[發明專利]一種化學機械拋光液

在審

• 申請號: 201710577413.X
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107286852A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 徐志國;王良詠;李彥軍;徐宇恒
• 申請（專利權）人: 浙江晶圣美納米科技有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種化學機械拋光液，屬于藍寶石襯底的化學機械拋光技術領域。

背景技術

藍寶石，又稱白寶石，組成為α-A1₂O₃，透明，與天然寶石具有相同的光學特性和力學性能，有很好的熱特性，極好的電氣特性和介電特性，并且防化學腐蝕，對紅外線透過率高，耐磨性好，硬度僅次于金剛石，達莫氏9級，在高溫下仍具有較好的穩定性，熔點為2030℃，廣泛應用于工業、國防、科研、民用等領域，越來越多地用作固體激光、紅外窗口、半導體芯片的襯底片、發光二極管襯底片、精密耐磨軸承等高技術領域中零件的制造材料，越來越廣泛地應用于智能終端設備(手機、平板電腦、手表、手環等)以及物聯網設備的屏幕材料等。

以上各種應用，對藍寶石的加工質量尤其是表面質量提出了較高的要求。藍寶石由于其硬度高、脆性大，機械加工困難。且由于其化學惰性，常規濕法化學方法也難以加工。目前主流采用的是化學機械拋光，即通過拋光墊和拋光液的化學機械協同作用對其進行加工處理。其中，膠體二氧化硅基精拋液對最終的藍寶石表面質量以及成品率，有著決定性的影響。

為提高硬度大、呈化學惰性藍寶石的拋光速率，目前國內外對精拋液配方做出了各種有益的嘗試，包括選用硬度更大的納米磨料(如碳化硼)、提高拋光液的反應活性(如采用螯合劑和氧化劑)等。采用硬度更大的納米磨料(如碳化硼)一般均能顯著提高藍寶石拋光速率，但因為其拋光后藍寶石表面粗糙度都在0.5nm以上，難以滿足藍寶石襯底所要求的粗糙度小于0.2nm的技術指標，目前主流藍寶石襯底制造廠家仍以選用膠體二氧化硅基精拋液為主；采用常規的螯合劑和氧化劑提高拋光液的反應活性，通常在金屬拋光液中效果明顯，但針對Al已呈最高價態(+3價)、化學偏惰性的藍寶石而言，對速率提高起效甚微。

本專利發明人經廣泛研究發現，使用鄰苯二酚作為拋光促進劑，可顯著提高藍寶石拋光速率，大大提高藍寶石襯底加工效率。

發明內容

本發明的目的是克服現有化學拋光液針對藍寶石拋光存在納米磨料硬度過大導致藍寶石表面粗糙度高以及拋光速率低的技術缺陷，提出了一種化學機械拋光液。

一種化學機械拋光液包含納米磨料、鄰苯二酚和含水載體。

其中，所述的納米磨料選自膠體二氧化硅、燒結二氧化硅以及ɑ-氧化鋁。使用其它納米磨料時，硬度太大會明顯降低拋光后藍寶石表面質量，硬度太小則拋光效率太低。

本發明提供的一種化學機械拋光液，所述納米磨料的重量百分含量為0.01-50.0wt％，優選0.5-45wt％。

本發明提供的一種化學機械拋光液，所述鄰苯二酚的重量百分含量為0.005-6wt％，優選0.01-3wt％。常規的含S、N、P為主的螯合劑，其強極性可極化并弱化藍寶石成分中的Al-O鍵，但不足以破壞鍵能較大的Al-O鍵。選用鄰苯二酚作為螯合劑時，鄰苯二酚中的苯環可以提供∏電子，且鄰位的酚羥基含有富電子強極性的O原子，可與藍寶石表面的Al原子形成有效的螯合作用：具體為：1個Al原子可以與3個鄰苯二酚形成螯合物，螯合作用破壞了原藍寶石表面的Al-O鍵。拋光時，在拋光墊和納米磨料的機械摩擦協同作用下，可顯著提高藍寶石拋光速率。

本發明提供的一種化學機械拋光液，所述含水載體進一步包含pH調節劑、殺菌劑、緩蝕劑和消泡劑。通常藍寶石精拋液pH值在9-11，需采用KOH、NaOH、氨水為主的pH值調節劑調節pH值至所需pH值；拋光液中含有機物，為避免其作為營養源滋生微生物，需要在拋光液中加入殺菌劑；為避免拋光時產生腐蝕坑或橘皮、以及操作時有太多泡沫，通常拋光液中還需要加入緩蝕劑和消泡劑。

有益效果

本發明提供的一種化學機械拋光液，與現有化學機械拋光液相比，具有如下有益效果：

本發明所提的化學機械拋光液，使用鄰苯二酚作為拋光促進劑，可顯著提高藍寶石拋光速率，大大提高藍寶石襯底加工效率。

附圖說明

圖1是本發明一種化學機械拋光液的組成示意圖。

具體實施方式

本發明將通過附圖及實施例進一步加以詳細描述，下列實施例僅用來舉例說明本發明，而不對本發明的范圍作任何限制，任何熟悉此項技術的人員可以輕易實現的修改和變化均包括在本發明及所附權利要求的范圍內。