[发明专利]一种合成碱、A向蓝宝石抛光液及其制备方法

说明书

本发明提供了一种合成碱、A向蓝宝石抛光液及其制备方法，涉及宝玉石抛光的技术领域，包括一种合成碱，以及上述合成碱、硅溶胶、表面活性剂、强碱、无机盐和去离子水等组成的A向蓝宝石抛光液及其制备方法，该抛光液解决了现有技术A向蓝宝石在抛光过程中抛光液的pH值不稳定，随着抛光的进行抛光液的pH值逐级下降，导致抛光速率降低，晶片整体的TTV值过大的问题，达到了抛光液参与抛光过程的时候能够更好地持续不断地释放羟基，从而保持抛光液的pH的稳定，最终保证抛光速率和抛光表面的稳定的技术效果。

技术领域

本发明涉及宝玉石抛光技术领域，具体而言，涉及一种合成碱、A向蓝宝石抛光液及其制备方法。

背景技术

蓝宝石(Sapphire)，矿物名称刚玉，是一种拥有优异的光学、机械、以及化学特性的单晶形式的氧化铝(Al₂O₃)。蓝宝石具有良好的热特性、优异的透明性、优异的化学稳定性，且在高温下可保持极高的强度，因此蓝宝石材料的一大应用是在电子信息产业方面，2012年苹果公司首次将蓝宝石应用于iPhone5的摄像头盖片后，又于2013年9月，将蓝宝石应用于iPhone5s的Home键保护盖片，使得蓝宝石用量增加逾十倍。但是由于蓝宝石硬度很高(仅次于金刚石)，加工过程工艺复杂、难度较大，对加工制品表面光洁度要求较高，为获得光洁、无晶格缺陷的晶片表面人们提出各种加工工艺，其中化学机械抛光工艺(CMP)因其操作简单、加工效率高，且是目前唯一可以实现全局平坦化的抛光方法，被广泛应用于蓝宝石抛光技术领域。

但是由于蓝宝石是斜方六面体的结构，所以每个晶面的特性都不尽相同。现有CMP抛光液主要是针对C向蓝宝石片进行的配方设计，由于晶格中原子排布不同，C面蓝宝石片的硬度不及A面的蓝宝石片的硬度，也就是说A面蓝宝石片的抛光难度更大，抛光速率更慢。由于A面具有抗划伤特性较强的优点，现有应用中被广泛用作窗口，比如APPLE WATCH的表蒙、镜头的保护盖、手机屏幕的保护盖等时常会与其他物品接触到的产品上。加工过程中由于A向蓝宝石硬度高且脆性大的特点，其机械加工困难，在加工过程中普遍存在抛光速率低、晶片表面粗糙度高、及晶片整体的TTV值过大的问题，限制了A向蓝宝石行业的发展。

现有技术中，针对A向蓝宝石的抛光液一般采用强氧化剂或氢氧化钠等作为pH调节剂，但在加工的过程中抛光液的pH值不稳定，随着抛光的进行抛光液的pH值逐级下降，导致抛光速率降低，晶片整体的TTV值过大等问题。现有技术中也有在抛光过程中不断加入pH调节剂的方案，但加入的量很难把控，一旦pH值过高，硅溶胶将转化为可溶性水液，起不到研磨作用。因此，研究开发一种在抛光过程中能使抛光液的pH值保持稳定的合成碱助剂，日益成为化学机械抛光工艺应用于A向蓝宝石抛光的研究重点。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种合成碱，该合成碱含有较多数量的羟基，在制备成抛光液参与抛光过程的时候能够更好地持续不断地释放羟基，从而保持抛光液的pH的稳定。

本发明的第二目的在于提供一种合成碱的制备方法，该方法利用逐步反应的方法，首先使第一类反应物与第二类反应物进行反应，生成的中间物再与第三类反应物反应，最终反应生成一种含有羟基数量较多的合成碱。

本发明的第三目的在于提供一种A向蓝宝石抛光液，该抛光液通过在硅溶胶中加入合成碱，这种合成碱在参与抛光过程的时候能够持续地释放羟基，从而保持抛光液的pH的稳定，提高抛光速率。同时，该合成碱与强碱、无机盐和表面活性剂起到协同作用，能够使晶片中心的温度升高，最后使抛光完后晶片边缘和中心的厚度趋近一致。

本发明的第四目的在于提供一种A向蓝宝石抛光液的制备方法，该方法通过搅拌的方式，在硅溶胶中先加入表面活性剂，然后再按顺序加入合成碱、强碱和无机盐，这样表面活性剂的部分成分会在硅溶胶颗粒表面形成一层保护膜，使硅溶胶颗粒在强碱环境下能够保持均一稳定，解决了由于硅溶胶颗粒与强碱接触后，硅溶胶转化为可溶性水液，失去研磨作用，进而导致抛光效率降低的问题。