.Ema
  • Journal Title: Proceeding of inter-academia 2005 1 Pages: 143-148
• [Journal Article] Automatic Modeling System for Reaction Mechanisms Using a Novel Calculation Method Based on Evolutionary Computing (2005)
  • Author(s): T.Takahashi, Y.Ema
  • Journal Title: Proceeding of inter-academia 2005 1 Pages: 171-178
• [Journal Article] ソフトウェアエージェントによる成膜形状計算の自動モデル化と最適成膜条件の探索 (2005)
  • Author(s): 高橋崇宏, 荒川正幹, 船津公人, 江間義則
  • Journal Title: 第28回情報化学討論会 講演要旨集 Pages: 93-94
  • NAID: 130004574874
• [Journal Article] Automatic modelling of reaction systems using genetic algorithms and its application to chemical vapour deposition processes (2005)
  • Author(s): T.Takahashi, K.Funatsu, Y.Ema
  • Journal Title: Measurement Science & Technology 16 Pages: 278-284
• [Journal Article] ソフトウェアエージェントを用いた成膜プロセスシミュレーション計算過程の自動モデル化に関する研究 (2005)
  • Author(s): 高橋崇宏, 荒川正幹, 船津公人, 江間義則
  • Journal Title: 化学工学会第70年会 研究発表講演要旨集
  • NAID: 130004663799
• [Journal Article] 超微細加工を対象とした成膜形状計算の自動モデリングシステムの開発と応用 (2004)
  • Author(s): 高橋崇宏, 荒川正幹, 船津公人, 江間義則
  • Journal Title: 第27回情報化学討論会 講演要旨集 Pages: 117-118
  • NAID: 130004574829
• [Publications] T.Takahashi, K.Funatsu, Y.Ema: "Study of the automatic modeling of reaction systems for chemical vapor deposition processes using genetic algorithms"Proceeding of CVD XVI and EUROCVD 14. Vol.1. 272-278 (2003)
• [Publications] T.Takahashi, K.Funatsu, Y.Ema: "Automatic Reaction Modeling in Chemical Vapor Depositions Using Multiple Process Simulators"Proceedings of 2003 MRS Fall Meeting. (in press). (2004)
• [Publications] 高橋崇宏, 稲垣泰晴, 船津公人, 江間義則: "反応モデル自動解析システムにおけるインターフェースエージェントの開発"第64回応用物理学会学術講演会講演予稿集. 2. 805 (2003)
• [Publications] 高橋崇宏, 稲垣泰晴, 船津公人, 江間義則: "反応機構自動モデリングシステムにおけるインターフェースエージェントの開発"第26回情報化学討論会講演要旨集. JP32 (2003)