[发明专利]含抛光活性元素的多孔纳米复合磨粒、抛光液组合物及其制备方法

说明书

技术领域

  本发明涉及一种抛光磨粒、抛光液组合物及其制备方法，特别是一种含抛光活性元素的多孔纳米复合磨粒、抛光液组合物及其制备方法。

背景技术

当今，随着先进电子制造技术的迅猛发展，向机械制造极限提出了严峻的挑战，对加工精度和表面质量的要求越来越高。以计算机硬盘为例，计算机磁头的飞行高度已降低到3 nm左右, 并有进一步下降的趋势。如果硬盘表面粗糙度过大,在高速旋转的过程中，磁头就会与磁盘表面发生碰撞,损坏磁头或存储器硬盘表面上的磁介质,从而导致磁盘设备发生故障或读写信息的错误。另一方面,当存储器硬盘表面上存在微缺陷如划痕时也会发生磁头碰撞。因此，在形成磁介质之前,必须对磁盘基片进行抛光,使基片的表面粗糙度降至最小，同时还必须完全去除微凸起、细小凹坑、划痕、抛光条痕等表面缺陷。

目前，普遍采用化学机械抛光（CMP）技术对器件表面进行精密抛光。研磨剂（磨粒）是化学机械抛光液中的主要成分，目前实际中广泛采用的研磨剂一般为氧化硅、氧化铝等传统无机粒子。由于无机颗粒结构致密、硬度大，这样含有这些致密的无机颗粒研磨剂的抛光液易引起表面抛光损伤，具体表现为抛光后表面粗糙度较大、划痕等表面缺陷较多。降低磨粒的硬度（如有研究及报道的无机磨粒/高分子型核-壳磨粒）虽然可改善抛光损伤，但降低了抛光速度，这是因为这些磨粒为惰性磨粒，不具有化学活性，硬度降低后，机械作用降低，导致抛光速度与抛光质量不可兼得。

发明内容

本发明的目的之一在于提供了一种含抛光活性元素的多孔纳米复合磨粒。

本发明的目的之二在于提供采用该复合磨粒的抛光液组合物。

本发明的目的之三在于提供该复合磨粒的制备方法 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含抛光活性元素的多孔纳米复合磨粒，其特征在于该复合磨粒为：

a. 由氧化硅与含有抛光活性元素的氧化物形成的复合氧化硅磨粒，其中所述的抛光活性元素与氧化硅的摩尔比为1～20：100；所述的抛光活性元素为：铈、锆、铜、镍、钛、银或铁；

b. 由氧化铝与与含有抛光活性元素的氧化物形成的复合氧化铝磨粒，其中所述的抛光活性元素与氧化铝的摩尔比为1～20：100；所述的抛光活性元素为：铈、锆、铜、镍、钛、银或铁。

上述的多孔纳米复合磨粒的粒径可以为：2-50纳米。

上述的复合氧化硅磨粒的制备方法可以为：将聚醚P123模板剂溶解于pH值为1.5的盐酸溶液中，然后加入正硅酸甲酯和抛光活性元素的可溶性盐，其中P123模板剂的质量为正硅酸甲酯质量的45～55%，在35℃～40℃下充分搅拌混合后，于95℃～105 ℃老化20～30小时，然后过滤、洗涤、干燥，最后在500～600 ℃煅烧5～7小时，即得到多孔纳米复合氧化硅磨粒。

上述的复合氧化铝磨粒的制备方法可以为：将聚醚P123模板剂溶解于无水乙醇中，加入异丙醇铝和抛光活性元素可溶性盐，其中P123模板剂的质量为异丙醇铝质量的45～55%，室温下搅拌混合均匀，然后于55℃～65℃陈化40～50小时；将得到的固体于350℃～450℃，保温3～5小时，再升到850℃～950℃，冷却得到氧化铝复合磨粒。

一种抛光液组合物，包含上述的多孔纳米复合磨粒，其特征在于所述的抛光液的组成及质量百分含量为：

多孔纳米复合磨粒                          1-20%

分散剂六偏磷酸钠                          0.2-3%

双氧水氧化剂                              0.2-6%，

表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚              0.01-1%，

水                                        余量；

以上各组成的质量百分含量之和为100%。

一种制备上述的抛光液组合物的方法，其特征在于该方法的具体步骤可以为：将多孔纳米复合磨粒配制成的水溶液，随后再加入的六偏磷酸钠，搅拌均匀后，超声分散，再进行球磨分散，过滤除去大颗粒，再加入氧化剂双氧水，表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚，搅拌均匀即得到含抛光活性元素的多孔纳米复合磨粒。。