【事件の表示】
　特許第３３７７８９２号「金属層用化学・機械研磨スラリー」の請求項１ないし２３、２５ないし２７に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３３７７８９２号の請求項１ないし２３、２５ないし２７に係る特許を維持する。
【理　由】
第１　手続の経緯
　特許第３３７７８９２号の請求項１ないし２８に係る発明についての出願は、平成７年１０月５日（パリ条約による優先権主張１９９４年１０月６日、米国）に出願され、平成１４年１２月６日にその特許権の設定登録がなされ、その後、請求項１ないし２３、及び請求項２５ないし２７に対する特許に対して旭硝子株式会社より特許異議の申立てがなされ、取消しの理由が通知され、その指定期間内である平成１６年７月１日に訂正請求がなされたものである。
第２　訂正の適否
１．訂正の内容
　訂正事項は、特許請求の範囲の請求項１、１０及び１７に、「高純度のアルミナ粒子を含み、」とあるのを、「高純度のアルミナ粒子を含み、該アルミナ粒子はより小径の一次粒子の凝集体から成り、」と訂正する。
２．訂正の目的の適否、新規事項の有無および拡張・変更の存否
　上記訂正事項は、特許請求の範囲の請求項１、１０及び１７において、「アルミナ粒子はより小径の一次粒子の凝集体から成り、」として、高純度のアルミナ粒子を限定しようとするものであるから、特許請求の範囲の減縮を目的とするものに該当する。
　そして、訂正事項は、特許明細書の段落【０００８】の記載に基づくものであって、新規事項の追加に該当せず、かつ、実質上特許請求の範囲を拡張又は変更するものでもない。
３．独立特許要件
　上記請求項１７を引用する請求項２４及び２８に係る訂正は、特許異議の申立てがされていない請求項についての訂正であって、特許請求の範囲の減縮を目的にしたものに該当するから、訂正明細書の請求項２４及び２８に係る発明の独立特許要件について検討する。
　訂正明細書の請求項２４及び２８に係る発明は、訂正明細書の特許請求の範囲の請求項２４及び２８に記載された事項により特定された下記第３の２．のとおりのものであって、同請求項１７の構成要件を全て含むものである。
　そして、当該請求項１７に係る発明が、下記第３の３．（２）ア．のように、申立人が提出した甲第１号証に記載された発明でないばかりか、甲第１ないし５号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものと認めることができないので、同様の理由により、訂正明細書の請求項２４及び２８に係る発明は、出願の際、独立して特許を受けることができるものである。
４．むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項において準用する特許法第１２６条第第２項から第４項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
第３　特許異議の申立てについての判断
１．申立ての理由の概要
　特許異議申立人旭硝子株式会社は、甲第１号証として池野順一、外１名，“超微細砥粒の表面活性を利用した物質移送に関する一考察”，砥粒加工学会誌，第３６巻，第３号，１９９２年７月，ｐ．１５５−１６０、甲第２号証として特開平１−２０５９７３号公報、甲第３号証として化学大事典編集委員会編「化学大事典　３」，縮刷版第３７刷，共立出版株式会社，２００１年９月２０日，ｐ．８９２−８９３、甲第４号証として特開平４−１９３７１２号公報を、甲第５号証として「ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ　ＢＵＬＬＥＴＩＮ　ＡＥＲＯＳＩＬ」，日本エアロジル株式会社，２００年８月，ｐ．２，１０，３４−３５を提出し、請求項１ないし２３、及び２５ないし２７に係る発明は、本件特許出願前に日本国内において頒布された刊行物である甲第１号証に記載された発明であり、又は同甲第１ないし５号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、請求項１ないし２３、及び２５ないし２７に係る特許は、特許法第２９条第１項第３号、又は特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものであって、取り消されるべきものというものであり、また、請求項１ないし２３、及び２５ないし２７に係る特許は、特許法第３６条第４項及び第６項第１号に規定する要件を満たしていない特許出願に対してされたものであるので、取り消されるべきものというものである。
２．本件発明
　本件特許の請求項１ないし２８に係る発明（以下、それぞれ「本件発明１」ないし「本件発明２８」という。）は、訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１ないし２８に記載された事項により特定される次のとおりのものである。
「　【請求項１】　基板の金属層を化学的機械的に研磨する方法において、
　(a) 水性媒質中に均一に分散した、４０ｍ２／ｇ〜４３０ｍ２／ｇの範囲の表面積と、１．０μ未満の凝集体サイズ分布と、０．４μ未満の平均凝集体直径と、粒子間のファンデルワールス力に反発し、これを克服するために充分な力とを有する、高純度のアルミナ粒子を含み、該アルミナ粒子はより小径の一次粒子の凝集体から成り、安定である化学・機械研磨スラリーを与え、次いで
　(b)　半導体基板上の金属層を前記スラリーによって化学的機械的に研磨する、諸工程を含む、上記方法。
　　【請求項２】　金属層がタングステン、アルミニウム、銅、チタン及びこれらの合金から成る群から選択される請求項１記載の方法。
　　【請求項３】　アルミナ粒子が０．５重量％〜５５重量％の範囲内で存在する請求項１記載の方法。
　　【請求項４】　アルミナ粒子が７０ｍ２／ｇ未満の表面積を有し、７重量％未満の範囲内でスラリー中に存在する請求項１記載の方法。
　　【請求項５】　アルミナ粒子が７０ｍ２／ｇ〜１７０ｍ２／ｇの範囲の表面積を有し、１２重量％未満の範囲内でスラリー中に存在する請求項１記載の方法。
　　【請求項６】　アルミナが沈降アルミナ又はヒュームドアルミナである請求項４又は５に記載の方法。
　　【請求項７】　アルミナ粒子が±１０ミリボルトより大きい最大ζ電位を有する請求項１記載の方法。
　　【請求項８】　スラリーは酸化性成分を更に含む、請求項１記載の方法。
　　【請求項９】　スラリーは界面活性剤を更に含む、請求項１記載の方法。
　　【請求項１０】　金属層を研磨するための化学・機械研磨スラリーにおいて、
　水性媒質中に均一に分散した、４０ｍ２／ｇ〜４３０ｍ２／ｇの範囲の表面積と、１．０μ未満の凝集体サイズ分布と、０．４μ未満の平均凝集体直径と、粒子間のファンデルワールス力に反発し、これを克服するために充分な力とを有し、高純度のアルミナ粒子を含み、該アルミナ粒子はより小径の一次粒子の凝集体から成り、コロイド的に安定である、上記スラリー。
　　【請求項１１】　アルミナ粒子が０．５重量％〜５５重量％の範囲内で存在する請求項１０記載のスラリー。
　　【請求項１２】　アルミナ粒子が７０ｍ２／ｇ未満の表面積を有し、７重量％未満の範囲内でスラリー中に存在する請求項１０記載のスラリー。
　　【請求項１３】　アルミナ粒子が７０ｍ２／ｇ〜１７０ｍ２／ｇの範囲の表面積を有し、１２重量％未満の範囲内でスラリー中に存在する、請求項１０記載のスラリー。
　　【請求項１４】　アルミナが沈降アルミナ又はヒュームドアルミナである、請求項１２又は１３に記載のスラリー。
　　【請求項１５】　アルミナ粒子が±１０ミリボルトより大きい最大ζ電位を有する請求項１０記載のスラリー。
　　【請求項１６】　界面活性剤を更に含む、請求項１０記載のスラリー。
　　【請求項１７】　金属層を研磨するための化学・機械研磨スラリーにおいて、
　水性媒質中に均一に分散した、４０ｍ２／ｇ〜４３０ｍ２／ｇの範囲の表面積と、１．０μ未満の凝集体サイズ分布と、０．４μ未満の平均凝集体直径と、粒子と酸化性成分との間のファンデルワールス力に反発し、これを克服するために充分な力とを有する、高純度のアルミナ粒子を含み、該アルミナ粒子はより小径の一次粒子の凝集体から成り、コロイド的に安定である、上記スラリー。
　　【請求項１８】　アルミナ粒子が０．５重量％〜５５重量％の範囲内で存在する請求項１７記載のスラリー。
　　【請求項１９】　アルミナ粒子が７０ｍ２／ｇ未満の表面積を有し、７重量％未満の範囲内でスラリー中に存在する請求項１７記載のスラリー。
　　【請求項２０】　アルミナ粒子が７０ｍ２／ｇ〜１７０ｍ２／ｇの範囲の表面積を有し、１２重量％未満の範囲内でスラリー中に存在する請求項１７記載のスラリー。
　　【請求項２１】　アルミナが沈降アルミナ又はヒュームドアルミナである請求項１９又は２０に記載のスラリー。
　　【請求項２２】　アルミナ粒子が±１０ミリボルトより大きい最大ζ電位を有する請求項１７記載のスラリー。
　　【請求項２３】　酸化性成分が酸化性金属塩である、請求項１７記載のスラリー。
　　【請求項２４】　酸化性成分が酸化性金属錯体である、請求項１７記載のスラリー。
　　【請求項２５】　酸化性成分が鉄塩、アルミニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、第４級アンモニウム塩、ホスホニウム塩、過酸化物、塩素酸塩、過塩素酸塩、過マンガン酸塩、過硫酸塩及びこれらの混合物から成る群から選択される請求項１７記載のスラリー。
　　【請求項２６】　酸化性成分の分解を阻止し、スラリーのコロイド安定性を維持するために充分な量の添加剤を更に含む請求項１７記載のスラリー。
　　【請求項２７】　添加剤が界面活性剤である請求項２６記載のスラリー。
　　【請求項２８】　アルミナ粒子は、γ相を少なくとも５０％含むヒュームドアルミナであり、酸化性成分は硝酸鉄である、請求項１７記載のスラリー。」
３．特許法第２９条違反について
（１）甲各号証記載の発明
　甲１号証には、第１５５頁左欄第２〜１３行、第１５６頁右欄第９〜２２行、第１５８頁左欄第９〜同頁右欄第１行、第１５８頁右欄第４〜２４行、第１５９頁左欄第１〜９行、第１５９頁左欄第２０行〜同頁右欄第１２行、及び第１６０頁左欄第２７〜３６行の記載からみて、
「粒径十ｎｍ程度の超微粒砥粒を用いた化学的機械的研磨について、平均粒径４０ｎｍ及び０．５μmのアルミナ砥粒を用いて砥粒濃度３ｗｔ％の研磨液でアルミニウム、銅を研磨し、また、シリカ砥粒を用いた研磨液はファンデルワースル力が強まって凝集する現象は起こっておらず、よく分散していること」の発明が記載されていると認める。
　甲第２号証には、第１頁左欄第４〜５行（特許請求の範囲）、第１頁左欄最下行〜同頁右欄第１１行、第２頁左上欄最下行〜同頁右上欄第４行、第２頁右上欄第１０〜１５行、第２頁右下欄第１６行〜第３頁右上欄第８行、第３頁左下欄第１行〜同頁右下欄第１１行、第３頁右下欄第１５行〜第４頁左上欄第１０行、第４頁右上欄第１〜４行及び第４頁右上欄第１２〜１５行の記載からみて、
「半導体基板、金属、メモリーハードディスクを研磨するアルミナ砥粒を含む研磨剤組成物において、水、α−アルミナ、ベーマイト及び水溶性の金属塩（アルミニウムの金属と、硝酸の無機酸又は有機酸との塩）を含有し、α−アルミナは、平均粒径は０．１〜１０μｍ、好ましくは０．１〜３μｍであり、又最大粒径で３０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下、組成物全量に対して１〜３０重量％、好ましくは２〜１５重量％、金属塩として硝酸塩やクエン酸塩、塩の金属イオンとしてアルミニウム等、添加剤として界面活性剤を添加してもよく、全体の分散系としてファンデルワース力に反発して電気的斥力による粒子相互間の分散効果が強まり、α−アルミナ粒子が単分散又は凝集状態で研磨パッドに保持され、ベーマイト及び水溶性金属塩が各粒子の分散又は凝集状態に影響し、研磨性能の向上をもたらすこと」の発明が記載されていると認める。
　甲第３号証には、第８９３頁下欄の表「酸化アルミニウムの変態」の記載から、
「各酸化アルミニウムの比重は２．４〜４．０である」という事項が記載されていると認める。
　甲第４号証には、第１頁左欄第１８〜２０行、第１頁右欄第２〜３行、及び第１頁右欄第９〜１９行の記載から、
「研磨剤用途に使用可能な遷移アルミナであって、塩化アルミニウムの気相分解により得られる遷移アルミナ、即ち、ヒュームドアルミナは、主としてγ−アルミナ又はδ−アルミナからなり、ＢＥＴが約１００ｍ２／ｇで平均粒径が約２０ｎｍである。」という事項が記載されていると認める。
　甲第５号証には、第１０頁図８「Aluminium　Oxide　C、Titanium　Dioxide　P２５および酸化ジルコニウムのゼータ電位」の記載からみて、
「酸化アルミニウムのゼータ電位であって、酸化アルミニウムの等電位点はｐＨ９のあたりであり、ゼータ電位が±１０ｍＶより絶対値が小さい範囲はｐＨ８．５〜９．４の範囲という等電位点のごく近傍のみである」という事項が記載されていると認める。
（２）対比・判断
ア．本件発明１、本件発明１０及び本件発明１７について
　本件発明１、本件発明１０及び本件発明１７と甲第１号証ないし甲第５号証に記載された発明とを対比すると、少なくとも本件発明１、本件発明１０及び本件発明１７の特定事項である「金属層を研磨するための化学・機械研磨スラリーにおいて、アルミナ粒子はより小径の一次粒子の凝集体から成る」事項が前記甲第１号証ないし甲第５号証のいずれにも記載されておらず、且つ、示唆もされていない。
　なお、甲第２号証（当審が通知した取消しの理由に引用した刊行物１）の第３頁左下欄第１１〜１４行に記載された「α−アルミナ粒子が単分散又は凝集状態で研磨パッドに保持されること」は、粒子相互間の電気的斥力による反発作用力又はファンデルワールス引力による凝集力とによるものである（第３頁左下欄第１〜１１行参照。）ことから、甲第２号証に記載された発明の「α−アルミナ粒子」は、本件発明１、本件発明１０及び本件発明１７の「より小径の一次粒子の凝集体」とは異なることは明かであり、また、被請求人の提出した乙第２号証（「ＫＩＲＫ-ＯＴＨＭＥＲ、ＥＮＣＹＣＬＯＰＥＤＩＡ　ＯＦ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＦＯＵＲＴＨ　ＥＤＩＴＩＯＮ」、Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．（１９９２），Ｖｏｌ．２，ｐ．３０２−３０３）の第３０２頁下から第２行〜第３０３頁第１行には、「α−アルミナ粒子の表面積が２０ｍ２／ｇ未満である」ことが記載され、本件発明１、１０及び１７のアルミナ粒子の凝集体の表面積４０ｍ２／ｇ〜４３０ｍ２／ｇより著しく小さいことからも、甲第２号証に記載された発明の「α−アルミナ粒子」は、本件発明１、本件発明１０及び本件発明１７の「より小径の一次粒子の凝集体」とは異なるものと解される。
　また、甲第４号証（当審が通知した取消しの理由に引用した刊行物２）には、遷移アルミナ従来の技術として製造されたヒュームドアルミナのＢＥＴ（比表面積）や平均粒径についての値は一次粒子のものであって（第１頁右欄第１６〜１９行、及び第２頁右上欄第１７〜１９行の記載参照。）、本件発明１、１０及び１７の「（二次粒子である）凝集体」のものとは認められない。
　そして、本件発明１、本件発明１０及び本件発明１７は、前記特定事項を備えることにより、表面欠陥及び欠損を最小にしながら、所望の研磨速度で金属層を効果的に研磨することに有用であるという効果を奏することができるものである。
　したがって、本件発明１、本件発明１０及び本件発明１７との他の相違点についての検討・判断を示すまでもなく、本件発明１、本件発明１０及び本件発明１７は、甲第１号証に記載された発明であるとすることはできないばかりか、甲第１ないし５号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
イ．本件発明２ないし９、１１ないし１６、並びに１８ないし２３、及び２５ないし２７について
　本件発明２ないし９は本件発明１の、本件発明１１ないし１６は本件発明１０の、本件発明１８ないし２３、及び２５ないし２７は、本件発明１７の、それぞれ、発明特定事項を全て含み、更に他の発明特定事項を付加したものに相当するから、上記ア．で示したと同様の理由により、甲第１号証に記載された発明であるとすることはできないばかりか、甲第１ないし５号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
４．特許法第３６条違反について
　異議申立人は、本件特許請求の範囲に記載の「凝集体直径」及び「凝集体サイズ分布」は不明瞭であり、また、「塊」と「凝集体」の違いが不明瞭であり、分散させる程度が不明である旨主張している。
　しかしながら、上記訂正請求による訂正により当該記載不備は解消した。
第４　むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立ての理由及び証拠によっては、請求項１〜２３、２５〜２７に係る特許を取り消すことはできない、
　また、他に請求項１〜２３、２５〜２７に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１６年９月１日（２００４．９．１）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
金属層用化学・機械研磨スラリー
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　基板の金属層を化学的機械的に研磨する方法において、
　（ａ）水性媒質中に均一に分散した、４０ｍ２／ｇ〜４３０ｍ２／ｇの範囲の表面積と、１．０μ未満の凝集体サイズ分布と、０．４μ未満の平均凝集体直径と、粒子間のファンデルワールス力に反発し、これを克服するために充分な力とを有する、高純度のアルミナ粒子を含み、
該アルミナ粒子はより小径の一次粒子の凝集体から成り、
　（ｂ）半導体基板上の金属層を前記スラリーによって化学的機械的に研磨する、諸工程を含む、上記方法。
　【請求項２】　金属層がタングステン、アルミニウム、銅、チタン及びこれらの合金から成る群から選択される請求項１記載の方法。
　【請求項３】　アルミナ粒子が０．５重量％〜５５重量％の範囲内で存在する請求項１記載の方法。
　【請求項４】　アルミナ粒子が７０ｍ２／ｇ未満の表面積を有し、７重量％未満の範囲内でスラリー中に存在する請求項１記載の方法。
　【請求項５】　アルミナ粒子が７０ｍ２／ｇ〜１７０ｍ２／ｇの範囲の表面積を有し、１２重量％未満の範囲内でスラリー中に存在する請求項１記載の方法。
　【請求項６】　アルミナが沈降アルミナ又はヒュームドアルミナである請求項４又は５に記載の方法。
　【請求項７】　アルミナ粒子が±１０ミリボルトより大きい最大ζ電位を有する請求項１記載の方法。
　【請求項８】　スラリーは酸化性成分を更に含む、請求項１記載の方法。
　【請求項９】　スラリーは界面活性剤を更に含む、請求項１記載の方法。
　【請求項１０】　金属層を研磨するための化学・機械研磨スラリーにおいて、
　水性媒質中に均一に分散した、４０ｍ２／ｇ〜４３０ｍ２／ｇの範囲の表面積と、１．０μ未満の凝集体サイズ分布と、０．４μ未満の平均凝集体直径と、粒子間のファンデルワールス力に反発し、これを克服するために充分な力とを有し、高純度アルミナ粒子を含み、
該アルミナ粒子はより小径の一次粒子の凝集体から成り、
　【請求項１１】　アルミナ粒子が０．５重量％〜５５重量％の範囲内で存在する請求項１０記載のスラリー。
　【請求項１２】　アルミナ粒子が７０ｍ２／ｇ未満の表面積を有し、７重量％未満の範囲内でスラリー中に存在する請求項１０記載のスラリー。
　【請求項１３】　アルミナ粒子が７０ｍ２／ｇ〜１７０ｍ２／ｇの範囲の表面積を有し、１２重量％未満の範囲内でスラリー中に存在する、請求項１０記載のスラリー。
　【請求項１４】　アルミナが沈降アルミナ又はヒュームドアルミナである、請求項１２又は１３に記載のスラリー。
　【請求項１５】　アルミナ粒子が±１０ミリボルトより大きい最大ζ電位を有する請求項１０記載のスラリー。
　【請求項１６】　界面活性剤を更に含む、請求項１０記載のスラリー。
　【請求項１７】　金属層を研磨するための化学・機械研磨スラリーにおいて、
　水性媒質中に均一に分散した、４０ｍ２／ｇ〜４３０ｍ２／ｇの範囲の表面積と、１．０μ未満の凝集体サイズ分布と、０．４μ未満の平均凝集体直径と、粒子と酸化性成分との間のファンデルワールス力に反発し、これを克服するために充分な力とを有する、高純度のアルミナ粒子を含み、
該アルミナ粒子はより小径の一次粒子の凝集体から成り、
　【請求項１８】　アルミナ粒子が０．５重量％〜５５重量％の範囲内で存在する請求項１７記載のスラリー。
　【請求項１９】　アルミナ粒子が７０ｍ２／ｇ未満の表面積を有し、７重量％未満の範囲内でスラリー中に存在する請求項１７記載のスラリー。
　【請求項２０】　アルミナ粒子が７０ｍ２／ｇ〜１７０ｍ２／ｇの範囲の表面積を有し、１２重量％未満の範囲内でスラリー中に存在する請求項１７記載のスラリー。
　【請求項２１】　アルミナが沈降アルミナ又はヒュームドアルミナである請求項１９又は２０に記載のスラリー。
　【請求項２２】　アルミナ粒子が±１０ミリボルトより大きい最大ζ電位を有する請求項１７記載のスラリー。
　【請求項２３】　酸化性成分が酸化性金属塩である、請求項１７記載のスラリー。
　【請求項２４】　酸化性成分が酸化性金属錯体である、請求項１７記載のスラリー。
　【請求項２５】　酸化性成分が鉄塩、アルミニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、第４級アンモニウム塩、ホスホニウム塩、過酸化物、塩素酸塩、過塩素酸塩、過マンガン酸塩、過硫酸塩及びこれらの混合物から成る群から選択される請求項１７記載のスラリー。
　【請求項２６】　酸化性成分の分解を阻止し、スラリーのコロイド安定性を維持するために充分な量の添加剤を更に含む請求項１７記載のスラリー。
　【請求項２７】　添加剤が界面活性剤である請求項２６記載のスラリー。
　【請求項２８】　アルミナ粒子は、γ相を少なくとも５０％含むヒュームドアルミナであり、酸化性成分は硝酸鉄である、請求項１７記載のスラリー。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明が属する技術分野】
　本発明は半導体素子のプレーナ化（ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）のための化学・機械研磨スラリーに関し、特に詳しくは、金属層の研磨に用いるための化学・機械研磨スラリーに関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　半導体ウェーハは典型的に、例えばシリコン又はヒ化ガリウムウェーハのような基板を含み、基板上には複数の集積回路が形成されている。集積回路は基板内の領域と基板上の層とをパターン化することによって基板中に化学的及び物理的に集積される。層は導電性、絶縁性及び半導性のいずれかを有する、種々な物質から一般に形成される。高い歩留まり（ｙｉｅｌｄ）を有する素子のためには、平坦な半導体ウェーハによって開始することが非常に重要であり、その結果、半導体ウェーハの面又は部分を研磨することがしばしば必要である。素子製造のプロセス工程を均一ではないウェーハ表面で実施する場合には、多数の作動不能な素子を生ずる、種々な問題が起こりうる。例えば、近代的な半導体集積回路の製造では、既製構造体の上に導電性ライン又は同様な構造を形成することが必要である。しかし、先行技術の表面形成はしばしばウェーハの上面のトポグラフィー（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ，微細構成）を、隆起、不均一な高さの領域、トラフ、溝（ｔｒｅｎｃｈ）及び他の同様な種類の表面不規則性を有する、非常に不規則なままに残す。その結果、フォトリトグラフィー（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ，写真平版）中に充分な焦点深さを確保し、製造プロセスの種々な段階中に不規則性と表面欠陥を除去するために、このような表面の全体的なプレーナ化が必要である。ウェーハ表面のプレーナリティ（ｐｌａｎａｒｉｔｙ，平坦状態の品質）を確保するために、幾つかの研磨方法が存在するが、歩留まり、性能及び信頼性を改良するための、素子製造の種々な段階中のウェーハ表面のプレーナ化に、化学・機械プレーナ化又は研磨を用いる方法が広範囲に用いられている。一般に、化学・機械研磨（“ＣＭＰ”）は通常の研磨スラリーで飽和された研磨パッドと共に制御された下向き圧力下でウェーハを円運動させることを含む。化学・機械研磨についてのより詳細な説明に関しては、米国特許第４，６７１，８５１号、第４，９１０，１５５号及び第４，９４４，８３６号明細書を参照のこと。これらの明細書は言及することにより本明細書に組み入れられる。
　【０００３】
　ＣＭＰ酸化物プロセスのために利用可能な、典型的な研磨スラリーは、酸性又は塩基性溶液中に例えばシリカ又はアルミナのような研磨粒子を含む。例えば、ジャービック（Ｊｅｒｂｉｃ）への米国特許第５，２４５，７９０号明細書は超音波エネルギーと、ＫＯＨ溶液中のシリカに基づくスラリーとを用いる、半導体ウェーハの化学・機械研磨方法を開示する。ユー（Ｙｕ）等への米国特許第５，２４４，５３４号明細書は絶縁層中の導電性プラグ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｐｌｕｇ）の形成方法を開示する。この方法は、例えばタングステンのような、物質のプラグを生じ、このプラグは通常の方法によって得られるよりも、絶縁層表面とより高度に同一平面（ｍｏｒｅ　ｅｖｅｎ）である。第１ＣＭＰ工程においては、絶縁材を殆ど除去せずに、予測可能な速度でタングステンを除去するために例えばＡｌ２Ｏ３のような研磨粒子と、例えばＨ２Ｏ２のようなエッチング剤と、ＫＯＨ又はＮＨ４ＯＨのいずれかとのスラリーが用いられる。第２ＣＭＰ工程は例えば酸化アルミニウムのような研磨材と、過酸化水素の酸化性成分と、水とから成るスラリーを用いる。同様に、ユー等への米国特許第５，２０９，８１６号明細書はＨ３ＰＯ４、Ｈ２Ｏ２、Ｈ２Ｏ及び個体研磨材を含むＣＭＰスラリーを開示し、他方では、メデリン（Ｍｅｄｅｌｌｉｎ）への米国特許第５，１５７，８７６号及び第５，１３７，５４４号明細書は水、コロイドシリカ及び次亜塩素酸ナトリウム含有漂白剤の混合物を含む、半導体ウェーハ研磨用の無応力ＣＭＰ剤（ｓｔｒｅｓｓ　ｆｒｅｅ　ＣＭＰ　ａｇｅｎｔ）を開示する。コーテ（Ｃｏｔｅ）等への米国特許第４，９５６，３１３号はＡｌ２Ｏ３粒子、脱イオン水、塩基及び酸化剤から成るスラリーを開示する。
　【０００４】
　ＣＭＰは酸化物表面を研磨するために数年間にわたって上首尾に用いられてきたので、半導体工業の最近の傾向は金属層の研磨にＣＭＰ方法とスラリーを用いることである。しかし、幾つかのスラリーと研磨方法とが、例えばタングステン、アルミニウム及び銅のような、金属層、フィルム及びプラグに適用されてきたとしても、素子製造のためのこれらの金属の化学・機械研磨は充分に理解されている又は開発されているとは言えない。その結果、金属層への通常のシリカ又はアルミナスラリーの使用は許容されない研磨性能を生じ、不良な品質の素子を生成している。したがって、好ましくない汚染物及び表面欠陥のない、均質な金属層を生成する、改良された化学・機械研磨方法と同方法のためのスラリーとが依然として切望されている。
　【０００５】
　【発明が解決しようとする課題】
　本発明は、安定な水性媒質中に均一に分散した、高純度の金属酸化物微粒子を含む、半導体素子の金属層を研磨するための化学・機械研磨スラリーに関する。この粒子は約４０ｍ２／ｇ〜約４３０ｍ２／ｇの範囲の表面積と、約１．０μ未満の凝集体サイズ分布と、約０．４μ未満の平均凝集体直径と、粒子間のファンデルワールス力に反発し、これを克服するために充分な力とを有する。好ましい実施態様では、金属酸化物粒子は約±１０ミリボルトより大きい最大ζ電位を有する。本発明の研磨スラリーによってタングステン層を研磨する方法も開示する。
　【０００６】
　【課題を解決するための手段】
　本発明は、水性媒質中に均一に分散した、高純度の金属酸化物微粒子を含む、半導体素子の金属層を研磨するための化学・機械研磨スラリーに関する。本発明の粒子は、約４０ｍ２／ｇ〜約４３０ｍ２／ｇの範囲の表面積と、約１．０μ未満の凝集体サイズ分布と、約０．４μ未満の平均凝集体直径と、粒子間のファンデルワールス力に反発し、これを克服するために充分な力とを有することによって、先行技術の“研磨粒子”とは異なる。説明のために、図１は本発明のスラリー中のヒュームド（ｆｕｍｅｄ）アルミナの金属酸化物粒子のＴＥＭ（透過電子顕微鏡写真）である。
　【０００７】
　一般にＢＥＴと呼ばれる、ブルナウエル（Ｓ．Ｂｒｕｎａｕｅｒ）、エメット（Ｐ．Ｈ．Ｅｍｍｅｔ）及びテーラー（Ｉ．Ｔｅｌｌｅｒ），
Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ
　【０００８】
　本発明の金属酸化物粒子は高純度であり、研磨中の引っ掻き傷、へこみ痕跡（ｐｉｔ　ｍａｒｋ）、くぼみ（ｄｉｖｏｔ）及び他の表面欠陥を避けるために、約１．０μ未満の凝集体サイズ分布を有する。例示のために、図２と３は、それぞれヒュームドアルミナとシリカに関して、本発明の金属酸化物の凝集体サイズ分布を説明する。高純度とは、総不純物含量が典型的に１％未満、好ましくは０．０１％（すなわち、１００ｐｐｍ）未満であることを意味する。不純物の源（ｓｏｕｒｃｅ）は典型的に原料物質不純物と痕跡の（ｔｒａｃｅ）加工汚染物とを含む。粒子の凝集体サイズとは、融合した一次粒子の三次元分枝鎖の寸法（ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）を意味する。“粒子”、“一次粒子”及び“凝集体粒子”なる用語は一般に互換的に指示されるが、このような指示は不正確であり、誤解を生じることに注意すべきである。例えば、“粒度”なる用語が典型的に意味することは、実際には、“凝集体粒子又は凝集体”の平均最大サイズであり、“一次粒子”のサイズではない。それ故、凝集体と一次粒子とを注意深く認識して、区別することが当業者にとって重要である。
　【０００９】
　本発明の凝集体サイズ分布を測定する１方法は、透過電子顕微鏡検査（ＴＥＭ）による方法であった。この方法では、金属酸化物粒子サンプルを液体媒質中に、塊（ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅ）が凝集体に完全に変化するまで、分散させる。次に、分離した凝集体がＴＥＭグリッド上に示されるまで、その濃度を調節する。次に、Ｋｏｎｔｒｏｎ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（マサチューセッツ州，エバーレット）によって製造された画像分析系を用いて、グリッド上の多重フィールドを映写して（ｉｍａｇｅｄ）、１０００個より多い凝集体が映写され、記録されるまで、ビデオテープに記録した。記録された画像を次に、さらに処理するための、すなわち収差を解消し、バックグランドを調節し、画像を正常化するためのフレーム−グラバー（ｆｒａｍｅ−ｇｒａｂｂｅｒ）ボードを備えた画像分析コンピュータに供給する。二元（ｂｉｎａｒｙ）フィールドでの個々の凝集体を幾つかの粒子パラメータ（すなわち、凝集体サイズ）に関して、例えば、ＡＳＴＭ　Ｄ３８４９−８９に述べられているような、周知の方法を用いて測定する。測定値は個々に、又は統計的分布若しくはヒストグラム分布として再現することができる。
　【００１０】
　本発明の研磨スラリーが通常のスラリーの効果的な代替え手段であるためには、金属酸化物粒子の凝集体が安定な水性媒質中に均一に分散することが重要である。均一に分散するとは、凝集体が単離して、媒質中に充分に分配されることを意味する。安定なとは、凝集体が再塊状化して、沈降する（例えば、硬質の緻密な沈降を形成する）ことがないことを典型的に意味する。好ましい実施態様では、凝集体は少なくとも３か月間安定であり続ける。スラリー安定性を得るために重要であることは、本発明の金属酸化物粒子が、１．０μ未満の凝集体サイズ分布を有することの他に、約０．４μ未満の平均（ａｖｅｒａｇｅ　ｏｒ　ｍｅａｎ）凝集体直径を有し、本発明の粒子が粒子間のファンデルワールス引力に反発し、これを克服するために充分な力を有することであることがさらに判明している。平均凝集体直径は、ＴＥＭ画像分析を用いた場合に、すなわち凝集体の横断面積に基づいた、平均等価球直径（ａｖｅｒａｇｅ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｓｐｈｅｒｉｃａｌ　ｄｉａｍｅｔｅｒ）を意味する。力とは、金属酸化物粒子の表面電位（ｓｕｒｆａｃｅ　ｐｏｔｅｎｎｔｉａｌ）又は水和力が粒子間のファンデルワールス引力に反発し、これを克服するために充分でなければならないことを意味する。
　【００１１】
　好ましい実施態様では、金属酸化物粒子は０．３μ未満の平均凝集体サイズ分布を有し、±１０ミリボルトより大きい最大ζ電位をも有する。ζ電位は電気二重層の範囲を超えた、剪断面と液体の大部分（ｂｕｌｋ）との間の液体中で測定された電位差である。ζ電位は、図４に示すように、水性媒質のｐＨに依存する。一定の金属酸化物粒子の組成に関して、等電点は、その点でζ電位が零であるｐＨとして定義される。ｐＨが等電点から増加又は減少するにつれて、表面電荷はそれぞれ、陰性に又は陽性に増加する。ｐＨが増加又は減少し続けるにつれて、表面電荷は漸近線（ａｓｙｍｐｔｏｔｅ）に達する、この漸近線は最大ζ電位と呼ばれる。最大ζ電位と等電点とが金属酸化物組成の関数であり、最大ζ電位が水性媒質への塩の添加によって影響されうることは注目すべきである。ζ電位のさらに完全な考察に関しては、ハンター（Ｒ．Ｊ．Ｈｕｎｔｅｒ），
Ｚｅｔａ　Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｉｎ　Ｃｏｌｌｏｉｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ
　【００１２】
　ζ電位は直接測定することができるが、例えば電気泳動、動電学的音波振幅（ｅｌｅｃｔｒｏｋｉｎｅｔｉｃ　ｓｏｎｉｃ　ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）、及び超音波振動電位を含む分析方法のような、多くの周知方法によって測定することもできる。本発明では、上記ζ電位をＭａｔｅｃ　ＭＢＳ−８０００機器（Ｍａｔｅｃ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．，マサチューセッツ州，ホプキントン）を用いて、動電学的音波振幅の測定によって評価した。
　【００１３】
　他の実施態様では、金属層をその対応酸化物に酸化するために、研磨スラリーに酸化性成分を加えることができる。例えば、本発明では、タングステンから酸化タングステンにのように、金属層をその対応酸化物に酸化するために酸化性成分を用いる。層を機械的に研磨して、層から酸化タングステンを除去する。広範囲な酸化性成分を用いることができるが、好ましい成分には、酸化性金属塩、酸化性金属錯体、例えば硝酸塩、硫酸塩、ＥＤＴＡ、クエン酸塩、ヘキサシアノ鉄（ＩＩＩ）酸カリウム等のような鉄塩、アルミニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、第４級アンモニウム塩、ホスホニウム塩、過酸化物、塩素酸塩、過塩素酸塩、過マンガン酸塩、過硫酸塩及びこれらの混合物がある。典型的に、酸化性成分は、スラリーの機械・化学研磨成分にバランスを保たせながら、金属層を確実に迅速に酸化するために充分な量でスラリー中に存在する。さらに、酸化性成分の濃度と研磨スラリーのコロイド安定性との間に重要な関係が存在することが判明している。酸化性成分は、このようなものとして、典型的に約０．５〜約１５重量％、好ましくは１〜７重量％の範囲内でスラリー中に存在する。
　【００１４】
　酸化性成分を含む研磨スラリーを酸化性成分の沈降、フロキュレーション（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ）及び分解に対してさらに安定化するために、例えば、界面活性剤、ポリマー安定剤又は他の界面活性分散剤のような、種々な添加剤を用いることができる。本発明に用いるために適切な界面活性剤の多くの例が、例えばキルク−オトマー（Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ），
Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ　ｏｆ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ａｃｔｉｖｅ　Ａｇｅｎｔｓ
Ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｒｓ　＆　Ｄｅｔｅｒｇｅｎｔｓ，Ｎｏｒｔｈ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　ａｎｄ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｄｉｔｉｏｎ
Ｔｈｅ　Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ　Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ　ｏｆ　Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ
ＷｈａｔＥｖｅｒｙ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｓｔｓ　Ｗａｎｔｓ　ｔｏ　Ｋｎｏｗ　Ａｂｏｕｔ・・・Ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｒｓ　ａｎｄ　Ｗｅｔｔｉｎｇ　Ａｇｅｎｔｓ
Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ
Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ　Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ
Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ　＆　Ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ　Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ
　【００１５】
　一般に、本発明における添加剤（例えば、界面活性剤）の使用量はスラリーの有効な立体的安定性（ｓｔｅｒｉｃ　ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ）を得るために充分であるべきであり、典型的に、選択された特定の界面活性剤と金属酸化物粒子の表面の性質とに依存して、変化する。例えば、選択された界面活性剤の充分でない量を用いる場合には、この界面活性剤は安定化に対して殆ど又は全く効果を有さない。他方では、あまりに多量の界面活性剤はスラリー中に好ましくない泡立ち及び／又はフロキュレーションを生じる恐れがある。その結果、界面活性剤のような添加剤は一般に、約０．００１〜１０重量％の範囲内で存在すべきである。さらに、添加剤はスラリーに直接加えるか、又は金属酸化物粒子の表面上に周知の方法を用いて塗布することができる。いずれの場合にも、添加剤の量は研磨スラリー中に望ましい濃度が得られるように調節される。
　【００１６】
　本発明の金属酸化物粒子は典型的に、沈降アルミナ、ヒュームドシリカ又はヒュームドアルミナであり、好ましくはヒュームドシリカ又はヒュームドアルミナである。ヒュームドシリカとヒュームドアルミナとの製造は、水素又は酸素の火炎中で例えば四塩化ケイ素又は塩化アルミニウムのような、適当なフィードストック蒸気を加水分解することを含む、充分に知られた方法である。ほぼ球形の溶融粒子がこの燃焼プロセス中に形成され、溶融粒子の直径はプロセスパラメータによって変化する。典型的に一次粒子と呼ばれる、ヒュームドシリカ又はヒュームドアルミナの溶融球は、それらの接触点において衝突することによって、相互に融合して、三次元分枝鎖様の凝集体を形成する。凝集体を破壊するために必要な力は相当な力であり、しばしば不可逆的と考えられる。冷却及び回収中に、凝集体はさらに衝突して、幾らかの機械的もつれを生じて、塊を形成することがある。塊はファンデルワールス力によってゆるく結合していると考えられ、元に戻ることができる、すなわち、適切な媒質中に適当に分散させることによって、再び非塊状化する（ｄｅ−ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅ）ことができる。
　【００１７】
　沈降金属酸化物粒子は通常の方法を用いて製造することができ、典型的には、高い塩濃度、酸又は他の凝固剤（ｃｏａｇｕｌａｎｔ）の影響下で、水性媒質から所望の粒子を凝固させることによって形成される。粒子を濾過し、洗浄し、乾燥させて、他の反応生成物の残渣から当業者に周知の通常の方法によって分離させる。
　【００１８】
　金属酸化物は、ひと度製造されたならば、脱イオン水に迅速に加えて、コロイド分散液を形成する。この分散液を通常の条件を用いて高剪断混合にさらすことによってスラリーが完成する。コロイド安定性を最大にするために、スラリーのｐＨを等電点から離れるように調節する。本発明の研磨スラリーを１パッケージ系（安定な水性媒質中に金属酸化物粒子と、必要な場合の酸化性成分とを含む）として、又は２パッケージ系（第１パッケージは安定な水性媒質中の金属酸化物粒子から成り、第２パッケージは酸化性成分から成る）として、ウェーハの目的金属層上に用いるために適当な、任意の標準研磨装置によって用いることができる。酸化性成分がある種の金属酸化物粒子の存在下で時間が経つにつれて分解又は加水分解する場合には、２パッケージ系を用いる。２パッケージ系では、研磨の直前に酸化性成分をスラリーに加えることができる。
　【００１９】
　本発明の研磨スラリーは、表面欠陥及び欠損（ｄｅｆｅｃｔ）を最小にしながら、所望の研磨速度で金属層を効果的に研磨することに有用であることが判明している。以下では、本発明の研磨スラリーを実施例によって、非限定的に説明する。
　【００２０】
　【実施例】
　　　
実施例１
　２種類の研磨スラリーを製造した。第１スラリーは３重量％のヒュームドアルミナと、５重量％の硝酸第二鉄と、残部の脱イオン水とから成るものであった。第２スラリーは３重量％のヒュームドシリカと、５重量％の硝酸第二鉄と、残部の脱イオン水とから成るものであった。両スラリーの他の性質を表Ｉに要約する。両スラリーを用いて、約７５００Åの厚さを有するタングステン層を化学・機械研磨した。研磨条件と性能結果とを表ＩＩに示す。
　【００２１】
　【表１】
　【００２２】
　【表２】
　【００２３】
　表ＩＩから知ることができ、図５でさらに説明されるように、本発明の両研磨スラリーは許容される研磨速度と高品質のウェーハ表面とを得るために効果的であった。さらに、金属酸化物粒子の組成とその相（ｐｈａｓｅ）とはタングステン層の研磨速度と、選択性（すなわち、タングステンと熱酸化物（ｔｈｅｒｍａｌ　ｏｘｉｄｅ）との研磨速度比）とに影響を与えることを見ることができる。この結果、タングステン層の研磨のための特定の金属酸化物の選択は所望の選択性と研磨速度とに依存する。
　【００２４】
　　　
実施例２
　比較のために、８重量％の市販アルミナと、５重量％の硝酸第二鉄と、残部の脱イオン水とから成る通常のスラリーを製造した。このスラリーを用いて、約７５００Åの厚さを有するタングステン層を化学・機械研磨した。実施例１で用いた条件と同様な研磨条件下で、市販アルミナのスラリーは７５０Å／分を除去し、不充分な品質のウェーハを生成した。市販アルミナのスラリーによって得られた研磨速度は大抵の研磨用途のために許容されなかった。
　【００２５】
　　　
実施例３
　粒子の形状と固体含量とがヒュームドアルミナスラリーの研磨性能に及ぼす影響を調べるために、５種類の研磨スラリーを製造した。８重量％のヒュームドアルミナと、５重量％の硝酸第二鉄と、残部の脱イオン水とから成る、第１、第２及び第３のスラリーは攻撃的な（ａｇｇｒｅｓｓｉｖｅ）研磨条件（すなわち、高圧、高い研磨盤速度（ｔａｂｌｅ　ｓｐｅｅｄ）、高い固体負荷量（ｓｏｌｉｄ　ｌｏａｄｉｎｇ））下での粒子形状と結晶化度との影響を試験するために製造した。３重量％のヒュームドアルミナと、５重量％の硝酸第二鉄と、残部の脱イオン水とから成る、第４及び第５のスラリーは攻撃的でない（ｌｅｓｓ　ａｇｇｒｅｓｓｉｖｅ）研磨条件（すなわち、低圧、低い研磨盤速度、及び低い固体負荷量）下での粒子形状と結晶化度との影響を試験するために製造した。スラリーの他の性質を表ＩＩＩに要約する。５スラリーを用いて、約７５００Åの厚さを有するタングステン層を化学・機械研磨した。研磨条件と性能結果とを表ＩＶに示す。
　【００２６】
　【表３】
　【００２７】
　【表４】
　【００２８】
　表ＩＶに示され、図６でさらに説明されるように、スラリー１〜３の攻撃的な研磨条件下では、ヒュームドアルミナ粒子の相と形状（すなわち、表面積）とは、選択性（すなわち、タングステンと熱酸化物との研磨速度比）と表面品質とに有意な影響を与え、研磨速度にはあまり明白でない（ｌｅｓｓ　ｄｒａｍａｔｉｃ）影響を与えることが判明した。スラリー４と５の攻撃的でない研磨条件下では、相と形状とは、研磨速度と表面品質とに有意な影響を有する。例えば、スラリー３（８％負荷量）、４（３％負荷量）及び５（３％負荷量）によって研磨することによって、高品質ウェーハが製造された。しかし、適当な研磨速度を得るためにも、高表面積アルミナに関しては、高い固体負荷量レベルが必要であった。他方では、スラリー１（８％負荷量）とスラリー２（８％負荷量）とは、非常に高い研磨速度を得るにも拘わらず、低い表面品質のウェーハを生成した。完全に理解された訳ではないが、本明細書で実証されたように、スラリーの組成と、金属酸化物微粒子の形状（すなわち、表面積、凝集体サイズと直径、結晶化度、結晶相）との間の相互関係が効果的な研磨スラリーを得るために決定的であることを認識することが重要である。
　【００２９】
　　　
実施例４
　８重量％のヒュームドシリカと、５重量％の硝酸第二鉄と、残部の脱イオン水とから成る研磨スラリーを製造した。このスラリーの他の性質を表Ｖに要約する。このスラリーを用いて、約７５００Åの厚さを有するアルミニウム層を化学・機械研磨した。研磨条件と性能結果とを表ＶＩに示す。
　【００３０】
　【表５】
　【００３１】
　【表６】
　【００３２】
　表ＶＩに示し、さらに図７で説明するように、本発明の研磨スラリーはアルミニウム層の許容される研磨速度と、高い表面品質を有するウェーハとを得るために効果的である。
　【００３３】
　コロイド安定性に対する凝集体サイズ分布と最大ζ電位との影響を説明するために、２スラリーを製造した。第１スラリーは８重量％の、本発明で述べるようなヒュームドアルミナと、５重量％の硝酸第二鉄と、残部の脱イオン水とから成るものであった。第２スラリーはＵｌｔｒａｌｏｘ　Ｍ１００の名称で商業的に入手可能な沈降アルミナ固体　８重量％から成るものであった。これらのスラリーの他の性質は表ＶＩＩに記載する。
　【００３４】
　【表７】
　【００３５】
　図８は、２４時間にわたって沈殿した、各スラリーの金属酸化物粒子量を示す。粒子をＢｙｋ　Ｇａｒｄｎｅｒ　Ｉｎｃ．によって製造されたＤｙｎｏｍｅｔｅｒ機器を用いて測定した。認められるように、本発明のスラリー１では沈殿が検出されなかった。他方では、市販アルミナのスラリー２は２４時間にわたって沈殿の連続的な増加を示した。この期間の終了時に、アルミナの大部分が沈殿して、緻密な硬質のケーキを形成した。このときに、ケーキを再分散させて、スラリーを安定化させる追加工程なしに用いた場合に、スラリー２は低い研磨速度を示し、ウェーハ表面に顕著な引っ掻きを生じて、不良な品質のウェーハを生成した。
　【００３６】
　本明細書に述べたように、本発明の研磨スラリーは不均一なトポグラフィーと、物質の層と、引っ掻き傷、ざらつき又は例えばごみ若しくはダストのような汚染物粒子を含めた表面欠陥とを除去するための化学・機械的プレーナ化のために特に有用であることが判明した。この結果、このスラリーを用いる半導体プロセスは表面品質、素子信頼性及び歩留まりを、通常のエッチングバック（ｅｔｃｈ　ｂａｃｋ）方法に比べて、改良する。金属酸化物微粒子はアルミナとシリカとを指定したが、本明細書の開示が他の金属酸化物微粒子、例えば、ゲルマニア、セリア、チタニア等に適用可能であることは理解される。さらに、金属酸化物粒子を用いて、例えば銅及びチタンのような、他の金属並びに例えばチタン、窒化チタン及びチタンタングステンのような基層（ｕｎｄｅｒｌａｙｅｒ）を研磨することができる。
　【００３７】
　本発明が本明細書に示し、説明した特定の実施態様に限定されず、種々な変更及び改良が本発明の範囲及び要旨から逸脱せずになされうることが、さらに理解されよう。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明のヒュームドアルミナの金属酸化物の粒子構造を倍率５０，０００倍で示す透過電子顕微鏡写真。
　【図２】
　本発明の研磨スラリーに用いるためのヒュームドアルミナの金属酸化物粒子の凝集体サイズ分布のグラフ。
　【図３】
　本発明の研磨スラリーに用いるためのヒュームドシリカの金属酸化物粒子の凝集体サイズ分布のグラフ。
　【図４】
　Ｘ軸のｐＨ対Ｙ軸のζ電位（ミリボルト）の理論的プロットのグラフ。
　【図５】
　本発明の研磨スラリーを用いた場合の、一連のウェーハに関するタングステン研磨速度と熱酸化物選択性とに対する粒子組成の影響を示すグラフ。Ｘ軸はウェーハ番号を示し、Ｙ軸はタングステン研磨速度（Å／分）を示す。
　【図６】
　本発明の研磨スラリーを用いた場合の、一連のウェーハに関するタングステン研磨速度に対する粒子形状、相及び固体含量の影響を示すグラフ。Ｘ軸はウェーハ番号を示し、Ｙ軸はタングステン研磨速度（Å／分）を示す。
　【図７】
　本発明の研磨スラリーを用いた場合の、一連のウェーハに関するアルミナの研磨速度と熱酸化物選択性とを示すグラフ。
　【図８】
　時間の関数として沈降量をプロットすることによって、凝集体サイズ分布とζ電位とがコロイド安定性に及ぼす影響を説明するグラフ。