一種藍寶石晶片拋光液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種藍寶石晶片拋光液，由以下組分組成：固含量為30~40wt%硅溶膠：20~30wt%；直徑為80~200nm氧化鋁：10~20wt%；有機堿：0.1~4%wt%；分散劑：0.1~3wt%；壬基酚聚氧乙烯基醚：0.3~1wt%；余量為去離子水。本發(fā)明通過硅溶膠和氧化鋁的復(fù)合，既保證了拋光速度又避免了加工劃痕，進一步通過加入壬基酚聚氧乙烯基醚、分散劑等使拋光液形成穩(wěn)定的膠體分散體系，促進被拋光晶片和拋光墊的充分潤濕使拋光液在拋光墊和被拋光晶片之間穩(wěn)定均勻的分布，這樣可以平衡晶片表面各處的反應(yīng)速率，從而保證并提高的拋光質(zhì)量。本發(fā)明可用于藍寶石晶片的加工。
【專利說明】—種藍寶石晶片拋光液

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適合于藍寶石晶片的化學機械拋光用的拋光液。

【背景技術(shù)】
[0002]作為電子行業(yè)的一個重要分支，LED產(chǎn)業(yè)近年來得到了飛速的發(fā)展。LED能使發(fā)光效率提高近10倍，壽命是傳統(tǒng)燈具的20倍以上，兼有綠色、環(huán)保等優(yōu)點。由于其高效、環(huán)保的產(chǎn)品得到了市場的廣泛認可和追捧。
[0003]其中作為LED產(chǎn)品的核心和附加值最大的部分，襯底材料對LED光源的穩(wěn)定性和壽命起到重要的決定作用，也是我國在LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。目前能用于商品化的襯底只有兩種，即藍寶石和碳化硅襯底。
[0004]藍寶石(Sapphire)，是剛玉寶石中除紅色的紅寶石之外，其它顏色剛玉寶石的通稱，主要成分是氧化鋁(Al2O3X目前全球80%LED企業(yè)采用藍寶石襯底，具有優(yōu)異的光學性能、機械性能和化學穩(wěn)定性，強度高、硬度大、耐沖刷，可在接近200(TC高溫的惡劣條件下工作。但因為藍寶石硬度僅次于金剛石，采用研磨拋光方法對藍寶石進行加工，加工效率低，而且易產(chǎn)生表面/亞表面損傷。機械拋光是藍寶石傳統(tǒng)的拋光方法，它采用人造金剛石微粉研磨膏進行拋光。由于金剛石硬度比藍寶石高，且現(xiàn)有微粉分選工藝較落后使得微粉顆粒尺寸分布范圍廣，因而不可避免在藍寶石單晶拋光表面產(chǎn)生劃痕?；瘜W拋光主要采用對工件材料具有腐蝕作用的拋光液對工件進行化學腐蝕去除材料。化學腐蝕的目的是除去機械拋光過程中在表面上產(chǎn)生的機械損傷層，并清除各種沾污，從而得到平整光亮、晶格完整的清潔表面?；瘜W拋光產(chǎn)生的損傷層深度較淺，但拋光時需要的溫度較高，容易導致拋光霧斑。一般化學腐蝕用于生長前襯底的拋光。激光拋光，特別是激光冷拋光技術(shù)適合于硬脆材料的精密拋光，拋光表面質(zhì)量較高，不易產(chǎn)生裂紋。但激光器設(shè)備較昂貴，拋光成本高，而且激光拋光藍寶石的研究剛剛起步，冷拋光機理的系統(tǒng)研究還很缺乏。如果對藍寶石基片加工不當，會在工件上造成表面刮痕及亞表面損傷，而這些缺陷，會影響光學特性，并且造成工件表面應(yīng)力集中使得工件壽命與可靠度受影響。
[0005]目前國內(nèi)在藍寶石的批量加工技術(shù)上還很不成熟，在生產(chǎn)藍寶石襯底片時，產(chǎn)生裂痕和崩邊現(xiàn)象的襯底片占總數(shù)比例比較高，占總數(shù)的59Γ8%，在之后的研磨和拋光工序中所能夠達到的拋光和研磨速率也很低，并且很多經(jīng)過加工之后的藍寶石片由于表面劃痕較重，有20%左右的寶石片表面有粗、深痕跡，需要重新研磨拋光，從而導致返工，而部分經(jīng)過返工的藍寶石片容易出現(xiàn)由于研磨拋光過度而導致藍寶石厚度過薄而報廢的現(xiàn)象，這樣就大大提高了藍寶石襯底片加工的成本。
[0006]因此，需要一種拋光液用于對高硬質(zhì)基材進行蝕刻、拋光，在提高拋光速率的同時保證表面平整度以滿足工業(yè)上對藍寶石拋光速率和平整度的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種用于藍寶石晶片的拋光液，在提高拋光速率的同時保證表面平整度以滿足工業(yè)上對藍寶石拋光速率和平整度的要求。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題的解決方案是:一種藍寶石晶片拋光液，由以下組分組成:
固含量為30?40wt%硅溶膠 20?30wt% ；
直徑為8(T200nm氧化鋁 10?20wt% ；
有機堿0.1?4wt% ；
分散劑0.1?3wt% ；
壬基酹聚氧乙烯基醚0.3?lwt% ；
余量為去尚子水。
[0009]所述硅溶膠中二氧化硅粒子的直徑為5(Tl50nm。
[0010]進一步的，所述硅溶膠中二氧化硅粒子的直徑為8(Tl00nm。
[0011]所述氧化鋁的直徑為10(Tl50nm。
[0012]所述有機堿為二羥基乙基乙二胺、二乙烯三胺、乙二胺或二乙醇胺。
[0013]所述分散劑為六偏磷酸鈉、吡啶或聚乙二醇。
[0014]所述壬基酚聚氧乙烯基醚的pH=6?7，HLB值為1(Γ?5。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過硅溶膠和氧化鋁的復(fù)合，既保證了拋光速度又避免了加工劃痕，進一步通過加入壬基酚聚氧乙烯基醚、分散劑等使拋光液形成穩(wěn)定的膠體分散體系，促進被拋光晶片和拋光墊的充分潤濕使拋光液在拋光墊和被拋光晶片之間穩(wěn)定均勻的分布，這樣可以平衡晶片表面各處的反應(yīng)速率，從而保證并提高的拋光質(zhì)量。本發(fā)明可用于藍寶石晶片的加工。

【具體實施方式】
[0016]以下將結(jié)合實施例對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進行清楚、完整的描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。本發(fā)明創(chuàng)造中的各個技術(shù)特征，在不互相矛盾沖突的前提下可以交互組合。
[0017]本發(fā)明提供了一種藍寶石晶片拋光液，由以下組分組成:
固含量為30?40wt%硅溶膠 20?30wt% ；
直徑為8(T200nm氧化鋁 10?20wt% ；
有機堿0.1?4wt% ；
分散劑0.1?3wt% ；
壬基酹聚氧乙烯基醚0.3?lwt% ；
余量為去尚子水。
[0018]優(yōu)選地，所述硅溶膠中二氧化硅粒子的直徑為5(Tl50nm。進一步優(yōu)選地，所述硅溶膠中二氧化硅粒子的直徑為8(Tl00nm。
[0019]優(yōu)選地，所述氧化鋁的直徑為10(Tl50nm。
[0020]優(yōu)選地，所述有機堿為二羥基乙基乙二胺、二乙烯三胺、乙二胺或二乙醇胺。避免采用無機堿使其中的金屬離子如Ca、Na等在加工過程對藍寶石晶格產(chǎn)生影響。
[0021]優(yōu)選地，所述分散劑為六偏磷酸鈉、吡啶或聚乙二醇。進一步優(yōu)選地，所述分散劑為吡啶或聚乙二醇。
[0022]優(yōu)選地，所述壬基酚聚氧乙烯基醚的pH=6?7，HLB值為1(Γ?5。
[0023]實施例1:
藍寶石晶片拋光液由以下組分組成:
固含量為30?40wt%硅溶膠20wt%，其中二氧化硅粒子直徑50-100nm ；
直徑為10(T200nm氧化鋁15wt% ;
二羥基乙基乙二胺0.5wt% ；
六偏磷酸鈉3wt% ；
壬基酚聚氧乙烯基醚lwt%，pH=6?7，HLB值為10 ；
余量為去尚子水。
[0024]測試結(jié)果:將所得的拋光液在赫瑞特公司的16B雙面拋光機上，使用R0HM-HAAS的SUBA-600的拋光墊，壓力為6psi，轉(zhuǎn)速80rpm下，對C-向的2英寸藍寶石片進行雙面拋光，拋光液流量8ml/min，拋光的去除速度為9 μ m/hr,用Zygo公司的New view 5022B型3D表面輪廓儀測試拋光后的表面粗糙度，得到Ra=1.2A。在500倍的光學顯微鏡下觀測，無劃痕，無可見缺陷。
[0025]實施例2:
藍寶石晶片拋光液由以下組分組成:
固含量為30?40wt%硅溶膠30wt%，其中二氧化硅粒子直徑100-150nm ；
直徑為8(Tl20nm氧化鋁10wt% ；
二乙烯三胺4 wt% ；
聚乙二醇0.5 wt% ；
壬基酚聚氧乙烯基醚0.5wt%, pH=6?7，HLB值為13.3 ；
余量為去尚子水。
[0026]測試結(jié)果:將所得的拋光液在赫瑞特公司的16B雙面拋光機上，使用R0HM-HAAS的SUBA-600的拋光墊，壓力為6psi，轉(zhuǎn)速80rpm下，對C-向的2英寸藍寶石片進行雙面拋光，拋光液流量8ml/min，拋光的去除速度為8.3 μ m/hr,用Zygo公司的New view 5022B型3D表面輪廓儀測試拋光后的表面粗糙度，得到Ra=5.7A。在500倍的光學顯微鏡下觀測，無劃痕，無可見缺陷。
[0027]實施例3:
藍寶石晶片拋光液由以下組分組成:
固含量為30?40wt%硅溶膠25wt%，其中二氧化硅粒子直徑80-100nm ；
直徑為15(T200nm氧化鋁20wt% ;
乙二胺0.lwt% ；
吡啶0.8 wt % ；
壬基酚聚氧乙烯基醚0.7wt%, pH=6?7，HLB值為15 ；
余量為去尚子水。
[0028]測試結(jié)果:將所得的拋光液在赫瑞特公司的16B雙面拋光機上，使用R0HM-HAAS的SUBA-600的拋光墊，壓力為6psi，轉(zhuǎn)速80rpm下，對C-向的2英寸藍寶石片進行雙面拋光，拋光液流量8ml/min，拋光的去除速度為11 μ m/hr,用Zygo公司的New view5022B型3D表面輪廓儀測試拋光后的表面粗糙度，得到Ra=6.2A。在500倍的光學顯微鏡下觀測，無劃痕，無可見缺陷。
[0029]以上對本發(fā)明的較佳實施方式進行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種藍寶石晶片拋光液，其特征在于，所述拋光液由以下組分組成: 固含量為30?40wt%硅溶膠 20?30wt% ； 直徑為8(T200nm氧化鋁 10?20wt% ； 有機堿0.1?4wt% ； 分散劑0.1?3wt% ； 壬基酹聚氧乙烯基醚0.3?lwt% ； 余量為去尚子水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述硅溶膠中二氧化硅粒子的直徑為50?150nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拋光液，其特征在于:所述硅溶膠中二氧化硅粒子的直徑為80?lOOnm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述氧化鋁的直徑為10(Tl50nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述有機堿為二羥基乙基乙二胺、二乙烯三胺、乙二胺或二乙醇胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述分散劑為六偏磷酸鈉、吡啶或聚乙二醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述壬基酚聚氧乙烯基醚的pH=6?7，HLB值為10?15。
【文檔編號】C09G1/02GK104356950SQ201410562946
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】李金平 申請人:李金平