JP2008531319A - サファイア表面を研磨するための組成物および方法 - Google Patents
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Abstract
サファイア表面を研磨(polish)する改良された組成物および方法が開示される。この方法は、サファイア表面、例えばサファイアウェハーのC面又はR面、を塩化合物が溶解した水性媒体に懸濁したコロイドシリカのような無機研磨剤(abrasive)物質を研磨剤量含む研磨スラリーで磨耗させる(abrade)ことを含む。この水性媒体は、塩基性pHを有し、且つ前記塩化合物を十分に含み、前記塩化合物が存在しない同一の無機研磨剤を使用する同一の研磨条件下で得られるサファイア除去速度に比べて、サファイア除去速度を増進する。
Description
本発明はサファイア表面を研磨するための改良された組成物および方法に関係する。より具体的には、本発明は、スラリーに塩化合物を加えることによって、サファイア研磨プロセスにおいて、コロイドシリカのような研磨剤物質のサファイア除去効率を増進するための方法に関係する。
シリカ研磨剤物質は通常は金属、金属酸化物、ケイ素物質の化学機械研磨において使用される。このような用途において、研磨剤シリカ粒子は液体媒体、例えば水、に懸濁しており、分散剤として界面活性剤の助けを伴うこともある。Choi et al. Journal of the Electrochemical Society, 151 (3) G185-G189 (2004)は、塩基性媒体中のシリカ懸濁物に塩化ナトリウム、塩化リチウムおよび塩化カリウムを、約0.01〜約0.1モルの範囲のレベルで加えることにより、二酸化ケイ素の除去速度を増進させることが可能であると報告した。またChoi et al.は、この塩の濃度がナトリウムおよびリチウム塩について0.1モルを超えて1モルまで増やすと、除去速度が対照レベルまで下がり(戻り)始めること、これらの塩について、塩の濃度が1モルに近づくと、表面の粗さが増し、すなわち表面のダメージが増すことも報告した。
サファイアはアルミナ(Al2O3)単結晶物質の一般的用語である。サファイアは、赤外線およびマイクロ波システム用の窓、赤外線に近い紫外線用の光透過窓、発光ダイオード、ルビーレーザー、レーザーダイオード、マイクロ電子集積回路用途および窒化ガリウムと超電導化合物の成長のためサポート物質、並びにこれらに類するものとして使用される特に有用な物質である。サファイアは優れた化学的安定性、光透過性および望ましい化学的特性、例えばチップレジスタンス、耐久性、スクラッチレジスタンス、ラジエーションレジスタンス、ガリウムヒ素の熱膨張係数とよく適合すること、および昇温した温度での屈曲強度を有する。
サファイアウェハーは通常は、多数の結晶軸、例えばC面(0001方向、0度面または基礎面とも呼ばれる)、A面(11-20方向、90度サファイアとも呼ばれる)、およびR面(1-102方向、C面から57.6度)に沿って切断される。R面サファイア(これは特に半導体、マイクロ波および圧力トランスデューサー用途で使用されるサファイアにケイ素を載せた物質に好適である)は、C面サファイア(これは光学システム、赤外線検知器、および発光ダイオード用途のための窒化ガリウムの成長で、標準的に使用される)の約4倍研磨に対する抵抗性がある。
サファイアウェハーの研磨および切断は極めて遅く且つ研究室的なプロセスである。多くの場合、アグレッシブな研磨剤、例えばダイアモンド、が許容できる研磨速度を得るために使用されなければならない。このようなアグレッシブな研磨剤物質は、深刻な表面ダメージおよびウェハー表面の汚染を与えることがある。標準的なサファイア研磨は、連続的に研磨剤のスラリーをサファイアウェハーの表面に適用して研磨すること、および同時に結果として生じた研磨剤で覆われた表面を回転研磨パッドで研磨することを含み、この研磨パッドはウェハーの表面を横切って動き、且つ一定の下向きの力(概して約4.9x105〜2.0x106Pa[約5〜20ポンド毎平方インチ(psi)])によってウェハー表面に対して保持される。ダイアモンド研磨剤のアグレッシブな性質により、および他の研磨剤物質では概して遅い研磨速度しかえられないことにより、コロイドシリカのような、旧来からあって、アグレッシブさは低い研磨剤でのサファイア研磨の効率を増進するための方法が引き続き求められている。
本発明はサファイア表面を研磨するための改良された組成物および方法を提供する。この方法は、サファイア表面、例えばサファイアウェハーのC面又はR面の表面、を水性媒体に懸濁したコロイドシリカのような無機研磨剤(abrasive)物質を研磨剤量含む研磨スラリーで磨耗させる(abrade)ことを含む。この水性媒体は、塩基性pHを有し、且つ溶解した塩化合物を、添加剤として、十分な量含み、前記塩化合物が存在しないが同一の無機研磨剤物質を同量使用する同一の研磨条件下で得られるサファイア除去速度に比べて、サファイア除去速度を増進する。この塩化合物は、無機酸、有機酸またはそれらの組合せのアルカリ金属塩および/またはアルカリ土類金属塩であることが好ましい。
好ましい塩化合物の非限定的な例は、或る酸、例えば無機酸または有機酸、のアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩を含む。
サファイア表面を研磨する好ましい方法は、研磨スラリーの少なくとも一部を回転研磨パッドの研磨表面とサファイアウェハーの表面との間に配置することを維持しつつ、回転キャリアーに取り付けたサファイアウェハーの表面に研磨スラリーを適用すること、およびサファイア表面回転パッドで研磨することを含む。研磨スラリーは、好ましくは少なくとも約9のpHを有し、且つ溶解した塩化合物をサファイア除去速度を増進させる量含む水性媒体に懸濁した無機研磨剤物質を研磨剤量含む。研磨パッドは、サファイア表面に対して垂直な軸について選択された速度で回転するプレーナー研磨表面を有する。パッドの回転する研磨表面が、選択されたレベルの下向きの力でサファイア表面に対して垂直にサファイア表面に対して押し付けられる。
この回転する研磨パッドおよび研磨スラリーを組み合わせた動作が、前記塩化合物は含まないが、実質的に同量の同一無機研磨剤物質を含む研磨スラリーを使用して、同一の下向きの力で、同一の回転速度で、同一のパッドでサファイア表面を摩耗させることによって得られるサファイア除去速度よりも速いサファイア除去速度で、サファイア表面からサファイアを除去する。回転研磨パッドをサファイア表面に押しつけつつ、研磨スラリーをサファイア表面に連続的に適用することにより、研磨スラリーがサファイア表面に適用されるのが好ましい。
サファイア表面を研磨するための改良された方法は、塩基性pH、好ましくは少なくとも約9、より好ましくは約10〜約11のpHを有する水性媒体に懸濁した無機研磨剤物質を研磨剤量含む研磨スラリーで該表面を磨耗させることを含む。この水性媒体は溶解した塩化合物を含み、この塩化合物が、実質的に同一の研磨条件下(例えば、実質的に同一の温度、下向き圧力、研磨パッド、パッド回転速度、キャリアー回転速度、および研磨剤濃度)で評価したときに、実質的に同濃度の同一の研磨剤物質を含むが、前記塩化合物を含まないスラリーで得られる除去速度に比べて、サファイア除去速度を加速する。この塩化合物は、除去速度を加速する、好ましくは該塩化合物を含まない研磨スラリーを使用して得た速度に比べて少なくとも約45%加速する、ために充分な量で存在する。好ましくは、該塩化合物は、スラリーの質量を基準として、約0.1〜約1.5質量%、より好ましくは約0.2〜約1質量%の範囲の量でスラリー中に存在する。
本発明の方法で使用される好適な無機研磨剤物質の非限定的な例は、アルミナ、コロイドシリカ、およびフュームドシリカ研磨剤物質を含む。この無機研磨剤物質はシリカ物質であることが好ましく、コロイドシリカがより好ましい。この研磨物質は、約20〜約200の範囲の平均粒子径を有するのが好ましく、50〜約150がより好ましい。この研磨物質は、約1〜約50質量%の範囲の濃度で水性媒体中に懸濁するのが好ましく、約20〜約40質量%がより好ましい。一以上の界面活性剤、例えばカチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、または非イオン性界面活性剤とカチオン若しくはアニオン界面活性剤のいずれかとの混合物を、水性媒体中に懸濁している無機研磨剤物質を維持するために使用可能である。無機研磨剤物質のスラリーは実質的に界面活性剤を含まないことが好ましい。
本発明の方法において有用で好適なコロイドシリカの非限定的な例は、Akzo Nobel社のEKA Chemicals 部門から市販されている BINDZIL(登録商標)ブランドコロイドシリカスラリー、例えばBINDZIL(登録商標)CJ2-0(約40質量%シリカ、約110nm平均粒子サイズ)、Nalco Chemical 社から市販されているコロイドシリカ物質、例えば TXl 1005(約30質量%シリカ、約50nm平均粒子サイズ)、およびこれに類するものを含む。必要であれば、脱イオン水で希釈することによって、このコロイドシリカの濃度は望ましいレベル(例えば、約20〜約40パーセント固体)に調整可能である。
塩化合物は、或る酸、例えば無機酸または有機酸、のアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩を含むのが好ましい。好ましい無機酸は、塩化水素酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硫酸、および硝酸を含む。好ましい有機酸は、アスコルビン酸、シュウ酸、ピコリン酸を含む。好ましいアルカリ金属塩は、リチウム、ナトリウム、およびカリウム塩、より好ましくはナトリウムとリチウムの塩を含む。好ましいアルカリ土類金属塩は、カルシウムとマグネシウムの塩、より好ましくはカルシウム塩を含む。他の好ましい塩化合物は鉄塩およびアルミニウム塩である。好ましい鉄とアルミニウムの塩は鉄ハロゲン化物(例えば塩化第二鉄)およびアルミニウムハロゲン化物(例えば塩化アルミニウム)を含み、これらを塩基性水性媒体に加えると、それぞれ水酸化鉄(水酸化第二鉄)および水酸化アルミニウムを生じる。好ましい塩化合物の例は、塩化リチウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、硫酸ナトリウム、塩化カルシウム、塩化第二鉄、およびこれらの混合物を含むが、これらに限定はされない。塩化ナトリウムは特に好ましい塩化合物である。
本発明の方法は、前記塩化合物を含まない従来の研磨剤スラリーで得られるサファイア表面を研磨の物質除去速度よりもかなり速い除去速度を提供する。
本発明の方法は、サファイアウェハーのC面またはR面表面を研磨または平坦化するために特に有用であり、そして前記塩化合物を含まない従来の研磨剤スラリーで得られるサファイア表面を研磨の物質除去速度よりもかなり速い除去速度を提供する。実質的に同様だが、前記塩化合物を含まないで得られる除去速度よりも、少なくとも約45%速く、好ましくは少なくとも約60%速く、より好ましくは少なくとも約70%速い除去速度が、実質的に同一の研磨条件下で容易に得られる。
本発明の方法は任意の研磨装置を使用して実施可能である。回転キャリアーに取り付けたサファイアウェハーを伴って研磨が実施されるのが好ましく、約20〜約150rpm(回転/分)で回転するキャリアーに取り付けたウェハーを伴って、約20〜約150rpmの範囲のパッド回転で、選択された下向きの力(好ましくは約2〜約20psiの範囲の下向きの力)で、回転研磨パッドを使用して、ウェハーの表面に適用する。好適な研磨装置は様々なところから市販されており、例えば、Logitech 社, グラスゴー, スコットランド, 英国 および SpeedFam-IPEC 社., チャンドラー, アリゾナ州が、当該技術分野でよく知られている。
以下に非限定的な例が挙げられ、本発明の好ましい実施態様を説明する。
例1
C面サファイアウェハー(約2インチ直径)を約10分間 Logitech CDP研磨機器で研磨した。このウェハーをキャリアーに取り付け、そのキャリアーを約65rpmのキャリアー速度で回転させた。約69rpmのプラテン(platen)速度で回転する22.5インチ直径のA100研磨パッドを約11.5psiの下向き力を適用して使用した。パッドは約150回脱イオン水で清浄(sweep)にしてコンディショニングを行い、各研磨を実施する合間に50回の脱イオン水清浄(sweep)を伴った。
C面サファイアウェハー(約2インチ直径)を約10分間 Logitech CDP研磨機器で研磨した。このウェハーをキャリアーに取り付け、そのキャリアーを約65rpmのキャリアー速度で回転させた。約69rpmのプラテン(platen)速度で回転する22.5インチ直径のA100研磨パッドを約11.5psiの下向き力を適用して使用した。パッドは約150回脱イオン水で清浄(sweep)にしてコンディショニングを行い、各研磨を実施する合間に50回の脱イオン水清浄(sweep)を伴った。
20質量%のコロイドシリカ(BINDZIL(登録商標)CJ2-0、110nm平均粒子サイズ)のスラリーを、約pH10に調整して(すなわち水酸化ナトリウムを加えた)、約160ミリリットル/分(ml/分)のスラリー供給速度でウェハーに適用した。塩化合物(塩化カルシウムまたは塩化ナトリウム)を、除去速度増進添加剤としてシリカスラリーに加えた。この添加剤がない場合、約250〜約400オングストローム/分(Å/分)の範囲のサファイア除去速度が得られた。塩化カルシウムを0.1質量%加えると(スラリー質量を基準、水相で約0.11モル濃度のCaCl2)、塩化合物を加えない対照物の場合の250Å/分に比べて、約530Å/分まで除去速度が増加した。
スラリーに塩化ナトリウムを約0.1質量%加えると(スラリー質量を基準;水相で約0.22モル濃度のNaCl)、塩化合物を加えない対照物の場合の約390Å/分に比べて、約580Å/分のサファイア除去速度をもたらすことができた。塩化ナトリウム含有率を約0.2質量%(約0.44モル)まで増やすと、690Å/分のサファイア除去速度をもたらすことができた。塩化ナトリウムレベルをさらに約0.5質量%、および0.7質量%まで増やしても、除去速度がさらに増加することはなかった。塩化ナトリウムを約1質量%加えると(スラリー質量を基準)、約740Å/分までの除去速度のさらなる増加をもたらすことができた。これらの結果が示すとおり、約0.2質量%〜約1質量%の範囲の濃度でコロイドシリカのスラリーに塩化ナトリウムを加えることが驚いたことに、同一の研磨条件下での添加剤のない対照に比べて約75%のサファイア除去速度の全体的な増加を、もたらした。同様に、スラリーに0.1質量%の塩化カルシウムを加えると驚いたことに、約100%除去速度を増加させた。対照についての除去速度の測定のばらつきは、研磨する前のウェハーの表面品質のばらつきによるようである。
C面研磨について同様の評価を、約3および約7のスラリーpH値で、同じコロイドシリカ研磨剤スラリーを使用して、1質量%の塩化ナトリウムの添加がある場合とない場合で、行った。これらのpH値では除去速度の低下が観察され、添加剤がない場合の約300Å/分に比べて、NaClを伴う場合は約200Å/分に下がった。これらの結果は、コロイドシリカ研磨剤と共同で使用するときの前記塩化合物のサファイア除去速度を増進する効果にとって、塩基性pHが重要であることを示している。
例2
R面サファイアウェハー(約4インチ直径)を約10分間 IPEC 472研磨機器で研磨した。このウェハーをキャリアーに取り付け、そのキャリアーを約57rpmのキャリアー速度で回転させた。約63rpmのプラテン(platen)速度で回転する22.5インチ直径のA100研磨パッドを約16psiの下向き力を適用して使用した。20質量%のコロイドシリカ(BINDZIL(登録商標)CJ2-0、110nm平均粒子サイズ)のスラリーを、水酸化ナトリウムで約pH10に調整して、約200ミリリットル/分(ml/分)のスラリー供給速度でウェハーに適用した。パッドは約150回脱イオン水で清浄(sweep)にしてコンディショニングを行い、各研磨を実施する合間に50回の脱イオン水清浄(sweep)を伴った。
R面サファイアウェハー(約4インチ直径)を約10分間 IPEC 472研磨機器で研磨した。このウェハーをキャリアーに取り付け、そのキャリアーを約57rpmのキャリアー速度で回転させた。約63rpmのプラテン(platen)速度で回転する22.5インチ直径のA100研磨パッドを約16psiの下向き力を適用して使用した。20質量%のコロイドシリカ(BINDZIL(登録商標)CJ2-0、110nm平均粒子サイズ)のスラリーを、水酸化ナトリウムで約pH10に調整して、約200ミリリットル/分(ml/分)のスラリー供給速度でウェハーに適用した。パッドは約150回脱イオン水で清浄(sweep)にしてコンディショニングを行い、各研磨を実施する合間に50回の脱イオン水清浄(sweep)を伴った。
約1%の塩化合物(塩化ナトリウム)をシリカスラリーに加え;対照比較物は塩化ナトリウムのかわりに約0.5質量%のDEQUEST(登録商標)2010(水中で約60質量%の1−ヒドロキシエチリデン−1、1−ジホスホン酸、Solutia社から市販)を使用した。この対照の除去速度は160Å/分であり、一方で塩化合物を含む場合は除去速度が約608Å/分であった。
他の試験では約0.5質量%のDEQUEST(登録商標)2010と約2%の過酸化水素を含む対照スラリーを使用し、約1質量%の塩化ナトリウムと2質量%の過酸化水素を含むスラリーと比較した。この対照は約170Å/分の除去速度をもたらすことを可能とし、一方で塩化合物の添加は約304Å/分の除去速度をもたらすことを可能とした。
同じ研磨条件下(即ち、A100パッド、約63rpmのプラテン速度、約57のキャリアー速度、約16psiの下向き力、約200ml/分のスラリー供給速度)で、4回の反復試験を行い、別の評価をした。この対照スラリー(BINDZIL(登録商標)CJ2-0)は、4回の反復試験で、約310〜約340Å/分の範囲のサファイア除去速度をもたらすことを可能にした。1質量%の塩化ナトリウム(スラリー質量基準)を加えた場合の除去速度は、4回の反復試験で、約450〜約630Å/分の除去速度をもたらすことを可能にした。この場合もやはり、従来のシリカスラリー単独の場合に比べて、本発明の方法を使用すると約45〜約85%という驚くほどのサファイア除去速度の増進が観察された。
例3
C面サファイアウェハー(約2インチ直径)を約10分間 Logitech CDP研磨機器で研磨した。このウェハーをキャリアーに取り付け、そのキャリアーを約65rpmのキャリアー速度で回転させた。約69rpmのプラテン(platen)速度で回転する22.5インチ直径のA100研磨パッドを約11.5psiの下向き力を適用して使用した。20質量%のコロイドシリカ(BINDZIL(登録商標)CJ2-0、110nm平均粒子サイズ)のスラリーを、約pH10に調整して(添加剤として塩化カリウムを使用する試験では、水酸化カリウムを使用し、これ以外の場合は水酸化ナトリウムを使用した)、約200ミリリットル/分(ml/分)のスラリー供給速度でウェハーに適用した。パッドは約150回脱イオン水で清浄(sweep)にしてコンディショニングを行い、各研磨を実施する合間に50回の脱イオン水清浄(sweep)を伴った。
C面サファイアウェハー(約2インチ直径)を約10分間 Logitech CDP研磨機器で研磨した。このウェハーをキャリアーに取り付け、そのキャリアーを約65rpmのキャリアー速度で回転させた。約69rpmのプラテン(platen)速度で回転する22.5インチ直径のA100研磨パッドを約11.5psiの下向き力を適用して使用した。20質量%のコロイドシリカ(BINDZIL(登録商標)CJ2-0、110nm平均粒子サイズ)のスラリーを、約pH10に調整して(添加剤として塩化カリウムを使用する試験では、水酸化カリウムを使用し、これ以外の場合は水酸化ナトリウムを使用した)、約200ミリリットル/分(ml/分)のスラリー供給速度でウェハーに適用した。パッドは約150回脱イオン水で清浄(sweep)にしてコンディショニングを行い、各研磨を実施する合間に50回の脱イオン水清浄(sweep)を伴った。
塩化合物(塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム、または硫酸ナトリウム)を除去速度増進添加剤としてシリカスラリーに加えた。該塩化合物添加物がない場合、約450〜約590Å/分の範囲のサファイア除去速度を得た。1質量%の塩化ナトリウム(スラリー質量基準)を加えることにより、除去速度が約880Å/分まで増加した;1質量%の塩化カリウム(スラリー質量基準)を加えることにより、除去速度が約740Å/分まで増加した;1質量%の臭化ナトリウム(スラリー質量基準)を加えることにより、除去速度が約870Å/分まで増加した;1質量%のヨウ化ナトリウム(スラリー質量基準)を加えることにより、除去速度が約790Å/分まで増加した;1質量%のアスコルビン酸ナトリウム(スラリー質量基準)を加えることにより、除去速度が約720Å/分まで増加した;そして1質量%の塩化カリウム(スラリー質量基準)を加えることにより、除去速度が約920Å/分まで増加した。
シュウ酸ナトリウム(約1質量%)、塩化第二鉄(約0.1質量%を塩基性スラリーに加えて水酸化第二鉄を形成)、水酸化アルミニウム(約0.1質量%を塩基性スラリーに加えて水酸化アルミニウムを形成)、ピコリン酸ナトリウム(約1質量%)、および塩化リチウム(約1質量%)を伴う場合に、同様の結果を得た。
これらの例のデータは、本発明の方法が同じ研磨剤スラリー組成物だが塩化合物を含まない場合に得られるサファイア除去速度に比べて予期しないほど除去速度を改善することを示す。同様の増進が、約5〜40質量%の範囲のコロイドシリカ濃度を有するスラリーだけでなく、約50nmの平均粒子サイズを有するコロイドシリカ(Nalco社 TX11005)の場合にも得られた。さらに、約10のpHに調整され且つそこに溶解した約1質量%の塩化ナトリウムを含む脱イオン水に懸濁した、約110nmの平均粒子径を有するコロイドシリカ研磨剤約40質量%を使用する、本発明の方法により研磨したサファイアウェハーを原子間力顕微鏡で見ると、表面粗さが少なかった(すなわち粗さの値は約0.2〜約0.4nmの範囲であり、これはこの測定のノイズレベルをちょうど超える程度であった)。本発明の方法に関して、観察された少なくとも約45%およびしばしば70%を超える除去速度の増進は、研磨シリカスラリーでの二酸化ケイ素表面の研磨についてChoi et al.が報告したようなイオン強度の効果により期待されたものよりもかなり且つ驚くほど高い。これらの結果は特に、二酸化ケイ素表面に比べてサファイア表面がかなり硬いという点およびこの研磨したウェハーに関して観察された表面粗さが少なかったこと点で、予期しなかったものである。本発明の方法が、サファイア表面、例えばサファイアC面およびR面表面、を研磨するために必要とされる非常に長い研磨時間を解消する素晴らしい方法をもたらすことを可能とする。
ここで前掲した刊行物、特許出願、および特許を含む全ての参考文献が、各引用文献が個別に且つ具体的に引用により組み込まれそしてここで完全に説明がされた場合と同じ範囲まで、引用によりここに組み込まれる。
用語「一つの(「a」や「an」)」および「これらの(the)」および本発明の説明の文脈において(特に添付の請求の範囲の文脈において)同様の記号は、別の指示があるかまたは明らかに文脈と矛盾を生じない限り、単数及び複数の両方をカバーするように構成されている。「含む(comprising)」「含む(having)」「含む(including)」および「含む(containing)」という用語は、別の指示がない限り、オープンエンドの用語(すなわち、「含むけれども限定はされない」を意味する)である。ここでした数値範囲の説明は、ここで他の指示がない限り、その範囲に含まれる個別の数値を個別に言及する簡易な方法として提供することを意図したにすぎず、そして各個別の数値は、それが個別にここで説明されたかのように、本明細書に組み込まれる。ここで記載された全ての方法は、ここで他に指示があるかまたは明らかに文脈と矛盾を生じない限り任意の好適な順序で実施可能である。ここで提供された、任意のおよび全ての例または例示的な言葉遣い(例えば「〜のような」または「例えば」)を使用することは、単に本発明をよりよく説明することを意図したものであり、請求項で他の指示がない限り、本発明の範囲を限定しようとするものではない。本明細書の言葉遣いは、本発明の実行にとって本質的であるが請求項の構成要素ではないものを意味すると解釈されるべきではない。
本発明の好ましい実施態様がここで記載され、本発明を実行するために本願発明者が知っている最良の形態を含む。これらの好ましい実施態様のバリエーションが、前述の記載を読めば、当業者には明らかになりえる。本願発明者は当業者がそれらのバリエーションを適当に採用することを想定しており、そして本願発明者はここで特に特定された以外のやり方で本発明が実施されることも意図している。それに応じて、本発明は、適当な法律によって特許される添付した請求項で述べた主題を改良したものおよびそれと均等なものを含む。さらに、ここで他の指示があるかまたは明らかに文脈と矛盾を生じない限り、上述した要素を全ての考えられるバリエーションで組合せたあらゆるものが、本発明に含まれる。
Claims (36)
- 塩基性pHを有し且つ溶解した塩化合物をサファイア除去速度を増進させる量含む水性媒体に懸濁した無機研磨剤物質を研磨剤量含む研磨スラリーでサファイア表面を磨耗させることを含む、サファイア表面を研磨する方法。
- 前記無機研磨剤物質が前記研磨スラリーの約1〜約50質量%を構成する、請求項1に記載の方法。
- 前記研磨剤物質が約20〜約200nmの範囲の平均粒子サイズを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記研磨剤物質が約50〜約150nmの範囲の平均粒子サイズを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記研磨剤物質がコロイドシリカである、請求項1に記載の方法。
- 前記水性媒体が少なくとも約9のpHを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記水性媒体が少なくとも約10〜約11の範囲のpHを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記塩化合物が或る酸のアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩である、請求項1に記載の方法。
- 前記アルカリ金属塩はナトリウム塩またはリチウム塩である、請求項8に記載の方法。
- 前記アルカリ土類金属塩はカルシウム塩である、請求項8に記載の方法。
- 前記酸が無機酸である、請求項8に記載の方法。
- 前記無機酸が塩化水素酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硫酸、および硝酸からなる群から選択される、請求項11に記載の方法。
- 前記酸が有機酸である、請求項8に記載の方法。
- 前記有機酸が、アスコルビン酸、シュウ酸、ピコリン酸またはこれらの混合物である、請求項13に記載の方法。
- 前記塩化合物が鉄塩である、請求項1に記載の方法。
- 前記塩化合物がアルミニウム塩である、請求項1に記載の方法。
- 前記塩化合物が塩化リチウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、硫酸ナトリウム、塩化カルシウム、水酸化第二鉄、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記塩化合物のサファイア除去速度を増進させる量が、同一の研磨条件下で使用され、前記塩化合物は含まないが同じ研磨剤物質を同じ濃度で含む研磨スラリーを使用して得られるサファイア除去の速度に比べて少なくとも約45%サファイア除去速度を増進するのに十分な量である、請求項1に記載の方法。
- 前記除去速度を増進させる量は、前記スラリーの合計質量を基準として前記塩化合物が約0.1〜1.5質量%である、請求項1に記載の方法。
- 前記サファイア表面がサファイアC面の表面である、請求項1に記載の方法。
- 前記サファイア表面がサファイアR面の表面である、請求項1に記載の方法。
- 研磨スラリーと回転研磨パッドで、回転キャリアーに取り付けたサファイアウェハーの表面を磨耗させることを含むサファイア表面を研磨する方法であって、
該研磨スラリーが少なくとも約9のpHを有し且つ溶解した塩化合物をサファイア除去速度を増進させる量含む水性媒体に懸濁したシリカ物質を研磨剤量含み、
該パッドの研磨表面が該サファイアウェハーの表面に対して選択された下向きの力で押し付けられ、該スラリーの少なくとも一部が該パッドの研磨表面と該サファイアウェハーの表面との間に配置されている、研磨方法。 - 前記塩化合物が無機酸のアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩である、請求項22に記載の方法。
- 前記塩化合物が有機酸のアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩である、請求項22に記載の方法。
- 前記シリカ物質がコロイドシリカである、請求項22に記載の方法。
- 前記シリカ物質が約20〜約200nmの範囲の平均粒子サイズを有する、請求項22に記載の方法。
- 前記塩化合物が或る酸のアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩である、請求項22に記載の方法。
- 前記スラリーが実質的に界面活性剤を含まない、請求項22に記載の方法。
- 前記除去速度を増進させる量は、前記スラリーの合計質量を基準として前記塩化合物が約0.1〜約1.5質量%である、請求項22に記載の方法。
- (a)回転キャリアーに取り付けたサファイアウェハーの表面に研磨スラリーを適用し、該研磨スラリーが、約10〜約11の範囲のpHを有し且つ溶解した無機酸のアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩をサファイア除去速度を増進させる量含む水性媒体に懸濁した研磨剤コロイドシリカを約1〜約50質量%含むこと;および
(b)該ウェハーの表面に対して垂直な軸について選択された速度で回転するプレーナー研磨表面を有する研磨パッドで該ウェハーの表面を磨耗させ、
該パッドの研磨表面が選択されたレベルの下向きの力で該ウェハーの表面に対して垂直に該ウェハーの表面に対して押し付けられ、
該研磨スラリーの少なくとも一部が該パッドの研磨表面と該サファイアウェハーの表面との間に配置され、
同一のパッドで、同一のパッド回転速度で、同一のキャリアー回転速度で、且つ同一の垂直な下向きの力で、或る酸のアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩は含まないが同一のコロイドシリカを同量含む研磨スラリーを使用して該サファイア表面を磨耗させることによって得られるサファイア除去速度よりも少なくとも約45%増の除去速度で、該回転パッドが該ウェハーの表面からサファイアを除去すること、
を含むサファイア表面を研磨する方法。 - 前記コロイドシリカが約20〜約40質量%の範囲の濃度で前記スラリーに存在する、請求項30に記載の方法。
- 前記塩化合物が、有機酸、無機酸およびこれらの混合物からなる群から選択される酸のアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩である、請求項30に記載の方法。
- 水性キャリアーに懸濁したコロイドシリカを研磨剤量含み且つ溶解した塩化合物をサファイア除去速度を増進させる量含んでなる、サファイア研磨スラリー。
- 前記塩化合物がアルカリ金属塩である、請求項33に記載の研磨スラリー。
- 前記アルカリ金属塩が塩化ナトリウムである、請求項33に記載の研磨スラリー。
- 前記コロイドシリカが約20〜約40質量%の範囲の濃度で前記スラリーに存在する、請求項33に記載のスラリー。
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