專利名稱：一種不銹鋼襯底的精密拋光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬柔性半導(dǎo)體器件襯底的拋光領(lǐng)域，特別是涉及一種不銹鋼襯底的精密拋光方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代生活水平的提高，公眾對電子產(chǎn)品需求越來越多樣化，對產(chǎn)品要求小型、輕 便、多功能集成。薄膜晶體管(TFT)是多種數(shù)碼產(chǎn)品功能實現(xiàn)的工作單元。目前市場上 存在的電子產(chǎn)品顯示屏，例如手機、筆記本電腦、液晶顯示器，均為扁平狀外觀，并正朝 著薄型化方向發(fā)展。由于制造顯示屏采用了剛性基板襯底，例如玻璃基板或硅襯底，決定 了平板顯示屏柔韌性差，無法或很難彎曲；剛性基板絕大多數(shù)是脆性材料，假如受外力沖 擊或重力落地后，顯示屏非常容易碎裂，遭到破壞。為制造柔韌性強可彎曲并且不易碎裂 的顯示屏，必須采用柔韌性襯底代替玻璃襯底。此外，隨著太陽能技術(shù)的興起和成熟，這 種金屬薄片襯底也可應(yīng)用于薄膜太陽能電池發(fā)電領(lǐng)域。
為在不銹鋼襯底表面制造薄膜晶體管并成功應(yīng)用于柔性顯示技術(shù)，首先要求不銹鋼襯 底表面非常光滑平整，需要消除不銹鋼表面可能存在的凹坑、凸點、劃痕、吸附顆粒等表 面缺陷，并且襯底各個部位均要求具有很低的表面粗糙度。因此，作為襯底使用的不銹鋼 必須表面拋光。圖1和圖2分別為初始不銹鋼表面的光學(xué)形貌圖像和電子顯微鏡圖像，可 見許多條狀織構(gòu)及許多無規(guī)凹坑。圖3則是不銹鋼經(jīng)電解拋光(或電化學(xué)拋光)后的表面 50倍放大光學(xué)圖像，說明電化學(xué)拋光很難進一步提高不銹鋼表面光潔度，無法滿足襯底應(yīng) 用的平坦度和粗糙度要求。
不銹鋼廣泛應(yīng)用于社會生活各個方面和國民經(jīng)濟多個技術(shù)領(lǐng)域，通常的不銹鋼表面拋 光主要有機械拋光、化學(xué)拋光、電化學(xué)拋光這三種。機械拋光采用砂輪、砂紙等磨料拋光 不銹鋼表面。化學(xué)拋光采用化學(xué)藥劑組合通過控制化學(xué)腐蝕和化學(xué)鈍化之間的平衡實現(xiàn)不 銹鋼表面的拋光。電化學(xué)拋光是將不銹鋼置于通電的化學(xué)溶液中，利用不銹鋼表面電流密 度的差異分布實現(xiàn)不銹鋼的電解拋光。以上三種方法拋光獲得的不銹鋼表面均難以滿足薄 膜晶體管制造對襯底材料平坦度和粗糙度的要求。
化學(xué)機械拋光或平坦化(Chemical Mechanical Polishing or Planarization, abbr. CMP)綜 合了化學(xué)拋光與機械拋光的優(yōu)勢，克服了各自的不足，實現(xiàn)材料表面的快速精密拋光?；?學(xué)機械拋光已經(jīng)應(yīng)用于硅襯底、藍(lán)寶石襯底、III-V族半導(dǎo)體、光學(xué)晶體以及集成電路制造 涉及到的多種材料和結(jié)構(gòu)的拋光。但關(guān)于將化學(xué)機械拋光方法應(yīng)用于薄膜晶體管用柔性金
4屬襯底材料的制備至今未見相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種不銹鋼襯底的精密拋光方法，經(jīng)本發(fā)明拋光后的不銹鋼襯底，其表面平整光滑，均方根粗糙度僅0.7納米，克服了其他拋光方法所無法滿足的平坦度及粗糙度的要求。
本發(fā)明的一種不銹鋼襯底的精密拋光方法，包括
(1) 拋光液的配制；
(2) 將待拋光的不銹鋼襯底5固定于拋光頭4底部，加壓裝置7將拋光頭4作用于拋光臺6上，并且拋光臺6、拋光頭4在轉(zhuǎn)動裝置帶動下旋轉(zhuǎn)，同時拋光液2被輸送至拋光墊1表面，使拋光液2、拋光墊1及不銹鋼襯底5三者充分接觸；
拋光工藝參數(shù)拋光臺6轉(zhuǎn)速40 200轉(zhuǎn)/分鐘；拋光頭4轉(zhuǎn)速40 200轉(zhuǎn)/分鐘，并且拋光頭4與拋光臺6轉(zhuǎn)速大致相等;不銹鋼襯底5作用于拋光墊1表面的下壓力為lpsi 10psi(psi為壓強單位磅/平方英寸)；拋光液2供給流量為20 200毫升/分鐘；拋光液2溫度為室溫 沸點溫度；
(3) 將不銹鋼襯底5表面化學(xué)機械拋光10分鐘 60分鐘，當(dāng)不銹鋼表面完全成鏡面時拋光進程即可終止，隨后立即徹底清洗不銹鋼拋光片，即可。
所述步驟(1)中的拋光液的組分為無機納米顆粒l 20wt。/。及80 99wt。/。的水；
所述步驟(1)中的拋光液的組分為可溶性化學(xué)品0.1 10wt。/。及90wt。/。的水；
所述步驟(1)中的拋光液的組分為無機納米顆粒l 20wt%、可溶性化學(xué)品0.1 10 wt%及70 98wt。/。的水；
所述的無機納米顆粒為膠體氧化硅球形納米顆粒、膠體氧化鈰球形納米顆粒、膠體氧化鋁球形納米顆粒、膠體氧化鈦球形納米顆?；蚰z體氧化鐵球形納米顆粒，無機納米顆粒的直徑為10 200nrn;
所述的可溶性化學(xué)品及其在拋光液中所占比例具體如下2 5 wtM氧化劑、0.1 lwt%抑制劑、0.2 2wtn/。配位劑及0.1 0.5wt。/。pH調(diào)節(jié)劑，其中氧化劑為Fe(N03)3、 1^8203或KI03;抑制劑為BTA或TA;配位劑為乙二醇、丙三醇、乙二胺、三乙醇胺或氨基酸；pH調(diào)節(jié)劑為KOH、 LiOH、 H2S04或CH3COOH;
所述的不銹鋼襯底為304、 316或430不銹鋼柔性襯底，厚度25 150微米，圓形不銹鋼尺寸為直徑1英寸 12英寸或方型不銹鋼尺寸為邊長1 12英寸，片內(nèi)厚度均勻，表
5面粗糙；
本發(fā)明的不銹鋼襯底的精密拋光方法應(yīng)用于精密機械、醫(yī)療器械、光學(xué)器械、航空航天器械的超光滑表面不銹鋼部件及薄膜晶體管用柔性襯底的制造。
該不銹鋼襯底的精密拋光方法不僅適用于不銹鋼單面拋光，也適用于不銹鋼的雙面拋光。
本發(fā)明采用的化學(xué)機械拋光機，主要由拋光臺6、拋光頭4、轉(zhuǎn)動裝置、加壓裝置7構(gòu)成。拋光墊l分為聚安酯、無紡布、磨沙革等各種材質(zhì)，具有一定的孔隙率，能夠保持拋光液。
拋光液是實現(xiàn)不銹鋼表面材料去除和平坦化的工作漿液，它由無機納米顆粒、可溶性化學(xué)品和水組成，其中的無機顆粒作為納米研磨料提供機械磨削作用；化學(xué)品提供化學(xué)腐蝕；水保證了拋光液良好的流動性以及攜帶被拋除的不銹鋼反應(yīng)物。有益效果
經(jīng)本發(fā)明拋光后的不銹鋼襯底，其表面平整光滑，均方根粗糙度僅0.7納米，克服了其他拋光方法所無法滿足的平坦度及粗糙度的要求。


圖1為初始不銹鋼表面放大100倍的光學(xué)圖像；
圖2為初始不銹鋼表面放大11000倍的電子顯微鏡圖像；
圖3為不銹鋼經(jīng)電解拋光(或電化學(xué)拋光)后的表面50倍放大光學(xué)圖像；
圖4為拋光機的工作原理示意圖(其中拋光墊l，拋光液2，調(diào)節(jié)器3;拋光頭4，不銹鋼襯底5，拋光臺6及加壓裝置7);
圖5為平均粒徑60納米的膠體氧化硅球形納米研磨料放大8萬倍的電子顯微鏡圖像；
圖6為不銹鋼表面化學(xué)機械拋光后的200倍放大光學(xué)圖像。
圖7為不銹鋼表面化學(xué)機械拋光后的5000倍放大電子顯微鏡圖像。
圖8為化學(xué)機械拋光后不銹鋼表面的原子力圖像。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
實施例1
(1) 配制拋光液
氧化硅顆粒10wt%;氧化劑Fe(N03)3: 5 wt%;抑制劑BTA: 0.2wt%;配位劑丙三醇0.5 Wt%; pH調(diào)節(jié)劑CH3COOH: 0.2 Wt%;其余為水；
(2) 將待拋光的不銹鋼襯底5固定于拋光頭4底部，加壓裝置7將拋光頭4作用于拋光臺6上，并且拋光臺6、拋光頭4在轉(zhuǎn)動裝置帶動下旋轉(zhuǎn)，同時拋光液2被輸送至拋光墊1表面，使拋光液2、拋光墊1及不銹鋼襯底5三者充分接觸；
拋光工藝參數(shù)拋光臺6轉(zhuǎn)速40 200轉(zhuǎn)/分鐘；拋光頭4轉(zhuǎn)速40 200轉(zhuǎn)/分鐘，并且拋光頭4與拋光臺6轉(zhuǎn)速大致相等;不銹鋼襯底5作用于拋光墊1表面的下壓力為lpsi 10psi(psi為壓強單位磅/平方英寸)；拋光液2供給流量為20 200毫升/分鐘；拋光液2溫度為室溫 沸點溫度；
(3)將不銹鋼襯底5表面化學(xué)機械拋光10分鐘 60分鐘，當(dāng)不銹鋼表面完全成鏡面時拋光進程即可終止，隨后立即徹底清洗不銹鋼拋光片，即可。
由圖6和圖7與圖1和圖2比較可知，經(jīng)本發(fā)明拋光后的不銹鋼表面非常平整光滑，表面基本無缺陷。從圖8的化學(xué)機械拋光后不銹鋼表面的原子力圖像分析，經(jīng)統(tǒng)計粗糙度僅0.7納米。
權(quán)利要求
1.一種不銹鋼襯底的精密拋光方法，包括(1)拋光液的配制；(2)將待拋光的不銹鋼襯底5固定于拋光頭4底部，加壓裝置7將拋光頭4作用于拋光臺6上，并且拋光臺6、拋光頭4在轉(zhuǎn)動裝置帶動下旋轉(zhuǎn)，同時拋光液2被輸送至拋光墊1表面，使拋光液2、拋光墊1及不銹鋼襯底5三者充分接觸；拋光工藝參數(shù)拋光臺6轉(zhuǎn)速40～200轉(zhuǎn)/分鐘；拋光頭4轉(zhuǎn)速40～200轉(zhuǎn)/分鐘，并且拋光頭4與拋光臺6轉(zhuǎn)速大致相等；不銹鋼襯底5作用于拋光墊1表面的下壓力為1psi～10psi(psi為壓強單位磅/平方英寸)；拋光液2供給流量為20～200毫升/分鐘；拋光液2溫度為室溫～沸點溫度；(3)將不銹鋼襯底5表面化學(xué)機械拋光10分鐘～60分鐘，當(dāng)不銹鋼表面完全成鏡面時拋光進程即可終止，隨后立即徹底清洗不銹鋼拋光片，即可。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼襯底的精密拋光方法，其特征在于所述步驟(1) 中的拋光液的組分為無機納米顆粒l 20wt°AS 80 99 wt。/。的水。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼襯底的精密拋光方法，其特征在于所述步驟(1)中的拋光液的組分為可溶性化學(xué)品0.1 10 wt。/。及90 wt。/。的水。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼襯底的精密拋光方法，其特征在于所述步驟(1)中的拋光液的組分為無機納米顆粒l 20wt%、可溶性化學(xué)品0.1 10wt%S70 98wt% 的水。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2 4所述的一種不銹鋼襯底的精密拋光方法，其特征在于所述的無機納 米顆粒為膠體氧化硅球形納米顆粒、膠體氧化鈰球形納米顆粒、膠體氧化鋁球形納米顆粒、 膠體氧化鈦球形納米顆粒或膠體氧化鐵球形納米顆粒，無機納米顆粒的直徑為10 200nm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2 4所述的一種不銹鋼襯底的精密拋光方法，其特征在于所述的可溶性 化學(xué)品及其在拋光液中所占比例具體如下2 5 wt。/。氧化劑、0.1 lwt。/。抑制劑、0.2 2wt。/0 配位劑及0.1 0.5wt%pH調(diào)節(jié)劑，其中氧化劑為Fe(N03)3、 K2S203或KI03;抑制劑為BTA 或TA;配位劑為乙二醇、丙三醇、乙二胺、三乙醇胺或氨基酸；pH調(diào)節(jié)劑為KOH、 LiOH、 H2SOjCH3COOH。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼襯底的精密拋光方法，其特征在于所述的不銹鋼襯底為304、 316或430不銹鋼柔性襯底，厚度25 150微米，圓形不銹鋼尺寸為直徑1英 寸 12英寸或方型不銹鋼尺寸為邊長1 12英寸，片內(nèi)厚度均勻，表面粗糙。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼襯底的精密拋光方法，其特征在于所述的不銹鋼襯底的精密拋光方法應(yīng)用于精密機械、醫(yī)療器械、光學(xué)器械、航空航天器械的超光滑表面不銹鋼部件及薄膜晶體管用柔性襯底的制造。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼襯底的精密拋光方法，其特征在于所述的不銹鋼襯底的精密拋光方法不僅適用于不銹鋼單面拋光，也適用于不銹鋼的雙面拋光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種不銹鋼襯底的精密拋光方法，包括按比例配制拋光液；將待拋光的不銹鋼襯底5固定于拋光頭4底部，加壓裝置7將拋光頭4作用于拋光臺6上，并且拋光臺6、拋光頭4在轉(zhuǎn)動裝置帶動下旋轉(zhuǎn)，同時拋光液2被輸送至拋光墊1表面，使拋光液2、拋光墊1及不銹鋼襯底5三者充分接觸；將不銹鋼襯底5表面進行化學(xué)機械拋光至表面完全成鏡面，立即清洗即可。經(jīng)本發(fā)明拋光后的不銹鋼襯底，其表面平整光滑，均方根粗糙度僅0.7納米，克服了其他拋光方法所無法滿足的平坦度及粗糙度的要求。
文檔編號B24B29/00GK101642893SQ200910194558
公開日2010年2月10日 申請日期2009年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月25日
發(fā)明者劉衛(wèi)麗, 宋志棠, 胡曉凱 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所