[发明专利]用复合浆料抛光蓝宝石

说明书

发明领域

本发明总体上涉及改进的浆料组合物并且更具体地涉及包括一种双颗粒系统的复合浆料组合物。在一些实施方案中，该双颗粒系统包括具有第一硬度的第一类型的颗粒以及具有高于第一硬度的第二硬度的第二类型的颗粒，例如，包括碳化硅以及硅石颗粒的复合浆料。这些浆料组合物作为磨料浆料组合物并且特别地用于抛光R-面以及A-面蓝宝石晶片是特别适合的。本发明还提供了制造该浆料组合物的方法以及使用这些组合物来平面化并且抛光一个表面的方法。

发明背景

蓝宝石是拥有优异的光学、机械、以及化学特性的单晶形式的氧化铝(Al₂O₃)。例如，蓝宝石在高温下保持其高强度，具有良好的热特性、优异的透明性、优异的化学稳定性，拥有抗碎屑性、耐久性、抗刮伤性、抗辐射性、以及升高温度下的挠曲强度。

对于极端条件诸如在高温或苛刻的化学环境中发现的那些，蓝宝石的独特性质为那些其中长的寿命以及高的性能是必须的应用创造了一种有成本效益的解决方案。蓝宝石广泛地用于电子以及光学的零件、测试以及分析应用(例如NMR光谱、热光学温度测量、质谱学、生物和化学样品分析、感应器窗、FLIR、光谱学、以及IR)、灯具以及灯具封套(例如电子红外线对抗、紫外杀毒、以及高强度灯具)中。

蓝宝石日益成为半导体制造工业中面临设计挑战的工程师选择的材料。例如，蓝宝石提供的特性使得它适合用于等离子体约束管、工艺气体喷射器、热电偶保护组件、观察口以及观看窗口、末端效应器、气体扩散板、基片、以及晶片。

蓝宝石具有斜方六面体型的结构并且是一种高度地各项异性的材料，具有的性质是高度依赖于结晶取向的。图4的表格中示出的性质是不同取向的平均值。

蓝宝石晶片典型地被沿着一条晶轴切削，诸如C-面(0001)(它还被称为零度面)、A-面(1120)(它还被称为90度面)、以及R-面(1102)(它离C-面57.6度)。这些不同的面在图3中描绘出。

C-面蓝宝石基片是用来生长III-V以及II-VI化合物，诸如用于蓝色LED的GaN以及激光二极管。另外，C-面蓝宝石对于红外探测器应用以及光学系统是有用的。

R-面蓝宝石基片是用于微电子IC、半导体、微波以及压力传感器中的硅的异质外延沉积。R-面蓝宝石因为其高的介电常数还是混合基片诸如微波IC的一个优异选择。另外，当用一种外延硅工艺覆膜时，可以制造出高速IC以及压力传感器。R-面蓝宝石在生长铊、其他超导的部件、高阻抗电阻器、GaAs中也是有用的，并且提供了稳定的平台用于负载或结合其他材料。已经发现R-面蓝宝石是大约4倍于C-面蓝宝石更抗抛光的。

A-面蓝宝石提供了均一的介电常数以及高的用于混合微电子应用的绝缘性。此外，可用A-面蓝宝石基片生长高Tc超导体。

虽然因为蓝宝石的硬度以及耐化学侵蚀性，蓝宝石提供了大量的优点，但抛光以及平面化蓝宝石仍存在许多的困难。通常要求具有高去除率的坚硬磨料来提供可接受的抛光率。然而，这些磨料可能刮伤并损坏蓝宝石表面。虽然可以使用更软、更慢起作用的磨料来降低这种刮伤及损坏的可能性，但是用此类磨料的下降趋势是达到所希望水平的表面抛光以及平面化所要求的通常难以接受的时间。

鉴于在本领域中观察到的这些及其他不足，高度希望的是开发出提供快速去除速率同时仍然将缺陷及刮伤最小化的改进的磨料浆料组合物。

发明概述

本发明提供改进的浆料组合物。在一些实施方案中，这些浆料组合物是处于磨料浆料组合物的形式。此类磨料浆料组合物解决了常规组合物的缺点。本发明的组合物大大改善了平面化以及抛光不同表面中的抛光及平面化的性能和效率。本发明的组合物降低了表面缺陷同时达到了具有高的材料去除率的优异的平面性。

在一个方面，本发明总体上涉及包括分散在一种水性介质中两种不同类型的颗粒的一种浆料组合物。