蛍光プローブを用いたナノ粒子粒径計測に関する研究: 第8報 ナノ粒子の粒径と並進拡散係数の関係の評価

摘要

近年，電子機器や輸送機器，また，インターネット·通信などの社会インフラの中枢に半導体デバイスが用いられており，水平方向に高集積化，つまり微細化を追求しつつ，垂直方向にも高集積化を図ろうとする流れがある．そこで必要となるのがウェハの平坦化処理であり，それを実現するために化学的機械研磨（Chemical Mechanical Polishing: CMP）が行われている．CMPには通常数nm～数μmの砥粒が含まれたスラリーを用いるが，保存期間や状態によって砥粒が凝集することがある．凝集体での研磨はウェハのスクラッチや表面粗さの低下を引き起こしやすくなる．そのため，製造の歩留まりを上げるためには，砥粒の粒径や粒度分布，凝集体の有無などを正確に把握する必要がある．本研究の目的は，液中のナノ粒子の粒径を素早く簡便で高精度に計測する手法を確立することである．そこで，蛍光光子相関法（Fluorescence Correlation Spectroscopy: FCS）を提案する．FCSは，液中でブラウン運動をしている蛍光プローブから発せられる蛍光強度の時間変化を測定することでナノ粒子の動的特性を観察するものである．本稿では，FCSを用いた粒径計測の基礎実験として，構築したFCS光学系で異なる粒径のナノ粒子の並進拡散時間と並進拡散係数を計測した結果を報告する．