JP5906254B2 - ジルコニア粒子を含む研磨スラリーおよびその研磨スラリーを使用する方法 - Google Patents

Description

本明細書の開示は、ジルコニア粒子を含む研磨スラリーおよびその研磨スラリーを使用する方法を目的としている。

研磨は、マイクロエレクトロニクス産業の中で広く使用されている。機能素子のサイズが小さくなるほど、ワークピースを平坦化させて、リソグラフィー操作を適切に実施することが可能とすることが必要とされる。また別な用途においては、ある種の金属たとえば銅が、ドライエッチング法によっては容易に除去されない。金属層が、パターン化された絶縁層の上、およびそのパターン化された絶縁層の内部に堆積されるような場合においては、インレイドプロセスシーケンスを実施することができる。研磨を使用して、そのパターン化された層の開口部に存在している金属を除去し、接点、バイア、または相互連結に相当するインレイド金属パターンを残すことが可能である。

マイクロエレクトロニクス産業においては、研磨は、化学機械的研磨（化学−化学機械的平坦化とも呼ばれる）として実施されるが、それには、ワークピースの露出された表面と研磨スラリーの成分との間の化学反応または相互作用が含まれ、研磨生成物（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔ）が形成される。研磨スラリー中の研磨材粒子が、研磨生成物を除去して、ワークピースの下層部分を露出させる。研磨は、実質的に平坦な表面が得られるか、十分は量の層が除去されるか、他の基準に適合するようになるか、またはそれらの各種組合せになるまで続けられる。化学機械的研磨スラリーの開発は、困難なものとなる可能性があるが、その理由は、スラリーに含まれる成分、研磨の際に研磨される層、研磨の際に露出されてくるまた別な層、またはそれらの各種組合せの間の望ましくない相互作用が起きる可能性があるからである。

実施態様を、例を挙げて説明するが、添付の図面に限定されるものではない。

本発明の実施態様に従った、各種のサイズのジルコニア粒子およびイットリア安定化ジルコニア粒子における、ｐＨの関数としてのゼータ電位のグラフである。 本発明の実施態様に従った、研磨装置の図である。 基板および電子部品を覆っている絶縁物質の層を含む、目標要素（ｔａｒｇｅｔ ｍｅｍｂｅｒ）の一部の断面を説明する図である。 層を平坦化させた後の、図３の目標要素の断面を説明する図である。 パターン化された絶縁層を形成させた後の図４の目標要素および導電物質の層の断面を説明する図である。 パターン化された絶縁層を覆っている導電物質の一部を除去した後の、図５の目標要素の断面を説明する図である。 本発明の実施態様に従ったジルコニア粒子（１８０ｎｍ）のスラリーのＳＥＭ画像である。 本発明の実施態様に従ったイットリウムドープされたジルコニア粒子のスラリーのＳＥＭ画像である。

当業者の認めるところであるが、これらの図の中の素子は、簡略化および明確化のために画かれたものであって、必ずしも縮尺通りにはなっていない。たとえば、図におけるいくつかの素子の寸法は、本発明の実施態様の理解の改善に役立つように、他の素子に比較して拡大されている可能性がある。

以下の説明は、図面と組み合わせて、本明細書において開示された教示の理解を助けるために提供するものである。以下の説明においては、それらの教示の具体的な実施および実施態様に焦点を合わせることとする。これに焦点を合わせることによって、それらの教示の説明に役立つであろうが、それらの教示の範囲または適用性に限定されると解釈してはならない。

本明細書で使用するとき、「第１０パーセンタイル粒径（１０ｔｈ ｐｅｒｃｅｎｔｉｌｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ）」という用語は、特定のサイズのところで、その粒子の１０％が、その特定のサイズ以上であることを意味するためのものである。本明細書で使用するとき、「第９０パーセンタイル粒径（９０ｔｈ ｐｅｒｃｅｎｔｉｌｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ）」という用語は、特定のサイズのところで、その粒子の９０％が、その特定のサイズ以上であることを意味するためのものである。

「平均（ａｖｅｒａｇｅｄ）」という用語は、「平均（ａｖｅｒａｇｅ）」、「中央（ｍｅｄｉａｎ）」、または「幾何平均（ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｍｅａｎ）」を意味するためのものである。したがって、平均値、中央値および幾何平均値は、特定のタイプの平均の値である。

「希土類元素」という用語は、Ｓｃ、Ｙ、または元素周期律表の各種ランタニド（Ｌａ〜Ｌｕ）を意味するためのものである。

「安定なゼータ電位」という用語は、スラリーのｐＨの２単位幅にわたって、ゼータ電位の最大範囲が１０ｍＶ以下であることを意味するためのものであり、そして「極めて安定なゼータ電位」という用語は、スラリーのｐＨの４単位幅にわたって、ゼータ電位の最大範囲が１０ｍＶ以下であることを意味するためのものである。

元素周期律表の中の列に相当する族の数は、「ｔｈｅ ＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ」（８１ｓｔ Ｅｄｉｔｉｏｎ（２０００〜２００１）に見られるような、「新表記法」の慣行を使用している。

本明細書で使用するとき、「含む（「ｃｏｍｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｈａｓ」、「ｈａｖｉｎｇ」、またはそれらのその他各種の変化形）」という用語は、非排他的に包含されることが意図されている。たとえば、一連の特性を含むプロセス、方法、物品または装置は、必ずしもそれらの特性だけに限定されるものではなく、明言的に列記されていないか、またはそのようなプロセス、方法、物品または装置に固有のその他の特性を含んでいてもよい。さらに、そうではないと明確に記載されていない限りにおいて、「または（ｏｒ）」は、包含的ＯＲ（ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ−ｏｒ）を指していて、排他的ＯＲ（ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ｏｒ）を指すものではない。たとえば、条件ＡまたはＢは以下のいずれか一つを満足させる：Ａが真であり（存在する）且つＢが偽である（存在しない）か、Ａが偽であり（存在しない）且つＢが真である（存在する）か、または、ＡおよびＢの両方が真である（存在する）。

さらに、不定冠詞の「ａ」および「ａｎ」が、本明細書において記述される構成要素および構成成分（ｅｌｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）を記述するために採用されている。これは単に利便性のために使用されているのであって、本発明の範囲の一般的な感触を与えるためのものである。この記述は、一つまたは少なくとも一つを含むと読み取るべきであり、他の意味合いを有することが明白でない限りにおいて、その単数形には複数の形も含まれ、逆に複数形には単数も含まれている。たとえば、本明細書において単一のデバイスが記載されている場合には、単一のデバイスに代えて、二つ以上のデバイスが使用されてもよい。同様にして、本明細書において二つ以上のデバイスが記載されている場合に、単一のデバイスを、その一つのデバイスに置き換えてもよい。

特に他の定義がされていない限りにおいては、本明細書において使用される技術用語および科学用語はすべて、本発明が属する技術分野における当業者に一般的に理解されている意味合いを有している。物質、方法、および例は、説明のためだけのものであって、限定的であることは意図されていない。本明細書において記載されていない程度において、特定の物質および加工行為に関する詳細は多くの場合従来的なものであって、慣用されていて、化学機械的研磨および平坦化（「ＣＭＰ」）技術の範囲内で、教科書およびその他の文献に見出すことができる。

研磨スラリーとしては、ジルコニア粒子を挙げることができる。ジルコニア粒子を唯一の研磨材粒子とすることもできるし、あるいは他の組成を有する研磨材粒子と組み合わせて使用することもできる。ジルコニア粒子は、特にＣＭＰ操作を実施した場合には、特に有用な研磨特性を得ることが可能となる。具体的な実施態様において、ジルコニア粒子を、絶縁物質たとえば酸化物を研磨するのに適応させた研磨スラリーにおいて使用できるし、あるいは、導電性物質たとえば金属含有物質研磨するのに適応させた他の研磨スラリーにおいても使用できる。

さらに、ジルコニア粒子には、研磨のために研磨スラリーを適合させた物質の表面において、化学活性または電子活性を有するような特性を与えることができる。一つの実施態様においては、ジルコニア粒子が被研磨物質と反応してもよいし、あるいはスラリーの成分と反応して、被研磨物質とさらに反応することが可能な、反応生成物を形成してもよい。また別な実施態様においては、ジルコニア粒子が被研磨物質との間で、電子を移動（供与または受容）してもよい。さらに別な実施態様においては、ジルコニア粒子が、研磨スラリーの中の成分との間で電子を移動してもよい。物質またはスラリーの成分との間で電子の移動が起きた後では、その物質をより容易に研磨することができる可能性がある。したがって、ジルコニア粒子は、その機械的性質のみを使用されるような、単に不活性な物質でとどまっていなくてもよい。

ジルコニア粒子には、ジルコニア粒子の結晶に影響を与えるか、または研磨スラリーの研磨特性に顕著な影響を与えるような、添加物（ドーパントとも呼ばれる）を含ませることができる。そのような添加物は、希土類元素、第２族元素、第８族元素、第９族元素、第１３族元素、第１５族元素、酸素以外の第１６族元素、第１７族元素、または貴金属（すなわち、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、またはＡｕ）とすることができる。２種以上の添加物を使用してもよい。

ジルコニアの結晶構造には、単斜晶系、正方晶系、または立方晶系が含まれる。実質的に純粋なジルコニアは、温度約１０００℃までは単斜晶系、温度約１０００℃〜約２３７０℃の範囲では正方晶系、そしてそれより高い温度では立方晶系である。添加物を加えることによってジルコニアを安定化させて、室温でも、単斜晶系の結晶構造をとらずに、正方晶系または立方晶系の結晶構造を保持できるようにすることができる。一つの実施態様においては、研磨のための研磨スラリーの中で、顕著な量の正方晶系ＺｒＯ_２、立方晶系ＺｒＯ_２、またはそれら両方の結晶形を使用することが可能であり、単斜晶系ＺｒＯ_２を使用した場合に勝るメリットを得ることができる。一つの具体的な実施態様においては、ジルコニア粒子の大部分または実質的に全部を、正方晶系ＺｒＯ_２とすることができるし、また別の具体的な実施態様においては、ジルコニア粒子の大部分または実質的に全部を立方晶系ＺｒＯ_２とすることもできる。ジルコニアを、部分的に安定化させたり、全面的に安定化させたりしてもよい。希土類元素、第２族元素、またはそれらの各種組合せを使用して、ジルコニアを安定化させることができる。一つの実施態様においては、Ｙ、Ｃｅ、またはＣａを使用して、その正方晶系または立方晶系の結晶構造を維持できる安定化ジルコニアを形成させてもよい。一つの具体的な実施態様においては、Ｃｅが有用であるが、その理由は、セリアは、酸化物研磨、金属研磨、合金研磨、またはそれらの組合せのためのアブレーシブＣＭＰスラリーにおいて使用した場合に、良好な研磨特性を有しているからである。また別な具体的な実施態様においては、Ｙが有用であるが、その理由は、イットリアは、酸化物研磨、金属研磨、合金研磨、またはそれらの組合せのためのアブレーシブＣＭＰスラリーにおいて使用した場合に、良好な研磨特性を有しているからである。図８には、安定化された正方晶系の結晶形を有する、イットリウムドープされたジルコニア粒子を含むスラリーの実施態様を示している。

また別な実施態様においては、別な理由から、別な添加物（これもまた、ドーパントと呼ばれる）を使用してもよい。たとえば、その添加物が、被研磨表面近傍の条件に局所的に影響を与えるのに役立つ可能性がある。ジルコニア粒子の中に添加物を存在させることによって、被研磨層の表面における化学反応または相互作用に対して、触媒作用またはその他の作用を及ぼすことができる。たとえば、その添加物が、Ｚｒ^＋４に比較して異なった酸化状態にあるとすると、その添加物は、粒子の局所電荷に影響する可能性がある。たとえば、＋１、＋２、または＋３の酸化状態を有する添加物は、電子を引きつけるのに役立ち、＋５、＋６、または＋７の酸化状態を有する添加物は、電子を供与するのに役立つ可能性がある。各種多くの元素を使用することができる。一つの実施態様においては、その添加物に、第２族元素、第８族元素、第９族元素、第１３族元素、第１５族元素、酸素以外の第１６族元素、第１７族元素を含むことができる。別な添加物が、所望の反応に触媒作用を与えたり、望ましくない反応を抑制したりするために役立つかもしれない。たとえば、貴金属が、被研磨層の物質と研磨スラリー中の成分との間の反応に対する触媒作用に役立つ可能性がある。一つの具体的な実施態様においては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、またはそれらの各種組合せを使用することもできる。

ジルコニア粒子中の各種の特定の添加物または複数の添加物の組合せの量は、ジルコニア粒子、その研磨特性、またはそれらの各種組合せに対して顕著な影響を与える可能性がある。一つの実施態様においては、ジルコニア粒子中の添加物の量が、ジルコニア粒子の内部において分離相が形成されるかもしれない量よりは少ない。一つの実施態様においては、添加物の濃度が、少なくとも約０．００２モル％、少なくとも約０．０２モル％、または少なくとも約０．２モル％である。また別な実施態様においては、添加物の濃度が、約９モル％以下、約７モル％以下、または５モル％以下である。一つの具体的な実施態様においては、添加物の濃度が、約１モル％〜約５モル％、約１．５モル％〜約４．５モル％、または約２モル％〜約４モル％の範囲である。添加されるジルコニア粒子内での添加物の量は、添加される特定の元素に依存するので、それらの数値は、可能性のある濃度を説明するものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

ジルコニア粒子を作製する方法に話を転ずると、一つの実施態様においては、沈降法および焼成法によってジルコニア粒子を形成させることができる。たとえば、ジルコニウム塩を含む溶液に塩基を添加するか、または、塩基を含む溶液にジルコニウム塩を添加すればよい。具体的には、その溶液がジルコニウム塩の水溶液であってもよい。ジルコニウム塩の例としては、硝酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、またはそれらの組合せが挙げられる。一つの具体的な実施態様においては、そのジルコニウム塩が硫酸ジルコニウムを含む。

各種の塩基を使用することができるが、その加工法には、典型的には、金属水酸化物の塩基を、ジルコニウム塩の水溶液と混合することが含まれる。金属水酸化物の塩基は、アルカリ金属から形成される塩基、またはアルカリ土類金属から形成される塩基であってよい。具体的には、金属水酸化物の塩基の例としては、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、またはそれらの組合せが挙げられる。一つの具体的な実施態様においては、水酸化ナトリウムを、硫酸ジルコニウムの水溶液と混合する。

沈降させる前に、塩の形態にある添加物をその溶液に添加することができる。一つの実施態様においては、沈降させて安定化ジルコニアを形成させる前に、ＹまたはＣｅの塩をその混合物に添加する。

沈降させた後で、その混合物を乾燥させて、粉体の形態にある非晶質なジルコニア粒状物を得ることができる。たとえばその混合物を、たとえばスプレー乾燥法、凍結乾燥法、または蒸発皿乾燥法を使用して乾燥させることができる。一般的には、選択した乾燥法によって、得られる凝集特性が変化する可能性がある。

先に述べたように、乾燥させた酸化ジルコニウム粒子を熱処理して、各種の結晶形を得ることが可能であるが、そのためには、たとえば、結晶成長を促進させ、粒子状ジルコニア物質における密度を増大させるのに十分な温度での焼成プロセスを使用する。一つの実施態様においては、ジルコニアを温度約１０００℃にまで加熱して、単斜晶系の結晶構造を得る。また別な実施態様においては、約１０００℃〜約２３７０℃の範囲の温度で加熱することによって、正方晶系の結晶が得られる。また別な実施態様においては、より高い温度で、立方晶系の形態が得られる。ジルコニアで安定化させて正方晶系または立方晶系の結晶構造が保持できるような添加物を添加しない限り、ジルコニアを１０００℃未満に冷却していくと、ジルコニアは単斜晶系の形態に戻るであろう。一つの実施態様においては、ジルコニア粒子を熱処理することによって、多結晶ジルコニアの凝結体が得られる。一つの実施態様においては、その多結晶ジルコニア粒子が、単斜晶系である。一つの実施態様においては、その多結晶ジルコニア粒子が、正方晶系である。一つの実施態様においては、その多結晶ジルコニア粒子が、立方晶系である。また別な実施態様においては、その多結晶ジルコニア粒子が、単斜晶系と正方晶系との混合物である。また別な実施態様においては、その多結晶ジルコニア粒子が、正方晶系と立方晶系との混合物である。

焼成のような加熱処理プロセスの後では、得られた凝集物（ある二次粒径を有する二次粒子である）は、個別の微結晶（砥粒とも呼ばれ、ある一次粒径を有する一次粒子である）からなりたっているということは、一般的に理解されるであろう。一次粒子がネッキングによって相互に強く結合され、粒子内で粒子が成長して、二次粒子である多孔質の凝集物体となる。特に断らない限り、ジルコニア粒子の粒径または粒径分布に言及した場合はすべて、二次粒径についてである。

一つの実施態様においては、焼成したジルコニア物質の凝結体を湿式粉砕して、所望の二次粒径分布を得る。一つの実施態様においては、イットリア安定化ジルコニアを含むアトリションミル中でジルコニアを解凝結させる。その粉砕時間と条件は、目的とする二次粒径分布によって決まる。

これに代わる製造方法においては、ジルコンサンドをアーク炉の中に導入し、そこでそれを解離させて、溶融ジルコニア凝結粉体を形成させることによって、ジルコニア粒子を形成させる。そのようにして得られた溶融結晶を、上述のようにしてアトリションミル中でサイズ減縮させて、所望の二次粒径分布を得ることができる。

ジルコニア粒子のサイズが、研磨特性に影響する可能性がある。ジルコニア粒子が小さすぎると、研磨速度が低すぎるかもしれないし、またジルコニア粒子が大きすぎると、研磨速度は高くなるが、その研磨表面が、スクラッチまたはその他の表面欠陥を有するようになる可能性がある。粒径は、平均粒径、第１０パーセンタイル粒径、第９０パーセンタイル粒径、またはそれらの各種組合せによって、特性を表すことができる。公称粒径が１００ｎｍ未満の場合には、その粒径は、水中０．１重量％のジルコニア粒子を用い、ＨＮＯ_３またはＫＯＨを用いてｐＨを５および１０とし、Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ−ＺＳ（商標）ブランドの分析機器（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｌｔｄ．製）を使用して、求めることができる。公称粒径が１００ｎｍよりも大きい場合には、その粒径は、０．３重量％のヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液の中に数滴のジルコニア溶液（水中約５〜１０重量％のジルコニア粒子）を加え、ＬＡ−９２０（商標）ブランドの粒径分布分析器（Ｈｏｒｉｂａ，Ｌｔｄ．製）を使用して、求めることができる。その分析器のランプ強度が約７０％〜約７５％に達したら、粒径測定ができる。

一つの実施態様においては、その平均粒径が、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約８０ｎｍ、少なくとも約１１０ｎｍ、または少なくとも約１３０ｎｍである。また別な実施態様においては、その平均粒径が、約８００ｎｍ以下、約７７０ｎｍ以下、約６００ｎｍ以下、約５５５ｎｍ以下、約４００ｎｍ以下、約３８０ｎｍ以下、約３５０ｎｍ以下、約３３０ｎｍ以下、約３００ｎｍ以下、約２５０ｎｍ以下、または約２００ｎｍ以下である。また別な実施態様においては、その平均粒径が、約１３０ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲である。一つの具体的な実施態様においては、その平均粒径が約３３０ｎｍである。また別な実施態様においては、その平均粒径が、約１３０ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲である。また別な実施態様においては、その平均粒径が、約１５０ｎｍ〜３５０ｎｍである。一つの具体的な実施態様においては、その平均粒径が約１８０ｎｍである。一つの具体的な実施態様においては、平均粒径のいずれもが、中央値粒径となりうる。一つの実施態様においては、その第１０パーセンタイル粒径が、少なくとも約５１ｎｍ、少なくとも約６５ｎｍ、または少なくとも約８０ｎｍである。また別な実施態様においては、その第１０パーセンタイル粒径が、約４５０ｎｍ以下、約３５０ｎｍ以下、２５０以下、約２００ｎｍ以下、または約１７０ｎｍ以下である。一つの具体的な実施態様においては、その第１０パーセンタイル粒径が、約８０ｎｍ〜約１３０ｎｍの範囲である。また別な具体的な実施態様においては、その第１０パーセンタイル粒径が、約１５０ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲である。一つの実施態様においては、その第９０パーセンタイル粒径が、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約１００ｎｍ、または少なくとも約２００ｎｍである。また別な実施態様においては、その第９０パーセンタイル粒径が、約１６００ｎｍ以下、約１２００ｎｍ以下、約８００ｎｍ以下、約７００ｎｍ以下、または約３００ｎｍ以下である。一つの具体的な実施態様においては、その第９０パーセンタイル粒径が、約２００ｎｍ〜約３００ｎｍの範囲である。また別な具体的な実施態様においては、その第９０パーセンタイル粒径が、約６００ｎｍ〜約７２０ｎｍの範囲である。図７に、１８０ｎｍの平均粒径を有するジルコニア粒子を含むスラリーの実施態様を示している。

ジルコニア粒子の形状はランダムであってよい。多くのジルコニア粒子は、実質的に球状であるか、実質的に微小平板状であるか、または多面体状であるとして、特性を表すことができる。一つの具体的な実施態様においては、ジルコニア粒子を、形状によって分離してもよい。したがって、ジルコニア粒子の大部分または実質的に全部を実質的に球状とすることもできるし、ジルコニア粒子の大部分または実質的に全部を実質的に微小平板状とすることもできるし、あるいは、ジルコニア粒子の大部分または実質的に全部を実質的に多面体状とすることもできる。

比表面積（「ＳＳＡ」）によってジルコニア粒子の特性を表すこともまた可能である。一つの実施態様においては、そのＳＳＡが、少なくとも約５ｍ^２／ｇ、少なくとも約６ｍ^２／ｇ、少なくとも約７ｍ^２／ｇ、少なくとも約８ｍ^２／ｇ、少なくとも約９ｍ^２／ｇ、または少なくとも約１０ｍ^２／ｇである。また別な実施態様においては、そのＳＳＡが、約５５ｍ^２／ｇ以下、約４５ｍ^２／ｇ以下、約３５ｍ^２／ｇ以下、または約２５ｍ^２／ｇ以下である。一つの具体的な実施態様においては、そのＳＳＡが、約１１ｍ^２／ｇ〜約２５ｍ^２／ｇの範囲である。また別な具体的な実施態様においては、そのＳＳＡが、約１１ｍ^２／ｇ〜約１７ｍ^２／ｇの範囲である。また別な具体的な実施態様においては、そのＳＳＡが、約１９ｍ^２／ｇ〜約２５ｍ^２／ｇの範囲である。

ジルコニア粒子は、粒径に部分的に基づいて変化する密度を有することができる。公称粒径が５０ｎｍ以下のジルコニア粒子は、コロイド溶液を形成することが可能であるが、公称サイズが１３０ｎｍ以上のジルコニア粒子は、コロイド溶液を形成しない。一つの実施態様においては、その密度が、少なくとも約３．２０ｇ／ｍ^３、少なくとも約４．００ｇ／ｍ^３、少なくとも約５．００ｇ／ｍ^３、または少なくとも約５．２５ｇ／ｍ^３である。また別な実施態様においては、その密度が、約５．８０ｇ／ｍ^３以下、約５．７８ｇ／ｍ^３以下、または約５．７６ｇ／ｍ^３以下である。一つの具体的な実施態様においては、その密度が、約５．５０ｇ／ｍ^３〜約５．７５ｇ／ｍ^３の範囲である。また別な具体的な実施態様においては、その密度が、約５．５０ｇ／ｍ^３〜約５．６５ｇ／ｍ^３の範囲である。また別な具体的な実施態様においては、その密度が、約５．６６ｇ／ｍ^３〜約５．７５ｇ／ｍ^３の範囲である。

平均細孔径によってジルコニア粒子の特性を表すこともまた可能である。細孔径は、Ｂａｒｒｅｔｔ−Ｊｏｙｎｅｒ−Ｈａｌｅｎｄａ（「ＢＪＨ」）法に基づき、ＴｒｉＳｔａｒ３０００（商標）ブランドの表面積分析計（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）によって測定することができる。吸着質としては、Ｎ_２ガスを使用することができる。一つの実施態様においては、その平均細孔径が、少なくとも約１ｎｍ、少なくとも約５ｎｍ、または少なくとも約１１ｎｍである。また別な実施態様においては、その平均細孔径が、約３０ｎｍ以下、約２９ｎｍ以下、または約２８ｎｍ以下である。一つの具体的な実施態様においては、その平均細孔径が、約１５ｎｍ〜約２６ｎｍの範囲である。また別な具体的な実施態様においては、その平均細孔径が、約１５ｎｍ〜約２０ｎｍの範囲である。また別な具体的な実施態様においては、その平均細孔径が、約１５ｎｍ〜約２６ｎｍの範囲である。

ジルコニア粒子のゼータ電位の安定性が、ＣＭＰにおける研磨スラリーにおける重要な因子となりうる。ゼータ電位は、研磨生成物が、研磨材粒子によって引きつけられるか、あるいは跳ね返されるか、さらにはそのような引きつけまたは反発の強度にも影響する可能性がある。研磨スラリーは、全体としてのｐＨ値は有しているものの、被研磨物質または、研磨の際に露出されるようになる物質に基づいて、局所的なｐＨは変化する可能性がある。ジルコニア粒子のゼータ電位が、広いｐＨ範囲にわたって顕著に変化することがないということならば、研磨スラリーは、もっと予言することが可能な挙動をとるであろう。

図１に、安定化ジルコニアも含めて各種のジルコニア粒子サイズにおけるゼータ電位を、ｐＨの関数としたグラフを示す。それぞれの粒径に応じて、プロットが異なっていることに注目されたい。各種のサイズのジルコニア粒子についてのゼータ電位のデータは、水、約０．０１重量％それぞれ所定のサイズのジルコニアもしくは安定化ジルコニア粒子、さらには、必要に応じて、バックグラウンドのイオン強度を調節するためのＫＣｌ溶液、およびｐＨを調整するための酸（たとえば、ＨＮＯ_３）または塩基（たとえば、ＫＯＨ）のみを含むスラリーを使用して得たものである。そのスラリーには、界面活性剤やその他の添加物は一切含んでいなかった。一つの具体的な実施態様においては、Ｍａｌｖｅｒｎ ＺｅｔａｓｉｚｅｒにとりつけたＭａｌｖｅｒｎ ＭＰＴ−自動滴定器を使用して、自動滴定を実施した。３種類の滴定液、０．２５ＭのＫＯＨ、０．０２５ＭのＨＮＯ_３、および０．２５ＭのＨＮＯ_３を使用した。バックグラウンドのイオン強度を調整するために、０．００１ＭのＫＣｌ溶液を使用した。滴定は、高いｐＨ（１２．０）から低いｐＨ（２．０）の方向に、約０．５ｐＨ単位の増分で実施した。それぞれのｐＨで、少なくとも２点のゼータ電位測定値を集めた。それぞれのｐＨのところでのゼータ電位測定値の平均をグラフ化して図１に示した。

図１を参照すると、公称粒径１３０ｎｍの単斜晶系ジルコニア、１８０ｎｍの単斜晶系ジルコニア、３９０ｎｍの単斜晶系ジルコニア、および３２７ｎｍの正方晶系イットリア安定化ジルコニアでは、ゼータ電位のプロットは類似していたが、同一という訳ではない。１３０ｎｍの公称粒径を有するジルコニア粒子は、約９．５〜約１１．６のｐＨ範囲では、１０ｍＶ以下のゼータ電位差を有している。したがって、１３０ｎｍの公称粒径のものは、ｐＨ約９．５で開始される安定なゼータ電位を有するスラリーに使用することができる。さらに、その等電点が約６．６のｐＨであることが測定された。

１８０ｎｍの公称粒径を有するジルコニア粒子は、約８．８〜約１１．５のｐＨでは、１０ｍＶ以下のゼータ電位差を有している。したがって、１８０ｎｍの公称粒径のものは、ｐＨ約８．８で開始される安定なゼータ電位を有するスラリーに使用することができる。さらに、その等電点が約６．４のｐＨであることが測定された。

３９０ｎｍの公称粒径を有するジルコニア粒子は、約８．５〜約１１．３のｐＨでは、１０ｍＶ以下のゼータ電位差を有している。したがって、３９０ｎｍの公称粒径のものは、ｐＨ約８．５で開始される安定なゼータ電位を有するスラリーに使用することができる。さらに、その等電点が約６．０のｐＨであることが測定された。

３２７ｎｍの公称粒径を有するイットリウムドープされたジルコニア粒子は、約９．４〜約１１．５のｐＨでは、１０ｍＶ以下のゼータ電位差を有している。したがって、３２７ｎｍの公称粒径のものは、ｐＨ約９．４５で開始される安定なゼータ電位を有するスラリーに使用することができる。さらに、その等電点が約７．８のｐＨであることが測定された。一つの実施態様においては、そのジルコニア粒子が、少なくとも約８．０、少なくとも約８．２５、少なくとも約８．５、少なくとも約８．７５、少なくとも約９．０、少なくとも約９．２５、または少なくとも約９．５のｐＨで開始される安定なゼータ電位を有することができる。また別な実施態様においては、そのジルコニア粒子が、約１２．０以下、約１１．７５以下、約１１．５以下、約１１．２５以下、または約１１．０以下の安定なゼータ電位を有することができる。一つの具体的な実施態様においては、その研磨スラリーが、約８．５〜約１１．６の範囲の安定なゼータ電位を有することができる。

ジルコニア粒子の等電点は、ゼータ電位がゼロとなるｐＨによって、その特性が表示される。ジルコニアは、５〜６のｐＨのところに等電点を有していると報告されていた。上のデータは、調製方法によって等電点に影響を与えることが可能であることを示唆している。等電点は、１３０ｎｍ公称サイズの単斜晶系ジルコニア、１８０ｎｍ公称サイズの単斜晶系ジルコニア、３８０公称サイズの単斜晶系ジルコニア、および３２７ｎｍ公称サイズの正方晶系イットリア安定化ジルコニア粒子では、６．０よりも高いｐＨのところにある可能性がある。しかしながら、１３０ｎｍ公称サイズ、１８０ｎｍ公称サイズ、および３８０ｎｍ公称サイズの単斜晶系ジルコニアでは、等電点は通常６．７５以下のｐＨである。その一方で、３２７ｎｍ公称サイズの正方晶系イットリア安定化ジルコニア粒子は、７．０より高い、さらには７．５よりも高いが、ただし一般的には８．２よりも低いｐＨのところにある等電点を有することができる。一つの実施態様においては、その等電点が、少なくとも６．３、少なくとも約６．４、または少なくとも約６．５のｐＨを特徴とすることができる。また別な実施態様においては、そのジルコニア粒子の等電点が、約８．５以下、約８．２５以下、または約８．０以下のｐＨを特徴とする。一つの具体的な実施態様においては、そのジルコニア粒子の等電点が、約５．８〜約６．８の範囲のｐＨであることを特徴とする。

ジルコニアアブレーシブを用いた研磨スラリーのｐＨは、１〜１４の範囲とすることができる。金属を研磨するためには、その研磨スラリーが、強酸性から中程度の塩基性まで（たとえば、ｐＨが１〜９）とするのがよく、そして酸化物物質を研磨するためには、その研磨スラリーが、中程度の酸性から強塩基性まで（たとえば、ｐＨが５〜１４）とすることができる。各種のアブレーシブ物質および各種の範囲のｐＨがＣＭＰのために使用されてきたが、その研磨スラリーのｐＨが、被研磨物質の等電点と研磨材粒子の等電点との間になるようにして、研磨を実施するのがよい。本明細書において開示されているような研磨スラリーを使用すると、被研磨物質の等電点と研磨材粒子の等電点が、研磨スラリーのｐＨよりも、両方とも高いか、または両方とも低くなるようにＣＭＰを実施することができる。一つの実施態様においては、その研磨スラリーが、少なくとも約１．０、少なくとも約３．０、または少なくとも約４．０のｐＨを有している。また別な実施態様においては、その研磨スラリーが、約１４．０以下、約１２．０以下、または１１．０以下のｐＨを有している。一つの具体的な実施態様においては、その研磨スラリーが、約４．３〜約１０．０の範囲のｐＨを有している。非限定的な実施態様において、本明細書において記載された研磨スラリーの多くのものは、約４．３〜約１２のｐＨで酸化物を研磨するのに有用である可能性がある。この明細書を読めば、当業者ならば、特定の研磨用途のために、特定のｐＨまたはｐＨ範囲を決めることが可能となるであろう。

研磨スラリー中でのアブレーシブ含量に関しては、そのアブレーシブ含量が低すぎると研磨速度が低すぎとなる可能性があり、またアブレーシブ含量が高すぎると不必要な量のアブレーシブ物質が消費され、スクラッチその他の表面欠陥が問題となる可能性がある。一つの実施態様においては、その研磨スラリーには、少なくとも約０．２重量％のジルコニア粒子、また別な実施態様においては、少なくとも約０．３重量％のジルコニア粒子、そしてさらに別な実施態様においては、少なくとも約０．５重量％のジルコニア粒子を含むことができる。さらなる実施態様においては、その研磨スラリーには、約２０重量％以下のジルコニア粒子、また別なさらなる実施態様においては、約９重量％以下のジルコニア粒子、いっそうさらなる実施態様においては、約５重量％以下のジルコニア粒子を含むことができる。一つの具体的な実施態様においては、その研磨スラリーが、約０．５重量％〜約１．５重量％の範囲のジルコニア粒子を含んでいる。

一つの実施態様においては、本明細書において記載されたようなジルコニア粒子を、その研磨スラリー中の唯一のアブレーシブ物質とすることができる。また別な実施態様においては、ジルコニア粒子と共にまた別な組成を有する研磨材粒子を使用してもよいし、あるいは、ジルコニア粒子の全部ではなく、一部を置き換えてもよい。そのようなその他の研磨材粒子としては、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、他のセラミック物質、またはそれらの各種組合せが挙げられる。

研磨スラリーには、他の成分を含むこともできる。研磨スラリーには、液状媒体が含まれていてもよい。一つの実施態様においては、その液状媒体には、水、アルコール、グリコール、またはそれらの各種組合せを含むことができる。研磨スラリーには、添加物を含むこともできる。選択される、特定の添加物または添加物の組合せは、研磨される特定の物質に依存する。添加物としては、以下のものが挙げられる：加水分解剤、酸化剤、界面活性剤、分散剤、腐食防止剤、酸もしくは塩基、ｐＨ緩衝剤、変形剤（ｄｅｆｏｒｍｉｎｇ ａｇｅｎｔ）、殺生物剤、またはそれらの各種組合せ。研磨スラリーには、単一の添加物または複数の添加物の混合物を加えてもよいし、あるいは添加物を加えなくてもよい。特定の添加物はいずれも、単一の目的に役だっても、あるいは複数の目的の組合せに役だってもよい。たとえば、酸は、酸化剤としても、研磨スラリーのｐＨを調整するためにも使用することができる。一つの具体的な実施態様においては、その研磨スラリーが、加水分解剤、酸化剤、界面活性剤、分散剤、腐食防止剤、酸もしくは塩基、ｐＨ緩衝剤、変形剤、殺生物剤、またはそれらの各種組合せを含んでいなくてもよい。

本明細書において記載された研磨スラリーは、酸化ケイ素、より具体的にはＳｉＯ_２含有表面を研磨するのに特に有用である。したがって、研磨スラリーは、マイクロエレクトロニクス産業において、そしてその他の別な用途において、ガラス、光学素子、ガラスハードディスク、酸化ケイ素含有層を研磨するために使用することができる。図２〜６には、ジルコニア粒子を含む研磨スラリーの具体的な使用例が記載されている。そのような用途は、例示的なものであって、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書において記載されたような各種のジルコニア粒子を含む研磨スラリーを使用して層を研磨した後では、その層は、約０．５５ｎｍ以下、約０．５０ｎｍ以下、または約０．４５ｎｍ以下の表面粗さを有することができる。一つの具体的な実施態様においては、研磨された層の表面粗さが、約０．２０ｎｍ〜約０．４２ｎｍの範囲である。

図２に、研磨装置１０の一部の描写を示している。一つの実施態様においては、研磨装置１０を使用して目標要素１４をＣＭＰすることができる。研磨装置１０には、定盤１１と、その定盤１１に取り付けられた研磨パッド１２とが含まれる。研磨の際には、ノズル１６から研磨パッド１２の上に研磨スラリー１８が供給される。研磨スラリー１８は、本明細書において先に説明した研磨スラリーのいずれか一つであってよい。研磨スラリー１８は、約２０ｍＬ／分〜約９００ｍＬ／分の速度で供給するのがよい。

目標要素１４は基板キャリア１３によって保持され、その基板キャリア１３によって研磨パッド１２に押しつけられる。基板キャリア１３によって目標要素１４に対して、約１ｋＰａ（約０．１４ポンド／インチ^２（「ｐｓｉ」）〜約１０ｋＰａ（約１．４ｐｓｉ）の範囲の背面圧力（ｂａｃｋｓｉｄｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）をかけるのがよく、約５ｋＰａ（約０．６ｐｓｉ）〜約７０ｋＰａ（約１０ｐｓｉ）の下向き圧力（ｄｏｗｎｆｏｒｃｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を使用することができる。一つの実施態様においては、定盤１１と基板キャリア１３の両方を回転させるが、そうすることによって、研磨パッド１２と目標要素１４も同様に回転することになる。定盤１１と基板キャリア１３はそれぞれ、１〜９９回転／分（「ｒｐｍ」）で回転させることができる。一つの実施態様においては、定盤１１を、基板キャリア１３よりも早い速度で回転させる。基板キャリア１３を往復させたり別な向きに動かしたりして、目標要素１４の研磨表面上に、たとえば渦巻き模様などのパターンが形成される可能性を抑制してもよい。実際に使用されるパラメーターは、以下のような因子に依存するであろう：被研磨物質、目標要素１４が耐えうる外部圧力勾配の限度、下層にある物質に対する選択性（該当する場合）、研磨パッド１２の組成、研磨スラリー１８の組成、他の適切な条件、またはそれらの各種組合せ。

図３〜６は、研磨を使用して層を平坦化させ、別な層の部分を除去してインレイドパターンを形成させる、加工行程の流れの間における、目標要素の断面図を示している。図３には、ワークピース２２を含む目標要素２０を示している。ワークピース２２には、半導体基板２２０が含まれているが、それらは、単結晶半導体ウェーハ、セミコンダクタ・オン・インシュレータウェーハ、またはその他適切な形態であってよい。半導体基板２２０の中にフィールドアイソレーション領域２２２が形成される。図３に見られるように、半導体基板２２０にはさらに、たとえばトランジスタ２４のような電子部品が含まれている。半導体基板２２０の上に、ゲート絶縁膜層２４２およびゲート電極層２４４を含むゲートスタックが形成される。ゲートスタックの側面に沿って、サイドウォールスペーサ２４６が形成される。半導体基板２２０の内部に、ソース／ドレイン領域２４８が形成される。サイドウォールスペーサ２４６を形成する前に、ソース／ドレイン領域２４８の延長部分または軽くドープさせたドレイン部分を形成させてもよいし、サイドウォールスペーサ２４６を形成させた後に、ソース／ドレイン領域２４８の比較的に重くドープした部分を形成させてもよい。半導体基板２２０の内部に基板接触領域２２８を形成させて、次いで半導体基板２２０に対してオーム性接触が可能となるようにする。図３に見られるような一つの具体的な実施態様においては、半導体基板２２０および基板接触領域２２８が、ソース／ドレイン領域２４８とは逆の導電型を有している。

ワークピース２２の上に層間絶縁層２６０が形成される。層間誘電（「ＩＬＤ」）層２６０は、絶縁物質の単一の膜、または少なくとも２種の異なった絶縁物質を含む膜の組合せを含むことが可能な絶縁層である。ＩＬＤ層２６０が組み合わせた膜を含んでいる場合には、具体的な膜としては、エッチング停止膜、研磨停止膜、反射防止膜、バルク絶縁膜などを挙げることができる。ＩＬＤ層２６０の中の膜はいずれも、酸化物、酸窒化物、または窒化物を含むことができる。一つの実施態様においては、その酸化物を酸化ケイ素、より具体的にはＳｉＯ_２とすることができ、その酸窒化物を酸窒化ケイ素とすることができ、そしてその窒化物を窒化ケイ素、より具体的にはＳｉ_３Ｎ_４とすることができる。ＳｉＯ_２よりも低い誘電率を有するその他の絶縁物質を使用してもよい。たとえば、フッ素化酸化ケイ素または炭素をドープした酸化ケイ素を使用してもよい。

単一の膜または複数の膜の組合せを堆積させることにより、ＩＬＤ層２６０を形成させる。図２に示した実施態様においては、ゲート絶縁膜層２４２およびゲート電極２４４を含むゲートスタックは、ワークピース２０の機能素子であるが、ここでその機能素子が基板２２０を覆っている。ＩＬＤ層２６０は、最も上側の表面２６２を有しているが、それは、ＩＬＤ層２６０が堆積される前のワークピース２２の露出された表面に相当するトポロジーを有している。したがって、最も上側の表面２６２には、実質的に水平な表面と、水平な表面の間にある傾斜表面とを含んでいる。ＩＬＤ層２６０を平坦化させてから、目標要素２０をさらに加工してもよい。

先に述べたようにして、研磨装置１０の中に目標要素２０を置く。ＩＬＤ層２６０には絶縁物質が含まれているので、研磨スラリーは、絶縁物質を研磨するのに合わせた、先に説明したもののいずれであってもよい。一つの実施態様においては、その研磨スラリーを、酸化物研磨スラリーまたは酸窒化物研磨物質とすることができる。一つの具体的な実施態様においては、ＳｉＯ_２含有物質を研磨する目的に研磨スラリーを適合させる。目標要素を研磨して、ＩＬＤ層の一部を除去して、図４に示したような実質的に平坦な表面３６２を有する平坦化されたＩＬＤ３６０を形成させる。

図５に示したようにして、目標要素をさらに加工する。ＩＬＤ層３６０をさらにパターン化して、接触開口部を形成させ、それに導電性プラグ４０２を充填する。平坦化されたＩＬＤ３６０および導電性プラグ４０２の上に絶縁層を堆積させる。絶縁層をパターン化して、パターン化された絶縁層４２２を形成させる。そのパターン化された絶縁層４２２が、相互連結トレンチである開口部を規定し、次いでその中に相互連結が形成される。パターン化された絶縁層４２２、導電性プラグ４０２、および平坦化されたＩＬＤ層３６０の上に、導電層４６０を形成させる。ＩＬＤ層２６０の場合と同様にして、導電層４６０には、単一の膜または複数の膜の組合せを含むことができる。複数の膜の組合せの内部の膜としては、接着膜、バリヤー膜、シード膜、バルクプレート（ｂｕｌｋ ｐｌａｔｅｄ）導電膜、またはそれらの各種組合せを挙げることができる。導電層４６０には金属含有物質が含まれていてもよく、それは、主として耐熱金属（すなわち、少なくとも１４００℃の融点を有する金属）、Ｃｕ、Ａｌ、貴金属、またはそれらの合金とすることができる。

導電層４６０は、導電層４６０が形成される前のワークピースの露出された表面に相当するトポロジーを有する、最も上側の表面４６２を有している。したがって、最も上側の表面４６２には、実質的に水平な表面と、水平な表面の間にある傾斜表面とを含んでいる。導電層４６０を研磨して、パターン化された絶縁層４２２の上を覆っている導電層４６０の実質的に全部を除去して、相互連結を形成させる。

先に述べたようにして、研磨装置１０の中に目標要素を置く。その導電層４６０には導電物質が含まれているので、研磨スラリーは、導電物質を研磨するのに合わせた、先に説明したもののいずれであってもよい。目標要素を研磨して、導電層の一部を除去し、図６に示したような、実質的に平坦な表面５６２を有する、相互連結５６０を形成させる。フィールドアイソレーション領域２２２の両側に位置する基板接触領域２２８とソース／ドレイン領域２４８とを、電気的に相互に接続する。相互連結５６０は、連結して、信号線とするか、または実質的に一定の電圧に維持されるレールとすることができる。一つの具体的な実施態様においては、その相互連結５６０が、ＶＳＳ端末またはＶＤＤ端末に電気的に接続されている。

必要があったり、所望であれば、さらなる相互連結レベルを形成させることも可能である。パッシベーション層を形成させ、コンタクトパッドに露出されるようにパターン化して、実質的に完全な電子デバイスを作製することもできる。

研磨は、図６に示した機能素子以外のものにも使用することができる。たとえば、本明細書において記載されたような研磨スラリーを使用するＣＭＰプロセスを部分的に利用して、フィールドアイソレーション領域２２２および導電性プラグ４０２を形成させることも可能である。

以下の実施例において、本明細書において記載された概念をさらに説明するが、それらは、特許請求項に記載された本発明の範囲を限定するものではない。以下においては、便宜的に、パラメーターの幾つかをおおよその数字にした。実施例において明確に表明されている場合は別として、粒径は、便宜上公称粒径を指している。

ジルコニア粒子の調製
実施例１：１３０ｎｍのジルコニア
硫酸ナトリウムを用いて５００ｇのオキシ塩化ジルコニウム、ＺｒＯＣｌ_２・８Ｈ_２Ｏを処理して、塩基性硫酸ジルコニウム（ＺＢＳ）を形成させた。次いで、カセイソーダを用いてその塩基性硫酸ジルコニウムを滴定して、Ｚｒ（ＯＨ）_４を沈降させた。そのＺｒ（ＯＨ）_４を乾燥させ、空気中１０５０℃で４時間かけて焼成して、単斜晶系酸化ジルコニウム結晶の凝結体を形成させた。その酸化ジルコニウム結晶の凝結体を、アトリションミル中でアトリションミル媒体としてイットリア安定化ジルコニアを使用して解凝結させた。そのようにして製造された単斜晶系ジルコニア粉体は、５０ｎｍ〜１１０ｎｍの間の一次粒径を有していると評価された。その二次粒径は１３０ｎｍであった。それらの粒子は、５．５８ｇ／ｃｍ^３の密度、２３ｍ^２／ｇの比表面積、および２４．１ｎｍの平均細孔径を有していた。

実施例２：１８０ｎｍのジルコニア
５００ｇのオキシ塩化ジルコニウム（ＺｒＯＣｌ_２・８Ｈ_２Ｏ）を、空気中１０００℃で４時間かけて焼成して、凝結した単斜晶系酸化ジルコニウム結晶体を製造した。その酸化ジルコニウム結晶の凝結体を、アトリションミル中でアトリションミル媒体としてイットリア安定化ジルコニアを使用して解凝結させ、ジルコニア粉体を製造した。その一次粒径は、７０〜１２０ｎｍの間であると評価された。その二次粒径は１８０ｎｍであった。そのようにして製造された物質は、５．７２ｇ／ｃｍ^３の密度、１４ｍ^２／ｇの比表面積、および２５．３ｎｍの平均細孔径を有していた。

実施例３：３９０ｎｍ、５５０ｎｍ、７７０ｎｍ、８２０ｎｍ、１２００ｎｍ、および３４００ｎｍのジルコニア
電気アーク炉中２８００℃でジルコンサンドを解離させて、溶融ジルコニア凝結粉体を形成させた。その溶融結晶を、アトリションミル中でイットリア安定化ジルコニア媒体を用いてサイズ減縮させて、０．３９ミクロン〜３．４ミクロンの範囲の二次粒径を有するジルコニア粉体を製造した。たとえば、３９０ｎｍ、５５０ｎｍ、７７０ｎｍ、８２０ｎｍ、１２００ｎｍ、および３４００ｎｍの二次粒径を有する単斜晶系ジルコニア粉体が得られた。その３９０ｎｍの粉体は、１８．４ｎｍの平均細孔径を有していた。８２０ｎｍの粉体は、５．７０ｇ／ｃｍ^３の密度、６．５ｍ^２／ｇの比表面積、および１３．９ｎｍの平均細孔径を有していた。１２００ｎｍおよび３４００ｎｍの粉体は、１８．７ｎｍの平均細孔径を有していた。

実施例４：３２７ｎｍのイットリウムドープされたジルコニア
実施例１と同様にして、５００ｇのオキシ塩化ジルコニウム（ＺｒＯＣｌ_２・８Ｈ_２Ｏ）を処理してＺＢＳを形成させた。そのＺＢＳ溶液に対してイットリウム塩を、最終のジルコニア重量を基準にして３，０モルパーセントが得られる量で添加した。その溶液を沈降させて、十分に分散したイットリウムを含む水和ジルコニウムＺｒ（ＯＨ）_４を形成させた。その水和物を乾燥させ、空気中１３００℃で４時間かけて焼成して、ドープされたジルコニア結晶の凝結体を形成させた。正方晶系のイットリウムドープした酸化ジルコニウム結晶の凝結体をアトリションミルの中で解凝結させて、３２７ｎｍの二次粒径を有する粒子を製造した。

シリコンウェーハの研磨
実施例で使用した目標要素は、２００ｍｍのシリコンウェーハを加熱酸化させることにより調製した。その加熱酸化物を、直径２２インチの定盤を有するＷｅｓｔｅｃｈ ＩＰＥＣ ３７２（商標）ブランドのＣＭＰ研磨機を使用して研磨した。研磨パッドは、Ｄｏｗ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能なＩＣ−１０００Ａ２（商標）ブランドの研磨パッドであった。研磨は次の条件で実施した：定盤回転速度；４５ｒｐｍ、基板キャリア回転速度；４３ｒｐｍ、下向き圧力；２８ｋＰａ（４．０ｐｓｉ）、背面圧力；０．７ｋＰａ（１．０ｐｓｉ）、スラリー流速；１５０ｍＬ／分。その研磨スラリーは酸化物研磨スラリーであったが、それには、水、約１重量％の下記の特定の実施例に記述するようなサイズを有するジルコニア粒子、ならびに、特定のｐＨとすることが必要ならば、酸もしくは塩基のみが含まれていた。その酸はＨＮＯ_３であり、そのアルカリはＫＯＨであった。その研磨スラリーには、それら以外の成分は含まれていなかった。除去速度は、研磨前後の酸化物の厚みを測定することにより計算した。酸化物の厚みは、Ｆｉｌｍｅｔｒｉｃｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＦ２０（商標）ブランドの薄膜分析計を使用して測定した。表面測定は、Ｚｙｇｏ Ｎｅｗ Ｖｉｅｗ １００ブランドの干渉式プロフィロメータを使用し、原子間力顕微鏡によって実施した。表面外観は、光学顕微鏡を使用するかまたは使用せずに、目視によって確かめた。

実施例５および６
実施例５および６は、異なった粒径のジルコニア粒子で、異なったｐＨレベルの酸化物研磨スラリーにおける、研磨特性を示すためのものである。２組のスラリーを使用して、ウェーハから成長させた加熱酸化物を研磨した。それぞれの組には、１０ｎｍ、５０ｎｍ、１３０ｎｍ、１８０ｎｍ、および８２０ｎｍの粒径が含まれていた。以下に示すのは、使用したジルコニア粒子の属性に関するデータである。

Ｄ５０、Ｄ１０、およびＤ９０の値は、中央粒径、第１０パーセンタイル粒径、および第９０パーセンタイル粒径に相当する。１０ｎｍおよび５０ｎｍの粒径の場合の研磨スラリーは、コロイドの形態にあった。したがって、１０ｎｍおよび５０ｎｍの粒子におけるＤ５０、Ｄ１０、およびＤ９０の数値は、メーカーのデータに基づいたものである。１０ｎｍ粒径については、有意なＳＳＡ値が得られなかったので、１０ｎｍ粒径の場合のＳＳＡ値は、記載していない。

実施例５の場合には、約５のｐＨで研磨を実施した。表５には、実施例５についてのデータを示している。「Ｒａ」は、研磨後の加熱酸化物の表面粗さである。表に記載されている「ＭＲＲ」は、物質除去速度を意味していて、これらの実施例においては、加熱酸化物についての研磨速度である。表に記載されている「ＳＦ」は、表面仕上げを意味している。表面仕上げの場合、「＋」は、受容可能な表面仕上げを表し、「−」は、受容不能な表面仕上げを表し、そして「ＮＡ」は、「データ無し」を意味しているが、これは、顕著な量の研磨が起きなかったからである。

１０ｎｍおよび５０ｎｍの粒径を含む研磨スラリーでは、加熱酸化物を顕著に研磨することがなかったので、ＭＲＲは０ｎｍ／分と報告されている。１３０ｎｍ以上の粒径の場合の研磨スラリーでは、受容可能な研磨速度が達成されている。１３０ｎｍ、１８０ｎｍ、３９０ｎｍ、５５０ｎｍ、および７７０ｎｍの粒径の場合の研磨スラリーでは、受容可能な表面仕上げが得られた。しかしながら、８２０ｎｍ以上の粒径での研磨スラリーでは、受容可能な表面仕上げが得られなかった。８２０ｎｍの粒径を使用した場合、研磨の後の、加熱酸化物のＲａが０．８２ｎｍであったが、それに対して、１８０以下の粒径を使用した場合には、加熱酸化物のＲａが０．４２ｎｍ以下であった。３４００ｎｍの粒径の場合のＳＳＡは、得られなかった。

実施例６の場合には、約１０のｐＨで研磨を実施した。表６には、実施例６についてのデータを示している。

１０ｎｍおよび５０ｎｍの粒径を含む研磨スラリーでは、ｐＨが１０の場合、顕著な量の酸化物が研磨された。サイズが小さい場合での、研磨スラリーにおける研磨速度の変化は、その研磨スラリーにおけるゼータ電位に関係する可能性がある。低いｐＨでは、１０ｎｍおよび５０ｎｍの粒径の場合の研磨スラリーはコロイド懸濁液であるが、ｐＨが１０の場合には、１０ｎｍおよび５０ｎｍの粒径の場合の研磨スラリーは、粒子がコロイド懸濁液から凝集する。１０ｎｍの粒径の場合の研磨速度は、他の研磨スラリーの場合よりも顕著に低い。１０ｎｍ、５０ｎｍ、１３０ｎｍ、および１８０ｎｍの粒径の場合の研磨スラリーは、受容可能な表面仕上げを作り出す。しかしながら、８２０ｎｍの粒径での研磨スラリーでは、受容可能な表面仕上げが得られなかった。

実施例７：イットリアドープされたジルコニア粒子
実施例７は、約１重量％のＹドープされたＺｒＯ_２（約３モル％のＹ）粒子およびセリア粒子を含む酸化物研磨スラリーについての研磨特性を示す。ＹドープされたＺｒＯ_２粒子は、正方晶系の結晶形を有している。＃１のＣｅＯ_２サンプルは、Ｃａｂｏｔ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＤ６７２０（商標）ブランドの酸化物研磨スラリーに相当し、＃２のＣｅＯ_２研磨スラリーは、Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ Ｐｌａｓｔｉｃｓ ＆ Ｃｅｒａｍｉｃｓ，Ｉｎｃ．製の化学的に沈降させたセリアから調製した。＃１のＣｅＯ_２サンプルについてのＤ１０およびＤ９０値は入手できなかった。

約１０のｐＨを有する＃２のＹ−ＺｒＯ_２サンプルを除いて、すべての研磨スラリーが約５のｐＨを有していた。すべての研磨スラリーが、受容可能な研磨速度を有し、受容可能な表面仕上げを与えた。したがって、研磨特性に悪影響を与えることなく、（安定化ジルコニア粒子も含めて）ジルコニア粒子によってセリア粒子を置き換えることが可能である。

実施例５〜７におけるジルコニア粒子についてのデータに関して、いくつかの観察をおこなった。８２１ｎｍ未満の中央値の粒径が使用可能であり、受容可能な表面仕上げが達成される。特に、７７２ｎｍの中央値粒径では、その表面仕上げが受容可能である。さらに、酸化物を研磨する場合、ジルコニア粒子が負のゼータ電位を有していると、加熱酸化物の顕著な研磨が起きる。５０ｎｍ以上のサイズの粒子を有する研磨スラリーは、受容可能な研磨速度を与える。１３０ｎｍ以上のサイズの粒子を有する研磨スラリーは、５および１０のｐＨで受容可能な研磨速度を与える。研磨条件を変更したり、異なった物質を研磨したりする場合には、この観察が認められることも、認められないこともありうる。したがって、これらの観察は、本発明の範囲を限定することを意味するものではない。

実施例８
金属研磨：銅およびタンタル
ＣＭＰ研磨の機械および設定は、先に記述した酸化物研磨の場合と同じであるが、ただし下向き圧力は２．０ｐｓｉに設定した。除去のための目標基板物質は、Ｃｕおよびタンタルであった。

いずれの研磨スラリーも約５のｐＨを有し、受容可能な研磨速度を有し、そして受容可能な表面仕上げを与えた。したがって、ジルコニア粒子は、その研磨特性に悪影響を受けることなく、ＣｕおよびＴａを含めた金属基板を研磨することが可能である。

本明細書において記載されたような実施態様では、研磨スラリーの中でジルコニア粒子を使用している。その研磨スラリーは、研磨スラリー中でのアブレーシブ含量が同一であれば、セリア粒子を含む研磨スラリーと同等またはそれよりも良好な研磨特性を与えることができる。研磨スラリー中のジルコニア粒子含量は、他のアブレーシブたとえば、シリカおよびアルミナよりも顕著に低い含量とすることができる。アブレーシブ含量が低いほど、研磨スラリー供給系における摩耗がより少なくなり、配管およびその他の付属設備の寿命を長引かせることが可能となる。

広く各種の態様および実施態様が可能である。それらの態様および実施態様のいくつかについては、本明細書において記述している。本明細書を読めば、当業者ならば、それらの態様および実施態様が単に説明のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではないことを認識するであろう。さらに、当業者ならば、アナログ回路を含むいくつかの実施態様が、デジタル回路を使用しても同様に実施可能であり、その逆もまた可能であると理解することであろう。

第一の態様においては、研磨スラリーにはジルコニア粒子を含むことができる。一つの実施態様においては、その研磨スラリーが、以下の特性のいずれか一つまたはそれらの組合せを有することができる。そのジルコニア粒子には、非晶質ＺｒＯ_２を含んでいなくてもよい。そのジルコニア粒子が、単斜晶系ＺｒＯ_２、正方晶系ＺｒＯ_２、または立方晶系ＺｒＯ_２粒子を含むことができる。そのジルコニア粒子には、研磨のために研磨スラリーを適合させた物質の表面において、化学活性または電子活性を有するような特性を与えてもよい。そのジルコニア粒子が、ジルコニア粒子の結晶構造に影響を与えたり、研磨スラリーの研磨特性に顕著な影響を与えたりする、ＺｒおよびＯ以外の元素を含むこともできる。そのジルコニア粒子が、少なくとも約３．０、または約９．０以下のｐＨで開始される安定なゼータ電位を有することができる。そのジルコニア粒子が、少なくとも約４．０、または約９．０以下のｐＨで開始される極めて安定なゼータ電位を有することができる。そのジルコニア粒子が、少なくとも約３．０、または約８．５以下のｐＨで特徴づけられる等電点を有することができる。その研磨スラリーが、少なくとも約１．０、または約１４．０未満のｐＨを有することができる。そのジルコニア粒子が、少なくとも約５０ｎｍ、または約８００ｎｍ以下の平均粒径を有することができる。そのジルコニア粒子が、少なくとも約５１ｎｍ、または約１１００ｎｍ以下の第１０パーセンタイル粒径を有することができる。そのジルコニア粒子が、少なくとも約４９ｎｍ、または約３００ｎｍ以下の第９０パーセンタイル粒径を有することができる。そのジルコニア粒子の大部分が、実質的に球状の粒子、実質的に微小平板状の粒子、または多面体状粒子である。そのジルコニア粒子が、少なくとも約６ｍ^２／ｇ、または約５５ｍ^２／ｇ以下の比表面積を有する。そのジルコニア粒子が、少なくとも約３．０ｇ／ｃｍ^３、または約５．８ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有することができる。そのジルコニア粒子が、少なくとも約１ｎｍ、または約３０ｎｍ以下の平均細孔径を有することができる。その研磨スラリーが、少なくとも約０．２重量％のジルコニア粒子、または約２０重量％以下のジルコニア粒子を含む。

第二の態様においては、目標要素を研磨する方法には、機能素子およびその機能素子を覆う層を含むワークピースを有する目標要素を提供することを含むことができる。その方法には、ジルコニア粒子を含む研磨スラリーを使用してその層を研磨することをさらに含んでいてもよい。その研磨は、第一の態様に関連して記載されたいずれの研磨スラリーを使用しても実施することができる。

第二の態様の一つの実施態様においては、そのワークピースに電子部品が含まれる。一つの具体的な実施態様においては、その層に絶縁物質が含まれる。より具体的な実施態様においては、その絶縁物質に酸化物が含まれる。また別の具体的な実施態様においては、その絶縁物質に酸化ケイ素または酸窒化ケイ素が含まれる。また別な具体的な実施態様においては、除去速度が少なくとも約１５０ｎｍ／分、または約４００ｎｍ／分以下になるように、研磨が実施される。

第二の態様のまた別の具体的な実施態様においては、その層に導電物質が含まれる。より具体的な実施態様においては、その導電物質に、高融点金属含有物質、Ｃｕ、Ａｌ、または貴金属が含まれる。さらなる実施態様においては、研磨パッドを使用して研磨が実施される。いっそうさらなる実施態様においては、そのジルコニア粒子の等電点およびその層の等電点よりも高いｐＨを有する研磨スラリーを使用して、研磨が実施される。いっそうさらなる実施態様においては、層を研磨した後に、その層が約０．５５ｎｍ以下、約０．５０ｎｍ以下、または約０．４５ｎｍ以下の表面粗さを有している。一つの具体的な実施態様においては、Ｒａが、約０．２０ｎｍ〜約０．４２ｎｍの範囲にある。Ｒａが０．００ｎｍより大きい。

先行する態様または実施態様のいずれかの一つの具体的な実施態様においては、そのジルコニア粒子の大部分または実質的に全部に単斜晶系ＺｒＯ_２および正方晶系ＺｒＯ_２粒子が含まれるか、そのジルコニア粒子の大部分または実質的に全部に正方晶系ＺｒＯ_２粒子が含まれるか、またはそのジルコニア粒子の大部分または実質的に全部に立方晶系ＺｒＯ_２粒子が含まれる。先行する態様または実施態様のいずれかのさらなる具体的な実施態様においては、そのジルコニア粒子が、研磨のために研磨スラリーを適合させた物質の表面において、化学活性または電子活性を有するような特性を有している。先行する態様または実施態様のいずれかのまた別の具体的な実施態様においては、そのジルコニア粒子が、ジルコニア粒子の結晶構造または研磨スラリーの研磨特性に顕著な影響を与える、ＺｒおよびＯ以外の元素を含んでいる。先行する態様または実施態様のいずれかのより具体的な実施態様においては、その元素が、希土類元素、第２族元素、第８族元素、第９族元素、第１３族元素、第１５族元素、Ｏ以外の第１６族元素、第１７族元素、または貴金属を含んでいる。

先行する態様または実施態様のいずれかのさらなる具体的な実施態様においては、そのジルコニア粒子が、少なくとも約３．０、少なくとも約５．０、少なくとも約６．０、約９．０以下、約８．５以下、約８．０以下、または約６．１〜約７．９の範囲のｐＨで開始される安定なゼータ電位を有している。先行する態様または実施態様のいずれかのいっそうさらなる具体的な実施態様においては、そのジルコニア粒子が、少なくとも約４．０、少なくとも約５．０、少なくとも約６．０、約９．０以下、約８．５以下、約８．０以下、または約６．１〜約７．９の範囲のｐＨで開始される極めて安定なゼータ電位を有している。先行する態様または実施態様のいずれかのいっそうさらなる具体的な実施態様においては、そのジルコニア粒子が、少なくとも約３．０、少なくとも約３．１、少なくとも約３．２、約８．５以下、約５．０以下、４．７以下、約４．３以下、または約３．２〜約４．０の範囲の等電点を有している。先行する態様または実施態様のいずれかのさらなる具体的な実施態様においては、その研磨スラリーが、少なくとも約１．０、少なくとも約３．０、少なくとも約４．０、約１４．０以下、約１２．０以下、１１．０以下、または約４．３〜約１０．０の範囲のｐＨを有している。

先行する態様または実施態様のいずれかのまた別の具体的な実施態様においては、そのジルコニア粒子が、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約８０ｎｍ、少なくとも約１１０ｎｍ、約８００ｎｍ以下、約５００ｎｍ以下、約３００ｎｍ以下、または約１３０ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲の平均粒径を有している。先行する態様または実施態様のいずれかのさらなるまた別な具体的な実施態様においては、そのジルコニア粒子が、少なくとも約５１ｎｍ、少なくとも約６５ｎｍ、少なくとも約８０ｎｍ、約１６００ｎｍ以下、約１１００ｎｍ以下、約６００ｎｍ以下、または約９０ｎｍ〜約３００ｎｍの範囲の第１０パーセンタイル粒径を有している。先行する態様または実施態様のいずれかのいっそうさらなるまた別な具体的な実施態様においては、そのジルコニア粒子が、少なくとも約４９ｎｍ、少なくとも約６０ｎｍ、少なくとも約７０ｎｍ、約４２０ｎｍ以下、約３００ｎｍ以下、約１７０ｎｍ以下、または約８０ｎｍ〜約１５０ｎｍの範囲の第９０パーセンタイル粒径を有している。

先行する態様または実施態様のいずれかのさらなる具体的な実施態様においては、そのジルコニア粒子が、少なくとも約６ｍ^２／ｇ、少なくとも約７ｍ^２／ｇ、少なくとも約９ｍ^２／ｇ、約５５ｍ^２／ｇ以下、約４５ｍ^２／ｇ以下、約３５ｍ^２／ｇ以下、または約１１ｍ^２／ｇ〜約２５ｍ^２／ｇの範囲の比表面積を有している。先行する態様または実施態様のいずれかのいっそうさらなる具体的な実施態様においては、そのジルコニア粒子が、少なくとも約３．２０ｇ／ｃｍ^３、少なくとも約４．００ｇ／ｍ^３、少なくとも約５．００ｇ／ｍ^３、約５．８０ｇ／ｃｍ^３以下、約５．７８ｇ／ｍ^３以下、約５．７６ｇ／ｍ^３以下、または約５．５０ｇ／ｍ^３〜約５．７５ｇ／ｍ^３の範囲の密度を有している。

先行する態様または実施態様のいずれかのまた別の具体的な実施態様においては、そのジルコニア粒子が、少なくとも約１ｎｍ、少なくとも約３ｎｍ、少なくとも約５ｎｍ、少なくとも約１１ｎｍ、約３０ｎｍ以下、約２９ｎｍ以下、約２８ｎｍ以下、または約１１ｎｍ〜約２６ｎｍの範囲の平均細孔径を有している。先行する態様または実施態様のいずれかのさらなるまた別な具体的な実施態様においては、その研磨スラリーが、少なくとも約０．２重量％のジルコニア粒子、少なくとも約０．３重量％のジルコニア粒子、少なくとも約０．５重量％のジルコニア粒子、約２０重量％以下のジルコニア粒子、約９重量％以下のジルコニア粒子、約５重量％以下のジルコニア粒子、または約０．５重量％のジルコニア粒子〜約１．５重量％のジルコニア粒子を含んでいる。

先行する態様または実施態様のいずれかのいっそうさらなる具体的な実施態様においては、そのスラリーが液状媒体をさらに含んでいる。先行する態様または実施態様のいずれかのいっそうさらなる具体的な実施態様においては、そのスラリーが、加水分解剤、酸化剤、界面活性剤、分散剤、腐食防止剤、酸もしくは塩基、ｐＨ緩衝剤、変形剤、殺生物剤、またはそれらの各種組合せ、をさらに含んでいる。先行する態様または実施態様のいずれかのいっそうさらなる具体的な実施態様においては、そのスラリーが、加水分解剤、酸化剤、界面活性剤、分散剤、腐食防止剤、ｐＨ緩衝剤、変形剤、酸もしくは塩基、殺生物剤、またはそれらの各種組合せ、を含んでいない。先行する態様または実施態様のいずれかのまた別の具体的な実施態様においては、その研磨スラリーが、他の研磨材粒子をさらに含んでいる。先行する態様または実施態様のいずれかのより具体的な実施態様においては、その研磨材粒子には、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、またはそれらの各種組合せが含まれる。

先行する態様または実施態様のいずれかのいっそうさらなる具体的な実施態様においては、そのスラリーが、酸性条件下（ｐＨが７未満）では、塩基性条件下（ｐＨが７より大）の場合よりも１．０９〜１．９倍高い酸化物研磨速度を有している。また別の具体的な実施態様においては、そのスラリーが、酸性条件下（ｐＨが７未満）では、塩基性条件下（ｐＨが７より大）の場合よりも１．１〜１．９倍高い酸化物研磨速度を有している。また別の具体的な実施態様においては、そのスラリーが、酸性条件下（ｐＨが７未満）では、塩基性条件下（ｐＨが７より大）の場合よりも１．１１〜１．９倍高い酸化物研磨速度を有している。

先行する態様または実施態様のいずれかのいっそうさらなる具体的な実施態様においては、そのスラリーが、約３２より大、約３３より大、約３５より大のＣｕ対Ｔａの研磨選択性を有している。また別の具体的な実施態様においては、スラリーが、約５０以上、約４７以上、または約４５以上のＣｕ対Ｔａの研磨選択性を有している。

上で一般的な記述または実施例において記載された動作（ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ）がすべて必要という訳ではないこと、特定の動作の一部が必要とされなくてもよいこと、および記載されたものに加えてさらなる一つまたは複数の動作が実施されてもよいことに注意されたい。さらに、列記されている動作の順序が必ずしも、それらが実施される順序でなくてもよい。

明確を期して、個別の実施態様の文脈において本明細書において記載されたある種の特性は、組み合わせの形で、単一の実施態様に提供してもよい。逆に、簡潔さのために単一の実施態様の文脈に関連させて記載された各種の特性は、個別に、あるいは各種のサブ組合せの形で提供されてもよい。さらに、範囲の形で記述された数値を参照する場合には、その範囲の中のありとあらゆる数値が含まれる。

特定の実施態様に関連させて、便益性（ｂｅｎｅｆｉｔｓ）、その他のメリット（ａｄｖａｎｔａｇｅｓ）、および課題の解決法を上に記述してきた。しかしながら、各種の便益性、メリット、または解決法をもたらしたり、あるいはより顕著とさせる可能性のある、便益性、メリット、課題の解決法、および各種の特性が、特許請求項のいずれかまたは全部の、必須であったり、必要であったり、または本質的な特性であったりすると受け取ってはならない。

本明細書において記載された実施態様の詳細および説明は、各種の実施態様の構造についての一般的理解を与えるためのものである。その詳細および説明は、本明細書において記載された構造または方法を使用する、装置および系の素子および機能素子のすべてを徹底的かつ包括的に記述しようとしたものではない。本明細書を読めば、当業者には、多くのその他の実施態様も明かとなるであろう。本明細書の開示からその他の実施態様を誘導し、使用して、本明細書の開示の範囲から外れることなく、構造的な置き換え、論理的な置き換え、またはその他の変更をすることができるであろう。したがって、本明細書の開示は、限定を与えるものではなく、説明のためのものとみなされたい。

Claims (13)

1. 研磨スラリーであって、
   少なくとも１１０ｎｍから３５０ｎｍ以下までの範囲の平均粒径、少なくとも１１ｍ^２／ｇの比表面積、少なくとも５．５ｇ／ｃｍ^３の密度および少なくとも６．３のｐＨの等電点を有するジルコニア粒子を含み、前記等電点は、溶液全量に対して、前記ジルコニア粒子を０．０１重量％含む水溶液中で測定されたものであり、
   前記研磨スラリーが、少なくとも０．２重量％から２０重量％以下までのジルコニア粒子を含み、かつ前記ジルコニア粒子が、単斜晶系ＺｒＯ_２、正方晶系ＺｒＯ_２、立方晶系ＺｒＯ_２粒子、またはそれらの組合せを含む、
   研磨スラリー。
2. ９．５〜１１．６の間のｐＨ範囲で安定なゼータ電位を有する、請求項１に記載の研磨スラリー。
3. 目標要素を研磨する方法であって、
   機能素子および前記機能素子を覆う層を含むワークピースを有する目標要素を備える工程；および
   ジルコニア粒子を含む研磨スラリーを使用して前記層を研磨する工程、を含み、
   前記ジルコニア粒子は、単斜晶系ＺｒＯ_２、正方晶系ＺｒＯ_２、または立方晶系ＺｒＯ_２粒子を含み、
   前記ジルコニア粒子は、少なくとも８０ｎｍから３５０ｎｍ以下までの範囲の平均粒径、少なくとも５．５ｇ／ｃｍ^３の密度、少なくとも１１ｍ^２／ｇの比表面積、少なくとも６．３のｐＨの等電点、および研磨のために前記研磨スラリーを適用される材料の表面において化学的活性または電気的活性を有する、
   方法。
4. 酸性条件下における酸化物研磨速度が、塩基性条件下よりも１．１〜１．９倍大きい、請求項３に記載の方法。
5. ３２より大きい、Ｃｕ対Ｔａの研磨選択性を有している、請求項３または４に記載の方法。
6. 前記ジルコニア粒子が、正方晶系ＺｒＯ_２および／または立方晶系ＺｒＯ_２粒子であり、Ｃｅ、Ｙ、またはＣａを用いてドープされている請求項１に記載の研磨スラリー。
7. セリア粒子をさらに含む、請求項１に記載の研磨スラリー。
8. 前記ジルコニア粒子の密度が５．８ｇ／ｃｍ^３以下である請求項１に記載の研磨スラリー。
9. 前記ジルコニア粒子の比表面積が１１ｍ^２／ｇ〜２５ｍ^２／ｇである請求項１に記載の研磨スラリー。
10. 前記ジルコニア粒子は、１５ｎｍ〜２６ｎｍの平均細孔径を有する請求項１に記載の研磨スラリー。
11. 前記ジルコニア粒子は、７．０超のｐＨの等電点を有する請求項１０に記載の研磨スラリー。
12. 前記ジルコニア粒子の比表面積が１１ｍ^２／ｇ〜２５ｍ^２／ｇである請求項３に記載の方法。
13. 前記ジルコニア粒子が、正方晶系ＺｒＯ_２および／または立方晶系ＺｒＯ_２粒子であり、Ｃｅ、Ｙ、またはＣａを用いてドープされている請求項３に記載の方法。

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