CN114667328A - 氧化铈复合粉末的分散组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氧化铈复合粉末以及包含所述氧化铈复合粉末的分散组合物，所述氧化铈复合粉末，含有粒子大小互不相同且满足特定组合范围的两种以上的氧化铈粒子，而且通过对分散组合物溶液内所包含的氧化铈复合粉末的平均密度进行控制，在将其适用于分散组合物时，可以在不对基板造成损伤的同时实现较高的研磨速度，还具有储藏稳定性优秀的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种包含含有不同粒子大小的两种氧化铈粒子的氧化铈复合粉末的分散组合物。
背景技术
伴随着半导体元件的高度集成化，为了确保光刻余量并将布线长度最小化，需要下部膜的平坦化技术。作为下部膜的平坦化方法，包括如硼磷硅玻璃(BPSG，BoroPhosphorus Silicate Glass)回流、旋涂玻璃(SOG，Spin On Glass)回蚀(etchback)以及化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，以下称之为“CMP”)工程等。
其中，因为CMP工程可以实现通过回流工程或回蚀工程无法实现的较宽空间区域的平坦化以及低温平坦化，因此正在发展成为了新一代半导体元件的最受关注的平坦化技术。但是，在为了降低布线电阻而增加布线厚度的同时，用于在金属之间实现电气绝缘的金属件绝缘层(InterMetal Dielectric layer，以下称之为“IMD”)的厚度也会相对增加，因此用于在CMP步骤中实现平坦化的绝对去除量也会大幅增加。此外，因为现有的CMP用浆料的去除速度较慢，因此CMP时间也会变得非常长，从而导致工程生产性下降的问题。
为了改善如上所述的问题，可以考虑在二氧化铈研磨粒子的表面涂布铈元素以及羟基(-OH)的表面改性胶体二氧化铈研磨粒子分散组合物。但是，在如上所述的分散组合物中，因为较大的二氧化铈研磨粒子的表面是被表面活性较高的较小的二氧化铈研磨粒子涂布，因此无法充分地呈现出较大的二氧化铈表面粒子的物理特性，从而无法充分改善研磨速度。
此外，可以考虑通过使用4价金属元素的氢氧化物粒子并对粒子的密度做出特殊限制而将化学作用活性化并在降低研磨损伤的同时提升研磨速度的分散组合物。但是，如上所述的氢氧化物粒子的结晶性交叉，因此无法充分呈现出物理特性，从而无法充分改善研磨速度。
此外，可以考虑使用含有二氧化铈氧化物的第一粒子以及含有4价金属元素的氢氧化物的第二粒子的方案。但是，在如上所述的氢氧化物粒子中，会在粒子之间发生相互凝聚的现象，因此具有必须使用包含特殊化合物的添加剂等的问题，而且因为分散组合物的分散粒子较大，因此在CMP研磨时可能会导致形成划痕的问题。
先行技术文献
专利文献
(专利文献1)韩国公开专利第10-2002-0007607号
发明内容
本发明旨在解决如上所述的现有问题，本发明的目的在于通过将粒子较大的第一氧化铈粒子的形状制造成尖角形而将对绝缘膜的物理效果(Mechanical effect)极大化，并通过增加粒子较小的第二氧化铈粒子的比表面积而将化学效果(Chemical effect)极大化。如上所述，本发明的目的在于提供一种通过对物理作用较强的第一粒子以及化学作用较强的第二粒子进行混合而同时实现化学·物理效果，而且通过对溶液内所包含的氧化铈复合粉末的密度范围进行调节而具有优秀的抗凝聚稳定性以及非常优秀的研磨速度的氧化铈复合粉末以及包含所述氧化铈复合粉末的分散组合物。
为了解决如上所述的课题，本发明人通过持续性的研究而开发出了分散稳定性优秀、粒子结晶性优秀，并通过表面的活性化而确保优秀的化学·物理研磨性的分散组合物。
本发明作为对第一氧化铈粒子以及第二氧化铈粒子进行复合的分散组合物，作为第一氧化铈粒子，使用具有棱角锋利的尖角形形状、结晶性优秀且粉末密度为6.5g/mL以上的较大粒子，而作为第二氧化铈粒子，使用具有球形形状、结晶性优秀且表面通过水热合成得到活性化的密度为2.5g/mL以下的较小粒子。此外，本发明的特征在于，第一氧化铈粒子以及第二氧化铈粒子在溶液内不以核-壳形态存在，而是独立地分散以及凝聚。
通常来讲，纳米大小的粒子的大部分体积位于表面。因此，在本发明中将具有优秀的结晶性的粒子通过较强的粉碎以及研磨工程对进行表面改性并借此将复合粉末的密度控制在3.0g g/mL以下，从而使得粒子的核部分的结晶性优秀而表面部分包含大量的羟基基团。借此，可以使得栅格状连接集中在体积的核心并使得位于表面的大部分体积由羟基基团构成，从而同时具有机械研磨特性以及化学研磨特性并借此实现较高的氧化膜研磨率。
此外，虽然在本发明中通过所述工程制造出的复合粉末的密度具有2.55g/mL至2.95g/mL左右的较低的密度，但是其物理研磨特性优秀且借助于化学作用的研磨特性卓越，而且因为粒子之间的相互凝聚较少而具有非常优秀的分散稳定性。尤其是，具有棱角锋利的形状的较大粒子在提升物理研磨特性的方面起到重要的作用，而具有球形形状的较小粒子通过水热合成具有优秀的结晶性，而且通过所述工程在表面含有大量的羟基，从而可以与较大粒子一起呈现出研磨作用的提升效果。
更具体来讲，本发明提供一种氧化铈复合粉末，包含：第一氧化铈粒子，平均粒子为15nm以上；以及，第二氧化铈粒子，平均粒子为10nm以下。此时，所述第一氧化铈粒子以及第二氧化铈粒子的混合比例可以是9.5:0.5至0.5:9.5(wt./wt.)，具体来讲，可以是8:2至2:8(wt./wt.)，更具体来讲，可以是6:4至4:6(wt./wt.)。
此外，所述氧化铈复合粉末在利用透射电子显微镜(TEM)进行分析时，在单位面积(水平550nm以及垂直550nm)下相对于1个第一氧化铈粒子可以平均包含50至19,000个第二氧化铈粒子。此外，所述氧化铈复合粉末的平均BET比表面积可以是50.00㎡/g以上。
与此同时，所述氧化铈复合粉末浆料的粒度(D50)，
在利用ζ电位测定仪(Zetasizer)进行分析时为50nm至180nm；
在利用激光粒度分析仪(Microtrac)进行分析时为60nm至350nm；
在利用稳定性测定仪(Lumisizer)进行分析时为30nm至70nm。
进而，本发明提供一种包含如上所述的氧化铈复合粉末的分散组合物。其中，在将分散组合物在60℃以及真空条件下进行72小时的干燥时，所述分散组合物中所包含的氧化铈复合粉末的平均密度可以是2.55g/mL至2.95g/mL。此外，所述分散组合物溶液内所包含的复合粉末的平均密度可以是1.0g/mL至2.95g/mL。此外，以0.007wt.％的浓度进行分散的分散组合物在450～600nm的波长下的吸光度可以是0.02～0.19％，而在500nm波长下的透过度可以是70～90％。此外，在将分散组合物在40℃下放置30天以上时的平均粒度变化为5％以内。
适用本发明的氧化铈复合粉末，含有粒子大小互不相同且满足特定粒度范围的两种氧化铈粒子，而且通过对分散组合物溶液内所包含的氧化铈复合粉末的平均密度进行控制，在将其适用于分散组合物时，可以在不对基板造成损伤的同时实现较高的研磨速度，还具有储藏稳定性优秀的优点。
附图说明
图1是通过制造例、实施例以及比较例获得的氧化铈粒子以及氧化铈复合粉末的透射电子显微镜(TEM)分析图像。
图2是对通过制造例2获得的第二氧化铈粒子的栅格间隔进行图示的透射电子显微镜(TEM)分析图像。
图3是利用X射线衍射(XRD)分析仪对实施例的氧化铈复合粉末的结晶性进行分析的图像。
图4是对通过实施例获得的氧化铈复合粉末的密度以及溶液内所包含的氧化铈复合粉末的密度进行分析的图表。
图5是对通过实施例以及比较例获得的分散组合物的研磨速度进行评估的图表。
具体实施方式
在对本发明进行详细的说明之前需要理解的是，在本说明书中所使用的术语只是用于对特定的实施例进行记述，并不是为了对只应根据权利要求书的范围做出定义的本发明的范围做出限定。除非另有提及，否则在本说明书中所使用的所有技术术语以及科学术语的含义与掌握一般技术的人员所通常理解的含义相同。
在本说明书以及权利要求书的所有内容中，除非另有提及，否则术语包含(comprise，comprises，comprising)只是代表包含所提及的物件、步骤或一系列物件以及步骤，并不是指排除任意其他物件、步骤或一系列物件或一系列步骤。
此外，在本说明书中用于指示范围的“A至B”是指A以上B以下的范围。
接下来，将对本发明进行更加详细的说明。
在本发明的一实施例中，提供一种氧化铈复合粉末，包含：第一氧化铈粒子，平均粒子为15nm以上；以及，第二氧化铈粒子，平均粒子为10nm以下。在复合粉末中，所述两种类型的粒子可以独立存在或相互接触，并维持独立的凝聚形态。此时，复合粉末为了维持第一氧化铈粒子的物理研磨特性，并不以第二氧化铈粒子覆盖表面的核-壳形态存在。
适用本发明的氧化铈复合粉末，包含平均粒子大小互不相同的两种氧化铈粒子，所述两种氧化铈粒子具有互不相同的的特定粒度范围。具体来讲，所述氧化铈复合粉末包含平均粒子大小为15nm以上的较大的第一氧化铈粒子以及平均粒子大小为10nm以下的较小的第二氧化铈粒子，更具体来讲，包含平均粒子大小为15～60nm；20～55nm；25～50nm；30～45nm；或20nm以上不足40nm的第一氧化铈粒子以及平均粒子大小为1～10nm；1～6nm；2～5nm；或1nm以上不足3nm的第二氧化铈粒子。
所述平均粒子大小较大的第一氧化铈粒子的形状可以是尖角形，但是并不限定于此。借此，可以使得研磨速度变得更加优秀。此外，所述氧化铈复合粉末可以包含9.5:0.5至0.5:9.5的重量比例(wt./wt.)的第一氧化铈粒子以及第二氧化铈粒子，具体来讲，可以包含8:2至2:8的重量比例(wt./wt.)，更具体来讲，可以包含6:4至4:6的重量比例(wt./wt.)，而在一部分情况下，可以包含5.5:4.5至4.5:5.5的比例(wt./wt.)。
借此，所述氧化铈复合粉末在利用透射电子显微镜(TEM)对氧化铈复合粉末进行分析时，在单位面积(水平550nm以及垂直550nm)下相对于1个第一氧化铈粒子可以包含50至19,000个第二氧化铈粒子。例如，所述氧化铈复合粉末在利用透射电子显微镜(TEM)进行分析时，在单位面积(水平550nm以及垂直550nm)下相对于1个第一氧化铈粒子可以包含400至2500个；或650至1500个第二氧化铈粒子。
此外，所述氧化铈复合粉末可以包含如上所述比例的平均粒子大小互不相同的两种氧化铈粒子，而且可以根据测定方法呈现出特定范围内的粒度值。
作为一实例，所述氧化铈复合粉末的分散粒度在利用ζ电位测定仪(Zetasizer)进行分析时可以是50nm至180nm；在利用激光粒度分析仪(Microtrac)进行分析时可以是60nm至350nm；在利用稳定性测定仪(Lumisizer)进行分析时可以是30nm至70nm。
具体来讲，所述氧化铈复合粉末的分散粒度，
在利用ζ电位测定仪(Zetasizer)进行分析时可以满足70nm至150nm；或100nm至110nm；
在利用激光粒度分析仪(Microtrac)进行分析时可以满足120nm至200nm；或170nm至185nm；
在利用稳定性测定仪(Lumisizer)进行分析时可以满足30nm至50nm；或35nm至45nm。
其中，所述粒度为相当于所有粒子的50％的力度(D50)，利用ζ电位测定仪(Zetasizer)以及激光粒度分析仪(Microtrac)进行分析时的粒度值为体积平均直径(DV(50))值。
氧化铈复合粉末中所包含的氧化铈粒子的大小越大，虽然在作为研磨剂使用时可以实现更加优秀的研磨速度，但是会因为比表面积较低而导致研磨剂的化学活性的下降，并导致经过研磨的基板表面受到损伤的问题。与此相反，在氧化铈粒子的大小较小的情况下，虽然可以在防止经过研磨的基板表面受到损伤的同时提升研磨剂的化学活性，但是会导致研磨速度显著降低的问题。
但是，本发明的氧化铈复合粉末包含粒子大小互不相同的两种氧化铈粒子，并将所述氧化铈粒子的平均粒度以及由所述粒子混合而成的氧化铈复合粉末的分散粒度(D50)范围调节至如上所述的范围，因此不仅可以防止经过研磨的基板表面受到损伤，还可以通过将研磨剂的化学·物理活性极大化而显著提升研磨速度，同时还具有研磨剂的储藏稳定性优秀的优点。
此外，所述氧化铈复合粉末的平均BET比表面积可以是50.00㎡/g以上。例如，所述氧化铈复合粉末的平均BET比表面积可以是70.00㎡/g至250㎡/g；70.00㎡/g至150㎡/g；70.00㎡/g至90㎡/g；120.00㎡/g至200㎡/g；150.00㎡/g至250㎡/g；110.00㎡/g至160㎡/g；130.00㎡/g至150㎡/g；180.00㎡/g至240㎡/g。
本发明通过将氧化铈复合粉末的平均BET比表面积控制在如上所述的范围，可以在研磨时将包含所述复合粉末的分散组合物与基板表面接触的面积极大化，因此可以在防止基板表面受到损伤的同时执行化学研磨。
进而，本发明提供一种包含如上所述的氧化铈复合粉末的分散组合物。
适用本发明的分散组合物包含具有粒子大小互不相同且满足特定组合范围的两种氧化铈粒子的氧化铈复合粉末，从而可以在使用时不对基板造成损伤并实现较高的研磨速度，同时还可以提升储藏稳定性。
其中，在将分散组合物在60℃以及真空条件下进行72小时的干燥时，所述分散组合物中所包含的氧化铈复合粉末的平均密度可以是2.55g/mL至2.95g/mL。此外，所述分散组合物溶液内所包含的复合粉末的平均密度可以是1.0g/mL至2.95g/mL。此时，在将分散组合物在60℃以及真空条件下进行72小时的干燥时，所述分散组合物中所包含的氧化铈复合粉末的平均密度可以是2.55g/mL至2.95g/mL，具体来讲，可以是2.70g/mL至2.85g/mL。作为一实例，所述分散组合物中所包含的氧化铈复合粉末的平均粒度可以是2.81±0.05g/mL。
此外，在将分散组合物进行2小时的干燥时，所述分散组合物的溶液内所包含的氧化铈复合粉末的平均密度可以是1.0g/mL至2.8g/mL，具体来讲，可以是1.6g/mL至1.8g/mL。作为一实例，所述分散组合物的溶液内所包含的氧化铈复合粉末的平均粒度可以是1.69±0.05g/mL。本发明通过将分散组合物的溶液内所包含的氧化铈复合粉末的密度控制在如上所述的范围，可以改善因为氧化铈复合粉末的密度较低而造成粒子对被研磨膜的作用变弱并进一步导致研磨速度下降的问题，同时还可以防止氧化铈复合粉末的密度较高而导致基板表面受到损伤的问题。
与此同时，适用本发明的分散组合物在40℃下放置30天以上时的平均粒度变化为5％以内，其储藏稳定性优秀，因此即使是在经过较长时间之后也可以稳定地实现分散组合物的研磨特性。
进而，所述分散组合物可以使用水作为溶剂，也可以混合使用一部分有机溶剂。此时，所述分散组合物可以将如上所述的本发明的氧化铈复合粉末以0.3至15wt.％分散和/或混合到溶剂中。
此外，所述分散组合物除氧化铈复合粉末之外还可以包含多种添加剂，作为一实例，可以以如分散剂、缺陷抑制剂、氧化剂、研磨促进剂以及pH调节剂等为例。
所述分散剂，可以包含从由硝酸(Nitricacid)、甲酸(formicacid)、乙酸(aceticacid)、苯甲酸(benzoicacid)、草酸(oxalicacid)、琥珀酸(succinicacid)、苹果酸(malicacid)、马来酸(maleicacid)、丙二酸(malonicacid)、柠檬酸(citricacid)、乳酸(lacticacid)、天冬氨酸(asparticacid)、戊二酸(glutaricacid)、己二酸(adipicacid)以及所述之盐构成的组中选择的至少某一个。
此外，适用本发明的氧化铈复合粉末以及分散组合物的制造方法，可以适用相关行业通常所使用的制造方法，并不受到特殊的限定。例如，氧化铈复合粉末可以使用如湿式氧化法、溶胶凝胶(SolGel)法、水热合成法以及焙烧法等。作为一实例，所述氧化铈复合粉末可以通过将铈前驱体与碱性物质进行混合而对铈前驱体进行氧化并借此获得氧化铈，接下来对其进行洗涤、干燥以及粉碎之后进行热处理，然后利用水进行稀释而获得包含氧化铈复合粉末的分散组合物。为了获得本发明的氧化铈复合粉末，通过实施例进行了具体例示。铈前驱体并不受到特殊的限定，较佳地可以是盐的形态，作为非限制性的实例，可以以硝酸铈(cerium nitrate)、醋酸铈(cerium acetate)、氯化铈(cerium chloride)、碳酸铈(cerium carbonate)、硝酸铈铵(ceriumammonium nitrate)以及所述之水合物等为例，可以单独使用或混合使用两种以上。
接下来，将通过实施例对本发明进行更为详细的说明。下述说明只是对本发明的具体的一实例，即使是包括断定性、限制性的表达，也并不是对应通过权利要求书做出定义的权利要求范围做出限定。
<制造例1>第一氧化铈粒子的制造
在将1.85kg的碳酸铈水合物(Ce2(CO3)3)·xH2O)溶解到18.15kg的水以及2.4kg的硝酸(HNO3)之后进行1小时的搅拌，从而制造出前驱体溶液。将6kg的氨水投入到前驱体溶液中，在完成投入之后升温至75℃并在搅拌的同时进行6小时的反应。通过利用压滤机对所获得的沉淀物进行过滤、洗涤并以1000℃进行热处理而制造出第一氧化铈粒子，此时粒子的密度为6.5g/mL以上。
<制造例2>第二氧化铈粒子的制造
在将1.2kg的硝酸铈铵((NH4)2Ce(NO3)6)溶解到2kg的水中之后投入10g的过氧化氢(H2O2)并进行1小时的搅拌，从而制造出前驱体溶液。将2kg的氨水投入到前驱体溶液中，并将反应溶液在200℃下进行水热合成反应。通过利用压滤机对所获得的沉淀物进行过滤、洗涤并在60℃下进行真空干燥而制造出第二氧化铈粒子，此时粒子的密度为2.5g/mL以下。
<比较制造例1>氢氧化铈粒子的制造
在将350g的硝酸铈铵((NH4)2Ce(NO3)6)溶解到7825g的水中之后进行搅拌，从而制造出前驱体溶液。将750g的咪唑以5mL/分钟的速度投入到前驱体溶液中，从而获得包含铈氢氧化物的沉淀物。利用压滤机对所获得沉淀物进行过滤、洗涤，从而获得氢氧化铈粒子。
<实施例1～7以及比较例1～2>
在将通过制造例1获得的第一氧化铈粒子以及通过制造例2获得的第二氧化铈粒子按照如下述表1所示的方式进行混合之后再进行粉碎以及湿式研磨。将经过研磨的分散组合物在60℃下进行真空干燥，从而最终制造出氧化铈复合粉末。
【表1】
a：比较例3为对制造例1的第一氧化铈粒子以及比较制造例1的氢氧化铈粒子进行混合的比例，是没有经过湿式研磨的混合粒子。
<实施例8～14以及比较例4～6>
按照如下述表2所示的方式，将通过所述实施例1～7以及比较例1～3获得的各个氧化铈复合粉末与水以1.0wt％进行混合之后再进行分散，从而制造出分散组合物。
【表2】
<试验例1>氧化铈复合粉末的评估
为了对在本发明中所使用的第一以及第二氧化铈粒子的形态和粒度以及包含所述氧化铈粒子的氧化铈复合粉末的分散粒度以及BET比表面积进行评估，以通过制造例1～2获得的第一以及第二氧化铈粒子；以及通过实施例1～7以及比较例1～3获得的氧化铈复合粉末为对象执行如下所述的试验。
甲)第一以及第二氧化铈粒子的粒度以及形态分析
对通过制造例、实施例以及比较例获得的氧化铈粒子以及氧化铈复合粉末进行透射电子显微镜(TEM)分析，其结果如图1所示。
参阅图1，可以确认实施例的氧化铈复合粉末具有平均粒子大小为20～50nm的多边形形态的第一氧化铈粒子以及平均粒子大小为1～5nm的球形形态的第二氧化铈粒子混合的形态。此外，利用X射线衍射(XRD)分析仪对氧化铈粒子的结晶性进行确认，其结果如图3所示。此外，通过制造例2的结果可以确认第二氧化铈粒子具有0.31±0.005nm的平均栅格间隔，而且可以得知通过实施例1～7获得的氧化铈复合粉末相对于1个第一氧化铈粒子包含50至19,000个第二氧化铈粒子。
如上所述的结果表明，适用本发明的氧化铈复合粉末只包含经过氧化的铈粒子，所述氧化铈粒子具有大小互不相同的两种粒子以一定的比例混合和/或分散的构成。
乙)氧化铈复合粉末的分散粒度分析
对通过制造例、实施例以及比较例获得的氧化铈粒子以及氧化铈复合粉末，执行①ζ电位测定仪(Zetasizer)分析；②激光粒度分析仪(Microtrac)分析；③稳定性测定仪(Lumisizer)分析，从而对各个氧化铈粒子以及氧化铈复合粉末的50％粒度(D50)进行了测定。所测定到的各个结果如下述表3所示。
【表3】
参阅上述表3，可以得知适用本发明的氧化铈复合粉末包含粒子大小互不相同的两种氧化铈粒子，根据不同的测定方法具有一定的粒度范围。
丙)氧化铈复合粉末的BET比表面积分析
对通过制造例、实施例以及比较例获得的氧化铈粒子以及氧化铈复合粉末的BET比表面积进行了测定。
其结果，可以确认通过制造例1以及2获得的第一氧化铈粒子以及第二氧化铈粒子的平均BET比表面积分别为22.76㎡/g以及183.50㎡/g，而通过实施例1、4以及7获得的氧化铈复合粉末的平均BET比表面积分别为73.80㎡/g、142.62㎡/g以及178.57㎡/g。
<试验例2>分散组合物的评估
为了对适用本发明的分散组合物的光学特性、储藏稳定性以及研磨效率等进行评估，以通过实施例8～14以及比较例4～6获得的分散组合物为对象执行了如下所述的试验。
甲)分散组合物的光学特性评估
将通过实施例12获得的分散组合物(第一氧化铈粒子:第二氧化铈粒子＝50:50wt.％/wt.％)以0.007wt.％的浓度分散到蒸馏水中而制造出浆料，并在将大约4mL的所制造出的浆料投入到1cm×1cm的池中之后将所述池装入到分光光度计内部。接下来，对450nm波长范围下的吸光度以及500nm波长下的透过度进行了测定。
其结果，可以确认在将所述分散组合物以0.007wt.％进行分散时，450～600nm波长范围内的吸光度为0.027±0.005％，存在于0.02～0.19％的范围之内。此外，可以确认在将分散组合物以0.007wt.％进行分散时，500nm波长下的透过度为85.35±0.005％，属于70～90％范围内的值。
乙)分散组合物内的氧化铈粒子的密度评估
在将通过制造例1、制造例2以及比较制造例获得的氧化铈粒子混合成如下述表4所示的分散组合物之后进行粉碎以及湿式研磨而制备出分散组合物样本，接下来在将分散组合物在60℃以及真空条件下进行72小时的干燥之后对复合粉末的密度进行了测定。此外，在将复合粉末以5.0wt.％的浓度分散到蒸馏水中之后，对分散组合物的溶液内所包含的复合粉末的密度进行了测定。
此时，所述测定条件如下所述，其结果如下述表4以及图4所示。此外，在比较例3中将通过制造例1以及比较制造例1获得的粒子混合成分散组合物(第一氧化铈粒子:第二氢氧化铈粒子＝50:50wt.％/wt.％)之后照射超声波而制备出分散组合物样本，接下来在将分散组合物在60℃以及真空条件下进行72小时的干燥之后对复合粉末的密度进行了测定。此外，在将复合粉末以5.0wt.％的浓度分散到蒸馏水中之后，对分散组合物的溶液内所包含的复合粉末的密度进行了测定：
(条件①)在将经过粉碎以及湿式研磨的分散组合物在60℃以及真空条件下进行72小时的干燥之后，利用50mL比重瓶通过下述公式1对密度进行了计算。
(条件②)在将混合分散组合物在60℃以及真空条件下进行72小时的干燥之后，利用50mL比重瓶通过下述公式1对密度进行了计算:
【公式1】PD＝PW/PV，PV＝CV-WV，WV＝WW/WD
(PD：粉末密度，PW：粉末重量，PV：粉末体积，CV：比重瓶体积，WV：水体积，WW：水重量，WD：水密度)
(条件③)在将通过条件①、②制造出的混合粉末以5.0wt.％的浓度分散到蒸馏水中之后，将溶液内所包含的复合粉末的密度通过下述公式2对密度进行了计算：
【公式2】PD＝PW/PV，PV＝SV-WV，WV＝WW/WD，WW＝SW-PW
(PD：溶液内粉末密度，PW：粉末重量，PV：粉末体积，SV：浆料体积，WV：水体积，WW：水重量，WD：水密度，SW：浆料重量)
【表4】
参阅所述表4以及图4，可以得知适用本发明的分散组合物具有氧化铈复合粉末的特定密度范围。
丙)分散组合物的储藏稳定性评估
制备出将通过制造例1以及2获得的氧化铈复合粉末以5.0wt％的浓度分散到蒸馏水中的样本。接下来，对所准备的样本和通过实施例8、11和14以及比较例5制造出的分散组合物中所包含的氧化铈复合粉末的分散粒度进行了测定，并在40℃的恒温槽中放置30天以上。在经过30天以上之后，通过再次对各个样本以及分散组合物的平均粒度进行测定而对粒度变化进行了确认。其结果如下述表5所示。
【表5】
适用本发明的分散组合物在长期保管之后氧化铈复合粉末的分散粒度变化并不大，因此即使是在经过长时间之后也可以无变化地稳定实现组合物的研磨特定。
丁)分散组合物的研磨效率评估
首先，制备出将通过制造例1以及2获得的氧化铈粒子以1.0wt.％的浓度分散到蒸馏水中的样本。对于所准备的样本和通过实施例8～14以及比较例3～5获得的分散组合物，通过按照下述条件执行测试而对各个分散组合物的研磨速度进行了测定，其结果如图5所示。
-研磨测试：CMP装置(型号：DOOSAN UNIPLA 231)
-板：IC1000TM A2 PAD 20'*1.18'ACAO:1Y10
-时间：60秒
-主轴转速：85rpm
-晶圆压力：5psi
-浆料流量：200cc/分钟
-晶圆：8英寸(PETEOS)
-晶圆厚度：
参阅图5，适用本发明的分散组合物以一定的含量比例含有具有特定大小的第一氧化铈粒子以及地二氧化铈粒子，因此可以在被研磨的基板表面无损伤地执行研磨；而且与单独包含粒子较大的第一氧化铈粒子或粒子较小的第二氧化铈粒子的组合物相比具有相对较高的研磨速度。
具体来讲，可以确认实施例的分散组合物不会对被研磨的基板表面造成损伤，但是在单独包含或包含较高含量比例的第一氧化铈粒子的制造例1或比较例3中出现了基板的表面损伤。
此外，可以确认实施例的分散组合物均呈现出了大约
以上的高研磨速度，尤其是在第一氧化铈粒子与第二氧化铈粒子的混合比例为6:4～4:6(wt./wt.)的实施例10～12的分散组合物中，其研磨速度显著提升到了
以上。与此相反，在单独包含第一氧化铈粒子或第二氧化铈的样本(制造例1以及2)以及所述氧化铈粒子的混合比例与本发明互不相同的分散组合物(比较例3以及4)中，呈现出了不足
的较低的研磨速度。
通过如上所述的结果可以确认，适用本发明的分散组合物包含以特定比例含有具有一定大小的两种氧化铈粒子的氧化铈复合粉末，从而可以在使用时不对基板造成损伤并实现较高的研磨效率。
Claims (8)
1.一种CMP用氧化铈复合粉末的分散组合物，
作为包含：第一氧化铈粒子，平均粒子大小为15nm以上；以及，
第二氧化铈粒子，平均粒子大小为10nm以下；的分散组合物，第一氧化铈粒子以及第二氧化铈粒子的混合比例为9.5:0.5至0.5:9.5(wt./wt.)。
2.根据权利要求1所述的CMP用氧化铈复合粉末的分散组合物，
第一氧化铈粒子以及第二氧化铈粒子的混合比例为6:4至4:6(wt./wt.)。
3.根据权利要求1所述的CMP用氧化铈复合粉末的分散组合物，
氧化铈复合粉末在利用透射电子显微镜(TEM)进行分析时，在单位面积(水平550nm以及垂直550nm)下相对于1个第一氧化铈粒子平均包含50至19,000个第二氧化铈粒子。
4.根据权利要求1所述的CMP用氧化铈复合粉末的分散组合物，其特征在于：
氧化铈复合粉末的平均BET比表面积为50.00㎡/g以上。
5.根据权利要求1所述的CMP用氧化铈复合粉末的分散组合物，其特征在于：
氧化铈复合粉末的分散密度(D50)，
在利用ζ电位测定仪(Zetasizer)进行分析时为50nm至180nm；
或在利用激光粒度分析仪(Microtrac)进行分析时为60nm至350nm；
或在利用稳定性测定仪(Lumisizer)进行分析时为30nm至70nm。
6.根据权利要求1所述的CMP用氧化铈复合粉末的分散组合物，其特征在于：
分散组合物的溶液内所包含的氧化铈复合粉末的平均密度为1.0g/mL至2.95g/mL。
7.根据权利要求1所述的CMP用氧化铈复合粉末的分散组合物，其特征在于：
在氧化铈复合粉末的分散组合物中，在将氧化铈复合粉末的浓度调整至0.007wt.％之后对450～600nm波长下的吸光度进行测定时为0.02～0.19％，或在500nm波长下的透过度为70～90％。
8.根据权利要求1所述的CMP用氧化铈复合粉末的分散组合物，在40℃下放置30天之后的平均粒度变化为5％以下。
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