[发明专利]一种研磨材料及其制备方法和研磨液组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种研磨材料及其制备方法和研磨液组合物。

背景技术

随着现有生活发展的精细化，抛光工艺应用广泛，特别是在微电子领域，随着大量装置体积的日益轻薄，对其性能的要求反而越来越高，相应的对抛光工艺的要求也进一步提高。

研磨材料为抛光技术的必需品，为研磨液组合物的重要组分，对其性能要求也越来越严格，目前，普遍采用的研磨材料一般为氧化铝、氧化锆、金刚石、氧化硅、氧化铈、氧化钛、氮化硅等，但在实际应用中，现有粒子的粒径小、表面活性大，粒子间相互作用力强，已分散好的纳米粒子易发生团聚，影响研磨液组合物的性能；同时研磨粒子如纳米金刚石、三氧化二铝、氧化锆、氮化硅等，硬度均较大，抛光过程中对表面的损伤较严重，不仅造成表面粗糙度较大，还易出现抛光划痕、凹坑等表面缺陷；同时分散性、稳定性较好的氧化硅等材料的抛光速率又较低，不能满足现有技术的要求。

现有技术也有通过改性，制备复合研磨材料，来提高研磨材料各方面的性能，例如用二氧化硅包覆三氧化二铝，通过包覆的氧化硅的硬度低于氧化铝的硬度，从而能降低抛光物的粗糙度，但打磨精度仍然不够，仍然不能满足现有技术的发展要求。同时现有技术一般通过粒子生长法制备二氧化硅包覆三氧化二铝复合研磨材料，但制备的包覆层并不均匀，复合研磨材料的粒径分布太宽，容易造成抛光不精细的问题，影响产品的质量。

发明内容

本发明为了解决现有技术制备的研磨材料精度不高的问题，提供一种研磨精度和研磨效率均更高的研磨材料，研磨材料包括基体和包覆层，其中，基体为氧化铝·稀土氧化物固溶体，包覆层为二氧化硅。

本发明的发明人意外发现，采用此种研磨材料的研磨精度和研磨效率均很高，推测原因可能为包覆层二氧化硅能与抛光物表面发生机械磨削作用，还可发生化学反应填充较深的空洞，提高研磨精度；同时氧化铝·稀土氧化物固溶体不仅能充分利用氧化铝和稀土氧化物的不同研磨性能，而且由于稀土原子溶入氧化铝的晶格中掺杂，稳定了氧化铝的晶体结构，进一步提高了氧化铝的性能。各物质间的相互作用提高了研磨材料的研磨精度和研磨效率。本发明的研磨材料由于其特殊结构在研磨液组合物中分散更均匀，性能更稳定，对物体的抛光效果更好，更符合现有技术的发展。

本发明的另一个目的是提供此种研磨材料的制备方法，包括：

a、将含有铝源、稀土源的物质于碱性条件下发生沉淀反应制备基体前躯体；

b、在步骤a所得基体前躯体的表面包覆硅源；

c、将步骤b所得物质烧结，得基体为氧化铝·稀土氧化物固溶体、包覆层为二氧化硅的研磨材料。

本发明的制备方法简单，易实现，本发明制备的研磨材料的研磨精度和研磨效率均很高，同时本发明制备的研磨材料粒径均一，颗粒呈规则或近似球形，且表面包覆层厚度均匀，包覆完整，包覆效果好，进一步提高了研磨材料的性能。

本发明同时提供了含有上述研磨材料的研磨液组合物，包括研磨材料、碱性化合物、分散剂和螯合剂。成本低、稳定性好，研磨精度、研磨效率高，能得到很好的实际应用。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的研磨材料的基体的XRD(X射线晶体衍射)图；

图2是本发明实施例1制备的研磨材料的SEM(扫描电镜)图；

图3a、图3b是本发明实施例1制备的研磨材料的TEM(透射电镜)图；

图4是本发明对比例1制备的研磨材料的基体的XRD(X射线晶体衍射)图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种研磨材料包括基体和包覆层，其中，基体为氧化铝·稀土氧化物固溶体，包覆层为二氧化硅。研磨材料的研磨精度和研磨效率均很高。

其中，本发明对氧化铝·稀土氧化物固溶体中稀土氧化物没有特别限制，可以是本领域技术人员公知的各种稀土氧化物，例如本发明优选为氧化镧、氧化铈、氧化钕、氧化铕或氧化镨中的一种或几种，利用物质合适的硬度，以进一步提高研磨材料的研磨精度。以基体的总量为基准，稀土氧化物的重量百份含量为10-20wt％，进一步优化研磨材料的研磨精度。

本发明优选以研磨材料的总量为基准，基体的重量百份含量为75-85wt％，包覆层的重量百份含量为15-25wt％，以进一步优化研磨材料的研磨效率。