一种基于蓝宝石研磨的环境友好型悬浮剂、其制备方法及用途技术

本发明专利技术提供一种基于蓝宝石研磨的环境友好型悬浮剂、其制备方法及用途。本发明专利技术基于蓝宝石研磨的环境友好型悬浮剂包括质量份如下的各组分：增稠剂0.5

【技术实现步骤摘要】
一种基于蓝宝石研磨的环境友好型悬浮剂、其制备方法及用途


[0001]本专利技术涉及悬浮剂技术，尤其涉及一种基于蓝宝石研磨的环境友好型悬浮 剂、其制备方法及用途。

技术介绍

[0002]蓝宝石，组成为α
‑
A12O3，硬度仅次于金刚石，莫氏硬度9级，与天然 宝石具有相同的光学特性和力学性能，具有很好的热特性、极好的电气特性 和介电特性，对红外线透过率高，耐磨性好，在高温下仍具有较好的稳定性。 随着光电技术的飞速发展，光电产品对蓝宝石衬底材料需求量的日益增加， 同时随着LED元件的不断拓展，蓝宝石已经成为最重要的衬底材料之一，具 有极大的国内外市场需求。
[0003]蓝宝石机械加工非常困难，晶面加工技术复杂，是国内外研究的重点课 题之一，在实际生产应用中使用的蓝宝石晶片，都是由晶棒经切割然后抛光 加工制成的，一般先用线切割或者多线切割机将半导体晶棒切割成晶片，但 在切割过程中，加工条件会有所波动，因此，切割的晶片厚度及表面平整度 方面都存在偏差。在器件制造中，衬底晶片的表面缺陷及表面质量均会影响 到后续GaN外延生长质量，因此，晶片的表面质量对高性能器件的制造非常 重要。因此，蓝宝石在作为其他光学用途时，要求其表面粗糙度小于2nm， 而作为衬底材料时，要求其表面粗糙度小于0.8nm。因此，必须经过研磨抛 光。
[0004]目前，现有的研磨抛光技术主要有：机械研磨抛光、化学抛光、激光抛 光、离子束抛光等。其中机械抛光容易在镜面表面产生划痕；化学抛光，蓝 宝石表面不光洁，而且需要使用大量酸性或者碱性化学试剂，污染较大；激 光及离子束抛光晶片表面质量高，缺陷少，但激光设备价格昂贵且技术不够 完善。因此，化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是目前国 内外采用最广泛的加工技术。CMP是将工件表面材料与抛光液发生化学反 应，生成一层相对容易去除的软质层，然后在机械作用下去除软质层，使工 件表面重新裸露出来，在化学、机械交替作用中完成工件表面抛光。现有的 抛光研磨液大多为含有氧化剂和催化剂的SiO2水溶液，其对蓝宝石的研磨加 工去除率低，加工效率较低，蓝宝石表面质量差，且难以达到更精细的程度。 此外，目前的悬浮剂多采用难以降解的危险化学品，比如烷烃类物质，对环 境危害较大。为此，本专利技术中涉及到的悬浮剂原料采用环境友好型物质，具 有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，针对采用现有悬浮剂研磨蓝宝石晶片，具有研磨速 率低，晶片平整度低、稳定性差和环境危害大的问题，提出一种基于蓝宝石 研磨的环境友好型悬浮剂，该悬浮剂具有悬浮性高、稳定性好的特性，其配 方中涉及到的原材料均为环境友好型物质；采用本专利技术悬浮剂对蓝宝石晶片 进行研磨，能显著提高蓝宝石晶片的移除率、增加表面平整度和大幅度降低 表面粗糙度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于蓝宝石研磨的环 境友好型悬浮剂，包括质量份如下的各组分：
[0007][0008]进一步地，所述增稠剂亲水、耐碱且稳定，所述增稠剂为羧甲基纤维素 钠、羟乙基纤维素、酪蛋白酸钠或阿拉伯胶中的一种或几种，优选为羧甲基 纤维素钠。所述增稠剂优选为1
‑
2份。
[0009]进一步地，所述螯合剂单体为盐酸多巴胺，所述螯合促进剂为三羟甲基 氨基甲烷；所述盐酸多巴胺与三羟甲基氨基甲烷(Tris)反应生成螯合剂聚 多巴胺。所述螯合剂单体优选为10
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15份，所述螯合促进剂优选为5
‑
10份。
[0010]进一步地，所述分散剂为乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、硬脂酸 丁酯、乙烯
‑
丙烯酸共聚物、聚丙烯酸钠、硬脂酸镁和聚乙烯蜡中的一种或几 种，优选为聚丙烯酸钠。所述分散剂优选为3
‑
5份。
[0011]进一步地，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂，例如十六烷基三甲基 溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵及十二烷基二甲基苄基氯化铵；或阴离子表 面活性剂，例如十二烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸酯钠及月桂醇肌氨酸钠；或 非离子表面活性剂，例如异构癸醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚及 C
12
‑
14
脂肪醇聚氧乙烯醚，优选C
12
‑
14
脂肪醇聚氧乙烯醚。所述表面活性剂优 选为0.2
‑
0.5份。
[0012]进一步地，所述消泡剂为聚氧丙烯甘油聚醚(分子量1万
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10万)、聚 氧丙烯聚氧乙烯甘油醚(分子量1万
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10万)、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油聚醚 酯(分子量1万
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10万)和二甲基硅油及聚醚
‑
硅氧烷共聚物中的一种或多种， 优选二甲基硅油。所述消泡剂优选为0.3
‑
0.5份。
[0013]进一步地，所述防锈剂为月桂二酸、硬脂酸、亚硝酸钠、重铬酸钾、油 酸十八烷胺、硬脂酸环已胺、石油磺酸钡和石油磺酸钠中的一种或多种，优 选亚硝酸钠。所述防锈剂优选为0.1
‑
0.5份。
[0014]进一步地，所述pH调节剂为乙三胺五乙酸、二乙三胺五乙酸、三乙三 胺五乙酸、N,N
‑
二甲苯胺和单乙醇胺中的一种或多种，优选为单乙醇胺。所 述pH调节剂优选为10
‑
15份。
[0015]本专利技术的另一个目的还公开了一种基于蓝宝石研磨的环境友好型悬浮剂的 制备方法，包括以下步骤：
[0016]步骤1：按照配比称取各组分；
[0017]步骤2：将除增稠剂以外的所有组份加入到容器中，加热至25
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40℃，并 持续搅拌(转速100r/min
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500r/min)至所有物料溶解后，保持搅拌同时加入 增稠剂；然后提高搅拌速度(转速300r/min
‑
2000r/min)，搅拌20
‑
60min至 均匀透明，制备得到基于蓝宝石研磨的环境友好型悬浮剂。
[0018]本专利技术的另一个目的还公开了一种基于蓝宝石研磨的环境友好型悬浮剂在 蓝宝石晶片研磨领域或硅片研磨领域的用途。
[0019]进一步地，所述基于蓝宝石研磨的环境友好型悬浮剂用于蓝宝石晶片研 磨，包括以下步骤：
[0020]步骤a：将基于蓝宝石研磨的环境友好型悬浮剂用超纯水配制成工作液； 所述工作液中蓝宝石研磨的环境友好型悬浮剂与超纯水的质量比为25
‑
40： 60
‑
75；
[0021]步骤b：向工作液中加入占其质量10
‑
40％的研磨砂，搅拌10
‑
30min后， 用于蓝宝石晶片研磨。
[0022]进一步地，步骤b所述蓝宝石晶片研磨工艺如下：
[0023]研磨时间：10
‑
30min；
[0024]研磨转速：20...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蓝宝石研磨的环境友好型悬浮剂，其特征在于，包括质量份如下的各组分：2.根据权利要求1所述基于蓝宝石研磨的环境友好型悬浮剂，其特征在于，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、酪蛋白酸钠或阿拉伯胶中的一种或几种。3.根据权利要求1所述基于蓝宝石研磨的环境友好型悬浮剂，其特征在于，所述螯合剂单体为盐酸多巴胺，所述螯合促进剂为三羟甲基氨基甲烷；所述螯合剂为盐酸多巴胺与三羟甲基氨基甲烷反应生成的聚多巴胺。4.根据权利要求1所述基于蓝宝石研磨的环境友好型悬浮剂，其特征在于，所述分散剂为乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、硬脂酸丁酯、乙烯
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丙烯酸共聚物、聚丙烯酸钠、硬脂酸镁和聚乙烯蜡中的一种或几种。5.根据权利要求1所述基于蓝宝石研磨的环境友好型悬浮剂，其特征在于，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。6.根据权利要求1所述基于蓝宝石研磨的环境友好型悬浮剂，其特征在于，所述消泡剂为聚氧丙烯甘油聚醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油聚醚酯和二甲基硅油及聚醚
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硅氧烷共聚物中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯军，单晓倩，
申请(专利权)人：浙江奥首材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：