2013 Fiscal Year Research-status Report
超親水性ブラシと表面との相互作用およびナノパーティクル除去メカニズムの解明
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25420112
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
真田 俊之 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50403978)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 半導体洗浄 / PVAブラシ / 摩擦 |
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| Research Abstract |
半導体製造プロセス，特に平坦化処理後に使用されるPVAブラシと表面の相互作用について調査を行った．90％は空隙で，また超親水性であるPVAブラシに水を十分含ませ，表面での摩擦係数の測定を行った．
まず，ロールブラシの摩擦係数は，水を十分に含んでいるにも関わらず，どのような条件下でも0.5を超える高い摩擦係数を示すことが明らかになった．またその値は，ロールブラシの回転数と表面の材料に依存し，回転数が増加するに伴い低くなり，また対象物の濡れ性に応じて変化した．濡れ性の良い材料では回転数依存はそれほど無く，濡れ性の悪い材料では，低回転数域において非常に高い摩擦係数を示した．このことより，ブラシと表面は直接接触をしていることが示唆され，その真実接触面積の変化に水の移動が影響していることを予想した．
次に，ロールブラシの単一要素であるノジュールを取り出し，摩擦試験を行った．その結果，PVAのブラシの摩擦には，PVAブラシそのものの粘弾性の影響を強く受けていることが明らかにされた．PVAブラシの変形後，その応力緩和には10秒以上の時間スケールが必要であり，その結果，ブラシの衝突直後には高い垂直荷重が観察され，そのため摩擦係数も大きくなることが示された．さらに，十分に応力を緩和した後に摩擦試験を行ったところ，滑り速度の増加に伴い摩擦係数が増加することが示され，ブラシと表面の真実接触面積は時間に比例して増加する系であることを予想した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1年目にマクロの摩擦試験装置の構築および摩擦試験を計画していたが，順調に構築および試験を行うことができ，様々な知見が明らかになったため．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，ナノスケールの微粒子除去メカニズム解明のため，レーザーを用い光学装置を組み，真実接触面積の可視化等を行う．これまでの予備試験により，ブラシを密着させるとエバネッセント場において散乱光へと変化することが確認されており，この領域での複雑な構造が予想されている．他の様々な機器を組み合わせることによって，現象の解明を図る．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
購入予定だったレーザーに同仕様にて低価格のものが存在し，そのレーザーにて実験遂行が可能だったため．
エバネッセント場の可視化において，2色のレザーが必要となり，必要となった光学部品を購入する．
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