[发明专利]化学机械抛光在制造铝镜和太阳能电池中的用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种抛光含铝基板的表面的方法。

背景技术

金属镜在光学领域中具有多种应用。通常，镜面是通过将金属涂层涂覆至由另一种金属或另一种材料(诸如玻璃)组成的基板上而形成。当温度变化时，诸如在不同空间及军事应用中，镜组分膨胀与收缩的不同速率导致镜面的尺寸不稳定性。一种解决方法是抛光由单一金属或金属合金组成的基板的表面，其消除了由热性质差异造成的问题且为该基板提供了金属的机械强度及刚性。由于铝的轻度、低成本及与常规表面形成工艺的相容性，因此其为一种优选的金属。这类镜在光学应用中的性能在很大程度上取决于需高度均匀以使由表面不规则所造成的光散射最小化的表面。

与光学性能有关的表面粗糙度参数不仅包括平均表面粗糙度(R_a)或均方根表面粗糙度(R_q)，且还包括包含R_max和/或R_z的重要参数。R_max是在给定取样区域内的最大峰谷高度，其中峰表示表面上的高点且谷表示表面上的刮痕深度。R_z是在若干不同取样区域内所量测的R_max的平均值。不仅对于良好的光学性能而言平均表面粗糙度必须是低的，且为使光散射最小化，R_z、R_max或相关参数也必须是低的。

用于镜制造的现有方法试图通过将无电镍层电镀至镜基板上且接着使用光学技术抛光该第二金属层以提供具有降低的光散射的表面来弥补由形成的有缺点的金属表面所导致的缺陷。然而，由于这类镜再次由不同金属构成，因此在不同于室温的温度下的双金属应力损害了镜的机械与光学稳定性。此外，该第二金属层的制造增加了制造过程的显著复杂性及费用。

高度抛光的铝表面在太阳能电池制造领域具有额外的应用。镜阵列通常用于将太阳辐射集中于光电太阳能电池上以改良转换效率。由于通过镜面上的表面不规则的光衍射导致入射太阳辐射向电能的转换效率降低，因此用于经济地生产由铝组成的高反射表面的改良方法可促进太阳能电池技术的发展。

通常使用两种方法抛光铝表面。在光学领域，单点金刚石车削已使用多年以生产适用于反射红外(例如长波长)光的铝镜。在单点金刚石车削中，在与精确定位的金刚石切削工具接触时对铝基板进行旋转。该金刚石切削工具自该基板的表面″削落″非常薄的铝层以形成具有精确界定几何形状的表面。然而，该金刚石切削工具产生由于光散射(具体地说是在较短波长)而损害光学性能的微观凹槽。此外，单点金刚石车削为昂贵且非常耗时的过程，其仅适用于特定光学组件的少量生产。

用于抛光铝基板的最常使用的过程为研光(lapping)。在研光中，使用研磨颗粒浆-通常为水或油载体中的氧化铝或碳化硅-来通过相对于铝表面移动称作研光面(lapp)的抛光表面(其两者之间具有研磨浆)而对该铝表面进行抛光，以通过该研磨剂的机械作用研磨该表面。然而，研光产生易于在经抛光表面上形成微痕的铝屑，造成对于光学应用而言不可接受的表面缺陷度。

化学-机械抛光或平坦化(CMP)长期用于电子工业中来抛光或平坦化记忆体或硬磁盘的表面。通常，记忆体或硬磁盘包含以第一镍-磷层涂布的铝基板。通常在以诸如钴-磷的磁层涂布之前通过CMP方法研磨以减少表面波纹及粗糙度，从而使该镍-磷层平坦化。该镍-磷层具有高度均匀的微观结构及显著区别于铝及铝合金的特定化学性质，铝及铝合金具有与镍-磷不同的表面化学及包含遍布矩阵分散的微晶的不均匀微观结构。此外，CMP严生微痕且在基板表面上留下嵌入的研磨颗粒，在光学应用中这类缺陷是不可容忍的。

因此，需要有效且经济的方法将铝表面抛光至适用于可见光与紫外光的无衍射反射的表面粗糙度的严格标准。本发明提供这样的方法。本发明的这些及其他有利之处及另外的发明特征将通过在此提供的对本发明的描述而变得显而易见。

发明内容

本发明提供一种抛光含铝基板的表面的方法，该方法包括：(i)提供含铝基板，(ii)提供抛光垫，(iii)提供抛光组合物，该抛光组合物包含(a)选自二氧化硅、二氧化铈及氧化锆的研磨剂，(b)对铝进行氧化的试剂，及(c)液体载体，其中该研磨剂为微粒状且悬浮于该液体载体中，(iv)将该基板的表面与该抛光垫及该抛光组合物接触，及(v)研磨该基板的该表面的至少一部分以自该基板移除至少一些铝且抛光该基板的该表面。