課題番号 ：S-16-KU-0041
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：蛍光プローブを用いた砥粒のブラウン運動評価に関する研究
Program Title (English) ：The Brownian motion analysis of abrasive grains by using fluorescent probe
利用者名（日本語） ：世利 俊樹1), 草場 博喜1), 林 照剛2)
Username (English) ：Toshiki Seri1), Hiroki Kusaba1), Terutake Hayashi2)
所属名（日本語） ：1) 九州大学大学院工学研究院, 2) 九州大学工学部
Affiliation (English) ：1) Graduate School of Engineering, Kyushu University,
2) Department of Mechanical Engineering, Kyushu University.

１．概要（Summary ）
近年，半導体デバイスなどの生産性向上のためCMP(Chemical Mechanical Polishing)における研磨効率の改善，研磨表面の品質向上に向け、研磨スラリー中の砥粒粒度分布の精密な評価技術の高度化が求められている。
本研究では、砥粒の粒度分布を精密測定技術の高度化を目指し、スラリー中に分散する砥粒ナノ粒子の並進拡散係数と砥粒が分散する溶媒の粘度を同時に計測して、砥粒ナノ粒子の粒度分布を計測する方法を提案している。
２．実験（Experimental）
ナノ粒子粒度分布計測の精度向上のためには、粘性係数の測定における誤差要因とその影響の大きさの評価が不可欠である。本研究では、サイズの異なる標準粒子について、動的散乱法とTEMによる画像解析を行いナノ粒子計測の計測不確かさについての調査を行った。
利用装置：Malvern社　Zeta Sizer Nano ZS (動的散乱法によるナノ粒子粒度分布計測装置)
３．結果と考察（Results and Discussion）
従来、粒度分布を計測する動的散乱法では、ナノ粒子に作用する粘性抵抗係数の値として、溶媒のせん断粘性を用いるが、このせん断粘性は，均一な単一溶媒中を粒子が等速で運動する場合に適用される粘性値であり、スラリーのような混合溶媒中を運動するナノ粒子の計測時に、せん断粘性をナノ粒子運動の粘性抵抗係数として正しい値かについては、議論の必要があると考えられる。
本研究では、動的散乱法による粒径測定結果で平均粒径が100nm，50nm，20nmの粒子を測定し、その測定結果をナノ粒子のTEM観察による幾何学的直径の測定結果と比較した。動的散乱法によるナノ粒子の測定結果は、その平均粒径が，それぞれ100nm，52nmであったのに対し、TEMによる測定結果は89nm,39nmであり，動的散乱法による拡散係数相当径とTEM観察による幾何学径（面積相当径）では、10％程度測定結果が異なることがわかった。
筆者らは、この差が、ナノ粒子運動の粘性抵抗係数と溶媒のせん断粘性係数が一致しないことによる影響であると考えており，今後さらに詳細な調査を行う。
４．その他・特記事項（Others）
本研究は、科学研究費補助金(H28-H30 課題番号 16H04249)の補助を受けて行われたことをここに記し謝 意を示します。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) Terutake Hayashi et al. International Journal of Automaton Technology, Vol.11 No.4（2017）To be published
(2) Terutake Hayashi et al., 2016 International Conference on Planarization/CMP Technology, Beijing China, 2016.10.17
(3) 世利俊樹他，日本機械学会 2016年度年次大会（九州大学），2016年9月11日
(4)世利俊樹他，精密工学会九州支部2016年度北九州地方講演会（北九州高専），2016年12月10日
(5) 世利俊樹他， 2017年度精密工学会春季大会学術講演会，2017年3月13日
(6)林照剛他，2017年度精密工学会春季大会学術講演会，2017年3月15日
６．関連特許（Patent）
なし