TW534917B - Method of production of composited particle, composited particle produced by this method and aqueous dispersion for chemical mechanical polishing containing this composited particle, and its method of production - Google Patents

Description

534917 A7 1·) 五、發明說明（ 〔發明名稱〕 生產複合粒子之方法，以此方法製得之複合粒子及使用 於化學機械磨光之含複合粒子之水溶性分散液，及使用於化 學機械磨光之水溶性分散液之生產方法 〔發明背景〕 〔發明範疇〕 本發明係關於一種生產一複合粒子之方法，以此方法製 得之一複合粒子及一用於化學性機械磨光之水溶性分散 液，及生產一用於化學性機械磨光之含複合粒子之水溶性分 散液之生產方法。 〔先前技藝之敘述〕 用於化學性機械磨光之一磨光材料，例如在半導體元件 及其類似物之上之元件表面與交互層間之絕緣薄膜（以下有 時候可稱為“CMP”），一水溶性分散液包含無機粒子，例 如膠質之矽氧、膠質之氧化鋁及其類似物，其在傳統上係經 ¥被使用。但是，此含有無機粒子之水溶性分散液有低分散 穩走度且傾向於凝結，所以被凝結物在磨光晶圓之一表面上 產生一缺陷（以下稱為“刮痕”），而導致產率降低。為解 決此問題，係建議各種不同之方法，例如（1) 一方法，其 中，一界面活性劑係混入一水溶性分散液之中，（2)以一均 化物及其類似物均句分散之方法，⑶—方法，其中，以一 過滤器將凝結物除去，及其它之方法。但是，這些方法並未 磨光材料本身，而且另外地，可能也產生新問題，例 一磨光速率，藉一金屬離子及其類似物污染磨光晶圓之 菽張尺度適用 ___________·«--------tr--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 297公釐） 6 - 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（2·) 一表面。 近來，降低一交互層間之絕緣薄膜之介電常數，其欲改 善VLSI之性能已被注意到。為介降低電常數，取代一有一 高介電常數之矽氧薄膜，係已發展出由加氟之矽氧（介電常 數·、·、々至’聚酸亞胺為基礎之辦脂（polyimide-based resins )(介電常數：約 2·4 至 3.6，由 Hitachi Chemical Co.，Ltd. 製造，商品名”‘PIQ，，，由Allied Signal C〇rp·製造，商品名： FLARE ’及其類似物）’丰並罐丁締 (介電常數：約2.7，由Dow Chemical Corp·製造，商品名： BCB ’及其類似物）’含氫之SOG (介電常數：約2.5至 3.5 )，有機之S0G (介電常數：約2 9，由ffitachi Chemical Co” Ltd·製造，商品名·· “HSGR7”，及其類似物），及其類 似物所製成之交互層間之絕緣薄膜。但是，這些絕緣薄膜有 車父低《機械強度，與一矽氧薄膜比較，其較軟且易碎，因此， 當傳統之含有一無機粒子之水溶性分散液用於化學性機械 磨光時，因為產生刮痕及其類似物，有時候可能會發生線路 斷線，而更進一步地降低產率。 再者’日本於1995年公開之專利公告第12742號係揚 π，以一主要不含有一無機粒子，而是由有機聚合物及其類 似物所組成之一研磨粒子之磨光材料，其用於磨光一半導體 元件之一工作薄膜之方法。藉由該方法，在磨光之後仍留在 磨光晶圓表面上之研磨粒子係可燒掉及除去，因殘留之粒子 在產品上，例如一半導體元件及其類似物之上產生缺陷之機 會可以壓低。但是，有一問題就是，因為比較一由有機聚合 祕尺度適用中規格⑽X 297公爱） -7- ---I----— — — -------------I ^ » 會 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 一一 —_ _ B7_ 五、發明說明（3·) 物所製成之粒子與一無機粒子例如硬氧，氧化鋁及其類似 物，其具有較低之硬度，因此磨光速率無法足夠地增加。 更進一步地，日本於1994年專利公告第40951號係揭 示，一以混合具不同正負符號值之則塔(Zeta)電位之粒子而 生產一複合粒子之方法。但是，在此方法中，因為各個粒子 只是以一靜電力黏著在一起，當在複合粒子及其類似物之上 被施以一大之剪力時，粒子係有分開之可能性。同樣地，在 此方法中，因為這些將要混合之粒子有不同正負符號值之則 塔(Zeta)電位，混合速率必須被控制，根據此速率一個大凝 結物可能會形成，且此凝結物可能在磨光時產生刮痕，因而 導致降低產品之產率。 〔發明概要〕 〔本發明欲解決之問題〕 本發明之目的係提供一用於生產複合粒子方法，其中， 操機粒子係製成複合物而不釋放出來，以此方法製得複合粒 子’與用於化學性機械磨光之一包含這些複合粒子之水溶性 分散液。 本發明更進一步之目的係為，提供一用於化學性機械磨 光之水溶性分散液之生產方法，其中，在生產期間凝結物之 產生係被阻止。 〔發明特徵〕 根據本發明，一用於生產複合粒子，複合粒予與用於化 學性機械磨光之一水溶性分散液之方法，與一具下面所述之 組成成分用於化學性機械磨光之一水溶性分散液之生產方 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4B721G X 297公爱) ----— -------------------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -R _ 534917 B7 五、發明說明（4·) 法’係提供以解決上面所提及之目的。 〔1〕一種生產複合粒子之方法，其包含藉由黏著一或多種 之無機粒子至一聚合物粒子之至少一部份表面區域 上’而形成一初步粒子，然後，在所述之初步粒子存 在之中，與至少一種從有機矽化合物與有機金屬化合 物中所選擇之化合物縮聚在一起。 〔2〕根據上述第〔1〕項所述之生產複合粒子之方法，其 中’所述之無機粒子係經由一連接化合物而黏著至所 述之聚合物粒子上。 〔3〕根據上述第〔2〕項所述之生產複合粒子之方法，其 中’所述之連接化合物為一甲矽烷耦合劑。 〔4〕。根據上述第〔丨〕項所述之生產複合粒子之方法，其 中’所述之無機粒子係為由氧化鋁、二氧化鈦及二氧 化鈽之中選出之至少一種。 〔5〕根據上述第〔4〕項所述之生產複合粒子之方法，其 中’所述之聚合物粒子有至少一種是選自羧基、其陰 離子、磺酸鹽基族及其陰離子。 〔6〕根據上述第〔4〕項所述之生產複合粒子之方法，其 中’至少一種選自負界面活性劑與負水溶性聚合物之 中係吸附或化學性鍵結至所述之聚合物粒子上。 〔7〕根據上述第〔1〕項所述之生產複合粒子之方法，其 中’所述之無機粒子係為由矽氧與锆氧之中選出之至 少，種。 〔8〕根據上述第〔7〕項所述之生產複合粒子之方法，其 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公董） -9- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Μ n ϋ n 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 534917 A7 五、發明說明（5·) 中’所述之聚合物粒予有至少—種是選自胺基及其陽 離子。 〔9〕根據上述第〔7〕項所述之生產複合粒子之方法，其 中’至少一種選自正界面活性劑與正水溶性聚合物之 中係吸附或化學性鍵結至所述之聚合物粒子上。 〔1〇〕根據上述第⑴項所述之生產複合粒子之方法，其 中，所述之無機粒子以一靜電力而黏著至所述之聚合 物粒子上。 〔11〕根據上述第〔1〇〕項所述之生產複合粒子之方法，其 中所述之典機粒子係為由氧化銘、二氧化鈥及二氧 化鈽之中選出之至少一種。 〔12〕根據上述第〔11〕項所述之生產複合粒子之方法，其 中’所述之聚合物粒子有至少一種是選自羧基、其陰 離子、磺酸鹽基族及其陰離子。 〔13〕根據上述第〔11〕項所述之生產複合粒子之方法，其 中，至少一種選自負界面活性劑與負水溶性聚合物之 中係吸附或化學性鍵結至所述之聚合物粒子上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〔14〕根據上述第〔10〕項所述之生產複合粒子之方法，其 中’所述之無機粒子係為由矽氧及锆氧之中選出之至 少一種。 〔15〕根據上述第〔14〕項所述之生產複合粒子之方法，其 中，所述之聚合物粒子有至少一種是選自胺基及其陽 離子。 〔16〕根據上述第〔8〕項所述之生產複合粒子之方法，其 本紙張尺度適用不國國家標準（CNS)A4規格(21〇 χ 297公爱） 1 · -10 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（6·) 中至V種選自正界面活性劑與正水溶性聚合物之 中係吸附或化學性鍵結至所述之聚合物粒子上。 〔⑺根據上述第〔i〕項所述之生產複合粒子之方法，其 中’所述之複合粒子為以黏著多數所述之無機粒子至 所述（聚合物粒子之表面區域之上而形成。 〔18〕根據上述第〔1〕項所述之生產複合粒子之方法，其 中’所述之複合粒子是賴述之錢粒子塗覆所述之 聚合物粒予至少5%表面區域而形成。 〔19〕根據上述第⑴項所述之生產複合粒子之方法，其 中’所述之複合粒子之平均粒子尺寸大小是從0.05 至〇·5微米，而至少80%所述之複合粒子粒子尺寸大 小是在一所述之平均粒子尺寸大小士3〇%範圍之内。 〔20〕一種根據上述第〔丨〕項至第〔19〕項中任一項所述 之方法所製得之複合粒子。 〔21〕一種使用於化學性機械磨光之水溶性分散液，其含有 根據上述第〔丨〕項至第〔19〕項中任一項所述之方 法所製得之複合粒子。 〔22〕一種使用於化學性機械磨光之水溶性分散液之生產 方法’其中’有和所述之聚合物粒子具相同正負符號 之則塔(Z’eta)電位之一含有聚合物粒子與無機粒子之 水溶性分散液之酸鹼值改變，使得所述之聚合物粒子 之則塔(Zeta)電位與所述之無機粒子之則塔(Zeta)電 位為不同正負符號，以形成由所述之聚合物粒子與所 述之無機粒子所組成之複合粒子。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公釐） -- -11 1*-----1 I I I I i — 1 — ln^-Il------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 534917 五 A7 B7 一 - -- -----— 、發明說明（7·) 〔23〕根據上述第〔22〕項所述之使用於化學性機械磨光之 水溶性分散液之生產方法，其中，所述之無機粒子係 為由氧化鋁、二氧化鈦及二氧化鈽之中選出之至少一 種。 〔24〕根據上述第〔23〕項所述之使用於化學性機械磨光之 水溶性分散液之生產方法，其中，所述之聚合物粒子 有至少一種疋選自Jk基、其陰離子、績酸鹽基族及其 陰離子。 〔25〕根據上述第〔23〕項所述之使用於化學性機械磨光之 水溶性分散液之生產方法，其中，至少一種選自負界 面活性劑與負水溶性聚合物之中係吸附或化學性鍵 結至所述之聚合物粒子上。 〔26〕根據上述第〔22〕項所述之使用於化學性機械磨光之 水溶性分散液之生產方法，其中，所述之無機粒子係 為由矽氧與锆氧之中選出之至少一種。 〔 27〕根據上述第〔26〕項所述之使用於化學性機械磨光之 水溶性分散液之生產方法，其中，所述之聚合物粒子 有至少一種是選自胺基及其陽離子。 〔28〕根據上述第〔26〕項所述之使用於化學性機械磨光之 水溶性分散液之生產方法，其中，至少一種選自正界 面活性劑與正水溶性聚合物之中係吸附或化學性键 結至所述之聚合物粒子上。 〔29〕根據上述第〔22〕項至第〔28〕項中任一項所述之使 用於化學性機械磨光之水溶性分散液之生產方法，其 ----------丨_^^ 裝--------訂-----I--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公董） 534917 . A7 ---------- B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（8·) 中’所述之複合粒子係以所述之無機粒子塗覆所述之 聚合物粒子至少5%表面區域而形成。 〔30〕根據上述第〔22〕項至第〔29〕項中任一項所述之使 用於化學性機械磨光之水溶性分散液之生產方法，其 中’所述之複合粒子平均粒子尺寸大小是從0.05至 〇·5微米’而至少8〇%所述之複合粒子粒子尺寸大小 是在一所述之平均粒子尺寸大小±30%範圍之内。 〔發明效應〕 根據申請專利範圍第1項至第19項中所述之生產複合 粒子之方法，複合粒子係可獲得，其係由一聚合物粒子與一 無機粒子所組成，其表面有足夠之強度與硬度，其有非常良 好之抗熱度與適當之柔軟，且其中，一已組成之無機粒子不 會釋放出來。以上述方法所製得之複合粒子係以上面所提及 之方法生產申請專利範圍第20項之一複合粒子·，在化學性 機械磨光例如一半導體元件及其類似物之工作薄膜中係非 常有用，因為這個粒子有上面所提及之性質。再者，根據上 述之方法生產之、於申請專利範圍第21項所述之一用於化 學性機械磨光之含複合粒子之水溶性分散液，一工作薄膜之 磨光速率係可增加，而且同時使用在一有較低強度之交互層 間之絕緣薄膜之磨光晶圓之一表面時，可以壓低刮痕、線路 斷線，及其類似物之產生。 根據申請專利範圍第22項至第30項中用於化學性機械 磨光之水溶性分散液之方法，一產品產率是高的，因為防止 了生產期間凝結物之產生。再者，所得之用於化學性機械磨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ··裝 訂---- #

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -H 534917 A7 B7 五、發明說明（9·) 光之水溶性分散液係包含由聚合物粒子與無機粒子所組成 之複合粒子’可以增加工作薄膜之磨光速率，而且同時使用 在一有較低強度之交互層間之絕緣薄膜之磨光晶圓之一表 面時，可以壓低刮痕、線路斷線，及其類似物之產生。 〔圖式簡單說明〕 圖一為顯示在一包含聚合约粒子或無機粒子之水溶性 分散液中酸鹼值與則塔(Zeta)電位間之相關圖。 〔發明詳細敘述〕 上面所提及之“聚合物粒子，，，由熱塑膠樹脂所組成 之聚合物粒子係可使用，例如（丨）聚苯乙晞及以苯乙埽為 基礎之共聚合物，（2)(甲基）丙烯酸樹脂，例如聚甲基丙 烯酸甲酯及其類似物與一丙烯酸共聚合物，聚氯乙烯， 聚縮醛，飽和之聚酯，聚醯胺，聚醯亞胺，聚碳酸酯，苯氧 基樹脂，及（4)聚烯烴及以烯烴為基礎之共聚合物，例如 聚乙烯，聚丙晞，聚-1-丁婦，聚_4_甲基4•戊晞及其類似物。 再者，作為聚合物粒子，其由一有一交聯結構之聚合物 所組成之係可使用，其由苯乙晞，曱基丙烯酸甲酯及其類似 物與二乙晞苯，乙二醇二甲基丙烯酸酯及其類似物共聚合而 獲得。一聚合物粒子之硬度可以該交聯程度而控制。再者， 由盼樹脂（phenol resin )、胺基曱酸乙酯樹脂（urethane resin) ’尿素樹脂（urearesin)、蜜胺樹脂、環氧樹脂、醇酸 树月曰（alkyd resin)、不飽和聚酯樹脂（unsaturated polyester resm)及其類似物所組成之聚合物粒子係同樣可以使用。 作為聚合物粒子，可由一垸氧基甲石夕燒與一金屬燒氧物 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -14- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ▼裝·---- --丨訂·---- SJ, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（10·) 及各種不同之聚合物縮聚所組成之改質之聚合物獲得。而作 為燒氧基甲魏，四甲氧基甲魏、四乙氧基曱魏、甲基 二甲氧基甲魏、甲基三乙氧基甲魏、二曱基二乙氧基甲 矽烷及其類似物係可使用。 廷些聚合物粒子可以單一種類單獨地或以兩種或兩種 以上之組合使用。 較好為，祕軸複合之奸及/或複合好之聚合物 粒子（在此之後可以同樣被稱為複合粒子）有球形之形狀。 孩球形之形狀亦表示其大約是球形而且沒有尖銳角度之部 刀，而不品要為一接近冗美之球形。在使用球形之聚合物粒 子時，將形成之複合粒子也同樣為球形，而當這些複合粒子 使用為化學性機械磨光泥中之一研磨劑時，磨光可以足夠之 速率進行’而在磨光晶圓之一表面，可壓低刮痕、線路斷線， 及其類似物之產生。 上面所提及之“無機粒子”，係可使用由矽氧化物或金 屬元素，例如氧化銘、二氧化鈦、二氧化錦、珍氧、锆氧、 氧化鐵、氧化|孟及其類似物所組成之無機粒子。 這些無機粒子可以單一種類單獨地使用，或以兩種或兩 種以上之組合而使用。 在申請專利範圍第1項至第19項中所述之本發明，以 下列化學式（1)所代表之一化合物係可用為上面所提及之 有機珍化合物與上面所提及之有機金屬化合物。 (Rl)nM(OR\n (1) 本紙張尺度通用中興國豕標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ^ 15- «--------丨丨 裝----------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ______Β7__ 五、發明說明（11·) 在該化學式（1)之中，Μ係選自鋁、石夕、鈥、釩、絡、 鈒、鐵、姑、鎳、銅、鋅、緒、锆、銳、鉬、錫、銻、叙、 鎢、鉛或鈽之中，而ζ為Μ之原子價數。r1為一有1裘8 個碳原子之單價有機族，而R2為一有1至ό個碳原子之烷 基族、一有1至6個碳原子之醯基族或一有6至10個碳原 子之芳基族。而當η是2或2以上時，η為一從〇到（ζ - 1) 之整數，Rl可以是相同或不同。當（ζ-η)是2或2以上 時，R2可以是相同或不同。 作為R1，燒基族為例如一甲基、乙基、正-丙基、異-丙基、正·丁基、二級_丁基、三級_丁基與正_戊基及其類似 物，而單價有機族係為例如苯基族、乙晞基族、縮水甘油丙 基族及其類似物。作為R2，烷基族例如一甲基、乙基、正_ 丙基兴-丙基及其類似物’而酿基族為例如乙酿基、丙酸 基、丁醯基、戊醯基、己醯基及其類似物，而芳基族是苯基、 甲苯基及其類似物。 Μ特佳為銘、珍、数或錐。化合物特定之範例，其中 Μ代表這些元素將在下面作為範例。 (a)其中Μ為矽之化合物 當其中Μ為石夕之化合物時，係可使用四甲氧基曱石夕 烷、四乙氧基甲矽烷、四-正_丙氧基甲矽烷、四_異_丙氧基 甲石夕坑、四-正-丁氧基甲石夕垸、四-異丁氧基甲石夕燒、甲基 三甲氧基甲矽烷、甲基三乙氧基$矽烷、乙基三甲氧基甲石夕 烷、乙基三乙氧基甲矽垸、正·丙基三甲氧基甲矽烷、正_丙 X 297公釐） -16 - 丨—丨丨丨丨！ ·丨——丨1丨訂丨丨！丨丨. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 534917 Α7 Β7 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（I2·) 基三乙氧基曱矽烷、異-丙基三曱氧基曱矽烷、異-丙基三曱 氧基甲矽烷、正-丁基三曱氧基甲矽烷 '異-丁基三甲氧基甲 矽烷、τ-氣丙基三甲氧基甲矽烷、r-氯丙基三乙氧基甲石夕 烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基甲矽烷、3,3,3-三氟丙基三乙氧 基甲矽烷、r-縮水甘油氧基丙基三甲氧基甲矽烷、7-縮水 甘油氧基丙基二甲氧基烷基曱矽烷、y縮水甘油氧基丙基 三乙氧基甲矽烷、r-縮水甘油氧基丙基二乙氧基烷基甲石夕 烷、r_甲基丙烯醛氧基丙基三曱氧基甲矽燒、r-甲基丙晞 酸氧基丙基三乙氧基甲梦燒、氫硫基丙基三甲氧基曱石夕 烷、r-氫硫基丙基三乙氧基甲矽烷、7^氫硫基丙基三甲氧 基甲矽垸、胺基丙基三甲氧基甲矽烷、τ-胺基丙基三乙 氧基甲矽燒、τ-胺基丙基三甲氧基甲矽烷、乙晞基三甲氧 基甲矽烷、乙晞基三乙氧基甲矽烷、苯基三甲氧基甲矽燒、 苯基三乙氧基曱矽烷、3,4-環氧環己基乙基三甲氧基甲矽 少元、3,4-環氧環己基乙基三乙氧基甲石夕燒、二甲基二甲氧基 曱石夕k、—曱基二乙氧基甲石夕燒、二乙基二甲氧基甲石夕燒及 其類似物。 (b) 其中Μ為鈦之化合物 當其中Μ是鈦之化合物時，可使用之有機鈦化合物例 如為四甲氧基鈥、四乙氧基鈇、四丙氧紐、四丁氧基鈇、 四三甲氧基鈦、甲基三乙氧基鈦及其類似物。 (c) 其中μ為鋁之化合物 當其中Μ為鋁之化合物時，可使用之有機鋁化合物例 如為二乙氧基鋁、三丙氧基鋁及其類似物。 -1.----------------—^--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-17- 534917 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（13·) (d)其中Μ為锆之化合物 當其中Μ為锆之化合物時，可使用之有機锆化合物例 如為三級-丁氧基锆及其類似物。 在這些有機矽化合物與有機金屬化合物之中，四甲氧基 曱矽烷、四乙氧基曱矽烷、四_異_丙氧基曱矽烷、甲基三曱 氧基曱矽烷、曱基三乙氧基甲矽烷、縮水甘油氧基丙基 二曱氧基曱石夕燒、縮水甘油氧基丙基三乙氧基甲石夕燒、 乙烯基三甲氧基甲矽烷、乙晞基三乙氧基甲矽烷、二甲基二 乙氧基甲矽烷、二乙基二甲氧基甲矽烷及其類似物為較佳。 這些化合物可以單一種類單獨地使用，或以兩種或兩種 以上之組合使用。 再者，不只是上面所提及之化學式（1)所代表之化合 物，而且例如至少一種這些化合物之水解產物與部分凝聚物 係可使用。一上面所提及之化學式（1)所代表之化合物水 解或部分凝聚時不需要特定之作業，而如果有需要，在其中 一預期希望之部分事先水解或部分凝聚，同樣可以使用作為 上面所提及之有機矽化合物及上面所提及之有機金屬化合 物。 在申請專利範圍第1項至第19項中所述之本發明，上 面所提及之有機㈣合物或上面職及之有機金屬化合物 在，黏著無機粒子絲合物粒子表面上而製備之“初步粒 子’’之存在中被縮聚，例如，一水溶性分散液，其中，這些 初步粒子係分散以生產“複合之粒子”。 一 上面所提及之有機石夕化合物或上面所提及之有機 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ▼裝·--- 1--—訂·--- I I I 屋

534917 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（14·) 化合物（在此之後同樣稱為“有機矽化合物及其類似物，，） 之縮聚可以测上面顺及之水雜分散社酸驗值由2 至1〇而進行（較佳為由3至9.5，更佳為由3至9)，加入 上面所提及之化合物至分細之巾，升高其溫度至卿或 更高（較佳為30至9(TC，更佳為40至8(TC )，然後攪拌該 混合物0·1至10小時。根據100份之初步粒子，上面所提 及之有機矽化合物及其類似物之加入量可以由0·5至份 重f (以下簡稱為“份”），較佳為由1至6〇份。 因為该縮聚之進行係以在上述之化學式（1)中一以R2 為代表之基族之水解，然後接著以脫水凝聚，因而水必須存 在縮聚系統中。因此，當除了水之外一弱之溶劑使用在一水 溶性分散液之中時，水通常被加入，使得水以一 1%或更高 之重量百分比存在其中（以下稱為“重量百分比），在縮= 系統之中較佳為1G重量百分比錢高，獨這個量係根據 溶劑之種類而定。 當縮聚反應是從一官能基例如一經基、幾基、胺基、環 氧基或其類似物所起始，在一聚合物粒子上進行時，或從一 輕基或其類似物所起始，在一無機粒子上進行時，作為一起 始點，其中，化學性鍵結至聚合物粒子或無機粒子產生之縮 聚係形成上面所提及之“複合粒子”。再者，在一本發明一 用A生產f合3)k子之方法之中，該縮聚不必被要求化學性 鍵結至一聚合物粒子及其類似物之上，例如，一個三度空間 地生長之縮聚可以物理地黏著至一聚合物粒子及其物 之表面上。 本紙張尺度適財關家縣（CNS)A4規格⑽χ297 d 丨 —d 111 J I i 11111 i 雇 1 — 11 — 11 里 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -19- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 534917 A7 ------------ B7 _ 五、發明說明（I5·) 在申請專利範圍第1項至第丨9項中所述之本發明，在 以黏著-無機粒子至-聚合物粒子而用於形成一初步粒子 之特定方法中，使用下列方法為較佳。 ⑷一方法’其中，一無機粒子經由一如申請專利範圍第2 項中所述之-連接化合物而黏著至一聚合物粒子上。 (B) —方法，其中，一無機粒子經由一如申請專利範圍第 10項中所述之一靜電力而黏著至一聚合物粒子上。 在此，黏著，係意味包含化學性鍵結。在申請專利範 圍第2項中所述之本發明，較佳為由一聚合物粒子與一無機 粒子所組成之一初步粒子為化學性鍵結。 上面所提及之方法（A)與（B)將在下面詳細地解釋。 在上面所提及之方法（A)中之連接化合物係用於存在 一聚合物粒子與一無機粒子之間，並連接它們。作為該連接 化合物，可使用一耦合劑，例如一甲矽烷耦合劑、鋁為基礎 之耦合劑、鈦為基礎之耦合劑、锆為基礎之耦合劑，及其類 似物，而一曱矽烷耦合劑為特佳。下列之①⑼及(iii)及其類 似物係列入作為此甲矽烷耦合劑。 … (i) 乙烯三氣曱矽烷、乙晞三（^曱氧基乙氧基）甲 矽烷、乙烯三乙氧基甲矽烷、乙烯三甲氧基甲石夕 烷、Τ-甲基丙烯醛氧基丙基三甲氧基甲矽燒、τ -氫硫基丙基三甲氧基甲石夕燒、氯丙基三甲氧 基甲矽烷及其類似物， (ii) r-縮水甘油氧基丙基三曱氧基曱矽烷、r-縮水 甘油氧基丙基甲基二乙氧基烷基甲矽烷及其類似 本紙張尺度適用中ΐ國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） "一^一^^ _1♦! — — —1! i ! t (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} -- 534917

五、發明說明（l6·) 物， (iii) N-/5 (胺基乙基）τ-胺基丙基三甲氧基甲石夕烷、 N-/3 (胺基乙基）τ-胺基丙基甲基二甲氧基甲石夕 烷、r-胺基丙基三乙氧基甲矽烷及其類似物。 作為這些曱矽烷耦合劑，那些在分子中有一官能基可以 容易地與在一聚合物粒子之上所載之各種不同之官能基反 應係為較佳。例如，在一聚合物粒子有一羧基，甲矽烷耦合 劑⑼與(iii)有一環氧基或胺基之例子係為較佳。其中，7_ 縮水甘油氧基丙基三曱氧基甲矽烷與N-々（胺基乙基） 胺基丙基三甲氧基甲矽烷係為特佳。 乙醯纟元氣基|g一異丙醇鹽及其類似物係列入作為以銘 為基礎之耦合劑。再者，異丙基三異硬脂醯鈦酸酯、異丙基 三癸基苯磺醯基鈦酸酯，及其類似物係列入作為以鈦為基礎 之♦禹合劑。這些各種不同之耦合劑可以單一單獨地或以兩種 或兩種以上之組合而使用。同樣地，一不同類型之耦合劑可 一起使用。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 介於一聚合物粒子與一無機粒予之間之一插合劑之使 用I’係根據1莫耳在一聚合物粒子之上所載之或引入之官 能基，較佳為由0.1至50莫耳，更佳為由0·5至3〇莫耳， 而更佳為由1.0至20莫耳。當該耦合劑之使用量小於 莫耳時，無機粒子係無法足夠堅固地鍵結至聚合物粒子之 上，而例如，當使用作為化學性機械磨光之水溶性分散液 時，在磨光之中此無機粒子傾向於從聚合物粒子之上掉落， 其為不希望發生之情況。在另外-方面當使職超過50莫 > X 297公釐） 91 . 534917 A7 B7 五、發明說明（l7·) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 耳時，耦合劑中會進行縮聚反應，一新種類之聚合物可能會 產生，此外制止了無機粒子鍵結至聚合物粒子之上。當該耦 合劑化學性键結至一聚合物粒子之上時，一催化劑例如一酸 與鹼及其類似物同樣可使用以促進該反應。再者，加熱該反 應系統同樣可以促進該反應。 使用一耦合劑生產一初步粒子之反應可以在一分散劑 系統内進行，其中，各種不同之有機溶劑例如水、醇類及其 類似物係可做為一分散介質。首先，一聚合物粒子與一耦合 劑分散在一分散介質之中，然後該混合物在一由20至9(rc 之溫度之中攪拌0.1至6小時，特別是在3〇至8〇。(：之溫度 中’使得耦合劑键結至聚合物粒子之上。在此之後，一無機 粒子係可加入該分散劑系統之中，然後該混合物可以攪拌， 使得經由一矽氧烷鍵、甲基矽氧烷間或其類似物將無機粒子 化學性鍵結。在該反應之後，一有機溶劑，例如蹲及其類似 物可以一蒸發器及其類似物除去。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接著，上面所提及之方法（B)，亦為一方法，其中， 因為在聚合物粒子與無機粒子間之則塔(Zeta)電位不同，一 播機粒子以一靜電力而黏著至一聚合物粒子之上，以形成一 初步粒予，其將在下面詳細地展示。 聚合物粒子之則塔(Zeta)電位在整個酸鹼值範圍之内， 或在除了低酸鹼值區域之外之一寬廣範圍之内通常為負 值，而該聚合物粒子可以更確定地有一負則塔(Zeta)電位， 可使該聚合物粒子有-特定之官能基。再者，根據官能基之 種類，一在一特定酸鹼值範圍内有正則塔(Zeta)電位之聚合 本紙張人度週用T國國豕私準（CNS)A4規格（210 V》97公餐） -22- 534917 A7 _________ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（is·) 物粒子係可形成。再者，允許一離子界面活性劑或水溶性之 聚合物吸附在聚合物粒子之上，則塔(Zeta)電位同樣可以控 制。 在另外一方面，無機粒子之則塔(Zeta)電位與酸驗值有 高度之相關性，其有一等電點，在那裡該電位為零，而則塔 (Zeta)電位在該點上下附近之酸鹼值係為相反。 因此，一無機粒子可以黏著至一聚合物粒子之上，以結 合一特定之聚合物粒子與一特定之無機粒子，然後在一酸鹼 值範圍中將其混合在一起，其中，則塔(Zeta)電位有相反之 正負值。 在申請專利範圍第4項或第11項中所述之本發明，無 機粒子為至少一種選自氧化鋁粒子、二氧化鈦粒子及二氧化 鈽粒子中。在申請專利範圍第5項或第12項中所述之本發 明’所使用之一聚合物粒子係以一特定之官能基或其一負離 子控制著，使得在大約整個酸鹼值範圍之内則塔(Zeta)電位 為負值。因此，一初步粒子可以容易地以該無機粒子與該聚 合物粒子而形成。 該聚合物粒子在大約整個酸鹼值範圍之内係控制在顯 示則塔(Zeta)電位為負值，可使用引入至少一種選自羧基、 其陰離子、橫酸鹽基族及其陰離子之官能基至一聚合物鏈 中’而獲得一聚合物。這些官能基與負離子可以使用一單 體，例如（甲基）丙歸酸、次甲基丁二酸、反丁烯二酸、順 丁缔二酸及其類似物之一 〇.〇1至50份之量而引入一聚合 物，根據100份全部單體之量較佳為〇·1至30份之量。再 ，氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -23 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) >裝 訂---- 摹_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 534917 A7 ----—___ B7 五、發明說明（19·) 者’其同樣可以使用一聚合反應引發劑，例如過硫酸鈉、過 硫酸钾、過硫酸銨及其類似物之〇 〇1至3〇份之量而引入一 聚合物’根據100份單體之量較佳為α1至2〇份之量。 一包含這些聚合物粒子與無機粒子之水溶性分散液（水 落性分散液’其中，初步粒子或複合粒子係分散於一水性之 介質之中）係控制在一酸鹼值範圍之中，其中，無機粒子之 則塔(Zeta)電位為正值，換句話說，在一位於比等電點更酸 (酸鹼值範圍之中。該水溶性分散液之酸鹼值較佳為控制在 一比等電點更低之酸鹼值範圍中，因為在一較低乏酸鹼值範 圍中’無機粒子之則塔(Zeta)電位會增加，且該無機粒子係 更堅固地黏著至該聚合物粒子之上。再者，在使用所得之複 合粒子做為化學性機械磨光泥之研磨劑之例子中，並當一相 當大之剪力施在該複合粒子上時，這些粒子係不容易分開。 當使用在一比無機粒子之等電點更鹼之酸鹼值範圍中，無機 粒子之則塔(Zeta)電位會成為負值，聚合物粒子與無機粒子 之黏著度係減弱’而這些粒子在縮聚與鍵結有機矽化合物及 其類似物之前，可能會分開，而且甚至在鍵結之後，當接受 一大之剪力時這些粒子可能會分開。 在另外一方面，在一聚合物粒子中，有一則塔(Zeta)電 位控制在確實顯示為-負值，同時則塔(Zeta)電位會隨酸驗 值降低而增加（絕對值在負值之方向減少）。因此，太低之 酸鹼值範圍是不好的，而較佳之酸鹼值為2或更高，而更佳 為3或更高。 從上面所提及之立場，水溶性分散液之酸驗值更佳為 — — — — — — — — 111 illlln ^-11—m! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-94- 534917 A7 B7 五、發明說明（20·) 2至9之間’特別為由3至8之間，更者當-氧化銘或二氧 化鈽使用作為一無機粒子時是由3至7之間。再者，當二氧 化鈇使用作為-無機粒子時，水溶性分散液之酸驗值更佳為 由2至6之間，特佳為由3至5之間。 在申請專利範圍第6項或第π項中所述之本發明，其 中，至少一種選自負界面活性劑與負水溶性聚合物中之化合 物係吸附或化學性鍵結至一聚合物粒子，而其中，則塔(Zeta) 電位係控制在顯示為一負值而使用。一初步粒子可以使用該 聚合物粒子而容易形成。 一較高之醇硫酸酯之鹼金屬鹽類、一燒基苯磺酸之鹼金 屬鹽類、一個二烷基丁二酯磺酸之鹼金屬鹽類、一烷基二苯 基醚二磺酸鹼金屬鹽類、一多氧乙烯烷基（或燒基苯基醚） 之硫奴酯鹽類及其類似物，與另外地，反應之乳化劑及其類 似物係可使用作為負面活性劑。 作為負水溶性聚合物，聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚甲 基丙烯酸曱酯、聚順丁烯二酸、具一酸性官能基例如一羧酸 基及其類似物之飽和或不飽和之聚羧酸，且有一磷酸基、磺 酸之水溶性聚合物；及其類似物係被列入。這些負水溶性聚 合物之分子量較佳為由1〇至100000，特別為由1〇〇至 50000 〇 根據一聚合物粒子，負界面活性劑及/或負水溶性聚合 物之混合量較佳為由0.01至50重量百分比，特別為由0 05 至40重量百分比，更者為由〇丨至30重量百分比。 以將該聚合物粒子與負界面活性劑及/或負水溶性聚 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 x 297公釐） -25- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

^MmM «n n n 9 n IB I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 534917 A7 B7 五、發明說明（21·) 合物混合在一起攪拌，負界面活性劑與負水溶性聚合物可以 1眭子中預先地吸附或化學性鍵結至聚合 〔在完成聚合物粒子之製備之後，吸附^ b物粒子之上。 ' t粒子之水溶性分散液製備，可以如申請 【5項、第11項或第12項之相同觀點之 II第7項或第14項中所述之本發明，該 I選自矽氧粒子與锆氧粒子之中。在申請 赛15項中所敘述之本發明，一聚合物^ 位在一特定之酸鹼值範圍使用一特定之 卜而控制在顯示為一正值。一初步粒子可 卜物粒子而容易形成。 i子，其則塔(Zeta)電位係控制在顯示為 、物鏈之聚合物組成之粒子，其中，引入 L其陽離子中之官能基係可使用。這些官 ]一單體，例如（甲基）丙烯基二甲基胺 缔基二乙基胺基乙基及其類似物之0.01 一聚合物，根據100份全部單體之量較 量。其同樣可以使用一聚合反應引發劑 >胺基丙燒）氯化氫及其類似物之0.01 -聚合物，根據100份全部單體之量較 卜 物粒子與無機粒子水溶性分散液（水溶 本紙張尺厪迺用f國國冢標準（CNS)A4規^_21(^297公釐）__-----一~^ -26- I,---J 1-----Μ,----I---t-------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 534917 A7 —一 —丨·，_衰-一 _一 丨· B7 五、發明說明（22·) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 性分散液，丨中，初步粒子或複合粒子係分散在一水性之介 質中）係_在-酸驗值範圍之中，其中，無機粒子之則塔 (Zeta)電位為負值，換句賊，在—位於崎電點更驗之酸 f值範圍（中。言詠溶性分散液之酸驗值較佳係控制在一比 等電點更高之酸驗值範圍中，因為在一較高之酸驗值範圍之 中，播機粒予之則塔(Zeta)電位會降低（絕對值在負值之方 向增加），因而該無機粒子係更堅固地黏著至該聚合物粒子 之上再者，在使用所得之複合粒子做為一化學性機械磨光 泥《-研磨劑之例子中，同樣地當在磨光時一相當大之剪力 她在减合粒子之上時，這些粒子係不料分開。當使用在 比操機粒子等電點更酸之酸驗值範圍之巾，無機粒子之則 塔(Zeta)電位會成為正值，聚合物粒子與無機粒子之黏著度 係減弱而這些^2^在縮聚與有機⑦化合物及其類似物之鍵 結岫可能會分開，而且甚至在鍵結之後，當接受一大之剪力 時這些粒子可能會分開。刀 在另外一方面，在使用一特定之官能基之有一則塔 (如)電位控制在確實顯示為—正值之聚合物粒子之中 驗值升高關時則塔(Zeta)電位會降⑯（絕對值在正值方向 減少）。因此，太高之酸鹼值範圍係為不佳，而較佳之酸鹼 值為8或更低，而更者，為7或更低。 從上面所提及之立場，水溶性分散液之酸鹼值更佳為由 3至1〇之間，更者當-魏粒子做用作為-無機粒予時 ，3至8之間。再者，當锆氧係使用作為一無機粒子時，水 /合性分散液之酸鹼值更佳為由4至1〇之間，特別是由5至 「1· Ί — ^ 裝·-------訂---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

ϋ n n n I

本紙張尺度涵家標準0¾¾格咖x 297公爱） -27 -

發明說明（ 23·) 8之間。 在申請專利範圍第9項或第16項中所述之本發明，其 中，至少一種選自正界面活性劑與正水溶性聚合物中之化合 物係吸附或化學性鍵結至一聚合物粒子，而其中，則塔(Zeta) 電位係控制在顯示為一正值來使用。一初步粒子可以使用該 聚合物粒子而容易形成。 氯化燒基说淀、氣化烷基銨及其類似物係可使用作為正 界面活性劑。 正水洛性聚合物具有—胺基、醯胺基或亞胺基，且再 者"含有氮之驗基例如乙烯·ρ比咬、六氫p比淀、 及其類似物係可使用作為正水溶性聚合物。這些正水溶性聚 合物之分子量較佳為由1G至應_，特別為由觸至 50000。 供丁止界面活性劑及/或正水溶性聚< ^《混合τ較佳為由G G1至5G重量百分比，特別為由〇 ( 重量百分比’更者為由G.1至30重量百分比。 至劑?正水溶性聚合物之吸附或化學性鍵， 項所如巾請專利綱第6項或第： Λ 式進行。一包含這些初步粒子之水溶性分今读 '備’可以如中請專利範圍第 ^ · 15項所述之方式而進行。 * *14項或 粒予以靜電力形成時，其亦可能在—酸驗_ 内⑽聚合物粒子與無 範 聚合物粒子之上，ϋ , 轉痛^子黏著至 、中’則塔(Zeta)電位有相同之正負符號 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（24·) 然後，以運用無機粒子之則塔(Zeta)電位酸驗值之相關性， 改變該混合物之酸驗值，使得所述之聚合物粒子之則塔 (Zeta)電位與所述之無機粒子之則塔(Zeta)電位為不同正負 符號。 在申請專利範倒第22項至第30項中所述之本發明，由 無機粒子與聚合物粒子所組成之“複合粒子”，藉由運用以 酸鹼值反轉則塔(Zeta)電位之正負符號，而生產用於化學性 機械磨光之包含該複合粒子之水溶性分散液。換句話說，_ 包含則塔(Zeta)電位有相同正負符號之聚合物粒子與無機粒 子之水溶性分散液係被製備，然後，改變該水溶性分散液之 酸驗值，使得該聚合物粒子之則塔(Zeta)電位與該無機粒子 之則塔(Zeta)電位為不同之正負符號，以形成由聚合物粒子 與無機粒子所組成之複合粒子。根據此方法，因為聚合物粒 子與無機粒子有相同正負符號之則塔(Zeta)電位.，在製備上 面所提及之水溶性分散液時，係防止了混合時凝結物之產 生。 在申請專利範圍第23項中所述之本發明，至少一種選 自氧化鋁、二氧化鈦及二氧化鈽中之粒子使用作為無機粒 子。再者，在申請專利範圍第24項中所述之本發明，聚合 物粒子之則塔(Zeta)電位在整個酸鹼值範圍之内係使用一特 定之官能基或使用陰離子而控制在顯示為一負值。藉由使用 這些粒子以改變酸鹼值之複合粒子係可容易形成。 作為一聚合物粒子，其在大約整個酸鹼值範圍之内具控 制在顯示為負值之則塔(Zeta)電位，其聚合物粒子可以使用 本紙張尺度適用中國國家標準（UNS)A4規袼(2i〇 X 297公爱） -29- I,--丨丨—丨丨丨i丨ί丨皿丨丨訂·丨丨丨·丨丨丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（25·) 那些包含引入從至少一種選自羧基、其陰離子、磺酸鹽基族 及其陰離子中之官能基至一聚合物鏈之中之聚合組成之粒 子。這些官能基與負離子可以使用一單體，例如（甲基）丙 烯酸、次甲基丁二酸、反丁晞二酸、順丁埽二酸及其類似物 之一 0.01至50份之量而引入一聚合物，根據100份全部單 體之量較佳為由0.1至30份之量。其亦可以使用一聚合反 應引發劑，例如過硫酸鈉、過硫酸钾、過硫酸铵及其類似物 之0·01至30份之量而引入一聚合物，根據份全部單體 之量較佳為0.1至20份之量。 該用於化學性機械磨光之水溶性分散液可以在一比無 機粒子等電點更驗方向之酸驗值範圍中，以混合聚合物粒子 與無機粒子而生產，換句話說，在一酸鹼值範圍中，其中， 典機粒子之則i合(Zeta)電位為負值’然後’轉換酸驗值至一 比無機粒子等電點更酸方向之酸驗值範圍中，使得無機粒子 之則塔(Zeta)電位為正值。當聚合物粒子與無機粒子混合 時，其酸鹼值為，如果是氧化鋁粒子及二氧化鈽粒子時為9 或更高，較佳為由10至12之間；如果是是二氧化鈦粒子時 為7或更高，較佳為8至12之間。 較佳使用之酸鹼值係控制在一較低之範圍内，即低於無 機粒子之等電點。在如此低之酸鹼值範圍中，無機粒子之則 塔(Zeta)電位在正值之方向增加，而該無機粒子係更堅固地 黏著至該聚合物粒子之上，在磨光時當一相當大之剪力係施 在該複合粒子之上時，這些無機粒子係不容易從聚合物粒子 分開。當使用在一比無機粒子之等電點更驗方向之酸驗值範 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） -30- •丨·--,---1·-----裝 *-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂il — Φ 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（26· ) 圍中時’無機粒子之則塔(Zeta)電位保持為纽，而所期望 之複合粒子係不會形成。 一在另外一方面，在有一則塔(Zeta)電位控制在確實顯示 為負值之聚合物粒子中，在降低酸鹼值同時則塔(Ze也)電 位會降低（絕對值在負值之方向減少）。因此，太低之酸驗 值範圍係為不佳，而較佳之酸鹼值為2或更高，而 3或更高。 從上面所提及之立場，水溶性分散液之酸驗值更佳為由 2至9之間’特別是由3至8之間’更者當氧化銘粒子使用 作為-無機粒子時為由3至7之間。再者，當二氧化欽粒子 係使用作為-無機粒子時，水溶性分散液之酸驗值更佳為由 2至6之間，特別是由3至5之間。 在申請專利範圍第25項中所述之本發明，其中，至少 -種選自負界面活性劑與負水溶性聚合物中之化合物係吸 附或化學性鍵結至一聚合物粒子，而其中，則塔(办⑻電位 係控制在顯示為-負值而使用。藉由使用這些聚合物粒子⑼ 改變酸鹼值，可容易形成一複合粒子。 一較高之醇磷酸酯之鹼金屬鹽類、一燒基苯磺酸之鹼金 屬鹽類、一個二烷基丁二酯磺酸之鹼金屬鹽類、一烷基二苯 基醚二磺酸驗金屬贿、—多氧乙缔燒基（或縣苯基酸） 《硫酸目旨賴、及其触物，且另外地，反應之乳化劑及其 類似物係可以使用作為負界面活性劑。 聚丙埽酸、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙埽酸甲酯、聚順丁 埽二酸、有-酸性之官能基，例如一叛酸基及其類似物之飽 t紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公爱）-----:- -31 - — Id----.------------------- is {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（27·) 和之或不飽和之聚叛酸，與有一磷酸基、橫酸之水溶性聚合 物、及其類似物，係列入作為負水溶性聚合物。這些負水溶 性聚合物之分子量較佳為由10至1〇〇〇〇〇，特別是由1〇〇至 50000 〇 根據一聚合物粒子，負界面活性劑及/或負水溶性聚合 物之混合量較佳為由0.01至50重量百分比，特別是由〇·〇5 至40重量百分比，更者為由〇1至3〇重量百分比。 藉由混合揽掉該聚合物粒予與負界面活性劑及/或負 水溶性聚合物，負界面活性劑與負水溶性聚合物可以用在製 備一聚合物粒子之中，而預先地吸附或化學性鍵結至聚合物 粒子之上，或可以在完成聚合物粒子之製備後，吸附或化學 性键結至一聚合物粒子之上。 一包含這些複合粒子之水溶性分散液之製備，可以如申 請專利範圍第23項或第24項所述之方式進行。 在申凊專利範圍第26項中所述之本發明，至少一種選 自矽氧粒子與锆氧粒子中之粒子使用作為此無機粒子。在申 請專利範圍第27項中所述之本發明，一聚合物粒子，其則 塔(Zeta)電位在一特定之酸鹼值範圍内係藉由使用一特定之 官能基或陽離子而控制在顯示為一正值。藉由使用這些聚合 物粒子以改變酸鹼值，可容易形成一複合粒子。 作為一聚合物粒子，其中，則塔(Zeta)電位係控制在顯 示為一正值，其可使用包含一聚合物鏈，其中，係引入至少 一種選自胺基及其陽離子中之官能基所聚合組成之一粒 子。這些官能基與陽離子可以使用一單體，例如（曱基）丙 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 丨·-----裝--------—訂·-------- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -32- A7

534917 埽基二甲基胺基乙基、（甲基）丙埽基二乙基胺基乙基及其 類似物炙0.01至50份之量而引入一聚合物，根據1〇〇份全 4單骨豆之:T較佳為〇·1至30份之量。其同樣可藉由使用一 聚合反應引發劑，例如2,2，_偶氮雙（2_胺基丙垸）氯化氯及 其類似物之0·01至30份之量而引入一聚合物，根據刚份 全部單體之量較佳為〇·1至20份之量。 賴於化學性機械磨蚊水溶性分散液可以在一比無 機粒子等藏點更酸方向之酸驗值範圍之中藉由混合聚合物 粒子與减粒子而生產，換句賴，在—酸雖細内，其 巾’無機粒子之則塔(Zeta)電位為正值，紐，轉換酸驗值 至-比無機粒子之等電點紐柏之義值細之中，使得 無機粒子之則塔(Zeta)電位為負值。當聚合物粒子與無機粒 子混合時，、其酸驗值為，如果是魏粒子時為2或更低，較 佳為1·5或更低，如果是锆氧粒子時為3或更低，較佳為2 或更低。 &佳使用之酸錄健制在—高於錢粒子之等電點 .之範圍内。在如此高之酸驗值範_，無機粒子之則塔伽） 經 電位會降低（絕對值在負值方向增加），而該無機粒子係更 | 闕地黏著至絲合物粒子之上，而亦在磨光時，當一相當 | 大4剪力施在雜合粒子之讀，這些錢粒子係不容易從 | I合物好分帛。當使财—比錢粒子之等電點更驗方向 | 之酸驗值範圍之中時，無機粒子之則塔㈣電位保持為正 I 值，而所期望之複合粒子不會形成。 ^ 在糾方面，在有一則塔(Zeta)電位控制在顯示為一 製 本紙張尺^财關家鮮----：--- -33-

I ： -[ , --------^---- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) n n n 1 I SI, 534917 I五、發明說明（29·) 正值之聚合齡子巾，在物祕值睛，則塔(Zeta)電位 k I1 奪低（絕對值在正值方向減少因此，太高之酸驗值範 圍是不好的，而較佳之酸驗值為8或更低，而更者，為? 或更低。 從上面所提及之立場，水溶性分散液之酸驗值更佳為由 3 土 1〇之間，夕氧粒子使用作為一無機粒子時則特別是 由3至8之間。再者，當锆氧係使用作為—無機粒子時，水 溶性分散液之酸鹼值更佳為由4至1〇之間，特別是由5至 8之間。 在申請專利範圍第28項中所述之本發明，其中，至少 一種選自正界面活性劑與正水溶性聚合物中之化合物係吸 附或化學性鍵結至-聚合物粒子上，而其中，則塔(加)電 位係控制在顯示為一正值而使用。藉由使用這些聚合物粒子 以改變酸鹼值，可容易形成一複合粒子。 氣化烷基毗啶、氯化烷基銨及其類似物係可使用作為正 界面活性劑。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 正水溶性聚合物有一胺基、醯胺基或亞胺基，且再者， 一含有氮之鹼基例如乙烯毗啶、六氫毗啶、pirerazine及其 類似物係可使用作為正水溶性聚合物。這些正水溶性聚合物 之分子量較佳為由10至100000，特別是由100至5〇〇〇〇。 根據一聚合物粒子，正界面活性劑及/或正水溶性聚合 物之混合量較佳為由0·01至50重量百分比，特別是由〇.〇5 至40重量百分比，更者為由〇.1至30重量百分比。 正界面活性劑與正水溶性聚合物之吸附或化學性鍵結 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格⑽χ 297公爱） "一 -34- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 534917 A7 _____ _________ B7 五、發明說明（30 ·) 至一聚合物粒子之上，可以如申請專利範圍第25項所述之 方式進行。一包含這些以此製備之複合粒子之水溶性分散液 之製備，可以如申請專利範圍第26項或第27項所述之方式 進行。 根據申請專利範圍第17項所述之本發明，在所得之一 複合粒子’多數之（特別是相當多數之）無機粒子可以黏著 至一聚合物粒子之表面上。 一聚合物粒子與一無機粒子所組成之本發明之複合粒 子之平均粒子尺寸大小可以是由0.005至5微米，較佳為由 〇·〇1至3微米，更佳為由〇·〇ι至1微米。為了有效率地形 成一複合粒子，較佳為聚合物粒子平均粒子尺寸大小是大於 無機粒子之平均粒子尺寸大小，而聚合物粒子平均粒子尺寸 大小（Sp)對於無機粒子平均粒子尺寸大小（si)之比例， 亦即，Sp/Si為由1至200 (更佳為由1.5至150，甚佳為 由2至1〇〇)〇 因此以結合一有一比較大之平均粒子尺寸大小之聚合 物粒子與一有一較小之平均粒子尺寸大小之無機粒子，其 中，由更多之無機粒子係黏著至該聚合物粒子表面之一初步 粒子或一複合粒子係可容易形成。如果Sp/Si小於1，當 該複合粒子使用作為化學性機械磨光泥之一研磨粒子時，幾 乎只有無機粒子與磨光晶圓表面接觸，而可能會發生刮痕、 線路斷線及其類似物。在另外一方面，如果Sp/ Si超過 200，研磨速率傾向於降低，這是不希望發生的。 再者，一複合粒子平均粒子尺寸大小較佳為由〇 〇2至 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -35- _丨·--裝i丨i丨丨丨丨訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 534917 A7 - 五、發明說明（31·) 至1G «，甚佳為_至5微 小於0.02微夹，至2微米。如果平均粒子尺寸大小是 子時n㈣/使顯為化學性機械磨光泥之一研磨粒 ^ __输，目爾之性質將 澱，而一藉Γ、万卜20械米時’一複合粒子傾向於產生沈 "、，_ 水雜分散液將無法容易獲得。 子而2粒子尺寸大小可藉由一穿透電子顯微鏡來觀察粒 之·# 子之中—聚合物粒子對於—無機粒子 訂 制，而触之聚合物粒子（Wp)對 、=子㈤）《重量比例，亦即Wp/ 脈特別是由0.2到_，更進—步為由G5至％。當 5物粒子對於-無機粒子之重量比例在此範圍内時，有效率 ^光係=-足夠之速率而進行，而在一磨光晶圓之表面產 刮痕、線路斷線及其類似物係同樣壓低。當Wp/Wi小 Α 0·1時’刮痕及其類似物有時候會產生。在另外—方面， 超過200時，研磨速率傾向於降低，這是不希 根據申請翻範_ ^項或帛Μ爾述之本發明，— 聚合物粒子I面積部分以一無機粒子塗覆係被定義。在― 含特定之複合粒子用於化學性機械磨光之水溶性分散液^ 中，可以更確實地壓低刮痕、線路斷線及其類似物之產生。 以-無機粒子塗覆之面積冑於聚合物奸之表面面積 本紙張尺^適财關家鮮（CNS)^^ -36^ 534917 A7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之比例，較佳為5%或更多，更佳為1〇%或更多，而亦可為 20%或更多。特別是當Sp/Si在上面所提及之較佳之範圍 内時，係可容易形成如此特定之複合粒子。該表面面積或面 積並不包含在一聚合物粒子表面之凹處與凸出處，而必須是 一外接在表面之平滑表面之面積。 一聚合物粒子之表面面積以無機粒子塗覆面積之部 分，可以使用一掃描電子顯微鏡及其類似物觀察一複合粒子 而計算得到，將其照相，測量以一無子塗覆之面積，且 使用一計算式〔被塗覆之面積/(被塗覆之面積+未被塗覆 之面積）〕X100。 如果一聚合物粒子之表面面積以一無機粒子塗覆之面 積部分小於5%，當該複合粒子使用作為用於化學性機械磨 光泥之研磨粒子時，將可能無法獲得一足夠之磨光速率。 根據申請專利範圍第19項或第30項所述之本發明，一 複合物粒子之平均粒子尺寸大小與粒子尺寸大小之分布係 被走義。特別是當一有小之機械強度之較低之介電常數之絕 緣薄膜使用時，因為足夠地壓低刮痕、線路斷線及其類似物 之產生，而且產率之降低較小，一包含該複合粒予用於化學 性機械磨光之水溶性分散液是有用的。 一複合粒子之平均粒子尺寸大小較佳為由0〇5至〇.5 微米，特別為由0.05至0.4微米，更進一步為由〇 〇7至〇.35 微米。當該平均粒子尺寸大小是小於〇·〇5微米時，降低磨 光速率及其類似物會發生，因此所期望之性質將無法獲得， 這是不希望發生的。在另外一方面，當平均粒子尺寸大小是 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 x 297公釐） -37- • I Ί ^ I I f»1 — I I I — — — — — —-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 κι Β7 五、發明說明（33·) 大於0.5微米時，則傾向於會發生刮痕、線路斷線及其類似 物0 再者，關於一複合粒子之粒子尺寸大小，較佳為全部粒 子之80%或更多（更佳為90%或更多），其係分布在平均粒 子尺寸大小之±30% (更佳為±20%)之範圍内。因此一包 含複合粒子用於化學性機械磨光之水溶性分散液有一有之 粒子尺寸大小分布’而穩定地獲得一足夠之磨光速率，更確 實地壓低刮痕、線路斷線及其類似物之產生。 一複合粒子之粒子尺寸大小可以使用一穿透電子顯微 鏡觀察該複合粒子而測量，而藉由觀察多數之複合粒子與從 累積粒子之粒子尺寸大小與數量計算，係可獲得平均粒子尺 寸大小。 根據申清專利範圍第20項所述之複合粒子，係藉由 申請專利範圍第1項至第19項中所述之方法生產，是^在 初步粒子存在中與至少一種之一有機矽化合物與一有機金 屬化合物縮聚在-起而形成，其中，一種或一種以上之無機 粒子係黏著至-聚合物粒子之至少一部份之表面上。因此， 縱使施用一大之剪力，該複合粒子並不會因而釋出黏著至一 聚合物粒子上之無機粒子，而且當其使用做為化學性機械磨 光泥之研練子時，該複合粒何以足夠之磨光速率磨光一 半導體7L件及其類似物之元件表面與交互制之絕緣薄膜。 -根據申請專利範圍帛U j貝包含複合粒子用於化學性 機械磨光之水溶性分散液，係藉由在中請專利棚第丨項至 第19項中所述之方法生產。 '

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規"i U10 X -38- 1« ^—Ί丨丨-丨·裝 —丨—丨訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明說明（34·) 在申请專利範圍第21項中所述之一用於化學性機械磨 光义水溶性分散液中，或在申請專利範圍第22項至第3〇 項中所述之生產方法所麟之—麟化學性機械磨光之水 溶性分散液中，根據1()〇份之該用於化學性機械磨光之水溶 性分散液，-複合粒子之含量可由⑽5至％份，較佳為由 0·1至40伤’更佳為由01至3〇份。當該複合粒子之含量 2 0.G5份時，—有足夠_速率之水溶性分散液係無法 U得’這是不希望發生的。在另外—方面，當此含量超過 5〇份時，、流動能力降低，而一穩定之水溶性分散液係乌法 容易獲得。 该用於化學性機械磨光之水溶性分散液在磨光一半導 體兀件及其類似物之一工作薄膜係特別有用。 作為-半導體元件之―功舰呵關人—魏化物 薄膜、非結晶背薄膜、多晶形石夕薄膜、單晶形石夕薄膜、石夕 氮化物薄膜、純鎢薄膜、純銘薄膜，或純鋼薄膜及其類似物， 另外，、銅及其類似物與在—半導體元件例如 VLSI及其類似物之生產程序中，在—半導體基板上所提供 《其它之金屬所製成之-合金之薄膜。再者，由_金屬例如 ，、鈥及翻健之氧錄、氮錄及其__製成之阻 隔金屬層亦可列入作為一工作薄膜。 在該化學性機械磨财，較佳為，由—聚合物粒子所组 叙-複合粒子之硬度據—工作薄膜之硬度而合適地 ，擇。例如，如果-工作薄膜是由銅、銘及其類似物所製成， 其有較低之硬度’其難紐用—包絲由—聚合物粒子有 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ------— B7 五、發明說^ ^ — 、子車乂低之硬度與-供機粒子所所製成之複合粒子之用於 化：性機械磨光之水溶性分散液。在另外一方面，如果一工 作薄膜有比較高之硬度，例如鎢及翻似物，較佳為使用_ 包含藉由-高度交聯之聚合物粒子有相對較高之硬度與一 興機粒子所製成之複合粒子之用於化學性機械磨光之水溶 性分散液。 卜再者’當磨光晶圓之一表面為在一半導體元件之工作薄 膜中之金屬時，藉由在-水溶性分散液中混合一氧化劑，磨 光速率可以明顯地改善。作賴氧·，其可選擇及使用藉 由例如根據一處理表面及其類似物之電化學特性之 PGurbaix圖認為合適的。 作為氧化劑，可以列入之的有機過氧化物，例如過氧化 氫、過醋酸、過苯酸、三級_丁基過氧化氫及其類似物；高 叙酸鹽化合物例如高鐘酸抑及其類似物；重鉻酸鹽化合物例 如重鉻敗抑及其類似物；肩酸化合物例如琪酸钾及其類似 物，硝酸化合物例如硝酸與硝酸鐵及其類似物；過齒酸化合 物例如過氣酸及其類似物，過渡金屬鹽例如氰鐵酸卸及其類 似物，過硫酸鹽例如過硫酸按及其類似物；與其它化合物。 在這些氧化劑之中，係特別使用過氧化氫與有機過氧化物， 因為其不含有金屬元素且其分解產物是無害的。藉由納入這 些氧化劑，磨光速率可以明顯地改善。 根據100份之用於化學性機械磨光之水溶性分散液，氧 化劑之含量可以為15份或更少，而較佳為由〇丨至1〇份， 更佳為由0.1至8份。當該氧化劑包含15份之量時，磨光 適用中國g家標準(c—NS)A4規格（21ϋ χ ϋ董) : 一 -40- IIHI. ^ ---------^---- ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 534917 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（％·) 速率可以明顯地改善，不需要超過15份之更大之量。 再者’在该用於化學性機械磨光之水溶性分散液中，除 了上面所提及之氧化劑之外，如有需要，係彳混合各種不同 <添加物。以此方式，分散穩定度可以更進一步地改善，磨 光速率可輯加，而當被磨光之晶圓表面有兩種或更多之工 作薄膜時，其有不同之硬度及其類似物，在不同之工作薄膜 間係可控繼光速率之差異。特別地，藉由狀—有機酸或 無機酸係可獲得-更穩定之水溶性分散液。可使解酸、醋 酸、草酸、丙二酸、丁二酸、酒石酸、gluratic酸、己二酸、 反丁烯二酸、經基丁二酸、順丁缔二酸、乳酸、紐及其類 似物作為有機酸。可使用硝酸 '硫酸、磷酸及其類似物作為 播機酸。作為用於增進水溶性分散液之穩定度之酸，一有機 酸是特別好的。這些酸同時有一增加磨光速率之作用。 一用於化學性機械磨光之水溶性分散液之分散程度與 穩定度可以同樣地藉由混入這些酸或鹼金屬之氫氧化物及 氣及其類似物以控制酸驗值而改善。可使用氫氧化鈉、氫氧 化鉀、氫氧化铷、氫氧化鉋及其類似物作為一鹼金屬之氫氧 化物。藉由控制一用於化學性機械磨光之水溶性分散液之酸 鹼值，磨光速率亦可以增加，鑑於磨光晶圓表面之電化學之 特性，一聚合物之分散程度、穩定度及磨光速率最好合適地 控制酸鹼值在其中複合粒子可以穩定存在之範圍中。 再者，藉由混入一個複合劑，磨光速率同樣可以增加。 了以使用作為複合劑的有雜環化合物’例如7-經基-5-甲基 -1，3,4-三氮雜 ind〇iidine、3 氫 J— ^--I u i I I - !t· —--- -- I {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-41 - 534917 A7 B7 五、發明說明（37·) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1氫·四n-醋酸、1_ (2_二〒基胺基乙基）_5_氯硫基四咬、 试鉍劑、4,5-二氰基咪唑、腺嘌呤、丨_苯基氫硫基_丨氫· 四口坐、3-氫疏基-1，2,4-三嗤、2_胺基_4,5二氰基心 氫-咪唆、 4-胺基-1，2,4-二峻、5-胺基氫哥坐、2-氫硫基三口坐啉、鳥 口票吟、1-苯基-5_氫硫基氫_四咬、4_胺基各聯胺基_5_氮硫 Φ. 苯並二侧如5_曱基_ι氫·苯並三嗤及其類似物；甲苯基三 口坐、硫脈、苯並咪口坐、苯並氧二氮茂、叫-苯並二遽吨、 2_氫硫基苯並遠H驗絲並二遠<、2_氫硫基苯並嗔 唆、、2禮基苯並泰坐、2.氫硫基苯並p塞吨、2_胺基各甲基苯 並口塞吨、蜜胺、3-胺基从二甲U，2,4_三氮雜苯、2,4二 胺基冬二晞丙基胺基Ά三氮雜苯、苯並鳥嗓吟胺、硫氯 尿酸及其類似物。再者，水揚醛爿亏、〇_苯二胺、m-苯二胺、 兒茶酚、〇-月安基酚及其類似物同樣可以使用。根據1〇〇份之 一用於化學性機械磨光之水溶性分散液，這些複合劑之含量 可由0.001至2份，較佳為0.01至！份，特佳為由〇 〇2至 〇·5 份。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者’ 一用於化學性機械磨光之水溶性分散液同樣可以 包含一個多價之金屬離予，其有促進一氧化劑功能且可以更 進一步地改散磨光速率之作用。 金屬之離子例如铭、鈦、釩、鉻、錳、鐵、姑、鎳、銅、 鋅、鍺、锆、翻、錫、銻、叙、鎢、錯、錦及其類似物可以 列入作為該多價之金屬離子。這些可以單獨地或兩種使用， 或多價之金屬離子可以同時存在一起。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -42- 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ΚΙ 五、發明說明（38·) 根據一用於化學性機械磨光之水溶性分散液，該多價之 金屬離子含量可以由3至3000 ppm，特別由10至2000 ppm。 該多價金屬離子可藉由加入一鹽類，例如硝酸鹽類、硫 化鹽類、醋酸鹽及其類似物，或一含有多價之金屬元素之複 合物至一水性介質中而產生，或同樣可以加入一多價之金屬 元素之氧化物而產生。再者，甚至一化合物當加入至一水性 介質中時，產生一單價之金屬離子係可以使用之，只要該金 屬離子可藉一氧化劑將其轉換成為一多價之金屬離子。 在此用於化學性機械磨光之水溶性分散液，除了 一界面 活性劑吸附至一聚合物粒子之上外，亦可混入一用於均勻分 散一複合粒子之界面活性劑。但是，從磨光性質之觀點，該 界面活性劑較好是小量地使用。根據1〇〇份之用於化學性機 械磨光之水溶性分散液，該界面活性劑之含量較佳為5份或 更少，特別是3份或更少，更佳為2份或更少。該界面活性 劑種類並未特別地限制，而那些通常在製備一水溶性分散液 及其類似物之中所使用之界面活性劑係可使用。 〔本發明之具體實例〕 現在將以範例方式更詳細地解釋本發明。 (1)製備包含聚合物粒子之水溶性分散液 金威範例1〔製備包含聚合物粒子（a)之水溶性分散液〕 92份苯乙烯，4份甲基丙晞酸，4份羧基乙基丙締酸酯， 〇·1份月桂基硫酸銨，0.5份過硫酸銨與400份之離子交換水 係加入至一個2公升之燒杯中，當在一個氮氣之周圍環境下 攪拌時，該混合物係加熱至7〇°C，且進行6小時之聚合反 |#| ^ I —i-— III ilml — ^«1 — — — — — — I (請先蘭讀背面之注意事項再填寫本頁)

534917 A7 B7 五、發明說明（39 ·) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 應。藉此方式，係獲得一具有一叛基與一經基，及包含一羧 基修改之、有一平均粒子尺寸大小為0.24微米之聚苯乙烯 粒子〔聚合物粒子（a)〕之水溶性分散液。聚合產率為95 %，一羧基之分布係以一電導之滴定方法測量，其顯示40 %在粒子之中，50%在粒子表面上，而10%在水相之中。 合成範例2〔製備包含聚合物粒子（b)之水溶性分散液〕 94.5份甲基丙晞酸曱酯，4份甲基丙晞酸，1份二乙烯 苯（純度：55%)，0.5份甲基丙婦醯胺，〇.〇3份月桂基硫酸 銨，〇·6份過硫酸銨與400份離子交換水係加入至一個2公 升之燒杯中，當在一個氮氣之周圍環境之下授拌時，該混合 物係加熱至70°C，且進行6小時之聚合反應。藉此方式， 係獲得一帶有一羧基與一酿胺基，及包含一個交聯之、有一 平均粒子尺寸大小為0.17微米之聚苯乙烯粒子〔聚合物粒 子（b)〕之水溶性分散液。聚合產率為95%，一羧基之分 布係以一電導之滴定方法測量，其顯示15%在粒子之中， 70%在粒子表面上，而15%在水相之中。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 合成範例3〔製備包含聚合物粒子（c)之水溶性分散液〕 90份曱基丙烯酸曱酯，5份曱氧聚乙二醇甲基丙晞酸酯 (由 Shin Nakamura Kagaku Kogyo Co·，Ltd·所製造，商品 名：“NK Ester M-90G” ’ #4〇0)，5 份 4_乙烯口比喊，2 份之偶 氮類之聚合反應引發劑（由Wako Pure Chemical Co·，Ltd·所 製造，商品名·· “V50”），與400份之離子交換水係加入至 祕 公” ?9744 534917 A7 B7 五、發明說明（40·) 一個2公升之燒杯中，當在一氮氣之周圍環境之中攪拌時， 该混合物係加熱至70°C，且進行6小時之聚合反應。藉此 方式，係獲得一包含帶有一胺基之陽離子與一聚乙二醇鏈之 一官能基，且有一平均粒子尺寸大小為〇15微米之一聚甲 基丙烯酸甲醋基礎之粒子〔聚合物粒子（c)〕之水溶性分散 液。聚合產率為95%。 ^AMiA〔製備包含聚合物粒子（d)之水溶性分散液〕 94份甲基丙缔酸甲酯，丨份甲基丙烯酸，5份羥基甲基 丙缔酸甲酯，0·03份月桂基硫酸銨，〇·6份過硫酸銨與400 份離子交換水係加入至一個2公升之燒杯中，當在一個氮氣 之周圍環境中攪拌時，該混合物係加熱至70°C，且進行6 小時之聚合反應。藉此方式，係獲得一包含帶有一羧基與一 羥基，及有一平均粒子尺寸大小為0.17微米之一聚甲基丙 晞酸甲酯基礎之粒子〔聚合物粒子（d)〕之水溶性分散液。 聚合產率為95%，一幾基之分布係以一電導之滴定方法測 量，其顯示15%在粒子中，70%在粒子表面上，而15%在 水相之中。 因此所獲得之包含聚合物粒子（a)到（d)之水溶性分 散液係分散在1⑽份之一個〇·1Ν之氯化却水溶液中，使得 聚合物粒子之含量為〇·1份，該水溶性分散液之酸鹼值係以 鹽酸或氳氧化鉀控制到2.1、5.5及12，在各個酸鹼值之則 塔(Zeta)電位係藉一雷射都卜勒電泳光散射方式則塔 (Zeta)-電位測量設備（由COULTERCorp·所製造，型號·· V紙張反度適A中國國家標準(CNS)A4規格（210 x 297公^ "" -- -45- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _裝 t— tmmm i n^Ίa n an n _1 ψ.β 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（41·) “DELSA 440”）而測量。，個用在下列範例之無機粒子係以 0.1份之量分散在100份之一個〇·1Ν之氯化鉀水溶液中，而 各個則塔(Zeta)電位係以相同之方式測量。結果敘述在表1 中，且同時顯示在圖一中。 表1 聚合物粒子 無機粒子 ⑻ ⑹ ⑹ ⑹ 氧化鋁 二氧化鈦 矽氧 2.1 -12 -20 16 -8 36 22 2 酸鹼度 5.5 -30 -25 12 -15 30 3 -30 12 _40 -34 8 -18 -25 -40 -55 (2)製備包含複合粒子之水溶性分散液 範例」〔製備包含複合粒子（A1)之水溶性分散液〕 包含10重量百分比之一聚合物粒子（a)之水溶性分 散液之酸鹼值係以氫氧化鉀控制至10，以獲得一水溶性分 散液（1 )。再者，一包含10重量百分比之膠質氧化鋁（由 (^心以^恤所製造’商品名：“施⑽賊八跑’^之水 /4 1±刀欢液之酸驗值係以相同之方式控制至，以獲得一 水溶性分散液（2)。包含在水溶性分散液（1)中之聚合物 粒^ (a)之則塔(Zeta)電位為—％毫伏特，而包含在水溶 性分散液（2)中之氧化銘粒子之則塔(Zeta)電位為—8毫伏 特0 本紙張尺ϋ中國 (210x 297 公釐） -46 μ —♦l U I! I ! I t ί I 1_ 1 I I ! I {锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 534917 A7 -------— _ 五、發明說明（42·) 在此之後，100份水溶性分散液（1)與1〇〇份水溶性 分散液⑵係在-個2公狀燒杯巾混合，該混合物之酸 鹼值係以硝酸控制至7，然後該混合物係攪拌2小時，以獲 得一包含一初步粒子之水溶性分散液，其中，氧化鋁粒子^ 黏著至聚合物粒子（a)之上。然後，3份四乙氧基甲矽烷 (TEOS)係加入至該水溶性分散液中，該混合物在25。〇中 攪拌1小時，然後加熱至40°C，再繼續攪拌3小時，然後 冷卻以獲得一包含一複合粒子（A1)之水溶性分散液。該 複合粒子（A1)之平均粒子尺寸大小為28〇奈米，而全部 複合粒子（A1)約有85%係分佈在一個280奈米±50奈米 之範圍内。複合粒子（A1)之則塔(Zeta)電位為+2〇毫伏特， 而95%之聚合物粒子（a)之表面面積係以氧化銘粒子覆蓋。 範-姓〔製備包含複合粒子（B1)之水溶性分散液〕 一包含10重量百分比之一聚合物粒子（b)之水溶性分 散液之酸驗值係以氫氧化钾控制至8，以獲得一水溶性分散 液（3)。1〇〇份之水溶性分散液（3)係注入一個2公升之 燒杯中，然後在攪拌時加熱至60°C。然後，1份縮水甘 油氧基丙基三甲氧基甲矽烷（GPTS)係持續地加入超過2 小時，然後在60°C之中反應2小時。然後加入50份一包含 10重量百分比之膠質氧化鋁（由CIKaseiCo.，Ltd·所製造， 商品名：“NanoTek Al2〇3”）之水溶性分散液（4)，且該混 合物係攪拌3小時，以獲得一包含一初步粒子之水溶性分散 液，其中，氧化鋁粒子係經由GPTS鍵結至聚合物粒子（b) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -47- i.· 丨丨丨丨，丨—丨裝！ i 丨訂 _ !丨丨！ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（43·) 之上。 然後，2份TEOS係加入至該水溶性分散液，該混合物 在25°C之中攪拌1小時，然後，加熱至6(^c，再繼續檀拌 2小時，並冷卻以獲得一包含一複合粒子（B1)之水溶性分 散液。該複合粒子（B1)之平均粒子尺寸大小為23〇奈米， 而全部複合粒子（B1)約有80%係分佈在一個23〇奈米土 5〇奈米之範圍内。複合粒子（B1)之則塔(Zeta)電位為+ 1〇 笔伏特，而58%之聚合物粒子⑻之表面面積係以氧化銘 粒子覆蓋。 遊〔製備包含複合粒子（ci)之水溶性分散液〕 100份包含10重量百分比之一聚合物粒子（c)之水溶 性分散液係注入-個2公升之燒杯中，i份甲基三甲基甲石夕 烷係加入其中，且該混合物在4叱之中揽掉2小時。炊後， 酸驗值以硝酸控制至2，謂得一水溶性分散液⑸。再者， 一包含1〇重量百分比之膠質魏（由Nissan Chemical Industnes Co·，Ltd·所製造，商品名：“如她χ 〇”）之水容 性分散液之酸驗值係以氫氧化切空制至8，以獲得一水溶性 分散液⑷。包含在水雜分散液⑸巾之聚合物粒子 蝴位為+ Π毫伏特，而包含在树性分散液⑷ 中《石夕乳粒子之則塔(Zeta)電位為〜4〇毫伏特。 在此之後，5叫水溶性分散液（6)係漸漸地加入至應 伤水溶性分散液（5 )超過2小時，並仅人^ w 、止 吁其係混合及撥拌2小時， 以u于-包含1刀步粒子之水溶性分散液，其中，石夕氧粒子 Μ我張尺度適用中國國家標準（CNS)A4 g (210 X 2^5^ -48- I.----- I I 1 I i ----nil ------I <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 534917 A7 五、發明說明（44·) 係黏著至聚合物粒子（e)之上。然後，2份乙晞基三乙氧 基甲石夕燒係加入至該水溶性分散液中，該混合物係攪拌1 (請先闉讀背面之注意事項再填寫本頁) 小時’然後加入1份TEOS，加熱至6CTC，再繼續揽拌3 小時，然後冷卻以獲得一包含一複合粒子（⑴之水溶性 分散液。該複合粒予（C1)之平均粒子尺寸大小為ι80奈 米’而全邵複合粒子（C1)約有85%係分布在一個180奈 米土30奈米之範圍内。複合粒子（C1)之則塔(Zeta)電位為- 3〇毫伏特，1〇0%之聚合物粒子（〇之表面面積係以矽氧 粒子覆蓋。

JiMd〔製備包含複合粒子（D1)之水溶性分散液〕 1重量百分比之聚羧酸銨（平均分子量：約2000)係加 入至聚合物粒子（d)中，然後混合物攪拌30分鐘以產生吸 附。然後，一包含1〇重量百分比之一聚合物粒子（d)之水 溶性分散液之酸鹼值係以氫氧化鉀控制至8，以獲得一水溶 性分散液（7)。再者，一包含1〇重量百分比之膠質二氧化 鈥（由 Cl Kasei Co·，Ltd.所製造，商品名：“NanoTek Ti02”） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之水溶性分散液之酸鹼值同樣以相同之方式控制至8，以獲 4于一水溶性分散液（8)。包含在水溶性分散液（？）中之聚 合物粒子（d)之則塔(Zeta)電位為-25毫伏特，而包含在 水溶性分散液（8)中之二氧化处粒子之則塔(zeta)電位為一 12毫伏特。 在此之後’ 100份水溶性分散液（7)與8〇份水溶性分 散液（8)係注入一個2公升之燒杯中，該混合物之酸鹼值 ‘紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） 534917 A7 _________ B7 五、發明說明（45·) 係以硝酸控制至4，而且該混合物係攪拌2小時，以獲得一 包含一初步粒子之水溶性分散液，其中，二氧化鈦粒子係黏 著至聚合物粒子（d)之上。然後，4份二甲基二乙氧基甲 矽烷係加入至該水溶性分散液中，該混合物係攪拌2·5小 時，然後加熱至50C，再繼續攪拌4小時，並冷卻以獲得 一包含一複合粒子（D1)之水溶性分散液。該複合粒子（D1) 之平均粒子尺寸大小為215奈米，而全部複合粒子（D1) 約有80%係分布在一個215奈米±50奈米之範圍内。複合 粒子（D1)之則塔(Zeta)電位為+ 15毫伏特，85%之聚合物 粒子（d)之表面面積係以二氧化鈦粒子覆蓋。 (3 )製備包含複合粒子之水溶性分散液 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 金成軸5〔製備包含複合粒子（A2)之水溶性分散液〕 在範例1中所製備之1〇〇份水溶性分散液（丨）係與1〇〇 份水落性分散液（2)混合在一起，該混合物之酸鹼值係以 硝酸控制至7，而且該混合物係攪拌2小時，以獲得一包含 一複合粒予（A2)之水溶性分散液，其中，氧化鋁粒子係 黏著至聚合物粒子（a)之上。該複合粒子（A2)之平均粒 子尺寸大小為280奈米，而全部複合粒子（A2)約有85% 係分布在一個280奈米土50奈米之範圍内。複合粒子（A2) 之則塔(Zeta)電位為+2〇毫伏特，95%之聚合物粒予（&) 之表面面積係以氧化鋁粒子覆蓋。 本紙張尺錢财國國家標準^ -50. 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（4 6 , 〔製備包含複合粒子（B2)之水溶性分散液〕 一包含10重量百分比之一聚合物粒子（b)之水溶性分 散液之酸驗值係以氫氧化钾控制至11，以獲得一水溶性分 散液（9)。再者，一包含10重量百分比之膠質氧化鋁（由 〔11^4〇).，1^1.所製造，商品名：“施11€^^八12〇3，，）之水 溶性分散液之酸鹼值係以相同之方式控制至11，以獲得一 水溶性分散液（10)。包含在水溶性分散液（9)中之聚合物 粒予（b)之則塔(Zeta)電位為-34毫伏特，而包含在水溶 性分散液（10)中之氧化鋁粒子之則塔(Zeta)電位為—17毫 伏特。 在此之後，100份水溶性分散液（9)與50份之水溶性 刀政液（10)係混合在一起，該混合物之酸驗值係以硝酸控 制至8 ,而且該混合物係攪拌3小時，以獲得一包含一複合 粒子（B2)之水溶性分散液，其中，氧化鋁粒子係黏著至 聚合物粒子（b)之上。該複合粒子（B2)之平均粒子尺寸 大小為230奈米，而全部複合粒子（B2)約有80%係分布 在一個230奈米±5〇奈米之範圍内。複合粒予（B2)之則 塔(Zeta)電位為+ 10毫伏特，58%之聚合物粒子之表 面面積係以氧化鋁粒子覆蓋。 〔製備包含複合粒子（C2)之水溶性分散液〕 一包含10重量百分比之一聚合物粒子（e)之水溶性分 散液之酸鹼值係以硝酸控制至2，以獲得一水溶性分散液 (11)。再者，一包含10重量百分比之膠質矽氧（由Nissan :297公釐） 51 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 i. 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（47·)

Chemical Industries Co·，Ltd·所製造，商品名：“sn〇wtex〇”） 之水溶性分散液之酸鹼值係以相同之方式控制至2，以獲得 一水溶性分散液（12)。包含在水溶性分散液（u)中之聚 合物粒子（c)之則塔(Zeta)電位為+ 17毫伏特，而包含在 水溶性分散液（12)中之矽氧粒子之則塔(Zeta)電位為+2 毫伏特。 在此之後，100份水溶性分散液（11)與50份之水溶 性分散液（12)係混合在一起，該混合物之酸鹼值係以氫氧 化钾控制至5，而且該混合物係攬拌2小時，以獲得一包含 一複合粒子（C2)之水溶性分散液，其中，矽氧粒子係黏 著至聚合物粒子（c)之上。該複合粒子（C2)之平均粒子 尺寸大小為180奈米，而全部複合粒子（C2)約有85%係 分布在一個180奈米土30奈米之範圍内。複合粒子（C2) 之則塔(Zeta)電位為-30毫伏特，1〇〇%之聚合物粒子（c) 之表面面積係以矽氧粒子覆蓋。 金處範例8〔製備包含複合粒子（D2)之水溶性分散液〕 在範例4之中所製備之1〇〇份之水溶性分散液（7)係 與80份水溶性分散液（8)混合在一起，且該混合物之酸鹼 值係以硝酸控制至4，然後該混合物係攪拌2小時，以獲得 一包含一複合粒子（D2)之水溶性分散液，其中，二氧化 欽粒子係黏著至聚合物粒子（d)之上。該複合粒子（D2) 之平均粒子尺寸大小為215奈米，而全部之複合粒子（D2) 約80%係分布在一個215奈米±50奈米之範圍内。複合粒 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -52- I.--；--.1·1 I ί I I i I Γ 1--i— 訂·--^-----•w&w. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} A7 ^~—---—______ 發明說明（48·) 予（D2)之則塔(Zeta)電位為+ 15毫伏特，85%之聚合物 粒子（a)之表面面積係以二氧化鈦粒子覆蓋。 在範例1至4與合成範例5至8中，平均粒子尺寸大小、 平均粒子尺寸大小分布與表面面積覆蓋之部分係以下列之 方式測量。 平均粒子尺寸大小與平均粒子尺寸大小分布： 粒子尺寸大小係藉由穿透電子顯微鏡測量5〇個粒子， 而根據這些測量值進行計算。 表面面和被覆蓋之邵分··一複合粒子係藉由一掃描電子 顯微鏡觀察，每一複合粒子係以無機粒子覆蓋之面積，在一 個100000倍放大率之照片上測量，根據測量值，係以計算 式：〔塗覆之面積/ (塗覆之面積+未塗覆之面積）〕χ1〇〇 進行計算覆蓋之表面面積。 (4)製備用於化學性機械磨光之水溶性分散液和使用相同 之水溶性分散液之化學性機械磨光測試 〔製備包含複合粒子（Α1)之用於化學性機械磨光之 水溶性分散液與銅薄膜之化學性機械磨光測試〕 一 &含一複合粒子（A1)之水溶性分散液、過氧化氮、 水杨路月亏及乳酸銨係混入離予交換水之中，使得複合粒子 (A1 )、過氧化氫、水楊醛肟及乳酸銨之濃度相對地分別為 3重量百分比、1重量百分比、〇·3重量百分比與i重量百分 比然後，该混合物之酸驗值係以氫氧化j甲控制至6，以獲 本紙張尺度適用ϋ國ii^^NS)A4規格（2i0 x 297公釐）——---- -π _ (請先閱讀背面之注意事項再填寓本頁) 裝 -n n n 一-^4a i n -n emf a— n ϋ I « 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 534917 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A7 B7 五、發明說明（49·) 得一用於化學性機械磨光之水溶性分散液。 在一配備有一 8英忖熱氧化薄膜之石夕晶圓上之一銅薄 膜（薄膜厚度：15000 A)係放置在一化學性機械磨光之設 備上（由Lap Master SFT製造，型號：“LPG510，，），而且藉 由一個由多孔之聚胺基曱酸乙酯所製成之磨光墊（由R〇del Nitta製造，產品號碼：“IC1000”）磨光i分鐘，而使用上 面所提及之用於化學性機械磨光之水溶性分散液之使得裝 載量為300公克/平方公分。在磨光之後，銅薄膜之厚度係 以一電導度類型之薄膜厚度測量設備測量，且計算出磨光速 率而發現其為5500人/分鐘。再者，一在一矽基板之上形 成之秒薄膜在相同條件下被磨光、清洗及乾燥，然後，係以 KLA (由 KLA Tencol Corp·製造，型號：“Surf Scan SP-1”） 觀察，而發現在一個磨光表面上之刮痕數量為3〇或更少。 MMi〔製備包含複合粒子（B1)之用於化學性機械磨光之 水溶性分散液與鋁薄膜之化學性機械磨光測試〕 一包含一複合粒子（B1)之水溶性分散液與過硫酸銨 係混入離予交換水中，使得複合粒子（B1)與過硫酸銨之 濃度相對地分別為5重量百分比與1重量百分比，然後，該 混合物之酸驗值係以硝酸控制至4，以獲得一用於化學性機 械磨光之水溶性分散液。 在一配備有一個8英叶熱氧化薄膜之矽晶圓上之一鋁 薄膜（薄膜厚度·· 5000 A，含有1%之銅）係以如在範例5 中相同之方式使用該用於化學性機械磨光之水溶性分散液 本紙張尺度適用T國國家標準 I,--.---I.--- -------l· I ---^------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -54- 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（5〇·) 磨光、。接著，以如在範例5中相同之方式計算出磨光速率， 1確認刮痕存在或不存在。結果，磨光速率為物〇 A/分 1里，而在一個磨光表面上之刮痕數量為30或更少。 鍵m製備包含複合粒子（α)之用於化學性機械磨光之 水溶性分散液與銅薄膜之化學性機械磨光測試〕 一包含一複合粒子（C1)之水溶性分散液、過氧化氫、 =羧基士甲基义3,4_三氮雜ind〇Udine及乳酸銨係混入離子 X換水之中，使得複合粒子（C1)、過氧化氫、7_羧基_5_甲 基_1，3,4_三氮雜indolidine及乳酸銨之濃度相對地分別為3·5 重里百分比、1重量百分比、〇·3重量百分比與〇·5重量百分 比，然後，该混合物之酸鹼值係以氨控制至7·2，以獲得一 用於化學性機械磨光之水溶性分散液。 一銅薄膜係使用該用於化學性機械磨光之水溶性分散 液以如在範例5中相同之方式磨光。接著，以如在範例5 中相同之方式計算出磨光速率，而確認刮痕存在或不存在。 結果，磨光速率為5700 A /分鐘，而在一個磨光表面上之 刮痕之數量為30或更少。 〔製備包含複合粒子（D1)之用於化學性機械磨光之 水溶性分散液與鎢薄膜之化學性機械磨光測試〕 一包含一複合粒子（D1 )之水溶性分散液、硝酸鐵及 丙二酸混入離子交換水之中，使得複合粒子（D1 )、硝酸鐵 及丙一奴之濃度相對地分別為3重量百分比、〇·ι重量百分 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 •ΙΊΤί.Γιι---_裝 i — ^---Γ 訂---------- (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 534917 A7

五、發明說明（SI·) 比與1重量百分比，然後，該混合物之酸鹼值係以硝酸控制 至2 ’以獲得一用於化學性機械磨光之水溶性分散液。 在一配備有一個8英吋熱氧化薄膜之矽晶圓上之一鎢 薄膜（薄膜厚度·· 5000 A)係以如在範例5中相同之方式使 用該用於化學性機械磨光之水溶性分散液磨光。接著，以如 在範例5中相同之方式計算出磨光速率，而確認刮痕之存在 或不存在。結果，磨光速率為3500 A/分鐘，而在一磨光 表面上之刮痕數量為30或更少。 边毯〔製備不包含複合粒子之用於化學性機械磨光之 水溶性分散液與銅薄膜之化學性機械磨光測試〕 除了一聚合物粒子（a)取代一複合粒子（A1)外，一 水溶性分散液係以如在範例5中相同之方式製備。一銅薄膜 係藉由相同之設備，以如在範例5中相同之方式吏用該水溶 性分散液磨光，且以如在範例5中相同之方式計算出磨光速 率，而確認刮痕之存在或不存在，結果，磨光速率低到為 1500 A /分鐘，而在—磨光表面上之刮痕數量為3〇或更少。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 〔製備不包含複合粒子之用於化學性機械磨光之 水溶性分散液與銅薄膜之化學性機械磨光測試〕 除了混入一有以一煙霧方法之氧化鋁粒子（由Degussa 所製造，商品名·· “氧化鋁C”）取代一複合粒子（Cl)而以 10重量百分比之濃度分散至離子交換水中，並且施以超音 波處理之一水溶性分散液係外，一水溶性分散液係以如在範 本紙張尺度適用令國^ -56- 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（52·) 例7中相同之方式製備。 一銅薄膜係藉由相同之設備以如在範例5中相同之方 式使用该水溶性分散液磨光，且以如在範例5中相同之方式 計算出磨光速率，而確認刮痕之存在或不存在，結果，磨光 速率係足夠之為6000 A/分鐘，但是觀察到有許多刮痕。 〔製備包含複合粒子（A2)之用於化學性機械磨光之 水溶性分散液與銅薄膜之化學性機械磨光測試〕 一包含一複合粒子（Α2)之水溶性分散液、過氧化氫、 水杨酸爿亏及乳故铵係混入離子交換水之中，使得複合粒子 (Α2)、過氧化氫、水楊酸肟及乳酸銨之濃度相對地分別為 3重量百分比、1重量百分比、〇·3重量百分比與1重量百分 比Α後，違混合物之酸驗值係以氫氧化卸控制至6，以獲 得一用於化學性機械磨光之水溶性分散液。 一銅薄膜係藉由相同之設備以如在範例5中相同之方 式使用該用於化學性機械磨光之水溶性分散液磨光，且以如 在範例5中相同之方式計算出磨光速率，而確認刮痕之存在 或不存在，結果，磨光速率為55〇〇 A/分鐘，而在一磨光 表面上之刮痕數量為30或更少。 她以〔製備包含複合粒子（B2)之用於化學性機械磨光 <水溶性分散液與鋁薄膜之化學性機械磨光測試〕 一包含一複合粒子（B2)之水溶性分散液與過硫酸銨 係混入離子交換水之中，使得複合粒予（B2)與過硫酸銨 適用中--- -57- 丨·—：--·1·------裝---“----^丨訂---^-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 534917 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（53·) 之濃度相對地分別為5重量百分比與1重量百分比，然後， 該混合物之酸鹼值係以硝酸控制至4，以獲得一用於化學性 機械磨光之水溶性分散液。 在一配備有一個8英吋熱氧化薄膜之矽晶圓上之一鋁 薄膜（薄膜厚度：5000 A，含有1重量百分比之銅），係以 如在範例5中相同之方式使用該用於化學性機械磨光之水 溶性分散液磨光。接著，以如在範例5中相同之方式計算出 磨光速率，而確認刮痕之存在或不存在。結果，磨光速率為 4300 A /分鐘，而在一磨光表面上之刮痕數量為3〇或更少。 範企1」1〔製備包含複合粒子（C2)之用於化學性機械磨光 之水溶性分散液與銅薄膜之化學性機械磨光測試〕 一包含一複合粒子（C2)之水溶性分散液、過氧化氫、 7_叛基-5_甲基-1，3,4-三氮雜丨1^0腿狀及丙二酸係混入離子 交換水之中，使得複合粒子（C2)、過氧化氫、7_羧基·孓甲 基_1，3,4_二氮雜lncj〇iidine及丙二酸之濃度相對地分別為3.5 重量百分比、1重量百分比、〇·3重量百分比與〇.5重量百分 比，然後，該混合物之酸鹼值係以氨控制至7·2，以獲得一 用於化學性機械磨光之水溶性分散液。 一銅薄膜係以如在範例5中相同之方式，使用該用於化 學性機械磨光之水溶性分散液磨光。接著，以如在範例5 中相同之方式計算出磨光速率，而確認刮痕之存在或不存 在〜果’磨光速率為5700 A/分鐘，而在一磨光表面上 刮痕之數量為30或更少。 _張尺度適财咖χ挪公爱f I:--.--f·— — — •11·!..;— β·!.^ί--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -58- 534917 ,r<濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（54 ·) JULI1〔製備包含複合粒子（D2)之用於化學性機械磨光 之水溶性分散液與鎢薄膜之化學性機械磨光測試〕 一包含一複合粒子（D2)之水溶性分散液、硝酸鐵及 丙二敝係混入離子交換水中，使得複合粒子（D2)、硝酸鐵 及丙二酸之濃度相對地分別為3重量百分比、〇·ι重量百分 比與1重量百分比，然後，該混合物之酸鹼值係以硝酸控制 至2 ’以獲得一用於化學性機械磨光之水溶性分散液。 在一配備有一個8英叶熱氧化薄膜之;&夕晶圓上之一鎢 薄膜（薄膜厚度：5000 Α)係以如範例5中相同之方式，使 用該用於化學性機械磨光之水溶性分散液磨光。接著，以如 在範例5中相同之方式計算出磨光速率，而確認刮痕之存在 或不存在。結果，磨光速率為3500 Α/分鐘，而在一磨光 表面上刮痕之數量為30或更少。 魅範趙i〔製備不包含複合粒子之用於化學性機械磨光之 水溶性分散液與銅薄膜之化學性機械磨光測試〕 除了 一聚合物粒子（a)取代一複合粒子（A2)外，一 水溶性分散液係以如在範例9中相同之方式製備。一銅薄膜 係以相同之設備以如在範例5中相同之方式，使用該水溶性 分散液磨光，且以如在範例5中相同之方式計算出磨光速 率’而確認嫌之存在或不存在，結果，磨光速率低到為 1·Α/分鐘’而在一磨光表面上之刮痕數量為3〇或更少。 I,--.--f,--- 11 -------^ I I Ί I---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 越難i〔製備不⑽複合粒子之麟辦性顧磨光之

-59- 534917 A7 、發明說明（55.) 水溶性分散液與銅薄膜之化學性機械磨光測試〕 子包含在比較範例2之煙霧方法之氧化銘粒 子取代-複合粒子（C2)之水溶性分散液以外， 分散液係以如在範例n中相同之方式製備。 一銅薄蘭以相同之設備以如在制5巾相同之方 式，使用該水溶性分散液磨光，且以如在範例5中相同之方 式計算出磨光速率，而確認刮痕之存在或不存在，結果，磨 光速率係足夠之為_〇 A/分鐘，但是娜猶許多刮痕。 (5)低介電絕緣薄膜之化學性機械磨光測試 (5-1)低介電絕緣材料之合成 17〇·7公克〈甲基三甲氧基甲魏，42·7公克之四甲氧 土甲夕k 1·0么克之一異丙氧基鈇雙乙基乙驢醋酸酉旨與Μ? 公克足丙一醇單丙基嶋注入一可分離之燒瓶中，且揽掉該 混合物，然後，加熱至6〇。〇。然後加人176公克之離子^ 換水與施公克之丙二醇單丙基醚之混合物超過2小時，且 保持、6〇C《溫度，然後在峨繼續反應g小時。然後加入 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 51。A克之乙酿丙酉同’而且500公克之含有甲醇之溶劑係在 4(TC減低壓力下除去，以獲得一包含一較低介電絕緣材料之 水性溶液。 (5-2)塗覆由較低介電之絕緣材料所組成之薄膜與製造含 車父低介電之絕緣材料之薄膜 在一個8英吋之矽晶圓表面上，一在（5-1)中所獲得

五、發明說明（56·) 之水性溶液係以一旋轉塗覆方式塗覆。旋轉速率為25㈨ pm而;^覆進行3〗秒鐘。然後，該塗覆水性溶液之晶圓 在一控制在80°C之熱板之上加熱5分鐘，以除去一有機溶 劑。然後，該晶圓在一控制在20(rc之熱板上加熱5分鐘， 然後在一具有一氮氣之周圍環境控制在45〇t之烤箱中，繼 續加熱6〇分鐘’以硬化晶圓表面上之一塗覆薄膜，而形成 一薄膜。 (5-3)評估薄膜之介電常數 鋁係蒸汽沉積在（5-2)中所獲得之薄膜上，且在1MHz 頻率中測量介電常數，係發現其低到為2·65。該介電常數係 使用由 Yokogawa Hewlett-Packard C〇rp·所製造之 ΗΡ16451β 電極與ΗΡ4284Α精確LCR測量。 親II〔製備包含複合粒子（C1)之化學性機械磨光 <水溶性分散液與低介電之絕緣薄膜之化學性機械磨光測 試〕 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一包含一複合粒子（C1)之水溶性分散液與苯並三唑 係混入離子交換水之中，使得複合粒子（C1)與苯並三唑 之濃度相對地分別為3重量百分比與〇·仍重量百分比，然 後，該混合物之酸鹼值係以氫氧化鉀控制至7·5，以獲得一 用於化學性機械磨光之水溶性分散液。 一如在（5-2)中相同之方式形成之由一較低介電之絕 緣材料所組成之薄膜，係以如在範例5中相同之方式，使用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公互7^--------—— -61 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 534917 A7 -------— B7 __ 五、發明說明（57·) 酬於化學性機械磨光之水溶性分散液磨光。再者，藉由一 光干涉類型之薄膜厚度測量設備計算出磨光速率，而確認刮 痕之存在或不存在。結果，磨光速率為5〇 A/分鐘，而在 一磨光表面上之刮痕數量為3〇或更少。 級Μ〔製備包含複合好（α)之麟化學性機械磨光 义水溶性分散液與低介電之絕緣薄膜之化學性機械磨光測 試〕 一用於化學性機械磨光之水溶性分散液，係以如在範例 13中相同之方式生產。除了使用由八編^卿丨c〇rp•所製 造，商品名：“FLARE”（介電常數：約2·7 )以取代如在（5_2 ) 中相同之方式而形成之由一較低介電之絕緣材料所組成之 薄膜之外，其係以如在範例13中相同之方式進行磨光。以 如在la例13中相同之方式計算出磨光速率，而確認刮痕之 存在或不存在。結果，磨光速率為55 A /分鐘，而在一磨 光表面上之刮痕數量為30或更少。 〔製備包含複合粒子（ci)之用於化學性機械磨光 之水/容性分散液與低介電之絕緣薄膜之化學性機械磨光測 拭〕 除了使用由Dow Chemica丨Corp.所製造之，商品名： “BCB”（介電常數··、約2·7)以取代由Amed c〇rp•所 製造，商品名：“FLARE”之外，其係以如在範例14中相同 之方式進行磨光。以如在範例13中相同之方式計算出磨光 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2M x 297公釐） -eo. J ----^ Μ — 一---l·— ^— —---- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 534917 Α7 ______________________ __________ Β7 五、發明說明（58·) 速率，而確認到痕之存在或不存在。結果，磨光速率為65人 /分鐘，而在一磨光表面上之刮痕數量為3〇或更少。 也較範例5〔製備不包含複合粒子之用於化學性機械磨光之 水溶性分散液與低介電之絕緣薄膜之化學性機械磨光測試〕 除了混入一在比較範例2中包含之一煙霧方法之氧化 銘粒子所組成之水洛性分散液取代一包含複合粒子（CJ ) 之水溶性分散液之外，一用於化學性機械磨光之水溶性分散 液係以如在範例13中相同之方式獲得。 一如在（5-2)中相同之方式而形成之由一較低介電之 絕緣材料所組成之薄膜，其係以如在範例5中相同之方式， 使用該用於化學性機械磨光之水溶性分散液磨光。結果，磨 光速率係足夠之為70 A/分鐘，但是一磨光表面上觀察到 有許多刮痕。 〔製備包含複合粒子（C2)之用於化學性機械磨光 之水溶性分散液與低介電之絕緣薄膜之化學性機械磨光測 試〕 一包含一複合粒子（C2)之水溶性分散液與苯並三唑 係混入離予交換水中，使得複合粒子（C2)與苯並三唑之 濃度相對地分別為3重量百分比與〇·〇5重量百分比，然後， 該混合物之酸鹼值係以氫氧化鉀控制至7·5，以獲得一用於 化學性機械磨光之水溶性分散液。 一如在（5-2)中相同之方式而形成之由一較低介電之 —.—,1------鲁裝---^---訂---；------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-63- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 534917 A7 ______B7 五、發明說明（59·) 絕緣材料所組成之薄膜，其係以如在範例5中相同之方式， 使用該用於化學性機械磨光之水溶性分散液磨光。再者，以 如在範例13中相同之方式計算出磨光速率，而確認刮痕之 存在或不存在。結果，磨光速率為5〇 Α/分鐘，而在一磨 光表面上之刮痕數量為30或更少。 細Ρ〔製備包含複合粒子（C2)之用於化學性機械磨光 之水溶性分散液與低介電之絕緣薄膜之化學性機械磨光測 試〕 一用於化學性機械磨光之水溶性分散液係以如在範例 16中相同之方式生產。除了使用由Amed Signai c〇rp•所製 造’商品名.“FLARF’（介電常數：約2·7)以取代如在（5-2) 中相同之方式而形成由一較低介電之絕緣材料所組成之薄 膜外，其係以如在範例13中相同之方式進行磨光。以如在 範例13中相同之方式計算出磨光速率，而確認刮痕之存在 或不存在。結果，磨光速率為55 Α/分鐘，而在一個磨光 表面上之刮痕數量為3〇或更少。 麗姓〔製備包含複合粒子（C2)之用於化學性機械磨光 之水溶性分散液與低介電之絕緣薄膜之化學性機械磨光測 試〕 除了使用由Dow Chemical Corp·所製造，商品名： “BCB”（介電常數：、約2 7)以取代由趟ed义㈣·所 製造’商品名：“FLARE之外，其係以如在範例5中相同之 本紙張尺度適用_中國?^準（CNS)A4規格一)-—- -64 - i「,lίΓΊί---·裝·ίJ---訂---------- i靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 534917 A7 B7 五、發明說明（6〇·) 方式進行磨光。以如在範例13中相同之方式計算出磨光速 率，而確認刮痕之存在或不存在。結果，磨光速率為65人 /分鐘，而在一磨光表面上之刮痕數量為3〇或更少。 ，也較範例6〔製備不包含複合粒子之用於化學性機械磨光之 水溶性分散液與低介電之絕緣薄膜之化學性機械磨光測試〕 除了混入一在比較範例2中之一煙霧方法之氧化鋁粒 子所組成之水溶性分散液取代一包含複合粒子（C2)之水 溶性分散液外，一用於化學性機械磨光之水溶性分散液係以 如在範例16中相同之方式獲得。 一如在（5-2)中相同之方式而形成之由一較低介電之 絕緣材料所組成之薄膜，其係以在範例5中相同之方式，使 用該用於化學性機械磨光之水溶性分散液磨光。結果，磨光 速率係足夠之為70 A/分鐘，但是一磨光表面上觀察到有 許多之刮痕。 丨.—.—Γ,—丨丨裝---^----訂---J------ <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑽X挪公爱） -65-

Claims (1)

1. 534917

   A8 BS C8 D8 --------------------------- I修嚴吃 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 第89124697號專利案申請專利範園修正本 I 一種生產複合粒子之方法，其包含藉由黏著一或多種之 由氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鈽、矽氧及锆氧中選出之 無機粒子至一聚合物粒子之至少一部份表面區域上，而 形成一初步粒子，然後，在所述之初步粒子存在之中， 與至少一種從下述有機矽化合物與下述有機金屬化合物 中所選擇之化合物縮聚在一起。 上述所提及之有機梦化合物與上述所提及之有機金屬化 合物係以下列通式代表。 (Rl)nU(OR2U 在該化學式（1)之中，Μ係選自鋁、矽、鈦、釩、鉻、 錳、鐵、钴、鎳、銅、鋅、鍺、锆、鈮、鉬、錫、銻、 备、鶴、錯或鈽之中，而ζ為Μ之原子價數。R1為一有 1至8個碳原子之單價有機族，而R2為一有i至6個碳 原子之烷基族、一有1至6個碳原子之醯基族或一有6 至10個碳原子之芳基族。而當η是2或2以上時，η為 從〇到（ζ- 1)之整數，Ri可以是相同或不同。當（ζ — η)是2或2以上時，r2可以是相同或不同。 2· 1據巾請專利細第1項所述之生產複合粒子之方法， 其巾’所叙無齡子健& —賴化合物而黏著至所 述之聚合物粒子上。 < 297公釐） -66 - # I I —4 I I I I I · I I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -If,, t 1·1 ϋ B^— Bn n n· Bn I 534917 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3·根據申請專利範圍第2項所述之生產複合粒子之方法， 其中，所述之連接化合物為一甲矽烷耦合劑。 4·根據申請專利範圍第1項所述之生產複合粒子之方法， 其中，所述之無機粒子係為由氧化鋁、二氧化鈦及二氧 化鈽之中選出之至少一種。 5.根據申請專利範圍第4項所述之生產複合粒子之方法， 其中，所述之聚合物粒子有至少一種是選自羧基、其陰 離予、磺酸鹽基族及其陰離子。 6·根據申請專利範圍第4項所述之生產複合粒子之方法， 其中，至少一種選自負界面活性劑與負水溶性聚合物之 中係吸附或化學性鍵結至所述之聚合物粒子上。 7·根據申請專利範圍第1項所述之生產複合粒子之方法， 其中，所述之無機粒子係為由矽氧與锆氧之中選出之至 少一種。 8·根據申請專利範圍第7項所述之生產複合粒子之方法， 其中，所述之聚合物粒子有至少一種是選自胺基及其陽 離子。 9·根據申請專利範圍第7項所述之生產複合粒子之方法， 其中，至少一種選自正界面活性劑與正水溶性聚合物之 中係吸附或化學性键結至所述之聚合物粒子上。 10·根據申請專利範圍第i項所述之生產複合粒子之方法， 其中，所述之無機粒子以一靜電力而黏著至所述之聚合 物粒子上。 11·根據申請專利範圍第10項所述之生產複合粒子之方 本紙張尺度適用中ΙΪΪ家標準（CNS)A4規袼（210 X 29_7公i") 67- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · n Ml n n n n n^°'J$ n · n fc— I n n ϋ I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 / _ C8 -—----^ 丄 . ~ ------------- 八、申請專利範圍 法三其中，所述之無機粒子係為由氧化鋁、二氧化鈦及 二氧化鈽之中選出之至少一種。 12·根據申請專利範圍第U項所述之生產複合粒子之方 法，其中，所述之聚合物粒子有至少一種是選自羧基、 其陰離子、磺酸鹽基族及其陰離子。 13·根據申請專利範圍第n項所述之生產複合粒子之方 去，其中，至少一種選自負界面活性劑與負水溶性聚合 物之中係吸附或化學性鍵結至所述之聚合物粒子上。 14·根據申請專利範圍第1〇項所述之生產複合粒子之方 法，其中，所述之無機粒子係為由矽氧及锆氧之中選出 之至少一種。 I5·根據申請專利範圍第14項所述之生產複合粒子之方 法，其中，所述之聚合物粒子有至少一種是選自胺基及 其陽離子。 16·根據申請專利範圍第8項所述之生產複合粒子之方法， 其中，至少一種選自正界面活性劑與正水溶性聚合物之 中係吸附或化學性鍵結至所述之聚合物粒子上。 17·根據申請專利範圍第1項所述之生產複合粒子之方法， 其中，所述之複合粒子為以黏著多數所述之無機粒子至 所述之聚合物粒予之表面區域之上而形成。 丨8·根據申请專利範圍第1項所述之生產複合粒子之方法， 其中，所述之複合粒子是以所述之無機粒子塗覆所述之 聚合物粒子至少5%表面區域而形成。 19·根據申請專利範圍第1項所述之生產複合粒子之方法， 張尺度適用中_家標準（CNS) A4 χ挪公董）---—-- -68- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 n n n n n n —i a u n n r— n n I 參· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

   装-------訂---Γ------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一 C8 —__________ D8_ >、&枝# -------- 其中’所述之複合粒子之平均粒子尺寸大小是從0.05至 〇·5微米，而至少8〇%所述之複合粒子粒子尺寸大小是 在—所述之平均粒子尺寸大小±30%範圍之内。 種根據申凊專利範圍第1項至第19項中任一項所述之 方法所製得之複合粒子。 21·種使用於化學性機械磨光之水溶性分散液，其係含有 根據申請專利範圍第1項至第19項中任一項所述之方法 所製得之複合粒子。 22.—種使用於化學性機械磨光之水溶性分散液之生產方 法，其特徵為，將含有聚合物粒子，以及與該聚合物粒 予之則塔(Zeta)電位具相同符號之則塔電位之由氧化 鋁一氧化鈥、二氧化卸、石夕氧及锆氧中選出之無機粒 子之水溶性分散液之酸鹼值改變，使得所述之聚合物粒 子之則塔(Zeta)電位與所述之無機粒子之則塔(Zeta)電位 為不同正負符號，以形成由所述之聚合物粒子與所述之 無機粒子所組成之複合粒子。 23·根據申請專利範圍第22項所述之使用於化學性機械磨 光之水溶齡散液之生產方法，其巾，所述之無機粒子 係為由氧化鋁、二氧化鈦及二氧化鈽之中選出之至少一 種0 24.根據申請專利細第μ項所述之使用於化學性機械磨 光之水溶性分散液之生產方法，其中，所述之聚合物粒 子有至少-種是選自誠、其陰離子、縣族及其 陰離子。

   本紙張财ϊϋΐί (CNS)A4规袼（210 -69- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 534917 六、申請專利範圍 ^據申請專利範圍第μ項所述之使用於化學性機械磨 光〈水落性分散液之生產方法，其中，至少—種選自負 界面活性劑與負摊性聚合物之中係吸附或化學性鍵;I 至所述之聚合物粒予上。 鍵〜 26.根蟫申請專利細第a項所述之使用於化學性機械磨 光之水溶性分散液之生產方法，其中，所述之無機粒子 係為由石夕氧與锆氧之中選出之至少一種。 27·根據申請專利範圍帛％項所述之使用於化學性機械磨 光<水溶性分散液之生產方法，其中，所述之聚合物粒 子有至少一種是選自胺基及其陽離子。 28·根據申請專利範圍第％項所述之使用於化學性機械磨 光之水溶性分散液之生產方法，其中，至少一種選自正 界面活性劑與正水溶性聚合物之中係吸附或化學性鍵結 至所述之聚合物粒子上。 29·根據申請專利範圍第22項至第28項中任一項所述之使 用於化學性機械磨光之水溶性分散液之生產方法，其 中，所述之複合粒子係以所述之無機粒子塗覆所述之聚 合物粒子至少5%表面區域而形成。 30·根據申請專利範圍第22項至第29項中任一項所述之使 用於化學性機械磨光之水溶性分散液之生產方法，其 中’所述之複合粒子平均粒子尺寸大小是從〇 〇5至〇.5 微米，而至少80%所述之複合粒子粒子尺寸大小是在一 所述之平均粒子尺寸大小土 3〇%範圍之内。

   本紙張尺度_中關家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 70

   --------^---^--I--- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)