專利名稱：一種稀土復合剛玉微粉拋光液的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工業(yè)生產(chǎn)加工中使用的磨具類，尤其是一種稀土復合剛玉微粉拋光液。
背景技術：
拋光液是不同于固結磨具、涂附磨具的另一類“磨具”，磨料在分散劑中均勻、游離分布。拋光液按其作用機理可分為機械作用拋光液，化學機械作用拋光液。機械作用的研磨液:以金剛石、B4C等為磨料，通過添加分散劑等方式分散到液體介質(zhì)中，從而形成具有磨削作用的液體，稱為金剛石研磨液、碳化硼研磨液等。磨料在分散液中游離分布，利用磨料硬度比待磨工件硬度大的原理，實現(xiàn)工件的研磨、減薄。根據(jù)磨料的表面、顆粒大小及研磨液配置、研磨設備穩(wěn)定性等情況，研磨完成后，工件表面容易留下或大或小的劃痕。所以，機械作用的研磨液一般用于粗磨，后續(xù)還需要精密研磨拋光?；瘜W機械作用研磨液:化學機械作用研磨液利用了磨損中的“軟磨硬”原理，即用較軟的材料來進行拋光以實現(xiàn)高質(zhì)量的拋光表面，是機械削磨和化學腐蝕的組合技術，它借助超微粒子的研磨作用和化學腐蝕作用在被研磨的介質(zhì)表面形成光潔平坦表面。所以化學機械作用研磨液又稱為化學機械拋光液(Chemical Mechanical Polishing,簡稱CMP)。在一定壓力及拋光漿料存在下，被拋光工件相對于拋光墊作相對運動，借助于納米粒子的研磨作用與氧化劑的腐蝕作用之間的有機結合，在被研磨的工件表面形成光潔表面。隨著集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，IC特征尺寸不斷縮小，硅片尺寸不斷增大，IC工藝變得越來越復雜和精細。這對芯片內(nèi)部層間介質(zhì)的表面質(zhì)量提出了更高的要求，要求介質(zhì)層表面必須進行全局平坦化。傳統(tǒng)的拋光技術(如:基于淀積技術的選擇淀積、濺射等)雖然也可以提供“光滑”的表面，但卻都是局部平面化技術，不能做到全局平面化?；瘜W機械拋光(CMP)是目前唯一能夠?qū)崿F(xiàn)芯片全局平面化的實用技術和核心技術，正廣泛地應用于IC制造中。然而，由于其工藝的復雜性，人們對CMP機理以及拋光液的作用仍缺乏深入的認識，許多方面還需要進行深入地研究。在CMP過程中，采用現(xiàn)有拋光液對被加工表面具有化學腐蝕和機械研磨的雙重作用，對拋光效果產(chǎn)生重要影響，但目前仍存在諸如金屬離子污染、分散性差、材料去除率低，加工進度慢等問題。。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要解決現(xiàn)有拋光液存在金屬離子污染、分散性差、材料去除率低，加工速度慢等問題，提供一種稀土復合剛玉微粉拋光液。本發(fā)明的具體方案是:一種稀土復合剛玉微粉拋光液，其特征是:其重量百分比組份為:稀土復合剛玉微粉15-40，聚乙二醇脂肪酸酯分散劑1-12，脂肪醇聚氧化烯醚1-15，乙醇10-20，四甲基氫氧化銨1-5，輔助劑1-10，著色劑1-5，余量為高純?nèi)ルx子水。本發(fā)明中所述輔助劑為聚丙二醇、三乙醇胺、乙二醇、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、古爾膠、脂肪酸聚乙二醇脂、甘油其中的一種或幾種的組本發(fā)明中所述著色劑是氧化鐵、炭黑、有機顏料其中的一種。本發(fā)明利用納米級磨料富含的稀土元素及其優(yōu)異的拋光機理，用于硅片及集成電路加工過程中對層間介質(zhì)的全局平面化拋光，避免了對拋光表面的亞微米劃傷，平整度高、易清洗，拋光速率高。稀土復合剛玉微粉拋光液在拋光過程中，水等溶劑對拋光材料表面有水解作用；水解后的材料表面有粘附性；軟質(zhì)的氧化鈰等稀土填充物可以填充材料表面的凹進部分，打破了傳統(tǒng)“只削不填”或“只填不肖『的模式，采用“削填并舉”的手段達到苛刻的拋光要求，簡而言之就是:“削波峰，填波谷” 在拋光過程中利用機械化學平坦化技術通過摻有極小研磨顆粒的化學溶液來改變材料表面的化學鍵，并加以機械式研磨，以獲得材料表面平坦化。在含磨料顆粒的拋光液的幫助下實現(xiàn)拋光。其中拋光頭在一定溫度下提供下壓力和背壓，這樣顯著提高了拋光的可靠性、速度和成品率等。本發(fā)明拋光液具有以下特性:1.稀土復合剛玉拋光液在拋光時，先利用鋒利的拋光刃取出材料表面的凸出部分，之后再利用軟質(zhì)的稀土氧化物來填充精拋后的凹進部分，減少了傳統(tǒng)拋光液對工件表面增加的不必要損害。2.加工質(zhì)量高，速度快，效果明顯。被加工后的零件表面光亮照人，并可永久保持，解決了人工拋光不能解決的問題。3.經(jīng)本拋光液加工后的五金件，可有效的去除毛刺，并可使倒角處更加光滑，提高精度等效果。同時使各種普通配件外表更加美觀光滑，使用壽命及產(chǎn)品附加值明顯提高。4.本產(chǎn)品具有多功能化的優(yōu)點，可除銹，除油，去除氧化物，清洗和拋光等多種功能同時完成，可大幅度簡化操作工序，直接降低生產(chǎn)成本。5.本拋光液既適用于震動(研磨)光飾機，滾動(研磨)光飾機和渦流式(研磨)光飾機，同時也可在離心(研磨)光飾機等其它(研磨)光飾機中使用。6.本產(chǎn)品避免了傳統(tǒng)拋光液中常見的金屬離子污染，不會對人體及環(huán)境造成危害，使用安全方便。


圖1是本發(fā)明拋光液與其他同類產(chǎn)品的性能比較圖表。
具體實施例方式例1:一種稀土復合剛玉微粉拋光液，其重量百分比組份為:稀土復合剛玉微粉15kg(400目以細申請人自產(chǎn)的稀土鋯釔鈦復合剛玉粉)，聚乙二醇脂肪酸酯分散劑12kg，脂肪醇聚氧化烯醚7kg，乙醇10kg，四甲基氫氧化銨1kg，聚丙二醇1kg，氧化鐵1kg，高純?nèi)ルx子水53kg。制備該拋光液時，先按重量份額在高速分散的裝有高純?nèi)ルx子水的高速攪拌機中加入分散劑，再加入稀土復合剛玉微粉、表面活性劑和輔助材料，進行充分分散后，進入高速砂磨機進行砂磨，將稀土復合剛玉微粉的棱角磨成圓整的球形，達到一定的粒度后，加入聚丙二醇，再加入氧化鐵調(diào)試顏色即成。本發(fā)明拋光液與其他同類產(chǎn)品的比較見圖1，圖1表中拋光對象為集成電路用硅片。
米用本發(fā)明拋光液拋光一塊集成電路用娃片時間為8.5min,光潔度達^ 13。例2:—種稀土復合剛玉微粉拋光液，其重量百分比組份為:稀土復合剛玉微粉18kg，聚乙二醇脂肪酸酯分散劑1kg，脂肪醇聚氧化烯醚15kg，乙醇12kg，四甲基氫氧化銨2kg,聚丙二醇Ikg,三乙醇胺Ikg,氧化鐵2kg,高純?nèi)ルx子水48kg。制備該拋光液時，先按重量份額在高速分散的裝有高純?nèi)ルx子水的高速攪拌機中加入分散劑，再加入稀土復合剛玉微粉、表面活性劑和輔助材料，進行充分分散后，進入高速砂磨機進行砂磨，將稀土復合剛玉微粉的棱角磨成圓整的球形，達到一定的粒度后，加入聚丙二醇和三乙醇胺，再加入氧化鐵調(diào)試顏色即成。米用本發(fā)明拋光液拋光一塊集成電路用娃片時間為9min,光潔度達^ 13。例3:—種稀土復合剛玉微粉拋光液，其重量百分比組份為:稀土復合剛玉微粉21kg，聚乙二醇脂肪酸酯分散劑10kg，脂肪醇聚氧化烯醚1kg，乙醇13kg，四甲基氫氧化銨3kg,三乙醇胺Ikg,乙二醇Ikg,十二燒基硫酸鈉Ikg,氧化鐵3kg,高純?nèi)ルx子水46kg。制備該拋光液時，先按重量份額在高速分散的裝有高純?nèi)ルx子水的高速攪拌機中加入分散劑，再加入稀土復合剛玉微粉、表面活性劑和輔助材料，進行充分分散后，進入高速砂磨機進行砂磨，將稀土復合剛玉微粉的棱角磨成圓整的球形，達到一定的粒度后，加入三乙醇胺、乙二醇和十二烷基硫酸鈉，再加入氧化鐵調(diào)試顏色即成。米用本發(fā)明拋光液拋光一塊集成電路用娃片時間為IOmin,光潔度達^ 14。例4:一種稀土復合剛玉微粉拋光液，其重量百分比組份為:稀土復合剛玉微粉24kg，聚乙二醇脂肪酸酯分散劑9kg，脂肪醇聚氧化烯醚10kg，乙醇20kg，四甲基氫氧化銨4kg,三乙醇胺Ikg,三乙基己基磷酸Ikg,甲基戍醇Ikg,聚丙烯酰胺Ikg,炭黑4kg,高純?nèi)ルx子水25kg。制備該拋光液時，先按重量份額在高速分散的裝有高純?nèi)ルx子水的高速攪拌機中加入分散劑，再加入稀土復合剛玉微粉、表面活性劑和輔助材料，進行充分分散后，進入高速砂磨機進行砂磨，將稀土復合剛玉微粉的棱角磨成圓整的球形，達到一定的粒度后，加入三乙醇胺、三乙基己基磷酸、甲基戊醇和聚丙烯酰胺，再加入氧化鐵調(diào)試顏色即成。米用本發(fā)明拋光液拋光一塊集成電路用娃片時間為9.5min,光潔度達^ 14。例5:—種稀土復合剛玉微粉拋光液，其重量百分比組份為:稀土復合剛玉微粉27kg，聚乙二醇脂肪酸酯分散劑5kg，脂肪醇聚氧化烯醚6kg，乙醇16kg，四甲基氫氧化銨5kg，三乙醇胺1kg，三乙基己基磷酸1kg，甲基戊醇1kg，脂肪酸聚乙二醇1kg，甘油1kg，炭黑5kg,高純?nèi)ルx子水31kg。制備該拋光液時，先按重量份額在高速分散的裝有高純?nèi)ルx子水的高速攪拌機中加入分散劑，再加入稀土復合剛玉微粉、表面活性劑和輔助材料，進行充分分散后，進入高速砂磨機進行砂磨，將稀土復合剛玉微粉的棱角磨成圓整的球形，達到一定的粒度后，加入三乙醇胺、三乙基己基磷酸、甲基戊醇、脂肪酸聚乙二醇和甘油再加入炭黑調(diào)試顏色即成。米用本發(fā)明拋光液拋光一塊集成電路用娃片時間為9min,光潔度達^ 13。例6:—種稀土復合剛玉微粉拋光液，其重量百分比組份為:稀土復合剛玉微粉30kg,聚乙二醇脂肪酸酯分散劑8kg，脂肪醇聚氧化烯醚4kg，乙醇17kg，四甲基氫氧化銨lkg，三乙基己基磷酸1kg，甲基戊醇1 kg，聚丙烯酰胺1kg，古爾膠1kg，脂肪酸乙二醇脂1kg，甘油Ikg,炭黑4kg,高純?nèi)ルx子水30kg。
制備該拋光液時，先按重量份額在高速分散的裝有高純?nèi)ルx子水的高速攪拌機中加入分散劑，再加入稀土復合剛玉微粉、表面活性劑和輔助材料，進行充分分散后，進入高速砂磨機進行砂磨，將稀土復合剛玉微粉的棱角磨成圓整的球形，達到一定的粒度后，加入三乙基己基磷酸、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、古爾膠、脂肪酸乙二醇脂和甘油，再加入炭黑調(diào)試顏色，即成。米用本發(fā)明拋光液拋光一塊集成電路用娃片時間為9.5min,光潔度達^ 13。例7:—種稀土復合剛玉微粉拋光液，其重量百分比組份為:稀土復合剛玉微粉35kg，聚乙二醇脂肪酸酯分散劑7kg，脂肪醇聚氧化烯醚12kg，乙醇18kg，四甲基氫氧化銨5kg,乙二醇lkg、三乙醇胺Ikg,三乙基己基磷酸Ikg,甲基戍醇Ikg,聚丙烯酰胺Ikg,古爾膠Ikg,脂肪酸乙二醇脂lkg,甘油lkg,有機顏料3kg,高純?nèi)ルx子水12kg。制備該拋光液時，先按重量份額在高速分散的裝有高純?nèi)ルx子水的高速攪拌機中加入分散劑，再加入稀土復合剛玉微粉、表面活性劑和輔助材料，進行充分分散后，進入高速砂磨機進行砂磨，將稀土復合剛玉微粉的棱角磨成圓整的球形，達到一定的粒度后，加入乙二醇、三乙醇胺、三乙基己基磷酸、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、古爾膠、脂肪酸乙二醇脂和甘油，再加入有機顏料調(diào)試顏色，即成。米用本發(fā)明拋光液拋光一塊集成電路用娃片時間為IOmin,光潔度達^ 14。例8:一種稀土復合剛玉微粉拋光液，其重量百分比組份為:稀土復合剛玉微粉40kg,聚乙二醇脂肪酸酯分散劑6kg，脂肪醇聚氧化烯醚8kg，乙醇15kg，四甲基氫氧化銨4kg,聚丙二醇lkg,乙二醇lkg、三乙醇胺lkg,三乙基己基磷酸lkg,十二燒基硫酸鈉lkg,甲基戍醇lkg,聚丙烯酰胺lkg,古爾膠lkg,脂肪酸乙二醇脂lkg,甘油lkg,有機顏料2kg,高純?nèi)ルx子水15kg。制備該拋光液時，先按重量份額在高速分散的裝有高純?nèi)ルx子水的高速攪拌機中加入分散劑，再加入稀土復合剛玉`微粉、表面活性劑和輔助材料，進行充分分散后，進入高速砂磨機進行砂磨，將稀土復合剛玉微粉的棱角磨成圓整的球形，達到一定的粒度后，加入聚丙二醇、乙二醇、三乙醇胺、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、古爾膠、脂肪酸乙二醇脂和甘油，再加入有機顏料調(diào)試顏色，即成。米用本發(fā)明拋光液拋光一塊集成電路用娃片時間為9min,光潔度達^ 13。
權利要求
1.一種稀土復合剛玉微粉拋光液，其特征是:其重量百分比組份為:稀土復合剛玉微粉15-40，聚乙二醇脂肪酸酯分散劑1-12，脂肪醇聚氧化烯醚1-15，乙醇10-20，四甲基氫氧化銨1-5，輔助劑1-10，著色劑1-5，余量為高純?nèi)ルx子水。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種稀土復合剛玉微粉拋光液，其特征是:所述輔助劑為聚丙二醇、三乙醇胺、乙二醇、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、古爾膠、脂肪酸聚乙二醇脂、甘油其中的一種或幾種的組合。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種稀土復合剛玉微粉拋光液，其特征是:所述著色劑是氧化鐵、炭黑、有機顏料其中 的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及工業(yè)生產(chǎn)加工中使用的磨具，是一種稀土復合剛玉微粉拋光液，其特征是其重量百分比組份為稀土復合剛玉微粉15-40，聚乙二醇脂肪酸酯分散劑1-12，脂肪醇聚氧化烯醚1-15，乙醇10-20，四甲基氫氧化銨1-5，輔助劑1-10，著色劑1-5，余量為高純?nèi)ルx子水；本發(fā)明拋光液可減少傳統(tǒng)拋光對工件表面增加的不必要損害，避免金屬離子污染，使用更安全，加工質(zhì)量高、速度快，效果明顯，拋光液特別適合用于加工集成電路芯片、硅片。
文檔編號C09G1/02GK103113831SQ20121045151
公開日2013年5月22日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權日2012年11月13日
發(fā)明者詹學良 申請人:湖北天馬研磨材料有限公司