一種高純度納米金剛石拋光液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種高純度納米金剛石拋光液，由下述質(zhì)量份材料構(gòu)成：納米金剛石0.05-10份，濕潤(rùn)劑0.01-2份，表面改性劑1-5份，分散劑0.1-2份，化學(xué)添加劑0.2-1份，水90-100份；本發(fā)明（1）采用表面改性劑對(duì)金剛石微粉進(jìn)行機(jī)械化學(xué)改性，然后加入分散劑使納米金剛石在溶液中分散均勻，使制得的拋光液具有良好的分散穩(wěn)定性；（2）具有較高的磨削速度，能夠防止拋光表面在拋光的過程中不產(chǎn)生劃痕、黑點(diǎn)、粒子殘留等表面缺陷；（3）可以將產(chǎn)品的表面粗糙度降低到0.1-0.5nm，具有拋光效果好的特點(diǎn)。
【專利說明】一種高純度納米金剛石拋光液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種拋光液，尤其涉及一種高純度納米金剛石拋光液及其制備方法，屬于超精密加工【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]最初的半導(dǎo)體基片(襯底片)拋光沿用機(jī)械拋光、例如氧化鎂、氧化鋯拋光等，但是得到的晶片表面損傷是及其嚴(yán)重的。直到60年代末，一種新的拋光技術(shù)——化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)(CMP Chemical Mechanical Polishing)取代了舊的方法。CMP技術(shù)綜合了化學(xué)和機(jī)械拋光的優(yōu)勢(shì):單純的化學(xué)拋光，拋光速率較快，表面光潔度高，損傷低，完美性好，但表面平整度和平行度差，拋光后表面一致性差；單純的機(jī)械拋光表面一致性好，表面平整度高，但表面光潔度差，損傷層深。化學(xué)機(jī)械拋光可以獲得較為完美的表面，又可以得到較高的拋光速率，得到的平整度比其他方法高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，是目前能夠?qū)崿F(xiàn)全局平面化的唯一有效方法。其中拋光液是必不可少的材料之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于提供一種高純度納米金剛石拋光液及其制備方法，該拋光液具有良好的分散穩(wěn)定性，拋光效果好，能夠防止拋光表面在拋光過程中產(chǎn)生劃痕、黑點(diǎn)、粒子殘留等表面缺陷。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的一種高純度納米金剛石拋光液，由下述質(zhì)量份材料構(gòu)成:納米金剛石0.05-10份，濕潤(rùn)劑0.01-2份，表面改性劑1-5份，分散劑0.1-2份，化學(xué)添加劑 0.2-1 份，水 90-100 份。
[0005]進(jìn)一步完善上述技術(shù)方案:所述納米金剛石的純度大于或等于99.95%,粒度分布范圍為10-100nm。
[0006]所述濕潤(rùn)劑為硬脂酸、油酸、檸檬酸中的一種或幾種的混合物。
[0007]所述表面改性劑為乙醇、六偏磷酸鈉、甘油、聚氧乙烯脂肪酸、聚氧丙醇甘露醇、硅酸鈉中的一種或幾種的混合物。
[0008]所述分散劑為聚乙烯醇、甲基纖維素、乙基纖維素鈉中的一種或幾種的混合物。
[0009]所述化學(xué)添加劑為脂肪醇聚氧乙烯醚。
[0010]上述的高純度納米金剛石拋光液的制備方法，包括如下步驟:
[0011](1)取濕潤(rùn)劑加入納米金剛石微粉中，攪拌，超聲10-20min，充分濕潤(rùn)金剛石微粉，得濕潤(rùn)后的金剛石微粉備用；
[0012](2)取水與分散劑、表面改性劑混合，然后加入上述濕潤(rùn)后的金剛石微粉進(jìn)行超聲攪拌，制成混合液；
[0013](3)加入pH值調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值，使溶液pH值在7_10之間，形成懸浮液；
[0014](4)懸浮液中加入化學(xué)添加劑，超聲攪拌，即制得所述高純度納米金剛石拋光液。
[0015]所述pH值調(diào)節(jié)劑為氨水、氫氧化鈉或草酸。[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:(1)采用表面改性劑對(duì)金剛石微粉進(jìn)行機(jī)械化學(xué)改性，然后加入分散劑使納米金剛石在溶液中分散均勻，使制得的拋光液具有良好的分散穩(wěn)定性；(2)具有較高的磨削速度，能夠防止拋光表面在拋光的過程中不產(chǎn)生劃痕、黑點(diǎn)、粒子殘留等表面缺陷；(3)可以將產(chǎn)品的表面粗糙度降低到0.1-0.5nm，具有拋光效果好的特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0018]實(shí)施例1:一種高純度納米金剛石拋光液，由下述質(zhì)量份材料構(gòu)成:納米金剛石I份，硬脂酸0.5份，六偏磷酸鈉1份，聚乙烯醇0.2份，脂肪醇聚氧乙烯醚0.5份，水90份。
[0019]上述高純度納米金剛石拋光液的制備方法，包括如下步驟:
[0020](1)取硬脂酸加入納米金剛石微粉中，攪拌，超聲10_20min，充分濕潤(rùn)金剛石微粉，得濕潤(rùn)后的金剛石微粉備用；
[0021](2)取水與六偏磷酸鈉、聚乙烯醇混合，然后加入上述濕潤(rùn)后的金剛石微粉進(jìn)行超聲攪拌，制成混合液；
[0022](3)加入pH值調(diào)節(jié)劑氨水調(diào)節(jié)pH值，使溶液pH值在7_10之間，形成懸浮液；
[0023](4)懸浮液中加入脂肪醇聚氧乙烯醚，超聲攪拌，即制得所述高純度納米金剛石拋光液。
[0024]實(shí)施例2:—種高純度納米金剛石拋光液，由下述質(zhì)量份材料構(gòu)成:納米金剛石10份，油酸1份，聚氧丙醇甘露醇1.5份，甲基纖維素0.5份，脂肪醇聚氧乙烯醚0.6份，水95份。
[0025]上述高純度納米金剛石拋光液的制備方法，包括如下步驟:
[0026](I)取油酸加入納米金剛石微粉中，攪拌，超聲10_20min，充分濕潤(rùn)金剛石微粉，得濕潤(rùn)后的金剛石微粉備用；
[0027](2)取水與聚氧丙醇甘露醇、甲基纖維素混合，然后加入上述濕潤(rùn)后的金剛石微粉進(jìn)行超聲攪拌，制成混合液；
[0028](3)加入pH值調(diào)節(jié)劑氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值，使溶液pH值在7-10之間，形成懸浮液；
[0029](4)懸浮液中加入脂肪醇聚氧乙烯醚，超聲攪拌，即制得所述高純度納米金剛石拋光液。
[0030]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對(duì)本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對(duì)其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種高純度納米金剛石拋光液，其特征在于，由下述質(zhì)量份材料構(gòu)成:納米金剛石0.05-10份，濕潤(rùn)劑0.01-2份，表面改性劑1-5份，分散劑0.1-2份，化學(xué)添加劑0.2-1份，水 90-100 份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純度納米金剛石拋光液，其特征在于，所述納米金剛石的純度大于或等于99.95%，粒度分布范圍為10-100nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純度納米金剛石拋光液，其特征在于，所述濕潤(rùn)劑為硬脂酸、油酸、檸檬酸中的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純度納米金剛石拋光液，其特征在于，所述表面改性劑為乙醇、六偏磷酸鈉、甘油、聚氧乙烯脂肪酸、聚氧丙醇甘露醇、硅酸鈉中的一種或幾種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純度納米金剛石拋光液，其特征在于，所述分散劑為聚乙烯醇、甲基纖維素、乙基纖維素鈉中的一種或幾種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純度納米金剛石拋光液，其特征在于，所述化學(xué)添加劑為脂肪醇聚氧乙烯醚。
7.—種權(quán)利要求1所述的高純度納米金剛石拋光液的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)取濕潤(rùn)劑加入納米金剛石微粉中，攪拌，超聲10-20min，充分濕潤(rùn)金剛石微粉，得濕潤(rùn)后的金剛石微粉備用； (2)取水與分散劑、表面改性劑混合，然后加入上述濕潤(rùn)后的金剛石微粉進(jìn)行超聲攪拌，制成混合液； (3)加入pH值調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值，使溶液pH值在7-10之間，形成懸浮液； (4)懸浮液中加入化學(xué)添加劑，超聲攪拌，即制得所述高純度納米金剛石拋光液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高 純度納米金剛石拋光液的制備方法，其特征在于，所述pH值調(diào)節(jié)劑為氨水、氫氧化鈉或草酸。
【文檔編號(hào)】C09G1/02GK103897606SQ201310556771
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】沈廉 申請(qǐng)人:東南大學(xué)