TW201816022A - 表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子、其製造方法及包括此的拋光料漿組合物 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子、其製造方法及包括此的拋光料漿組合物，根據本發明的一個實施例的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，包括：膠體二氧化鈰拋光粒子；及鈰元素及羥基(-OH)，形成在所述膠體二氧化鈰拋光粒子表面上。
Description
本發明涉及表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子、其製造方法及包括此的拋光料漿組合物。
化學機械拋光(Chemical Mechanical Polishing；CMP)工程，是將半導體晶片表面接觸在拋光墊片，進行旋轉運動並利用拋光劑和含有各種化學物質的料漿，進行平坦拋光的工程。CMP料漿可根據拋光物件進行分類。大致的具有絕緣膜拋光用料漿，拋光絕緣層的二氧化矽()、氮化矽()等絕緣膜，和金屬拋光用料漿，拋光銅、鎢、鋁層等金屬佈線層。為了氧化膜拋光，提高拋光粒子的固體含量，或增加粒子大小或混合其他不同的拋光粒子大小增加表面接觸面積，或在拋光粒子摻雜多種金屬或使用複化合的拋光粒子 ，拋光氧化膜。但是，提高固體含量或增加拋光粒子大小時，對拋光物件膜質的表面缺陷脆弱，且具有拋光料漿的單價上升的缺點。此外，混合並使用其他不同的拋光粒子大小或在拋光粒子摻雜多種金屬，或者複化合的拋光粒子，具有很難確保製造工程及拋光工程重複性的問題。
技術課題：
本發明作為解決上述的問題，本發明的目的是提供增加與氧化膜表面的接觸面積，可改善氧化膜拋光性能的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子、其製造方法及包括此的拋光料漿組合物。
但是，本發明所要解決的課題不限定於以上提及的課題，且未提及的其他課題，可從以下記載明確地被技術人員理解。
技術方案：
根據本發明的一個實施例，提供表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，其包括：膠體二氧化鈰拋光粒子；及鈰元素及羥基(-OH)，形成在所述膠體二氧化鈰拋光粒子表面上。
根據一個側面，所述表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，在所述膠體二氧化鈰拋光粒子表面，塗層所述鈰元素及羥基(-OH)，或可部分地結合在所述膠體二氧化鈰拋光粒子表面。
根據一個側面，所述鈰元素及羥基(-OH)可結合在存在於所述膠體二氧化鈰拋光粒子表面的氧或鈰原子。
根據一個側面，所述膠體二氧化鈰拋光粒子的大小可以是40nm至250nm的單一大小粒子。
根據一個側面，所述表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的比表面積可以是15㎡/g至100㎡/g。
根據一個側面，所述表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的形狀可以是球形。
根據本發明的其他實施例，提供表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的製造方法，其步驟包括：混合並攪拌膠體二氧化鈰拋光粒子及鈰前驅體，製造混合溶液；將沉澱劑添加在所述混合溶液，攪拌並製造反應溶液；及水熱合成所述反應溶液。
根據一個側面，所述鈰前驅體可包括從鈰的硝酸鹽、硝酸銨、硫酸鹽、磷酸銨、鹽酸鹽、碳酸鹽及醋酸鹽形成的群中選擇的至少任何一個。
一個側面，所述沉澱劑可包括從氫氧化銨()、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水及碳數為1至4的乙醇形成的群中選擇至少任何一個。
根據一個側面，所述鈰前驅體的摩爾濃度可以是0.1至2。
根據一個側面，所述鈰前驅體的摩爾濃度可以是1至2。
根據一個側面，所述二氧化鈰/鈰前驅體的重量比可以是0.15至1.6。
根據一個側面，所述二氧化鈰/鈰前驅體的重量比可以是0.7至1.6。
根據一個側面，所述攪拌可在50℃至100℃溫度條件，以200rpm至600rpm的速度執行30分鐘至12小時。
根據一個側面，所述水熱合成可在100℃至300℃的溫度條件及20bar至50bar的壓力條件，執行1小時至24小時。
根據本發明的其他實施例，提供拋光料漿組合物，其包括所述根據本發明的一個實施例的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子。
技術效果 ：
根據本發明的一個實施例的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，在表面導入鈰元素及羥基(-OH)進行表面改性，可增加比表面積及反應性。
根據本發明的其他實施例的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的製造方法，與在現有的二氧化鈰拋光粒子摻雜多種金屬或複合化粒子製造方法不同，增加表面鈰元素及羥基(-OH)來增加比表面積，可體現氧化膜高速拋光性能。
根據本發明的其他實施例的包括表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的拋光料漿組合物，增加表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子表面上的鈰元素比表面積，羥基(-OH)與氧化膜的表面反應，促進氧化膜表面的水解，可增加氧化膜的拋光速度。
以下，參照附圖詳細地說明本發明的實施例。在說明本發明的過程中，判斷對有關公知功能或構成的具體說明不必要的模糊本發明的要點時，可省略其詳細地說明。此外，在本說明書使用的用語是作為適當地表現本發明的優選實施例而被使用的用語，其可根據使用者、運營者的意圖或者本發明所屬領域的慣例等而不同。因此，對本用語的定義，以本說明書整個內容為基礎下定義。在各圖提示的相同參照符號顯示相同的部件。
在整個說明書中，某些部分“包括”某些構成要素時，在沒有特別相反的記載之外，意味著不排除其他構成要素，而是還可包括其他構成要素。
以下，對表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子、其製造方法及包括此的拋光料漿組合物，參照實施例及圖具體地進行說明。但是，本發明不限定於這些的實施例及圖。
根據本發明的一個實施例，提供表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，其包括：膠體二氧化鈰拋光粒子；及鈰元素及羥基(-OH)，形成在所述膠體二氧化鈰拋光粒子表面上。
根據一個側面，所述羥基(-OH)不僅包括羥基(-OH)(氫氧基)，還包括包含在羥基(-OH)之外取代基的-OH結構，例如，也可包括包含在羧基(-COOH)或-CH=N-OH基的-OH結構。
根據一個側面，所述鈰元素及羥基(-OH)的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，因膠體二氧化鈰拋光粒子表面上的鈰元素，比表面積增加且表面上的羥基(-OH)與氧化膜的表面反應，促進氧化膜表面的水解反應，可增加氧化膜的拋光速度。
圖1是示出一般的膠體二氧化鈰拋光粒子的化學結合狀態，且圖2是示出根據本發明的一個實施例的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的化學結合狀態。參照圖1及圖2，根據本發明的一個實施例的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，可以是在一般的膠體二氧化鈰拋光粒子表面，結合鈰元素及羥基(-OH)。
根據一個側面，所述表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，可以是在所述膠體二氧化鈰拋光粒子表面塗層所述鈰元素及羥基(-OH)；或者部分地結合在所述膠體二氧化鈰拋光粒子表面。
根據一個側面，所述鈰元素及羥基(-OH)可以是結合在存在於所述膠體二氧化鈰拋光粒子表面的氧或鈰原子。根據本發明的一個實施例的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，是在結合於膠體二氧化鈰拋光粒子的氧的鈰，直接結合羥基(-OH)；或者可在膠體二氧化鈰拋光粒子的鈰，直接結合羥基(-OH)。此外，在膠體二氧化鈰拋光粒子的氧，可結合鈰元素。
根據一個側面，所述表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，可以是所述膠體二氧化鈰拋光粒子形成核，且存在於所述膠體二氧化鈰拋光粒子表面的鈰元素及羥基(-OH)形成殼的核-殼形態的粒子。
根據一個側面，所述膠體二氧化鈰拋光粒子的大小，可以是40nm至250nm的單一大小粒子。所述膠體二氧化鈰拋光粒子的大小未滿40nm時，可導致拋光速度的低下，且超過250nm時，形成過剩拋光，且具有很難調整凹陷、表面缺陷、拋光率的可能性。
根據一個側面，所述表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的比表面積可以是15㎡/g至100㎡/g。所述比表面積未滿15㎡/g時，在拋光的表面上容易發生如刮痕及橙皮現象的缺陷，且所述比表面積超過100㎡/g時，所述拋光粒子的結晶化度低，所以，拋光速度不充分地增加。
根據一個側面，所述比表面積可由布魯諾-埃米特特勒BET(Brunauer-Emmett-Teller；BET)法測量。例如，使用孔隙率分析儀(Porosimetry analyzer；Bell Japan Inc，Belsorp-II mini)，可由氮氣吸收流通法，以BET6點法測量。
根據一個側面，所述表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的形狀，可以是球形形狀。
根據本發明的其他實施例，提供表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的製造方法，其步驟包括：混合膠體二氧化鈰拋光粒子及鈰前驅體，並混合製造混合溶液；將沉澱劑添加在所述混合溶液，並攪拌製造反應溶液；及水熱合成所述反應溶液。
圖3是示出根據本發明的一個實施例的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子製造方法的順序圖。參照圖3，根據本發明的一個實施例的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的製造方法，包括混合溶液製造步驟110、反應溶液製造步驟120及水熱合成步驟130。
根據一個實施例，混合溶液製造步驟110混合並攪拌膠體二氧化鈰拋光粒子及鈰前驅體，製造混合溶液。
根據一個實施例，所述鈰前驅體可包括從鈰的硝酸鹽、硝酸銨、硫酸鹽、磷酸銨、鹽酸鹽、碳酸鹽及醋酸鹽形成的群中選擇的至少任何一個。更具體地，所述鈰前驅體可包括從乙酸鈰(III)、水合乙酸鈰(III)、鈰(III)乙醯丙酮、水合鈰(III)乙醯丙酮、碳酸鈰(III)、水合碳酸鈰(III)、氫氧化鈰(IV)、氟化鈰(III)、氟化鈰(IV)、氯化鈰(III)、七水氯化鈰(III)、溴化鈰(III)、碘化鈰(III)、硝酸鈰(III)、硝酸鈰(IV)、硝酸鈰(IV)二銨、六水硝酸鈰(III)、磷酸鈰(III)、水合磷酸鈰(III)、草酸鈰(III)、水合草酸鈰(III)、硫酸鈰(III)、水合硫酸鈰(III)、硫酸鈰(IV)及水合硫酸鈰(IV)形成的群中選擇的至少任何一個。
根據一個側面，所述攪拌可在50℃至100℃溫度條件，以200rpm至600rpm的速度，執行30分鐘至12小時。所述攪拌在未滿50℃的溫度、未滿200rpm的速度及未滿30分鐘被執行時，在所述膠體二氧化鈰拋光粒子上，具有所述鈰前驅體不均勻地形成問題，且考慮反應器形態及反應穩定性時，優選地，在不超過100℃的溫度、600rpm的速度及12小時的範圍執行。
根據一個側面，所述鈰前驅體的摩爾濃度及二氧化鈰/鈰前驅體的重量比，調整沉積反應中的表面改性膠體二氧化鈰結晶核生長和結晶生長，作用為確定粉末細微性的主要因數，但在反應初期，鈰前驅體的濃度以一定水準被維持，且生成物表面改性膠體二氧化鈰粉末開始沉積時，鈰前驅體的濃度急劇的減少，且這時的原料物質鈰前驅體的濃度低時，不能充分地形成核生成後的結晶生長。相反，鈰前驅體的濃度高時，形成不均勻地核生成、結晶成長，粉末的細微性不均勻，且細微性分佈變廣。
根據一個側面，所述鈰前驅體的摩爾濃度可以是0.1至2。所述鈰前驅體的摩爾濃度超過2時，具有二氧化鈰粒子聚集的問題。所述鈰前驅體的摩爾濃度以0.1至2製造的，包括表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的料漿組合物提升氧化膜拋光率。
根據一個側面，所述鈰前驅體的摩爾濃度可以是1至2。所述鈰前驅體的摩爾濃度為1以上且2以下時，不僅提升氧化膜拋光率，而且也可顯示改善拋光平坦度的效果。
根據一個側面，所述二氧化鈰/鈰前驅體的重量比可以是0.15至1.6。所述二氧化鈰/鈰前驅體的重量比，以0.15至1.6製造的包括表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的料漿組合物，可提升氧化膜拋光率。所述二氧化鈰/鈰前驅體的重量比超過所述範圍時，不可期待表面改性效果。
根據一個側面，所述二氧化鈰/鈰前驅體的重量比可以是0.7至1.6。所述二氧化鈰/鈰前驅體的重量比為0.7以上且1.6以下時，不僅提升氧化膜拋光率，而且也可顯示改善拋光平坦度的效果。
根據一個側面，所述反應溶液製造步驟120，將沉澱劑添加在所述膠體二氧化鈰拋光粒子及鈰前驅體的混合溶液，攪拌並製造反應溶液。
根據一個側面，所述沉澱劑可包括從氫氧化銨()、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水及碳數1至4的乙醇中形成的群中選擇的至少任何一個。所述沉澱劑可以是為了在膠體二氧化鈰拋光粒子表面，導入羥基(-OH)而添加的。
根據一個側面，所述攪拌可在50℃至100℃溫度條件，以200rpm至600rpm的速度執行30分鐘至12小時。所述攪拌在未滿50℃的溫度、未滿200rpm的速度及未滿30分鐘被執行時，在所述膠體二氧化鈰拋光粒子上，具有所述鈰前驅體不均勻地形成問題，且考慮反應器形態及反應穩定性時，優選地，在不超過100℃的溫度、600rpm的速度及12小時的範圍執行。
根據一個側面，隨著添加所述沉澱劑，所述反應溶液的pH可具有8至12的範圍。將所述反應溶液的pH在8至12的範圍內進行調整，可容易地獲得具有球形、角形、針狀形狀及板狀形狀等多種形狀及大小的，均勻地包括表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的表面改性膠體二氧化鈰粉末。因此，經這些製造方法，沒有具有多種困難的合成過程的變更，可由高收率容易地獲得具有所需形狀及細微性的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子及包括此的表面改性膠體二氧化鈰粉末。
根據一個側面，為了配對所需的pH，還可包括pH調節劑，其從氨、氨甲基丙醇AMP(ammonium methyl propanol)、四甲基氨氧化銨TMAH(tetra methyl ammonium hydroxide)、氫氧化銨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鎂、氫氧化銣、氫氧化銫、碳酸氫鈉、碳酸鈉、咪唑形成的群中選擇的至少任何一個。
根據一個側面，水熱合成步驟130，將所述沉澱劑添加在所述膠體二氧化鈰拋光粒子及所述鈰前驅體混合溶液，水熱合成攪拌的反應溶液。
根據一個側面，所述水熱合成可在100℃至300℃的溫度條件及20bar至50bar的壓力條件，執行1小時至24小時。所述水熱合成在未滿100℃溫度執行時，具有反應時間變長的問題，且在超過300℃溫度執行時，具有反應壓力過高的問題。反應壓力的情況也考慮反應運轉條件的危險及反應時間，優選地，在20bar至50bar的運轉時間進行水熱合成。反應時間未滿1小時時收率低，且超過24小時時，沒有特別的優點只在經濟上不利。
根據一個側面，所述水熱合成步驟之後，還可執行利用脫離子水，清洗(未示出)所述表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的過程。
根據一個側面，所述表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的比表面積可以是15㎡/g至100㎡/g。所述比表面積未滿15㎡/g時，在拋光的表面上容易發生如刮痕及橙皮現象的缺陷，且所述比表面積超過100㎡/g時，所述拋光粒子的結晶化度低，所以，拋光速度不充分地增加。
根據一個側面，所述表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的比表面積，可根據所述二氧化鈰/鈰前驅體的重量比增加而增加。所述二氧化鈰/鈰前驅體的重量比為0.15至0.5時，比表面積可以是15㎡/g至30㎡/g，且所述二氧化鈰/鈰前驅體的重量比為0.5至1.4時，比表面積可以是30㎡/g至45㎡/g，並且所述二氧化鈰/鈰前驅體的重量比為1.4至1.6時，比表面積可以是45㎡/g至100㎡/g。
根據本發明的其他實施例，提供根據本發明的一個實施例的包括表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的拋光料漿組合物。
根據本發明的其他實施例，包括表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的拋光料漿組合物，可增加表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子表面上的鈰元素及羥基(-OH)與氧化膜的表面反應， 促進氧化膜表面的水解，可增加氧化膜的拋光速度。
所述表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子可以是所述拋光料漿組合物中1至10重量%。所述表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子未滿1重量%時，拋光速度低下，且超過10重量%時，具有經拋光粒子憂慮缺陷發生的問題。
所述拋光料漿組合物還可包括拋光添加劑，其從有機酸、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑和pH調節劑形成的群中選擇的至少任何一個。
所述有機酸可包括從 吡啶甲酸(picolinic acid)、煙酸(nicotinic acid)、異煙酸(isonicotinic acid)、萎蔫酸(fusaric acid)、煙二酸(dinicotinic acid)、吡啶二羧酸(dipiconilic acid)、盧剔啶酸(lutidinic acid)、 喹啉酸(quinolic acid)、谷氨酸(glutamic acid)、丙氨酸(alanine)、甘氨酸(glycine)、胱氨酸(cystine)、組氨酸(histidine)、天冬醯胺(asparagine)、胍(guanidine)、聯氨(hydrazine)、乙二胺(ethylenediamine)、甲酸(formic acid)、乙酸(acetic acid)、苯甲酸(benzoic acid)、乙二酸(oxalic acid)、丁二酸(succinic acid)、蘋果酸(malic acid)、馬來酸(maleic acid)、丙二酸(malonic acid)、檸檬酸(citric acid)、乳酸(lactic acid)、三羧酸(tricarballyic acid)、酒石酸(tartaric acid)、天冬氨酸(aspartic acid)、戊二酸(glutaric acid)、己二酸(adipic acid)、辛二酸(suberic acid)、富馬酸(fumaric acid)、鄰苯二甲酸(phthalic acid)、 吡啶甲酸(phthalic acid)及這些鹽形成的群中選擇的至少任何一個。
所述有機酸可以是所述拋光添加劑中的10重量%至90重量%。所述有機酸未滿10重量%時，可顯示低的拋光特性，且超過90重量%時，具有基板表面缺陷增加的問題。
所述陽離子表面活性劑可以是從1級或3級胺鹽、季銨鹽、季鏻鹽及鋶鹽形成的群中選擇的至少任何一個。所述1級或3級胺鹽可以是從甲基胺、丁基胺、乙醇胺、異丙胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二丙胺、乙二胺、丙二胺、游離胺四胺、四亞乙基五胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、二乙醇胺、3-氨基-1-丙醇、2-氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇及1-氨基戊醇形成的群中選擇的至少任何一個，所述季銨鹽可以是從Aquard、十齒草明堿(Decamine)、Sapamin MS、苯紮氯銨(Benzalkonium chloride)、海明(Hyamine)、Repellat、Emcol E-607、Zelan A、Velan PF及lsotan Q-16形成的群中選擇的至少任何一個。
所述非離子表面活性劑可包括從聚乙二醇(polyethylene glycol)、聚丙二醇(polypropylene glycol)、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone)、聚氧化乙烯(polyethylene oxide)、聚環氧丙烷(polypropylene oxide)、聚烷基環氧(polyalkyl oxide)、聚氧乙烯氧化物(polyoxyethylene oxide)及聚環氧乙烷-環氧丙烷共聚物形成的群中選擇的至少任何一個。
所述pH調節劑可包括從氨、氨甲基丙醇AMP(ammonium methyl propanol)、四甲基氫氧化銨TMAH(tetra methyl ammonium hydroxide)、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鎂、氫氧化銣、氫氧化銫、碳酸氫鈉、碳酸鈉、三乙醇胺、氨丁三醇、煙醯胺、硝酸、硫酸、磷酸、鹽酸、乙酸、檸檬酸、戊二酸、葡糖酸、甲酸、乳酸、蘋果酸、丙二酸、馬來酸、草酸、鄰苯二甲酸、琥珀酸、酒石酸及其組合形成的群中被選擇。
所述pH調節劑調整拋光添加劑的pH，調整被塗層的拋光粒子的分散度，可以是所述拋光添加劑中0.01重量%至1重量%。
以下，參照下述實施例及比較例，詳細地說明本發明。但是，本發明的技術思想不限定或受限於此。
實施例：
＜實施例1＞
將作為拋光粒子的60nm大小的膠體二氧化鈰拋光粒子和作為鈰前驅體的硝酸鈰氨，以0.15(膠體二氧化鈰拋光粒子/鈰前驅體)重量比進行混合，在70℃以300rpm速度攪拌1小時。其次，作為沉澱劑添加氫氧化銨，在70以300rpm速度攪拌1小時，製造pH10的反應溶液。之後，將反應溶液在250℃溫度、30bar壓力水熱合成12小時之後，由脫離子水清洗製造表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子。
＜實施例2＞
在實施例1，除了膠體二氧化鈰拋光粒子/鈰前驅體的重量比為0.76之外，與實施例1相同的方法製造表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子。
＜實施例3＞
在實施例1，除了膠體二氧化鈰拋光粒子/鈰前驅體的重量比為1.52之外，與實施例1相同的方法製造表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子。
＜比較例＞
準備沒有被鈰前驅體表面改性的膠體二氧化鈰拋光粒子。
以下表1是根據本發明的實施例1至3及比較例的膠體二氧化鈰拋光粒子/鈰前驅體重量比，顯示比表面積。
[表1]
參照表1，本發明的實施例1至3的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，比比較例的膠體二氧化鈰拋光粒子的比表面積大，特別地，可知比起膠體二氧化鈰拋光粒子/鈰前驅體重量比為0.15的實施例1，膠體二氧化鈰拋光粒子/鈰前驅體重量比大的實施例2及3的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的比表面積大。
圖4是示出根據本發明的比較例的膠體二氧化鈰拋光粒子及根據實施例1至3的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的圖片。如在圖4的拋光粒子圖片所示，可確認比起比較例實施例1的拋光粒子，在角形顯示球形形狀，且在實施例1的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，可確認核-殼形狀。
圖5是示出根據本發明的比較例的膠體二氧化鈰拋光粒子及根據實施例1至3的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的X-線衍射(XRD)分析結果。顯示比較例和實施例的X-線衍射峰相同，且可確認進行表面改性也形成二氧化鈰粒子。
圖6是示出根據本發明的比較例的膠體二氧化鈰拋光粒子及根據實施例1至3的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的透射電子顯微鏡(transmission electron microscope；TEM)圖片。參照圖6，可確認相比比較例的膠體二氧化鈰拋光粒子是六角形形狀凸出，本發明的實施例1至3的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子是接近球形的核-殼形狀。
根據本發明的比較例，利用包括膠體二氧化鈰拋光粒子的拋光料漿組合物及包括本發明的實施例1至3的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的拋光料漿組合物，以如下拋光條件拋光氧化膜晶片。
＜拋光條件＞
1. 拋光裝置：AP-300(CTS)
2. 墊片：IC1000
3. 拋光時間：60s
4. 壓盤速度(platen speed)：110rpm
5. 主軸速度(spindle speed)：108rpm
6. 晶片壓力：3.5psi
7. 料漿流速(flow rate)：200ml/min
8. 晶片：PE-TEOS
圖7是示出根據本發明的比較例的膠體二氧化鈰拋光粒子及根據實施例1至3的利用包括表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的料漿組合物，拋光氧化膜之後的氧化膜去除率(removal rate；RR)圖表。參照圖7，圖7顯示根據本發明的比較例，包括膠體二氧化鈰拋光粒子的拋光料漿組合物，5262Å的氧化膜去除率(RR)。根據本發明的實施例1至3，包括表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的拋光料漿組合物的氧化膜去除率(RR)分別為6811Å、8068Å及6686Å，可確認拋光了6500Å以上。
根據本發明的實施例1至3，包括表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的拋光料漿組合物，可確認表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子表面上的鈰元素及羥基(-OH)與氧化膜的表面進行反應，促進氧化膜表面的水解反應，增加氧化膜的拋光速度。
綜上所述，本發明雖然由限定的實施例和圖進行說明，但是，本發明不限定於所述的實施例，且所屬本發明技術領域的技術人員，可從這些記載進行多種修改及變更。所以，本發明的範圍不能被說明的實施例限定，且由後述的權利要求範圍和與權利要求均等的被決定。
110‧‧‧混合溶液製造步驟
120‧‧‧反應溶液製造步驟
130‧‧‧水熱合成步驟
圖1是示出一般的膠體二氧化鈰拋光粒子的化學結合狀態； 圖2是示出根據本發明的一個實施例的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的化學結合狀態； 圖3是示出根據本發明的一個實施例的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子製造方法的順序圖； 圖4是示出根據本發明的比較例的膠體二氧化鈰拋光粒子及根據實施例1至3的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的圖片； 圖5是示出根據本發明的比較例的膠體二氧化鈰拋光粒子及根據實施例1至3的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的X-線衍射(XRD)分析結果； 圖6是示出根據本發明的比較例的膠體二氧化鈰拋光粒子及根據實施例1至3的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的透射電子顯微鏡(transmission electron microscope；TEM)圖片；以及 圖7是示出根據本發明的比較例的膠體二氧化鈰拋光粒子及根據實施例1至3的利用包括表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的料漿組合物，拋光氧化膜之後的氧化膜去除率(removal rate；RR)圖表。
Claims (16)
- 一種表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，包含： 一膠體二氧化鈰拋光粒子；以及 一鈰元素及羥基，形成在所述膠體二氧化鈰拋光粒子表面上。
- 如申請專利範圍第1項所述之表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，其中，所述表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，在所述膠體二氧化鈰拋光粒子表面，塗層所述鈰元素及羥基，或部分地結合在所述膠體二氧化鈰拋光粒子表面。
- 如申請專利範圍第1項所述之表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，其中，所述鈰元素及羥基結合在存在於所述膠體二氧化鈰拋光粒子表面的氧或鈰原子。
- 如申請專利範圍第1項所述之表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，其中，所述膠體二氧化鈰拋光粒子的大小是40nm至250nm的單一大小粒子。
- 如申請專利範圍第1項所述之表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，其中，所述表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的比表面積是15㎡/g至100㎡/g。
- 如申請專利範圍第1項所述之表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子，其中，所述表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的形狀是球形。
- 一種表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的製造方法，其步驟包括： 混合並攪拌膠體二氧化鈰拋光粒子及鈰前驅體，製造混合溶液； 將沉澱劑添加在所述混合溶液，攪拌並製造反應溶液；以及 水熱合成所述反應溶液。
- 如申請專利範圍第7項所述之表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的製造方法，其中，所述鈰前驅體包括從鈰的硝酸鹽、硝酸銨、硫酸鹽、磷酸銨、鹽酸鹽、碳酸鹽及醋酸鹽形成的群中選擇的至少任何一個。
- 如申請專利範圍第7項所述之表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的製造方法，其中，所述沉澱劑包括從氫氧化銨、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水及碳數為1至4的乙醇形成的群中選擇至少任何一個。
- 如申請專利範圍第7項所述之表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的製造方法，其中，所述鈰前驅體的摩爾濃度是0.1至2。
- 如申請專利範圍第7項所述之表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的製造方法，其中，所述鈰前驅體的摩爾濃度是1至2。
- 如申請專利範圍第7項所述之表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的製造方法，其中，所述二氧化鈰/鈰前驅體的重量比是0.15至1.6。
- 如申請專利範圍第7項所述之表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的製造方法，其中，所述二氧化鈰/鈰前驅體的重量比是0.7至1.6。
- 如申請專利範圍第7項所述之表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的製造方法，其中，所述攪拌在50℃至100℃溫度條件，以200rpm至600rpm的速度執行30分鐘至12小時。
- 如申請專利範圍第7項所述之表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子的製造方法，其中，所述水熱合成在100℃至300℃的溫度條件及20bar至50bar的壓力條件，執行1小時至24小時。
- 一種拋光料漿組合物，包括根據權利要求1至6中任何一項的表面改性膠體二氧化鈰拋光粒子。
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