CMP 化學機械研磨液中的高分辨率奈米粒徑及濃度分析
High Resoultion CMP Particle Size Distribution and Concentration Monitering by Nanoparticle Tracking Analysis

 

CMP 漿液在晶圓製造加工中起到了非 常重要的作用. 在晶圓平坦化良窳與沉 積,光刻和蝕刻等製程息息相關。但在每一個拋光階段,都存在潛在的晶片損 害的危險, 區分CMP漿液中顆粒的粒徑分佈,對於鑒定 CMP漿液在被使用為拋光工具前的重要品質條件,亦可改善良率. 
CMP漿液中的粒徑分佈達75nm尺寸合會導致在儲存中沉降,使漿液老化。或者經由幫浦輸送受剪切作用漿液,是否分散或團聚? 
​ 粒徑 分佈的變化分析,可以於CMP Tool研磨機運作前,偵測早期團聚,避免更大,更硬的團聚物生成。如果設備功能要求是32nm, 為了避免由產生微劃痕,需監控粒徑是否介於50nm-100nm之間。聚大粒子產生會生導致製程不穩定性和間歇性生產停機,故高分辨率區分粒徑分佈及了解粒子濃度,尤為重要.


 

原理:
        將含有奈米粒子的溶液,如胞泌體萃取液,注入樣品室中,以雷射光照射、以顯微鏡觀察之(如圖一),奈米顆粒因而產生光散射,在顯微鏡下呈現一顆顆的光點。這些粒子在溶液中會產生不規則的布朗運動,越小的粒子移動速率越快,反之亦然,符合Stoke-Einstein方程式。因此,使用軟體追蹤這些光點的運動軌跡,即可計算出每個粒子的尺寸大小,可提供高解析的粒徑分佈結果。在固定的觀測體積下計算有幾顆粒子,即可獲得濃度訊息(particles/mL)。

NTA技術與TEM電子顯微鏡觀測比較, NTA技術的優點是,樣品是可直接於溶液下分析,從樣品準備到得出顆粒的粒徑分佈與濃度數據,整個分析時間只需3分鐘.
NTA技術可以直接觀測每個單獨顆粒,同時,也可以提供樣品每一粒徑區分的粒子數目。這使得使用者不僅可以得到粒徑大小,同時也可以得到特定粒徑級別的相對粒子濃度值,對於研磨過程中監控及研磨立更換時機判斷,非常有用,可提高良率、降低成本。

特點:
l  使用溶液狀態下直接自然狀態測量(無需乾燥/真空)
l  特別適合測量多分散樣品(high resolution compare to DLS/PCS)
l  樣品需要量少(500 µl)
l  提供顆粒影像檔,即時看到粒子布朗運動 (Seeing is Believing)
l  可觀測單獨的顆粒分佈,粒徑分佈解析能力達10nm即可分辨
l  測量時間迅速 (3min)
l  允許基於時間變化的研究,如分散性,穩定性等
l  精確的粒徑測量範圍10 nm - 1000 nm

NTA技術與傳統DLS分析比較:

不同粒徑混合分析,數據顯示NTA具有高分佈解析能力。藉由光散射強度、粒徑與濃度組成的3D散落圖,亦可得知相同粒徑尺寸粒子是否具有相同光散射強度表現,用以區分是否為相同材質。例如金粒子與高分子粒子具有相同大小,但其散射強度峰不會相同。

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