微細な構造がウェーハ洗浄時にダメージを受ける問題が深刻化しているが、その解決法は見つかっていない。たとえば、パターン倒れや、洗浄時の力が加わって単純にウェーハ表面の構造が吹き飛ばされるといったダメージである。強力なメガソニック洗浄が原因で起きることはよく知られているが、エアロゾルジェット洗浄や最新のレーザープラズマ衝撃波洗浄でも起こりうる。「今の時点で解決法はない」と米ノースイースタン大学Center for Microcontamination Control所長のAhmed Busnaina氏は述べる。

　Busnaina氏、および韓国Hanyang大学やベルギーIMECの研究者らは、フォトレジストやゲート積層を含む様々な構造へダメージを与える力を、線幅の関数として量的に測定するための研究を行っている。

　彼らは原子間力顕微鏡（AFM：Atomic Force Microscope）を使ってウェーハ洗浄時のダメージをシミュレーションし、測定を行い、いかにしてダメージが発生するかを調べた。SiON/Poly-Si/SiO₂ハードマスクゲート積層は屈曲や層間剥離によってダメージを受け、SiO₂/Poly-Si層は破断し、フォトレジスト膜は分裂して変形することが分かった。彼らはまた、構造が倒れるとき下部パターン構造にあるトレンチを観察した。SiONパターン（線幅50nm）を倒す力は23μNで、パターン線幅の関数として直線的に増加した。
「注目されている解決法の一つは、物理的洗浄を減らして化学的洗浄をより多く活用すること。仮に、化学的洗浄の割合を全体の90％まで増やし、物理的洗浄を90％から10％まで減らせば、ダメージを防ぐことができるだろう」（Busnaina氏）。

　パーティクルを除去するには十分で、それでいて構造にはダメージを与えない程度の力を加えることが難しい。通常、ダメージを与える力はパーティクルが付着する力よりも100〜1000倍大きいが、微細な構造になるとダメージを受けやすいことに留意する必要がある。「パーティクルは加えられる力のうち、ほんの一部の力しか受けていないが、構造自体はより大きな力を受ける。極めて単純だが、解決することは容易ではない」と同氏は述べる。

　パーティクル除去に必要な力は、付着する力の関数、言い換えると、ファン・デル・ワールス力のようなパーティクル表面積の関数である。「付着する力が非常に大きいのでナノパーティクル（の除去）はとても難しいという誤解がある。それは全くの間違いだ」と同氏はいう。「1μmのパーティクルが付着する力は、10nmのパーティクルと比べて100倍大きい」。AFMに関する研究では、親水性のSiウェーハ上にて2日間放置したポリスチレンラテックス（PSL）のパーティクルを除去するのに必要な力は180μNで、パターン倒れをひき起こす力よりも2桁小さい値となった。

　微小なパーティクルを除去するのが困難である本当の理由は、単純に力を加えるのが難しいからだ。「1μmに比べて10nmのパーティクルの付着力のほうが100倍小さくても、除去する力は約10000倍大きくなければならない。パーティクルを捉えるためには洗浄方法を変える必要がある。パーティクルを突き止めることができ、直接力を加えることができれば、大きな力は必要ない。問題はそういうことを行っていないことである。液体もしくは気体などを利用して力を加える必要がある」。

　Busnaina氏は、ダメージ問題の解決は原理をもっと理解することだと信じている。
「過去10年間、ダメージプロセスは全く理解されなかった。だれも原理に注目しなかったからだ。今では、ダメージのメカニズムや、その理由を正確に理解しようという流れになってきた」。