[发明专利]一种氧化铝抛光液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化铝抛光液的制备方法，属于化学机械抛光液领域。

背景技术

氧化铝因其质硬、物理切削力大，其化学机械抛光液广泛用于衬底材料及集成电路化学机械抛光工艺。对于衬底材料要求的高抛光速率以去除机械损伤、以及集成电路硬质材料所要求的一定的加工效率，氧化铝抛光液必不可少。但与此同时，氧化铝抛光液易沉降、易团聚，容易在抛光后产生新的划痕损伤，而且影响其抛光性能稳定性。

针对这一缺陷，常规的方法是在氧化铝抛光液中引入表面活性剂，使其在氧化铝表面形成空间位阻以及增加氧化铝表面所带的电荷，从而提高氧化铝颗粒的悬浮稳定性。然而这一方法的致命问题在于，表面活性剂的引入在改善氧化铝稳定性的同时，通常会大大降低抛光速率，还会产生大量泡沫、引起细菌生长等问题。

本专利发明人在氧化铝分散液的基础上，通过引入硅酸盐，利用硅和铝间独特的亲和作用，在氧化铝颗粒表面形成部分硅原子替代、电荷反转，从而大大提高氧化铝抛光液的悬浮稳定性。该方法在提高氧化铝抛光液稳定性的同时，因不含表面活性剂，从而避免了常规抛光液稳定性改善方法所存在的抛光速率降低、存在大量泡沫以及容易生长细菌等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化铝抛光液的制备方法，能有效提高氧化铝抛光液悬浮稳定性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种氧化铝抛光液的制备方法，包括以下步骤：

（1）将氧化铝粉末经搅拌分散于酸性水溶液中，形成酸性氧化铝分散液；

（2）加热搅拌条件下，滴加硅酸盐水溶液，滴加完毕后停止加热；

（3）继续搅拌陈化即得。

其中，

优选的，所述氧化铝粉末的粒径为0.01-40um；小粒径氧化铝颗粒（≤100nm），主要用于半导体薄膜抛光工艺，如金属W；大粒径氧化铝颗粒（100nm-40um），主要用于衬底抛光工艺，如手机用铝背板。

优选的，步骤（1）中所述酸性水溶液为pH调节剂的水溶液，所述pH调节剂选自磷酸、硝酸、硫酸、乙酸、柠檬酸、盐酸和酒石酸。金属材料在酸性条件下，通常具有抛光速率快的特点。不同的pH值调节剂不仅影响抛光速率，对氧化铝抛光液的稳定性也有较大的影响。

优选的，所述硅酸盐的通式为M₂O.SiO₂，其中M为Li⁺、Na⁺、K⁺或NH₄⁺。不同的硅酸盐，其阴阳离子水合半径、离化程度，对氧化铝表面铝原子被硅原子所取代的程度、以及对金属阳离子的吸附，都有很大的影响，从而影响氧化铝表面正电荷向负电荷反转的程度，以至于最终影响氧化铝抛光液的稳定性。

优选的，所述水为去离子水。

优选的，步骤（1）中所述酸性氧化铝分散液中氧化铝的浓度为0.1～40wt%，pH值为1～4。

优选的，步骤（2）中，常压搅拌加热并保持沸腾，然后以1～200ml/min的速率加入硅酸盐水溶液。

优选的，步骤（2）中，所述硅酸盐水溶液的浓度为0.1～5wt%。

优选的，所述硅酸盐水溶液和所述酸性氧化铝分散液的质量之比为1:2～1:100。

优选的，步骤（3）中，所述搅拌陈化的时间为0.5-24小时，优选为24小时。

由上述制备方法制得的氧化铝抛光液，悬浮稳定性大大提高。

本发明的技术效果及优点在于：

本发明通过在氧化铝抛光液中引入硅酸盐，利用硅和铝间独特的亲和作用，在氧化铝颗粒表面形成部分硅原子替代、电荷反转，从而大大提高氧化铝抛光液的悬浮稳定性。该方法在提高氧化铝抛光液稳定性的同时，因不含表面活性剂，从而避免了常规抛光液稳定性改善方法所存在的抛光速率降低、存在大量泡沫以及容易生长细菌等问题。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1：

制备一种氧化铝抛光液：

取粒径为0.01um的氧化铝粉末，经搅拌分散于水溶液中，制成氧化铝浓度为20wt%、pH为7的氧化铝分散液；

氧化铝抛光液稳定性及抛光性能结果如表1所示。