5 1 ○ 4 2
Re[‑]
5 ○s
2
Fig.2‑12frictionfactorasafunctionof Reynoldsilumberl<e、
以 一 こ の こ と よ り 、 粒 子 の 飛 散 率 5 0 ％ に お け る 流 速 五 筋 o を 測 定 れ ば 、 以 上 の 式 を 用 い て 流 体 抗 力 F r が 求 ま る 。 そ こ で ま ず 、 す れ ば 、 以 上 の 式 を 用 い て 流 体 抗 力 F r が 求 ま る 。 そ こ で ま ず 、 Fig．2‑6から、アクリル原板上の5.4pmと3.3!mの粒子について
u50を求める。そして、Eq.(2‑11)のuにはu50を、Eq．(2‑10) のyにはd!,/2を用いて、Eq.(26)〜Eq.(2‑12)によりul,を求め、
このul｡をEq.(2‑2)〜Eq.(2‑5)に代入することによりF『を計算し
た。
次に、付着力FodについてはvanderWaals力Fvが支配的であ
ると考えられるので、Eq.(1‑1)を用いて計算した。なお、計算
の際、Hamaker定数AはTable2‑2に示した値を用い、分離距離
Zoは4X10‑lomと仮定した。
Table2‑3に、飛散率50%時の流体抗力Fr,vanderWaalsj]
による付着力F"dおよびEq.(1‑13)で与えられるそれらの比Fzの 計 算 結 果 を 示 す 。 こ の 表 か ら 、 5 . 4 p m お よ び 3 . 3 @ m の 粒 子 は そ れ ぞ れ 法 線 方 向 付 着 力 の 2 ． 2 ％ と 3 ． 6 ％ に 相 当 す る 流 体 抗 力 を 受 け た 時 に 飛 散 す る こ と が 分 か る 。
Table2‑2Hamakerconstants.‑
Table2‑3Calculatedaerodynamicdrag forceandadhesiveforce.
し た 粒 子 っ か け と そ の 条 件 1 − 2 で 述 （ た よ う に 、 W a n g に よ れ ば 、 平 板 上 に 付 着
接 線 方 向 か ら の 流 体 抗 力 を 受 け て 飛 散 す る 時 の 、 ； が 接 線 方 向 か ら の 流 体 抗 力 を 受 け て 飛 散 す る 時 の 、 き な る 初 期 連 動 は 回 転 ( r o t a t i o n ) 連 動 が 支 配 的 で あ り 、
はE(I.(1‑23)で与えられている。
一一一●。一一寺一一
｡ ■ ■ p ‐ ● ｡ 一 一 一 一
Material A11,A,2[J]
PMMA PSL PMMA‑PSL
2 0
００２２
一一一
6.3X10 6.5X10 6.4X10
d',['m] 5.4 3.3
−
u 5 0 :m/s] 110 150
uID :m/s] 6.6 7.0
F[[N] 3.92X10− 9 3.96X10− 9 Fa。
■ ■ 卜 4 ■ ■
N
一 ィ ■ ■ 1.80X10− 7 1.lOX10− 7
F本
一画
一毎一
0.022 0.036
F"=0.8r"/R (1．−23）
こ こ で 、 粒 子 一 平 板 間 の 接 触 部 半 径 と 粒 子 半 径 の 比 で あ る r ｡ / R は 、 J K R 理 論 9 ） に よ れ ば 粒 子 と 平 板 表 面 の 機 械 的 性 質 お よ び 表 面 の 付 着 エ ネ ル ギ ー に よ っ て 決 定 さ れ 、 自 重 を 無 視 で き る 微 小 粒 子 に 対 し て は 次 式 で 与 え ら れ る （ こ こ で は c . g . s . 単 位 系 を 用 い て い る ） 。
r｡/R=[6兀o/(cR)]!/:' (2−13）
c=4/[3兀(k',+k｡)] (2−14）
0＝［0，−￨‐0．］−［0， ］ (2−15）
こ こ で 、 k , , と k s は そ れ ぞ れ 粒 子 と 表 面 の 機 械 的 定 数 と 呼 ば れ る も の で あ り 、 ポ ア ソ ン 比 と ヤ ン グ 率 に よ っ て 決 定 さ れ る 。 本 研 究 で の 飛 散 実 験 に 用 い た P S L − ア ク リ ル 系 の 場 合 に つ い て は c = 3 . 3 4 X 1 0 ! o d y n / c m 2 と い う 値 が 得 ら れ た 。 一 方 、 表 面 の 付 着 エ ネ ル ギ ー に つ い て は 理 論 的 に 求 め る こ と は 困 難 で あ る が 、 一 般 的 に は 0 ＝ 1 〜 1 0 0 e r g / c m 2 の 範 囲 に あ る の で 、 こ の 間 で 仮 定 で
き る 。
このようにして、Eqs(1‑23),(2‑13)から求めたFゞと本研究の 実 験 結 果 か ら 計 算 し た F ゞ を 粒 径 に 対 し て プ ロ ッ ト し た も の を 、 F i g . 2 ‑ 1 3 に 示 す 。 回 転 運 動 が 支 配 的 と な る 場 合 の F ※ の 値 は 斜 線 の 領 域 で あ る が 、 本 研 究 で 得 ら れ た F ※ は こ の 領 域 に 入 っ て お り 、 粒 子 の 飛 散 は 回 転 運 動 を き っ か け と し て 起 こ る と す る W a n g の モ デ ル に よ く 適 合 し て い る と 言 え る 。
‑ , ■ P ‑ P ‑ p ‑ e ､ 申 ｡ 坐 − − − 凸 − ． − B G ＝ − − − − 一 己 ･ 一 ． ■ ■ − ， ･ 一 己 ● 中 七 ・ ‑ − − ● L ‑ ‑ ‑ ‑ ● ･ 一 一 一 一 、 一 一 一 一 一 一 口 一 ・ 一 一 ● ○ 一 〜 ● ｡ ｡ − つ 一 一 ■ ﾛ ■ ● 争 ● 一 つ 一 一 一 一 一 ー − − − −
『 一 ・ 一 ▼ 一 ． 一 一 ー V ‐ . ー 七 一 一 F ． ‑ 一 一 一 . ､ − 8 − 一 一 一 ・ F 一 一 ． → 一 − 一 口 ･ ロ ー ｰ ● 早 一 . 一−● − ． ‑ 一 ・ 一 ・ 一 一 ■ − − F − ． ■ ■ ■ −一 一 一 一 . 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 = ･ 一 一 一 ・ 一 一 一 一 一 ・ 一 一 ・ 一 ・ 一 今 一 一 ■ ■ ■ ･ − 一 ・ 一 一 一− ･ ｡ ､ − − ■ 一 ・ 一 一
5
2
１５
○一Ｉ﹈来仏
○・二'○○
○
○
○ 2 ○
○・○ (丁二
5
5 2 5
1 ○ 2
d p [ I ｣ m ]
Fig.2‑13Dimensionlessforceparameteras afunctioIlof.particlediameter.
一一!レー今｡､今−−0■pc今一一一一一一◆一一・・■今一｡･一一＝参一一マー▲4−.■'一一一一一一一勾缶一CdI■､ー 凸 ｡ ｡ − ｡ −
匡 一
第 三 章 パ ル ス エ ア ジ ェ ッ ト に よ る 表 面 の 洗 浄
本 章 で は 、 気 流 の 急 激 な 速 度 変 動 が 粒 子 の 飛 散 を 起 こ す と い う 結 果 （ 2 − 3 ‐ 6 を 参 照 ） を 踏 ま え 、 こ の 飛 散 現 象 を 積 極 的 に 利 用 し て 表 面 に 付 着 し た 微 小 粒 子 を 乾 式 除 去 （ 洗 浄 ） す る 技 術 に つ い て 検 討 し た 結 果 を 述 （ る 。 本 研 究 で は 、 矩 形 ノ ズ ル か ら の ジ ェ ッ ト 気 流 を 用 い て l 〜 3 β m 程 度 お よ び サ ブ ミ ク ロ ン オ ー ダ ー の 微 小 粒 子 が 付 着 し た ウ エ ハ 表 面 の 乾 式 洗 浄 を 行 い 、 粒 径 や さ ま ざ ま な ジ ェ ッ ト 気 流 噴 射 条 件 の 飛 散 率 に 及 ぼ す 影 響 を 調 （ 、 特 に パ ル ス 的 に ジ ェ ッ ト を 噴 射 し た 場 合 の 粒 子 の 飛 : 散 過 程 と 洗 浄 性 能 に つ い て 検 討 し た 。
3 − 1 実 験 装 置 お よ び 方 法
矩 形 ノ ズ ル か ら の ジ ェ ッ ト 気 流 を 用 い て ウ エ ハ 表 面 の 乾 式 洗 浄 を 行 い 、 そ の 時 の 粒 子 の 飛 散 状 態 を 観 察 す る た め に 用 い た 実 験 装 置 お よ び 実 験 方 法 に つ い て 説 明 す る 。
3 − 1 − 1 実 験 装 置 の ブ ロ ー チ ． ヤ ー ト
洗 浄 実 験 装 置 の フ ロ ー チ ャ ー ト を F i g . 3 ‑ 1 に 示 す 。 電 磁 バ ル ブ を 開 く こ と に よ っ て 、 シ リ カ ゲ ル と 高 性 能 エ ア フ イ ル タ ー を 通 過 し て 清 浄 乾 燥 空 気 と な っ た コ ン プ レ ッ サ ー か ら の 圧 縮 空 気 が 、 ノ ズ ル ー 表 面 間 距 離 Q , ノ ズ ル 噴 射 角 度 6 の 位 置 に 設 置 し た 矩 形 ノ ズ ル か ら ジ ェ ッ ト 気 流 と な り 粒 子 付 着 面 に 衝 突 す る 。 洗 浄 前 後 の 粒 子 の 飛 散 状 態 の 観 察 に は 金 属 顕 微 鏡 に ビ デ オ カ メ
ラ を 取 り 付 け た も の を 用 い 、 ウ エ ハ 上 の 粒 子 の 様 子 を モ ニ タ ー に 映 し 出 し て 観 察 し た 。
電 磁 バ ル ブ の 開 閉 は パ ー ソ ナ ル コ ン ピ ュ ー タ ー に よ っ て 制 御
さ れ て お り 、 ジ ェ ッ ト 気 流 噴 射 時 間 ， 気 流 休 止 時 間 ， 気 流 噴 射 回
数 を 任 意 に 設 定 す る こ と が で き る 。