[發明專利]一種混合磨料拋光液及其制備方法

在審

• 申請號: 202211229966.3
• 申請日: 2022-10-09
• 公開（公告）號: CN115651544A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 張軍;荊鵬;于俊超;張巖;劉寶倉;許軒;白濤;菅青娥
• 申請（專利權）人: 內蒙古廣禾元納米高科技有限公司;內蒙古科學技術研究院;內蒙古大學;內蒙古廣禾元新材料技術有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 陳安玥

提供了一種混合磨料拋光液及其制備方法。所述制備方法包括：將第一磨料、第二磨料、以及水混合；再加入第一分散劑和第二分散劑；然后將pH值調節至8?12；最后進行球磨、砂磨，得到所述混合磨料拋光液。其中，所述第一分散劑是聚丙烯酸類分散劑，所述第二分散劑是氨基酸類分散劑。所得到的混合磨料拋光液分散性好，顆粒小且均勻。

技術領域

本發明屬于無機粉體材料制備技術領域，具體涉及一種混合磨料拋光液及其制備方法。

背景技術

隨著通信技術產業的發展，對集成電路元器件表面粗糙度的要求也越來越高。集成電路中硅基片、硬盤基片、光學玻璃、精密陶瓷等高精密表面的無損傷、平整度、光滑度已經成為決定產品性能與質量的關鍵因素。為實現對產品的超精密拋光，目前多采用以二氧化鈰為磨料的拋光液，該拋光液與被拋光材料表面存在化學作用，同時在機械研磨作用下可實現化學機械拋光(CMP)。但是二氧化鈰在水中易團聚，團聚后的顆粒粒徑大而不均勻，作為磨料時會在被拋光表面產生劃痕，不能滿足高精度拋光的要求。因此，開發分散性好、粒徑小的二氧化鈰基拋光液的制備方法是實現高效拋光的難點。

發明內容

本發明提供了一種混合磨料拋光液的制備方法，包括以下步驟：

(1)將一定量的第一磨料、第二磨料、以及水混合，得到第一混合液；

(2)向步驟(1)中得到的第一混合液中加入一定量的第一分散劑和第二分散劑，得到第二混合液；

(3)將步驟(2)得到的第二混合液的pH值調節至8-12(優選10)；然后進行球磨，球磨后再進行砂磨，得到所述混合磨料拋光液。

其中，所述第一磨料是二氧化鈰磨料。

其中，所述第二磨料是氟氧化鑭、二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鐵、金剛石粉中的至少一種。

其中，所述第一分散劑是聚丙烯酸類分散劑，所述第二分散劑是氨基酸類分散劑。

其中，所述第一分散劑為選自聚丙烯酸鈉鹽、聚甲基丙烯酸鈉鹽、丙烯酸-馬來酸共聚物鈉鹽、丙烯酸-馬來酸酐共聚物鈉鹽、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸鹽共聚物、丙烯酸-苯乙烯共聚物鈉鹽中的至少一種。

其中，所述第二分散劑為選自月桂酰肌氨酸鈉、月桂酰谷氨酸鈉、月桂酰甲基氨基丙酸鈉、椰油酰丙氨酸鈉、椰油酰甘氨酸鈉、椰油酰谷氨酸鈉、十二烷基氨基丙酸鈉中的至少一種。

其中，所述第一磨料和第二磨料的質量比為1:0.2-5。

其中，第一分散劑和第二分散劑合計的加入量為第一混合液的總質量的0.1-5％。

其中，所述球磨的球磨時間為100-720min，球磨轉速為100-500r/min。

其中，所述砂磨的砂磨時間為100-720min，砂磨轉速為1000-3000r/min。

其中，所述第一磨料和第二磨料合計的加入量為拋光液質量的5-50％。

本發明還提供了一種混合磨料拋光液，其由上述混合磨料拋光液的制備方法所制備得到。

本發明的有益效果為：

(1)本發明所述混合磨料拋光液的制備方法中，選用了兩類陰離子型分散劑用于分散混合磨料，分別是聚丙烯酸類分散劑和氨基酸類分散劑，這兩種分散劑不僅能使磨料間存在靜電斥力，較長的有機疏水鏈還能提供空間位阻效應，二者協同作用提高磨料的分散性。

聚丙烯酸類分散劑由于粘度更高，其可通過包覆在磨料表面、降低磨料在溶劑中的相對運動的方式避免顆粒團聚，從而進一步提高分散性。而由此帶來的缺點是此類分散劑難以在水中充分溶解、制備的拋光液對被拋物去除率較低。