[发明专利]包含氧化铈、页硅酸盐和氨基酸的分散体

说明书

本发明涉及包含氧化铈、页硅酸盐(sheet silicate)和氨基酸的分散体， 及其制备和使用。

众所周知，氧化铈分散体可以用于抛光玻璃表面、金属表面和电介质 表面，既用于粗抛光(高材料去除率(high material removal)，不规则外形， 划痕)，也用于精抛光(低材料去除率，光滑表面，若有的话，少量划痕)。 经常发现的缺点是氧化铈颗粒和待抛光表面带有不同电荷，因此互相吸引。 因此，难以再次从抛光表面去除氧化铈颗粒。

US 7112123公开了用于抛光玻璃表面、金属表面和电介质表面的分散 体，作为研磨剂其包含0.1至50重量％的氧化铈颗粒和0.1至10重量％的 粘土磨粒，90％的粘土磨粒的粒径为10nm至10μm，90％的氧化铈颗粒的 粒径为100nm至10μm。氧化铈颗粒、粘土磨粒和作为待抛光表面的玻璃 带有负表面电荷。与仅基于氧化铈颗粒的分散体相比，这种分散体能够得 到明显较高的材料去除率。然而，这样的分散体引起高缺陷率。

US 5891205公开了包含二氧化硅和氧化铈的碱性分散体。氧化铈颗粒 的粒径小于或等于二氧化硅颗粒的粒径。在来源于气相过程的分散体中存 在的氧化铈颗粒不聚集，并且粒径小于或等于100nm。根据US 5891205， 由于存在氧化铈颗粒和二氧化硅颗粒，材料去除率能明显提高。为实现此 目的，二氧化硅/氧化铈的重量比应当为7.5∶1至1∶1。二氧化硅的粒径优选 小于50nm，氧化铈的粒径小于40nm。总之，a)二氧化硅的比例大于氧化 铈的比例，b)二氧化硅颗粒大于氧化铈颗粒。

与仅基于氧化铈颗粒的分散体相比，US5891205中公开的分散体能够得 到明显更高的材料去除率。与仅基于氧化铈颗粒的分散体相比，这样的分 散体能够提供明显更高的材料去除率。然而，这样的分散体引起高缺陷率。

WO2004/69947公开了抛光含硅介电层的方法，其中，分散体可以包含 磨粒、二氧化硅、氧化铈或二者的组合，并且使用氨基酸。为了获得满意 的抛光结果，分散体的pH必须为7或更小。

US 6491843公开了含水分散体，据说其对SiO₂和Si₃N₄的材料去除率 有高选择性。该分散体包含磨粒和具有羧基和含氯化物或含胺的第二官能 团的有机化合物。提到的合适有机化合物包括氨基酸。原则上，所有磨粒 据说都是合适的，但是特别地优选氧化铝、氧化铈、氧化铜、氧化铁、氧 化镍、氧化锰、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化锡、二氧化钛、碳化钛、 氧化钨、氧化钇、氧化锆或上述化合物的混合物。然而在实施例中，仅提 及氧化铈作为磨粒。

所期望的是提供高材料去除率，并具有低缺陷率和高选择性的分散体。 在抛光和清洗晶片后，即使有，也仅允许有少量的沉积物存在于表面上。

现在已经出人意料地发现，用一种分散体实现了该目标，该分散体包 含氧化铈和页硅酸盐的颗粒，以及一种或多种氨基羧酸和/或其盐，其中

-页硅酸盐颗粒的zeta电势为负的，氧化铈颗粒的zeta电势为正的或 等于零，并且分散体的zeta电势总体为负的，

-平均粒径

●氧化铈颗粒的平均粒径不大于200nm，

●页硅酸盐颗粒的平均粒径小于100nm，

-在各种情况下，基于所述分散体的总量，

●氧化铈颗粒的含量为0.01至50重量％，

页硅酸盐颗粒的含量为0.01至10重量％，且

●氨基羧酸或其盐的含量为0.01至5重量％，并且

-分散体的pH为7.5至10.5。

zeta电势是颗粒的表面电荷的量度。zeta电势理解为表示分散体中颗粒 /电解质的电化学双层内剪切水平的电势。与zeta电势相关的重要参数是颗 粒的等电点(IEP)。IEP指定了电势为零的pH。zeta电势越大，分散体越稳 定。

表面电荷密度可通过改变周围电解质中决定电势的离子的浓度来影 响。

相同材料的颗粒带有相同符号的表面电荷，因而相互排斥。当zeta电 势太小时，排斥力不能抵消颗粒的范德华吸引力，存在颗粒的絮凝以及可 能的沉淀。