用于进行材料去除操作的流体组合物及方法技术

一种适用于对基板进行化学机械抛光的流体组合物，所述流体组合物可包括多价金属硼酸盐、至少一种氧化剂和溶剂。所述流体组合物可基本上不含磨料颗粒并且可以实现高材料去除率和优异的表面光洁度。率和优异的表面光洁度。率和优异的表面光洁度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于进行材料去除操作的流体组合物及方法


[0001]本公开涉及一种用于进行材料去除操作的流体组合物，特别是包括多价金属硼酸盐、氧化剂和溶剂的流体组合物，以及一种进行材料去除操作的方法。

技术介绍

[0002]辅助抛光工艺(例如用抛光垫抛光基板)的流体组合物具有各种各样的应用，例如用于抛光玻璃、陶瓷、或金属材料，并且经常设计用于化学机械平面化(CMP)工艺。在典型的CMP工艺中，浆料向待抛光的基板的相对移动通过与基板外表面发生化学和机械相互作用并去除不需要的材料来辅助平面化(抛光)工艺。进行抛光直至获得所需要的具有低表面粗糙度的光滑外表面。存在开发经济有效的流体组合物的需求，这种流体组合物有助于在抛光期间实现高材料去除率，并使抛光过的基板具有低表面粗糙度。
附图说明
[0003]通过参考附图，可以更好地理解本公开，并且让本公开的众多特征和优点对于本领域的技术人员显而易见。
[0004]图1包括示出了根据一个实施例的流体组合物的材料去除率(MRR)和对比流体组合物的材料去除率的柱状图。
具体实施方式
[0005]如本文所用，术语“由...构成”、“包括”、“包含”、“具有”、“有”或它们的任何其他变型旨在涵盖非排他性的包含之意。例如，包含特征列表的工艺、方法、物件或装置不一定仅限于相应的特征，而是可包括没有明确列出或这类工艺、方法、物件或装置所固有的其他特征。
[0006]如本文所用，除非另有明确说明，否则“或”是指包括性的“或”而非排他性的“或”。例如，以下任何一项均可满足条件A或B：A为真(或存在的)而B为假(或不存在的)、A为假(或不存在的)而B为真(或存在的)，以及A和B两者都为真(或存在的)。
[0007]而且，使用“一个”或“一种”来描述本文所述的要素和组分。这样做仅是为了方便并且给出本专利技术范围的一般性意义。除非很明显地另指他意，否则这种描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数。
[0008]本公开涉及一种适于进行材料去除操作的流体组合物。该组合物包含多价金属硼酸盐、至少一种氧化剂和溶剂。出人意料地观察到，本公开的流体组合物可以以高材料去除率和所需的低表面粗糙度对各种各样的材料进行抛光，包括具有高硬度的材料(例如碳化硅或金刚石)。在一个实施例中，本公开的流体组合物可基本上不含磨料颗粒。如本文所用，基本上不含磨料颗粒是指磨料颗粒的量不大于0.1wt％。在另一方面，除了不可避免的杂质外，流体组合物可不含磨料颗粒。
[0009]如本文所用，术语“多价金属”涉及具有+2或更多氧化态的含金属阳离子。如本文
所用，术语“多价金属硼酸盐”是包括至少一种多价金属阳离子的金属硼酸化合物或络合物。应当理解，某些多价金属硼酸化合物仅包括一种类型的多价金属阳离子。
[0010]为了计算组合物中多价金属硼酸盐的浓度，假设多价金属离子与硼酸根离子之间形成中性盐，例如FeBO3或A1BO3或Cu3(BO3)2。
[0011]在一个实施例中，本公开的组合物的多价金属硼酸盐可包括硼酸铁(III)、硼酸铜(II)、硼酸钴(II)、硼酸铋(III)、硼酸铝(III)、硼酸铈(III)、硼酸铬(III)、硼酸钌(III)、硼酸钛(III)、硼酸铅(II)或它们的任意组合。在特定实施例中，多价金属硼酸盐可为硼酸铁(III)。如本文所用，术语“硼酸铁(III)”可与术语“硼酸铁”或“Fe
3+
‑
硼酸”或FeBO3互换使用。
[0012]在一个实施例中，本公开的组合物可以通过将硼酸(H3BO3)和多价金属盐(例如多价金属硝酸盐、或氯化物、或硫酸盐)溶解在溶剂中；添加并溶解至少一种氧化剂；以及将分散体的pH调整至所需的pH来制备。
[0013]在另一方面，多价金属硼酸盐可通过将具有一价阳离子的硼酸盐(例如硼酸钠或硼酸钾)与多价金属盐(例如多价金属硝酸盐、或氯化物、或硫酸盐)一起溶解来形成。在另一方面，多价金属硼酸盐可直接被添加为细粉并分散于溶剂中。
[0014]在一方面，流体组合物中多价金属硼酸盐的量可占组合物的总重量的至少0.010wt％、或至少0.025wt％、或至少0.05wt％、或至少0.07wt％、或至少0.1wt％、或至少0.5wt％、或至少1wt％、或至少2wt％、或至少3wt％。在另一方面，多价金属硼酸盐的量可占组合物的总重量的不大于50wt％、或不大于40wt％、或不大于30wt％、或不大于20wt％、或不大于10wt％、或不大于5wt％、或不大于4wt％、或不大于3wt％、或不大于2wt％、或不大于1wt％、或不大于0.5wt％、或不大于0.1wt％、或不大于0.08wt％、或不大于0.05wt％。多价金属硼酸盐的量可以是介于上述最小值与最大值中的任意值之间的值，例如占组合物的总重量的至少0.010wt％且不大于5wt％、或至少0.05wt％且不大于1wt％、或至少0.05wt％且不大于0.2wt％。
[0015]在一个非限制性实施例中，组合物可具有的多价金属离子总量与硼总量的摩尔比在1：20至20：1(金属：硼)的范围内，这意味着组合物可以具有过量的多价金属离子或过量的硼酸根离子。在一个实施例中，多价金属离子总量与硼总量的摩尔比可为至少1∶18、或至少1∶15、或至少1∶12、或至少1∶10、或至少1∶9、或至少1∶8、或至少1∶7、或至少1∶6、或至少1∶5、或至少1∶4、或至少1∶3、或至少1∶2。在另一实施例中，多价金属离子与硼的比率可为不大于18∶1、或不大于15∶1、或不大于12∶1、或不大于10∶1、或不大于9∶1、或不大于8∶1、或不大于7∶1、或不大于6∶1、或不大于5∶1、或不大于4∶1、或不大于3∶1、或不大于2∶1、或不大于1∶1。
[0016]在一方面，多价金属离子总量与硼总量的摩尔比可用于计算多价金属离子总量与硼酸根离子总量的摩尔比，该摩尔比与上述多价金属离子总量与硼总量的比率可在相同范围内。例如，在一个非限制性实施例中，多价金属离子总量与硼酸根离子总量的比率可以在1∶20至20∶1的范围内。应当理解，这样的计算可基于组合物中所有硼都是硼酸根离子形式的假设。
[0017]本公开的组合物中所含的氧化剂可为一种化合物，该化合物至少部分溶解在溶剂中并具有合适的氧化电势以单独或与组合物中包含的多价金属硼酸盐结合来与基板的表
面发生化学反应。出人意料的观察到，如果磨料浆组合物中进一步包含多价金属硼酸盐，则氧化剂的效率可以大大提高。不拘泥于理论，假定在抛光期间化学地改变基板材料的表面时获得多价金属硼酸盐和氧化剂的协同效应。
[0018]在一个方面，氧化剂可以具有至少0.26V、或至少0.4V、或至少0.5V、或至少1.0V、或至少1.5V的氧化电势。在另一方面，氧化电势可以不大于2.8V、或不大于2.5V、或不大于2.0V。如本文所用，氧化电势是相对于标准氢电极测量的值，水中测试化合物的温度为25℃、压力为1atm、浓度为1mol/L、并以伏特(V)为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种流体组合物，所述流体组合物包含：多价金属硼酸盐；至少一种氧化剂；和溶剂。2.根据权利要求1所述的流体组合物，其中所述多价金属硼酸盐包括硼酸铁(III)、硼酸铜(II)、硼酸钴(II)、硼酸铋(III)、硼酸铝(III)、硼酸铈(III)、硼酸铬(III)、硼酸钌(III)、硼酸钛(III)、硼酸铅(II)或它们的任意组合。3.根据权利要求2所述的流体组合物，其中所述多价金属硼酸盐基本上由硼酸铁(III)组成。4.根据权利要求1至3中任一项所述的流体组合物，其中所述流体组合物基本上不含磨料颗粒。5.根据权利要求1至3中任一项所述的流体组合物，其中所述多价金属硼酸盐的量占所述流体组合物的总重量的至少0.01wt％且占所述流体组合物的总重量的不大于20wt％。6.根据权利要求1至3中任一项所述的流体组合物，其中所述流体组合物的多价金属离子与硼的摩尔比范围为1∶1至1∶7。7.根据权利要求1至3中任一项所述的流体组合物，其中所述至少一种氧化剂包括高锰酸盐、过硫酸盐、亚氯酸盐、高氯酸盐、过氧化物、次氯酸盐、亚硝酸盐、连二次硝酸盐、碘酸盐、...

【专利技术属性】
技术研发人员：富琳，贾森，
申请(专利权)人：圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：