引言

為了LSI的小型·高性能化， 為了實現高精度的基板表面粗糙度，在制造工序中推進了微細且多層布線化。要求使用粒徑100 nm以下的納米粒子的CMP(Chemical Mechanical Polishing)工程。工藝后晶圓上殘留納米粒子，成為產生缺陷產品的原因[1， 2]拋光后的清洗之一是利用軟PVA(Polyvinyl Alcohol)刷直接接觸清洗晶圓。通過具有內部孔和結構凹凸的刷子的機械旋轉運動和供給的藥液流動，附著在表面的納米粒子從晶圓上脫離[3]。在清洗過程中，觀察表面上的拋光納米粒子的清洗現象。闡明機制， 對于更有效的納米粒子清洗是必不可少的。

在本研究中使用漸逝光的PVA刷的氮化膜上的納米二氧化硅粒子接觸清洗現象的觀察[4]中，PVA刷與基板表面接觸使粒子從表面脫離時，由于PVA刷的散射光明亮，所以很難觀察與納米二氧化硅粒子的相互行為。因此，在本稿中，通過使用與PVA刷不同波長的熒光特殊納米二氧化硅粒子，識別藍色散射光的PVA刷和紅色熒光的納米二氧化硅粒子，觀察表面附近的接觸清洗現象，因此進行報告。

實驗

圖1顯示了PVA刷的接觸擦洗。通過向晶圓表面的PVA刷旋轉接觸和藥液供給的并用，使附著在基板上的100 nm以下的二氧化硅研磨粒子脫離。由于該納米尺度現象在距離表面數百nm的范圍內高度發生，本研究中如圖2所示，通過使用僅在表面附近局部存在的漸逝光來觀察現象。

圖1

圖2

漸逝光是激光從基板(高折射率)側以臨界角以上入射，在基板表面全反射時，向二氧化硅粒子懸濁液(低折射率)側滲出數百nm左右而產生的。由于只激發存在于該光領域內的粒子和PVA刷而產生散射傳播光，因此可以以高對比度檢測出表面附近的現象，進行觀察。另外，漸逝光具有從邊界面呈指數函數衰減的光強度，例如二氧化硅納米粒子脫離的情況，可以從光強度逐漸變弱的情況中動態觀察。

圖3

根據以往的觀察方法，觀察附著在表面的粒徑約為105 nm的納米二氧化硅粒子由于PVA刷的接近而脫離的情況的結果如圖3(a)所示。從8.33 ms的觀察圖像中，粒子散射光比刷的散射光暗，由于顏色相同，所以很難明確辨別脫離的粒子的舉動。根據圖3(b)可知，其原因是侵入漸逝光領域內的納米二氧化硅粒子和PVA刷的散射光兩者發生的波長與入射的激光波長基本相同。因此在本稿中，藍色激光被激發時發射紅色熒光的粒子 通過藍色激光使其產生漸逝光，通過激發將存在于該光領域內的熒光材料封入內部的納米二氧化硅粒子，只有二氧化硅粒子才會發出紅色熒光。此時，PVA刷會像以前一樣以藍色產生散射光，因此，實驗中可以對納米粒子和PVA刷進行顏色識別，可以觀察到清洗時的相互行為現象。

圖5

光學系統顯微鏡的裝置概要如圖5所示。玻璃透鏡上含有熒光劑只密封在內部的粒徑為100±20nm的納米二氧化硅粒子將具有的懸浮液滴下。藍色激光從透鏡曲面側入射，在透鏡平面部分和懸濁液的邊界上全反射，在懸濁液側產生漸逝光。預先通過純水處于濕狀態的PVA刷的結節在玻璃表面滑動，動態觀察附著在表面上的納米二氧化硅顆粒脫離的情況。

實驗條件為曝光時間20ms， 拍攝度為50fps，取得觀察玻璃透鏡上的清洗現象的圖像。利用Bandpass filter對來自照相機的暗電流噪音進行去除處理的結果。其次，為了強調PVA刷和熒光二氧化硅粒子的散射光， 將取得的原始圖像分為2種顏色后，將藍色成分圖像(PVA刷散射光)的對比度提高到2倍，將紅色成分圖像(熒光二氧化硅粒子散射光)的對比度提高到4倍，再次進行顏色結合。通過這個實驗，嘗試觀察了與PVA刷一起接近玻璃表面的納米二氧化硅粒子通過顏色被識別的情況。實驗中可以觀察到附著在發出藍色散射光的PVA刷上，或者侵入內部的粒子通過紅色熒光被明確識別的現象。在這個現象中，觀察到了存在于表面附近的納米二氧化硅粒子在表面與刷一起行動后，從玻璃表面慢慢脫離的情況。

討論和總結

通過在使用漸逝光的接觸洗滌時觀察二氧化硅納米顆粒的行為時使用熒光顆粒，實現了PVA刷和納米顆粒的顏色識別，從而可以更清楚地觀察基板表面附近的刷和顆粒的相互行為。

審核編輯：湯梓紅