JP2005512833A - アルカリ土類金属塩の新規使用 - Google Patents

Abstract

十分な粉末度の炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、硫酸ストロンチウム及び硫酸バリウムは、特に合成的に製造される場合に、例えば半導体用の、マイクロ電子部品の化学的−機械研磨の際の研磨剤として適している。前記化合物は好都合には、分散剤を含有していてよく、かつｐＨ−値が有利には８を上回っているスラリーとして使用される。

Description

本発明は、マイクロ電子部品の化学的−機械研磨（ＣＭＰ法）の際の助剤としての特定のアルカリ土類金属塩の使用に関する。

特定の技術分野において、しばしば、少なくとも１つの面で特定のプロフィールへ研磨されていなければならない構造要素が必要とされ、例えば、これらは、一様に平らでなければならず、かつ低い表面粗さを有さねばならない。これには、例えば、光学的構成要素、半導体構造要素及びセラミックが属する。そのような構造要素を高度に研磨して製造する方法は、研磨スラリー（“polishing slurries”）の助けをかりる化学的−機械研磨の方法である。通常、化学的−機械研磨（“ＣＭＰ”）は、次に記載されるように実施される。研磨すべき材料片、例えばケイ素−ウェーハは、研磨すべき平面で下向きで、回転している圧力板（“プラテン；platen”）上に位置決定される。その際、ウェーハは、キャリヤーにより固定される。ウェーハ及び圧力板は同じ方向で回転する。圧力板の表面上には、研磨スラリーを有する研磨クッション又は研磨支持物（“研磨パッド；polishing pad”）が存在する。研磨スラリーは、極めて微細な研磨剤、例えば二酸化ケイ素又は酸化セリウムを含有する。酸化物層が研磨されるべき場合には、通常、塩基性スラリー、例えば、１０〜１１の範囲内のｐＨ値を有するカセイカリ液又はアンモニア水を含有しているスラリーが使用される。金属、例えばタングステンを研磨するために、典型的には酸化剤、例えば過酸化水素を含有し、かつ低い、例えば０．５〜４のｐＨ値を有するスラリーが使用される。米国特許第5,695,384号明細書は、中性ｐＨ範囲内のスラリーの使用を教示し、その際、可溶性ハロゲン化物塩、例えば塩化ナトリウムが添加されているコロイダル二酸化ケイ素が使用される。そのようなスラリーを用いて、セラミック、例えばチタン酸バリウムストロンチウム、しかしまた他の材料、例えばヒ化ガリウム、ダイヤモンド、炭化ケイ素及び他のペロブスカイト材料が研磨されることができる。

本発明の課題は、ＣＭＰ法における使用のための十分に有用な、さらなる研磨剤を記載することである。この課題は、本発明により解決される。

本発明によれば、炭酸ストロンチウム、硫酸バリウム、硫酸ストロンチウム及び炭酸バリウムからなる群から選択される、水に難溶性のアルカリ土類金属塩が研磨剤として、マイクロ電子部品の化学的−機械研磨の際に使用される。炭酸ストロンチウム及び硫酸バリウムが好ましい。

アルカリ土類金属塩は、スラリーの形で使用されることができる。水性スラリー、又は水に加えてか又は水の代わりに有機液体、例えばジヒドロキシ化合物、例えばグリコールを含有するスラリーが使用されてよい。

できるだけ微粒状の塩が使用される。レーザー回折法により（例えばCoulter LS 230で）測定された、０．３μｍに等しいか又はそれ未満の平均粒度ｄ５０が好ましい。０．２μｍに等しいか又はそれ未満の平均粒度ｄ５０が特に好ましい。特に好ましくは、４μｍに等しいか又はそれ未満、好ましくは１μｍに等しいか又はそれ未満、特に０．４μｍに等しいか又はそれ未満のｄ１００であるアルカリ土類金属塩が使用される。

極めて特に好ましくは、合成アルカリ土類金属塩が使用される。これらは、原則的に、アルカリ土類金属水酸化物を例えば水溶液として、二酸化炭素又はアルカリ金属炭酸塩とあるいは硫酸又はアルカリ金属硫酸塩と反応させることによって製造されることができる。必要とされる微粒状のアルカリ土類金属炭酸塩もしくはアルカリ土類金属硫酸塩は、国際公開第WO 97/15530号、同第WO 01/49609号パンフレット及びドイツ連邦共和国特許出願(DE)第100 26 791号に記載されているようにして製造されることができる。その際に、炭酸塩もしくは硫酸塩は、高い相対速度を有する互いに噛み合う工具の剪断力、推進力及び摩擦力が反応混合物に作用を及ぼす連続的に運転する混合反応器中での、相応するアルカリ液と二酸化炭素もしくは硫酸との反応により沈殿する。その際に、混合反応器は、極めて高い回転数（数千の毎分回転数）を有するロータ−ステータ原理により運転する。

水性スラリーは、アルカリ土類金属塩１〜８０質量％を含有する。すぐ使用できるスラリーは、有利には、研磨剤１〜１５質量％、好ましくは５〜１０質量％を含有する。例えば輸送用の、濃縮物は、有利には、研磨剤を高い濃度、例えば８０質量％まで、好ましくは５〜６０質量％で、所望の場合にはさらにより多く含有する。スラリーは常用の助剤を含有していてよい。１００質量％までの残余は、水、有機液体もしくは場合により存在している常用の助剤である。

好ましくは、分散添加剤が含まれている。常用の分散剤、例えばポリアクリレートが有用である。市販の薬剤は例えばDispex N40である。分散剤は、微細な粒度を保証し、かつアグロメレーション(Agglomerisation)及び沈降を防止する。

ｐＨ−値は、酸化物−研磨の際に、有利には８を上回る。

水の代わりにか又は水に加えて、他の液体、例えば米国特許5,695,384号明細書に挙げられたグリコール及びアルコールも使用されることができる。

本方法は、常用のＣＭＰ−機械中で実施されることができる。回転機械、しかしまた線形平坦化法（“Linear Planarisation Technology”、ＬＰＴ）により作業する機械も使用されることができる。

本発明の別の対象は、炭酸ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、硫酸バリウム又は炭酸バリウムを含有するスラリーである。挙げられた塩は、０．３μｍに等しいか又はそれ未満のｄ５０を有し、かつ１〜８０質量％の量でスラリー中に含まれている。好ましい実施態様は、別に上記で記載されている。１００質量％までの残余は、水及び／又は有機液体であり、その際、水もしくは有機液体の一部は前記のように助剤により交換されていてよい。アルカリ土類金属塩の一部、例えば最大で質量の半分までが、他の研磨剤、例えばＳｉＯ_２又はＣｅＯ_２により交換されていてよい。好ましくは、分散剤が含まれている。スラリーは、例えば分散剤の添加下に、ビードミル中で製造されることができる。

ストロンチウム塩もしくはＢａＳＯ_４の特別な利点は、それらの無毒性である。

Claims (9)

1. マイクロ電子部品の化学的−機械研磨の際の研磨剤としての、炭酸ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、硫酸バリウム及び炭酸バリウム、好ましくは炭酸ストロンチウム及び硫酸バリウムからなる群から選択される、水に難溶性のアルカリ土類金属塩の使用。
2. 硫酸ストロンチウム、炭酸バリウム及び炭酸ストロンチウム及び硫酸バリウムを使用し、その際に平均粒度ｄ５０が０．３μｍに等しいか又はそれ未満である、請求項１記載の使用。
3. 硫酸ストロンチウム、炭酸バリウム及び炭酸ストロンチウム又は硫酸バリウムを使用し、その際に平均粒度ｄ５０が０．２μｍに等しいか又はそれ未満である、請求項２記載の使用。
4. 合成の硫酸ストロンチウム、炭酸バリウム及び炭酸ストロンチウム又は硫酸バリウムを使用する、請求項１記載の使用。
5. 硫酸ストロンチウム、炭酸バリウム及び炭酸ストロンチウム又は硫酸バリウムを使用し、その際にｄ１００が４μｍに等しいか又はそれ未満、好ましくは１μｍに等しいか又はそれ未満である、請求項１記載の使用。
6. 硫酸ストロンチウム、炭酸バリウム及び炭酸ストロンチウム又は硫酸バリウムを、水性スラリーの形で使用する、請求項１記載の使用。
7. 水性スラリーが、硫酸ストロンチウム、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウムもしくは硫酸バリウムを１〜８０質量％、好ましくは５〜６０質量％含有する、請求項６記載の使用。
8. 炭酸バリウム、硫酸ストロンチウム、炭酸ストロンチウム又は硫酸バリウムからなる群から選択されるアルカリ土類金属塩を１〜８０質量％、好ましくは５〜６０質量％含有しており、その際、１００質量％までの残余は、水及び／又は有機液体並びに場合により含有している安定化剤である、スラリー。
9. 水を基礎としている、請求項８記載のスラリー。