一种超精密抛光磨料生产方法技术

本发明专利技术公开了一种超精密抛光磨料生产方法，经过固态重结晶的手段制备而成，具体步骤如下：步骤1：首先将γ氧化铝、分散剂、PH调节剂加入水溶液搅拌均匀，控制PH值在8~12之间，然后加入砂磨机中研磨至粒径D50为50nm

【技术实现步骤摘要】
一种超精密抛光磨料生产方法


[0001]本专利技术涉及单晶硅片抛光领域，特别涉及超精密抛光磨料生产方法。

技术介绍

[0002]半导体产业是现代电子工业的核心，而半导体产业的基础是硅材料工业。虽然有各种各样新型的半导体材料不断出现，但90%以上的半导体器件和电路，尤其是超大规模集成电路（ULSI）都是制作在高纯优质的硅单晶抛光片和外延片上的。目前，超大规模集成电路制造技术已经发展到了特征线宽7nm以下，300mm时代。
[0003]随着特征线宽的进一步微小化，对硅片表面的平坦化程度提出了更高的要求，200mm硅片可以通过硅片双面研磨和抛光工艺就可满足应用要求。但对300mm硅片，应用中对硅片的正面不仅要求很高的全局平整度精度，而且要求更高的局部平整度。传统的对基底硅材料的CMP为单面抛光，但是随着超大规模集成电路的不断发展，单面抛光已经不能满足更小线宽的要求，故在对用于线宽为0. 13um以下工艺的300mm硅片的加工中需进行双面化学机械抛光，这也是大直径硅片加工的发展趋势。例如，满足65nm制造工艺要求的硅片，硅片正面要求全局平整度（GBIR）小于1微米，局部平整度（SFQR）小于0. 07微米。
[0004]传统的二氧化硅抛光液由于速率过低，必须在高温高压力的情况下才能保证抛光效率和良好表面，但随着单晶硅衬底片的尺寸不断扩大，传统抛光材料在抛光过程中容易导致局部过腐蚀、抛光效率低、循环次数不够、容易塌边、抛光时容易结晶等问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提出一种超精密抛光磨料生产方法，以获得高效、高质量的抛光表面。
[0006]一方面，本专利技术提供了一种超精密抛光磨料生产方法，经过固态重结晶的手段制备而成，具体步骤如下：步骤1：首先将γ氧化铝、分散剂、PH调节剂加入水溶液搅拌均匀，控制PH值在8~12之间，然后加入砂磨机中研磨至粒径D50为50nm-300nm，标记为A液体；步骤2：把适量的固态重结晶剂溶解在纯水溶液中，配成水溶液，标记为B液体；步骤3：把A液体经过离心分离后所得到的滤渣加入B液体中；在反应釜中搅拌，放入烘箱中烘干，然后经过高温煅烧。
[0007]进一步地，步骤3具体包括：把A液体经过离心分离后所得到的滤渣加入B液体中；在80-120℃的反应釜中搅拌30-60min，放入120℃烘箱中烘干，然后放入马弗炉中经过1100℃~1400℃高温煅烧1~4h。
[0008]进一步地，还包括步骤4：经过高温煅烧后，再经过水洗、球磨、水流分级、喷雾干燥后即可制备出所述超精密抛光磨料。
[0009]进一步地，还包括步骤5，将制备好的超精密抛光磨料，加入去离子水、分散剂、光亮剂、润湿剂、PH调节剂；研磨后配制成抛光液。
[0010]进一步地，γ氧化铝重量百分含量为大于或等于90wt%，固态重结晶剂重量百分含量为大于或等于0.001wt%，分散剂重量百分含量为大于或等于0.001wt%，PH调节剂重量百分含量为大于或等于0.001wt%。
[0011]进一步地，所述的分散剂为焦磷酸钠、磷酸三钠、磷酸四钠、六偏磷酸钠、烷基芳基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、二烷基磺基墟拍酸钠、聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠、聚乙烯吡咯酮、聚乙二醇中的一种或几种组合。
[0012]进一步地，所述的PH调节剂为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、氟化铵、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙胺、三乙胺中的一种或几种组合。
[0013]进一步地，所述的固态重结晶剂为氟化锌、氟化铝、氟化铁、氟化镁中的一种或者几种组合。
[0014]进一步地，所述的γ氧化铝的纯度＞95%，金属杂质含量铁离子＜30ppm，铜离子＜10ppm，镍离子＜10ppm，钙离子小于30ppm，钴离子＜10ppm；γ氧化铝的粒径D50在10um~100um之间。
[0015]本专利技术与现有技术相比有益效果在于：1、本专利技术的超精密抛光磨料采用的是固态重结晶法制备的纳米γ-氧化铝，相对于传统的机械研磨工艺，在γ相对氧化铝粉进行研磨，大大降低了能耗。
[0016]2、本专利技术的超精密抛光磨料与传统的氧化铝抛光粉相比，该超精密抛光磨料因为采用了固态重结晶技术，大大降低了颗粒的棱角概率，形成了类球形颗粒，具有抛光去除率高、抛光稳定性好、良率高、循环次数长等特点，经其抛光后的大尺寸单晶硅片表面超光滑，无划痕、凹坑、桔皮等表面缺陷，表面粗糙度小于0.3nm，呈现出超精细表面。
[0017]3、本专利技术的超精密抛光磨料与传统的二氧化硅抛光液相比，该超精密抛光磨料因为材质固有的特性，具有在较低的温度下也能保证抛光速率以及表面，并且具有更高的可循环次数和稳定性。
具体实施方式
[0018]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合实施例来详细说明本专利技术。
[0019]本专利技术所述的粒径D50表示粒径分布中占50%所对应的粒径，又称中位径。本专利技术所述的γ氧化铝是指晶型是γ型的氧化铝，γ氧化铝与a氧化铝不同。本专利技术所述的wt%表示重量百分含量单位，本专利技术所述的ppm表示百万分之几单位。
[0020]本专利技术优选了四个实施例的超精密抛光磨料生产方法，具体如下：由γ氧化铝、固态重结晶剂、分散剂、PH调节剂，经过固态重结晶的手段制备而成，各组分重量百分含量分别为：高纯γ氧化铝
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90wt%~100wt%；固态重结晶剂
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0.001wt%~1wt%；分散剂
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0.001wt%~5wt%；PH调节剂
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0.001wt%~1wt%；分散剂为焦磷酸钠、磷酸三钠、磷酸四钠、六偏磷酸钠、烷基芳基磺酸钠、烷基苯磺酸
钠、二烷基磺基墟拍酸钠、聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠、聚乙烯吡咯酮、聚乙二醇中的一种或几种组合。
[0021]PH调节剂为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、氟化铵、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙胺、三乙胺中的一种或几种组合。
[0022]固态重结晶剂为氟化锌、氟化铝、氟化铁、氟化镁中的一种或者几种组合。
[0023]γ氧化铝的纯度＞95%，金属杂质含量铁离子＜30ppm，铜离子＜10ppm，镍离子＜10ppm，钙离子小于30ppm，钴离子＜10ppm；γ氧化铝的粒径D50在10um~100um之间。
[0024]实施例1：首先取1000份20um的高纯γ氧化铝和2000份去离子水加入5L圆底烧瓶中后，加入0.01%wt六偏磷酸钠，并加入适量氨水（即氢氧化铵）制PH值在9.0，搅拌均匀后加入砂磨机中研磨至粒径D50为100nm，标记为A液体。把0.1%wt氟化铝溶解在纯水溶液中，配成500份水溶液，标记为B液体。把A液体经过离心分离后所得到的滤渣加入B液体中。在80℃的反应釜中搅拌60min，放入120℃烘箱中烘干，然后放入马弗炉中经过1100℃高温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超精密抛光磨料生产方法，其特征在于，经过固态重结晶的手段制备而成，具体步骤如下：步骤1：首先将γ氧化铝、分散剂、PH调节剂加入水溶液搅拌均匀，控制PH值在8~12之间，然后加入砂磨机中研磨至粒径D50为50nm-300nm，标记为A液体；步骤2：把适量的固态重结晶剂溶解在纯水溶液中，配成水溶液，标记为B液体；步骤3：把A液体经过离心分离后所得到的滤渣加入B液体中；在反应釜中搅拌，放入烘箱中烘干，然后经过高温煅烧。2.根据权利要求1所述的超精密抛光磨料生产方法，其特征在于：步骤3具体包括：把A液体经过离心分离后所得到的滤渣加入B液体中；在80-120℃的反应釜中搅拌30-60min，放入120℃烘箱中烘干，然后放入马弗炉中经过1100℃~1400℃高温煅烧1~4h。3.根据权利要求1所述的超精密抛光磨料生产方法，其特征在于：还包括步骤4：经过高温煅烧后，再经过水洗、球磨、水流分级、喷雾干燥后即可制备出所述超精密抛光磨料。4.根据权利要求3所述的超精密抛光磨料生产方法，其特征在于，还包括步骤5，将制备好的超精密抛光磨料，加入去离子水、分散剂、光亮剂、润湿剂、PH调节剂；研磨后配制成抛光液。5.根据权利要求1至4任意一项所述的超精密抛光磨料生产方法，其特征在于，γ氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁新辉，
申请(专利权)人：长沙县新光特种陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：