JP2020527612A - セラミック材料の化学機械研磨のための酸化流体 - Google Patents
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Abstract
本開示は、無機材料の化学機械研磨プロセスで使用できる流体組成物に関する。流体組成物は、少なくとも１つの酸化剤と多価カチオン成分を含むことができる。化学機械研磨プロセス中に流体組成物を使用すると、適切な材料除去速度を達成しながら、研磨後に比較的欠陥のない材料表面を促進することができる。
Description
関連出願への参照
本出願は、２０１７年５月２５日出願の米国仮出願６２／５１１１９９の利益を主張するものであり、その全体の内容は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
発明の分野
本出願は、２０１７年５月２５日出願の米国仮出願６２／５１１１９９の利益を主張するものであり、その全体の内容は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
発明の分野
本開示は、化学機械研磨用途で使用される流体に関する。より詳細には、本開示は、少なくとも一つの酸化剤及び多価カチオン成分を含む、化学機械研磨用途で使用するための、研磨材を含まない流体に関する。
セラミック材料は、ダイオード、センサー、発電デバイスなど、さまざまな電子デバイスに使用される。これらのセラミック材料には、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの１４族材料、窒化ガリウムなどの１３〜１５族材料、テルル化亜鉛などの１２〜１６族材料。及びヒ化カドミウムなどの１２〜１５族材料が含まれるが、これらに限定されない。
これらのセラミック材料を効果的に使用するには、比較的欠陥のない表面を実現するために研磨する必要がある。そのような欠陥のない表面を達成するための１つの方法は、化学機械研磨（「ＣＭＰ」）によるものである。この方法は、研磨される材料及び／又は研磨パッドの表面を化学的に変化させると同時に、研磨粒子を使用して化学的に変化した表面層を除去することを含む。ほとんどのＣＭＰ方法では、研磨粒子は、材料の表面を変更するために使用される化学物質も含む流体に分散される。
出願人は、研磨粒子を含まないが、依然として比較的欠陥のない研磨面を実現できる流体組成物を発見した。具体的には、出願人は、少なくとも１つの酸化剤と多価カチオン成分を含む流体をＣＭＰ用途に使用して、適切な材料除去速度を達成しながら、研磨後に比較的欠陥のないセラミック基板表面を達成できることを発見した。そのような研磨剤を含まないＣＭＰ流体は、研磨される材料の表面を変えることができ、研磨パッドとの動的接触に依存して、結果として生じる変化した表面層を除去するのに十分なエネルギーを与えることができる。
本明細書における値又はパラメータについての「約」への言及は、その値又はパラメータ自体に向けられた変動を含む（及び記載する）。例えば、「約Ｘ」と記載した場合、「Ｘ」の記載を含む。さらに、「未満」、「より大きい」、「最大で」、「少なくとも」、「以下」、「以上」というフレーズ又は同様のフレーズで、その後に一連の値やパラメータ続く場合は、その一連の値又はパラメータのうちの各値又は各パラメータにそのフレーズを適用することを意図する。例えば、本明細書に開示される流体で研磨した後の研磨面が、約１０オングストローム（Å）、約８Å、約５Å、又は約３Å未満の全表面粗さ（Ｒａ）を有することができるとの記載は、本明細書に開示される流体で研磨した後の研磨面が、約１０オングストローム（Å）未満、約８Å未満、約５Å未満、又は約３Å未満の全表面粗さ（Ｒａ）を有することができるということを意味する。
「実質的に」という言葉は「完全に」を除外するものではない。例えば、Ｙを「実質的に含まない」組成物はＹを完全に含まない場合がある。「実質的に含まない」という用語は痕跡量の又は天然に存在する不純物を容認する。したがって、「実質的に存在しない」及び「実質的に含まない」という用語の使用は、参照された少量の材料を完全に除外するものとして解釈されるべきではない。必要な場合、「実質的に」という言葉は、本発明の定義から省略され得る。
本明細書に記載の重量パーセントは、流体組成物の総重量に対するものである。さらに、特に明記しない限り、これらの重量パーセントは、使用の時点で（すなわち、研磨中に使用される時）の流体についてのものである。
本明細書で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈からそうでないことが明確に示されていない限り、複数形も含むことを意図している。本明細書で使用される「及び／又は」という用語は、関連する列挙された項目の１つ又は複数のいずれの及びすべての可能な組み合わせを指し、及び包含することも理解されたい。本明細書で使用される場合、「含む」（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）、「含む」（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）、「含む」（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）、及び／又は「含む」（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）という用語は、述べられた特徴、整数、ステップ、操作、要素、成分（コンポーネント）及び／又はユニットの存在を特定するが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、成分（コンポーネント）、ユニット、及び／又はそのグループの存在又は追加を排除するものではないこともさらに理解されたい
追加の利点は、以下の詳細な説明から当業者には容易に明らかになるであろう。本明細書の例及び説明は、本質的に例示的であり、限定的ではないとみなされるべきである。
例示的な実施形態は、添付の図面を参照して説明される。
発明の詳細な説明
出願人は、無機固体などの材料の効率的な化学機械的研磨のための方法に使用できる流体組成物を発見した。本開示の流体は、少なくとも１つの酸化剤及び多価カチオン成分を含むことができる。ＣＭＰプロセス中に本明細書に開示される流体を使用すると、適切な材料除去速度を達成しながら、研磨後の比較的欠陥のない材料表面を促進することができる。
出願人は、無機固体などの材料の効率的な化学機械的研磨のための方法に使用できる流体組成物を発見した。本開示の流体は、少なくとも１つの酸化剤及び多価カチオン成分を含むことができる。ＣＭＰプロセス中に本明細書に開示される流体を使用すると、適切な材料除去速度を達成しながら、研磨後の比較的欠陥のない材料表面を促進することができる。
本明細書に記載の流体は、溶媒を含むことができる。溶媒は、本明細書に開示されている酸化剤及び多価カチオン成分を溶解することができる。いくつかの実施形態では、溶媒は水である。
流体は、少なくとも１種類の酸化剤も含むことができる。酸化剤は、流体に添加される酸化成分、又は塩、酸、若しくは塩基などの溶液中の酸化成分を形成する流体に添加される化合物とすることができる。一次酸化剤は、水溶液中で約０．４Ｖ以上の酸化電位を有し得る。一次酸化剤は、研磨される材料の表面を変え、それにより、研磨パッドとの接触が結果として生じる酸化された表面層を除去できるように、より柔らかくすることができる。一次酸化剤の例としては、過マンガン酸、塩素、臭素、若しくはヨウ素のオキソハロゲン化物（例えばヨウ素酸及び過塩素酸など）、過酸化物、過硫酸(persulfates)、クロム酸(chromates)、Ｃｅ＋４、及びＣｏ＋３、又はその組み合わせのイオン、塩、酸、若しくは塩基を含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、一次酸化剤は過マンガン酸(permanganate)の塩又は酸（例えば、過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウム、又は過マンガン酸）及び／又はＣｅ＋４である。
流体中の一次酸化剤の量は約０．０１〜２０重量％、約０．０５〜１５重量％、約０．１〜１０重量％、約０．５〜５重量％、約１〜３重量％、約１．５〜２．５重量％、又は約２重量％であることができる。いくつかの実施形態では、一次酸化剤の量は、約２０重量％、約１５％重量％、約１０重量％、約５重量％、約３重量％、又は約２重量％以下とすることができる。いくつかの実施形態では、一次酸化剤の量は、約０．０１重量％、約０．１重量％、約０．５重量％、約１重量％、約１．５重量％、又は約２重量％以上とすることができる。
本明細書に開示される流体は、濃縮物として調製され、水又は他の適切な溶媒で希釈することができる。したがって、濃縮流体中の一次酸化剤の量は、約０．０２〜４０重量％、約０．１〜３０重量％、約０．２〜２０重量％、約１〜１０重量％、約２〜６重量％、約３〜５重量％、又は約４重量％とすることができる。いくつかの実施形態では、濃縮流体中の一次酸化剤の量は、約４０重量％、約３０重量％、約２０重量％、約１０重量％、約５重量％、又は約４以下とすることができる。いくつかの実施形態では、濃縮流体中の一次酸化剤の量は、約０．０２重量％、約０．２重量％、約１重量％、約２重量％、約３重量％、又は約４以上とすることができる。いくつかの実施形態では、濃縮流体は、追加の溶媒の５０：５０希釈、又は他の適切な比率で希釈することができる。
流体は、多価カチオン成分も含むことができる。多価カチオン成分は、研磨プロセス中に流体と接触するほとんどの表面の表面電荷又はゼータ電位を変えることができる。これらの表面には、研磨される材料、研磨パッド、及び一般的に削り屑として知られる研磨プロセスによって意図的に存在するか又は生成される粒子が含まれ得る。削り屑は、研磨される材料、研磨パッド、及び／又は研磨機から発生する可能性がある。
多価カチオン成分は、研磨される表面及び／又は研磨パッドに、より高い正電荷を加えることができる。また、研磨中に発生する任意の浮遊粒子は、高度に正に帯電することができる。したがって、正に帯電した浮遊粒子と正に帯電した研磨表面／パッドとの間の反発力は、研磨される表面をその粒子が引っ掻くのを制限するか、又は非常に困難にすることができる。
多価カチオン成分は、流体に添加された多価カチオン又は塩、酸、若しくは塩基などの溶液中で少なくとも多価カチオンを形成する流体に添加された化合物とすることができる。さらに、多価カチオンは、遊離作用（ｆｒｅｅ ａｃｔｉｎｇ）多価イオンであることもでき、キレート剤などの流体の他の成分とともに形成された複合体の一部であることもできる。多価カチオン成分には、流体中で安定している周期表の任意の元素を含むことができる。周期表のＩＵＰＡＣのフォーマット番号を用いて、多価カチオン成分の例としては、任意の２族から１６族までのイオン、塩、酸、若しくは塩基；任意のランタニド系列イオン、塩、酸、若しくは塩基；又はその組み合わせを含むが、これらに限定されない。特定の多価カチオン成分には、Ｍｇ＋２、Ｂａ＋２、Ａｇ＋２、Ｎｉ＋２、Ｚｎ＋２、Ａｌ＋３、Ｆｅ＋３、Ｃｒ＋３、Ｃｏ＋３、Ｃｅ＋４、Ｚｒ＋４、Ｍｎ＋２、Ｃｕ＋２、Ｃｕ＋３、及びＳｎ＋４、又は前述のイオンの塩、酸、又は塩基が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、多価カチオン成分は、硝酸アルミニウムなどのＡｌ＋３のイオン、塩、酸、又は塩基とすることができる。流体に添加される多価カチオン成分は、溶液中で対応するアニオン成分を形成することもできる。対応するアニオン成分は、酸化剤を含む水溶液中で安定で可溶性である負に荷電したイオンを含むことができる。好ましくは、多価カチオン成分の対応するアニオン成分は、比較的低い電荷密度を有するか、及び／又は典型的には、一価とすることができる。多価カチオン成分の対応するアニオン成分の例は、硝酸イオン（nitrate）、テトラフルオロホウ酸イオン（tetrafluoroborate）、フルオロ硫酸イオン（fluorosulfate）、ヘキサフルオロリン酸イオン（hexafluorophosphate）、フルオロホスホン酸イオン（fluorophosphonate）、セレン酸イオン（selenate）、硫酸イオン（sulfate）、リン酸イオン（phosphate)、塩化物イオン(chloride)、フッ化物イオン(fluoride)、及び／又はスルファミン酸イオン（sulfamate）が挙げられるが、これらに限定されない。
多価金属の塩、酸、又は塩基は、低濃度であっても予想外に高酸化性、低ｐＨの溶液を形成することができる。たとえば、溶液では、Ｆｅ（ＮＯ３）３は［Ｆｅ（Ｈ２Ｏ）６］３＋ ３ＮＯ３ −を形成しない。代わりに、それは次式のように水を加水分解する：［Ｆｅ（Ｈ２Ｏ）６］３＋＋Ｈ２Ｏ←→［Ｆｅ（Ｈ２Ｏ）５（ＯＨ）］２＋＋Ｈ３Ｏ＋。言い換えると、硝酸が形成される可能性があり、それは低ｐＨで高度に酸化性である。したがって、多価金属の塩を水（又は有機溶媒、微量の水で十分）に溶解するだけで、強力な酸化性低ｐＨ溶液を作成できる。以下の表１は、０．１Ｍの低濃度での上記の式の最初の加水分解のいくつかの例を示す（実際のｐＨは、２度目、３度目、．．．の加水分解のため、はるかに低くなる）。
流体中の多価カチオン成分の量は、約０．０１〜１５重量％、約０．０１〜１２重量％、約０．０１〜１０重量％、約０．０１〜５重量％、約０．０１〜３重量％、約０．０１〜１重量％、約０．０５〜０．７５重量％、約０．１〜０．５重量％、約０．１〜０．３重量％、約０．１〜０．２重量％、又は約０．１２５重量％とすることができる。いくつかの実施形態では、流体中の多価カチオン成分の量は、約１５重量％、約１２重量％、約１０重量％、約８重量％、約５重量％、約３重量％、約２重量％、約１重量％、約０．５重量％、約０．２５重量％、又は約０．１２５重量％以下とすることができる。いくつかの実施形態では、流体中の多価カチオン成分の量は、約０．０１重量％、約０．０５重量％、約０．１重量％、約０．１２５重量％、約０．２５重量％、約０．５重量％、約０．７５重量％、又は約１重量％以上とすることができる。
前述のように、本明細書に開示される流体は、濃縮物として調製され、水又は他の適切な溶媒で希釈することができる。従って、濃縮流体中の多価カチオン成分の量は約０．２〜３０重量％、約０．０２〜２５重量％、約０．０２〜２０重量％、約０．０２〜１０重量％、約０．０２〜６重量％、約０．０２〜２重量％、約０．１〜１．５重量％、約０．２〜１重量％、約０．２〜０．６重量％、約０．２〜０．３重量％、又は約０．２５重量％とすることができる。いくつかの実施形態では、濃縮流体中の多価カチオン成分の量は、約３０重量％、約２５重量％、約２０重量％、約１５重量％、約１０重量％、約５重量、約４重量％、約２重量％、約１重量％、約０．５重量％、又は約０．２５重量％以下とすることができる。いくつかの実施形態では、濃縮流体中の多価カチオン成分の量は、約０．０２重量％、約０．１重量％、約０．２重量％、約０．２５重量％、約０．５重量％、約１重量％、約１．５重量％、又は約２重量％以上とすることができる。いくつかの実施形態では、濃縮流体は、追加の溶媒の５０：５０希釈、又は他の適切な比率で希釈することができる。
いくつかの実施形態では、流体は二次酸化剤も含むことができる。二次酸化剤はまた、流体に添加される酸化成分、又は塩、酸、若しくは塩基などの溶液中の酸化成分を形成する流体に添加される化合物であってもよい。いくつかの実施形態では、二次酸化剤は、一次酸化剤よりも高い酸化電位を有する。２つの酸化剤の組み合わせにより、相乗的な酸化効果が得られる。さらに、一次酸化剤よりも酸化電位が高い二次酸化剤は、再生又は犠牲メカニズムにより一次酸化剤を安定させることができる。例えば、二次酸化剤は、一次酸化剤をその好ましい酸化状態に維持するために含めることができる。二次酸化剤の例として、過硫酸(persulfates)、鉄酸(ferrates)、塩素、臭素、若しくはヨウ素のオキシハロゲン化物、強有機過酸化物、クロム酸(chromates)、Ｃｅ＋４、及びＣｏ＋３、又はそれらの組み合わせのイオン、塩、酸、若しくは塩基を含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、二次酸化剤は、過硫酸ナトリウム又は過硫酸カリウムなどの過硫酸の塩又は酸である。いくつかの実施形態において、追加の相乗効果を提供するために、３つ以上の酸化剤を流体で利用することができる。
流体中の二次酸化剤の量は、流体中の一次酸化剤の量よりも低い量とすることができる。例えば、流体中の二次酸化剤の量は、約０．０１〜２０重量％、０．０１〜１５重量％、約０．０１〜１２重量％、約０．０１〜１０重量％、約０．０１〜５重量％、約０．０１〜３重量％、約０．０１〜１重量％、約０．０５〜０．７５重量％、約０．１〜０．５重量％、約０．１〜０．３重量％、約０．１〜０．２重量％、又は約０．１２５重量％とすることができる。いくつかの実施形態では、流体中の二次酸化剤の量は、約２０重量％、約１５重量％、約１２重量％、約１０重量％、約８重量％、約５重量％、約３重量％、約２重量％、約１重量％、約０．５重量％、約０．２５重量％、又は約０．１２５重量％以下とすることができる。いくつかの実施形態では、流体中の二次酸化剤の量は、約０．０１重量％、約０．０５重量％、約０．１重量％、約０．１２５重量％、約０．２５重量％、約０．５重量％、約０．７５重量％、又は約１重量％以上とすることができる。
前述のように、本明細書に開示される流体は濃縮物として調製され、水又は他の適切な溶媒で希釈することができる。したがって、濃縮液中の二次酸化剤の量は、約０．１〜４０重量％、約０．２〜３０重量％、約０．０２〜２５重量％、約０．０２〜２０重量％、約０．０２〜１０重量％、約０．０２〜６重量％、約０．０２〜２重量％、約０．１〜１．５重量％、約０．２〜１重量％、約０．２〜０．６重量％、約０．２〜０．３重量％、又は約０．２５重量％とすることができる。いくつかの実施形態では、濃縮流体中の二次酸化剤の量は、約４０重量％、約３０重量％、約２５重量％、約２０重量％、約１５重量％、約１０重量、約５重量％、約４重量％、約２重量％、約１重量％、約０．５重量％、又は約０．２５重量％以下とすることができる。いくつかの実施形態では、濃縮流体中の二次酸化剤の量は、約０．０２重量％、約０．１重量％、約０．２重量％、約０．２５重量％、約０．５重量％、約１重量％、約１．５重量％、又は約２重量％以上とすることができる。いくつかの実施形態では、濃縮流体は、追加の溶媒の５０：５０希釈、又は他の適切な比率で希釈することができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の流体は、約０．２〜２又は約０．６４４５〜１．３０９の酸化規定度（oxidative normality）を有することができる。酸化規定度は、硫酸第一鉄アンモニウムを使用した直接還元‐酸化滴定、又は温度滴定などの他の適切な分析方法によって測定できる。
本明細書に開示される流体は、様々な他の添加剤も含むことができる。これらの添加剤は、酸化剤と多価カチオン成分を含む水溶液中で安定でなければならない。例えば、流体は、ｐＨ調整剤、キレート剤、レオロジー調整剤、界面活性剤、及び／又は研磨粒子をすべて流体に添加されて含むことができる。好ましくは、解離したときのｐＨ調整剤は、比較的低い電荷密度の共役酸又は塩基を有することができ、及び／又は典型的には一価とすることができる。ｐＨ調整剤の例には、フッ化水素酸、硝酸、スルファミン酸、フルオロ硫酸、フルオロホスホン酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリン酸、フルオロケイ酸、セレン酸、硫酸、リン酸、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、又はそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、ｐＨ調整剤は硝酸である。いくつかの実施形態において、流体のｐＨは、Ｒｏｓｓ組み合わせｐＨプローブにより測定して、約７未満、約４未満、約３未満、約２未満、約１未満、約１〜３、又は約２とすることができる。流体中のｐＨ調整剤の量は、約５重量％、約３重量％、約２重量％、約１重量％、又は約０．５重量％未満とすることができる。
キレート剤の例には、ホスホナート、ポリホスホナート、エチドロン酸、又はそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、キレート剤はエチドロン酸である。流体中のキレート剤の量は、約５重量％、約４重量％、約３重量％、約２重量％、又は約１重量％未満とすることができる。
レオロジー調整剤の例には、スメクタイト、カオリン、ベントナイト、及びカオリナイト又はそれらの組み合わせなどの粘土が含まれるが、これらに限定されない。流体中のレオロジー調整剤の量は、約５重量％、約４重量％、約３重量％、約２重量％、約１．５重量％、又は約１重量％未満とすることができる。
界面活性剤の例には、ＣａｐｓｔｏｎｅＦＳ‐１０などのフルオロスルホナート界面活性剤が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、流体の表面張力は、ＤｅＮｏｕｙリング張力計を使用して２０℃で約６０ダイン／ｃｍ、約５０ダイン／ｃｍ、約４５ダイン／ｃｍ、約４０ダイン／ｃｍ、又は約３５ダイン／ｃｍ未満である。流体中の界面活性剤の量は、約５重量％、約３重量％、約２重量％、約１重量％、又は約０．５重量％未満とすることができる。
研磨粒子の例には、アルミナ、ジルコニア、セリア、シリカ、及びダイヤモンド、又はそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。例えば、研磨粒子は、サンゴバン（SAINT-GOBAIN）の平均サイズ１００ｎｍの多結晶アルミナとすることができる。流体中の研磨粒子の量は、約２０重量％、約１５重量％、約１０重量％、約７．５重量％、約６重量％、約５重量％、約４重量％、約３重量％、約２重量％、又は約１．５重量％未満とすることができる。いくつかの実施形態では、流体中の研磨粒子の量は、約０．１〜５重量％、約０．１〜３重量％、約０．５〜２重量％、約０．５〜１．５重量％、約０．７５〜１．２５重量％、又は約１重量％とすることができる。いくつかの実施形態では、流体は研磨粒子を実質的に含まない。いくつかの実施形態において、流体中の研磨粒子の量は、約１重量％、約０．５重量％、約０．１重量％、約０．０５重量％、約０．０１重量％、又は約０．００１重量％未満とすることができる。いくつかの実施形態では、流体が研磨粒子を含む場合、一次酸化剤、多価カチオン成分、及び二次酸化剤の量は、そのような成分について上に開示された量と比較して倍増することができる。
いくつかの実施形態では、研磨される無機固体は、ＩＵＰＡＣフォーマット番号による周期表の１２、１３、１４、１５、及び１６族の元素から構成される材料とすることができる。これらの材料の例には、炭化ケイ素、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム、窒化アルミニウム、リン化インジウム、テルル化カドミウム、テルル化亜鉛、セレン化亜鉛、ヒ化カドミウム、及び／又はテルル化ビスマスが含まれるが、これらに限定されない。研磨される材料は、ダイヤモンドの形態の炭素、ケイ素、又はゲルマニウムなどの周期表の単一の１４族元素、又は、セレンやテルルなどの単一の１６族元素とすることもできる。
ＣＭＰプロセスは、繊維製品、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ナイロン、及び／又は他のポリマー材料を含むことができる研磨パッドを使用できる。パッドは密度と粗さを変えることができ、研磨粒子を含浸させることができる。通常、パッドは円形で、研磨される材料の表面に垂直な中心軸のまわりに回転するリング又はプレートに取り付けることができる。本明細書に開示される流体は、研磨前及び／又は研磨中に研磨される材料の表面及び／又はパッドに適用することができる。
研磨表面のスクラッチやピットは無視できる程度のものであるべきである。いくつかの実施形態では、本明細書に開示された流体で研磨後の研磨表面は、全表面粗さ（Ｒａ）が約１０オングストローム（Å）、約８Å、約５Å、約３Å、約２．５Å、約２Å、又は約１．７５Å未満とすることができる。全表面粗さ（Ｒａ）は、Ｚｙｇｏ Ｎｅｗ ｖｉｅｗ８３００顕微鏡又は原子間力顕微鏡Ｂｒｕｋｅｒ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ Ｉｃｏｎで測定できる。加えて、本明細書に開示される流体を使用する研磨の材料除去速度は、約０．１ミクロン／時間、約０．２ミクロン／時間、約０．３ミクロン／時間、約０．５ミクロン／時間、約０．７５ミクロン／時間、約１ミクロン／時間、約１．５ミクロン／時間、約１．７５ミクロン／時間、約２ミクロン／時間、約２．５ミクロン／時間、又は約３ミクロン／時間より大きくすることができる。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される流体を使用する研磨の材料除去速度は、約０．１〜４ミクロン／時間、約０．２〜３ミクロン／時間、約０．５〜３ミクロン／時間、又は約１〜３ミクロン／時間とすることができる。研磨の材料除去速度は、重量分析によって測定できる。さらに、本明細書に開示される流体で研磨した後のスクラッチカウントは、約５００、約４００、約３００、約２００、約１５０、又は約１００未満とすることができる。スクラッチカウントは、ＬａｓｅｒＴｅｃ ＳＩＣＡ６Ｘ装置又はＣａｎｄｅｌｌａ ＣＳ−２０装置によって測定することができる。さらに、本明細書に開示される流体を使用して研磨されたウェーハの総厚さ変動は、約−１〜１、約−０．７５〜０．７５、約−０．５〜０．５、約−０．２５〜０．２５、約−０．２〜０．２、又は約−０．１〜０．１とすることができる。総厚さ変動はＴｒｏｐｅｌＵｌｔｒａＳｏｒｔ又はプロフォーマ３００ｉ装置により測定することができる。
開示された流体は効率的であるために研磨剤を必要とはしないが、過剰な表面欠陥を生じないか、除去速度が許容レベルを下回らない限り、研磨剤を添加してもよい。
特に明記しない限り、実施例のパーセンテージはすべて、流体組成物全体の重量による。
例１： ２％過マンガン酸カリウム（一次酸化剤）、０．１２５％硝酸アルミニウム（多価カチオン成分）、及び０．１２５％過硫酸カリウム（二次酸化剤）を含む流体を調製した。１Ｎ硝酸（約０．６７５重量％）を使用して、流体のｐＨを４．０〜２．０に調整した。
例２： ２％過マンガン酸カリウム（一次酸化剤）、０．１２５％硝酸セリウムアンモニウム（多価カチオン成分と二次酸化剤の組み合わせ）を含む流体を調製した。１Ｎ硝酸（〜０．１５重量％）を使用して、流体のｐＨを４．１５〜２．０に調整した。
例３： ２％過マンガン酸カリウム（一次酸化剤）及び０．１２５％過硫酸カリウム（二次酸化剤）を含む流体を調製した。さらに、０．０７５％のエチドロン酸（キレート剤とアニオン）及び０．０１３５％のフルオロスルホナート界面活性剤（Ｃａｐｓｔｏｎｅ ＦＳ‐１０）を添加した。１Ｎ硝酸（約０．８６重量％）を使用して、流体のｐＨを５．９〜２．０に調整した。また、この流体の表面張力をＤｅ Ｎｏｕｙリング張力計を用いて２０°Ｃで測定すると３８．３ダイン／ｃｍであった。
これらの例は、さまざまなパラメーターについてテストできる。研磨用の機械はＳｔｒａｓｂａｕｇｈ ６ＣＡ研磨機であり、研磨される基板は炭化ケイ素とすることができる。使用する研磨パッドは、Ｃａｂｏｔ Ｅｐｉｃ Ｄ２００、Ｐｏｖａｌ Ｚａｎ １００、又はＦｕｊｉｂｏ １３Ｍとすることができる。シリコンカーボンは、異なる速度で研磨される結晶構造内の特徴的なシリコン面とカーボン面を示すため、除去速度はウェーハの各面に固有である可能性がある。さらに、ｎ型と半絶縁型の両方のウェーハをテストできる。
実験データ
実験データ
金属カチオンの効果：
二次酸化剤として０．１２５重量％過硫酸カリウム（４．７６ｍＭ）を用いて２．００重量％過マンガン酸カリウム水溶液（１３０．４ｍＭ）に添加した場合、種々のカチオンが材料除去速度（重量分析により測定）及び表面仕上げ（Ｚｙｇｏ Ｎｅｗ ｖｉｅｗ ８３００顕微鏡により炭化ケイ素（ＳｉＣ）ウェーハ上にオングストローム単位でＲａとして測定）を改善するかどうかを決定するために、種々のカチオンをテストした。以下のカチオンＡｌ＋３、Ｃｕ＋２、Ｆｅ＋３及びＺｒ＋４をテストした。アルミニウム、銅、及び鉄は硝酸塩としてテストし、ジルコニアは硫酸塩としてテストした（ジルコニアの硝酸塩が利用できないため）。適切な塩を加えた後、硝酸を使用して各溶液のｐＨを２．１０に調整した。これらの塩溶液は、以下の機械パラメーターを使用して、Ｓｔｒａｓｂａｕｇｈ ６ＣＡ研磨装置を使用して、４インチＳｉＣウェーハで等モル比（溶液中のカチオン自体の３．４３ｍＭ）でテストした。
これらのテストの結果を図１に示す。図１に見られるように、＋３の酸化状態のイオン（Ｆｅ＋３とＡｌ＋３）は他の二つのイオンよりも優れたＭＲＲを示した。さらに、Ａｌ＋３は、テストした他のイオンに比べてＲａが優れていただけでなく、ＬａｓｅｒＴｅｃ ＳＩＣＡ６Ｘ装置でウェーハを分析したときのスクラッチカウントが低くなった。
Ａｌ＋３濃度の最適化：
Ａｌ＋３は、上でテストした他のイオンに対して優れたＭＲＲとＲａを付与するイオンとして同定されたので、第２のテストを、このイオンのための最良の使用濃度を決定するために行った。硝酸アルミニウム９水和物を０％、０．１２５重量％及び０．３７５重量％（溶液中のカチオン自体のそれぞれ０、３．４３及び６．８６ｍＭ）の濃度で、２．００重量％過マンガン酸カリウム溶液（１３０．４ｍＭ）に、二次酸化剤としての０．１２５重量％過硫酸カリウム（４．７６ｍＭ）とともに添加してテストを実施した。硝酸アルミニウムを加えた後、硝酸を使用して各溶液のｐＨを２．１に調整した。これらの塩溶液は、前のテストと同じ機械パラメーターを使用して、Ｓｔｒａｓｂａｕｇｈ ６ＣＡ研磨装置で４インチＳｉＣウェーハでテストした。
これらのテストの結果を図２に示す。図２に示すように、硝酸アルミニウムの存在はＭＲＲを低下させる。しかし、０．３７５重量％未満の濃度では、硝酸アルミニウムの存在は表面Ｒａも減少させた。
二次酸化剤の評価：
二次酸化剤を過硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ８）から過ヨウ素酸カリウム（ＫＩＯ４）に３．４３ｍＭ濃度で変化させた場合の効果を、２．００重量％過マンガン酸カリウム溶液（１３０．４ｍＭ）を使用して評価した。各二次酸化剤は、過マンガン酸カリウム溶液に０．１２５重量％（４．７６ｍＭ）の濃度で添加した。適切な酸化剤を添加した後、硝酸を使用して各溶液のｐＨを２．１に調整した。これらのテストは、以下の機械パラメータを使用して、以前のテストと同じ条件で、Ｓｔｒａｓｂａｕｇｈ ６ＣＡ研磨装置を用いて４インチＳｉＣウェーハで実行された。
これらのテストの結果を図３に示す。図３に示すように、過ヨウ素酸カリウムは、当量の過硫酸カリウムと比較して、ＭＲＲを減少させ、表面粗さ（Ｒａ）を増加させた。硝酸アルミニウムを除去すると、これらの効果が悪化し、硝酸アルミニウムが表面粗さにプラスの効果（すなわち低いＲａ）をもたらすというさらなる証拠が得られた。
研磨剤の添加による研磨：
４％過マンガン酸カリウム溶液（２６１．７ｍＭ）に研磨剤（１００ｎｍ平均サイズの多結晶アルミナ、サンゴバンから、１％）を添加し、同じ機械パラメーターを使用して、さまざまな添加剤の効果を調べた。テストした材料は、０．２５重量％（９．５６ｍＭ）の過硫酸カリウム、０．３重量％（１５．０６ｍＭ）のエチドロン酸及び０．３７重量％（６．９８ｍＭ）の硝酸セリウムアンモニウムとともに０．２５重量％の硝酸アルミニウム９水和物（溶液中カチオン自体６．８９ｍＭ）ｖｓ４重量％（２６１．７ｍＭ）過マンガン酸カリウム溶液中１重量％のアルミナ研磨材であった。研磨剤と追加の化学物質を添加した後、各溶液を硝酸を使用して２．１のｐＨに調整した。これらのテストは、以下の機械パラメータを使用して、以前のテストと同じ条件で、Ｓｔｒａｓｂａｕｇｈ ６ＣＡ研磨装置を使用した４インチＳｉＣウェーハで実行された。
これらのテストの結果を図４に示す。図４に示すように、アルミナ研磨材の添加により、現在の機械設定を使用したこれらの化学物質とＫＭｎＯ４のみの間の性能にはわずかなばらつきが生じた。例外は、ＭＲＲの減少とエチドロン酸についてのＲａの増加、及びＣｅ＋４からのＲａの減少である。生成された同様の値は、これらの設定での研磨メカニズムが大きな機械的寄与をしており、これが化学的変化の効果を隠している可能性があることの証拠を与える。
これらのパラメーターを変更した場合の効果を確認するために、このテストをより低い圧力と速度で繰り返した。理論に拘束されることなく、機械的に攻撃性の低い機械設定では、出願人は研磨の化学的効果がより明白になると考えている。また、このより低い圧力と速度のテストでは、初期のテストでプラスの効果が示されたため、硝酸セリウムアンモニウムの代わりに６．８６ｍＭ濃度のＦｅ＋３を使用した。
これらのテストの結果を図５に示す。これらのより低い速度／圧力設定では、これらの化学的性質の間で結果に大きな違いがあった。より高い速度／圧力設定ではＭＲＲの改善とＫＭｎＯ４単独と同様のＲａを示したエチドロン酸は、依然として同様のＲａ値を与えたが、ＭＲＲでは大きな減少を示した。Ｆｅ＋３は、ＫＭｎＯ４対照と同様のＲａ値でＭＲＲのわずかな減少を示した。Ａｌ＋３のＲａ値が最も低く、ＭＲＲのわずかな損失があった。
研磨粒子の添加は、研磨メカニズムの機械的効果を高める。これは、圧力と速度が増加するにつれてより顕著になる。
研磨剤を含まない研磨流体と研磨剤を含む研磨液の両方について、一価の塩を使用する流体に対して、多価カチオンが流体に組み込まれた場合に、ＭＲＲ、Ｒａ、及びスクラッチカウント結果の面で研磨結果が改善された。これらの流体では、３価カチオンの存在がＭＲＲとＲａに対して最も高いポジティブな効果を示した。この効果の範囲内で、Ａｌ＋３はＦｅ＋３よりもＲａとＭＲＲの両方に大きく寄与した。これらの条件下では、Ａｌ＋３イオンの最適濃度もあるようである。
ポジティブな研磨寄与の全体的な傾向は、Ｍ＋１＜Ｍ＋２＜Ｍ＋３という傾向に従う。ここでＭは金属カチオンである。結果として、テストした＋４イオンについてはネガティブな効果があった。ただし、Ｚｒ＋４イオンはオキシナイトレート(oxynitrate)として存在するため、ジルコニアの結果は、イオンが真の＋４酸化状態にあることを表していない可能性がある。
実施態様
実施態様
以下の実施態様は、本明細書に記載された様々な非限定的な実施態様を提供する。
実施態様１：溶媒；酸化電位が０．４Ｖ以上の酸化剤；及び多価カチオン成分を含む、化学機械研磨用流体組成物。
実施態様２：多価カチオン成分が、Ｍｎ＋２、Ｃｕ＋２、Ｍｇ＋２、Ｂａ＋２、Ａｇ＋２、Ｎｉ＋２、Ｚｎ＋２、Ａｌ＋３、Ｆｅ＋３、Ｃｒ＋３、Ｃｏ＋３、Ｃｅ＋４、Ｚｒ＋４、又はＳｎ＋４を含む、実施態様１の流体組成物。
実施態様３：多価カチオン成分が塩、酸、又は塩基である、実施態様１〜２のいずれかの流体組成物。
実施態様４：多価カチオン成分が、硝酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、フルオロ硫酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、フルオロホスホン酸イオン、セレン酸イオン、硫酸イオン、リン酸イオン、塩化物イオン、フッ化物イオン、又はスルファミン酸イオンを含むアニオン性成分を含む、実施態様１〜３のいずれかの流体組成物。
実施態様５：多価カチオン成分が硝酸アルミニウムを含む、実施態様１〜４のいずれかの流体組成物。
実施態様６：流体組成物中の多価カチオン成分の量が０．０１〜１５重量％である、実施態様１〜５のいずれかの流体組成物。
実施態様７：流体組成物中の多価カチオン成分の量が０．０５〜０．７５重量％である、実施態様１〜６のいずれかの流体組成物。
実施態様８：多価カチオン成分が、遊離作用イオン又は複合体の一部である、実施態様１〜７のいずれかの流体組成物。
実施態様９：酸化剤は、過マンガン酸、塩素、臭素、又はヨウ素のオキソハロゲン化物、過酸化物、過硫酸、クロム酸、Ｃｅ＋４及びＣｏ＋３のイオン、塩、酸、又は塩基である、実施態様１〜８のいずれかに記載の流体組成物。
実施態様１０：酸化剤が、過マンガン酸又はＣｅ＋４のイオン、塩、酸、又は塩基を含む、実施態様１〜９のいずれかの流体組成物。
実施態様１１：酸化剤が過マンガン酸ナトリウム又は過マンガン酸カリウムを含む、実施態様１〜１０のいずれかの流体組成物。
実施態様１２：流体組成物中の酸化剤の量が０．１〜２０重量％である、実施態様１〜１１のいずれかの流体組成物。
実施態様１３：流体組成物中の酸化剤の量が０．５〜５重量％である、実施態様１〜１２のいずれかの流体組成物。
実施態様１４：第１の酸化剤よりも高い酸化電位を有する第２の酸化剤をさらに含む、実施態様１〜１３のいずれかの流体組成物。
実施態様１５：第２の酸化剤が、過硫酸、鉄酸、塩素、臭素、又はヨウ素のオキソハロゲン化物、有機過酸化物、クロム酸、Ｃｅ＋４及びＣｏ＋３のイオン、塩、酸、又は塩基を含む、実施態様１４の流体組成物。
実施態様１６：第２の酸化剤が過硫酸ナトリウム又は過硫酸カリウムを含む、実施態様１４〜１５のいずれかの流体組成物。
実施態様１７：流体組成物中の第２の酸化剤の量が０．０１〜２０重量％である、実施態様１４〜１６のいずれかの流体組成物。
実施態様１８：流体組成物中の第２の酸化剤の量が０．１〜０．５重量％である実施態様１４〜１７のいずれかの流体組成物。
実施態様１９：流体組成物が０．２〜２の酸化規定度を有する、実施態様１〜１８のいずれかの流体組成物。
実施態様２０：塩酸、クロム酸、過塩素酸、硝酸、スルファミン酸、硫酸、フルオロ硫酸、フルオロホスホン酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリン酸、フルオロケイ酸、セレン酸、リン酸、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、又は水酸化カリウムを含むｐＨ調整剤をさらに含む、実施態様１〜１９のいずれかの流体組成物。
実施態様２１：流体組成物のｐＨが４未満である、実施態様１〜２０のいずれかの流体組成物。
実施態様２２：ホスホナート又はエチドロン酸を含むキレート剤をさらに含む、実施態様１〜２１のいずれかの流体組成物。
実施態様２３：フルオロスルホナート界面活性剤をさらに含む、実施態様１〜２２のいずれかの流体組成物。
実施態様２４：スメクタイト、ベントナイト、又はカオリナイトを含むレオロジー調整剤をさらに含む、実施態様１〜２３のいずれかの流体組成物。
実施態様２５：流体組成物が研磨粒子を実質的に含まない、実施態様１〜２４のいずれかの流体組成物。
実施態様２６：溶媒が水である、実施態様１〜２５のいずれかの流体組成物。
実施態様２７：溶媒；０．４Ｖ以上の酸化電位を有する第１の酸化剤；第１の酸化剤よりも高い酸化電位を有する第２の酸化剤；及び多価カチオン成分を含む化学機械研磨用流体組成物。
実施態様２８：多価カチオン成分が、Ｍｎ＋２、Ｃｕ＋２、Ｍｇ＋２、Ｂａ＋２、Ａｇ＋２、Ｎｉ＋２、Ｚｎ＋２、Ａｌ＋３、Ｆｅ＋３、Ｃｒ＋３、Ｃｏ＋３、Ｃｅ＋４、Ｚｒ＋４、又はＳｎ＋４を含む、実施態様２７の流体組成物。
実施態様２９：多価カチオン成分が、塩、酸、又は塩基である、実施態様２７〜２８のいずれかの流体組成物。
実施態様３０：多価カチオン成分が、硝酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、フルオロ硫酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、フルオロホスホン酸イオン、セレン酸イオン、硫酸イオン、リン酸イオン、塩化物イオン、フッ化物イオン、又はスルファミン酸イオンを含むアニオン成分を含む、実施態様２７〜２９のいずれかの流体組成物。
実施態様３１：多価カチオン成分が硝酸アルミニウムを含む、実施態様２７〜３０のいずれかの流体組成物。
実施態様３２：流体組成物中の多価カチオン成分の量が０．０１〜１５重量％である、実施態様２７〜３１のいずれかの流体組成物。
実施態様３３：流体組成物中の多価カチオン成分の量は、０．０５〜０．７５重量％である、実施態様２７−３２のいずれかの流体組成物。
実施態様３４：多価カチオン成分が、遊離作用イオン又は複合体の一部である、実施態様２７〜３３のいずれかの流体組成物。
実施態様３５：第１の酸化剤は、過マンガン酸、塩素、臭素、又はヨウ素のオキソハロゲン化物、過酸化物、過硫酸、クロム酸、Ｃｅ＋４、及びＣｏ＋３のイオン、塩、酸、又は塩基を含む、実施態様の２７〜３４のいずれかの流体組成物。
実施態様３６：第１の酸化剤が、過マンガン酸又はＣｅ＋４のイオン、塩、酸、又は塩基を含む、実施態様２７〜３５のいずれかの流体組成物。
実施態様３７：第１の酸化剤が、過マンガン酸ナトリウム又は過マンガン酸カリウムを含む、実施態様２７〜３６のいずれかの流体組成物。
実施態様３８：流体組成物中の第１の酸化剤の量は、０．１〜２０重量％である、実施態様２７〜３７のいずれかの流体組成物。
実施態様３９：流体組成物中の第１の酸化剤の量は、０．５〜５重量％である、実施態様２７〜３８のいずれかの流体組成物。
実施態様４０：第２の酸化剤が、過硫酸、鉄酸、塩素、臭素又はヨウ素のオキソハロゲン化物、有機過酸化物、クロム酸、Ｃｅ＋４、及びＣｏ＋３のイオン、塩、酸又は塩基を含む、実施態様２７〜３９のいずれかの流体組成物。
実施態様４１：第２の酸化剤が、過硫酸ナトリウム又は過硫酸カリウムを含む、実施態様２７〜４０のいずれかの流体組成物。
実施態様４２：流体組成物中の第２の酸化剤の量が０．０１〜２０重量％である、実施態様２７〜４１のいずれかの流体組成物。
実施態様４３：流体組成物中の第２の酸化剤の量が０．１〜０．５重量％である、実施態様の２７〜４２のいずれかの流体組成物。
実施態様４４：流体組成物が０．２〜２の酸化規定度を有する、実施態様２７〜４３のいずれかの流体組成物。
実施態様４５：塩酸、クロム酸、過塩素酸、硝酸、スルファミン酸、硫酸、フルオロ硫酸、フルオロホスホン酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリン酸、フルオロケイ酸、セレン酸、リン酸、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、又は水酸化カリウムを含むｐＨ調整剤をさらに含む、実施態様２７〜４４のいずれかの流体組成物。
実施態様４６：流体組成物のｐＨが４未満である、実施態様２７〜４５のいずれかの流体組成物。
実施態様４７：ホスホナート又はエチドロン酸を含むキレート剤を含む、実施態様２７〜４６のいずれかの流体組成物。
実施態様４８：フルオロスルホナート界面活性剤をさらに含む、実施態様２７〜４７のいずれかの流体組成物。
実施態様４９：スメクタイト、ベントナイト、又はカオリナイトを含むレオロジー調整剤をさらに含む、実施態様２７〜４８のいずれかの流体組成物。
実施態様５０：流体組成物が研磨粒子を実質的に含まない、実施態様の２７〜４９のいずれかの流体組成物。
実施態様５１：溶媒が水である実施態様の２７〜５０のいずれかの流体組成物。
実施態様５２：実施態様１〜５１及び８７〜８８のいずれかの流体組成物を研磨パッドに適用するステップ；及び研磨パッドで無機材料を研磨するステップを含む、無機材料を研磨する方法。
実施態様５３：無機材料が、炭化ケイ素、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム、窒化アルミニウム、リン化インジウム、テルル化カドミウム、テルル化亜鉛、セレン化亜鉛、ヒ化カドミウム、テルル化ビスマス、又はそれらの組み合わせを含む、実施態様５２の方法。
実施態様５４：無機物質が周期表の単一の１４族元素又は周期表の単一の１６族元素である、実施態様５２の方法。
実施態様５５：研磨パッドが、繊維製品、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ナイロン、又はそれらの組み合わせを含む、実施態様５２〜５４のいずれかの方法。
実施態様５６：研磨された無機材料が５Å未満の全表面粗さを有する、実施態様５２〜５５のいずれかの方法。
実施態様５７：研磨の材料除去速度が０．２ミクロン／時間より大きい、実施態様５２〜５６のいずれかの方法。
実施態様５８：溶媒に、０．４Ｖ以上の酸化電位を有する酸化剤及び多価カチオン成分を添加することを含む、流体組成物の製造方法。
実施態様５９：多価カチオン成分が、Ｍｎ＋２、Ｃｕ＋２、Ｍｇ＋２、Ｂａ＋２、Ａｇ＋２、Ｎｉ＋２、Ｚｎ＋２、Ａｌ＋３、Ｆｅ＋３、Ｃｒ＋３、Ｃｏ＋３、Ｃｅ＋４、Ｚｒ＋４、又はＳｎ＋４を含む、実施態様５８の方法。
実施態様６０：多価カチオン成分が塩、酸、又は塩基である、実施態様５８〜５９のいずれかの方法。
実施態様６１：多価カチオン成分が、硝酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、フルオロ硫酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、フルオロホスホン酸イオン、セレン酸イオン、硫酸イオン、リン酸イオン、塩化物イオン、フッ化物イオン、又はスルファミン酸イオンを含むアニオン性成分を含む、実施態様５８−６０のいずれかの方法。
実施態様６２：多価カチオン成分が硝酸アルミニウムを含む、実施態様５８〜６１のいずれかの方法。
実施態様６３：流体組成物中の多価カチオン成分の量が０．０１〜１５重量％である、実施態様５８〜６２のいずれかの方法。
実施態様６４：流体組成物中の多価カチオン成分の量が０．０５〜０．７５重量％である、実施態様５８〜６３のいずれかの方法。
実施態様６５：多価カチオン成分が、遊離作用イオン又は複合体の一部である、実施態様５８〜６４のいずれかの方法。
実施態様６６：酸化剤が、過マンガン酸、塩素、臭素、又はヨウ素のオキソハロゲン化物、過酸化物、過硫酸、クロム酸、Ｃｅ＋４、及びＣｏ＋３のイオン、塩、酸、又は塩基である、実施態様５８〜６５のいずれかの方法。
実施態様６７：酸化剤が、過マンガン酸又はＣｅ＋４のイオン、塩、酸、又は塩基を含む、実施態様５８〜６６のいずれかの方法。
実施態様６８：酸化剤が過マンガン酸ナトリウム又は過マンガン酸カリウムを含む、実施態様５８〜６７のいずれかの方法。
実施態様６９：流体組成物中の酸化剤の量が０．１〜２０重量％である、実施態様５８〜６８のいずれかの方法。
実施態様７０：流体組成物中の酸化剤の量が０．５〜５重量％である、実施態様５８〜６９のいずれかの方法。
実施態様７１：溶媒に、第１の酸化剤よりも高い酸化電位を有する第２の酸化剤を添加することをさらに含む、実施態様５８〜７０のいずれかの方法。
実施態様７２：第２の酸化剤は、過硫酸、鉄酸、塩素、臭素、又はヨウ素のオキソハロゲン化物、有機過酸化物、クロム酸、Ｃｅ＋４、及びＣｏ＋３のイオン、塩、酸、又は塩基を含む、実施態様７１の方法。
実施態様７３：第２の酸化剤が、過硫酸ナトリウム又は過硫酸カリウムを含む、実施態様７１〜７２のいずれかの方法。
実施態様７４：流体組成物中の第２の酸化剤の量が０．０１〜２０重量％である、実施態様７１〜７３のいずれかの方法。
実施態様７５：流体組成物中の第２の酸化剤の量が０．１〜０．５重量％である、実施態様７１〜７４のいずれかの方法。
実施態様７６：流体組成物が０．２〜２の酸化規定度を有する、実施態様５８〜７５のいずれかの方法。
実施態様７７：塩酸、クロム酸、過塩素酸、硝酸、スルファミン酸、硫酸、フルオロ硫酸、フルオロホスホン酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリン酸、フルオロケイ酸、セレン酸、リン酸、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、又は水酸化カリウムを含むｐＨ調整剤を添加することをさらに含む、実施態様５８〜７６のいずれかの方法。
実施態様７８：流体組成物のｐＨが４未満である、実施態様５８〜７７のいずれかの方法。
実施態様７９：溶媒にホスホナート又はエチドロン酸を含むキレート剤を添加することをさらに含む、実施態様５８〜７８のいずれかの方法。
実施態様８０：フルオロスルホナート界面活性剤を溶媒に添加することをさらに含む、実施態様５８〜７９のいずれかの方法。
実施態様８１：溶媒に、スメクタイト、ベントナイト、又はカオリナイトを含むレオロジー調整剤を添加することをさらに含む、実施態様５８〜８０のいずれかの方法。
実施態様８２：流体組成物は研磨粒子を実質的に含まない、実施態様５８〜８１のいずれかの方法。
実施態様８３：溶媒が水である、実施態様５８〜８２のいずれかの方法。
実施態様８４：酸化剤と多価カチオン成分とを溶液中で混合することをさらに含む、実施態様５８〜８３のいずれかの方法。
実施態様８５：研磨粒子を溶媒に添加することをさらに含む、実施態様５８〜８４のいずれかの方法。
実施態様８６：実施態様５８〜８５のいずれかの方法から製造された流体組成物。
実施態様８７：研磨粒子をさらに含む、実施態様１〜２６のいずれかの流体組成物。
実施態様８８：研磨粒子をさらに含む、実施態様２７〜５１のいずれかの流体組成物。
本出願は、本文及び図にいくつかの数値範囲を開示している。開示された数値範囲は、本開示が開示された数値範囲全体で実施できることから、正確な範囲の制限は本明細書で逐語的に述べられていないが、端点を含む開示された数値範囲内の任意の範囲又は値を本質的にサポートする。
上記の説明は、当業者が本開示を作成及び使用できるようにするために提示され、特定の用途及びその要件の文脈で提供される。好ましい実施態様に対する様々な修正は当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義される一般的な原理は、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく他の実施態様及び用途に適用され得る。したがって、この開示は、示される実施態様に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示される原理及び特徴と一致する最も広い範囲が与えられるべきである。最後に、本出願で参照されている特許及び刊行物の開示全体は、参照により本明細書に組み込まれている。
Claims (24)
- 溶媒；
０．４Ｖ以上の酸化電位を有する酸化剤；及び
多価カチオン成分
を含む化学機械研磨用の流体組成物。 - 多価カチオン成分が、Ｍｎ＋２、Ｃｕ＋２、Ｍｇ＋２、Ｂａ＋２、Ａｇ＋２、Ｎｉ＋２、Ｚｎ＋２、Ａｌ＋３、Ｆｅ＋３、Ｃｒ＋３、Ｃｏ＋３、Ｃｅ＋４、Ｚｒ＋４、又はＳｎ＋４を含む、請求項１に記載の流体組成物。
- 多価カチオン成分が、塩、酸、又は塩基である、請求項１に記載の流体組成物。
- 多価カチオン前記成分が、硝酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、フルオロ硫酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、フルオロホスホン酸イオン、セレン酸イオン、硫酸イオン、リン酸イオン、塩化物イオン、フッ化物イオン、又はスルファミン酸イオンを含むアニオン成分を含む、請求項１に記載の流体組成物。
- 多価カチオン成分が硝酸アルミニウムを含む、請求項１に記載の流体組成物。
- 流体組成物中における多価カチオン成分の量が０．０５〜０．７５重量％である、請求項１に記載の流体組成物。
- 多価カチオン成分が遊離作用イオン又は複合体の一部である、請求項１に記載の流体組成物。
- 酸化剤が、過マンガン酸、塩素、臭素、又はヨウ素のオキソハロゲン化物、過酸化物、過硫酸、クロム酸、Ｃｅ＋４、及びＣｏ＋３のイオン、塩、酸、又は塩基である、請求項１に記載の流体組成物。
- 酸化剤が、過マンガン酸又はＣｅの＋４のイオン、塩、酸、又は塩基を含む、請求項１に記載の流体組成物。
- 酸化剤が、過マンガン酸ナトリウム又は過マンガン酸カリウムを含む、請求項１に記載の流体組成物。
- 流体組成物中の酸化剤の量が０．５〜５重量％である、請求項１に記載の流体組成物。
- 第１の酸化剤よりも高い酸化電位を有する第２の酸化剤をさらに含む、請求項１に記載の流体組成物。
- 第２の酸化剤が、過硫酸、鉄酸、塩素、臭素、又はヨウ素のオキソハロゲン化物、有機過酸化物、クロム酸、Ｃｅ＋４、及びＣｏ＋３のイオン、塩、酸、又は塩基を含む、請求項１２に記載の流体組成物。
- 第２の酸化剤が、過硫酸ナトリウム又は過硫酸カリウムを含む、請求項１２に記載の流体組成物。
- 流体組成物中の第２の酸化剤の量が０．１〜０．５重量％である、請求項１２に記載の流体組成物。
- 流体組成物が研磨粒子を実質的に含まない、請求項１に記載の流体組成物。
- 溶媒が水である、請求項１に記載の流体組成物。
- 溶媒；
０．４Ｖ以上の酸化電位を有する第１の酸化剤；
第１の酸化剤よりも高い酸化電位を有する第２の酸化剤；及び
多価カチオン成分
を含む化学機械研磨用の流体組成物。 - 請求項１〜１８の流体組成物を研磨パッドに適用するステップ；及び
研磨パッドで無機材料を研磨するステップ
を含む、無機材料を研磨する方法。 - 無機材料が、炭化ケイ素、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム、窒化アルミニウム、リン化インジウム、テルル化カドミウム、テルル化亜鉛、セレン化亜鉛、ヒ化カドミウム、テルル化ビスマス、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１９に記載の方法。
- 無機材料が、周期表の単一の１４族元素又は周期表の単一の１６族元素である、請求項１９に記載の方法。
- 研磨パッドが、繊維製品、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ナイロン、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１９に記載の方法。
- 研磨無機材料が、５オングストローム未満の全表面粗さを有する、請求項１９に記載の方法。
- 研磨の材料除去速度が０．２ミクロン／時間より大きい、請求項１９に記載の方法。
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