核 /壳型复合纳米磨料硅片抛光液

 
        制备方法

在机械搅拌条件下，将计量的核/壳型复合纳米磨料加入 到水中，采用超声分散，在分散好的核/壳型复合纳米磨料分散液中加入 分散剂、聚醚表面活性剂、螯合剂，充分搅拌均匀后，加入 pH 调节剂调节到需要的pH 值范围即可。                    

原料配伍
本品各组分质量份配比范围为：核/壳型复合纳米磨料 5～40、螯合剂0.5～5、分散剂1～5、聚醚表面活性剂1～5、pH 调节剂1～10、纯水加至100。

所述核/壳型复合纳米磨料是粒径为200～2000nm 的无机-有机核/壳 型复合纳米颗粒，内核为SiO₂ 、Al₂O₃或金刚石中的一种，外壳为丙烯酸酯高分子链聚合物。

所述丙烯酸酯高分子链聚合物为甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、乙氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯中的至少一种聚合物。

所述螯合剂为乙二胺四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、三亚乙基四胺六 乙酸、次氮基三乙酸及其铵盐或钠盐中的至少一种。

所述分散剂为环氧乙烷环氧丙烷嵌段共聚物、聚乙烯尊、聚乙烯醇  嵌段共聚物或聚苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯酸或聚丙烯酸盐、聚乙二醇、 聚亚乙基亚胺、季铵盐型阳离子表而活性剂中的至少一种。

所述聚醚表面活性剂为异构醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚 中的至少一种，分子通式分别为R₁OC₂H4O)_mH、R₂O(C₂H4O)_m(C3H6O)nH，

其中R₁为C 10~C14_，的烷基，R₂为C10～C18，的烷基，m 和 n 为3～20，分别是环氧乙烷基和环氧丙烷的聚合数。

所述pH 调节剂为四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化 铵、四丁基氢氧化铵、三甲基苄基氢氧化铵、三甲基羟乙基氢氧化铵、二 甲基二羟乙基氢氧化铵、二乙胺、三乙胺、乙二胺、单乙醇胺、二乙醇 胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺中的至少一种。

  核/壳型复合纳米磨料是采用常规的纳米磨料乳液聚合的方法得到的， 具体方法如下：将无机磨料(SiO₂ 、Al ₂O₃或金刚石)用丙烯酰氯进行表面改性，随后放置于丙烯酸酯高分子链聚合物溶液中，利用表面改性剂如硅烷作偶联剂，在110℃温度下进行乳液聚合反应，反应时间为12h, 其接枝率为12%，得到表面包覆丙烯酸酯高分子链聚合物的无机有机核/壳型复合纳米磨料，平均粒径为1889nm。

作用原理是丙烯酸酯高分子聚合物通过硅烷改性，进而可以和经表面 改性的纳米氧化物(氧化铝、二氧化硅等)磨料表面进行常规的自由基聚合反应，从而形成内核为无机颗粒，外壳为有机聚合物的复合纳米磨料。通过控制接枝高分子链段的大小可以调节核/壳型复合纳米磨料的粒径大 小、硬度、亲水性等。

产品应用 
      本品主要应用于硅片抛光。

 产品特性
      本品所采用的无机-有机核/光型复合纳米磨料的外浇是硬  度低且有黏弹性的丙烯酸酯高分子链聚合物，降低了磨粒的硬度。在加压、加速抛光条件下，外壳起到了缓冲作用，与工件表面以“弹性接触” 替代“硬冲击”,从而避免了抛光划痕和表面损伤。随着抛光过程的进行，摩擦条件下产生的局部高温会使外壳的支链分子发生断裂，逐渐露出内核(无机磨粒)表面，使抛光以一种“柔性抛光”的渐进方式进行，从而改善抛光后表面的微观状况，降低粗糙度。同时，本品的抛光液为碱性，抛光后清洗方便，对设备无腐蚀，可延长设备使用寿命、降低加工成本。

本文转载自《抛光剂——配方与生产》编著    李东光

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