微細構造体内に浸入する液体挙動の解明

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半導体の製造工程やマイクロ・ナノスケールのデバイス開発の分野における微細構造体の洗浄や表面処理に用いるウェット処理では，表面に化学処理を行い所望の性能や特性を付加するために極めて高い精度での液体の浸入特性の制御や処理後の他の液体への置換，さらには除去作業などが必要である．しかしながら，これらの微細な構造体の表面処理に関する流体力学的な研究は必ずしも十分に確立されていない．さらに，微細構造体に限らず被処理面の特性に応じた最適なコーティング技術は，自動車や船舶，建造物などの塗装分野など様々な場面でも利用されている．これらの分野においても錆止めや曇り止めなどの機能を与えるといった役割もあり，固気液界面が関わる流体力学問題は今後とも極めて重要な研究分野になると考えられる．そこで本研究では，微細構造物への液体の浸入特性，置換特性，除去過程をそれぞれ系統的に明らかにすることを目的としている．本年度は特に微細構造物への液体の浸入特性について重点的に取り組んだ．1辺が15mmのガラスキューブを2つ平行に設置し，それらの隙間にシリンジポンプを用いて超純水を滴下した．ガラスキューブの側面からカメラを用いて液体の浸入特性を撮影し，ガラスキューブの隙間δと，液体の流量Qを変更しながらそれぞれの条件による挙動の違いを観察した．流量Qを固定して隙間δを変化させると，隙間が狭い場合はガラスキューブの断面積全体に液体が満たされたが，隙間が大きくなると液体が満たされる前に周囲から液体が落下した．隙間δを固定して流量Qを変化させた場合では，液体の浸入挙動に大きな影響は見られなかった．浸入挙動には隙間δが大きく関係しており，流量Qによる影響は小さいことが分かった．