本發(fā)明涉及一種精密加工用化學機械拋光液，屬于精密加工
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：化學機械拋光（cmp）技術(shù)將納米粒子的機械研磨作用與拋光液的化學腐蝕作用有機地結(jié)合起來，對材料表面進行超精密加工。目前，化學機械拋光技術(shù)為公認的唯一全局平坦化技術(shù)，廣泛應用于計算機硬盤、集成電路硅晶片、光學玻璃等先進電子產(chǎn)品的制造中。化學機械拋光液是cmp中關(guān)鍵的要素，其性能直接影響拋光的表面質(zhì)量。目前常用的拋光液為二氧化硅拋光液，是一種優(yōu)質(zhì)的拋光材料，常用于航空玻璃﹑集成電路基板﹑眼鏡片﹑液晶顯示器﹑光學玻璃及各種寶石的拋光，但是此種拋光液中含有氨水或有機胺，氨水有揮發(fā)性，并且會和光刻膠發(fā)生反應，因此，應用時需要使用密閉的機臺或者隔離的區(qū)域和光刻區(qū)域分離。除此以外，聚合作用是硅溶膠磨料的最大一個缺點，容易在拋光液中形成凝膠，影響拋光效果，容易在工件表面產(chǎn)生劃痕、微裂紋等表面缺陷，從而影響器件的性能和使用壽命。因此，亟待開發(fā)一種拋光效果好，不易團聚且不易損傷工件的化學機械拋光液。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對目前常用的拋光液中硅溶膠易團聚，影響拋光效果，容易在工件表面產(chǎn)生劃痕、微裂紋等表面缺陷，從而影響器件的性能和使用壽命的問題，提供了一種精密加工用化學機械拋光液。為解決技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種精密加工用化學機械拋光液，包括輔助氧化劑溶液和復合硅拋光粉，所述復合硅拋光粉為經(jīng)結(jié)晶硅和鈰鹽改善形貌的復合硅溶膠靜置陳化，再經(jīng)噴霧干燥后保溫煅燒制得。所述輔助氧化劑溶液由下述重量份原料配制：2～3份脂肪醇聚氧乙烯醚，80～120份質(zhì)量分數(shù)為20%乙醇溶液，在40～50℃下，攪拌20～30min，再與120～200份質(zhì)量分數(shù)為10%雙氧水混合制得。所述復合硅拋光粉為復合硅溶膠母液與結(jié)晶硅混合均勻后，用氨水調(diào)節(jié)ph至7.0～8.0，再用通量為8000～14000道爾頓高分子納濾膜透析1～2天后靜置陳化6～8h，在120～160℃下噴霧干燥，收集干燥后的粉末置于管式爐中，以20℃/min加熱至800～900℃，并保溫煅燒3～5h制得。所述復合硅溶膠母液由12～25重量份混合漿料、280～420重量份多元酸溶液、200～250重量份質(zhì)量分數(shù)為2%硅酸鈉溶液反應制得，具體為混合漿料加入多元酸溶液中攪拌20～30min，再以1～2ml/min滴加質(zhì)量分數(shù)為2%硅酸鈉溶液，持續(xù)攪拌至滴加完畢，陳化3～5h。所述混合漿料為2～3重量份碳酸鈰與10～22重量份質(zhì)量分數(shù)為5%氯化鈉溶液的混合料。所述多元酸溶液為20～25重量份檸檬酸，25～30重量份順丁烯二酸，20～25重量份草酸，18～20重量份丙二酸與200～300重量份質(zhì)量分數(shù)為2%鹽酸的混合液。所述結(jié)晶硅的用量為碳酸鈰質(zhì)量的15～40%。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：本發(fā)明通過將碳酸鈰濕磨成漿料，并溶解在檸檬酸、順丁烯二酸、草酸、丙二酸、鹽酸復配而成的多元酸溶液中，再加入硅酸鈉溶液形成復合硅溶膠母液，隨后加入結(jié)晶硅，在氨水的催化作用下，協(xié)同稀土沉淀生長至硅溶膠的表面，填補硅溶膠顆粒表面缺陷，使硅溶膠顆粒形貌成圓潤球形，并形成一層隔離膜，減少顆粒間的團聚現(xiàn)象，并通過脂肪醇聚氧乙烯醚、乙醇、雙氧水配置的輔助氧化劑溶液超聲分散復合硅拋光粉形成穩(wěn)定性好，分散均勻，無沉淀，可適當循環(huán)使用的拋光液。具體實施方式稱取2～3g碳酸鈰，加入10～20ml質(zhì)量分數(shù)為5%氯化鈉溶液中，以300～400r/min攪拌10～20min，隨后轉(zhuǎn)入球磨機中，以160～200r/min球磨3～4h，得混合漿料，稱取20～25g檸檬酸，25～30g順丁烯二酸，20～25g草酸，18～20g丙二酸，加入200～300ml質(zhì)量分數(shù)為2%鹽酸中，以300～400r/min攪拌20～30min，得多元酸溶液，將混合漿料加入多元酸溶液中，以300～400r/min攪拌20～30min，再以1～2ml/min滴加200～240ml質(zhì)量分數(shù)為2%硅酸鈉溶液，持續(xù)攪拌至滴加完畢，陳化3～5h，得復合硅溶膠母液，向復合硅溶膠母液中加入0.5～0.8g結(jié)晶硅，以200～300r/min攪拌10～15min，得混合液，再用質(zhì)量分數(shù)為2%氨水調(diào)節(jié)混合液ph至7.0～8.0，繼續(xù)攪拌1～2h后裝入分子量8000～14000道爾頓高分子納濾膜中透析1～2天，得復合硅溶膠，將復合硅溶膠靜置陳化6～8h，隨后裝入噴霧干燥器中，在120～160℃下噴霧干燥，將干燥后的粉末置于管式爐中，以20℃/min加熱至800～900℃，并保持溫度煅燒3～5h，冷卻至室溫后得復合硅拋光粉，取2～3g脂肪醇聚氧乙烯醚，加入100～120ml質(zhì)量分數(shù)為20%乙醇溶液，在40～50℃下，以200～300r/min攪拌20～30min，冷卻至室溫后再加入150～200ml質(zhì)量分數(shù)為10%雙氧水，以300～400r/min攪拌混合20～30min，得輔助氧化劑溶液，用質(zhì)量分數(shù)為3%焦磷酸鉀溶液調(diào)節(jié)輔助氧化劑溶液ph為7.0～8.0，再加入1～2g復合硅拋光粉，以500w超聲波超聲分散1～2h，得精密加工用化學機械拋光液。實例1稱取2g碳酸鈰，加入10ml質(zhì)量分數(shù)為5%氯化鈉溶液中，以300r/min攪拌10min，隨后轉(zhuǎn)入球磨機中，以160r/min球磨3h，得混合漿料，稱取20g檸檬酸，25g順丁烯二酸，20g草酸，18g丙二酸，加入200ml質(zhì)量分數(shù)為2%鹽酸中，以300r/min攪拌20min，得多元酸溶液，將混合漿料加入多元酸溶液中，以300r/min攪拌20min，再以1ml/min滴加200ml質(zhì)量分數(shù)為2%硅酸鈉溶液，持續(xù)攪拌至滴加完畢，陳化3h，得復合硅溶膠母液，向復合硅溶膠母液中加入0.5g結(jié)晶硅，以200r/min攪拌10min，得混合液，再用質(zhì)量分數(shù)為2%氨水調(diào)節(jié)混合液ph至7.0，繼續(xù)攪拌1h后裝入分子量8000道爾頓高分子納濾膜中透析1天，得復合硅溶膠，將復合硅溶膠靜置陳化6h，隨后裝入噴霧干燥器中，在120℃下噴霧干燥，將干燥后的粉末置于管式爐中，以20℃/min加熱至800℃，并保持溫度煅燒3h，冷卻至室溫后得復合硅拋光粉，取2g脂肪醇聚氧乙烯醚，加入100ml質(zhì)量分數(shù)為20%乙醇溶液，在40℃下，以200r/min攪拌20min，冷卻至室溫后再加入150ml質(zhì)量分數(shù)為10%雙氧水，以300r/min攪拌混合20min，得輔助氧化劑溶液，用質(zhì)量分數(shù)為3%焦磷酸鉀溶液調(diào)節(jié)輔助氧化劑溶液ph為7.0，再加入1g復合硅拋光粉，以500w超聲波超聲分散1h，得精密加工用化學機械拋光液。實例2稱取2g碳酸鈰，加入15ml質(zhì)量分數(shù)為5%氯化鈉溶液中，以350r/min攪拌15min，隨后轉(zhuǎn)入球磨機中，以180r/min球磨3h，得混合漿料，稱取23g檸檬酸，28g順丁烯二酸，23g草酸，19g丙二酸，加入250ml質(zhì)量分數(shù)為2%鹽酸中，以350r/min攪拌25min，得多元酸溶液，將混合漿料加入多元酸溶液中，以350r/min攪拌25min，再以1ml/min滴加220ml質(zhì)量分數(shù)為2%硅酸鈉溶液，持續(xù)攪拌至滴加完畢，陳化4h，得復合硅溶膠母液，向復合硅溶膠母液中加入0.7g結(jié)晶硅，以250r/min攪拌13min，得混合液，再用質(zhì)量分數(shù)為2%氨水調(diào)節(jié)混合液ph至7.5，繼續(xù)攪拌1h后裝入分子量11000道爾頓高分子納濾膜中透析1天，得復合硅溶膠，將復合硅溶膠靜置陳化7h，隨后裝入噴霧干燥器中，在140℃下噴霧干燥，將干燥后的粉末置于管式爐中，以20℃/min加熱至850℃，并保持溫度煅燒4h，冷卻至室溫后得復合硅拋光粉，取2g脂肪醇聚氧乙烯醚，加入110ml質(zhì)量分數(shù)為20%乙醇溶液，在45℃下，以250r/min攪拌25min，冷卻至室溫后再加入175ml質(zhì)量分數(shù)為10%雙氧水，以350r/min攪拌混合25min，得輔助氧化劑溶液，用質(zhì)量分數(shù)為3%焦磷酸鉀溶液調(diào)節(jié)輔助氧化劑溶液ph為7.5，再加入1g復合硅拋光粉，以500w超聲波超聲分散1h，得精密加工用化學機械拋光液。實例3稱取3g碳酸鈰，加入20ml質(zhì)量分數(shù)為5%氯化鈉溶液中，以400r/min攪拌20min，隨后轉(zhuǎn)入球磨機中，以200r/min球磨4h，得混合漿料，稱取25g檸檬酸，30g順丁烯二酸，25g草酸，20g丙二酸，加入300ml質(zhì)量分數(shù)為2%鹽酸中，以400r/min攪拌30min，得多元酸溶液，將混合漿料加入多元酸溶液中，以400r/min攪拌30min，再以2ml/min滴加240ml質(zhì)量分數(shù)為2%硅酸鈉溶液，持續(xù)攪拌至滴加完畢，陳化5h，得復合硅溶膠母液，向復合硅溶膠母液中加入0.8g結(jié)晶硅，以300r/min攪拌15min，得混合液，再用質(zhì)量分數(shù)為2%氨水調(diào)節(jié)混合液ph至8.0，繼續(xù)攪拌2h后裝入分子量14000道爾頓高分子納濾膜中透析2天，得復合硅溶膠，將復合硅溶膠靜置陳化8h，隨后裝入噴霧干燥器中，在160℃下噴霧干燥，將干燥后的粉末置于管式爐中，以20℃/min加熱至900℃，并保持溫度煅燒5h，冷卻至室溫后得復合硅拋光粉，取3g脂肪醇聚氧乙烯醚，加入120ml質(zhì)量分數(shù)為20%乙醇溶液，在50℃下，以300r/min攪拌30min，冷卻至室溫后再加入200ml質(zhì)量分數(shù)為10%雙氧水，以400r/min攪拌混合30min，得輔助氧化劑溶液，用質(zhì)量分數(shù)為3%焦磷酸鉀溶液調(diào)節(jié)輔助氧化劑溶液ph為8.0，再加入2g復合硅拋光粉，以500w超聲波超聲分散2h，得精密加工用化學機械拋光液。分別使用實例1～3制得的精密加工用化學機械拋光液及市售硅溶膠化學機械拋光液（對比例）對藍寶石材料進行拋光加工，并對化學機械拋光液性能及拋光效果進行檢測，其檢測結(jié)果如下表1：表1檢測項目對比例實例1實例2實例3粗糙度（nm）1.571.030.950.82拋光速率（mg/min）2.73.13.53.9綜上所述，本發(fā)明制得的精密加工用化學機械拋光液具有較好的拋光效果，同時拋光液不易發(fā)生團聚，使用后對工件表面無損傷，不會影響工件質(zhì)量及使用壽命。當前第1頁12