[發(fā)明專利]一種球形氧化鈰多孔磨料及其在超精密拋光中的用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410055497.7
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103818943A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳揚;陳愛蓮;錢均超
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: C01F17/00
• 分類號: C01F17/00;C09K3/14;C09G1/02;B24B37/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多孔結(jié)構(gòu)的無機磨料，特指一種球形氧化鈰多孔磨料及其在超精密拋光中的用途。

背景技術(shù)

化學(xué)機械拋光（Chemical?Mechanical?Planarization，CMP）作為一種化學(xué)作用和機械作用相結(jié)合的超精密加工技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于計算機硬盤、精密光學(xué)系統(tǒng)、藍(lán)寶石襯底以及超大規(guī)模集成電路的加工制造環(huán)節(jié)；拋光漿料主要由超微磨粒以及各種化學(xué)添加劑所組成，其中磨料的種類和結(jié)構(gòu)等性質(zhì)對加工表面質(zhì)量具有重要影響。

近年來，具有特殊的結(jié)構(gòu)的新型磨料引起廣泛關(guān)注，具有多孔結(jié)構(gòu)的無機磨料便是其中的一個研究熱點；例如，梁艷等以正硅酸乙酯為硅源、十六烷基三甲基溴化銨為表面活性劑，制備了介孔氧化硅磨料，提高了銅的化學(xué)機械拋光表面質(zhì)量（梁艷．納米介孔氧化硅的合成及其CMP性能研究?[D].?沈陽：中科院沈陽金屬研究所，2004.）；再如，雷紅等以十二烷基硫酸鈉和P123為表面活性劑，分別通過水熱法和溶膠-凝膠法合成了Al₂O₃（H.?Lei,?X.?Wu,?R.?Chen.?Preparation?of?porous?alumina?abrasives?and?their?chemical?mechanical?polishing?behavior?[J].?Thin?Solid?Films,?2012,?520:?2868-2872.）、銅離子改性Al₂O₃（H.?Lei,?L.?Jiang,?R.?Chen.?Preparation?of?copper-incorporated?mesoporous?alumina?abrasive?and?its?CMP?behavior?on?hard?disk?substrate?[J].?Powder?Technology,?2012,?219:?99-104.）、Fe₂O₃/SiO₂（H.?Li,?H.?Lei,?R.?Chen.?Preparation?of?porous?Fe2O3/SiO2?nanocomposite?abrasives?and?their?chemical?mechanical?polishing?behaviors?on?hard?disk?substrates?[J].?Thin?Solid?Films,?2012,?520:?6174-6178.?）及Al₂O₃/CeO₂多孔磨粒（S.?Chen,?H.?Lei,?R.?Chen.?Preparation?of?porous?alumina/ceria?composite?abrasive?and?its?chemical?mechanical?polishing?behavior?[J].?Journal?of?Vacuum?Science?&?Technology?B,?2013,?31:?021804?-?021804-5.）；與傳統(tǒng)的Al₂O₃磨料相比，多孔磨料在提高計算機硬盤基片的拋光速率，以及拋光表面機械損傷等方面具有優(yōu)勢。

然而，對于超光滑表面加工而言，單分散球形磨料是最為理想的拋光介質(zhì)材料；此外，上述文獻(xiàn)中多孔磨料的合成過程相對較為復(fù)雜，特別是對于水熱法和溶膠-凝膠工藝，較難控制多孔磨粒最終產(chǎn)物的形貌和結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明以實現(xiàn)超大規(guī)模集成電路制造中易損傷材料（Low-k薄膜和銅等）的低/無損傷超光滑表面加工為目標(biāo)，提供了一種單分散球形多孔氧化鈰拋光介質(zhì)材料的制備方法；該類型氧化鈰多孔磨料有望在確保足夠材料去除率的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低拋光表面的機械損傷，提高表面質(zhì)量和拋光效率。

本發(fā)明首先利用LB培養(yǎng)基培養(yǎng)微球菌，利用乙醇和稀鹽酸對微球菌模板進(jìn)行預(yù)處理。再以硝酸鈰、硫酸鈰或氯化鈰為鈰源配制目標(biāo)產(chǎn)物前驅(qū)體溶液，將經(jīng)過預(yù)處理的微球菌模板浸漬在前驅(qū)體溶液當(dāng)中，經(jīng)過超聲和/或機械攪拌分散后靜置；用離心法將經(jīng)過浸漬處理后的球菌模板分離，置于鼓風(fēng)干燥箱緩慢烘干，再經(jīng)過煅燒即可獲得球形氧化鈰多孔磨料；本發(fā)明可以通過控制營養(yǎng)源、培養(yǎng)溫度、需氧量和代謝特征等因素，對微球菌模板的結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行調(diào)控，最終可以獲得不同尺寸和內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)的球形氧化鈰多孔磨料。

本發(fā)明提供了一種球形氧化鈰磨料的新型制備方法，其特征在于具有以下的制備過程和步驟：