[发明专利]一种用于化学机械抛光的碱性氧化铝分散液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于化学机械抛光的碱性氧化铝分散液及其制备方法，该碱性氧化铝分散液按质量百分含量由以下组分组成：氧化铝20％–30％、络合剂1％–10％、pH调节剂0.5％–2％、分散剂0.1％–5％，余量为水，其中氧化铝为煅烧氧化铝，通过烧结法、拜耳法或烧结‑拜耳联合法制备得到。本发明通过降低金属离子含量来提高氧化铝在强碱环境下的悬浮性，使用有机碱降低无机碱的添加量，添加能络合金属离子的络合剂如冠醚络合Na、K等金属离子，选择带锚固基团的均聚物或共聚物分散剂，利用静电吸附和空间位阻效应提高氧化铝的分散性，工艺简单，易于大规模生产。

技术领域

本发明属于化工材料领域，具体涉及一种用于化学机械抛光的碱性氧化铝分散液及其制备方法。

背景技术

氧化铝抛光液在化学机械抛光中有非常广泛的应用，蓝宝石衬底、碳化硅衬底、陶瓷、铝合金、不锈钢、钛合金等都需要化学机械抛光来达到表面平坦化的目的，尤其是在蓝宝石和碳化硅衬底的化学机械抛光中，要求抛光后的衬底表面粗糙度＜0.3nm，无划伤，这就要求氧化铝抛光液中氧化铝磨料具有非常好的分散性和悬浮性。目前，对氧化铝粉体进行改性如包覆、接枝等提高分散性，但仍存在如下问题：

(1)适用性变窄，如经过包覆的氧化铝硬度变小，影响抛光中的去除速率。

(2)不耐碱，如一些高分子聚合物容易在强碱中溶解，失去分散能力。

(3)常用的分散剂如六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸等在碱性条件下效果不理想，额外引入的金属离子还会对氧化铝的悬浮性产生负面影响。

(4)增稠剂如CMC、PVP、PEG及其衍生物等，存在难以清洗的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种用于化学机械抛光的碱性氧化铝分散液，不影响化学机械抛光的去除速率，耐碱性能好，适用范围广。

本发明的另一目的是提供上述用于化学机械抛光的碱性氧化铝分散液的制备方法，工艺简单且易于大规模产业化生产。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种用于化学机械抛光的碱性氧化铝分散液，按质量百分含量由以下组分组成：

氧化铝：20％–30％；

络合剂：1％–10％；

pH调节剂：0.5％–2％；

分散剂：0.1％–5％；

水：余量。

作为优选，所述氧化铝为煅烧氧化铝，通过选自烧结法、拜耳法或烧结-拜耳联合法制备得到。

作为更优选，所述煅烧氧化铝的粒径为0.3–3um，选自球形、类球形、片状、珊瑚状、米粒状或层状中的一种，通过拜耳法制备得到，其中α转化率为70％–99％，煅烧温度为900–1300℃。

作为更优选，所述煅烧氧化铝的粒径为0.3–1um。

作为更优选，所述煅烧氧化铝为无定形，通过拜耳法制备得到，其中α转化率为80％–95％，煅烧温度为1200℃。

作为优选，所述络合剂选自15-冠醚-5、18-冠醚-6、二苯丙-18-冠醚-6、1,4-二羧基苯丙-15-冠醚-5、12-冠醚-4、羟基乙叉二磷酸、二乙烯三胺五乙酸、谷氨酸二乙酸、次氮基三乙酸、2-膦酸丁烷-1、2,4-三羧酸中的一种或多种。

作为更优选，所述络合剂选自15-冠醚-5或18-冠醚-6。