金實力氧化鋁拋光液 在(zai)化(hua)(hua)學機械拋(pao)光(guang)(guang)中(zhong)的(de)(de)應(ying)用，總(zong)結了氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)拋(pao)光(guang)(guang)液(ye)磨料制備方(fang)法(fa)(fa)。根據氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)拋(pao)光(guang)(guang)液(ye)在(zai)應(ying)用中(zhong)存在(zai)的(de)(de)問題，著重闡述提高氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)拋(pao)光(guang)(guang)液(ye)分散(san)性和穩定性的(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)。在(zai)分析(xi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)拋(pao)光(guang)(guang)液(ye)應(ying)用的(de)(de)基礎上，提出藍寶(bao)石襯底拋(pao)光(guang)(guang)液(ye)將來的(de)(de)發展方(fang)向(xiang)，希望為今后的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)拋(pao)光(guang)(guang)液(ye)研究提供一些思(si)路。

在(zai)(zai)20世紀70年(nian)代開始(shi)，多(duo)層金屬化(hua)(hua)(hua)(hua)技術引(yin)入(ru)到(dao)集(ji)成電路制(zhi)造工藝中(zhong)(zhong)，使得芯片的(de)立(li)體(ti)空間得到(dao)了(le)高(gao)效(xiao)利用，提(ti)高(gao)了(le)器(qi)件(jian)的(de)集(ji)成度(du)。然(ran)而(er)這項技術使得硅片表(biao)面不平整加(jia)劇，并(bing)且(qie)由(you)此引(yin)發(fa)(fa)(fa)的(de)一系列問題，嚴重(zhong)影(ying)響(xiang)了(le)大(da)規模(mo)集(ji)成電路(Large-ScaleIntegration，LSI)的(de)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)。化(hua)(hua)(hua)(hua)學機械拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)(ChemicalMechanicalPolishing，CMP)技術是(shi)提(ti)供(gong)全局平坦化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)表(biao)面精加(jia)工技術，其中(zhong)(zhong)拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)液是(shi)CMP技術中(zhong)(zhong)的(de)關(guan)鍵因素。拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)液主要(yao)(yao)由(you)磨(mo)料(liao)(liao)、溶劑(ji)和添加(jia)劑(ji)組成，其種類、性(xing)質、粒(li)徑(jing)大(da)小、顆(ke)(ke)粒(li)分(fen)(fen)散度(du)及穩定(ding)性(xing)等(deng)(deng)與最終(zhong)拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)效(xiao)果緊(jin)密相關(guan)。目前市場上使用最為(wei)廣(guang)泛(fan)的(de)幾種磨(mo)料(liao)(liao)是(shi)SiO2、CeO2、Al2O3。SiO2拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)液選(xuan)擇(ze)性(xing)、分(fen)(fen)散性(xing)好(hao)(hao)(hao)，機械磨(mo)損性(xing)能較好(hao)(hao)(hao)，化(hua)(hua)(hua)(hua)學性(xing)質活潑(po)，并(bing)且(qie)后(hou)清洗過程處理較容易(yi)(yi);缺點(dian)(dian)為(wei)在(zai)(zai)拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)過程中(zhong)(zhong)易(yi)(yi)產(chan)生凝膠，對硬底(di)(di)材料(liao)(liao)拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)速(su)(su)率低。CeO2拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)液的(de)優(you)點(dian)(dian)是(shi)拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)速(su)(su)率高(gao)，材料(liao)(liao)去除速(su)(su)率高(gao);缺點(dian)(dian)是(shi)黏(nian)度(du)大(da)、易(yi)(yi)劃傷，且(qie)選(xuan)擇(ze)性(xing)不好(hao)(hao)(hao)，后(hou)續清洗困難(nan)。Al2O3拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)液的(de)缺點(dian)(dian)在(zai)(zai)于(yu)選(xuan)擇(ze)性(xing)低、分(fen)(fen)散穩定(ding)性(xing)不好(hao)(hao)(hao)、易(yi)(yi)團聚等(deng)(deng)，但對于(yu)硬底(di)(di)材料(liao)(liao)藍(lan)寶石(shi)襯底(di)(di)等(deng)(deng)卻具有優(you)良的(de)去除速(su)(su)率。隨著LED行業的(de)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)，藍(lan)寶石(shi)襯底(di)(di)的(de)需求日益增長，Al2O3拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)液在(zai)(zai)CMP中(zhong)(zhong)的(de)應用顯得更(geng)為(wei)重(zhong)要(yao)(yao)。近(jin)年(nian)來對氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鋁拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)液的(de)研究主要(yao)(yao)集(ji)中(zhong)(zhong)在(zai)(zai)納米(mi)磨(mo)料(liao)(liao)制(zhi)備、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鋁顆(ke)(ke)粒(li)表(biao)面改性(xing)、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鋁拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)液混(hun)合應用等(deng)(deng)方面。

　　1、金實力氧化鋁拋光液磨料制備

　　1.1 氧化(hua)鋁性質

　　氧化(hua)鋁具(ju)有多種晶(jing)型(xing)(xing)，已經(jing)發現的有10余種，其(qi)中(zhong)常見的為(wei)α、β、γ等。其(qi)中(zhong)α-Al2O3為(wei)白色(se)晶(jing)體，呈菱形(xing)六面(mian)體狀，剛玉結構，高溫(wen)穩定(ding)晶(jing)型(xing)(xing)，具(ju)有比表(biao)面(mian)低(di)、結構緊密(mi)、活(huo)性(xing)低(di)等特點，是同質異晶(jing)體中(zhong)最為(wei)穩定(ding)的晶(jing)型(xing)(xing)，具(ju)有良好的機電性(xing)能(neng)。在化(hua)學機械拋光中(zhong)使(shi)用的氧化(hua)鋁磨(mo)料，常選用硬(ying)度大(da)、性(xing)能(neng)穩定(ding)、不(bu)(bu)溶(rong)于(yu)水(shui)、不(bu)(bu)溶(rong)于(yu)酸堿的納米α-Al2O3。

　　1.2 納米氧化鋁顆粒的制備(bei)方(fang)法

　　α-Al2O3氧化鋁(lv)(lv)憑(ping)借高硬度(du)、穩(wen)定性好等優點在化學機(ji)械拋(pao)光方面備(bei)受關注。作為(wei)化學機(ji)械拋(pao)光磨料(liao)(liao)，氧化鋁(lv)(lv)顆(ke)(ke)粒(li)(li)的大(da)小、形狀、粒(li)(li)度(du)分布都(dou)影響拋(pao)光效果。近年(nian)來對α-Al2O3磨料(liao)(liao)顆(ke)(ke)粒(li)(li)的研究主(zhu)要集(ji)中(zhong)在納米級球形顆(ke)(ke)粒(li)(li)的制備(bei)上。常見制備(bei)方法如下。

　　1.2.1 固相法(fa)

　　固(gu)相法(fa)(fa)(fa)中(zhong)的(de)硫(liu)酸鋁(lv)銨熱解(jie)法(fa)(fa)(fa)、改良(liang)拜爾(er)法(fa)(fa)(fa)、爆(bao)(bao)炸法(fa)(fa)(fa)等是(shi)比較成(cheng)(cheng)熟(shu)的(de)制備(bei)方法(fa)(fa)(fa)。熱解(jie)法(fa)(fa)(fa)是(shi)在(zai)空氣中(zhong)使硫(liu)酸鋁(lv)銨熱分(fen)解(jie)，以獲得(de)性能良(liang)好的(de)Al2O3粉(fen)末(mo)。改良(liang)拜爾(er)法(fa)(fa)(fa)則利用(yong)硫(liu)酸鈉溶液(ye)中(zhong)和、老化(hua)得(de)到(dao)氫氧化(hua)鋁(lv)，之后進(jin)行(xing)脫鈉、熱分(fen)解(jie)，進(jin)而獲得(de)納米(mi)氧化(hua)鋁(lv)。爆(bao)(bao)炸法(fa)(fa)(fa)是(shi)通過炸藥爆(bao)(bao)炸、放(fang)電(dian)爆(bao)(bao)炸釋(shi)放(fang)的(de)強(qiang)能量控(kong)制氧化(hua)鋁(lv)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)方法(fa)(fa)(fa)。固(gu)相法(fa)(fa)(fa)制備(bei)超(chao)細粉(fen)末(mo)的(de)流程簡單，無(wu)需(xu)溶劑，產(chan)率較高，但(dan)生(sheng)成(cheng)(cheng)的(de)粉(fen)末(mo)易(yi)產(chan)生(sheng)團聚，且粒(li)度不易(yi)控(kong)制，難以得(de)到(dao)分(fen)布均勻的(de)小粒(li)徑的(de)高質量納米(mi)粉(fen)體。

　　1.2.2 氣相法

　　氣(qi)相法主要有(you)化學氣(qi)相沉淀(dian)法，通過加熱等方式改變物(wu)質形態，在氣(qi)體狀態下(xia)發生反應，之后在冷卻過程中(zhong)形成(cheng)顆(ke)(ke)粒。Kim等以AlCl3/O2氣(qi)體為原料在高溫下(xia)沉積得到α-Al2O3。氣(qi)相法的優點是反應條件可以控制(zhi)、產物(wu)易精制(zhi)，顆(ke)(ke)粒分(fen)散性好、粒徑(jing)小、分(fen)布(bu)窄(zhai)，但產出(chu)率低，粉末(mo)難收集。

　　1.2.3 液相法

　　液相法常(chang)見的有水解、噴霧干燥、溶膠凝膠、乳化(hua)等幾(ji)種方法。

　　(1)水(shui)解法。將異丙仲丁(ding)醇或異丙醇鋁的醇溶液加入(ru)水(shui)中水(shui)解，通過控制(zhi)水(shui)解產物(wu)的縮聚(ju)過程控制(zhi)產生的顆(ke)粒(li)大小，經過高溫(wen)煅(duan)燒制(zhi)得納米(mi)氧(yang)化鋁。

　　(2)噴(pen)霧干燥法。將(jiang)金(jin)屬鹽溶液以(yi)霧狀噴(pen)入(ru)高溫環境中(zhong)，蒸發和金(jin)屬熱(re)分(fen)解析出固相，直接(jie)得到(dao)納米氧化鋁。

　　(3)溶(rong)膠(jiao)(jiao)凝膠(jiao)(jiao)法。將金屬醇鹽溶(rong)于有(you)機溶(rong)劑中(zhong)，通過蒸(zheng)餾使醇鹽水解、聚(ju)合形(xing)成(cheng)溶(rong)膠(jiao)(jiao)，溶(rong)膠(jiao)(jiao)中(zhong)加入水分變(bian)成(cheng)凝膠(jiao)(jiao)。凝膠(jiao)(jiao)在真空狀(zhuang)態下(xia)低溫干(gan)燥，得(de)到疏松的干(gan)凝膠(jiao)(jiao)，之后(hou)高溫煅燒得(de)到納米(mi)氧(yang)化鋁粉末。

　　(4)乳化(hua)(hua)法。使(shi)互(hu)不(bu)相(xiang)容(rong)的(de)兩種溶液中的(de)一(yi)種以液滴形式分散于另一(yi)相(xiang)中形成(cheng)(cheng)乳狀液，之后(hou)在(zai)微(wei)小(xiao)液滴中進行反應生(sheng)成(cheng)(cheng)氧化(hua)(hua)物(wu)或氫氧化(hua)(hua)物(wu)。液相(xiang)法的(de)優點體現在(zai)：可精(jing)確控制(zhi)產物(wu)的(de)化(hua)(hua)學組成(cheng)(cheng)，納米粒(li)子的(de)表面活性高，形狀容(rong)易(yi)控制(zhi)分散均勻，生(sheng)產成(cheng)(cheng)本比較低，容(rong)易(yi)實(shi)現工業化(hua)(hua)生(sheng)產。

　　1.3 納米氧化鋁在(zai)CMP中的(de)應用

　　CMP拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)(guang)液性能指標由拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)(guang)效率、拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)(guang)時間、拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)(guang)后表面形貌以(yi)及(ji)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)(guang)液穩(wen)定(ding)性決定(ding)。在(zai)LED行業中SiO2磨料拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)(guang)液由于磨料硬度較低，拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)(guang)速率接(jie)近瓶(ping)頸。近年來隨著LED產(chan)業的發展、寶石襯(chen)底(di)需(xu)求量(liang)的增(zeng)大，氧化鋁拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)(guang)液憑借(jie)較高(gao)的拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)(guang)速率在(zai)藍(lan)寶石拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)(guang)液中有(you)很好的應(ying)用前景。然(ran)而氧化鋁拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)(guang)液在(zai)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)(guang)過程中存在(zai)分散穩(wen)定(ding)性差、拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)(guang)過程容易出現凝聚現象使拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)(guang)面出現劃痕的問題。有(you)許多研究者對提高(gao)氧化鋁拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)(guang)液穩(wen)定(ding)性進行了研究。

　　在(zai)LED行業，CMP拋光液中(zhong)常選(xuan)用(yong)粒(li)徑50∼200nm、粒(li)徑分布均(jun)勻的納米α-Al2O3。

　　2、金實力氧化鋁拋光液穩定性

　　2.1 主要影響(xiang)因素

　　納米氧化鋁顆粒在極性的水溶液中，氧化鋁顆粒由于受靜電力等作用發生團聚，容易出現絮凝分層等現象，破壞拋光液的分散性、穩定性。由磨料顆粒的團聚現象產生的大顆粒膠團，是化學機械拋光過程中襯底表面出現劃痕的主要原因。氧化鋁顆粒的粒徑大小及分布、Zeta電位，以及拋光液添加穩定劑、分散劑的種類和質量對拋光液穩定性有較大的影響。

工藝細節可咨詢金實力研磨，電話：0755-28377999；