一种氧化铝抛光液及其制备方法技术

本发明专利技术涉及抛光技术领域，具体涉及一种氧化铝抛光液及其制备方法。本发明专利技术公开了一种氧化铝抛光液及其制备方法，氧化铝抛光液包括氧化铝、氧化剂和添加剂；所述添加剂采用改性剂和分散剂复配；所述改性剂和分散剂的质量配比为(0.8

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铝抛光液及其制备方法


[0001]本专利技术涉及抛光
，具体涉及一种氧化铝抛光液及其制备方法。

技术介绍

[0002]化学机械抛光（CMP）是目前已知的抛光表面平坦化效果最好的一种方法，抛光液的性能对CMP的效果有非常重要的作用和影响，特别是抛光液中的抛光磨料的粒径和分散均匀性直接影响抛光的表面质量。主要的抛光磨料是氧化铝、二氧化硅、氧化铈、碳化硅等，相比较粒径分布范围窄的SiO2抛光液，其抛光效率不高。相比于SiO2抛光液，氧化铝抛光液具有高抛光效率，但其存在易团聚、易沉降的特点，容易在抛光过程产生划伤，影响其抛光性能稳定性。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：氧化铝抛光液具有高抛光效率，但其存在易团聚、易沉降的特点，容易在抛光过程产生划伤，影响其抛光性能稳定性，本专利技术提供了解决上述问题的一种氧化铝抛光液及其制备方法，本专利技术通过改性剂和分散剂复配，对氧化铝有很强的分散、悬浮能力，使得本专利技术的抛光液有很好的抛光效率及表面质量。
[0004]本专利技术通过下述技术方案实现：一种氧化铝抛光液，包括氧化铝、氧化剂和添加剂；所述添加剂采用改性剂和分散剂复配；所述改性剂和分散剂的质量配比为(0.8
‑
1):(1
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0.75)；所述改性剂采用聚乙烯吡咯烷酮；所述分散剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇、聚丙烯酸及聚丙烯酸盐中的至少一种。
[0005]本专利技术选用改性剂与分散剂复配，一方面增加了氧化铝的分散性、悬浮性，使其不容易沉淀，增加抛光效果，另一方面聚乙烯吡咯烷酮可以对氧化铝表面进行改性，使得坚硬的氧化铝表面覆盖一层软的薄膜，使得本专利技术具有很好的抛光质量。
[0006]本专利技术采用先分散后改性，使用合适含量的分散剂可以使氧化铝具有更好的分散性，可以减少磨料团聚，增加磨料与改性剂接触的面积，提高改性率。过高的分散剂含量会在氧化铝表面形成多层吸附，减少氧化铝悬浮液的稳定性，增加团聚，降低抛光效率，并且导致抛光的表面质量变差。过低的分散剂含量，使氧化铝不能完全分散，导致抛光的表面质量不能稳定控制。聚乙烯吡咯烷酮作为一种具有亲水性、可以成膜的高分子聚合物，其作为改性剂可以在氧化铝表面包覆一层薄膜并且增加磨料与水的亲和性，减少磨料在抛光过程中的团聚现象，其在抛光液中的含量过高，会导致整个抛光液体系稳定性变差，若其含量过低，不能达到氧化铝的全部包覆，影响抛光效果。
[0007]此外，本专利技术选用氧化铝作为抛光磨料，相对于二氧化硅来说，其硬度更大，其磨削作用更强，使得本专利技术有很好的抛光效率，而且氧化铝是两性氧化物，其不仅可以在酸性条件下使用，还可以在碱性条件下使用，使得本专利技术有更广泛的适用范围。
[0008]进一步可选地，所述改性剂和分散剂的质量配比为1:1。
[0009]进一步可选地，所述氧化剂包括重铬酸钾、过硫酸钾、重铬酸铵、过氧化氢的一种或任意的多种组合。
[0010]进一步可选地，按质量百分含量计，包括：氧化铝2%~30%，氧化剂0.5%~3%，添加剂为0.1%~3%，其余为去离子水。
[0011]进一步可选地，按质量百分含量计，包括：氧化铝12%
‑
20%，氧化剂1.5%~2.5%，添加剂为1.2%~2.5%，其余为去离子水。
[0012]进一步可选地，按质量百分含量计，包括：氧化铝15%，氧化剂2%，添加剂为2%，其余为去离子水。
[0013]进一步可选地，所述氧化铝晶型为α型，平均粒径为0.05μm
‑
5μm，比表面积≥30m/g。
[0014]本专利技术的抛光液中氧化铝晶型为α型，平均粒径为0.05μm
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5μm，氧化铝显白色蓬松粉末状态；比表面积≥1m2/g；粒度分布均匀、纯度高、高分散、具有耐高温的惰性；纳米氧化铝耐热性强，成型性好，晶相稳定、硬度高、尺寸稳定性好。
[0015]一种氧化铝抛光液的制备方法，用于制备上述的一种氧化铝抛光液；先采用分散剂分散氧化铝磨料，再通过改性剂改性，最后通过氧化剂处理获得氧化铝抛光液。
[0016]本专利技术选用改性剂与分散剂复配，先采用分散剂分散氧化铝磨料，获得粒径均匀的氧化铝颗粒，避免出现团聚现象；然后再进行改性处理，使得坚硬的氧化铝表面覆盖一层软的薄膜，使得本专利技术具有很好的抛光质量。
[0017]进一步可选地，包括步骤：步骤1，将氧化铝磨料和分散剂混合，得到混合物料；步骤2，向混合物料中加入聚乙烯吡咯烷酮混合，获得改性后的混合物料；步骤3，向混合物料中加入氧化剂，调节pH，获得氧化铝抛光液。
[0018]进一步可选地，步骤1和/或步骤2中，通过超声和/或机械搅拌分散混合。
[0019]更具体地，步骤如下：在机械搅拌下将氧化铝磨料与分散剂加入，超声分散，得到氧化铝抛光液将氧化铝抛光液中加入适量聚乙烯吡咯烷酮，超声搅拌，得到改性氧化铝抛光液将改性氧化铝抛光液中加入适量氧化剂，并且调节至所需pH值，得到一种氧化铝抛光液。
[0020]本专利技术具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术用聚乙烯吡咯烷酮改性后的氧化铝，具有更好的悬浮稳定性、分散性；用聚乙烯吡咯烷酮改性后的氧化铝，在硬质的氧化铝表面包覆了一层软的聚乙烯吡咯烷酮，使磨料与硅片表面接触时，避免直接接触，减少了划伤，得到更好的表面质量。聚乙烯吡咯烷酮具有保湿效果，用聚乙烯吡咯烷酮改性的氧化铝，具有更好的保湿效果，减少抛光过程中水分蒸发，导致的磨料团聚现象，得到更好的表面质量。
[0021]2、本专利技术选用改性剂与分散剂复配，先采用分散剂分散氧化铝磨料，获得粒径均匀的氧化铝颗粒，避免出现团聚现象；然后再进行改性处理，使得坚硬的氧化铝表面覆盖一层软的薄膜，使得本专利技术具有很好的抛光质量。
[0022]3、氧化铝抛光液相比二氧化硅抛光液，有更大的去除率。氧化铝抛光液可以在酸性、中性、碱性条件下使用，具有更宽阔的适用范围。
附图说明
[0023]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为对照试验1未加PVP氧化铝抛光液粒径分布。
[0024]图2为实施例1加入PVP后氧化铝粒径分布。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0026]实施例1本实施例提供了一种氧化铝抛光液：抛光液是由氧化铝磨料、氧化剂、改性剂聚乙烯吡咯烷酮、分散剂及纯水组成，各组分的质量百分含量比如下：氧化铝磨料
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2%；重铬酸铵
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0.5%；聚乙烯吡咯烷酮
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0.05%；聚丙烯酸
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0.05%；纯水
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化铝抛光液，包括氧化铝、氧化剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂采用改性剂和分散剂复配；所述改性剂和分散剂的质量配比为(0.8
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1):(1
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0.75)；所述改性剂采用聚乙烯吡咯烷酮；所述分散剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇、聚丙烯酸及聚丙烯酸盐中的至少一种。2.根据权利要求1所述的一种氧化铝抛光液，其特征在于，所述改性剂和分散剂的质量配比为1:1。3.根据权利要求1所述的一种氧化铝抛光液，其特征在于，所述氧化剂包括重铬酸钾、过硫酸钾、重铬酸铵、过氧化氢的一种或任意的多种组合。4.根据权利要求1所述的一种氧化铝抛光液，其特征在于，按质量百分含量计，包括：氧化铝2%~30%，氧化剂0.5%~3%，添加剂为0.1%~3%，其余为去离子水。5.根据权利要求4所述的一种氧化铝抛光液，其特征在于，按质量百分含量计，包括：氧化铝12%
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20%，氧化剂1.5%~2.5%，添加剂为1.2%...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴杰，刘金凤，
申请(专利权)人：成都超纯应用材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：