JP2020536992A - 材料除去操作を行うための組成物及びその形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
実施形態1.液体を含む担体、及び
前記担体に含有される研磨微粒子を含む組成物であって、
前記研磨微粒子が、前記研磨微粒子中に平均で少なくとも10%のセリウムを含み、
前記研磨微粒子が少なくとも0.1のセリウム3+比(Ce3+/総セリウム)を含む、組成物。
実施形態9.前記研磨微粒子が酸化セリウムからなり、不純物含有量を除いて他の酸化物化合物を含まない、実施形態1に記載の組成物。
実施形態10.前記研磨微粒子が少なくとも5nmから20ミクロン以下のD90−D10範囲値を含む、実施形態1に記載の組成物。
実施形態12.前記研磨微粒子が、セリウム及び少なくとも1つの他の元素を含む複合酸化物を含み、前記少なくとも1つの他の元素が遷移金属元素又は希土類元素を含む、実施形態1に記載の組成物。
実施形態14.前記複合酸化物がセリウム及び別の金属元素を含む、実施形態12に記載の組成物。
実施形態16.前記複合酸化物が、セリウム及びジルコニウムを含む単相材料を含む固溶体を含む、実施形態12に記載の組成物。
実施形態19.前記研磨微粒子が、酸化セリウム及び酸化ジルコニウムを含む複合酸化物組成物を含む、実施形態1に記載の組成物。
実施形態20.前記研磨微粒子が、前記研磨微粒子の総重量に対して少なくとも5重量%の酸化ジルコニウム、又は前記研磨微粒子の総重量に対して少なくとも10重量%の酸化ジルコニウム、又は少なくとも15重量%の酸化ジルコニウム、又は少なくとも20重量%の酸化ジルコニウム、又は少なくとも30重量%の酸化ジルコニウム、又は少なくとも40重量%の酸化ジルコニウム、又は少なくとも50重量%の酸化ジルコニウム、又は少なくとも60重量%の酸化ジルコニウム、又は少なくとも70重量%、又は少なくとも80重量%を含む、実施形態19の組成物。
実施形態24.前記研磨微粒子が、少なくとも10重量%の酸化セリウム及び100重量%以下の酸化セリウム、又は少なくとも10重量%及び90重量%以下の範囲内、若しくは少なくとも20重量%及び80重量%以下の範囲内の酸化セリウムを含む、実施形態1に記載の組成物。
実施形態28.前記研磨微粒子が、正方晶構造を有する結晶粒を含む多結晶材料を含む、実施形態1に記載の組成物。
実施形態29.少なくとも1及び12以下のpHをさらに含む、実施形態1に記載の組成物。
実施形態31.前記研磨微粒子がCe3+及びCe4+を含み、前記研磨微粒子が少なくとも0.30の比(Ce3+/Ce4+)を含む、実施形態1に記載の組成物。
実施形態34.前記セリウム3+比(Ce3+/総セリウム)が、少なくとも0.15、又は少なくとも0.2、又は少なくとも0.25、又は少なくとも0.3、又は少なくとも0.35、又は少なくとも0.4、又は少なくとも0.45、又は少なくとも0.5、又は少なくとも0.55、又は少なくとも0.6、又は少なくとも0.65、又は少なくとも0.7、又は少なくとも0.75、又は少なくとも0.8、又は少なくとも0.85、又は少なくとも0.9、又は少なくとも0.95、又は少なくとも0.99である、実施形態1に記載の組成物。
実施形態37.酸化剤、分散剤、界面活性剤、潤滑剤からなる群から選択される少なくとも1つの添加剤又はその任意の組合せをさらに含む、実施形態1に記載の組成物。
セリウムを含む第1前駆体材料と、セリウム以外の少なくとも1つの金属元素を含む第2前駆体材料を組合せて混合物を形成すること、及び
前記混合物を非酸化性雰囲気中で処理して、少なくとも0.1のセリウム3+比(Ce3+/総セリウム)を含む研磨微粒子を生成すること、
を含む、方法。
実施形態44.前記第1前駆体材料がセリウムを含む酸化物を含む、実施形態42に記載の方法。
実施形態45.前記第1前駆体材料が、ニトラート、クロリド、アセタート、サルファート、カーボナートの少なくとも1つ又はその任意の組合せを含む、実施形態42に記載の方法。
実施形態47.前記第2前駆体材料が、少なくとも1つの遷移金属元素又は希土類元素を含む塩を含む、実施形態42に記載の方法。
実施形態48.前記第2前駆体材料が、ジルコニウム、チタン、イットリウム、プラセオジム、ランタン、ハフニウムからなる群から選択される少なくとも1つの元素又はその任意の組合せを含む、実施形態42に記載の方法。
実施形態49 前記第2前駆体材料が、ニトラート、ヒドロキシド、クロリド、アセタート、サルファート、カーボナートの少なくとも1つ又はその任意の組合せを含む、実施形態42の方法。
実施形態52.前記混合物からのセリウム含有種の沈殿をさらに含む、実施形態42に記載の方法。
実施形態54.沈殿又は水熱処理からなる群から選択される少なくとも1つの工程を使用する、前記混合物からのCe3+含有種の抽出をさらに含む、実施形態42に記載の方法。
実施形態56.ジルコニウム含有第2前駆体材料への、セリウム含有第1前駆体材料から形成された酸化セリウムの含浸をさらに含む、実施形態42に記載の方法。
実施形態58.処理がか焼を含む、実施形態42に記載の方法。
実施形態59.か焼が少なくとも800℃から1300℃以下の範囲内のか焼温度で行われる、実施形態58に記載の方法。
実施形態61.処理が、流動する水素及び窒素を含む雰囲気中での加熱を含む、実施形態42に記載の方法。
実施形態62.処理が、10Pa以下、又は5Pa以下、又は1Pa以下、又は0.1Pa以下の酸素分圧を有する雰囲気中での加熱を含む、実施形態42に記載の方法。
前記セリウム含有種を乾燥させること、及び
前記セリウム含有種を還元性雰囲気中でか焼して、少なくとも0.3、又は少なくとも0.4、又は少なくとも0.5、又は少なくとも0.6のCe3+対Ce4+の比を有する研磨微粒子を生成すること、
をさらに含む、実施形態42の方法。
シリコンを含む基板に対して物体を移動させること、
前記物体と前記基板との間にスラリーを供給すること、を含み、前記スラリーが液体を含む担体と、前記担体に含有される研磨微粒子とを含み、前記研磨微粒子が、少なくとも0.1、例えば少なくとも0.2、少なくとも0.3、又は少なくとも0.35のセリウム3+比(Ce3+/総セリウム)を含む、方法。
実施形態66.前記材料除去速度が少なくとも5%、例えば少なくとも7%、又は少なくとも10%上昇している、実施形態65のスラリー組成物。
実施形態68.酸化シリコンウェーハを研磨するときの材料除去速度が、などの遊離シリカートイオンを含まないスラリー組成物と比較して、少なくとも3%、例えば少なくとも5%、例えば少なくとも7%、又は少なくとも10%上昇している、実施形態67に記
実施形態70.遊離シリカートイオンの量が少なくとも0.002mol/l及び2.0mol/l以下である、実施形態65〜69のいずれかに記載のスラリー組成物。
実施形態71.前記スラリー組成物のpHが少なくとも7.5及び11.5以下である、実施形態65〜70のいずれかに記載のスラリー組成物。
実施形態73.前記酸化セリウムの量が、前記スラリーの総重量に対して30重量%以下、例えば20重量%以下、又は10重量%以下、又は5重量%以下である、実施形態65〜72のいずれかに記載のスラリー組成物。
実施形態75.前記スラリー組成物が、過酸化物化合物、ペルサルファート化合物、ペルイオダート塩、過ヨウ素酸、ペルブロマート塩、過臭素酸、イオダート塩、ヨウ素酸、ブロマート塩、臭素酸、ペルマンガナート化合物又はキノンの群から選択される酸化剤を本質的に含まない、実施形態65〜73のいずれかに記載のスラリー組成物。
例1:
研磨スラリーで使用するための研磨剤のサンプルを、2つの前駆体材料を使用して生成した。第1前駆体材料はセリウムニトラートであり、第2前駆体はジルコニウムヒドロキシドであり、ZirPro Handanから市販されていた。残りの量の脱イオン水と組合せた、20重量%の第2前駆体を使用して、混合物を生成した。セリウムの化学量論量を標的とするセリウムニトラート(Ce(NO3)3)の1mol/l溶液を、50重量%の酸化セリウムの量が結果として形成されるように、混合物に添加した。
セリア含有スラリーのTEOSウェーハ除去速度に対するシリカートイオンの影響
a)1重量%セリア及び0.026mol/lナトリウムシリカート、並びに各種のpH:pH8.1、pH10.3、pH12.2、並びにb)セリア1重量%、ナトリウムシリカートなし、並びにpH8.2及び10.0を含む一連のセリアスラリーを調製した。
セリアスラリーの材料除去速度の試験を、テトラエチルオルトシリカート(TEOS)から生成したシリカウェーハに対して行った。次の試験方法を実施した。
セリアスラリーのTEOSウェーハ材料除去速度に対する酸化剤の影響
異なる種類及び量の酸化剤を含む一連のセリアスラリーを調製した。すべてのスラリーに250nmの平均粒径を有するセリア(Saint−Gobain製セリア9280)を1重量%の量で使用した。試験を行った酸化剤は、過酸化水素(H2O2)、アンモニウムペルサルファート(APS)、HIO4+KIO4及びKIO3である。スラリーサンプルと得られた材料除去速度のまとめを表4に示す。
研磨試験には、Strasbaugh 6EC研磨ツールを使用した。研磨は、丸形TEOSウェーハ(テトラエチルオルトシリカートから生成した酸化シリコンウェーハ)に対して行った。TEOSウェーハは、直径6インチ、厚さ10,000〜20,000Åの丸形状を有していた。以下の研磨条件を使用した。
ダウンフォース:4.5psi
流量:150ml/分
背圧:1psi
プラテン速度:93rpm
担体速度:43rpm
研磨時間:30秒。
Claims (15)
- 液体を含む担体、及び
前記担体に含有される研磨微粒子を含む組成物であって、
前記研磨微粒子が、前記研磨微粒子中に平均で少なくとも10%のセリウムを含み、
前記研磨微粒子が少なくとも0.1のセリウム3+比(Ce3+/総セリウム)を含む、組成物。 - 前記研磨微粒子が、セリウム及び少なくとも1つの他の元素を含む複合酸化物を含み、前記少なくとも1つの他の元素が遷移金属元素又は希土類元素を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記研磨微粒子が、酸化セリウム及び酸化ジルコニウムを含む複合酸化物組成物を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記研磨微粒子が少なくとも30重量%の酸化セリウムを含む、請求項3に記載の組成物。
- 前記研磨微粒子が、立方晶構造を有する結晶粒を含む多結晶材料を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記研磨微粒子が Ce3+及び Ce4+を含み、前記研磨微粒子が 少なくとも0.30の比率(Ce3+/Ce4+)を含む、請求項1に記載の組成物。
- 研磨スラリーで使用するための研磨微粒子を形成する方法であって、
セリウムを含む第1前駆体材料と、セリウム以外の少なくとも1つの金属元素を含む第2前駆体材料を組合せて混合物を形成すること、及び
前記混合物を非酸化性雰囲気中で処理して、少なくとも0.1のセリウム3+比(Ce3+/総セリウム)を含む研磨微粒子を生成すること、
を含む、方法。 - 前記第1前駆体材料がセリウムを含む塩を含む、請求項7に記載の方法。
- ジルコニウム含有第2前駆体材料への、セリウム含有第1前駆体材料から形成された酸化セリウムの含浸をさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 加熱がか焼を含み、及びか焼が 希ガス、窒素又はその組合せを含む還元性雰囲気中で、少なくとも800℃から1300℃以下の範囲内のか焼温度で行われる、請求項7に記載の方法。
- 処理が、5Pa以下の酸素分圧を有する雰囲気中で加熱することを含む、請求項7に記載の方法。
- 水を含む液体担体、酸化セリウム粒子及び遊離シリカートイオンを含むスラリー組成物であって、酸化シリコンウェーハを研磨するときの材料除去速度が、遊離シリカートイオンを含まないスラリー組成物と比較して少なくとも3%上昇している、スラリー組成物。
- 水、酸化セリウム粒子及びシリカート化合物から本質的になり、前記シリカート化合物が遊離シリカートイオン及び対カチオンに解離する、請求項12に記載のスラリー組成物。
- 前記遊離シリカートイオンの量が少なくとも0.002mol/l及び0.5mol/l以下である、請求項12に記載のスラリー組成物。
- 前記スラリー組成物が酸化剤を本質的に含まない、請求項12に記載のスラリー組成物。
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