氧化铈抛光粒子及抛光浆料组合物制造技术

本发明专利技术涉及氧化铈抛光粒子及抛光浆料组合物，更具体地，包括铈元素；及改性剂，并且，满足通过1次粒径与2次粒径的关系式计算的聚集率的氧化铈抛光粒子及包括其的抛光浆料组合物。物。

【技术实现步骤摘要】
氧化铈抛光粒子及抛光浆料组合物


[0001]本专利技术涉及纳米氧化铈抛光粒子及包括其的抛光浆料组合物。

技术介绍

[0002]化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)工艺是通过将含有抛光粒子的浆料施加到基板上并使用安装在抛光装置上的抛光垫来实现。此时，抛光粒子受到来自抛光装置的压力而对表面进行机械抛光，抛光浆料组合物中所含的化学成分与基板表面发生化学反应，从而化学去除基板的表面部分。
[0003]通常，抛光浆料组合物的类型根据去除对象的类型和特性有所不同。其中，用于选择性去除特定抛光膜的抛光浆料组合物非常多样，但近来在半导体装置结构中，需要能够同时抛光氧化硅膜、氮化硅膜和多晶硅膜的浆料组合物。但现有的浆料组合物不能选择性地抛光氧化硅膜、氮化硅膜、多晶硅膜，存在无法得到所期望的抛光速度、产生缺陷、划痕、由于分散稳定性低产生结块等问题。此外，当氧化铈粒子是具有棱角的晶粒形状并且粒径分布广时，多晶硅膜会不可避免地产生微划痕。此外，为了改善抛光膜质的缺陷和划痕，并改善图案中的凹陷和腐蚀(Erosion)，有必要应用小的粒子，这一需求正在不断增加。
[0004]氧化铈纳米粒子合成技术(Rhodia公司，专利10
‑
1139110)由以下步骤构成：向铈盐中添加碱以获得沉淀物；在惰性气氛下对所得沉淀物进行热处理；以及将热处理获得的介质进行酸化处理并洗涤来获得悬浮液。通过上述方式制备的氧化铈纳米粒子的缺点在于，通过添加碱获得的沉淀物会因其pH导致粒子结块，而这些结块难以通过酸化和洗涤再次粉碎。
[0005]在应用纳米氧化铈粒子的专利(HITACHI公司，专利10
‑
0512134)中，粒子的1次粒径小，但2次粒径大。
[0006]为了分散纳米粒子，需要经过各种工艺或进行化学添加和处理，纳米粒子在合成过程中虽然具有纳米级大小，但在水溶液中会发生聚集导致粒径增大。粒径越小，这种聚集现象越强烈，而发生聚集的粒子很难再次分散。因此，需要提供防止粒子间的聚集，并且维持良好分散性的氧化铈纳米粒子及包括其的抛光浆料组合物。

技术实现思路

[0007]要解决的技术问题
[0008]本专利技术为解决上述言及的问题，提供一种抛光浆料组合物，可以抑制聚集为2次粒子，由此提供具有均匀分散性的纳米氧化铈抛光粒子，提高分散性与抛光膜质的抛光率。
[0009]然而，本专利技术要解决的技术问题并不受限于上述言及课题，未言及的其他课题将通过下面的记载由本领域普通技术人员明确理解。
[0010]解决问题的技术方案
[0011]根据本专利技术的一实施例涉及一种氧化铈抛光粒子，包括：铈元素；以及
[0012]改性剂，基于下面的公式1的聚集比率(A)是1.5至2.5：
[0013][公式1][0014]A＝[2次粒径]/[1次粒径][0015]在公式1中，1次粒径是公式2的r值，
[0016]所述2次粒径是用动态光散射(Dynamic Light Scattering，DLS)方法测量的值；
[0017][公式2][0018][0019]在公式2中，S0是比表面积，r是粒子的半径，p是物质的密度。
[0020]根据本专利技术的一实施例，所述抛光粒子的比表面积(BET)是31m2/g以上。
[0021]根据本专利技术的一实施例，根据所述公式2的1次粒径是25nm以下。
[0022]根据本专利技术的一实施例，所述抛光粒子的2次粒径是5nm至50nm。
[0023]根据本专利技术的一实施例，所述抛光粒子的密度是6.7g/cm3至7.7g/cm3。
[0024]根据本专利技术的一实施例，所包括的所述改性剂的浓度是0.01M至1M。
[0025]根据本专利技术的一实施例，所述铈元素与所述改性剂的摩尔比是1：0.1至1：1。
[0026]根据本专利技术的一实施例，所述改性剂包括从由非离子化合物及多糖组成的群组中选择的至少任一种。
[0027]根据本专利技术的一实施例，所述非离子化合物包括从由聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚甘油、聚乙烯醇(PVA)、环氧乙烷
‑
环氧丙烷共聚物(ethylene oxide
‑
propylene oxide copolymer)、聚乙烯
‑
丙烯共聚物(polyethylene
‑
propylene copolymer)、聚烷基氧化物(polyalkyl oxide)、聚氧乙烯醚(PEO)、聚环氧乙烷(polyethylene oxide)及聚环氧丙烷(polypropylene oxide)组成的群组中选择的至少一种。
[0028]根据本专利技术的一实施例，所述多糖包括从由葡聚糖(dextran)、糊精(dextrin)、麦芽糊精(maltodextrin)、环糊精(cylodextrin)、淀粉糊精(amylodextrin)、糖原(glycogen)及菊粉(inulin)组成的群组中选择的至少一种。
[0029]根据本专利技术的一实施例，涉及一种包括本专利技术的氧化铈抛光粒子的抛光浆料组合物。
[0030]根据本专利技术的一实施例，所述抛光粒子是所述浆料组合物中的0.01重量％至5重量％。
[0031]根据本专利技术的一实施例，还包括pH调节剂。
[0032]根据本专利技术的一实施例，所述pH调节剂包括酸性物质，所述酸性物包括从由盐酸、硫酸、硝酸、亚硝酸、过硫酸、亚硫酸、次硫酸、硼酸、磷酸、亚磷酸、次磷酸、过磷酸、高氯酸、亚氯酸、次氯酸、溴酸、亚溴酸、次溴酸、过溴酸、碘酸、次碘酸、高碘酸、氟化氢、三氟化硼、四氟硼酸、氢氟酸、甲酸、丙二酸、马来酸、草酸、己二酸、柠檬酸、醋酸、丙酸、富马酸、水杨酸、庚二酸、苯甲酸、琥珀酸、邻苯二甲酸、丁酸、戊二酸、谷氨酸、乙醇酸、乳酸、天冬氨酸、酒石酸及各自的盐组成的群组中选择的至少一种。
[0033]根据本专利技术的一实施例，所述抛光浆料组合物的pH是2至11。
[0034]根据本专利技术的一实施例，所述抛光浆料组合物具有正ζ
‑
电位。
[0035]专利技术效果
[0036]本专利技术提供的抛光粒子，其在合成时大比例地获得几乎具有单分散性的1次粒子(as
‑
prepared particle)，并且提供包括该抛光粒子的抛光浆料组合物，所述抛光粒子或所述抛光浆料组合物通过1次分散具有优秀的分散性，同时提供优秀的抛光率。
具体实施方式
[0037]下面详细说明本专利技术的实施例。在说明本专利技术时，当认为相关公知功能或结构的具体说明会不必要地混淆本专利技术的要旨时，省略对其详细说明。并且，本说明书中的术语用于适当描述本专利技术的优选实施例，会根据使用者、操作者的意图或者本专利技术所属
的惯例有所不同。因此，对于术语的定义应以整体说明书内容为依据。
[0038]在整体说明书本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化铈抛光粒子，其特征在于，包括：铈元素；以及改性剂，基于下面的公式1的聚集率(A)是1.5至2.5：[公式1]A＝[2次粒径]/[1次粒径]在公式1中，1次粒径是公式2的r值，所述2次粒径是用动态光散射方法测量的值；[公式2]在公式2中，S0是比表面积，r是粒子的半径，p是物质的密度。2.根据权利要求1所述的氧化铈抛光粒子，其特征在于，所述抛光粒子的比表面积(BET)是31m2/g以上。3.根据权利要求1所述的氧化铈抛光粒子，其特征在于，根据所述公式2的1次粒径是25nm以下。4.根据权利要求1所述的氧化铈抛光粒子，其特征在于，所述抛光粒子的2次粒径是5nm至50nm。5.根据权利要求1所述的氧化铈抛光粒子，其特征在于，所述抛光粒子的密度是6.7g/cm3至7.7g/cm3。6.根据权利要求1所述的氧化铈抛光粒子，其特征在于，所包括的所述改性剂的浓度是0.01M至1M。7.根据权利要求1所述的氧化铈抛光粒子，其特征在于，所述铈元素与所述改性剂的摩尔比是1：0.1至1：1。8.根据权利要求1所述的氧化铈抛光粒子，其特征在于，所述改性剂包括从由非离子化合物及多糖组成的群组中选择的至少任一种。9.根据权利要求8所述的氧化铈抛光粒子，其特征在于，所述非离子化合物包括从由聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚甘油、聚乙烯醇、环氧乙烷
‑
环氧丙烷共聚物、聚乙烯
‑
丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：金正训，李正揆，张孝俊，
申请(专利权)人：凯斯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：