レ-ザ光束によるサブミクロン粒子の制御技術の開発に関する研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02555062
• Research Institution: Ibaraki National College of Technology
• Principal Investigator: 清水 勲 茨城工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (80042464)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安久 正紘 茨城大学, 工学部・電子工学科, 教授 (10016462) ; 高原 淑恵 (大竹 淑恵) 茨城工業高等専門学校, 電子情報学科, 講師 (50216777) ; 鈴木 佐年 茨城工業高等専門学校, 電子情報学科, 教授 (10042459) ; 山本 信雄 茨城工業高等専門学校, 電気工学科, 助教授 (70042489)
• Keywords: レ-ザ光圧力 / 粒子の非接触マニピュレ-ト / クリ-ンル-ム / サブミクロン粒子汚染 / 光バリア / ウェハ汚染防止 / 真空中の粒子マニピュレ-ト

Research Abstract

水平に設置されたウエハ上にガルバノミラ-を用い,Arレ-ザ488nm波長光と紫外光を走査して水平面上にレ-ザ光束バリアを構成した。
1)488nm波長のこのバリア光に収束光を用い,ポリスチレンラテックスの直径1μm以上20μmまでの粒子を収束点附近でトラップし,粒子の三次元の遠隔移動操作を行った。その結果,水平方向での光走査でもトラップ粒子は安定に捕捉され,遠隔操作されることが明らかとなった。また,Arレ-ザのダイレクト光走査による光バリアでは直径1μm〜20μmまでのポリスチレン粒子が光進行方向にとばされて,比較的容易に排除できる。しかしそのためには光バリアはレ-ザ光のガウス分布光強度をしっかりと保つことが必要であることが明らかとなった。
2)出力1W程度の488nmアルゴンレ-ザ光のバリアでは気流中に懸濁したサブミクロン粒子がそれを突破することが実験的に明らかとなった。このため更に短かい波長光か共鳴吸収波長光を光バリアに用いる必要性があらためて再認識され,これに対してサブミクロン粒子の光散乱,吸収強度の計算プログラムを完成し,任意の条件下のレ-ザ光束中でのサブミクロン粒子に対する光圧力,光泳動,熱泳動,粘性などの影響が計算され,サブミクロン粒子に対する光バリアの構成要件が更に検討されつつある。
3)レ-ザ光束中での粒子の挙動については種々の実験的事実が明らかとなった。例えばレ-ザ光束中では光束構成の条件によっては光進行方向と逆向きに走る粒子が散見されたなど。また、滞電粒子の挙動が写真撮影され,その挙動の理論的解析がなされた。
4)本研究に必要な計測法の開発が行われた。大気中浮遊粒子(二相流中の粒子)の形状,寸法別の粒子挙動,速度の測定法が開発された。またサブミクロン粒子の形状認識の光学的新手法も開発された。

Research Products

• [Publications] 清水 勲: "レ-ザビ-ムと熱放射のバリアを用いた沈着粒子のウェハ汚染防止" 第9回空気清浄とコンタミネ-ションコントロ-ル研究大会論文集(空気清浄協会). 9. 53-56 (1990)
• [Publications] 清水 勲: "レ-ザビ-ムのバリアによるウェハ汚染防止" 第10回空気清浄とコンタミネ-ションコントロ-ル研究大会論文集(空気清浄協会). 10. 97-100 (1991)
• [Publications] 清水 勲: "二相流における粒子の形状別空間分布,挙動,速度の測定法" 可視化情報学会論文集.