[發明專利]拋光藍寶石表面的方法

有效

• 申請號: 201480025563.4
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN105189043B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 吉米·瑪麗·隆;M·A·卡姆拉斯;肖恩·麥丘
• 申請（專利權）人: 藝康美國股份有限公司
• 主分類號: B24B37/00
• 分類號: B24B37/00;C09K3/14
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 李慧慧;鄭霞

本文描述的是具有在含水酸性溶液中的膠體硅鋁酸鹽顆粒的組合物、試劑盒和用于使用組合物拋光藍寶石表面的方法。在一些方面中，用于拋光藍寶石表面的方法可包括采用旋轉拋光墊和拋光組合物磨光藍寶石表面。拋光組合物可包含一定量的膠體硅鋁酸鹽并且可具有約2.0至約7.0的pH。

發明領域

本發明涉及包含在含水酸性溶液中的膠體硅鋁酸鹽顆粒的組合物、試劑盒和用于使用拋光組合物拋光藍寶石表面的方法。

發明背景

藍寶石是用于氧化鋁(Al₂O₃)單晶材料的通用術語。藍寶石是對于用作用于紅外和微波系統的窗、用于紫外至近紅外光的光學透射窗、發光二極管、紅寶石激光器、激光二極管、用于微電子集成電路應用與超導化合物和氮化鎵的生長的支撐材料、及類似物特別有用的材料。藍寶石具有優良的化學穩定性、光學透明度和合意的機械性質例如抗碎落性、耐用性、耐刮傷性、耐輻射性、對于砷化鎵的熱膨脹系數的良好的匹配、以及高溫下的抗彎強度。

藍寶石晶片通常沿著許多晶軸切割，例如C-平面(0001方向，也被稱為0度平面或基面)、A-平面(1120方向，也被稱為90度藍寶石)和R-平面(1102方向，與C-平面成57.6度)。R-平面藍寶石比C-平面藍寶石更抗拋光，所述R-平面藍寶石特別適合用于在半導體、微波和壓力傳感器應用中使用的藍寶石上硅材料，所述C-平面藍寶石典型地用于光學系統、紅外檢測器和用于發光二極管應用的氮化鎵的生長。

藍寶石晶片的拋光和切割可以是極其慢的和費力的過程。經常，必須使用侵蝕性的磨料，例如金剛石，來獲得可接受的拋光速率。這樣的侵蝕性的磨光材料可對晶片表面賦予嚴重的表面損傷和污染。典型的藍寶石拋光涉及將磨料的漿料連續地應用于待被拋光的藍寶石晶片的表面，并同時采用旋轉拋光墊拋光所得的磨料包覆的表面，所述旋轉拋光墊橫跨晶片的表面被移動，并且通過恒定的向下力被保持抵靠晶片表面，所述向下力典型地在約5至20磅每平方英寸(psi)的范圍內。

已經假設的是，藍寶石與膠體二氧化硅在拋光墊的溫度和壓力下的相互作用導致用于形成硅酸鋁二水合物物質的能量上有利的化學反應(即，Al₂O₃+2SiO₂→Al₂Si₂O₇·2H₂O)。這些多種水合物和鋁物質的硬度被設想為低于下方的藍寶石，導致微小的膜，該膜能夠通過膠體二氧化硅漿料容易地除去而沒有損壞下方的表面。先前的實踐還已經集中在增加拋光溫度以增加氧化鋁水合物膜形成的速率以及由此的除去速率。還已經顯示，增加堿性膠體二氧化硅漿料的鹽濃度對于c和m平面藍寶石兩者都具有增加的除去速率。最后，添加鋁螯合劑例如EDTA衍生物和醚-醇表面活性劑通過為了更潔凈的晶片表面縛牢和拿掉表面鋁物質和使漿料組分懸浮而改善拋光性能。

然而，在藍寶石拋光方面的這些發展都沒有完全解決由于采用其他磨光材料可獲得的典型地緩慢的拋光速率的拋光性能。因此，存在對增強藍寶石表面的拋光效率的組合物、試劑盒和方法的持續的需求。

發明概述

本發明涉及拋光藍寶石表面的方法，所述方法包括采用含水拋光組合物磨光藍寶石表面，其中拋光組合物包含有效量的膠體硅鋁酸鹽，并且拋光組合物的pH是約2.0至約7.0。