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引言
為了LSI的小型·高性能化， 為了實(shí)現(xiàn)高精度的基板表面粗糙度，在制造工序中推進(jìn)了微細(xì)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(chǎn)生缺陷產(chǎn)品的原因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(guò)具有內(nèi)部孔和結(jié)構(gòu)凹凸的刷子的機(jī)械旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和供給的藥液流動(dòng)，附著在表面的納米粒子從晶圓上脫離[3]。在清洗過(guò)程中，觀察表面上的拋光納米粒子的清洗現(xiàn)象。 闡明機(jī)制， 對(duì)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(xiàn)象的觀察中，PVA刷與基板表面接觸使粒子從表面脫離時(shí)，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(guò)使用與PVA刷不同波長(zhǎng)的熒光特殊納米二氧化硅粒子，識(shí)別藍(lán)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(xiàn)象，因此進(jìn)行報(bào)告。
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實(shí)驗(yàn)
圖1顯示了PVA刷的接觸擦洗。通過(guò)向晶圓表面的PVA刷旋轉(zhuǎn)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(xiàn)象在距離表面數(shù)百nm的范圍內(nèi)高度發(fā)生，本研究中如圖2所示，通過(guò)使用僅在表面附近局部存在的漸逝光來(lái)觀察現(xiàn)象。
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圖1
圖2
漸逝光是激光從基板（高折射率）側(cè)以臨界角以上入射，在基板表面全反射時(shí)，向二氧化硅粒子懸濁液（低折射率）側(cè)滲出數(shù)百nm左右而產(chǎn)生的。由于只激發(fā)存在于該光領(lǐng)域內(nèi)的粒子和PVA刷而產(chǎn)生散射傳播光，因此可以以高對(duì)比度檢測(cè)出表面附近的現(xiàn)象，進(jìn)行觀察。另外，漸逝光具有從邊界面呈指數(shù)函數(shù)衰減的光強(qiáng)度，例如二氧化硅納米粒子脫離的情況，可以從光強(qiáng)度逐漸變?nèi)醯那闆r中動(dòng)態(tài)觀察。
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圖3
根據(jù)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(jié)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(dòng)。根據(jù)圖3(b)可知，其原因是侵入漸逝光領(lǐng)域內(nèi)的納米二氧化硅粒子和PVA刷的散射光兩者發(fā)生的波長(zhǎng)與入射的激光波長(zhǎng)基本相同。因此在本稿中，藍(lán)色激光被激發(fā)時(shí)發(fā)射紅色熒光的粒子 通過(guò)藍(lán)色激光使其產(chǎn)生漸逝光，通過(guò)激發(fā)將存在于該光領(lǐng)域內(nèi)的熒光材料封入內(nèi)部的納米二氧化硅粒子，只有二氧化硅粒子才會(huì)發(fā)出紅色熒光。此時(shí)，PVA刷會(huì)像以前一樣以藍(lán)色產(chǎn)生散射光，因此，實(shí)驗(yàn)中可以對(duì)納米粒子和PVA刷進(jìn)行顏色識(shí)別，可以觀察到清洗時(shí)的相互行為現(xiàn)象。
光學(xué)系統(tǒng)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(nèi)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(lán)色激光從透鏡曲面?zhèn)热肷?，在透鏡平面部分和懸濁液的邊界上全反射，在懸濁液側(cè)產(chǎn)生漸逝光。預(yù)先通過(guò)純水處于濕狀態(tài)的PVA刷的結(jié)節(jié)在玻璃表面滑動(dòng)，動(dòng)態(tài)觀察附著在表面上的納米二氧化硅顆粒脫離的情況。
實(shí)驗(yàn)條件為曝光時(shí)間20ms， 拍攝度為50fps，取得觀察玻璃透鏡上的清洗現(xiàn)象的圖像。 利用Bandpass filter對(duì)來(lái)自照相機(jī)的暗電流噪音進(jìn)行去除處理的結(jié)果。其次，為了強(qiáng)調(diào)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(lán)色成分圖像（PVA刷散射光）的對(duì)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(duì)比度提高到4倍，再次進(jìn)行顏色結(jié)合。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，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(guò)顏色被識(shí)別的情況。實(shí)驗(yàn)中可以觀察到附著在發(fā)出藍(lán)色散射光的PVA刷上，或者侵入內(nèi)部的粒子通過(guò)紅色熒光被明確識(shí)別的現(xiàn)象。在這個(gè)現(xiàn)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(dòng)后，從玻璃表面慢慢脫離的情況。
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討論和總結(jié)
通過(guò)在使用漸逝光的接觸洗滌時(shí)觀察二氧化硅納米顆粒的行為時(shí)使用熒光顆粒，實(shí)現(xiàn)了PVA刷和納米顆粒的顏色識(shí)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。