【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工，具体涉及一种用于金属合金的化学机械抛光组合物及抛光方法。
技术介绍
1、化学机械抛光技术(chemical mechanical polishing，cmp)是集成电路制造或者其他领域中获得全局平坦化的常用工艺，这种工艺主要用于获得既平坦、又无划痕和杂质的光滑表面。该工艺通过化学和机械力的组合对各种目标基材进行抛光，而化学机械抛光(cmp)组合物在该工艺中发挥决定性作用。这些组合物通常是水溶液，包含均匀分散的各种化学添加剂和磨粒。cmp组合物也被称为抛光浆料、抛光液或抛光组合物等，其通常用于抛光各种基材(如金属、金属合金、矿物和塑料)的表面。
2、对金属基材和金属合金基材进行抛光的需求广泛存在，如车辆、船舶、飞机、管道、光反射器、容器、扶手、厨具、炊具、建筑金属和珠宝等的金属部件大多需要进行抛光。其中铁合金基材(如具有良好耐腐蚀性的不锈钢)广泛应用于机械工具，炊具，结构材料如手术刀具，运输设备，消费电子设备零件如智能手机部分外壳、笔记本电脑外壳，金属工艺品如汽车商标等，因此还存在对不锈钢表面进行抛光的需求。
3、通常使用含有氧化铝磨粒的cmp组合物来对含有铁合金的材料进行抛光，以获得具有光滑镜面表面的基材。许多金属合金的应用需要具有低表面粗糙度、高亮度和光滑镜面的效果，这可以通过包含氧化铝磨粒的cmp组合物来实现。然而，氧化铝磨粒很容易在金属合金基材表面造成坑点、划痕和其他表面缺陷。由于缺氧和不锈钢保护性钝化膜的局部破坏，此类表面缺陷会导致不锈钢等黑色金属合金出现腐蚀问题。且在日常使用
4、为了降低制造成本、减少废料和减轻环境负担，cmp组合物通常在金属合金基材的抛光过程中循环利用。例如，使用cmp组合物进行抛光，接着将其从抛光装置中排出并收集于罐中，之后将其再循环回到抛光装置中用于进一步抛光。因此，需要使得包含氧化铝磨粒的cmp组合物能具有长的再循环时间。再循环时间是指组合物可以再次用于基材的化学机械抛光而抛光性能(如材料去除率)整体没有下降的时间。然而，再循环时，cmp组合物的活性经常随时间降低，其可能是由于抛光过程中氧化铝颗粒的磨损、破裂和收缩，或是由于氧化铝颗粒的化学变化等原因导致的。cmp组合物的抛光活性降低导致cmp组合物可再循环用于抛光的时间减少，而更换cmp组合物，会导致制造成本和环境负担的增加。同时，目前市面上用于抛光不锈钢的化学机械抛光组合物通常为酸性，存在腐蚀化学机械抛光设备中的铁和不锈钢部件的风险，因此，仍然需要可实现更高去除率、更长再循环时间、低表面缺陷数、具有中性ph值的适用于金属合金基材表面抛光的包含氧化铝磨粒的cmp组合物。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是克服现有技术中存在的上述问题。具体地，本专利技术的实施例提供了一种适用于对金属合金基材表面进行化学机械抛光的组合物，该组合物一方面表现出高的材料去除率和更长的再循环时间，另一方面可以实现低表面粗糙度和低表面缺陷数，且具有中性的ph值，无腐蚀抛光设备中的金属部件的风险。
2、具体地，本专利技术的化学机械抛光组合物包含氧化铝磨粒、氧化剂、络合剂、分散剂、ph调节剂，其中，所述分散剂为纳米粘土，所述纳米粘土具有至多1000nm的z平均粒径。
3、优选地，所述纳米粘土zeta电位的值为至少-5mv。
4、优选地，所述氧化铝磨粒在组合物中在6至7的ph下具有负的zeta电位。
5、优选地，所述氧化剂为无机过化合物、有机过化合物、或其组合。
6、优选地，所述组合物进一步包含络合剂，所述络合剂为二羧酸、多羧酸、氨基酸、有机胺、氨基羧酸、多氨基多羧酸、磷酸盐、多聚磷酸盐、有机膦酸、膦酰羧酸、酚衍生物、酮、及其组合。
7、优选地，所述络合剂为有机膦酸。
8、优选地，所述组合物包含0.1wt％至33.3wt％络合剂。
9、优选地，所述组合物包含0.0001wt％至15wt％的纳米粘土。
10、优选地，所述ph调节剂为碱金属氢氧化物、季铵氢氧化物、碱金属碳酸盐、或其组合。
11、本专利技术实施例的另一目的在于提供一种用于金属合金基材的抛光方法，所述方法利用上述组合物来实现。
12、本专利技术提供的cmp组合物不仅能在金属合金基材的化学机械抛光中实现高的材料去除率，且其具有中性ph值，无金属设备腐蚀风险，并能实现更长的再循环时间，环境友好，经济效益更高。用本专利技术的cmp组合物抛光后的产品具有低的表面粗糙度、低的表面缺陷数(划痕和坑点)和令人满意的镜面效果。
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1.一种用于金属合金表面的化学机械抛光组合物，其包含氧化铝磨粒、氧化剂、分散剂和pH调节剂，其中，所述分散剂为纳米粘土，所述纳米粘土具有至多1000nm的z平均粒径。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述纳米粘土Zeta电位的值为至少-5mV。
3.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述氧化铝磨粒在组合物中在至少5.0的pH下具有负的zeta电位。
4.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述氧化剂为无机过化合物、有机过化合物、或其组合。
5.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物进一步包含络合剂，所述络合剂为二羧酸、多羧酸、氨基酸、有机胺、氨基羧酸、多氨基多羧酸、磷酸盐、多聚磷酸盐、有机膦酸、膦酰羧酸、酚衍生物、酮、或其组合。
6.如权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述络合剂为有机膦酸。
7.如权利要求5-6中任一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物包含0.1wt％至33.3wt％络合剂。
8.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物包含0.0001wt％
9.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述pH调节剂为碱金属氢氧化物、季铵氢氧化物、碱金属碳酸盐、或其组合。
10.一种用于金属合金基材的抛光方法，所述方法利用如权利要求1-9中任一项所述的组合物来实现。
...【技术特征摘要】
1.一种用于金属合金表面的化学机械抛光组合物，其包含氧化铝磨粒、氧化剂、分散剂和ph调节剂，其中，所述分散剂为纳米粘土，所述纳米粘土具有至多1000nm的z平均粒径。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述纳米粘土zeta电位的值为至少-5mv。
3.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述氧化铝磨粒在组合物中在至少5.0的ph下具有负的zeta电位。
4.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述氧化剂为无机过化合物、有机过化合物、或其组合。
5.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物进一步包含络合剂，所述络合剂为二羧酸、多羧酸、氨基酸、有机胺、氨基...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭路希，田露，贾仁合，
申请(专利权)人：昂士特科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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