專利名稱：拋光組合物及利用該組合物的拋光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拋光組合物，該組合物是用于對被拋光物體進行拋光以及清洗拋光后物體的一系列步驟。
背景技術(shù)：
當(dāng)利用包含磨粒的拋光組合物對被拋光物體進行拋光時，磨粒偶爾會吸附并殘存于被拋光物體的拋光面上。因此，為了去除殘存于被拋光物體拋光面上的磨粒，通常要清洗拋光后物體。利用清洗而高效地去除殘存于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(xiàn)，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于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(jié)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(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)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，并且利用清洗可高效地去除吸附于利用拋光組合物進行拋光后的物體拋光面上的磨粒。為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)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后，清洗拋光后物體以去除附著并停留于拋光后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(guān)系 XlXYl ( 0和關(guān)系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]代表在拋光后清洗該物體期間所測量的磨粒的ζ電位，Y2[mV]代表在拋光后清洗該物體期間所測量的該物體的ζ電位。優(yōu)選地，磨粒是由氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、碳化硅、或者金剛石構(gòu)成。優(yōu)選地，所述物體是由含鎳合金、氧化硅、或者氧化鋁構(gòu)成。在利用拋光組合物進行拋光后對所述物體進行清洗，例如用水或堿溶液。拋光組合物進一步包含PH調(diào)節(jié)劑或者吸附于被拋光物體上的物質(zhì)?？蓪υ撃チ＿M行表面改性。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種利用根據(jù)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(fā)明的原理的以下描述中，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)勢將變得顯而易見。
具體實施例方式下面對本發(fā)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于對由電子器件材料(如，半導(dǎo)體器件材料、磁記錄器件材料、發(fā)光器件材料、和顯示用材料)所構(gòu)成的被拋光物體進行拋光，更具體地，用于對由硅、氧化硅、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(gòu)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后，清洗拋光后物體，以去除附著并殘存于拋光后物體拋光面上的磨粒。優(yōu)選地，當(dāng)在拋光后對物體進行清洗時，將水(如，純水或離子交換水)或堿溶液用作清洗液。堿溶液優(yōu)選具有不低于9、更優(yōu)選不低于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 (具體地是拋光后物體或者拋光機中的拋光墊)中，而對拋光后物體進行清洗拋光。拋光組合物中所包含的磨粒，例如可由氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、碳化硅、 或者金剛石構(gòu)成，但不限于此。對于通過利用拋光組合物進行拋光而容易地制作出具有很少缺陷的高度光滑表面而言，氧化鋁和氧化硅具有容易獲得的優(yōu)勢。拋光組合物優(yōu)選包含不小于0. 01質(zhì)量％、更優(yōu)選不小于0. 1質(zhì)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(yōu)選包含不大于50質(zhì)量％、更優(yōu)選不大于40質(zhì)量％的磨粒。所包含磨粒的量越小，制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， 可以更容易地制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(yōu)選不小于5納米、更優(yōu)選不小于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(yōu)選不大于20微米、更優(yōu)選不大于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制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 公司制造的"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(guān)系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(guān)系Xl XYl <0亦即滿足關(guān)系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(jié)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(yīng)用水平，表達式XlXYl 具有優(yōu)選不高于-20的值。表達式XlXYl具有優(yōu)選不低于-5，000、更優(yōu)選不低于-2，000的值。表達式 XlXYl的值越大，越易于利用清洗去除附著于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于利用拋光組合物進行拋光后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(guān)系X2XY2>0，其中X2[mV]代表在清洗拋光后物體期間所測量的磨粒的ζ電位，Y2[mV]代表在清洗拋光后物體期間所測量的物體的ζ電位。如果不滿足關(guān)系Χ2ΧΥ2 > 0亦即滿足關(guān)系Χ2ΧΥ2 ^ 0，則在清洗拋光后物體期間利用拋光組合物進行拋光后殘存于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后殘存于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(diào)節(jié)劑添加到拋光組合物中來滿足關(guān)系XlXYl ( 0、優(yōu)選滿足關(guān)系XlXYl ( -20。供使用的ρΗ調(diào)節(jié)劑可以是酸或堿。還有，將吸附性物質(zhì)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(zhì)而發(fā)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(zhì)，來滿足關(guān)系XlXYl ^ 0、優(yōu)選滿足關(guān)系 XlXYl ( -20。優(yōu)選地，根據(jù)所述物體的類型來適當(dāng)選擇地供使用的吸附性物質(zhì)，吸附性物質(zhì)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(guān)系XlXYl ^ 0、優(yōu)選XlXYl ^ -20以及關(guān)系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(diào)節(jié)磨粒的ζ電位。通過使用例如由Otsuka ElectronicsCo.，Ltd.公司制造的“ELS-Z”的電泳光散射法、或者由Dispersion Technology Inc.公司制造的“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(gòu)成的細顆粒的ζ電位測量來代替?；蛘撸瑢⑺鑫矬w浸沒于包含具有已知ζ電位值的細顆粒的液體中，再將該物體從液體中取出，并用流動水清洗大約10秒，然后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(fù)號，可以由清洗后附著于該物體表面上的細顆粒的數(shù)量來獲知。本具體實施方案提供以下優(yōu)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(guān)系 XlXYl彡0和關(guān)系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]代表在清洗拋光后物體期間所測量的磨粒的ζ電位，Y2[mV] 代表在清洗拋光后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，而在清洗拋光后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， 因為在清洗拋光后物體期間殘存于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后的該物體上去除。結(jié)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，并且可以利用清洗高效地去除利用拋光組合物進行拋光后吸附且殘存于該物體拋光面上的磨粒?？梢园慈缦路绞絹硇薷乃鼍唧w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(guān)系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(yōu)選全部磨粒選擇為滿足關(guān)系XlXYl < 0和X2XY2 > 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制備。本具體實施方案的拋光組合物，不僅可用于對由電子器件材料所構(gòu)成的被拋光物體進行拋光，而且可用于其它被拋光物體的拋光。下面將對本發(fā)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制備用水稀釋包含具有 80納米平均一次粒徑的膠體氧化硅的膠體氧化硅溶膠，視需要加入PH調(diào)節(jié)劑。實例1和2 以及比較例1的各拋光組合物含有20質(zhì)量％的膠體氧化硅。將鹽酸或氫氧化鉀適當(dāng)?shù)赜米鱌H調(diào)節(jié)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于相同類型，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(diào)整到10的氫氧化鉀溶液進行沖洗拋光，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硅和藍寶石基板的ζ電位、以及在清洗期間所測量的膠體氧化硅和藍寶石基板的ζ電位。在利用拋光組合物進行拋光之前和之后測量藍寶石基板的重量，從而由拋光前后的重量差異計算出拋光速率。將計算出的拋光速率示于表3的“拋光速率”的列。用Hitachi High-Technologies Corporation公司制造的掃描電子顯微鏡“S-4700”以50，000倍的放大倍數(shù)觀察清洗后的藍寶石基板表面。將評價結(jié)果示于表3的“沖洗效率”列，其中評級“好”表示在視野中觀察到殘留于基板表面的磨粒不多于50顆，而評級“不好”表示有多于50顆的磨粒殘留于基板表面上。表 權(quán)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后，清洗所述拋光后物體以去除附著并殘存于所述拋光后物體的拋光面上的磨粒；所述拋光組合物的特征在于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(guān)系XlXYl彡0和關(guān)系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后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后物體期間所測量的所述物體的ζ電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光組合物，其中所述磨粒是由氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、碳化硅、或者金剛石構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)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、氧化硅、或者氧化鋁構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述拋光組合物，其中用水或堿溶液清洗利用所述拋光組合物進行拋光后的所述物體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的拋光組合物，進一步包含ρΗ調(diào)節(jié)劑。
6.根據(jù)權(quán)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(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)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，所述方法的特征在于制備根據(jù)權(quán)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；以及清洗所述拋光后物體，以去除附著并殘存于所述拋光后物體的拋光面上的磨粒。
9.根據(jù)權(quán)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，通過沖洗拋光來清洗用所述拋光組合物拋光后的所述物體。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中所述磨粒是由氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、碳化硅、或者金剛石構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中所述物體是由含鎳合金、氧化硅、或者氧化鋁構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中用水或堿溶液清洗用所述拋光組合物進行拋光后的所述物體。
13.根據(jù)權(quán)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(diào)節(jié)劑加入到所述拋光組合物中。
14.根據(jù)權(quán)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(zhì)加入到所述拋光組合物中。
15.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中所述的拋光組合物的制備包括對所述磨粒進行表面改性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種拋光組合物，該拋光組合物至少包含磨粒和水，并且用于對被拋光物體進行拋光。對磨粒進行選擇以滿足關(guān)系X1×Y1≤0和關(guān)系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]代表在拋光后清洗被拋光物體期間所測量的磨粒的ζ電位，Y2[mV]代表在拋光后清洗所述物體期間所測量的該物體的ζ電位。優(yōu)選地，磨粒是由氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、碳化硅、或者金剛石構(gòu)成。優(yōu)選地，被拋光物體是由含鎳合金、氧化硅、或者氧化鋁構(gòu)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(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者森永均, 淺野宏, 玉井一誠 申請人:福吉米株式會社