研磨浆料、制备研磨浆料的方法、氮化物晶体材料以及氮化物晶体材料的表面研磨方法技术

本发明专利技术提供了一种用于氮化物晶体表面研磨的浆料。所述研磨浆料包括氧化物磨粒，选自阴离子性有机分散剂和无机分散剂的至少一种分散剂，以及氧化剂。所述研磨浆料具有小于７的ｐＨ值。所述浆料有效地研磨氮化物晶体的表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种可适用于氮化物晶体的表面研磨的研磨浆料，以 及其制备方法。
技术介绍
可用于例如发动机的滑动零件等的氮化物陶瓷部件的类型包括由Si3N4晶体、A1N晶体、TiN晶体、GaN晶体等组成的烧结体。在本发 明中，术语"晶体"包括单晶体和多晶体，并且以下同样适用。这些 由晶体组成的烧结体形成具有所期望的形状。所形成的物体被研磨以 具有平坦、光滑的表面。由此制成滑动零件。形成用作半导体器件衬底的晶片的晶体类型包括绝缘性晶体(如 Si02晶体)及半导体晶体(如硅晶体和氮化物晶体)。这些晶体都被切割 成具有所期望的形状。切割后的晶体被研磨以具有平坦、光滑的表面。由此制成衬底。例如，已公布的日本专利申请特开2003-306669(专利文献l)提出 了用于氧化物晶体(如Si02晶体)的表面研磨的研磨浆料。 一种由水、 研磨粒子以及研磨促进剂组成的研磨浆料被提议作为上述浆料。该研 磨促进剂由有机酸或有机酸的盐制成，并且所述浆料呈酸性。已公布 的日本专利申请特开2001-035819(专利文献2)提出了用于硅晶体的表面研磨的研磨浆料。 一种研磨浆料被提出作为上述浆料，在所述研磨 浆料中，分别由磨粒和粘结剂组成的结合体粒子分散在液体中。然而，至于上述的氮化物晶体，因为该晶体很大程度上是化学稳定的，所以还未获得用于有效地研磨该晶体表面的研磨浆料。专利文献1:已公布的日本专利申请特开2003-306669 专利文献2:已公布的日本专利申请特开2001-035819。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题考虑到上面描述的目前的情况，本专利技术的目的是不仅提供一种用 于有效地研磨氮化物晶体表面的研磨浆料以及其制备方法，而且提供 一种通过使用上述研磨浆料研磨氮化物晶体表面的方法。解决问题的手段本专利技术提供了一种用于氮化物晶体表面研磨的研磨浆料。所述研 磨浆料包括氧化物磨粒，选自阴离子性有机分散剂和无机分散剂的至 少一种分散剂，以及氧化剂。该研磨浆料具有小于7的pH值。本专利技术的研磨浆料可既包含阴离子性有机分散剂又包含无机分散 剂作为分散剂。氧化物磨粒可具有高于研磨浆料的pH值的等电点。氧 化物磨粒可由选自Ti02、 Fe203、 Fe304、 NiO、 CuO、 Cr203、 Si02、 A1203、 Mn02和Zr02的至少一种氧化物组成。阴离子性有机分散剂可 具有-COOM基团，其中M代表H、 NEU或金属元素。无机分散剂可为 选自Ca(N03)2、 NaN03、 A1(N03)3、 Mg(N03)2、 Ni(N03)2、 Cr(N03)3、 Cu(N03)2、 Fe(N03)2、 Zn(N03)2、 Mn(N03)2、 Na2S04、 A12(S04)3、 MgS04、 NiS04、 Cr2(S04)3、 CuS04、 FeS04、 ZnS04、 MnS04、 Na2C03、 NaHC03、 Na3P04、 CaCl2、 NaCl、 A1C13、 MgCl2、 NiCl2、 CuCl2、 FeCl2、 ZnCl2 和MnCl2的至少一种。本专利技术提供了一种制备上述研磨浆料的方法。该方法具有以下步骤(a)首先，向水性液体中至少添加所述氧化物磨粒和选自阴离子性5有机分散剂和无机分散剂的至少一种分散剂；以及 (b)接着，机械地分散所述氧化物磨粒。本专利技术提供了一种研磨氮化物晶体表面的方法。该方法通过使用 上述的研磨浆料以化学机械方式对氮化物晶体的表面进行研磨。本专利技术提供了一种氮化物晶体，其通过上述表面研磨方法获得并 且具有2nm以下的表面粗糙度Ra。本专利技术的效果本专利技术不仅能提供一种用于有效地研磨氮化物晶体表面的研磨浆 料以及其制备方法，而且能提供一种通过使用上述研磨浆料研磨氮化 物晶体表面的方法。附图说明图1A所示为评估磨粒在研磨浆料中的分散性的方法的示意图，该 图显示了正好在摇动样品瓶后的研磨桨料的状态。图1B所示为评估磨粒在研磨浆料中的分散性的方法的示意图，该 图显示了在维持样品瓶不动后的研磨浆料的状态。图2所示为通过使用所述研磨浆料研磨多晶体(III族氮化物)或单晶体Si3N4的方法的示意性剖视图。附图标记说明 1:样品瓶 2:盖子 10:研磨浆料10a:其中存在氧化物磨粒的相 10b:其中不存在氧化物磨粒的相 21:晶体保持器 21c和25c:转动轴24:重物25 - 平台(surface plate)28:研磨垫29:研磨浆料供给口30:氮化物晶体具体实施例方式本专利技术的实施方案解释如下。在附图说明中，相同的元件具有相 同的附图标记以避免重复说明。附图中尺寸的比例不一定要与说明中 的比例一致。本专利技术的研磨浆料为用于氮化物晶体表面研磨的浆料。所述浆料 包含氧化物磨粒，选自阴离子性有机分散剂和无机分散剂的至少一种分散剂，以及氧化剂。该浆料具有小于7的pH值。在本专利技术的研磨桨料中，氧化物磨粒被选自阴离子性有机分散剂和无机分散剂的至少一 种分散剂稳定地分散。上述氧化物磨粒和氧化剂共同使有效研磨稳定 地进行。如上所述，取决于所用分散剂的类型，本专利技术的研磨浆料可具有下列三种类型的实施方案(a) 分散剂为阴离子性有机分散剂的情况，(b) 分散剂为无机分散剂的情况，以及(c) 分散剂由阴离子性有机分散剂和无机分散剂组成的情况。 各个实施方案在下面具体地说明。实施方案1本专利技术的研磨浆料的一个实施方案为用于氮化物晶体表面研磨的 浆料。该浆料包含氧化物磨粒、阴离子性有机分散剂以及氧化剂，并 且具有小于7的pH值。在本专利技术中，只要氮化物为晶体氮化物，则对氮化物晶体没有特别的限制。例如，该氮化物晶体的类型包括氮化物 单晶体以及氮化物多晶体。该实施方案的研磨浆料包含氧化物磨粒以及氧化剂，并且具有小于7的pH值。因此，其可通过氧化表面而研磨化学稳定的氮化物晶体 的表面。更具体地说，氮化物晶体表面被存在于pH值小于7的酸性液 体中的氧化剂氧化。接着，被氧化的部分被氧化物磨粒研磨掉。在上文的描述中，术语"氧化剂"用于指氧化氮化物晶体表面的 化合物。对该氧化剂没有特别的限制。然而，从增大研磨速率的观点 看，期望使用氯代异氰脲酸(如三氯异氰脲酸)、氯代异氰脲酸盐(如二 氯异氰脲酸钠以及三氯异氰脲酸钠)、高锰酸盐(如高锰酸钾)、重铬酸 盐(如重铬酸钾)、溴酸盐(如溴酸钾)、硫代硫酸盐(如硫代硫酸钠)、过 硫酸盐如过硫酸铵以及过硫酸钾)、次氯酸、硝酸、过氧化氢水、臭氧 等等。这些氧化剂可单独或两种以上试剂组合使用。研磨浆料中氧化剂的含量取决于氧化剂的类型。对该含量没有特 别的限制。然而，为了促进氮化物晶体表面的氧化，抑制研磨设备(研 磨装置、研磨垫等，并且以下同样适用)的腐蚀，从而进行稳定研磨， 期望上述含量为0.01重量％以上和5重量％以下，更期望为0.05重量 %以上和重量1%以下。术语"氧化物磨粒"用于指由氧化物形成的磨粒。氧化物磨粒的 表面是存在大量的羟基的地方。在这种氧化物磨粒分散在水性液体中 的情况下，当该水性液体为酸性时，液体中的氢离子与磨粒表面上的 羟基结合，磨粒表面带正电荷。另一方面，当该水性液体为碱性时， 液体中的氢氧根离子从磨粒表面上的羟基中吸取氢离子，磨粒表面带 负电荷。术语"水性液体"用于指包含主要由水组成的溶剂的液体。在该实施方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于氮化物晶体表面研磨的研磨浆料，该研磨浆料包括氧化物磨粒，选自阴离子性有机分散剂和无机分散剂的至少一种分散剂，以及氧化剂；该研磨浆料具有小于７的ｐＨ值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：川端计博，中山茂吉，石桥惠二，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]