DE60015479T2

DE60015479T2 - Verfahren zur Herstellung eines Verbundpartikels für chemisch-mechanisches Polieren

Info

Publication number: DE60015479T2
Application number: DE60015479T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Nishimoto; Masayuki Hattori; Nobuo Kawahashi
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: KR20010070227A; DE60025959T2; EP1104778B1; EP1104778A2; DE60025959D1; EP1243611A1; EP1243611B1; US6582761B1; DE60015479D1; TW534917B; EP1104778A3; KR100444239B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens, ein durch dieses Verfahren erzeugtes Verbundteilchen und eine wässrige Dispersion für chemischmechanisches Polieren, welche die Verbundteilchen enthält.
Als ein Poliermaterial, das für chemisch-mechanisches Polieren von beispielsweise Oberflächen von Elementen sowie von Zwischenschichtisolierfilmen in Halbleitervorrichtungen und dergleichen eingesetzt wird (was hierin nachstehend manchmal als "CMP" bezeichnet werden kann, wird herkömmlicher Weise oft eine wässrige Dispersion mit anorganischen Teilchen, wie etwa kolloidalem Siliciumoxid, kolloidalem Aluminiumoxid und dergleichen, eingesetzt. Jedoch hat diese wässrige Dispersion mit anorganischen Teilchen eine niedrige Dispersionsstabilität und neigt zur Koagulation, und folglich tritt auf der Oberfläche eines zu polierenden Wafers ein Defekt auf (hierin nachstehend als "Kratzer" bezeichnet), und zwar durch die Koagulate, was eine Verringerung der Ausbeute verursacht. Zur Lösung dieses Problems wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen, wie etwa (1) ein Verfahren, in welchem eine Oberfläche in einer wässrigen Dispersion compoundiert ist, (2) ein Verfahren der gleichförmigen Dispergierung mittels eines Homogenisiergeräts, (3) ein Verfahren, in welchem die Koagulate mittels eines Filters entfernt werden. Jedoch verbessern diese Verfahren nicht das Poliermaterial selbst, und zusätzlich können ebenso neue Probleme wie etwa die Reduktion der Polierrate und das Verschmutzen der Oberfläche des zu polierenden Wafers mit einem Metallion auftreten.
Kürzlich wurde eine Verringerung der dielektrischen Konstante eines Zwischenschicht-Isolierfilms, die auf eine Verbesserung der VLSI-Leistung zurückzuführen ist, beobachtet. Für diese Verringerung der dielektrischen Konstante wurden als Ersatz für einen SiO₂-Film mit hoher dielektrischer Konstante Zwischenschichtisolierfilme, hergestellte aus SiO₂ mit zugegebenem Fluor (dielektrische Konstante: ungefähr 3,3 bis 3,5), aus Polyimid-basierten Harzen (dielektrische Konstante: ungefähr 2,4 bis 3,6, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd., Marke: "PIQ"; hergestellt von Allied Signal Corp., Marke: "FLARE"), aus Benzocyclobuten (dielektrische Konstante: ungefähr 2,7, hergestellt von Dow Chemical Corp., Marke: "BCB"), wasserstoffhaltiges SOG (dielektrische Konstante: ungefährt 2,5 bis 3,5), organisches SOG (dielektrische Konstante: ungefähr 2,9, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd., Marke: "HSGR7") entwickelt. Jedoch haben diese Isolierfilme eine geringere mechanische Festigkeit, sind verglichen mit einem SiO₂-Film weich und zerbrechlich, und deshalb kann bei Anwendung von herkömmlichen wässrigen Dispersionen mit anorganischen Teilchen für CMP manchmal eine Unterbrechung der Leitungen aufgrund der Erzeugung von Kratzern auftreten, was eine weitere Verringerung der Ausbeute nach sich zieht.
Ferner offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 12742 aus 1995 ein Verfahren zur Polierung eines Werkfilms einer Halbleitervorrichtung mit einem Poliermaterial, das keine anorganischen Teilchen, sondern Schleifteilchen enthält, dies hauptsächlich aus einem organischen Polymer aufgebaut sind. Durch dieses Verfahren kann ein Schleifteilchen, das auf der Oberfläche des zu polierenden Wafers nach dem Polieren verbleibt, verbrannt und entfernt werden, und das Auftreten von Defekten auf den Produkten, wie etwa einer Halbleitervorrichtung aufgrund des verbleibenden Teilchens, kann unterdrückt werden. Jedoch kommt es zu dem Problem, dass die Polierrate nicht hinreichend gesteigert werden kann, da ein aus einem organischen Polymer hergestelltes Teilchen, verglichen mit einem anorganischen Teilchen, wie etwa einem aus Siliciumoxid und Aluminiumoxid, eine geringere Härte besitzt.
Ferner offenbart die japanische Patentschrift Nr. 40951 aus 1994 ein Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens durch Vermischen von Teilchen, in welchen die Zeta-Potentiale entgegengesetzte Vorzeichen besitzen. Jedoch tritt in diesem Verfahren die Möglichkeit auf, dass das Teilchen bei Ausüben einer großen Scherspannung auf das Verbundteilchen einer Abtrennung unterliegt, da jedes Teilchen nur mittels elektrostatischer Kräfte anhaftet. Da in diesem Verfahren die zu vermischenden Teilchen Zeta-Potentiale mit entgegengesetzten Vorzeichen besitzen, sollte ebenso die Vermischungsgeschwindigkeit gesteuert werden, wobei ein großes Koagulat in Abhängigkeit dieser Geschwindigkeit ausgebildet werden kann, und dieses Koagulat kann bei der Polierung Kratzer erzeugen, was zu einer Verringerung der Ausbeute der Produkte führt.
Die EP-A-0 661 311 beschreibt Verbundfeinteilchen, die anorganische Feinteilchen und ein organisches Polymer mit einschließen, das an die Oberflächen der anorganischen Feinteilchen gebunden vorliegt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung von Verbundteilchen zur Verfügung zu stellen, in welchem anorganische Teilchen, die in Verbundbauweise hergestellt worden sind, nicht freigesetzt werden, sowie durch dieses Verfahren erzeugte Verbundteilchen und eine wässrige Dispersion für CMP mit diesen Verbundteilchen bereitzustellen, um das Auftreten von Defekten während des Polierens von Halbleitervorrichtungsoberflächen zu vermeiden.
Erfindungsgemäß werden zur Lösung der vorstehend erwähnten Aufgaben ein Verfahren zur Erzeugung von Verbundteilchen, sowie Verbundteilchen und eine wässrige Dispersion für CMP, welche den nachstehend beschriebenen Aufbau haben, zur Verfügung gestellt.

[1] Ein Verfahren zur Erzeugung von Verbundteilchen, welches das Ausbilden von Vorteilchen durch Anhaften von einem oder mehreren Typen anorganischer Teilchen auf wenigstens einem Teil der Oberfläche eines Polymerteilchens und dann das Polykondensieren von wenigstens einer Verbindung, ausgewählt aus Organosiliciumverbindungen und organometallischen Verbindungen, in Gegenwart des Vorteilchens umfasst.
[2] Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß vorstehendem Punkt [1], wobei das anorganische Teilchen an das Polymerteilchen über eine Brückenverbindung anhaftet.
[3] Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß vorstehenden Punkt [2], wobei die Brückenverbindung ein Silankopplungsmittel ist.
[4] Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß vorstehendem Punkt [1], wobei das anorganische Teilchen an das Polymerteilchen mittels elektrostatischer Kräfte anhaftet.
[5] Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß vorstehendem Punkt [1] oder [4], wobei das anorganische Teilchen wenigstens ein Teilchen ist, ausgewählt aus Aluminiumoxid, Titanoxid und Ceroxid.
[6] Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß vorstehendem Punkt [5], wobei das Polymerteilchen wenigstens eine Gruppe aufweist, ausgewählt aus Carboxylgruppen, Anionen davon, Sulfonatgruppen und Anionen davon.
[7] Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß vorstehendem Punkt [5]", wobei wenigstens eines ausgewählt aus negativen oberflächenaktiven Mitteln und negativen wasserlöslichen Polymeren an das Polymerteilchen adsorbiert oder chemisch gebunden ist.
[8] Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß vorstehendem Punkt [1] oder [4), wobei das anorganische Teilchen wenigstens ein Teilchen ist, ausgewählt aus Siliciumoxid und Zirkoniumoxid.
[9] Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß vorstehendem Punkt [8], wobei das Polymerteilchen wenigstens eine Gruppe aufweist, ausgewählt aus Aminogruppen und Kationen davon.
[10] Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß vorstehendem Punkt [8], wobei wenigstens eines, ausgewählt aus positiven oberflächenaktiven Mitteln und positiven wasserlöslichen Polymeren, an das Polymerteilchen adsorbiert oder chemisch gebunden ist.
[11] Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß irgendeinem der vorstehenden Punkte [1] bis [10], wobei das Verbundteilchen durch Anhaften von mehreren anorganischen Teilchen an die Oberfläche des Polymerteilchen ausgebildet wird.
[12] Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß irgendeinem der vorstehenden Punkte [1] bis [11], wobei das Verbundteilchen durch Beschichten von wenigstens 5 % der Oberfläche des Polymerteilchens durch das anorganische Teilchen ausgebildet wird.
[13] Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß irgendeinem der vorstehenden Punkte [1] bis [12], wobei die durchschnittliche Teilchengröße des Verbundteilchens von 0,05 bis 0,5 µm liegt und wenigstens 80 % der Verbundteilchen eine Teilchengröße innerhalb eines Bereichs der vorstehenden Teilchengröße ± 30 % aufweisen.
[14] Ein Verbundteilchen, das durch ein Verfahren gemäß irgendeinem der vorstehenden Punkte [1] bis [13] erzeugt worden ist.
[15] Eine wässrige Dispersion für chemisch-mechanisches Polieren, umfassend die durch ein Verfahren gemäß irgendeinem der vorstehenden Punkte [1] bis [13] erzeugten Verbundteilchen.

[Effekt der Erfindung]
Gemäß einem Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens, das in den Ansprüchen 1 bis 13 beschrieben ist, kann ein Verbundteilchen erhalten werden, welches aus einem Polymerteilchen und einem anorganischen Teilchen aufgebaut ist, wobei die Oberfläche von diesem eine hinreichende Festigkeit und Härte aufweist, die eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit besitzt und hinreichend weich ist, und in welchem ein anorganisches Teilchen, welches in Verbundweise ausgebildet ist, nicht freigesetzt wird. Ein Verbundteilchen gemäß Anspruch 14, das durch das vorstehend erwähnte Verfahren erzeugt worden ist, ist für ein CMP von Werkfilmen einer Halbleitervorrichtung und dergleichen zweckmäßig, da dieses Teilchen die vorstehend erwähnten Eigenschaften aufweist.
Ferner kann gemäß einer wässrigen Dispersion für CMP, die in Anspruch 15 beschrieben ist, und die ein durch das vorstehend erwähnte Verfahren erzeugtes Verbundteilchen enthält, die Polierrate eines Werkfilms gesteigert werden und ebenso kann das Auftreten von Kratzern, einer Unterbrechung der Leitungen und dergleichen unterdrückt werden, wenn sie auf eine Oberfläche des zu polierenden Wafers, der einen Zwischenschicht-Isolierfilm mit geringer Festigkeit trägt, aufgetragen wird.
[Kurzbeschreibung der Zeichnung]
1 ist ein Graph, der die Korrelation zwischen dem pH und dem Zeta-Potential in einer wässrigen Dispersion mit Polymerteilchen oder anorganischen Teilchen zeigt.
Als das vorstehend erwähnte "Polymerteilchen" können Polymerteilchen eingesetzt werden, die aus thermoplastischen Harzen, wie etwa (1) Polystyrol und Styrol-basierten Copolymeren, (2) (Meth)acrylharzen, wie etwa Polymethylmethacrylat und acrylischen Copolymeren, (3) Polyvinylchlorid, Polyacetal, einem gesättigten Polyester, Polyamid, Polyimid, Polycarbonat, Phenoxyharzen und (4) Polyolefinen und Olefin-basierten Copolymeren, wie etwa Polyethylen, Polypropylen, Poly-1-buten und Poly-4-methyl-1-penten aufgebaut sind.
Ferner können als dieses Polymerteilchen solche eingesetzt werden, die aus einem Polymer mit einer vernetzten Struktur aufgebaut sind, die durch Copolymerisieren von Styrol oder Methylmethacrylat mit Divinylbenzol oder Ethylenglycoldimethacrylat erhalten werden. Die Härte eines Polymerteilchens kann durch das Ausmaß dieser Vernetzung eingestellt werden. Ferner können ebenso Polymerteilchen eingesetzt werden, die aus wärmehärtenden Harzen, wie etwa einem Phenolharz, einem Urethanharz, einem Harnstoffharz, einem Melaminharz, einem Eposidharz, einem Alkydharz und einem ungesättigten Polyesterharz aufgebaut sind.
Als das Polymerteilchen können solche eingesetzt werden, die aus modifizierten Polymeren aufgebaut sind, die durch Polykondensation eines Alkoxysilans und eines Metallalkoxids mit verschiedenen Polymeren erhalten werden. Als dieses Alkoxysilan können Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan und Dimethyldiethoxysilan eingesetzt werden.
Diese Polymerteilchen können alleine oder in Kombination von zwei Typen oder mehreren eingesetzt werden.
Es ist bevorzugt, dass die Polymerteilchen, die zur Ausbildung dieser Verbundteilchen ["und/oder Verbundteilchen (hierin nachstehend ebenso als Verbundteilchen bezeichnet)"] eingesetzt werden, eine sphärische Form bzw. eine Kugelform haben. Diese Kugelform steht ebenso für eine Form, die annähernd sphärisch bzw. kugelförmig ist, ohne jeglichen spitzwinkligen Teil, und muss nicht nahezu eine Kugel sein. Durch Verwendung von kugelförmigen Polymerteilchen sind die Verbundteilchen ebenso kugelförmig ausgebildet, und wenn diese Verbundteilchen als ein Schmirgelmittel für eine CMP-Aufschlämmung eingesetzt werden, kann das Polieren mit der hinreichenden Rate durchgeführt werden, und das Auftreten von Kratzern und einer Unterbrechung der Leitung an der Oberfläche des zu polierenden Wafers können ebenso unterdrückt werden.
Als das vorstehend erwähnte "anorganische Teilchen" können anorganische Teilchen eingesetzt werden, die aus Oxiden von Silicium oder Metallelementen aufgebaut sind, wie etwa Aluminiumoxid, Titanoxid, Ceroxid, Siliciumoxid, Zirkoniumoxid, Eisenoxid und Manganoxid.
Diese anorganischen Teilchen können alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren Typen eingesetzt werden.
In den bevorzugten Ausführungsformen der in den Ansprüche 1 bis 13 beschriebenen Gegenstände kann eine durch die folgende Formel (1) dargestellte Verbindung als die vorstehend erwähnte Organosiliciumverbindung und der vorstehend erwähnten organometallischen Verbindung eingesetzt werden. (R¹)_nM(OR²)_z-n (1)
In dieser Formel (1) ist M ausgewählt aus Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, Zr, Nb, Mo, Sn, Sb, Ta, W, Pb oder Ce, und z ist die Valenz von M. R¹ ist eine einwertige organische Gruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und R² ist eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine Acylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine Arylgruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen. n ist eine ganze Zahl von 0 bis (z-1), und wenn n zwei oder mehr ist, können die R¹ gleich oder unterschiedlich sein. Während, wenn (z-n) zwei oder mehr ist, die R² gleich oder unterschiedlich sein können.
Als R¹ können Alkylgruppen, wie etwa eine Methylgruppe, Ethylgruppe, n-Propylgruppe, Isopropylgruppe, n-Butylgruppe, sec-Butylgruppe, tert-Butylgruppe und n-Pentylgruppe sein, und einwertige organische Gruppen, wie etwa eine Phenylgruppe, Vinylgruppe, Glycidopropylgruppe, angeführt werden. Als R² können Alkylgruppen, wie etwa eine Methylgruppe, Ettylgruppe, n-Propylgruppe, Isopropylgruppe und dergleichen, Acylgruppen, wie etwa eine Acetylgruppe, Propionylgruppe, Butyrylgruppe, Valerylgruppe und Caproylgruppe, Arylgruppen, wie etwa eine Phenylgruppe, und Tolylgruppe, angeführt werden.
M ist besonders bevorzugt Al, Si, Ti oder Zr. Spezielle Beispiele der Verbindungen, in welchen M diese Elemente darstellt, werden nachstehend beispielhaft aufgelistet.

(a) Verbindungen, in denen M gleich Si ist. Als die Verbindung, in welcher M gleich Si ist, können die folgenden eingesetzt werden: Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan, Tetra-n-propoxysilan, Tetra-isopropoxysilan, Tetra-n-butoxysilan, Tetra-iso-butoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, n-Propyltrimethoxysilan, n-Propyltriethoxysilan, Isopropyltrimethoxysilan, Isopropyltriethoxysilan, n-Butyltrimethoxysilan, Isobutyltrimethoxysilan, γ-Chlorpropyltrimethoxysilan, γ-Chlorpropyltriethoxysilan, 3,3,3-Trifluorpropyltrimethoxysilan, 3,3,3-Trifluorpropyltriethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyldimethoxyalkylsilan, γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan, γ-Glycidoxypropyldiethoxyalkylsilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltriethoxysilan, γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan, γ-Mercaptopropyltriethoxysilan, γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan, γ-Aminopropyltrimethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, Phenyltriethoxysilan, 3,4-Epoxycyclohexylethyltrimethoxysilan, 3,4-Epoxycyclohexylethyltriethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan und Diethyldimethoxysilan.
(b) Verbindungen, in welchen M gleich Ti ist. Als die Verbindung, in der M gleich Ti ist, können Organotitanverbindungen wie etwa Tetramethoxytitan, Tetraethoxytitan, Tetrapropoxytitan, Tetrabutoxytitan, Tetratrimethoxytitan und Methyltriethoxytitan eingesetzt werden.
(c) Verbindungen, in welchen M gleich Al ist. Als die Verbindung, in der M gleich Al ist, können Organoaluminiumverbindung wie etwa Triethoxyaluminium oder Tripropoxyaluminium eingesetzt werden.
(d) Verbindungen, in welchen M gleich Zr ist. Als die Verbindung, in der M gleich Zr ist, können Organozirconverbindungen wie etwa tert-Butoxyzirkonium eingesetzt werden.

Von diesen Organosiliciumverbindungen und organometallischen Verbindungen sind die folgenden bevorzugt:
Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan, Tetraisopropoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan und Diethyldimethoxysilan sind bevorzugt.
Diese Verbindungen können alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren eingesetzt werden.
Ferner können nicht nur die durch die vorstehend erwähnte Formel (1) dargestellten Verbindungen eingesetzt werden, sondern zum Beispiel ebenso wenigstens eine Verbindung aus Hydrolysaten und Teilkondensaten dieser Verbindungen. Eine durch die vorstehend erwähnte Formel (1) dargestellte Verbindung wird hydrolysiert oder teilweise kondensiert, ohne eine besondere Verfahrensoperation zu erfordern, und bei Bedarf kann ebenso eine Verbindung, in welcher ein gewünschter Anteil davon im Voraus hydrolysiert oder teilweise kondensiert worden ist, als die vorstehend erwähnte Organosiliciumverbindung oder die vorstehend erwähnte organometallische Verbindung eingesetzt werden.
In den bevorzugten Ausführungsformen der in den Ansprüchen 1 bis 13 beschriebenen Gegenstände wird die vorstehend erwähnte Organosiliciumverbindung oder die vorstehend erwähnte organometallische Verbindung in Gegenwart eines "Vorteilchens", hergestellt durch Adhäsion von anorganischen Teilchen auf die Oberfläche der Polymerteilchen, zum Beispiel in einer wässrigen Dispersion, in welcher diese Vorteilchen zur Erzeugung von "Verbundteilchen" dispergiert worden sind.
Die Polykondensation der vorstehend erwähnten Organosiliciumverbindung oder der vorstehend erwähnten organometallischen Verbindung (hierin nachstehend ebenso als "Organosiliciumverbindung" und dergleichen bezeichnet) kann durch Einstellen des pH der vorstehend erwähnten wässrigen Dispersion auf 2 bis 10 (bevorzugt von 3 bis 9,5 und weiter bevorzugt von 3 bis 9), durch Zugabe der vorstehend erwähnten Verbindung zu der Dispersion, durch Steigern der Temperatur auf 30°C oder mehr (bevorzugt 30 bis 90°C und weiter bevorzugt 40 bis 80°C) und durch Rühren der Mischung über 0,1 bis 10 Stunden durchgeführt werden. Die Zugabemenge der vorstehend erwähnten Organosiliciumverbindung kann von 0,5 bis 100 Gew.-Teilen (hierin nachstehend als "Teile" abgekürzt) und bevorzugt von 1 bis 60 Teilen, basierend auf 100 Teilen eines Vorteilchens, liegen.
Aufgrund dieser Polykondensationsfortschritts durch Hydrolyse einer Gruppe, dargestellt durch R² in der vorstehend beschriebenen Formel (1), und durch die anschließende Dehydratationskondensation ist es notwendig, dass Wasser in dem Polykondensationssystem vorhanden ist. Wenn das in wässriger Dispersion verwendete schlechte Lösungsmittel nicht Wasser ist, wird gewöhnlicher Weise Wasser derart hinzugegeben, dass Wasser in einer Menge von 1 Gewichts-% (hierin nachstehend als "Gew.-%" bezeichnet) oder mehr und bevorzugt von 10 Gew.-% oder mehr in dem Polykondensationssystem vorhanden ist, obwohl diese Menge von der Lösungsmittelsorte abhängt.
Falls die Polykondensationsreaktion von einer funktionellen Gruppe, wie etwa einer Hydroxylgruppe, Carboxylgruppe, Aminogruppe, Epoxidgruppe, die auf einem Polymerteilchen geträgert vorliegt, oder von einer funktionellen Gruppe, wie etwa einer Hydroxylgruppe, die auf einem anorganischen Teilchen geträgert vorliegt, als Ausgangspunkt gestartet wird, wird das vorstehend erwähnte "Verbundteilchen", in welchem ein zu erzeugendes Polykondensat chemisch an das Polymerteilchen oder das anorganische Teilchen gebunden ist, ausgebildet. Ferner muss in einem Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß der vorliegenden Erfindung dieses Polykondensat nicht notwendiger Weise auf einem Polymerteilchen und dergleichen gebunden vorliegen, und zum Beispiel kann ein dreidimensional gewachsenes Polykondensat physikalisch auf die Oberfläche eines Polymerteilchens anhaften.
In den bevorzugten Ausführungsformen der in den Ansprüchen 1 bis 13 beschriebenen Gegenstände werden als die speziellen Verfahren zur Ausbildung eines Vorteilchens durch Anhaften eines anorganischen Teilchens auf einem Polymerteilchen die folgenden Verfahren bevorzugt eingesetzt.

(A) Ein Verfahren, in welchem ein anorganisches Teilchen an ein Polymerteilchen über eine Brückenverbindung anhaftet, wie es in Anspruch 2 beschrieben ist.
(B) Ein Verfahren, in welchem ein anorganisches Teilchen auf ein Polymerteilchen mittels einer elektrostatischen Kraft anhaftet, wie es in Anspruch 4 beschrieben ist.

Hierin soll "anhaften" eine chemische Bindung mit einschließen. In der bevorzugten Ausführungsform, die in Anspruch 2 beschrieben ist, ist es bevorzugt, dass ein Polymerteilchen und ein anorganisches Teilchen, die ein Vorteilchen aufbauen, chemisch gebunden vorliegen.
Die vorstehend erwähnten Verfahren (A) und (B) werden nachstehend detaillierter beschrieben.
Die Brückenverbindung (verbindende Verbindung) in dem vorstehend erwähnten Verfahren (A) wird eingesetzt, um zwischen einem Polymerteilchen und einem anorganischen Teilchen vorhanden zu sein und diese zu verbinden. Als diese Brückenverbindung können ein Kopplungsmittel, wie etwa ein Silankopplungsmittel, ein Aluminium-basiertes Kopplungsmittel, ein Titan-basiertes Kopplungsmittel und ein Zirkoniumbasiertes Kopplungsmittel, eingesetzt werden und ein Silankopplungsmittel ist besonders bevorzugt. Als dieses Silankopplungsmittel werden die folgenden (i), (ii) und (iii) angeführt.

(i) Vinyltrichlorsilan, Vinyltris(β-methoxyethoxy)silan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan, γ-Chlorpropyltrimethoxysilan,
(ii) γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan und dergleichen,
(iii) N-β(Aminoethyl)γ-aminopropyltrimethoxysilan, N-β-(Rminoethyl)γ-aminopropylmethyldimethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan.

Als diese Silankopplungsmittel sind solche mit einer funktionellen Gruppe im Molekül bevorzugt, welche leicht mit verschiedenen funktionellen Gruppen, die auf einem Polymerteilchen geträgert vorliegen, reagieren können. Zum Beispiel sind im Falle eines Polymerteilchens mit einer Carboxylgruppe die Silankopplungsmittel (ii) und (iii) mit einer Epoxygruppe oder Aminogruppe bevorzugt. Von diesen sind γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und N-β(Aminoethyl)- γ-aminopropyltrimethoxysilan besonders bevorzugt.
Als das Aluminium-basierte Kopplungsmittel wird Acetoalkoxyaluminiumdiisopropylat angeführt. Ferner werden als das Titanbasierte Kopplungsmittel Isopropyltriisostearyltitanat und Isopropyltridecylbenzolsulfonyltitanat angeführt. Diese verschiedenen Kopplungsmittel können alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren eingesetzt werden. Ebenso können unterschiedliche Arten von Kopplungsmitteln zusammen eingesetzt werden.
Die Menge eines eingesetzten Kopplungsmittels, die zwischen einem Polymerteilchen und einem anorganischen Teilchen auftritt, liegt bevorzugt von 0,1 bis 50 Mol, weiter bevorzugt von 0,5 bis 30 Mol und ferner bevorzugt von 1,0 bis 20 Mol, basierend auf 1 Mol einer funktionellen Gruppe, die auf dem Polymerteilchen geträgert vorliegt, oder in dieses eingefügt worden ist. Falls die Menge dieses eingesetzten Kopplungsmittels geringer als 0,1 Mol ist, wird das anorganische Teilchen nicht hinreichend stark an das Polymerteilchen gebunden und das anorganische Teilchen kann zum Beispiel bei Einsatz als eine wässrige Dispersion für CMP von dem Polymerteilchen beim Polieren abfallen, was unerwünscht ist. Falls andererseits die eingesetzte Menge über 50 Mol liegt, kann die Polykondensationsreaktion unter dem Kopplungsmittel voranschreiten, wobei ein neuer Polymertyp zusätzlich zu der Reaktion mit einem Polymer, welches das Polymerteilchen aufbaut, erzeugt wird und die Bindung des anorganischen Teilchens an das Polymerteilchen kann verhindert sein. Falls dieses Kopplungsmittel chemisch an ein Polymerteilchen gebunden vorliegt, kann ein Katalysator, wie etwa eine Säure und einer Base, ebenso zur Förderung der Reaktion eingesetzt werden. Ferner kann die Reaktion ebenso durch Erwärmung des Reaktionssystems gefördert werden.
Die Reaktion zur Erzeugung eines Vorteilchens unter Verwendung eines Kopplungsmittels kann in einem Dispersionssystem durchgeführt werden, in welchem verschiedene organische Lösungsmittel, wie etwa Wasser und Alkohol, als Dispergiermedium eingesetzt werden. Als erstes wird ein Polymerteilchen und ein Kopplungsmittel in einem Dispergiermedium dispergiert und die Mischung wird für 0,1 bis 6 Stunden bei einer Temperatur von 20 bis 90°C und besonders von 30 bis 80°C gerührt, um das Kopplungsmittel an das Polymerteilchen zu binden. Danach kann ein anorganisches Teilchen in das Dispersionssystem hinzugegeben werden und die Mischung kann für die chemische Bindung des anorganischen Teilchens über eine Siloxanbindung und Metalloxanbindung gerührt werden. Nach der Reaktion kann ein organisches Lösungsmittel, wie etwa ein Alkohol, mittels eines Verdampfers entfernt werden.
Als nächstes wird das vorstehend erwähnte Verfahren (B) nachstehend detaillierter beschrieben, nämlich ein Verfahren, in welchem ein anorganisches Teilchen an ein Polymerteilchen mittels einer elektrostatischen Kraft aufgrund der Differenz der Zeta-Potentiale zwischen dem Polymerteilchen und dem anorganischen Teilchen zur Ausbildung eines Vorteilchens anhaften.
Das Zeta-Potential des Polymerteilchens ist oft über den pH-Bereich oder einen breiten Bereich, außer den Bereichen mit niedrigem pH, negativ und das Polymerteilchen kann sicherer ein negatives Zeta-Potential durch Ausbildung des Polymerteilchens mit einer speziellen funktionellen Gruppe erhalten. Ferner kann ein Polymerteilchen mit einem positiven Zeta-Potential in einem speziellen pH ausgebildet werden, und zwar in Abhängigkeit der Art der funktionellen Gruppe. Ferner kann das Zeta-Potential ebenso durch Adsorption eines ionischen oberflächenaktiven Mittels oder eines wasserlöslichen Polymers an das Polymerteilchen eingestellt werden.
Andererseits besitzt das Zeta-Potential des anorganischen Teilchens eine hohe pH-Abhängigkeit, hat einen isoelektrischen Punkt, bei welchem das Potential Null ist und sich das Vorzeichen des Zeta-Potentials in den pH-Bereichen rund um diesen Punkt umdreht.
Deshalb kann ein anorganisches Teilchen an ein Polymerteilchen mittels einer elektrostatischen Kraft durch Kombinieren eines speziellen Polymerteilchens mit einem speziellen anorganischen Teilchen und durch Vermischen von diesen in einem pH-Bereich anhaften, in dem die Zeta-Potentiale von diesen unterschiedliche Vorzeichen erhalten.
In der in Anspruch 5 beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist das anorganische Teilchen wenigstens eines, ausgewählt aus Aluminiumoxidteilchen, Titanoxidteilchen und Ceroxidteilchen. In der in Anspruch 6 beschriebenen bevorzugten Ausführungsform wird ein Polymerteilchen eingesetzt, in dem das Zeta-Potential negativ über annähernd den gesamten pH-Bereich mittels einer speziellen funktionellen Gruppe oder einem negativen Ion davon eingestellt ist. Dann kann ein Vorteilchen leicht durch das anorganische Teilchen und das Polymerteilchen ausgebildet werden.
Als das Polymerteilchen, in dem das Zeta-Potential über annähernd den gesamten pH-Bereich negativ eingestellt ist, können solche Verbindungen eines Polymers eingesetzt werden, die durch Einführen wenigstens einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus Carboxylgruppen und Anionen davon, Sulfonsäuregruppen und Anionen davon, in eine Polymerkette erhalten worden sind. Diese funktionellen Gruppen und negativen Ionen können in ein Polymer durch Verwendung eines Monomers, wie etwa (Meth)acrylsäure, Itaconsäure, Fumarsäure und Maleinsäure, in einer Menge von 0,01 bis 50 Gew.-Teilen und bevorzugt 0,1 bis 30 Gewichtsteilen, basierend auf 100 Gewichtsteilen der Gesamtmenge des Monomers, eingeführt werden. Ferner können sie durch Verwendung eines Polymerisationsinitiators, wie etwa Natriumpersulfat, Kaliumpersulfat, Ammoniumpersulfat und dergleichen in einer Menge von 0,01 bis 30 Gew.-Teilen und bevorzugt von 0,1 bis 20 Gew.-Teilen, basierend auf 100 Gew.-Teilen der Monomermenge, eingeführt werden.
Eine wässrige Dispersion mit diesen Polymerteilchen und anorganischen Teilchen (wässrige Dispersion, in welcher Vorteilchen oder Verbundteilchen in einem wässrigen Medium dispergiert vorliegen) wird innerhalb eines pH-Bereichs eingestellt, in dem das Zeta-Potential des anorganische Teilchens positiv ist, nämlich einem Bereich, der mehr auf der sauren Seite als der isoelektrische Punkt liegt. Der pH dieser wässrigen Dispersion wird bevorzugt in einen niedrigeren Bereich als dem isoelektrischen Punkt eingestellt, und in einem solchen niedrigeren pH-Bereich steigt das Zeta-Potential des anorganischen Teilchens an und die anorganischen Teilchen haften stärker an das Polymerteilchen an. Wenn ferner das resultierende Verbundteilchen als ein Schleifmittel für eine CMP-Aufschlämmung eingesetzt wird und, falls ebenso eine normal starke Scherspannung auf dieses Verbundteilchen ausgeübt wird, werden diese Teilchen nicht leicht getrennt. Falls diese auf der basischen Seite des isoelektrischen Punktes des anorganischen Teilchens eingesetzt werden, wird das Zeta-Potential des anorganischen Teilchens negativ, wobei die Adhäsion des Polymerteilchens und des anorganischen Teilchens geschwächt wird und diese Teilchen vor der Polykondensation und dem Binden der Organosiliciumverbindung getrennt werden können, und selbst nach der Bindung können diese Teilchen durch Ausüben einer großen Scherspannung getrennt werden.
Andererseits steigt in einem Polymerteilchen mit einem Zeta-Potential, das zur Sicherstellung eines negativen Vorzeichens eingestellt ist, das Zeta-Potential mit der Absenkung des pH (absolute Werte sinken auf die negativen Seite). Deshalb sind zu niedrige pH-Bereiche nicht bevorzugt und es ist bevorzugt, dass der pH 2 oder mehr und ferner 3 oder mehr ist.
Aus dem vorstehend erwähnten Gesichtspunkt ist es weiter bevorzugt, dass der pH dieser wässrigen Dispersion von 2 bis 9, insbesondere von 3 bis 8 und ferner von 3 bis 7 liegt, wenn ein Aluminiumoxidteilchen oder Ceroxidteilchen als ein anorganisches Teilchen eingesetzt wird. Falls ferner Titanoxid als ein anorganisches Teilchen eingesetzt wird, ist es weiter bevorzugt, dass der pH dieser wässrigen Dispersion von 2 bis 6 und insbesondere von 3 bis 5 liegt.
In der in Anspruch 7 beschriebenen bevorzugten Ausführungsform wird ein Polymerteilchen eingesetzt, an welches wenigstens eines aus negativen oberflächenaktiven Mitteln und negativen wasserlöslichen Polymeren adsorbiert oder chemisch gebunden ist und von welchem das Zeta-Potential so eingestellt ist, dass es ein negatives Vorzeichen aufrecht hält. Ein Vorteilchen kann leicht unter Verwendung dieses Polymerteilchens ausgebildet werden.
Als das negative oberflächenaktive Mittel können Alkalimetallsalze eines höheren Alkoholsulfatesters, Alkalimetallsalze einer Alkylbenzolsulfonsäure, Alkalimetallsalze einer Dialkylsuccinatsulfonsäure, Alkalimetallsalze einer Alkyldiphenyletherdisulfonsäure, Sulfatestersalze eines Polyoxyethylenalkyls (oder eines Alkylphenylethers) und zusätzliche reaktive Emulgatoren eingesetzt werden.
Als das negative wasserlösliche Polymer werden Polyacrylsäure, Polymethacrylsäure, Polymethylmethacrylsäure, Polymaleinsäure, gesättigte oder ungesättigte Polycarbonsäure mit einer sauren Gruppe, wie etwa einer Carboxylgruppe, und wasserlösliche Polymere mit einer Phosphatgruppe und Sulfonatgruppe angeführt. Es ist bevorzugt, dass das Molekulargewicht dieser negativen wasserlöslichen Polymere von 10 bis 100000 und insbesondere von 100 bis 50000 liegt.
Es ist bevorzugt, dass die Zugabemenge an negativem oberflächenaktiven Mittel und/oder negativem wasserlöslichen Polymer von 0,01 bis 50 Gew.-%, insbesondere von 0,05 bis 40 Gew.-% und ferner von 0,1 bis 30 Gew.-%, basierend auf einem Polymerteilchen, liegt.
Das negative oberflächenaktive Mittel und das negative wasserlösliche Polymer können zur Herstellung eines Polymerteilchens eingesetzt werden, und zwar so, dass sie im Voraus an das Polymerteilchen adsorbiert oder chemisch gebunden werden, oder sie können an ein Polymerteilchen nach der Herstellung des Polymerteilchens adsorbiert oder chemisch gebunden werden, und zwar durch Vermischen und Rühren dieses Polymerteilchens mit dem negativen oberflächenaktiven Mittel und/oder dem negativen wasserlöslichen Polymer.
Die Herstellung einer wässrigen Dispersion mit diesen Vorteilchen kann in der gleichen Art und Weise wie nach dem Gesichtspunkt der Ansprüche 5 oder 6 durchgeführt werden.
In der in Anspruch 8 beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist das anorganische Teilchen wenigstens eines, ausgewählt aus Siliciumoxidteilchen und Zirkoniumoxidteilchen. In der in Anspruch 9 beschriebenen bevorzugten Ausführungsform wird ein Polymerteilchen eingesetzt, dessen Zeta-Potential so eingestellt ist, dass es ein positives Vorzeichen über einen speziellen pH-Bereich beibehält, und zwar unter Verwendung einer speziellen funktionellen Gruppe oder eines Kations davon. Ein Vorteilchen kann leicht von diesen anorganischen Teilchen und Polymerteilchen ausgebildet werden.
Als dieses Polymerteilchen, dessen Zeta-Potential derart eingestellt ist, dass es ein positives Vorzeichen beibehält, kann ein Teilchen eingesetzt werden, das aus einem Polymer aufgebaut ist, welches eine Polymerkette umfasst, in die wenigstens eine Gruppe, ausgewählt aus Aminogruppen und Kationen davon, eingeführt worden ist. Diese funktionellen Gruppen und Kationen können in ein Polymer unter Verwendung eines Monomers, wie etwa (Meth)dimethylaminoethyl und (Meth)acryldiethylaminoethyl in einer Menge von 0,01 bis 50 Teilen, bevorzugt von 0,1 bis 30 Teilen, basierend auf 100 Teilen der Gesamtmenge an Monomer, eingebaut werden. Sie können ebenso durch Einsatz eines Polymerisationsinitiators, wie etwa 2,2'-Azobis(2-aminopropan)hydrochlorid in einer Menge von 0,01 bis 30 Teilen, bevorzugt von 0,1 bis 20 Teilen, basierend auf 100 Teilen der Gesamtmenge an Monomer, eingebaut werden.
Eine wässrige Dispersion mit diesen Polymerteilchen und anorganischen Teilchen (wässrige Dispersion, in welcher Vorteilchen oder Verbundteilchen in einem wässrigen Medium dispergiert vorliegen) wird eingesetzt, während der pH in einen Bereich eingestellt ist, in dem das Zeta-Potential des anorganischen Teilchens negativ ist, nämlich in einem Bereich, welcher auf der basischen Seite des isoelektrischen Punktes liegt. Es ist bevorzugt, dass der pH dieser wässrigen Dispersion in höheren Bereichen über dem isoelektrischen Punkt eingestellt ist und in solch einem höheren pH-Bereich sinkt das Zeta-Potential des anorganischen Teilchens (absolute Werte steigen auf die negative Seite), und die anorganischen Teilchen haften stärker an das Polymerteilchen an. Falls ferner das resultierende Verbundteilchen als ein Schleifmittel für eine CMP-Aufschlämmung eingesetzt wird und, falls ebenso eine normal große Scherspannung auf das Verbundteilchen beim Polieren ausgeübt wird, werden diese Teilchen nicht leicht gelöst. Falls sie in einem sauren Bereich gegenüber dem isoelektrischen Punkt des anorganischen Teilchens eingesetzt werden, wird das Zeta-Potential des anorganischen Teilchens positiv, die Adhäsion des Polymerteilchens und des anorganischen Teilchens wird geschwächt und diese Teilchen können vor der Polykondensation und dem Binden der Organosiliciumverbindung getrennt werden und selbst nach dem Binden können diese Teilchen durch Ausüben einer großen Scherspannung getrennt werden.
Andererseits steigt in einem Polymerteilchen mit einem Zeta-Potential, das unter Verwendung einer speziellen funktionellen Gruppe sicher auf ein positives Vorzeichen eingestellt worden ist, der pH und gleichzeitig sinkt das Zeta-Potential (absolute Werte sinken auf die positive Seite). Deshalb sind zu hohe pH-Bereiche nicht bevorzugt und es ist ebenso bevorzugt, dass der pH 8 oder kleiner und ferner 7 oder kleiner ist.
Aus dem vorstehend erwähnten Gesichtspunkt ist es weiter bevorzugt, dass der pH dieser wässrigen Dispersion von 3 bis 10 und insbesondere von 3 bis 8 ist, falls ein Siliciumoxidteilchen als ein anorganisches Teilchen eingesetzt wird. Falls ferner Zirkoniumoxid als ein anorganisches Teilchen eingesetzt wird, ist es weiter bevorzugt, dass der pH dieser wässrigen Dispersion von 4 bis 10 und insbesondere von 5 bis 8 ist.
In der in Anspruch 10 beschriebenen bevorzugten Ausführungsform wird ein Polymerteilchen eingesetzt, an welches wenigstens eines, ausgewählt aus positiven oberflächenaktiven Mitteln und positiven wasserlöslichen Polymeren, adsorbiert oder chemisch gebunden ist und von welchem das Zeta-Potential derart eingestellt ist, dass es ein positives Vorzeichen beibehält. Ein Vorteilchen kann leicht unter Verwendung dieses Polymerteilchens ausgebildet werden.
Als das positive oberflächenaktive Mittel können Alkylpyridinylchlorid und Alkylammoniumchlorid eingesetzt werden.
Als das positive wasserlösliche Polymer können wasserlösliche Polymere mit einer Aminogruppe, Amidogruppe oder Imidgruppe und ferner einer stickstoffhaltigen basischen Gruppe, wie etwa Vinylpyridin, Piperidin und Piperazin, eingesetzt werden. Es ist bevorzugt, dass das Molekulargewicht dieser positiven wasserlöslichen Polymere von 10 bis 100000 und insbesondere von 100 bis 50000 liegt.
Es ist bevorzugt, dass die Zugabemenge des positiven oberflächenaktiven Mittels und/oder des positiven wasserlöslichen Polymers von 0,01 bis 50 Gew.-%, insbesondere von 0,05 bis 40 Gew.% und ferner von 0,1 bis 30 Gew.-%, basierend auf einem Polymerteilchen, liegt.
Die Adsorption oder chemische Bindung des positiven oberflächenaktiven Mittels und des positiven wasserlöslichen Polymers an die Polymerteilchen kann auf die gleiche Art und Weise wie für den Gesichtspunkt des Anspruchs 7 durchgeführt werden.
Die Herstellung einer wässrigen Dispersion mit diesen Vorteilchen kann auf die gleiche Art und Weise wie für den Gesichtspunkt des Anspruchs 8 oder 9 durchgeführt werden.
Falls Vorteilchen mittels einer elektrostatischen Kraft ausgebildet werden, ist es möglich, anorganische Teilchen an ein Polymerteilchen durch Vermischen des Polymerteilchens und des anorganischen Teilchens in einem pH-Bereich, in dem deren Zeta-Potentiale das gleiche Vorzeichen haben, und danach durch Änderung des pH dieser Mischung in einer Art und Weise, dass das Zeta-Potential der Polymerteilchen und das Zeta-Potential der anorganischen Teilchen unterschiedliche Vorzeichen aufweisen, durch Verwendung der pH-Abhängigkeit des Zeta-Potentials der anorganischen Teilchen anzuhaften.
In der bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 11 können bei der Ausbildung eines Verbundteilchens mehrere anorganische Teilchen (insbesondere normal viele anorganische Teilchen) auf der Oberfläche eines Polymerteilchens anhaften.
Die durchschnittliche Teilchengrößen eines Polymerteilchens und eines anorganischen Teilchens, welche das Verbundteilchen gemäß der vorliegenden Erfindung aufbauen, können von 0,005 bis 5 μm, bevorzugt von 0,01 bis 3 μm und weiter bevorzugt von 0,01 bis 1 μm liegen. Für eine effiziente Ausbildung eines Verbundteilchens ist es bevorzugt, dass die durchschnittliche Teilchengröße des Polymerteilchens größer als die des anorganischen Teilchens ist und dass das Verhältnis der durchschnittlichen Teilchengröße des Polymerteilchens (Sp) zu der durchschnittlichen Teilchengröße des anorganischen Teilchens (Si), nämlich Sp/Si, von 1 bis 200 (weiter bevorzugt von 1,5 bis 150 und ferner insbesondere von 2 bis 100) liegt.
Durch dieses Kombinieren eines Polymerteilchens mit einer größeren durchschnittlichen Teilchengröße und eines anorganischen Teilchens mit einer kleineren durchschnittlichen Teilchengröße kann leicht ein Vorteilchen oder ein Verbundteilchen ausgebildet werden, in welchem mehrere anorganische Teilchen auf der Oberfläche des Polymerteilchens anhaften. Wenn das Sp/Si geringer als 1 ist und zwar, falls dieses Verbundteilchen als ein Schleifmittelteilchen für die CMP-Aufschlämmung eingesetzt wird, sind die anorganischen Teilchen immer nur in Kontakt mit der Oberfläche des zu polierenden Wafers und Kratzer, Unterbrechungen von Leitungen und dergleichen können auftreten. Wenn andererseits das Sp/Si über 200 liegt, kann die Polierrate leicht sinken, was unerwünscht ist.
Ferner liegt die durchschnittliche Teilchengröße eines Verbundteilchens bevorzugt von 0,02 bis 20 μm, weiter bevorzugte von 0,02 bis 10 μm, ferner bevorzugt von 0,02 bis 5 μm und insbesondere bevorzugt von 0,02 bis 2 μm. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße geringer als 0,02 μm ist, und falls es als ein Schleifmittelteilchen für eine CMP-Aufschlämmung eingesetzt wird, kann es leicht zu einer Reduktion der Polierrate kommen und unerwünschte Eigenschaften können erhalten werden, was unerwünscht ist. Wenn andererseits die durchschnittliche Teilchengröße über 20 μm liegt, kann ein Verbundteilchen leicht präzipitieren und eine stabile wässrige Dispersion wird nicht leicht erhalten.
Die durchschnittliche Teilchengröße kann durch Beobachten der Teilchen mittels eines Transmissionselektronenmikroskops gemessen werden.
Ferner ist das Gewichtsverhältnis eines Polymerteilchens zu einem anorganischen Teilchen in einem Verbundteilchen nicht besonders beschränkt und es ist bevorzugt, dass das Gewichtsverhältnis des Polymerteilchens (Wp) zu dem des anorganischen Teilchens (Wi), nämlich Wp/Wi, von 0,1 bis 200, insbesondere von 0,2 bis 100 und ferner von 0,5 bis 70 liegt. Falls das Gewichtsverhältnis eines Polymerteilchens zu einem anorganischen Teilchen innerhalb dieses Bereichs liegt, wird ein effizientes Polieren mit einer hinreichenden Rate durchgeführt und das Auftreten von Kratzern auf einer Oberfläche des zu polierenden Wafers und die Unterbrechung von Leitungen wird ebenso unterdrückt. Falls diese Wp/Wi geringer als 0,1 ist, können manchmal Kratzer auftreten. Falls andererseits das Wp/Wi über 200 liegt, sinkt leicht die Polierrate, was unerwünscht ist.
In der bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 12 ist das Verhältnis der Fläche eines Polymerteilchens, das mit einem anorganischen Teilchen beschichtet ist, definiert. In einer wässrigen Dispersion für CMP, die diese speziellen Verbundteilchen enthält, kann das Auftreten von Kratzern und einer Unterbrechung von Leitungen und dergleichen sicherer unterdrückt werden.
Das Verhältnis der mit einem anorganischen Teilchen beschichteten Fläche zu der Oberfläche eines Polymerteilchens liegt bevorzugt bei 5 % oder höher, weiter bevorzugt bei 10 oder höher, und es kann ebenso 20 % oder höher sein. Solch ein spezielles Verbundteilchen kann leicht insbesondere dann ausgebildet werden, wenn das Sp/Si innerhalb des vorstehend erwähnten bevorzugten Bereichs liegt. Diese Oberfläche oder diese Fläche schließt konkave und konvexe Teile auf der Oberfläche eines Polymerteilchens nicht mit ein, sondern soll eine Fläche der glatten Oberflächen, welche die Oberfläche umschreiben, sein.
Das Verhältnis der mit einem anorganischen Teilchen beschichteten Fläche in der Oberfläche eines Polymerteilchens kann durch Beobachten eines Verbundteilchens mit einem Rasterelektronenmikroskop und dergleichen, durch Fotografieren von diesem und durch Messen der mit einem anorganischen Teilchen beschichteten Fläche unter Verwendung der folgenden Formel berechnet werden: [Beschichtete Fläche/(beschichtete Fläche + nicht beschichtete Fläche)] × 100.
Wenn das Verhältnis der mit einem anorganischen Teilchen beschichteten Fläche in der Oberfläche eines Polymerteilchens geringer als 5 % ist, kann eine hinreichende Polierrate nicht erhalten werden, wenn dieses Verbundteilchen als ein Schleifmittelteilchen für eine CMP-Aufschlämmung eingesetzt wird.
In der vorliegenden Erfindung gemäß den Ansprüchen 13 oder 24 wird die durchschnittliche Teilchengröße und die Teilchengrößeverteilung eines Verbundteilchens definiert. Eine wässrige Dispersion für CMP, die dieses Verbundteilchen enthält, wird zweckmäßigerweise insbesondere dann eingesetzt, wenn ein Isolierfilm mit einer geringeren dielektrischen Konstante mit kleiner mechanischer Festigkeit eingesetzt wird, da das Auftreten von Kratzern und eine Unterbrechung von Leitungen hinreichend unterdrückt werden und die Reduktion der Ausbeute klein ist.
Es ist bevorzugt, dass die durchschnittliche Teilchengröße eines Verbundteilchens von 0,05 bis 0,5 μm, besonders von 0,05 bis 0,4 μm und ferner von 0,07 bis 0,35 μm liegt. Falls diese durchschnittliche Teilchengröße geringer als 0,05 μm ist, kann eine Reduktion der Polierrate auftreten und die gewünschten Eigenschaften können nicht erhalten werden, was unerwünscht ist. Falls andererseits die durchschnittliche Teilchengröße über 0,5 μm liegt, können leicht Sprünge und eine Unterbrechung von Leitungen auftreten.
Ferner ist es bezüglich der Teilchengröße eines Verbundteilchens bevorzugt, dass 80 % oder mehr (weiter bevorzugt 90 % oder mehr) aller Teilchen innerhalb von ± 30 (weiter bevorzugt innerhalb von ± 20 %) der durchschnittlichen Teilchengröße verteilt sind. Somit wird in einer wässrigen Dispersion für CMP, die ein Verbundteilchen mit einer engen Teilchengrößeverteilung enthält, eine hinreichende Polierrate stabil erhalten und das Auftreten von Kratzern und eine Unterbrechung von Leitungen wird sicherer unterdrückt.
Die Teilchengröße eines Verbundteilchens kann durch Beobachten dieses Verbundteilchens mittels eines Transmissionselektronenmikroskops gemessen werden und die durchschnittliche Teilchengröße kann durch Beobachtung mehrerer Verbundteilchen und Berechnung aus den aufsummierten Teilchengrößen und der Anzahl der Teilchen erhalten werden.
Ein Verbundteilchen gemäß Anspruch 14 wird durch ein Verfahren erzeugt, das in den Ansprüchen 1 bis 13 beschrieben ist, und wird durch Polykondensation von wenigstens einer Organosiliciumverbindung und einer organometallischen Verbindung in Gegenwart eines Vorteilchens, an welches ein oder mehrere Typen von anorganischen Teilchen auf wenigstens einem Teil der Oberfläche eines Polymerteilchens anhaften, erhalten werden. Deshalb kommt es in diesen Verbundteilchen nicht zu einer Freisetzung eines anorganischen Teilchens, das auf einem Polymerteilchen anhaftet, und zwar selbst wenn eine große Scherkraft ausgeübt wird, und wenn es als ein Schleifmittelteilchen für eine CMP-Aufschlämmung eingesetzt wird, wobei dieses Verbundteilchen eine Elementoberfläche und einen Zwischenschichtisolierfilm einer Halbleitervorrichtung mit einer hinreichenden Rate polieren kann.
Eine wässrige Dispersion für CMP gemäß Anspruch 15 enthält Verbundteilchen, die mittels eines in den Ansprüchen 1 bis 13 beschriebenen Verfahrens erzeugt worden sind.
In einer in Anspruch 15 beschriebenen wässrigen Dispersion für CMP oder einer wässrigen Dispersion für CMP, die durch ein in den Ansprüchen 16 bis 24 beschriebenen Herstellungsverfahren erhalten worden ist, kann der Gehalt eines Verbundteilchens von 0,05 bis 50 Teilen, bevorzugt von 0,1 bis 40 Teilen und ferner bevorzugt von 0,1 bis 30 Teilen, basierend auf 100 Teilen dieser wässrigen Dispersion für CMP, liegen. Falls der Gehalt dieses Verbundteilchens geringer als 0,05 Teile ist, kann eine wässrige Dispersion mit einer hinreichendem Polierrate nicht erhalten werden, was unerwünscht ist. Falls andererseits dieser Gehalt über 50 Teilen liegt, verringert sich die Fließfähigkeit und eine stabile wässrige Dispersion wird nicht leicht erhalten.
Diese wässrige Dispersion für CMP ist besonders für das Polieren eines Werkfilms einer Halbleitervorrichtung zweckmäßig.
Als ein Werkfilm einer Halbleitervorrichtung werden ein Siliciumoxidfilm, ein amorpher Siliciumfilm, ein polykristalliner Siliciumfilm, ein einkristalliner Siliciumfilm, ein Siliciumnitridfilm, ein reiner Wolframfilm, ein reiner Aluminiumfilm oder ein reiner Kupferfilm, zusätzlich zu Filmen, die aus einer Legierung aus Wolfram, Aluminium, Kupfer mit anderen Metallen hergestellt worden sind, die auf einem Halbleitersubstrat in einem Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung wie etwa einer VLSI vorgesehen worden sind, angeführt. Ferner werden Sperrmetallschichten, die aus einem Oxid oder einem Nitrid eines Metalls, wie etwa Tantal oder Titan, hergestellt worden sind, als ein Werkfilm angeführt.
In dieser CMP ist es bevorzugt, dass die Härte eines Polymerteilchens, welches ein Verbundteilchen aufbaut, annähernd in Abhängigkeit der Härte eines Werkfilms ausgewählt wird. Zum Beispiel kann im Falle eines aus Kupfer oder Aluminium hergestellten Werkfilms, welcher eine geringere Härte aufweist, bevorzugt eine wässrige Dispersion für CMP mit einem Verbundteilchen eingesetzt werden, das durch Verwendung eines Polymerteilchens mit einer relativ geringeren Härte und einem anorganischen Teilchen erzeugt worden ist. Andererseits ist es im Falle eines Werkfilms mit einer höheren Härte, wie etwa Wolfram, bevorzugt, eine wässrige Dispersion mit einem Verbundteilchen einzusetzen, das unter Verwendung eines hochvernetzten Polymerteilchens mit einer relativ höheren Härte und einem anorganischen Teilchen erzeugt worden ist.
Falls ferner eine Oberfläche eines zu polierenden Wafers ein Metall in einem Werkfilm einer Halbleitervorrichtung ist, kann die Polierrate durch Compoundieren bzw. durch Zugeben eines Oxidationsmittels in eine wässrige Dispersion verbessert werden. Als dieses Oxidationsmittel können solche ausgewählt und eingesetzt werden, welche zum Beispiel durch ein Pourbaix-Diagramm in Abhängigkeit der elektrochemischen Natur einer zu bearbeitenden Oberfläche als geeignet angesehen werden.
Als das Oxidationsmittel werden organische Peroxide, wie etwa Wasserstoffperoxid, Peressigsäure, Perbenzoesäure, tert-Butylhydroperoxid; Permangangatverbindungen, wie etwa Kaliumpermanganat; Dichromatverbindungen, wie etwa Kaliumdichromat; Halogensäureverbindungen, wie etwa Kaliumiodat; Salpetersäureverbindungen, wie etwa Salpetersäure und Eisennitrat; Perhalogensäureverbindungen, wie etwa Perchlorsäure; Übergangsmetallsalze, wie etwa Kaliumferrocyanat(III); Persulfate, wie etwa Ammoniumpersulfat, angeführt. Unter diesen Oxidationsmitteln sind Wasserstoffperoxid und organische Peroxide, welche kein Metallelement enthalten und von welchen die Zersetzungsprodukte ungefährlich sind, besonders bevorzugt. Durch Einschluss von diesen Oxidationsmitteln kann die Polierrate signifikant verbessert werden.
Der Gehalt eines Oxidationsmittels kann bei 15 Teilen oder weniger, bevorzugt von 0,1 bis 10 Teilen und weiter bevorzugt von 0,1 bis 8 Teilen, basierend auf 100 Teilen einer wässrigen Dispersion für CMP, liegen. Falls dieses Oxidationsmittel in einer Menge von 15 Teilen enthalten ist, kann die Polierrate hinreichend verbessert werden und eine größere Menge über 15 Teilen ist nicht notwendig.
Ferner können bei Bedarf in diese wässrige Dispersion für CMP verschiedene Additive hinzugegeben werden, und zwar zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Oxidationsmitteln. Dadurch kann die Dispersionsstabilität weiter verbessert werden, die Polierrate verstärkt werden und bei einer Oberfläche eines zu polierenden Wafers mit zwei oder mehreren Werkfilmen, die unterschiedliche Härte aufweisen, die Differenz in der Polierrate zwischen den Werkfilmen eingestellt werden. Genauer gesagt kann eine stabilere wässrige Dispersion durch Zugabe einer organischen Säure oder anorganischen Säure erhalten werden. Als die organische Säure kann Ameisensäure, Essigsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Succinsäure, Weinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Fumarsäure, Apfelsäure, Maleinsäure, Milchsäure und Benzoesäure eingesetzt werden. Als die anorganische Säure können Salpetersäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure eingesetzt werden. Als die Säure zur Steigerung der Stabilität davon ist eine organische Säure besonders bevorzugt. Diese Säuren haben gleichzeitig die Wirkung zur Steigerung der Polierrate.
Die Dispergierbarkeit und die Stabilität einer wässrigen Dispersion für CMP kann ebenso durch Zugabe dieser Säuren oder Hydroxiden von Alkalimetallen und Ammoniak zur Einstellung des pH verbessert werden. Als die Hydroxide eines Alkalimetalls können Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Rubidiumhydroxid und Cäsiumhydroxid eingesetzt werden. Die Polierrate kann ebenso durch Einstellen des pH einer wässrigen Dispersion für CMP gesteigert werden und es ist bevorzugt, den pH annähernd in einem Bereich einzustellen, in dem ein Verbundteilchen stabil existieren kann, und zwar hinsichtlich der elektrochemischen Natur einer Oberfläche des zu polierenden Wafers, der Dispergierbarkeit und Stabilität eines Polymerteilchens und der Polierrate.
Ferner kann die Polierrate ebenso durch Zugabe eines Komplexiermittels gesteigert werden. Als dieses Komplexiermittel können heterocyclische Verbindungen eingesetzt werden, wie etwa 7-Hydroxy-5-methyl-1,3,4-triazaindolidin, 3H-1,2,3-Triazol[4,5-b]pyridin-3-ol, 1H-Tetrazol-1-essigsäure, 1-(2-Dimethylaminoethyl)-5-mercaptotetrazol, Bismuthiol, 4,5-Dicyanoimidazol, Adenin, 1-Phenyl-5-mercapto-1H-tetrazol, 3-Mercapto-1,2,4-triazol, 2-Amino-4,5-dicyano-1H-imidazol, 4-Amino-1,2,4-triazol, 5-Amino-1H-tetrazol, 2-Mercaptotriazolin, Guanin, 1-Phenyl-5-mercapto-1H-tetrazol, 4-Amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazol, 3-Mercapto-4-methyl-4H-1,2,4-triazol, 1H-Tetrazol, Benzotriazole wie etwa 5-Methyl-1H-benzotriazol und dergleichen; Tolyltriazol, Thioharnstoff, Benzimidazol, Benzofuroxan, 2,1,3-Benzothiadiazol, 2-Mercaptobenzothiazol, 2-Mercaptobenzothiadiazol, 2-Mercaptobenzooxazol, 2-Aminobenzothiazol, 2-Mercapto benzothiazol, 2-Amino-6-methylbenzothiazol, Melamin, 3-Amino-5,6-dimethyl-1,2,4-triazin, 2,4-Diamino-6-diallylamino-1,3,5-triazin, Benzoguanamin und Thiocyanursäure. Ferner können ebenso Salicylaldoxim, o-Phenylendiamin, m-Phenylendiamin, Catechol und o-Aminophenol eingesetzt werden. Der Gehalt dieser Komplexiermittel kann von 0,001 bis 2 Teilen und bevorzugt von 0,001 bis 1 Teil, besonders bevorzugt von 0,02 bis 0,5 Teilen, basierend auf 100 Teilen einer wässrigen Dispersion für CMP, liegen.
Ferner kann eine wässrige Dispersion für CMP ebenso ein mehrwertiges Metallion enthalten, welches die Wirkung zur Förderung der Funktionen eines Oxidationsmittels besitzt und die Polierrate weiter verbessern kann.
Als dieses mehrwertige Metallion werden Ionen der Metalle, wie etwa Aluminium, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Germanium, Zirkonium, Molybdän, Zinn, Antimon, Tantal, Wolfram, Blei und Cer angeführt. Diese können alleine eingesetzt werden oder zwei oder mehrere Metallionen können zusammen vorhanden sein.
Der Gehalt des mehrwertigen Metallions liegt von 3 bis 3000 ppm und insbesondere von 10 bis 2000 ppm, basierend auf einer wässrigen Dispersion für CMP.
Dieses mehrwertige Metallion kann durch Zugabe eines Salzes, wie etwa eines Nitratsalzes, eines Sulfatsalzes und eines Acetatsalzes oder eines Komplexes mit einem mehrwertigen Metallelement in ein wässriges Medium erzeugt werden oder kann ebenso durch Zugabe eines Oxids eines mehrwertigen Metallelements erzeugt werden. Ferner kann selbst eine Verbindung eingesetzt werden, welche ein einwertiges Metallion bei Zugabe zu einem wässrigen Medium erzeugt, falls dieses Ion ein mehrwertiges Metallion durch ein Oxidationsmittel wird.
In diese wässrige Dispersion für CMP kann ebenso ein oberflächenaktives Mittel zur gleichförmigen Dispergierung eines Verbundteilchens zusätzlich zu einem oberflächenaktiven Mittel, das auf einem Polymerteilchen adsorbiert wird, hinzugegeben werden. Jedoch ist es bevorzugt, dass dieses oberflächenaktive Mittel in kleinen Mengen eingesetzt wird, und zwar hinsichtlich des Gesichtpunktes der Poliereigenschaften. Es ist bevorzugt, dass der Gehalt des oberflächenaktiven Mittels bei 5 Teilen oder geringer, insbesondere bei 3 Teilen oder geringer und ferner bei 2 Teilen oder geringer, basierend auf 100 Teilen der wässrigen Dispersion für CMP, liegt. Die Art des oberflächenaktiven Mittels ist nicht besonders eingeschränkt und solche, die gewöhnlicher Weise zur Herstellung einer wässrigen Dispersion eingesetzt werden, und dergleichen können eingesetzt werden.
[Ausführungsformen der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter mittels Beispielen beschrieben.
(1) Herstellen einer wässrigen Dispersion mit Polymerteilchen
Synthesebeispiel 1 [Herstellung einer wässrigen Dispersion mit Polymerteilchen (a)]
92 Teile Styrol, 4 Teile Methacrylsäure, 4 Teile Hydroxyethylacrylat, 0,1 Teile Ammoniumlaurylsulfat, 0,5 Teile Ammoniumpersulfat und 400 Teile ionenausgetauschtes Wasser wurden in einen 2-Liter-Kolben eingefüllt, die Mischung wurde auf 70°C erwärmt, während sie unter Stickstoffgasatmosphäre gerührt wurde, und für 6 Stunden polymerisiert. Dadurch wurde eine wässrige Dispersion mit einem carboxymodifizierten Polystyrolteilchen [Polymerteilchen (a)], welches eine Carboxylgruppe und eine Hydroxylgruppe trägt, und welches eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,24 μm hat, erhalten. Die Polymerisationsausbeute betrug 95 % und die Verteilung einer Carboxylgruppe, gemessen mittels eines konduktometrischen Titrationsverfahrens, ergab 40 % innerhalb des Teilchens, 50 auf der Oberfläche des Teilchens und 10 % in wässriger Phase.
Synthesebeispiel 2 [Herstellung einer wässrigen Dispersion mit Polymerteilchen (b)]
94,5 Teile Methylmethacrylat, 4 Teile Methacrylsäure, 1 Teil Divinylbenzol (Reinheit: 55 %), 0,5 Teile Methacrylamid, 0,03 Teile Ammoniumlaurylsulfat, 0,6 Teile Ammoniumpersulfat und 400 Teile ionenausgetauschtes Wasser wurden in einen 2-Liter-Kolben eingefüllt, die Mischung wurde auf 70°C unter Rühren unter einer Stickstoffgasatmosphäre erwärmt und für 6 Stunden polymerisiert. Dadurch wurde eine wässrige Dispersion mit einem vernetzen Polymethylmethacrylat-basierten Teilchen [Polymerteilchen (b)] erhalten, welches eine Carboxylgruppe und eine Amidgruppe trug und eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,17 μm aufwies. Die Polymerisationsausbeute betrug 95 % und die Verteilung einer Carboxylgruppe, gemessen mittels eines konduktometrischen Titrationsverfahrens, ergab 15 % innerhalb des Teilchens, 70 % auf der Oberfläche des Teilchens und 15 % in wässriger Phase.
Synthesebeispiel 3 [Herstellung einer wässrigen Dispersion mit Polymerteilchen (c)]
90 Teile Methylmethactylat, 5 Teile Methoxypolyethylenglycolmethacrylat (hergestellt von Shin Nakamura Kagaku Kogyo Co., Ltd., Marke: "NK Ester M-90G", #400), 5 Teile 4-Vinylpyridin, 2 Teile eines Polymerisationsstarters vom Azo-Typ (hergestellt von Wako Pure Chemical Co., Ltd., Marke: "V50") und 400 Teile ionenausgetauschtes Wasser wurden in einen 2-Liter-Kolben eingefüllt, die Mischung wurde unter Rühren unter einer Stickstoffgasatmosphäre auf 70°C erwärmt und für 6 Stunden polymerisiert. Dadurch wurde eine wässrige Dispersion mit einem Polymethylmethacrylat-basierten Teilchen [Polymerteilchen (c)] erhalten, welches eine funktionelle Gruppe mit einem Kation, einer Aminogruppe und eine Polyethylenglycolkette trug und welches eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,15 μm aufwies. Die Polymerisationsausbeute betrug 95 %.
Synthesebeispiel 4 [Herstellung einer wässrigen Dispersion mit Polymerteilchen (d)]
94 Teile Methylmethacrylat, 1 Teil Methacrylsäure, 5 Teile Hydroxymethylmethacrylat, 0,03 Teile Ammoniumlaurylsulfat, 0,6 Teile Ammoniumpersulfat und 400 Teile ionenausgetauschtes Wasser wurden in einen 2-Liter-Kolben eingefüllt, die Mischung wurde unter Rühren unter einer Stickstoffgasatmosphäre auf 70°C erwärmt und für 6 Stunden polymerisiert. Dadurch wurde eine wässrige Dispersion mit einem Polymethylmethacrylatbasierten Teilchen [Polymerteilchen (d)] erhalten, welches eine Carboxylgruppe und eine Hydroxylgruppe trägt und welches eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,17 μm besaß. Die Polymerisationsausbeute betrug 95 % und die Verteilung einer Carboxylgruppe, gemessen mittels eines konduktometrischen Titrationsverfahrens, ergab 15 % innerhalb des Teilchens, 70 % auf der Oberfläche des Teilchens und 15 % in wässriger Phase.
Die so erhaltenen wässrigen Dispersionen mit Polymerteilchen (a) bis (d) wurden in 100 Teilen einer wässrigen 0,1 N Kaliumchloridlösung derart dispergiert, dass der Gehalt des Polymerteilchens 0,1 Teile betrug, der pH dieser wässrigen Dispersion wurde mittels Salzsäure oder Kaliumhydroxid auf 2,1, 5,5 und 12 eingestellt und das Zeta-Potential bei jedem pH wurde mittels eines Zeta-Potential-Messgeräts mit einem Laserdoppler-Elektrophoreselichtstreuungsmodus (hergestellt von COULTER Corp., Typ: "DELSA 440") gemessen. Ein anorganisches Teilchen, das in den folgenden Beispielen eingesetzt wurde, wurde in einer Menge von 0,1 Teilen in 100 Teilen mittels einer wässrigen 0,1 N Kaliumchloridlösung dispergiert und jedes Zeta-Potential wurde auf die gleiche Art und Weise gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 beschrieben und sind gleichzeitig in 1 gezeigt.
Tabelle 1
(2) Herstellung einer wässrigen Dispersion mit Verbundteilchen Beispiel 1 [Herstellung einer wässrigen Dispersion mit Verbundteilchen (Al)]
Der pH einer wässrigen Dispersion mit 10 Gew.-% eines Polymerteilchens (a) wurde mit Kaliumhydroxid auf 10 eingestellt, um eine wässrige Dispersion (1) zu erhalten.
Ferner wurde der pH einer wässrigen Dispersion mit 10 Gew.-% kolloidalem Aluminiumoxid (hergestellt von CI Kasei Co., Ltd., Marke: "NanoTek Al₂O₃") in der gleichen Art und Weise auf 10 eingestellt, um eine wässrige Dispersion (2) zu erhalten. Das Zeta-Potential des Polymerteilchens (a), das in der wässrigen Dispersion (1) enthalten war, betrug –38 mV, und das Zeta- Potential des Aluminiumoxidteilchens, das in der wässrigen Dispersion (2) enthalten war, betrug –8 mV.
Danach wurden 100 Teile der wässrigen Dispersion (1) und 100 Teile der wässrigen Dispersion (2) in einem 2-Liter-Kolben vermischt, und der pH der Mischung wurde mit Salpetersäure auf 7 eingestellt und die Mischung wurde für 2 Stunden gerührt, um eine wässrige Dispersion mit einem Vorteilchen zu erhalten, in welchem ein Aluminiumoxidteilchen an das Polymerteilchen (a) anhaftet. Dann wurden 3 Teile Tetraethoxysilan (TEOS) zu dieser wässrigen Dispersion hinzugegeben, die Mischung wurde für 1 Stunde bei 25°C gerührt, dann auf 40°C erwärmt, weiter für 3 Stunden gerührt und abgekühlt, um eine wässrige Dispersion mit einem Verbundteilchen (Al) zu erhalten. Die durchschnittliche Teilchengröße dieses Verbundteilchens (Al) betrug 280 nm, und ungefähr 85 % des gesamten Verbundteilchens (Al) waren in einem Bereich von 280 nm ± 50 nm verteilt. Das Zeta-Potential des Verbundteilchens (Al) betrug + 20 mV und 95 der Oberfläche des Polymerteilchens (a) waren mit Aluminiumoxidteilchen beschichtet.
Beispiel 2 [Herstellung einer wässrigen Dispersion mit Verbundteilchen (B1)]
Der pH einer wässrigen Dispersion mit 10 Gew.-% eines Polymerteilchens (b) wurde mit Kaliumhydroxid auf 8 eingestellt, um eine wässrige Dispersion (3) zu erhalten. 100 Teile der wässrigen Dispersion (3) wurden in einen 2-Liter-Kolben eingefüllt und auf 60°C unter Rühren erwärmt. Dann wurden 1 Teil γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan (GPTS) kontinuierlich über 2 Stunden hinzugegeben und für 2 Stunden bei 60°C zur Reaktion gebracht. Dann wurden 50 Teile einer wässrigen Dispersion (4) mit 10 Gew.-% kolloidalem Aluminiumoxid (hergestellt von CI Kasei Co., Ltd., Marke: "NanoTek Al₂O₃") eingefüllt und die Mischung wurde für 3 Stunden gerührt, um eine wässrige Dispersion mit einem Vorteilchen zu erhalten, in welchem ein Aluminiumoxidteilchen auf dem Polymerteilchen (b) über GPTS gebunden vorliegt.
Dann wurden 2 Teile TEOS zu dieser wässrigen Dispersion hinzugegeben, die Mischung wurde für 1 Stunde bei 25°C gerührt, dann auf 60°C erwärmt, weiter für 2 Stunden gerührt und abgekühlt, um eine wässrige Dispersion mit einem Verbundteilchen (B1) zu erhalten. Die durchschnittliche Teilchengröße dieses Verbundteilchens (B1) betrug 230 nm und ungefähr 80 % der gesamten Verbundteilchen (B1) waren in einem Bereich von 230 nm ± 50 nm verteilt. Das Zeta-Potential des Verbundteilchens (B1) betrug + 10 mV und 58 % der Oberfläche des Polymerteilchens (p) waren mit Aluminiumoxidteilchen beschichtet.
Beispiel 3 [Herstellung einer wässrigen Dispersion mit Verbundteilchen (Cl)]
100 Teile einer wässrigen Dispersion mit 10 Gew.-% eines Polymerteilchens (c) wurden in einen 2-Liter-Kolben eingefüllt, zu diesem wurde ein Teil Methyltrimethylsilan hinzugegeben und die Mischung wurde bei 40°C für 2 Stunden gerührt. Dann wurde der pH mit Salpetersäure auf 2 eingestellt, um eine wässrige Dispersion (5) zu erhalten. Ferner wurde der pH einer wässrigen Dispersion mit 10 Gew.-% kolloidalem Siliciumoxid (hergestellt von Nissan Chemical Industries Co., Ltd., Marke: "Snowtex 0") mit Kaliumhydroxid auf 8 eingestellt, um eine wässrige Dispersion (6) zu erhalten. Das Zeta-Potential des Polymerteilchens (c), das in der wässrigen Dispersion (5) enthalten war, betrug + 17 mV und das Zeta-Potential des Siliciumoxidteilchens, das in der wässrigen Dispersion (6) enthalten war, betrug –40 mV.
Danach wurden 50 Teile der wässrigen Dispersion (6) graduell zu 100 Teilen der wässrigen Dispersion (5) über 2 Stunden hinzugegeben, sie wurden gemischt und für 2 Stunden gerührt, um eine wässrige Dispersion mit einem Vorteilchen zu erhalten, in welchem ein Siliciumoxidteilchen an das Polymerteilchen (c) anhaftete. Dann wurden 2 Teile Vinyltriethoxysilan zu dieser wässrigen Dispersion hinzugegeben, die Mischung wurde für 1 Stunde gerührt, dann wurden 1 Teil TEOS hinzugegeben, auf 60°C erwärmt, für 3 Stunden gerührt und dann abgekühlt, um eine wässrige Dispersion mit einem Verbundteilchen (C1) zu erhalten. Die durchschnittliche Teilchengröße dieses Verbundteilchens (C1) betrug 180 nm und ungefähr 85 % der gesamten Verbundteilchen (C1) waren in einem Bereich von 180 nm ± 30 nm verteilt. Das Zeta-Potential des Verbundteilchens (C1) betrug –30 mV und 100 % der Oberfläche des Polymerteilchens (c) war mit Siliciumoxidteilchen beschichtet.
Beispiel 4 [Herstellung einer wässrigen Dispersion mit Verbundteilchen (D1)]
1 Gew.-% Ammoniumpolycarboxylat (durchschnittliches Molekulargewicht: ungefähr 2000) wurde zu den Polymerteilchen (d) hinzugegeben, und die Mischung wurde für 30 Minuten zur Adsorption gerührt. Dann wurde der pH einer wässrigen Dispersion mit 10 Gew.-% eines Polymerteilchens (d) mit Kaliumhydroxid auf 8 eingestellt, um eine wässrige Dispersion (7) zu erhalten. Ferner wurde der pH einer wässrigen Dispersion mit 10 Gew.-% kolloidalem Titanoxid (hergestellt von CI Kasei Co., Ltd., Marke: "NanoTek TiO₂") in ähnlicher Art und Weise auf 8 eingestellt, um eine wässrige Dispersion (8) zu erhalten. Das Zeta-Potential des Polymerteilchens (d), das in der wässrigen Dispersion (7) enthalten war, betrug –25 mV und das Zeta-Potential des Titanoxidteilchens, das in der wässrigen Dispersion (8) enthalten war, betrug –12 mV.
Danach wurden 100 Teile der wässrigen Dispersion (7) und 80 Teile der wässrigen Dispersion (8) in einen 2-Liter-Kolben eingefüllt und der pH der Mischung wurde mit Salpetersäure auf 4 eingestellt und die Mischung wurde für 2 Stunden gerührt, um eine wässrige Dispersion mit einem Vorteilchen zu erhalten, in welchem ein Titanoxidteilchen an das Polymerteilchen (d) anhaftete. Dann wurden 4 Teile Dimethyldiethoxysilan zu dieser wässrigen Dispersion hinzugegeben, die Mischung wurde für 2,5 Stunden gerührt, dann auf 50°C erwärmt, weiter für 4 Stunden gerührt und abgekühlt, um eine wässrige Dispersion mit einem Verbundteilchen (D1) zu erhalten. Die durchschnittliche Teilchengröße dieses Verbundteilchens (D1) betrug 215 nm und ungefähr 80 % der gesamten Verbundteilchen (D1) waren in einem Bereich von 215 nm ± 50 nm verteilt. Das Zeta-Potential des Verbundteilchens (D1) betrug + 15 mV und 85 % der Oberfläche des Polymerteilchens (d) waren mit Titanoxidteilchen beschichtet.
(3) Herstellung einer wässrigen Dispersion mit Verbundteilchen
In den Beispielen 1 bis 4 wurde die durchschnittliche Teilchengröße, die Teilchengrößeverteilung und der Anteil der beschichteten Fläche folgendermaßen gemessen.
Durchschnittliche Teilchengröße und Teilchengrößeverteilung:
Die Teilchengröße wurde für 50 Teilchen mittels eines Transmissionselektronenmikroskops gemessen und die Berechnungen wurden basierend auf den Messwerten durchgeführt.
Anteil der Beschichteten Fläche:
Ein Verbundteilchen wurde mittels eines Rasterelektronenmikroskops beobachtet, fotografiert und die beschichtete Fläche mit anorganischen Teilchen pro Verbundteilchen wurde auf einer Fotografie mit einer Vergrößerung von 100000 gemessen und die Berechnung wurde mittels der folgenden Formel durchgeführt: [Beschichtete Fläche/(beschichtete Fläche + unbeschichtete Fläche)] × 100, basierend auf dem Messwert.
(4) Herstellung der wässrigen Dispersion für CMP und CMP-Test unter Verwendung der gleichen
Beispiel 5 [Herstellung einer wässrigen Dispersion für CMP mit Verbundteilchen (Al) und CMP-Test eines Kupferfilms]
Eine wässrige Dispersion mit einem Verbundteilchen (Al), Wasserstoffperoxid, Salicylaldoxim und Ammoniumlactat wurden in einem ionenausgetauschten Wasser derart vermischt, dass die Konzentrationen der Verbundteilchen (Al), von Wasserstoffperoxid, von Salicylaldoxim und von Ammoniumlactat bei 3 Gew.-%, 1 Gew.-%, 0,3 Gew.-% bzw. 1 Gew.-% lagen, dann wurde der pH der Mischung mit Kaliumhydroxid auf 6 eingestellt, um eine wässrige Dispersion für CMP zu erhalten.
Ein Kupferfilm (Filmdicke: 15000 Å) auf einem Siliciumwafer, ausgestattet mit einem in der Wärme oxidierten Film von 8 Inch, wurde auf einem CMP-Gerät (hergestellt von Lap Master SFT, Typ: "LPG510") gelegt und für 1 Minute mittels eines Polierpads, hergestellt aus porösem Polyurethan (hergestellt von Rodel Nitta, Produkt-Nr.: "IC1000") derart poliert, dass die Last 300 g/cm² betrug, und zwar unter Verwendung der vorstehend erwähnten wässrigen Dispersion für CMP. Die Dicke des Kupferfilms nach dem Polieren wurde mittels eines elektrisch leitfähigen Filmdicken-Messgeräts gemessen und die Polierrate wurde berechnet, um herauszufinden, dass sie bei 5500 Å/min lag. Ferner wurde ein auf einem Silicumsubstrat ausgebildeter Siliciumoxidfilm unter den gleichen Bedingungen poliert, gewaschen und getrocknet, dann mittels KLA (hergestellt von KLA Tencol Corp., Typ: "Surf Scan SP-1") beobachtet, um herauszufinden, dass die Anzahl von Kratzern auf der polierten Oberfläche bei 30 oder weniger lag.
Beispiel 6 [Herstellung einer wässrigen Dispersion für CMP mit Verbundteilchen (B1) und CMP-Test eines Aluminiumfilms]
Eine wässrige Dispersion mit einem Verbundteilchen (B1) und Ammoniumpersulfat wurden in ionenausgetauschtem Wasser derart zusammengegeben, dass die Konzentrationen des Verbundteilchens (B1) und von Ammoniumpersulfat bei 5 Gew.-% bzw. 1 Gew.-% lagen, und dann wurde der pH der Mischung mit Salpetersäure auf 4 eingestellt, um eine wässrige Dispersion für CMP zu erhalten.
Ein Aluminiumfilm (Filmdicke: 5000 A, der 1 Gew.-% Kupfer enthielt) auf einem Siliciumwafer, der mit einem in Wärme oxidierten Film mit 8 Inch versehen war, wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 5 unter Verwendung dieser wässrigen Dispersion für CMP poliert. Anschließend wurde die Polierrate berechnet und die Anwesenheit oder die Abwesenheit von Kratzern wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 5 bestätigt. Als Ergebnis betrug die Polierrate 4300 Å/min und die Anzahl der Kratzer auf der polierten Oberfläche war 30 oder weniger.
Beispiel 7 [Herstellung einer wässrigen Dispersion für CMP mit Verbundteilchen (C1) und CMP-Test eines Kupferfilms]
Eine wässrige Dispersion mit einem Verbundteilchen (C1), Wasserstoffperoxid, 7-Hydroxy-5-methyl-1,3,4-triazaindolidin und Ammoniumlactat wurden in ionenausgetauschtem Wasser derart vermischt, dass die Konzentration des Verbundteilchens (C1), von Wasserstoffperoxid, von 7-Hydroxy-5-methyl-1,3,4-triazaindolidin und Ammoniumlactat bei 3,5 Gew.-%, 1 Gew.-%, 0,3 Gew.-% bzw. 0,5 Gew.-% lagen, und dann wurde der pH der Mischung mit Ammoniak auf 7,2 eingestellt, um eine wässrige Dispersion für CMP zu erhalten.
Ein Kupferfilm wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 5 unter Verwendung dieser wässrigen Dispersion für CMP poliert. Anschließend wurde die Polierrate berechnet und die Anwesenheit oder Abwesenheit von Kratzern wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 5 bestätigt. Als Ergebnis lag die Polierrate bei 5700 Å/min und die Anzahl der Kratzer auf der polierten Oberfläche lag bei 30 oder weniger.
Beispiel 8 [Herstellung einer wässrigen Dispersion für CMP mit Verbundteilchen (D1) und CMP-Test eines Wolframfilms]
Eine wässrige Dispersion mit einem Verbundteilchen (D1), Eisennitrat und Malonsäure wurde in ionenausgetauschtem Wasser derart zusammengefügt, dass die Konzentrationen des Verbundteilchens (D1), von Eisennitrat und von Malonsäure bei 3 Gew.-%, 0,1 Gew.-% bzw. 1 Gew.-% lagen, dann wurde der pH der Mischung mit Salpetersäure auf 2 eingestellt, um eine wässrige Dispersion für CMP zu erhalten.
Ein Wolframfilm (Filmdicke: 5000 Å) auf einem Siliciumwafer, versehen mit einem in Wärme oxidierten Film mit 8 Inch, wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 5 unter Verwendung dieser wässrigen Dispersion für CMP poliert. Anschließend wurde die Polierrate berechnet und die Anwesenheit oder Abwesenheit von Kratzern wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 bestätigt. Als ein Ergebnis lag die Polierrate bei 3500 Å/min und die Anzahl der Kratzer auf der polierten Oberfläche lag bei 30 oder weniger.
Vergleichsbeispiel 1 [Herstellung einer wässrigen Dispersion ohne Verbundteilchen und Poliertest eines Kupferfilms]
Eine wässrige Dispersion wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 5 hergestellt, außer dass das Polymerteilchen (a) anstelle des Verbundteilchens (Al) eingesetzt wurde. Ein Kupferfilm wurde mit dem gleichen Gerät und auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 5 unter Verwendung dieser wässrigen Dispersion poliert und die Polierrate wurde berechnet und die Anwesenheit oder Abwesenheit von Kratzern wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 5 bestätigt. Als Ergebnis lag die Polierrate geringer als 1500 Å/min, während die Anzahl der Kratzer auf der polierten Oberfläche bei 30 oder weniger lag.
Vergleichsbeispiel 2 [Herstellung einer wässrigen Dispersion ohne Verbundteilchen und Poliertest eines Kupferfilms]
Eine wässrige Dispersion wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, außer dass eine wässrige Dispersion mit einer Konzentration von 10 Gew.-%, welche durch Dispergieren eines Aluminiumoxidteilchens aus einem Fumed-Verfahren (hergestellt von Degussa, Marke: "Alminium Oxide C") hergestellt worden war, anstelle eines Verbundteilchens (C1) in ionenausgetauschtem Wasser hergestellt und wurde einer Ultraschallbehandlung unterzogen.
Ein Kupferfilm wurde mit dem gleichen Gerät und auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 5 unter Verwendung dieser wässrigen Dispersion poliert und die Polierrate wurde berechnet und die Gegenwart oder Abwesenheit von Kratzern wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 5 bestätigt. Als Ergebnis war die Polierrate mit 6000 Å/min hinreichend, während viele Kratzer beobachtet wurden.
(5) CMP-Test eines gering dielektrischen Isolierfilms
(5-1) Synthese eines gering dielektrischen Isoliermaterials
170,7 g Methyltrimethoxysilan, 42,7 g Tetramethoxysilan, 1,0 g Diisopropoxytitanbisethylacetylacetat und 417 g Propylenglycolmonopropylether wurden in einen abtrennbaren Kolben eingefüllt und die Mischung wurde gerührt, dann auf 60°C erwärmt. Dann wurde eine Mischung aus 176 g ionenausgetauschtem Wasser und 206 g Propylenglycolmonopropylether zu dieser über 2 Stunden hinzugegeben, während die Temperatur auf 60°C gehalten wurde, dann wurden sie bei 60°C für weitere 8 Stunden zur Reaktion gebracht. Dann wurden 51 g Acetylaceton hinzugegeben und 500 g eines Lösungsmittels mit Methanol wurde bei 40°C unter reduziertem Druck entfernt, um eine wässrige Lösung mit einem geringen dielektrischen Isoliermaterial zu erhalten.
(5-2) Beschichteter Film, aufgebaut aus einem geringen dielektrischen Isoliermaterial, und Herstellung eines Films mit einem geringen dielektrischen Isoliermaterial
Auf der Oberfläche eines Siliciumwafers mit 8 Inch wurde die in (5-1) erhaltene wässrige Lösung mittels Rotationsbeschichtung beschichtet. Die Rotationsrate lag bei 2500 Upm und die Beschichtung wurde in 31 Sekunden durchgeführt. Dann wurde dieser mit der wässrigen Lösung beschichtete Wafer über 5 Minuten auf einer heißen Platte, die auf 80°C eingestellt war, erwärmt, um organisches Lösungsmittel zu entfernen. Dann wurde dieser Wafer für 5 Minuten auf einer heißen Platte, die auf 200°C eingestellt worden war, erwärmt und dann ferner für 60 Minuten in einem Ofen mit einer Stickstoffatmosphäre, eingestellt auf 450°C, zur Aushärtung eines beschichteten Films auf der Oberfläche des Wafers erwärmt, um einen Film auszubilden.
(5-3)Auswertung der dielektrischen Konstante des Films
Aluminium wurde auf einem in (5-2) erhaltenen Film dampfabgeschieden und die dielektrische Konstante wurde mit einer Frequenz von 1 MHz gemessen, um herauszufinden, dass sie bei 2,65 lag. Diese dielektrische Konstante wurde unter Verwendung von HP16451B-Elektroden und eines HP4284A Präzision LCR, hergestellt von Yokogawa Hewlett-Packard Corp., gemessen.
Beispiel 9 [Herstellung einer wässrigen Dispersion für CMP mit Verbundteilchen (C1) und CMP-Test eines niedrigen dielektrischen Isolierfilms]
Eine wässrige Dispersion mit einem Verbundteilchen (C1) und Benzotriazol wurden in ionenausgetauschtem Wasser derart vermischt, dass die Konzentration des Verbundteilchens (C1) und von Benzotriazol bei 3 Gew.-% bzw. 0,05 Gew.-% lagen. Dann wurde der pH der Mischung mit Kaliumhydroxid auf 7,5 eingestellt, um eine wässrige Dispersion für CMP zu erhalten.
Ein aus einem niedrigen dielektrischen Isoliermaterial, das auf die gleiche Art und Weise wie in (5-2) hergestellt worden war, aufgebauter Film wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 5 unter Verwendung dieser wässrigen Dispersion für CMP poliert. Ferner wurde die Polierrate mittels eines Filmdicken-Messgeräts vom Lichtinterferenztyp berechnet und die Anwesenheit oder die Abwesenheit von Kratzern wurde bestätigt. Als Ergebnis lag die Polierrate bei 50 Å/min und die Anzahl von Kratzern auf einer polierten Oberfläche lag bei 30 oder weniger.
Beispiel 10 [Herstellung einer wässrigen Dispersion für CMP mit Verbundteilchen (C1) und CMP-Test eines geringen dielektrischen Isolierfilms]
Eine wässrige Dispersion für CMP wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 9 hergestellt. Ein Polieren wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 9 durchgeführt, außer dass die Marke "FLARE" (dielektrische Konstante: ungefähr 2,7), hergestellt von Allied Signal Corp., anstelle eines auf die gleiche Art und Weise wie in (5-2) hergestellten Films, als ein geringer dielektrischer Isolierfilm eingesetzt wurde. Die Polierrate wurde berechnet und die Anwesenheit oder Abwesenheit von Kratzern wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 9 bestätigt. Als Ergebnis lag die Polierrate bei 55 Å/min und die Anzahl von Kratzern auf einer polierten Oberfläche lag bei 30 oder weniger.
Beispiel 11 [Herstellung einer wässrigen Dispersion für CMP mit Verbundteilchen (C1) und CMP-Test eines gering dielektrischen Isolierfilms]
Ein Polieren wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 10 durchgeführt, außer dass die Marke "BCB" (dielektrische Konstante: ungefähr 2,7), hergestellt von Dow Chemical Corp., anstelle der Marke "FLARE", hergestellt von Allied Signal Corp., eingesetzt wurde. Die Polierrate wurde berechnet und die Anwesenheit oder Abwesenheit von Kratzern wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 9 bestätigt. Als Ergebnis lag die Polierrate bei 65 Å/min und die Anzahl von Kratzern auf der polierten Oberfläche lag bei 30 oder weniger.
Vergleichsbeispiel 3 [Herstellung einer wässrigen Dispersion für CMP ohne Verbundteilchen und CMP-Test eines gering dielektrischen Isolierfilms]
Eine wässrige Dispersion für CMP wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 9 erhalten, außer dass eine wässrige Dispersion, umfassend ein Aluminiumoxidteilchen aus einem Fumed-Verfahren wie in Vergleichsbeispiel 2 anstelle einer wässrigen Dispersion mit einem Verbundteilchen (C1) zusammengefügt wurden.
Ein aus einem gering dielektrischen Isoliermaterial aufgebauter Film, der auf die gleiche Art und Weise wie in (5-2) hergestellt worden war, wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 5 unter Verwendung dieser wässrigen Dispersion für CMP poliert. Die Polierrate wurde berechnet und die Anwesenheit oder Abwesenheit von Kratzern wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 5 bestätigt. Als Ergebnis war die Polierrate mit 70 Å/min hinreichend, während viele Kratzer auf der polierten Oberfläche beobachtet wurden.
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens zur Verfügung zu stellen, in welchem ein anorganisches Teilchen nicht freigesetzt wird, sowie ein durch dieses Verfahren erzeugtes Verbundteilchen und eine wässrige Dispersion für CMP mit diesem Verbundteilchen zur Verfügung zu stellen. Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Ausbilden eines Vorteilchens durch Anhaften eines oder mehrerer Typen eines anorganischen Teilchens auf wenigstens einem Teil der Oberfläche eines Polymerteilchens und dann das Polykondensieren wenigstens einer Verbindung, die aus Organosiliciumverbindungen und organometallischen Verbindungen ausgewählt ist, und zwar in der Anwesenheit des vorstehend erwähnten Vorteilchens.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens, umfassend das Ausbilden eines Vorteilchens durch Anhaften eines Typs oder mehrerer Typen von anorganischen Teilchen auf wenigstens einem Teil der Oberfläche eines Polymerteilchens, dann das Polykondensieren wenigstens einer Verbindung, ausgewählt aus Organosiliciumverbindungen und organometallischen Verbindungen, in Gegenwart des Vorteilchens.
Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß Anspruch 1, wobei das anorganische Teilchen auf dem Polymerteilchen mittels einer Verbindungsverbindung anhaftet.
Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß Anspruch 3, wobei die Brückenverbindung ein Silankupplungsmittel ist.
Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß Anspruch 1, wobei das anorganische Teilchen an das Polymerteilchen mit elektrostatischer Kraft anhaftet.
Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß Anspruch 1 oder 4, wobei das anorganische Teilchen wenigstens ein Teilchen ist, ausgewählt aus Aluminiumoxid, Titanoxid und Ceroxid.
Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß Anspruch 5, wobei das Polymerteilchen wenigstens eine Gruppe besitzt, ausgewählt aus Carboxylgruppen, Anionen davon, Sulfonatgruppen und Anionen davon.
Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß Anspruch 5, wobei wenigstens ein Mittel, ausgewählt aus negativen Oberflächenaktiven Mitteln und negativen wasserlöslichen Polymeren, an das Polymerteilchen absorbiert oder chemisch gebunden ist.
Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß Anspruch 1 oder 4, wobei das anorganische Teilchen wenigstens ein Teilchen ist, ausgewählt aus Siliciumoxid und Zirkoniumoxid.
Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß Anspruch 8, wobei das Polymerteilchen wenigstens eine Gruppe besitzt, ausgewählt aus Aminogruppen und Kationen davon.
Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß Anspruch 8 wobei wenigstens ein Mittel, ausgewählt aus positiven oberflächenaktiven Mitteln und positiven wasserlöslichen Polymeren, an das Polymerteilchen absorbiert oder chemisch gebunden ist
Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Verbundteilchen durch Anhaften von mehreren der anorganischen Teilchen an die Oberfläche des Polymerteilchens ausgebildet wird.
Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Verbundteilchen durch Beschichten wenigstens 5% der Oberfläche des Polymerteilchens mit dem anorganischen Teilchen ausgebildet wird.
Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundteilchens gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die durchschnittliche Teilchengröße des Verbundteilchens von 0,05 bis 0,5 μm liegt und wenigstens 80% des Verbundteilchens eine Teilchengröße innerhalb eines Bereichs der durchschnittlichen Teilchengröße ±30% besitzt.
Ein Verbundteilchen, erzeugt durch ein Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13.
Eine wässrige Disposition für chemisches mechanisches Polieren, umfassend ein mittels einem Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13 erzeugtes Verbundteilchen.