[发明专利]双面抛光机用蓝宝石衬底抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及一种双面抛光机用蓝宝石衬底抛光液，专门针对双面抛光机使用。

背景技术

蓝宝石单晶(Sapphire)是一种多功能氧化物晶体，它具有优良的光学性能、物理性能和化学性能。与天然宝石相比，它具有硬度高，仅次于金刚石，熔点高、透光性好、热传导性和电绝缘性优异、耐磨性好、化学性能稳定，且对红外线的透过率高等特性，因此被广泛应用于光电子、通讯、国防等领域，如精密仪器仪表、航天工业的红外透光材料、激光器的窗口及反射镜、半导体硅的外延基片、半导体氮化硅的外延存底材料、绝缘存底等。随着科学技术的不断发展，上述应用要求蓝宝石零件必须具有很高的表面质量，因此对蓝宝石晶体的加工精度和表面完整性要求越来越高。但是，由于蓝宝石硬度高且脆性大，机械加工困难，在生产蓝宝石衬底片的过程中普遍遇到抛光效率低，晶片表面粗糙度高的问题。目前，蓝宝石的精密和超精密加工已成为制造技术领域中的关键问题，解决的办法主要是开发一种高抛光效率和低粗糙度的抛光液。

化学机械抛光(CMP)是目前几乎唯一可以达到全局平面化的技术。其基本操作原理为：在一定压力下和抛光液存在下，被抛光工件相对于抛光垫作相对运动，从而达到表面平整的效果。化学机械抛光集化学、机械及流体力学等综合作用的过程，其凭借纳米粒子的研磨作用和氧化剂的化学腐蚀作用有机结合，对被研磨工件的表面进行处理，得到表面光洁平整、低表面形貌的工件。

抛光液作为化学机械抛光技术中的关键要素，其性能直接影响工件抛光厚的表面质量。本发明综合考虑上述内容，制备出一种适合于双面抛光机用的蓝宝石衬底抛光液，该抛光液可增强抛光效果，提高抛光效率，且降低生产成本。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种专门针对双面抛光机使用的蓝宝石衬底抛光液，其中抛光液中含有对盘片进行表面氧化的氧化剂，该氧化剂提供化学作用，可以氧化体系中的金属杂质，从而防止抛光后的工件表面被金属污染，提高工件表面的抛光质量，便于清洗。且该抛光液中还含有阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂，使抛光液具有更低的表面张力、高流动性和渗透性，可以降低抛光中的摩擦阻力并取得更佳的润滑作用，在提高抛光效率的同时有更佳抛光效果，并且可以降低生产成本。

为了达到上述目的，本发明提供一种双面抛光机用蓝宝石衬底抛光液。该抛光液用在蓝宝石的抛光用途上，所属抛光液含有二氧化硅磨料、碱性化合物、氧化剂、表面活性剂及水。

本发明的抛光液中含有对盘片进行表面氧化的氧化剂，该氧化剂提供化学作用，可以氧化体系中的金属杂质，从而防止抛光后的工件表面被金属污染，便于清洗，提高工件表面的抛光质量。

本发明的抛光液中还含有阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂，使抛光液具有更低的表面张力、高流动性和渗透性，可以降低抛光中的摩擦阻力并取得更佳的润滑作用，在提高抛光效率的同时有更佳抛光效果，并且可以降低生产成本。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，特例举以下实施例，详细说明如下：

本实施状态的抛光液中含有二氧化硅、碱性化合物、氧化剂、表面活性剂及水。并且氧化剂是任何可溶于水介质中的氧化剂，且氧化剂的氧化势大于被抛光工件内金属的氧化势。该体系中的离子型表面活性剂由阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂组成。

抛光液中的二氧化硅，承担着抛光蓝宝石时机械磨削作用。抛光液中所含的二氧化硅，可以是胶体二氧化硅、气相二氧化硅或沉淀法二氧化硅，也可以是其中的两种以上的混合物。本发明选用的是胶体二氧化硅，为提高抛光效率，由胶体二氧化硅的粒子密度和BET发测得的胶体二氧化硅的比表面积就得粒子的平均粒径，理想的在10nm以上，更理想的在20nm以上，最理想的在30nm以上。但为了使抛光后工件表面效果好，使划痕数减少，理想的平均粒径在300nm以下，更理想的在200nm以下，最理想的在100nm以下，且粒径分布越窄越好。二氧化硅的含量控制在4％-60％，优选8％-50％，更优选10-45％。

抛光液中的氧化剂，主要提供化学作用，可以氧化工件表面的金属杂质，从而防止抛光后的工件表面被金属污染，提高工件表面的抛光质量。该氧化剂是任何可溶于水介质中的氧化剂，且其氧化势大于被抛光工件内金属的氧化势，常用的有氯酸盐、高氯酸盐、亚氯酸盐、硝酸铁、过氧化物及过硫酸盐等，本发明优选的是高氯酸盐。高氯酸盐的含量控制在0.001％-1％，优选0.05％-0.5％，更优选0.01％-0.1％。