用于抛光硬质基材的多峰金刚石磨料包或浆料制造技术

公开了一种用于抛光硬质基材的多峰金刚石磨料包或浆料。多峰金刚石磨料包或浆料通常包含多种金刚石磨料。多种金刚石磨料中的每一种金刚石磨料都具有一种粒度。其中，多峰金刚石磨料包或浆料包含第一金刚石磨料和第二金刚石磨料。第一金刚石磨料具有第一粒度，且第二金刚石磨料具有第二粒度。其中，第一金刚石磨料的第一粒度小于第二金刚石磨料的第二粒度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于抛光硬质基材的多峰金刚石磨料包或浆料


[0001]本公开涉及用于抛光硬质基材的抛光浆料。更具体地，本公开涉及一种用于抛光硬质基材(例如碳化硅(SiC)、蓝宝石、氮化镓(GaN)或光学材料)的包含金刚石磨料颗粒的抛光浆料。

技术介绍

[0002]本公开涉及一种抛光组合物，其可用于研磨(lapping)或抛光(polishing)工件，例如由碳化硅(SiC)、蓝宝石或氮化镓(GaN)制成的工件。典型的抛光组合物为水基组合物，其可包含其他共溶剂、流变改性剂、金刚石磨料、pH调节剂、其他磨料(例如SiO2或Al2O3)或表面活性剂和分散剂。碳化硅晶片的制造需要生长大的碳化硅单晶，并通过线锯单晶由单晶获得薄的晶片坯料。需要进行后续处理以改善晶片的表面光洁度和几何形状，这是通过使用金刚石基浆料进行机械抛光来进行的。这种金刚石基浆料能够将晶片抛光到化学机械平面化(CMP)工艺所需的质量，该工艺使晶片最终用作制造电子设备(如集成电路)的基材。
[0003]因为金刚石磨料与工件相比硬度高，因此金刚石基抛光组合物广泛用于基材的机械抛光，这样使得生产性材料去除。有许多金刚石浆料制造商，金刚石磨料本身可以采用单晶、多晶或某些混合型金刚石磨料的形式。例如，美国专利号为8,980,113的专利(全文并入本文)公开了使用纳米金刚石的化学机械平面化。换句话说，美国专利号为8,980,113的专利公开了一种在浆料中使用纳米金刚石的用于硬质基材抛光的浆料。用于SiC晶片机械抛光的典型金刚石粒度约为0.01至10μm，并且一些工艺步骤逐渐减小金刚石磨料，从而提高了表面质量，同时降低了去除速率，以实现所需的晶片几何形状和表面质量。发现大部分处理时间是在线锯和CMP之间的机械抛光过程中，因此开发一种含有金刚石的、可提供高材料去除速率(MRR)以减少生产碳化硅晶片和其他硬质材料的加工时间的抛光浆料具有重要的技术意义。
[0004]典型的金刚石浆料含有金刚石浓度大于100克拉/加仑的金刚石磨料，有时是油基的，其是处置和环境的负担，并且可能含有其他化学成分，例如同样难以处置的氧化剂。现有金刚石抛光浆料的局限性包括材料去除速率低、金刚石浓度高导致成本高以及使用危险或组份难以处置。
[0005]本公开的用于抛光硬质基材的多峰(multi
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modal)金刚石磨料包或浆料可设计为解决以上讨论的问题的至少某些方面。

技术实现思路

[0006]本公开通过使用多峰金刚石磨料包解决了目前可用的金刚石浆料的上述限制。多峰金刚石磨料包的使用允许在浆料中金刚石磨料负载较低的情况下实现高于预期的去除速率，同时为水基环保组合物。所公开的多峰金刚石磨料包或浆料用于抛光硬质基材。所公开的多峰金刚石磨料包或浆料通常可包含多种金刚石磨料。多种金刚石磨料中的每一种金刚石磨料可具有一种粒度。其中，多峰金刚石磨料包或浆料可包含第一金刚石磨料和第二
金刚石磨料。第一金刚石磨料可具有第一粒度，且第二金刚石磨料可具有第二粒度。其中，第一金刚石磨料的第一粒度可以小于第二金刚石磨料的第二粒度，反之亦然。
[0007]所公开的多峰金刚石磨料包或浆料的一个特征可以是其可以被配置为在较低的浆料中的金刚石磨料负载下保持或允许较高的材料去除速率。
[0008]所公开的多峰金刚石磨料包或浆料的另一个特征可以是多峰金刚石磨料包或浆料可以为水基环保组合物。
[0009]所公开的多峰金刚石磨料包或浆料的另一个特征可以是它可以被配置为提供提高的材料去除速率，同时允许降低的用于获得提高的材料去除速率所需的金刚石浓度。
[0010]所公开的多峰金刚石磨料包或浆料的另一个特征可以是它可以被配置为提供对硬质基材的两个面的材料去除速率的提高，同时保持相对低的浆料中的金刚石总浓度。
[0011]在所公开的多峰金刚石磨料包或浆料的选择实施方案中，相对低的浆料中的金刚石总浓度为约80克拉/加仑或更少。其中所提供的在大约相同的浆料中的金刚石总浓度下的材料去除速率的提高为约10％或更多。
[0012]在所公开的多峰金刚石磨料包或浆料的选择实施方案中，第一金刚石磨料的第一粒度可以为0.01μm至3.00μm，并且第二金刚石磨料的第二粒度可以为0.5μm至10μm。在选择的可能优选实施方案中，第一金刚石磨料的第一粒度可以为0.5μm，并且第二金刚石磨料的第二粒度可以为1μm或3μm。
[0013]所公开的多峰金刚石磨料包或浆料的另一个特征可以是提供对碳化硅晶片的两个面的材料去除速率的提高，同时保持相对低的浆料中的金刚石总浓度。在所公开的多峰金刚石磨料包或浆料的选择实施方案中，相对低的浆料中的金刚石总浓度可包括80克拉/加仑的浆料，其中0.5μm的第一粒度的浆料为17克拉/加仑，并且3μm的第二个粒度的浆料为63克拉/加仑。在所公开的多峰金刚石磨料包或浆料的其他选择实施方案中，相对低的浆料中金刚石总浓度可包括50克拉/加仑的浆料，其中0.5μm的第一粒度的浆料为11克拉/加仑，并且3μm的第二粒度的浆料为39克拉/加仑。在这些实施方案中，80克拉/加仑浆料或50克拉/加仑浆料的材料去除速率的提高可能超过使用160克拉/加仑的3μm金刚石浓度观察到的材料去除速率。
[0014]在所公开的多峰金刚石磨料包或浆料的选择实施方案中，第一粒度的第一金刚石磨料与第二粒度的第二金刚石磨料的比例可以为60/40至10/90。在选择的可能优选实施方案中，第一粒度的第一金刚石磨料与第二粒度的第二金刚石磨料的比例可约为20/80至10/90。在选择的可能最优选的实施方案中，第一粒度的第一金刚石磨料与第二粒度的第二金刚石磨料的比例可以为约或等于20/80。
[0015]在所公开的多峰金刚石磨料包或浆料的选择实施方案中，第一金刚石磨料的第一粒度可以为0.5μm，并且第二金刚石磨料的第二粒度可以为1μm或3μm。
[0016]所公开的多峰金刚石磨料包或浆料的另一个特征可以是它可以被配置成能够节约成本的。在选择的实施方案中，节约成本可以通过用廉价的单晶金刚石粉末替代昂贵的多晶金刚石粉末同时最小化材料去除速率的降低来实现。节约成本的百分比可能大于材料去除速率降低的百分比。在选择的实施方案中，节约成本的百分比可以为材料去除速率降低的百分比的约3倍或更多。
[0017]在另一方面，本公开包括如本文所示和/或描述的任意不同实施方案或实施方案
的组合中的多峰金刚石磨料包或浆料。
[0018]在另一方面，本公开包括一种硬质基材的抛光方法。本专利技术的硬质基材的抛光方法通常可以包括提供在本文所示和/或描述的任意不同实施方案或实施方案的组合中的多峰金刚石磨料包或浆料的步骤。因此，所提供的用于抛光硬质基材的多峰金刚石磨料包或浆料可以包含多种金刚石磨料，其中多种金刚石磨料中的每一种金刚石磨料都具有一种粒度。多峰金刚石磨料包或浆料可包含具有第一粒度的第一金刚石磨料和具有第二粒度的第二金刚石磨料。其中，第一金刚石磨料的第一粒度可以小于第二金刚石磨料的第二粒度。利用所提供的多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于抛光硬质基材的多峰金刚石磨料包或浆料，包括：多种金刚石磨料，其中所述多种金刚石磨料中的每一种金刚石磨料具有一种粒度，其中所述多峰金刚石磨料包或浆料包含：具有第一粒度的第一金刚石磨料；和具有第二粒度的第二金刚石磨料；其中，所述第一金刚石磨料的第一粒度小于所述第二金刚石磨料的第二粒度。2.如权利要求1所述的多峰金刚石磨料包或浆料，其被配置成在较低的浆料中的金刚石磨料负载下保持或允许较高的材料去除速率。3.如权利要求2所述的多峰金刚石磨料包或浆料，其中：所述多峰金刚石磨料包或浆料为水基环保组合物；所述多峰金刚石磨料包或浆料被配置为提供提高的材料去除速率，同时允许降低的用于获得提高的材料去除速率所需的金刚石浓度；或者它们的组合。4.如权利要求1所述的多峰金刚石磨料包或浆料，其被配置为提供所述硬质基材的两个面的材料去除速率的提高，同时保持相对低的浆料中的金刚石总浓度。5.如权利要求4所述的多峰金刚石磨料包或浆料，其中相对低的浆料中的金刚石总浓度为约80克拉/加仑或更低，其中在大约相同的浆料中的金刚石总浓度下所提供的材料去除速率的提高为约10％或更多。6.如权利要求1所述的多峰金刚石磨料包或浆料，其中：第一金刚石磨料的第一粒度为0.01μm至1.00μm；并且第二金刚石磨料的第二粒度为0.5μm至10μm。7.如权利要求6所述的多峰金刚石磨料包或浆料，其中：第一金刚石磨料的第一粒度为0.5μm；并且第二金刚石磨料的第二粒度为1μm或3μm。8.如权利要求7所述的多峰金刚石磨料包或浆料，其中提供对碳化硅晶片的两个面的材料去除速率的提高，同时保持相对低的浆料中的金刚石总浓度，其中相对低的浆料中的金刚石总浓度包括：80克拉/加仑的浆料，其中0.5μm的第一粒度的浆料为17克拉/加仑，3μm的第二粒度的浆料为63克拉/加仑；或者50克拉/加仑的浆料，其中0.5μm的第一粒度的浆料为11克拉/加仑，3μm的第二粒度的浆料为39克拉/加仑。9.如权利要求8所述的多峰金刚石磨料包或浆料，其中所述80克拉/加仑浆料或所述50克拉/加仑浆料的材料去除速率的提高超过使用160克拉/加仑的3μm金刚石浓度观察到的材料去除速率。10.如权利要求1所述的多峰金刚石磨料包或浆料，其中所述第一粒度的第一金刚石磨料与所述第二粒度的第二金刚石磨料的比例为60/40至10/90。11.如权利要求10所述的多峰金刚石磨料包或浆料，其中所述第一粒度的第一金刚石磨料与所述第二粒度的第二金刚石磨料的比例约为20/80至10/90。
12.如权利要求11所述的多峰金刚石磨料包或浆料，其中所述第一粒度的第一金刚石磨料与所述第二粒度的第二金刚石磨料的比例为约或等于20/80。13.如权利要求10所述的多峰金刚石磨料包或浆料，其中：第一金刚石磨料的第一粒度为0.5μm；并且第二金刚石磨料的第二粒度为1μm或3μm。14.如权利要求1所述的多峰金刚石磨料包或浆料...

【专利技术属性】
技术研发人员：特里，
申请(专利权)人：普瑞恩有限公司，
类型：发明
国别省市：