[发明专利]一种A向蓝宝石化学机械抛光用抛光液及其制备方法

说明书

本发明涉及一种A向蓝宝石化学机械抛光用抛光液及其制备方法，属于表面处理技术领域。其首先在硅溶胶中加入分散剂，随后将表面活性剂溶于去离子水，将两者混合继续添加消泡剂和pH调节剂，最后得到A向蓝宝石化学机械抛光用抛光液。本发明分别添加不同种类的表面活性剂对A向蓝宝石晶片进行化学机械抛光，并得出结论：在碱性条件下，使用阳离子型表面活性剂和两性表面活性剂时，抛光效率最高，并且具有较低的表面粗糙度；其次是非离子型表面活性剂；而阴离子型表面活性剂在碱性环境中抑制A向蓝宝石晶片的去除速率，从而提高抛光效率，节约成本。

技术领域

本发明涉及一种A向蓝宝石化学机械抛光用抛光液及其制备方法，属于表面处理技术领域。

背景技术

单晶蓝宝石属于共价键化合物，以其高硬度(莫氏硬度为9)、高熔点(2040℃)、透光性好、电绝缘性优良和化学性能稳定的特点而广泛用作制造微电子器件和精密高能光学器件。蓝宝石晶体(a-Al₂0₃)是一种六方晶体结构，很多特性便是由其晶向决定，A向蓝宝石由于其特殊的晶体结构，化学活泼性不如C向蓝宝石，且其硬度比C向蓝宝石高。

化学机械抛光(CMP)作为目前几乎唯一能够实现全局平面化的表面处理技术，已经广泛应用于微型机械系统(MEMS)、光学玻璃等表面的平整。CMP技术是借助超微粒子的研磨和浆液中的化学反应共同作用，集材料学、摩擦学、流体力学与化学为一体的超高精密平坦化加工技术。CMP技术可以防止单一机械研磨中硬磨粒引起的表面脆性裂纹和单一化学作用的平坦度低、腐蚀严重等缺点，可以获得近乎无缺型的光滑表面，且加工精度高。

A向蓝宝石多用于窗口材料，随着高新技术的不断发展，对蓝宝石的加工要求也不断提高，但由于A向蓝宝石硬度高，机械加工困难，在加工A向蓝宝石晶片的过程中普遍存在抛光效率低、镜片表面粗糙度高、辅材损耗过快的问题，限制了A向蓝宝石行业的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种A向蓝宝石化学机械抛光用抛光液及其制备方法，以解决在加工A向蓝宝石晶片的过程中普遍存在抛光效率低、镜片表面粗糙度高、辅材损耗过快的技术问题。

本发明的技术方案，一种A向蓝宝石化学机械抛光用抛光液，配方比例按质量比例计如下：市售纳米二氧化硅溶胶溶液2％-30％、表面活性剂0.001％-0.5％、分散剂0.03％-0.05％、消泡剂0.01％-0.5％、pH调节剂0.01％-2％，其余为去离子水；

首先在硅溶胶中加入分散剂，随后将表面活性剂溶于去离子水，将两者混合继续添加消泡剂和pH调节剂，最后得到A向蓝宝石化学机械抛光用抛光液。

所述硅溶胶的平均粒径大小为100nm，胶体性质为球状。

所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂或非离子型表面活性剂中的一种或多种；其中阴离子型表面活性剂不能与阳离子型表面活性剂混合使用。

优选的，所述阴离子表面活性剂为磺酸型表面活性剂，所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，所述两性表面活性剂为氨基酸型表面活性剂，所述非离子表面活性剂为烷基醇酰胺，使颗粒在晶体表面的吸附为物理吸附，便与后续清洗。表面活性剂可与Al₂0₃发生化学反应生成易溶解于水的络合物，反应产物在机械的作用下脱离蓝宝石表面，提高材料去除速率。

所述分散剂为聚乙二醇，使抛光液中的磨粒具有均匀的分散效果。

所述消泡剂为有机硅消泡剂，使得抛光过程中具有稳定、均匀的溶液环境。

所述pH调节剂为有机碱和无机碱任意比混合制备而成。