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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

研究課題

研究課題/領域番号 02555062
研究種目

試験研究(B)

配分区分補助金
研究分野 電子材料工学
研究機関茨城工業高等専門学校

研究代表者

清水 勲  茨城工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (80042464)

研究分担者 安久 正紘  茨城工業高等専門学校, 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, 電子情報工学科, 講師 (50216777)
鈴木 佐年  茨城工業高等専門学校, 電子情報工学科, 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)
研究期間 (年度) 1990 – 1991
研究課題ステータス 完了 (1991年度)
配分額 *注記
15,300千円 (直接経費: 15,300千円)
1991年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
1990年度: 14,400千円 (直接経費: 14,400千円)
キーワードレ-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 / ウエハ汚染防止 / 真空中の粒子マニピュレ-ト / 粒子の排接触マニピュレ-ト / クリンル-ム / 光共鳴吸収 / ウェハ汚染防止
研究概要

波長488,438nmの可視光,300nmの紫外光を水平面上にそれぞれ走査して汚染粒子から半導体ウエハを防御するレ-ザ光バリアを構成し,光束中での微粒子の振舞い,光子・微粒子・周囲気体分子・熱の相互作用現象解明と微粒子の遠隔操作法,排除法の検討を行った。その結果,以下のように従来の研究にはみられない有効な研究成果が得られた。
1.波長488nmの収束レ-ザ光でポリスチレンラテックスの直径1μm〜20μm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誠みた結果,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。ダイレクトレ-ザ光走査による光バリアでは直径1μm〜20μmのポリスチレン粒子は光進行方向に排除できるが,そのためにはレ-ザ光のガウス分布光強度を確実に保つことが必要であることが分った。
2.出力1W程度の488nmレ-ザ光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明らかとなった。そのため光圧力効果を高めるための共鳴吸収効果が理論的,実験的に検討され,粒径がコンマ数μmずつ異なると共鳴吸収効果が著しく異なることなど,複素屈折率,粒径,入射光波長の変化による芝鳴吸収の効果等が明らかにされた。
3.ガウス分布強度レ-ザ光で粒子を操作するときに必要な光進行方向や光軸直交方向等に働く光圧力をMie光散乱から計算するプログラムを完成させた。これによってレ-ザ光束中での任意の位置で粒子に働く光圧力のシミュレ-ト法が確立された。
4.レ-ザ光束中で粒子が反光照射方向に突然逆走するという珍奇な現象が観測され,その解明の光照射方向,反対方向の飛翔する粒子の速度や粒子捕捉力の大きさが定量的に測定された。その原因は光泳動力や共鳴吸収放流射力によると推測されるが,それらを明らかにするため真空容器内で粒子をレ-ザ光束によって遠隔操作する実験研究が行われている。

報告書

(3件)
  • 1991 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1990 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (21件)

  • [文献書誌] K.マニピユレトVol.21 No.2.

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 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エハ汚染防止" 第9回空気清浄とコンタミネ-ションコントロ-ル研究大会講演論文集(空気清浄協会). 9. 53-56 (1990)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 清水 勲: "レ-ザで物を運ぶ:光運搬" O Plus E. No.137. 74-49 (1991)

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    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 清水,菅沢,山本,鈴木,高原,安久: "レ-ザ-ビ-ムのバリアによるウエハ汚染防止" 第10回空気清浄とコンタミネ-ションコントロ-ル研究大会講演論文集(空気清浄協会). 10. 97-100 (1991)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 清水 勲: "微粒子の移動制御技術" 光学(日本光学会). 87-88 (1992)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 清水,菅沢,山本,鈴木,高原,安久: "レ-ザ光束による大気中浮遊粒子の排除及び遠隔操作に関する基礎研究" 計測自動制御学会論文集. (1992)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Shimizu,N.Yamamoto,S.Suzuki,Y.Takahara.M.Agu,G.Grahan,G.Gouesbet: "Elimination and Manipulation of Particles Suspended in the Atmosphere by Laser Beam" Proc.of 11th International Symppsium on the Future Practice of Contamination Control.International Committee of Contamination Control Society. Vol.11. (1992)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Isao SHIMIZU: "Contamination control using the barrier of laser beam and heat radiation particles depositing on the wafer" Proc. of 9th Symposium on Air Cleaning and Contamination Control (in Japanese) (Japan Air Cleaning Association). 9. 53-56 (1990)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Isao SHIMIZU: "Carrying objects by laser light : Light transportation" O plus E (in Japanese). 137. 74-79 (1991)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I. SHIMIZU, H. SUGASAWA, N. YAMAMOTO, S. SUZUKI, Y. TAKAHARA and M. AGU: "Contamination controle by the barrier of laser beam over the wafer" Proc. of 10th Symposium on Air Cleaning and Contamination Control, (in Japanese), (Japan Air Cleaning Association). 10. 97-100 (1991)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Isao SHIMIZU: "Manipulation of small particles" KOGAKU, (in Japanese), J. of Japan Optics. 21, No. 2. 87-88 (1992)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I. SHIMIZU, H. SUGASAWA N. YAMAMOTO, S. SUZUKI, Y. TAKAHARA and M. AGU: "Fundamental research on elimination or manipulation of small particles suspended in the atmosphere by laser beam" Trans. of SICE (in Japanese). (1992)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I. SHIMIZU, Y. YAMAMOTO S. SUZUKI, Y. TAKAHARA, M. AGU, G. GREHAN and G. GOUESBET: "Elimination and manipulation of particles suspended in the atmosphere by laser beam" Proc. of 11th International Symposium on The Future Practics of Contamination Control, Inter. Committe of Contamination. Control Soc.(1992)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 清水,菅沢,山本,鈴木,高原,安久: "レ-ザ-ビ-ムのバリアによるウエハ汚染防止" 第10回空気清浄とコンタミネ-ションコントロ-ル研究大会講演論文集(空気清浄協会). 第10. 97-100 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 清水 勲: "微粒子の移動制御技術" 光学(日本光学会). Vol.21No.2. 87-88 (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 清水,山本,鈴木,高原,安久: "大気中浮遊粒子のレ-ザ・マニピュレ-ションに関する研究" 第39回応用物理学関係連合講演会予稿集. 39回28a-B-5. 787-787 (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 清水,菅沢,山本,鈴木,高原,安久: "レ-ザ光束による大気中浮遊粒子の排除及び遠隔操作に関する基礎研究" 計測自動制御学会論文集. (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] I.Shimizu,N.Yamamoto,S.Suzuki,Y.Takahara,M.Agu,G.Grehan,G.Gouesbet: "Elimination and Manipulation of Particles Suspended in the Atmosphere by Laser Beam." Proc.of 11th International Symposium on the Future Practice of Contamination Control.International Committee of Contamination Control Societies. Vol.11. (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] 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.

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書

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公開日: 1990-04-01   更新日: 2016-04-21  

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