JP2022545105A - 材料除去作業を行うための組成物及び方法 - Google Patents
材料除去作業を行うための組成物及び方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022545105A JP2022545105A JP2022511273A JP2022511273A JP2022545105A JP 2022545105 A JP2022545105 A JP 2022545105A JP 2022511273 A JP2022511273 A JP 2022511273A JP 2022511273 A JP2022511273 A JP 2022511273A JP 2022545105 A JP2022545105 A JP 2022545105A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- borate
- composition
- less
- polishing
- polyvalent metal
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 135
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 48
- 239000000463 material Substances 0.000 title abstract description 25
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 86
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 73
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 62
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 60
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 50
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 13
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- DDSZSJDMRGXEKQ-UHFFFAOYSA-N iron(3+);borate Chemical group [Fe+3].[O-]B([O-])[O-] DDSZSJDMRGXEKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 15
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N hypochlorite Chemical compound Cl[O-] WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 7
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N chlorous acid Chemical compound OCl=O QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- SCJHDWONMNAHII-UHFFFAOYSA-N chromium(3+);borate Chemical compound [Cr+3].[O-]B([O-])[O-] SCJHDWONMNAHII-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 5
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- OJMOMXZKOWKUTA-UHFFFAOYSA-N aluminum;borate Chemical compound [Al+3].[O-]B([O-])[O-] OJMOMXZKOWKUTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- YISOXLVRWFDIKD-UHFFFAOYSA-N bismuth;borate Chemical compound [Bi+3].[O-]B([O-])[O-] YISOXLVRWFDIKD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HQNHTEJTBUTVAE-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);borate Chemical compound [Ce+3].[O-]B([O-])[O-] HQNHTEJTBUTVAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FJNQKAYLLNDYTJ-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+);diborate Chemical compound [Co+2].[Co+2].[Co+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] FJNQKAYLLNDYTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NFMHSPWHNQRFNR-UHFFFAOYSA-N hyponitrous acid Chemical compound ON=NO NFMHSPWHNQRFNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ICIWUVCWSCSTAQ-UHFFFAOYSA-M iodate Chemical compound [O-]I(=O)=O ICIWUVCWSCSTAQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 125000005385 peroxodisulfate group Chemical group 0.000 claims description 4
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 claims description 4
- CQDTUBLRLRFEJX-UHFFFAOYSA-N tricopper;diborate Chemical compound [Cu+2].[Cu+2].[Cu+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] CQDTUBLRLRFEJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- SESDYVUTMWJUMQ-UHFFFAOYSA-N B([O-])([O-])[O-].[Ti+3] Chemical compound B([O-])([O-])[O-].[Ti+3] SESDYVUTMWJUMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PQRSRRFNJDANBE-UHFFFAOYSA-N [Ru+3].B([O-])([O-])[O-] Chemical compound [Ru+3].B([O-])([O-])[O-] PQRSRRFNJDANBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001919 chlorite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052619 chlorite group Inorganic materials 0.000 claims description 3
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 83
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 17
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 17
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 16
- -1 borate compound Chemical class 0.000 description 14
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 13
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 10
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 150000001642 boronic acid derivatives Chemical class 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 4
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 3
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 3
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 3
- KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYSA-N periodic acid Chemical class OI(=O)(=O)=O KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000006174 pH buffer Substances 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000006254 rheological additive Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- KZEVSDGEBAJOTK-UHFFFAOYSA-N 1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-2-[5-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]-1,3,4-oxadiazol-2-yl]ethanone Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)C(CC=1OC(=NN=1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)=O KZEVSDGEBAJOTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910016870 Fe(NO3)3-9H2O Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 238000012565 NMR experiment Methods 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- GHXRKGHKMRZBJH-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O.OB(O)O GHXRKGHKMRZBJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- ICIWUVCWSCSTAQ-UHFFFAOYSA-N iodic acid Chemical class OI(=O)=O ICIWUVCWSCSTAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SZQUEWJRBJDHSM-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate;nonahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O SZQUEWJRBJDHSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mn+2] PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 1
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L persulfate group Chemical group S(=O)(=O)([O-])OOS(=O)(=O)[O-] JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- WUUHFRRPHJEEKV-UHFFFAOYSA-N tripotassium borate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]B([O-])[O-] WUUHFRRPHJEEKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
- C09G1/00—Polishing compositions
- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B35/00—Boron; Compounds thereof
- C01B35/08—Compounds containing boron and nitrogen, phosphorus, oxygen, sulfur, selenium or tellurium
- C01B35/10—Compounds containing boron and oxygen
- C01B35/12—Borates
- C01B35/127—Borates of heavy metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G25/00—Compounds of zirconium
- C01G25/02—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G45/00—Compounds of manganese
- C01G45/12—Manganates manganites or permanganates
- C01G45/1207—Permanganates ([MnO]4-) or manganates ([MnO4]2-)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1409—Abrasive particles per se
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
Abstract
基板の化学機械研磨に好適な組成物は、研磨粒子、多価金属ホウ酸塩、少なくとも１つの酸化剤、及び溶媒を含むことができる。組成物は、高い材料除去速度及び非常に滑らかな表面仕上げで基板を研磨することができる。
Description
本開示は、材料除去作業を行うための組成物、具体的には、研磨粒子、多価金属ホウ酸塩、及び酸化剤を含むスラリー組成物と、材料除去作業を行う方法に関する。
研磨用スラリーは、例えば、ガラス、セラミック、又は金属材料の研磨のための多種多様な用途を有し、しばしば化学機械平坦化（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ：ＣＭＰ）プロセスを行うために設計される。典型的なＣＭＰプロセスでは、研磨される基板に対するスラリーの相対的運動は、基板の外面と化学的及び機械的に相互作用し、不要な材料を除去することによって、平坦化（研磨）プロセスを補助する。研磨は、低い表面粗度を有する所望の滑らかな外面が得られるまで行われる。高い材料除去速度を有し、低い表面粗度を有する研磨された基板をもたらす、費用効率の高い研磨用スラリーを開発する必要性が存在する。
本開示は、添付の図面を参照することにより、当業者にとって、よりよく理解することができ、その多くの特徴及び利点が明らかになり得る。
本明細書で使用される場合、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含むこと（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含むこと（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有すること（ｈａｖｉｎｇ）」、又はそれらの任意の他の変形は、非排他的な包含を網羅するように意図される。例えば、特徴のリストを含むプロセス、方法、物品、又は装置は、必ずしもそれらの特徴のみに限定されず、明示的に列挙されていない、又はそのようなプロセス、方法、物品、若しくは装置に固有である、他の特徴を含んでもよい。
本明細書で使用される場合、逆のことが明示的に述べられていない限り、「又は」とは、排他的論理和ではなく包括的論理和を指す。例えば、Ａ又はＢという条件は、以下のいずれか１つによって満たされる：Ａが真（又は存在）及びＢが偽（又は存在しない）、Ａが偽（又は存在しない）及びＢが真（又は存在）、並びにＡ及びＢの両方が真（又は存在）。
また、「ａ」又は「ａｎ」の使用は、本明細書に記載の要素及び構成要素を説明するために使用される。これは、単に便宜上、且つ本発明の範囲の一般的な意味を与えるために行われる。この説明は、１つ又は少なくとも１つを含むように読解されるべきであり、そうでないことを意味することが明らかでない限り、単数形は複数形もまた含む。
本開示は、材料除去作業を行うのに好適な組成物を対象とする。組成物は、研磨粒子、多価金属ホウ酸塩、少なくとも１つの酸化剤、及び溶媒を含む。驚くべきことに、本開示の組成物は、炭化ケイ素又はダイヤモンドなどの高硬度の材料を含む、多種多様な材料の研磨を、高い材料除去速度及び所望の低い表面粗度で行うことができることが観察されている。
本明細書で使用される場合、用語「多価金属」とは、＋２以上の酸化状態を有する金属含有カチオンに関する。本明細書で使用される場合、用語「多価金属ホウ酸塩」とは、少なくとも１つの多価金属カチオンを含む金属ホウ酸塩化合物又は錯体を意味するように意図される。特定の多価金属ホウ酸塩化合物は、１種類の多価金属カチオンのみを含むことが理解されよう。
組成物中の多価金属ホウ酸塩の濃度を算出するために、多価金属イオンとホウ酸イオンとの間に、例えば、ＦｅＢＯ３、又はＡｌＢＯ３、又はＣｕ３（ＢＯ３）２などの中性塩が形成されているものと仮定する。
一実施形態では、多価金属ホウ酸塩は、ホウ酸鉄（ＩＩＩ）（ｉｒｏｎ（ＩＩＩ） ｂｏｒａｔｅ）、ホウ酸銅（ＩＩ）（ｃｏｐｐｅｒ（ＩＩ） ｂｏｒａｔｅ）、ホウ酸コバルト（ＩＩ）（ｃｏｂａｌｔ（ＩＩ） ｂｏｒａｔｅ）、ホウ酸ビスマス（ＩＩＩ）（ｂｉｓｍｕｔｈ（ＩＩＩ） ｂｏｒａｔｅ）、ホウ酸アルミニウム（ＩＩＩ）（ａｌｕｍｉｎｕｍ（ＩＩＩ） ｂｏｒａｔｅ）、ホウ酸セリウム（ＩＩＩ）（ｃｅｒｉｕｍ（ＩＩＩ） ｂｏｒａｔｅ）、ホウ酸クロム（ＩＩＩ）（ｃｈｒｏｍｉｕｍ（ＩＩＩ） ｂｏｒａｔｅ）、ホウ酸ルテニウム（ＩＩＩ）（ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ（ＩＩＩ） ｂｏｒａｔｅ）、ホウ酸チタン（ＩＩＩ）（ｔｉｔａｎｉｕｍ（ＩＩＩ） ｂｏｒａｔｅ）、ホウ酸鉛（ＩＩ）（ｌｅａｄ（ＩＩ） ｂｏｒａｔｅ）、又はそれらの任意の組合せを含み得る。特定の実施形態では、多価金属ホウ酸塩は、ホウ酸鉄（ＩＩＩ）であってもよい。本明細書で使用される場合、用語「ホウ酸鉄（ＩＩＩ）」とは、「ホウ酸鉄」又は「Ｆｅ３＋－ホウ酸塩」又はＦｅＢＯ３という用語と、互換的に使用される。
一実施形態では、本開示の組成物は、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）及び多価金属塩（例えば、多価金属硝酸塩、又は塩化物、又は硫酸塩）を溶媒中に溶解し、少なくとも１つの酸化剤を添加して（少なくとも部分的に）溶解し、研磨粒子を添加して、研磨粒子分散液を形成し、この分散液のｐＨを所望のｐＨに調整することによって、製造することができる。理論に拘束されるものではないが、酸化剤と組み合わせることで研磨効率を高めることができる多価金属イオンとホウ酸アニオンとの間に、多価金属ホウ酸塩が形成されると推測される。
別の態様では、多価金属ホウ酸塩は、多価金属塩（例えば、多価金属硝酸塩、又は塩化物、又は硫酸塩）と一緒に、一価カチオン（例えば、ホウ酸ナトリウム又はホウ酸カリウム）を有するホウ酸塩を溶解させることにより、形成することができる。別の態様では、多価金属ホウ酸塩を、溶媒に直接添加して分散させることができる。
一態様では、組成物中の多価金属ホウ酸塩の量は、組成物の総重量に基づいて少なくとも０．０１重量％、又は少なくとも０．０２５重量％、又は少なくとも０．０５重量％、又は少なくとも０．１重量％、又は少なくとも０．５重量％、又は少なくとも１重量％、又は少なくとも２重量％、又は少なくとも３重量％であり得る。別の態様では、多価金属ホウ酸塩の量は、組成物の総重量に基づいて５０重量％以下、又は４０重量％以下、又は３０重量％以下、又は２０重量％以下、又は１０重量％以下、又は５重量％以下、又は４重量％以下、又は３重量％以下、又は２重量％以下、又は１重量％以下、又は０．５重量％以下、又は０．１重量％以下であってもよい。多価金属ホウ酸塩の量は、組成物の総重量に基づいて、少なくとも０．０２５重量％で５重量％以下、又は少なくとも０．０５重量％で１重量％以下、又は少なくとも０．０５重量％で０．２重量％以下など、上述した最小値と最大値とのいずれかの間の値であり得る。
非限定的な一実施形態では、組成物は、１：２０～２０：１の範囲内の総多価金属イオン対総ホウ素のモル比を有してもよく、これは、過剰な多価金属イオン又は過剰なホウ酸イオンのいずれかを有してもよいことを意味する。一実施形態では、総多価金属イオン対総ホウ素のモル比は、少なくとも１：１８、又は少なくとも１：１５、又は少なくとも１：１２、又は少なくとも１：１０、又は少なくとも１：９、又は少なくとも１：８、又は少なくとも１：７、又は少なくとも１：６、又は少なくとも１：５、又は少なくとも１：４、又は少なくとも１：３、又は少なくとも１：２であり得る。別の実施形態では、総多価金属イオン対総ホウ素の比は、１８：１以下、又は１５：１以下、又は１２：１以下、又は１０：１以下、又は９：１以下、又は８：１以下、又は７：１以下、又は６：１以下、又は５：１以下、又は４：１以下、又は３：１以下、又は２：１以下、又は１：１以下であってもよい。
一態様では、総多価金属イオン対総ホウ素のモル比を使用して総多価金属イオン対総ホウ酸イオンのモル比を算出することができ、これは、総多価金属イオン対総ホウ素について上述した比と同じ範囲内であり得る。例えば、非限定的な一実施形態では、総多価金属イオン対総ホウ酸イオンの比は、１：２０～２０：１の範囲内であってもよい。そのような計算は、組成物中の全てのホウ素がホウ酸イオンの形態であるという仮定に基づき得ることが理解されよう。
一実施形態では、本開示の組成物に含有される酸化剤は、溶媒中に溶解し、単独で又は組成物に含有される多価金属ホウ酸塩と組み合わせてのいずれかで、基材の表面と化学的に反応するのに好適な酸化電位を有する、化合物であり得る。驚くべきことに、多価金属ホウ酸塩が研磨用スラリー組成物中へ更に含有される場合、酸化剤の効率を大幅に高めることができることが観察されている。理論に拘束されるものではないが、研磨中に基板材料の表面を化学的に変化させる場合、多価金属ホウ酸塩及び酸化剤によって相乗効果が得られると推測される。
一態様では、酸化剤は、少なくとも０．２６Ｖ、又は少なくとも０．４Ｖ、又は少なくとも０．５Ｖ、又は少なくとも１．０Ｖ、又は少なくとも１．５Ｖの酸化電位を有し得る。別の態様では、酸化電位は、２．８Ｖ以下、又は２．５Ｖ以下、又は２．０Ｖ以下であってもよい。本明細書で使用される場合、酸化電位は、２５℃の温度、１ａｔｍの圧力、１ｍｏｌ／Ｌの濃度の水中試験化合物で標準水素電極に対して測定され、ボルト（Ｖ）で測定される値である。
酸化剤の非限定的な例は、例えば、過酸化物、過マンガン酸塩、ペルオキソ二硫酸塩、亜塩素酸塩、過塩素酸塩、次亜塩素酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、亜硝酸塩、次亜硝酸塩、クロム酸塩、酸化マンガン、又はそれらの任意の組合せであり得る。特定の実施形態では、酸化剤は、過マンガン酸カリウム、過酸化水素、ペルオキソ二硫酸カリウム、又はそれらの任意の組合せから選択することができる。
組成物中の酸化剤の量は、組成物の総重量に基づいて少なくとも０．０１重量％、又は少なくとも０．０５重量％、又は少なくとも０．１重量％、又は少なくとも０．０５重量％、又は少なくとも１．０重量％、又は少なくとも１．５重量％、又は少なくとも２重量％、又は少なくとも３重量％であり得る。別の態様では、酸化剤の量は、組成物の総重量に基づいて、４０重量％以下、例えば３０重量％以下、２０重量％以下、１０重量％以下、７重量％以下、５重量％以下、３重量％以下、２重量％以下、１重量％以下、又は０．５重量％以下であり得る。酸化剤の量は、組成物の総重量に基づいて、少なくとも０．０１重量％で１０重量％以下、又は少なくとも１重量％で５重量％以下など、上述した最小値と最大値とのいずれかの間の値であり得る。
特定の実施形態では、本開示の組成物の溶媒は水であり得るが、これに限定されない。他の態様では、溶媒は、水と、１つ以上の他の極性溶媒及び／又は非極性溶媒との混合物であり得る。
本開示の組成物に含有される研磨粒子は、特定の材料の種類に限定されず、例えば、ジルコニア、アルミナ、シリカ、ダイヤモンド、立方晶系窒化ホウ素、セリア、酸化鉄、酸化チタン、酸化マンガン、酸化ランタン、又はそれらの任意の組合せを含むことができる。特定の態様では、研磨粒子は、アルミナ、ジルコニア、セリア、シリカ、ダイヤモンド、又は酸化鉄から選択することができる。ある特定の態様では、研磨粒子は、アルミナであり得る。別のある特定の態様では、研磨粒子は、ジルコニアであり得る。
研磨粒子の平均サイズ（Ｄ５０）は、少なくとも１０ｎｍ、又は少なくとも２５ｎｍ、又は少なくとも５０ｎｍ、少なくとも８０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも１３０ｎｍ、又は少なくとも１５０ｎｍ、少なくとも少なくとも１８０ｎｍ、又は少なくとも２００ｎｍ、又は少なくとも２５０ｎｍであり得る。別の実施形態では、平均粒径は、５０ミクロン以下、例えば、２０ミクロン以下、１０ミクロン以下、５ミクロン以下、１ミクロン以下、０．８ミクロン以下、０．５ミクロン以下、又は０．３ミクロン以下であってもよい。研磨粒子の平均粒径は、上述した最小値と最大値とのいずれかの間の値、例えば、少なくとも５０ｎｍで５００ｎｍ以下、少なくとも７０ｎｍで２５０ｎｍ以下、又は少なくとも８０ｎｍで２００ｎｍ以下であり得る。
一実施形態では、組成物に含有される研磨粒子の量は、組成物の総重量に基づいて少なくとも０．０１重量％、又は少なくとも０．０５重量％、又は少なくとも０．１重量％、又は少なくとも０．５重量％、又は少なくとも１重量％、又は少なくとも２重量％、又は少なくとも３重量％、又は少なくとも４重量％、又は少なくとも５重量％であり得る。別の実施形態では、研磨粒子の量は、５０重量％以下、例えば、４０重量％以下、又は３０重量％以下、又は２０重量％以下、又は１５重量％以下、又は１０重量％以下、又は８重量％以下、又は５重量％以下であり得る。研磨粒子の量は、上述した最小値と最大値とのいずれかの間の値であり得る。特定の態様では、研磨粒子の量は、少なくとも０．１重量％で５重量％以下であり得る。
実施形態では、組成物は、１つ以上の任意の添加剤、例えば、界面活性剤、又は分散剤、又はキレート剤、ｐＨ緩衝剤、レオロジー調節剤、耐食性剤、又はそれらの任意の組合せを更に含むことができる。
特定の実施形態では、本開示の組成物は、研磨粒子、ホウ酸鉄、過マンガン酸塩、及び水から本質的になり得る。
組成物のｐＨは、少なくとも１で９以下の範囲内であり得る。ある特定の態様では、ｐＨは、少なくとも１．３、又は少なくとも１．５、又は少なくとも１．７、又は少なくとも１．９、又は少なくとも２．０であり得る。他の態様では、組成物のｐＨは、８．５以下、例えば、８以下、又は７以下、又は５以下、又は４以下、又は３．５以下、又は３．０以下、又は２．５以下、又は２．３以下などであってもよい。組成物のｐＨは、少なくとも１で９以下、少なくとも１．５で５以下、又は少なくとも１．８で２．５以下など、上述した最小値と最大値とのいずれかの間の値であり得る。
本開示は、基板を研磨する方法を更に対象とする。本方法は、上記の本開示の研磨用組成物（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）を提供することと、研磨用組成物を基板と直接接触させることと、基板表面を研磨することと、を含み得る。一態様では、基板は研磨パッドで研磨することができ、ここで、研磨パッド及び基板は互いに対して移動しており、研磨用組成物は基板及び研磨パッドと接触している。
一実施形態では、研磨中の研磨用組成物の温度は、少なくとも４０℃、又は少なくとも４５℃、又は少なくとも５０℃、又は少なくとも５５℃、又は少なくとも６０℃、又は少なくとも６５℃であり得る。別の実施形態では、研磨中の組成物の温度は、９０℃以下、又は８５℃以下、又は８０℃以下、又は７５℃以下、又は７０℃以下であってもよい。研磨中の組成物の温度は、上述した最小値と最大値とのいずれかの間の範囲内の値であり得る。
驚くべきことに、本開示の組成物は、基板の高い研磨効率を有し、低い表面粗度を有する研磨した基板の滑らかな外面をもたらす、化学機械研磨用組成物として、好適であり得ることが発見された。
一実施形態では、研磨される基板は、セラミック材料、金属、金属合金、ダイヤモンド、又はポリマーを含み得る。特定の実施形態では、基板は、ＩＩＩ－Ｖ族化合物、例えば窒化ガリウムであり得る。別の特定の実施形態では、基板は、ＩＶ－ＩＶ族化合物、例えば炭化ケイ素であり得る。ポリマーの非限定的な例は、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリアクリルアミド、ポリエステル、ポリウレタン、又は例えばフォトレジストで使用されるそれらのコポリマー若しくはクロスポリマーなどの任意の組合せであり得る。
特定の態様では、本開示の組成物及び方法は、少なくとも１．５の正規化除去速度、及び２．０Å以下の表面粗度で炭化ケイ素基板を研磨するために、適合させることができる。本明細書で使用される場合、正規化材料除去速度は、スラリーの実際の除去速度とベースラインスラリーの除去速度との比であり、ここで、ベースラインスラリーは、１００ｎｍの平均粒径を有する１重量％のαアルミナ粒子、４重量％のＫＭｎＯ４、９５重量％の蒸留水を含有し、試験されるスラリーと同じｐＨに調整される。特定の実施形態では、炭化ケイ素基板を研磨する正規化材料除去速度は、少なくとも１．６、少なくとも１．７、少なくとも１．８、少なくとも１．９、少なくとも２．０、少なくとも２．１、少なくとも２．２、又は少なくとも２．３であり得る。別の態様では、研磨後の炭化ケイ素基板の表面粗度は、１．９Å以下、又は１．８Å以下、又は１．７Å以下、又は１．６Å以下、又は１．５Å以下であり得る。
別の実施形態では、本開示は、化学機械研磨用の組成物を調製するのに適したキット、及びキットを用いて基板を研磨する方法を対象とする。キットは、第１のパッケージ及び第２のパッケージ（本明細書では、「２パッケージキット」とも称される）を含むことができ、ここで、第１のパッケージは多価金属塩を含んでもよく、第２のパッケージはホウ酸を含んでもよい。驚くべきことに、２パッケージキットによって調製された研磨用組成物は、１パッケージ中に全成分を含有する組成物よりも長い期間にわたって所望の研磨効率を有することができることが観察されている。理論に拘束されるものではないが、研磨作業を行う前に、多価金属ホウ酸塩をその場で形成することが有利であり得ると推測される。
一態様では、２パッケージキットの貯蔵寿命は、少なくとも７０日間、例えば、少なくとも８０日間、少なくとも１００日間、少なくとも１５０日間、少なくとも２００日間、又は少なくとも３６５日間であり得る。本明細書で使用される場合、キットの貯蔵寿命は、２パッケージキットが室温で保管される日数として定義され、ここで、キットの第１のパッケージと第２のパッケージとを組み合わせて調製された組成物は、１日間の貯蔵寿命を有する２パッケージキットから調製された対応する組成物の研磨効率と比較して、炭化ケイ素基板を研磨する研磨効率の少なくとも１６％の低下を有する。
キットは、第１のパッケージと第２のパッケージとを組み合わせた後、同じ特性及び特徴を有する基板を研磨するための上記と同じ組成物に対応することができる。一態様では、研磨粒子は、キットの第１のパッケージ又は第２のパッケージに含有され得る。更に別の態様では、少なくとも１つの酸化剤は、キットの第１のパッケージ又は第２のパッケージに含有され得る。特定の態様では、研磨粒子及び少なくとも１つの酸化剤は、第１のパッケージ中にホウ酸及び溶媒と一緒に含有されてもよく、第２のパッケージは、多価金属塩及び溶媒を含有することができる。
以下の例で更に実証されるように、本開示は、基板を研磨するための、特に基板を化学機械研磨するための研磨用スラリーとして好適な組成物を提供する。
多くの異なる態様及び実施形態が可能である。それらの態様及び実施形態のいくつかを本明細書に記載する。本明細書を読んだ後、当業者は、それらの態様及び実施形態が例示にすぎず、本発明の範囲を限定しないことを理解するであろう。実施形態は、以下に列挙される実施形態のいずれか１つ以上に従い得る。
実施形態
実施形態１．研磨粒子、多価金属ホウ酸塩、少なくとも１つの酸化剤、及び溶媒を含む、組成物。
実施形態１．研磨粒子、多価金属ホウ酸塩、少なくとも１つの酸化剤、及び溶媒を含む、組成物。
実施形態２．多価金属ホウ酸塩が、ホウ酸鉄（ＩＩＩ）、ホウ酸銅（ＩＩ）、ホウ酸コバルト（ＩＩ）、ホウ酸ビスマス（ＩＩＩ）、ホウ酸アルミニウム（ＩＩＩ）、ホウ酸セリウム（ＩＩＩ）、ホウ酸クロム（ＩＩＩ）、ホウ酸ルテニウム（ＩＩＩ）、ホウ酸チタン（ＩＩＩ）、ホウ酸鉛（ＩＩ）、又はそれらの任意の組合せを含む、実施形態１に記載の組成物。
実施形態３．多価金属ホウ酸塩が、ホウ酸鉄（ＩＩＩ）、ホウ酸銅（ＩＩ）、ホウ酸コバルト（ＩＩ）、ホウ酸ビスマス（ＩＩＩ）、ホウ酸アルミニウム（ＩＩＩ）、ホウ酸セリウム（ＩＩＩ）、又はそれらの任意の組合せを含む、実施形態２に記載の組成物。
実施形態４．多価金属ホウ酸塩が、ホウ酸鉄（ＩＩＩ）から本質的になる、実施形態３に記載の組成物。
実施形態５．組成物が、１：２０～２０：１の範囲内で、総多価金属イオン対総ホウ素のモル比を含む、実施形態１～４のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態６．総多価金属イオン対総ホウ素のモル比が、少なくとも１：１８、又は少なくとも１：１５、又は少なくとも１：１２、又は少なくとも１：１０、又は少なくとも１：９、又は少なくとも１：８、又は少なくとも１：７、又は少なくとも１：６、又は少なくとも１：５、又は少なくとも１：４、又は少なくとも１：３、又は少なくとも１：２である、実施形態５に記載の組成物。
実施形態７．総多価金属イオン対総ホウ素のモル比が、１８：１以下、又は１５：１以下、又は１２：１以下、又は１０：１以下、又は９：１以下、又は８：１以下、又は７：１以下、又は６：１以下、又は５：１以下、又は４：１以下、又は３：１以下、又は２：１以下、又は１：１以下の範囲内である、実施形態５に記載の組成物。
実施形態８．少なくとも１つの酸化剤の酸化電位が、少なくとも０．２６Ｖ、又は少なくとも０．４Ｖ、又は少なくとも０．５Ｖ、又は少なくとも１．０Ｖ、又は少なくとも１．５Ｖである、実施形態１～７のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態９．少なくとも１つの酸化剤の酸化電位が、２．８Ｖ以下である、実施形態１～８のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態１０．少なくとも１つの酸化剤が、過酸化物、過マンガン酸塩、ペルオキソ二硫酸塩、亜塩素酸塩、過塩素酸塩、次亜塩素酸塩、亜硝酸塩、次亜硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、クロム酸塩、酸化マンガン、又はそれらの任意の組合せを含む、実施形態１～９のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態１１．酸化剤が、過マンガン酸塩から本質的になる、実施形態１０に記載の組成物。
実施形態１２．過マンガン酸塩が、過マンガン酸カリウムである、実施形態１１に記載の組成物。
実施形態１３．多価金属ホウ酸塩の量が、組成物の総重量に基づいて、少なくとも０．０１重量％、又は少なくとも０．０２５重量％、又は少なくとも０．０５重量％、又は少なくとも０．１重量％、又は少なくとも０．５重量％、又は少なくとも１重量％、又は少なくとも２重量％、又は少なくとも３重量％である、実施形態１～１２のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態１４．多価金属ホウ酸塩の量が、組成物の総重量に基づいて、５０重量％以下、又は４０重量％以下、又は３０重量％以下、又は２０重量％以下、又は１０重量％以下、又は５重量％以下、又は４重量％以下、又は３重量％以下、又は２重量％以下、又は１重量％以下、又は０．５重量％以下、又は０．１重量％以下である、実施形態１～１３のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態１５．多価金属ホウ酸塩の量が、組成物の総重量に基づいて、少なくとも０．０１重量％で５重量％以下、又は少なくとも０．０３重量％で１重量％以下、又は少なくとも０．０５重量％で０．２重量％以下である、実施形態１３又は１４に記載の組成物。
実施形態１６．少なくとも１つの酸化剤の量が、組成物の総重量に基づいて少なくとも０．０１重量％、又は少なくとも０．０５重量％、又は少なくとも０．１重量％、又は少なくとも０．０５重量％、又は少なくとも１．０重量％、又は少なくとも１．５重量％、又は少なくとも２重量％、又は少なくとも３重量％である、実施形態１～１５のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態１７．少なくとも１つの酸化剤の量が、組成物の総重量に基づいて、４０重量％以下、例えば３０重量％以下、２０重量％以下、１０重量％以下、７重量％以下、５重量％以下、３重量％以下、２重量％以下、１重量％以下、又は０．５重量％以下である、実施形態１～１６のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態１８．少なくとも１つの酸化剤の量が、組成物の総重量に基づいて、少なくとも０．０１重量％で１０重量％以下、又は少なくとも１重量％で５重量％以下である、実施形態１６又は１７に記載の組成物。
実施形態１９．溶媒が、水を含む、実施形態１～１８のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態２０．研磨粒子が、ジルコニア、アルミナ、シリカ、ダイヤモンド、立方晶系窒化ホウ素、セリア、酸化鉄、酸化チタン、酸化マンガン、酸化ランタン、又はそれらの任意の組合せを含む、実施形態１～１９のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態２１．研磨粒子が、アルミナ、ジルコニア、セリア、シリカ、ダイヤモンド、又は酸化鉄を含む、実施形態２０に記載の組成物。
実施形態２２．研磨粒子が、ジルコニアを含む、実施形態２１に記載の組成物。
実施形態２３．研磨粒子が、アルミナを含む、実施形態２１に記載の組成物。
実施形態２４．研磨粒子の平均（Ｄ５０）粒径が、少なくとも２５ｎｍ、又は少なくとも５０ｎｍ、少なくとも８０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも１５０ｎｍ、少なくとも２００ｎｍ、又は少なくとも２５０ｎｍである、実施形態１～２３のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態２５．研磨粒子の平均（Ｄ５０）粒径が、５０ミクロン以下、例えば、２０ミクロン以下、１０ミクロン以下、５ミクロン以下、１ミクロン以下、０．８ミクロン以下、０．５ミクロン以下、又は０．３ミクロン以下である、実施形態１～２４のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態２６．研磨粒子の平均（Ｄ５０）粒径が、少なくとも５０ｎｍで２５０ｎｍ以下である、実施形態１～２５のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態２７．研磨粒子の量が、組成物の総重量に基づいて少なくとも０．０１重量％、少なくとも０．０５重量％、又は少なくとも０．１重量％、又は少なくとも０．５重量％、又は少なくとも１重量％、又は少なくとも２重量％、又は少なくとも３重量％、又は少なくとも４重量％、又は少なくとも５重量％である、実施形態１～２６のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態２８．研磨粒子の量が、５０重量％以下、例えば、４０重量％以下、３０重量％以下、２０重量％以下、１５重量％以下、１０重量％以下、８重量％以下、又は５重量％以下である、実施形態１～２７のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態２９．研磨粒子の量が、少なくとも０．１重量％で５重量％以下である、実施形態１～２８のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態３０．組成物のｐＨが、少なくとも１で９以下、又は少なくとも１．５で５以下、又は少なくとも１．８で２．５以下である、実施形態１～２９のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態３１．ｐＨが、少なくとも１．３、少なくとも１．５、少なくとも１．７、少なくとも１．９、少なくとも２．０、少なくとも２．１、少なくとも２．２、少なくとも２．３、少なくとも２．４、又は少なくとも２．５である、実施形態１～３０のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態３２．ｐＨが、４以下、又は３．８以下、又は３．５以下、又は３．２以下、又は３．０以下、又は２．８以下、又は２．５以下、又は２．３以下である、実施形態１～３１のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態３３．組成物が、基板の化学機械研磨に適合している、実施形態１～３２のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態３４．基板が、セラミック材料、金属、金属合金、ダイヤモンド、又はポリマーを含む、実施形態３３に記載の組成物。
実施形態３５．セラミック材料が、ＩＩＩ－Ｖ族化合物又はＩＶ－ＩＶ族化合物を含む、実施形態３４に記載の組成物。
実施形態３６．セラミック材料が、窒化ガリウム又は炭化ケイ素を含む、実施形態３５に記載の組成物。
実施形態３７．組成物が、界面活性剤、又は分散剤、又はキレート剤、又はｐＨ緩衝剤、又はレオロジー調節剤、耐食性剤、又はそれらの任意の組合せを更に含むことができる、実施形態１～３６のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態３８．研磨粒子、ホウ酸鉄、過マンガン酸塩、及び水から本質的になる、実施形態１～３７のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態３９．組成物が、少なくとも１．５の正規化除去速度及び２．０Å以下の表面粗度で炭化ケイ素基板を研磨するのに適している、実施形態１～３８のいずれか一項に記載の組成物。
実施形態４０．正規化除去速度が、少なくとも１．６、少なくとも１．７、少なくとも１．８、少なくとも１．９、少なくとも２．０、少なくとも２．１、少なくとも２．２、又は少なくとも２．３である、実施形態３９に記載の組成物。
実施形態４１．炭化ケイ素基板を研磨した後の表面粗度が、１．９Å以下、又は１．８Å以下、又は１．７Å以下、又は１．６Å以下、又は１．５Å以下である、実施形態３９に記載の組成物。
実施形態４２．基板を研磨する方法であって、研磨用組成物が、研磨粒子、多価金属ホウ酸塩、少なくとも１つの酸化剤、及び水を含む、研磨用組成物を提供することと、研磨用組成物を基板に接触させることと、基板を研磨することと、を含む、方法。
実施形態４３．基板が、セラミック材料、金属、金属合金、ダイヤモンド、又はポリマー、ＩＩＩ－Ｖ族化合物、若しくはＩＶ－ＩＶ族化合物を含む、実施形態４２に記載の方法。
実施形態４４．基板が、炭化ケイ素又は窒化ガリウムである、実施形態４３に記載の方法。
実施形態４５．研磨前の研磨用組成物を、少なくとも１で９以下のｐＨに調整することを更に含む、実施形態４２に記載の方法。
実施形態４６．ｐＨが、少なくとも１で５以下のｐＨに調整される、実施形態４５に記載の方法。
実施形態４７．ｐＨが、少なくとも１．３、少なくとも１．５、少なくとも１．７、少なくとも１．９、少なくとも２．０、少なくとも２．１、少なくとも２．２、少なくとも２．３、少なくとも２．４、又は少なくとも２．５である、実施形態４６に記載の方法。
実施形態４８．ｐＨが、４以下、又は３．８以下、又は３．５以下、又は３．２以下、又は３．０以下、又は２．８以下、又は２．５以下、又は２．３以下である、実施形態４６に記載の方法。
実施形態４９．研磨が、少なくとも２．０の基板の正規化除去速度で行われる、実施形態４２～４８のいずれか一項に記載の方法。
実施形態５０．研磨後の基板の表面粗度が、２Å以下である、実施形態４２～４９のいずれか一項に記載の方法。
実施形態５１．研磨粒子が、ジルコニア、アルミナ、シリカ、ダイヤモンド、立方晶系窒化ホウ素、セリア、酸化鉄、酸化チタン、酸化マンガン、酸化ランタン（ｌａｎｔｈａｎｉｕｍ ｏｘｉｄｅ）、又はそれらの任意の組合せを含む、実施形態４２～５０のいずれか一項に記載の方法。
実施形態５２．研磨粒子が、アルミナ、ジルコニア、セリア、シリカ、ダイヤモンド、又は酸化鉄を含む、実施形態５１に記載の方法。
実施形態５３．少なくとも１つの酸化剤の酸化電位が、少なくとも０．２６Ｖ、又は少なくとも０．４Ｖ、又は少なくとも０．５Ｖ、又は少なくとも１．０Ｖ、又は少なくとも１．５Ｖである、実施形態４２～５２のいずれか一項に記載の方法。
実施形態５４．酸化剤の酸化電位が、２．８Ｖ以下である、実施形態４２～５３のいずれか一項に記載の方法。
実施形態５５．少なくとも１つの酸化剤が、過酸化物、過硫酸塩、過マンガン酸塩、亜塩素酸塩、亜硝酸塩、過塩素酸塩、次亜塩素酸塩、酸化マンガン、又はそれらの任意の組合せを含む、実施形態４２～５４のいずれか一項に記載の方法。
実施形態５６．酸化剤が、過マンガン酸塩から本質的になる、実施形態５５に記載の方法。
実施形態５７．過マンガン酸塩が、過マンガン酸カリウムである、実施形態５６に記載の方法。
実施形態５８．多価金属ホウ酸塩の量が、組成物の総重量に基づいて、少なくとも０．０１重量％で５重量％以下、又は少なくとも０．０５重量％で１重量％以下、又は少なくとも０．０５重量％で０．３重量％以下である、実施形態４２～５７のいずれか一項に記載の方法。
実施形態５９．酸化剤の量が、組成物の総重量に基づいて、少なくとも０．０１重量％で１０重量％以下、又は少なくとも０．５重量％で５重量％以下である、実施形態４２～５８のいずれか一項に記載の方法。
実施形態６０．溶媒が、水を含む、実施形態４２～５９のいずれか一項に記載の方法。
実施形態６１．組成物のｐＨが、少なくとも１で９以下、又は少なくとも１．５で５以下、又は少なくとも１．８で２．５以下である、実施形態４２～６０のいずれか一項に記載の方法。
実施形態６２．ｐＨが、少なくとも１．３、少なくとも１．５、少なくとも１．７、少なくとも１．９、少なくとも２．０、少なくとも２．１、少なくとも２．２、少なくとも２．３、少なくとも２．４、又は少なくとも２．５である、実施形態４２～６１のいずれか一項に記載の方法。
実施形態６３．ｐＨが、４以下、又は３．８以下、又は３．５以下、又は３．２以下、又は３．０以下、又は２．８以下、又は２．５以下、又は２．３以下である、実施形態４２～６２のいずれか一項に記載の方法。
実施形態６４．化学機械研磨のための組成物を調製するのに適したキットであって、キットが第１のパッケージ及び第２のパッケージを含み、第１のパッケージが多価金属塩を含み、第２のパッケージがホウ酸を含む、キット。
実施形態６５．キットが、パッケージ１とパッケージ２とを組み合わせた後、多価金属ホウ酸塩がその場で形成されるように適合されている、実施形態６４に記載のキット。
実施形態６６．第１のパッケージ又は第２のパッケージが、研磨粒子を更に含む、実施形態６４又は６５に記載のキット。
実施形態６７．第１のパッケージ又は第２のパッケージが、少なくとも１つの酸化剤を更に含む、実施形態６４～６６のいずれか一項に記載のキット。
実施形態６８．第２のパッケージが、研磨粒子と、少なくとも１つの酸化剤とを更に含む、実施形態６４に記載のキット。
実施形態６９．多価金属塩の多価金属イオンが、Ｆｅ３＋、Ｆｅ２＋、Ｃｏ２＋、Ｃｅ３＋、Ｂｉ３＋、Ａｌ３＋、Ｒｕ３＋、Ｔｉ３＋、Ｐｂ２＋、又はそれらの任意の組合せを含む、実施形態６４～６７のいずれか一項に記載のキット。
実施形態７０．多価金属イオンが、Ｆｅ３＋又はＣｕ２＋を含む、実施形態６９に記載のキット。
実施形態７１．多価金属イオンが、Ｆｅ３＋から本質的になる、実施形態７０に記載のキット。
実施形態７２．第１のパッケージが、ホウ素を本質的に含まない、実施形態６４～７１のいずれか一項に記載のキット。
実施形態７３．多価金属塩のアニオンが、硝酸塩、塩化物、臭化物、ヨウ化物、硫酸塩、リン酸塩、又はそれらの任意の組合せを含む、実施形態６４～７２のいずれか一項に記載のキット。
実施形態７４．少なくとも１つの酸化剤が、過マンガン酸塩、ペルオキソ二硫酸塩、亜塩素酸塩、過塩素酸塩、次亜塩素酸塩、亜硝酸塩、次亜硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、クロム酸塩、過酸化物、酸化マンガン、又はそれらの任意の組合せを含む、実施形態６４～７３のいずれか一項に記載のキット。
実施形態７５．少なくとも１つの酸化剤が、過マンガン酸塩を含む、実施形態７４に記載のキット。
実施形態７６．少なくとも１つの酸化剤が、過マンガン酸カリウムを含む、実施形態７５に記載のキット。
実施形態７７．研磨粒子が、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、又はそれらの組合せを含む、実施形態６６～７６のいずれか一項に記載のキット。
実施形態７８．キットが少なくとも７０日間の貯蔵寿命を有し、この貯蔵寿命が、キットの調製から１日後の組成物の研磨効率と比較して、第１のパッケージと第２のパッケージとを組み合わせることによってキットから調製された組成物が少なくとも１６％の研磨効率の低下を有する日数に対応する、実施形態６４～７７のいずれか一項に記載のキット。
実施形態７９．キットの貯蔵寿命が、少なくとも８０日間、又は少なくとも１００日間、又は少なくとも１５０日間、又は少なくとも２００日間、又は少なくとも３６５日間である、実施形態７８に記載のキット。
実施形態８０．基板を研磨する方法であって、研磨用組成物を調製することが第１のパッケージと第２のパッケージとを組み合わせることを含み、第１のパッケージ及び第２のパッケージがキットの一部であり、第１のパッケージが多価金属塩を含み、第２のパッケージがホウ酸を含む、研磨用組成物を調製することと、研磨用組成物を基板に接触させることと、基板を研磨することと、を含む、方法。
実施形態８１．第１のパッケージと第２のパッケージとを組み合わせることが、多価金属ホウ酸塩をその場で形成することを含む、実施形態８０に記載の方法。
実施形態８２．研磨用組成物の調製が、基板の研磨と同日に行われる、実施形態８０又は８１に記載の方法。
実施形態８３．第１のパッケージ又は第２のパッケージが、研磨粒子を更に含む、実施形態８０～８２のいずれか一項に記載の方法。
実施形態８４．研磨粒子が、アルミナ粒子又はジルコニア粒子を含む、実施形態８３に記載の方法。
実施形態８５．第１のパッケージ又は第２のパッケージが、少なくとも１つの酸化剤を更に含む、実施形態８０～８４のいずれか一項に記載の方法。
実施形態８６．第２のパッケージが、研磨粒子と、少なくとも１つの酸化剤とを更に含む、実施形態８０に記載の方法。
実施形態８７．多価金属塩の多価金属イオンが、Ｆｅ３＋、Ｆｅ２＋、Ｃｏ２＋、Ｃｅ３＋、Ｂｉ３＋、Ａｌ３＋、Ｒｕ３＋、Ｔｉ３＋、Ｐｂ２＋、又はそれらの任意の組合せを含む、実施形態８０～８５のいずれか一項に記載の方法。
実施形態８８．多価金属イオンが、Ｆｅ３＋又はＣｕ２＋を含む、実施形態８７に記載の方法。
実施形態８９．多価金属イオンが、Ｆｅ３＋から本質的になる、実施形態８８に記載の方法。
実施形態９０．第１のパッケージが、ホウ素を本質的に含まない、実施形態８０～８９のいずれか一項に記載の方法。
実施形態９１．多価金属塩のアニオンが、硝酸塩、塩化物、臭化物、ヨウ化物、リン酸塩、硫酸塩、又はそれらの任意の組合せを含む、実施形態８０～９０のいずれか一項に記載の方法。
実施形態９２．実施形態４６～６３の特徴のいずれか１つを更に含む、実施形態８０～９１のいずれか一項に記載の方法。
例
以下の非限定的な例は本発明を説明する。
以下の非限定的な例は本発明を説明する。
例１
９４５ｍｌの蒸留水へ、２．５ｇ（６．１９ｍｍｏｌ）の硝酸鉄（ＩＩＩ）九水和物（Ｆｅ（ＮＯ３）３ ９Ｈ２Ｏ）、２．５ｇ（４０．３ｍｍｏｌ）のホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、４０．０ｇ（２５３．２ｍｍｏｌ）の過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）、及び１０ｇのＳａｉｎｔ－Ｇｏｂａｉｎ製の平均（Ｄ５０）粒径１００ｎｍであるαアルミナ粒子を、撹拌しながら添加することによって、水性研磨用スラリー組成物（Ｓ１）を調製した。全成分を合わせた後、スラリーのｐＨを、１Ｎ ＨＮＯ３でｐＨ２．１に調整した。添加した成分のモル量に応じて、総Ｆｅ３＋イオン対総ホウ酸イオン（ＢＯ３ ３－）のモル比は、１：６．５であった。
９４５ｍｌの蒸留水へ、２．５ｇ（６．１９ｍｍｏｌ）の硝酸鉄（ＩＩＩ）九水和物（Ｆｅ（ＮＯ３）３ ９Ｈ２Ｏ）、２．５ｇ（４０．３ｍｍｏｌ）のホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、４０．０ｇ（２５３．２ｍｍｏｌ）の過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）、及び１０ｇのＳａｉｎｔ－Ｇｏｂａｉｎ製の平均（Ｄ５０）粒径１００ｎｍであるαアルミナ粒子を、撹拌しながら添加することによって、水性研磨用スラリー組成物（Ｓ１）を調製した。全成分を合わせた後、スラリーのｐＨを、１Ｎ ＨＮＯ３でｐＨ２．１に調整した。添加した成分のモル量に応じて、総Ｆｅ３＋イオン対総ホウ酸イオン（ＢＯ３ ３－）のモル比は、１：６．５であった。
更に、スラリーＳ１と同じ方法であるが、以下の多価金属ホウ酸塩を形成するために異なる種類の多価金属硝酸塩を用いる方法で、スラリーを調製した：Ａｌ３＋－ホウ酸塩（スラリーＳ２）；Ｃｕ２＋－ホウ酸塩（スラリーＳ３）；Ｂｉ３＋－ホウ酸塩（スラリーＳ４）；Ｃｏ２＋－ホウ酸塩（スラリーＳ５）；Ｃｅ３＋－ホウ酸塩（スラリーＳ６）；Ｎｉ２＋－ホウ酸塩（スラリーＣ７）、及びＡｇ＋－ホウ酸塩（比較用スラリーＣ３）。
スラリーの研磨特性を試験し、Ｓｔｒａｓｂａｕｇｈ ６ＥＣ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｔｏｏｌを用いて炭化ケイ素基板を研磨することによって比較した。炭化ケイ素基板は、直径１５０ｍｍである４Ｈタイプの丸型ウェハであった。
試験したスラリー組成物及び試験結果、例えば正規化材料除去速度及び研磨後の表面粗度などの要約は、表１に見ることができる。
表１に要約された異なるスラリー組成物の研磨試験結果は、アルミナ粒子、ホウ酸鉄、ＫＭｎＯ４、及び水の組合せを含有するスラリーＳ１について、最高の正規化除去速度（ＮＭＲ）が得られたことを示している。
更に、他の多価金属ホウ酸塩、例えばＡｌ３＋ホウ酸塩、Ｃｕ２＋ホウ酸塩、Ｂｉ３＋ホウ酸塩、Ｃｏ２＋ホウ酸塩、及びＣｅ３＋ホウ酸塩では、正規化材料除去速度がホウ酸鉄含有スラリーＳ１のＮＭＲよりも低かったが、ＮＭＲは対応するベースラインスラリー（１重量％のアルミナ、４重量％のＫＭｎＯ４、９５重量％の水を含有、ｐＨ２．１）の除去速度よりも依然として少なくとも４０％高かったことが分かる。
図１にもまた示すように、比較用スラリーＣ１及びＣ２は、Ｆｅ３＋－イオンのみが存在し、且つホウ酸イオンが存在せず（比較用スラリーＣ１）、ホウ酸イオンのみが存在し、且つＦｅ３＋－イオンが存在しない（比較用スラリーＣ２）と、ホウ酸鉄を含むスラリーＳ１を用いて得られたＮＭＲがはるかに低くなったことを実証している。理論に拘束されるものではないが、これらの比較は、ホウ酸鉄と酸化剤との相乗効果を高ＮＭＲの主な理由として示しているが、ホウ酸単独と共に酸化剤を含有するスラリー（Ｃ２）、又は酸化剤及びＦｅ３＋イオン単独を含有するスラリー（Ｃ１）は、材料除去速度がはるかに低かった。加えて、試料Ｓ１もまた、優れた表面仕上げに寄与した。
一価金属ホウ酸塩の例としてＡｇ＋ホウ酸塩を含む比較用スラリー（比較用スラリーＣ３参照）は、ベースラインスラリーの除去速度とほぼ同じＮＭＲを有し、研磨中の除去速度に関して利点をもたらさなかった（図１も参照されたい）。
正規化除去速度（ＮＭＲ）は、試験したスラリーの実際の材料除去速度と、本明細書ではベースライン除去速度とも呼ばれる対応するベースラインスラリーの除去速度との比として算出された。ベースライン除去速度は、Ｓａｉｎｔ－Ｇｏｂａｉｎ製の平均サイズ１００ｎｍである１重量％のαアルミナ粒子、４重量％のＫＭｎＯ４、及びｐＨ＝２．１に調整した９５重量％の蒸留水を含有する、標準スラリーによって測定した。ベースライン除去速度を測定する場合、目的のスラリーと同じ研磨条件を使用した。
例２
例２では、研磨粒子としてＳａｉｎｔ－Ｇｏｂａｉｎ製の平均粒径１００ｎｍである１重量％ジルコニアを含むスラリー組成物を調製し、試験した。研磨粒子の種類を変更したこと以外は、ジルコニア研磨粒子を含有するスラリー（Ｓ８）は、例１のスラリーＳ１と同じ成分を含有し、同じ方法で調製された。
例２では、研磨粒子としてＳａｉｎｔ－Ｇｏｂａｉｎ製の平均粒径１００ｎｍである１重量％ジルコニアを含むスラリー組成物を調製し、試験した。研磨粒子の種類を変更したこと以外は、ジルコニア研磨粒子を含有するスラリー（Ｓ８）は、例１のスラリーＳ１と同じ成分を含有し、同じ方法で調製された。
表２に概説されるように、ジルコニア粒子、ホウ酸鉄、及びＫＭｎＯ４を含むスラリーＳ８は、ジルコニア粒子の代わりにアルミナ粒子を含有するスラリーＳ１よりも、更に高いＮＭＲを有したことが分かる。
ジルコニア粒子及び酸化剤ＫＭｎＯ４のみを含有する比較用スラリー組成物Ｃ４は、アルミナ粒子を含有するベースラインスラリーと同様のＮＭＲをもたらした。
スラリーＳ８による２．６１の高ＮＭＲ対多価金属ホウ酸塩を含まない比較用スラリーのＮＭＲ０．９７は、研磨効率に関して、ホウ酸鉄と酸化剤との組合せの驚くべき効果を再び実証している。実験は更に、スラリーに含有される研磨粒子の種類が、ホウ酸鉄の存在の影響と比較して、ＮＭＲにかなり小さな影響を及ぼすように見えることを示している。
例３
例３では、ホウ酸鉄含有スラリーを、アルミナ粒子の量の変化に関して調査した。
例３では、ホウ酸鉄含有スラリーを、アルミナ粒子の量の変化に関して調査した。
以下の表３に概説されるように、アルミナの量を１重量％（スラリーＳ１）から２重量％（スラリーＳ９）に２倍にすると、ＮＭＲが０．２８増加した。
例４
例４では、２つの酸化剤を含有するスラリー（Ｓ１０）のＮＭＲを、１つの酸化剤のみを含有するスラリーＳ１と比較した。２つのスラリー間の唯一の違いは、追加の酸化剤であった。
例４では、２つの酸化剤を含有するスラリー（Ｓ１０）のＮＭＲを、１つの酸化剤のみを含有するスラリーＳ１と比較した。２つのスラリー間の唯一の違いは、追加の酸化剤であった。
以下の表４に示すように、第２の酸化剤としてのＫＭｎＯ４に加えて、ペルオキソ二硫酸カリウム（Ｋ２Ｓ２Ｏ８）を９．２６ｍｍｏｌ／ｋｇの量で添加すると、ＮＭＲがわずかに０．２２増加した。
例５
様々な濃度のホウ酸鉄及び酸化剤ＫＭｎＯ４を伴うスラリー組成物を比較して、炭化ケイ素のＮＭＲへの影響を調査した。全てのＮＭＲ試験を例１と同じ方法で行い、同じベースラインスラリー（１重量％のαアルミナ粒子、４重量％のＫＭｎＯ４、９５重量％の水、及びｐＨ２．１）も含めた。
様々な濃度のホウ酸鉄及び酸化剤ＫＭｎＯ４を伴うスラリー組成物を比較して、炭化ケイ素のＮＭＲへの影響を調査した。全てのＮＭＲ試験を例１と同じ方法で行い、同じベースラインスラリー（１重量％のαアルミナ粒子、４重量％のＫＭｎＯ４、９５重量％の水、及びｐＨ２．１）も含めた。
測定したスラリーのＮＭＲと研磨後の炭化ケイ素基板の得られた表面粗度を、表５に概説する。
スラリーＳ１１では、ホウ酸鉄の量及び酸化剤の量が例１のスラリーＳ１と比較して半分の量まで減少し、ＮＭＲが２．２６（試料Ｓ１）から１．７５（試料Ｓ１１）まで減少した。酸化剤の量の比較的大きな減少（４重量％～２重量％）がＮＭＲを２．２６から１．７５までしか減少させず、最終表面粗度の非常に小さな変化をもたらしたことがこの実験で観察されたことは、非常に驚くべきことであった。これは、研磨中のホウ酸鉄と酸化剤との相乗効果を再度実証しており、約２重量％のＫＭｎＯ４（１２６．６ｍｍｏｌ／ｋｇ）を伴うわずか０．０４重量％のホウ酸鉄（３．４ｍｍｏｌ／ｋｇのＦｅＢＯ３）の量は、ベースラインスラリーと比較して除去速度を７５％増加させることができ、ベースラインスラリーは、２倍の量の酸化剤ＭＫｎＯ４（４重量％）を含有していた。
スラリーＳ１２の研磨結果は、ＫＭｎＯ４の量を、スラリーＳ１で使用される量の４分の１まで（４重量％（Ｓ１）から１重量％（Ｓ１１））低下させるが、ホウ酸鉄の量をＳ１と同じに保つと、ＮＭＲが２．２６から１．２４まで大幅に減少することを実証している（図２もまた参照されたい）。この結果は、酸化剤が、ホウ酸鉄に加えて、スラリーの材料除去効率に重要な役割を果たし、両方の成分、すなわちホウ酸鉄及び酸化剤が相乗的に一緒に作用するように見えることを再び示している。この例は、酸化剤の量が特定の最小量に達した場合、ホウ酸鉄の量を増加させることによって補償することができないことを示している。
図２で更に示すように、スラリーＳ１３中のホウ酸鉄の量を１０分の１まで低下させ、酸化剤の量をスラリーＳ１と同じに保つと、ＮＭＲもまた２．２６から１．１９まで大幅に減少した。これはまた、ホウ酸鉄と酸化剤の両方が、相乗効果を得るためには必要であることを示している。しかしながら、スラリー試料Ｓ１３がベースラインスラリーよりも高いＮＭＲを有することは注目に値し、ベースラインスラリーに含有される濃度量と同じ濃度量のＫＭｎＯ４と組み合わせた場合、０．００７４重量％（０．６１９ｍｍｏｌ／ｋｇ）の濃度であるホウ酸鉄でさえも、研磨効率の改善に効果を及ぼし得ることを示している。
比較用スラリーＣ５では、スラリーＳ１と同様に４倍少ない量のＫＭｎＯ４を使用し、更に、ホウ酸鉄の量をスラリーＳ１と同様の量の１０分の１に減少させた。この状況では、スラリーのＮＭＲは、ＮＭＲを算出するために使用されたベースラインスラリーの除去速度よりも悪かった。
研磨試験の解説：
本開示の例の全ての研磨用スラリーを、Ｓｔｒａｓｂａｕｇｈ ６ＥＣ片面研磨ツールを用いて、軸外４°炭化ケイ素ウェハの材料除去速度に対するそれらの影響について試験した。
研磨は以下の条件下において行った。
本開示の例の全ての研磨用スラリーを、Ｓｔｒａｓｂａｕｇｈ ６ＥＣ片面研磨ツールを用いて、軸外４°炭化ケイ素ウェハの材料除去速度に対するそれらの影響について試験した。
研磨は以下の条件下において行った。
研磨した基板は、直径１５０ｍｍ、厚さ３５０μｍの４Ｈタイプ炭化ケイ素（軸外４°）ウェハであった。材料除去速度は、Ｏｈａｕｓ Ｅｘｐｌｏｒｅｒ Ｍｏｄｅｌ ＦＸ３２４精密スケールで測定した重量損失から算出した。
表面粗度は、Ｚｙｇｏ Ｎｅｗ Ｖｉｅｗ ８３００＋走査光学プロファイラで測定した。
各スラリーの試験前に、μｍ／時でのベースライン除去速度を測定し、以下のベーススラリーを用いて行った：１重量％のαアルミナ（Ｓａｉｎｔ－Ｇｏｂａｉｎ製）、４重量％のＫＭｎＯ４、９５重量％の蒸留水、試験するスラリーのｐＨに調整（これは、他に指示がない限り、ほとんどのスラリーでｐＨ２．１であった）。ベースライン除去速度を測定した後、調査したスラリーの研磨効率を、μｍ／時間で測定した。正規化除去速度（ＮＭＲ）の計算のために、試験スラリーの実際の材料除去速度（ＭＲＲ）を、ベースライン除去速度（ＢＲＲ）で割った。
全スラリー組成物Ｓ１～Ｓ１３及び比較用スラリーＣ１～Ｃ５について、ＮＭＲ＝ＭＭＲ／ＢＲＲで、測定された実際の材料除去速度（ＭＲＲ）、対応するベースライン除去速度（ＢＲＲ）（常にスラリー組成物の試験前に測定）、及び算出された正規化除去速度（ＮＭＲ）の要約を、表６に示す。
例６
２パッケージキット．
２つのパッケージを含むキットを調製する。第１のパッケージは、Ｆｅ（ＮＯ３）３及び水を含む。キットの第２のパッケージは、アルミナ粒子、ＫＭｎＯ４、ホウ酸、及び水を含む。パッケージ１とパッケージ２とを組み合わせた後、更なる水は添加せず、ｐＨを調整せずに、キットから作製された研磨用組成物（試料Ｓ１４）が、４重量％のＫＭｎＯ４、１．２５重量％のホウ酸、０．２重量％のアルミナ粒子、及び１．２５重量％のＦｅ（ＮＯ）３を含有するように、各パッケージ中の成分の量が調整される。得られた研磨用組成物のｐＨは２．１である。
２パッケージキット．
２つのパッケージを含むキットを調製する。第１のパッケージは、Ｆｅ（ＮＯ３）３及び水を含む。キットの第２のパッケージは、アルミナ粒子、ＫＭｎＯ４、ホウ酸、及び水を含む。パッケージ１とパッケージ２とを組み合わせた後、更なる水は添加せず、ｐＨを調整せずに、キットから作製された研磨用組成物（試料Ｓ１４）が、４重量％のＫＭｎＯ４、１．２５重量％のホウ酸、０．２重量％のアルミナ粒子、及び１．２５重量％のＦｅ（ＮＯ）３を含有するように、各パッケージ中の成分の量が調整される。得られた研磨用組成物のｐＨは２．１である。
キットは、室温で異なる日数の貯蔵後に、炭化ケイ素基板を研磨するその研磨効率について試験される。流体組成物は、２０日間、４０日間、５０日間、及び７０日間の２パッケージキットの貯蔵後に、上記のような２パッケージキットから調製される。７０日間の時間枠内において、キットから作製された流体組成物の研磨効率（材料除去速度）に低下は観察されない。
前述の明細書では、概念は特定の実施形態を参照して説明されている。しかしながら、当業者は、以下の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更を行うことができることを理解する。したがって、本明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で見なされるべきであり、そのような修正は全て本発明の範囲内に含まれることが意図されている。
Claims (15)
- 研磨粒子、多価金属ホウ酸塩、少なくとも１つの酸化剤、及び溶媒を含む、組成物。
- 前記多価金属ホウ酸塩が、ホウ酸鉄（ＩＩＩ）、ホウ酸銅（ＩＩ）、ホウ酸コバルト（ＩＩ）、ホウ酸ビスマス（ＩＩＩ）、ホウ酸アルミニウム（ＩＩＩ）、ホウ酸セリウム（ＩＩＩ）、ホウ酸クロム（ＩＩＩ）、ホウ酸ルテニウム（ＩＩＩ）、ホウ酸チタン（ＩＩＩ）、ホウ酸鉛（ＩＩ）、又はそれらの任意の組合せを含む、請求項１に記載の組成物。
- 前記多価金属ホウ酸塩が、ホウ酸鉄（ＩＩＩ）から本質的になる、請求項２に記載の組成物。
- 前記少なくとも１つの酸化剤が、過マンガン酸塩、ペルオキソ二硫酸塩、過酸化物、亜塩素酸塩、過塩素酸塩、次亜塩素酸塩、亜硝酸塩、次亜硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、クロム酸塩、酸化マンガン、又はそれらの任意の組合せを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記酸化剤が、過マンガン酸塩から本質的になる、請求項４に記載の組成物。
- 前記多価金属ホウ酸塩の量が、前記組成物の総重量に基づいて、少なくとも０．０１重量％で２０重量％以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記研磨粒子が、ジルコニア又はアルミナを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記研磨粒子の量が、少なくとも０．１重量％で１０重量％以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記組成物が、基板の化学機械研磨に適合している、請求項１～３のいずれか一項に記載の組成物。
- 基板を研磨する方法であって、
研磨粒子、多価金属ホウ酸塩、少なくとも１つの酸化剤、及び水を含む、研磨用組成物を提供することと、
前記研磨用組成物を前記基板に接触させることと、
前記基板を研磨することと、
を含む、方法。 - 前記多価金属ホウ酸塩が、ホウ酸鉄（ＩＩＩ）を含む、請求項１０に記載の方法。
- 前記ｐＨが、少なくとも１で５以下のｐＨに調整される、請求項１０又は１１に記載の方法。
- 前記基板が、金属、金属合金、ポリマー、ＩＩＩ－Ｖ族化合物、又はＩＶ－ＩＶ族化合物を含む、請求項１０又は１１に記載の方法。
- 化学機械研磨のための組成物を調製するのに適したキットであって、前記キットが第１のパッケージ及び第２のパッケージを含み、前記第１のパッケージが多価金属塩を含み、前記第２のパッケージがホウ酸を含む、キット。
- 前記第１のパッケージ又は前記第２のパッケージが、研磨粒子と、少なくとも１つの酸化剤とを更に含む、請求項１４に記載のキット。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201962894029P | 2019-08-30 | 2019-08-30 | |
| US62/894,029 | 2019-08-30 | ||
| PCT/US2020/048221 WO2021041694A1 (en) | 2019-08-30 | 2020-08-27 | Composition and method for conducting a material removing operation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022545105A true JP2022545105A (ja) | 2022-10-25 |
| JP7368600B2 JP7368600B2 (ja) | 2023-10-24 |
Family
ID=74679466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022511273A Active JP7368600B2 (ja) | 2019-08-30 | 2020-08-27 | 材料除去作業を行うための組成物及び方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US11499072B2 (ja) |
| EP (1) | EP4022001A4 (ja) |
| JP (1) | JP7368600B2 (ja) |
| KR (1) | KR20220054356A (ja) |
| CN (1) | CN114341286B (ja) |
| TW (1) | TWI827876B (ja) |
| WO (1) | WO2021041694A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024026380A1 (en) * | 2022-07-29 | 2024-02-01 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Composition and method for conducting a material removing operation |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000144109A (ja) * | 1998-11-10 | 2000-05-26 | Okamoto Machine Tool Works Ltd | 化学機械研磨用研磨剤スラリ− |
| JP2009302255A (ja) * | 2008-06-12 | 2009-12-24 | Fujifilm Corp | 研磨液 |
| WO2017212971A1 (ja) * | 2016-06-08 | 2017-12-14 | 三井金属鉱業株式会社 | 研摩液及び研摩物の製造方法 |
Family Cites Families (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4049396A (en) | 1973-05-01 | 1977-09-20 | National Research Development Corporation | Molded abrasive article comprising non-foamed, friable polyurethane and process |
| US5759917A (en) | 1996-12-30 | 1998-06-02 | Cabot Corporation | Composition for oxide CMP |
| US6217416B1 (en) * | 1998-06-26 | 2001-04-17 | Cabot Microelectronics Corporation | Chemical mechanical polishing slurry useful for copper/tantalum substrates |
| EP1118647A1 (en) | 2000-01-18 | 2001-07-25 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Polishing slurry |
| JP2002020732A (ja) | 2000-07-05 | 2002-01-23 | Showa Denko Kk | 研磨用組成物 |
| US7323416B2 (en) | 2001-03-14 | 2008-01-29 | Applied Materials, Inc. | Method and composition for polishing a substrate |
| US7077880B2 (en) * | 2004-01-16 | 2006-07-18 | Dupont Air Products Nanomaterials Llc | Surface modified colloidal abrasives, including stable bimetallic surface coated silica sols for chemical mechanical planarization |
| US6705926B2 (en) | 2001-10-24 | 2004-03-16 | Cabot Microelectronics Corporation | Boron-containing polishing system and method |
| US7513920B2 (en) | 2002-02-11 | 2009-04-07 | Dupont Air Products Nanomaterials Llc | Free radical-forming activator attached to solid and used to enhance CMP formulations |
| US7736405B2 (en) | 2003-05-12 | 2010-06-15 | Advanced Technology Materials, Inc. | Chemical mechanical polishing compositions for copper and associated materials and method of using same |
| WO2004104122A2 (en) * | 2003-05-26 | 2004-12-02 | Showa Denko K.K. | Polishing composition for magnetic disks comprising a surface cleaning agent and polishing method |
| WO2005000984A1 (en) * | 2003-06-27 | 2005-01-06 | Showa Denko K.K. | Polishing composition and method for polishing substrate using the composition |
| US20060118760A1 (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Yang Andy C | Slurry composition and methods for chemical mechanical polishing |
| JP2009503910A (ja) | 2005-08-05 | 2009-01-29 | アドバンスド テクノロジー マテリアルズ，インコーポレイテッド | 金属フィルム平坦化用高スループット化学機械研磨組成物 |
| US20070039926A1 (en) | 2005-08-17 | 2007-02-22 | Cabot Microelectronics Corporation | Abrasive-free polishing system |
| US7678702B2 (en) * | 2005-08-31 | 2010-03-16 | Air Products And Chemicals, Inc. | CMP composition of boron surface-modified abrasive and nitro-substituted sulfonic acid and method of use |
| US20070218692A1 (en) * | 2006-01-31 | 2007-09-20 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Copper-based metal polishing compositions and polishing processes |
| TW200734448A (en) | 2006-02-03 | 2007-09-16 | Advanced Tech Materials | Low pH post-CMP residue removal composition and method of use |
| US20080076688A1 (en) | 2006-09-21 | 2008-03-27 | Barnes Jeffrey A | Copper passivating post-chemical mechanical polishing cleaning composition and method of use |
| US20090047787A1 (en) | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Yuzhuo Li | Slurry containing multi-oxidizer and nano-abrasives for tungsten CMP |
| US20090124173A1 (en) | 2007-11-09 | 2009-05-14 | Cabot Microelectronics Corporation | Compositions and methods for ruthenium and tantalum barrier cmp |
| KR101461261B1 (ko) | 2008-02-18 | 2014-11-12 | 제이에스알 가부시끼가이샤 | 화학 기계 연마용 수계 분산체 및 화학 기계 연마 방법 |
| WO2012051380A2 (en) * | 2010-10-13 | 2012-04-19 | Advanced Technology Materials, Inc. | Composition for and method of suppressing titanium nitride corrosion |
| TWI573864B (zh) | 2012-03-14 | 2017-03-11 | 卡博特微電子公司 | 具有高移除率及低缺陷率之對氧化物及氮化物有選擇性之ｃｍｐ組成物 |
| CN108701616B (zh) | 2016-02-16 | 2023-04-14 | Cmc材料股份有限公司 | 抛光iii-v族材料的方法 |
| WO2018057674A1 (en) * | 2016-09-23 | 2018-03-29 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Chemical mechanical planarization slurry and method for forming same |
| JP6928675B2 (ja) | 2017-05-25 | 2021-09-01 | サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティドＳａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ａｎｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ， Ｉｎｃ． | セラミック材料の化学機械研磨のための酸化流体 |
-
2020
- 2020-08-27 EP EP20856603.4A patent/EP4022001A4/en active Pending
- 2020-08-27 JP JP2022511273A patent/JP7368600B2/ja active Active
- 2020-08-27 US US17/004,931 patent/US11499072B2/en active Active
- 2020-08-27 CN CN202080061122.5A patent/CN114341286B/zh active Active
- 2020-08-27 WO PCT/US2020/048221 patent/WO2021041694A1/en unknown
- 2020-08-27 KR KR1020227010038A patent/KR20220054356A/ko not_active Application Discontinuation
- 2020-08-28 TW TW109129605A patent/TWI827876B/zh active
-
2022
- 2022-10-07 US US18/045,003 patent/US11851586B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000144109A (ja) * | 1998-11-10 | 2000-05-26 | Okamoto Machine Tool Works Ltd | 化学機械研磨用研磨剤スラリ− |
| JP2009302255A (ja) * | 2008-06-12 | 2009-12-24 | Fujifilm Corp | 研磨液 |
| WO2017212971A1 (ja) * | 2016-06-08 | 2017-12-14 | 三井金属鉱業株式会社 | 研摩液及び研摩物の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114341286B (zh) | 2023-10-20 |
| WO2021041694A1 (en) | 2021-03-04 |
| EP4022001A1 (en) | 2022-07-06 |
| KR20220054356A (ko) | 2022-05-02 |
| JP7368600B2 (ja) | 2023-10-24 |
| US11499072B2 (en) | 2022-11-15 |
| US20210062042A1 (en) | 2021-03-04 |
| TW202112989A (zh) | 2021-04-01 |
| US20230116858A1 (en) | 2023-04-13 |
| TWI827876B (zh) | 2024-01-01 |
| CN114341286A (zh) | 2022-04-12 |
| US11851586B2 (en) | 2023-12-26 |
| EP4022001A4 (en) | 2023-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3216839B1 (en) | Polishing composition | |
| CN108473851B (zh) | 研磨用组合物 | |
| JP2002519471A5 (ja) | ||
| TWI664280B (zh) | 高溫cmp組成物及用於使用其之方法 | |
| US11851586B2 (en) | Composition and method for conducting a material removing operation | |
| CN111868201B (zh) | 研磨用组合物 | |
| JP7361204B2 (ja) | 材料除去作業を行うための流体組成物及び方法 | |
| TWI833986B (zh) | 流體組成物及用於進行物質移除操作之方法 | |
| WO2021067151A1 (en) | Low dishing copper chemical mechanical planarization | |
| WO2013147046A1 (ja) | 研磨組成物 | |
| KR20100080095A (ko) | 금속 배선 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220221 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20220322 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230221 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230407 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230619 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230915 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231012 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7368600 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |