CN117794862A - 氧化铝粉末及包含其的氧化铝浆料 - Google Patents

氧化铝粉末及包含其的氧化铝浆料 Download PDF

Info

Publication number
CN117794862A
CN117794862A CN202280054014.4A CN202280054014A CN117794862A CN 117794862 A CN117794862 A CN 117794862A CN 202280054014 A CN202280054014 A CN 202280054014A CN 117794862 A CN117794862 A CN 117794862A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alumina powder
alumina
slurry
surface area
powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280054014.4A
Other languages
English (en)
Inventor
梶野哲平
岸田宽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Publication of CN117794862A publication Critical patent/CN117794862A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/30—Preparation of aluminium oxide or hydroxide by thermal decomposition or by hydrolysis or oxidation of aluminium compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

本发明提供满足以下的式(1)的氧化铝粉末。Rsp/氧化铝粉末的总表面积≤12.0(1)，式(1)中的Rsp及氧化铝粉末的总表面积分别由下述的式(2)及式(3)求出。Rsp＝(Rav‑Rb)/Rb(2)，Rav为对使氧化铝粉末分散于分散介质中而得到的体积X(ml)的氧化铝浆料进行脉冲NMR测定时的横向弛豫时间的倒数，Rb为对体积X(ml)的上述分散介质进行脉冲NMR测定时的横向弛豫时间的倒数。氧化铝粉末的总表面积(m2)＝(上述体积X(ml)中的氧化铝粉末的质量(g))×氧化铝的BET比表面积(m2/g)(3)。

Description

氧化铝粉末及包含其的氧化铝浆料
技术领域
本公开涉及氧化铝粉末及包含其的氧化铝浆料，特别是涉及适于研磨用氧化铝浆料的氧化铝粉末和包含其的研磨用氧化铝浆料。
背景技术
在IC芯片等半导体部件的制造工序中，通过反复进行光刻工序和CMP(ChemicalMechanical Polishing：化学机械研磨)工序来形成多层布线。
CMP工序是在光刻工序后将Si片(wafer)表面平坦化的技术。市售有将研磨材(例如陶瓷粉末)分散到分散介质中而得到的CMP浆料，将该CMP浆料用分散介质稀释而用于CMP工序。
目前半导体部件内的布线以铜布线为主流。因此，主要使用包含二氧化硅粉末作为研磨材的CMP浆料。
此外，作为研磨用途的陶瓷粉末，除了二氧化硅粉末以外，还已知有氧化铝粉末(例如专利文献1)。在专利文献1中记载了：平均粒径为约5μm以下、实质上不含有10μm以上的粗粒子、且没有粗大凝聚粒子的氧化铝粉末。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-12323号公报
发明内容
发明所要解决的课题
若布线的线宽变窄(例如，线宽为7μm以下)，则就Cu布线而言电阻变高，因此代替铜布线，研究了钌布线或钴布线的使用。钌及钴由于比铜硬，因此利用二氧化硅粉末难以研磨。于是，考虑使用包含比二氧化硅粉末硬质的氧化铝粉末作为研磨材的CMP浆料。
然而，以往的包含氧化铝粉末的CMP浆料(氧化铝浆料)存在氧化铝粉末容易产生凝聚、沉降的问题。于是，要求在氧化铝浆料中不易凝聚、沉降的氧化铝粉末(即，氧化铝浆料中的分散性优异的氧化铝粉末)。
在专利文献1中，没有考虑氧化铝浆料中的氧化铝粉末的分散性。
本发明的实施方式的目的是提供氧化铝浆料中的分散性优异的氧化铝粉末及包含该氧化铝粉末的氧化铝浆料。
用于解决课题的手段
本发明的方案1为一种氧化铝粉末，
其满足以下的式(1)。
Rsp/氧化铝粉末的总表面积≤12.0 (1)
式(1)中的Rsp及氧化铝粉末的总表面积分别由下述的式(2)及式(3)求出。
Rsp＝(Rav-Rb)/Rb (2)
Rav为对使氧化铝粉末分散于分散介质中而得到的体积X(ml)的氧化铝浆料进行脉冲NMR测定时的横向弛豫时间的倒数，
Rb为对体积X(ml)的上述分散介质进行脉冲NMR测定时的横向弛豫时间的倒数。
氧化铝粉末的总表面积(m2)＝(上述体积X(ml)中的氧化铝粉末的质量(g))×氧化铝的BET比表面积(m2/g)(3)
本发明的方案2为根据方案1所述的氧化铝粉末，
其进一步满足以下的式(4)。
3.0≤Rsp/氧化铝粉末的总表面积 (4)
本发明的方案3为根据方案1或2所述的氧化铝粉末，
晶格应变为0.002以下。
本发明的方案4为一种氧化铝浆料，
其包含方案1～3中任一项所述的氧化铝粉末、分散剂和分散介质。
发明效果
根据本发明的实施方式，能够提供氧化铝浆料中的分散性优异的氧化铝粉末及包含该氧化铝粉末的氧化铝浆料。
具体实施方式
本发明人们使用将对氧化铝浆料以脉冲NMR进行测定而求出的Rsp以氧化铝的总表面积归一化而得到的“Rsp/氧化铝粉末的总表面积”作为氧化铝浆料中的氧化铝的分散状态的指标。而且，对该指标与氧化铝的分散状态的关系进行了深入研究，结果发现：若“Rsp/氧化铝粉末的总表面积”为12.0以下，则氧化铝浆料中的氧化铝的分散状态稳定，能够抑制氧化铝的凝聚。基于该见识，本发明人们完成了氧化铝浆料中的分散稳定性优异的氧化铝粉末及使用了其的氧化铝浆料。
对氧化铝粉末和氧化铝浆料进行说明。
[实施方式1：氧化铝粉末]
本发明的实施方式的氧化铝粉末满足以下的式(1)。
Rsp/氧化铝粉末的总表面积≤12.0 (1)
对于式中的“Rsp”及“氧化铝粉末的总表面积”进行以下详述。
(Rsp)
为了求出Rsp，首先，对于使氧化铝粉末分散于分散介质中而得到的氧化铝浆料和仅分散介质(空白液)，分别通过脉冲NMR来测定1H核的弛豫时间(经脉冲激发的磁化恢复至原来的热平衡为止的时间)。使用所得到的测定结果，通过以下的式(2)来算出Rsp。
Rsp＝(Rav-Rb)/Rb (2)
其中，Rav为对使氧化铝粉末分散于分散介质(例如纯水)中而得到的氧化铝浆料(例如体积X(ml))进行脉冲NMR测定时的横向弛豫时间的倒数。此外，Rb为对仅上述氧化铝浆料的分散介质(例如纯水)(例如体积X(ml))进行脉冲NMR测定时的横向弛豫时间的倒数。需要说明的是，有时将仅由分散介质构成的液体称为“空白液”。空白液仅由分散介质构成，通常设定为与脉冲NMR测定时的氧化铝浆料的体积相同。
Rsp为关于吸附于氧化铝粉末的表面的分散介质的分子(水分子)的运动性的指标。分散于氧化铝浆料中的氧化铝粉末以将分散介质的分子束缚于其表面的状态分散于氧化铝浆料中。
这里，若被束缚于氧化铝粉末的表面的分散介质的分子的数目增加，则横向弛豫时间(T2)变短，因此Rsp的值变大。此外，若被束缚于氧化铝粉末的表面的分散介质的分子的数目增加，则分散于分散介质中的状态稳定，因此氧化铝粉末的分散性提高。
由于这些，若Rsp的值变大，则存在氧化铝粉末的分散性提高的倾向。
需要说明的是，若氧化铝浆料中的氧化铝粉末的浓度高，则即使分散性低，有时Rsp的值也变高。本发明人们为了准确评价氧化铝粉末的分散性，导入通过氧化铝粉末的总表面积将Rsp的值归一化的指标。在下文对于其进行叙述。
氧化铝浆料的脉冲NMR测定例如可以通过美国MAGELEKA，Inc制的脉冲NMR方式粒子界面特性评价装置“Magno Meter XRS”来测定。测定条件例如设定为测定频率：12MHz、测定核：1HNMR、测定方法：T2(横向弛豫时间)、样品量：0.3ml、温度25℃。
(氧化铝粉末的总表面积)
氧化铝粉末的总表面积(在说明书中有时简称为“总表面积”)为脉冲NMR的测定时的氧化铝浆料的量X(ml)(例如0.3ml)中包含的全部氧化铝粉末的表面积的总和，可以通过以下的式(3)求出。
氧化铝粉末的总表面积(m2)＝(上述氧化铝浆料X(ml)中的氧化铝粉末的质量(g))×氧化铝粉末的BET比表面积(m2/g)(3)
BET比表面积按照JIS-Z-8830：2013“利用气体吸附的粉体(固体)的比表面积测定法”中规定的方法，通过氮吸附法一点法而求出。作为比表面积测定装置，例如可以使用株式会社MOUNTECH制的“Macsorb”。
本发明人们基于该指标对氧化铝浆料中的氧化铝粉末的分散性进行了研究。而且发现：若“Rsp/氧化铝粉末的总表面积”为12.0以下，则可得到分散性优异的氧化铝粉末。即，实施方式的氧化铝粉末通过满足下述的式(1)，在氧化铝浆料中显示出优异的分散性。
Rsp/氧化铝粉末的总表面积≤12.0 (1)
“Rsp/氧化铝粉末的总表面积”优选为11.5以下，更优选为11.0以下，进一步优选为10.5以下。
进而，“Rsp/氧化铝粉末的总表面积”优选为3.0以上。即，优选满足以下的式(4)。
3.0≤Rsp/氧化铝粉末的总表面积 (4)
“Rsp/氧化铝粉末的总表面积”更优选为4.0以上，进一步优选为5.0以上，特别优选为6.0以下。“Rsp/氧化铝粉末的总表面积”也可以为7.0以上，也可以为8.0以上。
通过控制制造条件，“Rsp/氧化铝粉末的总表面积”的值能够设定为所期望的范围。例如，可列举出在制造氧化铝粉末时使用种晶及将种晶浆料和铝醇盐进行高速旋转剪切搅拌。作为铝醇盐，也可以使用螯合化铝醇盐。
(晶格应变)
氧化铝粉末的晶格应变优选为0.002以下。若晶格应变为0.002以下则粒子表面稳定，即使是微粒的氧化铝粉末，也能够抑制在分散介质中凝聚。由此，能够进一步提高氧化铝浆料中的氧化铝粉末的分散性。晶格应变更优选为0.001以下，进一步优选为0.0005以下，特别优选为0.0003以下。
通过控制制造条件，晶格应变能够设定为所期望的范围。例如，可列举出采用在制造氧化铝粉末时可得到高纯度氧化铝的方法(铝醇盐法等)及在将氧化铝粉末粉碎的工序中不过度粉碎。需要说明的是，若使用拜耳法来制造氧化铝粉末，则氧化铝的纯度变低，因此晶格应变容易变大。
氧化铝粉末的晶格应变可以利用Rietveld解析通过以下的步骤来求出。
首先，对氧化铝的粉末实施利用2θ/θ法的X射线衍射测定，得到X射线衍射轮廓图的实测数据。对于所得到的数据，使用Rietveld解析程序(RIETAN-FP)，将氧化铝的晶体结构设定为α氧化铝，实施Rietveld解析。α氧化铝具有六方晶系的晶体结构、且空间组R-3c的刚玉结构。
由Rietveld解析的结果，对于2θ的值为40°～80°的Kα1来源的峰，求出各峰的2θ的值和积分宽度，通过Halder-Wagner法来评价微晶尺寸及晶格应变。在利用Halder-Wagner法的评价中，在以下的式(5)(Halder-Wagner式)中代入各峰的2θ的值和积分宽度，将纵轴设定为(β/tanθ)2，将横轴设定为β/(tanθsinθ)而进行绘图。接着，通过将所得到的绘图以直线进行拟合，求出斜率及截距，由上述斜率及上述截距的值求出微晶尺寸及晶格应变。
Halder-Wagner式：
(β/tanθ)2＝(Kλ/D)×β/(tanθsinθ)+16ε2(5)
在式(5)中，β为积分宽度，θ为利用2θ/θ法的X射线衍射测定时的衍射角，K为谢乐(Scherrer)常数，λ为X射线的波长，D为微晶尺寸，ε为晶格应变。
谢乐常数K设定为4/3，X射线的波长λ设定为
若晶格应变ε小于1×10-4，则由于测定误差、解析误差的影响，有时在拟合上ε2成为负。在ε2成为负的情况下，晶格应变ε设定为“低于1×10-4”。
氧化铝粉末的氧化铝的纯度优选为99.9％以上，优选为99.99％以上。此外，氧化铝优选为α相的氧化铝(α氧化铝)，但也可以包含其他的氧化铝(例如β氧化铝、γ氧化铝等中间氧化铝等)。例如，在将氧化铝粉末中的氧化铝设定为100质量％时，85质量％以上优选为α氧化铝。
氧化铝粉末的平均粒径优选为40nm～200nm。
示出能够制造本实施方式的氧化铝粉末的制造方法的一个例子。
实施方式的氧化铝粉末的制造方法包括以下工序：
制备分散有种晶的种晶浆料的工序；
将上述种晶浆料与铝醇盐混合而得到氢氧化铝浆料的工序；
将上述氢氧化铝浆料进行干燥及烧成而得到氧化铝粉末的工序；
将所得到的氧化铝粉末粉碎的工序。
在得到氢氧化铝浆料的工序之前，也可以包含将铝醇盐螯合化的工序。
对各工序进行详述。
〔1.制备种晶浆料的工序〕
使氧化铝粒子(种晶的原料)分散于水中后，用球磨机进行湿式粉碎。之后，用冷却离心分离机(例如，himac制：CR7N)进行离心处理，将沉淀物除去。由此，得到分散有种晶的种晶浆料。
种晶优选为α氧化铝。通过使用α氧化铝的种晶，在后述的烧成工序中，能够以低温烧成进行氧化铝的α化。
种晶的粒径优选小，但通常使用0.01μm～0.2μm的种晶。
种晶的BET比表面积有助于最终得到的氧化铝粉末的微晶尺寸。种晶的BET比表面积优选为20m2/g以上且150m2/g以下，更优选为35m2/g以上且120m2/g以下。
BET比表面积按照JIS-Z-8830：2013“利用气体吸附的粉体(固体)的比表面积测定法”中规定的方法，通过氮吸附法一点法来求出。
种晶浆料中的种晶的含量只要所得到的种晶浆料具有适宜的流动性则没有特别限定。例如，种晶浆料中的种晶的含量为10质量％～40质量％。
〔2.将铝醇盐螯合化的工序〕
也可以任选包含将氧化铝醇盐螯合化的工序。在该工序中，将铝醇盐利用螯合剂而螯合化。通过螯合化，体积大的配位基配位而成为空间位阻，因此与没有螯合化的铝醇盐相比，能够更有效地抑制在后述的水解时引起的铝醇盐的缩合反应。通过抑制缩合反应，变得容易得到微粒的氢氧化铝。
作为铝醇盐，例如可以使用乙醇铝、正丙醇铝、异丙醇铝、正丁醇铝、仲丁醇铝、叔丁醇铝等。
作为螯合剂，例如可以使用乙酰乙酸乙酯、三乙醇胺(TEA)、乙二胺(EDA)。
〔3.将上述种晶浆料与(任选螯合化的)上述铝醇盐混合而得到氢氧化铝浆料的工序〕
将种晶浆料与(任选螯合化的)铝醇盐连续地供给至搅拌机而混合。通过将该混合物用搅拌机进行高速旋转剪切搅拌，种晶浆料中的水与铝醇盐发生水解反应，可得到含有作为水解物的氢氧化铝粒子的浆料(氢氧化铝浆料)。
种晶浆料及(任选螯合化的)铝醇盐的供给量优选按照混合物中的种晶的含量变得适宜的方式进行控制。关于种晶的优选的含量，以混合物中的金属成分(铝醇盐及种晶中包含的铝成分)的氧化物换算计，相对于混合物中的铝成分的合计量100质量份，种晶中的铝成分为1质量份以上，优选为2质量份以上，特别优选为4质量份以上，为50质量份以下，优选为40质量份以下，特别优选为30质量份以下。
此外，种晶浆料及(任选螯合化的)铝醇盐的供给量优选按照(种晶浆料中包含的水)/((任选螯合化的)铝醇盐)的配合比以摩尔比计成为约1.5～约6.0的范围的方式进行控制。
在该工序中，一个特征在于将混合物进行高速旋转剪切搅拌。本说明书中所谓“高速旋转剪切搅拌”是在涡轮(转子)与定子(网筛)之间的余隙小(例如2mm以下)、并且涡轮(转子)进行高速旋转(例如周速约1m/秒～约40m/秒)时，通过在涡轮(转子)与定子(网筛)之间产生的剪切力、压力变动、汽蚀、碰撞力、速度核心区等机械能进行的搅拌。
作为可进行这样的高速旋转剪切搅拌的搅拌机，可列举出T.K Homo Mixer(特殊机化工业株式会社制)、CLEARMIX(M Technique株式会社制)、Polytron均化器、MEGATRON均化器(KINEMATICA)、SUPRATON(月岛机械株式会社制)等机种。
在高速旋转剪切搅拌中，涡轮(转子)的转速设定为3000rpm～21500rpm、优选为8000rpm～15000rpm例如10000rpm。若转速在上述范围内，则能够将种晶浆料中的水与(任选螯合化的)铝醇盐的双组份充分地混合，并且能够抑制所生成的氢氧化铝浆料中的氢氧化铝的凝聚。由此，可得到包含微粒的氢氧化铝的氢氧化铝浆料。此外，能够在氢氧化铝浆料中将种晶均匀地分散。
需要说明的是，铝醇盐的水解可以使用连续式反应装置来进行。作为连续式反应装置，可以适用罐连续型、管线连续型等。所谓罐连续型是将种晶浆料与(任选螯合化的)铝醇盐连续地供给至具备可高速旋转剪切的搅拌机的罐中，一边将与所供给的液量等量液连续地排出一边进行铝醇盐的水解(及氢氧化铝粒子的生成)的方法。就管线连续型而言，是向装入线路中的可高速旋转剪切的搅拌机中连续地供给种晶浆料和(任选螯合化的)铝醇盐的方法。如果利用这些连续式反应装置，则与间歇式反应装置相比，生产率极高，并且可谋求氢氧化铝粒子的生成条件的均匀化，因此可得到包含粒径分布均匀且没有粗大凝聚粒子的氢氧化铝的氢氧化铝浆料。
〔4.将上述氢氧化铝浆料干燥及烧成而得到氧化铝粉末的工序〕
将氢氧化铝浆料通过公知的方法进行干燥，并将所得到的氢氧化铝用烧成炉进行烧成，得到氧化铝粉末。
烧成通常在800℃以上、优选900℃以上且通常在1000℃以下、优选980℃以下、进一步优选960℃以下进行。若超过1000℃，则难以得到微粒的氧化铝粉末。此外低于800℃时，存在氧化铝粉末中的α相的含量变低的倾向。
烧成可以在大气中进行，也可以在氮气、氩气等不活泼气体中进行，一边较高地维持气氛中的水蒸汽分压一边进行烧成是有效的。特别是不含将铝醇盐螯合化的工序的情况下，若在水蒸汽分压高的气氛(即，高露点的气氛)中进行烧成，则能够以低的烧成温度得到α相。需要说明的是，在包含将铝醇盐螯合化的工序的情况下，能够以水蒸汽分压低的气氛(即低露点的气氛)及低的烧成温度得到α相。
烧成可以使用例如管状电炉、箱型电炉、隧道炉、远红外线炉、微波加热炉、竖炉、反射炉、回转炉、辊底式炉、煤气(LNG、LPG)炉等通常的烧成炉来进行。烧成可以以分批式进行，也可以以连续式进行。此外也可以以静置式进行，也可以以流动式进行。
作为控制烧成时的露点的方法，例如在使用以电能作为热源的电炉、或管状炉作为烧成炉的情况下，向导入炉内的干燥空气中喷水的方法、或向炉内导入蒸汽的方法是有效的。在使用煤气燃烧炉作为烧成炉的情况下，将使煤气、石油等燃料进行燃烧而产生的水分导入炉内的方法是有效的，进一步追加导入蒸汽更有效。
露点使用水蒸汽量由换算表求出、或使用水蒸汽压由计算式求出。水蒸汽压及水蒸汽量(绝对湿度)可以分别由饱和水蒸汽压或饱和水蒸汽量和相对湿度来求出。需要说明的是，饱和水蒸汽压可以由Tetens式来计算。
在不含将铝醇盐螯合化的工序的情况下，优选按照炉内的露点成为30℃以上的方式进行控制，进一步优选按照露点成为40℃以上的方式进行控制，特别优选按照露点成为50℃以上的方式进行控制。
〔5.将所得到的氧化铝粉末进行粉碎的工序〕
将所得到的氧化铝粉末进行粉碎。对于氧化铝粉末的粉碎，例如可以使用振动磨、球磨机、喷射磨等介质粉碎机。此外，也可以将粉碎后的氧化铝粉末进行分级。
[实施方式2：氧化铝浆料]
本发明的实施方式的氧化铝浆料包含实施方式1的氧化铝粉末、分散剂和分散介质。
分散剂可列举出酸或碱等pH调整剂、缩合磷酸或缩合磷酸盐、聚苯乙烯磺酸盐、聚羧酸型高分子化合物、聚丙烯酸型高分子化合物、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯等。
作为表面活性剂，可列举出阴离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂及两性表面活性剂。作为阴离子性表面活性剂，例如可列举出聚羧酸铵等。
作为粘度调节剂，可列举出水溶性纤维素醚、多糖类、多元醇及其衍生物、水溶性高分子化合物、具有增稠作用的水溶性氧化物及其盐类、生物高分子等。
分散介质没有特别限定，但例如可以使用水、乙醇、丙酮、NMP等有机溶剂。
氧化铝粉末与分散剂与分散介质的配合比只要不损害本发明的目的，则可以根据需要适当含有其他成分。作为其他成分，例如可列举出分散剂、表面活性剂、粘度调节剂等。在使用这些其他成分的情况下，含有比例相对于研磨磨粒的总质量通常为0.01～10质量％的范围左右。氧化铝粉末可以以浆料的0.5～70质量％包含。
氧化铝浆料通过将研磨磨粒(及任选的成分)混合至均匀地分散于分散介质中来制备。混合方法没有特别限制，例如可列举出利用超声波分散机、均化器等的搅拌混合方法、利用湿式磨等的粉碎混合法。
混合方法可以通过以往公知的混合方法来进行，混合顺序也是任意的，可以将研磨浆料的构成成分(研磨磨粒、分散剂、分散介质及任选的成分)中的任2种成分或3种成分以上预先混合，之后将剩余的成分混合，也可以一次性将全部混合。
实施方式2的氧化铝浆料由于使用实施方式1的氧化铝粉末，因此氧化铝浆料中的氧化铝粉末的分散性良好，不易引起凝聚。
实施方式1的氧化铝粉末及实施方式2的氧化铝浆料例如在硅片的CMP工序、形成有微细图案的基板的平坦化CMP工序、绝缘膜的CMP工序、金属膜的CMP工序及难加工性基板(蓝宝石、SiC、GaN、Ga2O3、金刚石)的CMP工序中被利用。
实施例
在实施例中，准备9种氧化铝粉末的试样(No.1～9)。
首先对试样No.1的氧化铝粉末的制备方法进行说明，接着，对试样No.2～9的氧化铝粉末的制备方法进行说明。
1.试样No.1的氧化铝粉末的制备
〔种晶(α氧化铝)浆料的制备〕
使氧化铝粒子(种晶的原料)分散于水中后，用球磨机进行湿式粉碎。之后，用冷却离心分离机(himac制：CR7N)以转速4000rpm进行30分钟离心处理，将沉淀物除去。由此，得到分散有种晶的种晶浆料。
此外，测定所得到的种晶浆料中的种晶的BET比表面积。首先，使种晶浆料中的水分蒸发而得到种晶，按照JIS-Z-8830：2013“利用气体吸附的粉体(固体)的比表面积测定法”中规定的方法，通过氮吸附法一点法来求出BET比表面积。将种晶的BET比表面积的测定结果示于表1中。
〔螯合化异丙醇铝的制备〕
将异丙醇铝螯合化，制备螯合化异丙醇铝(表1的“螯合化的有无”中记载为“有”)。
通过将异丙醇铝与乙酰乙酸乙酯(螯合剂)按照以摩尔比计成为100：3的方式混合，得到3mol％螯合化的异丙醇铝。
表1
〔微粒α氧化铝粉末的制造〕
将螯合化的异丙醇铝和种晶浆料使用精密乳化分散机CLEARMIX CLM-2.2S(MTechnique公司制)以转速10000rpm进行混合而水解。由此，得到氢氧化铝浆料。
螯合化异丙醇铝与种晶浆料的配合比按照(种晶浆料中包含的水)/(螯合化异丙醇铝)的比率成为2.7/1(摩尔比)的方式确定。若以这样的配合比配合，则在氢氧化铝浆料中，以金属成分的氧化物换算计，相对于螯合化异丙醇铝及种晶中包含的铝成分的合计量100质量份，种晶中包含的铝成分变成包含10质量份。需要说明的是，各个铝成分的含量(质量份)是假定所使用的异丙醇铝全部变成氧化铝来计算求出。
将所得到的氢氧化铝浆料在150℃下干燥而得到氢氧化铝粒子，将其放入氧化铝制坩埚中，用箱型电炉进行烧成。烧成条件为以200℃/小时的升温速度升温至表1中记载的烧成温度(975℃)，并在该烧成温度下保持4小时。通过烧成，得到α氧化铝粉末。
将该α氧化铝粉末进一步用球磨机进行粉碎，得到微粒α氧化铝粉末。
2.试样No.2的氧化铝粉末的制备
虽然与试样No.1的氧化铝粉末的制备方法同样，但变更以下点。
·在氢氧化铝浆料中，以金属成分的氧化物换算计，相对于螯合化异丙醇铝及种晶中包含的铝成分的合计量100质量份，按照种晶中包含的铝成分成为5.6质量份的方式变更种晶的配合量。
3.试样No.3的氧化铝粉末的制备
在通过醇盐法制作的高纯度氢氧化铝中通过皿型造粒机添加Si源，用箱型电炉进行烧成。烧成条件为以200℃/小时的升温速度升温至表1中记载的烧成温度(1200℃)，并在该烧成温度下保持4小时而得到高纯度氧化铝。将该高纯度氧化铝用振动磨进行粉碎，得到微粒的高纯度氧化铝粉末。
如表1中所示的那样，没有使用种晶。
4.试样No.4的氧化铝粉末的制备
将通过拜耳法而制成的氢氧化铝进行烧成，制作BET比表面积为约4m2/g的氧化铝粉末。将所得到的氧化铝粉末用球磨机粉碎4小时，得到BET比表面积为约5m2/g的微粒氧化铝粉末。
如表1中所示的那样，没有使用种晶。
3.试样No.5的氧化铝粉末的制备
虽然与试样No.1的氧化铝粉末的制备方法同样，但变更以下点。
·没有使用种晶。
·烧成温度设定为1120℃。
6.试样No.6的氧化铝粉末的制备
虽然与试样No.2的氧化铝粉末的制备方法同样，但变更以下点。
·异丙醇铝在没有螯合化的情况下使用(表1的“螯合化的有无”中记载为“无”)。
·烧成炉使用煤气炉。烧成温度设定为965℃。
7.试样No.7的氧化铝粉末的制备
虽然与试样No.6的氧化铝粉末的制备方法同样，但变更以下点。
·在氢氧化铝浆料中，以金属成分的氧化物换算计，相对于异丙醇铝及种晶中包含的铝成分的合计量100质量份，按照种晶中包含的铝成分成为10质量份的方式变更种晶的配合量。
8.试样No.8的氧化铝粉末的制备
虽然与试样No.6的氧化铝粉末的制备方法同样，但变更以下点。
·在氢氧化铝浆料中，以金属成分的氧化物换算计，相对于异丙醇铝及种晶中包含的铝成分的合计量100质量份，按照种晶中包含的铝成分成为15质量份的方式变更种晶的配合量。
9.试样No.9的氧化铝粉末的制备
虽然与试样No.6的氧化铝粉末的制备方法同样，但变更以下点。
·在氢氧化铝浆料中，以金属成分的氧化物换算计，相对于异丙醇铝及种晶中包含的铝成分的合计量100质量份，按照种晶中包含的铝成分成为20质量份的方式变更种晶的配合量。
〔脉冲NMR测定〕
将所得到的微粒α氧化铝粉末与分散介质(纯水)混合，准备10质量％的混合液。使用Emerson Japan株式会社制造的超声波均化器“Advanced SONIFIER”，对混合液赋予7分钟超声波而使氧化铝粉末分散于分散介质中，得到氧化铝浆料。用美国MAGELEKA，Inc制的脉冲NMR方式粒子界面特性评价装置“Magno Meter XRS”测定该氧化铝浆料的横向弛豫时间(T2)。测定条件为测定频率：12MHz、测定核：1HNMR、测定方法：T2、样品量：0.3ml、温度25℃。此外，使用纯水，空白液的横向弛豫时间(T2)也以同样的测定条件进行测定。将氧化铝浆料的横向弛豫时间(T2)的倒数设定为Rav，将空白液的横向弛豫时间(T2)的倒数设定为Rb，由以下的式(2)求出Rsp。
Rsp＝(Rav-Rb)/Rb (2)
〔BET比表面积〕
测定微粒α氧化铝粉末的BET比表面积。作为比表面积测定装置，使用株式会社MOUNTECH制的“Macsorb”，按照JIS-Z-8830：2013“利用气体吸附的粉体(固体)的比表面积测定法”中规定的方法，通过氮吸附法一点法来求出BET比表面积。
氧化铝粉末的总表面积(m2)通过将浓度10质量％的氧化铝浆料0.3ml中包含的氧化铝粉末的质量(g)乘以氧化铝粉末的BET比表面积(m2/g)来算出(参照以下的式(3)’)。
氧化铝粉末的总表面积(m2)＝(上述氧化铝浆料0.3(ml)中的氧化铝粉末的质量(g))×氧化铝的BET比表面积(m2/g)(3)’
由所得到的Rsp及氧化铝粉末的总表面积，求出以下的式(1)的左边的值。
Rsp/氧化铝粉末的总表面积≤12.0 (1)
〔晶格应变〕
通过上述的方法求出氧化铝粉末的晶格应变。
对微粒α氧化铝粉末实施利用2θ/θ法的X射线衍射测定，得到X射线衍射轮廓图的实测数据。对于X射线衍射测定，使用Bruker制D8ADVANCE，作为X射线源使用CuKα射线，测定时的电压设定为40kV，电流设定为40mA。扫描通过连续测定法在2θ为5～80°的范围内进行，扫描速度设定为5s，将步长设定为0.020°。对上述XRD衍射轮廓图通过使用了RIETAN-FPv2.63的Rietveld法进行解析，由所得到的结果对2θ的值为40°～80°的峰求出各峰的2θ的值和积分宽度，通过上述的Halder-Wagner法来评价微晶尺寸和晶格应变。
若晶格应变ε小于1×10-4，则由于测定误差、解析误差的影响，有时在拟合上ε2变成负。在ε2变成负的情况下，晶格应变ε设定为“低于1×10-4”。
〔分散性评价〕
使用脉冲NMR测定中使用的氧化铝浆料(10质量％)，确认氧化铝浆料中的微粒α氧化铝粉末的分散性(凝聚的有无)。
氧化铝浆料中的微粒α氧化铝粉末的粒度分布使用激光粒度分布测定装置〔日机装(株)制“Microtrac”〕通过激光衍射法进行测定，求出以质量基准计相当于累积百分率95％的粒径的D95。在测定时，在0.2重量％的六偏磷酸钠水溶液中加入微量的氧化铝浆料，赋予超声波，在水溶液中分散微粒α氧化铝粉末。此外，氧化铝粒子的折射率设定为1.76。
将各试样的测定结果及计算结果示于表2、3中。需要说明的是，在表2中，标注有下划线的数值表示脱离本发明的实施方式的范围。
表2
表3
试样No. 晶格应变 D95(μm)
1 低于1×10-4 0.53 实施例1
2 0.00024 0.45 实施例2
3 0.00140 8.29 比较例1
4 0.00057 9.54 比较例2
5 0.00130 2.50 比较例3
6 0.00028 0.32 实施例3
7 0.00032 0.32 实施例4
8 0.00025 0.31 实施例5
9 0.00022 0.32 实施例6
试样No.1～2及6～9的氧化铝粉末由于以实施方式中记载的制造条件来制备，因此“Rsp/氧化铝粉末的总表面积”为本发明的实施方式中规定的范围内。就使用了该氧化铝粉末的氧化铝浆料而言，用超声波分散后的氧化铝粉末的D95充分小。由此可以确认，氧化铝粉末的分散性良好。
另一方面，试样No.3的氧化铝粉末在制造时的转速低，此外，没有加入种晶浆料。因此，所得到的氧化铝粉末的结晶性差，在制成氧化铝浆料时容易凝聚。其结果是，“Rsp/氧化铝粉末的总表面积”脱离本发明的实施方式的范围。
试样No.4的氧化铝粉末是将通过拜耳法而制作的氧化铝粉碎而得到的粉末，氧化铝的纯度低。因此，所得到的氧化铝粉末的结晶性差，在制成氧化铝浆料时容易凝聚。其结果是，“Rsp/氧化铝粉末的总表面积”脱离本发明的实施方式的范围。
就使用了试样No.3、4的氧化铝粉末的氧化铝浆料而言，用超声波分散后的氧化铝粉末的D95大。由此确认，氧化铝粉末的分散性差，在氧化铝浆料中，氧化铝粉末的至少一部分凝聚。
试样No.5是没有添加种晶而制作的氧化铝粉末。因此，D95虽然比试样No.3、4小，但与试样No.1、2相比变大。
本申请主张以申请日为2021年11月26日的日本专利申请即日本特愿2021-192365作为基础申请的优先权。日本特愿2021-192365通过参照被纳入本说明书中。

Claims (4)

1.一种氧化铝粉末，其满足以下的式(1)，
Rsp/氧化铝粉末的总表面积≤12.0 (1)
式(1)中的Rsp及氧化铝粉末的总表面积分别由下述的式(2)及式(3)求出，
Rsp＝(Rav-Rb)/Rb (2)
Rav为对使氧化铝粉末分散于分散介质中而得到的体积X(ml)的氧化铝浆料进行脉冲NMR测定时的横向弛豫时间的倒数，
Rb为对体积X(ml)的所述分散介质进行脉冲NMR测定时的横向弛豫时间的倒数，
氧化铝粉末的总表面积(m2)＝(所述体积X(ml)中的氧化铝粉末的质量(g))×氧化铝的BET比表面积(m2/g) (3)。
2.根据权利要求1所述的氧化铝粉末，其进一步满足以下的式(4)，3.0≤Rsp/氧化铝粉末的总表面积 (4)。
3.根据权利要求1所述的氧化铝粉末，其中，晶格应变为0.002以下。
4.一种氧化铝浆料，其包含权利要求1～3中任一项所述的氧化铝粉末、分散剂和分散介质。
CN202280054014.4A 2021-11-26 2022-11-25 氧化铝粉末及包含其的氧化铝浆料 Pending CN117794862A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-192365 2021-11-26
JP2021192365 2021-11-26
PCT/JP2022/043523 WO2023095871A1 (ja) 2021-11-26 2022-11-25 アルミナ粉末およびそれを含むアルミナスラリー

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117794862A true CN117794862A (zh) 2024-03-29

Family

ID=86539609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280054014.4A Pending CN117794862A (zh) 2021-11-26 2022-11-25 氧化铝粉末及包含其的氧化铝浆料

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN117794862A (zh)
TW (1) TW202332655A (zh)
WO (1) WO2023095871A1 (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3139895B2 (ja) * 1993-09-24 2001-03-05 触媒化成工業株式会社 アルミナゾルおよびその製造方法
JP3470395B2 (ja) * 1994-06-24 2003-11-25 住友化学工業株式会社 微粒酸化アルミニウムの製造方法
JP3633201B2 (ja) * 1996-05-16 2005-03-30 住友化学株式会社 水酸化アルミニウム、その製造方法およびこれを用いてなるタイヤトレッド用ゴム組成物
JP4572576B2 (ja) * 2003-05-19 2010-11-04 住友化学株式会社 微粒αアルミナの製造方法
JP2010001198A (ja) * 2008-06-23 2010-01-07 Sumitomo Chemical Co Ltd 球状αアルミナの製造方法
JP5645435B2 (ja) * 2009-03-31 2014-12-24 キヤノン株式会社 酸化アルミニウム前駆体ゾル及び光学用部材の製造方法
US20150203686A1 (en) * 2012-07-27 2015-07-23 Sumitomo Chemical Company, Limited Alumina slurry, method for producing same, and coating liquid

Also Published As

Publication number Publication date
TW202332655A (zh) 2023-08-16
WO2023095871A1 (ja) 2023-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1494968B1 (en) Method for preparing single crystalline cerium oxide powders
JP5255059B2 (ja) マイクロ波を用いた薄片状の酸化アルミニウムの製造方法
CN108137325A (zh) 磷酸钨酸锆的制造方法
JP5836472B2 (ja) 結晶性酸化セリウム及びその製造方法
DE102006011965A1 (de) Verfahren zur Herstellung feiner Alpha-Aluminiumoxidteilchen
KR20110091454A (ko) 탄산세륨의 제조 방법 및 산화세륨의 제조 방법
JP2007055888A (ja) 微粒αアルミナ
US20100187470A1 (en) Fine cerium oxide powder and preparing method the same and cmp slurry comprising the same
CN117794862A (zh) 氧化铝粉末及包含其的氧化铝浆料
CN113292097A (zh) 一种制备高四方性钛酸钡粉体的方法
KR20060068556A (ko) 연마용 슬러리
JP2007084755A (ja) 研磨用複合酸化物粒子とその製造方法、スラリー状研磨材
Mguni et al. Expanding the synthesis of Stöber spheres: towards the synthesis of nano-magnesium oxide and nano-zinc oxide
Chen et al. Ammonium citrate-assisted combustion synthesis and photoluminescence properties of Dy: YAG nanophosphors
JP7402565B2 (ja) セリウム酸化物粒子の製造方法、研磨粒子及びそれを含む研磨用スラリー組成物
KR20150005274A (ko) 세리아 나노입자 및 이의 제조방법
KR102612361B1 (ko) α-알루미나 입자를 포함하는 연마재 및 그 제조 방법
JP6010843B2 (ja) 微粒子α−アルミナの製造法
KR100637403B1 (ko) 연마 입자, 연마용 슬러리 및 이의 제조 방법
Kandulna et al. Effect of transition metal ion pairs doping on the dielectric properties of mullite derived by sol–gel route
TW202222700A (zh) 氧化鉭粒子及氧化鉭粒子的製造方法
Song et al. Synthesis of CeO2-SiO2 composite nanoparticles by coprecipitation method and dispersion stability of their suspension
Panova et al. Investigation into the phase formation in the ZrO 2-CeO 2 system
Jesurani et al. A Comparative Study of Conventional Sintering with Microwave Sintering of High Dielectric Calcium Copper Titanate Nano Powder Synthesized by Sol-Gel Route
CN117088397A (zh) 一种基于溶剂热法合成的氧化铈粉体材料及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination