微結晶藍寶石拋光液的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于拋光液技術領域，具體涉及一種微結晶藍寶石拋光液的制備方法，適用于藍寶石襯底片和窗口片化學機械拋光用。
【背景技術】
[0002]藍寶石單晶(Sapphire)，又稱白寶石，分子式為Al2O3,透明，與天然藍寶石一樣具有相同的光學特性和力學性能，有良好的熱特性、電氣特性和介電特性，耐化學腐蝕，對紅外線透過率高，有很好的耐磨性，硬度僅次于金剛石，達莫氏9級，在高溫下仍具有較好的穩(wěn)定性，熔點達2030°C，所以被廣泛應用于工業(yè)、國防、科研等領域，而且越來越多地用作固體激光、紅外窗口、半導體芯片的襯底片、精密耐磨軸承等高技術領域中。
[0003]當前市場上的藍寶石表面超精密拋光，其拋光液磨料主要為納米二氧化硅。在堿性條件下，納米二氧化硅與藍寶石表面形成硅酸鋁，在機械力的作用下對藍寶石進行磨削、拋光?，F(xiàn)在市場上的藍寶石拋光液磨料含量高，一方面在拋光工藝過程中容易干燥結晶，從而在拋光設備上結塊，部分脫落后的殘渣形成大顆粒，對藍寶石晶片表面產(chǎn)生劃痕，導致表面質(zhì)量不合格，需要重新拋光，而部分返拋的藍寶石晶片則容易因拋光過度而導致厚度過薄而報廢，大大降低了藍寶石晶片的成品率；另一方面大部分的結晶容易粘附積累在機臺上，機臺必須在一段時間后進行大規(guī)模清理，否則影響機臺的運轉(zhuǎn)，而清理機臺往往需要投入過多的人力和時間，導致生產(chǎn)效率的降低。此外高濃度納米二氧化硅組合物易在藍寶石表面風干，不利于后續(xù)的清洗工藝。因此，研究一種不產(chǎn)生結晶或者結晶緩慢的拋光液就顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術缺陷，提供一種微結晶藍寶石拋光液及其制備方法，其在拋光過程中不容易產(chǎn)生結晶，拋光效果好，生產(chǎn)效率高。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種微結晶藍寶石拋光液，其由下述重量百分比的原料組成:
納米二氧化硅 20 - 40% ；
堿性化合物 I 一 10% ；
分散劑0.1 - 3% ;
表面活性劑 0.1 - 3% ；
保濕成分0.1 - 3% ；
吸濕成分0.1 — 5% ；
余量為去尚子水。
[0006]具體的，所述納米二氧化娃的直徑在90 — 150nm。優(yōu)選90 — lOOnm。
[0007]所述的堿性化合物可以為氫氧化鈉、氫氧化鉀、乙二胺、羥乙基乙二胺或四甲基氫氧化銨等。優(yōu)選的，所述堿性化合物為氫氧化鈉或乙二胺。
[0008]所述的分散劑可以為六偏磷酸鈉或聚乙二醇(PEG)。優(yōu)選為聚乙二醇，如可以是PEG 400、PEG 2000、PEG 6000、PEG 12000 等。
[0009]所述的表面活性劑為壬基酚聚氧乙烯醚。優(yōu)選的，所述壬基酚聚氧乙烯醚的pH為6 — 7，HLB 值為 10 - 15。
[0010]所述的保濕成分為聚乙烯醇(PVA)或羥乙基纖維素。優(yōu)選為羥乙基纖維素。聚乙烯醇可以選用不同黏度的產(chǎn)品，如可以是平均分子量在16000 - 20000的低黏度產(chǎn)品、平均分子量在110000 - 130000的中黏度產(chǎn)品、以及平均分子量在180000 — 200000的高黏度章口絕廣口口寺0
[0011 ] 所述的吸濕成分為碳酸鈉或碳酸鉀。優(yōu)選為碳酸鉀。
[0012]一種上述微結晶藍寶石拋光液的制備方法，其包括如下步驟:取納米二氧化硅均勻分散在一定量的去離子水中，然后緩慢加入堿性化合物，混勻后加入分散劑和表面活性劑，再次混勻以形成穩(wěn)定的膠體體系，最后再加入保濕成分、吸濕成分及余量的去離子水，混合均勻即得微結晶藍寶石拋光液。
[0013]本發(fā)明拋光液在保證正常去除速率和表面質(zhì)量的前提下，大大降低了產(chǎn)生結晶的速度，減少了加工過程中由于結晶產(chǎn)生的劃痕，提高了藍寶石加工的一次合格率，且為后續(xù)清理機臺節(jié)省了大量的時間投入，提高了生產(chǎn)效率。
[0014]和現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明通過加入羥乙基纖維素或者聚乙烯醇等有很強成膜性能、鎖水能力的水溶性高分子聚合物作為保濕成分，增加了拋光液的保水能力，在使用過程中成功的減少了水分的揮發(fā)，抑制了拋光液因水分蒸發(fā)而干燥結晶，同時加入了無機碳酸鹽等吸濕成分，使拋光液可以吸收環(huán)境中的水分，彌補使用中水分的蒸發(fā)，從而降低了產(chǎn)生結晶的速度。本發(fā)明拋光液成功的減少了機臺上結晶的積累，延長了機臺的使用時間，提升了生產(chǎn)效率，節(jié)省了生產(chǎn)成本；同時很大程度上減少了納米二氧化硅顆粒在藍寶石晶片表面的風干，為后期清洗工藝降低了難度。
【具體實施方式】
[0015]以下結合實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步地詳細介紹，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此。
[0016]實施例1:
一種微結晶藍寶石拋光液，其由下述重量百分比的原料組成:
1、納米二氧化娃20%，其中納米二氧化娃直徑為90 — 10nm ；
2、氫氧化鈉1%;
3、六偏磷酸鈉0.1%;
4、壬基酚聚氧乙烯醚0.1%，pH=6?7，HLB值為13 ；
5、聚乙烯醇0.1%，平均分子量在110000 - 130000的中黏度產(chǎn)品；
6、碳酸鈉0.1%;
7、余量為去尚子水。
[0017]上述微結晶藍寶石拋光液的制備方法，其包括如下步驟:取納米二氧化硅均勻分散在一定量的去離子水中，然后緩慢加入氫氧化鈉，攪拌5min后加入六偏磷酸鈉和壬基酚聚氧乙烯醚，再次攪拌5min以形成穩(wěn)定的膠體體系，最后再加入聚乙烯醇、碳酸鈉及余量的去離子水，攪拌30min即得微結晶藍寶石拋光液。
[0018]測試結果:將所得拋光液在單拋機上加工2英寸藍寶石C向片，采用suba800拋光墊，壓力13kg，轉(zhuǎn)速80rpm，拋光液流量600ml/min，機臺排液口套I微米過濾袋，收集結晶。加工結束后機臺溝槽內(nèi)結晶較少，濾袋中結晶較少，濾袋取下烘干后重量為50g。加工后晶片表面在300倍光學顯微鏡下觀察:殘留較少納米二氧化硅顆粒，無劃痕，無可見缺陷。
[0019]實施例2:
一種微結晶藍寶石拋光液，其由下述重量百分比的原料組成:
1、納米二氧化娃30%，其中納米二氧化娃直徑為90 — 10nm ；
2、乙二胺2%;
3、六偏磷酸鈉0.5%;
4、壬基酚聚氧乙烯醚0.5% ；pH=6~7, HLB值為13 ；
5、羥乙基纖維素1%;
6、碳酸鈉3%;
7、余量為去尚子水。
[0020]上述微結晶藍寶石拋光液的制備方法，其包括如下步驟:取納米二氧化硅均勻分散在一定量的去離子水中，然后緩慢加入乙二胺，攪拌5min后加入六偏磷酸鈉和壬基酚聚氧乙烯醚，再次攪拌5min以形成穩(wěn)定的膠體體系，最后再加入羥乙基纖維素、碳酸