[发明专利]纳米胶体粒子、制备方法及包含其的清洗剂和清洗方法

说明书

本发明提供了一种纳米胶体粒子、制备方法、用途，及包含该纳米胶体粒子的清洗剂及其制备方法和清洗方法等，所述纳米胶体粒子包括纳米二氧化硅、胶体稳定剂和二氧化硅吸附剂，所述清洗剂包括所述纳米胶体粒子、pH调节剂、表面活性剂、润湿剂和超纯水。所述纳米胶体粒子具有优异的稳定性和清洗效果，特别适用于硬脆材料表面如硅片、蓝宝石衬底片、光学级玻璃、砷化镓衬底片、精密陶瓷等的清洗，具有广阔的应用前景和替代潜力。

技术领域

本发明涉及一种无机化合物与有机化合物形成的超分子体系及其制备方法与应用，更特别地涉及一种由纳米二氧化硅和亲水性高分子化合物形成的纳米胶体粒子及其制备方法，还涉及该纳米胶体粒子用于多种硬脆材料的表面清洗用途，进而涉及包含该纳米胶体粒子的清洗剂和使用该清洗剂的清洗方法，属于新型清洗剂领域和硬脆材料表面处理技术领域。

背景技术

硬脆材料如蓝宝石是一种具有良好导热性和透光性的晶体材料，其具有优异的介电特性，且耐磨性高，在高温下仍具有良好的稳定性，可以作为 GaN 基材料和多种电子元器件的衬底材料，可用于 LED 芯片的制程中。此外，硬脆材料如硅片是芯片的基础材料，蓝宝石晶体也常用作军工精确制导武器中的制导窗口及激光器件，在精密仪器领域中用作精密光学器件、镜片、表盘等，而砷化镓衬底片则可用于高频通信、无线网络和光电子领域中，光学级玻璃可用于光通信、精密制导武器等领域，精密陶瓷可用来制作电路基片、火箭前锥体、高压绝缘瓷等。总之，硬脆材料在多个高新技术领域中具有非常广泛的应用。

而这些硬脆材料如蓝宝石衬底片、硅片、砷化镓衬底片等在精密加工中需进行切割、研磨、抛光等多种工艺处理，其中，在研磨过程中需用到悬浮剂、钻石液等多种精细化学品，在抛光过程中会用到多种不同类型的抛光液。故在经过减薄、表面抛光等工艺处理后的硬脆材料表面和细微凹槽处会残留有研磨掉的粉粒、来自研磨盘的金属杂质、残留的抛光液、无机和/或有机的污染物等，这些物质混杂在一起，产生了抛光后的污染物。此外，在加工过程中还会引入其它有机类的脏污，如手套印、指纹印等。

随着行业的发展，对 LED 芯片的发光性能和其它芯片如电路芯片等的性能要求也在不断提高，从而对各种衬底片的表面质量要求也日趋严格。现有技术中，对这些衬底片的清洗主要采用传统的SPM、SC1 或 SC2 等清洗方法，涉及的主要化学品主要是由无机强酸(如浓硫酸、HF 或 HCl)或氨水与双氧水配制而成。以蓝宝石衬底片的清洗为例，例如有如下现有技术：

CN102632055A 公开了一种蓝宝石衬底片的清洗方法，其中所使用的清洗液为氨水、双氧水与水的组成混合物；或者为盐酸、双氧水与水组成的混合物，或者为硫酸与磷酸的混合物。

CN103111434A 公开了一种蓝宝石加工最终清洗工艺(即SPM 工艺)，在所述清洗工艺中，其使用了磷酸、氢氟酸和氨水清洗，且其步骤非常繁琐(可见附图 1)。

但在 SPM 清洗方法中，虽然由浓硫酸与双氧水混合组成的清洗剂，对固体材料表面的各种类型的有机污染物具有较强的氧化性和腐蚀性，因此也具有较好的清洗效果；同时配合超声波清洗技术，可以把材料表面的大部分颗粒、灰尘等无机附着物脱离下来，但清洗效果仍有待改善。此外，更为严重的是，该类清洗方法由于使用了强酸和氧化剂，对环境污染的非常严重，导致对 SPM 清洗工艺产生的废液处理成本已经远高于 SPM 清洗剂的本身应用价值。另外，对操作者的人身安全也产生了相当的安全威胁，从而也导致了安全装备的费用增大，操作防护流程也更为复杂。

除上述清洗剂和清洗方法外，科研工作者还研发了其它多种类型的清洗液和/或清洗方法，例如：

CN103343060A 公开了一种蓝宝石衬底晶片清洗液，所述清洗液包括氧化胺表面活性剂、含氟表面活性剂、有机磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、碱、络合剂、颗粒捕捉剂和纯水，其对蓝宝石衬底晶片具有优异的清洗洁净能力，能够彻底除去污染物，提高电子元件的洁净度；此外，所述清洗液具有制备简单、成本低廉、环境友好等诸多优点，具有广阔的研究价值和工业应用前景。