JP2011524814A

JP2011524814A - 安定な水性スラリー懸濁物

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Publication number: JP2011524814A
Application number: JP2011506239A
Authority: JP
Inventors: ディン，デリアング; リーメン，イェッセ; ワード，イ−ル，イー．
Original assignee: ピーピーティーリサーチ，インク．
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2011-09-08
Anticipated expiration: 2028-04-24
Also published as: JP5539321B2; WO2009131556A1; EP2268777A1; EP2268777A4; CN102027101A; KR20110013417A

Abstract

【課題】ワイヤーソー用途、ラッピング用途、ＣＭＰ用途などにおいて使用され得る長期安定な研磨材スラリー懸濁物を提供する。
【解決手段】約０．１〜７０重量％の研磨材粒子および、約０．１〜２０重量の、水性または半水性担体媒体より小さいまたはそれと同様の密度を有する懸濁粒子を含む、ラッピング、ワイヤーソーカッティング、および仕上げ操作のための水性スラリー組成物、および該懸濁物を作るための方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、長期安定な水性または半水性のスラリー懸濁物に関する。特に、長期安定性、すなわちソフト沈降性（soft settle properties）と言う、を有する水性および半水性のスラリーを提供する。上記スラリーは、ラッピング（lapping）用途、ワイヤー・ソー・カッティング、ＣＭＰ（化学的機械的ポリッシング／平坦化）（Chemical Mechanical Polishing/Planarization）金属形成および仕上げ、およびフリー研磨材研磨（free abrasive grinding）など多数の商業的用途における用途を有する。

非コロイドの高密度研磨材粒子の非水性、半水性および水性懸濁物が、ウエハーのワイヤー・ソー・カッティングおよびラッピングにおいて従来使用されているが、安定なスラリーは得られていない。米国特許第５，０９９，８２０号（Stricot）は、水または油中のシリコンカーバイド粒子の懸濁物の研磨材スラリーを開示している。しかし、上記懸濁物は、安定でなく、また、ワイヤーによる均一な滑らかさおよびカッティングを与えない。そのような組成物は、粒子の均一な懸濁を維持するために激しい攪拌を必要とし、また、上記懸濁物は、なおも攪拌下でのワークピースのスライシング中ですら、停滞した条件下で急速に沈降する。

２０００年１０月８日に出願された米国特許出願Ｎｏ．０９／６３７，２６３（Wardら）（米国特許第６，６０２，８３４号）は、ワイヤー・ソーとともに使用するための非水性または半水性のカッティングおよび潤滑（lubricating）組成物を開示している。上記組成物は、研磨材粒子の安定な懸濁を維持すべく静電気反発および粒子−粒子干渉（interference）を与えるために、界面活性剤、多価電解質およびｐＨに頼る。上記米国特許は、引用することにより本明細書に組み入れられる。

米国特許第６，０５４，４２２（Wardら）は、高分子量および低分子量のポリアルキレングリコールの混合物および懸濁剤を使用する懸濁物中に７０重量％までの研磨用グリット物質を含む潤滑組成物を開示している。

種々の工業（すなわち、マイクロエレクトロニクス、太陽電池、ＬＥＤ、ブロードバンドデバイス、光学／レーザー、ウエハー研磨、ＣＭＰ用途、他多数）において使用されるシリコン、ＳｉＣ、サファイア、ＧａＡｓ、光学ガラス、および他のウエハーの製造において、ウエハーは、より大きいインゴット、レンガ状の塊（bricks）、ブール（boules）などから切断される。ウエハー、ディスク、ピースなどの最初の切断に続く次の工程は、切断されたウエハーをラッピングして表面を滑らかにし、ＴＴＶを低下させ、ダメージとなる深さの欠陥を取り除き、そして上記ウエハーを最終の「ポリッシング」用に準備することを含む。一般に、水性の担体が、この工程で用いられるラッピング研磨材のための懸濁媒体として使用される。ラッピング研磨材は、それらに限定されないが、ＳｉＣ、酸化アルミニウム、ＺｒＯ_２、シリカ、ダイアモンドなどを含み得る。ラッピングスラリーは、約０．５〜２０μｍのサイズ範囲の研磨材粒子を利用する。これは、懸濁された研磨材粒子が、典型的には、サイズおよび性質において非コロイドであることを意味する。これは、コロイドのラッピング研磨材（すなわち、約０．００１〜１．０μｍのサイズ範囲の研磨材粒子）の使用を排除しないが、そのような粒子は、典型的には、ラッピングスラリーにおいて使用されない。

ウエハー、ギアー、セラミックなどのためのラッピングスラリーは、ウエハーラッピングプロセス中に、多くのせん断、破砕および研磨力をかけられる。「遊星（planetary）ラッピング」のプロセス中、スラリーは、２つの大きい鉄のプレートの間に保持されたウエハー表面上に射出される。ウエハーを保持している上方および下方のプレートの反対方向の回転が、上方のプレートとウエハー表面との間のスラリーを圧縮する。圧縮されたスラリー内の固体がウエハーに接触し、角運動量が研磨作用を引き起こして表面のウエハー欠陥を除去し、ウエハー表面物質の所望の量を「エッチング」して除く。ラッピングにおいて今日使用されている全ての水性スラリーでは、スラリー上でのそのような作用およびラッピング装置の設計が、ウエハー上、貯蔵器内、供給配管内、ラッパー内、鉄プレート上などに粒子の凝集を増加させる。そのような粒子の凝集は、ラッピングされたウエハー上にダメージとなる「引っ掻き」を生じるという有害な影響を追加する。そのようなウエハーは、次いで、多大なコストで処分されなければならない。

非コロイド（すなわちＮＣＯＬ）の高密度研磨材粒子の水性懸濁物は、数十年にわたって、「ウエハー」製造者のための重大かつ衰弱させる問題である。今日まで、２、３分〜数分の極めて短い時間よりも長い間「ＮＣＯL」研磨材粒子懸濁物を維持するであろう低粘度の水系担体は存在しない。その後、粒子は凝集し始め、懸濁物から容器の底に急速に沈降する。現在の「水性の」スラリーにおけるそのような研磨材粒子の沈降は、一定の混合または再循環中でさえ、急速に生じる。この粒子の沈降は、典型的には、容器の底での「硬い沈降したケーキ」によって明示される。最初の研磨材の初期の粒子サイズ分布を維持するであろう、スラリーを再生するどんな試みも、簡単な混合、攪拌、振動（shaking）などでは行われ得ない。その結果、そのようなスラリーは、高価な研磨材、時間、人手および骨折りを浪費して、直ちに処分される。

従来の懸濁物では、温度およびｐＨが、懸濁物が、延長された停滞した貯蔵において均質かつ均一のままである時間における要因となった。無機粒子は、粒子のサイズ、格子構造および密度に依存して水性および非水性の溶媒中で懸濁物のままであり得るが、停滞した貯蔵では、凝集し、そして懸濁物から沈降する傾向にある。

本発明は、環境温度および高められた温度でかつ約７〜８．５のｐＨを包含する広いｐＨ範囲にわたって維持される、水性または半水性担体中の無機またはセラミック粒子の懸濁物に関する。

本発明によれば、ゾル、ゲル、ゼリー状、沈殿物などの粒子が使用されて、水性または半水性担体環境内で粒子−粒子の干渉故に研磨材粒子を懸濁させる。上記環境はまた、上記環境内で安定な反発するゼータ電位を生じると考えられる。上記スラリー組成物は、研磨材無機またはセラミック物質約０．１〜７０重量％および、約４〜１２のｐＨ範囲内で水中の懸濁された沈殿物を形成する他の金属酸化物、金属水酸化物および金属酸化物水和物で構成される一般的に形成された懸濁粒子約０．１〜２０重量％を含み得る。担体の水性含量は、約５〜１００重量％の水を含み得、その残りが、不活性でありかつ水媒体とおよび研磨材物質を包含する懸濁粒子と反応しない有機溶媒である。懸濁粒子は、担体溶媒組成物と同様のまたはそれより小さい密度を有する。

本発明の一般的な目的は、インゴットからのスライスの切断のためのワイヤーソー用途、ラッピング用途、ＣＭＰ用途などにおいて使用され得る長期安定な研磨材スラリー懸濁物を提供することである。

本発明の別の目的は、低い毒性担体中の研磨材粒子の長期安定な懸濁物を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、中性または中性付近のｐＨ媒体中のコロイドまたはＮＣＯＬ研磨材または他の粒子の安定な懸濁物を提供することである。

本発明の更なる目的は、粘度に依存しないで液体中にコロイドまたはＮＣＯＬ研磨材または他の粒子を懸濁するための手段を提供することである。

本発明は、凝集または研磨材粒子の硬い沈降なしに長い停滞した貯蔵寿命を有するところの、水性または半水性媒体中の粒子の安定な懸濁物を提供する手段を提供する。本発明の１の特徴によれば、ワイヤー・ソー用途、例えば、インゴットまたはブールの半導体または光電子工学装置のためのウエハーまたはディスクへの切断、のための、担体内で安定なゼータ電位環境を保持する潤滑性担体および研磨材スラリー組成物、粒子の懸濁が環境温度および高められた温度で維持されるところのラッピングまたはポリッシングスラリー、ＣＭＰ研磨材スラリーなどが提供される。研磨材粒子は、凝集または硬い沈降を防ぐための粒子−粒子干渉を与えかつ担体溶媒より小さいかそれと同様の粒子密度を有する約０．１〜２０重量％の懸濁粒子を提供することによって水性または半水性スラリーとして維持される。これらの懸濁粒子は、約４〜１２のｐＨで水中の懸濁された粒子沈殿物（すなわち、ゾル、ゲルスラグ、ゼリー状沈殿物など）を形成する金属酸化物、金属水酸化物および金属酸化物水和物である。研磨材粒子は、ワイヤー・ソー・カッティング、金属仕上げ用途のための約３〜１００μｍの粒子サイズを有する慣用の研磨材粒子を含む。ウエハーラッピング用途のためには粒子サイズがより小さく、典型的には約０．５〜２０μｍの範囲であり、ＣＭＰ用途のためにはさらに小さく、典型的には約５０〜１０００ｎｍの範囲である。好ましい懸濁粒子は、例えば金属塩が金属水酸化物に形成されるときなどのインシチューで形成されたものである。そのような場合には、インシチューで製造された沈殿粒子の密度が、インシチューで沈殿された市販の形態よりも一般に小さく、上記粒子の表面積はより大きい。さらに、一般に、より広い粒子サイズ分布の上記インシチュー形態の懸濁粒子がある。

上記組成物における使用のための研磨材物質は、ダイアモンド、シリカ、炭化タングステン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ケイ素、酸化セリウム、酸化ジルコニウムおよび酸化アルミニウムの粉末または他の硬質グリット「粉末」物質を包含し得る。最も一般的な研磨材物質の一つは炭化ケイ素である。一般的に、平均粒子サイズは、ワイヤー・ソー・カッティング用途では約０．５〜３０ミクロン、好ましくは３〜２０ミクロンの範囲であり、グリット粉末の国際的な「ＦＥＰＡまたはＪＩＳ」グレード指定に依存する。ワイヤー・ソー・カッティング用途のための懸濁媒体または担体中の研磨材物質の濃度は、典型的に、約０．２〜５０μｍ、好ましくは約１〜３０μｍの粒子サイズ範囲を有する研磨材が約０．１〜６０重量％の範囲であり得る。金属仕上げまたはラッピング用途の場合には、研磨材サイズが約６〜２００μｍ、好ましくは約１０〜１００μｍの範囲である。ウエハーＣ．Ｍ．Ｐ．（すなわち、化学的機械的ポリッシング／平坦化）の場合には、研磨材粒子サイズが典型的に、１０〜２０００ｎｍ（ナノメーター）、好ましくは約５０〜８００ｎｍの範囲であり得る。セラミックラッピング用途の場合には、研磨材粒子サイズが典型的に、約２〜７０μｍ、好ましくは約６〜５０μｍの範囲であり得る。

水とともに使用され得る溶媒は極性溶媒であり、これは、アルコール、アミド、エステル、エーテル、ケトン、グリコール、グリコールエーテル、アルキルラクトン、またはスルホキシドを包含する。特に、極性溶媒の例は、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡC），Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、（ガンマ）ブチロラクトン、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、種々のポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールなどである。

上記有機溶媒は、場合によっては、製造されたスラリーに必要な粘度レベルを付与するために使用される。有機溶媒のための他の用途は、スラリー／担体凝固点の低下を包含し得る。溶媒の選択は、溶媒が不活性であり、水とまたは懸濁された研磨材粒子と反応せず、毒性が低くかつ臭いが少ない限り、比較的重要でない。

使用され得る懸濁粒子は、それらに限定されないが、水性又は半水性懸濁物（すなわち、ゲル、ゼリー状沈殿物、ゾル、コロイドまたは非コロイド懸濁物、固体エマルジョンなど）を形成する、研磨材粒子以外の金属水酸化物、金属酸化物水和物および金属酸化物を包含する。本発明の重要な成分としてのこれらの懸濁粒子は、時間がたっても沈降しない。これは、それらに限定されないが、媒体内でまたは媒体なしで、インシチューで水酸化物形状に転化される化合物を包含する。例えば金属スルフェートであり、それは、下記反応例に示されるように、金属または非金属ブレンステッド塩基、例えば水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化バリウムなど、を使用して水酸化物形状に転化される。

アルミニウムの不溶な完全に懸濁された沈殿物は、約４〜１２のｐＨにおいて形成される。

本発明での使用に適する金属水酸化物は、それらに限定されないが、Ｍｇ（ＯＨ）_２、水酸化マンガン、水酸化アルミニウムおよびＺｎ（ＯＨ）_２を包含する。

懸濁粒子として使用されまたはインシチューで形成され得る金属酸化物または酸化物水和物は、ＭｎＯ_２、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２・ｘＨ_２Ｏ、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３・ｘＨ_２Ｏなどである。これらの酸化物はまた、インシチューで対応する水酸化物を与えて担体系のための安定な懸濁されたゾル、ゲル、ゼリー状またはコロイドまたは非コロイドの懸濁物を与えるために使用され得る。

Ａｌ（ＯＨ）_３または他のアルミニウム酸化物もしくは水酸化物の場合には、担体中での使用のためのｐＨが約４〜１２である。好ましい範囲は５．５〜９であり、最も好ましい範囲は７〜８．５である。最も好ましい範囲内では、安定なゼータ電位環境が粒子の周りに存在してその系内での粒子の相互反発を高める。

懸濁沈殿物または粒子として排除されるのは、担体溶媒よりも有意に大きい密度を有するものおよび天然に沈殿しないまたは懸濁可能でないものである。理解されるように、担体溶媒中にまたは、次いで本発明の担体系に添加される別の媒体中にインシチューで形成されまたは沈殿されるときを除いて、より高い密度を有する金属酸化物または水酸化物がある。

研磨材スラリー、すなわちＳｉＣスラリー、の「ソフト沈降（Soft-Settle）」性のレベルを定量的に決定するために、精密な測定具が、ＰＰＴリサーチ化学者およびエンジニアによって用いられた。特定の担体のスラリー安定性は、そのソフト沈降性（ＳＳＲ）、言い換えると、容器の底に硬質ケーキを形成することへの固体懸濁物の耐性および、固体粒子が懸濁物中にどのように十分とどまっているかの尺度であるその懸濁物体積保持（ＳＶＲ）によって判定される。担体が安定なスラリーを作り得るかどうかを決定するために、１５％の炭化ケイ素（ＳｉC）ＪＩＳ１０００グレード（すなわち、平均粒子サイズが約１３〜１６μｍ）を含有するスラリーが調製され、環境温度および５０℃で５０ｍｌの遠心分離管中に貯蔵され、そしてＳＳＲおよびＳＶＲが、延長された時間にわたって測定された。ソフト沈降は、IMADA Verticlal Manual Lever Force TestStand, Model LV-100を使用して測定された。上記IMADAは、軸底に標準直径円形パッドを有するプローブがスラリーを通って管の底に到達するのに要する力を測定する。この力を測定するために、上記IMADAの装置が、プローブが遠心分離管の円錐底に１ｍｍ以内に到達できるようにプローブの軸を長くすることによって変形された。プローブは、プローブに長いスクリュを取り付けることによって長くされた。IMADAによって測定される力は、１００分の１ポンドで報告される。低いＳＳＲは、研磨材が容易に再懸濁され得ることを示し、高い値、例えば≧１．２、は、研磨材が硬質沈降し、容易に再懸濁され得ないことを示す。

ＳＶＲは、遠心分離管内で固体が占める体積（ｍｌ）を測定し、その値を遠心分離管中のスラリーの全体積（ｍｌ）で割り、１００倍することにより計算される。ＳＶＲ値が高い（１００％に近い）ほど、担体が研磨材を懸濁物中に保持する力が良好である。スラリーのＳＶＲは一般に、時間とともに減少し、必ずしもスラリーのソフト沈降性を示さない。ＳＳＲおよびＳＶＲの確認が一週間毎日行われ、次いで毎週一回行われる。

道具が、「ケーキ貫通耐性」を繰返し可能なかつ正確なやり方で測定するように、道具の標準ロッド貫通深さおよび較正が毎日確認される。優れた懸濁物担体内に形成されたスラリーの場合には、貫通耐性の「ソフト沈降度」（すなわちＳＳＲ）が、制御された試験条件下で長い貯蔵期間、すなわち＞４週間、にわたって低く、＜０．２ｌｂｓであると予想される。劣った懸濁物担体（例えば標準のＰＥＧ−２００、３００または４００、あるいは水）内で形成されたスラリーの場合には、ＳＳＲは典型的に、かなり短い「貯蔵」期間内で１．５〜２．０の範囲内（すなわち高い）である。言い換えると、所定のスラリーのためのＳＳＲが時間にわたって低いほど、そのスラリーは、貯蔵能力、スラリー懸濁物維持およびリサイクル性の性能の全てに関してより安定で均一で良好である。

本発明は水性および半水性の媒体に関し、本発明の組成物と、ワイヤーソー、金属仕上げラッパー、ウエハーラッパーなどの典型的な成分である金属、例えば炭素鋼、鉄、ばね鋼など、との延長された接触は、そのような金属の腐食または錆を生じ得るので、腐食防止剤を添加することが推奨され得る。

本発明の別の目的は、鉄、炭素鋼などの金属の腐食を生じないであろう水性または半水性の担体／スラリー系を提供することである。

腐食防止剤は、本発明の担体組成物に添加されて金属腐食を抑制しまたは排除することが出来る。適切な防止剤は、発泡を引き起こすべきではなく、長期安定の研磨材または固体懸濁物を提供するための上記組成物の能力を妨げるべきではなく、担体組成物およびそれと関連付けられる研磨材または固体懸濁物の粘度、レオロジー、ｐＨまたは均一性を弱めるべきでない。

本発明の水性および半水性担体に添加され得る適する腐食防止剤は、それらに限定されないが、脂肪族および芳香族カルボン酸、アルカノールアミン（すなわちジエタノールアミン、トリエタノールアミンなど）、アルキルもしくは芳香族アミンまたはブレンステッド塩基を使用する中和されたカルボン酸を包含し得る。また、当該技術分野における他の公知の金属腐食防止剤も包含される。例えば、DeForestDeCore-APCI-95、DeTrope CA-100の商品名で市販されている長鎖変性カルボキシレートが挙げられる。ＣＭＰプロセスに使用される金属（すなわちＡｌ／Ｃｕ、Ｃｕ、Ａｌ／Ｓｉ、Ａｌ／Ｓｉ／Ｃｕ、ＧａＡｓ、ＬｎＰなど）の腐食防止または抑制のために等しく適する公知の腐食防止剤のさらなる例は、それらに限定されないが、安息香酸、ピロガロール、没食子酸、アンモニウムチオスルフェート、８−ヒドロキシキノリン、カタコール、ベンゾトリゾールなどを包含し得る。

さらに、酸素吸収剤またはスカベンジャーとして機能する他の適する腐食防止剤があり、それらに限定されないが、ヒドロキノリン、８−ヒドロキノリン、ナイトライト、スルファイトなどを包含する。

本発明の目的のための腐食防止剤の選択は、上記防止剤が、上述した性能基準を満たす限り、重要でない。上記性能基準は以下を包含する。
金属の腐食を抑制または排除する、
担体または得られるスラリーの顕著な発泡を引き起こさない、
担体の、スラリーの長期安定性を付与する能力を弱めたり妨害したりしない、
担体または得られる研磨材固体懸濁物の粘度、ｐＨまたはレオロジーに悪影響を及ぼさない、
担体懸濁物または担体内の研磨材固体懸濁物の均一性または均質性に悪影響を及ぼさない。

下記実施例は、本発明の方法の実施を例示する。しかし、理解されるように、下記の実施例は、本発明の全範囲を限定するものとして決して解釈されるべきでない。なぜならば、上述した指針原理の点から、種々の変更がここに含まれるからである。ここに記載された％は全て、特に断らない限り、重量に基づく。

実施例１
硫酸アルミニウム１６水和物の０．５Ｍ水性溶液が、水中の硫酸アルミニウムの％が０．９４％であるように、生水に添加された。この溶液が、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）の０．５Ｍ溶液で７．５２のｐＨに中和された。組成、ソフト沈降度（ＳＳＲ）および懸濁物体積保持（ＳＶＲ）のデータを示す。ＳＳＲの「ゼロ」の示度は、優れた懸濁物であることを示す。４週間の終わりでの「２０」のＳＶＲは、良好な「ソフト沈降」の懸濁物と一致する。

表１ａ組成データ

表１ｂ粘度、ＳＳＲおよびＳＶＲデータ

実施例２
固体の硫酸アルミニウム１６水和物が、水中の硫酸アルミニウムの濃度が１０．７６％であるように、生水に添加された。この溶液が、ＴＭＡＨ（２５％水溶液）で７．６９のｐＨに中和された。組成、粘度、ＳＳＲおよびＳＶＲのデータを下記表に示す。ここでも、ＳＳＲおよびＳＶＲの示度は、４週間後ですら、優れた安定な研磨材粒子懸濁物を示す。

表２ａ組成データ

表２ｂ粘度、ＳＳＲおよびＳＶＲ

実施例３
固体の硫酸アルミニウム１６水和物が、水中の硫酸アルミニウムの濃度が１５．５４％であるように、生水に添加された。この溶液が、ＴＭＡＨ（２５％水溶液）で７．７３のｐＨに中和された。組成、粘度、ＳＳＲおよびＳＶＲのデータを下記表に示す。スラリー安定性に関して、先の実施例と同様の結果が観察された。しかし、この実施例において、５０℃で４週間後の７４のＳＶＲは、極めて安定なスラリーを示す。

表３ａ組成データ

表３ｂ粘度、ＳＳＲおよびＳＶＲデータ

実施例４
この実施例では、溶媒として生水を使用する代わりに、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）を使用する半水性溶媒が使用された。硫酸アルミニウムはＤＥＧに溶解しないので、硫酸アルミニウムの水溶液は、それがＤＥＧに添加される前に調製されなければならない。この場合には、硫酸アルミニウムの０．４Ｍ溶液が調製され、そしてＤＥＧに添加された。次いで、ｐＨがＴＭＡＨの２５％水性溶液を用いて高められた。ＳＳＲ、ＳＶＲおよび粘度が測定された。ソフト沈降管が、ＳｉＣの代わりに１５％酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）を用いて調製された。結果を下記表に示す。表４ｂにおけるＳＳＲは、Ａｌ（ＳＯ_４）_３・１６Ｈ_２Ｏの最初の量が２．０％を超えるとき、環境温度で１週間後に安定な懸濁物が存在することを示す。この場合には、ＳＳＲ=０．１６であり、これは、非常に「ソフト沈降」でありかつ安定な懸濁物であることを示す。５０℃では、０．４９％のＡｌＳレベルですら、１週間後に安定な懸濁物を生じる。

表４ａ組成データ

表４ｂＳＳＲおよびＳＶＲデータ

実施例５
下記組成物の目的は、実施例４に記載された組成物の粘度を、担体を生水で希釈することにより低下させることである。担体は、水で２５％および５０％希釈され、硫酸アルミニウムの濃度は、種々の希釈間で一定に保持された。この実施例のために、５０％希釈が下記表に報告される。ソフト沈降管が、ＳｉＣの代わりに１８％酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）を用いて調製された。結果を下記表に示す。

表５ａ組成データ

表５ｂ粘度、ＳＳＲおよびＳＶＲデータ

表５ｂにおけるＳＳＲ結果は、硫酸アルミニウム含量が≧０．７５％であるときの環境温度スラリーの「ソフト沈降」性の最低限許容可能な示度を示す。５０℃では、上記ＳＳＲは、硫酸アルミニウム含量が≧０．５０％であるときに１週間後に安定な「ソフト沈降」スラリーであることを示す。

実施例６
この実施例は、金属水酸化物塩基、例えばＫＯＨ、が他の実施例で使用された非金属塩基ＴＭＡＨの代わりに使用され得るかどうかを検討する。最初に硫酸アルミニウムの０．１Ｍ溶液を作り、次いでこの溶液を脱イオン水に添加して溶液中の０．１Ｍ硫酸アルミニウムの濃度が１０重量％であるようにすることにより担体が調製された。この溶液は次いで、溶液のｐＨが８．０５になるまで、０．１ＭのＫＯＨによって中和された。結果を下記表に示す。この実施例から、金属水酸化物塩基は、４週間の貯蔵後ですら、非常に安定な水性研磨材懸濁物を生じることが明らかである。

表６ａ組成データ

表６ｂＳＳＲおよびＳＶＲデータ

比較例
この比較例は、ｐＨが４より大きいことが実際に必要であるかどうかを試験する。０．１Ｍの水性硫酸アルミニウム１６水和物溶液が調製され、ＤＩ水に添加された。この担体中の０．１Ｍ硫酸アルミニウム溶液の濃度は、１０重量％のＡｌ（ＳＯ_４）_３・１６Ｈ_２Ｏであった。最終のｐＨは約４であった。ソフト沈降管が用意され、先の実施例で説明されたようにモニターされた。結果を下記表に示す。この最後に記載された比較例の結果は、環境温度および５０℃のどちらでも、ＳＳＲ値は、ｐＨ値が４．０と低いときに、４週間後ですら「ソフト沈降」の安定なスラリー懸濁物であることを示すことを示している。

表ＳＳＲおよびＳＶＲデータ

Claims

水性または半水性担体媒体中のコロイドまたは非コロイド研磨材粒子の懸濁物の製造法であって、研磨材無機および／またはセラミック粒子約０．１〜７０重量％および、該研磨材粒子とは異なりかつ、約４〜１２のｐＨで該担体媒体中の、懸濁された沈殿物、ゲル、ゾル、固体エマルジョンまたはゼリー状懸濁物を形成するところの金属酸化物、金属水酸化物および金属酸化物水和物から成る群から選択される懸濁粒子約０．１〜２０重量％を含む水性担体において研磨材粒子の沈降に対する粒子−粒子干渉を確立するように安定な沈殿物または懸濁粒子を製造することを含む、前記方法。
該水性担体媒体が５〜１００重量％の水を含む、請求項１記載の方法。
該水性媒体中に形成された該懸濁粒子が、該水性担体媒体と同様のまたはそれより小さい密度を有する、請求項１記載の方法。
該水性担体媒体が少なくとも１の不活性極性溶媒を含む、請求項１記載の方法。
該極性溶媒が、ジアルキレングリコール、アルキレングリコール、グリコールエーテル、ポリアルキレングリコール、アルキルラクトン、Ｎ−メチルピロリドン、アルキレンカーボネート、アセトニトリルおよびジメチルアセトアミドから成る群から選択される、請求項４記載の方法。
該懸濁粒子、ゾル、ゲル、ゼリー状沈殿物または固体エマルジョン懸濁物が、インシチューで形成された金属または遷移金属水酸化物である、請求項１記載の方法。
該懸濁粒子が、水酸化アルミニウム、オキシ水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、水酸化第二鉄、水酸化マンガンおよび水酸化マグネシウムから成る群から選択され、それらが、対応する金属スルフェートまたは金属塩をブレンステッド塩基によって処理することによりインシチューで形成されたところのものである、請求項６記載の方法。
該研磨材粒子が、ダイアモンド、炭化ケイ素、ケイ素、酸化ジルコニウム、シリカ、酸化セリウム、炭化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素および炭化タングステンから成る群から選択される、請求項１記載の方法。
腐食防止剤を含む、請求項１記載の方法。
ウエハーまたはセラミックラッピング、ワイヤーソーカッティング、化学的機械的ポリッシング用途、化学的機械的平坦化、ならびに金属ラッピング、研磨および仕上げ用途における使用のための水性または半水性研磨材スラリー組成物であって、
Ａ．約０．１〜７０重量％の研磨材無機および／またはセラミック粒子、
Ｂ．約０．１〜２０重量％の懸濁粒子、ここで該懸濁粒子は、該研磨材粒子と異なりかつ、約４〜１２のｐＨで担体媒体中に、該担体媒体とともにインシチューで形成され、そして懸濁された沈殿物、ゲル、ゾル、コロイドまたは非コロイド懸濁物を形成するところの金属酸化物、金属水酸化物および金属酸化物水和物から成る群から選択される、
Ｃ．約５〜１００重量％の水、および
Ｄ．残りの不活性極性溶媒
を含む、前記組成物。