引言
為了LSI的小型·高效能化， 為了實現高精度的基板表面粗糙度，在製造工序中推進了微細且多層佈線化。要求使用粒徑100 nm以下的奈米粒子的CMP（Chemical Mechanical Polishing）工程。工藝後晶圓上殘留奈米粒子，成為產生缺陷產品的原因[1， 2]拋光後的清洗之一是利用軟PVA（Polyvinyl Alcohol）刷直接接觸清洗晶圓。透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，附著在表面的奈米粒子從晶圓上脫離[3]。在清洗過程中，觀察表面上的拋光奈米粒子的清洗現象。闡明機制， 對於更有效的奈米粒子清洗是必不可少的。
在本研究中使用漸逝光的PVA刷的氮化膜上的奈米二氧化矽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，由於PVA刷的散射光明亮，所以很難觀察與奈米二氧化矽粒子的相互行為。因此，在本稿中，透過使用與PVA刷不同波長的熒光特殊奈米二氧化矽粒子，識別藍色散射光的PVA刷和紅色熒光的奈米二氧化矽粒子，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。透過向晶圓表面的PVA刷旋轉接觸和藥液供給的並用，使附著在基板上的100 nm以下的二氧化矽研磨粒子脫離。由於該奈米尺度現象在距離表面數百nm的範圍內高度發生，本研究中如圖2所示，透過使用僅在表面附近區域性存在的漸逝光來觀察現象。
圖1
圖2
漸逝光是鐳射從基板（高折射率）側以臨界角以上入射，在基板表面全反射時，向二氧化矽粒子懸濁液（低折射率）側滲出數百nm左右而產生的。由於只激發存在於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，漸逝光具有從邊介面呈指數函式衰減的光強度，例如二氧化矽奈米粒子脫離的情況，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的奈米二氧化矽粒子由於PVA刷的接近而脫離的情況的結果如圖3(a)所示。從8.33 ms的觀察影象中，粒子散射光比刷的散射光暗，由於顏色相同，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奈米二氧化矽粒子和PVA刷的散射光兩者發生的波長與入射的鐳射波長基本相同。因此在本稿中，藍色鐳射被激發時發射紅色熒光的粒子 透過藍色鐳射使其產生漸逝光，透過激發將存在於該光領域內的熒光材料封入內部的奈米二氧化矽粒子，只有二氧化矽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，實驗中可以對奈米粒子和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的奈米二氧化矽粒子將具有的懸浮液滴下。藍色鐳射從透鏡曲面側入射，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。預先透過純水處於溼狀態的PVA刷的結節在玻璃表面滑動，動態觀察附著在表面上的奈米二氧化矽顆粒脫離的情況。
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影象。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刷和熒光二氧化矽粒子的散射光， 將取得的原始影象分為2種顏色後，將藍色成分影象（PVA刷散射光）的對比度提高到2倍，將紅色成分影象（熒光二氧化矽粒子散射光）的對比度提高到4倍，再次進行顏色結合。透過這個實驗，嘗試觀察了與PVA刷一起接近玻璃表面的奈米二氧化矽粒子透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透過紅色熒光被明確識別的現象。在這個現象中，觀察到了存在於表面附近的奈米二氧化矽粒子在表面與刷一起行動後，從玻璃表面慢慢脫離的情況。
討論和總結
透過在使用漸逝光的接觸洗滌時觀察二氧化矽奈米顆粒的行為時使用熒光顆粒，實現了PVA刷和奈米顆粒的顏色識別，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。
