(57)【要約】  セリウム酸化物粒子および１つあるいはそれより多くの層状シリケートの粒子を含む分散液において、層状シリケート粒子のゼータ電位が負であり、且つセリウム酸化物粒子のゼータ電位が正あるいはゼロに等しく、該分散液のゼータ電位が全体的に負であり、セリウム酸化物粒子の平均粒径および層状シリケート粒子の平均粒径は１００ｎｍ以下であり、且つ、該分散液のｐＨは７．５〜１０．５、好ましくは９〜１０である分散液。【特許請求の範囲】
【請求項１】
セリウム酸化物粒子および１つあるいはそれより多くの層状シリケートの粒子を含む分散液において、
−  層状シリケート粒子のゼータ電位が負であり、且つセリウム酸化物粒子のゼータ電位が正またはゼロに等しく、且つ該分散液のゼータ電位は全体的に負であり、
−  セリウム酸化物粒子の平均粒径および層状シリケート粒子の平均粒径が２００ｎｍ以下であり、且つ
−  該分散液のｐＨが７．５〜１０．５である
分散液。
【請求項２】
セリウム酸化物の含有率が０．０１〜５０質量％であることを特徴とする、請求項１に記載の分散液。
【請求項３】
セリウム酸化物の含有率が分散液に対して０．１〜５質量％であることを特徴とする、請求項１に記載の分散液。
【請求項４】
層状シリケートの含有率が分散液に対して０．０１〜１０質量％であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項５】
セリウム酸化物／層状シリケートの質量比が１．２：１〜１００：１であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項６】
セリウム酸化物粒子および層状シリケート粒子が分散液中の唯一の粒子であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項７】
セリウム酸化物粒子の平均粒径が４０〜９０ｎｍであることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項８】
セリウム酸化物粒子が凝集した一次粒子の形態で存在することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項９】
セリウム酸化物粒子が、その表面および表面近傍層に炭酸基を含有することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項１０】
層状シリケート粒子が５〜１００ｎｍの範囲の平均粒径を有することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項１１】
層状シリケート粒子のアスペクト比が５より大きく、且つより好ましくは２０より大きいことを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項１２】
層状シリケートが合成層状シリケートであることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項１３】
層状シリケートが、天然および合成モンモリロナイト、ベントナイト、ヘクトライト、スメクタイトおよびタルクからなる群から選択されることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項１４】
層状シリケートが、５９±２質量％のＳｉＯ2、２７±２質量％のＭｇＯ、０．７±０．２質量％のＬｉ2Ｏ、３．０±０．５質量％のＮａ2Ｏおよび＜１０質量％のＨ2Ｏの組成の合成リチウムマグネシウムシリケートであることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項１５】
層状シリケートが、粒径１０〜２００ｎｍおよび厚さ１〜１０ｎｍを有するモンモリロナイトに基づくものであることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項１６】
セリウム酸化物粒子の平均粒径が層状シリケート粒子の平均粒径よりも大きいことを特徴とする、請求項１から１５までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項１７】
セリウム酸化物粒子の平均粒径が４０〜９０ｎｍであり、且つ層状シリケート粒子の平均粒径が５〜１５ｎｍであることを特徴とする、請求項１から１６までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項１８】
セリウム酸化物粒子がその表面上および表面近傍層内に炭酸基を含み、且つ分散液のｐＨが９〜１０であることを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項１９】
分散液のゼータ電位が−２０〜−１００ｍＶであることを特徴とする、請求項１から１８までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項２０】
水が分散液の液相の主成分であることを特徴とする、請求項１から１９までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項２１】
酸、塩基、塩、酸化剤、酸化触媒および／または浸食防止剤を含む、請求項１から２０までのいずれか１項に記載の分散液。
【請求項２２】
請求項１から２１までのいずれか１項に記載の分散液の製造方法において、
ａ）  それぞれ粉末形態のセリウム酸化物粒子および層状シリケート粒子を液相中で分散させるか、あるいは、
ｂ）  粉末形態の層状シリケート粒子を、セリウム酸化物粒子を含む予備分散液内に導入して、その後分散させるか、あるいは
ｃ）  粉末形態のセリウム酸化物粒子を、層状シリケート粒子を含む予備分散液内に導入して、その後分散させるか、あるいは
ｄ）  セリウム酸化物粒子を含む予備分散液と、層状シリケート粒子を含む予備分散液とを混合し、そして次に分散させ、且つ
ｅ）  ａ）〜ｄ）の変形物の分散工程の後、酸化剤、酸化触媒および／または浸食防止剤を随意に添加することを含む方法。
【請求項２３】
層状シリケート粒子のゼータ電位が、ｐＨ７．５〜１０．５で−２０〜−１００ｍＶであることを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
セリウム酸化物粒子のゼータ電位が、ｐＨ７．５〜１０．５で０〜４０ｍＶであることを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
請求項１から２１までのいずれか１項に記載の分散液を研磨に用いる使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセリウム酸化物の粒子および層状シリケートの粒子を含む分散液、およびその製造および使用に関する。
【０００２】
セリウム酸化物分散液を、ガラス表面、金属表面および誘電体表面を、粗研磨（高い材料除去、不規則な側面、スクラッチ）と精密研磨（低い材料除去、平坦な表面、あったとしてもわずかなスクラッチ）との両方の研磨に使用できることは公知である。欠点は、時としてセリウム酸化物の粒子および研磨される表面が異なる電荷を有しており、結果として互いに引きつけ合うことであることが判明している。従って、セリウム酸化物粒子を研磨された表面から再度除去するのが困難である。
【０００３】
ＵＳ７１１２１２３号は、ガラス表面、金属表面および誘電体表面研磨用分散液において、研磨剤として０．１〜５０質量％のセリウム酸化物粒子および０．１〜１０質量％の粘土研磨剤粒子を含み、９０％の粘土研磨剤粒子が粒径１０ｎｍ〜１０μｍを有し、且つ９０％のセリウム酸化物粒子が粒径１００ｎｍ〜１０μｍを有する分散液を開示する。セリウム酸化物粒子、粘度研磨剤粒子、および研磨される表面としてのガラスは負の表面電荷を有している。かかる分散液はセリウム酸化物粒子のみに基づく分散液よりも著しく高い材料除去を可能にする。しかしながら、かかる分散液は高い欠陥率を引き起こす。
【０００４】
望まれているのは、低い欠陥率および高い選択性を有して高い材料除去率をもたらす分散液である。ウェハーの研磨および洗浄の後、もしあるにしても少量の堆積物のみが表面上に存在すべきである。
【０００５】
驚くべきことに、セリウム酸化物粒子および１つあるいはそれより多くの層状シリケートの粒子を含む下記の分散液によって該目的が達成されることが判明した：
−  層状シリケート粒子のゼータ電位が負であり、且つセリウム酸化物粒子のゼータ電位が正またはゼロに等しく、且つ該分散液のゼータ電位は全体的に負であり、
−  セリウム酸化物粒子の平均粒径および層状シリケート粒子の平均粒径が２００ｎｍ以下であり、且つ
−  該分散液のｐＨが７．５〜１０．５、好ましくは９〜１０である。
【０００６】
粒子の表面電荷の１つの目安はゼータ電位である。ゼータ電位は、分散液中の粒子／電解質の電気化学的二重層内での滑り面での電位を意味すると理解される。ゼータ電位に関して重要なパラメータは、粒子に対する等電点（ＩＥＰ）である。ＩＥＰはゼータ電位がゼロであるところでのｐＨと規定する。ゼータ電位がより大きいほど、分散液はより安定である。
【０００７】
表面での電荷密度は、取り囲んでいる電解質中で電位決定イオンの濃度を変えることによって影響され得る。
【０００８】
同一の材料の粒子は、同一の符号の表面電荷を有し、従って互いに反発する。しかしながら、ゼータ電位が小さすぎると、反発力が粒子のファンデルワールス引力を補償できず、粒子の凝集および場合によっては沈降が生じる。
【０００９】
ゼータ電位は例えば、分散液のコロイド振動電流（ＣＶＩ）を測ることによって、あるいは電気泳動の移動度を測定することによって測定される。
【００１０】
さらには、ゼータ電位は界面動電音響振幅法（ＥＳＡ）によって測定できる。
【００１１】
本発明の分散液中のセリウム酸化物の割合は、広範囲にわたって変化し得る。好ましくは、セリウム酸化物の含有率は、分散液に対して０．０１〜５０質量％であってよい。例えば輸送コストを最小化することを意図しているのであれば、高い含有率が望ましい。研磨剤として使用する場合、セリウム酸化物の含有率は、分散液に対して好ましくは０．１〜５質量％、およびより好ましくは０．２〜１質量％である。
【００１２】
層状シリケートの含有率は、分散液に対して好ましくは０．０１〜１０質量％、およびより好ましくは０．０５〜０．５質量％である。
【００１３】
さらには、セリウム酸化物／層状シリケートの質量比が１：２〜１００：１である場合に研磨工程において有利であることが判明した。質量比１０：１〜２：１が特に好ましい。
【００１４】
さらには、セリウム酸化物粒子および層状シリケート粒子以外に、さらなる粒子が存在しない本発明の分散液が好ましい。
【００１５】
本発明の分散液中でのセリウム酸化物粒子の平均粒径は１００ｎｍ以下である。４０〜９０ｎｍの範囲が好ましい。この範囲内で、研磨工程において、材料除去、選択性および欠陥率に関して最良の結果が得られる。
【００１６】
該セリウム酸化物粒子は孤立した個々の粒子として、あるいは凝集した一次粒子の形態で存在してよい。本発明の分散液は、好ましくは、凝集したセリウム酸化物粒子を含むか、あるいはセリウム酸化物粒子がほとんど、または完全に凝集した形態で存在する。
【００１７】
特に適したセリウム酸化物粒子は、それらの表面および表面近傍層内に炭酸基を含有するもの、特にＤＥ−Ａ−１０２００５０３８１３６号内に開示されているものであると判明した。
【００１８】
それらは、
−  ２５〜１５０ｍ2／ｇのＢＥＴ比表面積を有し、
−  一次粒子が５〜５０ｎｍの平均粒径を有し、
−  表面近傍の一次粒子の層が約５ｎｍの深さを有し、
−  表面近傍層において、炭酸濃度が、該炭酸濃度が最高値である表面から内部に向かって減少し、
−  炭酸基から生じる炭素含有率が表面上で５〜５０面積パーセントであり、且つ、表面近傍層において、約５ｎｍの深さで０〜３０面積パーセントであり、
−  ＣｅＯ2として計算され、且つ粉末に対するセリウム酸化物の含有率が、少なくとも９９．５質量％であり、且つ
−  有機および無機の炭素を含む炭素含有率が、粉末に対して０．０１〜０．３質量％であるセリウム酸化物粒子である。
【００１９】
炭酸基は、セリウム酸化物粒子の表面と約５ｎｍまでの深さとの両方で検知できる。該炭酸基は化学的に結合し、且つ、例えば構造ａ〜ｃのように配置される。
【００２０】
【化１】
2010519158.tif 000002
【００２１】
該炭酸基を、例えばＸＰＳ／ＥＳＣＡ分析で検知できる。表面近傍層における炭酸基を検知するために、表面を部分的にアルゴンイオン衝撃によって削磨し、そして生成させた新しい表面をＸＰＳ／ＥＳＣＡによって同様に分析できる（ＸＰＳ＝Ｘ線光電子分光法；ＥＳＣＡ＝化学分析用電子分光法）。
【００２２】
ナトリウムの含有率は一般に５ｐｐｍ以下であり、且つ、塩素の含有率は２０ｐｐｍ以下である。述べられた元素は、一般に、化学機械研磨において少量のみが許容される。
【００２３】
好ましく使用されるセリウム酸化物粒子は、３０〜１００ｍ2／ｇ、およびより好ましくは４０〜８０ｍ2／ｇのＢＥＴ比表面積を有する。
【００２４】
本発明の分散液は、セリウム酸化物粒子、並びに層状シリケート粒子も含む。
【００２５】
層状シリケートにおいて、それぞれの四面体は、３つの隣接する四面体に３つの角を介して既に結合している。その結合は、二次元的に無限の四面体ネットワークを形成するようにもたらされており、その間にＯ-および（ＯＨ）-によって八面体的に取り囲まれるカチオン、例えばＫ+、Ｌｉ+、Ｍｇ2+、Ｚｎ2+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｍｎ2+の層が横たわっている。該四面体層において、全ての未結合の四面体の先端は一方向を向いている。
【００２６】
1つの層の四面体が一緒になって六員環の個々のあるいは二重のネットワークを形成する場合、六方晶または擬六方晶の鉱物、例えば雲母属（白雲母、黒雲母）、緑泥石属（斜緑泥石）、およびカオリナイト−蛇紋岩属（クリソタイル、カオリナイト）が生成される。それに対して、層が四員環からなる場合、該鉱物は正方晶あるいは擬正方晶（例えば魚眼石）である。
【００２７】
層状シリケートは、タルク、雲母属（セラドナイト、パラゴナイト、白雲母、金雲母、鉄雲母／黒雲母、トリリシオ雲母／リチア雲母、真珠雲母）、粘土鉱物（モンモリロナイト属、緑泥石属、カオリナイト属、蛇紋石属、海泡石、ガイロライト、カバンサイト、ペンタゴナイト）を含む。
【００２８】
好ましくは、本発明の分散液は合成層状シリケートを含む。これは好ましくは、天然および合成モンモリロナイト、ベントナイト、ヘクトライト、スメクタイトおよびタルクからなる群から選択される。
【００２９】
本発明の分散液中に存在する層状シリケート粒子は、好ましくは、５〜１００ｎｍの範囲の平均粒径を有する。層状シリケートの平均粒径は、縦方向、即ち粒子が最も伸長している方向の直径を意味すると理解されるべきである。
【００３０】
さらには、層状シリケート粒子のアスペクト比、即ち長軸方向と厚さとの比は、好ましくは５より大きく、且つ、より好ましくは２０より大きい。
【００３１】
特に好ましくは、層状シリケートが、５９±２質量％のＳｉＯ2、２７±２質量％のＭｇＯ、０．７±０．２質量％のＬｉ2Ｏ、３．０±０．５質量％のＮａ2Ｏおよび＜１０質量％のＨ2Ｏの組成の合成リチウムマグネシウムシリケートである本発明の分散液である。
【００３２】
特に好ましくは、さらに、層状シリケートが粒径１０〜２００ｎｍおよび厚さ１〜１０ｎｍを有するモンモリロナイトに基づくものである本発明の分散液である。この層状シリケートのアスペクト比は好ましくは＞１００である。
【００３３】
本発明の分散液において、セリウム酸化物粒子の平均粒径は好ましくは層状シリケート粒子の平均粒径よりも大きい。
【００３４】
本発明の分散液はとりわけ、２００ｎｍ以下のセリウム酸化物の平均粒径および層状シリケート粒子の平均粒径を特徴としている。セリウム酸化物粒子の平均粒径は好ましくは層状シリケート粒子の平均粒径よりも大きい。特に、好ましくは、セリウム酸化物粒子の平均粒径が４０〜９０ｎｍであり、且つ層状シリケート粒子の平均粒径が５〜１５ｎｍである本発明の分散液の実施態様である。
【００３５】
セリウム酸化物粒子がその表面上および表面近傍層内に炭酸基を含み、且つ分散液のｐＨが９〜１０である場合に特に有利であることが判明した。
【００３６】
本発明の分散液は、好ましくは−２０〜−１００ｍＶのゼータ電位、より好ましくは−２５〜−５０ｍＶのゼータ電位を有している。
【００３７】
本発明の分散液の液相は、水、有機溶剤、および水と有機溶剤との混合物を含む。一般に、液相の＞９０質量％の含有率を有する主成分は水である。
【００３８】
さらに、本発明の分散液は酸、塩基、塩も含んでよい。ｐＨを、酸または塩基を用いて調整することができる。使用される酸は無機酸、有機酸、あるいは上記のものの混合物であってよい。使用される無機酸は、特に、リン酸、亜リン酸、硝酸、硫酸、それらの混合物、およびそれらの酸性塩であってよい。使用される有機酸は、好ましくは一般式ＣnＨ2n+1ＣＯ2Ｈ  ［ｎ＝０〜６またはｎ＝８、１０、１２、１４、１６］のカルボン酸、または一般式ＨＯ2Ｃ（ＣＨ2）nＣＯ2Ｈ  ［ｎ＝０〜４］のジカルボン酸、または一般式Ｒ1Ｒ2Ｃ（ＯＨ）ＣＯ2Ｈ  ［Ｒ1＝Ｈ、Ｒ2＝ＣＨ3、ＣＨ2ＣＯ2Ｈ、ＣＨ（ＯＨ）ＣＯ2Ｈ］のヒドロキシカルボン酸、またはフタル酸またはサリチル酸、あるいは上述の酸の酸性塩、または、上述の酸とそれらの塩との混合物である。ｐＨを、アンモニア、アルカリ金属水酸化物またはアミンを添加することによって増加できる。
【００３９】
特定の用途においては、本発明の分散液が０．３〜２０質量％の酸化剤を含有するときに有利であり得る。この目的のために、過酸化水素、過酸化水素付加物、例えばウレア付加物、有機過酸、無機過酸、イミノ過酸、過硫酸塩、過ホウ酸塩、過炭酸塩、酸化金属塩および／または上記の混合物を使用することが可能である。より好ましくは、過酸化水素が使用される。いくつかの酸化剤は本発明の分散液の他の成分に対して安定性が低いので、それらを分散液の使用の直前まで添加しないことが望ましい。
【００４０】
本発明の分散液はさらに酸化活性剤を含んでもよい。適した酸化活性剤は、Ａｇ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｖの金属塩およびそれらの混合物であってよい。カルボン酸、ニトリル、ウレア、アミドおよびエステルもまた適している。硝酸鉄（ＩＩ）が、特に好ましい。酸化触媒の濃度は酸化剤および研磨作業に依存し、０．００１〜２質量％の間の範囲内で変化してよい。より好ましくは、該範囲は０．０１〜０．０５質量％であってよい。
【００４１】
浸食防止剤は、本発明の分散液中に一般に０．００１〜２質量％の含有率で存在し、該浸食防止剤は窒素含有複素環式化合物、例えばベンゾトリアゾール、置換ベンズイミダゾール、置換ピラジン、置換ピラゾールおよびそれらの組み合わせであってよい。
【００４２】
本発明はさらに、
ａ）  それぞれ粉末形態のセリウム酸化物粒子および層状シリケート粒子を液相中で分散させるか、あるいは、
ｂ）  粉末形態の層状シリケート粒子を、セリウム酸化物粒子を含む予備分散液内に導入して、その後分散させるか、あるいは
ｃ）  粉末形態のセリウム酸化物粒子を、層状シリケート粒子を含む予備分散液内に導入して、その後分散させるか、あるいは
ｄ）  セリウム酸化物粒子を含む予備分散液と、層状シリケート粒子を含む予備分散液とを混合し、そして次に分散させ、且つ
ｅ）  ａ）〜ｄ）の変形物の分散工程の後、酸化剤、酸化触媒および／または浸食防止剤を随意に添加する方法も提供する。
【００４３】
適した分散ユニットは、特に少なくとも約２００ｋＪ／ｍ3のエネルギー入力をもたらすものである。これらは、ローター・ステーターの原理によって稼働する系、たとえばＵｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘ機、または攪拌ボールミルを含む。より高いエネルギーの入力は、遊星歯車ニーダ／ミキサを用いて可能である。しかしながら、この系の効率は、粒子を分割するのに必要な高い剪断エネルギーを導入するために、加工される混合物の十分に高い粘度と関わっている。
【００４４】
高圧ホモジナイザーを使用して、２つの予め分散された懸濁液流を、ノズルを通して高圧下で放出する。この２つの分散液ジェットがちょうど互いにぶつかり合い、そして粒子が互いに粉砕する。他の実施態様においては、該予備分散液を同様に高圧下に設置するが、しかし粒子が取り囲んでいる壁の部分に衝突する。この作業を任意の回数繰り返して、より小さい粒径を得ることができる。
【００４５】
さらには、該エネルギー入力を超音波でも実施できる。
【００４６】
該分散装置および粉砕装置を、組み合わせて使用してもよい。酸化剤および添加剤を、異なる時間に分散液に供給してもよい。例えば、酸化剤および酸化活性剤を、もし適切であればより低いエネルギー入力で、分散の最後まで混合させないことも有利であり得る。
【００４７】
使用される層状シリケート粒子のゼータ電位は、好ましくは、ｐＨ７．５〜１０．５で−２０〜−１００ｍＶである。
【００４８】
使用されるセリウム酸化物粒子のゼータ電位は、好ましくは、ｐＨ７．５〜１０．５で０〜４０ｍＶである。
【００４９】
本発明はさらに、本発明の分散液を研磨に用いる使用を提供する。
【００５０】
実施例
分析
比表面積をＤＩＮ  ６６１３１に従って測定する。
【００５１】
表面特性を広範囲（１ｃｍ2）のＸＰＳ／ＥＳＣＡ分析によって測定する（ＸＰＳ＝Ｘ線光電子分光法；  ＥＳＣＡ＝化学分析用電子分光法）。この評価は、英国、テディントンの国立物理学研究所のＤＩＮ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ｎｏ．３９、ＤＭＡ（Ａ）９７による一般的な推奨規格、および"表面および微細領域分析（Ｓｕｒｆａｃｅ  ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏ  Ｒａｎｇｅ）"研究委員会ＮＭＰ８１６（ＤＩＮ）の開発に伴う標準化に関するこれまでの知見に基づいている。さらには、それぞれの場合において、技術文献から入手可能な比較スペクトルを考慮に入れる。それぞれの場合において報告されている電子準位の相対感度係数を考慮して、バックグラウンド除去によって値を計算する。本データは面積パーセントである。精度は相対的に＋／−５％と見積もられる。
【００５２】
ゼータ電位を、界面動電音響振幅法（ＥＳＡ）を用いて、ｐＨ３〜１２の範囲で測定する。このために、１％のセリウム酸化物を含む懸濁液を調製する。分散を超音波プローブ（４００Ｗ）で実施する。該懸濁液を磁気攪拌機で攪拌し、且つ蠕動ポンプを用いてＭａｔｅｃ  ＥＳＡ−８０００装置のＰＰＬ−８０センサを通してポンピングする。５ＭのＮａＯＨを用いた電圧滴定を初期のｐＨから開始し、ｐＨ１２まで行う。ｐＨ４までの逆滴定を、５ＭのＨＮＯ3を用いて行う。その評価を、該装置のソフトウェア  ｖｅｒｓｉｏｎ  ｐｃａｖａ  ５．９４を用いて実施する。
【００５３】
【数１】
2010519158.tif 000003
【００５４】
平均粒径はＨｏｒｉｂａ  ＬＢ−５００粒径分析器を用いて測定される。
【００５５】
原料
分散液を調製するのに使用される原料は、ＤＥ−Ａ−１０２００５０３８１３６号、実施例２に記載の熱分解法セリウム酸化物、および合成層状シリケート粒子Ｏｐｔｉｇｅｌ（登録商標）ＳＨ、Ｓｕｅｄ−Ｃｈｅｍｉｅ製、およびＬａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）Ｄ、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ  Ｃｌａｙ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ製、である。それらの物質の重要な物理化学的パラメータを表１に示す。
【００５６】
表１：原料
【表１】
2010519158.tif 000004
【００５７】
セリウム酸化物はさらに、下記の値を有する：
９９．７９質量％のＣｅＯ2、０．１４質量％のＣ、ｐＨ＝５でのゼータ電位４８ｍＶ、ｐＨ９．８でのＩＥＰ、Ｃ１ｓ  合成／スパッタ  １９．０／１１．２面積％（スパッタ：アルゴンイオン衝撃による表面の削磨後、５ｋｅＶ、約１０分；炭酸Ｃ：束縛エネルギー約２８９ｅＶ）。
【００５８】
ウェハー／パッド
二酸化ケイ素（２００ｍｍ、層厚１０００ｎｍ、熱酸化、ＳｉＭａｔ製）および窒化ケイ素（２００ｍｍ、層厚１６０ｎｍ、ＬＰＣＶＤ、ＳｉＭａｔ製）。Ｒｏｄｅｌ  ＩＣ  １０００−Ａ３パッド。
【００５９】
分散液の調製
Ｄ１：該分散液を、セリウム酸化物粉末を水に添加し、そして超音波フィンガーを用いた超音波処理（Ｂａｎｄｅｌｉｎ製  ＵＷ２２００／ＤＨ１３Ｇ、レベル８、１００％；５分）によってそれを分散させることによって得る。その後、アンモニア水を用いてｐＨを７．５に調節する。
【００６０】
Ｄ２、Ｄ３：該分散液を、セリウム酸化物および水からなる予備分散液と、層状シリケートおよび水からなる予備分散液とを混合し、超音波フィンガーを用いた超音波処理（Ｂａｎｄｅｌｉｎ製  ＵＷ２２００／ＤＨ１３Ｇ、レベル８、１００％；５分）によってそれを分散させることによって得て、そしてその後、アンモニア水でｐＨを９．５に調節する。表２は得られる分散液の重要なパラメータを示す。
【００６１】
表２：分散液
【表２】
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【００６２】
＊粒子数に対して計量。
【００６３】
表３：研磨結果
【表３】
2010519158.tif 000006
【００６４】
表３は、分散液の作製後、14日後、および44日後の研磨による削磨および選択性を示す。本発明の分散液の使用は、層状シリケート粒子を含有しない分散液（Ｄ１）と比較して削磨速度の減少をもたらす。しかしながら、これは先行技術からの有機添加剤を含む公知の分散液と比較して充分であるとみなされる。しかしながら、有機添加剤を含む先行技術から公知の分散液と比較して、これは充分であるとして記述されるべきである。
【００６５】
ウェハーおよびパッド上の研磨残滓の評価
研磨残滓を視覚的に評価する（６４倍までの拡大率の範囲の光学顕微鏡も用いる）。
【００６６】
このために、分散液Ｄ１（比較）およびＤ３（本発明）の粒径を研磨直後に分析する：
−  Ｄ１は不安定であり且つわずか数分後に沈殿する。測定された粒径は１マイクロメートルより著しく大きい。
−  それに対してＤ３は、研磨後でも安定であり、且つ粒子数に対して計量された粒径は約１０６ｎｍである。これは本発明の分散液の場合、大きな凝集物の形成がないことを意味する。Ｄ３で研磨されたウェハーはまた、非常に低い水準の残滓を示す。
【００６７】
負に帯電した層状シリケート粒子の添加は、研磨残滓の割合を減少させることによってセリウム酸化物を含む分散液の研磨品質に好影響を与える。
【００６８】
可能性のある１つのメカニズムは、負に帯電した層状シリケート粒子によって正に帯電したセリウム酸化物粒子の外側を遮蔽することが、セリウム酸化物粒子の電荷の効率的な反転を確実にすることを含む。この電荷の反転の結果として、本発明の分散液は、とりわけ、セリウム酸化物単独のＩＥＰに近いｐＨ値での研磨の可能性を提供する。その相互作用は静電気力の相互作用であるため、層状シリケート粒子は研磨作業の間に剪断され、そのためセリウム酸化物の研磨作用が維持される。全ての粒子が研磨作業全体の間およびその後、常に外側が負に帯電している結果として、凝集物の形成が著しく減少する。長時間の分析は安定性および研磨特性が長期にわたって維持されていることを示す。
【国際調査報告】
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