2019 Fiscal Year Annual Research Report
Clarification of Mechanism of Particle Removal by Megasonic Cleaning using Fluid Structure Coupling Method
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17K14584
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
落合 直哉 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (40614508)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | メガソニック / 流体構造連成解析 / 個別要素法 / 粒子除去 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体洗浄に用いられるメガソニック洗浄は, MHz帯の高周波数音波を用いた物理的な洗浄手法であるが, メガソニック波によって誘起されたキャビテーション気泡が崩壊した際に発生する圧力波が半導体デバイスにダメージを与えることがある. そのためメガソニック洗浄を確立した洗浄手法にするためには, メガソニック洗浄における粒子除去メカニズムを明らかにする必要がある. 本研究では, そのためにメガソニック場中の気泡挙動の流体解析と付着粒子の構造解析の連成解析手法の開発を行う.
本年度は, 前年度までに構築した拡張個別要素法(EDEM)による粒子除去シミュレーションにおいて, 様々なパラメータの影響について考察した. 付着粒子に一方向の圧力勾配を与える計算においては, 圧力勾配の大きさや作用時間, 付着粒子半径といったパラメータを変えた場合, 付着挙動にどのような影響を与えるのかを調査した. これによって, 粒子のふっちゃくに関しては圧力勾配の大きさに加えてその作用時間も重要であり, 作用時間が十分でないとはく離しないことが確認された.
また, メガソニック場中での粒子のはく離挙動解析においては, 付着粒子と気泡の相対位置がはく離挙動に与える影響について考察した. この結果, 振動気泡と付着粒子の付着壁面水平方向距離が小さすぎると付着粒子に作用する回転力が小さくはく離しないということがわかった. また, 気泡の付着壁面からの初期位置が大きくなると, 粒子はく離可能な気泡位置の範囲が狭くなることも確認された.
本年度はさらに, メガソニック場中にランダムに配置された複数気泡挙動についての解析も行い, メガソニック場中の気相の体積分率が誘起衝撃圧に与える影響が大きいことがわかった.
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