具有非牛顿流体行为的组合物及其应用 本发明涉及一种具有非牛顿流体行为的组合物及其应用，特别是涉及一种触变性流体的组合物及其作为研磨液的应用。
随着IC工艺过程的开发，化学机械研磨(CMP)技术日渐被广泛地运用在线宽0.35微米以下的工艺过程。而在化学机械研磨过程中，研磨液的悬浮性对于研磨液的实用性具有关键的影响；亦即，研磨液中粉体的分散程度关系着研磨液的悬浮性或其适用期(Shelf life)。但是由于研磨液中使用Al2O3等研磨物质，由于重力关系，要其稳定地悬浮在液体中极为困难。
美国专利No.5,527,423(Cabot)以添加界面活性剂来改善研磨液的分散、悬浮性质，其中提到添加界面活性剂的种类如阴离子型、阳离子型、非离子型及两性界面活性剂，其所包含的分散剂如聚烷基硅氧烷，聚芳基硅氧烷，聚氧亚烷基醚等。然而此种方法所能得到的改善非常有限，而且界面活性剂的添加除了于工艺过程中会产生泡沫外，更重要地是有时界面活性剂应用于高纯度的IC工艺过程中本身即被视为是一种污染物。
鉴于上述公知技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有非牛顿流体行为的组合物。本发明的另一目的在于提供此组合物的应用，此种组合物具有触变性，适合用作IC工艺过程中化学机械研磨法的研磨液，不使用界面活性剂，不产生泡沫且适用期极长。
本发明人发现添加适当的酸性物质可使AlOOH水合物产生触变行为。浆体在静止状态下内部颗粒之间会产生引力，而当有切率作用时，颗粒间的引力会被降服，若此被降服的引力并不会在切率减小时马上恢复，使得在切率增加时的浆体剪应变大于切率较小时的剪应变，则此种浆体称为触变性流体。触变性流体由于在静止状态下颗粒之间存在着相互牵制的力量，因此在静止时浆体中的颗粒因颗粒间的相互牵制而稳定悬浮，而当浆体受到切率开始流动后，由于颗粒间的引力被流动时所产生的剪应力降服，而此被降服的引力并不会立即恢复，所以浆体在流动时的粘度变小，适合作为研磨液应用。
亦即，本发明的组合物包括：按重量计，100重量份的水，0.5-20份的AlOOH水合物，1-50份的三氧化二铝以及0.1-20份的酸性溶液。
本发明的研磨组合物可作为研磨液应用于半导体元件的光整加工，精密玻璃的加工，金属薄膜的加工及精密陶瓷的加工中。
以下结合附图及实施例详细说明本发明。
图1为实施例1之研磨组合物的剪应力-切率图；
图2为实施例2之研磨组合物的剪应力-切率图；
图3为实施例3之研磨组合物的剪应力-切率图；
图4为实施例4之研磨组合物的剪应力-切率图；
图5为实施例5之研磨组合物的剪应力-切率图；
图6为实施例6之研磨组合物的剪应力-切率图；及
图7为实施例7之研磨组合物的剪应力-切率图。
依照本发明，AlOOH水合物包括勃姆石(Boehmite)，铝的氢氧化物或假勃姆石(Boehmite)，而且由于AlOOH水合物的化学组成与Al2O3相当，添加AlOOH水合物不会造成研磨液的污染。
另外，由于本发明是借调节研磨液流变行为来稳定浆体的悬浮性质，因而凡以气相法或液相法所合成的α、θ、δ及γ相的Al2O3或其混合物均可在有机酸或无机酸的环境下分散。另外，不论是球形、棒形或不规则形状之Al2O3粉体均适合用于作为本发明的浆体的成份。另外，依照本发明，最好所使用的Al2O3粉体具有5米2/克-350米2/克的比表面积且具有小于0.5微米的一次粒径。
依照本发明，所使用的酸性溶液可为无机酸或有机酸溶液，例如，硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、醋酸及其混合酸的水溶液。依照本发明，所制得的研磨液的pH值最好在0.5-4之间。
本发明之研磨组合物作为研磨液，其固含量范围为2-10wt％，适用期可达8个月以上。应用在铝金属上作CMP研磨时，研磨速率可达4000A°/min，而不均匀度在5％以下。
另外，本发明之研磨组合物作为研磨液不但可适用于0.35微米以下的半导体制造过程中的化学机械研磨，亦可适用金属薄膜加工、精密玻璃加工及精密陶瓷加工上。
实施例1
AlOOH水合物60克加入2000毫升去离子水中，加入HNO31.9wt％，充分搅拌后加入θ-Al2O3256克，所得浆体调整pH值至3.5，其触变行为如图1所示，所得浆体悬浮性佳。
由图中可知，当切率(shear rate)逐渐增加时，其剪应力(shearstress)会增加，而当切率逐渐减少时，剪应力减少的曲线与原来切率增加的曲线不一样，剪应力较小，故本实施例的浆体具有触变性流体行为。
实施例2
AlOOH水合物80克加入2000毫升去离子水中，加入HNO31wt％，充分搅拌后加入δ-Al2O3120克，所得浆体调整pH值至3.5，其触变行为如图2所示，所得浆体悬浮性佳。
实施例3
AlOOH水合物50克加入2000毫升去离子水中，加入HNO31wt％，充分搅拌后加入γ-Al2O3 100克，所得浆体调整pH值至3.5，其触变行为如图3所示，所得浆体悬浮性佳。
实施例4
AlOOH水合物30克加入2000毫升去离子水中，加入H3PO41.25wt％，充分搅拌后加入γ-Al2O3 90克，所得浆体调整pH值至4，其触变行为如图4所示，所得浆体悬浮性佳。
实施例5
AlOOH水合物25克加入2000毫升去离子水中，加入H3PO41wt％，充分搅拌后加入γ-A2O3 30克，所得浆体调整pH值至3，其触变行为如图5所示，所得浆体悬浮性佳。
实施例6
AlOOH水合物60克加入2000毫升去离子水中，加入H2SO4 0.5wt％，充分搅拌后加入γ-Al2O3140克，所得浆体调整pH值至3.5，其触变行为如图6所示，所得浆体悬浮性佳。
实施例7
AlOOH水合物50克加入2000毫升去离水中，加入HNO31wt％，充分搅拌后加入α-Al2O3 100克，所得浆体调整pH值至3.5，其触变行为如图7所示，所得浆体悬浮性佳。