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JP2592401B2 - 表面を研磨及び平坦化する組成物と方法 - Google Patents

表面を研磨及び平坦化する組成物と方法

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JP2592401B2
JP2592401B2 JP5519224A JP51922493A JP2592401B2 JP 2592401 B2 JP2592401 B2 JP 2592401B2 JP 5519224 A JP5519224 A JP 5519224A JP 51922493 A JP51922493 A JP 51922493A JP 2592401 B2 JP2592401 B2 JP 2592401B2
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polishing
particle size
composition
aqueous slurry
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エルミール ダブリュー． ジェンセン
ジョン ヴィー．エィチ． ロバーツ
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RODEERU Inc
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Publication date
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    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
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    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、種々の加工品の表面、例えば半導体の表面
の研磨および平坦化に有用な組成物、ならびにその使用
法とこれらの組成物により生産される製品に関するもの
である。
発明の背景 種々の加工品の表面の研磨に有用な組成物は、当業界
では良く知られている。半導体、ガラス、クリスタル、
金属およびセラミック加工品の表面に使用される従来の
研磨剤組成物は、一般的に適切な研磨剤またはこれら研
磨剤の調合物の水性スラリーから成る。周知の研磨剤に
は、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウ
ム、酸化錫、二酸化シリコン、酸化チタン等が含まれ
る。これらの研磨剤を含有する組成物は、一般にまず当
該組成物を研磨パッド又は研磨されるべき表面に塗布
（applying）することにより使用される。研磨パッドが
次いで表面に用いられ、これが組成物内部に含まれる研
磨粒子に表面を機械的に研磨させ、この結果として研磨
作用をもたらす。しかしながら、このような従来の研磨
組成物では、半導体および超小型電子構成部品技術に要
求される、鏡面のような高度に平坦な表面を生ずること
はできない。さらに、従来の研磨組成物は、他の加工品
を研磨する場合には、劣悪な研磨率および劣悪な表面品
質のような欠点を暴露している。例えば、このような組
成物で研磨されたガラス、金属、半導体等の表面は曇
り、染み、引っかき傷、オレンジピール（orange pee
l）、起伏、切り込み、メサ（mesas）のような様々な欠
陥を呈する。
従って、研磨組成物の効率および品質を改善する試み
が現在までなされてきた。これらの分野における改善の
ための２つの方法は、種々の研磨剤を組み合せること、
又は、種々の補助剤を組成物に添加すること、あるいは
その両方を行うことに向けられてきた。
研磨粒子の特定の組み合せから成る研磨組成物が、例
えば、少なくとも１つの酸化セリウムの結晶相および希
土ピロケイ酸塩から成る研磨組成物を開示する米国特許
第4,601,755号に開示されている。米国特許第4,786,325
号は、酸化セリウムおよび少なくとも希土ランタナイド
やイットリウムの一酸化物から成るガラス研磨組成物を
開示している。同時に、米国特許第4,769,073号は酸化
セリウム、３価セリウム塩および任意にピロケイ酸塩や
シリカを含む、有機ガラスの表面を研磨するセリウム基
剤研磨組成物を開示している。
研磨組成物に補助剤を使用の実例は、例えば水、研磨
剤および研磨剤による金属表面の研磨有効性を促進する
ための塩又は塩の組み合せを含む、金属表面研磨に有効
な組成物を開示する米国特許第4,959,113号に開示され
ている。同様に、米国特許第4,462,188号は、コロイド
状シリカゾルまたはゲル、水溶性アミンおよび水溶性第
四アンモニア塩または塩基から成る研磨組成物を開示し
ている。米国特許第4,588,421号は、水性コロイド状シ
リカ溶液ゲルおよびピペラジンを含む、シリコンウェー
ハを研磨するのに有効な組成物を開示している。ピペラ
ジンの添加が、数ある利点のうちの研磨有効性の増大を
もたらすことが開示されている。米国特許第4,954,142
号は、構成部品表面に研磨粒子、遷移金属キレート化塩
および溶媒から成るスラリーを接触させる段階を備え
る、電子構成部品を研磨する方法を開示している。この
特許はさらに、この研磨粒子が、シリカ、酸化セリウ
ム、アルミナ、炭化シリコン、窒化シリコン、酸化第二
鉄等の一般に使用されているもののいずれでもよいこと
を開示している。
しかしながら、このような研磨剤の組み合せおよび補
助剤の添加によっても、従来の研磨組成物では、現代の
半導体およびマイクロエレクトロニクス技術に要求され
る平坦化された表面（planarized surfaces）を作るこ
とができない。
半導体および他の超小型電子構成部品の製作には、一
般に超大規模集積回路（VLSIC）および極超大規模集積
回路（ULSIC）を含む、数多くの相互連結された構成部
品層を組み立てることを必要とする。従って、半導体を
研磨および平坦化するのに有効な組成物は、表面および
その下方の双方で相互連結された高密度集積回路の多重
層から成る場合、非等方、混成表面を研磨することが可
能でなければならない。半導体の製作に際しては、集積
回路が相互接続された層を備える建造物が、多様なサイ
ズ、形状および硬度の構成部品ならびに様々の深さや形
状の溝、穴および窪みを含むであろう、事前設定された
平坦レベル（planerlevel）まで研磨される。このよう
な研磨後、半導体の製作は、化学蒸着法、蒸着を介する
メタライズ処理、フォトリソグラフィックパターン形
成、拡散、エッチング等のような、当業者が熟知する様
々の他の手順により継続される。
よりすぐれた効果をもたらすためには、用意された半
導体加工品表面を研磨および平坦化するのに用いられる
組成物は、高研磨品質を伴う極めて平坦で水平な表面、
すなわち、平坦面（プレナー面）をもたらさなければな
らない。しかしながら、従来の研磨作業とは異なり、平
坦面を作るには、研磨作業は加工品の水平表面に限定さ
れなければならず、かつその表面の下の形状、形態、ま
たは構造、あるいはその全てに影響してはならない。こ
のような選択的研磨作業のみが、所望の平坦面をもたら
すことになる。従来の研磨組成物は、加工品表面の上
下、内部の特定領域を研磨することで単に不均質で起状
のある表面を作るため、このような手順には不適当であ
る。不可能でないにせよ、研磨組成物が加工品の下部構
造に悪影響を及ぼさない、円滑で欠陥のない表面を得る
ためには従来の研磨剤を使用するのは困難であることが
証明されている。
構成部品の層がシリコン、セラミックその他の絶縁体
加工品の微小なチップ内で連結された、半導体およびマ
イクロエレクトロニック構成部品製作の特殊分野におい
ては、極めて平坦な表面が多くのレベルで要求される。
さもなければ、半導体その他の素子の機能はそれが無価
値になる点まで悪影響を受けることになる。この結果、
このような素子を製造するために用いられる多くの超微
小加工手順および付随する労力と機器が、平坦化技術が
十分に平坦な表面を作れなかったために不良になるたっ
た一つの表面によって無駄になる。
従って、平坦で欠陥のない表面を作る、改善された研
磨率で改善された研磨作業をもたらす組成物、ならびに
このような組成物の使用法に対して待望久しい需要があ
ることが理解できる。本発明は、このような待望久しい
需要を満足させるものである。
発明の要約 本発明の態様の一つは、30％から50％の酸化セリウ
ム、８％から20％のヒュームド（fumed）シリカおよび1
5％から45％の沈澱（preciptated）シリカから成る、加
工品表面の研磨又は平坦化に用いられる研磨組成物であ
る。本発明の他の態様は、加工品を研磨又は平坦化する
水性スラリーである。本水性スラリーは水および重量比
で５％から20％の本研磨組成物から成る。
本発明のさらに他の態様は、以下の段階を備える加工
品の研磨又は平坦化の方法である。
（ａ）本研磨組成物の水性スラリーを、研磨又は平坦化
されるべき加工品の表面に塗布（applying）する段階、
及び、 （ｂ）水性スラリーによって、加工品表面を機械的およ
び化学的にある程度まで研磨することにより、加工品表
面を研磨又は平坦化する段階。
ここに開示および請求された本発明に係る研磨又は平
坦化の方法を用いて製品を製作することができる。特に
望ましいのは、ここに示す方法を用いて平坦化半導体製
品を製作することである。
定義 ここに使用される「粒子サイズ」は、粒子の平均直径
を、あるいは粒子が実質的に球状でない場合は、粒子の
平均最大寸法を示す。
ここで用いられる「パーセント」あるいは「％」は、
他の指定がない限り、あるいはそれが用いられている文
脈から明らかでない限り、本組成物中の研磨剤成分の全
重量に対する表示成分の重量による百分比を示す。
好ましい実施例の詳細な説明 本発明の研磨組成物は約30％から約50％の、好ましく
は約42.5％から約48.0％の酸化セリウム成分を含有す
る。最も好ましくは、本組成物は約45％の酸化セリウム
を含有する。本組成物で用いられる酸化セリウムは、約
100ナノメートルから約2,000ナノメートル、好ましくは
約100ナノメートルから約500ナトメートルの粒子サイズ
を有する。最も好ましくは、酸化セリウムは、約100ナ
ノメートルから約300ナノメートルの粒子サイズを有す
るものとする。本組成物中に用いられる酸化セリウム
は、トリウムのような放射性微量元素を含まずに、好ま
しくは少なくとも約99.9％の純度で、化学的に精製され
ることが好ましい。
本発明の研磨組成物はさらに、約８％から約20％の、
好ましくは約17％から約19％のヒュームドシリカ成分を
含有する。ヒュームドリシカは、幾つかの企業から市販
されている。一般にはヒュームドシリカ（ヒュームド二
酸化シリコン）は、四塩化シリコンのような揮発性シラ
ン化合物の加水分解により、酸素・水素混合ガスの炎中
で製造される。その製造技術は周知であり、文献化され
てもいる。最も好ましくは、本研磨剤組成物は約18％の
ヒュームドシリカを含有するものとする。本組成物で用
いられるヒュームドシリカは、約10ナノメートルから約
1,200ナノメートルの、好ましくは約７ナノメートルか
ら約40ナノメートルの、最も好ましくは約10ナノメート
ルから約30ナノメートルの粒子サイズを有するものとす
る。
本組成物はまた、約15％から約45％の、好ましくは約
35％から約39％までの沈澱シリカを含有するものとす
る。沈澱シリカもまた、幾つかの企業から市販で入手で
きる。一般的に、沈澱シリカ（沈澱二酸化シリコン）
は、ナトリウムケイ酸塩（水ガラス）のようなアルカリ
ケイ酸塩溶液は、硫酸のような鉱酸と、一般的にアルカ
リ反応の状態下で反応させることにより製造される。シ
リカは、沈澱により形成される主要な反応生成物であ
る。そのシリカが濾過、洗浄、乾燥され、次いで他の反
応生成物から分離される。これら手順のすべてが当業者
に周知の標準的技法である。好ましくは、本組成物は約
35％から約39％の、最も好ましくは約37％の沈澱シリカ
成分を含有するものとする。本研磨組成物で有効な沈澱
シリカは約25ナノメートルから約4,000ナノメートル
の、好ましくは約50ナノメートルから約2,000ナノメー
トルの粒子サイズを有する。最も好ましくは、沈澱シリ
カは約100ナノメートルから約300ナノメートルの粒子サ
イズを有するものとする。沈澱シリカはそれに約１％以
下のナトリウムを含有する程度の純度を有することがさ
らに好ましい。
本発明に従う現在より好ましい組成物は、粒子サイズ
が約100ナノメートルから約2,000ナノメートルの酸化セ
リウムを約45％、粒子サイズが約10ナノメートルから約
1,200ナノメートルのヒュームドシリカを約18％、さら
に粒子サイズが約25ナノメートルから約4,000ナノメー
トルの沈澱シリカを約37％含有するものとする。
本発明は、望ましい成果を挙げるためには、ヒューム
ドシリカと沈澱シリカの双方が、酸化セリウム（セリ
ア）と組み合わせて用いられなければならないという重
大な発見に基づく。これら２種の異なるタイプのシリカ
の異なる性質は、酸化セリウムも加えて、その理由が現
在解明されていないにも関わらず、本発明の研磨組成物
および水性スラリーの研磨能力を高める要因である。こ
れは３種の研磨剤、即ち、酸化セリウム、沈澱シリカお
よびヒュームドシリカの組み合わせであり、その組み合
わせが本研磨用組成物に優れた平坦化能力を与えてい
る。本発明の水性スラリーは、酸化セリウムのみ、ヒュ
ームドシリカのみ、又は沈澱シリカのみ、あるいはこれ
ら３種の研磨成分の内２種のみの組み合わせの水性スラ
リーに比較して、より優れた研磨および平坦化能力をみ
せる。本発明におけるこれらの特殊な研磨剤の組み合わ
せが、より優れた平坦化作用に帰着する相乗効果をもた
らす。
加工品表面の研磨および平坦化のため使用されると
き、本組成物は、本組成物と水から成る水性スラリーの
形で用いられる。本発明の組成物から成る水性スラリー
は、当業界の技術者にとって明白な適切な方法で調製さ
れ得る。しかしながら、本組成物は、適量の水が入った
適切な容器に研磨組成物の固形成分を添加して、高出
力、高速剪断ブレンダー又はホモジナイザー等により調
合することで調製されることが好ましい。調合又は混合
は、均質な組成物が得られるまで続けるものとする。
本研磨組成物と水から成るスラリーは、種々の界面活
性剤化合物又は界面活性剤化合物の混合物をさらに含む
ことができる。界面活性剤化合物は懸濁剤として作用
し、その結果本組成物の調製を促進する。界面活性剤の
添加は、本研磨組成物を含有する水性スラリーがチキソ
トロピー組成物の形をとることを許容するように作用す
る。さらに、界面活性剤化合物は「引っかき傷防止」効
果を研磨又は平坦化されている加工品表面に与え、これ
により研磨剤により生じる表面欠陥の程度をさらに軽減
すると考えられる。
界面活性剤化合物は、スラリー組成物の重量を基に、
スラリー組成物中約0.01％から約2.0％、好ましくは約
0.015％から約0.15％の量が含まれてよい。適切な界面
活性剤化合物は、当業者に周知の数多くの非イオン、陰
イオン、陽イオン又は両性イオン界面活性剤のいずれか
を含んでいる。特定用途への適切な界面活性剤の使用
は、本開示によって当業者に明らかになるであろう。し
かしながら、オクチルフェニルエチレンオキシド、ノニ
ルフェニルエチレンオキシド、オクチルフェノキシポリ
エトキシエタノール、ポリオキシエチレン（10）オクチ
ルフェノール・エーテル、ノニル・フェノール・ポリエ
ーテル、ポリオキシエチレン（20）ソルビタン・モノオ
レイン酸塩、ポリ（オキシ−1,2−エタンディイール）
−アルファ（ノニルフェニール）オメガ−ヒドロキシ、
脂肪族エトキシル酸塩、カルボキシル酸ポリアミン・ア
ミドの塩、陰イオン又はイオン性の特性を持つポリマー
のアルキルアンモニウム塩、ポリカルボキシ酸、アクリ
ル酸共重合体およびこれらの物質の混合物が界面活性剤
として用いられるのが好ましい。最も好ましくは、非イ
オン性界面活性剤、オクチルフェノキシポリエトキシエ
タノールが本組成物における界面活性剤として用いられ
るものとする。この界面活性剤は、ロームアンドハース
社（Rohm and Haas Co.）の「TRITON Ｘ−102」として
市販されている。
一般に、本組成物の水性スラリーは、約４から約12の
pHは、好ましくは約６から約11.4のpHに維持されるべき
である。望ましい範囲内にpHを維持するために、本組成
物はさらに、適切な酸性または塩基性物質を、pHを維持
するのに適切な量含むことができる。本組成物中で用い
られ得る適切な酸性または塩基性物質の実例は、塩酸、
硝酸、燐酸、硫酸、水酸化カリウム、水酸化アンモニウ
ム又はエタノールアミン等である。適切な酸性および塩
基性物質ならびに特定用途のためのそれらの適切量は、
本開示によって当業者に明らかとなるであろう。
本発明をさらに、（ａ）本研磨組成物の水性スラリー
を、研磨又は平坦化されるべき加工品の表面に塗布（ap
piying）する段階と、（ｂ）水性スラリーによって、加
工品表面を機械的および化学的に事前設定された程度ま
で研磨することにより、加工品表面を研磨又は平坦化す
る段階とを備えた、加工品表面を研磨又は平坦化する方
法に関するものである。
このような方法に用いられると、本組成物は、事前に
設定された所望の程度まで加工品表面を機械的および化
学的に研磨および溶解するように作用する。本組成物
は、加工品の水平表面にのみ作用して加工品の下方結晶
形態および構造に悪影響を及ぼすことなく平坦で平滑で
無欠陥の表面をつくる。
加工品表面を研磨又は平坦化するために用いられると
き、本組成物最終固体濃度として重量比で本研磨組成物
の約５％から約20％の固体濃度を有する水性組成物とし
て一般的に用いられる。好ましくは、組成物は重量比で
約10％から約16％の最終固体濃度を有するものとする。
限定されることなく様々な加工品を研磨するのに使用
されるものの、本方法は半導体の製作に際して相互接続
された集積回路の表面を研磨又は平坦化するのに使用す
ると都合が良い。本組成物は、多様なサイズ、形状およ
び硬度の構成部品ならびに溝、穴および窪みを含めであ
ろう絶縁層を事前設定された平坦レベル（プレナーレベ
ル）まで研磨するため用いられる。一旦非晶質（amorph
ous）シリカのような絶縁層の研磨が完了すれば、タン
グステンのような導体層が化学蒸着法等により集積表面
上部に蒸着される。この表面が次いで所望の程度までさ
らに平坦化あるいは研磨される。
このようにして、本組成物は複合的で非均質的な半導
体ウェーハの表面を研磨又は平坦化し、半導体技術に必
要な極めて平坦で水平な表面をつくるのに用いることが
できる。本組成物は、その上面にいかなる加工品の部分
も必要とせず、その下面に欠陥のない電子構成部品が存
在する、事前に設定された平坦レベルを有する半導体ウ
ェーハの表面を研磨するのに用いることができる。その
表面をこの平坦レベルより下にあるウェーハに有害な欠
陥を実質的に生じることなく平坦レベルまで平坦化でき
る。このようにして、本方法は、加工品の表面が複数の
ステップと、そのステップの間に複数の切れ目を備え
る、電子素子集積密度が比較的少ない領域と比較的多い
領域とを有する半導体ウェーハを研磨又は平坦化するた
め使用できる。
一般的に、本発明の方法を実施する際に、本組成物は
適切な研磨パッドに塗布（applied）される。そのパッ
ドが次いで、十分な時間、十分な圧力で加工品表面に十
分近接して置かれて、事前設定された程度まで加工品の
表面を機械的に研磨することでその表面を研磨又は平坦
化する。適切な研磨パッドには、本発明の譲受人である
ロデール社（Rodel,Inc.）からともに入手可能な、Rode
l−IC研磨パッドおよびSUBA−IV研磨パッド等がある。
本組成物は、カリフォルニア州サンルイオビスポのR.ハ
ワードストラスバーハ社（R.Howard Strasbauch Inc.）
で製造されている。R.H.Strasbauch 6DS−SP Planariz
er、又はアリゾナ州フェニックスのウエステックシステ
ム社（Westech Systems Inc.）のWestechModel372自動
ウェーハ研磨装置のように、従来のどんな研磨又は平坦
化装置でも使用可能である。
本発明につき、以下に実施例をあげて説明するが、そ
れに限定されるものではない。
実施例 実施例 １ 下記表Ｉに列挙された種々の研磨成分量を有する７つ
のサンプル組成物を調製した。すべてのサンプルに使用
した酸化セリウムは、ローヌ−プーランベーシックケミ
カル社（Rhone−Poulenc Basic Chemicals Co.）から入
手可能な、粒子サイズが300ナノメートルから500ナノメ
ートルの「OPALINE」酸化セリウムである。すべてのサ
ンプルに使用したヒュームドシリカは、デグザ社（Degu
ssa Corporation）から入手可能な、粒子サイズが15ナ
ノメートルから25ナノメートルの「AEROSIL」シリカで
あった。すべてのサンプルに使用した沈澱シリカは、デ
クザ社から入手可能な、粒子サイズが300ナノメートル
から500ナノメートルの「22LS」であった。
サンプル研磨組成物の水性スラリーは、表Ｉに列挙し
た比率の総量100gの適切な研磨成分を、高速剪断調合機
中で脱イオン化された900gの水に添加することにより調
製した。次いですべてのサンプルに、0.14gの非イオン
性界面活性剤オクチルフェノキシポリエトキシエタノー
ルの「TRITON Ｘ−102」を添加した。これらのサンプ
ルは、ウエアリング ラボラトリー ブレンダーあるい
はホモジナイザー（Waring Laboratory Blender or Hom
ogenizer）中で、室温で約３分間、完全に混合した。
次いで各サンプルを個別に、加工品の研磨を用いた。
研磨された加工品は、平坦回路構成要素（pIanar circu
ity）がある、直径６インチのシンコンウェーハであっ
た。研磨パッドに供給した本スラリー組成物は、チキソ
トロピー的（thixotropic）かつ流動的であった。研磨
成分は沈澱せずに懸濁状態を保ち、従って撹拌する必要
がなかった。スラリー組成物は室温で用いられた。
各サンプル組成物を、個別にウェーハに塗布した。ウ
ェーハとサンプル組成物を次いで研磨パッドが装備され
たStrasbaugh 6CA研磨機にセットした。研磨パッドは、
Rodel SUBA IV研磨パッドにマイラーシート（Mylar she
et）を積層し、さらにその上にRodel IC−60研磨パッド
を積層して成る。Rodel IC−60およびRodel SUBA IVパ
ッドは、ロデール社から入手できる。次いでウェーハ
を、7psiの一定圧力で２分間研磨した。研磨組成物を毎
分150mlの一定流量で研磨装置を供給した。
各サンプル組成物を、下記の表Ｉに列挙されたよう
な、４種の異なる最終固体濃度で試験した。特に、各サ
ンプル組成物を５％、８％、10％および12％の最終固体
濃度で試験した。これらの濃度範囲は、ウェーハに塗布
された最終組成物における固体の総量を示す。上記条件
下での研磨後、ウェーハから除去された材料の量をその
オンダストローム単位で計測し、作表した。その結果を
表Ｉに示す。
表Ｉにみられるように、酸化セリウム、ヒュームドシ
リカおよび沈澱シリカの組み合わせから成る本組成物水
性スラリーは、これらの研磨剤が同一の固体濃度で単独
に、もしくは他の組み合わせで水性スラリー中に用いら
れる場合よりも、著しく多量の材料を除去する。さら
に、ヒュームドおよび沈澱シリカを単独で、又は両者の
組み合わせで含有する組成物は、比較的少量の材料しか
除去しないことがみて取れる。
上述した測定を完了した後、明るい照明下でウェーハ
表面を肉眼で目視することにより、および表面を倍率10
0の暗視野顕微鏡で調べることにより、染み、引っかき
傷、表面欠陥等の存在について検査した。検査されたウ
ェーハ表面には染み、引っかき傷その他の表面欠陥はみ
られなかった。
次いで被研磨ウェーハ表面の平坦度（degree of plan
arity）を、カリフォルニア州マウンテンビューのテン
コール社（Tencor Corp.）から入手できる、ウェーハ表
面に走査する超精密探針の高さの変位変化を測定する
「ALPHASTEP 200 PROFILOMETER」により検査した。この
計測器は、約2,000ミクロンの長さを走査する。各被研
磨ウェーハ表面につき、元のフィーチャー（feature）
の高さと比較して、平坦度からの偏差をオングストロー
ム単位で分析した。各被研磨ウェーハ表面の、元のフィ
ーチャー（feature）の高さと比較した平坦度からのオ
ングストローム単位による偏差を下記の表IIに示す。
上の表IIに示されたデータからわかるように、本組成
物は、同じ固体濃度において、研磨剤のうちの任意の単
独の１種、または２種の研磨剤のみの組み合わせから成
る組成物に比べて、元のフィーチャー（feature）の高
さからの平坦度が著しく低い偏差を実証している。
本発明は、その精神又は本質的属性から逸脱すること
なしに、他の特定な形で実施することができる。従っ
て、本発明は、前述の記載よりもむしろ、発明の範囲を
示している添付の特許請求の範囲によるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバーツ ジョン ヴィー．エィチ. アメリカ合衆国 デラウェア州 19713 ニューワーク ウェナークドライブ 3805

Claims (24)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】加工品の表面を研磨又は平坦化する際に用
    いられる、30％から50％の酸化セリウム、８％から20％
    のヒュームドシリカ、および15％から45％の沈澱シリカ
    から成る研磨組成物。
  2. 【請求項２】42.5％から48.0％の酸化セリウム、17％か
    ら19％のヒュームドシリカ、および35％から39％の沈澱
    シリカから成る請求項１記載の組成物。
  3. 【請求項３】45％の酸化セリウム、18％のヒュームドシ
    リカ、および37％の沈澱シリカから成る請求項１記載の
    組成物。
  4. 【請求項４】酸化セリウムが100ナノメートルから2,000
    ナノメートルの粒子サイズを有し、ヒュームドシリカが
    10ナノメートルから1,200ナノメートルの粒子サイズを
    有し、さらに沈澱シリカが25ナノメートルから4,000ナ
    ノメートルの粒子サイズを有する請求項１、２又は３記
    載の組成物。
  5. 【請求項５】酸化セリウムが100ナノメートルから500ナ
    ノメートルの粒子サイズを有し、ヒュームドシリカが７
    ナノメートルから40ナノメートルの粒子サイズを有し、
    さらに沈澱シリカが50ナノメートルから2,000ナノメー
    トルの粒子サイズを有する請求項１、２又は３記載の組
    成物。
  6. 【請求項６】酸化セリウムが100ナノメートルから300ナ
    ノメートルの粒子サイズを有し、ヒュームドシリカが10
    ナノメートルから30ナノメートルの粒子サイズを有し、
    さらに沈澱シリカが100ナノメートルから300ナノメート
    ルの粒子サイズを有する請求項１、２又は３記載の組成
    物。
  7. 【請求項７】水、および、５重量％から20重量％の請求
    項１記載の研磨組成物からなる加工品を研磨又は平坦化
    するための水性スラリー。
  8. 【請求項８】酸化セリウムが100ナノメートルから2,000
    ナノメートルの粒子サイズを有し、ヒュームドシリカが
    10ナノメートルから1,200ナノメートルの粒子サイズを
    有し、さらに沈澱シリカが25ナノメートルから4,000ナ
    ノメートルの粒子サイズを有する請求項７記載の水性ス
    ラリー。
  9. 【請求項９】さらに0.01％から2.0％の界面活性剤を含
    む請求項８記載の水性スラリー。
  10. 【請求項１０】界面活性剤が非イオン性界面活性剤、陰
    イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両性イオ
    ン性界面活性剤およびこれら調合剤から選択される請求
    項９記載の水性スラリー。
  11. 【請求項１１】界面活性剤が、オクチルフェニルエチレ
    ンオキシド、ノニルフェニルエチレンオキシド、オクチ
    ルフェノキシポリエトキシエタノール、ポリオキシエチ
    レン（10）オクチルフェノール・エーテル、ノニル・フ
    ェノール・ポリエーテル、ポリオキシエチレン（20）ソ
    ルビタン・モノオレイン酸塩、ポリ（オキシ−1,2−エ
    タンディイール）−アルファ（ノニルフェニール）オメ
    ガ−ヒドロキシ、脂肪族エトキシル酸塩、カルボキシル
    酸ポリアミン・アミドの塩、陰イオン又はイオン性の特
    性を持つポリマーのアルキルアンモニウム塩、ポリカル
    ボキシル塩、アクリル酸共重合体およびこれらの物質の
    調合剤から選択される請求項10記載の水性スラリー。
  12. 【請求項１２】界面活性剤が、オクチルフェノキシポリ
    エトキシエタノールである請求項11記載の水性スラリ
    ー。
  13. 【請求項１３】組成物のpHを４から12に維持するため
    に、さらに酸性または塩基性物質を含む請求項８記載の
    水性スラリー。
  14. 【請求項１４】酸性または塩基性物質が、組成物のpHを
    ６から11.4に維持する請求項13記載の水性スラリー。
  15. 【請求項１５】酸性物質が塩酸、硝酸、燐酸および硫酸
    から選択され、塩基性物質が水酸化カリウム、水酸化ア
    ンモニウムおよびエタノールアミンから選択される請求
    項13記載の水性スラリー。
  16. 【請求項１６】水、および、10重量％から16重量％の請
    求項２記載の研磨組成物からなる加工品を研磨又は平坦
    化するための水性スラリー。
  17. 【請求項１７】酸化セリウムが100ナノメートルから500
    ナノメートルの粒子サイズを有し、ヒュームドシリカが
    ７ナノメートルから40ナノメートルの粒子サイズを有
    し、さらに沈澱シリカが50ナノメートルから2,000ナノ
    メートルの粒子サイズを有する請求項16記載の水性スラ
    リー。
  18. 【請求項１８】水、および、10重量％から16重量％の請
    求項３記載の研磨組成物からなる加工品を研磨又は平坦
    化するための水平スラリー。
  19. 【請求項１９】酸化セリウムが100ナノメートルから300
    ナノメートルの粒子サイズを有し、ヒュームドシリカが
    10ナノメートルから30ナノメートルの粒子サイズを有
    し、さらに沈澱シリカが100ナノメートルから300ナノメ
    ートルの粒子サイズを有する請求項18記載の水性スラリ
    ー。
  20. 【請求項２０】オクチルフェニルエチレンオキシド、ノ
    ニルフェニルエチレンオキシド、オクチルフェノキシポ
    リエトキシエタノール、およびこれらの物質の調合剤か
    ら選択される界面活性剤が、0.01％から2.0％含まれて
    いる請求項19記載の水性スラリー。
  21. 【請求項２１】加工品の表面を研磨又は平坦化する方法
    であって、 （ａ）請求項７ないし20のいずれかの水性スラリーを、
    研磨又は平坦化する加工品の表面に塗布する段階、 （ｂ）水性スラリーによって、ある程度まで加工品の表
    面を機械的および化学的に研磨することによって、加工
    品表面を研磨又は平坦化する段階、 からなる方法。
  22. 【請求項２２】さらに、水性組成物をパッドに塗布する
    段階と、次いで加工品を研磨または平坦化するに十分な
    時間、十分な圧力でパッドを加工品表面に十分接近させ
    る段階からなる請求項21記載の方法。
  23. 【請求項２３】加工品が電子素子集積密度が比較的少な
    い領域と比較的多い領域とを有する半導体ウェーハであ
    り、ウェーハの表面が複数のステップと、そのステップ
    の少なくとも幾つかの間に複数の切れ目を有する請求項
    22記載の方法。
  24. 【請求項２４】半導体ウェーハの表面が、その上面にい
    かなる加工品の材料も必要とせず、その下面に望ましく
    は欠陥のない電子構造部品が存在する、ある平坦レベル
    を有するもので、さらに、ウェーハの表面を平坦レベル
    より下にあるウェーハに有害な欠陥を実質的に生じるこ
    となく平坦レベルまで平坦化する段階からなる請求項23
    記載の方法。
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