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2013 年度 実績報告書

極低温マイクロ・ナノソリッド噴霧を用いた新型洗浄・はく離システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23360080
研究機関東北大学

研究代表者

石本 淳  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (10282005)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワード混相流 / 固体窒素 / 極低温 / 微粒化 / ナノ洗浄 / 噴霧 / 相変化 / 熱伝達
研究概要

極低温マイクロ・ナノソリッドスプレーを用いた半導体洗浄・ITO膜はく離システムの開発を行うため異分野融合研究プロジェクトを実施した.25年度は「マイクロ・ナノソリッド超高熱流束熱収縮効果の解明と固体窒素混相流体-レジスト材料連成問題」の検討を目的とし,マイクロソリッド粒子衝突による材料熱収縮効果に関するナノ混相熱流体力学的立場からの検討を行った.さらに,固体窒素粒子衝突とレジストはく離の連成問題に関し,Lagrange 有限要素法を用いた異相物体間相互変形解析を行い,マイクロ・ナノソリッドスプレーの高速急冷によるレジスト熱収縮効果を解明した.その結果,以下の結論を得た.
(1) 単一微細固体窒素粒子に関する衝突モデル構成とスーパーコンピューティングを行い,粒子が衝突してレジストをはく離するまでの詳細な数値解析に成功した.本解析により単一微細固体窒素粒子がレジストはく離効果に及ぼす自己せん断変形とレジストせん断変形を詳細にシミュレートすることに成功した.
(2) マイクロ・ナノ固体窒素噴霧入射速度が増大するほど,レジスト内部に生じる最大平均せん断応力は増大することが判明した.また,入射速度が増大するほど,レジスト-Poly-Si 界面のせん断応力も増大することが明らかとなり,洗浄効果が最高となる噴霧流速の最適値が存在することが判明した.しかしながら粒子加速に伴い配線ダメージが増大することが判明し,パターンダメージ予測に関するシミュレーションが必要であることが新たに判明した.
(3) 固体窒素粒子径がレジスト-Poly-Si 界面の最大平均せん断応力に及ぼす影響を解析し,実験により得られたレジストはく離メカニズムをミクロ的見地から解明することに成功した.

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Photoresist Removal-Cleaning Technology Using Cryogenic Micro-Solid Nitrogen Spray2014

    • 著者名/発表者名
      Jun Ishimoto, U. Oh, Tomoki Koike and Naoya Ochiai
    • 雑誌名

      ECS Journal of Solid State Science and Technology (JSS Focus Issue on Semiconductor Surface Cleaning and Conditioning)

      巻: Vol.3,No.1 ページ: N3046-N3053

    • DOI

      10.1149/2.009401jss

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultra-High Heat Flux Cooling Characteristics of Cryogenic Micro-Solid Nitrogen Particles and Its Application to Semiconductor Wafer Cleaning Technology2014

    • 著者名/発表者名
      Jun Ishimoto, U Oh, Zhao Guanghan, Tomoki Koike and Naoya Ochiai
    • 雑誌名

      Advances in Cryogenic Engineering

      巻: Vol.59 ページ: 1099-1106

    • DOI

      10.1063/1.4860828

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Analysis of Single Bubble Behavior in a Megasonic Field by Non-Spherical Eulerian Simulation2014

    • 著者名/発表者名
      Naoya Ochiai and Jun Ishimoto
    • 雑誌名

      ECS Journal of Solid State Science and Technology (JSS Focus Issue on Semiconductor Surface Cleaning and Conditioning)

      巻: 3 ページ: N3112-N3117

    • DOI

      doi: 10.1149/2.020401jss

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cryogenic Single-Component Micro-Nano Solid Nitrogen Particle Production Using Laval Nozzle for Physical Resist Removal-Cleaning Process2013

    • 著者名/発表者名
      Jun Ishimoto, U Oh, Tomoki Koike, and Naoya Ochiai
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 58 ページ: 231-239

    • DOI

      doi:10.1149/05806.0231ecst

    • 査読あり
  • [学会発表] Ultra-High Heat Flux Cooling Characteristics of Cryogenic Micro-Solid Nitrogen Particles and Its Application to Semiconductor Wafer Cleaning Technology

    • 著者名/発表者名
      Jun Ishimoto
    • 学会等名
      Cryogenic Engineering Conference and the International Cryogenic Materials Conference (CEC-ICMC), June 17th to 21st, 2013
    • 発表場所
      Anchorage, Alaska, USA
  • [学会発表] Cryogenic Single-Component Micro-Nano Solid Nitrogen Particle Production Using Laval Nozzle for Physical Resist Removal-Cleaning Process

    • 著者名/発表者名
      Jun Ishimoto
    • 学会等名
      224th ECS Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, CA, USA
  • [学会発表] Ultra-High Heat Flux Cooling Characteristics of Cryogenic Micro-Solid Nitrogen Particles

    • 著者名/発表者名
      Jun Ishimoto
    • 学会等名
      Tenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2013)
    • 発表場所
      Sendai, Japan
  • [学会発表] Multiphase high density hydrogen energy and its risk mitigation, safety problems

    • 著者名/発表者名
      Jun Ishimoto
    • 学会等名
      KTH International Workshop on Flow Dynamics related to Energy, Aerospace and Material Processing
    • 発表場所
      KTH, Stockholm, Sweden
  • [学会発表] Multiphase High Density Hydrogen Energy and its Risk Assessment

    • 著者名/発表者名
      Jun Ishimoto
    • 学会等名
      International Symposium on Innovative Energy Research
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 招待講演
  • [産業財産権] 一成分極低温微細固体粒子連続生成装置,および,その一成分極低温微細固体粒子連続生成方法2013

    • 発明者名
      石本淳
    • 権利者名
      石本淳
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-125074
    • 出願年月日
      2013-06-13

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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