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る 気 流 の 可 視 化 写 真 と 比 較 し て 、 喉 部 の な い ( a ) の ノ ズ ル か ら 噴 射 さ れ る 気 流 の 方 が フ ラ ッ ト な 噴 流 部 分 が 短 く 、 噴 流 の 拡 が

り が 大 き い 様 子 が 観 察 さ れ た 。 こ の よ う な 噴 出 状 態 の 違 い が 圧 力 波 の 立 ち 上 が り の 違 い の 直 接 の 原 因 に な っ て い る か ど う か は 明 ら か で は な い が 、 い ず れ に し て も 、 ノ ズ ル の 内 部 櫛 造 に つ い て は あ る 程 度 の 長 さ の 喉 部 が 必 要 で あ る と い う こ と が 言 え る 。 ま た 、 ( c ) の ノ ズ ル を 用 い た 結 果 か ら 、 ノ ズ ル 先 端 面 も 粒 子 の 飛 散 に は 特 に 影 響 し な い こ と が 分 か っ た 。

そ の 他 の 装 置 特 性 と し て は 電 磁 バ ル ブ か ら ノ ズ ル ま で の 配 管 系 が 考 え ら れ る 。 当 然 の こ と な が ら 、 電 磁 バ ル ブ を 開 い た 瞬 間 に 発 生 し た 圧 力 波 が 極 力 緩 衝 さ れ な い よ う な 構 造 に な っ て い る も の が 望 ま し い 。 ま た 、 本 実 験 装 置 で は フ ィ ル タ ー お よ び 電 磁 バ ル ブ の 耐 久 性 の 面 で 圧 力 を 5 0 0 k P a 以 上 に 上 げ る こ と が で き な か っ た が 、 こ れ ら の 装 置 を 含 め た 洗 浄 プ ロ セ ス に 耐 圧 性 の 高 い も の を 用 い れ ば さ ら に 圧 力 を 上 げ る こ と も 可 能 で あ る 。

次 に 、 パ ル ス ジ ェ ッ ト を 用 い た 表 面 洗 浄 法 を 実 際 の 洗 浄 装 置 に 応 用 す る 場 合 の 問 題 点 に つ い て で あ る が 、 以 下 に 重 要 な も の を い く つ か 挙 げ る 。

( 1 ) ジ ェ ッ ト 気 流 と し て 用 い る 空 気 や ガ ス の 完 全 清 浄 化 お よ

び そ の 供 給 シ ス テ ム に お け る 配 管 内 の 清 浄 化

（ 2 ） 飛 散 し た 粒 子 の 洗 浄 対 象 物 へ の 再 付 着 の 防 止 お よ び 飛 散 粒 子 の 回 収

（ 3 ） 洗 浄 時 間 の 短 縮

（ 1 ） に 関 連 し て 、 本 研 究 の 場 合 は コ ン プ レ ッ サ ー か ら の 圧 縮 空 気 が カ ー ト リ ッ ジ 式 メ ン ブ レ ン フ ィ ル タ ー （ 孔 径 0 ． 2 2 川 ， 有 効 ろ 過 面 積 0 . 5 0 m 2 ) と 電 磁 バ ル ブ を 通 っ た 後 に ノ ズ ル か ら 噴 出 さ れ ているが、CNC(CondensationNucleusCOuntcr)を用いてこ

の 時 の ジ ェ ッ ト 気 流 の 粒 子 濃 度 を 測 定 し た と こ ろ P ． = 4 0 0 k P a で 0 . 4 4 c m ‑ 乳 で あ っ た 。 こ の 粒 子 が フ ィ ル タ ． 一 で 捕 架 さ れ な か っ た も の な の か 、 あ る い は フ ィ ル タ ー 以 降 の 配 管 内 で 発 塵 し た も の な の か は 定 か で は な い が 、 フ ィ ル タ ー を 複 数 に す る な ど の 措 置 を す れ ば 、 本 研 究 に お い て も ジ ェ ッ ト 気 流 を 完 全 に 清 浄 化 す る こ と が 可 能 で あ る と 思 わ れ る 。

次 に （ 2 ） に 関 し て は 、 本 研 究 で は 汚 染 表 面 の 洗 浄 と い う こ と を 目 的 と し て 研 究 を 進 め た の で 、 特 に 洗 浄 に よ っ て 飛 散 し た 粒 子 を 観 察 し た り 、 飛 散 粒 子 を 回 収 す る こ と は し な か っ た 。 し か

し な が ら 、 こ の 飛 散 粒 子 は 明 ら か に 新 た な 汚 染 源 と な る の で 、 こ れ を 回 収 す る こ と は パ ル ス ジ ェ ッ ト に よ る 洗 浄 法 に と っ て は 垂 要 な 課 題 で あ る 。

次 に （ 3 ） に 関 し て は 、 本 研 究 で の 洗 浄 実 験 の 際 に は ウ エ ハ と ノ ズ ル は 常 に 固 定 し て 洗 浄 を 行 っ た が 、 実 際 に 一 枚 の ウ エ ハ を 洗 浄 す る と な る と ノ ズ ル を ウ エ ハ 上 で ス キ ャ ン さ せ る 必 要 が あ り 、 そ う な る と 一 枚 の ウ エ ハ の 洗 浄 を 完 了 す る の に 要 す る 時 I I I I が 問 題 と な っ て く る 。 こ の 洗 浄 時 間 を 短 縮 す る 手 段 と し て は ジ ェ ッ ト 気 流 に よ る 圧 力 波 の 立 ち 上 が り を で き る だ け 急 峻 に す る こ と は も ち ろ ん の こ と 、 ノ ズ ル の 気 流 I 噴 出 断 面 積 を 大 き く し て 1 パ ル ス の エ ア ジ ェ ッ ト で 洗 浄 で き る 領 域 を 増 や す な ど の 工 夫 が 必 要 で あ る 。

（ 5 ） 管 路 内 で 気 流 に 急 激 な 速 度 変 動 が あ れ ば 、 定 常 流 で は 飛 散 し な い 粒 子 で も 飛 散 し 、 粒 径 の 小 さ い も の ほ ど 速 度 変 動 の 影 響 を 受 け や す い 。 し た が っ て 、 こ の 飛 散 現 象 を 積 極 的 に 利 用 す れ ば 付 着 粒 子 を 除 去 す る と い う 目 的 に 用 い る こ と が で き る と 考 え ら れ る 。

ジ ェ ッ ト 気 流 に よ る 表 面 の 乾 式 洗 浄 に つ い て

( 1 ) 1 パ ル ス の ジ ェ ッ ト 気 流 に よ る 粒 子 の 飛 散 は 気 流 を 噴 射 し た 瞬 間 に 起 こ り 、 そ の 後 の I 噴 射 時 間 に は ほ と ん ど 影 響 を 受 け な い 。

（ 2 ） ジ ェ ッ ト 気 流 に よ る 表 面 洗 浄 で は 、 粒 径 に 関 係 な く 断 続 的 に パ ル ス ジ ェ ッ ト を 噴 射 す る 効 果 が 大 き く 、 パ ル ス ジ ェ ッ

ト の 噴 射 を 繰 り 返 せ ば 0 ． 2 5 川 と か な り 小 さ い 粒 子 で も 完 全 に 除 去 で き る 可 能 性 が あ る 。

（ 3 ） パ ル ス ジ ェ ッ ト の 繰 り 返 し に よ る 表 面 洗 浄 で は 、 1 回 の パ ル ス ジ ェ ッ ト に よ っ て 起 こ る 粒 子 の 飛 散 は パ ル ス 回 数 に 関 係 な く ほ ぼ 同 じ 割 合 で 起 こ る 。 こ の 場 合 の 飛 散 現 象 に は 確 率 的 な 要 素 が 含 ま れ る が 、 1 パ ル ス ご と の 飛 散 率 を 粒 径 、

ジ ェ ッ ト I 噴 射 条 件 の 関 数 と し て 求 め る こ と が で き れ ば 、 パ ル ス ジ ェ ッ ト 噴 射 回 数 に よ る 洗 浄 の 程 度 を 予 測 で き る 。

（ 4 ） パ ル ス ジ ェ ッ ト に よ る 表 面 洗 浄 に お い て 粒 子 を 飛 散 さ せ る 要 因 と し て は 、 ジ ェ ッ ト 気 流 を 噴 射 し た 瞬 間 に 生 じ る 圧 力 波 の 立 ち 上 が り に よ る 効 果 が 大 き く 、 こ の 圧 力 波 の 立 ち 上 が り の 波 形 は 用 い る ジ ェ ッ ト ノ ズ ル の 内 部 榊 造 に よ っ て 影 響 さ れ る 。 ま た 、 ノ ズ ル の 内 部 構 造 に つ い て は あ る 程 度 の 長 さ の 喉 部 が 備 わ っ て い る も の の 方 が 洗 浄 性 能 が よ い 。

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結 論

木 研 究 で は 、 壁 面 か ら の 粒 子 飛 散 に よ る 発 塵 機 櫛 を 解 明 す る た め に 、 管 壁 に 付 着 し た ミ ク ロ ン オ ー ダ ー ‑ 粒 子 を 気 流 に よ り 飛 散 さ せ る 実 験 を 行 っ た 。 そ し て 、 こ の 粒 子 の 飛 散 現 象 を 積 極 的 に 利 用 し て 表 面 に 付 着 し た サ ブ ミ ク ロ ン オ ー ダ ー 粒 子 の 乾 式 洗 浄 技 術 を 開 発 す る た め に 、 矩 形 ノ ズ ル か ら I 噴 射 さ れ る エ ア ジ ェ ッ ト に よ り 付 着 粒 子 を 除 去 す る 実 験 を 行 い 、 粒 子 飛 散 に 及 ぼ す フ ァ ク タ ー や 洗 浄 性 能 に つ い て 検 討 し た 。 以 下 に 、 得 ら れ た 知 見 を 述 （ る 。

気 流 に よ る 管 壁 付 着 粒 子 の 飛 散 に つ い て

（ 1 ） 滑 ら か な 壁 面 に 付 着 し た 粒 子 が − − 定 流 速 の 気 流 に よ り 飛 散 す る 場 合 、 気 流 が そ の 流 速 に 達 す る ま で 、 あ る い は 達 し た 直 後 に 飛 散 す る 粒 子 が ほ と ん ど で あ る が 、 流 速 が ‐ ‑ ‑ 定 に な っ た 後 も 微 量 の 粒 子 飛 散 が 続 く 。 こ の 長 期 的 な 粒 子 飛 散 は 乱 流 バ ー ス ト や 壁 面 の 形 状 に 起 因 す る 乱 れ に よ る も の と 思 わ れ る 。

（ 2 ） 平 衡 帯 電 粒 子 が 誘 電 体 で あ る ア ク リ ル 原 板 上 に 付 着 し て い る 場 合 、 そ の 静 電 気 的 な 効 果 よ り も 壁 面 の 表 面 粗 さ に よ る 効 果 の 方 が 粒 子 飛 散 に 及 ぼ す 影 響 が 大 き い 。

（ 3 ） 一 般 に 、 凝 集 粒 子 は 単 一 粒 子 に 比 （ て 飛 散 し や す い 。 し か し な が ら 、 数 個 の 粒 子 か ら な る 凝 集 粒 子 で は 、 そ れ を 織 成 す る 各 粒 子 が そ れ ぞ れ 壁 面 と 接 触 し て 安 定 化 す る た め に 、 単 一 粒 子 に 比 （ て 極 端 に 低 い 流 速 で 飛 散 し て し ま う こ と は な い 。

（ 4 ） 壁 面 上 の 凸 部 の よ う に 乱 流 中 心 部 の 乱 れ を 受 け や す い 場 所 に 付 着 し た 粒 子 で は 、 平 滑 な 壁 面 上 に 付 着 し た 粒 子 に 比 （ て 通 気 時 間 に よ る 飛 散 率 の 変 化 が 大 き い 。

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References

1)Bowling,R、A.:J.Electrochem.Soc.,Solid‑State

Sci.Techrlol.,22082214(1985)

2)Corn,M、:ulnAerosolScience",AcademicPress,

London,Chap．n.(1966)

3)Dahneke,B.:J・ColloidInterfaceSci．,4̲Q,113

(1972)

4)Donoban,R.P．:｡ParticleControlforSemiconductor Nanufacturing",(1990)

5)Fisller,R.A.:J.Agric.Sci.,14,492‑505(1926)

6)Gregory,J.:J.ColloidlnterfaceSci.,a̲a,

138‑145(1981)

7)llaInaker,ll.C.:Pllysica,4,1058‑1072(1937)

8)Iinoya,K.andll.Nuramoto:Zairyou,16,352‑357

（1967）．

9)Johnson,K.L.,K.KendallandA.D・Roberts:

Proc.R.Soc.Lond．A,a̲Z̲4,301‑313(1971)

10)Kern,W・andPuotinen,D.A.:RCAReview,U,187,

（1970）

11)Pietsch,W.andH.Rumpf:Chem.Ing.Tech.,a̲a, 885893(1967)

12)Rosenfeld,J.I.andD.T.Wasan:J.Colloid InterfaceSci.,U,27(1974)

13)Ryuta,J．,E.Morita,T.'fanakaandY.Shimanuki:

JapaneseJ.Appl.Phys.,2̲Q,L1947‑1949(1990) 14)Visser,J.:Advan.ColloidlnterfaceSci.,a,

331363（1972）

15)WaIlg,H.C.:AerosolSci.andT()ch.,l̲a,386‑393 (1990)

ドキュメント内 種々の外乱によるサブミクロン粒子の壁からの発塵 (ページ 79-90)