一种硅抛光组合物、制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及化学机械抛光技术领域，尤其涉及一种硅抛光组合物、制备方法及其应用。

背景技术

硅是目前应用最广泛的半导体材料，对实现人类全球信息化发挥了不可替代的作用。高纯单晶硅在集成电路制造中主要被用作衬底材料，在其表面经过光刻、离子注入、沉积等工艺形成含有源极、栅极、漏极的上亿个晶体管，构成整个芯片的“基石”。随着VLSI、ULSI、SLSI级别集成电路的出现，芯片的集成度不断增加，特征尺寸不断减小，因此也对衬底晶圆提出了更高的要求。

单晶硅衬底的制备方法有冶炼提纯和外延生长两种，其中冶炼提纯以石英砂为原料，经过提纯拉晶、切片等工艺加工成硅片，具有成本低，生产规模大等优点，是现阶段制造集成电路单晶硅衬底的主要方法。抛光是其中必不可少的一道工艺，通过抛光可以有效去除硅片切割过程中产生的表面损伤层，提高表面质量，而化学机械抛光(CMP)技术则被认为是目前晶圆全局平坦化的最有效方法。化学机械抛光技术就是依靠抛光过程中的化学作用、机械作用以及两种作用的结合进行表面抛光。在硅片抛光过程中，硅片与抛光液中的化学助剂发生反应，表面形成软质层，软质层在磨料和抛光垫的机械作用下剥离去除，因此抛光液对硅片表面的抛光质量具有重要影响。

由于二氧化硅和硅的莫氏硬度均为7，而且二氧化硅还具有粒度细，抛光后晶圆表面损伤层较薄及氧化诱生层错(OSF)小等优点，因此目前纳米级二氧化硅胶体成为了硅片抛光液的主要磨料，另外抛光液中还添加有速率促进剂、pH调节剂、表面活性剂、保湿剂等成分。然而，由于纳米SiO

韩国专利申请KR1020050067846A提出在硅抛光液中加入十二烷基硫酸钠、十二烷基醚硫酸钠等阴离子表面活性剂，通过物理吸附作用增强硅溶胶颗粒表面的负电荷，增大颗粒间斥力，实现提高抛光液的储存稳定性。然而阴离子表面活性剂的吸附也使得硅溶胶颗粒和硅片之间斥力增大，同时表面活性剂也明显减弱了磨料和衬底之间的滑动摩擦力，降低了抛光过程中的机械作用，导致抛光速率下降。另外，这些物质也会引入钠离子，容易造成抛光硅片表面金属离子污染。

中国专利申请CN201811627080.8、CN201110002321.1分别提出向硅抛光液加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷等硅烷偶联剂，通过给硅溶胶颗粒表面接枝带有磺酸基的有机物，来提高抛光液的储存稳定性，同时减少抛光表面硅溶胶颗粒的残留，然而由于纳米SiO

在抛光液组分研究方面，中国专利申请CN111378384 A提出采用4％～10％的哌嗪和单乙醇胺发挥协同作用抛光硅片，而专利CN104046246B则选择哌嗪类衍生物作为抛光金属钨的腐蚀抑制剂，这些专利提出哌嗪可以作为抛光过程中的速率促进剂或抑制剂，主要机理是哌嗪类物质的碱性和与被抛光材料表面的吸附性。还有专利CN104099026B提到了采用哌嗪或哌嗪衍生物与碳酸胍作为速率促进剂，两者发挥协同作用提升对硅片的抛光速率，而且哌嗪衍生物，如哌嗪盐酸盐可能还具有防止组合物沉淀的作用。但该专利仅提到浓缩组合物在21℃下能够保持两周不沉淀，在实际生产使用过程中，抛光组合物往往不是制备后短期就使用的，其存储的时间可能会达到几个月甚至一年，因此不仅要求组合物在存储过程中不发生沉淀，而且要避免因磨料团聚导致的平均粒径增大，以防止抛光速率的一致性发生变化。因此，现有技术中即使加入哌嗪类物质作为抛光组合物的稳定剂，但仅依靠添加这一类物质，抛光组合物的稳定性还远远达不到应用的水平。

因此，仍旧需要一种新的硅抛光组合物，通过化学配方调控的角度实现减弱硅溶胶磨料团聚的趋势，提高抛光液的储存稳定性和循环抛光性能，以克服上述现有技术的不足。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种硅抛光组合物，通过向抛光组合物中添加哌嗪类物质和含有呋喃环的水溶性有机弱酸作为稳定剂，可有效抑制磨料团聚，延长抛光液的储存时间和循环使用性能。

本发明的另一目的在于提供这种硅抛光组合物的制备方法。

本发明的再一目的在于提供这种硅抛光组合物在硅片化学机械抛光中的应用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种硅抛光组合物，包括纳米二氧化硅胶体、哌嗪类物质、含有呋喃环的水溶性有机弱酸、速率促进剂、pH调节剂、表面活性剂、任选的保湿剂和抑菌剂，去离子水。

在一个优选的实施方案中，所述硅抛光组合物各组分的质量百分含量为：纳米二氧化硅胶体2.5～40wt％、哌嗪类物质0.2～3.5wt％、含有呋喃环的水溶性有机弱酸0.01～1.4wt％、速率促进剂1～15wt％、pH调节剂0.1～4wt％、表面活性剂0.005～1.5wt％、保湿剂0～2.5wt％、抑菌剂0～1.0wt％，余量为去离子水。

在一个更优选的实施方案中，所述硅抛光组合物各组分的质量百分含量为：纳米二氧化硅胶体5～25wt％、哌嗪类物质0.5～2.5wt％、含有呋喃环的水溶性有机弱酸0.075～0.75wt％、速率促进剂3～10wt％、酸性pH调节剂1.0～2.5wt％、表面活性剂0.01～0.5wt％、保湿剂0.1～1.0wt％、抑菌剂0.05～0.1wt％，余量为去离子水。

在一个具体的实施方案中，所述含有呋喃环的水溶性有机弱酸和哌嗪类物质的质量比为0.05～0.4。

在一个具体的实施方案中，所述纳米二氧化硅胶体的平均粒径为25-100nm，原料浓度为30-50wt％。

在一个具体的实施方案中，所述哌嗪类物质选自哌嗪、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、1-甲酰基哌嗪、2-氧代哌嗪、2-乙氧基哌嗪、1,4-二甲基哌嗪、2,6-二甲基哌嗪、1-乙基哌嗪、N-氨乙基哌嗪、N-(2-羟乙基)哌嗪、1-乙酰基哌嗪、N-异丙基哌嗪、1-烯丙基哌嗪、N-叔丁基哌嗪、1-(3-甲氧基丙基)哌嗪、1-(2-二甲基氨基乙基)哌嗪、1-(3-氨丙基)-4-甲基哌嗪、1-(2-嘧啶基)哌嗪、1-(2-糠酰)哌嗪、1-(2-四羟糠酰基)哌嗪、1-(2-吡啶基)哌嗪、1-(3-吡啶基)哌嗪、1-(4-吡啶基)哌嗪中的至少任一种，优选为哌嗪、1-甲基哌嗪、1-乙基哌嗪、1-烯丙基哌嗪、1-(2-嘧啶基)哌嗪、1-(2-糠酰)哌嗪、1-(4-吡啶基)哌嗪中的任一种。

在一个具体的实施方案中，所述含有呋喃环的水溶性有机弱酸选自2-呋喃甲酸、3-呋喃甲酸、2-四氢呋喃甲酸、3-四氢呋喃甲酸、3-甲基-2-呋喃甲酸、2,5-呋喃二甲酸、5-羟甲基-2-呋喃甲酸、2-呋喃乙酸、2-(呋喃-2-基)-2-氧乙酸、2-(5-氧代四氢呋喃-2-基)乙酸、2-(四氢呋喃-2-基)乙酸、(R)-2-(四氢呋喃-3-基)乙酸、(S)-2-(四氢呋喃-3-基)乙酸、2-呋喃亚甲基乙酸、2-(四氢呋喃甲氧基)乙酸中的至少任一种，优选为2-呋喃甲酸、3-呋喃甲酸、2-四氢呋喃甲酸、2-呋喃乙酸、2,5-呋喃二甲酸、2-(四氢呋喃甲氧基)乙酸中的任一种。

在一个具体的实施方案中，所述速率促进剂为碱性化合物，选自氢氧化钾、乙二胺、羟乙基乙二胺、四羟丙基乙二胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、二乙基二甲基氢氧化铵、甲基三乙基氢氧化铵、四甲基胍、碳酸钾中的至少任一种，优选为氢氧化钾、乙二胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、二乙基二甲基氢氧化铵、四甲基胍、碳酸钾中的任一种。

在一个具体的实施方案中，所述pH调节剂选自柠檬酸、酒石酸、苹果酸、草酸、丙二酸、碳酸氢钾、咪唑中的至少任一种，优选为柠檬酸、草酸、碳酸氢钾、咪唑中的任一种；优选地，调节所述硅抛光组合物的pH值为10～12.5。

在一个具体的实施方案中，所述表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少任一种，优选为脂肪醇聚氧乙烯醚或异构醇聚氧乙烯醚。

在一个具体的实施方案中，所述保湿剂选自丙二醇、丁二醇、已二醇、丙三醇、氨基环戊醇中的至少任一种。

在一个具体的实施方案中，所述抑菌剂选自2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-5-氯-4-异噻唑啉-3-酮、2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮中的至少任一种。

另一方面，前述的硅抛光组合物的制备方法，包括以下步骤：

1)将速率促进剂、pH调节剂、表面活性剂、任选的保湿剂和抑菌剂先充分混合分散，再滴加至纳米二氧化硅胶体中混合均匀；

2)将哌嗪类物质和含有呋喃环的水溶性有机弱酸充分混合分散，再加入到步骤1)的含有助剂的纳米二氧化硅胶体中混合分散，形成硅抛光组合物。

再一方面，前述的硅抛光组合物在硅片化学机械抛光中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的硅抛光组合物以纳米二氧化硅胶体作为基础磨料，具有抛光速率快，抛光表面清洁，不易在硅衬底表面产生划伤的优点，另外在抛光组合物中添加哌嗪类物质和含有呋喃环的水溶性有机弱酸作为稳定性助剂，依靠两者的协同作用，可提高抛光组合物的稳定性，延长其储存时间和循环使用性能，降低成本，与现有技术相比，具有显著优势。

具体实施方式

为了更好理解本发明的技术方案，下面的实施例将对本发明所提供的方法予以进一步的说明，但本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明的权利要求范围内其他任何公知的改变。

一种硅抛光组合物，所述硅抛光组合物以纳米二氧化硅胶体为主要抛光组分，并添加有哌嗪类物质和含有呋喃环的水溶性有机弱酸作为稳定性助剂，即在现有的以纳米二氧化硅胶体为磨料的硅化学机械抛光液基础上，添加哌嗪类物质和含有呋喃环的水溶性有机弱酸作为助剂得到本发明的硅抛光组合物。

其中，所用的哌嗪类物质结构上是在哌嗪环上分别连接有甲基、甲酰基、乙酰基、嘧啶基、吡啶基等基团，不包括含有卤素、苯环的哌嗪衍生物，含有呋喃环的水溶性有机弱酸结构上主要是在呋喃环上连接有一或两个羧基，所述含有呋喃环的水溶性有机弱酸和哌嗪类物质按质量比为0.05～0.4混合后，溶液呈碱性。

纳米二氧化硅胶体颗粒在分散体系中主要依靠相互之间的静电斥力来避免团聚，保持稳定性，其静电斥力主要是由表面双电层厚度决定，体系离子强度越高，其双电层厚度被压缩的越薄。一般来说，体系的总离子强度的测定是较为复杂的，但根据1976年Russell提出电导率和离子强度的关系：μ＝1.6×10

哌嗪类物质在水中溶解度不大，水解后呈碱性，但水解能力较弱，哌嗪环不会开裂，因此该类物质在水溶液体系中主要以有机分子的形式存在。含有呋喃环的水溶性有机弱酸在水中的溶解度较小，pKa值普遍较大，在水中电离程度较弱，呋喃环也不会断裂，因此该类物质在水溶液中也主要以有机分子的形式存在。在高倍浓缩的硅片抛光组合物中，按比例同时加入这两种低电导率物质，两者之间具有互相促进溶解的作用，溶解后体系的pH值基本不变，黏度上升，同时两者溶解产生的环状有机分子也对体系中离子运动产生阻碍缓冲作用，即这两类物质酸碱性不同的物质发挥协同作用，使体系的电导率下降，离子强度减弱，硅溶胶颗粒团聚的趋势减弱，稳定性提高。

其中，所述纳米二氧化硅胶体的粒径为25-100nm，例如包括但不限于25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm、100nm，所述二氧化硅溶胶的原料浓度(固含)为30-50wt％，例如包括但不限于30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％。

作为所述的哌嗪类物质，例如选自哌嗪、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、1-甲酰基哌嗪、2-氧代哌嗪、2-乙氧基哌嗪、1,4-二甲基哌嗪、2,6-二甲基哌嗪、1-乙基哌嗪、N-氨乙基哌嗪、N-(2-羟乙基)哌嗪、1-乙酰基哌嗪、N-异丙基哌嗪、1-烯丙基哌嗪、N-叔丁基哌嗪、1-(3-甲氧基丙基)哌嗪、1-(2-二甲基氨基乙基)哌嗪、1-(3-氨丙基)-4-甲基哌嗪、1-(2-嘧啶基)哌嗪、1-(2-糠酰)哌嗪、1-(2-四羟糠酰基)哌嗪、1-(2-吡啶基)哌嗪、1-(3-吡啶基)哌嗪、1-(4-吡啶基)哌嗪中的至少任一种，例如上述哌嗪类物质中的任一种、任两种组合或以上，优选为哌嗪、1-甲基哌嗪、1-乙基哌嗪、1-烯丙基哌嗪、1-(2-嘧啶基)哌嗪、1-(2-糠酰)哌嗪、1-(4-吡啶基)哌嗪中的任一种。

作为所述的含有呋喃环的水溶性有机弱酸，例如选自2-呋喃甲酸、3-呋喃甲酸、2-四氢呋喃甲酸、3-四氢呋喃甲酸、3-甲基-2-呋喃甲酸、2,5-呋喃二甲酸、5-羟甲基-2-呋喃甲酸、2-呋喃乙酸、2-(呋喃-2-基)-2-氧乙酸、2-(5-氧代四氢呋喃-2-基)乙酸、2-(四氢呋喃-2-基)乙酸、(R)-2-(四氢呋喃-3-基)乙酸、(S)-2-(四氢呋喃-3-基)乙酸、2-呋喃亚甲基乙酸、2-(四氢呋喃甲氧基)乙酸中的任一种、任两种组合或以上，优选为2-呋喃甲酸、3-呋喃甲酸、2-四氢呋喃甲酸、2-呋喃乙酸、2,5-呋喃二甲酸、2-(四氢呋喃甲氧基)乙酸中的任一种。

所述含有呋喃环的水溶性有机弱酸和哌嗪类物质的质量比为0.05～0.4，例如包括但不限于质量比为0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4，优选为0.15～0.3。

除了上述纳米二氧化硅胶体为磨料，并加入哌嗪类物质和含有呋喃环的水溶性有机弱酸这三种主要成分外，本发明不限定抛光组合物中添加的任何其它添加剂成分，可适用于常规的各种硅化学机械抛光液体系，还可以根据提高硅去除速率和改善抛光表面质量的需求，技术人员可选择碱性化合物、pH调节剂、表面活性剂、任选的保湿剂和/或抑菌剂的一种或多种添加到抛光组合物中。

其中，碱性化合物作为主要的速率促进剂，在分散体系中电离或水解，使得抛光组合物的OH

作为所述的pH调节剂，例如选自柠檬酸、酒石酸、苹果酸、草酸、丙二酸、碳酸氢钾、咪唑中的至少任一种，例如上述pH调节剂中的任一种、任两种组合或以上，优选为柠檬酸、草酸、碳酸氢钾、咪唑中的任一种。所述pH调节剂用于调节浓缩液的pH值，防止浓缩液碱性太强而引起纳米氧化硅颗粒溶解，同时其电离或水解产生的阴离子对组合物中的金属离子具有络合作用。

作为所述的表面活性剂，例如选自脂肪醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种，所述烷基酚聚氧乙烯醚例如为壬基酚聚氧乙烯醚等，又例如上述表面活性剂中的任一种、任两种组合或以上，优选为脂肪醇聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚。所述表面活性剂用于降低组合物的表面张力，减小组合物和硅片表面的接触角，增强其在硅片表面的铺展性能，从而降低抛光后硅片表面粗糙度。

作为所述的保湿剂，例如选自丙二醇、丁二醇、已二醇、丙三醇、氨基环戊醇中的至少一种，例如上述润湿剂中的任一种、任两种组合或以上，优选为丙二醇、氨基环戊醇。所述保湿剂用于抑制组合物的水分挥发，减小其在储存和循环抛光过程中的水分流失，增强纳米二氧化硅颗粒的稳定性，也有利于增强抛光速率的一致性。

作为所述的抑菌剂，例如选自2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-5-氯-4-异噻唑啉-3-酮、2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮中的至少一种，例如上述抑菌剂中的任一种、任两种组合或以上，优选为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-5-氯-4-异噻唑啉-3-酮。所述抑菌剂用于抑制抛光液中细菌、真菌的繁殖，防止微生物的代谢产物引起抛光液的老化失效。

在一个具体的实施方案中，所述组合物由以下配比的各组分制成：

其中，所述含有呋喃环的水溶性有机弱酸和哌嗪类物质的质量比为0.05～0.4，最终所述硅抛光组合物的pH值为10～12.5，例如包括但不限于10、10.5、11、11.5、12、12.5，优选为10.5～12。

本发明的硅抛光组合物的制备方法，包括所述的速率促进剂、pH调节剂、表面活性剂、保湿剂、抑菌剂先充分混合，然和将其与纳米二氧化硅胶体充分混合分散，形成组合物中间品；然后，将所述哌嗪类物质和含有呋喃环的水溶性有机弱酸混合分散，再加入到组合物中间品中，充分搅拌分散后形成本发明的所述硅抛光组合物，这一过程中的分散手段包括但不限于机械搅拌、超声波分散、磁力搅拌中的任意一种或多种。

下面通过更具体的实施例进一步解释说明本发明，但不构成任何的限制。

以下实施例中，硅晶圆抛光测试时使用的抛光机为Speedfam 36B型单面抛光机；所用的抛光垫为Suba800型，抛光转速为45rpm，抛光压力为160～180kgf，流量为1.5L/min，抛光时间为10min，抛光温度控制在30～33℃。所用的抛光液经过滤后由蠕动泵输送到抛光盘上，每次抛光后都使用修整器对抛光垫进行修整保养，每次抛光前都进行预抛光。

抛光组合物稳定性测试：使用Malvern Zetasizer型粒度仪测试抛光组合物的平均粒径。

去除速率测试：通过精密天平测试抛光前后硅晶圆的质量，得到质量差△m，根据硅晶圆的密度和表面积以及抛光时间，计算去除速率MRR(μm/min)。

若无特殊说明，本发明实施例及对比例所使用的原料及试剂，均可通过市售商业途径购买获得。

实施例1

(1)组合物中间品配制

将20g氢氧化钾、2g草酸、0.1g脂肪醇聚氧乙烯醚、1g丙二醇、0.025g 2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、0.075g 2-甲基-5-氯-4-异噻唑啉-3-酮溶于200g去离子水中，搅拌均匀，然后将该溶液边搅拌边加入到166.7g 30wt％纳米二氧化硅胶体(平均粒径25nm)中，超声分散15min，待用。

(2)抛光组合物的配制

将4g哌嗪、0.2g 2-呋喃甲酸溶于100g去离子水中，搅拌均匀，再将该溶液边搅拌边加入到上述(1)处理后的组合物中间品中，继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min后封装，分散液pH值为10。

实施例2

(1)组合物中间品配制

将60g乙二胺、10g柠檬酸、0.2g脂肪醇聚氧乙烯醚、2g丙二醇、0.25g 2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、0.75g 2-甲基-5-氯-4-异噻唑啉-3-酮溶于200g去离子水中，搅拌均匀，然后将该溶液边搅拌边加入到250g 40wt％纳米二氧化硅胶体(平均粒径40nm)中，超声分散15min，待用。

(2)抛光组合物的配制

将10g 1-甲基哌嗪、1.5g 2-四氢呋喃甲酸溶于150g去离子水中，搅拌均匀，再将该溶液边搅拌边加入到上述(1)处理后的组合物中间品中，继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min后封装，分散液pH值为10.5。

实施例3

(1)组合物中间品配制

将100g四甲基氢氧化铵、20g柠檬酸、2g异构醇聚氧乙烯醚、8g丙二醇、0.3g 2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、0.9g 2-甲基-5-氯-4-异噻唑啉-3-酮溶于300g去离子水中，搅拌均匀，然后将该溶液边搅拌边加入750g 40wt％纳米二氧化硅胶体(平均粒径40nm)中，超声分散15min，待用。

(2)抛光组合物的配制

将30g 1-乙基哌嗪、6g 2-呋喃乙酸溶于200g去离子水中，搅拌均匀，再将该溶液边搅拌边加入到上述(1)处理后的组合物中间品中，继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min后封装，分散液pH值为11.3。

实施例4

(1)组合物中间品配制

将100g二乙基二甲基氢氧化铵、50g氢氧化钾、24g草酸、5g异构醇聚氧乙烯醚、12g氨基环戊醇、0.4g 2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、1.2g 2-甲基-5-氯-4-异噻唑啉-3-酮溶于300g去离子水中，搅拌均匀，然后将该溶液边搅拌边加入到1000g 40wt％纳米二氧化硅胶体(平均粒径70nm)中，超声分散15min，待用。

(2)抛光组合物的配制

将40g 1-烯丙基哌嗪、10g 3-呋喃甲酸溶于250g去离子水中，搅拌均匀，再将该溶液边搅拌边加入到上述(1)处理后的组合物中间品中，继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min后封装，分散液pH值为11.5。

实施例5

(1)组合物中间品配制

将100g四甲基氢氧化铵、50g四甲基胍、40g咪唑、8g脂肪醇聚氧乙烯醚、20g氨基环戊醇、0.5g 2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、1.5g 2-甲基-5-氯-4-异噻唑啉-3-酮溶于300g去离子水中，搅拌均匀，然后将该溶液边搅拌边加入到1000g 50wt％纳米二氧化硅胶体(平均粒径50nm)中，超声分散15min，待用。

(2)抛光组合物的配制

将50g 1-(2-嘧啶基)哌嗪、15g 2,5-呋喃二甲酸溶于250g去离子水中，搅拌均匀，再将该溶液边搅拌边加入到上述(1)处理后的组合物中间品中，继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min后封装，分散液pH值为11.5。

实施例6

(1)组合物中间品配制

将100g氢氧化钾、100g碳酸钾、50g咪唑、10g脂肪醇聚氧乙烯醚、40g氨基环戊醇、2.5g 2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、7.5g 2-甲基-5-氯-4-异噻唑啉-3-酮溶于500g去离子水中，搅拌均匀，然后将该溶液边搅拌边加入到750g 40wt％纳米二氧化硅胶体(平均粒径70nm)，超声分散15min，待用。

(2)抛光组合物的配制

将60g 1-(2-糠酰)哌嗪、21g 2-(四氢呋喃甲氧基)乙酸溶于300g去离子水中，搅拌均匀，再将该溶液边搅拌边加入到上述(1)处理后的组合物中间品中，继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min后封装，分散液pH值为12.0。

实施例7

(1)组合物中间品配制

将200g四甲基氢氧化铵、100碳酸钾、80g咪唑、30g脂肪醇聚氧乙烯醚、50g氨基环戊醇、5g 2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、15g 2-甲基-5-氯-4-异噻唑啉-3-酮溶于700g去离子水中，搅拌均匀，然后将该溶液边搅拌边加入到400g 50wt％纳米二氧化硅胶体(平均粒径50nm)中，超声分散15min，待用。

(2)抛光组合物的配制

将70g 1-(4-吡啶基)哌嗪、28g 3-呋喃甲酸溶于300g去离子水中，搅拌均匀，再将该溶液边搅拌边加入到上述(1)处理后的组合物中间品中，继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min后封装，分散液pH值为12.5。

实施例8

(1)组合物中间品配制

将60g碳酸钾、12g柠檬酸、20g脂肪醇聚氧乙烯醚、12g丙二醇、0.5g 2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、1.5g 2-甲基-5-氯-4-异噻唑啉-3-酮溶于200g去离子水中，搅拌均匀，然后将该溶液边搅拌边加入到1600g 50wt％纳米二氧化硅胶体(平均粒径50nm)中，超声分散15min，待用。

(2)抛光组合物的配制

将10g 1-甲基哌嗪、1.5g 2-四氢呋喃甲酸溶于80g去离子水中，搅拌均匀，再将该溶液边搅拌边加入到上述(1)处理后的组合物中间品中，继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min后封装，分散液pH值为11.0。

实施例9

(1)组合物中间品配制

将50g氢氧化钾、50g碳酸钾、50g碳酸氢钾、10g异构醇聚氧乙烯醚、0.25g 2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、0.75g 2-甲基-5-氯-4-异噻唑啉-3-酮溶于400g去离子水中，搅拌均匀，然后将该溶液边搅拌边加入到1200g 50wt％纳米二氧化硅胶体(平均粒径50nm)中，超声分散15min，待用。

(2)抛光组合物的配制

将30g 1-(2-糠酰)哌嗪、6g 2-呋喃甲酸溶于150g去离子水中，搅拌均匀，再将该溶液边搅拌边加入到上述(1)处理后的组合物中间品中，继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min后封装，分散液pH值为11.5。

实施例10

(1)组合物中间品配制

将200g四乙基氢氧化铵、50g碳酸钾、64g柠檬酸、6g异构醇聚氧乙烯醚、8g丙二醇溶于600g去离子水中，搅拌均匀，然后将该溶液边搅拌边加入到750g 40wt％纳米二氧化硅胶体(平均粒径100nm)中，超声分散15min，待用。

(2)抛光组合物的配制

将40g 1-(4-吡啶基)哌嗪、6g 2-(四氢呋喃甲氧基)乙酸溶于200g去离子水中，搅拌均匀，再将该溶液边搅拌边加入到上述(1)处理后的组合物中间品中，继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min后封装，分散液pH值为11.5。

对比例1

与实施例3相比，步骤(2)如下，其他工艺条件完全相同。

直接将步骤(1)处理后的组合物继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min后封装。

对比例2

与实施例5相比，步骤(2)如下，其他工艺条件完全相同。

直接将步骤(1)处理后的组合物继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min后封装。

对比例3

与实施例5相比，步骤(2)如下，其他工艺条件完全相同。

将50g 1-(2-嘧啶基)哌嗪溶于250g去离子水中，搅拌均匀，再将该溶液边搅拌边加入到上述(1)处理后的组合物中间品中，继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min后封装。

对比例4

与实施例7相比，步骤(2)如下，其他工艺条件完全相同。

将70g 1-(4-吡啶基)哌嗪溶于250g去离子水中，搅拌均匀，再将该溶液边搅拌边加入到上述(1)处理后的组合物中间品中，继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min后封装。

对比例5

与实施例5相比，步骤(2)如下，其他工艺条件完全相同。

将15g 2,5-呋喃二甲酸溶于250g去离子水中，搅拌均匀，再将该溶液边搅拌边加入到上述(1)处理后的组合物中间品中，继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min后封装。

对比例6

与实施例6相比，步骤(2)如下，其他工艺条件完全相同。

将21g 2-(四氢呋喃甲氧基)乙酸溶于250g去离子水中，搅拌均匀，再将该溶液边搅拌边加入到上述(1)处理后的组合物中间品中，继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min后封装。

对比例7

与实施例6相比，将步骤(1)、(2)合并，具体如下。

将100g氢氧化钾、100g碳酸钾、50g咪唑、10g脂肪醇聚氧乙烯醚、40g氨基环戊醇、2.5g 2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、7.5g 2-甲基-5-氯-4-异噻唑啉-3-酮、60g 1-(2-糠酰)哌嗪、21g 2-(四氢呋喃甲氧基)乙酸溶于800g去离子水中，搅拌均匀，然后将该溶液边搅拌边加入到750g 40wt％纳米二氧化硅胶体(平均粒径70nm)，继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min后封装。

将各实施例和对比例抛光组合物分别取100g放入40℃烘箱进行稳定性测试；将各实施例和对比例抛光组合物用去离子水按体积比1:20稀释后进行抛光测试。放置稳定性测试结果和抛光测试结果分别见下表1、2。

表1放置稳定性测试结果

表2抛光测试结果

比较上表1中对比例1与实施例3，对比例2与实施例5，能够发现实施例组合物在40℃下放置20天、70天后平均粒径的变化明显更小，稳定性更强，而在相同条件下对比例组合物则不稳定。比较上表1中对比例3与实施例5，对比例4与实施例7，能够发现单独加入哌嗪类物质后，对比例组合物在40℃下放置20天，粒径小幅上升放置70天后平均粒径呈现明显上升的趋势。比较上表1中对比例5与实施例5，对比例6与实施例6，能够发现单独加入含有呋喃环的水溶性有机弱酸后，对比例组合物粒径变化趋势与对比例3、4类似。因此，这表明向高倍浓缩的抛光组合物中同时按比例加入哌嗪类物质和含有呋喃环的水溶性有机弱酸，抛光组合物的长期稳定性才能提高。分析认为这两种助剂溶解度均不高，而酸碱性相反，两者同时添加时会溶解地更充分，发挥协同作用，使体系内有机环状分子含量增加，黏度上升，进而离子的运动被阻碍或延缓，电导率下降(离子强度减弱)，使得纳米硅溶胶颗粒的扩散双电层厚度增加，颗粒之间团聚的趋势减弱，从而达到组合物稳定性提高，储存时间延长的效果。从对比例7和实施例6的差异能够发现，采用实施例的制备工艺，组合物的初始平均粒径更小，即实施例的制备工艺更能减少助剂添加过程中纳米硅溶胶颗粒的团聚，减少组合物大颗粒的产生。

比较上表2中对比例1与实施例3，对比例2与实施例5，能够发现实施例组合物循环抛光速率变化幅度更小，一致性更好。这表明所述的两种稳定性助剂在抛光过程中同样可以减弱纳米硅溶胶的团聚，减少循环抛光速率的起伏，延长组合物的使用寿命。比较上表2中对比例3与实施例5，对比例4与实施例7，对比例5与实施例5，对比例6与实施例6,能够发现单独添加哌嗪类物质或含有呋喃环的水溶性有机弱酸时均不能明显地使循环抛光速率稳定一致，再次表明这两种稳定性助剂存在明显的协同作用。从对比例7和实施例6的差异能够发现，采用实施例的制备工艺，更能减少体系中纳米硅溶胶颗粒的团聚，可以使循环抛光速率的变化幅度相对更小。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可对本发明做出一些修改或调整。这些修改或调整也应当在本发明权利要求所限定的范围之内。