[发明专利]一种蓝宝石化学机械抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光浆液，尤其涉及一种蓝宝石化学机械抛光液，属于化学机械抛光液领域。

背景技术

蓝宝石，也称作白宝石，透明，尤其对红外线透过率高；硬度高达莫氏9级，耐磨性好，且防化学腐蚀。其组成为α-A1₂O₃，与天然宝石具有相同的光学特性和力学性能，热特性、电气及接点特性良好，熔点为2030℃，在高温下仍具有较好的稳定性。由于具有上述优点，因此，越来越多地用于精密耐磨轴承、半导体芯片及发光二极管的衬底片、红外窗口以及固体激光等高科技领域器件制造以及智能终端设备屏幕材料制备，广泛应用于工业、国防、科研、民用等领域。

以上各种应用，对蓝宝石的加工质量尤其是表面质量提出了较高的要求。蓝宝石由于脆性大、硬度高导致机械加工困难。又由于其化学惰性，常规湿法化学方法也难以加工。目前主流采用的是化学机械抛光工艺。其中，胶体二氧化硅基精抛液对最终的蓝宝石表面质量以及成品率，有着决定性的影响。

为提高硬度大、呈化学惰性蓝宝石的抛光速率，目前国内外的蓝宝石精抛液产品均采用高浓度、高摩擦系数、大粒径胶体二氧化硅基抛光液。此类精抛液能有效提高蓝宝石抛光速率，但带来的弊端是：高摩擦高温下数小时的抛光加工，易导致加工后的蓝宝石片表面中心和边缘均匀性差、划伤较严重，有相当比例需返工、重新研磨抛光，这样就大大提高了蓝宝石衬底片加工的成本。从化学配方的角度如能有效提高蓝宝石抛光速率，能有效避免上述强机械作用下的各种弊端。然而蓝宝石呈化学惰性，利用化学成分提高蓝宝石加工效率，存在相当难度。

本专利发明人针对本发明的关键技术点，进行了深入的文献及专利检索，相关度较高的文献如下：

(1)专利申请号为201410857244.1，名称为“一种化学机械抛光液”的专利保护一种氨基酸类添加剂，以所述化学机械抛光液的总质量计，所述化学机械抛光液，其抛光速率是现有技术中化学机械抛光液的至少1.5倍；应用于蓝宝石衬底。

(2)2015年4月29日，专利申请号为201410837824.4，公开了一种氧化铝基化学机械抛光液，重点保护表面活性剂以提高氧化铝颗粒悬浮稳定性，用于蓝宝石粗抛工艺。

(3)2012年2月8日，专利申请号为201110320294.2，公开了一种蓝宝石衬底材料的热化学机械抛光法，通过在抛光过程中加热铸铁抛光盘，提高蓝宝石抛光效率。此专利主要涉及 抛光工艺改进。

(4)专利申请号为200610013981.9，名称为“蓝宝石衬底材料抛光液及其制备方法”，重点保护多羟多胺、醇醚活性剂抛光液组分及抛光液制备方法，抛光性能未涉及。

(5)专利申请号为201110380077.2，本发明属于化学机械抛光液领域，具体涉及一种聚苯乙烯/二氧化硅核壳型复合磨料及其制备方法，以及在蓝宝石衬底材料的抛光液中的应用。本发明重点保护聚苯乙烯/二氧化硅核壳型复合磨料制备方法，结合硅酸乙酯水解制备硅溶胶以苯乙烯单体聚合反应，制备聚苯乙烯内核、无定型二氧化硅壳层的复合磨料。该复合磨料用于蓝宝石抛光能减小抛光后的表面粗糙度，但抛光速率低下(<2um/h)。

(6)专利申请号为201110433696.3，本发明公开了一种高抛光速率的用于蓝宝石衬底的化学机械抛光液，重点保护烷基三甲基溴化铵、聚氧乙烯月桂醚、聚乙二醇辛基苯基醚、聚丙烯酸盐等表面活性剂，抛光速率大于5um/h。

本发明人经广泛研究发现，使用异氰酸硅烷类化合物作为抛光促进剂，可显著提高蓝宝石抛光速率、避免高机械摩擦作用下的种种弊端。

发明内容

本发明的目的在于改进现有化学类型添加剂存在的均匀性差、加工难度大以及加工效率低的技术缺陷，提出一种蓝宝石化学机械抛光液的制备方法。

此抛光液包含胶体二氧化硅纳米磨料以及抛光速率促进剂。