一種制備納米復合顆粒分散液的方法及納米復合顆粒分散液、化學機械拋光液技術

本發明專利技術提供一種制備納米復合顆粒分散液的方法，所述方法包括：制備負電荷有機

【技術實現步驟摘要】
一種制備納米復合顆粒分散液的方法及納米復合顆粒分散液、化學機械拋光液


[0001]本專利技術涉及一種有機
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無機納米復合顆粒分散液的制備方法及包括此復合顆粒分散液的化學機械拋光液。

技術介紹

[0002]隨著半導體元件不斷的高密度化和微細化，化學機械平坦化(CMP)工藝在半導體元件的制造過程中發揮著不可或缺的作用。在CMP工藝中，對化學機械拋光速度、被拋光表面平坦度、刮痕和缺陷的程度要求日益增高。CMP拋光液對這些拋光性能的影響尤為重大，而拋光粒子又是拋光液的核心組分。通過對拋光粒子進行表面工程化修飾能夠調節和控制拋光液的性能，開發出具有不同特性和功能的CMP拋光液。

技術實現思路

[0003]一種制備有機
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無機納米復合顆粒分散液的方法，所述方法包括：
[0004](1)制備負電荷有機
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無機納米復合顆粒分散液：向帶有正電荷的無機納米顆粒分散液中添加陰離子有機高分子，充分攪拌，分散均勻，得到帶有負電荷的有機高分子
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無機納米復合顆粒分散液；
[0005](2)制備正電荷有機
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無機納米復合顆粒分散液：向帶有負電荷的有機高分子
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無機金屬氧化物復合物分散液中添加陽離子有機高分子，充分攪拌，分散均勻，得到帶有正電荷的有機高分子
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無機納米復合顆粒分散液；
[0006](3)交替重復步驟(1)和(2)，通過調整步驟(1)和(2)的次數分別獲得負電荷和正電荷有機
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無機納米復合顆粒分散液。
[0007]優選的，步驟(1)至少發生1次及以上，步驟(2)至少發生1次及以上。
[0008]優選的，如權利要求1所述的方法，其中，分散方法包括超聲波分散處理、高速剪切處理、球磨處理中的一種或多種；優選的，在分散時，調節溶液pH至2
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8。
[0009]優選的，所述無機納米顆粒選自氧化鈰、氫氧化鈰及其混合物。
[0010]優選的，所述陰離子有機高分子具有
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COOH基團、
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COOR1基團、
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SO3H基團、
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SO3R2基團、
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PO3H基團、
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PO3R2基團中的一種或多種；
[0011]優選的，所述具有
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COOH基團、
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COOR1基團的陰離子有機高分子化合物選自聚丙烯酸及其鹽，聚甲基丙烯酸及其鹽，丙烯酸與甲基丙烯酸共聚物及其鹽，丙烯酸與馬來酸共聚物及其鹽，聚天冬氨酸及其鹽，丙烯酸與苯乙烯共聚物及其鹽；
[0012]所述具有
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SO3H基團、
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SO3R2基團的陰離子有機高分子化合物選自苯乙烯磺酸均聚物或其共聚物、甲基丙磺酸與丙烯酰胺共聚物。
[0013]優選的，所述陰離子有機高分子重均分子量為1000～1000000。
[0014]優選的，步驟(1)中陰離子有機高分子與無機納米顆粒的質量百分比之比為0.0001
?
1。
[0015]優選的，步驟(2)中陽離子有機高分子選自烯丙基胺高分子、二烯丙基胺高分子、乙烯基胺高分子以及乙烯亞胺高分子中的一種或多種。
[0016]優選的，所述陽離子有機高分子重均分子量為1000～1000000。
[0017]優選的，步驟(2)中陽離子有機高分子與無機納米顆粒的質量百分比之比為0.0001
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1。
[0018]優選的，以步驟(1)作為最終步驟可獲得帶負電的有機
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無機納米復合顆粒分散液，所得復合顆粒分散液的電動電勢區間為
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60mV到0mV。
[0019]優選的，以步驟(2)作為最終步驟可獲得帶正電的有機
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無機納米復合顆粒分散液，所得復合顆粒分散液的電動電勢區間為0mV到+60mV。
[0020]本專利技術的另一方面，提供一種包含由任一上述方法獲得的有機
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無機納米復合顆粒分散液的化學機械拋光液。
[0021]本專利技術中的制備方法，通過兩步包覆實現對氧化硅拋光速率的大幅提升。氧化鈰顆粒表面帶正電，通過添加陰離子高分子使其表面帶負電，隨后添加陽離子高分子，使其表面帶正電，具有下述技術效果：
[0022](1)能夠通過有機
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無機納米復合技術在無機納米粒子表面包覆有機層，通過改變有機組分的排列和構成實現對CMP拋光液性能的有效調控；
[0023](2)有機
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無機納米復合顆粒由相對較硬的無機內核和相對柔軟的有機外殼構成，柔軟的有機外殼在被拋光表面和無機內核間形成有效的緩沖層，有利于較少刮痕等缺陷；
[0024](3)可根據化學機械拋光液的要求，通過調控有機
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無機納米復合顆粒的制備工藝獲得具有不同表面電荷性質的拋光磨粒。
附圖說明
[0025]圖1為本專利技術實施例1A與實施例2A中氧化鈰顆粒的電動電勢與pH值曲線圖。
具體實施方式
[0026]以下結合具體實施例和附圖進一步闡述本專利技術的優點。
[0027]實施例1A：制備負電荷有機
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無機納米復合顆粒分散液
[0028]將1.6克濃度為5wt％的聚丙烯酸銨(分子量～5000)水溶液加入到598.4克去離子水中，攪拌5分鐘，然后加入400克濃度為5wt％的氧化鈰(光散射粒徑為185nm)，攪拌30分鐘后，轉移到20kHz的超聲槽中，超聲分散60分鐘。最終，得到氧化鈰濃度為2wt％，聚丙烯酸銨濃度為0.04wt％的帶負電荷的有機
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無機納米復合顆粒分散液(聚丙烯酸銨
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氧化鈰納米復合顆粒)。該有機
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無機納米復合顆粒分散液的pH、顆粒尺寸和zeta電位列于表1。
[0029]實施例1B：包括負電荷有機
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無機納米復合顆粒分散液的拋光液
[0030]將400克實施例1A中帶負電的有機
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無機納米復合顆粒分散液加入到1600克去離子水中，使用硝酸調節pH至5.6，得到氧化鈰濃度為0.4wt％的CMP拋光液。
[0031]實施例2A：制備正電荷有機
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無機納米復合顆粒分散液
[0032]步驟一：重復實施例1A中的步驟，得到負電荷有機
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無機納米復合顆粒分散液。
[0033]步驟二：制備正電荷有機
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無機納米復合顆粒分散液：
[0034]將18.75克濃度為2wt％的聚季銨鹽
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37加入230.7克去離子水里，加入0.5克5wt％
硝酸，攪拌5分鐘，然后加入750克步驟一中的負電荷有機
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無機納米復合顆粒分散液，攪拌30分鐘后，轉本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種制備納米復合顆粒分散液的方法，所述方法包括：(1)制備負電荷有機
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無機納米復合顆粒分散液：向陰離子有機高分子溶液中添加帶有正電荷的無機納米顆粒，充分攪拌，分散均勻，得到帶有負電荷的有機
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無機納米復合顆粒分散液；(2)制備正電荷有機
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無機納米復合顆粒分散液：向陽離子有機高分子溶液中添加帶有負電荷的有機高分子
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無機金屬氧化物復合物分散液，充分攪拌，分散均勻，得到帶有正電荷的有機高分子
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無機納米復合顆粒分散液；(3)交替重復步驟(1)和(2)，通過調整步驟(1)和(2)的次數分別獲得負電荷和正電荷有機
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無機納米復合顆粒分散液。2.如權利要求1所述的方法，步驟(1)至少發生1次及以上，步驟(2)至少發生1次及以上。3.如權利要求1所述的方法，其中，分散方法包括超聲波分散處理、高速剪切處理、球磨處理中的一種或多種。4.如權利要求1所述的方法，其中，所述無機納米顆粒選自氧化鈰、氫氧化鈰及其混合物。5.如權利要求1所述的方法，其中，所述陰離子有機高分子具有
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COOH基團，
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COOR1基團、
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SO3H基團及
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SO3R2、
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【專利技術屬性】
技術研發人員：王興平，徐鵬宇，賈長征，劉鳳茹，李守田，陳湛，
申請(專利權)人：安集微電子上海有限公司，
類型：發明
國別省市：