知識構造化手法に基づく半導体製造プロセスフルシミュレータの開発

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本研究では,電子間相互作用から分子間衝突及び反応・輸送特性といった異なる時空間スケールにおいて生じている現象の相互作用を解析してプロセスの体系的なモデリングを行ない,さらに,それらの結果を希薄気体力学に基づく数値解析システムに組み込むことにより,装置全体の熱流動現象の詳細な解析を行なうことを目的として研究を進めてきた.本年度はフルシュミレータ構築の第一段階としてSiH_4/H_2系に注目してモデル化を実施した.まず非経験的分子軌道法を用いて様々な位相や重心間距離に対してSiH_4-H_2, SiH_4-SiH_4の分子間相互作用を計算し,その結果を忠実に再現し得るsite-siteポテンシャルモデルの構築を行なった.次に,このポテンシャルモデルを用いてSiH_4-H_2, SiH_4-SiH_4の二体衝突について古典的軌道計算を行なって各種衝突モデルを構築した.初期エネルギ,位相及び衝突径数を種々に変化させて多数回の軌道計算を実行して結果を統計的に処理することにより,全衝突断面積モデル及び散乱角分布モデルを構築することに成功した.また,これらの分子間衝突モデルをDSMC計算に導入することによって最終的なフルシュミレータを構築した.さらに性能を評価するためにJet-CVDプロセスのDSMC解析を行なった結果,従来までの単純なモデルとは大きく異なる解析結果が得られることが明らかとなった.以上より,本研究で提唱される知識構造化手法が半導体製造プロミスに対しても非常に有効であることが示された.