JP2011510900A - 一定の形態を有するドープされたセリア研磨剤 - Google Patents

一定の形態を有するドープされたセリア研磨剤 Download PDF

Info

Publication number
JP2011510900A
JP2011510900A JP2010545392A JP2010545392A JP2011510900A JP 2011510900 A JP2011510900 A JP 2011510900A JP 2010545392 A JP2010545392 A JP 2010545392A JP 2010545392 A JP2010545392 A JP 2010545392A JP 2011510900 A JP2011510900 A JP 2011510900A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
yttrium
particles
cerium
gas stream
containing reactant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010545392A
Other languages
English (en)
Inventor
デ メセメーカー ヨケ
ピュト ステイン
ファンヘネフテン ディルク
ファン ロンパエィ イヴ
ネリス ダニエル
ストラウフェン イヴァン
ファン テンデロー グスターフ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Umicore NV SA
Original Assignee
Umicore NV SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Umicore NV SA filed Critical Umicore NV SA
Publication of JP2011510900A publication Critical patent/JP2011510900A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20Compounds containing only rare earth metals as the metal element
    • C01F17/206Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion
    • C01F17/224Oxides or hydroxides of lanthanides
    • C01F17/235Cerium oxides or hydroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20Compounds containing only rare earth metals as the metal element
    • C01F17/206Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion
    • C01F17/241Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion containing two or more rare earth metals, e.g. NdPrO3 or LaNdPrO3
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00Compounds of rare earth metals
    • C01F17/10Preparation or treatment, e.g. separation or purification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409Abrasive particles per se
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/50Solid solutions
    • C01P2002/52Solid solutions containing elements as dopants
    • C01P2002/54Solid solutions containing elements as dopants one element only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/77Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by unit-cell parameters, atom positions or structure diagrams
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/64Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

本発明は、ドープされたセリア(CeO)研磨剤粒子に関し、この場合、この粒子は、本質的に八面体の形態を有する。このような研磨剤は、基板、たとえばシリコンウエハの化学機械研磨(CMP)のために、水ベースのスラリー中で使用される。さらに本発明は、10〜120m/gの比表面積を有するイットリウムドープされたセリア粒子に関し、この場合、この粒子は、少なくとも95質量%、好ましくは少なくとも99質量%の粒子が単結晶であり、かつその粒子表面は、70%を上廻って、好ましくは80%を上廻って{111}面に対して平行な面から成ることを特徴とする。さらに、この生成物を合成するための新規気相方法を開示し、この場合、この方法は、熱ガス流を供給し、かつ、前記ガス流をセリウム含有反応体、ドーパント含有反応体及び酸素含有反応体中に導入し、その際、前記ガス流の温度は、前記反応体が噴霧されるように選択され、その際、反応体は、冷却時にドープされたセリア粒子が形成されるように選択される。前記セリアをベースとする研磨剤スラリーは、研磨された基板において誘導される低いレベルの欠陥性と同時に良好な除去率を提供する。

Description

本発明は、本質的に八面体の形態を有する、ドープされたセリア(CeO)研磨剤粒子に関する。研磨剤は、化学機械的研磨又は化学機械的平坦化(CMP)プロセス中での使用のために、水ベースのスラリーにされる。CMPは、たとえばトレンチ構造素子分離(STI)研磨において、薄層堆積工程後に、集積回路製造中でシリコンウエハ上の構造を平坦化するためのプロセスである。
現在において、全STI研磨の約50%は、セリア(CeO)ベースのスラリーを用いて実施されている。セリアの機械的研磨性が、通常の研磨剤粒子、たとえばシリカ又はアルミナと比較して低い場合であっても、そのシリカに対する化学的親和性に基づいて酸化物層の研磨のために、特に重要である。この高い化学的親和性の理由から、除去率及びSiについての選択率は、スラリー中での減少したセリア含量であっても高い。さらに、セリアスラリーは一般に研磨剤材料の1質量%のみを含むものであるのに対して、シリカーベースのスラリーは、少なくとも12質量%の研磨剤含量によって特徴付けられ、最も多くの場合にあっては20〜30質量%にもなる。
研磨剤スラリーの他の重要な特徴は、基板において誘導される低い欠陥のレベルに関する。近年入手可能なCeO材料は、CMP中であまりにも高い欠陥レベルを生じることから、確かに半導体製造における来るべき技術的ノードの観点において(45、32及び23nmノード)、これは益々厳格な欠陥性の要求がある。欠陥性は、本質的には研磨剤によって定められ、したがって変性されたセリア研磨剤の提供に開発が集中することは明らかである。
一般に知られているように、全研磨効率は、本質的にセリア研磨剤自体の固有の特性に依存する(たとえば、形態、結晶構造、粒度分布、純度)。一般に、球状の形態を有する研磨剤は、フュームドシリカとは対照的にコロイダルシリカを用いるSTI研磨の場合のように、鋭利な又は角のある粒子よりも低い欠陥性を生じる。しかしながら、CMPプロセスの化学的成分がセリア研磨剤を用いた場合により重要であり、かつ、機械的除去が、純粋な剪断力下でウエハからの反応生成物の分離を制限することから、これは、球状のセリア研磨剤が低い欠陥性を生じさせうることに直結するものではない。Feng らScience, 312, 1504, 2006では、フレーム合成による球状Ti−含有CeO粒子を製造し、改善されたCMP挙動を生じている。しかしながら、透過型電子顕微鏡(TEM)により示されているように、内部のCeOコアから成る研磨剤粒子は、完全にチタニアの溶融シェル中にカプセル化されている。しかしながらこのシェルは、CeOベースの粒子と比較して異なる表面化学的特性を生じることから、改善されたCMP挙動が、実際に球状に帰因するものであるのかどうかについては明らかにされていない。
研磨剤粒子の合成が、所望の最適化された形態が得られる程度に調整される場合には、極めて有利である。今日においてSTIスラリー中で使用される従来技術のほとんどのセリア研磨剤は、沈降及びか焼プロセスにより製造され、しばしば、引き続いてより小さい粒径に粉砕される。この合成方法は、多結晶粒子を導く。D.-H. Kirn etal., Japanese Journal of Applied Physics, 45, 6A, 4893-4897, 2006では、数百nmの一般的な大きさを不規則な形態で有する多結晶粒子を合成しており、これはさらに、CMPプロセス中での適用の間に容易にばらばらになる。
多くの著者が、合金化、浸漬又は他のセリア酸化物との混合を挙げているが、これは特異的な形態に関するものではなく、かつ多結晶材料を生じるものである。JP-2007-31261 は、研磨中で、酸化ケイ素上のスクラッチを減少させるセリア研磨剤粒子を開示している。これらのセリア粒子は、四価のセリウム(例えばイットリウム)のイオン半径よりも大きいイオン半径を有する1種又はそれ以上の元素を有し、かつ高い結晶度により特徴付けられ、この場合、これは、低い量の欠陥、たとえば結晶中の低い量の転位を有するものとして定められている。この粒子は、沈澱及び引き続いて適切な加熱処理により製造される。これはさらに、か焼プロセス後の材料の粉砕を必要とする。
EP-126675は、セリウム塩溶液、塩基溶液、例えば水酸化ナトリウム及び三価の希土類金属の少なくとも1種の塩の溶液を混合することによって得られたセリウムベースの研磨剤組成物を記載しており、この場合、これは、ランタニド及びイットリウムから成る群から選択され、当該沈澱物を濾別し、乾燥及びか焼させる。US-2006/032836は、ドープされた酸化セリウム研磨剤粒子の研磨スラリーを製造するための方法を開示している。Yでのドーピングは、数多くのオプションの一つである。使用された合成方法は沈澱及びか焼である。JP-3793802 は、セリア粉末又は酸化金属添加セリア粉末の合成方法を提供している。しかしながら、粒子の合成に使用された技術は、再度いうが、古典的な沈澱及びか焼経路であり、均一な形態を有する単結晶粒子を製造するものではなかった。
Biswas et al., Materials research Bulletin, vol. 42, no 4, 2007, pp. 609-617によれば、ドープされたCeOが、湿式化学合成経路を用いて製造された。より詳細には尿素−ホルムアルデヒドポリマーゲル燃焼方法が使用された。Y−ドーピングは、イオン伝導率を増加させることを目的とする。粒子形態におけるY−ドーピングの影響に関する情報はない。一般に、ゲル燃焼工程は、プロセス条件に亘って調整が制限されうるものであり、かつ良好な定められた粒径又は形態の製造が期待されるものではない。
一般に、セリアベースのスラリーは、このような標準的か焼研磨剤が生じるような、等価のシリカ配合スラリーよりも高い欠陥性を有するものが製造される。さらに、セリア研磨剤の製造は、ポリマーの品質における広範囲の変動を招き、この場合、これはその後にこれらの粒子が配合されたスラリーの重要なバッチ毎の変動を招く。
基本的に、前記問題は、CeO粒子を製造するためのボトムアップ式気相合成を適用することによって解決することができる。このような方法は、工程パラメーター、例えば冷却速度、滞留時間及び温度の粒子特性を変化させることによって、粒子特性を一定の範囲に調整することを可能にする。US-7264787において、このような試みが粒度及び粒度分布を最適化することを可能にすることが示されている。
US-2007/048205には、水素/酸素フレームを用いてのCeOの合成を記載している。粒子の表面化学的特性が、特異的なプロセス条件を変更することにより影響されうることが開示されている。粒子の形態における影響又はドーピング元素としてのYの使用については挙げられていない。
気相プロセス中の粒子成長は、その表面エネルギーを最小化にする傾向にある。これは、特定の指数の面が占める特定の形状を生じうる。さらに、成長動態は、高い成長速度を有する面が消失するように粒子形状を決定するのに重要な役割を生じうる。気相方法を使用して製造された粉末は、一般に、切頭型(truncated)形態によって特徴付けられることが観察される。
本発明の課題は、CMP中での研磨剤としての使用のための最適化された形態を有する粒子を含有する、新規のドープされたCeO研磨剤を提供することであり、これにより、低い欠陥性レベル及び高い除去率が得られる。
この目的のために、本発明によれば、イットリウムドープされたセリア粉末が提案され、この場合、この粉末は、比表面積10〜120m/gを有する粒子を含むものであって、少なくとも95質量%、好ましくは少なくとも99質量%の粒子が単結晶であることを特徴とする。この粒子はさらに、その表面が70%を上廻って、好ましくは80%を上廻って、面{111}に対して平行な面から成ることを特徴とする。
有利には、当該粒子は、全金属含量に対して0.1〜15原子%のドーピング元素を含む。当該粒子は、有利にはさらに、いわゆる不可避不純物のみから成る。セリウムはさらに一般に約0.5質量%までの他のランタニドを随伴し、この場合、これは不可避不純物とみなされる。
もう一つの実施態様において、本発明は、分散液、懸濁液及びスラリーのいずれか一つから成る液体混合物を製造するための前記粒子に使用に関する。他の実施態様において、前記液体混合物が定義されている。
さらに本発明は、前記イットリウムドープされたセリア粉末を合成するための気相プロセスに関し、この場合、この方法は、熱ガス流を提供し、かつ前記ガス流中にセリウム含有反応体、イットリウム含有反応体及び酸素含有反応体に導入し、その際、前記ガス流の温度は、前記反応体が噴霧される程度に選択され、その際、反応体は、冷却時にドープされたセリア粒子が形成される程度に選択される。
好ましくは、セリウム含有反応体は、塩化セリウム、酸化セリウム、炭酸セリウム、硫酸セリウム、硝酸セリウム、酢酸セリウム及び有機金属セリウム化合物の1種又はそれ以上を含む。さらに、イットリウム含有反応体は、有利には、金属塩化物、金属酸化物、金属炭酸塩、金属硫酸塩、金属硝酸塩、金属酢酸塩及び有機金属化合物の1種又はそれ以上を含むものであってもよい。
特に好ましい実施態様において、酸素含有反応体は、セリウム含有反応体及びイットリウム含有反応体のいずれか一方又は双方に含まれる。
熱ガス流は、ガスバーナー、ホットウォール型反応器、高周波又は直流プラズマのいずれか一つの手段によって製造することができる。ガス流は、ドープされたセリア粒子の形成後すぐに冷却することができる。これにより、相対的に緩慢な冷却サイクル中での望ましくない粒子成長を回避することができる。
本発明の他の実施態様は、基板を研磨する方法に関し、この場合、この方法は、基板キャリア、回転する研磨パッド及び研磨スラリーを研磨パッド上に提供する手段を含むCMP装置を提供し、研磨すべき基板を基板キャリア上に配置し、基板を回転する研磨パッドに対してプレスし、かつ適量の研磨剤スラリーを研磨パッド上に供給する工程を含み、前記研磨剤スラリーが前記液体混合物であることを特徴とする。
この方法は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、銅、銅バリア及びタングステンの1種又はそれ以上の被覆を含むか、あるいは、ガラス様表面から成る基板を研磨するのに特に適している。
したがって良好な結果は、気相合成プロセスを、ドーピング元素の添加と組み合わせて適用することにより達成される。これに関連して「ドーピング」とは、ドーピング元素をCeOのほたる石型格子中に、Ce4+イオンの少ない部分をドーピング元素イオンで置換することにより組み込むことを意味する。これは、酸素の欠損を生じさせ、格子緊張を増加させ、かつゼータ電位を変化させうるものであって、その結果、種々の表面エネルギーを生じさせ、したがって、低い指数の面のエネルギーにより近い高い指数の面のエネルギーをもたらす。
半導体集積回路の製造において、CMP工程中で薄層(SiC)を研磨するために使用する場合には、得られた粒子は、従来のセリア研磨剤と比較してより低い欠陥性を、匹敵する除去率でもたらす。
セリア(CeO)の結晶構造は、Fm−3m−空間群による立方晶である。単位格子は、面心立方(fcc)セリウム格子及びこのfccセリウム格子内の立方酸素ケージから成る。このfcc構造により、小さいサイズのセリア粒子の形状は、切頭型八面体により占められ、{100}及び{111}切子面によって定められる。いくつかの高い指数を有する切子面、例えば{113}切子面は、より小さい量ではあるが存在していてもよい。これは、これらの高い指数を有する面の大きい表面エネルギーによるものである。2、3のより高次の(higher-order)表面が観察され、これは、時に丸みがかった角又は形状を招く。
統計的な形状分布を得るために、粉末は、乳鉢中でメタノールを粉末に添加し、緩慢に攪拌することによって分散された。分散液の滴を、カーボンフィルムTEM支持グリッド上に堆積させた。高分解能透過型電子顕微鏡(HR−TEM)を記録した。30個の画像を十分に高い倍率で、統計的分布の指標付け及び視覚的評価のために取り出した。粒子分析のために、TEM画像において明瞭な100の粒子を選択した。
この粒子中で{111}面及び{100}面を指標付けし、かつ数えた。
図1において、八面体(図1A)及び切頭型八面体(図1B)である主要な粒子形状を示した。切頭型八面体はさらに{011}領域軸で示され、この領域軸で主に粒子が画像化された(図1C)。この図から、ほぼすべてのセリア−ナノ粒子が、{111}及び{100}型の切子面により占められる表面を有することが明らかである。図2A〜Eは、(切頭型)八面体型のドープされたセリア粒子の種々の例を示す。
主要な粒子形状を示す図(八面体(A)及び切頭型八面体(B)) (切頭型)八面体型のドープされたセリア粒子の種々の例を示す図
実施例
1.出発材料を、水性Ce硝酸塩溶液とY−硝酸塩溶液とを、Y含量が全金属含量に対して5原子%までになるよう混合することによって製造した。100kWの高周波誘導結合プラズマを、12Nm/hのアルゴンガス及び3Nm/hの酸素ガスを含むアルゴン/酸素プラズマを用いて生じさせた。混合したY−及びCe硝酸塩溶液をプラズマ中に、500mL/hの速度で導入し、2000Kを上廻る主要な温度(すなわち、反応領域中で)を生じた。この最初の工程において、Y/Ce硝酸塩を全体的に気化させ、その後にY−ドープされたCeO中で核形成させた。10Nm/hの空気流を、反応領域のすぐ下流のクエンチングガスとして使用し、これにより2000Kを下廻るガス温度に低下させた。この方法で、金属酸化物核が形成されうる。濾過後に、ナノサイズのY−ドープされたCeO粉末が得られ、この場合、この粉末は、ドーピング元素が十分にCeO格子中に組み込まれているという事実により特徴付けられる。生じる粉末の比表面積は40±2m/g(BET)であり、この場合、これは約20nmの平均一次粒径に相当する。
2.例1による装置を、同様の条件下で操作した。しかしながら出発溶液を、全金属含量に対して2.5原子%のYを含有するように製造した。濾過後に、ナノサイズのY−ドープされたCeO粉末が得られ、この場合、この粉末は、ドーピング元素が十分にCeO格子中に組み込まれているという事実により特徴付けられる。生じる粉末の比表面積は40±2m/g(BET)であり、この場合、これは約20nmの平均一次粒径に相当する。
3(比較例)
例1による装置を、同様の条件下で操作した。しかしながら、出発溶液は、任意のY添加のない純粋な硝酸セリウム溶液であった。濾過後に、ナノナイズの純粋なCeO粉末が得られ、その際、比表面積は40±2m/g(BET)であった。これは、約20nmの平均一次粒径に相当する。
4(比較例)
250kWの直流プラズマトーチを使用し、その際、窒素をプラズマガスとして使用した。このガスは150Nm/hの速度でプラズマを放出した。Ce硝酸塩溶液を、プラズマ下流に25kg/hでの速度で注入した。この工程において反応体を気化し、結果として2000Kを上廻る主要なガス温度を生じ、CeO粉末として核形成した。さらに下流において、空気を6000Nm/hで吹き入れ、ガス温度を減少させた。濾過後に、ナノサイズのCeO粉末が得られた。生じる粉末の比表面積は40±2m/g(BET)であり、この場合、これは約20nmの平均一次粒径に相当する。
5.例4による装置を、同様の条件下で操作した。しかしながら、出発溶液は、全金属含量に対して2.5原子%のYを含有する程度に製造した。濾過後に、ナノサイズのY−ドープされたCeO粉末が得られ、この場合、この粉末は、ドーピング元素がCeO格子中に十分に組み込まれるという事実によって特徴付けられる。得られる粉末の比表面積は40±2m/g(BET)であり、この場合、これは約20nmの平均一次粒径に相当する。
6.例4による装置を、同様の条件下で実施したが、しかしながら、400kWのプラズマ電力で、かつ5000Nm/hの空気流量で実施した。この方法において、ナノサイズのY−ドープされたCeO粉末が、30±3m/g(BET)の比表面積で得られ、この場合、これは約30nmの平均一次粒径に相当する。
7.例4による装置を、同様の条件下で操作したが、しかしながら400kWのプラズマ電力及び15000Nm/hの空気流量で実施した。この方法において、ナノサイズのY−ドープされたCeO粉末が得られ、その際、比表面積は80±5m/g(BET)であり、この場合、これは、約11nmの平均一次粒径に相当する。
8.例7による方法であるが、しかしながらCe/Y−酢酸塩溶液を出発材料として使用した。この方法において、ナノサイズのY−ドープされたCeO粉末が得られ、その際、100±10m/g(BET)の比表面積であり、この場合、これは、約10nmの平均一次粒径に相当する。
9.例4による装置を、同様の条件下で操作したが、しかしながら、400kWのプラズマ電力及び3000Nm/hの空気流量で実施した。この方法において、ナノサイズのY−ドープされたCeO粉末が得られ、その際、比表面積は12±2m/g(BET)であり、この場合、これは、約80nmの平均一次粒径に相当する。
すべての粉末試料は、少なくとも95質量%の単結晶粒子を含んでおり、これは、TEM及びXRD分析により確認した。第1表は、これまでの段落中で説明したTEM方法による粉末試料中に存在する{111}及び{100}の%の概略図を示すものである。イットリウムでドープされた試料全てが、ドープされていないセリア粉末と比較してより多くの{111}面を有することが明らかとなった。{111}でない面のうち、第1表は、50%又はそれ以上が{100}であり、この場合、これは、ドープされたセリア粒子の形状が、さらに(切頭型)八面体型によって占められていることを示す。
第1表、形態の結果
Figure 2011510900
10.5原子%のYを有するイットリウムでドープされたセリア粉末は、例1に記載のようにして製造され、水及びポリアクリル酸と一緒にpH10で(KOHを用いて)、生じるセリア含量が1質量%であり、かつ、ポリアクリル酸鎖の質量がセリアの質量の3.4%である程度に混合し、かつこの混合物を、その後に10分に亘って音波破砕をおこなった。この混合物をその後に、40rpmで回転する研磨パッド上に置き、かつ1分間、65rpmで回転する堆積したSiO薄層を有するSiウエハを、4psiの圧力でパッドに対してプレスした。このウエハをその後にリンスし、洗浄し、かつ乾燥させた。得られた薄層の層厚損失量は、楕円偏光法による測定によれば69nmであった。ウエハをその後に0.2%のHF浴中で、15nmの残りのSiO薄層が溶解するまで浸漬し、その後にリンスし、かつ、水のマークが表面上に残留しないようになるまで乾燥させた。暗視野レーザー光散乱法(dark field laser light scattering)により測定した0.15μmを上廻る、薄層表面上で生じる欠陥の数は、3752個であった。双方の結果は、満足のいくものとみなされた。
11.Y2.5原子%を有するイットリウムでドープされたセリア粉末は、例2に記載のようにして製造し、例10に記載したように堆積されたSiO薄層を有するSiウエハを研磨するために使用される混合物中に添加した。HF浴中での浸漬前に生じた薄層の層厚損失量は75nmであった。HF浴中での浸漬後に生じた0.15μmより大きい欠陥の数は1750個であった。双方の結果は、満足のいくものとみなされた。
12.(比較例)
比較例3中に記載されたようにして製造された純粋なセリア粉末を、例10に記載されたようにして、堆積されたSiO薄層を有するSiウエハを研磨するために使用した混合物中に添加した。HF浴中での浸漬前に生じた薄層の層厚損失量はたったの59nmであり、これは極めて低いものである。HF浴中での浸漬後に生じる0.15μmを上廻る欠陥の数は6916個であった。この数値は、不適切に高いものとみなされた。

Claims (13)

  1. 比表面積10〜120m/gを有する、イットリウムでドープされたセリア粒子において、粒子の少なくとも95質量%、好ましくは少なくとも99質量%が単結晶であり、かつ、その粒子表面が70%を上廻って、好ましくは80%を上廻って{111}面に対して平行な面から成ることを特徴とする、前記粒子。
  2. 粒子が、全金属含量に対して0.1〜15原子%のドーピング元素を有する、請求項1に記載のイットリウムでドープされたセリア粒子。
  3. 粒子がさらに不可避不純物から成る、請求項1又は2に記載のイットリウムでドープされたセリア粒子。
  4. 分散液、懸濁液及びスラリーのいずれか1種から成る液体混合物を製造するための、請求項1から3までのいずれか1項に記載のイットリウムでドープされたセリア粒子の使用。
  5. 請求項1から4までのいずれか1項に記載のイットリウムでドープされたセリア粒子を含有する液体混合物。
  6. 請求項1から3までのいずれか1項に記載のイットリウムでドープされたセリア粒子を合成するための気相方法において、この方法が、熱ガス流を供給し、かつ、前記ガス流中に、セリウム含有反応体、イットリウム含有反応体及び酸素含有反応体を導入する工程を含み、その際、前記ガス流の温度は、前記反応体を噴霧する程度に選択され、その際、反応体は、冷却時にイットリウムでドープされたセリア粒子を形成する程度に選択される、前記方法。
  7. セリウム含有反応体が、塩化セリウム、炭酸セリウム、酸化セリウム、硫酸セリウム、硝酸セリウム、酢酸セリウム及び有機金属セリウム化合物の1種又はそれ以上を含む、請求項6に記載の方法。
  8. イットリウム含有反応体が、塩化イットリウム、炭酸イットリウム、酸化イットリウム、硫酸イットリウム、硝酸イットリウム、酢酸イットリウム及び有機金属イットリウム化合物の1種又はそれ以上を含む、請求項6又は7に記載の方法。
  9. 酸素含有反応体が、セリウム含有反応体及びイットリウム含有反応体のいずれか一方又は双方に包含される、請求項6から8までのいずれか1項に記載の方法。
  10. 熱ガス流が、ガスバーナー、ホットウォール型反応器、高周波又は直流アークプラズマのいずれか1種の手段により製造される、請求項6から9までのいずれか1項に記載の方法。
  11. イットリウムでドープされたセリア粒子をガス流中で形成した後に、ガス流を冷却する、請求項6から10までのいずれか1項に記載の方法。
  12. 基板を研磨するための方法において、この方法が、
    −基板キャリア、回転式研磨パッド及び研磨剤スラリーを研磨パッドに供給するための手段を含むCMP装置を提供し、
    −研磨すべき基板を基板キャリア上に配置し、
    −基板を回転式研磨パッドに対してプレスし、かつ、
    −適切な量の研磨剤スラリーを研磨パッド上に供給する、
    工程を含むものであって、前記研磨剤スラリーが、請求項5に記載の液体混合物であることを特徴とする、基板を研磨するための方法。
  13. 基板が、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、銅、銅バリア及びタングステンの1種又はそれ以上から成る被覆を有するか、あるいは、ガラス様表面から成る、請求項12に記載の方法。
JP2010545392A 2008-02-08 2009-02-03 一定の形態を有するドープされたセリア研磨剤 Pending JP2011510900A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08002399 2008-02-08
US6405608P 2008-02-13 2008-02-13
PCT/EP2009/000679 WO2009098017A1 (en) 2008-02-08 2009-02-03 Doped ceria abrasives with controlled morphology and preparation thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011510900A true JP2011510900A (ja) 2011-04-07

Family

ID=39535543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010545392A Pending JP2011510900A (ja) 2008-02-08 2009-02-03 一定の形態を有するドープされたセリア研磨剤

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20110045745A1 (ja)
EP (1) EP2242717A1 (ja)
JP (1) JP2011510900A (ja)
KR (1) KR20100121636A (ja)
CN (1) CN101970347A (ja)
TW (1) TW200951070A (ja)
WO (1) WO2009098017A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015054967A (ja) * 2013-09-12 2015-03-23 ユービーマテリアルズ インコーポレイテッド 研磨粒子、研磨スラリー及びこれを用いた半導体素子の製造方法
WO2018124013A1 (ja) * 2016-12-28 2018-07-05 花王株式会社 酸化セリウム砥粒
WO2019193693A1 (ja) * 2018-04-04 2019-10-10 日立化成株式会社 研磨液及び研磨方法

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102369087B (zh) * 2009-03-31 2014-07-02 本田技研工业株式会社 磨具、磨具的制造方法、磨具的制造装置
CN101880857B (zh) * 2010-06-10 2012-03-14 沈阳工业大学 用直流电弧法制取Al纳米蝌蚪的方法
MY159605A (en) * 2011-01-25 2017-01-13 Konica Minolta Inc Fine abrasive particles and method for producing same
EP2797715A4 (en) 2011-12-30 2016-04-20 Saint Gobain Ceramics SHAPED ABRASIVE PARTICLE AND METHOD OF FORMING THE SAME
WO2013106597A1 (en) 2012-01-10 2013-07-18 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Abrasive particles having complex shapes and methods of forming same
CN102616826B (zh) * 2012-03-26 2013-11-27 东北大学 一种高温分解制备三价稀土氧化物的方法
EP4302955A3 (en) 2012-05-23 2024-04-17 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Shaped abrasive particles and methods of forming same
CN102701260B (zh) * 2012-06-11 2014-01-08 东北大学 一种含助剂稀土氯化物溶液喷雾热解的方法
CN108015685B (zh) 2012-10-15 2020-07-14 圣戈班磨料磨具有限公司 具有特定形状的磨粒
JP6237650B2 (ja) * 2013-02-05 2017-11-29 コニカミノルタ株式会社 コア・シェル型無機粒子
JP6155384B2 (ja) 2013-03-29 2017-06-28 サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド 特定の形状を有する研磨粒子およびこのような粒子の形成方法
KR101405334B1 (ko) * 2013-09-12 2014-06-11 유비머트리얼즈주식회사 연마 입자의 제조 방법 및 연마 슬러리의 제조 방법
US9771507B2 (en) 2014-01-31 2017-09-26 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Shaped abrasive particle including dopant material and method of forming same
CN106457522B (zh) * 2014-04-14 2020-03-24 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 包括成形磨粒的研磨制品
CN104108062B (zh) * 2014-06-17 2017-06-06 北京石晶光电科技股份有限公司济源分公司 一种超薄晶片纳米级抛光方法
US9914864B2 (en) 2014-12-23 2018-03-13 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Shaped abrasive particles and method of forming same
TWI634200B (zh) 2015-03-31 2018-09-01 聖高拜磨料有限公司 固定磨料物品及其形成方法
CN116967949A (zh) 2015-03-31 2023-10-31 圣戈班磨料磨具有限公司 固定磨料制品和其形成方法
EP3307483B1 (en) 2015-06-11 2020-06-17 Saint-Gobain Ceramics&Plastics, Inc. Abrasive article including shaped abrasive particles
CN109462993A (zh) 2016-05-10 2019-03-12 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 磨料颗粒及其形成方法
KR102390844B1 (ko) 2016-05-10 2022-04-26 생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스, 인코포레이티드 연마 입자 및 이의 형성 방법
EP4349896A3 (en) 2016-09-29 2024-06-12 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Fixed abrasive articles and methods of forming same
US10563105B2 (en) 2017-01-31 2020-02-18 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Abrasive article including shaped abrasive particles
JP6936183B2 (ja) * 2018-04-24 2021-09-15 信越化学工業株式会社 合成石英ガラス基板用の研磨剤及びその製造方法、並びに合成石英ガラス基板の研磨方法
CN108821324B (zh) * 2018-09-17 2020-05-19 珠海琴晟新材料有限公司 一种纳米氧化铈及其制备方法和应用
CN111378386B (zh) * 2018-12-28 2022-04-01 安集微电子(上海)有限公司 一种氧化铈磨料在pi介电材料抛光中的用途
EP4081369A4 (en) 2019-12-27 2024-04-10 Saint-Gobain Ceramics & Plastics Inc. GRINDING ARTICLES AND METHODS OF FORMING SAME
CN111467324B (zh) * 2020-05-15 2021-01-05 吉林大学 复合材料及其制备方法、纳米药物、应用
JP2021183655A (ja) * 2020-05-21 2021-12-02 信越化学工業株式会社 合成石英ガラス基板用の研磨剤及びその研磨剤の製造方法、及び合成石英ガラス基板の研磨方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2545830B1 (fr) * 1983-05-13 1986-01-03 Rhone Poulenc Spec Chim Nouvelle composition de polissage a base de cerium et son procede de fabrication
DE19650500A1 (de) * 1996-12-05 1998-06-10 Degussa Dotierte, pyrogen hergestellte Oxide
US20060032836A1 (en) * 2001-11-16 2006-02-16 Ferro Corporation Methods of controlling the properties of abrasive particles for use in chemical-mechanical polishing slurries
EP1378489A1 (en) * 2002-07-03 2004-01-07 Eidgenössische Technische Hochschule Zürich Metal oxides prepared by flame spray pyrolysis
US7229600B2 (en) * 2003-01-31 2007-06-12 Nanoproducts Corporation Nanoparticles of rare earth oxides
DE10337199A1 (de) * 2003-08-13 2005-03-10 Degussa Ceroxidpulver
US7553465B2 (en) * 2005-08-12 2009-06-30 Degussa Ag Cerium oxide powder and cerium oxide dispersion

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015054967A (ja) * 2013-09-12 2015-03-23 ユービーマテリアルズ インコーポレイテッド 研磨粒子、研磨スラリー及びこれを用いた半導体素子の製造方法
US9469800B2 (en) 2013-09-12 2016-10-18 Industrial Bank Of Korea Abrasive particle, polishing slurry, and method of manufacturing semiconductor device using the same
WO2018124013A1 (ja) * 2016-12-28 2018-07-05 花王株式会社 酸化セリウム砥粒
WO2019193693A1 (ja) * 2018-04-04 2019-10-10 日立化成株式会社 研磨液及び研磨方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100121636A (ko) 2010-11-18
WO2009098017A1 (en) 2009-08-13
CN101970347A (zh) 2011-02-09
EP2242717A1 (en) 2010-10-27
US20110045745A1 (en) 2011-02-24
TW200951070A (en) 2009-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2011510900A (ja) 一定の形態を有するドープされたセリア研磨剤
JP5475642B2 (ja) 研磨材用酸化セリウム粉末及びこれを含むcmpスラリー
CN109104866B (zh) 合成石英玻璃基板用研磨剂及合成石英玻璃基板的研磨方法
CN110546233B (zh) 合成石英玻璃基板用研磨剂及其制备方法以及合成石英玻璃基板的研磨方法
JP6646062B2 (ja) 合成石英ガラス基板用研磨剤及びその製造方法、並びに合成石英ガラス基板の研磨方法
KR102613230B1 (ko) 합성석영 유리기판용 연마제 및 합성석영 유리기판의 연마방법
KR101082620B1 (ko) 연마용 슬러리
KR102660018B1 (ko) 합성석영유리기판용의 연마제 및 그의 제조방법, 그리고 합성석영유리기판의 연마방법
Zhang et al. A novel strategy for the synthesis of CeO 2/CeF 3 composite powders with improved suspension stability and chemical mechanical polishing (CMP) performance
KR102282872B1 (ko) 세륨 산화물 입자의 제조방법, 연마입자 및 이를 포함하는 연마용 슬러리 조성물
WO2021235054A1 (ja) 合成石英ガラス基板用の研磨剤及びその研磨剤の製造方法、及び合成石英ガラス基板の研磨方法
CN111373006B (zh) 合成石英玻璃基板用的抛光剂及合成石英玻璃基板的抛光方法
JP2023080995A (ja) 複合型セリア系複合微粒子分散液およびその製造方法
KR20090103466A (ko) 산화세륨분말의 제조방법
JP2015034243A (ja) Cmp用研磨液
KR100637400B1 (ko) 화학기계적 연마용 세리아 슬러리 및 그 제조 방법
KR100819769B1 (ko) Cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법
JP2005005501A (ja) Cmp研磨剤、研磨方法及び半導体装置の製造方法