2014 Fiscal Year Research-status Report
メガソニック場中の複数気泡ダイナミクスの解明とダメージレス洗浄への応用
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26820038
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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) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | キャビテーション / 気泡間相互作用 / Bjerknes力 / 数値解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メガソニック洗浄による半導体ナノデバイスのダメージレス粒子除去を行うためには, 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し, キャビテーション気泡挙動を制御する必要がある. メガソニック洗浄場では複数気泡が存在し, その相互干渉が粒子除去メカニズムを複雑にしている. 本研究ではメガソニック場における複数気泡ダイナミクスを明らかにするための数値解析手法を構築し, 初期気泡半径及び初期気泡間距離に大きな影響を受ける2つの気泡のメガソニック場中での挙動を明らかにした.
本数値解析手法を用いて2気泡の反発, 合体, 気泡間距離が周期的に変動する挙動, 気泡間距離が定常になる挙動, 気泡の分裂といった様々な挙動が再現できることが確認できた. 初期気泡間距離が短い場合は, 両気泡の初期半径が共振半径より大きいまたは小さい場合に気泡間に引力が作用し, それ以外の場合に気泡間に斥力が作用するといった, 過去の線形解析に従う結果となることがわかった. これに対して, 初期気泡間距離が長い場合, 両気泡の初期半径が共振半径より小さい場合は線形解析に従う結果となるが, 両気泡の初期半径が共振半径より大きく, 一方もしくは両方の初期半径が共振半径に近い場合に, 両気泡の初期半径の違いが大きくなるにしたがって, 合体から気泡間距離が周期的に変動する挙動, 気泡間距離が一定となる挙動へと変化する結果となった. また, 両気泡の初期半径が共振半径より大きく, 共振半径から離れている場合に, 気泡の分裂が生じることもわかった.
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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
研究の目的であるキャビテーション気泡挙動を制御したメガソニック洗浄を提案するために重要となる複数気泡ダイナミクスを明らかにするための数値解析手法を構築し, その手法を用いて, メガソニック場中の二気泡挙動について明らかにし, 複数気泡ダイナミクス解明に近づいたと考えられ, 研究は順調に進展しているといえる.
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| Strategy for Future Research Activity |
複数気泡ダイナミクス解明のために, メガソニック場中の二気泡挙動について明らかにできたので, さらに多数の気泡の挙動について解析し, メガソニック洗浄における気泡挙動制御において重要となる知見の発見を目指す.
また, 洗浄壁面と除去対象となる粒子をモデル化し, その近傍で振動する気泡挙動解析プログラムを作成する. このプログラムを用いて粒子除去力の評価及び半導体デバイスへのダメージとなる力についての検討を行っていく.
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| Causes of Carryover |
必要な性能の関係から購入する数値解析用ワークステーションを変更したために未使用額が生じた.
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の研究成果発表のための経費にあてることとする.
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