[发明专利]一种延长A-面蓝宝石窗口抛光液使用寿命的方法

说明书

本发明涉及一种延长A‑面蓝宝石窗口抛光液使用寿命的方法，该方法的过程是：1）在A‑面蓝宝石进行化学机械抛光过程中，取A‑面蓝宝石窗口抛光液，并用Zeta电位分析仪测量电位，监测A‑面蓝宝石窗口抛光液的Zeta电位变化情况；2）当监测到A‑面蓝宝石窗口抛光液的Zeta电位绝对值不大于18mv时，直接向正在使用的A‑面蓝宝石窗口抛光液中添加非离子表面活性剂，当添加至A‑面蓝宝石窗口抛光液Zeta电位绝对值不小于25.0mv时停止添加，然后每隔0.5‑1.5小时再次监测Zeta电位，重复上述过程；所述非离子表面活性剂为加入后能提高抛光液Zeta电位，且不会与抛光液发生副反应的脂肪酸甲酯乙氧基化物、十二烷基聚乙二醇羧酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种混合物。

技术领域

本发明涉及蓝宝石窗口抛光技术领域，具体涉及一种通过控制Zeta电位延长A-面蓝宝石窗口抛光液使用寿命的方法。

背景技术

人工生产的A-面蓝宝石单晶α-Al₂O₃具有很好的耐磨性，硬度仅次于金刚石达莫氏9级，在高温下仍有良好的稳定性。因此，被越来越广泛的用作手机、手表屏幕、红外及远红外军用装备方面、高功率激光器的窗口、各种光学棱镜、光学窗口等领域。

单晶蓝宝石的机械性质与其本身密度有关，单晶蓝宝石密度越大则机械性能越佳，A-面蓝宝石晶片与C向蓝宝石晶片相比原子密度高，其硬度也较C向的高，但这也导致了A-面蓝宝石晶片CMP加工工艺更加困难。

蓝宝石晶片的化学机械抛光(CMP)一般选用二氧化硅磨料。在无外加能量的情况下蓝宝石与二氧化硅两者很难发生固相化学反应。但在CMP条件下，莫氏硬度为6-7的二氧化硅却能移除莫氏硬度为9的蓝宝石单晶，利用SiO₂磨料可以去除固相反应生成的富铝红柱石软层，而对母体蓝宝石单晶不会产生划痕等表面损伤。

蓝宝石晶片前道铜盘研磨工序其带来的损伤层一般为10μm。而A-面蓝宝石晶片的CMP移除速率约为1.0-1.2μm/h，化学机械抛光若要需完全去除此损伤层需耗时8-10h，因此，随着A-面蓝宝石晶片在手机、手表屏幕中的逐渐应用，开展大尺寸A-面蓝宝石晶片的CMP优化工艺及降低抛光液成本的研究越来越重要。如何降低蓝宝石窗口表面粗糙度的同时提高晶圆抛光速率、抛光液使用寿命成为亟待解决的问题。

目前，普遍采用硅溶胶磨料的抛光液对蓝宝石窗口进行化学机械抛光技术，抛光后A-面蓝宝石表面粗糙度行业标准为Ra≤0.3nm，抛光去除速率一般企业要求为1-1.2μm/h。其中，硅溶胶磨料占抛光液固含量的90％以上，抛光液在使用时其使用寿命一般在7-8小时，在工作7-8小时以后企业一般选择倒掉正在使用的抛光液，重新补充新的抛光液。

由于A-面蓝宝石硬度高且脆性大，机械加工困难，在加工A-面蓝宝石工件过程中普遍存在抛光效率低、晶片表面粗糙度高、辅材损耗过快的问题，增加了A-面蓝宝石抛光液的使用量，增加了生产成本，限制了A-面蓝宝石行业的发展。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种通过控制Zeta电位延长A-面蓝宝石窗口抛光液使用寿命的方法。该方法通过加入特定的非离子表面活性剂来控制溶液Zeta电位数值始终保持在一定的范围内，提高了抛光液的Zeta电位，同时显著延长了抛光液使用寿命至12小时以上，降低抛光液使用成本达30％以上。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：

一种延长A-面蓝宝石窗口抛光液使用寿命的方法，该方法的过程是：

1)在A-面蓝宝石进行化学机械抛光过程中，取A-面蓝宝石窗口抛光液，并用Zeta电位分析仪测量电位，监测A-面蓝宝石窗口抛光液的Zeta电位变化情况；