[發明專利]拋光漿料及其使用方法

無效

• 申請號: 200680035643.3
• 申請日: 2006-09-29
• 公開（公告）號: CN101273105A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: R·W·拉孔托;A·G·赫爾勒
• 申請（專利權）人: 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;H01L21/321
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陳哲鋒

技術領域

本發明主要涉及一種拋光漿料以及拋光工件或零件的方法，特別涉及混入液體介質和微粒磨料的拋光漿料及其使用方法。

背景技術

拋光漿料跨越廣闊的工業范圍，普遍適用于機器工件或零件，包括金屬或陶瓷零件，以及復合零件。一個成熟的和深入研究的工業領域包括用一種稱為化學機械拋光(CMP)的方法來拋光半導體基材，其中漿液用機械或化學方法都能從半導體基材除去沉積材料。其他技術領域僅僅集中在通過使用研磨漿料(也通稱為自由磨料(free?abrasive))的機械去除，該研磨漿料含有研磨顆粒材料如金剛石，以及陶瓷氧化和非氧化物質基質(host)。

在許多種經受后成型機械加工的陶瓷和金屬零件中，由硬陶瓷材料例如碳化硅形成的零件表現出了特別的挑戰。已經發現這樣的零件可大量用于各種工業用途，包括建筑的、耐火的和半導體加工零件。由于受到與常規的陶瓷加工相關的處理技術的限制，包括自然加工誤差，陶瓷零件例如碳化硅零件經常需要后成形機械加工，其中零件處于致密形式，但需要表面拋光。如果是常規陶瓷零件的硬度，實現最終步驟的機械加工通常是費力的、昂貴的和費時的，該機械加工常包括拋光。

根據上述內容，許多研究在繼續尋找拋光漿料或自由磨料以及相應的加工工藝，所述拋光漿料或自由磨料以及相應的加工工藝同時得到高度的材料清除率(MRR)，以及適宜的精拋光，例如低表面粗糙度以及高度平面性和表面平行性。這樣的需求對陶瓷零件來說是特別急需的，特別包括上面提到的硬陶瓷。

發明內容

根據一個方面，提供一種拋光漿料，包括液體介質和顆粒磨料，該顆粒磨料包括軟磨粒、硬磨粒和膠態氧化硅顆粒的組合。軟磨粒可以具有不大于8的Mohs硬度，硬磨粒可以具有不小于8的Mohs硬度。軟磨粒的用量通常大于硬磨粒，例如相比于硬磨粒的重量比為2∶1。

根據另一種實施方式，拋光漿料包括一種液體介質和顆粒磨料，該顆粒磨料包括鈰土顆粒、金剛石顆粒和膠態氧化硅顆粒。鈰土顆粒的量占微粒磨料的50wt％或更高。

根據另一方面，拋光漿料包括液體介質和顆粒磨料，該顆粒磨料包括軟磨粒、硬磨粒和膠態氧化硅顆粒。顆粒用量分別為x?wt％、ywt％和z?wt％，其中x+z≥2y。

根據另一種實施方式，拋光漿料包括液體介質和顆粒磨料，該顆粒磨料包括軟磨粒、硬磨粒和膠態氧化硅顆粒。硬磨粒具有比軟磨粒高的Mohs硬度，軟磨粒和硬磨粒至少一種具有正的表面電荷，從而使膠態氧化硅顆粒絮凝化。

根據另一方面，提供一種拋光陶瓷零件的方法，包括在陶瓷零件和機械工具之間提供一種如上所述的拋光漿料，陶瓷零件和機械工具相對移動，從而使材料從陶瓷零件表面除去。

附圖說明

圖1-4舉例說明了在單晶SiC上不同漿料的拋光率。

具體實施方式

根據一種實施方式，提供一種拋光漿料，包括液體介質，其中具有顆粒磨料。顆粒磨料通常具有復合結構，包括幾種不同種類的磨粒。在一種實施方式中，顆粒磨料包括軟磨粒、硬磨粒和膠態氧化硅顆粒。通常，硬磨粒具有高于軟磨粒的Mohs硬度。例如，硬磨粒的Mohs硬度可以不小于8，例如不小于9，實際上可以具有10的硬度。與此相反，軟磨粒可以具有不大于8的硬度，例如不大于7，或甚至不大于6。在一個優選的實施方式中，軟磨粒主要由鈰土形成，而硬磨粒主要由金剛石形成。其它硬磨粒包括碳化硼、碳化硅和氧化鋁。

在本文中使用鈰土作為軟磨粒材料的實施方式可以考慮形成CMP漿料，在機械方法和化學方法上都有作用。在拋光操作中，本文中的鈰土可以作為氧化劑，有助于材料的去除。

通常顆粒磨料包括含量明顯大于硬磨粒的軟磨粒，例如軟顆粒：硬顆粒的重量比不小于2∶1，例如不小于5∶1、10∶1或甚至15∶1。實際上，某些實施方式具有十分高的軟磨粒裝載量，例如按重量比不小于約20∶1。

軟磨粒可以在顆粒磨料中作為主要組分，占顆粒磨料的50重量％或更高。在另一種實施方式中，顆粒磨料含有x?wt％軟磨粒、y?wt％硬磨粒和z?wt％膠態氧化硅顆粒，其中x+z≥2y。例如，某些實施方式甚至可以具有比硬磨粒濃度更高的軟磨粒和膠態氧化硅顆粒，關系表示為x+z≥3y或甚至5y、8y、10y，或甚至12y。實際上，某些實施方式甚至可以具有比硬磨粒裝載量更高的軟磨粒和膠態氧化硅顆粒，例如關系表示為x+z≥15y，或甚至20y。