用于进行材料去除操作的流体组合物及方法与流程

1.本公开涉及一种用于进行材料去除操作的流体组合物，特别是包括多价金属硼酸盐、氧化剂和溶剂的流体组合物，以及一种进行材料去除操作的方法。


背景技术：

2.辅助抛光工艺(例如用抛光垫抛光基板)的流体组合物具有各种各样的应用，例如用于抛光玻璃、陶瓷、或金属材料，并且经常设计用于化学机械平面化(cmp)工艺。在典型的cmp工艺中，浆料向待抛光的基板的相对移动通过与基板外表面发生化学和机械相互作用并去除不需要的材料来辅助平面化(抛光)工艺。进行抛光直至获得所需要的具有低表面粗糙度的光滑外表面。存在开发经济有效的流体组合物的需求，这种流体组合物有助于在抛光期间实现高材料去除率，并使抛光过的基板具有低表面粗糙度。
附图说明
3.通过参考附图，可以更好地理解本公开，并且让本公开的众多特征和优点对于本领域的技术人员显而易见。
4.图1包括示出了根据一个实施例的流体组合物的材料去除率(mrr)和对比流体组合物的材料去除率的柱状图。
具体实施方式
5.如本文所用，术语“由...构成”、“包括”、“包含”、“具有”、“有”或它们的任何其他变型旨在涵盖非排他性的包含之意。例如，包含特征列表的工艺、方法、物件或装置不一定仅限于相应的特征，而是可包括没有明确列出或这类工艺、方法、物件或装置所固有的其他特征。
6.如本文所用，除非另有明确说明，否则“或”是指包括性的“或”而非排他性的“或”。例如，以下任何一项均可满足条件a或b：a为真(或存在的)而b为假(或不存在的)、a为假(或不存在的)而b为真(或存在的)，以及a和b两者都为真(或存在的)。
7.而且，使用“一个”或“一种”来描述本文所述的要素和组分。这样做仅是为了方便并且给出本发明范围的一般性意义。除非很明显地另指他意，否则这种描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数。
8.本公开涉及一种适于进行材料去除操作的流体组合物。该组合物包含多价金属硼酸盐、至少一种氧化剂和溶剂。出人意料地观察到，本公开的流体组合物可以以高材料去除率和所需的低表面粗糙度对各种各样的材料进行抛光，包括具有高硬度的材料(例如碳化硅或金刚石)。在一个实施例中，本公开的流体组合物可基本上不含磨料颗粒。如本文所用，基本上不含磨料颗粒是指磨料颗粒的量不大于0.1wt％。在另一方面，除了不可避免的杂质外，流体组合物可不含磨料颗粒。
9.如本文所用，术语“多价金属”涉及具有+2或更多氧化态的含金属阳离子。如本文
所用，术语“多价金属硼酸盐”是包括至少一种多价金属阳离子的金属硼酸化合物或络合物。应当理解，某些多价金属硼酸化合物仅包括一种类型的多价金属阳离子。
10.为了计算组合物中多价金属硼酸盐的浓度，假设多价金属离子与硼酸根离子之间形成中性盐，例如febo3或a1bo3或cu3(bo3)2。
11.在一个实施例中，本公开的组合物的多价金属硼酸盐可包括硼酸铁(iii)、硼酸铜(ii)、硼酸钴(ii)、硼酸铋(iii)、硼酸铝(iii)、硼酸铈(iii)、硼酸铬(iii)、硼酸钌(iii)、硼酸钛(iii)、硼酸铅(ii)或它们的任意组合。在特定实施例中，多价金属硼酸盐可为硼酸铁(iii)。如本文所用，术语“硼酸铁(iii)”可与术语“硼酸铁”或“fe
3+-硼酸”或febo3互换使用。
12.在一个实施例中，本公开的组合物可以通过将硼酸(h3bo3)和多价金属盐(例如多价金属硝酸盐、或氯化物、或硫酸盐)溶解在溶剂中；添加并溶解至少一种氧化剂；以及将分散体的ph调整至所需的ph来制备。
13.在另一方面，多价金属硼酸盐可通过将具有一价阳离子的硼酸盐(例如硼酸钠或硼酸钾)与多价金属盐(例如多价金属硝酸盐、或氯化物、或硫酸盐)一起溶解来形成。在另一方面，多价金属硼酸盐可直接被添加为细粉并分散于溶剂中。
14.在一方面，流体组合物中多价金属硼酸盐的量可占组合物的总重量的至少0.010wt％、或至少0.025wt％、或至少0.05wt％、或至少0.07wt％、或至少0.1wt％、或至少0.5wt％、或至少1wt％、或至少2wt％、或至少3wt％。在另一方面，多价金属硼酸盐的量可占组合物的总重量的不大于50wt％、或不大于40wt％、或不大于30wt％、或不大于20wt％、或不大于10wt％、或不大于5wt％、或不大于4wt％、或不大于3wt％、或不大于2wt％、或不大于1wt％、或不大于0.5wt％、或不大于0.1wt％、或不大于0.08wt％、或不大于0.05wt％。多价金属硼酸盐的量可以是介于上述最小值与最大值中的任意值之间的值，例如占组合物的总重量的至少0.010wt％且不大于5wt％、或至少0.05wt％且不大于1wt％、或至少0.05wt％且不大于0.2wt％。
15.在一个非限制性实施例中，组合物可具有的多价金属离子总量与硼总量的摩尔比在1：20至20：1(金属：硼)的范围内，这意味着组合物可以具有过量的多价金属离子或过量的硼酸根离子。在一个实施例中，多价金属离子总量与硼总量的摩尔比可为至少1∶18、或至少1∶15、或至少1∶12、或至少1∶10、或至少1∶9、或至少1∶8、或至少1∶7、或至少1∶6、或至少1∶5、或至少1∶4、或至少1∶3、或至少1∶2。在另一实施例中，多价金属离子与硼的比率可为不大于18∶1、或不大于15∶1、或不大于12∶1、或不大于10∶1、或不大于9∶1、或不大于8∶1、或不大于7∶1、或不大于6∶1、或不大于5∶1、或不大于4∶1、或不大于3∶1、或不大于2∶1、或不大于1∶1。
16.在一方面，多价金属离子总量与硼总量的摩尔比可用于计算多价金属离子总量与硼酸根离子总量的摩尔比，该摩尔比与上述多价金属离子总量与硼总量的比率可在相同范围内。例如，在一个非限制性实施例中，多价金属离子总量与硼酸根离子总量的比率可以在1∶20至20∶1的范围内。应当理解，这样的计算可基于组合物中所有硼都是硼酸根离子形式的假设。
17.本公开的组合物中所含的氧化剂可为一种化合物，该化合物至少部分溶解在溶剂中并具有合适的氧化电势以单独或与组合物中包含的多价金属硼酸盐结合来与基板的表
面发生化学反应。出人意料的观察到，如果磨料浆组合物中进一步包含多价金属硼酸盐，则氧化剂的效率可以大大提高。不拘泥于理论，假定在抛光期间化学地改变基板材料的表面时获得多价金属硼酸盐和氧化剂的协同效应。
18.在一个方面，氧化剂可以具有至少0.26v、或至少0.4v、或至少0.5v、或至少1.0v、或至少1.5v的氧化电势。在另一方面，氧化电势可以不大于2.8v、或不大于2.5v、或不大于2.0v。如本文所用，氧化电势是相对于标准氢电极测量的值，水中测试化合物的温度为25℃、压力为1atm、浓度为1mol/l、并以伏特(v)为单位测量。
19.氧化剂的非限制性示例可以是，例如，过氧化物、高锰酸盐、过硫酸盐、亚氯酸盐、高氯酸盐、次氯酸盐、碘酸盐、高碘酸盐、溴盐、亚硝酸盐、连二次硝酸盐、铬酸盐或它们的任意组合。在特定实施例中，氧化剂可以选自高锰酸钾、过氧化氢、过硫酸钾、氧化锰或它们的任意组合。
20.流体组合物中氧化剂的量可占组合物的总重量的至少0.01wt％、或至少0.05wt％、或至少0.1wt％、或至少0.05wt％、或至少1.0wt％、或至少1.5wt％、或至少2wt％、或至少3wt％。在另一方面，氧化剂的量可占组合物的总重量的不大于40wt％，诸如不大于30wt％、不大于20wt％、不大于10wt％、不大于7wt％、不大于5wt％、不大于3wt％、不大于2wt％、不大于1wt％或不大于0.5wt％。氧化剂的量可为介于上述最小值和最大值中的任意值之间的值，诸如占组合物的总重量的至少0.01wt％且不大于10wt％、或至少1wt％且不大于5wt％。
21.在一个实施例中，多价金属硼酸盐与氧化剂的摩尔比可不大于1∶10、或不大于1∶20、或不大于1∶25、或不大于1∶30、或不大于1∶35、或不大于1∶40。在另一实施例中，多价金属硼酸盐与氧化剂的摩尔比可为至少1∶100、或至少1∶80、或至少1∶60、或至少1∶50。
22.在特定实施例中，本公开的流体组合物的溶剂可为水，但并不仅限于此。在一方面，溶剂可为水和一种或多种其他极性和/或非极性溶剂的混合物。
23.流体组合物可进一步包含一种或多种任选的添加剂，例如表面活性剂、或分散剂、或螯合剂、ph缓冲剂、流变改性剂、抗腐蚀剂或它们的任意组合。
24.在某个实施例中，本公开的流体组合物可以基本上由硼酸铁、高锰酸盐和水组成。就这一点而言，基本上组成是指流体组合物中所含的其他成分或杂质的量不大于0.1wt％。
25.流体组合物的ph可在至少1且不大于9的范围内。在某些方面，ph可为至少1.3、或至少1.5、或至少1.7、或至少1.9、或至少2.0。在其他方面，组合物的ph可为不大于8.5，诸如不大于8、或不大于7、或不大于5、或不大于4、或不大于3.5、或不大于3.0、或不大于2.5、或不大于2.3。流体组合物的ph可为介于上述最小值和最大值中的任意值之间的值，诸如至少1且不大于9、至少1.5且不大于5、或至少1.8且不大于3.5。
26.在另一实施例中，本公开的流体组合物可用作包括磨料颗粒的磨料浆的基础组合物。在一个方面，磨料颗粒可不限于特定的材料类型并且可以包括例如氧化锆、氧化铝、二氧化硅、金刚石、立方氮化硼、二氧化铈、氧化铁、氧化钛、氧化锰、氧化镧或它们的任意组合。在特定方面，磨料颗粒可选自氧化铝、氧化锆、二氧化锰、二氧化铈、二氧化硅、金刚石或氧化铁。在某一方面，磨料颗粒可为氧化铝。在另一特定方面，磨料颗粒可为氧化锆。
27.磨料颗粒的平均粒度(d50)可为至少10nm、或至少25nm、或至少50nm、至少80nm、至少100nm、至少130nm、或至少150nm、至少180nm、或至少200nm、或至少250nm。在另一实施例
中，平均粒度可不大于50微米，诸如不大于20微米、不大于10微米、不大于5微米、不大于1微米、不大于0.8微米、不大于0.5微米、或不大于0.3微米。磨料颗粒的平均粒度可以是介于上述最小值和最大值中的任意值之间的值，例如至少50nm且不大于500nm、至少70nm且不大于250nm、或至少80nm且不大于200nm。
28.在一个实施例中，磨料颗粒的量可占组合物的总重量的至少0.01wt％、或至少0.05wt％、或至少0.1wt％、或至少0.5wt％、或至少1wt％、或至少2wt％、或至少3wt％、或至少4wt％、或至少5wt％。在另一实施例中，磨料颗粒的量可为不大于50wt％，诸如不大于40wt％、或不大于30wt％、或不大于20wt％、或不大于15wt％、或不大于10wt％、或不大于8wt％或不大于5wt％。磨料颗粒的量可以是介于上述最小值和最大值中的任意值之间的值。在特定方面，磨料颗粒的量可为至少0.1wt％且不大于5wt％。
29.本公开进一步涉及一种抛光基板的方法。该方法可包括：提供本公开上述的流体组合物，使流体组合物与基板直接接触二以及抛光基板表面。在一方面，可以用抛光垫抛光基板，其中抛光垫和基板相对于彼此移动且流体组合物与基板和抛光垫接触。
30.在一个实施例中，抛光期间流体组合物的温度可为至少40℃、或至少45℃、或至少50℃、或至少55℃、或至少60℃、或至少65℃。在另一实施例中，抛光期间组合物的温度可不大于90℃、或不大于85℃、或不大于80℃、或不大于75℃、或不大于70℃。抛光期间组合物的温度可以是介于上述最小值和最大值中的任意值之间的范围内的值。
31.出人意料地发现，本公开的流体组合物可以辅助化学机械抛光工艺并且可在抛光基板时实现高材料去除率，并使抛光后的基板具有低表面粗糙度的光滑外表面。
32.在一个实施例中，待抛光的基板可包括陶瓷材料、金属、金属合金、金刚石或聚合物。在特定实施例中，基板可为iii-v族化合物，例如氮化镓。在另一特定实施例中，基板可为iv-iv族化合物，例如碳化硅。聚合物的非限制性示例可为聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚烯烃、聚丙烯酰胺、聚酯、聚氨酯或它们的任意组合，如所使用的(例如，在光刻胶中的)它们的交联聚合物的共聚物。
33.在特定方面，本公开的流体组合物及方法可适用于以至少2.0μm/小时、或至少3μm/小时、或至少3.5pm/小时、或至少4μm/小时的材料去除率抛光碳化硅基板。
34.在另一特定方面，本公开的流体组合物及方法可适用于抛光碳化硅基板，其中抛光后基板的表面粗糙度可为不大于或不大于或不大于大于或不大于或不大于
35.如在以下实例中进一步证明，出人意料地观察到，本公开的流体组合物在不添加磨料颗粒的情况下可适用于以高材料去除率和优异的表面光洁度对基板进行化学机械抛光。
36.在进一步的非限制性实施例中，本公开的流体组合物也可用于水净化。氧化剂，例如高锰酸盐，也可广泛用于降解水中的有机材料和金属杂质，其中该金属被转化为金属离子。如本公开的实例所示，高锰酸盐与多价金属硼酸盐在抛光过程中对材料去除率的协同效应，特别是高锰酸盐与硼酸铁的结合，也可以提高处理金属污染水的效率。
37.在另一实施例中，本公开涉及一种适用于制备流体组合物的套件，以及一种使用由该套件制成的流体组合物抛光基板的方法。该套件可包括第一包装和第二包装(本文也
称为“双包装套件”)，其中第一包装可包含多价金属盐，并且第二包装可包含硼酸。在某个特定方面，由双包装套件制成的流体组合物可基本上不含磨料颗粒。出人意料地观察到，与在一个包装中包含所有成分的流体组合物相比，由双包装套件制备的流体组合物可以在更长的时间段内具有所需的抛光效率。不拘泥于理论，假定与其中含有多价金属硼酸盐的组合物相比，在进行抛光操作之前短时间原位形成多价金属硼酸盐可能在更长的一段时间内具有优势。
38.在将第一包装和第二包装进行组合之后，从套件获得的流体组合物可相当于如上所述的用于抛光基板的相同流体组合物，具有相同的特性和特征。在一个方面，至少一种氧化剂可包含在套件的第一包装或第二包装中。在特定方面，至少一种氧化剂可与硼酸和溶剂一起包含在第一包装中，而第二包装可包含多价金属盐和溶剂。
39.许多不同的方面和实施例都是可能的。本文描述了这些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书之后，本领域的技术人员会理解，那些方面和实施例仅是说明性的，并不限制本发明的范围。实施例可以根据下面列出的任何一个或多个实施例。
40.实施例
41.实施例1.一种流体组合物，所述流体组合物包含：多价金属硼酸盐；至少一种氧化剂；和溶剂。
42.实施例2.根据实施例1所述的流体组合物，其中所述多价金属硼酸盐包括硼酸铁(iii)、硼酸铜(ii)、硼酸钴(ii)、硼酸铋(iii)、硼酸铝(iii)、硼酸铈(iii)、硼酸铬(iii)、硼酸钌(iii)、硼酸钛(iii)、硼酸铅(ii)或它们的任意组合。
43.实施例3.根据实施例2所述的流体组合物，其中所述多价金属硼酸盐包括硼酸铁(iii)、硼酸铜(ii)、硼酸钴(ii)、硼酸铋(iii)、硼酸铝(iii)、硼酸铈(iii)或它们的任意组合。
44.实施例4.根据实施例3所述的流体组合物，其中所述多价金属硼酸盐基本上由硼酸铁(iii)组成。
45.实施例5.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，其中所述组合物基本上不含磨料颗粒。
46.实施例6.根据实施例5所述的流体组合物，其中所述流体组合物不含磨料颗粒。
47.实施例7.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，其中所述多价金属硼酸盐的量占所述流体组合物的总重量的至少0.010wt％、或至少0.025wt％、或至少0.05wt％、或至少0.07wt％、或至少0.1wt％、或至少0.3wt％、或至少0.5wt％、或至少0.07wt％、或至少1.0wt％、或至少1.5wt％、或至少2.0wt％。
48.实施例8.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，其中所述多价金属硼酸盐的量占所述组合物的总重量的不大于50wt％、或不大于40wt％、或不大于30wt％、或不大于20wt％、或不大于10wt％、或不大于5wt％、或不大于4wt％、或不大于3wt％、或不大于2wt％、或不大于1wt％、或不大于0.5wt％、或不大于0.1wt％。
49.实施例9.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，其中所述多价金属硼酸盐的量为至少0.010wt％且不大于5wt％、或至少0.05wt％且不大于0.2wt％。
50.实施例10.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，其中所述流体组合物包含多价金属离子总量与硼总量的摩尔比，所述摩尔比在1：20至20∶1的范围内。
51.实施例11.根据实施例10所述的流体组合物，其中所述多价金属离子总量与硼总量的摩尔比为至少1∶18、或至少1∶15、或至少1∶12、或至少1∶10、或至少1∶9、或至少1∶8、或至少1∶7、或至少1∶6、或至少1∶5、或至少1∶4、或至少1∶3、或至少1∶2。
52.实施例12.根据实施例10所述的流体组合物，其中所述多价金属离子总量与硼总量的摩尔比不大于18∶1、或15∶1、或12∶1、或10∶1、或9∶1、或不大于8∶1、或不大于7∶1、或不大于6∶1、或不大于5∶1、或不大于4∶1、或不大于3∶1、或不大于大于2∶1、或不大于1∶1。
53.实施例13.根据实施例10所述的流体组合物，其中所述多价金属离子与硼的摩尔比范围为1∶1至1∶7。
54.实施例14.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，其中所述至少一种氧化剂的氧化电势为至少0.26v、或至少0.4v、或至少0.5v、或至少1.0v、或至少1.5v。
55.实施例15.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，其中所述至少一种氧化剂的氧化电势不大于2.8v。
56.实施例16.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，其中所述至少一种氧化剂包括过氧化物、高锰酸盐、过硫酸盐、亚氯酸盐、高氯酸盐、次氯酸盐、亚硝酸盐、连二次硝酸盐、碘酸盐、高碘酸盐、铬酸盐、氧化锰、或它们的任意组合。
57.实施例17.根据实施例16所述的流体组合物，其中所述氧化剂基本上由高锰酸盐组成。
58.实施例18.根据实施例17所述的流体组合物，其中所述高锰酸盐是高锰酸钾。
59.实施例19.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，其中所述氧化剂的量占所述流体组合物的总重量的至少0.01wt％、或至少0.05wt％、或至少0.1wt％、或至少0.05wt％、或至少1.0wt％、或至少1.5wt％、或至少2wt％、或至少3wt％。
60.实施例20.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，其中所述氧化剂的量占所述流体组合物的总重量的不大于40wt％，诸如不大于30wt％、不大于20wt％、不大于10wt％、不大于7wt％、不大于5wt％、不大于3wt％、不大于2wt％、不大于1wt％、或不大于0.5wt％。
61.实施例21.根据实施例19或20所述的流体组合物，其中所述氧化剂的量占所述组合物的总重量的至少0.01wt％且不大于10wt％、或至少1wt％且不大于5wt％。
62.实施例22.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，其中所述溶剂包括水。
63.实施例23.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，其中ph为至少1.0、或至少1.3、或至少1.5、至少1.7、至少1.9、至少2.0、至少2.1、至少2.2、至少2.3、至少2.4、或至少2.5。
64.实施例24.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，其中所述ph不大于9、或不大于7、或不大于5、或不大于4、或不大于3.8、或不大于3.5、或不大于3.2、或不大于3.0、或不大于2.8、或不大于2.5、或不大于2.3。
65.实施例25.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，其中所述组合物的ph为至少1且不大于9、或至少1.5且不大于5、或至少1.8且不大于3.5。
66.实施例26.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，其中所述流体组合物适用于基板的化学机械抛光。
67.实施例27.根据实施例26所述的流体组合物，其中所述基板包括陶瓷材料、金属、
金属合金、金刚石或聚合物。
68.实施例28.根据实施例27所述的流体组合物，其中所述陶瓷材料包括iii-v族化合物或iv-iv族化合物。
69.实施例29.根据实施例26或27所述的流体组合物，其中所述陶瓷材料包括氮化镓或碳化硅。
70.实施例30.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，其中所述组合物进一步包含表面活性剂、或分散剂、或螯合剂、或ph缓冲剂、或流变改性剂、或抗腐蚀剂、或它们的任意组合。
71.实施例31.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，所述流体组合物基本上由硼酸铁、高锰酸盐和水组成。
72.实施例32.根据前述实施例中任一项所述的流体组合物，其中所述流体组合物适于以至少2μm/小时的材料去除率和不大于的表面粗糙度来抛光碳化硅基板。
73.实施例33.根据实施例32所述的流体组合物，其中用于抛光所述碳化硅基板的所述材料去除率为至少2.5μm/小时、或至少3.0μm/小时、或至少3.2μm/小时、或至少3.4μm/小时、或至少3.6μm/小时、或至少3.8μm/小时、或至少4.0μm/小时。
74.实施例34.根据实施例32所述的流体组合物，其中所述碳化硅基板抛光后的所述表面粗糙度不大于或不大于或不大于或不大于或不大于或不大于或不大于
75.实施例35.一种制备流体组合物的方法，所述方法包括：通过将多价金属盐和硼酸或碱金属硼酸盐溶解在溶剂中以形成多价金属硼酸盐，其中所述多价金属盐的阴离子选自硝酸盐、氯化物或硫酸盐；将至少一种氧化剂溶解在溶剂中；并将ph调整在1到9之间。
76.实施例36.根据实施例35所述的方法，其中所述多价金属硼酸盐与所述氧化剂的摩尔比不大于1∶20、或不大于1∶25、或不大于1∶30、或不大于1∶35、或不大于1∶40。
77.实施例37.根据实施例35所述的方法，其中所述多价金属硼酸盐包括硼酸铁(iii)并且所述氧化剂包括高锰酸盐。
78.实施例38.根据实施例35-37中任一项所述的方法，其中所述流体组合物包含多价金属离子与硼的摩尔比，所述摩尔比在1∶20和20∶1的范围内。
79.实施例39.根据实施例38所述的方法，其中所述多价金属离子与硼的摩尔比为至少1∶18、或至少1∶15、或至少1∶12、或至少1∶10、或至少1∶9、或至少1∶8、或至少1∶7、或至少1∶6、或至少1∶5、或至少1∶4、或至少1∶3、或至少1∶2。
80.实施例40.根据实施例38所述的方法，其中所述多价金属离子与硼的摩尔比不大于18∶1、或不大于15∶1、或不大于12∶1、或不大于10∶1、或不大于9∶1、或不大于8∶1、或不大于7∶1、或不大于6∶1、或不大于5∶1、或不大于4∶1、或不大于3∶1、或不大于大于2∶1、或不大于1∶1。
81.实施例41.根据实施例38所述的方法，其中所述多价金属离子与硼的摩尔数范围为1∶1至1∶7。
82.实施例42.根据实施例35-41中任一项所述的方法，其中所述流体组合物基本上不含磨料颗粒。
83.实施例43.一种抛光基板的方法，所述方法包括：提供流体组合物，其中所述流体组合物包含多价金属硼酸盐、至少一种氧化剂和水；使所述流体组合物与所述基板和抛光垫接触；以及抛光所述基板。
84.实施例44.根据实施例43所述的方法，其中所述流体组合物基本上不含磨料颗粒。
85.实施例45.根据实施例43或44所述的方法，其中所述流体组合物不含磨料颗粒。
86.实施例46.根据实施例43-45中任一项所述的方法，其中所述基板包括陶瓷材料、金属、金属合金、金刚石或聚合物、iii-v族化合物、或iv-iv化合物。
87.实施例47.根据实施例46所述的方法，其中所述基板是碳化硅或氮化镓。
88.实施例48.根据实施例43-47中任一项所述的方法，其中抛光以至少2.0μm/小时、或至少3μm/小时、或至少3.5μm/小时、或至少4μm/小时的基板去除率进行。
89.实施例49.根据实施例43-48中任一项所述的方法，其中抛光后所述基板的表面粗糙度不大于或不大于或不大于或不大于或不大于或不大于
90.实施例50.根据实施例35-49中任一项所述的方法，其中所述至少一种氧化剂的氧化电势为至少0.26v、或至少0.4v、或至少0.5v、或至少1.0v、或至少1.5v。
91.实施例51.根据实施例35-50中任一项所述的方法，其中所述氧化剂的氧化电势不大于2.8v。
92.实施例52.根据实施例35-51中任一项所述的方法，其中所述至少一种氧化剂包括过氧化物、过硫酸盐、高锰酸盐、亚氯酸盐、亚硝酸盐、连二次硝酸盐、高氯酸盐、次氯酸盐、氧化锰或它们的任意组合。
93.实施例53.根据实施例52所述的方法，其中所述氧化剂基本上由高锰酸盐组成。
94.实施例54.根据实施例53所述的方法，其中所述高锰酸盐包括高锰酸钾。
95.实施例55.根据实施例35-54中任一项所述的方法，其中所述多价金属硼酸盐的量占所述组合物的总重量的至少0.010wt％且不大于5wt％、或至少0.05wt％且不大于1wt％、或至少0.05wt％且不大于0.3wt％。
96.实施例56.根据实施例35-55中任一项所述的方法，其中所述氧化剂的量占所述组合物的总重量的至少0.01wt％且不大于10wt％、或至少0.5wt％且不大于5wt％。
97.实施例57.根据实施例35-56中任一项所述的方法，其中所述溶剂包括水。
98.实施例58.根据实施例35-57中任一项所述的方法，其中所述流体组合物的ph为至少1.3、或至少1.5、至少1.7、至少1.9、至少2.0、至少2.1、至少2.2、至少2.3、至少2.4、或至少2.5。
99.实施例59.根据实施例35-58中任一项所述的方法，其中所述流体组合物的所述ph不大于8.5、或不大于7、或不大于5、或不大于4、或不大于3.8、或不大于3.5、或不大于3.2、或不大于3.0、或不大于约2.8、或不大于2.5、或不大于2.3。
100.实施例60.根据实施例35-59中任一项所述的方法，其中所述流体组合物的所述ph为至少1.3且不大于8、或至少1.5且不大于5、或至少1.8且不大于3.5。
101.实施例61.根据实施例35-60中任一项所述的方法，其中所述流体组合物基本上不含磨料颗粒。
102.实施例62.一种适于制备用于抛光基板的流体的套件，所述套件包括第一包装和第二包装，其中所述第一包装包含多价金属盐，并且所述第二包装包含硼酸。
103.实施例63.根据实施例62所述的套件，其中所述套件适于在组合包装1和包装2之后原位形成多价金属硼酸盐。
104.实施例64.根据实施例62或63所述的套件，其中所述第一包装或所述第二包装进一步包含至少一种氧化剂。
105.实施例65.根据实施例62-64中任一项所述的套件，其中所述第二包装进一步包含至少一种氧化剂。
106.实施例66.根据实施例62-65中任一项所述的套件，其中所述多价金属盐的多价金属离子包括fe
3+
、fe
2+
、co
2+
、ce
3+
、bi
3+
、al
3+
、ru
3+
、ti
3+
、pb
2+
或它们的任意组合。
107.实施例67.根据实施例66所述的套件，其中所述多价金属离子包括fe
3+
或cu
2+
。
108.实施例68.根据实施例67所述的套件，其中所述多价金属离子基本上由fe
3+
组成。
109.实施例69.根据实施例62-68中任一项所述的套件，其中所述第一包装基本上不含硼。
110.实施例70.根据实施例62-69中任一项所述的套件，其中所述多价金属盐的阴离子包括硝酸根、氯离子、溴离子、碘离子、硫酸根、磷酸根或它们的任意组合。
111.实施例71.根据实施例62-70中任一项所述的套件，其中所述至少一种氧化剂包括高锰酸盐、过硫酸盐、亚氯酸盐、高氯酸盐、次氯酸盐、亚硝酸盐、连二次硝酸盐、碘酸盐、高碘酸盐、铬酸盐、过氧化物、氧化锰或它们的任意组合。
112.实施例72.根据实施例71所述的套件，其中所述至少一种氧化剂包括高锰酸盐。
113.实施例73.根据实施例72所述的套件，其中所述至少一种氧化剂包括高锰酸钾。
114.实施例74.根据实施例62-74中任一项所述的套件，其中所述套件基本上不含磨料颗粒。
115.实施例75.一种抛光基板的方法，所述方法包括：制备流体组合物，其中制备所述流体组合物包括组合第一包装和第二包装，所述第一包装和所述第二包装是套件的一部分，其中所述第一包装包含多价金属盐并且所述第二包装包含硼酸；使所述流体组合物与所述基板和抛光垫接触；以及抛光所述基板。
116.实施例76.根据实施例75所述的方法，其中组合所述第一包装和所述第二包装包括原位形成多价金属硼酸盐。
117.实施例77.根据实施例75或76所述的方法，其中制备所述流体组合物与抛光所述基板在同一天进行。
118.实施例78.根据实施例75-77中任一项所述的方法，其中所述第一包装或所述第二包装进一步包含至少一种氧化剂。
119.实施例79.根据实施例75-78中任一项所述的方法，其中所述第二包装进一步包括至少一种氧化剂。
120.实施例80.根据实施例75-79中任一项所述的方法，其中所述多价金属盐的多价金属离子包括fe
3+
、fe
2+
、co
2+
、ce
3+
、bi
3+
、al
3+
、ru
3+
、ti
3+
、pb
2+
或它们的任意组合。
121.实施例81.根据实施例80所述的方法，其中所述多价金属离子包括fe
3+
或cu
2+
。
122.实施例82.根据实施例81所述的方法，其中所述多价金属离子基本上由fe
3+
组成。
123.实施例83.根据实施例75-82中任一项所述的方法，其中所述第一包装基本上不含硼。
124.实施例84.根据实施例75-83中任一项所述的方法，其中所述多价金属盐的阴离子包括硝酸根、氯离子、溴离子、碘离子、磷酸根、硫酸根或它们的任意组合。
125.实施例85.根据实施例75-84中任一项所述的方法，其中所述流体组合物的ph为至少1.3、或至少1.5、至少1.7、至少1.9、至少2.0、至少2.1、至少2.2、至少2.3、至少2.4、或至少2.5。
126.实施例86.根据实施例75-85中任一项所述的方法，其中所述流体组合物的所述ph不大于8.5、或不大于7、或不大于5、或不大于4、或不大于3.8、或不大于3.5、或不大于3.2、或不大于3.0、或不大于约2.8、或不大于2.5、或不大于2.3。
127.实施例87.根据实施例75-86中任一项所述的方法，其中所述流体组合物的所述ph为至少1.3且不大于8、或至少1.5且不大于5、或至少1.8且不大于2.5。
128.实施例88.根据实施例75-87中任一项所述的方法，其中由所述套件制备的所述流体组合物基本上不含磨料颗粒。
129.实施例89.根据实施例74-86中任一项所述的方法，进一步包括实施例43-61中的任一项。
130.实例
131.以下非限制性实例说明本发明。
132.实例1
133.通过在搅拌下将2.5g(6.19mmol)硝酸铁(iii)九水合物(fe(no3)39h2o)、2.5g(40.3mmol)硼酸(h3bo3)和40.0g(253.2mmol)高锰酸钾(kmno4)溶解在955ml蒸馏水中制备水性流体组合物(s1)。将所有成分进行组合后，将ph用1n hno3调整至ph 2.1。根据成分的摩尔量，fe
3+
离子与硼酸根离子(bo
33-)的摩尔比为1∶6.5。
134.对比流体组合物c1的制备方法与浆料s1相同，不同之处在于不包括硼酸和fe
3+-离子盐，因此它仅包含与样品s1相同类型和量的氧化剂(kmno4)并被调整至相同的ph 2.1。
135.按照与对比浆料c1的方式类似地制备对比浆料组合物c2，不同之处在于进一步包括平均粒度为100nm的1wt％α氧化铝颗粒。
136.通过使用strasbaugh 6ec抛光工具抛光碳化硅基板来测试和比较浆料的抛光特性。
137.测试组合物和测试结果的总结，例如材料去除率(mmr)和抛光后的表面粗糙度，见表1。
138.表1：
139.[0140][0141]
如图1中进一步所示，可以看出具有硼酸铁和氧化剂(kmno4)的组合的流体组合物(参见样品s1)具有4.07μm/小时的高碳化硅去除率，该去除率比对比流体组合物c1(仅包含氧化剂kmno4而不含硼酸铁)的去除率高了约50％。如果fe
3+
和h3bo3的浓度增加5倍，参见样品s2，则mmr可以进一步增加。与fe
3+-硼酸类似，cu
2+-硼酸与作为氧化剂的kmno4进行组合(参见样品s3)与比较样品c1(仅包括氧化剂kmno4)或比较组合物c3(仅包含kmno4和硼酸)相比，mmr显著提高。
[0142]
可以进一步看出，即使向组合物c1添加1wt％量的氧化铝磨料颗粒(参见组合物c2)，抛光效率仍然比不含磨料颗粒的组合物s1、s2和s3的去除率低。与样品c2和c3相比，形成co
2+-硼酸(参见样品s4)在所选条件下没有显示出mmr的增加，并且与样品c1相比只有很小的优势。
[0143]
抛光测试说明：
[0144]
使用带有来自cabot的d100抛光垫的strasbaugh 6ec单面抛光工具测试本公开的实施例的所有流体组合物对抛光4h-型碳化硅(离轴4
°
)晶片中材料去除率的影响。碳化硅晶片的直径为150mm，厚度为350μm。材料去除率由使用ohaus explorer model fx324精密天平测量的重量损失计算得出。
[0145]
表面粗糙度使用zygo new view 8300+扫描光学轮廓仪测量。
[0146]
在下列条件下进行抛光：
[0147]
[0148][0149]
在上述说明书中，参考具体实施例描述了这些概念。然而，本领域普通技术人员理解，可以在不脱离下面权利要求书所述的本发明的范围的情况下进行各种修改和变化。因此，说明书和附图被视为例示性的而非限制性的，并且所有这些修改都将被包括在本发明的范围内。