CN110546221A - 碳酸钙浆料 - Google Patents

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Abstract

提供了包含碳酸钙浆料的组合物。碳酸钙浆料包含悬浮在溶液中的多个碳酸钙颗粒，其中溶液包含分散剂和阴离子型表面活性剂。碳酸钙浆料中碳酸钙颗粒的浓度等于或小于约2.0wt.％。

Description

碳酸钙浆料
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2017年2月24日提交的且题为“CALCIUMCARBONATE SLURRY”的美国临时专利申请第62/463,533号的优先权的权益，该临时专利申请据此以其整体并且为了所有目的通过引用并入本文。
背景
在半导体工业中，存在许多不同的商业化浆料用于基底的化学机械抛光(CMP)，该商业化浆料包括二氧化硅抛光浆料和二氧化铈抛光浆料。这些商业化浆料可以在抛光基底上的氧化物膜和金属中是有用的，但是它们在抛光软材料中可能是不合意的，软材料包括可能容易地易于划伤的聚合物膜，例如聚合物水凝胶。基底可以涂覆有软材料，并且可以包括纳米级特征。例如，涂覆有软材料的玻璃基底可以用于基因测序仪系统(gene sequencersystem)以及其他生物分析系统或化学分析系统。
为了避免或最小化对软材料的划伤，没有颗粒的溶液已经被用于抛光软材料。例如，含有水和十二烷基硫酸钠(SDS)的无颗粒溶液已经被用于抛光软材料。然而，这样的工艺可能难以精确地控制，经常涉及长的运行时间和/或高压，这导致抛光机上的基底断裂和基底应变。
概述
本说明书中描述的主题的一个或更多个实施方式的细节在附图和以下描述中阐述。其他的特征、方面和优点根据描述、附图和权利要求书将变得明显。注意到，除非具体地被指示为比例图，否则以下附图的相对尺寸可以不是按比例绘制。
在一些实施方式中，提供了组合物。所述组合物包括碳酸钙浆料，所述碳酸钙浆料包含悬浮在溶液中的多个碳酸钙颗粒，其中溶液包含分散剂和阴离子型表面活性剂，并且碳酸钙浆料中的碳酸钙颗粒的浓度等于或小于约2.0wt.％。在一些实施方式中，分散剂和阴离子型表面活性剂中的一种或两种降低浆料的ζ电势。在一些实施方式中，浆料的ζ电势等于或小于约-50mV。在一些实施方式中，分散剂包括聚丙烯酸钠、正硅酸钠、四焦磷酸钠(sodium tetrapyrophosphate)、六偏磷酸钠、聚铝酸钠、四硼酸钠、三磷酸钠、柠檬酸钠或它们的组合。在一些实施方式中，阴离子型表面活性剂包括十二烷基硫酸钠(SDS)、聚山梨醇酯、辛基酚乙氧基化物或它们的组合。在一些实施方式中，多个碳酸钙颗粒的平均直径在约10nm和约3μm之间。在一些实施方式中，碳酸钙颗粒的总数的小于约5％具有大于约4μm的直径。
在一些实施方式中，提供了方法。所述方法包括用碳酸钙浆料抛光基底的表面，其中基底涂覆有软材料，其中碳酸钙浆料包含分散剂、阴离子型表面活性剂和悬浮在溶液中的多个碳酸钙颗粒。在一些实施方式中，碳酸钙浆料中的碳酸钙颗粒的浓度等于或小于约2.0wt.％。在一些实施方式中，软材料包括有机聚合物水凝胶。在一些实施方式中，所述方法还包括在抛光基底之前，使用磁力搅拌棒、叶轮型混合器、隔膜泵、浆料泵、蠕动泵和高压泵中的一种或更多种将溶液中的多个碳酸钙颗粒与分散剂和阴离子型表面活性剂混合。在一些实施方式中，基底包括多个特征，所述特征中的每个具有在约1nm和约100nm之间的直径。在一些实施方式中，抛光涂覆有软材料的基底的表面在大体上没有划伤基底的表面的情况下发生。在一些实施方式中，分散剂和阴离子型表面活性剂中的一种或两种降低浆料的ζ电势。在一些实施方式中，浆料的ζ电势等于或小于-50mV。
在一些实施方式中，提供了方法。所述方法包括将分散剂和阴离子型表面活性剂混合到溶液中，并且添加悬浮在溶液中的多个碳酸钙颗粒以形成浆料，其中浆料中的碳酸钙颗粒的浓度小于约2.0wt.％。在一些实施方式中，所述方法还包括随时间混合多个碳酸钙颗粒，以保持碳酸钙颗粒在溶液中的悬浮。
参考附图和以下详细描述，进一步详细地描述这些和其他实施方式。
附图简述
在附图的图中，通过示例的方式而非通过限制的方式图示出了本文公开的各种实施方式，其中相似的参考数字指的是类似的元件。
图1示出了示例数据，该示例数据图示出了具有各种分散剂的碳酸钙浆料的ζ电势。
图2示出了示例数据，该示例数据图示出了具有各种分子量的聚丙烯酸钠分散剂的碳酸钙浆料的ζ电势。
图3A和图3B示出了示例数据，该示例数据图示出了具有不同浓度的聚丙烯酸钠分散剂的碳酸钙浆料的ζ电势。
图4示出了示例数据，该示例数据图示出了具有各种表面活性剂的碳酸钙浆料的ζ电势。
图5示出了示例数据，该示例数据图示出了具有与十二烷基硫酸钠(SDS)表面活性剂组合的各种分散剂的碳酸钙浆料的ζ电势。
图6示出了示例数据，该示例数据图示出了碳酸钙浆料在不同pH的ζ电势。
图7示出了示例数据，该示例数据图示出了没有添加剂的碳酸钙浆料以及具有分散剂和表面活性剂的碳酸钙浆料的浊度。
图8A-8D分别示出了在2小时、4小时、7小时和24小时之后具有不同尺寸的碳酸钙颗粒的示例碳酸钙浆料的图像。
图9A示出了示例数据，该示例数据图示出了用隔膜泵混合的2μm浆料和用搅拌棒混合的2μm浆料的过大碳酸钙颗粒随时间的百分比。
图9B示出了示例数据，该示例数据图示出了用隔膜泵混合的700nm浆料和用搅拌棒混合的700nm浆料的过大碳酸钙颗粒随时间的百分比。
图10A示出了示例数据，该示例数据图示出了用搅拌棒混合的2μm浆料和用隔膜泵混合的2μm浆料的固体百分比测量值。
图10B示出了示例数据，该示例数据图示出了用搅拌棒混合的700nm浆料和用隔膜泵混合的700nm浆料的固体百分比测量值。
图11A-11C示出了使用各种示例碳酸钙浆料抛光的一系列基底图像。
图12示出图示出了用于抛光基底的表面的示例方法的流程图。
图13示出图示出了用于制造碳酸钙浆料的示例方法的流程图。
详细描述
本公开内容既不限于任何单个方面或实施方式，也不限于这样的方面和/或实施方式的任何组合和/或排列。此外，本公开内容的每个方面和/或其实施方式可以单独地使用或者与其他的方面和/或其实施方式中的一个或更多个组合使用。为了简洁起见，本文将不会单独地讨论和/或图示那些排列和组合中的许多。
本公开内容提供了浆料，以及更特别地具有碳酸钙颗粒的浆料，所述碳酸钙颗粒在相对长的时间段内保持悬浮并且是相对耐聚集的。例如，具有碳酸钙颗粒的浆料保持悬浮持续至少六天(例如，七天、八天、九天、十天、二十天或更多天)，并且通过具有等于或小于-50mV的ζ电势是相对耐聚集的。浆料可以用于抛光基底，包括涂覆有软材料的基底。如在本文中和在整个本公开内容中所使用的，“软”材料可以包括被固化或交联的任何聚合物材料或单体材料。具有大颗粒或颗粒的聚集体的浆料可以在从基底抛光软材料期间引起划伤。本公开内容的有效的浆料制剂可以包括相对小的碳酸钙颗粒、相对低浓度的碳酸钙颗粒、分散剂和表面活性剂，其中分散剂和表面活性剂可以随时间将颗粒保持悬浮并且减少聚集。
在一个方面中，本公开内容的浆料至少包括分散剂和表面活性剂。浆料还包括悬浮在溶液中的多个碳酸钙颗粒，其中溶液包含分散剂和表面活性剂。在一些实施方式中，溶液还可以包含缓冲剂。多个碳酸钙颗粒的平均直径可以是相对小的，例如低于阈值平均直径。在一些实施方式中，碳酸钙颗粒具有等于或小于约5μm、在约10nm和约3μm之间、在约30nm和约2μm之间、在约300nm和约2μm之间、或在约500nm和约1μm之间的平均直径，其中关于碳酸钙颗粒的平均直径的术语“约”是指在所述值的正或负5％内的值。其他的较大或较小的值也是可能的。浆料中碳酸钙的浓度可以等于或小于约5.0wt.％、等于或小于约2.0wt.％、在约0.05wt.％和约1.0wt.％之间、在约0.1wt.％和约1.0wt.％之间或在约0.1wt.％和约0.5wt.％之间，其中关于碳酸钙的浓度的术语“约”在整个本公开内容中是指在所述值的正或负5％内的值。分散剂可以用于将溶液中的颗粒分布稳定化。可以选择分散剂以降低浆料的ζ电势，其中更负的ζ电势指示颗粒更可能相互排斥，并且不太可能形成聚集体。在一些实施方式中，浆料的ζ电势可以等于或小于约-50mV。分散剂的实例包括聚丙烯酸钠、正硅酸钠、四焦磷酸钠、六偏磷酸钠、聚铝酸钠、四硼酸钠、三磷酸钠和柠檬酸钠。分散剂和表面活性剂中的一种或两种可以用于使浆料的浊度稳定化。表面活性剂可以用作降低两种液体之间的或者液体和固体之间的表面张力的润滑剂。在一个实例中，浆料可以包括阴离子型表面活性剂，该阴离子型表面活性剂限制表面电荷积累，从而降低ζ电势，使得颗粒将不聚集在一起。表面活性剂的实例包括十二烷基硫酸钠(SDS)、聚山梨醇酯和辛基酚乙氧基化物。浆料的pH可以在约7和约12之间，例如在约8.5和约10.5之间。
如本文所使用的，“基底”可以是指固体支撑物。在一些实施方式中，该术语包括可以用作特征的固体基础或半固体基础的任何材料，所述特征例如用于核酸的沉积的孔(well)或通道。基底可以包括任何适当的基底材料，包括但不限于玻璃、改性玻璃、功能化玻璃、二氧化硅、石英、硅、塑料、金属、金属氧化物或它们的组合。在一些实施方式中，改性玻璃包括玻璃上的厚层(例如，大于约5nm)材料，该厚层材料改变玻璃的一种或更多种性质；功能玻璃包括在玻璃的表面上的共价键或半共价键；并且二氧化硅包括具有不同于传统玻璃的基础组成的玻璃类型，其中在整个本公开内容中关于改性玻璃的厚层的厚度的术语“约”是指在所述值的正或负10％内的值。在一些实施方式中，基底包括在玻璃上的固化聚合物混合物，例如在玻璃上的纳米压印抗蚀剂材料。
在一些实施方式中，基底可以包括一个或更多个特征。特征可以是指基底的离散的物理元件或离散的物理性状。离散的物理元件可以包括基底的在物理上或在结构上可区分的部件。基底的离散的物理性状可以包括基底本身的提供物理可分离性或功能可分离性的方面。例如，基底的特征可以呈孔或通道的形式，孔或通道可以是基底的离散的物理元件。基底可以是用于生物分析系统或化学分析系统的阵列的一部分。测序仪，例如DNA测序仪或RNA测序仪和其他生物分析系统或化学分析系统，可以利用具有在其中设置的微流体流动通道的玻璃基底。基底的特征的尺寸可以在纳米(nm)尺度上测量，使得根据一些实施方式，特征可以被称为纳米特征。例如，纳米特征可以具有在0.5nm和约500nm之间、在约1nm和约100nm之间、或在约5nm和约50nm之间的直径，其中在整个本公开内容中关于特征的直径的术语“约”是指在所述值的正或负10％内的值。
软材料可以是基底的一部分或者被涂覆在基底上，其中软材料可以包括被固化或交联的任何聚合物材料或单体材料。在一些实施方式中，基底可以涂覆有软材料，软材料包括但不限于聚合物、无机水凝胶或有机聚合物水凝胶。例如，软材料可以包括聚丙烯酰胺水凝胶。测序仪在操作期间可以依赖于将核酸链附接至基底的水凝胶涂覆的表面。在一些其他实施方式中，基底可以由软材料制成，软材料包括但不限于硅-烃阵列。
在一些实施方式中，基底可以涂覆有多于一层的软材料。例如，基底表面可以涂覆有抗蚀剂层，并且有机聚合物水凝胶可以在抗蚀剂层上形成。抗蚀剂层和有机聚合物水凝胶可以被认为是“软的”。在一些实施方式中，抗蚀剂层是经由纳米压印光刻术方法涂覆的纳米压印的聚合物抗蚀剂材料。
如本文所使用的，“抛光”基底可以是指基底的机械处理和/或化学处理。在一些实施方式中，抛光可以是指除去基底的一部分或基底上的涂层。抛光可以是指摩擦、磨损(chafing)、平滑化或以其他方式处理基底的表面，以产生基底的改变的表面。抛光涂覆有软材料的基底可以涉及从基底中除去软材料中的至少一些。在一些实施方式中，基底可以涂覆有第一软材料和第二软材料，其中第二软材料具有小于第一软材料的硬度，并且抛光基底可以涉及除去第二软材料而不除去第一软材料。例如，基底表面可以包括涂覆有比抗蚀剂层软的丙烯酸酯聚合物层的抗蚀剂层，其中抛光基底可以包括除去丙烯酸酯聚合物层而不损坏抗蚀剂层。
当使用现有的浆料用于抛光涂覆在基底上的或涂覆在基底的一部分上的软材料时，基底的表面可能易于划伤。在一些实施方式中，软材料形成于其上的下面的层可能易于划伤。易于划伤的基底的表面可以包括这样的层。例如，在基底的表面包括抗蚀剂层并且较软的丙烯酸酯聚合物层被设置在抗蚀剂层上方的情况下，丙烯酸酯聚合物层被抛光，但抗蚀剂层可能被现有的浆料划伤。此外，涂覆在基底上的或涂覆在基底的一部分上的软材料难以用现有的浆料优化，并且具有较快的特征凿削(feature gouging)，这涉及在抛光期间将颗粒掘入表面特征中，以引起一个区域中材料的过量除去。现有的浆料，例如二氧化硅和二氧化铈抛光浆料，可以划伤基底的表面并且在基底的纳米特征中留下颗粒。然而，使用不具有颗粒的制剂的现有方法在抛光期间呈现出高的可变性，需要长的运行时间，难以清洁纳米特征，并且需要高压，这可以导致抛光机上的基底断裂和基底应变。
本公开内容在一些实例中提供了包括浆料的组合物，其中浆料包含液体中的多个颗粒。在一些实施方式中，本公开内容的组合物由浆料组成或者基本上由浆料组成。如本文所使用的，“浆料”可以是指包含液体中的颗粒的流体混合物。碳酸钙浆料包含在液体中的碳酸钙的颗粒。碳酸钙浆料能够抛光或除去被涂覆在基底或基底的一部分上的软材料。此外，浆料中的碳酸钙颗粒通常比二氧化铈颗粒或二氧化硅颗粒软，并且在抛光期间不太可能划伤基底的表面。此外，碳酸钙浆料通常比二氧化铈浆料或二氧化硅浆料便宜。然而，大碳酸钙颗粒或聚集成大尺寸的小碳酸钙颗粒将在抛光期间划伤基底的表面，从而降低浆料的性能和品质。
有效的碳酸钙浆料可以被配制，该碳酸钙浆料将碳酸钙颗粒保持悬浮持续长的时间段并且对碳酸钙颗粒的聚集是抗性的。与现有的浆料相比，这允许碳酸钙浆料在较少划伤表面的情况下以更坚固和可再生的方式从基底的表面抛光软材料。抛光剂(polish)的性能或品质可以根据浆料中颗粒的尺寸、颗粒聚集的趋势和固体递送的一致性与碳酸钙浆料的制剂相关联。浆料中颗粒的尺寸可以通过动态光散射(DLS)来测量，颗粒聚集的趋势可以对应于浆料的ζ电势，并且固体递送的一致性可以至少部分地使用浊度来确定。
粒度可以使用DLS来确定。在一些实例中，DLS使用激光以由经历布朗运动的颗粒散射光，这确定颗粒的速度。已知颗粒的粘度和温度，DLS仪器计算颗粒的尺寸。较大的颗粒经历较慢的布朗运动，并且较小的颗粒移动较快。DLS可以确定颗粒的尺寸分布和具有等于或大于阈值直径的直径的颗粒的百分比，例如具有等于或大于约4μm的直径的颗粒的百分比。
抛光剂的品质可以受浆料中大颗粒的存在不利地影响。大颗粒中的一些可以包括较小颗粒的聚集体。如本文所使用的，术语“大颗粒”或“过大颗粒”包括具有等于或大于阈值直径的直径的颗粒，或者较小颗粒的具有等于或大于阈值直径的直径的聚集体。在一些实施方式中，阈值直径可以是约3μm、约4μm、约5μm、约6μm、约7μm、约8μm、约9μm或约10μm。将理解的是，为大颗粒或过大颗粒建立阈值直径可以取决于各种因素，例如基底的组成、浆料的组成、抛光期间施加的压力、表面特征的尺寸、表面损伤的可能性、抛光垫的选择、玻璃被功能化的材料(例如，如果该材料较软，则它可能更易于划伤)等。通过示例的方式，当抛光玻璃基底上的软材料时，大颗粒或过大颗粒的阈值直径可以等于或大于约4μm，其中具有等于或大于4μm的直径的颗粒可以能够划伤玻璃基底的表面。可以使用成像仪和显微镜来确定抛光表面上的划伤。
可以合意的是，限制浆料中大颗粒或过大颗粒的数目，使得浆料中多个颗粒的平均直径小于阈值直径，或者使得多个颗粒的尺寸分布具有小百分比的等于或大于阈值直径的颗粒。在一些实施方式中，多个颗粒的尺寸分布具有小于总数的约10％、小于总数的约5％或小于总数的约3％的等于或大于阈值直径的颗粒。为了说明关于平均直径的实例，碳酸钙浆料可以包括悬浮在溶液中的多个颗粒，其中多个碳酸钙颗粒的平均直径等于或小于约5μm、在约10nm和约3μm之间、在约30nm和约2μm之间、在约300nm和约2μm之间、或者在约500nm和约1μm之间，其中在整个本公开内容中关于多个碳酸钙颗粒的平均直径的术语“约”是指在所述值的正或负5％内的值。在一些实施方式中，碳酸钙颗粒的平均直径的标准偏差可以在正或负120nm内。为了说明关于尺寸分布的实例，碳酸钙浆料可以包括悬浮在溶液中的多个颗粒，其中碳酸钙颗粒的总数的小于约5％具有等于或大于约4μm的直径，其中在整个本公开内容中关于碳酸钙颗粒的总数的百分比的术语“约”是指在所述值的正或负5％内的值。
尽管悬浮在溶液中的碳酸钙颗粒的尺寸最初可能是小的，但碳酸钙颗粒可以随时间自然地聚集以形成较大的颗粒或聚集体。大的颗粒或聚集体的存在增加在抛光期间划伤基底的表面的可能性。颗粒聚集可以通过颗粒电荷排斥来减少。ζ电势是胶体分散体的稳定性的指标，并且用作确定浆料中颗粒聚集的倾向的度量(metric)。ζ电势可以是指在双电层中颗粒在滑动面(slipping plane)的位置处相对于液体中远离双电层的点的电势。双电层是当暴露于流体时出现在颗粒的表面上的层，该层可以包括在电吸引和热运动的影响下在流体中移动的带电物质。ζ电势是通过亨利方程与电泳迁移率相关的量：UE＝2εzF(ka)/3η，其中UE是电泳迁移率，z是ζ电势，ε是介电常数，F(ka)是亨利函数，并且η是粘度。在极性介质中，F(ka)是约1.5，并且在非极性介质中，F(ka)是约1。在一些实施方式中，ζ电势可以使用Malvern Zetasizer来测量。更负的ζ电势指示，浆料中的颗粒将强烈地相互排斥，并且不太可能形成聚集体。更正的ζ电势指示，浆料中的颗粒将相互吸引，并且更可能形成聚集体。
溶液的离子强度可以对ζ电势具有影响。在一些实施方式中，溶液的离子强度可以通过缓冲剂和缓冲剂的浓度来调节。缓冲剂的浓度可以通过将缓冲剂稀释在溶剂例如水中来调节。在一些实施方式中，缓冲剂可以包括三(羟甲基)氨基甲烷(TRIS)缓冲剂。其他可能的缓冲剂包括但不限于磷酸钠、柠檬酸钠和碳酸钠。在一些实施方式中，缓冲剂可以能够在溶液中实现在9和12之间的pH。在一些实施方式中，TRIS缓冲剂可以被稀释到期望的浓度。例如，0.1M TRIS缓冲剂可以通过去离子水来稀释，以得到在约0.01M和约0.05M之间或在约0.02M和约0.04M之间的浓度。
在一些实施方式中，溶液还可以包括螯合剂，例如乙二胺四乙酸(EDTA)。其他螯合剂包括但不限于二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)和次氮基三乙酸(NTA)。螯合剂可以能够螯合溶液中的金属离子，例如钙离子。
添加剂可以被引入到浆料中，以降低浆料的ζ电势(即，使浆料的ζ电势更负)。用于降低浆料的ζ电势的添加剂可以包括但不限于分散剂和表面活性剂。这样的添加剂可以被认为是碳酸钙浆料的溶液的一部分，而如本文所讨论的碳酸钙颗粒可以被认为悬浮在碳酸钙浆料的溶液中。一些浆料，例如基于二氧化硅的浆料或基于硅的浆料，具有约-30mV或更大的ζ电势。在一些实施方式中，具有一种或更多种添加剂的碳酸钙浆料具有约-30mV或更小的、约-40mV或更小的、约-50mV或更小的、或者约-60mV或更小的ζ电势，其中在整个本公开内容中关于浆料的ζ电势的术语“约”是指在所述值的正或负5％内的值。
用于降低浆料的ζ电势的一种类型的添加剂是分散剂。分散剂是用于使液体体系中的颗粒分布稳定化的剂。它可以包括被添加到悬浮液中以改善悬浮液中颗粒的分离的聚合物或分子。分散剂增大悬浮液中颗粒的双电层以减少聚集。被添加到碳酸钙浆料中的分散剂的实例可以包括但不限于各种分子量的聚丙烯酸钠、正硅酸钠、四焦磷酸钠、六偏磷酸钠、聚铝酸钠、四硼酸钠、三磷酸钠、柠檬酸钠或它们的组合。在一些实施方式中，分散剂在浆料中具有在约0.01wt.％和约50.0wt.％之间、在约0.1wt.％和约10.0wt.％之间、或在约0.5wt.％和约5.0wt.％之间的浓度，其中在整个本公开内容中关于浆料中分散剂浓度的术语“约”是指在所述值的正或负10％内的值。例如，分散剂可以在浆料中具有在约0.1wt.％和约0.5wt.％之间的浓度。
图1示出了示例数据，该示例数据图示出了具有各种分散剂的碳酸钙浆料的ζ电势。图1中的碳酸钙浆料包含0.125wt.％2μm碳酸钙颗粒和在pH 10.4的0.03M TRIS缓冲剂。测试了四种不同的分散剂：具有分子量15,000的聚丙烯酸钠、具有分子量1,200的聚丙烯酸钠、四焦磷酸钠和柠檬酸钠。将这些分散剂中的每一种以在浆料中0.25wt.％的浓度添加到溶液。还示出了来自对照浆料(无分散剂)的数据。如图1中所示，在碳酸钙浆料中添加分散剂降低了浆料的ζ电势。在图1中的所测试的分散剂之中，聚丙烯酸钠作为分散剂对ζ电势具有最大影响。
分散剂的分子量可以影响颗粒在浆料中聚集的趋势。在一些实例中，如果分子量太小，则分散剂中的短链将不提供充分厚的屏障来防止絮凝，该絮凝导致悬浮在溶液中的颗粒粘合以形成较大尺寸的簇。然而，如果分子量太大，则分散剂将开始充当絮凝剂。
图2示出了示例数据，该示例数据图示出了具有各种分子量的聚丙烯酸钠分散剂的碳酸钙浆料的ζ电势。聚丙烯酸钠以不同的分子量出现，并且选择适当的分子量在降低ζ电势中可以是重要的。图2中的碳酸钙浆料包含0.125wt.％2μm碳酸钙颗粒和在pH 10.4的0.03M TRIS缓冲剂。将处于15,000、8,000、5,100和1,200的四种不同分子量的聚丙烯酸钠以0.25wt.％添加到碳酸钙浆料的每种样品中并且测试。在图2中，在1,200的分子量和15,000的分子量之间的ζ电势呈现出很小的差异。虽然图2中测试的各种分子量没有呈现出可观的差异，但可能的且也许可能的是，在进一步极端情况的分子量将对ζ电势呈现出更大的影响。
浆料中分散剂的浓度也可以影响颗粒聚集的趋势。如果分散剂的浓度太低，则吸附至颗粒的分散剂分子可以仅部分地覆盖每个颗粒，并且在增大颗粒的双电层中提供有限的性能。如果分散剂的浓度太高，则吸附至颗粒的分散剂分子的分子结构可以自身塌陷(collapse)或“折回(fold back)”，从而允许颗粒聚集或絮凝。
图3A和图3B示出了示例数据，该示例数据图示出了在一个非限制性工作实施例中具有不同浓度的聚丙烯酸钠分散剂的碳酸钙浆料的ζ电势。图3A示出了在0.025wt.％和25.0wt.％之间的聚丙烯酸钠分散剂浓度的ζ电势数据。图3B示出了在0.1wt.％和0.5wt.％之间的聚丙烯酸钠分散剂浓度的ζ电势数据。聚丙烯酸钠具有1,200的分子量。图3A和图3B中的碳酸钙浆料包含0.125wt.％2μm碳酸钙颗粒和在pH 10.4的0.03M TRIS缓冲剂。在图3A和图3B中，具有在约0.1wt.％和约0.5wt.％之间或在约0.2wt.％和约0.4wt.％之间的分散剂浓度的浆料呈现出最低的ζ电势。
可以降低浆料的ζ电势的另一类型的添加剂是表面活性剂。表面活性剂是有助于将一种相扩散到另一种相中的剂，无论是在固-液体系中还是在液-液体系中。表面活性剂用于降低两种液体之间的表面张力或者液体和固体之间的表面张力。换句话说，表面活性剂可以如润滑剂一样起作用。在碳酸钙浆料中，被添加到浆料中的表面活性剂可以是阴离子型表面活性剂。阴离子型表面活性剂在一端含有阴离子官能团，例如硫酸根、磺酸根、磷酸根和羧酸根官能团。通过在一端具有负电荷，阴离子型表面活性剂可以防止表面电荷在碳酸钙颗粒上积累过高。这样，碳酸钙颗粒不聚集。被添加到碳酸钙浆料中的表面活性剂的实例可以包括但不限于十二烷基硫酸钠(SDS)、聚山梨醇酯、辛基酚乙氧基化物或它们的组合。20是聚山梨醇酯的实例，并且TritonTMX-100是辛基酚乙氧基化物的实例。20由英国Yorkshire的East Riding的Croda International plc制造。TritonTMX-100由美国Philadelphia,PA的Rohm and Haas Company制造。表面活性剂的浓度的选择可以取决于表面活性剂的临界胶束浓度。临界胶束浓度是表面活性剂在高于该浓度时将在溶液中形成胶束的表面活性剂浓度。在一些实施方式中，表面活性剂在浆料中具有在约0.01wt.％和约10.0wt.％之间、在约0.05wt.％和约5.0wt.％之间或在约0.1wt.％和约2.0wt.％之间的浓度，其中在整个本公开内容中关于浆料中表面活性剂浓度的术语“约”是指在所述值的正或负10％内的值。
图4示出了示例数据，该示例数据图示出了具有各种表面活性剂的碳酸钙浆料的ζ电势。图4中的碳酸钙浆料包含0.125wt.％2μm碳酸钙颗粒和在pH 10.4的0.03M TRIS缓冲剂。测试了三种不同的表面活性剂：SDS、20和TritonTMX-100。这些表面活性剂中的每一种以0.125wt.％的浓度添加。如图4中所示，在碳酸钙浆料中添加表面活性剂降低了浆料的ζ电势。在图4中的所测试的表面活性剂之中，SDS作为表面活性剂对ζ电势具有最大影响。
表面活性剂和分散剂可以被添加到浆料的溶液中。相比于表面活性剂单独地或分散剂单独地对ζ电势的影响，浆料中表面活性剂和分散剂的组合可以对ζ电势具有甚至更大的影响。图5示出了示例数据，该示例数据图示出了具有与SDS表面活性剂组合的各种分散剂的碳酸钙浆料的ζ电势。图5中的碳酸钙浆料包含0.125wt.％2μm碳酸钙颗粒和在pH 10.4的0.03M TRIS缓冲剂。与SDS组合的聚丙烯酸钠具有比与SDS组合的四焦磷酸钠更负的ζ电势。因此，与SDS组合的聚丙烯酸钠在降低浆料的ζ电势中是更有效的。
浆料的pH可以影响浆料的ζ电势。在一些实施方式中，更接近于碳酸钙的pKa的pH可能具有较低的ζ电势。碳酸钙的pKa是约9。此外，浆料的pH可以影响浆料的性能和品质，其中pH的正极值和负极值两者可以是有害的。在一个实例中，在太低的pH，碳酸钙颗粒溶解。在一个实例中，在太高的pH，碳酸钙浆料可以腐蚀电极并且损坏基底的流动池化学性质。在一些实施方式中，碳酸钙浆料的pH在约7和约12之间，例如在约8.5和约10.5之间，其中在整个本公开内容中关于pH的术语“约”是指在所述值的正或负5％内的值。在特定的实例中，碳酸钙浆料的pH可以是约9。
图6示出了示例数据，该示例数据图示出了碳酸钙浆料在不同pH的ζ电势。图6中的碳酸钙浆料包含0.125wt.％2μm碳酸钙颗粒与0.125wt.％SDS以及与0.03M TRIS缓冲剂。图6示出，浆料的pH影响浆料的ζ电势。碳酸钙浆料在pH 10.4比在pH 7.5具有更负的ζ电势。这可能部分地是由于碳酸钙颗粒在较低pH值的溶解。
如先前所讨论的，碳酸钙浆料中固体递送的一致性可以使用浊度来确定。浊度是由悬浮在液体中的颗粒引起的流体的浑浊度(cloudiness)或混浊度(haziness)的度量。如果浊度太低，则碳酸钙颗粒可能沉降，而不是在一定时间段之后保持悬浮。这可能不利地限制用碳酸钙浆料抛光基底的有效性。浊度的度量单位是比浊法浊度单位(NTU)，其是通过颗粒在离入射光束90度角处散射的光的量的度量。颗粒的沉降速率和颗粒保持悬浮的程度可以通过在一定时间段内进行浊度测量来确定。随时间降低的浊度测量值指示颗粒沉降更快并且不保持悬浮。
图7示出了示例数据，该示例数据图示出了没有添加剂的碳酸钙浆料以及具有分散剂和表面活性剂的碳酸钙浆料的浊度。对于具有0.0625wt.％2μm碳酸钙颗粒与在pH 9的0.05M TRIS缓冲剂的对照浆料，在一小时的时间内每15分钟测量浊度。对照浆料不具有表面活性剂或分散剂。对于相同但添加有具有1,200的分子量的0.25wt.％聚丙烯酸钠以及添加有0.125wt.％SDS的浆料，也在一小时的时间内每15分钟测量浊度。在一小时的跨度中，对照浆料的浊度降低，指示分散剂和表面活性剂的不存在增加浆料中颗粒的沉降速率。然而，具有分散剂和具有表面活性剂的碳酸钙浆料保持大体上相似的浊度，指示分散剂和/或表面活性剂的存在使浆料稳定化。分散剂和/或表面活性剂的添加可以有助于将碳酸钙颗粒在长时间段内保持悬浮。
还可以随时间目视地观察沉降速率和颗粒保持悬浮的程度。碳酸钙颗粒的粒度可以影响碳酸钙浆料的沉降速率。图8A-图8D示出了在2小时、4小时、7小时和24小时之后具有不同尺寸的碳酸钙颗粒的碳酸钙浆料的图像。每种碳酸钙浆料样品包含0.125wt.％碳酸钙、0.125wt.％SDS、0.25wt.％聚丙烯酸、1mM EDTA和在pH 9的0.1M TRIS。一种样品包含2μm碳酸钙颗粒，两种样品包含0.7μm碳酸钙颗粒，并且一种样品包含0.2μm颗粒。在24小时之后，2μm碳酸钙颗粒的沉降速率明显地大于其他颗粒。较小的颗粒可以具有比较大的颗粒慢的沉降速率。
不仅浆料中的颗粒确实随时间沉降，而且浆料中的颗粒还可以随时间聚集。在一些实施方式中，可以利用不同的混合机构或搅动机构来循环或混合溶液中的多个碳酸钙颗粒。这样的混合机构或搅动机构可以将固体百分比保持恒定，增加在恒定混合下浆料的贮存期，并且防止或以其他方式减少对于抛光品质是不合意的聚集体的形成。混合机构或搅动机构还可以将颗粒中的一些破裂成较小的尺寸。混合机构或搅动机构的实例包括但不限于隔膜泵、磁力搅拌棒、叶轮型混合器、浆料泵、蠕动泵和高压泵。
具有等于或大于某一阈值直径的直径的颗粒或聚集体可以被认为是过大的且有害的。在一个特定的实例中，具有大于约4μm的直径的颗粒或聚集体可以被认为是过大的且有害的。然而，应当理解，用于确立有害的或过大的颗粒或聚集体的其他阈值直径是适当的。在抛光之前利用混合机构或搅动机构可以限制颗粒聚集成过大的颗粒。
图9A示出了示例数据，该示例数据图示出了用隔膜泵混合的2μm浆料和用搅拌棒混合的2μm浆料的过大碳酸钙颗粒随时间的百分比。如本文所使用的，Xμm浆料是指含有具有Xμm的平均直径的颗粒的浆料，并且Y nm浆料是指含有具有Y nm的平均直径的颗粒的浆料。在一些实施方式中，平均直径的标准偏差可以是正或负120nm或者正或负400nm。在该实例中，过大颗粒是直径超过4μm的颗粒。在三天之后，对于两个泵，碳酸钙颗粒的总数的大致4％的直径高于4μm。在六天之后，对于两个泵，碳酸钙颗粒的总数的几乎10％的直径高于4μm。
图9B示出了示例数据，该示例数据图示出了用隔膜泵混合的700nm浆料和用搅拌棒混合的700nm浆料的过大的碳酸钙颗粒随时间的百分比。即使在6天之后，对于两个泵，碳酸钙颗粒的总数的小于2％的直径高于4μm。图9A和图9B示出了，相比于700nm颗粒，可以用更少的2μm颗粒聚集成有害尺寸。
除浊度测量之外或代替浊度测量，可以使用固体百分比测量来测量颗粒的沉降速率。固体百分比测量可以通过比较被离心、抽吸和干燥之前和之后的样品重量来进行。例如，对于具有0.25wt.％碳酸钙颗粒与0.25wt.％聚丙烯酸钠、0.125wt.％SDS和在pH 9的TRIS缓冲剂的浆料，进行固体百分比测量。跨过七天的跨度进行固体百分比测量，其中每天获取1mL等分试样，并且在60℃烘箱中干燥持续1小时，并且测量重量差异。图10A示出了示例数据，该示例数据图示出了用搅拌棒混合的2μm浆料和用隔膜泵混合的2μm浆料的固体百分比测量。
图10B示出了示例数据，该示例数据图示出了用搅拌棒混合的700nm浆料和用隔膜泵混合的700nm浆料的固体百分比测量。在一天之内，在图10A和图10B两者中，隔膜泵中固体的量急剧地减少，而搅拌棒固体百分比保持大致相同。因此，搅拌棒在保持颗粒悬浮方面是更有效的。
在一些实施方式中，抛光表面的品质可以使用成像仪和显微镜部分地由抛光表面上的划伤的量来确定。例如，可以使用Nikon高分辨率成像仪和Zeiss共焦显微镜来确定基底的抛光表面上的划伤。碳酸钙浆料可以抛光被涂覆在基底上的一种或更多种软材料，而不划伤或大体上不划伤下面的层。例如，在划伤的上下文中的“大体上”是指当使用光学显微镜观察时存在具有等于或大于1μm的尺寸的任何划伤。图11A-图11C示出了使用碳酸钙浆料抛光的一系列基底图像。图11A示出了用2μm颗粒和用分散剂抛光的基底的图像。基底的一些划伤出现在基底的边缘附近。图11B示出了用2.5μm碳酸钙浆料抛光的基底的图像，并且图11C示出了用4.5μm碳酸钙浆料抛光的基底的图像。使用大颗粒抛光的基底呈现出比使用较小颗粒抛光的基底更多的划伤。
图12示出图示出了用于抛光基底的表面的示例方法的流程图。方法1200可以用不同的、较少的或另外的操作来进行。
在方法1200的方框1220处，基底的表面用碳酸钙浆料抛光，其中基底涂覆有软材料。碳酸钙浆料包含分散剂、阴离子型表面活性剂和悬浮在溶液中的多个碳酸钙颗粒。
在一些实施方式中，在方法1200的方框1210处并且在方框1220之前，多个碳酸钙颗粒任选地在包含分散剂和阴离子型表面活性剂的溶液中混合，以形成碳酸钙浆料。混合可以使用磁力搅拌棒、叶轮型混合器、隔膜泵、浆料泵、蠕动泵和高压泵中的一种或更多种发生。
在一些实施方式中，碳酸钙浆料中碳酸钙颗粒的浓度等于或小于约2.0wt.％。软材料可以包括聚合物、无机水凝胶或有机聚合物水凝胶。例如，软材料可以包括有机聚合物水凝胶。在一些实施方式中，基底包括多个特征，每个特征具有在约0.5nm和约500nm之间、在约1nm和约100nm之间或者在约5nm和约50nm之间的直径。在一些实施方式中，抛光涂覆有软材料的基底的表面在大体上不划伤基底的表面的情况下发生。分散剂和阴离子型表面活性剂中的一种或两种降低浆料的ζ电势。在一些实施方式中，浆料的ζ电势等于或小于约-50mV。
图13示出图示出了用于制造碳酸钙浆料的示例方法的流程图。方法1300可以用不同的、较少的或另外的操作来进行。
在方法1300的方框1310处，将分散剂和阴离子型表面活性剂混合到溶液中。溶液可以具有期望的离子强度。在一些实施方式中，溶液包含缓冲剂和水中的一种或两种。在一些实施方式中，分散剂包括聚丙烯酸钠、正硅酸钠、四焦磷酸钠、六偏磷酸钠、聚铝酸钠、四硼酸钠、三磷酸钠、柠檬酸钠或它们的组合，并且阴离子型表面活性剂包括十二烷基硫酸钠(SDS)、聚山梨醇酯、辛基酚乙氧基化物或它们的组合。
在方法1300的方框1320处，将多个碳酸钙颗粒添加在溶液中以形成浆料，其中浆料中碳酸钙颗粒的浓度等于或小于约2.0wt.％。在一些实施方式中，浆料中碳酸钙颗粒的浓度在约0.05wt.％和约1.0wt.％之间。多个碳酸钙颗粒可以悬浮在溶液中。浆料的ζ电势可以等于或小于约-30mV、等于或小于约-40mV、等于或小于约-50mV、或者等于或小于约-60mV。例如，浆料的ζ电势等于或小于约-50mV。多个碳酸钙颗粒的平均直径可以是相对小的，其中平均直径可以等于或小于约5μm、在约10nm和约3μm之间、在约30nm和约2μm之间、在约300nm和约2μm之间或者在约500nm和约1μm之间。在一些实施方式中，碳酸钙颗粒的总数的小于约5％具有大于约4μm的直径。
在一些实施方式中，在方法1300的方框1330处，多个碳酸钙颗粒任选地随时间混合，以保持碳酸钙颗粒在溶液中的悬浮。在一些实施方式中，多个碳酸钙颗粒可以在溶液中悬浮持续至少六天。在一些实施方式中，多个碳酸钙颗粒可以使用磁力搅拌棒、叶轮型混合器、隔膜泵、浆料泵、蠕动泵和高压泵中的一种或更多种来混合。
可以配制包括稳定的碳酸钙浆料的组合物，其中浆料包含悬浮在溶液中的多个碳酸钙颗粒，溶液包含分散剂和表面活性剂。浆料中多个碳酸钙颗粒的浓度是相对低的，例如等于或小于约5.0wt.％、等于或小于约2.0wt.％或者在约0.05wt.％和约1.0wt.％之间。多个碳酸钙颗粒的平均直径可以是相对小的，其中平均直径可以等于或小于约5μm、在约10nm和约3μm之间、在约30nm和约2μm之间、在约300nm和约2μm之间、或者在约500nm和约1μm之间。在一些实施方式中，碳酸钙颗粒的总数的小于约5％具有大于约4μm的直径。分散剂和表面活性剂可以被配置成降低浆料的ζ电势。在一些实施方式中，浆料的ζ电势可以等于或小于约-30mV、等于或小于约-40mV、等于或小于约-50mV、或者等于或小于约-60mV。在一些实施方式中，浆料中分散剂的浓度在约0.1wt.％和约0.5wt.％之间。碳酸钙浆料可以对聚集是抗性的并且可以保持悬浮持续长的时间段。
如上文所描述的碳酸钙浆料的组合物可以在抛光基底的方法中实施。在一些实施方式中，基底至少部分地包括软材料或者涂覆有软材料。例如，软材料可以包括有机聚合物水凝胶。在一些实施方式中，基底可以包括多个特征，其中特征中的每个具有在约0.5nm和约500nm之间、在约1nm和约100nm之间、或者在约5nm和约50nm之间的直径。抛光具有软材料或涂覆有软材料的基底可以在大体上不划伤基底的情况下发生。在一些实施方式中，所述方法还包括在抛光基底之前，使用磁力搅拌棒、叶轮型混合器、隔膜泵、浆料泵、蠕动泵和高压泵中的一种或更多种将溶液中的多个碳酸钙颗粒与分散剂和阴离子型表面活性剂混合。如本公开内容中所使用的，术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包含(include)”和“包含(including)”及类似术语应当以包括的含义被解释，与排他性的或穷尽性的含义相反。
应当理解，前述概念的所有组合(只要这样的概念不相互矛盾)被预期为是本文公开的本发明主题的一部分。特别地，出现在本公开内容结尾的所要求保护的主题的所有组合被预期为本文公开的本发明主题的一部分。为了简洁起见，本文将不单独地讨论和/或图示出那些置换和组合中的许多。

Claims (22)

1.一种组合物，包含：
碳酸钙浆料，所述碳酸钙浆料包含悬浮在溶液中的多个碳酸钙颗粒，其中所述溶液包含分散剂和阴离子型表面活性剂，其中所述碳酸钙浆料中所述碳酸钙颗粒的浓度等于或小于约2.0wt.％。
2.如权利要求1所述的组合物，其中所述分散剂和所述阴离子型表面活性剂中的一种或两种降低所述浆料的ζ电势。
3.如权利要求1所述的组合物，其中所述浆料的ζ电势等于或小于约-50mV。
4.如权利要求1所述的组合物，其中所述分散剂包括聚丙烯酸钠、正硅酸钠、四焦磷酸钠、六偏磷酸钠、聚铝酸钠、四硼酸钠、三磷酸钠、柠檬酸钠或它们的组合。
5.如权利要求1所述的组合物，其中所述阴离子型表面活性剂包括十二烷基硫酸钠(SDS)、聚山梨醇酯、辛基酚乙氧基化物或它们的组合。
6.如权利要求1所述的组合物，其中所述浆料的pH在约8.5和约10.5之间。
7.如权利要求1所述的组合物，其中所述多个碳酸钙颗粒的平均直径在约10nm和约3μm之间。
8.如权利要求1所述的组合物，其中所述碳酸钙颗粒的总数的小于约5％具有大于约4μm的直径。
9.如权利要求1所述的组合物，其中所述分散剂的浓度在所述浆料的约0.1wt.％和约0.5wt.％之间。
10.一种方法，包括：
用碳酸钙浆料抛光基底的表面，其中所述基底涂覆有软材料，其中所述碳酸钙浆料包含分散剂、阴离子型表面活性剂和悬浮在溶液中的多个碳酸钙颗粒。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述碳酸钙浆料中的所述碳酸钙颗粒的浓度等于或小于约2.0wt.％。
12.如权利要求10所述的方法，其中所述软材料包括有机聚合物水凝胶。
13.如权利要求10所述的方法，还包括：
在抛光所述基底之前，使用磁力搅拌棒、叶轮型混合器、隔膜泵、浆料泵、蠕动泵和高压泵中的一种或更多种将所述溶液中的所述多个碳酸钙颗粒与所述分散剂和所述阴离子型表面活性剂混合。
14.如权利要求10所述的方法，其中所述基底包括多个特征，所述特征中的每个具有在约1nm和约100nm之间的直径。
15.如权利要求10所述的方法，其中抛光涂覆有所述软材料的所述基底的所述表面在大体上不划伤所述基底的所述表面的情况下发生。
16.如权利要求10所述的方法，其中所述分散剂和所述阴离子型表面活性剂中的一种或两种降低所述浆料的ζ电势。
17.如权利要求10所述的方法，其中所述浆料的ζ电势等于或小于-50mV。
18.如权利要求10所述的方法，其中所述分散剂包括聚丙烯酸钠、正硅酸钠、四焦磷酸钠、六偏磷酸钠、聚铝酸钠、四硼酸钠、三磷酸钠、柠檬酸钠或它们的组合，并且其中所述阴离子型表面活性剂包括十二烷基硫酸钠(SDS)、聚山梨醇酯、辛基酚乙氧基化物或它们的组合。
19.如权利要求10所述的方法，其中所述多个碳酸钙颗粒的平均直径在约10nm和约3μm之间。
20.如权利要求10所述的方法，其中所述分散剂的浓度在所述浆料的约0.1wt.％和约0.5wt.％之间。
21.一种方法，包括：
将分散剂和阴离子型表面活性剂混合到溶液中；和
添加悬浮在所述溶液中的多个碳酸钙颗粒以形成浆料，其中所述浆料中所述碳酸钙颗粒的浓度小于约2.0wt.％。
22.如权利要求21所述的方法，还包括：
随时间混合所述多个碳酸钙颗粒，以保持所述碳酸钙颗粒在所述溶液中的悬浮。
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Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5032203A (en) * 1988-01-22 1991-07-16 Nippon Telegraph & Telephone Corp. Apparatus for polishing
US5279755A (en) * 1991-09-16 1994-01-18 The Clorox Company Thickening aqueous abrasive cleaner with improved colloidal stability
EP0811654A1 (en) * 1996-06-05 1997-12-10 Ecc International Limited Particulate materials
JP2000328045A (ja) * 1999-05-17 2000-11-28 C Uyemura & Co Ltd 研磨剤組成物
US20040092106A1 (en) * 2002-11-12 2004-05-13 Nicholas Martyak Copper chemical mechanical polishing solutions using sulfonated amphiprotic agents
US20050172564A1 (en) * 2004-02-10 2005-08-11 R.T. Vanderbilt Company, Inc. Polishing compound
CN1724378A (zh) * 2005-06-24 2006-01-25 上海华明高技术（集团）有限公司 一种亚微米级超细碳酸钙分散颗粒的制备方法
CN101027035A (zh) * 2004-07-29 2007-08-29 美国卡德伯里亚当斯有限公司 用于从牙齿表面去除色斑的组合物以及制造和使用该组合物的方法
WO2009040597A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Laboratorio Chimico Farmaceutico Sammarinese S.A. Liquid cleaning composition and method of cleaning a surface
CN101535183A (zh) * 2006-11-09 2009-09-16 纳尔科公司 改进拜耳法中浆料的传送
CN101570343A (zh) * 2009-06-11 2009-11-04 福建省万旗非金属材料有限公司 一种湿法制备水溶性油墨专用纳米碳酸钙的方法
CN104131297A (zh) * 2014-07-01 2014-11-05 安徽宏发节能设备有限公司 一种纯铝以及铝合金铸件的化学抛光液及其制备方法
CN105431554A (zh) * 2013-07-01 2016-03-23 Illumina公司 无催化剂的表面官能化和聚合物接枝
CN106046860A (zh) * 2016-06-15 2016-10-26 江西广源化工有限责任公司 白炭黑/纳米钙复合浆料包覆湿法超细碳酸钙的制备方法
CN106318220A (zh) * 2016-08-18 2017-01-11 江苏锦阳不锈钢制品有限公司 一种不锈钢表面加工用抛光液

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3245819A (en) 1962-07-30 1966-04-12 Wyandotte Chemicals Corp Stabilization of calcium carbonate slurries
US4049586A (en) * 1974-09-27 1977-09-20 The Procter & Gamble Company Builder system and detergent product
US4758377A (en) 1985-09-24 1988-07-19 The Proctor & Gamble Company Viscous phase stable liquid scouring cleansers containing solvent
JP2926408B2 (ja) * 1989-04-19 1999-07-28 ソマール株式会社 炭酸カルシウム水分散液及びその製造方法
US5631523A (en) 1995-09-19 1997-05-20 Beacon Light Products, Inc. Method of regulating lamp current through a fluorescent lamp by pulse energizing a driving supply
US5958794A (en) * 1995-09-22 1999-09-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of modifying an exposed surface of a semiconductor wafer
US5958288A (en) 1996-11-26 1999-09-28 Cabot Corporation Composition and slurry useful for metal CMP
ZA9710639B (en) 1996-12-13 1998-06-15 Minerals Tech Inc Dewatering of calcium carbonate.
US6294105B1 (en) 1997-12-23 2001-09-25 International Business Machines Corporation Chemical mechanical polishing slurry and method for polishing metal/oxide layers
EP1566421B1 (en) 1998-12-25 2014-12-10 Hitachi Chemical Company, Ltd. CMP abrasive, liquid additive for CMP abrasive and method for polishing substrate.
EP1022326A1 (en) * 1999-01-20 2000-07-26 The Procter & Gamble Company Hard surface cleaning compositions comprising modified alkylbenzene sulfonates
KR20030037676A (ko) * 2001-11-07 2003-05-14 삼성전자주식회사 반도체 웨이퍼 폴리싱용 슬러리
JP6118820B2 (ja) * 2011-12-22 2017-04-19 ローム アンド ハース カンパニーＲｏｈｍ Ａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｏｍｐａｎｙ 炭酸カルシウムスラリー
US9512422B2 (en) * 2013-02-26 2016-12-06 Illumina, Inc. Gel patterned surfaces
US10039708B2 (en) * 2014-04-28 2018-08-07 Visionaturolab Inc. Oral care composition comprising cuttlefish bone powder and uses thereof
CN104087246A (zh) * 2014-07-11 2014-10-08 司徒建辉 一种陶瓷研磨剂
JP6559410B2 (ja) * 2014-09-30 2019-08-14 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
BR112017011562A2 (pt) * 2014-12-05 2018-01-02 3M Innovative Properties Co composição abrasiva
EP3045503A1 (en) * 2015-01-15 2016-07-20 Omya International AG Surface-treated calcium carbonate with improved stability in environments with a pH of 4.5 to 7
US9803109B2 (en) * 2015-02-03 2017-10-31 Cabot Microelectronics Corporation CMP composition for silicon nitride removal

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5032203A (en) * 1988-01-22 1991-07-16 Nippon Telegraph & Telephone Corp. Apparatus for polishing
US5279755A (en) * 1991-09-16 1994-01-18 The Clorox Company Thickening aqueous abrasive cleaner with improved colloidal stability
EP0811654A1 (en) * 1996-06-05 1997-12-10 Ecc International Limited Particulate materials
JP2000328045A (ja) * 1999-05-17 2000-11-28 C Uyemura & Co Ltd 研磨剤組成物
US20040092106A1 (en) * 2002-11-12 2004-05-13 Nicholas Martyak Copper chemical mechanical polishing solutions using sulfonated amphiprotic agents
US20050172564A1 (en) * 2004-02-10 2005-08-11 R.T. Vanderbilt Company, Inc. Polishing compound
CN101027035A (zh) * 2004-07-29 2007-08-29 美国卡德伯里亚当斯有限公司 用于从牙齿表面去除色斑的组合物以及制造和使用该组合物的方法
CN1724378A (zh) * 2005-06-24 2006-01-25 上海华明高技术（集团）有限公司 一种亚微米级超细碳酸钙分散颗粒的制备方法
CN101535183A (zh) * 2006-11-09 2009-09-16 纳尔科公司 改进拜耳法中浆料的传送
WO2009040597A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Laboratorio Chimico Farmaceutico Sammarinese S.A. Liquid cleaning composition and method of cleaning a surface
CN101570343A (zh) * 2009-06-11 2009-11-04 福建省万旗非金属材料有限公司 一种湿法制备水溶性油墨专用纳米碳酸钙的方法
CN105431554A (zh) * 2013-07-01 2016-03-23 Illumina公司 无催化剂的表面官能化和聚合物接枝
CN104131297A (zh) * 2014-07-01 2014-11-05 安徽宏发节能设备有限公司 一种纯铝以及铝合金铸件的化学抛光液及其制备方法
CN106046860A (zh) * 2016-06-15 2016-10-26 江西广源化工有限责任公司 白炭黑/纳米钙复合浆料包覆湿法超细碳酸钙的制备方法
CN106318220A (zh) * 2016-08-18 2017-01-11 江苏锦阳不锈钢制品有限公司 一种不锈钢表面加工用抛光液

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李晶: "硅片研磨液的研究", 《电子工业专用设备》 *
程侣柏: "《精细化工产品的合成及应用》", 31 August 2002, 大连理工大学出版社 *

Also Published As

Publication number Publication date
AU2018225631A1 (en) 2019-08-22
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