2022 Fiscal Year Annual Research Report
A device for identifying nanometer-order foreign objects and its materials on silicon wafers
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20K20955
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
荒木 幹也 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (70344926)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
GONZALEZ・P JUAN 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (30720362)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / 粒子径 / 材料同定 / 偏光 / 非接触 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体の回路パターン高集積化は極限まで進み，現在その配線幅は10 nmオーダまで超微細化している．ウエハ上に「10 nmの異物」があれば，それはそのまま「不良品」を意味する．一方でナノサイズの物質同定は困難を極め，「いつ」「何が」付着したのかが分からない．異物の「材料」が特定できれば付着が起こった工程の特定につながり，生産効率の飛躍的向上につながる．本研究では，半導体製造プロセスにおいて，「非接触」で異物の「サイズ」と「物質（材料）」を「同時決定」する手法の確立を目論む．
ウエハ洗浄液を模した試料中にランダム偏光を入射する．異物があれば，散乱光が放射される．これを散乱角度θに設置した計測部で取得する．散乱光に含まれる縦横の偏光成分の強度比は「偏光比ρ」と呼ばれ，「ミーの散乱理論」に基づいて「粒子径」「屈折率」「散乱角度」の関数で与えられる．異物からの散乱光の偏光比ρを実験的に計測し，その値をミーの理論解と比較することで，これらを決定できることになる．
2022年度は粒子材料の同定を推し進めた．異物の材料は多くの場合不明である．典型的な研磨粒子である「二酸化ケイ素」と装置由来のプラスチック粒子を模した「ポリスチレン」の識別を試みた．現状のままでは材料も粒径も特定できなくなる．そこで，「もう1つの波長」を用いる．波長が変わると理論解は横軸方向にシフトし，偏光比の実験値も変化する．新たに複数の交点が現れる．ただし計測対象は「同一粒子」のはずである．多数の交点の中でひとつだけ，両波長の解が一致する．こうして異物の材料と粒子径が一意に決まり，「非接触」「ナノオーダ」「材料同定」を同時に実現する．この手法により，二酸化ケイ素とポリスチレンの識別が可能となること，特にポリスチレンに感度が高く，より小濃度からの検出が可能となることが示され，初期の目標である材料同定の可能性が示された．
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Research Products
(1 results)
