一种化学机械磨削液制备方法技术

一种化学机械磨削液制备方法，属于软脆功能晶体磨削抛光加工技术领域，特别涉及Ⅱ－Ⅵ化合物软脆功能晶体磨削抛光加工方法。其特征是化学机械磨削液不含任何游离磨料，表面分散剂、氧化剂、活性剂，只是由溴、去离子水或蒸馏水、硝酸、有机酸的一种、有机醇的一种、无机酸的一种组成。溴与有机醇的体积百分比为１－５％，硝酸∶无机酸∶有机酸体积百分比为０．５－１∶３－５∶１０－２０，用去离子水或者蒸馏水稀释至ｐＨ值为２．０－３．２之间即可配制成化学机械磨削液。本磨削液采用了化学腐蚀与化学反应两种方式去除材料，具有较高的材料去除率，并有效避免了游离磨料的嵌入、划伤、微裂纹、塑性变形等缺陷，达到高效无应力超精密磨削与抛光的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于软脆功能晶体磨削抛光
，特别涉及n—vi化合物软脆 功能晶体的磨削抛光加工方法。
技术介绍
n—vi化合物软脆晶体作为一种新兴的特殊光电功能晶体，在军事、国防、 航空、航天、国民经济等领域发挥着极其重要的作用，并得到了广泛应用，典型代表如HgCdTe、 CdZnTe、 HgMnTe、 CdMnTe、 HglnTe等。然而这种软脆功 能晶体不同于目前广泛应用的硬脆功能晶体，如Si片、MgO晶片\金刚石晶圆、 蓝宝石晶圆等，也不同于传统的软塑性材料，如铜、铁、铝等，是一种典型的 难加工材料。要求加工表面具有亚纳米精度、高平面度、高表面质量与完整性， 传统的车削、磨削、铣削等加工方法，由于刀具的轻微振动极易造成加工表面 的划伤、断裂、破碎、微裂纹、塑性变形等缺陷；而采用研磨、抛光等精密加 工方法，游离磨料极易嵌入软脆功能晶体表面，造成表面质量和完整性下降， 导致期间功能下降并失效。《功能材料》2006, 37(1):120-122采用机械研磨一机 械抛光一化学腐蚀的方法加工CdZnTe晶片，这种传统的加工方法目前具有代表性，然而这种加工方法由于使用了游离磨料Al203，极其容易导致游离磨料的嵌入，---旦嵌入，通过后续的机械抛光和化学腐蚀，无法全部清除，即使部分清 除后，也会留下较大的凹坑、微划痕、塑性变形、微裂纹等缺陷，而且最后的 化学腐蚀工艺会在加工表面留下类似于小溪的腐蚀沟。另一方面，这种传统的加工方法效率低、废品率高、劳动强度大。申请号200810010596.8的专利采 用具有5-20nm尺度的游离磨料及具有螯合剂、表面活性剂、分散剂的酸性抛光 液来加工CdZnTe晶片，这种加工方法较传统的加工方法有很大的改善，但是这 种化学机械抛光液由于使用了纳米级的游离磨料，也会造成游离磨料在加工表 面的少量嵌入及残留。同时，这种化学机械抛光液使用了螯合剂、表面活性剂、 分散剂等化学试剂，使得抛光液配方复杂，抛光工艺较为繁琐。《Semiconductor Science and Technology》2006, 21(1):40-43采用单点金刚石的超精密加工方法加 工HgCdTe软脆功能晶体，对面积为15X12mr^的小尺寸晶片进行了单点金刚 石切削，获得了粗糙度rms为20 nm的光滑表面，PV值为100 nm。这个精度达 不到II一VI化合物亚纳米表面精度的要求，而且单点金刚石切削后会有小尺度 的波纹面，也达不到高平面度高表面完整性的要求。而且，单点金刚石超精密 切削机床价格昂贵，并不是通用设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，采用一种无游离磨料、 螯合剂、表面分散剂、氧化剂的只是含有有机酸、无机酸、有机醇、溴、去离 子水或蒸馏水的水溶液，解决目前采用传统加工方法加工II—VI化合物软脆晶 体时游离磨料易嵌入，加工表面易划伤，产生微裂纹、塑性变形，工件易破碎、 废品率高等缺陷。本专利技术的技术方案是化学机械磨削液由去离子水或蒸馏水、硝酸、有机醇、 溴、无机酸、有机酸组成。首先配制溴一有机醇溶液，有机醇类可以选择典型 的甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、异丁醇，选择一种有机醇，使得溴在有机醇类 的体积百分含量为1-5%。然后配制酸溶液，选择硝酸、 一种无机酸，典型的如硫酸、盐酸， 一种有机酸，典型的如乳酸、醋酸。有机酸无机酸硝酸的体积百分比为10-20: 3-5: 0.5-1，向这种配制好的酸溶液中加入去离子水或者蒸 馏水，然后倒入已经配制好的溴一有机醇溶液，即可制备成化学机械磨削液，同时使得这种溴一有机醇类在化学机械磨削液中的体积百分含量为1-20%，混 合酸在化学机械磨削液中的体积百分比为1-10%。将溶液中倒入适量的去离子 水或蒸馏水，或者硝酸，使得溶液的pH值为2.0-3.2， pH值调节剂为去离子水 或蒸熘水、硝酸。本专利技术的效果和益处是与目前采用的传统的机械研磨一机械抛光一化学腐 蚀方法相比，不含任何游离磨料、表面活性剂、氧化剂、螯合剂，只是由去离 子水或蒸馏水、硝酸、有机醇(如甲醇、乙醇、已二醇、丙醇)类的一种、溴、无 机酸类(如盐酸、硫酸)的一种、有机酸(如乳酸、醋酸)类的一种组成。可以有效 避免游离磨料嵌入、划伤、微裂纹、塑性变形等缺陷对加工表面造成的加工缺 陷，同时获得超光滑无应力表面，由于本化学机械磨削液采用了化学腐蚀与化 学反应两种方法去除II一VI化合物软脆功能晶体材料，具有较高的材料去除率， 从而达到高效无应力的超光滑超精密磨削抛光加工效果。具体实施例方式以下结合技术方案详细叙述本专利技术的具体实施方式。选用10 X 10X2 mm3的CdZnTe晶片，在VG401 MKII 300 mm精密Si片磨床上来完成化学机械磨削试验。首先将CdZnTe晶片采用微孔陶瓷真空吸盘安装 于工作台上，微孔陶瓷吸盘的小孔直径为0.5mm，直径为180mm。由于真空陶 瓷吸盘的直径比CdZnTe晶片大，采用0.5mm厚的聚乙烯薄板挖出8X8 mm2的 孔，将CdZnTe晶片放在上面即可完成自动装卸工件，而且可以避免工件采用机 械夹具的划伤等缺陷。采用#5000砂轮的微粉金刚石砂轮做前期的精密磨削试 验，磨削液选用去离子水，流量为300ml/min。首先选用的进给量是20 )im/min,磨削时间为10min;然后进给量为5 |im/min，磨削时间为5min;最后进给量为 1 (am/min，磨削时间为5min。精密磨削的主轴转速为2000 r/min，工作台的转速 为400 r/min。然后换上自行研制的绒毛软磨料砂轮。制备方法如下，将商用的绒毛抛光 垫用剪刀剪成长25mm，宽4mm的小矩形，然后用防水、防酸的树脂胶粘贴于 铝基底上，共剪成36个齿，安装于直径为360mm的金刚石砂轮的底座上，将 金刚石砂轮盘换下，即可制备完成简单的软磨料砂轮。化学机械磨削液的配制方法如下首先配制2%的溴一甲醇溶液，然后配制硝酸盐酸乳酸为0.5: 4: IO的酸溶液，将溴一甲醇溶液、酸溶液、去离子水按照体积比为2: 1: 17混合，即可配制成化学机械磨削液，进行化学机械磨削试验时，主轴转速1000r/min,工 作台转速200 r/min，化学机械磨削液流量为200 ml/min，磨削时间为20 min。采用ZYGO表面轮廓仪来测量加工表面的粗糙度，为了避免对加工表面造 成损伤，采用非接触的光学测量方法获得表面粗糙度，测量面积为71X53 pm2， 表面粗糙度为0.821 nm， PV值为10nm，获得了超光滑无损伤的高效超精密加 工效果。权利要求1. ，由去离子水、硝酸、有机酸、无机酸、有机醇、溴组成，采用无游离磨料的化学融解与腐蚀双重材料去除作用，实现高效无应力化学机械磨削，其特征是(1)由去离子水或蒸馏水、硝酸、有机醇、溴、无机酸、有机酸组成；(2)溴在有机醇类的体积百分含量为1-5％，这种溴—有机醇类在化学机械磨削液中的体积百分含量为1-20％；(3)有机酸∶无机酸∶硝酸的体积百分比为10-20∶3-5∶0.5-1；这种混合酸在化学机械磨削液中的体积百分比为1-10％；(4)溶液的pH值为2.0-3.2，pH值调节剂为去离子水或蒸馏水、硝酸。全文摘要，属于软脆功能晶体磨削抛光加工技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械磨削液制备方法，由去离子水、硝酸、有机酸、无机酸、有机醇、溴组成，采用无游离磨料的化学融解与腐蚀双重材料去除作用，实现高效无应力化学机械磨削，其特征是：　（１）由去离子水或蒸馏水、硝酸、有机醇、溴、无机酸、有机酸组成；　 　（２）溴在有机醇类的体积百分含量为１－５％，这种溴－有机醇类在化学机械磨削液中的体积百分含量为１－２０％；　（３）有机酸∶无机酸∶硝酸的体积百分比为１０－２０∶３－５∶０．５－１；这种混合酸在化学机械磨削液中的体积百分比为１－１０ ％；　（４）溶液的ｐＨ值为２．０－３．２，ｐＨ值调节剂为去离子水或蒸馏水、硝酸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张振宇，周红秀，郭东明，高航，康仁科，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]