拋光組合物及利用該組合物的拋光方法

2023-05-30 00:20:31

專利名稱：拋光組合物及利用該組合物的拋光方法
技術領域：
本發明涉及一種拋光組合物，該組合物是用於對被拋光物體進行拋光以及清洗拋光後物體的一系列步驟。
背景技術：
當利用包含磨粒的拋光組合物對被拋光物體進行拋光時，磨粒偶爾會吸附並殘存於被拋光物體的拋光面上。因此，為了去除殘存於被拋光物體拋光面上的磨粒，通常要清洗拋光後物體。利用清洗而高效地去除殘存於被拋光物體拋光面上的磨粒，可以通過使磨粒被所述被拋光物體靜電排斥來實現，例如日本專利公開8-107094號和日本專利公開9-134899 號中所描述。然而，如果在利用拋光組合物進行拋光期間拋光組合物中所包含的磨粒由於靜電作用而被所述被拋光物體排斥，則在利用該磨粒對拋光物進行機械拋光中存在困難。 結果，難以用拋光組合物以較高的拋光速率對物體進行拋光。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種拋光組合物以及利用該組合物進行拋光的方法； 該拋光組合物能夠以較高的拋光速率對被拋光物體進行拋光，並且利用清洗可高效地去除吸附於利用拋光組合物進行拋光後的物體拋光面上的磨粒。為了達到上述目的，根據本發明第一方面，提供一種至少包含磨粒和水的拋光組合物。在利用該拋光組合物對被拋光物體進行拋光後，清洗拋光後物體以去除附著並停留於拋光後物體拋光面上的磨粒。對拋光組合物中所包含的磨粒進行選擇，以滿足關係 XlXYl ( 0和關係X2XY2 > 0 ；其中Xl [mV]代表在利用拋光組合物對物體進行拋光期間所測量的磨粒的ζ電位，Yl [mV]代表利用拋光組合物對物體進行拋光期間所測量的該物體的ζ電位，X2[mV]代表在拋光後清洗該物體期間所測量的磨粒的ζ電位，Y2[mV]代表在拋光後清洗該物體期間所測量的該物體的ζ電位。優選地，磨粒是由氧化矽、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、碳化矽、或者金剛石構成。優選地，所述物體是由含鎳合金、氧化矽、或者氧化鋁構成。在利用拋光組合物進行拋光後對所述物體進行清洗，例如用水或鹼溶液。拋光組合物進一步包含PH調節劑或者吸附於被拋光物體上的物質。可對該磨粒進行表面改性。根據本發明的第二方面，提供一種利用根據上述第一方面所述的拋光組合物對被拋光物體進行拋光的方法。從通過舉例來說明本發明的原理的以下描述中，本發明的其它方面和優勢將變得顯而易見。
具體實施例方式下面對本發明的一個具體實施方案進行描述。
本具體實施方案的拋光組合物至少包含磨粒和水。該拋光組合物主要用於對由電子器件材料(如，半導體器件材料、磁記錄器件材料、發光器件材料、和顯示用材料)所構成的被拋光物體進行拋光，更具體地，用於對由矽、氧化矽、含鎳合金(如，鎳-磷、鎳-鉻、和鎳-鐵(坡莫合金))、或者氧化鋁(如藍寶石)所構成的被拋光物體進行拋光。在利用該拋光組合物對被拋光物體進行拋光後，清洗拋光後物體，以去除附著並殘存於拋光後物體拋光面上的磨粒。優選地，當在拋光後對物體進行清洗時，將水(如，純水或離子交換水)或鹼溶液用作清洗液。鹼溶液優選具有不低於9、更優選不低於10的PH 值。清洗可用專用清洗機或者用與利用拋光組合物對拋光物進行拋光中所使用的相同拋光機來完成。在用拋光機進行清洗的情況下，通過將清洗液而不是拋光組合物進料到拋光機 (具體地是拋光後物體或者拋光機中的拋光墊)中，而對拋光後物體進行清洗拋光。拋光組合物中所包含的磨粒，例如可由氧化矽、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、碳化矽、 或者金剛石構成，但不限於此。對於通過利用拋光組合物進行拋光而容易地製作出具有很少缺陷的高度光滑表面而言，氧化鋁和氧化矽具有容易獲得的優勢。拋光組合物優選包含不小於0. 01質量％、更優選不小於0. 1質量％的磨粒。所包含磨粒的量越大，利用拋光組合物的被拋光物體的拋光速率會變得越高。拋光組合物優選包含不大於50質量％、更優選不大於40質量％的磨粒。所包含磨粒的量越小，製造拋光組合物的成本會變得越低。此外，通過利用該拋光組合物進行拋光， 可以更容易地製作出具有很少劃痕的拋光面。拋光組合物包含的磨粒具有優選不小於5納米、更優選不小於10納米的平均一次粒徑。磨粒的平均一次粒徑越大，利用拋光組合物對被拋光物體進行拋光的速率會變得越高。拋光組合物包含的磨粒具有優選不大於20微米、更優選不大於10微米的平均一次粒徑。磨粒的平均一次粒徑越小，就越容易通過利用拋光組合物進行拋光而製作出具有更少缺陷和很小粗糙度的表面。平均一次粒徑例如是由用BET(Brunauer-Emmett-Teller) 法所測量的磨粒的比表面積而計算出。磨粒的比表面積例如是用由Micromeritics Instrument Corporation 公司製造的"Flow SorbII 2300」 進行測量。為了利用拋光組合物以較高的拋光速率來拋光被拋光物體，重要的是在拋光期間拋光組合物中所包含的磨粒不被所述被拋光物體靜電排斥。因此，對拋光組合物中所包含的磨粒進行選擇，以滿足關係XlXYl <0，其中Xl[mV]代表在利用拋光組合物對物體進行拋光期間所測量的磨粒的ζ電位，Yl [mV]代表在利用拋光組合物對物體進行拋光期間所測量的該物體的ζ電位。如果不滿足關係Xl XYl 0，則在拋光期間拋光組合物中所包含的磨粒會被所述物體靜電排斥，從而造成難以利用磨粒對所述物體進行機械拋光。結果，難以利用拋光組合物以較高的拋光速率對被拋光物體進行拋光。 為了將利用該拋光組合物的被拋光物體的拋光速率提高到實際應用水平，表達式XlXYl 具有優選不高於-20的值。表達式XlXYl具有優選不低於-5，000、更優選不低於-2，000的值。表達式 XlXYl的值越大，越易於利用清洗去除附著於所述物體的拋光面上的磨粒。為了高效地通過清洗去除吸附且殘存於利用拋光組合物進行拋光後的物體拋光面上的磨粒，重要的是在清洗期間磨粒被所述物體靜電排斥。因此，對供使用的磨粒進行選擇以滿足關係X2XY2>0，其中X2[mV]代表在清洗拋光後物體期間所測量的磨粒的ζ電位，Y2[mV]代表在清洗拋光後物體期間所測量的物體的ζ電位。如果不滿足關係Χ2ΧΥ2 > 0亦即滿足關係Χ2ΧΥ2 ^ 0，則在清洗拋光後物體期間利用拋光組合物進行拋光後殘存於所述物體拋光面上的磨粒不會被所述物體靜電排斥，這會造成在通過清洗去除利用拋光組合物進行拋光後殘存於所述物體拋光面上的磨粒中的困難。在利用拋光組合物對所述物體進行拋光期間所測量的磨粒的ζ電位值、以及利用拋光組合物對所述物體進行拋光期間所測量的被拋光物體的ζ電位值，會受到例如拋光組合物的PH值的影響。因此，可以通過將一種或多種ρΗ調節劑添加到拋光組合物中來滿足關係XlXYl ( 0、優選滿足關係XlXYl ( -20。供使用的ρΗ調節劑可以是酸或鹼。還有，將吸附性物質加入到拋光組合物中時，利用該拋光組合物對所述物體進行拋光期間所測量的該物體的ζ電位值因被吸附到所述物體表面的物質而發生變化。因此，可以通過向拋光組合物中添加所述吸附性物質，來滿足關係XlXYl ^ 0、優選滿足關係 XlXYl ( -20。優選地，根據所述物體的類型來適當選擇地供使用的吸附性物質，吸附性物質可以是例如陰離子性、陽離子性、非離子性或兩性表面活性劑，有機物，或者金屬離子。還有，為了滿足關係XlXYl ^ 0、優選XlXYl ^ -20以及關係Χ2ΧΥ2 > 0，可以通過利用摻雜或有機官能團改性對磨粒表面進行改性，來調節磨粒的ζ電位。通過使用例如由Otsuka ElectronicsCo.，Ltd.公司製造的「ELS-Z」的電泳光散射法、或者由Dispersion Technology Inc.公司製造的「DT-1200」的電聲波譜法，來測量磨粒和被拋光物體的ζ電位值。所述物體的ζ電位測量，可以用對由與所述物體相同材料所構成的細顆粒的ζ電位測量來代替。或者，將所述物體浸沒於包含具有已知ζ電位值的細顆粒的液體中，再將該物體從液體中取出，並用流動水清洗大約10秒，然後可用例如掃描電子顯微鏡觀察該物體的表面。在此情況下，在液體中測量的所述物體的ζ電位值的符號是正號還是負號，可以由清洗後附著於該物體表面上的細顆粒的數量來獲知。本具體實施方案提供以下優點。對本具體實施方案的拋光組合物中所包含的磨粒進行選擇，以滿足關係 XlXYl彡0和關係Χ2ΧΥ2 > 0，其中Xl [mV]代表利用拋光組合物對所述物體進行拋光期間所測量的磨粒的ζ電位，Yl [mV]代表利用拋光組合物對所述物體進行拋光期間所測量的該物體的ζ電位，X2[mV]代表在清洗拋光後物體期間所測量的磨粒的ζ電位，Y2[mV] 代表在清洗拋光後物體期間所測量的該物體的ζ電位。因此，在利用拋光組合物對所述物體進行拋光期間供使用的磨粒不會被所述物體靜電排斥，而在清洗拋光後物體期間會被所述物體靜電排斥。因為在利用拋光組合物對所述物體進行拋光期間拋光組合物中所包含的磨粒不被所述物體靜電排斥，所以可以高效地利用磨粒來完成所述物體的機械拋光。此外， 因為在清洗拋光後物體期間殘存於所述物體拋光面上的磨粒被該物體靜電排斥，所以可以高效地將磨粒從利用拋光組合物進行拋光後的該物體上去除。結果，利用本具體實施方案的拋光組合物，可以以增加的拋光速率對被拋光物體進行拋光，並且可以利用清洗高效地去除利用拋光組合物進行拋光後吸附且殘存於該物體拋光面上的磨粒。可以按如下方式來修改所述具體實施方案。本具體實施方案的拋光組合物可包含兩種或更多種磨粒。在此情況下，有部分部分磨粒無需滿足關係XlXYKO和Χ2ΧΥ2>0。然而，為了獲得更高的拋光速率和更高效率的清洗，優選全部磨粒選擇為滿足關係XlXYl 0。視需要，本具體實施方案的拋光組合物可進一步包含已知的添加劑(如，防腐劑)。本具體實施方案的拋光組合物，可通過用水稀釋拋光組合物的濃縮液而製備。本具體實施方案的拋光組合物，不僅可用於對由電子器件材料所構成的被拋光物體進行拋光，而且可用於其它被拋光物體的拋光。下面將對本發明的實例和比較例進行描述。[實例1和2以及比較例1]實例1和2以及比較例1的拋光組合物是通過以下方法製備用水稀釋包含具有 80納米平均一次粒徑的膠體氧化矽的膠體氧化矽溶膠，視需要加入PH調節劑。實例1和2 以及比較例1的各拋光組合物含有20質量％的膠體氧化矽。將鹽酸或氫氧化鉀適當地用作PH調節劑。利用實例1和2以及比較例1的各拋光組合物，在表1中所示條件下對藍寶石基板的表面(c-面《0001 )進行拋光。所有藍寶石基板均屬於相同類型，具有52毫米 (大約2英寸)的直徑。因此，在表2中所示條件下，清洗被拋光的藍寶石基板。使用與前述拋光中所用相同的拋光機，用PH值調整到10的氫氧化鉀溶液進行衝洗拋光，以進行所述清洗。在表3中，示出了拋光組合物的PH值、在拋光期間所測量的膠體氧化矽和藍寶石基板的ζ電位、以及在清洗期間所測量的膠體氧化矽和藍寶石基板的ζ電位。在利用拋光組合物進行拋光之前和之後測量藍寶石基板的重量，從而由拋光前後的重量差異計算出拋光速率。將計算出的拋光速率示於表3的「拋光速率」的列。用Hitachi High-Technologies Corporation公司製造的掃描電子顯微鏡「S-4700」以50，000倍的放大倍數觀察清洗後的藍寶石基板表面。將評價結果示於表3的「衝洗效率」列，其中評級「好」表示在視野中觀察到殘留於基板表面的磨粒不多於50顆，而評級「不好」表示有多於50顆的磨粒殘留於基板表面上。表 權利要求
1.一種拋光組合物，其至少包含磨粒和水，其中在利用所述拋光組合物對被拋光物體進行拋光後，清洗所述拋光後物體以去除附著並殘存於所述拋光後物體的拋光面上的磨粒；所述拋光組合物的特徵在於對所述拋光組合物中所包含的所述磨粒進行選擇以滿足關係XlXYl彡0和關係X2XY2 > 0，其中Xl [mV]代表利用所述拋光組合物對所述物體進行拋光期間所測量的所述磨粒的ζ電位，Yl [mV]代表利用所述拋光組合物對所述物體進行拋光期間所測量的所述物體的ζ電位，X2[mV]代表在清洗所述拋光後物體期間所測量的所述磨粒的ζ電位，Y2[mV]代表在清洗所述拋光後物體期間所測量的所述物體的ζ電位。
2.根據權利要求1所述的拋光組合物，其中所述磨粒是由氧化矽、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、碳化矽、或者金剛石構成。
3.根據權利要求1或2所述的拋光組合物，其中所述物體是由含鎳合金、氧化矽、或者氧化鋁構成。
4.根據權利要求1或2所述拋光組合物，其中用水或鹼溶液清洗利用所述拋光組合物進行拋光後的所述物體。
5.根據權利要求1或2所述的拋光組合物，進一步包含ρΗ調節劑。
6.根據權利要求1或2所述的拋光組合物，進一步包括吸附至所述被拋光物體上的物質。
7.根據權利要求1或2所述的拋光組合物，其中所述磨粒進行了表面改性。
8.一種對被拋光物體進行拋光的方法，所述方法的特徵在於製備根據權利要求1所述的拋光組合物；利用所述拋光組合物對所述物體進行拋光；以及清洗所述拋光後物體，以去除附著並殘存於所述拋光後物體的拋光面上的磨粒。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，使用與所述拋光時所用相同的拋光機，通過衝洗拋光來清洗用所述拋光組合物拋光後的所述物體。
10.根據權利要求8或9所述的方法，其中所述磨粒是由氧化矽、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、碳化矽、或者金剛石構成。
11.根據權利要求8或9所述的方法，其中所述物體是由含鎳合金、氧化矽、或者氧化鋁構成。
12.根據權利要求8或9所述的方法，其中用水或鹼溶液清洗用所述拋光組合物進行拋光後的所述物體。
13.根據權利要求8或9所述的方法，進一步包括在使用所述拋光組合物之前，將ρΗ 調節劑加入到所述拋光組合物中。
14.根據權利要求8或9所述的方法，進一步包括在使用所述拋光組合物之前，將可吸附到所述物體上的物質加入到所述拋光組合物中。
15.根據權利要求8或9所述的方法，其中所述的拋光組合物的製備包括對所述磨粒進行表面改性。
全文摘要
本發明涉及一種拋光組合物，該拋光組合物至少包含磨粒和水，並且用於對被拋光物體進行拋光。對磨粒進行選擇以滿足關係X1×Y1≤0和關係X2×Y2＞0，其中X1[mV]代表利用拋光組合物對所述物體進行拋光期間所測量的磨粒的ζ電位，Y1[mV]代表在利用拋光組合物對所述物體進行拋光期間所測量的被拋光物體的ζ電位，X2[mV]代表在拋光後清洗被拋光物體期間所測量的磨粒的ζ電位，Y2[mV]代表在拋光後清洗所述物體期間所測量的該物體的ζ電位。優選地，磨粒是由氧化矽、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、碳化矽、或者金剛石構成。優選地，被拋光物體是由含鎳合金、氧化矽、或者氧化鋁構成。
文檔編號B24B1/00GK102190963SQ201110066020
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月8日 優先權日2010年3月10日
發明者森永均, 淺野宏, 玉井一誠 申請人:福吉米株式會社