專利名稱：電子玻璃的納米SiO的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子玻璃精密加工領(lǐng)域中的化學(xué)機(jī)械拋光液，特別涉及一種電子玻璃全局平面化精密加工用的一種新型化學(xué)機(jī)械拋光液，即電子玻璃的納米SiO2磨料拋光液。
背景技術(shù)：
目前，隨著信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，鏡片、光學(xué)元件(透鏡、棱鏡)、彩電玻殼、平板顯示器用電子玻璃、磁盤玻璃基片都需要進(jìn)行全局平面化精密加工，因此電子玻璃拋光液的市場(chǎng)需求逐年增加。目前，國(guó)內(nèi)外普遍利用稀土氧化物(主要成分為CeO2)磨料的拋光液完成玻璃拋光加工。微米級(jí)乃至納米CeO2磨料的拋光液在拋光過(guò)程中，在拋光的初始階段，是CeO2去除表面凹凸層的過(guò)程，因而呈現(xiàn)出新的拋光面，這時(shí)機(jī)械作用是主要的。同時(shí)，由于拋光混合物中有水，在拋光過(guò)程中形成H3O+離子，在玻璃表面H3O+離子與Na+離子相互交換而與玻璃形成水解化合物；同時(shí)由于CeO2磨料具有多價(jià)的性質(zhì)，Ce(III)/Ce(IV)的氧化還原反應(yīng)會(huì)破壞硅酸鹽晶格，并通過(guò)化學(xué)吸附作用，使玻璃表面與拋光劑接觸的物質(zhì)(包括玻璃及水解化合物)被氧化或形成(…Ce-O-Si…)絡(luò)合物而被除去，正是這種CeO2磨料的拋光液獨(dú)特的化學(xué)機(jī)械作用原理為電子玻璃的加工帶來(lái)了高拋光效率，成為玻璃拋光材料的首選，被廣泛用于鏡片、光學(xué)元件(透鏡、棱鏡)、彩電玻殼、平板顯示器用電子玻璃、磁盤玻璃基片等產(chǎn)品的拋光加工。但是采用CeO2磨料的拋光液，由于其磨料粒徑較大且粒徑一致性較差，在CMP過(guò)程中很容易產(chǎn)生玻璃的劃傷，粗糙度較大，而且CeO2磨料的拋光液粘度很大，CMP后吸附嚴(yán)重又難清洗，造成電子玻璃產(chǎn)品的報(bào)廢率較高，從而增加了生產(chǎn)成本。而SiO2氣溶膠拋光液由于濃度低，對(duì)電子玻璃的拋光效率相對(duì)較低并因此造成電子玻璃表面內(nèi)外產(chǎn)生較高的速率差使電子玻璃表面產(chǎn)生塌邊。目前國(guó)外電子玻璃的拋光主要集中采用CeO2磨料的拋光粉，如法國(guó)Rhodia的CEROXTM系列與OPALINE系列、日本SY系列、英國(guó)OST系列?，F(xiàn)將日本SY系列產(chǎn)品列表如下
濕法脫硫裝置用乙烯基酯樹(shù)脂玻璃鱗片涂料(面涂)

實(shí)施例2一種濕法脫硫裝置用乙烯基酯樹(shù)脂玻璃鱗片涂料的具體成分和重量濕法脫硫裝置用乙烯基酯樹(shù)脂玻璃鱗片涂料(底涂)

濕法脫硫裝置用乙烯基酯樹(shù)脂玻璃鱗片涂料(中涂)

濕法脫硫裝置用乙烯基酯樹(shù)脂玻璃鱗片涂料(面涂)

實(shí)施例3一種濕法脫硫裝置用乙烯基酯樹(shù)脂玻璃鱗片涂料的具體成分和重量濕法脫硫裝置用乙烯基酯樹(shù)脂玻璃鱗片涂料(底涂)

濕法脫硫裝置用乙烯基酯樹(shù)脂玻璃鱗片涂料(中涂)
滲透劑1.0-10，表面活性劑1.0-10，去離子水余量；將上述各組分逐級(jí)混合，攪拌均勻即可。
所述拋光液基本磨料為40-100nm粒徑的硅溶膠水溶液，磨料粒徑分散度為±10.0nm，濃度為20-50％。
所述復(fù)合堿由KOH與胺堿組成，KOH∶胺堿＝1∶1-1∶10。
所述胺堿是不含金屬離子，且溶解于水的多羥多胺類有機(jī)堿，如二羥乙基乙二胺、三乙醇胺、四羥乙基乙二胺、六羥乙基乙二胺。
所述滲透劑是聚氧乙烯仲烷基醇醚(JFC)與O類，如HJFC、O-20(C12-18H25-37-C6H4-O-CH2CH2O)70-H)。
所述表面活性劑是非離子表面活性劑-Oπ系列、O系列、OS系列，如OII-7((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)7-H)、OII-10((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)10-H)、O-20(C12-18H25-37-C6H4-O-CH2CH2O)70-H)、 OS-15的一種或幾種。
所述拋光液pH值為10.5-13.5。
本發(fā)明打破了國(guó)外以大粒徑、拋光后難清洗的CeO2為磨料的電子玻璃拋光液的主導(dǎo)方式，提出了以易清洗，低粒徑分散度的納米二氧化硅溶膠為磨料，以避免劃傷和沾圬，利用氫氧化鉀與多羥多胺有機(jī)堿形成的復(fù)合堿共同調(diào)節(jié)拋光液pH值范圍至10.5-13.5，且復(fù)合堿中有效成分的水解產(chǎn)物能夠與電子玻璃主要成分SiO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)一步加強(qiáng)拋光液的化學(xué)作用，拋光液中的滲透劑與FA/O表面活性劑強(qiáng)化拋光液的表面質(zhì)量傳遞作用。在加工過(guò)程中，該拋光液實(shí)現(xiàn)磨料機(jī)械研磨作用與將玻璃快速轉(zhuǎn)化為可溶性鹽類，主要利用復(fù)合堿及其產(chǎn)物在高pH值下與電子玻璃主要成分SiO2發(fā)生連鎖化學(xué)反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為易溶性硅酸鹽與具有大分子量的胺鹽形式，使產(chǎn)物較容易脫離拋光介質(zhì)表面，并在一定程度上增強(qiáng)了產(chǎn)物的溶解度，從而提高了拋光速率。綜合而言總體上增強(qiáng)了拋光液的化學(xué)作用。所研制拋光液中添加的有效滲透劑兼有潤(rùn)滑劑作用，滲透力較強(qiáng)，有良好的起泡力和消泡力，能極大地降低拋光液的表面張力，使本拋光液具有良好的滲透性，使拋光液很容易滲透到介質(zhì)與拋光墊之間，具有減小磨料與拋光表面之間的摩擦作用，有效的降低機(jī)械劃傷，提高電子玻璃表面的完美度。良好的滲透性促使拋光液及時(shí)均勻的作用于介質(zhì)與拋光墊之間，保證其化學(xué)作用的連貫性與一致性，并發(fā)揮其冷卻作用，防止電子玻璃表面熱應(yīng)力的積累與梯度分布的不均性。所研制拋光液中添加的有效表面活性劑是非離子活性劑，具有增強(qiáng)拋光液的潤(rùn)滑鋪展作用，能夠使活性劑分子優(yōu)先吸附在電子玻璃表面，并能阻止拋光產(chǎn)物的再沉積，表面活性劑的物理吸附-解吸效應(yīng)使介質(zhì)表面拋光后易清洗，有利于電子玻璃的清洗。在此基礎(chǔ)上，公開(kāi)一種化學(xué)作用強(qiáng)、易清洗、有良好的滲透與表面潤(rùn)滑作用，具有較高拋光速率，能明顯降低電子玻璃表面粗糙度并有效提高表面平整度的新型電子玻璃化學(xué)機(jī)械拋光液的配制技術(shù)。結(jié)合具體加工工藝，有效解決了目前電子玻璃化學(xué)機(jī)械拋光中存在的表面劃傷、顆粒吸附難以清洗等問(wèn)題，達(dá)到了高去除速率、高完美、高平整、高光潔的CMP工藝水平。
本發(fā)明中各組分的作用分別為胺堿是一種胺及有機(jī)胺醇，例如四羥乙基乙二胺。四羥乙基乙二胺，溶于水和醇，微溶于醚；極具吸濕性、強(qiáng)堿性。其為高分子有機(jī)物，其分子式為 具有低毒，無(wú)霧，易清洗，效力高等特性。四羥乙基乙二胺的作用是1、一部分四羥乙基乙二胺用以調(diào)整pH值，具有較寬的pH調(diào)節(jié)范圍。
2、緩沖性極強(qiáng)，能有效穩(wěn)定pH值，穩(wěn)定拋光速率，能有效避免pH值突變引起拋光液成分凝聚與沉淀，局部去除速率均勻，能得到較高的平行度。
3、一部分四羥乙基乙二胺可與SiO2水合層表面反應(yīng)，并放熱加速反應(yīng)。
該反應(yīng)產(chǎn)物分子很大，在壓力、磨料和拋光布的摩擦作用下，很容易地脫離介質(zhì)表面，加速機(jī)械去除，提高去除速率。
另一部分四羥乙基乙二胺與金屬離子反應(yīng)，生成絡(luò)合物。即
可以有效減少金屬離子在電子玻璃表面的玷污。
滲透劑兼有潤(rùn)滑劑作用，滲透力較強(qiáng)，有良好地起泡力和消泡力，能極大的降低拋光液的表面張力，使本拋光液具有良好的滲透性，使拋光液很容易滲透到介質(zhì)與拋光墊之間，具有減小磨料與拋光表面之間的摩擦作用，有效的降低機(jī)械劃傷，提高SiO2玻璃表面的完美度。良好的滲透性促使拋光液及時(shí)均勻的作用于介質(zhì)與拋光墊之間，保證其化學(xué)作用的連貫性與一致性，并發(fā)揮其冷卻作用，防止SiO2玻璃表面熱應(yīng)力的積累與梯度分布的不均性。
所用的表面活性劑是高活性的非離子活性劑，具有增強(qiáng)拋光液的潤(rùn)滑鋪展作用，能夠使活性劑分子優(yōu)先吸附在SiO2玻璃表面，并能阻止拋光產(chǎn)物的再沉積，表面活性劑的物理吸附-解吸效應(yīng)使玻璃表面拋光后易清洗，有利于SiO2玻璃的清洗；另一方面，拋光過(guò)程中，隨著玻璃表面凸處的逐漸去除，液面局部不斷變形，產(chǎn)生吸附量和表面壓的不均勻，吸附分子將自動(dòng)地從液膜密度大處附帶拋光液流向密度小處，從而對(duì)液膜的變形和損傷進(jìn)行修復(fù)，在一定程度上，也促使玻璃表面凸處去除速率加快、低處去除速率延緩，進(jìn)而整體上改善拋光速率與玻璃平整度。
去離子水按實(shí)際拋光要求稀釋硅溶膠水溶液，以滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。
為了克服上述電子玻璃拋光液的難題，申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，總結(jié)出以易清洗，低粒徑分散度的水溶性納米二氧化硅溶膠為磨料，以避免劃傷和沾圬，利用氫氧化鉀與多羥多胺有機(jī)堿形成的復(fù)合堿共同調(diào)節(jié)拋光液pH值范圍至10.5-13.5，且復(fù)合堿中有效成分的水解產(chǎn)物能夠與電子玻璃中的主要成分酸性氧化物SiO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)一步加強(qiáng)拋光液的化學(xué)作用，拋光液中的滲透劑與FA/O表面活性劑強(qiáng)化拋光液的表面質(zhì)量傳遞作用。在加工過(guò)程中，不同于國(guó)際上普遍認(rèn)為SiO2的化學(xué)機(jī)械拋光本質(zhì)是磨料機(jī)械研磨作用與水合化學(xué)作用協(xié)和作用，在CMP條件下，主要利用復(fù)合堿及其產(chǎn)物與酸性氧化物SiO2發(fā)生連鎖化學(xué)反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為易溶性硅酸鹽與具有大分子量的胺鹽形式。有機(jī)堿穩(wěn)定了pH值，加快了玻璃轉(zhuǎn)化為可溶性胺鹽的速率，增強(qiáng)化學(xué)作用。而且在一般條件下，當(dāng)堿性過(guò)強(qiáng)，即pH＞12.5時(shí)，SiO2磨料會(huì)因?yàn)榘l(fā)生化學(xué)反應(yīng)而使該SiO2納米磨料溶解。而該發(fā)明則實(shí)現(xiàn)了在pH＞12.5時(shí)SiO2納米磨料不溶解。在此基礎(chǔ)上結(jié)合加工工藝，有效解決了目前電子玻璃化學(xué)機(jī)械拋光中存在的表面劃傷嚴(yán)重、粗糙度大、拋光后表面難以清洗等問(wèn)題，達(dá)到了高去除速率、高平整、高光潔的CMP工藝水平。
本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點(diǎn)是1、改變了電子玻璃普遍采用CeO2磨料拋光液拋光的單一模式，實(shí)現(xiàn)了高pH、高濃度、高活性、低粒徑分散度(粒徑差不超過(guò)±10.0nm)納米SiO2水溶膠拋光液對(duì)電子玻璃的高拋光效率。
2、由于拋光液的磨料為40-100nm粒徑SiO2水溶膠，避免了采用具有較大粒徑的CeO2磨料拋光液拋光電子玻璃產(chǎn)生的高劃傷、表面粗糙度較大的問(wèn)題。
3、SiO2水溶膠拋光液是水溶性的，粘度低，并且配合拋光液中高活性的非離子活性劑成分，拋光后玻璃表面吸附相對(duì)較弱，極易清洗。
4、SiO2水溶膠拋光液的濃度高、低粒徑分散度，高pH下實(shí)現(xiàn)了高去除速率，避免了塌邊。
5、成本價(jià)格較低，有利于取代進(jìn)口電子玻璃拋光液。
6、高拋光效率，有效縮短加工周期，提高生產(chǎn)效率。
7、低污染、利于環(huán)保。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式
詳述如下實(shí)施例1配制1425g電子玻璃的納米SiO2磨料拋光液。
向1000g 40nm粒徑、分散度為±10.0nm的45wt％SiO2水溶膠溶液中加入40gJFC、40gFA/O I型活性劑攪拌并混合均勻；并在進(jìn)行拋光前向上述混合液中加入30g四羥乙基乙二胺攪拌均勻；然后將15gKOH用300g去離子水稀釋后加入到上述混合液中，攪拌均勻；所配拋光液的pH值在10.5-13.5。
實(shí)施例2配制1355g電子玻璃的納米SiO2磨料拋光液。
向1000g50nm粒徑的35wt％SiO2水溶膠溶液中加入45gJFC、50gFA/O I型活性劑攪拌并混合均勻；并在進(jìn)行拋光前向上述混合液中加入50g三乙醇胺攪拌均勻；然后將10gKOH用200g去離子水稀釋后加入到上述混合液中，攪拌均勻；所配拋光液的pH值在10.5-13.5。
實(shí)施例3配制1555g電子玻璃的納米SiO2磨料拋光液。
向1000g40nm粒徑的50wt％SiO2水溶膠溶液中加入35gJFC、60gFA/O I型活性劑攪拌并混合均勻；并在進(jìn)行拋光前向上述混合液中加入40g二羥乙基乙二胺攪拌均勻；然后將20gKOH用400g去離子水稀釋后加入到上述混合液中，攪拌均勻；所配拋光液的pH值在10.5-13.5。
實(shí)施例4配制1350g電子玻璃的納米SiO2磨料拋光液。
向1000g 60nm粒徑、分散度為±10.0nm的50wt％SiO2水溶膠溶液中加入70gJFC、選擇加入35g FA/O表面活性劑、聚氧乙烯仲烷基醇醚(JFC)、OII-7((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)7-H)、OII-10((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)10-H)、O-20(C12-18H25-37-C6H4-O-CH2CH2O)70-H)的一種或幾種，攪拌并混合均勻；并在進(jìn)行拋光前向上述混合液中加入35g六羥乙基乙二胺攪拌均勻，然后將10gKOH用200g去離子水稀釋后加入到上述混合液中，攪拌均勻；所配拋光液的pH值在10.5-13.5。
上述參照實(shí)施例對(duì)電子玻璃的納米SiO2磨料拋光液進(jìn)行的詳細(xì)描述，是說(shuō)明性的而不是限定性的，可按照所限定范圍列舉出若干個(gè)實(shí)施例，因此在不脫離本發(fā)明總體構(gòu)思下的變化和修改，應(yīng)屬本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電子玻璃的納米SiO2磨料拋光液，其特征在于拋光液的組分及重量％如下磨料二氧化硅水溶膠固含量20-45，復(fù)合堿0.5-5.5，滲透劑1.0-10，表面活性劑1.0-10，去離子水余量；將上述各組分逐級(jí)混合，攪拌均勻即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子玻璃的納米SiO2磨料拋光液，其特征在于所述拋光液基本磨料為40-100nm粒徑的硅溶膠水溶液，磨料粒徑分散度為±10.0nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子玻璃的納米SiO2磨料拋光液，其特征在于所述復(fù)合堿由KOH與胺堿組成，KOH∶胺堿＝1∶1-1∶10。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子玻璃的納米SiO2磨料拋光液，其特征在于所述胺堿是不含金屬離子，且溶解于水的多羥多胺類有機(jī)堿，如二羥乙基乙二胺、三乙醇胺、四羥乙基乙二胺、六羥乙基乙二胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子玻璃的納米SiO2磨料拋光液，其特征在于所述滲透劑是聚氧乙烯仲烷基醇醚(JFC)與O類，如HJFC、O-20(C12-18H25-37-C6H4-O-CH2CH2O)70-H)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子玻璃的納米SiO2磨料拋光液，其特征在于所述表面活性劑是非離子表面活性劑-Oπ系列、O系列、OS系列，如OII-7((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)7-H)、OII-10((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)10-H)、O-20(C12-18H25-37-C6H4-O-CH2CH2O)70-H)、OS-15的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子玻璃的納米SiO2磨料拋光液，其特征在于所述拋光液pH值為10.5-13.5。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子玻璃的納米SiO
文檔編號(hào)B24B7/24GK1861724SQ200610014299
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2006年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者劉玉嶺, 孫鳴 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)